通信电缆技术论文范文
时间：2023-03-24 16:43:39
导语：如何才能写好一篇通信电缆技术论文，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。
篇1
1光纤技术发展的特点
1.1网络的发展对光纤提出新的要求
下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。
（1）扩大单一波长的传输容量
目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。
（2）实现超长距离传输
无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。
（3）适应DWDM技术的运用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。
1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用
2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。
1.3新型光纤在不断出现
为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。
（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤
主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。
（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤
城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。
（3）用于局域网的新型多模光纤
由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。
（4）前途未卜的空芯光纤
据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。
2光缆技术的发展特点
2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现
光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。
1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；
2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；
3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。
不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。
·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。
·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。
·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。
·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。
·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。
·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。
·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。
·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。
2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输
光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。
·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来。
·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。
比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。
3通信电缆的发展特点
3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务
原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。
美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。
3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰
随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。
3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景
由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。
4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题
4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术
虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。
4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品
电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，
多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。
4.3利用已有设备与技术，改善HYA市话电缆的相应特性，为数字业务提供更好的服务
对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。
4.4改进光缆电缆的施工和维护方法
目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。
4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展
2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。
光纤光缆及通信电缆的市场走势虽然受到国际经济大形势发展的影响，特别是与整个电信行业的发展有密切的关系，但应看到，在挤出了网络泡沫的水份之后，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤光缆及宽带数字电缆的市场必将增长。据KMI预计，2003年世界光纤市场将开始有较大的增长，而到2004年的市场规模将超过敷设量最高的2000年。
应该看到，信息通信业是一个充满生机与活力的朝阳产业，网络经济有着强大的生命力，信息技术、网络技术的发展，仍然是推动社会进步的重要动力，信息网络化仍然是当今世界经济、社会发展的强大趋势。因此我们应树立信心，在全球经济好转、通信市场复苏及我国西部开发等有利条件下抓住机遇，促进光纤光缆和通信电缆技术与产业取得更大的进展。
篇2
关键词：可调谐变频；可调谐变频芯片；有线电视网络宽带接入；双向改造；三网融合
ABSTRACT：A novel solution for broadband access over cable is presented in this paper, which based on tunable frequency converter RF chip. This solution comprises of two kinds of device: head-end device and user device, the head-end device supports multiple communication channels operating simultaneously and the user device could tune its working frequency to access one of the available channels freely. This technology could be deployed extensively on the cable TV network for high speed broadband access. Comparing with other existing solutions, it could sufficiently utilize the spectrum advantage of cable network much more, and freely select any applicable channel. If necessary, operator could extend applicable channels or communication bandwidth easily. This paper would describe the idea of tunable frequency-shift communication, the tunable frequency-shift RF component and typical deploying scenario in detail.
Key words：tunable frequency converter；tunable frequency converter RF-IC；broadband access over cable；bidirectional transformation；triple-network convergence
1 引言
光纤同轴混合网（HFC）是我国有线广播电视网络的普遍架构，即骨干网采用光纤传输，接入分配网采用同轴电缆。随着光纤通信技术的发展，光纤骨干网已基本可以满足三网融合以及下一代广播电视网（NGB）建设的需要，但同轴接入网却还是纯粹的单向广播网，无法实现双向宽带通信，这严重阻碍了广电网络的发展，因为许多融合性新业务都必须依赖双向宽带通信网才能实现。
于是，多种同轴电缆宽带接入技术纷纷涌现，比如DOCSIS、 HomeplugAV、 HomeplugBPL、基带EOC、MOCA、降频WIFI以及HPNA等等，见参考文献[1][2][3][4]。这些技术方案中用户端设备通常都工作在一个固定的频点上，扩展性和灵活性比较差，无法充分利用广电同轴电缆的频谱优势。
基于上述现实，四联微电子公司提出一种基于可调谐变频芯片的有线网络宽带接入技术方案。利用这种技术方案，局端设备可同时提供一个或多个通信信道；用户端设备可随时切换到不同的工作频率，与局端设备进行通信。该方案比现有的EOC（Ethernet Over Cable）技术方案[5]具备更好的灵活性、抗干扰性，提供更高的传输能力，充分体现出同轴电缆的频谱优势。本项技术已经获得国家知识产权总局授权的发明专利[6]。
下面将对本技术方案的可调谐变频通信方案、可调谐变频芯片和典型应用三个方面进行详细介绍。
2 可调谐变频通信方案
根据国家有线电视频谱标准[7]以及广电总局三网融合技术指导文件[8]中的规划，同轴电缆中5-65MHz和862MHz以上频段可用于双向数据通信。我国有线电视网络目前普遍使用的是750MHz、860MHz或550MHz同轴分配网络。同时，根据参考文献[9]的研究，在对当前国内普遍存在的同轴电缆网络进行部分现场测试后，发现1.2GHz以下频段都可以用于双向宽带数据通信。可见，有线电视同轴电缆中实际蕴藏着大量频谱资源，完全可以用于双向数据通信。如能充分利用这段约400MHz的频谱，将其分为多个频分复用通信信道，将为有线电视网络的宽带接入提供潜力巨大的通信信道。
近年来，市场上涌现出了各种EOC双向改造方案.，虽然它们各有特色，但是都没有充分挖掘出同轴电缆的频谱潜力，信道的扩展性以及工作频率的灵活性都没有体现出来。本文介绍的工作频率可调谐的有线网络宽带接入技术方案，将能很好地弥补这一缺憾。
2.1 工作频率可调谐的有线同轴网络
可调谐变频通信系统，包含由多个通信模块构成的局端设备和许多个工作频率可自由调谐的用户端设备，它们分别处于同轴电缆分配网的两侧：局端侧和用户侧，不论同轴电缆网拓扑结构是星型还是树型，都能适用。每个局端模块既可工作在预先设定的工作频率，也可根据需要切换到不同的频率；这样，由多个通信模块构成的局端设备就可形成多个双向通信信道，各个信道工作在不同的频点，既可自由跳频，但又互不干涉。用户端设备分布在同轴电缆的用户端，数量比较多；每个终端设备的工作频率都可调谐，可根据需要随时切换到局端设备提供的多个通信信道中的任意一个，从而构成可调谐的有线网络双向通信链路。而至于各个用户终端设备应该接入到当前哪个信道上则由系统管理单元（通常为局端设备中的一个模块）根据需要来确定，或者由终端设备根据预先设置的调谐策略确定。
由于上述频率调谐功能是在通信系统的物理层实现的，故在理论上可适用于各种通信协议。
图1是可调谐有线网络示意图。
2.2 可调谐变频通信技术方案
作为可调谐变频通信概念的一个特例，本技术方案采用WIFI协议，利用成熟的WIFI产业链，将标准的2.4GHz射频信号变频到符合同轴电缆特性的频率后在有线电缆网络上传输，再结合工作频率可调谐的功能，最终以最便宜的价格、最简单的方法实现有线电视同轴网络可调谐变频通信方案。
WiFi标准属于美国电气电子工程师协会（IEEE）颁布的802系列标准之一：802.11。它最早于1997年推出，2年后被802.11b取代，接着又继续演进到802.11a、c、d、e等等。2003年802.11g获得批准，它采用正交频分复用（OFDM）调制方式，工作在2.4GHz ISM（Industrial,Scientific,Medical）免费频段，物理层速率高达54Mbps，从而得到了市场的青睐并大量部署。随后，802.11n标准在2009年获得批准，它采用OFDM调制，利用一个40MHz频宽的信道在单入单出的工作模式下物理层即可达到150Mbps的速率，对应到MAC层速率为100Mbps左右。
这里，同轴网可调谐变频通信方案充分利用了成熟的WiFi通信标准、协议和庞大的产业链，从而给有线网络宽带通信提供一个成熟的、可靠的物理层和MAC层，最重要的是可以选用已经大量出货的WIFI芯片。图2是变频通信示意图。
本方案正是采用最新的802.11n标准：OFDM调制、40MHz频宽和时分复用（TDD）半双工模式，将2.4GHz的射频信号变换到800~1200MHz信号，从而在有线电视同轴电缆分配网上传输，实现高速宽带数据通信。图3为可调谐变频通信设备示意图。
随着IEEE802.11系列标准的不断演进，本方案可随之持续发展。据参考文献[10][11]的消息更高速率的802.11ac标准正在制定中，预计将于2012年正式颁布。到那时，本方案将可在80MHz甚至160MHz的频宽上实现1Gbps左右的物理层传输速率。
3 可调谐变频芯片
双向宽带可调谐变频芯片是本方案中最关键的射频部件。
3.1 可调谐变频电路
可调谐变频电路主要由两个单向电路和一个本振电路组成，一端为固定频率Ff的中频端口，用于连接802.11n2.4GHz射频端口；另一端为可变频率Ft射频端口，用于连接有线电视同轴电缆网络。由于系统采用时分复用（TDD）双工模式，两个单向电路可共用同一个本振源（LO），分别输入两个混频器中实现上下行通信链路的混频、变频；通过调节本振频率Fo可同时切换上下行通信电路中RF端口的工作频率。本电路既可采用高本振也可采用低本振，若本振频率Fo 高于固定频率Ff，则 Ft = Fo-Ff，反之则 Ft = Ff -Fo。为了获得良好的带外抑制，在保证射频信号线性度的前提下，还可根据需要在中频端口、射频端口和混频后设置相应的带通滤波器，以实现该端口的较好的带通特性。
其功能示意图如图4所示。
3.2 可调谐射频芯片
基于本技术方案，四联微电子公司正在研发实现上述电路的射频集成电路，以提高性能指标，降低局端设备、终端设备的研发调试难度，预计不久将推向市场，为我国有线网络宽带通信建设提供新的选择。
此芯片高集成度、高线性度，采用成熟的CMOS RF 0.18um工艺。特征如下：
集成PA和LNA，最少器件。
低功耗，支持多种功率管理模式。
RX接收链路支持自动增益控制，且具备高动态范围、良好的线性度和噪声系数。
TX发射链路带功率检测，并集成可调增益PA。
集成VCO/PLL频率综合器 ，支持小数分频
集成2个混频器，LO频率可步进调节
利用本射频集成电路芯片，可将2.4GHz频段的射频信号变换到710~1200MHz频段的任意一个通信频道；它包括射频信号接收和发射两个链路的双向频率变换，这里的射频信号采用OFDM调制，遵循802.11n标准协议，信道频宽40MHz。
应用时，此芯片的2.4GHz中频端口（IF端口）与单通道802.11n SOC（System On Chip）芯片的射频端口相连，SOC芯片通过SPI控制接口对本集成电路进行配置管理，变频后的另一侧（简称RF端口）连接有线网络同轴电缆。
4 系统应用方案
当前，国内有线电视网络普遍采用光纤+同轴电缆混合的HFC网络架构，随着光纤通信技术的发展，“光进铜退”已成为长期的发展趋势。国内很多广电网络已经计划或正在将光纤推进到小区、楼栋、甚至楼道。由于入户布线的复杂性等综合因素，最后一段同轴电缆必将在相当长一段时间内存在。利用现有同轴网络解决最后300米、100米、甚至50米的高速宽带接入问题已成为广电网络的普遍共识。
2010年国务院发文，促进三网融合发展。同时，国家广电总局的NGB计划，也明确提出广电网络要达到30Mbps、甚至100Mbps的入户数据带宽。如何以最低的投入，利用同轴电缆网达到、甚至超过上述要求呢？
基于可调谐变频芯片的有线宽带接入技术方案可以很好的解决这个问题。它主要由位于光节点处的局端设备和位于用户端的终端设备组成。根据具体同轴电缆网频谱使用情况，局端设备可有选择地灵活开通多个适用的宽带接入信道，而用户端设备可根据相应的带宽、业务需要调整工作频率接入到合适的通信信道，从而充分利用同轴电缆中可用的频谱，按需扩展网络带宽，终端自由接入相应信道，给运营商和用户带来全新的宽带体验和业务潜力。
4.1 系统接入带宽
基于本方案的宽带接入系统，完全可以满足NGB建设和未来三网融合的需要。考虑到同轴电缆网的特性和有线电视频率配置，我们在同轴电缆上710-1200MHz频段上划分出12个独立的信道。遵循单信道802.11n传输能力，每个信道频宽40MHz，物理层速率150Mbps，MAC层 速率可达100Mbps；如果按照隔频传输，则在一根同轴电缆上即可以同时使用6个通信信道，相应速率为：
物理层： 6*150Mbps=900Mbps
链路层： 6*100Mbps=600Mbps
而目前国内有线电视网络光节点处的光接收机通常都是配4路同轴电缆输出，最少也有2路；覆盖大约50到200用户不等。应用本技术方案，一个光节点处的宽带接入带宽可达：
物理层：4*900Mbps=3.6Gbps
链路层：4*600Mbps=2.4Gbps
如果未来升级到802.11ac，仅用一根同轴电缆链路层带宽即有望达到4*400Mbps=1.6Gbps，可参考文献[11][12]，则一个普通光节点处局端设备MAC层接入带宽将高达6.4Gbps。此时，即使与光纤入户FTTH相比，有线同轴电缆宽带接入的通信带宽也毫不逊色！
可见，基于可调谐变频芯片的有线网络宽带接入技术方案完全可满足NGB和三网融合的要求。随着光纤到楼（FTTB）的发展，每个光节点下覆盖用户数将会减少到50-100户左右，利用本方案实现户均100Mbps带宽将变成现实。
4.2 应用方案
FTTB光纤到楼是本技术方案最典型的应用场景，即采用G/EPON或10G EPON技术将数据通信信号送到楼栋交接箱，光纤由ONU（Optical Network Unit）和光接收机终结在楼栋，并被分别转换为以太网信号和同轴电缆信号。局端设备透过同轴电缆分配网和用户端的终端接入设备，比如普通用户终端MODEM、家庭网关、双向机顶盒等建立宽带通信链路，实现高速数据通信，如图5所示。
通常光纤到楼FTTB后的同轴电缆分配网基本都是无源分配网，不需要有线电视放大器。但是，在光纤只到小区的情况下，同轴分配网中很可能存在着放大器，如果只有一级放大器，那可通过无源跨接器跨接轻松解决；如果存在着多级放大器，则需要根据信号状况，使用中继设备解决。但随着光进铜退，这种情况将逐渐减少。
5 结论
针对现有技术存在的缺陷和问题，本文提出了基于可调谐变频芯片的有线网络宽带接入技术方案，并从可调谐变频通信的方法、可调谐变频芯片技术、系统应用方案等三个方面重点做了介绍。本方案基于自主研发的可调谐变频芯片，是拥有完全自主知识产权的专利技术；它结合成熟的802.11产业链，是面向NGB、可满足三网融合需要的高性能有线网络宽带接入技术。该方案可以充分发挥广电同轴网络的频谱资源优势，灵活利用空闲频谱资源，以最低的成本实现有线网络高速宽带接入。随着可调谐变频芯片的问世、本技术方案的应用推广，必将对我国新一代广电信息网络建设、三网融合新业态的发展，发挥重要作用。
参考文献
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[12]Van Nee, R.; Breaking the Gigabit-per-second barrier with 802.11AC; Wireless Communications, IEEE; Volume: 18, Issue: 2; 2011.
作者简介
篇3
本文设计了基于单片机的押出机模糊控制系统。其硬件电路主要包括以单片机为主的主控部分、键盘和显示部分、单片机与变频器通信接口部分，软件主要包括模糊控制算法、串行通信控制、键盘显示控制等部分。该系统能够有效提高设备的自动化程度及生产精度和可靠性，并能节省部分生产成本。
关键词 押出机控制 模糊控制 单片机 串行通信
Система вождение экструдера
Абреже
Экструдер—аппарат，который выделает изолированную корку для проводки и кабеля в индустрии проводки и кабеля.Дело изолированной корки—самая требовательная и трудная центральная техника в любом процессе бырабатки.Поэтому автоматизированность и производительный точность экструтера зай-мут очень важную позицию.В нашей стране настоящий огромный зовод，который выработает проводку и кабель，широко применяет основанную на PLC автоуправляющую систему，у которой бывает мно- гогранный начет—толнкий автоматизированность и производительный точность，высокий себестоимость и т.д.
Этот текст запранировл основанную на однолистовом аппарате неясную контролируемую систему.Канал аппаратуры，которого заключает доминанту ос- нованного однолистового аппарата，блок клавиатуры и табла，связной интерфейс однолистового аппарата с ПрЧ.Софтвер закючает неясный контролируемый алгоритм，вождение ПС，вождение клавиатуры и табла.Эта система может активно возвышает автоматизированность аппарата，точность и безотказность вырабатки，и может экономит часть себестоимость вырабатки.
Главные слова Вождение экструдера Веясное вождение
Вождение однолистовой аппарат ПС
目 录
第一章 押出机模糊控制系统的介绍 …………………………………………………1
第二章 押出机模糊控制系统控制器的设计 …………………………………………3
2.1 变量模糊化 …………………………………………………………………3
2.2 模糊控制规则 ………………………………………………………………………6
2.3 模糊控制规则表的基本思想 ………………………………………………………6
2.4 模糊控制查询表的离线计算 ………………………………………………………8
第三章 押出机模糊控制系统的单片机实现 …………………………………………11
3.1 硬件电路设计 ……………………………………………………………………11
3.1.1 单片机的选择 ……………………………………………………………………11
3.1.2 串行通信电路 ……………………………………………………………………13
3.1.3 线径显示和设定电路 ……………………………………………………………14
3.1.4 电源电路 …………………………………………………………………………16
3.1.5 复位和晶振电路 …………………………………………………………………16
3.1.6 DANFOSS变频器的介绍 …………………………………………………………16
3.1.7 火花机、测径仪及凹凸仪的选用 ………………………………………………17
3.2 软件编程的算法和流程 ……………………………………………………………19
3.2.1 系统流程图 ………………………………………………………………………19
3.2.2 模糊控制查询表的存放形式 ……………………………………………………20
3.2.3 查表方法的软件实现 ……………………………………………………………22
3.2.4 模糊控制器算法流程图 …………………………………………………………22
3.2.5 串行通信程序设计 ………………………………………………………………23
3.2.6 线径显示和设定流程图 …………………………………………………………25
3.2.7 定时器/计数器的工作方式选择 ………………………………………………26
3.2.8 串行口的工作方式选择 …………………………………………………………27
3.2.9 波特率的计算 ……………………………………………………………………30
第四章 单片机系统与变频器的连接……………………………………………………32
4.1 如何通过RS－485控制多台变频器 ………………………………………………32
4.2 提高RS-485总线的可靠性 ………………………………………………………32
4.2.1 问题的提出 …………………………………………………………………… 32
4.2.2 硬件电路的设计 …………………………………………………………………33
4.2.3软件的编程 ………………………………………………………………………34
4.2.4 结论 ………………………………………………………………………………35
第五章 变频器的选型及其注意事项 ………………………………………………… 36
5.1 引言 …………………………………………………………………………………36
5.2 变频器的控制方式 …………………………………………………………………36
5.3 变频器控制方式的合理选用 ………………………………………………………36
5.4 变频器选型注意事项 ………………………………………………………………36
5.4.1 负载类型和变频器的选择 ………………………………………………………36
5.4.2 变频器安装地点的选择 …………………………………………………………36
5.5 结论 ………………………………………………………………………………37
总结 ………………………………………………………………………………………38
参考文献 …………………………………………………………………………………39
附录1 ……………………………………………………………………………………40
附录2 ……………………………………………………………………………………41
附录3 ……………………………………………………………………………………42
第一章 押出机模糊控制系统的介绍
押出机(又名挤出机)是电线电缆工业中为电线电缆制作绝缘外皮的设备。制作电线电缆绝缘外皮是整个电线电缆生产工艺流程中要求最高，难度最大的核心技术。因此，押出机设备的自动化程度以及生产精度和可靠性在电线电缆生产中居于至关重要的地位。我国现行众多电线电缆成套设备生产厂家广泛采用基于PLC的自动控制系统，但这些基于PLC的押出机自动控制系统存在多方面的不足，现列举如下:
(l)自动化程度低。系统在开机和运行期间都必须配备专门的操作人员不间断的监视系统的运行状况，并做频繁的操作。系统无法脱离操作人员实现程度更高的自动化生产，在本质上是一个缺陷很多的开环控制系统。
(2)生产精度低，系统可靠性差。系统采用模拟量和开关量控制，控制参数易受生产现场的恶劣环境的干扰，致使系统的生产精度低，可靠性差。另外，模拟量控制使系统布线烦琐，生产、安装和维修过程复杂。
(3)成本高。基于PLC的工业自动控制系统虽然有设计方便、快捷，开发周期短的独特优点，但存在着生产成本高的重大问题。
基于PLC的押出机自动控制系统生产自动化程度低的主要原因是控制过程包括复杂的化学过程，致使被控对象建模十分复杂，很难找到一个比较接近的数学模型来近似而实现比较理想的PID闭环控制。因此，必须根据熟练的操作工人的精心操作才能实现可靠的生产。
如前所述，模糊控制系统的设计与实现无需知道被控对象确切的数学模型，而是通过计算机或单片机来实现熟练操作人员的控制经验，从而达到比较理想的自动控制效果。因此本人提出了基于数字单片机的押出机模糊控制系统。该系统能够有效提高设备的自动化程度及生产精度和可靠性，并能节省部分生产成本。
图1.1 押出机工艺流程图
图1.1为押出机的工艺流程图。图中在放线架与收线架之间的直线表示的是处理过程中的金属线芯(或成束电缆)。放线架在牵引电机的作用下匀速放线。在金属线芯经过机头时，主机带动的机头将经过高温加热的胶料匀速押出，使之均匀地附着在金属线芯的表面形成绝缘外皮。机头与牵引之间的测径仪用来测量附着绝缘外皮后的金属线芯的直径。系统以此为主要参数来调节主机与牵引之间的转速，使绝缘外皮厚度达到精度要求的范围。金属线芯经过牵引之后接受火花机和凸凹仪的检测，分别检验绝缘外皮的抗压能力和表面的光滑程度及均匀性，根据这些参数来调一节机头各加热区的温度。在收线架处，系统可以实现自动换轴功能，而且在断线或者收线架换轴失败的时候，储线架会根据张力仪检测到的信息自动开始工作。使得换轴过程中以及储线架和收线架之间发生常规故障时放线架至凸凹仪段能够正常工作，不影响电线电缆生产的产量和质量。
第二章 押出机模糊控制系统控制器的设计
押出机模糊控制系统的原理图如图2.1所示。测径仪测得某一时刻的金属线芯的直径为Y，线径设定值R，两者相比较得到线径偏差e和线径偏差变化ec。经过从基本论域到量化论域的转换(对实际线径偏差e和线径偏差变化ec分别乘以转换系数Ke和Kec)，再根据输入隶属度函数的定义计算出输入变量对各模糊集合的隶属度E和EC。由E、EC和模糊控制规则，并参考现场参数(主机负载Lp，牵引负载Lq)，根据模糊合成法则得到输出的模糊量化值。然后经过解模糊判决得到该时刻的输出控制模糊值P和Q，经过从量化论域向基本论域的转换(P和Q分别乘以转换系数Kp，Kq)，得到作用于主机和牵引的速度控制的实际值(P和Q)。
篇4
【关键词】电厂，分散控制系统，抗干扰措施，探讨
中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：
一、前言
分散控制系统综合运用计算机技术，通信技术，和自动化控制系统等多种先进技术系统，让这个系统的通信网络遍布各生产基地的监控站，监测站，并以通信网络将操作管理站和相关需要集中操作的地区连接起来，实施集中管理，统一操作。分散控制系统很早便在我国的火力发电厂得到了推广运用，并取得了辉煌的发展成果。到目前为止，我国的大部分火力发电厂都已经采取这种控制系统，分散控制系统日渐成为整个控制中心的中枢，对保证整个电网的正常运行，保持电力的稳定安全，有着十分重要的地位和作用。虽然，分散控制系统具有很强的环境适应性，但是，在整个系统中，来自各处的线缆都会和系统相连，各种外部干扰很容易以电源或者是各种线缆为媒介侵入，加剧干扰的负面作用。在现阶段的分散控制系统生产使用中，电厂分散控制系统内部使用了很多电子产品或者电子元器件，电磁干扰显得更为严重。因此，要综合考虑到多种因素，加强电厂分散控制系统抗干扰措施的研究。
二．电厂分散控制系统干扰来源分析
探究各种干扰的来源对于分散控制系统抗干扰措施研究有着十分重要的意义。从总体而言，电厂分散控制系统的干扰源主要来自内部和外部，内部干扰和外部干扰组成了影响整个系统正常工作的干扰来源。
1. 系统内部干扰
系统内部干扰主要是因为分散控制系统内部装置的各种电子设施或者是电子元器件的应用而产生，主要包括过渡干扰和固定干扰，当电路在动态工作时候，引发的干扰便是过渡干扰，当接触面上的电导率具有很大差异或者不一致时候，会产生接触干扰，此种干扰类型称为固定干扰。
2.系统外部干扰
系统外部的干扰主要是设备在使用过程中受到外部环境和使用条件的影响而产生的干扰因素，这种干扰和分散控制系统的各种元件没有直接联系。系统外部干扰主要有以下几种。
（一）从电源线传导来的电磁干扰
在电厂中，分散控制系统在 用电母线处安装有各种动力设备，风机，凝结水泵等。由于这些设备的功率很大，运转时候会产生交变磁场，产生电磁干扰，开关设备时候，会让电压波动，产生低频干扰。
（二）从信号线、控制线传导来的干扰
电厂的分散控制系统有着各种接线，这些接线也是各种外部干扰进入的路线来源。一是通过现场变送器供电电源或共用仪表的供电电源串入的干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。当发生信号干扰时候，会大大降低测量的精度，甚至损坏各种元器件，或造成逻辑数据的变化和系统设备的误动或是死机。
（三）接地系统混乱时引起的干扰
接地系统在产生电磁干扰，抑制电磁干扰方面都有着十分重要的作用。一方面，不合理的接地，会产生严重的干扰信号，让电厂的分散控制系统难以正常运转。正确的接地可以防止电磁干扰，同时也可以减少设备向外发出干扰信号的频率。因此，分散控制系统的接地是一把双刃剑。在干扰来源中，如果接地系统混乱，比如每个接地点的电位分布不平衡，各个接地点电位分布不均，机械设备间接地电位差距很大，地环路电流情况严重，系统干扰严重，使得整个电厂的分散控制系统难以正常运转。
三．电厂分散控制系统抗干扰措施探究
电厂分散控制系统在整个电厂运作中处于核心地位，要保障其正常工作，必须做好内部外部的抗干扰措施。从多年实践经验总结得出，要坚持从抗干扰措施开始，本着控制干扰源，切断或弱化电磁干扰的路径，优化系统装置，提高系统自身抗干扰能力等三方面的原则，科学是设计，使用高质量的设备和元器件，规范安装，并做好各种维护措施，保证整个电厂分散控制系统的稳定性和兼容性，保证整个系统的正常运行。将从以下几个方面做出探究。
1.科学合理选择系统设备
（一）电厂分散控制系统的设备选择在抗干扰中有着十分重要的作用。选择抗干扰性能较好的设备产品，保证含电磁兼容性。比如采用浮地技术加强抗外部干扰的能力，使用隔离性能较好的电厂分散控制系统，要选择耐压能力较强的系统设备，使得电厂分散控制系统可以再电场强度高，频场较高的环境中正常工作。
（二）做好电缆的选择
电厂的电缆选择是电厂分散控制系统抗干扰措施的重要环节。要保证强、弱信号不应使用同一根电缆，信号电缆应尽可能避开电力电缆，避免与电力电缆平行布设。在传输距离较小时，可以选用单根导线或一般控制电缆传输，在传输距离较大时，宜选用总屏控制电缆或对绞|总屏计算机电缆；模拟量信号在现场传输中应选用屏蔽电缆，对于信号精度要求较高的场合，可选用对绞分屏计算机电缆或对绞总屏计算机电缆。
2．做好隔离措施
（一）电厂分散控制系统设备的隔离
在电厂分散控制系统抗干扰措施中，要本着电气设备电缆用量最短原则，要将电厂分散控制系统的硬件设备安装在主厂房之间，设备间内部要采用防静电活动地板，要使用钢筋作为接地引线，做好接地工作，要把强电设备或者电路设计安装在远离硬件设备安装间，以便隔离电磁干扰。
（二）电厂分散控制系统电源的隔离
为保证分散控制系统的可靠运行，要使用交流电稳压器对分散控制系统的电源进行稳压。由于未屏蔽的电源变压器之间耦合电容大，共模干扰很强，因此，要在电源变压器的初次级之间设置屏蔽层，来减少变压器初次级之间的干扰，隔离变压器可以切断变压器两端的低频共模电流。但有时隔离变压器初次级之间的寄生电容仍能够为频率较高的共模电流提供通路，因此隔离变压器的屏蔽层必须良好接地。
3．科学合理的接地
在电厂的分散控制系统中，合理科学的接地是整个系统网络畅通的保证，是整个系统稳定运转的基础。混乱的接地会产生强大的干扰，严重影响到设备的工作。因此，在进行分散控制系统抗干扰措施时候，必须综合多种因素，科学合理的做好接地措施。
(一)采用统一的接地网
系统中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保护地之间应保持严格的绝缘，在总汇集板汇合后再用一根接地电缆接到接地网上。所有接地点应与接地网牢固连接，且应尽量减少接地点与接地网的距离，但要满足接地电阻的要求。
(二)信号线采用屏蔽电缆，并且合理接地
信号线的屏蔽层接地必须保证单点接地，避免多点接地。信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；信号源不接地时，屏蔽层应在系统侧接地，这时就应将屏蔽层接地点改在信号源侧接地。如果信号源端系统侧都要求接地，则对信号必须采用变压器隔离或光电隔离等措施，并且屏蔽层应在信号源侧接地。信号电缆中间有接头时，在接头处的屏蔽层要妥善连接，并将屏蔽层的部分用绝缘带包好。
四．结束语
电厂的分散控制系统的抗干扰是一项比较复杂的工程，在设计施工过程中，要针对具体的干扰来源，采取合理有效的措施，对整个系统抗干扰要采用内外干扰相结合的考虑方法，从设备抗干扰性能，线路的敷设，接地等各个方面做出抗干扰措施，保证整个电厂分散控制系统的稳定和安全。
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篇5
[论文摘要]研究分析电磁干扰产生的原因、特点及干扰对电力远动系统的影响,从设计的角度对铁路电力远动监控系统进行抗干扰分析研究。
抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分,在研制综合自动化系统的过程中,如果不充分考虑可靠性问题,在强电场干扰下,很容易出现差错,使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误(误跳闸事故等),无法向站场和区间供电,影响铁路行车安全。
一、电磁干扰产生的原因及特点
(一)传导瞬变和高频干扰
1.由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变(配)电所二次侧进入远动终端设备,对设备正常运行产生干扰,严重还可损坏电路。2.由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰,电压幅值高,时间短、重复率高,相当于一连串脉冲群。3.铁路电力供电中,特别是现代高速铁路对电力要求都比较高,一般都是几路电源供电,母线投切转换比较频繁,振荡波出现的次数较多。
(二)场的干扰
1.正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种,特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2.由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3.变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程,也产生一定的磁场。4.无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰,铁路中继站通常会和通信站在一处,通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。
(三)对通信线路的干扰
1.铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站,再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心,遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号,由于变电所高低压进出线缆很多,远动终端受的干扰比较大。2.中继站一般距铁路都比较近,列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。
(四)继电器本身原因
继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号,或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。
二、干扰对电力远动系统的影响
无论交流电源供电还是直流供电,电源与干扰源之间耦合通道都相对较多,很容易影响到远动终端设备,包括要害的CPU;模拟量输入受干扰,可能会造成采样数据的错误,影响精度和计量的准确性,还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件;开关量输入、输出通道受干扰,可能会导致微机和远动终端判断错误,远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常,无法正常工作,还可能会导致远动终端程序受到破坏。
三、抗干扰设计分析
(一)屏蔽措施
1.高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装(屏蔽层)的电缆,电缆钢铠两端接地,这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2.在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器,也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3.在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容,可以有效抑制外部高频干扰。
(二)系统接地设计
1.一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备,合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行,对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量,设备接地处增加增加接地网络互接线,降低接地网中瞬变电位差,提高对二次设备的电磁兼容,减少对远动终端的干扰。2. 二次系统接地分为安全接地和工作接地,安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时,遭受触电危险和保证设备安全,将设备外壳接地,接地线采用多股铜软线,导电性好、接地牢固可靠,安全接地网可以和一次设备的接地网相连;工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准,保证其可靠运行,防止地环流干扰。
3.由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料,本身也有屏蔽作用,将高低高柜都可靠接地。4.远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连,这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容,提高抗共模干扰的能力,可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。
(三)采取良好的隔离措施
1.为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器,电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合,隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离,分布电容小,可提高抗共模干扰的能力。2.电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等,开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3.信号电缆尽量避开电力电缆,在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4.采用光电耦合隔离,光电耦合器的输入阻抗很小,而干扰源内阻大,且输入/输出回路之间分布电容极小,绝缘电阻很大,因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去,能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。
(四)滤波器的设计
1.采用低通滤波去高次谐波。2.采用双端对称输入来抑制共模干扰,软件采用离散的采集方式,并选用相应的数字滤波技术。
(五)分散独立功能块供电,每个功能块均设单独的电压过载保护,不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏,也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合,大大提高供电的可靠性。
(六)数据采集抗干扰设计
1.在信息量采集时,取消专门的变送器屏柜,将变送器部分封装在RTU内,减少中间环节,这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2.遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号,并且还会产生尖脉冲信号,也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。
(七)过程通道抗干扰设计
(八)印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开;电源输入端跨接10~100μF的电解电容。
(九)控制状态位的干扰设计
(十)程序运行失常的抗干扰设计
(十一)单片机软件的抗干扰设计
(十二)对于终端至通信站的数字通信电缆加穿钢管,特别是穿越其他电力电缆时,避免和其他电力电缆等同沟敷设并保持一定的交叉距离。
篇6
关键词：电力隧道智能巡检机器人；轻型吊装减震铝合金轨道；感应取电；无线漏波通信。
Abstract: This paper introduces the power tunnel intelligent inspection robot system; the function of each part and the work principle of power tunnel intelligent inspection robot system.
Keywords: tunnel intelligent inspection robot for power; light lifting damping aluminum alloy rail; inductive electricity-getting; wireless leaky wave communication.
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
随着电缆在城市电网的广泛应用，电力隧道成为电缆敷设的主要通道之一。由于城市建设的复杂性和线路走廊资源的紧缺，电力隧道内部的运行环境常面临各种客观因素的影响，如地面施工、液体渗漏、通风不佳、内部空间受限等情况，均会直接影响电缆设备的运行状况，同时也不利于维护人员开展巡检工作。如何有效监测电力隧道的运行动态，提升维护人员的巡检效率，成为供电部门需要解决的技术问题。
电力隧道常规巡检问题与解决方案
目前电力隧道的巡检方式以人工巡视为主，运维人员定期巡视地面和隧道内部，在隧道内主要检查电缆本体或发热现象、电缆支架、隧道环境等情况，效率低下，且隧道内采光及通风条件受限，对工作人员的职业健康造成威胁。为有效监测隧道内的环境参数和电缆运行状况，广州供电局已在潭天隧道、麒天隧道内建设了电力隧道环境监控系统，主要包括视频图像、气体监测、水位监控等信息的采集。该系统利用安装在隧道各个监测点的传感器和摄像头，采集现场环境参数和视频信号，并通过光纤网络将数据发至服务器，以供后台维护人员进行监控。该套系统涉及多个产家生产的监控设备，统一集成到监控平台上，相应硬件和软件方面的维护工作量大，存在一定的兼容性问题。
本篇论文所论述的电力隧道智能巡检机器人系统，是在中轴隧道内建设的可视化移动监控系统，它集合了声、光、气体、温湿度等环境监控部件，相较以往的巡检方式和已建的监控系统，主要有两个特点：①监控设备可在隧道内沿轨道移动，解决固定监控只能定点和不能近距离观察的缺点，实行真正意义上的可视化巡视；②智能巡检机器人集成了气体、温湿度、声音、视频等监控单元，相较多点分布的采集单元来说，其设备工作的可靠性更高，能有效降低设备维护工作量及维修成本[1]。下面将论述电力隧道智能巡检机器人系统组成及其功能原理。
电力隧道智能巡检机器人系统组成
电力隧道智能巡检机器人应用系统由轨道总成、供电总成、通信总成、软件平台及智能巡检机器人本体五部分组成。
图1系统组成示意图
轨道总成
轨道[2]作为巡检设备及其供电电缆的承载主体，实现巡检机器人的移动监控。本设计方案采用工字型铝合金轨道，它是一种经特制加工的高强度铝合金型材，经氧化处理，既提高抗腐蚀能力，又可加强表面的硬度，增加抗磨损性能。
轨道的一侧用于安装供电感应电缆，另一侧作为驱动轮行走空间。轨道主体包括吊装轨道、定制弯道、轨道减震附件（解决智能巡检设备行走带来的震动缓冲问题）、轨道连接件等部件，需要根据隧道的空间条件进行设计，以适应上、下坡和转弯等功能。
图2 轨道吊装示意图
供电总成
巡检机器人采用感应取电的供电方式，供电部分基于CPS[4]非接触式电磁感应供电的动力驱动系统，主要由初级电控柜、感应电缆和感应取电单元组成。初级电控柜是用于给轨道巡检设备供电的电控柜，以供电箱为前级电源（输入380V交流电压），通过输出感应电缆向巡检设备供电（额定输出功率8.8kW）。初级电控柜主要组成部分包含：输入滤波装置、整流装置、初级变频器、隔离变压器、电容补偿器等几部分组成。
图3初级电控柜
图4非接触供电的工作原理
电感能量的转移是基于变压器原理。通过初级电控柜将主电源（AC380V）进行过滤、变频、变压及补偿，由感应电缆输出20kHz的高频电流。感应取电单元对高频电磁场进行感应取电，再经过整流调压后可获取DC24—288V的直流电供监控设备使用。
无线感应供电的优点：①系统输出功率大，可应对机器人运动的功率需求；②适用复杂的线路布局，感应电缆可以沿轨道延伸；③工作过程中不产生电弧，安全可靠。
通信总成
本系统主要由光纤通信子系统与无线微波通信子系统两部分组成，用于传输视频、控制及监测数据。首先由通信机房敷设光纤到中轴隧道的无线基站，通过漏波电缆作为天线沿巡检段隧道进行信号覆盖，无线信号为2.4GHz频段，通信协议采用TCP/IP网络协议。智能巡检本体上安装无线接入设备，以无线信号的方式传输监测和视频数据。
无线微波通信子系统由无线收发器与漏波通信电缆组成。漏波电缆[5]是一种天线技术，主要是针对工业现场复杂的空间环境而设计的一种通过特殊馈线电缆传播射频信号的技术。
漏波电缆的原理是将电磁波通过同轴电缆从发射端传至电缆的另一端，在电缆外部导体上等距离开出一列漏波孔，电磁波通过漏波孔向外辐射信号。
图5漏波电缆传输信号示意图
智能巡检机器人
它是整个巡检系统的核心组成部分，承担隧道内巡检和现场处置的主要功能，巡检设备的主要部件包括：车体[7]、驱动步进电机、控制箱、定位模块、雷达超声探头、360°全角度摄像头、LED照明灯具、有害气体探头、温度/湿度探头、应急对讲扬声麦克、车载减震器。
图6机器人硬件构成结构
机器人的技术要求：①按照工业标准设计[8]具备较强的抗电场干扰能力；②适应电力隧道环境[9]（坡度、弯度、速度、防潮、防爆、阻燃等）；③具备车载影像防抖动功能；④爬坡能力。在小于20°的坡度上能够平顺运动；在大于20°的坡度位置，通过在轨道上镶嵌齿状条带，增加设备行进的摩擦力；⑤定位：通过安装在轨道下方的RFID 实现定位；⑥防潮防尘性能：CPU主控模块要求达到IP67防护等级。
图7系统硬件架构
软件平台
智能巡检机器人操控界面。系统提供WEB页面,可以方便的集成到电力生产管理系统中[10]，在浏览器内输入地址，即可进入监控界面。在数据列表、GIS地图以及组态图中，点击机器人图标可以打开机器人操控界面。在此操控界面中可以实现视频查看、设备控制、运动控制、数据采集、巡检模式切换等功能。
图8操控界面
系统的应用效果
该套电力隧道智能巡检机器人系统已在广州中轴电力隧道中投入使用。后台人员可通过手动控制或定制自动巡检模式，让机器人实时监测隧道内的环境和电缆运行状态，代替了以往的人工巡检方式，有效地保障工作人员的职业健康，提升了巡检工作效率，并进一步保障电缆线路的安全运行。智能巡检机器人系统在中轴隧道内的成功应用，成为广州供电局电力隧道可视化管理的示范段，为日后电力隧道的监控研发工作提供了技术积淀和应用经验。
图9巡检机器人现场工作照片
图10监控界面的使用效果图
参考文献：
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田培棠，石晓辉，米林.机械零部件结构设计手册[M].国防工业出版社,2011-1-1
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篇7
【关键词】用电信息采集系统用电采集电能监测信息采集电能检测
中图分类号：X830.1文献标识码： A 文章编号：
一．引言
用电信息采集系统是对用户的用电数据进行采集、分析，通过数据处理，实现用电实时管理控制的系统。一个全面的用户用电采集系统主要包括：系统主站、传输信道、采集设备、智能电表。作为一般用电用户来讲，是将用户的预付费电能表的数据通过载波或窄带载波等现场终端，采用光钎专网或GPRS/CDMA无线公网，将数据上传至通信接口机，通过前置采集服务器、应用服务器或数据库服务器等进入信息内网，达到数据自动统计、分析、监测的集成系统。
二.电力企业中用电信息采集系统的结构及系统建设价值。
1.用电信息采集系统结构。
电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，其采集的对象是电力用户的用电信息（电能量数据、交流模拟量、工况数据、电能质量越限统计数据、事件记录数据以及控费信息等），采集的目的是为了实时监控现场设备、支撑多种管理业务的需求。系统主要功能包括系统数据采集、数据管理、实时控制、综合应用和运行维护管理以及系统接口等。
用电信息采集系统的逻辑架构是采集设备与对象层通过通信层与应用层进行通信，应用层实现数据处理、系统管理、负荷管理、费控管理、运行管理和现场管理的系统。
用电信息采集系统的工作原理：计量设备主动上报数据，通过用电信息采集终端和通信层，将数据传输给系统主站；系统主站通过用电信息采集终端，实现对计量设备的信息数据采集。
用电信息采集系统的基本功能包括数据处理、数据管理和实时监测以及运行维护管理。其扩展功能包括电能的质量监测、用电分析和管理、相关信息的、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等动能。
用电信息采集系统数据采集的模式包括定时自动采集、随机召测和主动上报。通过对采集任务的执行情况进行检查，分析采集数据，发现采集任务失败或采集数据异常，记录详细采集信息。
2.用电信息采集系统的建设价值。
通过用电信息采集系统的建设，可以提高管理和控制成本的能力，通过改变使用电网电力的时间来降低电费，通过检测实时能源消耗来管理成本，采用允许电网自动条件家庭电器配置来降低费用。同时可通过改变用电行为而节约用电，使用清洁能源降低能源消耗，减少二氧化碳的排放。采用信息采集系统后，可更准确的进行计费，不用估算电力使用情况，对准确的费用可以预测。
三.用电信息采集系统的现状。
目前，智能电网是全球能源界普遍关注的焦点，用电领域开始倡导智能用电。在我国，电力电网中长期存在缺电严重的现象，在用电系统建设中相对比较薄弱，自动化、信息化程度不高。为了加快电力用户信息采集系统建设，国家电网公司提出在系统范围内实现电力用户“全采集，全覆盖，全预付费”的工作目标，推进营销计量、抄表、收费模式的标准化以及电网公司信息化的建设。自2009年开始，国家电网公司就计划投入巨额资金，用3至5年的时间对用电信息采集系统进行建设。通过前期的发展和建设，采集系统规模得到了扩大，采集功能应用也逐步扩大了。
由于用电信息采集系统是各系统分别建设，在建设中缺乏对系统资源的整合，导致主站软件对多种信道的综合运用能力不足。在通信层建设中，由于缺乏统一管理，出现信道资源利用低、重复建设等问题，由于这些问题的出现，导致数据没有实现完全共享，数据的应用价值没有被充分挖掘。
四.用电信息采集系统在电力企业中的应用。
1.载波转485采集方案。
这种方式适用于城镇集中居住区，采用集中表箱方式安装表计。载波通信是采用集中器、采集器和RS485电表的形式。在集中器和采集器之间通过低压窄带载波的方式进行通信，采用GPRS或光钎上传数据，其优点是在通信中不用布线，建设工程施工简单快速，缺点是载波通信的成功率不太高，其维护成本大，对用于预付费控制的时候存在一定的风险。
2.全载波方案。
这种方式一般采用独立安装表计，安装载波电表，通过集中器和载波电能表结合的形式进行载波通信，适用于农村用户。全载波方案同载波转485方案一样，具有通信不布线，施工速度快，通信成功率低，维护量大，难控风险等特征。
3.载波和484混合模式。
此方案中既有集中表箱方式安装的表计，又有独立安装的表计，采用集中器和采集器、RS485电表以及载波电能表的混合形式，适用于县城及城郊地区。采用此种方案也无法杜绝载波转RS485模式和全载波模式的缺点。
4.全485方案。
此种方案采用集中表箱安装表计，通过RS485电缆连接集中器和表箱，一般适合多层、高层居住区。由于在配变到楼栋间需要在局部地方进行电缆沟挖掘，造成施工量大。
5.楼栋集中通信方案。
在多层或小高层的居住区，采用RS485有线通信方式，将楼栋局部集中直接上传，通过此种方式可提高通信的成功率，同时可以减少电缆的施工量。
6.光纤到户通信方案。
采用光纤通讯方式将表箱和主站之间进行连接，实现用电信息的采集。光纤通信适合新建居住区的用电信息采集系统建设，通过在表箱内安装ONU（光网络单元），OUN输出信号到居民户内，同时在表箱内的集中器通过通信端口和主站连接，实现数据通讯。
在光纤到户通讯中，EPON技术的出现解决了点到多点的远程通信问题。EPON技术是基于以太网的无源光网络技术，是一种新兴的光纤接入技术。该技术具有互通性强、标准化程度高、成本低、技术成熟等优点，实现了用电信息采集系统真正的“全覆盖、全采集”。目前，EPON技术是光纤接入技术中应用最广泛的技术。在EPON中，典型的组网结构为用户同过ONU通过ODN（光分配网络）和OLT（光线路终端）局侧设备进行通信。其中的ONU为用户侧设备，给用户提供网口，OLT是EPON网络的局侧设备，主要起到汇聚ONU数据的作用。
EPON系统可以与目前的以太网兼容，传输距离为20公里，采用EPON组网具有通信量大，传输频带宽，组网灵活，拓扑结构多，安全性强，设备使用寿命长，安装方便，后期不需要维护等优点，因此在现代用户信息采集系统中被广泛推广。
五．结束语
用电信息采集系统承担着用电信息自动采集、数据高效共享和实时检测的重要任务，是用户用电信息的重要来源，是智能用电服务体系的重要基础。建设智能电网，必须要加强用电采集系统的建设，实现全部用户的信息采集、支持全面的电费控制目标。
参考文献：
[1] 罗洁梅LUO Jie-mei 浅析用电信息采集系统在电力企业的应用 [期刊论文] 《企业技术开发（学术版）》2010年12期
[2] 刁培忠 用电信息采集系统在电力企业的应用分析[期刊论文] 《中国电力教育》2010年9期
[3] 王海燕 李晓辉 汤佩林WANG Hai-yanLI Xiao-huiTANG Pei-Lin 用电信息采集系统的建设与应用 [期刊论文] 《电力信息化》2012年9期
[4] 袁建英YUAN Jian-ying 用电信息采集系统高级应用构想 [期刊论文] 《电力需求侧管理》2011年6期
[5] 张莉莉 用电信息采集系统建设及技术选型浅析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年22期
篇8
关键词：掘进机； 电控箱； 煤矿
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244
掘进机电气系统是设备的控制核心，控制着各个电机的启动停止，同时对掘进机其他组成部分的工况进行监控和综合保护，与液压系统及水路系统互相配合，可控制整机完成掘进生产作业。
1 电气系统概述
掘进机电气系统主要由隔爆兼本质安全型掘进机控制箱（以下简称 电控箱）、隔爆兼本质安全型按钮操作箱、隔爆型声光报警装置、隔爆型照明灯、隔爆型控制按钮、低浓度甲烷传感器以及整机多个工作机构部分的电机组成。其总体布置如图1所示。
2 电气系统构成
掘进机电控箱大多采用PLC可编程逻辑控制器作橹骺氐ピ，人机界面采用彩色液晶显示屏，这种控制系统的优点是编程简单、性能稳定、系统主参数以及故障可视化，方便日常检修维护。电控箱位于掘进机整机的左后方，左右箱门和接线腔盖板均用标准螺栓与箱体紧固连接，保证安装于内部的电气元件不受外界恶劣环境影响。电控箱壳体由钢板焊接而成，壳体分为上下两个腔，均为隔爆型结构。下腔为电气件安装腔，腔内装有驱动板、控制板（两块）、视窗板及隔离开关等；上腔为接线腔，腔内装有数组接线柱。
控制板分两块，一块左门板，装有FX3U系列可编程控制器及模拟量模块、本安电源等。另一块右门板，装有中间继电器、电机集成保护器、开关电源等电气件。
视窗板装在电控箱体的前侧中间部分，有四个显示窗口，依次装有电压表、电流表以及两块焊接有LED指示灯的发光板。其中电压表显示系统供电电压、电流表显示切割电机的实时电流，两块发光板指示系统故障及各个电机的故障。
电控箱的上腔为接线腔，其中有一组陶瓷接线端子用于连接电控系统的供电电缆，五组接线端子用于连接整机电机和十二个七芯接线端子用于连接系统元件，此外接线腔内装有两个接地端子用于连接地线。电控箱两侧及背面设置有不同尺寸的十六个电缆引入装置，供控制箱与其它元件连线。
与电控箱配套连接有一个隔爆兼本质安全型按钮操作箱，操作箱箱体采用钢板焊接而成，分为本安元件腔和隔爆元件腔两部分。本安元件腔布置有十二个操作按钮，用以控制各个电机的启动停止，通过一根19芯控制电缆与电控箱连接；隔爆元件腔布置有一个液晶显示屏，用以显示电控系统的主要参数，例如电压电流，电机温度，电机运行状态等，当电控系统出现故障时，该显示屏也会实时显示故障内容，方便使用者及时排除故障。显示屏通过一根7芯控制电缆与电控箱连接。
电控箱及操作箱外观如图2所示。
3 小结
本论文研制的掘进机电气系统具有防护等级高、体积小、操作简便、集成有多种保护等优点，可长期工作在煤矿隧道等恶劣环境中。该电控系统人机界面采用工业用液晶显示屏，工业用液晶显示屏可图文显示，显示容量大，参数及故障直观可见；同时系统采用总线通信技术，可减少大量接线，拆装十分方便。
参考文献：
[1]王正华，吴翠艳.掘进机技术的发展[J].选煤技术，2006（增刊）：57-59.
篇9
关键词：纺织子管 聚合物 管道资源
1、纺织子管的发展
随着通讯运营商网络规模的不断拓展,业务多元化的变化,传输资源的需求也在迅猛增长,局部网络资源紧缺的问题逐步呈现,尤其以管道这种不易获得的战略资源更加明显,如果不尽快予以解决,将会影响业务的持续发展。同时城市管理越来越严格和规范,使得新建管道引起的道路开挖受到越来越多的外界干扰和政策限制,管道建设造价逐年攀升,使得现有管道的管孔资源已日渐紧张。如何进一步开展节能,提升现有管道资源的利用率成为目前面临的非常迫切问题。
纺织子管是美利肯公司的一个专利产品,1997年开始进行商业应用,最初的设想是由当地的运营商提出的,之后渐渐成熟逐步推广,目前在美国、日本、韩国、东南亚和欧洲等国家有广泛的应用,2006年进入中国市场,在电信、移动、联通等通信运营商中也都逐步开始推广应用。
2、纺织子管的概念
纺织子管是一种用高分子材料编织成网状的柔性子管,因为其外观和手感像编织品而得名。其主材料选用聚酯和尼龙,这两种聚合物的结合,提供了出众的强度、韧耐磨蚀和温度变化等通常特性,具有优越力学性能和耐化工特性,不受土壤中的生化侵袭而降低性能。纺织子管内部含一根牵引绳,可用来牵引、布放光缆,它没有卷曲记忆,且内表面涂有剂,以减少牵引阻力。
纺织子管专门为通信线缆的敷设而设计的,因其外观和材料结构为纺织品而得名,每条纺织子管有1-2或3孔。纺织子管是光电缆敷设领域的一项重大技术革新,在管道建设中节约成本,能适合于各种不同的电缆敷设环境,不仅能将穿放的电缆分隔,在穿拉过程中能降低电缆表面的摩擦损伤,更重要的是能充分提高管道的利用率,降低材料费用,缩减工程费用开支。
3、纺织子管的特点
纺织子管作为一种新型材质的管材,专门为通信线缆的铺设而设计的。纺织子管可以提高管道的利用效率,从而降低管道建设成本。另外纺织子管还具有柔韧性好,敷设快捷,施工方便,防盗窃（不可回收）等特点。纺织子管在地下管道占用空间小,所以在同一个管道中可以布放更多的缆线,从而节省管道资源,尤其是在城市中心及一些关键路段。缺点是怕紫外线,这类产品是由高分子聚脂面料制成,所以它只适合在地下管道、桥梁或室内应用,不适用于室外引上。适用于空管道、已有电缆或PE子管的老管道、甚至小孔径的梅花管或PE子管。
4、纺织子管的用途
目前纺织子管已经用于:中国电信,中国移动,中国联通等管线工程中。
(1)铺设在已布线缆管道中:用纺织子管,可以在已有的线缆之间挤出空隙布置新的光,电缆。这给通信网络建设者带来了:充分挖掘和利用现有的管道资源,减少材料成本和人力成本,避免可能的道路开挖申请,减少交通和环境影响,节省工程时间和工程费用。
(2)铺设在空管中（塑料外管）:用传统的方式,外管的利用率为12%。用纺织子管的方式,外管利用率为45% 好处为:节省了外管资源,降低了工程建筑成本,节省了地下空间,保留了未来发展的空间,提高通信管道的利用率达300%。
5、子管的性能比较
随着管线工程业务的发展,难免要在现有的基础上增加线缆。在现有的子管铺设中再增加线缆是一个不可以解决的问题。必须重新开挖道路,重新投入一样的工程造价,地埋本身工程造价高,加上塑料管的两次拉绳拉线的人工的费用,国家要付出更多的人力、物力、财力。另外就是在线缆弯曲或者特殊变向时,因为它的物理性质子管不能随着线缆走,必须线缆随子管。且在施工中切割焊接有灰尘,搬运重也多增加费用。
为了解决以上技术上的缺陷,纺织子管可以填补空白。提供网状的管道线缆套:由耐腐朽、耐高温、耐磨损、抗紫外线、阻燃的高分子材料聚合制成;具有很高的强度、韧性,可以折叠,可以跟线缆走向随意弯曲;结构简单创新、组合多样、单孔、多孔均可,可以用于不同规格的线缆;高分子聚合物管套不会和纤维、金属、钢管／塑管内的其它元素起反应;使用寿命长在30年以上,施工前防紫外线的外层包装,更有效防老化,延长网套的使用寿命;假如没有外界的影响,寿命可以达到百年以上;节省利用地下有限管位,充分利用管道空间;在拉绳上记有米数标识可以清楚的看在施工过程光缆的进程;在网套上也有标记可以在铺设时知道所需的光缆数量;高分子聚合物网套还在上面标颜色（红、黄、蓝）,以便于区别线缆。也可以根据客户的特殊要求定制颜色;在制造过程中已把拉线缆的绳子做到管套里面,可以直接把线缆从这头拉到另一头无须再次拉绳拉线,比子管内穿绳拉线缆节约三分之二时间,省去二次拉缆线的费用,施工简便轻松;集成网状的管套,节约材料成本,减轻重量减轻运输成本,减轻施工搬运笨重,可以随意取长短,剪切方便无灰尘。
但由于纺织子管价格比塑料管高,塑料子管产业有多大的利益关系在里面,所以目前来说推广纺织子管不是件容易的事。不过目前在国内已有一线大城市已经全面在使用,所以使用纺织子管是大势所趋,大量代替塑料子管指日可待。
参考文献
[1] Jyboson.光缆管道应用新方案:纺织子管.通信工程与建设.通信人家园论坛,2010.01.
[2]严厚群等.纺织子管在通信管道中的应用[A].中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集[C],2009.
篇10
关键词：光纤通信技术优势接入技术
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。
一、光纤通信技术定义
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。论文百事通在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。
二、光纤通信技术优势
2.1频带极宽，通信容量大光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口，单模光纤具有几十GHz?km的宽带。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
2.2损耗低，中继距离长目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。目前，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里，这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。
2.3抗电磁干扰能力强我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。
2.4光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，光缆的重量要比电缆轻得多，在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量，显得更有意义。还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。
2.5保密性能好对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而，随着科学技术的发展，电通信方式很容易被人窃听，只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置，就可以获取明线或电缆中传送的信息，更不用去说无线通信方式。光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。
三、光纤接入技术
随着通信业务量的不断增加，业务种类也更加丰富，人们不仅需要语音业务，高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光网络A(ON)和无源光网络((PON。)采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(ODN全)部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是无源光网络。
现阶段，无源光网络P(ON)技术是实现FT－Tx的主流技术。典型的PON系统由局侧OLT光(线路终端)、用户侧ONUO/NT(光网络单元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配网络)组成。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。
为实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。
FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。不少城市制定了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制门了相应的优惠政策，这此都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。
在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的自接连接，它可以为用户提供高带宽的接入。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。
