信息通信方式范文

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【關鍵詞】電能信息；采集；通信方式

隨著現代電子技術、通信技術及計算機網絡技術的發展，電能信息采集系統得到不斷完善與應用。采集系統可以遠程采集配變和用戶電能表的在線和離線數據，并將數據顯示在主站端，方便調度人員監控線路負荷情況，適時地調控供電情況，減少停電次數，提高供電可靠性。采集系統中選擇合適的通信方式顯得尤為重要。建立合適的通信網絡可以為采集系統提供技術保障。

電能信息采集通訊系統包括遠程通信和本地通信。遠程通信網絡的作用是完成主站系統和現場終端間的電能信息的傳輸，遠程通信網絡距離較遠，傳輸距離可以達到數百千米的范圍。本地通信的主要任務是實現現場終端和現場設備儀表之間的數據傳輸。遠程通信和本地通信的結合實現整個通訊系統的信息傳遞。

1、遠程通信

遠程通信技術主要包括紅外通信技術、Modem通信技術（包括電話線通信，GSM/GPRS/CDMA無線通信等）；以太網通信技術；光纖通訊通信技術等。

目前電量遠方采集系統種類較多，其設備實現方式和技術不一樣，應用范圍和環境也不一樣，各自具有自己的優勢和缺陷。另外，隨著通訊技術和計算機技術的發展，各種遠方通信新技術也不斷涌現，例如以太網通信技術、超窄帶（UNB）電力載波通信、無線擴頻通信等。

（1）GPRS方式

GPRS是通用無線分組業務的縮寫（General Packet Radio System），通常稱為2.5G。目前通過升級GSM網絡實現。稱之為2.5G是比較恰當的。GPRS的實際速度典型值遠遠達不到理論速度，為14.4K-43.2K（上下行非對稱速率）左右。

通過GPRS網絡通信技術，將采集到的電能信息實時地上傳到具有智能化分析的上位機，實現對線路的監測。

由于GPRS方式存在通信費用問題，且可靠性受到通信網絡的限制，因此目前主要作為一種補充方式。

（2）GSM短消息的電能量采集系統

基于GSM短消息的電能信息采集系統主要包括三個部分：（1）局端通信計算機，也可稱之為上位機；（2）GSM短信采集器；（3）采集終端：智能電能表。這三個部分可以分為兩層結構：上層機構包括上位機和采集器，兩者之間的數據通信采用星型網絡，通過GSM網絡收發短信，實現上位機和GSM采集器之間的信息傳送。底層結構指的是采集器和智能電能表之間，其通信方式可以按下面介紹的485通信等方式進行選擇。

GSM采集器的主要功能包括以下幾個方面：（1）抄表功能；（2）執行用電監察功能；（3）短消息數據處理；（4）報警功能。

（3）選擇原則

具體選擇通信方式需要考慮以下因素：1）通訊性能需要滿足應用的要求。在考慮性能要求時需要考慮到：通信的數據量、通信帶寬及通信的可靠性；滿足大量用戶的用電信息采集和管理要求，同時保證通信穩定可靠和信息安全；2）根據本地區地理環境和地貌環境的要求，選擇適應性比較強的通訊方式，特別是選擇無線通信方式時，需考慮當地的環境是否滿足；3）需要考慮建設成本和運行維護費用，提高通信網絡的綜合經濟效益及長期運行維護費用。

2、本地通信

本地通信技術主要包括小功率無線發射裝置現場通信技術；小型大功率無線電臺遠程無線通信；RS485總線通信技術；低壓電力線載波通信技術等。

（1）RS485總線方式自動通信系統

RS485總線方式主要包括為單RS485總線方式和雙RS485總線方式兩種。其中單RS485總線方式主要用于城市居民小區和較密集的商用樓，雙RS485總線通信方式適用于城市較分散的商業用戶和居民用戶。

單RS485總線通信系統優點主要體現在技術簡單、成熟，易于實現，通信可靠性高；在采用這種通信方式時，一般采用多塊表集中抄收的方式，這樣不僅降低了每戶成本，同時也降低了整個系統造價。雙RS485總線通信方式由于采用了雙RS485總線結構，其特點體現在數據傳輸速率高，可靠性高，為了提高脈沖傳輸的可靠性，一般在電能表內設置了RS485轉換模塊。

目前，使用的485通信一般都是雙極性的A、B線通信方式，這種方式可以滿足電能信息采集的要求，保證數據傳輸的穩定性和準確性。但是雙極性的通信方式存在一個弊端：雙極性線給網絡的組建和調試工作增加了工作量，假如現場總線有極性接錯的地方，則造成數據不能傳輸，而且排查維修比較麻煩。為了解決這個問題，可以選用無極性485芯片，這樣可以避免這些問題。

RS485通信方式的缺點包括以下幾個方面：（1）現場施工布線工作量大；（2）通信網線易遭到破壞，而且故障點不易查找；（3）通信容易受到雷擊和過電壓的影響，破壞通信質量。

（2）低壓電力線載波通信系統

影響電力線載波傳輸質量主要有兩個因素：一是電力網絡的阻抗特性及其衰減，另一個是噪聲的干擾。第一個因素制約著信號的傳輸距離，第二個因素決定著數據傳輸的質量。

由于用戶的用電設備包含大量的配電變壓器和變頻設備，低壓電力網的通信容易受到這些設備產生的噪音的干擾，嚴重影響載波傳輸通道的環境。故需要選擇合適的載波技術減少隨機噪聲、頻譜噪聲或者工頻噪聲產生的干擾。目前常用的載波技術包括基于FSK調制技術、擴頻技術及過零技術等。基于FSK的調制技術的特點主要表現為采集模塊成本低，容易實現，但抗干擾和抗諧波能力較弱。基于擴頻技術的采集模塊的特點主要體現在：具有寬帶傳送的擴頻技術提高了系統的抗干擾能了，使得整個系統的可靠性相應提高。在實際應用中，無論采用基于FSK調制技術還是擴頻技術等，都需要考慮不同電網結構及對應的不同變化的負荷需要而選擇合適的通信方式。

電力線載波通信系統的主要特點包括以下幾個方面：（1）充分利用電力線資源；（2）不需要重新布線；（3）成本低，經濟效益好。

電力線載波通信系統的缺點主要包括以下幾個方面：（1）局限性：高頻載波信號傳輸范圍只能限制在一個臺區域內，不能實現跨臺傳輸信號，如果想跨臺傳輸，需要借助其他通信手段；（2）低壓電纜本身的結構、介質和負荷的變化會造成載波信號容易受到干擾，無法實現全天候電能表可靠抄送，只能通過中斷等其他技術方法解決；（3）單表模塊的尺寸和成本限制了模塊可靠性和穩定性的進一步提高，從而影響到整個系統性能的提高。

電力線載波通信技術以電網為載體，穩定性與電網拓撲結構、電網阻抗有關。目前，節能變頻技術的廣泛應用，使得電網阻抗會發生變化，對載波通信方式影響較大。

（3）選擇原則

本地通信需要考慮以下幾個因素：1）工程施工，本地通信首先要考慮的是現場施工工作量便于工程實施；2）運行維護工作量；3）通信可靠性，主要考慮通信成功率和通信穩定性，在通信過程中，主站發出的指令必須滿足能可靠執行并且能保證長期穩定。

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一、常用通信方式

（一）短波通信

短波是指波長在10～100m，頻率在3～30MHz的無線電波。短波通信包括通過電離層反射的天波傳播模式和沿地面傳播的地波模式2種傳輸模式。其中地波傳播模式中的地波信號隨著傳輸距離增長衰減很快，只適合通信距離短，中間障礙物少的地形。而水情自動測報系統一般位于多山或需要長距離通信的地區，因此一般選擇天波模式。

采用短波方式的典型系統有甘肅碧口水電廠水情自測報系統和廣西麻石水電廠水情自動測報系統。這2個系統由于流域地形復雜，如果采用超短波則需要建設多級中繼，投資成本加大，維護困難，因此選擇了短波與超短波混合組網方式。碧口水情自動測報系統規模為1:8，其中6個遙測站為短波組網。麻石水電廠水情自動測報系統規模為1:16，其中只有壩上和壩下采用有線方式傳輸信號，其余均為短波方式傳輸信號。

（二）超短波通信

超短波是指波長在1～10m，頻率30～300MHz的無線電波。超短波通信方式是在水情自動測報系統中運用最為廣泛的一種通信方式，因為其技術成熟、故障處理簡單、運行成本低，在對系統進行通信方式選擇時備受重視。

采用超短波方式的典型系統，如新疆伊犁恰甫其海水庫水情自動測報系統，規模為15:2:2，對六角尖中繼的依賴性很大，六角尖站承擔系統內鳳陽山中繼和其他測站的信號轉發功能，如果出現故障，則在中心站將無法收到任何測站數據。因此，在這種情況下，必須考慮采用雙中繼、熱備用或冷備用等方式提高系統的可靠性。

目前，全國有90%以上的水情自動測報系統采用超短波方式，這種通信方式在流域面積不大、流域地形較好的地區是一種比較有優勢的組網方式。

（三）有線通信

目前采用有線通信方式組網的水情自動測報系統，基本上是利用電信部門提供的公用電話網（PSTN）。

采用有線方式的典型的系統如浙江珊溪水利樞紐和三峽水利樞紐水情自動測報系統，珊溪系統組網規模為12：3（12個遙測站、3個中心站），系統中心站與測站之間采用星形結構，可使遙測站單獨出現故障時不會影響其他測站通信。3個中心站之間采用鏈接形式，保證所有中心站內數據的唯一性。三峽水利樞紐水情自動測報共81個遙測站，其中56個遙測站選用PSTN作為系統主要通信方式，實現PSTN/Inmarsat雙信道。平時正常工作采用PSTN方式傳輸數據，在PSTN無法傳遞數據時，測站自動啟動海事衛星（Inmarsat）實現數據傳輸。

（四）衛星通信

衛星通信是20世紀90年代后期開始廣泛使用在水情自動測報系統的一種通信方式，頻率范圍在300～300GHz。衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發或反射無線電波，在2個或多個地面站之間進行的通信。目前運用在水情自動測報系統中的衛星主要Inmarsat、VSAT衛星系統和我國自行研制的北斗通信衛星。衛星通信最理想的工作頻率在4/6GHz波段附近，該頻段帶寬較大，工作頻率較高，天線尺寸也較小，有利于成熟的微波中繼通信技術。

1．VSAT衛星系統。VSAT衛星通信技術是20世紀80年代興起的，我國主要是采用亞洲2號通信衛星收集水情信息。

在我國使用VSAT通信方式的系統并不多，典型系統如廣西柳州市水情測報系統和尼洋河水情測報系統，其中柳州市水情測報系統為混合組網，系統規模為2:10:62（2個中心站、5個衛星中繼站、5個超短波中繼站、32個衛星遙測站、30個超短波遙測站）；尼洋河水情自動測報系統規模為3:9（3個中心站、9個衛星遙測站），中心站采用計算機局域網方式聯網。

2．海事衛星。海事衛星（Inmarsat）屬于全球性系統，建設初期主要服務目的是海事遇難救險。隨著Inmarsat—C投入使用后，水利部門也開始逐步采用該衛星提供的服務。Inmarsat—C系統由4顆工作衛星和7顆備用衛星組成，可靠性非常高。

目前許多已建的或將建的系統基本上采用Inmarsat—C衛星。典型的系統如貴州烏江流域水情自動測報系統和吉林云峰水電廠水情自動測報系統，其中貴州烏江流域水情自動測報系統共有49個衛星遙測站，4個中心站，中心站之間采用VSAT衛星組成局域網。云峰水電廠水情自動測報系統規模為1:12（1個中心站、12個遙測站）。

3．北斗衛星通信。北斗衛星系統是我國自行研制、自主經營專為我國服務的衛星導航系統，由2顆工作衛星和1顆備用衛星組成，屬于區域性系統，2002年1月開始運行。

利用該衛星的典型系統有陜南水利雨量監測速報系統和重慶江口水情測報系統。其中陜南水利雨量監測速報系統包括67個雨量站、14個中心站，特點是采用并行工作體制，將雨量數據同時發往14個中心站進行處理，減少中間環節，充分利用系統資源。重慶江口水情測報系統由17個雨量站、6個水位站和1個中心站組成。

（五）移動通信

1．短信息方式（SMS）。短信息業務是GSM系統為用戶提供的一種使用手機或GSM模塊接收和發送文本消息的服務。每條短信息最多包含160字母或70個漢字。

使用該方式的典型系統如浙江省防汛水情自動測報系統和江西萬安水電廠水情自動測報系統，其中浙江省水利廳在全省建立上百個基于GMS短消息的水情遙測站，通過GMS網絡建成全省統一的防汛水情自動測報系統。江西萬安水電廠在條件合適的位置建立GMS短消息遙測站，規模不大，但是具有一定的參考價值，因為該系統集超短波、衛星和GMS短消息為一體進行混合組網，系統規模較大（1:4:55）。

2．GPRS方式。GPRS是GSM系統網絡中以分組技術為基礎的傳輸系統，它能為用戶提供高達160kbit/s的數據速率，目前基于GPRS的水情自動測報系統并不多，但是應用前景比較好。

使用該系統的典型系統有廈門市水文自動測報系統和廣州市三防遙測系統。其中廈門市水文自動測報系統由1個中心站、3個水位雨量站、2個水位站、18個雨量站組成，采用自報和中心站召測2種工作方式。廣州市三防遙測系統控制全廣州7435km范圍內的水文遙測任務，采用GPRS方式實時傳輸水情信息。

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(1.南通大學江蘇省專用集成電路設計重點實驗室，江蘇 南通 226019；2.中國科學院計算技術研究所計算機體系結構國家重點實驗室，中國 北京 100190)）

【摘要】專用短程通信協議（DSRC）為實現對車輛的實時、動態和智能化管理提供了技術規范，是智能交通系統（ITS）的核心技術之一。本文基于基帶信號產生和信道仿真儀器N5106A、矢量信號發生器E4438C和信號分析儀N9020A等Angilent測試儀模擬真實環境因素，討論了面向DSRC通信的信道模擬和測試平臺，結果表明在類似的信道作用下，信號接收質量存在一定的隨機性，在幀結構的保護時隙范圍之內，可以通過均衡消除延時的影響。為ITS系統的設計提供了參考。

關鍵詞 智能交通；交通專用短程通信；信道仿真

基金項目：南通大學自然科學項目（13Z021）。

作者簡介：殷曉敏（1984—），女，漢族，南通大學，助理研究員，主要研究方向射頻微波測試。

金婕（1978—），女，漢族，南通大學，助理研究員，主要研究方向為通信算法與數字集成電路設計。

孫玲（1976—），女，漢族，南通大學，副教授，主要研究方向為射頻集成電路設計與測試技術。

0引言

近年來，智能運輸系統（ITS：Intelligent Transportation System）已成為世界交通運輸領域發展的重要方向和前沿研究課題[1-2]。ITS系統的核心技術之一就是適用于交通領域車路信息交換的短程通信（DSRC：Dedicated Short Range Communications）系統[3-4]。自2007年以來，國際標準化組織陸續了面向ITS應用的車用電子無線通信標準體系[5-7]，在IEEE802.11a的基礎上形成針對車載通信特殊環境的IEEE802.11p標準[8]。

由于在高速移動的車載環境下，車車（VTV：Vehicle-to-Vehicle）通信信道是非靜止信道，因此，DSRC通信信道不僅具有傳統蜂窩系統的特點，更具有其特殊性。針對交通專用短程通信系統特點，建立準確的信道模型對于系統仿真來說是十分重要的。本文基于Agilent N5106A基帶信號發生器與信道仿真器，搭建了面向DSRC通信信道的測試平臺。

1DSRC系統概述

DSRC是ITS系統一種高效的無線通信機制，目前主要應用于ITS中的不停車收費（ETC）和道路口的車輛信息采集。相比于Wi-Fi、WiMAX等無線通信技術，DSRC在數據傳輸速率、延遲時間、通信距離和移動性等特性方面有比較折衷的考慮，并且具有支持雙向傳輸、點對點、點對多點通信等特點，表1給出了DSRC技術與它們的特性比較[9-10]。

用于DSRC技術的頻率資源共有75 MHz，劃分成7個10 MHz的信道，如圖1所示。其中，中間的信道用于控制信道，發送廣播消息或者控制信令；第一個信道分別用于碰撞避免、車間通信等；最后一個信道用于長距離、大功率的通信；頻率最低的5MHz作安全空白，剩下的4個信道為服務信道。由圖可見，802.11p的物理層的工作在5.8~5.9GHz附近，還保留了用于服務的信道；相鄰的兩個信道通過協商后可以當作一個20 MHz的信道使用，但其通信的優先級別要低些。使用10 MHz較小的帶寬,一方面是為了增加在車載環境下對多徑傳播的抗衰弱能力，減少了多普勒的散射效應，另一方面增加的警戒間隔也減少了多路徑傳輸所造成的碼間干擾。

2信道特性仿真

通信系統的信號傳輸質量與信道的性能密切相關，與光纖等有線信道相比，無線信道處于開放的電磁環境中，更容易受到衰落、干擾、噪聲等多種因素的影響。而DSRC通信信道除了具有一般無線信道的特征外，還存在快速移動等特有情況。典型的DSRC通信有路車通信(R2V)和車車通信(V2V) 兩種方式。R2V是指車輛和路邊設備進行通信，屬于移動設備和固定設備的通信過程。V2V是指車輛和車輛之間進行通信，屬于移動設備之間的通信。充分掌握DSRC系統無線信道的特征，可以為提出改善系統通信質量的技術方案提供參考，從而保證R2V和V2V通信的可靠性。

2.1仿真測試平臺結構

基于Agilent N5106A基帶信號發生器與信道仿真器搭建的面向DSRC通信信道的仿真測試系統如圖2所示。N5106A具有120MHz的調制帶寬，能夠模擬各種通信信道。本儀器配備了8路實時衰落仿真器，支持的信道衰落類型包括Rayleigh、Pure Doppler、Rician、Suzuki等，多普勒功率譜頻譜形狀有classical 3db，classical 6db，flat，rounded，jake classical和jake rounded。由圖2可見，該系統還包括了一臺矢量信號發生器E4438C和一臺信號分析儀N9020A，E4438C和N5106A之間的控制信號通過LAN口連接，數據信號通過數據總線（Digital Bus）傳輸。

測試系統如圖2所示。首先使用Agilent的N7617B Signal Studio軟件生成符合IEEE 802.11p協議的理想基帶信號數據文件，該數據文件經過N5106A產生基帶信號，并通過信道模擬器得到包含信道特性的基帶信號。N5106A產生的信號通過Digital Bus輸入信號發生器E4438C，由該儀器將基帶信號調制到5.9GHz的載波上，經過射頻輸出端輸出到信號分析儀N9020A進行分析。

2.2仿真測試實例

DSRC系統信道模型如表2所示。圖3至圖6給出了不同信道條件下信號的測試結果。其中，圖3為信號通過白噪聲信道后產生的星座圖，其中EVM（誤差向量幅度）為-27.62dB，CPE（同相位誤差）為0.903%rms。由于車車通信，可能存在直射路徑，因此圖4給出了信號經過信道3模型，即在單徑萊斯分布的作用下，多普勒頻移為1345Hz，路徑損耗為-14.2dB，K因子為5.7時的測試結果，結果表明，此時EVM上升為-3.047dB，CPE上升為6.938%rms，說明在該種信道作用下，信號的接收質量顯著下降。圖5給出了信號經過信道7模型，即在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1522Hz，路徑損耗為-27.9dB時的測試結果，此時，EVM為-16.791dB，CPE為5.542%rms。圖6給出了信號經過信道11模型，即信號在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1562Hz，路徑損耗為-27.9dB時的測試結果，圖中EVM為-16.065dB，CPE為1.455%rms。比較圖5和圖6，說明了在類似的信道作用下，信號接收質量存在一定的隨機性。另外，這兩條路徑的延時分別為400ns和700ns，在幀結構的保護時隙范圍之內，因此可以通過均衡消除延時的影響。

3小結

本文搭建了面向DSRC應用的無線信道仿真和測試系統，介紹了系統的工作流程和測試方法，根據DSRC信道模型，給出4種典型信道的測試結果。本文工作為ITS系統設計提供了參考。

參考文獻

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（上接第26頁）［8］金純, 柳興, 萬寶紅, 周曉軍. IEEE 802.11p: 車載環境下的無線局域網[J]. 通信技術, 2009, 42(01): 323-325.

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關鍵詞：城市軌道交通；信號系統；CBTC

Abstract: Urban Transit system is an extensive use of public transport, and its security is directly related to the personal safety of commuters. The signaling system is to ensure the safety of the train, comfortable, run by high-density technology and equipment, its reliability and security continue to improve and perfect, so as to effectively guarantee the safe operation of the rail transportation. In this paper, the design of Urban Transit signal system and CBTC is analyzed。

Keywords: Urban Transit; signal system; CBTC

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A

1軌道交通系統信號系統

城市軌道交通信號系統是保證列車安全運行，實現行車指揮和列車現代化運行，提高高效運輸的關鍵系統設備。城市軌道交通信號系統一般由列車自動控制系統（Automatic Train Control，ATC）組成。ATC系統由列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，ATS）、列車自動防護子系統（Automatic Train Protection，ATP）和列車自動運行系統（Automatic Train Operation， ATO）三個子系統組成。

由列車自動防護系統來完全保證行車安全。列車自動運行系統可以完成列車站間自動運行、定位停車、接收控制中心運行指令從而實現列車運行速度的自動調整，使整套信號系統能夠滿足列車高速和高密度運行的需求。

2 CBTC信號系統

基于通信的列車自動控制系統CBTC（communication based train control system）是一種連續的列車自動控制系統，采用高精度的列車定位，獨立于軌道電路，連續、大容量、雙向車-地數據通信，車載及軌旁處理器能夠實施安全功能的信號控制系統。ATS子系統包括中央至車站的數據傳輸子系統，通常分布在運營控制中心OCC (operation control center)及車站。ATP/ATO子系統包括車-地傳輸子系統，ATP子系統設備由聯鎖和列控設備組成。ATP/ATO子系統設備分布在車站、軌旁及列車上。

2.1 CBTC系統的列控原理

基于系統確定的列車移動授權、列車運行的速度、列車運行的線路等數據，CBTC系統實現對列車的控制。CBTC系統對列車的控制是由地面設備和車載設備共同完成，其基本原理如下：

（1）地面設備（軌旁設備）周期性地接收本控制范圍內所有列車傳來的列車識別號、列車位置、列車運行方向和速度信息，通過計算確定各列車的移動授權，并向本控制范圍內的每列列車周期性地發送移動授權(安全防護點)的信息。由前行列車的位置及運行速度來確定移動授權，隨著前行列車的移動，移動授權將逐漸前移。

（2）車載設備接收到由地面設備發送的列車移動授權信息以及列車運行的最大限制速度命令、線路技術參數、緊急制動的建立和反應時間等數據，根據這些數據計算出列車的緊急制動觸發曲線和緊急制動曲線，從而控制列車在緊急制動曲線下運行，以確保列車的運行安全。

2.2 CBTC系統的閉塞原理

在CBTC系統中，基于對最大運行速度、制動曲線和線路上相鄰列車的動態位置計算出列車間的安全間隔距離。因為列車頻繁的向地面設備發送其位置，地面設備頻繁的向列車傳送更新的移動授權信息，系統對列車的定位分辨率可以達到10m以下的精度。隨著前行列車的移動，后續列車運行的移動授權的范圍總是實時變化。基于相關區段的最大允許速度、在安全制動距離范同內安全地靠近前一列車尾部最后一次確定的位置，車載設備制定列車的運行曲線，從而盡可能縮短追蹤列車的運行間隔。將隨前行列車的運行位置和運行狀態而變化追蹤運行列車間的安全間隔距離的閉塞方式稱為移動閉塞。

信號系統通過在車載和地面設備之間連續和高速的數據通訊來實現移動閉塞。在CBTC系統中，隨前行列車的移動，列車從地面設備獲得的移動授權的目標點總是變化，其后續列車運行的安全保護停車點總是在前行列車占用的閉塞分區軌道電路入口的前方。從而移動閉塞信號系統可大大縮短運行間隔，提高列車的運輸效率。

2.4 CBTC系統的分類

隨著數據通信技術的快速發展和應用，以及城市軌道交通對信號系統設備標準化的要求，通用數據通信系統快速應用于CBTC系統中，CBTC系統的車-地信息主要有交叉感應電纜環線、漏泄電纜、漏泄波導管和無線電臺等傳輸媒介。

采用交叉感應電纜環線作為車-地數據通信媒介，車-地間直接通過電磁感應方式交換信息。采用漏泄電纜、漏泄波導管、無線電臺作為傳輸媒介的車地數據通信系統，一般采用通用的無線擴頻通信技術，因此CBTC系統按車-地數據通信媒介可分為：

（1）基于交叉感應電纜環線的CBTC系統，即CBTC-IL(inductive loop)；

（2）基于無線擴頻通信技術的CBTC系統，即CBTC-RF(radio frequency)。

基于交叉感應電纜環線傳輸車-地信息的CBTC-IL系統有傳輸特性好，抗干擾能力強等優點。基于交叉感應電纜環線傳輸方式的缺點：需要在道床上安裝感應電纜環線，受土建安裝條件限制；數據傳輸速率比較低；數據傳輸需采用專用通信協議。

基于漏泄電纜、漏泄波導管、無線電臺傳輸車地信息的CBTC-RF系統，其車-地間的無線擴頻傳輸采用通用的IEEE 802.11系列標準，無線擴頻傳輸是將要傳輸的數據信號轉換為無線信號，當接收方接收到無線信號后將其還原為數據信號，數據信號和無線信號間的轉換由無線網卡來實現。

3 CBTC應用現狀及存在的問題

CBTC系統中采用當前先進的計算機技術和數據通信技術。與基于軌道電路的傳統信號系統相比，CBTC信號系統有自動化程度高、軌旁設備少、運營能力大、高安全性和高可靠性等特點。其優點還有不與牽引供電爭軌道，有利于牽引供電設備的合理布置；不需要在軌道上安裝設備，易于形成疏散通道。正是由于CBTC系統的諸多優勢，其開發和應用正在朝著互聯互通和兼容性的方向發展，代表著城市軌道交通信號系統的發展方向。目前國內城市軌道交通信號系統選型采用CBTC信號系統作為主流制式，在軌道交通建設和改造過程中得到了廣泛應用。

目前國外廠商都在結合工程實踐不斷完善CBTC系統，開通投入商業運營的線路并不多。開通和運營過程中主要存在以下技術問題，需要在今后的研制和工程實施中加以解決。

（1）由于CBTC系統中的列車定位和移動授權依賴于無線信息傳輸。如果某列車或地面某點發生無線通信中斷或故障，就會失去對列車的定位，將對運營造成較大的影響，而且故障處理將比原來的軌道電路系統復雜。因此一旦發生通信故障時，如何保障行車安全和減小對運營的影響是一個技術瓶頸。為此絕大多數采用CBTC系統的工程都配置了后備信號系統，以解決上述問題。

（2）目前CBTC系統采用的IEEE 802.11系列的WLAN標準使用的是一個開放的無線頻段。該頻段不限制其他用戶使用，因此用戶較多時容易造成相互干擾。特別是在高架開放區段，抗外部干擾問題也是一個技術難題。

（3）從地面的一個AP切換到另一個AP時，列車信息傳輸會有中斷，導致了一定程度的丟包現象，如何提高信息傳輸的可靠性也有待繼續研究。

3 結束語

隨著我國城鎮化過程的不斷深入，城市交通擁堵和環境問題與城市現代化發展的矛盾日益尖銳。城市軌道交通作為一種大容量、環保的交通方式，逐步成為解決此類問題的關鍵。CBTC系統為保障城市軌道交通運營的安全和高效至關重要。隨著各大城市軌道交通基礎設施的建設，CBTC系統將得到更大的完善和更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 杜平.城市軌道交通信號系統的發展[J].鐵道通信信號，2010，46(5).

[2] 周富彬，范永華.探析城市軌道交通信號控制系統[J] . 民營科技，2010(10).

篇5

關鍵詞 電力工程；電力搶修監控調度系統；通信方式

中圖分類號TM73 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）82-0205-02

0 引言

當前，我國城鎮化發展步伐逐漸變快，電力配電建設數量和范圍不斷增多，對其的合理有序管理也成為一項極大的挑戰。通過制定配置一個全能型的、安全可靠的、具備領先技術的配電地理信息系統CIS完善電力通信管理，防止出現過多的電網事故，電力搶修監控調度系統的建設則成為一項迫在眉睫且極具必要性的任務。GPS的工作原理是通過導航衛星對地球上的物體進行跟蹤，測量其時間和空間距離，從而完成對物體的定位。

1 全球定位系統主要特點

無時間和空間限制，任意時間和地點為用戶提供準確的三維位置，能夠擁有最精確的時間數據和最快速的反饋時間，且天氣和人為對其影響極少；具備極高的定位準確率。使用單機定位即可保持精度≥15m，若使用差分方式定位，則可突破米級到毫米級[1]。結合配電地理信息系統（CIS）和全球定位系統（GPS）對電力搶修車輛進行全程監控，對安裝有定位系統的修理車輛采集到的所有數據傳輸至配電信息系統，配電信息系統對數據進行分析，CIS調出調度功能，通過電子地圖顯示的發生異常和故障的車輛的地理位置、故障問題程度做分析，提出解決方案并進行指揮，對故障車輛進行搶修幫助。

2 當前的各種通信通道方式

2.1 頻段800MHz的無線集群系統

常見使用800MHz 集群的行業主要為一些大型且內部使用專網的機構，如公路鐵路、公安交警、電力活力等系統。這種通道優點在于一次性組建完成，缺點是長期不更新的設備損壞老化，重新購買的設備價高且數量少、無從尋找，通信質量無法滿足需要且效率低。

2.2 無線電臺

由于無線電臺防干擾能力較弱，其230頻率的工作頻率使受尋呼臺在工作時受多種因素的影響，常造成通信效果極差，質量無法滿足需要，如城市高層建筑物和山脈阻隔等。同時，無線電臺的投資比較大，且相近之間需要安裝的設備較多，若出現同一時間較多車輛在同一地點出現，則其檢測速度和效率將無法滿足監控調度需要的數量、速度和質量。因此，無線電臺目前國內使用較少。

2.3 蜂窩數字分組數據CDPD（Cellular Digital Packet Data）

CDPD網是一種類似蜂窩式的移動通信設備，組建成網絡的移動性的無線數據通信網，它的優點在于短小方便，只需在車輛上安裝一個無線調制解調器，即可不受車輛時速的影響正常上網。且其在處理突發性和較小的報文以及移動通信的終端有很大的有效性。但是目前由于3G系統的廣泛普及，使原來僅在國內幾個大城市如長沙、上海等使用的 CDPD網市場更加不濟，未來發展市場渺茫，目前僅有公交在使用。

2.4 全球移動通信系統 GSM（global system for mobile communications ）

GSM相對其他通信通道有明顯的優越性：（1）安全性強。GSM通信系統性能包含對數據的校驗和錯誤數據包重新發送的功能，因此，在出現問題是能夠及時處理，且錯包重發的功能使系統錯誤引發的錯誤警報無法形成，避免錯誤的報警造成人力資源浪費；（2）效益好。GSM網絡先進在以覆蓋全球，因此使用這一通信方式可以減少網絡建設支出，且輸出的短信息在網絡范圍內無需支出話費；（3）覆蓋面積大。全球移動通信系統是為全民服務的通信系統，因此在電力監控運行過程中不受漫游等范圍的影響，目前少數大中城市（如、深圳）在使用GSM。

2.5 通用分組無線服務技術GPRS和碼分多址CDMA

這兩種通信方式屬于現在最具效率的3G系統，具有高效率、耗能小、強信號以及收費合理的優勢，這兩種方式將成為未來電力搶修監控調度的主要通信方式[2]。

3 GPS系統的工作原理分析

整個系統的構成部分有：無線通信系統（GSM無線電話網）、監控中心、車載單元（GPS接收24顆衛星數據）。

3.1 監控中心組成部分

主要有路由器以及GSM移動通話管理機，主要工作原理為：路由器通過已設的通道接收車載單元發回的GPS信號定位數據信息，監控中心進行分析后下發調度命令。為了保證車載單元數據傳輸的可靠性，需在GPS監控中心和GSM交換中心裝置通信配備軟件（短信息服務系統 SMSC），兩處通信管理設備相互合作、協調，保障車載單元調度工作的順利進行。

3.2 監控中心模塊組成

組成模塊有：1）消息模塊。對短消息分析處理，定位物體信息和狀況；2）人機接口，監控人機接口的主要人機關機交接部分；3）中心數據庫。包含車胎信息、人網單位信息等各種存儲信息，供查詢所用；4）web地圖服務和因特網接入服務，主要為用戶提供查詢服務。監控中心模塊結構（見圖 1）

3.3 車載單元結構

一般車載單元完成工作流程所需設備有：終端主機、通話手柄、GSM和GPS天線、報警按鈕、電池、無線遙控、耳機等。一般標準工作電壓為24V或12V，實際浮動為9V~6V（DC）。電流在400mA~600mA之間浮動，根據工作或是通話狀態適度調整；GPS功過頻率控制在1575.42MHz左右，且在差分狀態下為≤5m，無差分狀態時，定位精度需在20m以下；接收板的電源使用安全牌25mA，5V DC；極限速度545m/s，極限加速4g[3]。系統的整體網絡拓撲結構組成見圖 2。

4 結論

通過使用GPS通信方式在電力搶修監控調度的管理過程中，能夠對車輛故障及時反映、及時處理，保障電網的安全和數據的可靠。本文通過分析列舉幾種通信通道，其中，重點分析GSM網，明確GSM通信和GPS定位在今后的電力搶修監控中值得推廣使用。

圖 2 整體網絡拓撲結構組成

參考文獻

[1]衛棟，寧靜.計算機技術在電力系統自動化應用發展[J].科技與企業，2012，6(17)：112-113.

篇6

關鍵詞： 蔡氏電路； 混沌同步； 保密通信； 加法器

中圖分類號： TN918?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）21?0074?04

0 引 言

混沌保密通信在國際上起源于20世紀90年代初期，目前已成為信息科學界關注和研究的熱點之一。混沌信號有著優良的特性，如寬頻帶、復雜性、正交性等，對保密通信有非常重要的意義。實現利用同步的混沌進行保密通信的基礎是需建立一個同步的混沌系統 [1]。

在Multisim仿真平臺上建立兩種不同的蔡氏混沌保密通信系統。在通信系統的發端加入要調制的信號，把要傳輸的信號調制進系統產生的混沌信號中，利用混沌系統的同步系統，在接收端會產生和驅動系統同步的混沌信號，通過加在接收端的減法器解調出原信號。

1 蔡氏混沌同步的仿真研究

混沌同步是指從不同的初始條件出發的兩個混沌系統，隨著時間推移，他們的軌跡逐漸一致并保持下去。同步的方法有多種，主要有驅動?響應同步、輸出反饋同步、自適應同步、脈沖同步等。同步是實現通信的關鍵條件。混沌掩蓋保密通信應用驅動?響應同步法[2] 。

圖1是驅動?響應同步方式的原理圖[3]。

由圖2得驅動電路和響應電路都處于蔡氏雙卷吸引子的狀態，從圖2（b）的波形看出兩波形跟隨性很好，能夠實現混沌同步，蔡氏混沌能夠用于保密通信系統。

2 兩種不同的混沌通信系統的仿真對比

首先在Multisim中建立一種基于傳統蔡氏混沌的混沌同步通信系統，系統采用驅動?響應控制法，電路原理圖如圖3所示。接著在Multisim中建立基于環形蔡氏電路的混沌通信系統[5]，電路原理圖如圖4所示。在兩個系統中分別加入方波信號，輸入和輸出波形如圖5所示。 在圖3中信號通過一個電壓跟隨器加入驅動系統中，被調制進系統產生的混沌信號中，稱之為信號輸入方法二。圖4通過一個加法器輸入信號，稱之為方法一。

從圖5（a）輸入和輸出的波形可以看出對于第一個通信系統，波形有幅度上的失真。從圖5（b）看到第二個通信系統，在輸出信號的上升沿和下降沿有過沖現象。基于傳統蔡氏的通信系統電路簡單，電路中有一個可調的電阻[R]，通過調節電阻[R]來實現通信系統的保密性。基于環路蔡氏混沌的通信系統有兩個獨立可調的分岔參數電阻[6]，這樣通過改變兩個電阻及環路系數，都能改變電路，這樣一來，電路的可變性大大的提高了。因此，基于環路蔡氏混沌的保密通信系統的性能要優于基于傳統蔡氏的通信系統。

在混沌通信系統中加入信號的方式有多種，這里分析本文中用到的加入信號的兩種方式，如圖6所示。

基于環形蔡氏的系統的輸入和輸出波形

圖7（a）為基于傳統蔡氏混沌的保密通信系統采用方法一加入信號的系統交流小信號分析，圖7（b）為該系統用方法二加入信號的系統交流小信號分析。圖7（c）為基于環形蔡氏混沌的通信系統用方法一加入輸入信號的系統交流小信號分析，圖7（d）為該系統用方法二加入信號的系統交流小信號分析。

對比圖7（a）和（b），得到對于傳統蔡氏混沌保密通信系統用方法一加入信號時，系統的頻域傳輸特性較好。對比圖7（c）和（d）可以看出，環形蔡氏混沌保密通信系統中用方法一加入信號相比方法二加入信號，該系統的頻域傳輸特性更好。同時，觀察并分析對比圖7（a）和（c），就很容易解釋圖5（b）中輸出信號出現的過沖現象。綜上用方法一加入信號，系統的性能更好一些。

3 結 論

蔡氏混沌系統能夠用驅動?響應控制法來實現系統的同步。建立的基于環形蔡氏混沌的通信系統的保密性和系統的高頻傳輸特性優于基于傳統蔡氏混沌的通信系統。在蔡氏混沌通信系統中用加法器加入信號的方式優于沒有加法器加入信號的方式。

參考文獻

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[2] 鄒恩，李祥飛，陳建國.混沌控制及其優化應用[M].長沙：國防科技大學出版社，2002.

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[8] 宮蘊瑞，朱建良.基于仿真電感的蔡氏混沌電路的實驗研究[J].哈爾濱理工大學學報，2005，10（4）：78?80.

篇7

【關鍵詞】 農田 監控系統 通訊技術 信息傳輸 數據

一、引言

農作物的生長、發育和產量形成，同農田環境各因素之間有著密切的關系，尤其是土壤墑情和農作物生長關鍵期的氣象參數，其中溫度和濕度影響農作物的發育速度，光照影響作物的光合作用。

通過合理的調節這些因子，可以有效的增加農作物的產量或降低極端情況對作物產量的影響。通過獲得土壤墑情和農作物生長關鍵期的氣象參數并進行遠程傳輸，可為農作物的精細化生產和產量預估提供堅實的數據支持，有效提高農田管理的信息化和自動化水平。

二、 各種通訊技術的對比

1、通信技術的快速發展，為農田信息化管理提供了一個良好的平臺和技術支持。從最初的模擬信號方式全面升級到數字信號方式，通信的方式也越來越多元化。根據信號傳輸介質，農田信息傳輸方式可分為有線通信方式和無線通信方式，在有線通信方式之中，RS485、CAN總線通信方式和基于掌上電腦的通信方式是其主要形式，已被應用于農業機械多傳感器集成和農田信息采集。

無線通信方式可分類為長距離通信（GSM、GPRS等）和短距離通信（藍牙、ZIGBEE等）。顯然的，由于有線通信方式傳輸距離有限、布線難、不易維護等局限性在農業監測領域得不到廣泛應用，因此，采用無線通信方式成為進行遠程監控的首選。

分析這幾種通信方式，藍牙、ZIGBEE和RFID等無線傳輸方式因為傳輸距離的不足主要用于溫室環境監控、農業物流識別等方面；而無線廣播系統等傳播的是模擬信號并且單向傳輸，顯然不適合應用于精準農業系統；專用數據傳輸網能達到通信要求，但是費用過于昂貴，工程過于龐大，可操作性太差；其它方式中無線局域網只能覆蓋小范圍地方，并且短波電臺也是費用昂貴；而采用無線傳感器網絡[3]，需要考慮節點攜帶能量，以及傳感器網絡的部署和監測及覆蓋與連接的關系等方面問題，如果能量供應和相應的協議問題得不到解決，通常會導致網絡崩潰。

三、通訊技術的原理及選擇

GSM 是一個蜂窩型網絡，可以運行在不同的無線電頻率上，目前工作的兩個主要頻段分別是 900MHz 和1800MHz，其中 GSM900 頻段的雙工間隔是 45MHz，有效帶寬是 25MHz，載頻數為 124 個，每個載頻擁有 8 個信道；GSM1800 頻段的雙工間隔是95MHz，有效帶寬是 75MHz，載頻數為 374 個，每個載頻擁有 8 個信道。作為 GSM 技術的延續，GPRS 技術[4]應用 TDMA 信道，不必使用現行無線通信應用所需的中介轉換器，就可以實現通信連接和數據中速傳輸。

在 GPRS 分組交換的通信過程中，無需提前分配信道建立連接，而是根據到達的數據包頭信息臨時尋找信道進行數據發送，這種共享使用信道的方式可以實現信道資源的合理利用。

四、方案設計與實現

數據信息傳輸模塊的硬件包括CP1L-M30DT-D、CP1W-CIF01、GPRS DTU。監測區內農田環境數據信息經由相應的傳感器模塊采集和CP1W-AD041模擬量接收模塊的AD轉換，并將轉換后的數字形式的數據信息存儲到CP1LM30DT-D的數據存儲區（DM）。CP1W-CIF01模塊可以擴展CP1L-M30DT-D的功能，使CP1L-M30DT-D實現RS-32C數據通信，從而實現CP1L-M30DT-D模塊與GPRS DTU模塊的連接和數據通信，再由GPRS DTU模塊將數據信息經無線網絡上傳至上位機。

五、結束語

以野外農田環境為研究對象，設計了一種基于 GPRS 技術的遠程農田信息采集系統。試驗證明：該系統實現了對農田的土壤墑情以及農作物周圍的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度等環境信息的全面連續自動監測，大大提高了工作效率，提高了農業管理的自動化和信息化水平，都農業生產和科學試驗具有一定的指導作用。

參 考 文 獻

[1] 郜向陽，王庫，李墨雪.GPRS無線數據傳送在農情監測系統中的應用[J].農機化研究，2006（6）：186-188.

[2] 楊瑋，李民贊，王秀.農田信息傳輸方式現狀及研究進展[J].農業工程學報，2008，24（5）：297-300.

[3] 劉慧韜.基于GPRS的環境監測網絡系統研究與實現[D].武漢：華中科技大學，2006.

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關鍵字：高清視頻會議、高清會場、統一通信、應急指揮

中圖分類號：E271 文獻標識碼： A

摘要：This article focuses on HD Conference Room Hall renovation of Shandong entry-exit inspection and Quarantine Bureau and multipoint HD Video Conference construction of branches Bureau. By analyzing the composition and layout of the current HD video conferencing system, research based on both wired and wireless, and the various media of communication technology application in video conference system, realization of various functions such as conferencing, unified communications, and emergency command. This article also to focus on the key technical analysis provides details of key technology enablers.

Keywords: HD video conferencing system, HD Conference Room Hall, unified communications, emergency command

隨著寬帶接入的飛速發展和無線網絡技術的日益成熟，用戶通信需求正在從單純以語音為主的通信方式向即時消息、語音、視頻、會議、協同等多種通信方式融合的方向發展。其中視頻會議系統集合了多種通信系統，并逐步發展成為政府、企業等日常辦公必不可少的組成部分。近年來，隨著技術的發展，視頻會議從標清時代轉為高清時代，網絡從有線網絡擴展到無線網絡，會議現場從會議室擴展到移動辦公[1]。高清視頻會議系統遠不止是簡單地提高視頻分辨率，也不是指一款產品，而是一個系統，包括現場會議、視頻會議、視頻監控、統一通信等內容。

根據國家質檢總局的要求，山東局改造標清視頻會議系統成為高清視頻會議系統。這次改造不僅完成了高清會場和高清多點會議的改造，還兼容了原有標清系統，并互為備份，同時擴展了基于無線網絡的移動辦公系統，實現移動視頻會議；還擴展了音頻系統和視頻監控系統，實現視頻監控和視頻會議一體的應急指揮系統。高清視頻會議系統提供豐富的多媒體業務，能全面滿足會議室會議、統一通信、應急指揮三位于一體的各種需求。

應急指揮平臺集內部通信、外部通信、應急調度、視頻業務于一體。平臺利用計算機通信集成技術，交互語音問答、自動呼叫分配、數據倉庫和分析，IP-PBX，通過多媒體網關，融合了電話網、互聯網、移動設備（電話，筆記本等）等多種通訊手段，實現多種通信手段的統一入口，提供增值業務功能、呼叫中心、調度指揮等眾多的集成應用功能，實現電話、傳真、短信、Email、電話會議、語音信箱、協同工作平臺、視頻等多種的溝通方式，還可以根據部門和權限劃分為工作人員提供有部門特色的辦公系統、CIQ2000及其外掛系統和其他業務系統的統一入口。

圖 1 高清視頻會議及統一通信系統架構圖

高清多點視頻會議方案及關鍵技術研究

高清視頻系統由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換控制設備、監視器、錄像編輯設備和編解碼器等主要部分組成，以上所有設備均要求能達到高清標準。以1080P標準為例，要想達到真正1080P高清視頻會議顯示效果，要求視頻信號流經的每個環節都能支持1080P高清。[2]

山東局高清視頻會議系統整網分成三層結構，國家總局和山東局采用2M的SDH專網連接，省局跟各地方分支局采用10M專網連接。山東局作為山東省視頻會議控制中心，負責接收和轉發總局的視頻信號，并采集山東局信號上傳至國家局。山東局主控中心部署在山東出入境檢驗檢疫局中心機房，負責整體高清視頻會議系統的運行、操作、控制和管理工作；實現參與國家部總局召開的視頻會議，并負責山東省內系統會議及各分支局多點會議管理工作。

圖 2 山東局視頻會議網絡拓撲圖

山東局高清視頻會議系統與各分支局采用專網MSTP（多服務傳送平臺）專線連接，與普通辦公網絡并行并互為備份。山東局內部網絡拓撲圖如圖3所示，第一會議室和第二會議室作為兩個并行的高清會場，兩個高清會場通過專網連接國家總局視頻會議系統，并轉播到其他各分會場，會場也可以各自獨立召集會議。兩個會場同時又互為備份、互相控制，提高了系統的穩定性。高清MCU可以實現省內各分支局視頻會議控制，高清錄播服務器基于網絡實現對高清視頻會議的錄制和播放功能，與內網的會場高清錄播服務器分開，專門針對網絡上視頻會議，提高了錄播穩定性。綜合管理服務器提供桌面客戶端、遠程呈現功能，為會議室、個人辦公和移動辦公提供統一可擴展的視頻環境。視頻監控系統通過網絡獲取各地監控視頻信息，并傳送到會議室會場，以VGA信號源的方式進入視頻會議終端，視頻會議終端把這路信號切入視頻會議系統。

圖 3 山東局多點會議網絡拓撲圖

高清視頻會議系統由省局會議室視頻會議主控終端發起會議，通過MCU連接省局內網中各分會議室如黨組會議室、局領導辦公室會議、監控子系統等；通過專網連接省內各分支局的會議終端系統，由會議室視頻終端系統實現點對點的控制，從而控制整個會議的發言、畫面切換等功能。通過綜合管理服務器可以擴展實現網絡中的辦公電腦接入會議，通過在辦公電腦中安裝會議終端軟件，可以實現與會場會議連接，作為會議的一個終端。同時移動辦公系統通過私有轉往和內網網關的安全管理，通過統一通信的方式訪問會議終端系統，也可以作為會議的一個移動終端參加。

視頻會議傳輸中經常出現丟包現象，影響視頻會議質量。針對這個現象，山東局采用丟包恢復技術和動態帶寬分配技術。針對隨機或突發性的丟包環境，采用丟包恢復技術。對于丟包率相對固定的環境，采用動態帶寬分配技術和丟包恢復技術結合的方法。視頻會議終端監控所在通話的呼入丟包信息，一旦檢測到丟包，視頻會議終端就會采用丟包恢復技術或動態帶寬分配技術。

丟包恢復采用前向糾錯方法，是一種差錯恢復方法，由發送方系統為發出的數據流添加冗余數據，使接收方系統可以偵測并糾正錯誤，而無需請求發送方系統重新傳送丟失的信息。動態帶寬分配技術是一種算法，可以在視頻通話過程中自動且動態的調整視頻碼率，以消除或避免丟包。當檢測到丟包后，動態帶寬分配會降低碼率，然后觀察是否還存在丟包現象。如果丟包只是暫時的，動態帶寬分配會逐漸增加碼率；如果持續檢測到丟包，則會再進一步降低碼率，直到數秒內不再出現丟包。

統一通信方案設計

統一通信是指把計算機技術與傳統通信技術融為一體的新通信模式，作為一種解決方案和應用，其核心內容是：讓人們無論任何時間、任何地點，都可以通過任何設備、任何網絡，獲得數據、圖像和聲音的自由通信。也就是說，統一通信系統將語音、傳真、電子郵件、移動短消息、多媒體和數據等所有信息類型合為一體，從而為人們帶來選擇的自由和效率的提升[基于統一通信的指揮調度系統研究與實現 上海交通大學 徐瑞卿]。

統一通信方案采用cisco的CUCM（Cisco® Unified Communications Manager）作為協作服務的核心，統一對視頻、語音、消息傳送、移動性、即時消息 (IM) 和在線狀態實現會話和呼叫控制。CUCM中的橋接系統利用網絡與其他基于標準的解決方案和設備透明協作以提高互操作性：會話發起協議 (SIP) 規范化與透明度的增強可提高不同終端和解決方案之間的互操作性。呼叫準入控制 (CAC) 可啟用智能視頻帶寬管理。通過賦予到達互聯網可尋址用戶和設備的能力，電郵使最終用戶撥號選項有助確保呼叫控制平臺與以后的版本兼容。協作通信的架構主要分為：

1，核心呼叫控制層面，包括CUCM（統一通信服務器），CUCM IM （即時消息）

2，應用層面，包括提供會議服務的CWMS，WebEx服務；提供語音留言的UnityConnect; 提供客戶協作聯絡中心的UCCE，UCCX等產品；

3，終端及網關層面，包括各種IP電話終端，Jabber軟件終端，網關等等；

4，管理層面，包括Prime Collaboration;

圖 4 統一通信系統架構圖

山東據統一通信增加了企業通訊錄功能。統一通信企業通信錄客戶端負責向服務端發起數據查詢、創建、插入、替換及刪除請求，支持企業用戶的相關應用。為了滿足統一通信企業通訊錄相關業務需求，統一通信企業通信錄需要為其提供對應的接口。在統一通信中企業通信錄業務可以作為其它統一通信業務的入口，并輔助其它業務獲得通信相關的信息。目前山東據通訊錄實現了通訊錄與業務網通訊錄互聯并及時更新的功能。

質檢系統作為政府部分，信息安全尤為重要，所以一直都采用內網與外網物理隔離的方式。移動辦公網絡與內網連接，為保證網絡安全采取了一系列措施。首先，采用3G虛擬撥號專網（VPDN）線路，實現移動辦公3G網絡與互聯網的物理隔離。再者，建立安全專區，其中采用虛擬化技術，虛擬化服務器和虛擬桌面系統，僅將內網終端的屏幕畫面鏡像到移動終端上；并采用SSL VPN（安全套接層虛擬專用網）設備，在移動終端和業務應用服務間進行數據再加密。然后，內網與安全專區的數據資源的交互由網閘負責，只有合法的請求網閘才會將數據擺渡給內網。

圖 5 移動辦公網絡拓撲圖

統一通信方案采用微軟的軟件實現方案，基于普通辦公網絡、視頻網絡以及移動辦公網絡。把微軟的服務器架設在虛擬服務器上，視頻會議的MCU、會議終端等直接采用SIP（信令控制協議）協議注冊到統一通信服務器上，客戶端就可以在地址簿中選擇會議終端，實現點對點的視頻會議功能。

總結

高清視頻會議系統正逐步取代標清會議系統，通過兼容無線網絡和有線網絡上的相關其他多種媒體，高清視頻會議正逐漸成為信息化控制的核心。通過研究山東局的視頻會議會場設計及全省系統的視頻會議網絡及移動辦公網絡，為政府視頻會議專網中實現會場高清視頻會議及移動視頻會議提供了解決方案。并對視頻監控、視頻會議、移動辦公等信息化系統集中控制進行研究，促進了政府信息系統一體化進展的研究。

參考文獻：

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關鍵詞：配網自動化通信

0前言

配電系統自動化是利用現代電子技術、通信技術、計算機技術及網絡技術，將配電網在線路數據和離線數據即配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制、用電和配電管理的現代化。

1配網自動化通信系統

1．1配網自動化通信系統的特點

配電網和輸電網不同，輸電網由于終點節點數量有限，加上通道距離較長，對通信效率和可靠性的要求均較高，因此輸電網通信大多采專用通道點點或無線通信方式，而不采用廣播通信放式。而配電網往由于其數量極大，形式繁多，尋址量可達百萬級以上．，而且兩節點之間距高較短，正是由于配電網網架的特殊性，決定了配網自動化通信系統的特點是測點多、分散、覆蓋面，中間距離短，通信效率求不是很高；并且隨著城市建設的發展，配電網整體上具有確定的拓撲結構，網此配自動化通信系統還應具有不斷適應配電網絡發展的特點。

1．2配網通信系統的網絡結構配網自動化通信網絡根據配電網的規模和特點分為3級

第l級，各個變電所到配調主站的通信網絡，利用現有SDH剛絡。

第2級，由變電所(配網子站)到各個開關站RTU、住上開關FTC之的通信組織，這過我們主要研究的部分，它是整個配網自功化通信系統的核心。

第3級，由于開關站RT、柱上開關FTC通信控制器之間的通信，將FT乙、RTU采集的信息發送至通信控制器，并輸送至通信主站，我們采用RS131或RS-485接口。

1．3配網白動化通信系統應滿足的技術要求

由于配網自動化涉及的功能眾多，自動讀表、負荷控制、饋線開臺、故障隔離，其系統的復雜程度、自動化綜合程度決定配網自動化通信系統直滿足以下要求：

(1)具有RS-232或RS485串行接口，能滿足配網自動化系統的數據傳輸速率；(2)通信的高可靠性，抗干擾能力強，誤碼率小于l0-9；(3)通信系統的性能價格比，必須與配網自動化系統的投資成比例；(4)具有可靠的交、直流工作電源；(5)能提供雙向通信能力，在配電停電區和故障時仍有通信能力；(6)便于運行和維護，適戶外運行的溫度和濕度環境。(7)配置靈活，擴展方便；根據以上要求，配網自動化通信系統，必須具有一個高效、可靠、成本合理的雙向通信系統。

2光纖通信方式

光纖通信作為現在最熱門的通信手段，技術已經相當成熟。同時由于電力系統有著獨特而豐富的資源一電力線路和電力電纜溝道，充分利用這些資源可以節省大量投資，又可大大提高]工作進程。因此光纖通信應作為配網自動化通信的主要方式。

2．1光纖通信配置方式

光纖作為配網通信的主要方式，就要對它的網絡結構和光端設備配置方法作一詳細地研究，選擇一種適合市區配網自動化要求的通信網絡結構。

當一個光纖通信網中節點比較多時，為防止光纜或光端設備損壞等因素引起光纖環路通信故障，造成整個環路通信中斷，可采用光纖雙向環路通信(見圖2)就可避免．上述現象。若雙環的光端設備都具有自愈功能，相鄰的兩光端設備各自利用其備用環路將信息沿反向傳輸到主站，保證信息傳輸中斷。圖2中信息傳輸有2條途徑即A環和B環，實線圖示為A環，虛線所示為B環，2條途徑方向相反。在正常情況下，僅使用主環(A環)，B環作備用。當光纖環路出現故障時，信息將存到達故障點之前折回，并且利用備用路徑形成完整通信鏈路，使故障兩端的節點繼續保證與主站通信。如在A環中D點發現中斷，A環中斷，子站3的信息通過A環的收發光纖折回到主站，同時使環路主通道切換到B環。此種方式下，在不要求自愈功能或僅有一條光纖時，此光端設備可設置成單環工作模式。

用上述方式組網，命令下發和狀態上報可以任意進行，而且允許2個或2個以上分站同時上報，成本較高，但網絡有自愈功能，系統存活性好。

2．2光纖環路的設計

在設計光纖環路時將按變電所分區原則，即每一個變電所為一區，每一區接入20-3臺FTU，住每一中再分為幾個環路，根據備開關站、住上開關FTU分布就近接人的原則，在考慮環路時，須統一規劃，既要考慮目前現有的測點，叉要考慮將來的發展。根據電纜溝和架空線路的走向，以選擇最小路徑為原則，合理設計光纖環合路路由。通信主站建在變電所內，通信主站到調度主站的主干道可利用市局的SDH光纖系統，組成士、備雙通道形式，確保通信的可靠性。

在實際應用中，以一個變電所為起點和終點，沿一條l0kV饋線出發，按地理位置將一些開關站、FTU接人環路，然后沿另外‘條l0KV線路返回到變電所。

3GPRS技術

3．1GPRS介紹

GPRS(Genera1PacketRa―dioService)即通用分組無線業務，是一種基于包的無線分組交換技術，它突破了GSM只能提供電路交換的思維模式，是在現有GSM網絡移動基站和基站控制全面升級的基礎上，通過疊加GPRS核心網絡(SGSN+GGSN)來實現無線數據的分組交換，提供端到端或端和互聯網(包括專用網絡)的廣域無線IP連接。GPRS采用無線分組交換技術具有以下優點：

(1)資源利用率高。在GSM網絡中，GPRS首先引入廠分組交換的

傳輸模式，對于分組交換模式，用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計費以通信的數據量為主要依據，體現廠“得到多少、支付多少”的原則，目前最高單價為0．03元／kb，GPRS的單位字節費率僅為短消息的幾十分之一。實際上，GPRS用戶的連接時間可能長達數小時，卻只需支付相對低廉的連接費用。這點非常適合配網自動化通信的特點。

(2)傳輸速率高。通信數據經壓縮后，GPRS町提供高達115kb／s的傳輸速率(最高值為171．2kb／s，不包括FEC)。

(3)接人時間短。分組交換接人時間縮短為少于1s，能提供快速即時的連接，每次使用只要一個短暫的激活過程。

(4)支持IP協議和x．25協議。GPRS支持Internet上應用最廣泛的IP協議和x．25協議。

(5)覆蓋面廣。GPRS系統建網方便、無需布線，只要有移動信號的地方，就能實現GPRS信息的傳輸，受區域限制。

GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，使用無需電路交換的網絡資源。提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，同時也遁用偶爾的大數據量傳輸。GPRS技術采用分組交換方式，提供了靈活的差錯控制和流量控制，在端到端的高層進行，減少了中間網絡低層環節小必要的開銷，并在網絡部分環節上增加控制，提高了安全性。通過設置服務等級QoS等手段，可有效控制和分配延時、帶寬等性能，非常適用于數據應用，在配網自動化的應用具有無可比擬的性價比優勢。

3．2實際應用中的構成

GPRS網絡是基于現有GSM網絡實現的。GPRS也是由移動臺(MS)、基站子系統(BSS)和網絡子系統(NSS)構成。由于配電系統大量采用遠方控制，對控制系統和數據網絡的安全性、可靠性、實時性的要求很高，同時移動GPRS又是一個全球性、開放性、不可管理的國際互聯網絡，基于Internet、存在信息威脅、和安全隱患。為確保電力數據互聯網絡的安全，保證數據的正確傳遞、配電網絡的控制可靠，防止對電力一次設備進行非法破壞性操作，必須設計一個專用的網絡。在技術上采用GPRS+VPN的通信傳輸通道。

3．3配網信息的管理方式

改造現有RTU的數據采集系統，安裝GPRS終端，完成配電RTU與GPRS終端的接口工作，安裝開發配網主站的控系統和監控軟件，是實現GPRS傳遞配網信息的主要工作。主站開發時要將主站做成數據采集、分析、轉發一體的數據倉模式。應遵循開放性、通用性原則，一是標準的采集數據庫，適用于不同廠家GPRS終端入網；二是根據不同的通信規約及標準的通信函數，開發主站通信模塊，實現管理人員實時召測不同類型終端的數據，通過MIS系統、調度自動化、配網自動化系統、地理信息系統的數據共享，實現采集的配電變壓器信息，得到二次利用。其網絡拓撲圖如圖3所示。

3．4實現成果

通過移動GPRs的電力專用網，將原來沒有遠程通信的自動化開關站納入配網調度實時監控范圍，確保了電網信息的正確性和安全性，GPRS技術能適應配闈系統點多、面廣、環境復雜的實際情況，其設備安裝方便，組網簡單，具有較強的通信保障能力和環境適心能力，與原有的光纖通信方式相比，具有初期投資省、運行成本低、布置靈活，見效快的優點，可作為光纖通信方式的有效補充，而且隨著電網的不斷擴大，站點數量不斷增多，長遠考慮須采用光纖通信，一旦光纖通信建成后，相應GPRS設備可以立即移到另外急需的站點上去，大大節省了經濟成本，同時也使整個配網自動化的管理水平得到了較大的提高。

4結語

篇10

【關鍵詞】信息機房；綜合防雷；SPD

1.辦公大樓的一般現狀

1.1國稅系統信息機房防雷現狀

在實際工程環境中，雷電防護設備的安裝配置缺乏系統性、前瞻性，防雷產品的防護參數選擇、安裝方式、各部件之間的配合等方面尚存在較大的改善余地。防雷行業最新產品和技術的應用也顯得不足。在這種狀況下，國稅系統設備雷電防護研究與設計，研究國稅信息機房系統的綜合雷電防護，對國稅信息機房系統的雷電防護提供理論分析及切實可行的工程實施指導，對國稅信息機房系統雷擊防護具有廣泛的應用價值。

2.雷擊過電壓侵入信息中心機房的途徑分析

2.1 電源線引入雷電

雷電引起的瞬時高電壓，如果不遏制，直接由電源線引入機房信息系統，會影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，加快設備老化，嚴重時甚至會損壞模塊，燒壞元器件。

2.2 信號線引入雷電

由雷電引起信號線兩端設備之間電位差直接作用于相對脆弱的信號通道接口，會損壞機房信息系統及其通信的設備端口，嚴重時會損壞整個功能板。

2.3 布線不規范

由于布線不規范，布線未盡量減小由信號和電源線路自身形成的電磁感應環路面積，信號線路與防雷引下線及其他管道未達到有效間隔距離，或者電源與信號線路未分開布設或間隔距離不夠，容易造成電磁感應上過電壓、過電流等，干擾信息系統設備工作受，嚴重時會損壞設備的正常運行。

3.昭通國稅局辦公大樓信息中心機房現狀

信息機房的交流工作電源取自地下配電室，其中一個配電柜出線端供信息機房用電，進入UPS柜內為兩路AC380V交流市電電源，動力電纜沿大樓強電井長距離敷設引入。一般來說，信息機房的雷電事故一般都是由電力電源回路引入，其方式有兩種：一是雷擊過電壓沿高壓線路通過變壓器耦合侵入低壓配電系統，再經過各電力電纜分散侵入各用電設備；另外是大樓直擊雷系統接閃雷電通過引下線向大樓接地裝置（基礎地）泄放，會在該主柱主鋼筋四周形成一個極強的瞬態電磁場，經過該電磁場的動力線路就會二次感應到雷擊過電壓而引入雷電，造成設備二次損壞。

機房靜電地板下沒有設置等電位接地均壓銅排，機房內所有設備沒有統一的等電位參考點，設備金屬外殼均未做接地處理，存在雷擊事故安全隱患。

4.雷電過電壓保護設計

4.1一般規定

為了減少電磁干擾的感應效應，宜采取以下的基本屏蔽措施：建筑物和房間的外部屏蔽措施，以合適的路徑敷設線路，線路屏蔽。

應注意對電涌保護器SPD的合理設置，其保護水平應小于被保護設備的絕緣耐壓等級，以達到逐級保護系統設備的目的；

SPD的接地線應盡可能短，連接線路長度應不大于0.5米。

4.2現代綜合防雷

綜合防雷的概念一般包括建筑物的外部防護（接閃器、引下線等）和內部防護（接地、屏蔽、等電位連接等）。

第一級：LPZ0～1區（電源系統總開關處）通常采用大通流量電涌保護器（SPD），作為第一級防雷。按照相關要求，第一級防雷必須泄放掉侵入電源系統雷電能量的50%左右，因此，該級防雷器件一般采用開關型避雷器件或大通流容量（≥60KA8/20us波形）的限壓型避雷器件；第二級：LPZ1～2區（機房總電源處）采用限壓型（8/20us波形）避雷器，該級要求泄放掉雷電流能量的35%左右，同時對雷擊過電壓值進行初步限制，要求其電壓限制在2.5kV以內，其通流容量一般為20～40kA（8/20us波形）；最后通常在設備端采用第三級避雷器，作為設備的細保護，該級防雷器主要起限制雷擊過電壓作用，把雷擊產生的過電壓限制在設備能承受的范圍內，一般要求泄放掉雷電能量的10%左右，限制電壓根據設備的用電等級來確定，其通流容量為10kA～20 kA（8/20us波形）。另外，對于機房別重要的設備，還可以增加一級精密保護，以確保重要設備或數據損壞（丟失）的可能性減到最小。

4.3具體設計方案

4.3.1屏蔽

地板屏蔽：機房內的地板采用全鋼防靜電鋁合金地板，地板的鋼架和金屬地板有良好的導電性能，為了保證靜電地板的良好屏蔽作用，在靜電地板下的金屬框架下面布設3×40mm接地回流紫銅排，靜電地板金屬部分采用BVR6mm2多股銅線纜與接地匯流排進行多處可靠連接，以保證防靜電地板能起到電磁屏蔽和消除靜電積聚的作用。

4.3.2 等電位連接

接地匯流排：室內等電位連接采用M型接地方式，將室內靜電地板下設置環形等電位接地匯流排。接地匯流排在室內做網狀分布，網格大小以方便設備接地為準。接地匯流排與大樓樓層總接地點通過2條以上的BVR50mm2多股銅線纜進行對稱可靠連接，并且在機房四周建筑物主柱內柱鋼筋連成一體，形成良好的等電位均壓環。

4.3.3 設備接地網

為了保證辦公大樓信息機房設備的安穩運行，減少機房內零地電位，必須完善機房接地系統。根據國稅系統機房技術要求及國家防雷設計規范要求信息機房的接地電阻≤1.0Ω。本機房利用原機房內的接地系統，不做新的改造。

4.3.4 電源SPD安裝

鑒于信息系統設備對雷電、浪涌等過電壓非常敏感，而電源線路容易受到外部類電磁波的感應而傳導雷電浪涌高壓，因此，對該機房電源線路進行多級防護。

具體方案如下：

第一級在地下配電室供機房UPS用電的配電柜內進線處設計各安裝一臺通流量為60KA（8/20）防雷器，作為信息機房設備電源的第一級防雷。

第二級在信息機房UPS電源配電室的兩臺UPS設備AC電源進線端子上設計各并聯安裝一套通流量為40KA三相交流電源防雷模塊，作為信息機房設備電源的第二級防雷。

第三級在信息機房UPS電源配電室的UPS電源配線柜輸出母排上設計并聯安裝一套通流量為10KA三相交流電源防雷模塊。

防雷模塊串聯20A/3P空氣開關安裝，相線、零線連接線采用10 mm2的多股銅線，接地線采用16 mm2的多股銅線，引線長度

4.3.5 信號SPD的選擇

進出辦公大樓的通信線路采用的是光纜，光纜本身不導電，但光纜里面的金屬加強芯能感應上雷電流，因此應將光纜金屬加強芯連接到機柜匯流排上；由于信號線等在布線會產生感應環路以及與其他管線的間隔距離偏小等原因，會因電磁感應造成信號線路上感應上過電壓、過電流等，因此在5樓信息機房交換機柜內的引出以太網信號線路上安裝16口或24口信號通道防雷器，所有引出的以太網絡信號線均先通過防雷器，再分配到各用戶端。防止這些信號線在布線過程中感應到二次過電壓，侵入柜內造成設備損壞。

參考文獻

[1].GB50057―2010，建筑物防雷設計規范