传输机理论文范文
时间：2023-11-10 04:12:09
传输机理论文篇1
【关键词】铁路机车；监控装置；数据传输
0.引言
随着我国铁路运输系统的不断提速，铁路机车的安全、可靠运行成为铁路运输的关键问题，如何更好的实现机车运行状态的实时监控是目前铁路运输的核心课题。目前所有机车上都装备列车运行安全防护设备的监控装置，对列车的状态进行实时监控，但监控装置采集的数据需要传输到地面微机处理系统才能进行完整的分析，而铁路的提速使机车运行区间越来越长，监控数据传回地面处理系统时间也越来越滞后，已经很难满足目前铁路机车的运行需要，所以需要采用更好的数据传输方案对监控装置的数据进行处理。通过具体的论述对目前数据传输的方案进行了分析，并对集成WCDMA通信技术、无线网络技术以及GPS定位技术等的数据传输方案进行具体的分析，为铁路机车的安全运行提供了支持。
1.铁路机车监控装置的数据传输方案探析
1.1铁路机车监控系统简介
目前我国所有铁路机车都装有以机车为单元的控制系统，而在机车运行过程中，机车与车站的联系靠语音，对于高速运行的列车来说，地面车站必须准确的获得列车的速度、位置以及状态，才能保证列车安全、高效的运行，所以必须有一套完整的无线数据传输体系保证铁路机车的有效运行。
新型的无线数据传输系统是指通过GPS定位技术确定机车的位置、通过传感器测定机车的实时数据，采用3G WCDMA通信技术和无线网络技术来实现机车监控数据与车站的运程实时传输，同时车站可以将机车所处的状态以及其它相关信息及时传输给机务组，车载监控系统自身携带信息记录装置，可以在出现紧急状况时记录信息，这样可以有效的利用资源，以较低的成本保证机车安全、高效的运行。
1.2铁路机车监控装置的数据传输方案分析
新型的无线数据传输系统包括车载系统、车地传输系统、地面分析系统三部分组成。车载系统主要包括车载监控装置、数据总线、主机以及接口，主要工作是对机车目前运行状态信息进行搜集、对列车的GPS定位信息进行接收、对车-地通信信号进行调制，整体而言是以GPS定位装置为核心，使用传感器对速度进行数据修正，避免出现GPS测速不准或无法接收GPS信号的问题，而机车的各种仪表状态和故障信息记录由监控装置输出，经过数据总线汇总后，传输给主机，由主机进行编码、备份，相比于原来机车将监控装置的数据信息（包括列车运行状况、信号设备状况、乘务人员的操作状况）通过储存介质传递的方法，不仅数据传输更加安全、快捷，而且数据更加全面，具有更好的实时性和准确性。
车地传输系统通常是由两部分组成，一部分是由无线数据传输模块和3G WCDMA模块组成，它们以标准的通信协议和统一的数据格式将大量的监控数据传输到地面信息处理平台，这种传输方案主要在机车运行状态下使用，选用3G WCDMA模块主要是因为此模块的传输协议是公开的，可以很方便的使用和编程；另一部分是采用WLAN无线网络进行数据传输，主要用于列车到段后进行数据下载，通常传输三个方面的内容：机车运行信息、故障报警信息、机车视频信息，其中机车视频信息是指列车前方铁轨方向、列车后方铁轨方向、司机台以及机械间的摄像头的视频录制文件。
地面系统是指对监控系统传输过来的数据进行综合分析，并将分析出的数据通过图表的方式表达出来的系统，其主要功能是电子动态显示所有机车的分布、选定机车所处的地理环境及行车路线、司机控制屏和监控屏的信息显示、列车实时状态的查询、列车动力机辅助系统的在线检测与历史对比、视频监控以及在线统计功能，同时可以提高机车故障、操作历史、能耗以及里程统计等离线分析。在机车出现紧急情况下，可以通过远程控制对机车的司机进行警告、提醒或建议，必要时可以对机车进行远程操作。
现阶段根据我们本段运输情况来讲，运用25台机车，每周将产生监控文件约800个，录音文件约1500段，视频录制文件约12TB，传统转储方式对人员配置、配班要求较高，如果采用新的数据传输方案代替传统的数据转储模式，将大大缩短机务值班员、机车乘务员、各类数据分析员转储相关数据的工作时间，用转储机车监控文件为例，每次将为机车乘务员节省约10分钟时间用于机车整备工作，提高机车运用效率，从另外一个角度讲也大大降低了传统转储数据模式的出错概率，所以采用一个高效、稳定的数据传输系统是十分必要的。
2.结论
通过对铁路机车运行状态的分析，阐明了监控装置系统实时数据传输的必要性，并对综合3G WCDMA通信技术、无线网络技术、传感器技术以及GPS定位技术的机车监控装置的数据传输方案进行了具体分析，进一步论证了实时通信的高效、快捷，为这种数据传输方案在机车中的应用推广提供了有效的技术理论支持。 [科]
【参考文献】
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传输机理论文篇2
关键词：传输技术；教学手段；启发式教学；多媒体；改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0131-02
Reform and Exploration on Teaching Means of Transmission Technology Course in Communication Major
QI Peng，WU Dong-sheng，WANG Li-li
（Anhui Jianzhu University，Hefei 230601，China）
Abstract： Transmission technology is one of the main courses of communication major， but there are some problems in the course of teaching. Through the improvement of teaching means in practice， for example， using heuristic teaching， making full use of multimedia teaching equipment， and creating opportunities for the students to practice， the quality of teaching and the students' learning enthusiasm have been effectively improved. And the ability of autonomous learning and practice ability also have been enhanced.
Key words： Transmission technology； teaching method； heuristic teaching； multimedia； reform
随着社会需求的日益增长和科技水平的不断提高，传输技术一直处于迅速的变革和发展之中。而电信传输的基础理论在通信技术领域占有举足轻重的地位， 无论是对学生的就业和再学习都有着非常重要的作用，对学生培养综合能力也具有十分重要的意义。因此越来越多高校的电子信息工程和通信工程本科专业把《传输技术》作为一门重要的专业基础课。
《传输技术》主要讲授传输技术的基本原理和实现方法，其先修课程是电路分析、信号与系统、通信原理。课程的主要任务是介绍现代通信传输技术基础及发展趋势，包括电缆传输、微波传输、光纤传输等传输技术的原理和应用。涉及知识面广泛，与多门专业课程有交叉关联，并且理论性和知识性都较强，存在内容较抽象、知识点多、概念复杂等问题，并且一般课时安排较少。此外缺乏实践教学环节，导致学生对课堂上学到的理论知识无法与实际通信系统、通信设备联系在一起，缺乏理论联系实际的机会，对课程容易失去学习的热情；课程内容的更新速度不够，没有把当前的新技术、新规范和热点研究课题和研究方向及时充实到教学中；由于在教学方法上采用保守课堂教学模式，没有灵活运用多种符合现代教育理念的先进的教学方法，学生学习的积极性和主动性差。[1]
因此，针对以上教学中存在的问题，开展“传输技术”课程教学改革的探索研究具有非常重要的意义。
笔者近几年一直承担我校“传输技术”课程的主讲工作，在工作中通过不断摸索和反复实践，对该课程的教学方法进行了一些改进，帮助学生较好地掌握传输技术的基本原理和实现方法，了解工程中的一些应用案例，取得较好的教学效果。[2-4]
具体的教学方法有：
传输技术课程涵盖了多门课程的综合应用，如微波技术与天线、光纤传输、通信原理等，因此该课程对理论知识要求扎实，同时又具备很强的实用性，在实际工程中应用广泛。因此在教学方法上面做出了一定的改进。
1）课程开始之初，增加了基础知识复习环节，帮助学生复习先修的微波技术、通信原理、数字信号处理等课程中的一些重要知识点。例如抽样定理，对传输中的传输速度、传输带宽等的计算非常重要。通过短短的一到两个学时复习，起到承上启下的桥梁作用，帮助学生从前期理论课程顺利过渡到兼具理论和实用性的传输技术中。
2）采用启发式教学，提高学生自主思考、主动学习的能力。例如在SDH技术在光通信系统中的应用这一知识点，通过光在不同折射率物质中的传输情况，提出问题“如何能够让光在该物质中尽可能远的传输？”，引导学生思考传输介质、光信号要满足哪些条件以达到这个目的。总结出光在光纤中的全反射行进原理之后，进一步提出问题“光在光纤中传输会产生哪些损耗？”，让学生自主思考，分析传输过程中哪些环节会产生损耗，最终导出一定传输距离光纤长度的估算公式。[2]
3）充分利用多媒体教学设备。传输技术这门课程由于其理论性和实验设备的局限性，教学中如果没有互动和实例演示，容易让学生留下“抽象、枯燥”的印象。例如通过演示“光纤制作和熔接过程”动画，帮助学生了解传输技术中传输介质和介质的损耗问题。通过安徽省教育网络中心SDH环形网络结构图，结合SDH网络结构知识点进行讲解，达到理论与实践相结合的教学目的。通过类似这样的手段，使学生加深了对较抽象的知识点的理解，并产生对课程内容的好奇心，保持对学习的新鲜感和求知欲望。[5][6]
4）给学生创造实践机会，通过增加实际动手操作提高学生的综合技能，培养学生的创新意识以及创造才能。目前许多院校已经开设了C诺拇输技术实验课程，一般采用可以提供多个实验、面向多门课程的综合实验平台。这些专业教学实验平台价格较高，并且由于该类设备多为集成好的、综合性较高的平台，面向某个课程的实验具体结构不对使用者开放，只能观察输入和输出结果的差异，一般无法看到传输的具体结构和工作流程，学生无法在实验中深入的了解和体会通信系统的工作原理、流程。学生在这类平台上只能做验证性和配置类的实验，不能深入到传输的内部结构与流程。[7]
结合我校的实际情况，可以通过与具有相关实验设备的高校或从事相关领域生产或运营的企业，建立校际、校企合作，组织学生到其他高校开展实验，到企业参观或企业为学生提供实习机会等形式，增加学生的实践机会，帮助学生了解传输技术在行业中的应用，扩大学生的知识面，并且提前接触到毕业后的工作环境。同时还可以通过与企业之间的合作，聘请企业的高级技术人员为学生开展讲座，或教师参加企业开展的通信行业技术培训等方式充实实践教学的内容。
《传输技术》是通信专业的一门综合性的专业课，需要教师通过不断地探索研究，寻找更多有效的教学手段，以激发学生积极主动性、提高自主思考能力、夯实理论基础、培养一定的实际操作能力。
参考文献：
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[6] 范文，赵利国.光纤通信原理课程改革[J].宿州教育学院学报，2010（13）.
传输机理论文篇3
关键词：模块化教学；民航运输专业；实践教学
2015年，民航运输行业完成运输总周转量851.65亿吨公里，比上年增长13.8%；全行业运输飞机期末在册架数2650架，比上年增长280架；颁证运输机场210个，比上年增加8个。迅速发展的行业和相对滞后的专业教育使得民航专业人才需求和供给产生了较大的偏差。民航企业看重专业技能、动手能力、适应能力等，而传统单一的教学体系已无法满足快速发展的行业的要求，实践教学改革迫在眉睫。
1 民航运输专业传统实践教学中存在的问题
首先，传统实践教学内容分散。传统实践教学往往以课程为单位，以学期为单位，内容相对较为分散，无法与企业和岗位对接，也无法体现各实践项目之间的关联性；其次，传统实践教学模式陈旧、方法单一。主要体现为课程实践、专业实习和毕业论文，实践目标不够明确，实践内容不够丰富，制约了学生实践能力的全面提高；最后，传统实践教学与岗位需求严重脱节。传统的实践教学作为理论教学的辅助形式，主要作用是对理论知识的解释、验证或者简单的延伸，并未结合专业背景和岗位需求建立系统完善的实践教学体系。
2 民航运输专业实践教学体系的构建
2.1 民航运输专业实践教学的定位
民航运输专业旨在培养德、智、体等全面发展，具备现代民航运输管理知识、具有良好政治、人文、身体、心理和专业等方面的综合素质，具备民航机场运营管理、航空公司运营管理、适航管理、空中交通管理、安检等方面专业能力，从事民航运输组织、生产、商务营运的企业经营管理的高级应用型人才。在要求学生学好基础理论课的基础上，注重实践能力的培养，依托公共课，专业基础课以及专业课的理论教育，构建基础技能、专业技能、综合应用能力以及创新能力等实践教学环节的系统化实践教学体系。
2.2 民航运输专业实践教学体系的构建
通识教育与专业教育是相辅相成的关系，在教育发展过程中，因角度不同、立场不同，各专家学者仁者见仁智者见智。文艺复兴之后，大学的专业教育在被推向极端之时，产生了一种宣扬自由发展的教育，这种教育在近半个世纪被赋予了全新的概念――通识教育。通识教育愈来愈被更多专家学者所重视。民航运输专业的定位使得其在实践环节需要通识教育与专业教育并重，以注重能力培养为主线，以培养民航企业经营管理的高级应用型人才为目标，充分考虑理论教学与实践教学的相互配合与促进，考虑各知识体系之间的内在关联，以民航企业各岗位的具体需求为基本模块，由简单操作到综合实训，遵循基础技能到创新能力的培养规律，创建基础实践、专业实践、综合实践和创新实践的系统化实践教学体系（如表1所示）。
第一环节是基础实践。主要针对低年级学生的认知背景和知识结构开展诸如军训、思想政治实训、英语实训、计算机应用实训以及民航企业认知实训等基础性的实训项目，旨在培养学生的基础技能。
第二环节是专业实践。考虑到中高年级的学生已经掌握了足够的专业基础知识，对行业背景也有了基本的认知，结合相应的理论知识和行业岗位的分工和需求着重培养学生的专业技能，细分为客运服务、货运服务、机场服务、安检服务以及专业拓展五大模块。
第三环节是综合实践。主要包含暑期社会实践、毕业实习、综合课程设计以及毕业论文。在高年级的W生掌握了相对完善的理论知识，进行了相应的专业实践后，将其融会贯通，综合运用，引导学生从被动接受转化为主动实践。
第四环节是创新实践。根据《教育部、财政部关于“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》和《教育部关于批准实施“十二五”期间“高等学校本科教学质量与教学改革工程”2012年建设项目的通知》，积极响应“大众穿心，万众创业”的号召，推进创新实践。主要包含创新创业大赛、创新课程，在教师的指导下设计方案进行创新创业项目的实践，或者专题的调研，旨在培养学生的调研能力和创新意识。
3 实践教学改革措施
3.1 建设配套仿真实践教学平台
民航客运实训中心。民航客运实训中心主要包括民航客运计算机订座、 民航离港控制、 民航值机服务、民航安全检查和飞机载重平衡等实训室组成。
民航货运实训中心。民航货运实训中心包括航空货物收运、货物仓储、货物检测、特种货物、报关报检等实训室。
民航旅客服务中心。 民航旅客服务中心由模拟机场贵宾室、模拟特殊旅客实训室组成。
3.2 加强系列实践慕课建设
由于在线开放课程拓展了教学时空，增加了受众范围，提高了课程吸引力，进而也增强了学习者的积极性，因而正全面的崛起，也给传统的教学带来的巨大的机遇和挑战。以精品课程或者精品视频课程为依托，录制相关实训项目视频，便于学生及时巩固实践项目，根据个人对实践项目的掌握程度随时控制项目演示的进度，并开发交互式平台，以便及时解决学生在观看慕课时遇到的问题。
3.3 实践教学模式和方法改革
民航运输专业实践课程模块既各具特点又包含着有机的联系，以模块的各自特点为出发点采用适宜的教学方法是实现人才培养目标的主要途径。以民航运输专业模块化课程体系构建为背景，通过运用任务驱动式、体验学习式教学法，头脑风暴学习法和自主学习法对当前教学中不适用的教学方法进行变革。同时要提升专业师资队伍的教学能力以保障教学方法的运用。
3.4 强化科研训练
为提高学生创新能力，通过各种方式强化科研训练。如提倡学生积极参与各种级别的创新创业大赛，鼓励学生撰写专业学术论文，并提高教师科研项目学生的参与程度。
3.5 加强毕业论文的管理
毕业论文是训练学生对专业知识的综合应用与实践能力提高的重要途径。为提高毕业论文的质量，在论文选题、指导教师遴选、过程管理、工作条件保障等方面作出相应规定并严格实施。毕业论文选题须全面反映培养目标和要求，提高应用研究型选题比例，侧重实际应用价值较高的选题，严格结合指导老师的研究领域，遵循严谨的过程管理，切实提高学生的实践能力。
实践能力和创新能力是应用型本科人才培养的核心目标，也涉及课程体系、教学方法、社会实践等诸多环节，民航运输专业的实践教学体系的改革旨在完成与民航企业各岗位需求的无缝对接，针对性的完成各模块的具体需求，培养学生的基础能力、专业技能、综合能力和创新能力，切实提高专业人才的培养质量。
传输机理论文篇4
关键词：AT89C2051，智能模块，无线传输
引言
随着市场上智能化楼宇的不断升温，门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。人们已开始习惯用门铃系统代替传统的铁钥匙去管理各通道门， 这使门铃系统得到了飞跃性的发展。无线对话门铃可视系统，不仅更加安全可靠，方便人民，而且比普通门铃系统更加人性化，符合当下国家以人为本的政策，使百姓的生活更加和谐美好。
1 系统工作原理
本设计以单片机AT89C2051作为系统控制核心，配以呼叫检测模块、摘挂机检测模块、视频显示及控制模块、开锁和音频信号输入/控制模块、音频信号输入放大模块、音频信号输出前置放大模块以及按键。
该系统是一个在无线条件下，应用了单片机编程技术，双工对讲技术、摄像及视频显示技术而设计的一种无线可视对讲智能系统。该系统采用模数混合技术，即语音数字，视频模拟，是将来全数字无线可视对讲门铃系统的一个过渡。视频信号为无线模拟传输；音频信号及控制信号为无线数字传输，所以其工作原理也要分别从模拟和数字两路来阐述。
2系统结构
该系统有两部分组成：室内机部分和室外机部分。
室内机主要由室内机控制器、无线收发机、显示设备、通话设备门铃和报警、开锁等控制信号输入键组成。室内机控制器的作用与门口机控制器作用类似，无线收发机用于接收门口机传来的信号，发送音频信号和各种数字信号给门口机，显示设备用于显示门口视频，户主可根据不同的情况选择不同的控制按键。
门口机结构主要包括：门口机控制器、无线收发机、键盘、摄像头、喇叭、麦克、报警装置等几部分。无线收发机用于发射视频信号、音频信号和各种数字信号给室内机和监控中心，并接收室内机发送过来的音频信号和各种数字信号。该系统中视频信号为单向传输，在室内可以观察到门口的情况，在门口无法查看室内情况，所以门口机接收到的信号中没有视频信号；键盘用于输入房间号；摄像头用于捕捉门口视频信号；喇叭和麦克用于户主和访客进行语音交流；报警装置用于当户主遇到特殊情况时报警
3功能简介
3.1通话功能
在没有门铃信号时，可视电话门铃上的电话机和普通电话机一样使用。有门铃信号时，可通过对讲按钮选择和来访者对或和外线通话。
3.2监视功能
有门铃信号时，系统自动启动监视器电源和摄像信号电源，进人监控状态，并延时30秒钟后自动复位。若30秒钟内有其他操作，则取消30秒计时，延长监控时间，直至人工复位。科技论文，AT89C2051。无门铃信号时，可通过监控按钮，选择监控状态与非监控状态。
3.3记录功能
若家中无人，可提前设置录音或录像功能。设置录音功能后，当有来访者按门铃时，系统的语音片自动发出“主人不在，请简短留言”的声音若干次，并自动录音90秒钟。若设置录像功能，则对所监视信息自动定时录像。
3.4控锁功能
可利用控制面板上的门锁按钮控制家门电锁的开闭。
4系统硬件电路的设计
4.1单片机的选用
AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS—51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器，ATMELAT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供高度灵活和成本低的解决办法。
4.2双音多频收发器
本系统使用的双音多频(DTMF)收发器是集成度高、功耗低、功能强的集成芯片——MT8880。MT8880是一个带有呼叫处理滤波器的单片DTMF收发器。信号的接收部分采用DTMF信号接收单片机MT8870的工业制造标准：发送部分采用开关电容进行D/A转换，信号失真小、精度高、定时准确。
4.3模拟开关
开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
本系统采用CD4066Z作模拟开关。一个控制端控制一组开关，利用控制端的数位信号来决定输入端信号能否到达输出端的元件。CD4066开关信号两端均可作输入端或输出端。科技论文，AT89C2051。科技论文，AT89C2051。可以利用CD4066对四路信号进行切换测量。本系统中，单片机控制CD4066来切换音频信号和数字信号，使其在不同时隙发射，减免数字信号和音频信号之间的相互冲突和干扰。
每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。科技论文，AT89C2051。各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
4.4无线收发机
无线图像传输即视频实时传输主要有两个概念，一是移动中传输，即移动通信，二是宽带传输，即宽带通信，因此，研制能够在高速移动过程中将频带很宽的高清晰度视频进行稳定传输的无线图像传输系统，就要解决二个主要问题：一是由多径传播引起的回波干扰；二是频率资源的使用率和渐趋饱和的问题。在过去的无线图像传输，主要是以单向的模拟电视广播业务为主，一套电视节目采用一个单独的频点，单频网可以提高频率资源的利用率，但是在不同地点用相同频率同频发射播出电视节目时，它们之间会有相互干扰，另外，由于接收或发射的一方处于移动状态，无论是发射或接收都会遇到强烈的多径干扰即回波干扰，因此，对回波干扰的处理方式可能从根本上影响一个无线高清晰度视频实时传输系统的性能，而MOBILEVIDEO2000无线数字高清晰度视频实时传输系统中的COFDM传输技术正是可以有效地利用回波而不是消极地排除回波引起的问题。因此，在城市环境里，MV2000特别适合解决当今摩天大厦林立的现代都市环境。
本系统利用两对该模块可以实现室外机向室内机方向的视频信号的无线传输和音频信号传输，以及室内机向室外机音频信号的传输。该模块采用了先进的微波无线电传输技术，可以高保真的无线传输视频信号和音频信号。
5系统信号处理
5.1门铃信号
由装于门口摄像头上的按钮开关提供，控制器接收到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则开启监视器电源和监视信号电源，使系统进人监控状态，同时启动定时器，开始计时，等待其他信号。若计时30秒后仍无其他信号，则关闭所开启的所有电源，使系统复位。
(2) 若系统处于收视或收听状态，则切断收视或收听信号电源，执行前面的处理。但30秒后复位时，仍恢复原来的收视或收听状态。科技论文，AT89C2051。
(3) 若系统处于和外线通话状态，则在进人与来访者对讲状态之前，为外线信号提供不掉线电源，使系统能在外线与来访者之间选择对话，并保持外线信号不断。科技论文，AT89C2051。
(4) 若系统有录音或录像设置(主人不在)，则为语音片提供电源，使其发声。然后启动录音或录像电源，开始计时录音或录像。计时90秒后，恢复原来的设置状态。
5.2耳机信号
由电话机耳机状态提供，分以下两种情况处理：
(1) 挂机状态若有对讲信号，则进人录音设置状态，等待设置操作：若有监控信号，则在监控和非监控状态之间转换：并有使自动监控状态复位的功能。
(2) 摘机状态若有对讲信号，则在外线与来访者之间转换对讲目标：若有监控信号，则转换监控状态：若有门铃信号，且无录音、录像设置，则进人自动监控状态。
5.3对讲信号
由控制面板上的对讲按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则进人录音设置状态，等待设置操作。
(2) 若系统处于非复位状态且挂机，该信号无效。
(3) 若系统处于摘机状态，则在外线与来访者之间转换对讲目标，但转换时须处理外线备用电源的开闭，保持外线信号不间断。
5.4监控信号
由控制面板上的监控按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于监控状态，则停止监控，恢复到监控前的状态。
(2) 若系统处于非监控状态，则进人监控状态。
5.5转换信号
由控制面板上的转换按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则进人录像设置，等待设置操作。
(2) 若系统处于监控状态，该信号无效。
(3) 若系统处于其他状态，除保持外线信号不间断外，还要使系统复位。
6软件程序设计
主要完成对各种信号的查询和处理，实现系统功能。另外增加了对按钮抖动的处理，和可能出现的误操作的判断，以及可能出现的故障处理。
单片机软件主要完成门铃呼叫信号、摘挂机、按键检测及相应控制信号的输出，完成来人呼叫后及主动监视30s定时等功能。
参考文献
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传输机理论文篇5
[关键词]“于丹现象”;思想政治工作;启示
[作者简介]刘更生,南京师范大学社会发展学院副书记,硕士,讲师,江苏南京210097
[中图分类号]G40 [文献标识码]A [文章编号]1672-2728(2010)10-0155-03
北京师范大学于丹教授在中央电视台“百家讲坛”用一种崭新的方式解读《论语》,作出了新的阐释,与许多观众产生了共鸣。一时间,于丹连同她所讲的国学经典成为人们热议的话题,相关书籍、光盘大量销售全国,成为一个全国瞩目的文化现象,创造了媒体关注和思考的奇迹。分析“于丹现象”,审视我们传统思想政治工作的理念和实践,无疑会给思想政治工作以许多有益的值得借鉴的启示。
一、必须弘扬中国传统文化和民族精神,构建中国特色的德育模式
在经济全球化飞速发展的今天,科学技术日新月异,知识经济方兴未艾,综合国力竞争日趋激烈。在这种形势下,各国各民族之间的竞争,不仅体现在经济实力、科技实力上,更体现在文化上。文化已成为经济社会发展重要的战略资源,文化的力量已经深深熔铸在民族的生命力、创造力和凝聚力之中。在经济全球化的进程中,现代思想政治教育也呈现出国际化的发展趋势,然而传统文化和民族精神没有因此萎缩,反而更加凸显,国际化趋势没有也不可能代替民族化。事实上,世界各国都意识到,传统文化和民族精神是激发人向上的动力源,是人类群体间一种强大而具有普遍意义的向心力和凝聚力,弘扬和培育民族精神已成为各国对公民进行思想政治教育的重点。虽然美国等西方国家没有“思想政治教育”或“德育”这一概念,但也通过许多实际发挥作用的“公民教育”、“政治社会化”等教育活动来进行国家精神、民族意识以及价值观念的培养。于丹挖掘传统文化资源,把孔子请到当下,使古老经典和现代精神结合起来,显示了我国传统文化的力量,反映当代人尤其是青年学生对通俗易懂的人文理论的渴求。这也是于丹走向成功的一个根本原因。同样,思想政治教育如果和传统民族文化相脱离就会变成无根之木、无源之水,没有任何生命力。
我们中华民族是一个有着五千年悠久历史的伟大民族,各族人民在建设伟大祖国和美好家园、抵御外来侵略和克服艰难险阻的奋斗中,不断培养民族精神,在祖国辽阔的土地上创造一个又一个人间奇迹,缔造了为世界惊叹的灿烂的中华文化,为我们社会主义精神文明建设积累了宝贵的精神财富。总书记在中国文联第八次全国代表大会、中国作协第七次全国代表大会上在谈到中国优秀文化重要的现实和历史作用时说:“中华民族的优秀文化,生生不息,绵延不绝,是我国人民几千年来克服艰难险阻、战胜内忧外患、创造幸福生活的强大精神力量。”“推进文化发展,基础在继承,关键在创新。继承和创新,是一个民族文化生生不息的两个重要轮子。”面对世界范围各种思想文化的相互激荡,我国思想政治教育要实现既定的目标,必须注意挖掘这座底蕴深厚的富矿,必须把弘扬和培育民族精神作为文化建设极为重要的任务,纳入国民教育全过程,纳入精神文明建设全过程,使全体人民始终保持昂扬向上的精神状态。我国思想政治教育能否真正拥有优势和特色,其关键环节也就在于能否真正地对中国传统文化和民族精神的吸收、弘扬与创造性的转化上。
二、必须始终不渝地坚持灌输原则,坚定马克思主义的政治方向
灌输是指一定的主体将特定思想观念移入客体的教育过程,灌输论是一种关于无产阶级革命理论与革命实践关系的理性认识,是一种政治教育的理念与原则,它是指无产阶级政党必须运用马克思主义的立场、观点和方法,有目的、有组织地对人民群众进行系统的思想理论等意识形态的教育宣传,使之提高觉悟、坚定政治立场、树立政治信仰、保持正确的政治方向。近年来,随着电视、网络的发展和普及,还要不要灌输成为一个有争议的话题。西方教育理论中某些学派主张的道德相对主义思潮,对“灌输”提出了质疑。这些理论过分强调个人价值观念的多元化,以至于否定社会主流文化存在的意义及灌输主流价值观的必要性。由于这些教育理论在实践中产生了许多负面影响,已经引起了广泛的忧虑和批评。但是,我国至今仍有不少学者把灌输等同于“填鸭式”、“满堂灌”,而将思想政治教育的改革矛头直接对准了“灌输”。这种认识的错误在于把“灌输”单纯理解为某种具体的方式方法而非思想政治教育实践的本质。然而在实践中,无论中外各国,谁也无法否认“灌输”的必要性和“灌输”带来的成效。当然,灌输必须讲究方法。
于丹讲“论语”,所用的方法是传统的演讲式,就是把传统理论与现实结合起来进行灌输,取得了巨大成功。这是对那些试图否认“灌输”原则的最好的回答。这个事例启示我们在思想政治教育工作中要毫不动摇地“灌输”,理直气壮地“灌输”。当然,我们必须明确“灌输什么,如何灌输”。我们要在理论上对“灌输”问题进行进一步的研究,研究教育主体与客体间的关系、研究主体的接受机制和规律、研究教育的环境、教育的实效性等一系列问题。在实践中,创新灌输方法、拓展灌输空间,讲求灌输效果,对爱国主义思想、精神、情感以及包括政府的目标、社会生活的公共性、公民的基本价值观的灌输则应该坚定不移地进行下去。具体就是要从硬性灌输向软性灌输转换,从统一灌输向分层灌输转变,达到春雨“润物细无声”的境界。
三、必须广泛运用信息技术,创新思想政治工作方式方法
思想政治工作必须是有的放矢,需要高超而精细的技巧,才具有针对性,才能随着时代的发展而发展。随着社会的进步不断进步。在当今时代,一场信息革命正席卷全球。以计算机产业为主的信息产业已成为经济发展的新生力量和支柱产业之一,计算机的应用不仅普及至众多的企业运作之中,而且已经渗透到日常生活的每一角落。特别是互联网的爆炸性发展正改变着经济、社会、文化的结构和运行方式,改变着人们的思维方式,其广度和深度都是以往任何一次产业革命所无法比拟的。在这种现实条件下,广播、电视、网络成为人们获取信息倚重的重要手段。利用现代化的技术手段进行的思想政治教育行为具有空前的自由度和极强的渗透性,这些都为在思想政治工作中真正遵循“以人为本”的理念、促成思想政治教育内容的多元化提供了契机。思想政治教育工作应当借助现
代教育和传播手段,创新教学方法,增强教学的时代性、针对性和有效性,把优秀传统文化和时代精神结合,使学生在潜移默化中接受教育、明白事理,使优秀传统文化为构建社会主义核心价值体系作出应有的贡献。
当年,孔子周游列国讲学,颠沛半生,传播的范围仍然有限。经过弟子们在漫长岁月中薪火相传的努力,儒学才延续下来,蔚为大观;如今的于丹,足不出演播室,时间不过一周,结果其拥趸很快充盈街头巷尾,于丹其人举国皆知。传播工具的进步,大大缩短了传播的周期,扩大了传播的范围,充分显示出现代传媒在文化普及中所发挥的巨大的桥梁作用。虽然媒体并不能决定大众具体怎么想,但它能决定公众在一段时间内关注什么,从而对社会施加自己的强大影响。于丹尊重了大众传播的规律,使用了恰当的方法和技巧,用市井百姓喜闻乐见的传播方式进行传播,是她的讲座火起来的重要原因。这启示我们一定要利用各种途径(包括互联网)主动占领宣传阵地,我们要不失时机地运用多种信息技术,及时、准确地向人民群众相关信息,使我们与人民群众始终保持一致的战斗精神,体现出我们思想政治工作应有的针对性,构筑思想政治教育堡垒。
四、必须尊重受教育者思想现状,构建个性化思想政治教育目标
思想政治教育的目标就是通过思想政治教育过程,使受教育者的思想品德方面发生预期变化。其实质是对受教育者的思想品德所必须达到的规格、要求和质量的规定。思想政治教育的对象是人,人作为受教育的主体是能动的。人的主观能动性,决定了人的行为是由人的思想、情绪、感情、能力和行为动机等因素组成的综合体。因而,思想政治教育的目标由形成目标的条件与人的意志所决定,具有一定的时间变化性、环境可调性及因人而异性。思想政治教育目标要针对不同对象提出不同要求,否则这个目标就是不切实际的。所以,思想政治教育目标要同每个人的具体理想、具体行为、具体工作结合起来,尊重、支持、引导人们在远大理想下实现自己的具体理想和具体目标,注意日常行为中的各方面修养,逐渐把理想行为化。进行有效的思想政治教育,科学地确定个性化的思想政治教育目标是前提。
确定个性化的思想政治教育目标,首先要遵循“三贴近”的原则,即贴近实际、贴近生活、贴近群众。这是传媒接近受众、吸引受众的不二法门,也是思想政治教育取得最佳效果的前提。既要贴近群众,就要熟悉群众,了解群众。于丹讲述《论语》,就其讲述技巧而言,传播效果很大程度上是来自亲和力,观众认为于丹与他们一样看问题、想事情,因而就与之没有距离,没有隔阂,没有对立情绪,也就不会产生逆反心理。中央电视台“百家讲坛”将节目定位于“初中文化水平”,也是基于对受众的深刻了解。其次,不同年龄、不同职业、不同受教育程度的人们接受同样的教育也有差异,应正视受教育者不同的理解力、鉴别力和接受力,而不能将思想政治教育目标的实现整齐划一。关于“于丹现象”的评论,仁者见仁,智者见智,褒贬不一。但是,应当看到,在争鸣过程中,更多人开始重新翻阅我国传统经典书籍,并对此进行思考,这就达到了思想政治教育的效果。至于对同样的问题看法究竟是什么,这将由教育对象的特殊性和差异性决定。这就要求思想政治工作者在开展工作时,必须更多地使用个性化方法,即在开展思想政治工作过程中,先分层次、分对象,再根据不同层次和对象的特点和个性有针对性地选用不同的手段和方法,做到一把钥匙开一把锁。与此同时,多配合采用正面的鼓励措施,利用激励机制和充分体现民主原则,让不同兴趣、习惯、智能、气质和性格的人都参与其中,从而满足其不同的心理需要,促进其个性发展,以此达到实行教育的目的。
[参考文献]
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[2]王建华,现代思想政治教育研究[M],哈尔滨:黑龙江人民出版社,2004。
[3]孙迎光,传承与超越――儒家德育思想与现代学校德育[M],北京:人民出版社,2002。
传输机理论文篇6
关键字 信息时代；网络通信；三值光纤；通信原理
【中图分类号】TN929.11文献标识码：B文章编号：1673-8500（2013）01-0025-02
对于三值光纤通信是现代通信技术中一中新的通信技术，其主要是采用了线偏光的两个互相垂直的稳定的偏振趋向和零光强来完成光的三值编码调制出三值码元进行网络信息传输，这项新的技术进一步的提高了传统光纤的通信容量，同时这项技术实现了先偏光等通信手段的实用化，进一步加强了光纤的通信能力，极大的发展了通信技术，而且光的多值码元的编码还能提高光数字网络的信息传输率和频带的利用率。
1线偏振光的波动理论和在光纤中的传输原理
1.1三值光纤通信是一种新的通信技术，其理论基础主要是线偏振光在光纤中的波动理论。光纤通信中采用了电磁波频谱近红外光区的1300nm和1500nm两个低损耗的波段，但在光纤的通信中一般都是用经典的电磁波理论作为光纤通信的理论基础。光波属于横波，是由垂直于传播方向的，也是由其中相互正交的电场矢量和磁场矢量的简谐振动交替变换而产生的一种矢量波。当光波在物质间相互作用时，电场对物质的电场力要远大于磁场对电子的作用力，所以一般使用电场强度的振动来作为光波的振动，同时用电场强度的矢量端点在空间中的运动轨迹来表示光波的偏振状态，由于矢量的振动方向在空间中的取向是不对称性的，这样就使光波具有了偏振性。
1.2在研究线偏振光的波动中，光束中的光线的偏振状态在时间和空间中的变化是相同的，所以光束都完全是偏振光。同时光波的偏振形态一般分为完全偏振光、非偏振光、部分偏振光、有线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、有自然光、有部分线偏振光、部分圆偏振光、部分椭圆偏振光等七种，由于是在不同的媒质中对光波进行形态的描述，因此我们可以采用米勒矩阵法、复平面法、琼斯矩阵法等表述方法对光波在传输过程中的偏振形态进行表示。
1.3在光纤的波动理论中，一般采用Maxwell的方程作为理论基础来研究电磁波在光纤波动中光纤的波动，来解释光纤理论和波动原理。同时由于存在不同的光纤材料和某些环境的因素对光波的线偏振态的产生了一定程度的影响，使光纤的纤芯在光纤的横截面上的折射率的分布造成了影响，致使折射率发生了一定程度的变化，使其变成沿轴向不均匀的分布，对光波的偏振形态造成了影响。
2三值光纤通信原理
2.1三值光纤通信是采用了束线偏振光承载信息的方式，利用水平线偏振态、垂直线偏振态和零光强来表示不同的信息值，形成了三值的光信号，通过有关的通信元器件，来完成信息的加工和三值光纤通信，一起组合成了完整的三值光纤通信技术。由于存在光纤的材料、通信元器件和外界环境等因素，光信号的线偏振态在传输过程中会受到这些因素的影响而发生变化，需要使用偏振控制器才能获得稳定的光信号，所以三值光纤实现了可以直接利用卫星激光进行通信，同时还能提高通信容量。
2.2对于三值光纤通信的系统原理，其主要是由三值光信号编码器、光信号解码器、偏振补偿器、电信号转换电路等组成。（如图1所示）。
图中所表示的是在发射端输入电信号输入变换器，转换成控制信号通过控制三值光纤信号编码器，其中在光源处再输出线偏光调制成三值光脉冲序列，配合前面的步骤就输出三值光信号进入光纤网络传输到接收端口，然后利用偏置电压控制器来控制偏振补偿器对接收的三值光信号进行有关调整，再传输进入三值光信号解码器输出有关的电信号来反馈一定的信号传输进入偏置电压控制器，偏置电压控制器就会根据电信号进行相应的调整来再次对偏振补偿器进行相应的调整，当得到稳定的电信号后传入电信号输出变化器中，最后接收电信号。其中三值光信号的编码器是在电信号的控制下，利用旋光器中电控旋光效应等来调整光源所发出的线偏光来获取三值光脉冲序列。而三值光信号解码器是把接收的三值光信号使用偏振分光棱镜，沿两个不同的光路对光信号进行解码并传输。同时偏振补偿器是接收的三值光的同步码序列，分两个不同的线路的固定的相位差来补偿电信号，通过识别同步码的信号，是否启动偏振补偿器，并不断地调整偏置电压控制器，促使零光强脉冲宽度达到设计的标准宽度，通过控制接收的光信号来使输出光时设计的偏振光。
2.3在三值光纤通信过程中会使用到到光学元器件（包括偏振分光镜、旋光器和偏振片等），其中旋光器是利用SLM通过对线偏振光的振动面旋转90°来获得互相垂直的线偏振光。而三值光缆的通信系统的主要是由三值光发送机、三值光接收器和再生器等组成，其中基本上是通过对两值光缆网对三值光纤通信进行纵向编码来实现三值光纤通信的信息传输量和频带的利用率。同时三值光信号的发送机原理是通过直接调制或间接调制三值光发送机，来使机器不间断的输入光信号，以达到对三值光信号的发送。其次是三值光信号的接收机是通过直接检波的原理来完成对三值光信号的接收工作。在整个三值光纤通信过程中，衔接的都比较紧密，而且每个环节都需要严格按照规范的操作进行，这样才能保证获取稳定的三值光信号，以保证整个三值光信号的传输通信。
总结：本文主要对三值光纤通信原理进行了浅要地论述和探讨，进一步研究和了解了三值光纤的通信技术。在对进行网络通信技术的研究过程中，我们需要掌握过硬的专业知识，并结合国内外先进的光纤通信技术，进一步对光电子信息技术、计算机科技和光纤通信技术等进行研究，认真分析研究三值光纤的通信原理，加强对三值光纤的利用，使我国在光电子信息技术能够得到长足的发展和进步。
参考文献
[1]徐坤，谢世钟.《高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术》[J]，半导体光电，2000年01期
[2]金翊.《三值光计算机原理和结构》[D]，西北工业大学，2002年
[3]张华清.《通信网时钟同步方案》[J]，北京广播学院学报（自然科学版），1999年02期
[4]尹文久.《光纤数字通信系统NRZ伪随机码定时提取电路设计》[J]，电子产品世界，2000年05期
传输机理论文篇7
【关键词】广播电视；固态发射机；原理；维修策略
当前随着我国广播电视固态发射机技术的不断发展，使得广播电视固态发射机制造成本进一步降低、使用效率增大、性能较为稳定，而且在日常维护方面比较方便，这导致了老式的电子管发射机逐步被替换，广播电视信号发射领域已经逐步广泛使用固态发射机，固态发射机的广泛使用是我国科学技术发展的必然趋势。
1广播电视固态发射机相关原理简述
几千个固态发射模块设备共同组成了广播电视固态发射机，该发射机主要依靠微波集成电路，使得几千个固态发射模块并连在一起，从而能够达到相关的固态发射频率相关调控。1.1广播电视固态发射机的组成。目前广播电视固态发射机主要由以下几部分结构组成：①激励器（实现信号的传输和接收等问题）；②无源部件；③功率方法器（调节处理发射机功率问题）；④冷风系统；⑤计算机监控系统（主要处理和监督频率信号中日常信号的稳定性，确保发射机的工作能受到主控系统的控制）等几部分。1.2广播电视固态发射机的调控机理相关概述。广播电视固态发射机所传输的信号为双重性、稳定性的信号，这是因为固态发射机系统有内部综合性程序调节，固态发射机利用大功率传导体来对信号进行调控合成。其次，固态发射机内部有设定的功率放大单元，能够加强信号强度，保证信号传输的稳定性。
2广播电视固态发射机维修策略
广播电视的固态发射机在信号传输方式上比原来信号传输方式更快，同时也降低了信号传输的成本。虽然现在广播电视固态发射机的优点很多，但是在实际的运行过程中仍有一些问题存在。2.1广播电视固态发射机输出功率过低。主要采用区域性程序控制，它能一直对区域信号传输进行调节。因此在固态发射机与外部结构发生信号传输变化时，激励器所输出的功率也会发生改变，如果此时我们发现调控方并没有产生变化，则就说明输出功率有较低问题。在处理广播电视固态发射机输出功率低这个故障时应该首先从整体结构入手，进行综合检查传输功率的具体情况，假如发现所输出结构在常规状态没有出现传输功率的变化，那么就说明传输结构未出现较大故障，只需在维修时对局部固态发射机发射频率进行调节处理就可解决问题。（1）首先检查固态发射机输出线路中各个信号转化装置的功率是否正常，找到可能存在的故障问题。（2）替换掉激励器输入功率较大的元件，再对程序进行重新启动。2.2广播电视固态发射机输出功率变为0。正常情况下广播电视固态发射机信号的传输功率为1kW，不在此功率范围内的都可以通过控制单元进行自主性调节，所以在广播电视固态发射机信号传输过程中，相应的结构单元可以将整体信号强度控制在1kW即可。如果在实际工作过程中，存在某些电路元件信号故障或者输入输出数据存在错误时，容易使固态发射机内部数据功率无法维持在1kW状态，此时会造成固态发射机的信号频率信息传播输出功率变为0。在维修此类故障时，要从输入端的阻抗变换器来查看是否存在问题，当输入端的阻抗变换器电阻较大时，就会使得单元内传输电压和电流值减少。因为固态发射机信号传输方式为阶段性的，因此会导致信号沟通时的功率变为0。维修时只需要将调节阻抗变换器电阻的方式进行改变，即可恢复传输功率情况。除此之外，如果存在信号输出功率为零，也可能是由于固态发射机射频调控线路连接错误导致的，解决这类问题时，维修人员需对固态发射机的连接线路进行仔细检查。2.3广播电视固态发射机信号传输程序故障。广播电视固态发射机信号传输过程中，也会出现间断性信号传输，使信号传输断断续续，这主要是由于固态发射机信号传输程序异常导致的，使得固态发射机发出的信号可识别度较低。在解决程序异常问题时，维修人员要从固态发射机的外部元件上进行检查，如果发现外部故障受损，或者是广播电视固态发射机发送部分的感应强度不够，则就说明了信号程序发生故障。主要通过局域性调节的方式对硬件问题进行处理，从而调节传输信号。比如，可以将固态发射机初始信号强度从较大调节到居中；发射信号的传输时长可以从25min一周期逐步转成50min一个周期，从而实现减弱信号传输强度的目的。总而言之，主要是借助减少固态发射机信号在外部元件传输过程中的损耗比来实现信号传输的实际需求，从而对该故障进行处理。2.4广播电视固态发射机供电故障。广播电视固态发射机在进行信号传输时，也会由于供电异常导致固态发射机运转做功速率不稳定，使得固态发射机周围电缆传输体系受损。在解决固态发射机供电异常故障时，主要依据以下几点：（1）检查广播电视信号传输结构的电源连接方式，确定电源插头是否连接正确，局部电源插头是否存在接触不良问题。（2）切断固态发射机的电源，检查发射机周围供电线路是否通畅，确定电力传输线路是否出现了回路、线路交叉干扰等故障。（3）检查固态发射机周围电缆连通情况，确定地下预埋电缆是否受到周围强烈信号的干扰，导致了固态发射机信号局部受损等问题。2.5广播电视固态发射机参数值混乱由于固态发射机在工作过程中需要借助多个控制结构、系统等环节的参数来进行信号稳定性判断，如果在实际工作过程中由于局部线路与某些信号有排斥的问题，这会导致数据传输沟通环节中发生参数值的混乱。解决参数值混乱时，需要在固态发射机的传输环节上进行综合调控，在日常调频处理时做好各个部分参数的标记。当固态发射机日常传输信号一旦发生干扰时，可通过固态发射机的间断性信号波初步测定调整法来处理该类故障。
3结论
由上可知，本次论文主要对广播电视固态发射机的原理进行了简单论述，并针对广播电视固态发射机容易出现的故障进行了维修策略探讨。在处理广播电视固态发射机故障时，只有了解了固态发射机的工作原理，才可以进一步保证固态发射机的正常运行，保证发射机更好地服务于信息传播。
传输机理论文篇8
引 言论文联盟
每一个油田都拥有众多的油气井, 并且分布在山川旷野里，油气井的管理方式多为由人工每日值守，定时检查设备运行情况，记录相关数据。这种方式增加了用工人数，加大了护井工劳动强度，最重要的是影响对设备的监控。当抽油机、电泵出现微小故障时，往往很难被人工及时发现，从而得不到有效地防护与控制??［9］?。?
为了能有效地发现油井、地层、油藏的变化，可用油井远程测控系统,通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器，检测抽油机的工况，实时在线监测抽油机工作参数，及时发现故障并报警，及时维护。本文提出了一种基于rtu的油井远程测控系统的数据采集与传输层设计方案，并将该方案用于实际的井场应用中。?
1 油井远程测控系统总体架构?
油井远程测控系统的总体架构如图1所示，整个测控系统的组网架构分为现场局域网、企业信息网两大部分。网络拓扑采用分层星型拓扑，是为了在中央测控室的中央测控服务器与现场局域网的各个测控服务器的测控对象之间建立更有效的连接方式。每个测控分站设测控服务器，实时发送或读取的井场设备数据先经测控服务器处理后再并行传输到中央测控服务器，这样既让等级高的设备预警信号得到现场级的及时响应，又减轻了中央测控服务器处理数据的压力。web服务器与中央测控服务器通过数据库服务器连接，这种连接方式使web服务器面向的对象是数据库服务器，有利于web服务器在处理管理用户的指令时与中央监控服务器保持一定的时差，避免了相互动作间的冲突??［2］?。而所有这些数据来自于测控服务器通过井场数据采集与传输层得到的。it目前最常见的数据采集与传输层的工作方式有图1所示的两种情况。其中井场1针对安装多个传感器的油气井，在每个油气井处安装一个rtu从站,能够对该油气井的传感器进行统一管理，并在每个井场设置一个rtu主站，采用主叫/从响应的方式，采集各从站的传感器数据，然后将各从站数据上传到上位机(测控服务器)；井场2针对安装几个传感器的油气井，在每个井场放置一个rtu,直接将传感器的数据采集后发送到上位机；为了能够兼容这两种工作方式，本文设计了一个基于rtu的数据采集与传输层系统软件。?
2 数据采集与传输层硬件基础——rtu?
有些油气田由于地理原因，不易铺设电缆，本系统引入物联网技术，加入无线通信zigbee模块,并利用其自组织原理，实现在井场无线自组织寻址和数据传输,可以简单、方便地实现井场实时数据采集，利用这些有效数据指导油田油气生产,提高产量,其构成一个物联网回路,改变了油田生产方式??［5］?。?
油井远程测控系统rtu采用samsung公司的s3c2440a，具有400 mhz的工作频率，主要控制数据流的输入输出；采用具有2 mb存储能力的nor flash (en29lv160ab)存储程序；用有128 mb存储能力的nand flash(k9f2g08u0b)存储数据；利用ad转换器ads7952采集8通道12位模拟数据；系统环境温度由温度传感器tmp100获得；考虑到zigbee模块的接口以及有线方式下的长距离传输等因素，rtu的串行链路口为rs 232及rs 485；为与测控服务器pc机相连，rtu采用dm9000实现以太网连接；rtu的初始配置信息采用e?2prom存储；rtu内还包含隔离电路、控制单元等几个部分。rtu的硬件框图如图2所示。?
3 数据采集与传输层系统软件?
3.1 数据采集与传输层通信协议?
modbus通信协议已经非常广泛地应用于自动控制和通信领域中，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以实现通信。modbus网络属于一种主从网络，允许一个主站和一个或多个从站通信。它采用命令/应答方式，每种命令报文都对应着一种应答报文。网络中的每个从站都必须分配一个唯一的地址。主站发出的命令中含有要求访问的从站地址，只有具有该地址的从站才会对该命令响应。?
3.1.1 modbus/rtu通信协议?
rtu主/从站串口通信时，通常使用的是modbus/rtu传输模式。在modbus报文rtu帧中，如果两个字符之间的空闲间隔大于1.5个字符时间，那就认为报文帧不完整，此时接收站应该丢弃这个报文。时长至少为3.5个字符时间的空闲间隔将报文帧区分。rtu消息帧的典型格式如表1所列。?
表1 modbus/rtu消息帧典型格式?
地址设备功能码数据crc校验
8 bits8 bits8n bits16 bits
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3.1.2 modbus/tcp通信协议?
modbus/tcp是一种应用层的协议，上层为 modbus协议,下层为 tcp协议，它规定了网络互联节点间的请求/应答的通信方式。帧格式必须严格遵守协议所规定的adu(application data unit)格式，才能在以太网上实现数据的传输。图3所示即为 modbus/tcp的数据帧格式??［3］?。?
mbap报文头 (modbus application protocol header)是tcp/ip使用的专用报文头，用来识别modbus的应用数据单元论文联盟。mbap共有 7个字节，其具体组成及含义如表 2所列。?
国际互联网编号分配管理机构iana(internet assigned numbers authority)专门为其赋予了一个tcp端口号502端口，利用tcp发送所有的modbus/tcp adu??［1］?。?
3.1.3 modbus/tcp与modbus rtu数据帧的区别?
modbus/tcp虽然包括了从站地址、功能码和传输的数据，但是没有校验控制码，这是因为modbus/tcp校验功能已经在下面的四层如 tcp/ip协议和链路层的校验机制得到了保证。?
3.2 数据采集与传输层系统软件设计?
油井远程测控系统的数据采集与传输层主要完成的功能：传感器数据的采集、传输和对继电器的控制。图1中提到了两种常见的工作方式。在井场1中存在rtu主站和从站：主站主要负责对各从站进行轮询、数据打包和向上位机发送数据，从站主要负责数据的采集、继电器的控制和轮询命令的响应，主从站之间的通信使用的是modbus/rtu。在井场2中只存在一个rtu，主要完成数据的采集、继电器的控制和向上位机发送数据，通信使用的是modbus/tcp。在数据采集与传输层的工作过程中，考虑到系统的兼容性，对rtu软件设计提出了可配置的要求，不需要重新下载程序，只需要使用系统配置软件就可选择不同的工作方式和通信方式，这就保证了系统的可操作性和兼容性，系统的适应性大大加强。?
在软件开发过程中，考虑到串行通信速度较慢的特点，采用多线程技术，故引入实时操作系统μc/os_ii，将modbus/rtu通信、modbus/tcp通信等放在单独的线程中进行，而数据采集和控制等则采用另外的线程实现。?
3.2.1 μc/os_ii的移植?
μc/os_ii是可移植、可剪裁的抢占式实时多任务操作系统内核，适用于工业控制中的实时监控。本系统成功地将实时操作系统μc/os_ii移植到s3c2440a微处理器上，并实现了modbus通信协议。?
μc/os_ii可以管理64个任务，具有信号量、互斥信号量、消息队列、任务管理、时间管理和内存块管理等系统功能。μc/os_ii的移植主要包括三部分代码：μc/os_ii核心代码、μc/os_ii配置代码、μc/os_ii移植代码。其中μc/os_ii移植代码包括1个汇编文件、1个c程序文件和1个头文件。这部分代码与微处理器相关，是移植的关键??［6］?。?
3.2.2 modbus通信的实现?
rtu与上位机使用modbus/tcp进行以太网通信时，需不断接收上位机发送的查询命令，处于服务器(从站)状态。rtu在使用modbus/rtu进行串口通信时，需单独完成主从站功能。在实际应用中，不存在modbus/tcp和modbus/rtu的从站并存在同一rtu的情况，因而在程序编写过程中，modbus/tcp和modbus/rtu的从站使用同一个modbus从站库，但对其帧头的处理略有不同。以下分别讲述modbus/tcp服务器(从站)在tcp/ip协议栈上的实现以及modbus/rtu主站在串口通信上的实现。?
(1) modbus/tcp通信协议实现?
由于操作系统μc/os_ii本身没有tcp/ip协议栈，故先移植嵌入tcp/ip协议栈，再编写modbus/tcp服务器(从站)程序。在μc/os_ii下嵌入了tcp/ip协议栈后就监听tcp502端口的连接请求，只有在与客户机建立了连接之后才能进行数据处理。服务器端在收到客户机的请求之后，会确认和客户机的连接，同时接收并分析客户机的请求报文。如果 mbap报文头正确，则读完所有的报文，只有协议类型值为0x00时才对请求帧进行下一步操作，否则直接丢弃报文。接着分析 pdu中的功能代码，不同的功能对参数要求也不同，最后根据数据域中的参数规定，执行相应的操作。若有错误出现，直接丢弃报文，仍继续处理 pdu的数据显得不必要，影响实时性。根据对客户端请求报文的分析处理，有两种响应结果，一种是正常的响应报文，另一种是异常响应报文，即返回的是错误信息。其modbus/tcp的从站通信流程如图4所示。?
图4 modbus/tcp服务器(从站)设计流程图
(2) modbus/rtu通信协议实现?
modbus主站需要处理发送请求帧、等待应答、处理应答、处理差错和等待转换延时等事件。其主站设计流程如图5所示。?
modbus/rtu报文帧是否完整和帧与帧之间的区分可以通过空闲间隔来实现，但这需要使用定时器完成1.5个字符和3.5个字符的定时，并在定时到后，进入接收处理函数，然后实现adu数据到pdu数据的处理。?
3.2.3 系统软件的实现?
系统上电后，首先进行初始化操作，主要包括设置串口、定时器等内容，并读取eeprom中的配置信转贴于论文联盟
息，对rtu进行配置，包括主从工作模式选择、ip地址设置、轮询的通信方式选择、传感器的开关状态、继电器输出状态等。若处于主站状态，还可以获取从站配置信息并配置从站，配置成功后，主站开始对各从站进行扫描，并对从站报文进行处理；每扫描完一个从站，主站就对轮询到的数据进行存储；在扫描从站的同时，如果主站传感器和外部继电器处于开状态，会同时采集模拟通道和数字通道的数据并控制外部继电器，采集到的数据存于相应寄存器中，等待上位机请求命令，按照modbus协议将相应数据打包，并上传到上位机。若处于从站，采集模拟通道和数字通道的数据并控制外部继电器论文联盟，采集到的数据存于相应寄存器中，并等待rtu主站轮询命令，当轮询到该从站时，按modbus协议打包数据并发送到rtu主站。不管该rtu是主站还是从站，其tcp/ip的服务器程序一直等待系统配置软件的配置信息，当收到配置信息后，将数据存入eeprom并复位系统程序，整个系统设计流程图如图6所示。?
从图6中可以同时看到modbus/rtu和modbus/tcp的从站处理函数，在实际应用中，rtu处于modbus/rtu主站时，其modbus/rtu从站的处理任务不运行，modbus/tcp从站的处理任务运行,该状态下rtu可用于图1中井场1的rtu主站和井场2的rtu两种情况;处于modbus/rtu从站时，该状态下rtu可用于图1中井场1的从站情况，以太网服务器任务只等待配置信息。?
4 测试?
本系统的测试采用了第三方的modbus测试工具modbus poll v4.3.3、modbus slave v4.3.1和实验室自主开发的配置软件。?
4.1 轮询测试?
利用系统配置软件的界面如图7所示，设置一个rtu主站和两个rtu从站，在一台pc机上运行modbus poll程序，模拟modbus/tcp客户机，通过以太网与rtu主站相连，rtu主从站之间通过无线zigbee模块(或rs 485模块)相连。串行通信的波特率设置为38 400 b/s，无校验位，停止位为1位。?
pc端的modbus/tcp客户机可向rtu主站发送命令，并读取存于rtu主站输入寄存器的从站数据。当从站的数字输入端接高电平(24 v)时，从modbus poll的对应地址可读取到1，图8所示是modbus/tcp客户机接收到的轮询数据，其中地址500~507为从站1中8通道数字输入端对应的状态值；地址508~515为从站2中8通道数字输入端对应的状态值。经多次测量，均正确无误。?
4.2 控制测试?
pc端模拟的modbus/tcp客户机向rtu的保持寄存器写入数据，rtu会将对应寄存器的数据输出到对应的数字输出端口，例如地址100对应数字输出端口0，当对地址100置1时，对应指示灯亮，输出高电平。?
4.3 数据采集测试?
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rtu模拟输入端0接一定频率的正弦波，数字输入端接高电平信号，利用modbus poll查询rtu模拟输入端与数字输入端的数据。?
图9所示为modbus/tcp客户机所接收到的采集数据。?
rtu采集到数字输入端的脉冲值以及开关状态，地址0~7对应相应通道的脉冲值，地址8~15对应相应通道的开关状论文联盟态值；地址19为rtu板上的温度传感器的值，当前rtu的温度是24 ℃；地址?20~49?为模拟通道0采集到的正弦波信号，之后为其他通道采集到的ad值，每个通道的采样点数和频率可调。?
5 结 语?