采集技术范文

采集技术篇1

关键词：用电信息采集系统；低压电力线载波；通信技术

用电信息采集系统作为电网的智能组成部分，不仅为智能用电服务提供技术保障，还可促进我国电网技术的发展。实现电力系统用户的全面支持预付费、全信息采集以及全覆盖是用电信息采集系统建设的主要目标。低压电力线载波能够采集用电信息，经处理后推送数据，有助于国家电网公司实现数据共享。低压电力线载波通信技术的使用保障用电信息采集系统的正常运行。

一、低压电力线载波通信技术的含义及应用的必要性

低压电力线载波通信技术是指采用电力线实现用电通信，其具有使用方便、覆盖范围广以及条件要求低等优点，不仅降低通信线路铺设，还可降低用电信息采集系统运行成本。无论是频率资源还是电力线路，都要充分利用。但在用电信息采集系统中应用低压电力载波通信技术进行信息传输时，易受到噪声、线路变化以及低压配电网信号弱等多种因素的干扰，影响了信息正常传输。窄带载波技术是低压电力线载波常用的技术。由于低压配电网信号相对较弱，阻滞了信息通信，致使低压电力线载波进行通信时，存在局限性，因此，可以采用路由机制，促进通信成功率的提升。就目前而言，低压电力线载波技术已经被广泛应用于用电信息采集系统中，其通过降低用电信息采集系统的电能损耗，进而降低运行成本，采用低压电力线载波技术使用电信息采集系统的操作更加简单、方便、快捷，不仅有利于用电信息采集系统的发展，还改善目前用电采集系统存在的问题，促进我国电力事业的发展。

二、用电信息采集系统应用低压电力线载波的原理

用电信息采集系统应用低压电力线载波的原理主要包括载波路由技术以及载波调制技术。当低压电力线载波进行数据发送时，采用高频率信号完成数据调制，放大成功率后，实施电力线耦合，在传输过程中，与接送方传输的媒介为电力线路，接收方经耦合电路对高频率信号进行接收，并通过电路解调后将高频率信号还原成数字信号。由于低压电力线载波物理层的性能在一定程度上存在局限性，而且传输信息距离相对较短，因此，可以将中继技术和路由机制应用其中，促进载波通信能力的提升。用电信息采集系统成功率的高低与路由技术的优劣有关，分布式动态路方式、动态路由方式以及静态路由方式是路由运行的三种主要方式。

三、低压电力线载波的实际应用

为了充分发挥低压电力线载波在用电信息采集系统的作用，依据低压电力线载波技术的内含、原理以及特点等，将低压电力线载波应用于用电信息采集系统，并从四个方面进行分析，具体如下。

1组网方案分析。低压电力线载波的组网方案是用电信息采集系统应用低压电力线载波技术的具体体现。通常情况下，采集器、电能表和集中器共同组成了低压电力线载波的抄表系统，而电能表又可分成载波电能表和普通电能表，载波电能表比普通电能表在通信方面更具有优势，其主要是采用集中器和载波线进行通信。普通电能表需要在有线的条件下采用集中器进行信息采集，从而经电力线载波将信息传输至系统集中器。

2低压电力线载波的信息数据抄表分析。进行低压电力线组网时，通常情况下，会在变压器的附近安装集中器，从而实现用户所需要的用电提供，而采集器和载波电表的安装通常会在电力用户处，实现变压器输出三项供电。在通信过程中，电网系统中的集中器会发出信息抄读指令，而采集器及载波电表也会根据指令做出相应的反映，并通过电力线相集中器传递信息，随后在集中器的总结分析后，对信息数据进行保存。

3低压电力线载波通信模块的应用分析。低压电力线载波通信模块是用电信息采集系统中载波电表、集中器和采集器的重要部分。通常情况下，载波电表、采集器及集中器都应用各自相应的专用载波通信模块。单相通信载波模块常应用于采集器和载波电表，进行信息传输时，实现三相间的相互通信是通过集中器中的主载波模块完成的，由此可见，要想实现三相间相互通信，就必须同时发送三相数据。而半双向问答是用电采集系统常用的通信方式，因此，需要完善用电采集系统低压电力线载波通信模块，并保证在相同时间内，有某一模块与之相应。

4低压电力线载波技术的优化措施。在电能表的位置分散、用电负荷特性变化较小以及电能表布线存在困难的台区更加实用低压电力线载波通信技术。而对于城市公寓小区、城乡公变台供电区以及别墅区，采用低电压电力线载波技术，不仅能够保证电力通信网络简单、快捷的延伸至低压用户侧，还可有效的采集用户电表数据，并对其进行控制，具有良好的适应性。但在用户信息采集系统中低压电力线载波技术存在负载重、信号弱、干扰性强以及噪声大等问题，导致低压电力线载波技术在信息传输过程中信息准确性较差，给通信信息的可靠性带来不良影响。在用电信息采集系统应用低压电力线载波技术时，相关系统操作人员要对低压电力线的组网进行优化，可以采用低压电力载波的硬技术和软技术，实现优化升级，进而提高低压电力线载波技术信息数据传递的可靠性和准确性。

四、结语

低压电力线载波技术的应用，促进我国用电信息采集系统水平的提升。但低压电力线载波技术仍存在一些问题，影响了其在用电信息采集系统的作用。电力企业相关人员要采用科学合理的技术对低压电力线载波技术进行优化，最大限度降低用电信息采集系统电能的损耗，降低其运行成本，在用电信息采集系统中采用低压电力线载波技术对我国电力事业的发展具有重要意义。

参考文献

[1]游坤城.低压电力线载波技术在用电信息采集系统建设中的应用[J].科技与创新，2015（07）：125.

采集技术篇2

近年来，越来越多的个人、消费者、公司和政府机关都认为现有的基于智能卡、身份证号码和密码的身份识别系统很繁琐而且并不十分可靠。生物识别技术为此提供了一个安全可靠的解决方案。生物识别技术根据人体自身的生理特征来识别个人的身份，这种技术是目前最为方便与安全的识别系统，它不需要你记住象身份证号码和密码，也不需随身携带像智能卡之类的东西。

生物识别技术[1]包括虹膜识别技术、视网膜识别技术、面部识别技术、声音识别技术、指纹识别技术[2]。其中指纹识别技术是目前最为成熟的、应用也最为广泛的生物识别技术。每个人的包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，这些指纹特征是唯一的，并且终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。

指纹识别系统[3]是通过指纹采集、分析和对比指纹特征来实现快速准确的身份认证。指纹识别系统框图如图1所示。

指纹采集器采集到指纹图像后，才能被计算机进行识别、处理。指纹图像的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此指纹采集技术是指纹识别系统的关键技术之一。本文着重分析比较不同的指纹采集技术及其性能。

1 指纹采集技术

指纹的表面积相对较小，日常生活中手指常常会受到磨损，所以获得优质的指纹细节图像是一项十分复杂的工作。当今所使用的主要指纹采集技术有光学指纹采集技术，半导体指纹采集技术和超声波指纹采集技术。

1．1 光学指纹图像采集技术

光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。如图2所示。

光学采集设备有着许多优势：它经历了长时间实际应用的考验，能承受一定程度温度变化，稳定性很好，成本相对较低，并能提供分辨率为500dpi的图像。

光学采集设备也有不足之处，主要表现在图像尺寸和潜在指印两个方面。台板必须足够大才能获得质量较好的图像。潜在指印是手指在台板上按完后留下的，这种潜在指印降低了指纹图像的质量。严重的潜在指印会导致两个指印的重叠。另外台板上的涂层(膜)和CCD阵列随着时间的推移会有损耗，精确度会降低。

随着光学设备技术的革新，光学指纹采集设备的体积也不断减小。现在传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里，在不久的将来更小的设备是3x1X1英寸。这些进展得益于多种光学技术的发展。例如：可以利用纤维光束来获取指纹图像。纤维光束垂直照射到指纹的表面，他照亮指纹并探测反射光。另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上，当手指压在此表面上时，由于指纹脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面，这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

美国DigitaIPersona[4]公司推出的U．are．U系列光学指纹采集器是目前应用比较广泛的光学指纹采集器，主要用于用户登录计算机windows系统时确认身份，它集成了精密光学系统、LED光源和CMOS摄像头协同工作，具有三维活体特点，能够接受各个方向输入的指纹，即使旋转180度亦可接受，是目前市场上最安全的光学指纹识别系统之一。U．are．U光学指纹采集器按照人体工学设计，带有USB接口，是用户桌面上紧邻键盘的新型智能化外设。

1．2 半导体指纹采集技术

半导体传感器是1998年在市场上才出现的，这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。

(1)硅电容指纹图像传感器

这是最常见的半导体指纹传感器，它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100，000个电容传感器，其外面是绝缘的表面。传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极，传感面形成两极之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同(纹路深浅的存在)，导致硅表面电容阵列的各个电容值不同，测量并记录各点的电容值，就可以获得具有灰度级的指纹图像。

(2)半导体压感式传感器

其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，它们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号，并进一步产生具有灰度级的指纹图像。

(3)半导体温度感应传感器

它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。

半导体指纹传感器采用了自动控制技术(AGC技术)，能够自动调节指纹图像像素行以及指纹局部范围的敏感程度，在不同的环境下结合反馈的信息便可产生高质量的图像。例如，一个不清晰(对比度差)的图像，如干燥的指纹，都能够被感觉到，从而可以增强其灵敏度，在捕捉的瞬间产生清晰的图像(对比度好)；由于提供了局部调整的能力，图像不清晰(对比度差)的区域也能够被检测到(如：手指压得较轻的地方)，并在捕捉的瞬间为这些像素提高灵敏度。

    半导体指纹采集设备可以获得相当精确的指纹图像，分辨率可高达600dpi，并且指纹采集时不需要象光学采集设备那样，要求有较大面积的采集头。由于半导体芯片的体积小巧，功耗很低，可以集成到许多现有设备中，这是光学采集设备所无法比拟的，现在许多指纹识别系统研发工作都采用半导体采集设备来进行。早期半导体传感器最主要的弱点在于：容易受到静电的影响，使得传感器有时会取不到图像，甚至会被损坏，手指的汗液中的盐分或者其他的污物，以及手指磨损都会使半导体传感器的取像很困难。另外，它们并不象玻璃一样耐磨损，从而影响使用寿命。随着各种工艺技术的不断发展，芯片的防静电性能和耐用度得到了很大的改善。

从Lucent公司中分离出来的Veridicom[5]公司，从1997年开始就一直致力于半导体指纹采集技术的研发，迄今已研制出FPSll0、FPS200等系列CMOS指纹传感器产品，并被一些商品化的指纹识别系统所采用。其核心技术是基于高可靠性硅传感器芯片设计。

FPS200是Veridicom公司在吸收了已广泛应用的FPSll0系列传感器优点的基础上，推出的新一代指纹传感器。FPS200[6]表面运用Vefidicom公司专利技术而制成，坚固耐用，可防止各种物质对芯片的划伤、腐蚀、磨损等，FPS200能承受超过8KV的静电放电(ESD)，因此FPS200可应用在苛刻的环境下。该产品融合了指纹中不同的脊、谷及其他纹理信息，通过高可靠性硅传感器芯片的图像搜索功能，无论手指是干燥、潮湿、粗糙都可以从同一手指采集的多幅指纹图像中选择一幅最佳图像保存在内存中，指纹分辨率可达500dpi，大大降低了传感器芯片识别过程中误接受与误拒绝情况的发生。

FPS200是第一个内置三种通信接口的指纹设备：USB口、微处理器单元接口(MCU)、串行外设接口(Sn)，这使得FPS200可以与各种类型的设备连接，甚至不需要外部接口设备的支持。外形封装尺寸(24mmx24mmxl．4mm)，只有普通邮票大小。由于它的高性能、低功耗、低价格、小尺寸，可以很方便地集成到各种Intemet设备，如：便携式电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话等。

1．3 超声波指纹图像采集技术

Ultra-scan公司首开超声波指纹图像采集设备产品先河。超声波指纹图像采集技术被认为是指纹采集技术中最好的一种，但在指纹识别系统中还不多见，成本很高，而且还处于实验室阶段。超声波指纹取像的原理是：当超声波扫描指纹的表面，紧接着接收设备获取的其反射信号，由于指纹的脊和谷的声阻抗的不同，导致反射回接受器的超声波的能量不同，测量超声波能量大小，进而获得指纹灰度图像。积累在皮肤上的脏物和油脂对超声波取像影响不大。所以这样获取的图像是实际指纹纹路凹凸的真实反映。

总之，这几种指纹采集技术都具有它们各自的优势，也有各自的缺点。超声波指纹图像采集技术由于其成本过高，还没有应用到指纹识别系统中。通常半导体传感器的指纹采集区域小于1平方英寸，光学扫描的指纹采集区域等于或大于1平方英寸，可以根据实际需要来选择采用哪种技术的指纹采集设备。

表1给出三种主要技术的比较。

表1 

光学扫描技术半导体传感技术超声波扫描技术成像能力干手指差，汗多的和稍胀的手指成像模糊。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。干手指好，潮温、粗糙手指亦可成像。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。非常好成像区域大小中分辨率低于500dpi可高达600dpi可高达1000dpi设备体积大小中耐用性非常耐用较耐用一般功耗较大小较大成本较高低很高2 应用与发展前景

常见的指纹识别系统有两种，即嵌入式系统和连接计算机的应用系统。嵌入式指纹识别系统是一个相对独立的完整系统，它不需要与其他设备或计算机进行连接，可以独立完成其设计的功能，如指纹门禁、指纹考勤终端、指纹保险箱等都是嵌入式系统。其功能较为单一，应用于完成特定的功能。而连接计算机的应用系统具有灵活的系统结构，并且可以多个系统共享指纹识别设备，可以建立大型的数据库应用。

采集技术篇3

【关键词】高码 率图像 处理

一、前言

当前，图像采集和处理技术的发展十分迅速，它和计算机技术一起，在很大程度上帮助了我国进入数字化时代，越来越多的场合需要用到数字图像技术，多样化的图像和视频应用，形象生动的表达了传统的媒体所不能传递的信息，结合强大的通讯网，很大程度上丰富了人民的业余文化生活。同时由于很多行业需要使用高清图像的实时监测和数据分析，高码率的图像采集方法也已经成为工业中的重要技术之一。

在监控、高清电视转播、卫星图像传送等领域，传统的压缩严重、码率较低的图像已经不能满足当前社会发展的需求，由于软硬件技术的飞速发展和市场的需求，高码率甚至是无损的图像以及视频数据已经不是硬件资源的瓶颈所在。发展先进的高码率数字图像采集和信号处理技术，成为目前科研院所和企业研究的热点。

二、研究现状

我国电子技术的发展滞后于西方国家，体现在核心技术上专利和技术积累的不足，近年来国家层面上对集成电路等技术的支持力度十分显著，标志着我国芯片技术的从无到有，从弱到强。而这些硬件技术的发展，对高码率数字图像在内的新兴行业带来了蓬勃的生机。

成像设备的是数字图像技术发展的基础，我国当前生产CMOS以及CCD模块的厂家数量逐年增加，例如中安视讯公司采用PCle xl接口的视频采集卡，在两路模拟视频信号采集下已经可以实现720x576x24bit的速率，达到的水平也逐渐跻身国际前列。

但是，我们应该看到，在高清成像技术的高端市场上，索尼、尼康、苹果、Coreco等老牌的图像厂商无论是在硬件核心器件，还是在后期图像的算法处理上，都处于绝对的领先地位。

Coreco的一款图像采集卡系列甚至达到了1GB/s的高速数据量吞吐。但是，中国市场的巨大带来的研发热潮是其他国家和地区所不能比拟的，处于高速发展时期的中国，无论是在高清电影拍摄等民用或者工业市场，还是在国防、勘探等关系到国家利益的重大层次，都对高码率的图像采集和处理技术保持着研发的热情。

三、高码率图像采集处理的技术实现要求

全高清时代的到来，使得硬件设备更新换代的速率不断提高。传统的低码率图像传输使用场合受到的限制越来越多，而对传统设备和技术的改进是一项巨大的工程，特别是我国这样庞大的一个基数量级。设计和研究高码率的图像采集和处理技术，需要注意以下几点：

1、系统的开放性以及兼容性：众多的老设备不可能在很短的时间内迅速更换，要最大程度的保留兼容的解决方案，同时，采用开放的系统接口，满足不同设备的最低开销的使用；

2、技术实现下的经济效益最优化：在满足技术指标的同时，尽可能使用性价比高的设备以及容易实现的软件方案，保证系统的实用性和经济性；

3、灵活的框架以及维护的便捷性：高码率图像采集和处理技术的核心部件价格昂贵，用户可以根据需求选择外部组件的配合使用，保证了物尽其用。同时，灵活的框架允许维护的过程更加简单，节约了人力物力；

4、安全性和稳定性：图像数据大部分存储在机器本地，需要进行严格的分级加密保存和提取。但是涉及到需要使用网络进行远程传输的信号，需要算法加密，防止信息截取。

四、高码率图像采集处理技术的方法研究

随着电子技术和大数据时代的激发，图像以及视频处理领域对更大的数字信号数据量的存储和处理需求提出了更高的诉求。

一般的，高码率数字图像的采集涉及到很大的数据带宽，这就需要很高的信号处理芯片级别，传统的单片机肯定是无法满足要求的，多数情况下，使用ARM处理器，嵌入式的Linux系统以及高速的DSP+FPGA方案实现。

硬件方面，高码率的图像信号采集和处理技术主要基于FPGA和高速并行DSP处理器完成数字信号的检测和处理，同时对硬件的设计加以优化，对程序控制中的时序进行严格把控，使系统的稳定度和处理效果达到较好的水准。在高速信号处理过程中，信号的传输质量始终关系到整个系统的运行。

传统的单端信号传输方式，功耗和速度都已经难以适应芯片的发展。采用高速差分信号传输，是一种抗共模干扰能力很强的新型数据传输方案。LVDS是满足FPGA和DSP之间高速高效数据传输的常见的差分接口，主要用于诸如高清视频转发、遥感数据采集等高速数据传输连接之中，是一种低压、差分信号的传输。LVDS规定了驱动器和接收器的电气特性。使用LVDS的模数转化器，不仅可以保证其高性能的转化，并且能够实现高速数据传输。

在高清电影拍摄、高清视频实时转播、卫星图片传输等系统采用的高码率传输设备，数据量可以达到甚至是超越Gbps，这就需要除了控制硬件采集信号的质量之外，对软件算法不断加以优化。

在视频压缩与编码部分，不同的压缩算法决定了图像的质量和编码效率。在DSP+FPGA的高码率图像数据采集和处理方案中，软件系统采用合适的无损/有损压缩，配合优化的通讯协议和存储规则。在FPGA上实现实时的高速算法，确保成像质量。

五、结语

采集技术篇4

摘 要：能量采集技术作为一种环保方便的延长系统的使用寿命的有效途径，近年来备受关注。本文描述了通信系统几个具有代表性的能量采集技术，重申其重要作用和意义。

关键词：能量采集；压电技术；太阳能；激光

传统的能量通过有限能量的电池供应，不仅需要固定时间更换，而且在环境恶劣的条件下很难操作。而从周围环境中可利用的再生资源进行采集能量，如太阳能、风能，来供应能量受限的无线网络不仅环保而且十分方便。近些年来，一种新兴的可利用资源无线频率信号（RF）引起了专家学者的P注[1]。由于无线频率信号中不仅包含有用的信息，同时还携有可利用的能量。因此，能量受限的无线通信网络用户可以在能量收集的同时进行相关的信号处理[2]。不仅如此，能量采集技术也为移动用户带来方便。基于以上现状，本文将机械能、太阳能供电及激光主动供电这几种能量采集技术进行了分析和对比。

1 机械能

由于机械振动能量的普遍存在性，合理地利用振动能量将会是一种有效的方法。而压电能量采集技术速度快、无电磁干扰、成本低的特点使得其脱颖而出。

该技术的原理是：当系统在外界力作用下，根据能量守恒定律，该外部机械能可以转换为弹性势能，动能，机械损耗能以及电能，电能经过压电能量采集电路可应用于负载。参考文献[3]中讨论了三种经典的压电能量采集技术：被动式、半主动式及主动式，在理论上分析了其原理和框架。文献[4]对改进型能量采集电路进行了阐述。

压电能量采集技术已经有了很大的进步，但是仍处在研发阶段，还未大规模应用。

2 太阳能

能量密度高的特点使太阳能在能量采集技术中得到了广泛应用，太阳能采集模块采集到太阳能后存储到能量储存模块，与此同时，管理模块会进行充放电的控制以及电路的监测。

文献[4]说明了Heliomote、Fleck和ZebraNet系统由于对电压大小的限制，使得能量利用率不高。文章又对比分析了Ambimax、Duracap等系统的优缺点，总结出目前太阳能采集系统最大的瓶颈是能量利用率不高。

3 激光主动供能

所谓“激光”，即“受激辐射的光放大”，众所周知，电子分布在不同的能级上，受到光子激发后，高能级电子会发生跃迁，从而辐射出与激发它的光同性质的光。文献[5]提出了一种“单对多”的供能网络，得到了最大功率点追踪的实现方法。但是在实际应用场景下，此方法的研究工作有待进一步开展。

结束语

能量采集通过收集周围环境中的微小能量，将之转换成电能，绿色环保效率高，将成为通信领域最有潜力的研究方向之一。

参考文献

[1]L. R. Varshney，“Transporting information and energy simultaneously， ”in Proc. 2008 IEEE ISIT.

[2]P. Grover and A. Sahai，“Shannon meets Tesla： wireless information andpower transfer，” in Proc. 2010 IEEE ISIT.

[3]张利伟，郑国强，李继顺.压电能量采集技术研究[J].火力与指挥控制，2013.

[4]肖志良.太阳能供电无线传感器网络的能量采集新技术[J].电子元件与材料，2013.

采集技术篇5

[关键词]用电信息；采集系统；现场诊断技术；探讨

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0097-01

智能电网的物理基础即是用电信息采集系统，而稳定的现场采集终端可以为用电信息采集系统的建设提供保障。用电信息采集系统指的是采集、处理以及监控用户用电信息的系统，可完成自动采集用电信息、监控异常计量与电能质量监测、监测分布式能源、分析与控制用电以及信息等任务。

因此，针对现场电能计量设备以及采集装置的故障诊断技术进行研究，建设好用电信息采集系统的现场模拟系统，科学、高效地针对采集设备进行现场诊断与分析，加强系统的稳定型，已成为业内的热点问题。

1.现场诊断技术研究现状

目前在国际上，对于现场诊断技术的研究已受到了研究人员的高度重视，而其相关研究成果也已经在航空、供电站等领域得到了广泛的应用。同时，针对电路与相关设备的故障诊断技术也愈发普及，对于相关产业的经济发展起到了明显的促进作用。2010年11月，国家发改委、能源局以及国家电力监管委员会等部门联合印发了《电力需求管理办法》，对国家电网的建设提出了更高的要求。同时，也开始了用电信息采集系统的推广建设。到目前为止，国家电网公司针对电能表现场检测技术的研究已经可对专变电能表计量状态进行现场检测。然而，当前对现场设备的通信问题还缺少一定的分析技术与设备。导致对于现场发现的各类通信故障，仍无法及时地确定故障点，并进行科学、有效的分析。用电信息采集系统所使用的通信系统可能出现的通信故障具有多样化的特点，比较复杂。同时在实际工作中，各种工作环境的通信条件常常会十分恶劣且多变。因此，应当根据现场环境的具体情况，建设现场模拟系统，再按照系统的运行方式、可能出现的故障点、故障产生因素以及对未来故障发生率的预测，开发设计针对现场设备与通信网络的故障问题的分析检测设备[1]。针对现场诊断技术的研究，需要从电能计量器具与相关设备的具体故障研究切入，深入分析现场运行中所产生的故障的根本原因。此外，还需针对系统现场运行时的通信网络故障进行研究与分析。

2.设计用电信息采集系统现场诊断系统

2.1 硬件设计

现场诊断系统的硬件方面主要由计算机、测试装置两部分共同构成，通过以太网将两部分连接起来，并由工作人员利用计算机控制测试装置，对现场环境参数进行采集，此时通过将被测试的用电采集终端的输入状态改变，其输出信息被读取后通过计算机进行识别和判断，从而达到诊断目的。该系统中的测试装置主要包括电源、公网信号测试单元、远程通信单元、脉冲输入及输出单元以及精密时基源等构成，具体如下图所示（图1）：

2.2 工作原理

测试装置为独立供电，可使用多路服务器与测试装置内部的各功能单元进行通信连接，同时也可与主机实现数据通信。用电信息采集系统现场诊断软件指的是运行在计算机主机上的可自行进行数据诊断的系统，它可通过GPRS无线公网、以太网、Rs-232、Rs-485等方式远程控制测试装置，并可与系统主机、服务器以及被测采集终端等分别实现通信[2]。下图为其通信连接方式。通过以太网，诊断软件可对测试装置发出控制命令，对脉冲量的输入与输出进行控制，同时也可管理无线公网信号以及电力线载波信道噪声的采集等。通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式与被测采集建立通信连接，采集终端可使用Rs-485端口与主机中的模拟表进行通信。

测试装置的一般用来在用电环境中收集环境数据，并在向被测采集终端传输输入信号的同时读取输出信号。测试装置可凭借标准表以及载波信号与公网信号测试单元采集用电现场中的无线公网信号强度与电力线载波信道噪声等数据。使用远程通信单元，可在测试装置和采集终端之间通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式建立通信连接。通过Rs-485方式可在被测采集终端与模拟表之间建立通信，以测试电能表数据采集的相关功能。可通过脉冲输入输出单元与被测采集终端建立通信连接，向被测采集终端输出脉冲量即可测试脉冲量采集的相关功能。同时，还可使用精密时基源与采集终端的秒脉冲频率进行对比，以测试时钟日计时误差的相关功能[3]。

3.算法实现

下面以被测采集终端时钟的计时误差（单位：日）为例，对测试装置的现场诊断可能性进行分析。该测试以精密时基源为依据，利用测试装置中的秒脉冲输入单元对被测采集终端所输出的信息进行不断采集，通过比对得出其时钟的计时误差，并以日为单位。在现场实际诊断中，以日为单位对被测采集终端的输出信息进行采集时间过长，同时由于被测终端输出信息为以秒为周期的秒脉冲，这使得其输出稳定性在单次测试中无法显示出来，因此，利用增量统计扩大算法，以一定时间范围内统计的被测采集终端输出信息误差进行计算，并通过扩大计算值的统计范围得到其日计时误差。

在测试过程中，通过连接被测采集终端的信息输出端与测试装置的信息输入端对秒脉冲进行采集，并以精密时基源为比对对象，利用下面公式（公式1）计算出被测采集终端输出信息的日计时误差：

公式1

公式中其中是循环次数；是日计时误差；是时间的日倍率；，，分别指秒脉冲增量统计值，误差值以及秒脉冲时间；与分别指标准脉冲与秒脉冲时间相对值；为试验开始的时间值[4]。

4.算法验证

以10分钟为测试时间单位通过测试装置对四个采集终端的输出信息进行收集和统计，对计算其时钟的日计时误差算法进行检验，并将所得数据与设计方案的要求比对判断其是否符合满足误差绝对值小于0.5秒的要求，通过测验数据可以得出本文中的用电信息采集系统现场诊断技术符合要求。

结束语

综上所述，用电信息采集系统现场诊断技术以改善用电运行的实际情况为目的，通过诊断被测用电信息采集终端的实现对用电系统运行状态的优化以及定期检测。本文所设计的现场诊断系统以用电系统的实际运行情况为依据，利用计算机控制测试装置的形式设计出智能化测试现场用电的软件，从而实现保持采集终端原布线设置以及历史数据的条件下对采集终端的输出信息进行统计和判断，对推进供电企业智能电网的建设进程提供可借鉴价值与意义。

参考文献

采集技术篇6

嵌入式技术近年来得到了大力的发展，因其体积小，功耗低，可靠性高，功能全面等优点，已深入应用到多种领域。嵌入式技术除了在日常生活中得到了广泛的应用外，在数据采集领域也有了长足的发展。运用嵌入式技术开发的掌上数据采集仪，不仅可以采集和处理大量的数据，还可以记录图片和视频资料，大大的提高了数据采集的精确度。无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间传播的特性进行信息交换的一种通信方法。将无线通信技术运用在数据采集中，可以大大简化数据采集工作，提高数据采集过程中的动态响应。但传统的GPRS网络传输速度不高，并不能满足大数据的传输要求。随着第三代移动通信技术（3G）的飞快发展和应用，相比GPRS而言，3G网络的传输速度有了极大的提升，可以满足图片和视频等数据的高速传输要求。基于此，本文选择以嵌入式系统为核心，集成数据采集传感器、摄像头模块、GPS模块和3G无线通信模块的系统平台进行研究，并应用于远程数据的采集和传输，满足当前社会发展的数字化的要求。

2嵌入式数据采集系统的软硬件分析

随着社会的发展，在野外数据采集中，除了采集传统的数据，根据采集工作的不同还需要采集现场的图片或者视频，因此摄像头模块是必须考虑的。同时数据采集仪除了处理传统的采集数据，还需要对数据中的图片或视频进行压缩，所以对整个系统的处理器也有很高的要求。而在数据的远程传输上，传统的GPRS网络不能满足速度上的要求，因此更高速更稳定的3G无线通信网络是最好的选择。本文所研究的采集系统基于OMAP4460嵌入式平台，集成有GPS、摄像头等模块，通过数据接口接驳3G无线通信模块以及数据采集传感器模块。OMAP4460基于Cortex-A9架构，集成有两个1.5GHZ核心的CPU以及主频为400MHZ的GPU[1]。相比较早期的嵌入式处理器无论是数据处理还是图形能力都有了极大的提升，符合整个系统开发的需求。3G无线网络模块选择了WCDMA无线模块，在国内WCDMA相比CDMA2000和TD-SCDMA而言，传输速度快，数据传输更稳定[2]。嵌入式数据采集系统的软件平台采用Linux系统。Linux系统具有高度的可设置性，因而在嵌入式系统中有着广泛的应用[3]。相比较其他嵌入式系统，Linux系统的源代码是完全开发的，注释清晰且文档齐全，除了使用成本很低外，还非常有利于个性化定制。同时系统内核小但功能强大且运行稳定，还支持多种外部设备。另外Linux系统具有非常优秀的网络功能并提供了完善的开发工具[4]。

3无线通信网络的数据传输

在Linux系统下最常用的通信机制是Socket套接字。Socket套接字是面向B/S模型而设计的，有3种类型：流式套接字（SOCK_STREAM）、数据报式套接字（SOCK_DGRAM）、原始套接字（RAW）。本文的研究选用了流式套接字，流式套接字需要建立连接并威化才能保持通信，但其数据传输的安全性高且纠错性强。针对野外采集数据传输的特殊要求，实现无线网络传输功能的软件设计有如下要求：有相应的登录验证机制，客户端数据采集仪需要与远程服务器经过验证后才能进行数据传输；数据传输完毕后需进行纠错，以检验文件传输是否正确。客户端功能实现的步骤和部分代码如下：初始化并与服务器建立连接，然后客户端向服务器发送验证密码，服务器返回验证结果，如果出错，则返回等待重新发送验证密码。部分实现代码如下：1）登录向服务器发送验证密码send(sockfd,client_passwd,strlen(client_passwd),0)；recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0)；对服务器返回数据进行判断if((strncmp(buf,"right",5))==0)正确则跳出当前循环出错则返回，等待重新发送密码……2）传输数据传输结束后，客户端发送结束标识，并发送传输数据包的MD5校验码，服务器对MD5校验码进行验证，然后返回结果，如出错，则请求重新发送。客户端部分实现代码如下：生成数据包的MD5校验码MD5_Init(ctx)；MD5_Update(ctx,fp,strlen(fp))；MD5_Final(md_s,ctx)发送MD5校验码send(sockfd,md_s,sizeof(md_s),0)；MD5校验码不一致则请求重新发送……

4小结

本文介绍了基于嵌入式技术的数据采集系统的功能模块和基于3G无线通信的数据传输方法。整个系统建立在基于OMAP4460的处理平台和WCDMA的3G网络上。OMAP4460的强大性能为整个采集系统提供了更多的可能，结合高速稳定的3G无线通信网络，能高速地向远程主机传输图片和视频数据，为野外数据采集提供了极大的便利。系统的高定制性、便携性以及强大的功能和处理速度，可以将数据采集完全信息话，符合当前社会数字化发展的要求。

采集技术篇7

【关键词】带宽受限 视频采集 自动测报设备 视频传输

1 前言

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

2 水文自动测报系统的图像传输

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

2.1 遥测站图像采集

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

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

2.2 遥测端机的图像传输技术设计

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

（1）采用嵌入式处理器硬件设计为主的技术；

（2）采用软件功能的扩展。

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

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

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

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

2.3 图像信息的传输接收

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

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

2.4 遥测站电源设计

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

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

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

3 结语

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

参考文献

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

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

作者单位

采集技术篇8

[关键词]滩海油藏；三维地震勘探；地震勘探

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0038-01

在油气勘探中，地震勘探技术可获取全面的地质信息，为区块油藏勘探提准确的地质资料。三维地震勘探技术作为地震勘探的一种，可将地层情况进行直观、清晰的展现。在浅海滩涂等海陆过渡带油藏开发中，地震勘探存在一些技术难点，有必要对优化勘探技术应用的对策措施进行探究。

1 三维地震勘探技术在滩海油藏勘探中的应用难点

1.1 三维地震勘探技术工作原理

三维地震勘探技术集物理学、数学、信息技术于一体，是综合性地震勘探技术，可获取更加清晰的目的储层地质构造图，更加精准的进行目标储层位置预测，并具备多方向分辨率高、勘探成本低、探测快捷等优点，已成为构造勘探必不可少的手段。该技术基本理论与工作流程和二维地震勘探技术基本一致，但可获取三维数据体，数据更加精确，通过数据绘制地震剖面图，可直观反映地层构造形态、断层等。 其工作原理是通过在地下岩层以人工激发的方式激发地震波，通过地震波反射形成反射波，并对反射波进行回收和分析，确定岩层界面埋藏深度和形状，主要工作流程包括地震数据采集、数据处理、资料解释等。因为勘探分析流程比较复杂，所以要借助现代化软硬件系统和分析技术进行应用。

1.2 滩海油藏勘探难点

一是地质条件较差。滩海油藏处在海陆过渡带，包含陆地、水域和海滩等不同地表形态，水深随涨潮落潮存在较大变化，不同水深表层勘探介质存在差异，加大了勘探难度。滩海区域地质构造多褶皱和断层，二者相伴而生，单构造规模小，地层埋深也比较小，勘探目标层系较多，深层反射性能较弱，复杂地质构造不利于地震波激发和反射，地质成像比较困难。

二是勘探精度要求高。滩海地区不仅存在潮汐、风浪等自然环境下的信号干扰源，人工捕鱼等活动也增加了高频振荡和低频干扰，海沟等又会产生次生干扰，较强的噪音干扰造成信噪比较低。最浅反射层多在50m内，发射信息受干扰后成像和接受信息不连续，获取较好的T0连续成像需要较多有效覆盖次数，而水中检波器一般都在水上，发射后道距较小，不利于浅地层有效覆盖次数增加。

三是水域检波点定位比较困难。在平静水面可通过透置检波器定位，排列好后进行二次定位，但依然存在10m左右的误差，在潮流活动时，检波器定位更加困难，不利于信息准确采集。

2 三维地震勘探技术在滩海油藏勘探中的应用优化

2.1 应用优化技术措施

一是观测系统优化。要加强检测参数论证，根据具体区域水深、海况条件等，结合滩海特点，确保观测系统布置合理。加大高精度地震勘探仪器应用，增加有效覆盖次数，采取较长排列长度进行反射波激发，提高弱反射信号接收和记录，确保各层系地层反射信息都可接收。借助远道信噪比小的优点，增加远道应用次数，确保所有收集信号都具备一定信噪比。二是缩小信息收集单元。要根据滩海油藏地质构造复杂、构造单元较小的特点，对面元进行细分，提升收集资料的分辨率，确保准确反映地质构造断点和各类细节。同时，通过相邻尺寸各异面元资料对比，加深对区块地质信息的了解。

二是深水区域采用OBC海底电缆勘探技术。借助二次定位系统，获取更加准确的检波点位置。借助双分量接收信息特点，每个接收点都设置水中压电检波器和陆上速度检波器，通过信息叠加分析消除干扰，以及海水鸣震和多波混响造成的虚反射，提升信噪比。借助海底电缆较大自重，在潮汐活动中固定，防止因接收系统位置变化造成信息不准。借助电缆长期使用特点，在勘探中只需气枪放炮就可获取勘探信息，提高了勘探效率。

三是优化激发方式。在气枪激发中，要注重利用较大药量和气量激发，确保地震波在复杂多层系中具备较强穿透力，信噪比符合要求。一般要随着气枪沉放深度加大而加大激发能量，确保能提高地震资料信噪比和原始信息分辨率。要在勘探技术实施前对区域地表情况进行分析，有针对性的放置适用采集设备、优化采集参数。

2.2 应用系统设计

为确保适用不同滩海条件，可设计束状观测系统和PATCH观测系统，分别用于陆地和水下观测，前者具有有效覆盖次数多、炮间距均匀、方位角平滑、面元布局较好、适宜速度分析的优点，后者需要确保方位角和炮间距均匀，在此条件下可获取更大的炮间距和更多地覆盖次数，避免外在干扰，确保资料品质。束状观测系统，采用6L48S192P砌墙式细分面元，单个面元为25*25m，细分面元为12.5*12.5m，覆盖次数可达6纵12横的72次，细分后为18次，接收道数为6线*102道德1152道，道间距和炮点距均为50m，炮线距为175m，接收线距为400m，炮检距为5263m，其中纵向最大为4800m、最小为25m，束线滚动距离为1200m，横纵比为0.46。PATCH观测系统，采用PATCH细分面元，单个面元为25*25m，细分面元为12.5*12.5m，道距为50m，有4条接收线，每线有96道，接收线距为400m，有48条炮线，炮线距为175或225m，每条跑线有64个炮点。炮点距为50m，其中最大和最小分别为7426m和12.5m。

2.3 应用关键环节

一是把握激发因素。陆上和泥潭采用炸药震源，单井药量控制在1-6kg，深度为10m；水下采用气枪震源，通过多个气枪同时激发确保激发能量，并利用HYDRO软件进行实时定位，确保激发点准确，但要做好震源交替部位子波校正。

二是把握接收因素。陆上和泥潭利用沼泽检波器进行组合，横纵向要确保一定的组合基距，获取信号可抗干扰，组合参数设置中要尽量保护有效波、保留高频波。水下特别是水深2m以下部位，要利用压电检波器进行单点接收，注意做好二次定位工作，确保检波器偏移在3m以内，抑制DGPS坐标与浮球实际坐标差、检波器与测量标志间的误差以及潮水活动造成的检波器位移。在个别偏移误差较大区域，要对存在误差的资料通过分析软件纠正。

三是测量环节。要以GPS网作为基准，利用国家大地水准面数据建立野外测量控制点，通^RTK进行单个炮点位置的实测，确保各测量点位准确。

3 结论

综上所述，滩海油藏在三维地震勘探技术应用中存在技术难点，为发挥该技术优势，可通过采取优化措施、设计合理勘探系统、把握关键环节，确保勘探数据真实可靠。

参考文献：

[1] 李文良，于政秀.三维地震勘探技术在地质补充勘探中的应用[J].中国矿山工程，2010（02）.