時間：2023-03-20 16:26:29
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關鍵詞：
鐵路基礎設施；監測；振動傳感器；數據采集
0.引言
進入21世紀以來，我國鐵路建設發展迅猛，取得了良好的經濟與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環境和價格上的優勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸的飛速發展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產及人身安全構成了前所未有的威脅。伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結果會造成電機等吊掛設備和車內設備的高頻高幅振動，引起車體設備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標及使用壽命將會受到過大的動態載荷和噪聲的嚴重影響，情況越發嚴重會導致零部件的早期失效。當前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經濟、快捷、舒適”的特點和優勢，鐵路建設要不斷發展完善其各項功能，才能在越發激烈的市場競爭中取得優勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。今年我國對鐵路振動檢測領域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經涉及發展應用到。鐵路振動檢測系統的重要性越來越被人們所認可，近些年又不斷完善各項相應的標準和規范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學發展及以人為本的發展要求，確保鐵路的優勢和特點，如何準確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。
1.數據采集系統設計方案
本論文用于鐵路基礎設施監測的振動傳感器數據采集系統主要由下位機系統和上位機節點兩個大的部分組成。系統設計方案的結構框圖下位機系統里包含了振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。振動傳感器把接收到的振動信號數字化，通過IIC數字傳輸方式，將數據發送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數據并進行數據處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉換芯片及CH340RS-232串口轉USB芯片，實現了XYZ三軸振動數值發送到上位機進行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉USB口芯片CH340G，數據可以從USB口進入PC上位機。由于每一個節點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節點共同檢測則可以擴大系統的監測范圍，提高系統的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統是由多個下位機節點互相協作共同完成系統功能的。
2.系統硬件設計
2.1系統硬件設計思想
本論文的鐵路振動檢測系統是由振動傳感器數據采集模塊，IIC實時數據傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動傳感器數據采集模塊對鐵路振動的振動數據信號進行實時采集，將采集到的數據數字化，并通過IIC實時數據傳輸方式與單片機處理器通信，接著單片機處理器模塊將采集的數據進行數據處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機進行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據。微處理器中有數據處理分析算法的設計，完成對采集到的實時振動信號進行數據處理分析，判斷當前得到的振動數據是否在鐵路設備所能產生的振動范圍之內并對數據進行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統的性能與數據準確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統的錯誤上報率。
2.2系統介紹
系統硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數據采集模塊：由單片機處理器模塊發出相應的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數據輸出格式與帶寬，振動傳感器根據內部控制寄存器的值按要求采集振動信號。實時數據傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數據通過IIC傳輸方式，將數據發送給處理器，為之后的數據處理分析奠定了基礎。微處理器模塊：主要工作是通過系統軟件控制數據采集模塊完成振動數據信號的采集，并對數據進行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數據上傳至PC上位機進行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數據采集模塊和RS-232有線通信模塊進行聯系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數據，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機，上位機會自動顯示及存儲數據，供振動故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉換成系統所使用的3.3V電源。
結論
本論文設計了一套鐵路振動檢測系統，該系統采用下位機整體檢測模塊PC上位機整體控制數據流向，并對上傳的檢測數據進行顯示保存。從與傳統檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細致的對鐵路振動信號進行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據。
作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學汽車與交通學院 西華大學西華學院
參考文獻
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[2]段合朋.鐵道車輛振動特性及平穩性研究[D].成都：西南交通大學，2010.
一、光通信傳輸網絡四種不同技術的比較分析
1.業務承載能力
(1)OTN技術
采用基于TDM體制的復用技術，每路信號占用在時間上固定的比特位組，信道通過位置進行標識，有獨特的幀結構，可區分不同等級速率，并能在同一網絡中綜合不同的網絡傳輸協議，對實時性業務及非實時性業務都能提供相應承載，實現了從窄帶到寬帶的綜合業務傳輸。
傳輸設備可以直接提供工業標準的通信協議接口，而不需借助接入設備。
各種通信業務應用可直接接入OTN，無需接入設備，可以支持語音。圖像信號的多點廣播，采用數字圖像壓縮(M-JPEG和H.264)和圖像矩陣交換技術。
OTN設備簡單、組網靈活、集中維護方便，國內外地鐵工程中應用廣泛，其不足是設備獨家生產，售后服務對原設備廠商依賴大，兼容性差，與非OTN網絡連接能力較弱。
(2)ATM技術
ATM雖然可以承載實時性業務中的時分復用業務，但每一個節點的延時都要大于SDH傳輸制式，特別是故障時系統切換時間較SDH傳輸制式長(有時甚至以秒計)，所以ATM技術一般不用于時分復用業務的承載。另外，ATM沒有低速率接口，需增加接入設備，設備價格高且協議復雜。對于視頻業務，由于其具有很高的突發度，而ATM恰恰能夠很好地支持具有突發性的可變比特率業務，并且其固有的設計已經充分考慮了業務QOS(服務質量)問題，因此可以實現承載。
然而對于非實時性業務的傳輸，ATM存在帶寬利用率較低的問題，且沒有音頻等低速接口，需設接入設備。
(3)SDH及基于SDH的多業務傳送平臺(MSTP)
SDH是最適合實時性業務中時分復用業務的承載技術，但無法解決實時性業務中視頻信號和實時性業務及非實時性業務中以太網的傳輸問題。SDH接口種類單一，僅具有PDH系列標準接口(E1/E3/STM-le)。傳輸窄帶業務(話音、數據、寬帶音頻)時，需增加接入設備(PCMD/l設備)；無直接的視頻和LAN接口，需外部增加視頻CODEC和Ethernet路由器；對Ethernet業務，一般只提供ZMb/s的傳輸帶寬，存在性能瓶頸；對廣播音頻業務，僅提供3kHz的傳輸帶寬，難以滿足高保真的廣播效果；一般只提供點對點的通信信道，難以滿足大量共線式通信信道的要求。
同時SDH只能向用戶提供固定速率的信道，不能動態分配帶寬，不能進行統計復用，對總線型寬帶數據業務及圖像業務的支持困難。
MSTP克服了SDH設備中的一些不足，隨著技術不斷的發展成熟，越來越適合各種通業務的承載，但仍需增加接入設備。
(4)RPR
對于實時性時分復用業務，RPR技術雖然定義了協議，但需在實際中得到進一步驗證。
對于數據業務，RPR具備絕對的優勢，可根據用戶需求分配帶寬，支持空間復用技術和統計復用技術，在網絡正常運營的情況下，可使帶寬利用率相對SDH網絡提高3-4倍。RPR還可對數據業務進行優化，有效支持IP的突發特性。
對于有實時性要求的數據業務，RPR可以提供不同等級的服務和基于不同等級業務的環保護功能來保障數據業務的實時性，在保障實時性方面和故障倒換時間(16ms-50ms)上可與SDH技術媲美，而在帶寬利用率上比SDH傳輸數據業務大大提高。特別是它對視頻業務的承載，目前數據視頻監控市場的主流設備提供商，都將其系統構建在基于IP的MPEGZ編碼和壓縮技術，以及基于IP的視頻數據存儲、檢索和訪問控制技術上，這些系統所采用的攝像頭基本上都可以直接提供MPEGZ編碼及以太網數據端口，因此，由RPR技術來承載視頻監控系統，用戶數據能繼續保持以太網幀格式，省略復雜的映射過程，并對用戶分組進行嚴格的服務質量等級分類；并能提供嚴格的延時和抖動保障機制，視頻圖像清晰、畫面流暢，完全達到高速鐵路/公路監控圖像的要求。但業務接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣，必須借助于接入設備來提供低速數據接口。
2.帶寬利用率
OTN:開銷<2%，帶寬利用率較高。
ATM:開銷約為12.8%，帶寬利用率低。
SDH:開銷占3.7%，但由于其需預留保護帶寬，帶寬利用率較低。
RPR:開銷占3.7%，同時采用統計空間復用技術，使帶寬利用率大大提高。
3.環網保護能力、可靠性
OTN:采用雙環設計網絡，具有自愈保護功能，并且保護倒換時間小于50ms。
ATM:主要進行VC保護。
SDH及MSTP的網絡:具有強大的保護恢復能力，并且保護倒換時間小于50ms。
RPR:網絡具有強大的保護恢復能力，并且保護倒換時間小于50ms。
4.成熟度及發展前景
OTN:國內軌道交通領域已得到較多運用，但油田和長輸管線比較少，作為西門子的專利技術比較成熟，在專網需求方面能夠予以專屬研發和更新，發展速度較快。
ATM:技術、設備復雜，隨著IP技術的發展，IP質量保證問題的解決，對ATM技術應用帶來較大沖擊，其發展前景不好。
SDH及MSTP:SDH技術很成熟，有著廣泛的應用基礎；MSTP是在SDH基礎上發展起來的，目前還在不斷完善，功能越來越強。
RPR:目前還未得到較大規模的應用，需在實踐中進行驗證，但其技術先進，發展前景好。
二、光通信傳輸網絡在油氣田和長輸管線上的應用
通過上述對比可以看出，四種技術各有優劣，應用在油氣田和長輸管道上，應綜合考慮工程實際，合理優化，選擇適合油氣田和長輸管道傳輸技術發展方向的技術或技術組合，極大地提高效率，降低成本。
水情自動測報系統是集通信、遙測和 計算 機等先進技術于一體，用來實現水文數據自動采集、傳輸、處理和預報的 現代 化自動實時數據采集處理系統。我國洪水災害頻繁，給國家和人民生命財產造成了重大損失。自20世紀70年代開始建設的水情自動測報系統，為提高水文預報的精度、增加洪水有效預見期、及時準確地為防汛和水利水電調度提供 科學 的依據，對充分發揮水利水電工程的防洪減災作用，合理開發水資源具有十分重要的意義。
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西藏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）；西藏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。
二、結語
綜上所述，水情自動測報系統可用的通信方式較多，每一種通信方式各有其優缺點，在工程實際運用時，應充分利用各通信方式的優勢，揚長避短。同時，可根據需要設置短波通信作為關鍵水文站點的備用應急通信手段。對于中小型系統，可根據流域特點、地形條件，對上述各種通信方式進行綜合比較后選擇確定。
參考 文獻
引言
中國工業化的發展，不僅提升了工業技術水平，而且還需要具有高端技術優勢的設備的支持。當工業生產運行中應用技術先進的設備的時候，要實施監測工作，以能夠對設備運行中所存在的問題及時發現，并采取有效的技術措施及時解決。如果采用傳統的有線通信技術，需要連接線路和各種輔設備，還要對監測設備進行調試，不僅消耗時間，而且消耗人力，且監測進度無法跟得上科技發展和時代進步。鑒于目前無線通信設備正在普及，就需要將該技術引入到設備狀態監測工作中，不僅提高了設備監測工作質量，而且還會提高設備監測工作效率。
1.設備狀態監測的基本要求
設備狀態監測是對具有特殊性能的設備進行監測，并對監測所獲得的數據進行整理并做出詳細的分析結果，據此而對設備的運行狀態做出預測，以使工作人員對設備的運行狀態隨時掌握，并做好預知設備運行狀態的維護工作，使設備處于良好的運行狀態。設備狀態監測不僅可以確保設備處于持續的良性運行狀態，而且還可以降低人力消耗，延長設設備的使用壽命。從設備狀態監測系統的構成情況來看，主要包括設備狀態監測傳感器、監測元件、捕獲數據的設備以及診斷元件等等。設備狀態監測傳感器所發揮的作用就是將所獲得的信息轉化為電信號，但設備出現故障的時候，監測元件可以發揮監測的作用對故障做出判斷。當信號通過傳感器之后就會被放大處理，經過診斷元件監測，就可以及時地發現設備異常，并發出維修指示。設備狀態監測系統可以將設別故障量化為指標，采取計算的方式做出維修結果。設備狀態監測系統所提供的指示包括故障所在位置、故障名稱、并會堵故障的原因做出正確的判斷，同時還會相應地提出故障維修的建議。
2.設備狀態監測中無線通信技術的應用
2.1設備狀態監測中應用無線通信技術使監測工作更為便捷
從信息傳輸的紙質時代到電子時代，直到現代步入信息時代，人們的生活模式都在發生日新月異的變化，包括網絡論壇、電話會議，人們的購物方式等等，已經打破了物化時代的局限而實現了虛擬空間與現實空間相結合。通信技術的發展，從有線時代步入到無線的時代，特別是現行的4G網絡的應用，使得各項信息在網絡上快速傳輸，適應了人們快節奏的生活。無線通信技術信號傳輸分為兩種，即近距離信號傳輸和遠距離信號傳輸。近距離信號傳輸技術就是被廣為利用的藍牙技術和紅外技術。這些信號在傳輸的過程中，很容易受到干擾而導致信號傳輸受阻，由此而使得通信成本提升。近距離無線通信技術在應用中存在著不靈活性，只能夠在兩臺設備之間傳輸，而且對于設計復雜的設備裝備監測系統而言，這種操作則存在著諸多的不足。無線通信網絡運行如果采用免費共享無線WIFI軟件進行信號傳輸，雖然覆蓋范圍為300多米，但是，信號的傳輸的質量很低。由此可見，無線通信技術存在著應用上的優勢，然信號傳輸質量會隨著信號傳輸距離的增加而有所衰減，因此為了提高信號傳輸質量，就需要增加設備。此外，電磁波的傳播載體為空氣，如果空間局促，比如，煤礦企業的井下空間，果采用無線通信技術，就猶豫空氣稀薄，加之空間狹隘而導致傳輸中斷。素以，煤礦井下如果采用無線通信技術進行信號傳播，所采用的時候磁場信號傳輸的方式。
2.2設備狀態監測中應用無線通信技術可以提高監測的可靠性
與有線通信技術相比較，無線通信技術具有更高的可靠性。從應用環境來看，危險環境中是用無線通信技術可以保證通信信號順暢而確保監測工作順利完成。如果用于監測電氣設備的外部溫度，使用無線通信技術不僅可以避免不良接觸，還可以避免監測的過程中引起設備故障。通常情況下，如果電氣設備存在著接觸不良的問題，就會導致電阻增大，使得電流在線路中流動不會受阻而導致電流瞬時增加而使得電纜高熱而易引發燒壞而造成短路或者斷路。這種熱故障對于電氣設備而言屬于是較為常見的故障，如果沒有及時地監測到電氣設備環境溫度的變化，就會導致整個的電力系統運行缺乏安全可靠性，甚至會引發火災或者設備爆炸事件發生，直接影響了工作人員的生命健康。在設備狀態監測中采用無線通信技術，在無人操作的情況下也可以完成監測工作，遠程監測的實現可以使得工作人員不需要處于危險環境中即可以完成各項監測工作，同時還能及時發現問題，及時采取技術措施對這些問題加以解決。當設備處于運行狀態的時候，除了設備磨損之外，設備性能和使用功能上也會有所改變，這些都可以通過使用無線通信技術觀察到。即便是可靠度很高的設備，長期而持續地處于運行狀態，且受到諸多因素的影響，也會導致設備損耗。這就需要對做好設備的維護工作。采用無線通信技術的目的是為了避免由于隱性問題或者是容易被忽視的小問題存在而導致設備故障。
3.結束語
綜上所述，為了避免工業生產運行中存在設備故障問題，還要從工業發展以及現行的先進技術的發展態勢的角度出發對設備運行模式以整改。在對工業技術設備進行監測的時候，通信技術是必不可少的。將計算機通信為了技術充分地利用起來，特別是無線通信技術的遠程監控優勢，可以使設備狀態監測系統針對各項數據都準確分析，從而提高系統運行效率。
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1、前言
隨著我國應急救援體系的發展,消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量,廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發事件的應急救援處置中,并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障,是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現出城市消防通信規劃的重要性,所以在城市消防規劃編制過程中合理規劃和部署消防通信的建設和發展,在規劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系,是消防部隊在執勤備戰和災害救助中全面發揮應急救援能力的根本保障。
2、消防通信規劃的現狀
消防通信規劃的編制主要由城市規劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發展,各地消防通信系統也在不斷的擴展和升級,消防通信建設所依據的《消防通信指揮系統設計規范》等規范文件的要求與目前的應用現狀相差較大,內容滯后且不全面,對規劃編制的指導意義不夠充分,一些通信指揮系統雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調度等應用的基本要求,實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規劃的專業性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發展不均衡等方面的原因,使消防通信規劃的編制工作難以有效和深入開展,造成部分城市消防通信規劃的內容空泛、缺乏深度、可操作性較差,不能切實有效的指導城市消防通信建設和發展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚,部分消防通信規劃內容僅片面集中于火災事故方面,缺乏城市應急救援總體發展的綜合考慮,造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節。
3、消防通信建設現狀
消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規劃部署和具體要求展開,實施主要依靠當地政府財政撥款、當地公安部門和電信部門的通信網絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成,目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網、消防通信指揮中心、消防綜合業務信息系統等幾個消防規劃中涉及的重點方面具體展開論述。
3.1 基礎通信網絡
基礎通信網絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施,網絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力,所以基礎通信網絡的發展是消防通信規劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網、公眾電信網、無線超短波通信網、衛星通信網等多種通信網絡傳輸語音、圖像和數據,形成了一套較為完整的消防通信網絡體系,以下歸納為計算機通信網、有線通信網、無線通信網、衛星通信和短波通信網等幾部分介紹。
3.1.1 計算機通信網
目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網為基礎的計算機通信網,這一網絡是消防部隊數據通信的基礎網絡,承擔滅火救援指揮調度、消防綜合信息管理等大部分信息系統的數據傳遞,并可實現ip語音電話和視頻傳輸等多媒體應用。為保證調度指揮等重要信息的可靠傳遞,部分節點間還建立了指揮調度專線和備份網路。在消防通信規劃中應按照當地公安信息網和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求,合理規劃消防計算機通信網,確保網絡的全面接入和可靠暢通。
3.1.2 有線通信網
有線通信網包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調度專線、辦公市話網和公安專線網等通信網絡,是城市各級消防隊站獲知災害事故發生和傳遞調度指揮命令的基礎信息通信網絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網的報警和城市消防遠程監控系統的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數據專線。指揮調度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯動單位的通信專線。辦公市話網和公安專線網是消防部隊內部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網。有線通信網是傳統的消防通信基礎網絡,目前各城市基本完成了消防有線通信網的建設,在消防通信規劃中應以未來網絡容量和性能的改進及發展等內容為主,確保消防有線通信網的完備可靠,保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調集命令的有效傳達。
3.1.3 無線通信網
無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現場通信的350mhz超短波無線常規通信設備,并利用轉信臺擴展網絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當地公安無線集群通信系統建立了消防集群通信網,北京、上海等地還建設了具備網絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數字集群通信網。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網、現場指揮網和滅火救援戰斗網組成的三級無線通信網絡,并且利用gprs、cdma、3g等公眾移動通信技術以及超短波、微波數傳設備等多種手段建立無線數據通信網,用于傳輸滅火救援現場的圖像和數據信息。此外公眾移動電話網也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規劃城市消防無線通信網,構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰斗力有效發揮的根本保證。
3.1.4 衛星通信和短波通信
在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中,依賴中繼站的常規無線通信網往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環境影響等方面的局限,不能滿足消防部隊信息通信的需要,此時衛星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛星通信體系做出總體的規劃和部署,并推進消防衛星通信網的建設,一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛星通信設備、便攜衛星站、短波電臺等應急通信裝備,在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區滅火應急救援中顯現出極強的應急通信保障能力。消防衛星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分,是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。
3.2 消防通信指揮中心
消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰指揮的中樞,具有受理報警、滅火救援指揮調度、信息情報支持等功能,負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求,目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內的接處警指揮中心,建立了統一的集中受理和多部門聯動的接處警平臺,一些城市還進一步將醫療救護、安全生產等應急救援相關的領域納入其中,并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和gis技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監控救援力量的行動狀態、通過圖像監控系統獲取災害發生區域的現場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規劃中應針對本地的實際情況,綜合考慮未來城市應急救援體系的發展,確定消防通信指揮中心的建設發展方案。
移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺,通常包括調度指揮臺、輔助決策信息系統、多種無線通信系統、火場圖像系統、視頻會議系統、現場廣播、供電及照明等其他輔助設備,是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規模和應急救援體系的建設情況,配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規劃中的重要問題。
3.3 消防綜合業務信息系統
消防綜合業務信息系統是包括了滅火救援指揮、消防監督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統集成,是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規劃和部署,各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數據平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業務信息系統等部分的一體化業務平臺。目前各地統一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步開展了消防監督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統的推廣和應用,而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統等面向滅火救援指揮和管理的信息系統,因受到基礎信息數據庫和通信基礎設施建設情況的局限,各地的應用程度差異較大。在消防通信規劃中,應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產、醫療救護信息等內容的城市應急救援基礎信息數據庫,以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調度系統、消防指揮決策系統、重大危險源評估系統、模擬演練等系統的應用納入到消防通信規劃中重點建設。
4、未來發展趨勢
隨著信息通信技術的高速發展,眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中,不斷推進消防通信的發展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段,在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數據信息的重要手段。信息通信硬件設備的發展,使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升,設備成本將更加低廉,未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用,使災害救援現場各級指戰員具備強大的信息通信能力,數字集群通信、衛星通信、微波數據通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中,逐步成為普遍配備的常規通信手段。隨著城市災害聯網監控系統的建設,消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發生并及時獲取相關災情信息,極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯網、遙感技術、傳感器技術、ad hoc網絡等應用于消防領域,可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現場的災情狀況和救援實力狀況,實現天空地一體的消防通信體系和數字化指揮調度體系。在消防通信規劃中,應結合未來通信新技術的發展,合理規劃和部署城市消防通信建設。
5、問題和建議
消防通信的發展應與城市應急救援體系各方面的發展情況及相關領域的具體情況協調統一。由于通信技術的發展速度較高,消防通信規劃編制中應準確預見未來城市消防通信的需求,在首先確立適合消防通信發展總體框架基礎上靈活的選擇兼容性好、生命力強并具備開放和統一標準的技術和設備,有效避免重復建設,并盡量降低系統升級換代和改造的成本。發展中還應重視基礎通信設施建設,切忌盲目追求新技術和熱點技術?？煽慷群涂篂哪芰κ窍劳ㄐ畔到y中不能忽視的問題,應充分考慮應急狀況下缺乏電源供給、設備損壞、大量用戶占用等特殊情況的系統運行,合理劃分系統中緊急與非緊急應用的分工、采取冗余和備份設計、增設應急狀態的專用模式等手段提高系統可靠程度和對災害的抗擊能力。此外消防通信系統設計中還應充分考慮到互聯網、公安網、公眾話務網、政務網等多個獨立通信網絡中各種系統間數據的融通,設計中應盡量將系統各具體應用建立在統一的平臺和網絡中,并采用一些安全穩妥的連接手段,共享和交換各網絡間的信息數據。
參考文獻
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1.引言
我國的（大型）水電站一般都地處高山峽谷，河床狹窄，兩岸山體地勢陡峭。自然地理條件十分惡劣。而根據地形條件和樞紐布置需要，地下廠房引水發電系統設在山體內，主廠房及相應的機電設備基本布置在地下洞室內。而根據工程需要，交通及相關隧道和洞室里程數在數十公里到一百多公里。不管是是建設期還是在運行期，水電站對通信的需求大且重要。而且水電站的站址一般都遠離通信發達的地市級城市，建站前的通信并極不發達，甚至是通信的盲區。這就要求通信網在建設時應根據現場的實際需求組建良好網絡架構，在保證通信暢通的前提下，節約投資，同時又能兼顧電站運行時的大部分通信，而在電站運行前，只需建設部分生產通信即可。下面就二灘水電開發公司在建的錦屏水電站和在運行的二灘電站的通信組網方式進行介紹，探討水電站通信組網方式的合理性，希望能為水電站的建設和運行的通信組網方式提供相關借鑒。
2.水電站建設期通信組網方式
這部分主要介紹是錦屏水電站通信組網方式。
2.1合理引進社會通信資源組建從施工區到通信相對發達的區域中心城市的干線傳輸網并建設場內無線通信網絡和有線通信網絡
錦屏電站地處四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內，施工場地分散，施工前期距西昌市公路里程約200km，在建站前交通極不發達，周圍無可利用的公網通信，建設者們根據這一條件，與涼山州所有社會通信資源提供者（電信公網運營商）進行了洽談，很多電信公網運營商因前期施工艱難、運行時維護困難、投資巨大且回收無把握而退卻，只有兩家（一家從事無線通信，一家從事有線通信）愿意，并與業主方簽訂了相關合作協議。兩家基本上各司其職、互不干涉，不產生不良競爭，工作的重心基本上只需放在網絡的運行維護上，對提高網絡的質量、保證通信暢通有很大的好處。
有線通信網絡是負責傳統的PSTN和IP網絡系統，能解決固定語音通信、傳真和因特網等的需求，主要滿足各露天營區人員聚居的地方。
而無線通信，主要是移動通信。隨著現代人對手機的依賴性越來越大，加之施工現場場地分散，對外專用交通公路的里程很長，且公路也沒有移動信號覆蓋，故在施工區域和對外專用交通公路移動信號的覆蓋方案基本是這樣的：在露天區域，采用的是宏小區基站，采用定向天線或全向天線，這樣移動信號覆蓋的區域相對比較廣，對有山峰阻擋部分山溝無移動信號的作業區，可采取在山峰合適的地方加裝同頻或移頻轉發附近基站信號的裝置，滿足生產現場的需要；在主要交通隧道和主要洞室，則采用一體化基站或直放站，采用定向天線，基站方式一般能覆蓋5公里，直放站能覆蓋1公里多一點，這要根據現場的實際情況決定；而對于正在開挖的重要洞室，因作業現場環境特別惡劣，可能會有強巖爆、塌方、地面涌水等安全隱患存在，因而在掌子面作業現場，保障通信暢通顯得尤為重要，需要覆蓋，而在該洞室的其它段，因對通信的需求不是很強烈，為節約投資，可以不考慮覆蓋，這就可以采用根據作業面的改變而搬移直放站或一體化基站的辦法來解決作業現場對通信的需求。
2.2 依托高等級電壓輸電線路的OPGW（地線復合光纜）建設干線傳輸線路
這種輸電線路主要是110KV電力線路，指的是從地市級電網的某個變電站到施工區域的某個變電站，在電站建設期，為施工現場提供電源，而在電站運行期，是需要作為電站的備用電源而永久留下來的，這趟線路是需要業主投資，業主可以與地市電業局共用OPGW的纖芯，OPGW這種光纜可靠性和安全性都很高，故障率極低，基本不需維護。錦屏工地對外OPGW光纜從建成到現在還沒出現過中斷的問題?？紤]地市級電網通信需求和業主自己通信的需求，一般建議使用16芯的OPGW。其中業主使用的部分，在滿足自己需要的前提下，可以考慮提供給進入施工區電信公網運營商作為備用路由。這是因為從通信相對發達的地方到電站施工現場，這些區域經常發生泥石流、塌方、飛石等，往往這些事故發生時，運營商通信光纜經常被砸斷，并且一般是幾處同時被砸斷，經常造成施工現場與外部通信中斷，少則幾小時，多則幾天才能搶通。如果業主能將自己的這部分光纜提供幾芯給電信運營商（包括以后電站運行時），作為施工現場到外面匯接局的備用路由，通信暢通的保障率將為大大提高。
2.3依托場內施工電網合理建設自有的場內臨永結合通信網
水電站建在高山峽谷中，施工場地特別分散，錦屏電站尤其如此，場內散布了14個變電站或開關站為施工提供相關電源，而且還有不下10處散集的施工人員居住處，因分布分散，部分是電信運行商不愿意進行有線通信覆蓋的，因為投資大且沒有什么收益，而這些點的大部分點，如一些變電站，是在電站運行期還需留下來繼續使用的，因而通信問題是需要永久解決的，因此，在連接各變電站的電力線路上架設OPGW光纜或ADSS光纜，組建自有的場內臨永結合通信網是十分必要的，這不但能給自用工程施工工業電視監控系統、大壩施工監視系統等提供通信網絡，也能給電信運行商提供通信備用通道，能很好地解決場內內部通信的需求。 2.4 應急通信的建設
這主要指的是衛星通信，相對前面而言，這部分通信網的就不用建設了，只需購買不同的衛星終端，數量足夠即可。這在工程前期特別重要，因為那時前面的所述的通信網絡基本還沒建成，對外溝通就指靠它們了，當然在前面那些網絡建成之后也能備不時之需。
3.水電站運行時的通信組網方式
3.1二灘水電站的通信組網方式介紹
二灘水電站的通信組網方式主要有如下三種：
3.1.1與四川省調之間的直接連接。這部分由二（灘）—自(貢)—成（都）微波和川西南OPGW光纖環網（屬四川電網）組成。因為現在的通信網絡都趨向于光纖網，故二—自—成微波鏈路基本不傳輸重要的電力數據業務。二灘電站是作為川西南OPGW光纖環網的一個網元，所以，四川省調所需的二灘水電站的所有運行相關的數據信息是通過這個主用通道來傳輸的。當然二灘水電站與四川省調之間的調度、行政電話是通過這兩個通道來連接的。
3.1.2通過電信公網到四川省調。因為，目前電信行業幾乎所有的干線鏈路都是由光纖環網組成。這部分鏈路主要是租用2M電路專用通道（二灘—四川省調）作為電力運行相關數據信息傳輸的備用通道。
這兩個通道相互備用，能很好地保障電站電力相關運行數據信息準確、安全地傳輸到調度。
3.1.3通過攀枝花電信公網傳輸語音和網絡數據信息。
這個通道主要是滿足員工日常生活和工作中對語音和網絡信息的需求。
4.各電站到二灘公司集控中心通信組網方式的構想
目前，二灘公司集控中心還在籌建中，因為，到時該集控中心要集中監視和控制二灘公司所有電站機組的運行狀態等，故電站到集控中心的通信（主要解決電力生產的數據傳輸）是很重要的，通過對3的介紹，相信大家也知道了怎么解決，那就是向四川電網專用通信網及電信公網分別租用相應2M電路，組成相互熱備用通道，滿足電力生產需要。
5.建立通信網管網
通信網管網能很好地監控到通信設施及設備的運行狀態，對及時發現通信設施及設備的故障和減少通信中斷時間是很好的手段。特別是在電站建設期，施工環境灰塵大、施工車輛時常撞斷通信光纜及撞壞通信設備、時有發生的施工正常非正常停電等，這些都市導致通信局部中斷的因素，當然這些主要是指運用商的通信網絡。因而不管是在運營商的通信網絡還是在業主的通信網絡，不管是在干線還是在支線通信網絡，建立通信網管網，監控通信設施及設備的運行狀態，及時發現通信設施及設備的故障，減少通信中斷時間，這是保障通信暢通是十分必要的。
6.結語
雅礱江的水電站工程項目是我國西電東送的骨干電源之一，加之這些水電站基本地處偏僻，自然條件惡劣，為提高雅礱江流域水電站的施工管理水平和保證電站發電及防汛的安全穩定運行，電站與電網調度及本公司集控中心等的通信暢通就尤為重要，錦屏電站施工通信網完全組建完之后，錦屏電站施工現場與外界的通信就沒有中斷過，而二灘電站與四川省調的各種通信也沒有出現中斷的現象。因此，在雅礱江的水電站建設期以電信運營商通信網為主，以業主建設通信網為輔，并相互提供網絡支持，而在電站運行期，通過租用電網專用通信網和電信公網的2M電路來解決電站到集控中心通信，這種通信網絡組網方式是合理的，也是經濟的，對保障通信暢通提供了強力的支持。
隨著網絡科技的迅猛發展，電廠日常運行維護對監測設備狀態要求更高。當前的監測系統的監測已經不能滿足電廠安全可靠經濟越來越高的要求。目前，電廠設備狀態監測一般采用較為成熟的有線通信方式進行實時監測，將傳感器安裝到帶監測設備的測量點采集所需數據，并將所采數據通過電纜等有線方式傳輸給監控中進行分析處理，該有線通信容易受到諸如安裝場所和維修等方面的限制，不能保證補數據的實時性、完整性以及可靠性，限制了電廠設備的實時故障監測。現代監測系統是基于無線通信技術的實時監測系統，利用ZigBee無線網絡技術進行無線通信，將有效的實時監測電廠設備運行狀態，保證電廠的高效經濟的生產。
1.無線通信技術
無線通信時利用電磁波信號能夠在自由空間傳播的特換信息的通信方式。無線通信具有移動性、廣播性和共享性等優點，無線通信的范圍極為廣泛，因此無線通信系統也有不同分類[1]。
ZigBee是新興的近距離、低功耗、低數據傳輸速率、低復雜度、低成本以及高安全性的雙向無線網絡通信技術，實現一些短距離、復雜場合的參數采集以及實時跟蹤定位。ZigBee無線網絡的硬件結構主要有傳感器節點、路由器節點以及協調器組成，其中協調器主要負責信息傳輸、任務調度、電源監測以及網絡節點調度管理等工作[2]。ZigBee無線網絡分為主節點、路由節點以及終端節點三個節點類型，這些特點使得ZigBee技術極其適合于無線網絡通信系統中，起到短距離的無線接連的功能。在電廠設備故障診斷系統中應用ZigBee無線通信技術有著顯著優勢[3]。
2.前端數據采集模塊
電廠設備故障診斷系統由數據采集系統、數據傳輸系統以及故障診斷系統三部分組成。數據采集系統由傳感器、A/D轉換模塊、數據存儲以及數據發送部分組成，實時采集電廠設備的各部分運行狀態；數據傳輸系統由ZigBee無線模塊構成，實時將電廠設備各種工況數據無線通信傳輸給上位機進行故障診斷；上位利用提前建立的故障診斷軟件對電廠設備運行狀態進行實時工況監測以及故障診斷，并顯示出動態圖形。動態數據庫中存放著當前檢測數據、歷史數據和中間結果。通過應用該系統，可以實現實時監測電廠設備運行狀態以及在線故障診斷。
（1）傳感器網絡節點設計
故障診斷系統的數據采集部分是由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊以及能量供應模塊四部分組成。傳感器模塊功能主要是：監測區域內數據采集以及數據的模數轉換；處理器模塊功能為控制傳感器節點的操作、存儲和處理所采集的數據以及其他節點傳輸的數據；無線通信模塊功能是與其他傳感器網絡節點進行無線傳輸通信，交換控制信息以及收發采集的數據；能量供應模塊為傳感器網絡節點提供運行所需要的能量，一般情況下該能量模塊采用微型電池供電。傳感器網絡節點的硬件結構圖如圖1所示。
（2）數據傳輸系統
系統各測點采集的數據通過ZigBee無線發送模塊發送至上位機監控中心，利用故障診斷系統對接收的數據進行處理分析，診斷故障并判別故障類型。
（3）傳感器節點的程序流程
傳感器節點的系統程序設計，選擇Metr-werks公司的Code Warrior作為系統開發環境，傳感器節點之間采用串口通信模式，數據的收發利用傳輸中斷方式完成。數據的傳輸采用主從節點方式，采用USB借口與PC機通信，從節點向主節點發送中斷請求。主節點的功能：發送接收本節點的數據；接收處理并轉發從節點數據。系統中的節點一般情況下都處于休眠，當有中斷請求的時候才被激活并進行工作。節點的程序流程如圖2所示：
3.設備狀態監測與故障診斷系統
電廠設備運行狀態檢修的首要問題設備運行監測與診斷，換言之，沒有成熟的狀態監測與故障診斷技術就沒有真正的運行狀態檢修。在設備監測與故障診斷過程中，監測是采集設備各種工況數據的過程，診斷是判斷比較采集的數據與設計值或者經驗值的過程，監測與診斷是掌握設備的性能和健康狀況的過程，可以通過以下兩個方面實現：建立完善的在線監測系統和便攜式監測系統；合理進行靜、動態診斷。其中靜態診斷主要是針對機組停止運行后，進行的諸如大修標準檢查、管壁厚度測量、葉片靜頻測試、軸承磨損檢查、無損探傷、水垢化學分析以及材料性能檢查的預期性檢查項目，動態診斷是電廠設備系統運行過程中，通過在線、離線的監測系統或者人的直觀判斷，獲取設備運行狀態信息的過程，例如：絕緣過程在線監測、紅外溫度監測、溫度在線監測、四管爆漏在線監測、振動離線和在線監測、油液離線和在線監測以及點檢管理系統[4]。系統主要監測設備狀態、狀態分析和預測狀態變化趨勢以及診斷判別故障類型和原因。監測和診斷電廠設備過程中，往往可以依據多方面判別設備是否運行正常，像邏輯框圖、國家或者行業標準、系統定值以及設備運行規程等各種依據。因此實現狀態檢修的關鍵是建立設備管理規范和可靠的設備狀態監測與診斷系統。
電廠設備幾乎都是復雜的機電設備，由于工作環境和使用壽命的限制，電廠設備中的部件不可避免會出現一些故障，這些故障常常表現為強烈的非線性、非Gauss以及非平穩性，而且常常會并發多種故障。故障診斷模塊不僅包含傳統的穩態分析方法，而且有現代的非平穩信號處理技術，為非平穩故障的診斷提供了強有力的工具。狀態監測與故障診斷系統結合建立設備專家統知識庫和故障診斷軟件，該軟件具有強大的信號分析能力，從時頻域、幅值域等角度提供直觀圖譜，通過對信號的分析處理實現對設備工況監測與故障診斷，并顯示動態圖形。
4.結論
電廠設備的自動化程度和故障診斷能力直接影響了電廠的經濟效益，因此提高設備的監控水平特別重要。ZigBee網絡無線通信技術作為無線通信的關鍵技術，具有部署速度快、監測精度高、覆蓋區域大等優點，能夠很好的解決有線傳輸的一系列問題。將ZigBee無線通信技術應用到電廠設備的故障診斷系統中，實現對電廠設備的運行狀態的在線監測與故障診斷，能夠很好的提高電廠的經濟效益。
參考文獻
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從電視媒體的角度出發，我們也可以知道電視技術作為推動電視發展的具體性技術同樣也會改變電視媒體，促進電視媒體的發展。近二十年來，科技發展的速度越來越快，電視技術的發展仿佛走上了高速路，日新月異的技術使得電視新媒體不斷涌現。在快速發展的現代社會，我們不妨停下來冷靜思考一些問題：電視技術到底改變了電視媒體什么？它是怎樣改變電視媒體的？電視媒體將去往何處？帶著這些問題，筆者開始了這篇論文的寫作。
一、我國電視技術的基礎
電視技術是隨著新科技的不斷涌現而發展的，近二十年來，電視技術在全球范圍內得到了迅猛發展，我國電視技術也得到了長足的進步，甚至在某些方面已經達到了國際水平。本論文將對電視媒體行業正在使用的電視技術基礎―無線電通信技術、有線電通信技術、衛星通信技術、網絡技術和數字技術進行梳理。
（一）無線電通信技術
無線電通信技術源于電磁場理論，得益于意大利科學家馬可尼的發明，至今己經被廣泛應用了130多年，是人們當前使用最為廣泛的通信技術，指的是利用電磁波進行信息傳輸的技術手段。發展至今，因無線電具有不受時空和地域的限制、可用性高和較高可靠性等特點，在國防、科研、交通、生活、生產等領域得到了廣泛使用。隨著新技術的不斷出現，無線電通信技術也有了其更多的拓新，包括3G技術、Zigbee技術、軟件無線電技術、WiMAX技術、W i-F i技術、3.5GHz技術、Bluetooth技術等各種各樣新的無線電通信技術。自電視誕生開始，無線電通信技術就已經開始應用于電視圖像和伴音信號的傳輸。
（二）有線電通信技術
有線電通信技術是相對于無線電通信技術而言的，是指通過鋪設電纜、光纜和光纖同軸電纜網絡作為介質，傳輸包括文字、聲音、圖像等電光信號的一種通信技術。有線電通信技術擁有架空電線路和電纜工程（包括架空、地下、水底電纜等）兩大塊內容，這樣就為其提供了縱橫交錯的信息傳輸渠道。在我國，有線通信是電視信號傳輸的最主要的傳輸方式。有線通信技術和無線通信技術互相之間不是孤立存在的，它們是相輔相成的。有線通信和無線通信技術相結合構成的網絡，為信號的傳輸提供了更為方便的方式，只有它們之間靈活運用、有機結合才能夠更好的促進通信技術的不斷發展。
（三）衛星通信技術
1962年，美國發射了全球第一顆有源軌道通信衛星，開啟了通信技術的新紀元。衛星通信技術是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發或發射無線電信號，在兩個或者多個地球站之間進行通信的技術。衛星通信實質上就是利用通信衛星作為中繼站的一種特殊的微波中繼通信方式。衛星通信系統由兩大部分構成：空間部分（通信衛星）和地面部分（地球衛星接收系統），在這一系統中，通信衛星實際上就是懸掛在赤道上空靜止不動的通信中繼站。
（四）網絡技術
網絡技術具體說來就是指計算機網絡，它是把若干且具有獨立功能機、地理位置不同的計算，通過通信設備與線路相互連接起來，以資源共享和實現信息傳輸的一種計算機系統。計算機網絡在結構上包括兩大塊內容。第一大塊就是聯接在網絡上的供網絡用戶使用的計算機的集合。這些計算機被稱為主機，主要用來運行用戶的應用程序，為用戶提供服務和資源。這一主機也被稱為結點。另一部分是把主機聯結在一起并在主機之間傳送信息的設備，我們稱之為通信子網。
（五）數字技術
西方媒體推崇的計算機和傳播科技領域中最具影響力的大師之一尼葛洛龐帝提出：“計算不再只是和計算機有關，它決定了我們的生存?！北忍兀ǎ╞it），作為“信息的DNA"，正在迅速地取代原子而成為人類社會的基本元素。比特指的是“0”或“1"，是計算機能夠識別的信息的最小單位。它只是一種存在的狀態：黑或白、高或低、開或關、真或假，總而言之，比特簡一記為“0”或“1"?；谶@種數字技術的原理，無論文字、圖像、聲音還是視像，在計算機存儲和傳播時都可分解為一系列比特的排列組合，即數字化“0”或“1”的排列組合。比特易于復制，而且復制的質量不會隨復制數量的增加而下降，而且，比特可以以極快的速率傳播，在傳播時時空障礙完全消失。所以借用這種數字技術用以記錄表示信息，使得數字信息的記錄密度高，可用計算機處理以及可借助計算機網絡進行遠距離傳輸，達到最理想化的傳播效果。
二、電視技術的革新對電視媒體發展的影響
電視技術的發展并沒有在意見或觀念層次上發揮作用，但是它帶來的就是對電視媒體的改變，逐步改變這人們感官認知的形式，這種改變是全方位的。下面將從傳播方式、受眾和經營模式等方面來分析電視技術對電視媒體的改變。
（一）對傳播方式的改變
電視技術的革新首先改變的就是電視媒體傳播方式，隨著社會環境和技術的變化，電視媒體已經不可能按照原來的傳播方式進行傳播，順應時代的變化，電視媒體在傳播渠道、傳播效率、頻道建設上都產生了一系列的變革，甚至在新的電視技術下催生了新的傳播方式―交互式傳播。
1.傳播渠道的擴張
隨著數字技術、互聯網技術和無線通信技術技術的發展，各種電視技術的交融，使得傳統媒體都在傳播渠道上進行擴張。電視媒體也不甘示弱，利用網絡和手機平臺開辟網絡電視和手機電視渠道，打造全方位立體式傳播，促使電視內容播放無孔不入。
以湖南電視臺為例，自2001年湖南電視臺遷至金鷹影視文化城金鷹大廈開始，就已經實現了全數字化、全硬盤化、全網絡化。2004年又推出金鷹網，實現電視媒體網絡化平臺發展。接著推出芒果TV （imgo.tv）即芒果網絡電視臺，是以視聽互動為核心，融網絡特色與電視特色于一體，面向電腦、手機、電視機，實現“三屏合一”的新媒體視聽綜合傳播服務平臺，其包含有視頻網站芒果TV、手機電視芒果TV和互聯網電視三大網絡電視平臺。其中于2010年3月全面上線的芒果，rv手機電視客戶端，實現了湖南衛視等44路頻道的直播以及綜藝娛樂、新聞紀實、電視劇、電影、MV、動畫片為主的內容點播體系。同時打造tazai互動電視（ ），成為國內首家深度植入模體資源的電視社交產品，專注于移動互聯網與電視屏幕的互動。湖南電視臺的這種全方位傳播平臺打造模式，是在電視技術發展的基礎上得以實現的，完全顛覆了傳統電視單一的電視傳播途徑，實現多終端收看電視節目內容的形式。全國各大省級電視臺以及部分城市電視臺也都在實行這一傳播渠道擴張模式。
2.傳播效率的提高
電視技術突飛猛進的發展，尤其是衛星通信技術和數字有線技術的日趨完善，為電視節目的制作、集成和傳播增添了新的動力，也為電視傳播效率的提高提供了支持。
3.頻道專業化
數字技術、有線電通信技術和衛星電視等技術的發展，促使了電視頻道的迅速增加，頻道容量由傳統電視媒體的幾十套擴展到幾百套。面對如此多的電視節目，受眾難以選擇，不可能每一套節目都看完，因此受眾會各取所需，根據自己的需求來選擇自己收看的節目。因而受眾開始出現分化，逐漸向小眾化、分眾化發展。為了滿足受眾對于電視節目的需求，電視頻道走向了專業化。
4.交互式傳播的出現
交互式傳播是交互性在傳播上的體現，是一種雙向信息傳播模式。數字技術下的網絡電視和手機電視的出現使得交互式傳播成為可能。數字電視技術和交互技術的相結合使得電視媒體由傳統電視媒體的點對面的單一傳播向點對點、點對面多向傳播共存的局面轉變。與傳統電視的觀眾只能通過電話、短信、電報、信函等方式進行反饋不同，交互式傳播下能夠通過互聯網或手機直接向運營商反饋信息。
（二）對電視受眾的改變
電視技術的進步使得受眾在收視習慣上收視時間和空間的解放。隨著電視技術的發展，新的收視終端移動電視、網絡電視和手機電視的出現，人們不必局限于傳統的家庭空間，也不必按照電視節目時刻表定點收看。影視劇里和生活中經常出現的錯過收看某電視欄目的橋段將不再出現，錯過了可以通過別的渠道再去觀看。人們可以通過各種載體收看電視，在商店、大廈、KTV、酒吧可以通過樓宇電視收看電視節目，在公交車、出租車、地鐵、飛機、火車等公共交通工具上也可以通過車載移動電視來收看電視節目，還可以通過Ipad、筆記本等移動終端收看網絡電視，甚至可以通過手機誰是隨地收看電視節目。數字技術使得電視媒體發展的空間和時間的無限拓展，電視無處不在，無時不在。
1.對受眾收視習慣的改變
隨著電視技術的革新，電視頻道和電視節目的倍增，使得越來越多的頻道和節目可供人們選擇。節目的擴增，收視人群卻沒有發生太大的變化，必然會出現普遍的電視節目收視率下降的問題，全民收看同一個頻道或節目的時代一去不復返了。隨著手機電視、網絡電視和交互電視的產生，一種新的收視趨勢―個人化收看開始出現，收看電視節目成為了個人行為，而不是群體行為，傳統電視時代形成的收視習慣同一性開始瓦解，必然會帶來個人化的收視習慣。
2.對受眾地位的改變
電視技術發展至今，受眾的被動地位改變了，翻身成了主人。電視本身不再只是提供電視節目和信息產品，成為了一種與多種媒體相結合提供多種增值服務的高科技產品。受眾可以在自家電視機上根據自己的喜好編輯屬于自己的收視菜單；可以通過信息平臺任意查找自己需要的各種信息；同時可以點播自己想看的電視節目……新的電視技術給人們帶來的不僅僅是視覺上的享受，更多的應該是為人們的生活生產提供便利和快樂。
（三）對運營模式的改變
1.打造多通道的綜合性內容服務平臺
數字技術拓寬了內容傳播的信道，需要更多的數字節目內容來滿足播出，制播分離政策的實施解決了內容生產不足的問題，接下來需要做的就是電視媒體內容運營模式的變革。因此打造開放的、多通道的綜合性內容服務平臺對電視媒體就顯得尤為必要。這一平臺的建立主要通過兩步來完成：第一步就是通過對電視媒體內部資源進行整合，達到內部的共享和內容的重新組合和包裝，形成一個具有很強價值的電視節目體系；第二步就是當電視節目內容的價值體系運營成功并逐步強大之后，通過技術支持，將平臺內的資源逐步開放，通過市場運作和利潤的分配機制，吸引社會上的電視節目制作組織、機構和企業主動向電視媒體平臺靠攏，形成一個強大的電視節目內容利益的系統。作為播出平臺的電視媒體，需要建立多元準入通道，向內容提供商購買內容產品，在經過審查之后進行內容集成、播出。
2.電視媒體與網絡、手機媒體的融合
電視媒體與互聯網的融合得益于有線電視技術與互聯網技術的相結合發展，是基于有線電視網絡雙向化改造的成果。二者融合實現了電視媒體內容與互聯網內容的互通，即電視媒體內容可以在網絡電視臺中播放，而互聯網的內容也可以應用到電視媒體之上。這樣既在內容上擴大了內容提供商的范圍，豐富了內容產品，也拓寬了節目傳播的渠道和范圍，相應地提高了電視節目內容的收視率，有利于廣告收益的提高。無線通信技術的發展促進了電視媒體與手機媒體的融合，尤其是3G和即將推出的4G技術以及CM MB技術的應用，使得電視媒體與手機媒體融合更加緊密。這主要是體現在手機媒體收看電視節目是的流暢性上。手機媒體用戶群對于內容的需求個性化，要求內容提供商在內容創作時對內容進行多樣化、差異化、小批量生產。同時注重內容的創新，不能簡單地將傳統電視節目內容編碼壓縮。
三、結語
縱觀電視的發展過程，我們可以看出，科學技術的發展在很大程度上推動了電視技術的進步，而電視技術的進步又對電視媒體的發展產生了很顯著而深刻的影響。正如麥奎爾在其傳播學經典著作《大眾傳播理論》里指出的一樣，“在媒介全球化和新媒體化的背后，一直都有一股強大的驅動力，其中首要因素就是技術和經濟”在近十年以來，電視技術的發展前所未有，更新換代的速度越來越快，使得電視媒體產生了一連串的連鎖反應，我們不得不停下來思考電視媒體的改變，同時思考電視媒體將來的發展趨勢，從中發現問題，努力去解決這些問題，促進電視在良性的環境中繼續發展下去。
0引言
目前，變電站系統自動化正成為一種不可改變的趨勢，其監控和通信系統的重要性日益凸顯。變電站現有測控系統多采用有線通信方式，但是，有線通信的弊端是顯而易見的，例如傳輸線鋪設復雜、不易檢修和維護，長距離傳輸線易受電磁千擾的影響等等。而無線通信則具有運行可靠、安裝靈活。成本低廉等優點，尤其是在需要實時監控變電站信息的情況下，無線通信更是具有極大的優勢。
現有無線通信方式主要有ieee802.11b/g、藍牙、zigbee. gprs/gsm等。而zigbee技術更是以安全性高、響應時間快、占用系統資源低、成本低以及能耗低等諸多優點成為變電站實時監控系統中首選的無線通信技術。zigbee技術是專門針對無線傳感器開發的，無線傳感器網絡在變電站中的應用研究尚處于起步階段，其研究重點主要放在配電網自動化以及溫度、電能在線監測方面，然而，變電站高強電磁環境對無線傳感器網絡通信的影響的研究還相對缺失。因此本文對變電站的干擾和無線傳感器網絡的調制技術進行研究，對無線傳感器網絡在變電站中的應用的可行性進行論證。
1變電站中的電盛千擾
變電站內部具有復雜的電磁環境，因此必須對各種典型的電磁干擾源進行詳細的分析。變電站存在的典型的電磁干擾源有:50hz工頻電磁場;設備出口短路引起的脈沖磁場;電暈放電;靜電放電;局部放電;空氣擊穿燃弧;sf6間隙擊穿燃弧;真空間隙擊穿燃弧等。其中工頻電磁場和脈沖磁場對無線信號基本不會產影響。
1. 1靜電放電和局部放電
兩個具有不同靜定電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應引起兩物體間的靜電電荷的轉移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而進行放電的現象就是靜電放電。當外加電壓在電氣設備中產生的場強，足以使絕緣區域發生放電，但在放電區域內未形成固定放電通道的這種放電現象，稱為局部放電。兩者都是小絕緣間隙、小能量放電的擊穿。
這兩種放電產生輻射干擾在幾百khz以內，且能量低，衰減快，因此對無線通信不會造成影響。
1.2電暈放電和空氣擊穿放電
電力導線在高壓強電場作用下，可能對周圍空間產生游離放電的電暈。導線表面的機械損傷、污染微粒或者導線附近的水滴、灰塵等，都會引起導線表面曲率變化，從而使得點位梯度達到空氣介質的擊穿介質。因此，在電力系統的實際運行中電暈的產生幾乎是不可避免的。
由圖1可見電暈放電的輻射信號主要集中在78mhz和180mhz附近的兩個包絡內，并且最大信號強度僅為一40dbmw。
由圖2可知空氣間隙擊穿產生的電磁場帶寬較寬，主要集中在600mhz以下，并且干擾信號的強度很小，即使在580:mhz頻率附近也只有-35dbmw。
1.3開關操作干擾
變電站內斷路器、隔離開關等一次設備在投切操作或開關故障電流時，由于感性負載的存在，開關觸頭開斷時，產生的電弧的熄滅和重燃可能在母線或線路上引起含有多個頻率分量的衰減振蕩波，通過母線或設備間的連線將暫態電磁場的能量向周圍空間輻射，形成輻射脈沖電磁場。設備操作干擾主要有sf6間隙擊穿和真空間隙擊穿所產生的輻射信號。
圖3. 4可知sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電所產生的干擾信號覆蓋頻段很寬，且在整個頻帶范圍內電磁信號的強度比較強，在2. 4ghz頻段，電磁信號的強度約為一40dbmw。
2無線傳感網網絡的擴頻技術
2.1 zigbee協議
無線傳感器網絡應用的zigbee協議的框架是建立在ieee802. 15. 4標準之上，ieee802. 15. 4定義}zigbee的物理層和媒體訪問層。ieee802. 15. 4定義了兩個物理層標準，分別是2. 4ghz物理層和868月i5mhz物理層。兩個物理層都基于直接序列擴頻(dsss)技術，主要完成能量檢測、鏈路質量指示、信道選擇以及數據發送和接收等功能。無線傳感器網絡輸出2.4ghzism頻段直接序列擴頻信號，輸出功率大于一17dbm，工作頻段2. 405^2. 480ghz 。
2. 2直接序列擴頻技術
擴頻是利用與信息無關的為隨機碼，通過調制的方法將己調制的頻譜寬度擴展到比原調制信號的帶寬寬得多的過程。常用的擴頻技術有調頻、混合擴頻和直接序列擴頻等。無線傳感器網絡采用直接序列擴頻技術。
直接序列擴頻系統就是用具有高碼率的偽隨機(pn)序列，在發送端擴展信號的頻譜，在接受端用相同的pn序列對信號進行解擴，還原出原始信號。
3變電站干擾對傳感器網絡的形晌
變電站的電磁干擾主要分為兩部分:0~300mhz低頻部分、2. 4~2. 5ghz同頻帶寬。
1)電暈放電和空氣擊穿所產生的低頻干擾的頻帶離無線傳感器網絡的工作頻段2. 4ghz很遠，并且強度小于一40dbmw，可以通過低通濾波器進行處理，因此對無線傳感器網絡的無線通信基本沒有影響。
2) sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電所產生的電磁干擾在2. 405ghz~2. 485ghz頻帶內也有較強的信號存在，在間隙擊穿電壓為i5kv左右時電磁強度達到一40dbmv。變電站現場的擊穿電壓可能會更高，電磁強度也就更高，因此對無線通信會有一定的影響。但是同頻干擾對于無線傳感器網絡通信的影響是很小的，這可以通過兩方面說明:
①無線傳感器網絡應用的直接序列擴頻技術，直接序列擴頻技術的抗干擾能力是由于接收機將擴頻后的信號再次與擴頻碼相乘還原出原始信號，同時干擾信號也在接收端與擴頻碼相乘從而將其頻帶展寬，干擾信號能量也就分散到很寬的頻帶上，這樣2. 405ghz~2. 485ghz頻帶內只有很小部分干擾信號能量，因此同頻噪聲對于無線傳感器網絡通信干擾是微乎其微的。
②sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電產生瞬態電磁千擾，這種干擾只能持續很短的時間，因此對無線傳感器網絡的干擾也是瞬間的，瞬態電磁干擾結束，無線傳感器網絡也恢復正常。
一、前言
我國是世界上最大的煤礦生產國，年產量達12億噸，占世界煤炭總產量的27%，同時我國也是煤炭消耗大國，煤炭工業在我國經濟建設中占有十分重要的地位。然而近年來國內持續不斷的礦難發生，給國家和人民帶來沉重的災難。此時礦場通信在任何時候任何地點都能進行可靠運行的重要性就凸顯出來，但由于煤礦井生產具有生產工序復雜，作業地點分散，人員流動性大，工作環境惡劣，事故隱患大等特點，所以要求煤礦井通信必須保證在事故發生時準確、及時、高效地進行通信聯絡，以便于井下緊急報警、人員撤離、搜尋救護目標等。
由于煤礦井的地層主要是由沉積巖構成的多層狀結構組成，各層分別屬于不同的層系，通常每一層系都有若干的礦物層和圍巖。所以，在發射天線的電磁場所覆蓋的通信區域內，可能會包含一些屬于不同地質年代的巖層。此外，地質構造運動的時有發生，各巖層的埋藏角差別很大，巖層的形狀有緩傾斜和急傾斜，其埋藏角不是一成不變的。同一巖層，在某些區域可能是緩傾斜，而在另一些區域可能是傾斜或急傾斜。最常見的是緩傾斜巖層和傾斜巖層。同時，各礦物層的層間距也有很大的差別，由相隔巖層的厚度決定，在各自的伸展方向上有可能加厚或變薄，甚至出現尖滅，分叉和斷層?？傊?，無線電信號在煤礦井巖層中的傳輸條件極其復雜，這也是穿透巖層無線通信問題難以解決的種種問題之一。
二、我國煤礦井下透地通信的現狀
對于地下無線通信的研究，早在上個世紀三十年代就已經開始了，當時國外某些國家出于軍事目的希望采用地下無線通信的方式來解決地下核試驗場到控制所之間的數據傳輸、地下指揮所到地下發射井之間的通信聯絡，但其發展相當緩慢。上世紀50年代末，國內外才出現了一些有關地下通信的論文及研究報告。英、法、美、日、加拿大等國通過研發推出了各種類型的井下無線通信系統。
90年代中期，加拿大的愛儀公司和澳大利亞的礦通公司先后推出具有高速信息公路功能的井下漏泄通信系統。這些系統采用的頻率在145～180MHz范圍，該系統可提供32個話音和數據傳輸信道，以及16個圖像視頻單向傳輸頻道，并能傳輸人員和設備跟蹤信息，具有尋呼遙控和緊急預告功能。
我國的地下煤礦井通信是從改革開放以來才逐步發展起來的，主要向三個方向發展：全煤礦井調度通信、全煤礦井局部通信和全煤礦井無線通信。
1.全煤礦井調度通信
全煤礦井調度通信屬于有線通信范疇，是煤礦井通信的主體，主要進行生產調度、指揮等工作。其經歷了人工磁石式電話、共用式礦用人工電話、縱橫制礦用自動電話、空分制程控調度機等發展歷程。近年來出現了數字程控調度機，該機可以進行清晰的語音通信，還可以實現數據、圖像的交換通信功能。只是目前價格相對于空分制程控調度機比較昂貴，不太適宜工業場合的大范圍投入。
2.全煤礦井局部通信
全煤礦井局部通信也屬于有線通信，它采用電話線進行通信，在一條電纜上連接多臺電話，實現各分機之間的通信聯絡。該系統的架設比較容易，價格也比較低，可以廣泛應用于生產環節。
3.全煤礦井無線通信
隨著地面通信的飛速發展全煤礦井無線通信也在不斷的發展，各個時期的井下無線通信技術為煤礦井下的安全生產和現代化管理做出了不同貢獻。我國井下無線通信主要方式有動力線載波通信、感應通信、漏泄通信、小區蜂窩移動通信、礦用小靈通無線通信系統、基于WiFi/ZigBee/RFID/UWB/WMN的短距離無線網絡與通信及超低頻透地無線通信等。
（1）動力線載波通信是應用在煤礦井架線機車上，借助動力電纜或機車架線作為信道，將語音信號調制成幾十千赫茲的載波信號在信道上傳輸。由于煤礦井載波通信采用的信道分支多，線路上設備啟動頻繁，造成信道參數隨時間和地點的變化很大，因而通信質量不理想。目前的載波通信系統在傳輸距離、通話清晰度、抗干擾性能和感應通信及漏泄通信技術相比有較大的差距。
（2）感應通信是通過架設專用的感應線或利用巷道內已有的導體如電纜，管道等進行通信。感應通信系統組成簡單、價格低廉，感應線鋪設簡便、無需中繼器等優點，使得該無線通信方式受到煤礦井的普遍采用。此外，它還能實現低發射功率遠傳輸距離，能同時向多方向傳輸信號。但是通信采用的信號頻率在兆赫茲以下，容易受到井內其他電磁噪聲的干擾，這樣使得感應通信的語音通話質量不理想。
（3）漏泄通信是通過在煤礦井中架設一條特制的同軸電纜，每隔一段距離在電纜上開一個槽孔，利用泄漏出的電磁場實現移動臺與移動臺之間，以及移動臺與固定臺之間的遠距離通信。該通信采用超高頻進行無線通信，信道穩定、電磁干擾小，但是系統的可靠性較差，抗故障能力差，只要某段中繼器與電纜之間發生故障，該中繼器后面的部分就會癱瘓，并且隨著中繼器的增加，噪聲也會逐級放大，以至于影響正常通信。除此之外，系統的維護和管理的成本也比較大，漏泄電纜的架設要求也比較高。
（4）小區蜂窩移動通信是一種建立在第二代GSM公共無線移動通信技術之上，將其大區域通信機制改為小區通信制的全雙工移動通信系統，本質上講，就是將地面蜂窩移動通信技術移植到煤煤礦井下應用，并用微小區概念來將井下巷道進行劃分，然后根據無線電波衰耗大小將全煤礦井服務范圍化為若干個較小服務范圍。然而，該系統在規劃井下部署和工作頻率時十分繁瑣，而且只支持語音，不支持圖像等視頻傳輸，也不能進行自行組網。
（5）礦用小靈通無線通信是按照煤礦安全相關標準，將城市中推行的公眾通信系統進行技術處理和移植，并延伸到煤礦井中使用，從而構建起井下無線通信網絡服務平臺。該服務平臺可實現高速數據業務、人員定位信息傳送等，可同時為煤煤礦井上、井下提供無線通信服務，在煤礦形成一整套覆蓋井上、井下立體的無線移動通信及生產調度系統。
（6）基于WiFi/ZigBee/RFID/UWB/WMN的短距離無線網絡與通信技術是以短距離的無線通信網絡技術為核心，以煤礦井工業以太網為整個系統的主干傳輸平臺，形成有線主干與無線終端相結合的通信方式。該通信系統具有低成本、低功耗、高擴展性、覆蓋靈活、易配置和部署等優點，迅速在煤礦井無線通信、人員和設備無線定位和跟蹤管理以及瓦斯無線監測系統中得到廣泛的應用。
（7）超低頻透地無線通信是一種電磁波穿透大地層的進行信息傳輸的無線通信方式，主要用于地面和井下應急救援人員通信。該系統能在充滿噪音、灰塵、照明度、電源供應等特定環境下進行工作，缺點是系統屬于單向通信、信道容量小，且無線通信速率低，傳輸帶寬比較窄，易受低頻電磁干擾。透地通信系統在地面所需的發射天線長達數千米，且其價格還比較昂貴，所以，只適合在大型煤礦中采用。
三、煤礦井下透地通信的應用研究
煤礦井透地無線通信系統是一種專用于煤礦井通信的無線通信系統。它主要用于礦場上指揮日常的生產管理和生產調度，并能在緊急情況下（如發生煤礦井坑道坍塌、透水、爆炸等突發事故時）仍然可以有效地進行地面與井下通信聯絡，這樣就可以為開展高效的施救行動帶來方便。
煤礦井透地無線通信采用極低頻（ELF，300～3000Hz）及甚低頻（VLF，3～30KHz）信號，因為這些頻段的電波能夠在巖層、沙壤、水等地層介質內傳播，且波長比較長其對地層穿透能力強，單位距離的衰減小，這在軍事上早有應用。本文提出的煤礦井透地無線通信系統就是基于極/甚低頻信號對地層具有較強的穿透能力這個機理來進行研究的。其通信系統組成如圖2.1，由地面通信部分、巖層信道及井下終端接收機構成。地面通信部分包括地面天線、地面電臺、監控室計算機等。監控室計算機用來向地面電臺發送數據，地面電臺對數據進行處理后控制地面天線的數據發送。該通信系統有三種工作模式：廣播、尋呼、緊急求救等。
當系統工作在廣播及尋呼模式下時，地面天線作為發射天線；地面電臺將監控室傳送來的廣播或尋呼數據，經過編碼、調制、功率放大等過程，產生低頻大功率激勵（預計可能需要數千瓦），施加于地面天線，激勵出低頻交變電磁場。低頻電磁場在穿越地層的過程中損耗較小，可以穿透100m～3km的地層，到達礦工所在的坑道。礦工隨身攜帶的終端機內藏有磁棒天線，耦合磁力線，變為電信號，再由選頻、放大、解調、解碼、糾錯、顯示等過程，完成數據接收過程。每臺終端機都具有唯一的編號，在尋呼模式下，只有編碼與尋呼編號一致的那一臺終端機響應并顯示尋呼內容；廣播模式下每一臺終端機都響應；還可根據班組編號實現群組廣播功能。
當發生緊急事故時，任何一臺終端機都可以緊急呼救，按壓呼救按鈕后，終端機發射求救信號，地面天線作為接收天線。終端機所發出的低頻信號穿透地層后被地面臺接收，經放大、選頻、解碼后，獲得求救人員信息。雖然終端機本身發射功率較小，但地面大面積的天線能夠提供較高的靈敏度。由于長波通信信道窄，要考慮信道復用問題，當多個終端機同時需要發送求救信號時，初步考慮采用載波監聽隨機競爭信道的方式互相錯讓發送時隙。
四、小結
我國煤礦井下透地通信的研究還處于不斷趨于成熟階段，經歷了有線到無線的過程，而透地通信在煤礦領域中有廣泛應用，對于促進人身安全和煤礦事業的發展具有重要的作用，將來在這一領域中必將會有更多更新的知識產生。
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以火災自動報警技術為核心的建筑消防系統，是預防和遏制建筑火災的重要保障。畢業論文，消防工程。近年來，我國火災自動報警工程應用技術實現了較快發展，但由于在實際應用中，火災自動報警系統的通訊協議不一致，火災自動報警工程技術水平還相對落后，還存在著一些比較突出的問題。①適用范圍過小。我國火災自動報警系統技術比美、英等發達國家起步較晚，安裝范圍主要是《高層民用建筑設計防火規范》、《建筑設計防火規范》規定的場所和部位，而在易造成群死群傷的中小型公眾聚集場所和社區居民家庭甚至部分高層住宅都沒有規定安裝火災自動報警系統，適用范圍過小，防范措施不到位。畢業論文，消防工程。②智能化程度低。我國使用的火災探測器雖然都進行了智能化設計，但由于傳感器件探測的參數較少、支持系統的軟件開發不成熟、各種算法的準確性缺乏足夠驗證、火災現場參數數據庫不健全等，火災自動報警系統難以準確判定粒子(煙氣)的濃度、現場溫度、光波的強度以及可燃氣體的濃度、電磁輻射等指標，造成遲報、誤報、漏報情況較多。③網絡化程度低。我國應用的火災119動報警系統形式基本上以區域火災自動報警系統、集中火災自動報警系統和控制中心火災自動報警系統為主，安裝形式主要是集散控制方式，自成體系，自我封閉，尚未形成區域性網絡化火災自動報警系統。畢業論文，消防工程。④組件連接方式有待改善。火災自動報警系統以多線制和總線制連接方式為主，探測器和報警器及控制器之間是采用兩條或多條的銅芯絕緣導線或銅芯電纜穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干擾能力差的缺點。同時，銅導線耐高溫性能差、易磨損，系統施工維修復雜，影響了火災自動報警系統的可靠性和更廣泛的應用。⑤火災自動報警系統誤報、漏報問題較多。由于火災探測器的安裝環境極其復雜，加之各種傳感器在探測火災方面存在著某些先天不足，無法準確地感應各種物質在燃燒過程中所特有的聲波、光譜、輻射、氣味等諸多方面發生的微妙變化，對火災發生過程中所產生的不同粒徑和顏色的煙存在探測“盲區”，誤報、漏報現象時有發生。⑥超早期火災探測報警技術應用還幾乎處于空白。國外已開發出適合潔凈空間高靈敏度感煙火災探測報警系統，如激光式高靈敏度感煙火災探測器，吸氣式高靈敏度感煙火災探測報警系統和氣體火災探測報警系統，與普通火災探測報警系統相比，其探測靈敏度提高了兩個數量級，甚至更多，這些系統采用了激光粒子計數、激光散射等原理監視被保護空間，以單位體積內粒子增加的多少來判斷是否發生火災，系統可在火災發生前幾小時或幾天內識別潛在的火災危險性，實現超早期火災報警。而該技術我國目前還處于起步階段有待進一步研究開發應用。
針對上述問題，火災自動報警應用技術應進一步著眼于當前國際發展的新形勢，加快更新改造進程，加強對數字技術和新工藝、新材料的應用，改進系統能力，使火災自動報警應用技術向著高可靠、低誤報和網絡化、智能化方向發展。當前，國外火災自動報警應用技術的發展趨勢主要表現為七個方面。畢業論文，消防工程。
1 網絡化
火災自動報警系統網絡化是用計算機技術將控制器之間、探測器之間、系統內部、各個系統之間以及城市“ll9”報警中心等通過一定的網絡協議進行相互連接，實現遠程數據的調用，對火災自動報警系統實行網絡監控管理，使各個獨立的系統組成一個大的網絡， 實現網絡內部各系統之間的資源和信息共享，使城市“ll9”報警中心的人員能及時、準確掌握各單位的有關信息，對各系統進行宏觀管理，對各系統出現的問題能及時發現并及時責成有關單位進行處理，從而彌補現在部分火災自動報警系統擅自停用，值班管理人員責任心不強、業務素質低、對出現的問題處置不及時、不果斷等方面的不足。
2 智能化
火災自動報警系統智能化是使探測系統能模仿人的思維，主動采集環境溫度、濕度、灰塵、光波等數據模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經網絡技術等進行計算處理，對各項環境數據進行對比判斷，從而準確地預報和探測火災，避免誤報和漏報現象。畢業論文，消防工程。發生火災時，能依據探測到的各種信息對火場的范圍、火勢的大小、煙的濃度以及火的蔓延方向等給出詳細的描述，甚至可配合電子地圖進行形象提示、對出動力量和撲救方法等給出合理化建議，以實現各方面快速準確反應聯動，最大限度地降低人員傷亡和財產損失，而且火災中探測到的各種數據可作為準確判定起火原因、調查火災事故責任的科學依據。畢業論文，消防工程。此外，規模龐大的建筑使用全智能型火災自動報警系統， 即探測器和控制器均為智能型，分別承擔不同的職能，可提高系統巡檢速度、穩定性和可靠性。
3 多樣化
（1）火災探探測技術的多樣化。我國目前應用的火災探測器按其響應和工作原理基本可分為感煙、感溫、火焰、可燃氣體探測器以及兩種或幾種探測器的組合等，其中，感煙探測器一枝獨秀，但光纖線性感溫探測技術、火焰自動探測技術、氣體探測技術、靜電探測技術、燃燒聲波探測技術、復合式探測技術代表了火災探測技術發展和開發應用研究的方向。此外，利用納米粒子化學活性強、化學反應選擇性好的特性，將納米材料制成氣體探測器或離子感煙探測器，用來探測有毒氣體、易燃易爆氣體、蒸氣及煙霧的濃度并進行預警，具有反應快、準確性高的特點，目前已列為我國消防科研工作者的重點研究開發課題。
（2）設備連接方式的多樣化。隨著無線通信技術的成熟、完善和新型有線通信材料的研制，設備間、系統間可根據具體的環境、場所的不同而選擇方便可靠的通信方式和技術，設備間可以用無線技術進行連接，形成有線、無線互補，同時新型通信材料的研制開發可彌補銅線連接存在的缺陷。而且各探測器之間也可進行數據信息傳遞和交流，使探測器的設置從枝狀變成網狀，探測器不再是各自獨立的，使系統間、設備間的信息傳遞更方便、更可靠。
4 小型化
火災自動報警系統的小型化是指探測部分或者說網絡中的“子系統”小型化。如果火災自動報警系統實現網絡化，那么系統中的中心控制器等設備就會變得很小，甚至對較小的報警設備安裝單位就可以不再獨立設置，而依靠網絡中的設備、服務資源進行判斷、控制、報警，這樣火災自動報警系統安裝、使用、管理就變得簡潔、省錢、方便。
5 社區化
目前我國火災自動報警系統只被安裝在重要建筑上，而在美國、日本等發達國家，包括許多居民家庭都安裝了火災自動報警系統。隨著我國經濟的不斷發展、人們安全意識的增強、火災自動報警系統的進一步完善以及智能化程度的提高，在社區家庭特圳是高級住宅積極推廣應用防盜、防火聯動報警裝置或獨立式感煙探測器，對干預防居民家庭火災是非常必要和行之有效的措施。
參考文獻
［1］@于瀟.淺談我國火災自動報警系統生產行業的發展概況［J］.科技資訊，2005,(23).
