发布时间：2022-04-25 04:42:33
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的1篇通信方面论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、系统结构
由于冶金测控仪表的数据结构复杂，数据属性较多，维修成本较高，本文基于冶金数据的特征，提出了一种基于微粒群优化的冶金测控仪表数据通信仿真系统。冶金测控仪表数据通信仿真系统包括数据收集模块、子站通信模块以及主站分析模块。系统主要对冶金测控仪表总实时运行的不同类型正常和非正常的数据进行收集，统一成固定格式的数据集，保存到相应的大型数据库中。数据收集的内容有冶金测控仪表数据、自动存储运行数据、相关传感器优化的不同仪表接口数据，这些数据主要通过二次设备自动化转置的传感器采集得到。冶金测控仪表的子站通信模块，该模块具有重要的价值，是底层通信设备同上层监控设备的纽带，具有服务器性能，该模块基于UDP/TCP报文通信机制完成上下层数据通信。分析模块是数据通信的优秀运算模块，通过基于微粒群优化的数据通信同NRF算法，实现对海量数据中故障进行准确报警，通过优化模型获取冶金测控仪表现场数据。
二、硬件设计
1.测控仪表硬件结构
由于每个检测仪表特别是处于工控机的里层检测仪表信息储存量和信息传输量较高，并且需要无线通信功能模块，因此本文系统中的测控仪表是以功能强大的新型单片机C8051F005作为控制核芯片。该芯片的模拟前端采用8通道模拟多路器、可编程的增益放大器、12位A－D变换器等构成，控制芯片通过这些模拟前端实现桶NRF401无线收发器间的数据通信，并且通过P1启动报警驱动，完成系统的报警功能，采用P2启动键盘矩阵，完成相关参数的设置。
2.仪表显示接口设计
系统的显示接口采用AT89C2051芯片，该芯片通过串口（RXD，TXD）、显示接口以及RS232c接口实现同模拟量输入通道、输入设置、输出控制、报警指示的数据交互，其中输出控制以及报警指示电路应采用5根I/O线，其余的8根I/O线实现数据的显示、输入设置和模拟量采入等性能。通过模拟串口以及串口复用技术完成数字和光柱显示的动态扫描，双64段光柱和8位8段LED数码管显示都使用164输出接口。
3.通信模块设计
通信控制模块的底层控制器同上方操作员站通过40芯的ZIF连接器交换信息，故障数据的分析也是采用该种形式传输数据，并包含Flash存储器保存相关的数据信息，采用天线插口获取的外部环境信息可通过GSM射频部分传递到GSM基带处理器中的复合式EMI滤波器消除电磁干扰，再通过40芯的ZIF连接器同上层控制模块进行数据传递，电源ASIC为GSM基带处理器提供电源。GSM基带处理器中包含两个输入端、两个输出端以及一个接地端，滤波电容C1～C4同共模电感L能够避免出现共模干扰，通过GSM网络确保故障能够及时传输到相应的控制终端中。
三、软件设计
1.检测软件设计
基于微粒群优化的冶金测控仪表数据通信仿真系统基于VisualStudio2005和Matlab进行开发。Matlab具有强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。软件通过分层次的规划方法进行设计，上层模块通过调用下层模块中接口函数实现相应的功能。从上到下包括3个层次：
1）底层数据控制模块，该模块可同不同硬件进行数据通信，主要有仪表数据收集、FPGA数据通信以及模拟电压数据收集等。
2）检测功能模块，对冶金测控仪表的响应时间参数、电流参数、电压参数等一些附加电参数进行检测。
3）结果显示界面，用于向用户呈现仪表数据通信结果以及完成相关参数的设置，实现人机交互，提供人机交互途径。显示界面可提供数据报表显示和打印功能，并且将检测数据导到Excel表格，实现对不同待测仪表、不同检测条件得到的参数进行对比分析。
2.冶金测控仪表故障的检测
本文通过微粒群优化的目标函数全面分析了仪表的损耗、故障次数以及维修次数等因素，确保冶金测控仪表的严重故障能够被及时检测出，冶金测控仪表中存在故障时通过报警模块进行报警，否则通过评估模型和故障数据智能分析模型中的粒子群优化函数实现对系统故障的准确判断，系统中的自动化数据装置采集传感器环境优化的数据，如果存在危险信息则通过报警模块进行报警，否则通过故障数据智能分析模块进行分析，再通过报警模块进行报警。
四、实验分析
通过实验验证本文系统的有效性，实验数据来自于某冶金测控仪表数据库，采集其中的1000个样本数据，分别采用传统系统和本文系统对该实验样本数据进行分析。本文系统下的仪表数据通信效率高于传统系统，并且本文系统下的数据通信效率具有平稳性，传统系统的数据通信效率随着样本数量的增加出现明显的波动，说明本文系统具有较强的鲁棒性。在不同干扰环境下本文系统的数据通信效率优于传统系统，并且在干扰或恶劣的冶金测控仪表数据通信中，本文系统下的数及通信效率呈现显著的优越性，说明相比传统系统本文系统具有较强的抗干扰性能，能够确保数据的准确通信，具有重要的应用价值。随着检测样本数量的增加，传统系统和本文系统下的冶金测控仪表数据通信时间和通信误差都不断增加，而通信效率逐渐降低，并且本文系统下的冶金测控仪表数据通信指标始终优于传统系统，说明本文系统确保冶金测控仪表的数据通信的高效运行，具有较强的优越性。
五、结束语
本文提出了一种基于微粒群优化的冶金测控仪表数据通信仿真系统，塑造了集中式的仿真系统模型，分析了测控仪表、仪表显示接口以及数据通信模块的硬件设计，基于层次设计方法将系统软件划分成底层数据控制模块、检测功能模块以及结果显示三个模块，采用微粒群优化的目标函数对冶金测控仪表的损耗、故障次数、维修次数等数据故障进行准确的判断，及时检测出冶金测控仪表的严重故障，确保冶金测控仪表数据通信的顺利运行。实验结果表明，该种系统下的冶金测控仪表数据通信效率以及抗干扰性能都优于传统系统，具有较高的应用价值。
作者：朱珠 单位：贵州理工学院电气工程学院
1基于网络编码的数据通信技术研究概述
在网络的数据通信当中有很多的网络通信方式，而不同的网络应用是要采取与之相适应的网络通信方式进行数据通信的。现阶段较为常用的网络通信方式有单播、多播通信以及广播通信这三种，其中单播通信大多数情况下都是用于网页的浏览等相对比较简单的网络通信环境中，而多播通信一般都是用于会话，比如说视频通话这一类的。而广播通信的使用范围与多播通信大致相同，但是广播通信的通信对象是不受通信限制的。我们这里所说的这三种通信方式是目前较为普遍使用的通信方式，还有其他的一些通信方式也被运用鱼不同的网络应用中。
2网络编码
2.1网络编码的基本原理
网络编码较为全面的定义了网络结点输入和输出的关系，中间结点一旦具备编码条件，那么中间结点就会对其所接受到的数据按照相应的方式进行编码方面的处理。当编码的数据被逐渐的传送到后续结点之后，后续结点可以进行编码，也可以不进行编码，如果有需要还要进行编码的话，这时就要对接到的信息按照之前的方式再进行一次编码，然后传输，经过不断的反复编码传输，最终就会实现所有的编码信息都能够到达目的结点。最后一步工作就是目的结点通过对信息进行译码之后，就可以得到最初结点所发出的基本信息了。
2.2网络编码的构造方法
在对网络编码的研究当中最主要的一个问题就是结点要根据哪种方式对所接受的数据分组进行编码组合。从目前的研究来看，学者从不同的角度对网络编码的构造方法进行了相应的分析探讨，比如说采用的编码系数选择方式，分组编码操作方式等方面，其具体的表现是根据编码结点分组进行编码操作的方式，其中线性网络编码主要表现是结点对所接受的数据分组实行的是线性编码组合型操作，不然编码的工程就会变为非线性网络编码。我们根据编码系数的选择方式，把网络编码构造的方法分为两种，一种是确定性网络编码，另一种是随机网络编码。这两种编码都有一定的好处，但是确定性网络编码构造方法的编码系数是根据某一种算法进行确定的，而随机网络编码中编码系数是从伽罗符号中随机进行选择的，因此随机网络编码构造方法在整个的网络编码系数选择中占据着灵活性的地位，这也是随机网络编码构造方法的特点。我们根据编码在网络系统中的具体实现过程，将网络编码分为了两种编码形式，一种是集中式网络编码，另一种是分布式网络编码。集中式网络编码是在编码的过程当中需要了解全局的网络拓扑，根据全局网络的情况来分配相应的编码系数，这一编码形式并不适合拓扑变换较大的无线网络。分布式网络编码仅仅需要了解网络当中一部分拓扑信息就可以进行相应的编码操作，而且分布式网络编码还具有较为良好的应用性能。
2.3网络编码应用网络数据传送的研究
网络编码是一种编码和路由信息交换的技术，在传统道德路由方法基础上，通过对接收的多个分组进行相应的编码信息融合，以达到增加单次传输信息量的作用，从而提高网络的整体性能。网络编码最开始提出时是因为多播技术，网络编码最初是为了提高网络多播的数据速率，而随着网络研究的不断深入，使得网络编码在其他的领域也逐渐有了优势，比如说提高网络带宽的利用率，从总体而言，对网络编码的应用在很大程度上提高了网络的实际吞吐量，进一步的减少了数据分组的传输量，也在一定程度上降低了数据传送的功耗，由此我们看出网络编码为网络的数据传送性能的改善提供了新的途径。
2.4基于网络编码的数据传送技术研究趋势
随着基于网络编码的数据通信技术研究的不断深入，出现了很多新的理论，但是网络编码所面临的问题也随之增多，尤其是网络编码的网络数据传送技术问题，虽然经过近几年的研究取得了一定的进展。但是仍然面临着许多难题需要我们去逐一解决。
1）网络编码复杂度得到降低
现阶段最主要的一个问题就是怎样在提高网络编码效率的同时降低网络编码的复杂程度。这会涉及到网络编码的相应网络开销，这也是作为网络编码性能评价的内容之一，还有就是在网络编码实用化的过程当中，逐渐控制网络编码的复杂程度，减少网络编码需要的额外的计算量，从而降低系统的实施成本。这对于网络部署以及应用网络编码都具有非常重要的意义。
2）数据传送可靠性研究
保证网络性能的一个主要方面就是提高网络数据传送的可靠性，现阶段对网络数据传输可靠性的网络编码研究主要是根据多径路由展开的，这也在一定程度上对网络编码中的数据传输提供了可靠性。因此在多跳动态的网络环境当中，分析研究提高网络编码数据传送的可靠性具有很高的现实意义。
3基于网络编码的数据通信技术的相应解决方案
1）在对网络编码的网络协议结构研究当中，其出发点主要向三个方面集中：一是较为系统的分析网络编码在各个协议层与现有协议相结合的参数，其目的是为了让应用网络编码提高网络的系统整体性能；二是设计相应的对应网络性能指标的线性规划模型，以便求解出线性规划模型的最有设定；三是提高各个协议层之间的信息反馈机制来实现参数的实时调整。
2）在对网络编码时延约束控制的研究当中，针对数据在网络中各个结点频繁的参与编码和解码的操作，使得数据编码时延逐渐成为了网络数据传送累积时延的主体，基于此种情况，我们在网络编码的实际应用当中，提出了基于数据传送时延约束的网络编码模型，这一模型的出现在较大程度上对传送时延进行了优化的控制；与此同时我们还引入了数据传送信息反馈机制，以此来促进数据在网络结点中的及时有效传送。
4结束语
本文通过对基于网络编码的数据通信技术的研究，可以了解到我国的网络编码在实际的网络应用中还是处于较为初级的阶段，还有很多问题都需要我们解决，其中网络编码方案的设计、简化复杂的编码这些问题都是急需解决的关键问题，这些问题如果得到解决，就可以在一定程度上避免目前所应用的协议软件的更改，与此同时也降低了网络编码的复杂度，进而减小了协议运行的开销。希望在以后的研究当中，可以更好的对网络编码的数据通信技术进行创新研究，以便更好的应用于社会的各个领域。
作者：赵晓丹 单位：大庆油田信息技术公司
一、光纤通信技术定义
光纤通信主要是以光作为信息载体与将光纤作为传输介质的一种通信方式。在通信系统的对比当中，电波的频率比载波的光波频率低很多，而光纤传输的损耗又比导波管或同轴电缆低，因此光纤通信的容量比微波通信大得多。由于光纤是采取玻璃材料制造出来的，且它可作为电气绝缘体，所以勿需顾虑接地回路问题，光波在光纤中进行传输时，不会由于光信号泄露去担扰信息传输被其他人窃取盗听，因为光纤的芯非常细小，由多条芯组成光缆的直径一样小得很，故传输信道以光缆为主，使得在传输系统中占用的空间相当小，有利于对地下管道拥挤的问题得到有效解决。
二、当前光纤通信技术的优势
1.通信容量大、频带非常宽
在光纤的通信系统中，光纤的传输带宽比电缆或铜线大很多，单模光纤的宽带具有几十GHz•km。对于单波长光纤通信系统来说，因终端设备出现电子瓶颈反应，而使光纤带宽的优势难以发挥出来，一般选取各种不同技术进行传输容量的增加，尤其在当前密集波分复用技术的应用中，极大地使光纤的传输容量得到了增加，能够让光纤的传输容量扩大几倍甚至可达到几十倍之多。从现在来看，单波长光纤通信的传输速率通常在2.5Gbps至10Gbps之间，在采用该技术可以实现的是多波长传输系统的传输速率比单波长传输系统高出数百倍之多，其巨大的带宽优势使得单模光纤成为当前电信宽带综合业务网的首推介质。
2.光纤芯径超细、重量非常轻、柔软无比、铺设简易
光纤的芯径非常细，其直径大约是0.1毫米，采用多芯光纤构成光缆的直径也相当的小，八芯光缆的直径大约为10毫米之小，而标准的同轴电缆却达到47毫米之大。如若选取光缆作为信道传输，可使减少传输系统占用大的空间，让空间得到有效的释放，使地下管道拥挤的难题得到解决，同时极大地节省了地下管道的投资成本；另外，光纤的重量非常轻，柔软性十足，其重量与电缆比较起来轻很多，光纤通信可以应用在人造卫星、宇宙飞船与飞机上面，能够有效减轻卫星、飞船与飞机等的重量，其发展意义不言而喻。
3.电磁抗干扰性能相当强
大家都通晓光纤主要是以石英制作而成的绝缘性材料，绝缘性非常好，且不易于被腐蚀。同其有关的还有一个优势是光波导对电磁干扰的免疫力，自然界中的太阳黑子活动、雷电与电离层的变化都难以对它进行干扰，甚至人为释放的电磁也不会受到其中的干扰与影响，并且还能应用在同电力导体密切组合构成一种复合光缆或者与平行铺设到高压电线。其作为非导电介质的一种，交变电磁波在其中不会产生同信号毫无相关的噪声。如此说来若将它平行铺设到高压电线与电气铁路旁，也难以受到电磁干扰的影响。
4.中继距离长、损耗相当低
石英光纤是当前光纤通信系统中使用最多的一种，该种光纤的传输损耗与任何一种传输介质的损耗相比较都显得低，所以由其构成光纤通信系统的中继距离比起其他的系统要长很多。若将来选取非石英极低损耗的光纤，从理论而言其损耗可以下降得更加低。这说明经由光纤通信系统能跨越更加大的无中继距离;而对于长途传输线路而言，因减少了中继站的数目，所以大大降低了系统成本与复杂性。在当前由石英光纤构成的光纤通信系统中，其最大中继距离有200多公里，而由极低损耗非石英光纤组成的通信系至数公里之长，这样有利于提高通信系统的可靠性与稳定性，更可降低其运作成本。
5.保密性能非常好
随着不断发展的科学技术，电通信方式的保密性存在着一定的缺陷，易于被人偷窃监听，只需在电缆或明线周边布设一个接收器，就能够获得传送的信息，而光纤通信系统却可解决反窃听这一难题，其保密性非常好。光纤通信同电通信有所不同，光纤的设计独特无比，在光纤中传输的光波基本没有跑到光纤的外面，已被局限于光纤的纤芯与包层邻近进行传输。尽管在弯曲半径十分小的地方，泄漏的可能性也非常微弱。所以泄漏到光缆之外的光基本上没有，更况且中继光缆与长途光缆通常均埋在地下，由此可知其保密性能相当不错。
三、电信光纤通信技术的发展与实际应用
光纤技术的发展有赖于通信技术的不断发展，在全新时代的背景下，人们对光纤通信需求将与日俱增中，下面简要介绍四种光纤通信技术的应用情况。
1.电信光纤到户接入技术
随着社会经济的迅速发展，人们的物质生活水准得到了大大的提高，网络信息传递的高速化已成为每个人心目中所要追求的目标，光纤到户接入技术却能使人们的这一种需求得到满足，该技术能够实现宽带波长的不断变化，也能允可同时使用多个用户，使信息传输的高速化得到了实现，让多媒体技术与高速信息传输真正走进人类社会的实际应用当中去。
2.波分复用技术
波分复用技术能够按信道光波的频率或不同波长，以光纤的广播当作信号载波，经合波器进行有效合并，通过一根光纤传输，采用分波器于接收端处把不同的光波加以分开，这样可实现复用传输。在波分复用技术应用的过程中，使光纤通信的大容量传输得到了实现，同时极大地节省了通信运作成本，使通信技术获得了一个新的制高点，并且为运营商们提供了非常大的便利。
3.光联网的实现
波分复用技术主要是以点至点为基础的通信，若在光路上也能让交叉连接得到实现的话，就能够产生光联网。光联网的发展潜力可谓前途一片光明，不但让网络得到了扩展，而且使网络透明性增加了不少，其必然将会成为全球电信网络建设的优秀项目。
4.全新一代光纤
随着不断增加的IP业务量，电信网络架构传输容量大的光纤就成了全新一代网络应用的根本。传统旧有的一模光纤在进行超高速长距离传输时，已显得有点乏力，全波光纤作为全新一代的研发已经拉开序幕，同时也是电信通信业作为开发的优秀目标。
四、结束语
自从光纤通信技术诞生以来，光传输的速率不断在以几何式增长着，而生活在地球的人们对通信容量却是无止境的追求，随着光通信技术的更新换代，必将会推动着21世纪通信业的发展，甚至会对全球经济的发展产生无比巨大的影响。
作者：林海彬 单位：清远市电创通信设备有限公司
1.国内智能电网用电信息采集系统的主要职能
1.1数据采集
数据采集是用电信息采集系统的主要职能，它使以往耗时耗力的数据采集工作变得既简单又高效，而且根据各种业务的各种需要，可以对数据采集进行合适的调整，以满足不同业务的需要，这样，可以保证采集工作的定时性，而且还可以对数据进行随机采集，或直接接受用户上报的数据。
1.2数据管理
用电数据采集系统可以使数据的运算、分析和储存得以实现，从而实现原始数据的安全有效，而且可以保证对异常数据的甄别工作的实现。在对数据进行分析后，可以得出三项平衡度，另外，可以根据设定的突变值，定时对线损进行相应的分析，包括用电情况的等。
1.3数据控制
为了控制电网功率的定值，我们也可以使用用电信息采集系统，对用电时段、总的用电量以及保电工作进行控制，还可以实现远程遥控。
1.4综合运用方面
对于用电信息采集系统，除了上述应用职能之外，还可以实行预付费管理、对用电管理人员的考勤管理、通过现代化的信息通信（手机短信、语音）及时向用户发送用电的相关信息，实现与用户的及时沟通、及时联系，使用户对自己的用电情况及时了解，此外，互联网和银行卡等相关媒介的使用也可以实现同样的目的。
2.智能电网用电信息采集系统中各种信息采集系统的优缺点
智能电网用电信息采集系统能够充分利用现有的配电网络来实现信息的快速传输，这是该系统在宽带通信中的优势，在上述的职能中有充分的体现，这里就不再叙述。对于该系统之外的缺点，主要存在于“电磁辐射”、“噪声干扰”、“变压器阻隔信号”以及“BPLC协议”等各方面。第一，在电力线宽带的通信技术中，其重要环节是减小电磁辐射，但是此时，电力线的工作特性与射频天线发射的电磁波，会对现有的短波通讯产生干扰。第二，当电力线宽带在执行通信工作时，配电变压器使信号不能够直接从中压网进入低压网，因此，为了解决这一问题，需要相应的设备的协助，但是这些设备通常比较昂贵，这是该系统中存在的另一缺点。第三，电力线通道的噪声干扰比较大，时变性也比较强，而噪声的来源是各种电器和几点产品以及电力线本身，很难消除。而且，这些噪声还会对电力器件产生作用，使其产生周期性噪声、产生宽带噪声。更糟糕的是，一些未接入电网的设备会将其产生的噪声通过射频耦合进入电力线。
3.智能电网用电信息采集中电力线宽带通信技术的实施要点
电力线宽带通信技术采用的是先进的OFDM通信编码技术，利用电力线来实现对数据通信的传送，这种电力线的应用范围和覆盖面积特别广泛，利用这种电力线将互联网上的数字信号转换为高频无线电波，这些电波在特定端口被送回到效用栅格中，并经过效用变压器进入用户家庭和公司。可以免布线低成本地实现用户的数据终端接入宽带通信网络，适应了现代节约型社会的建设需求。
3.1组网模式
电力线宽带载波抄表系统由采集器电力线载波交换机集中器主站以及传输通道组成。在对其进行组装时，应将采集器与智能电能表连接，通过耦合环，将采集到的电力数据信号耦合进电力线，将其传输汇聚至电力线载波交换机，通过这个交换机将数据汇聚到宽带载波集中器中，集中器再通过光纤通道将数据传动到主站。集中器的上行方面采用了EPON光网络技术实现数据的上传。对于传输方式，有许多方式，具体有施工方式、可靠性、运行维护、传输速率、访问机制、影响因素和可扩展性，通过对不同传输方式的各种指标的对比，可以更好地选择不同要求下的合适方式。
3.2组网结构
根据部署位置，以电力线宽带载波技术的低压用户集中抄表系统为基础的系统构架可分为三个部分，即主站、通信信道和采集设备。
(1)面对系统主站部分的各种物力结构，建议单独组网，应用防火墙来安全隔离营销应用系统、其他应用系统以及公网信道，从而实现系统信息的安全传输。
(2)通信信道主要分为两部分：远程通信信道和本地通信信道在这两种通信信道中，远程通信信道就是一种通信信道，这种通信信道位于系统主站和远端网络集中器之间，包括了多种网络信道。而由于光纤信道具有高宽带、高速率、高可靠性的特点，所以在一定的条件下，可将电力通信光纤专网向配网延伸至每个台区，从而保证主要通信网络的专有性和安全性。而本地通信信道即网络集中器和采集器以及采集器与电能表计之间的通信信道。
(3)采集设备是安装在现场的终端以及计量设备。主要由专一收集各种终端数据并进行处理的网络集中器，用于采集多种电表数据的电能信息并可以与集中器交换数据的电力线宽带载波采集器，以及电能表构成。
3.3网络管理
宽带集抄的全面支持受益于SNMP网络管理，因此，网络管理是电力线宽带通信技术的重要内容，主要包括以下三个方面：
(1)网络配置的管理
可以对数据进行远程设置、对各种参数实现获取。而且支持人工设置和自动下载。
(2)性能检测
支持对设备运行状态的远程监控，可以实时检测电力线的通信线路的状态，包括通信速率、信道曲线、载波调制等。
(3)应用升级
它同样可以支持通信控制和应用软件的远程升级，可以采用整体或分模块的升级，为新的应用业务开展提供了简单、经济的解决手段。
4.总结
作为一种新型的宽带通信技术，电力线宽带通信技术具有许多优势，可以适应当今快速发展的社会的发展，为现代化的许多工作带来长久的便捷，和工作过程中的便利。这项技术在智能电网用电信息采集中的应用不仅大大提高了用电信息采集工作的工作效率，而且使信息采集工作变得更加简单，在智能电网的建设中具有很好的应用前景。
作者：姚林 单位：国网安徽寿县供电有限责任公司
1现存“现代通信技术”教学的不足
第一，由于现代科学技术发展的突飞猛进，各种专业技术为了适应社会的发展都在不断的更新，变化迅速，以至于我们的教育发展都跟不上各科技术的变化，导致教学专业的技术教学已经落后于现代技术的实际运用，内容更新慢已成为“现代通信技术”专业教学的重大弊端，亟待解决。第二，“现代通信技术”课程在书本内容上主要以理论讲解为主，而且专业内容广泛，概念性很强，有很多知识与模型只有通过抽象的想象才能完成，是一门专业难度较大的学科。所以，非此专业的学生在学习的时候会觉得枯燥乏味，又没有具体的现场模型和实验给予学生现实的指导，对于这样一门系统性很强，学习内容又抽象的学科来说，给学生的学习增加了很大的难度。因此，应该对这门学科的教学内容与教学形式进行改革，减轻学生学习的难度，提高学生学习的兴趣，培养出能适应当代科学技术发展的实战性人才。
2传统教学方法的改革
学校是学生学习科学技术的地方，主要对象就是学生与老师，学生学习科学技术成就的高低，老师起到了很重要的作用，因此对于老师的授课方法进行改进将大大提高学生学习“现代通信技术”的成就。由于“现代通信技术”专业理念性强的特殊性，老师在教学时，没能对学生进行理论上的深入分析与理解，也没能为学生建立起实际系统的直观了解，使得学生在学习时不能对所学知识与技术进行实战分析与理解运用，致使他们在走出学校踏入社会实践时并不能很好地运用所学知识，现实工作中难度加大，不能很好地适应社会发展。针对这种现象，我们可以在课堂中多加入实验教学与现实事物帮助学生理解所学的知识；实验时，让学生自己动手操作，每个学生都应参与进去，对于所得到的实验原理、实验过程与实验结果由学生们自己进行归纳总结，让他们在现实环境中理解记忆所学知识，并且鼓励学生对于实验与理解过程中所得知识理论与书本概念和老师讲解不一样的地方提出疑问与自己的意见，培养学生多思多想的自主学习方式与独立解决问题的能力，让他们在思考中学习，使得学习与实践相结合，深刻理所学知识内容，以便在实际运用时能从容解决现实问题。
3教学思路的改革
“现代通信技术”作为非通信专业的选修课，应从学生的理解接收能力与现有的学习基础入手，尽量为学生提供思路明确、容易入手的教学模式。教学思路应以基础通信传输过程为主线，将固定数字电话网络和移运通信网络等实践知识作为学生学习的具体案例为学生进行讲解，理论与实际相结合，从基础知识入手，使学生对所学理论能活学活用，透彻地掌握所学知识点。另外，学生学习此专业主要在于能够适应社会的发展，为的是能在实践中作出贡献，而对理论知识的掌握并不在于知识点有多深奥，因此在编辑教材时，我们要由简入繁，由浅入深，对于具体问题结合相关理论知识进行深入分析，并对现实社会通信建设过程中出现的典型案例为学生进行讲解指导，在实战中教授专业技术知识。改变以前内容繁多、复杂和深奥的特点，培养学生实际解决问题、现实操作的能力，使得学生学习时能够步步为营，掌握牢固可靠的专业技术知识。所以综合起来看，整个教学思路可以分为三个部分：理论知识的理解与实验验证、现实案例的实际模拟和专业技术的实习。
4培养模式的改革
学校为了提高学生对理论知识的理解能力，对于通信技术课程采用实验箱来进行相应的实验验证，但是这种实验条件下学生在实验时实际动手的操作范围小，而且进行一次实验学校所投入的资金数目也很大，在这样的环境下教学实验效果是达不到预想的实验效果的，尤其是那些典型的通信系统实验更是难以很好地完成了。针对这种情况，我们可以将与计算机软件与实验内容结合起来，用计算机软件Matlab，LabVIEW等仿真模拟软件来弥补实验室硬件的不足之处。如通信系统，在实验过程中可以通过Matlab软件，让学生自主搭建系统仿真模型，借助软件从而完成CDMA典型通信系统的实验，再结合老师对于相关知识的理论讲解，深刻掌握相关专业知识。基于“现代通信技术”这门学科的知识内容基础性强，而且很多概念都是抽象存在的，为了让学生在学习时不产生枯燥的学习情绪，我们应该尽可能地丰富学生课堂学习内容，对于很多抽象概念，老师可以制作多媒体素材、PPT的电子白板等方式来向学生传递知识，一方面提高学生学习的兴趣，另一方面增强学生对所学知识的理解，加深记忆。如“信号的调制与解调”、数字移动通信技术中的“硬切换和软切换”等概念讲解中，完全可以运用多媒体，以形象生动的虚拟场景来帮助学生理解。
5结语
随着现代科学技术越来越发达，“现代通信技术”在社会发展中也起到了越来越重要的作用，已经逐渐成为现代技术发展的热门课程，学习该课程的各科学生也越来越多。如何让所有学生能够很好地学习这门课程，并在现代科学社会中有效运用，自然而然成了当代青年发展的迫切任务。
作者：舒娜 单位：，重庆邮电大学
一、光纤通信技术定义
光纤通信主要是以光作为信息载体与将光纤作为传输介质的一种通信方式。在通信系统的对比当中，电波的频率比载波的光波频率低很多，而光纤传输的损耗又比导波管或同轴电缆低，因此光纤通信的容量比微波通信大得多。由于光纤是采取玻璃材料制造出来的，且它可作为电气绝缘体，所以勿需顾虑接地回路问题，光波在光纤中进行传输时，不会由于光信号泄露去担扰信息传输被其他人窃取盗听，因为光纤的芯非常细小，由多条芯组成光缆的直径一样小得很，故传输信道以光缆为主，使得在传输系统中占用的空间相当小，有利于对地下管道拥挤的问题得到有效解决。
二、当前光纤通信技术的优势
1.通信容量大、频带非常宽
在光纤的通信系统中，光纤的传输带宽比电缆或铜线大很多，单模光纤的宽带具有几十GHz•km。对于单波长光纤通信系统来说，因终端设备出现电子瓶颈反应，而使光纤带宽的优势难以发挥出来，一般选取各种不同技术进行传输容量的增加，尤其在当前密集波分复用技术的应用中，极大地使光纤的传输容量得到了增加，能够让光纤的传输容量扩大几倍甚至可达到几十倍之多。从现在来看，单波长光纤通信的传输速率通常在2.5Gbps至10Gbps之间，在采用该技术可以实现的是多波长传输系统的传输速率比单波长传输系统高出数百倍之多，其巨大的带宽优势使得单模光纤成为当前电信宽带综合业务网的首推介质。
2.光纤芯径超细、重量非常轻、柔软无比、铺设简易
光纤的芯径非常细，其直径大约是0.1毫米，采用多芯光纤构成光缆的直径也相当的小，八芯光缆的直径大约为10毫米之小，而标准的同轴电缆却达到47毫米之大。如若选取光缆作为信道传输，可使减少传输系统占用大的空间，让空间得到有效的释放，使地下管道拥挤的难题得到解决，同时极大地节省了地下管道的投资成本；另外，光纤的重量非常轻，柔软性十足，其重量与电缆比较起来轻很多，光纤通信可以应用在人造卫星、宇宙飞船与飞机上面，能够有效减轻卫星、飞船与飞机等的重量，其发展意义不言而喻。
3.电磁抗干扰性能相当强
大家都通晓光纤主要是以石英制作而成的绝缘性材料，绝缘性非常好，且不易于被腐蚀。同其有关的还有一个优势是光波导对电磁干扰的免疫力，自然界中的太阳黑子活动、雷电与电离层的变化都难以对它进行干扰，甚至人为释放的电磁也不会受到其中的干扰与影响，并且还能应用在同电力导体密切组合构成一种复合光缆或者与平行铺设到高压电线。其作为非导电介质的一种，交变电磁波在其中不会产生同信号毫无相关的噪声。如此说来若将它平行铺设到高压电线与电气铁路旁，也难以受到电磁干扰的影响。
4.中继距离长、损耗相当低
石英光纤是当前光纤通信系统中使用最多的一种，该种光纤的传输损耗与任何一种传输介质的损耗相比较都显得低，所以由其构成光纤通信系统的中继距离比起其他的系统要长很多。若将来选取非石英极低损耗的光纤，从理论而言其损耗可以下降得更加低。这说明经由光纤通信系统能跨越更加大的无中继距离;而对于长途传输线路而言，因减少了中继站的数目，所以大大降低了系统成本与复杂性。在当前由石英光纤构成的光纤通信系统中，其最大中继距离有200多公里，而由极低损耗非石英光纤组成的通信系至数公里之长，这样有利于提高通信系统的可靠性与稳定性，更可降低其运作成本。
5.保密性能非常好
随着不断发展的科学技术，电通信方式的保密性存在着一定的缺陷，易于被人偷窃监听，只需在电缆或明线周边布设一个接收器，就能够获得传送的信息，而光纤通信系统却可解决反窃听这一难题，其保密性非常好。光纤通信同电通信有所不同，光纤的设计独特无比，在光纤中传输的光波基本没有跑到光纤的外面，已被局限于光纤的纤芯与包层邻近进行传输。尽管在弯曲半径十分小的地方，泄漏的可能性也非常微弱。所以泄漏到光缆之外的光基本上没有，更况且中继光缆与长途光缆通常均埋在地下，由此可知其保密性能相当不错。
三、电信光纤通信技术的发展与实际应用
光纤技术的发展有赖于通信技术的不断发展，在全新时代的背景下，人们对光纤通信需求将与日俱增中，下面简要介绍四种光纤通信技术的应用情况。
1.电信光纤到户接入技术
随着社会经济的迅速发展，人们的物质生活水准得到了大大的提高，网络信息传递的高速化已成为每个人心目中所要追求的目标，光纤到户接入技术却能使人们的这一种需求得到满足，该技术能够实现宽带波长的不断变化，也能允可同时使用多个用户，使信息传输的高速化得到了实现，让多媒体技术与高速信息传输真正走进人类社会的实际应用当中去。
2.波分复用技术
波分复用技术能够按信道光波的频率或不同波长，以光纤的广播当作信号载波，经合波器进行有效合并，通过一根光纤传输，采用分波器于接收端处把不同的光波加以分开，这样可实现复用传输。在波分复用技术应用的过程中，使光纤通信的大容量传输得到了实现，同时极大地节省了通信运作成本，使通信技术获得了一个新的制高点，并且为运营商们提供了非常大的便利。
3.光联网的实现
波分复用技术主要是以点至点为基础的通信，若在光路上也能让交叉连接得到实现的话，就能够产生光联网。光联网的发展潜力可谓前途一片光明，不但让网络得到了扩展，而且使网络透明性增加了不少，其必然将会成为全球电信网络建设的优秀项目。
4.全新一代光纤
随着不断增加的IP业务量，电信网络架构传输容量大的光纤就成了全新一代网络应用的根本。传统旧有的一模光纤在进行超高速长距离传输时，已显得有点乏力，全波光纤作为全新一代的研发已经拉开序幕，同时也是电信通信业作为开发的优秀目标。
四、结束语
自从光纤通信技术诞生以来，光传输的速率不断在以几何式增长着，而生活在地球的人们对通信容量却是无止境的追求，随着光通信技术的更新换代，必将会推动着21世纪通信业的发展，甚至会对全球经济的发展产生无比巨大的影响。
作者：林海彬 单位： 清远市电创通信设备有限公司
一、现代通信技术的主要内容
现代通信技术是一种以通信为主要内容，以卫星通信、无线电通信为辅助工具的技术。实现个人服务、综合化、智能化的网络通信技术。现代的主要通信技术包含多种技术，其中包括我们最熟知的宽带数据，即宽带IP技术，数据通信与数据网。所谓通信，顾名思义就是人与人之间的直接沟通交流。无论是最开始的通过投递信箱的信件，还是后来手机中编辑的限制字数的短信，或是现在的多款交流软件，只要有信号就能实现随时随地与人联系和交流。
二、现代通信技术的特征
1、个人化
从个人角度来看，现代通信能够实现和满足任何人的“随时随地”与人交流联系，即在任何时间任何地点任何人联系，彻底实现可跨国界“零距离”的交流。用户不受限制或是低于限制，可以随意走动或挪动位置地享受通信技术给人们带来的满足感。就算是受到了某种干扰，也可以使用“反干扰”的技术进行调整，操作起来也方便快捷。
2、智能化
所谓智能化，其概念已经开始逐渐向着各行各业甚至是我们生活中看得到的各个方面渗透，甚至是一个小小的角落里也有可能隐藏着某种技术因子。我们现在使用的所有智能的集合，伴着信息技术的发展，技术的研发和创新也在不断地改革，技术含量也变得“深不可测”，对技术开发人员来说越来越复杂，要求也越来越高，那么我们现在经常提到的智能化，也就是智能化系统，随着现代通信技术的迅猛发展，信息化、数字化、网络化等正逐渐想着我们的生活靠近，越来越多的人对通信技术感兴趣，可以说，智能化引领人们走进了“智能生活”。
3、综合化
现代通信技术的综合化也叫做数字化。所谓综合就是所有与网络相关的服务的一个集合，其中的业务种类有很多，包括我们最常见的电话或电脑中的语音和视频功能；把所有的相关业务结合起来，就得到了一个综合性的集合，用某种术语解释，就是在把这些业务信息通过数字化处理之后，在全球范围内就比较容易进行大规模的生产和发展。这样一个具体的模式可以方便人们操作处理，在通信领域更加方便、快捷、有效地与达到沟通交流的目的。
三、现代通信技术的发展阶段和趋势
3.1通信发展的三个阶段纵
观通信发展，共有三个阶段。第一个阶段是语言和文字。在这个阶段上来说，是在十几年前的一个比较传统的时期，交流方式单一，操作不灵活。第二个阶段到达了电通信阶段。电通信的发展阶段在通信进程方面起到了积极地促进作用。第三个阶段是电子信息通信阶段。可以说这个阶段在通信领域中是一个质的飞跃。
3.2现代通信技术的趋势
从移动到光纤到卫星通信，无疑是一个质的飞跃，数个卫星通过信号相互连接，地球上的任意一点，都能够实现随时随地沟通交流。为了满足人们对业务的不同类型的各种需要，现代通信系统在经历了很多变革，对用户来说更加方便实用，可以通过各种渠道找寻到各种自己想要的信息，目前的信息载体的形式相对以往更加繁多复杂，想要获取某种信息要求的技术含量更高一些，对技术操控人员也有着更加专业的要求。从整体看来，各国在开发现代科技通信技术都必经的几个阶段，如综合数字网、宽带综合业务数字网等，可以向用户提供更加便捷优质的服务，其技术发展总的趋势以光纤通信为主体、以卫星通信、无线电通信为辅助，故而展望21世纪，现代通信技术的应用前景相当开阔，且在未来的大趋势中也有着新的机遇。随着通信技术的发展，更新改革的速度也会逐渐加快，如一位专家戏言“让地球上每一粒沙子都有一个IP地址”。
4结束语
从通信技术的定义、性质、趋势以及发展来看，一个快速发展的具体的模式的任务已经达成，在当前的网络构架中，不难发现，每隔一段时间就会更新发展，在未来的网络中，更新换代的速度会更快，时间会更加缩短，随着技术的发展、市场需求的变化，越来越激烈的市场竞争也将会使各个领域里的通信技术融为一体。
作者：任洪田 单位：海军南海舰队司令部
14G时代面临的挑战
社会发展迅速，技术进步快，因此，手机的更新换代更快，手机行业已经向4G方向发展，全国手机行业对4G的研究掀起了高潮，但手机产品在性能不断得到提升的同时，也伴随着一些问题的到来。标准的升级对于收集制造商而言就是一种挑战，新产品的开发需要高素质的设计技术人员，并且对这些优秀设计人员还提出了更高的要求，以满足设计产品的需要；同时，在手机生产制造过程中，对产品的测试也是一大难题，是令制造商头痛的事情。原有的测试设备不能有效测试新标准、新协议，无法满足新产品测试的需求；研制的新产品必须具备与其他模式的兼容性，这样就会带来比以前测试更加复杂的工作，测试的项目更多，测试的时间更长，加大了投入，降低了企业效益。十年前，全球每年手机出货量约五亿部，对每部手机测试1-2个频点，共需测试7.5亿个频点，目前，预计2015年全球手机出货量可达30亿部，每部手机需测试6—9—8个频点，那么，计算得出总共的测试频点为210亿个，约是十年前的28倍。在这种情况下，传统的测试方法已不能满足新的发展需要，因此，将非信令测试方法引入到手机测试中去，能够有效减少测试时间，缩短生产周期，进而降低成本，该方式必将成为主流的手机测试方式。
2面向4G无线通信标准的非信令测试方案
面对手机制造商面临的问题，全球知名的设备制造商安捷伦科技推出了新措施，4G无线通信标准的E6607BEXT测试仪及匹配的E6617A多端口MPA面世，并在安捷伦测试测量大会上进行了相应的展示,EXT和MPA进行组合，覆盖了2G、3G、4G、BT、GPS等范围，对非信令测试进行了相关的优化，适用于智能电话、平板电脑的生产测试，提高测试吞吐量，并有效降低测试成本。E6607BEXT是一种综合性的无线通信测试仪，其中包含矢量信号分析仪、高速序列分析仪（可与测试模式同时进行，达到单次采集多次测量的目的）、矢量信号发生器及多制式硬件，它具有高达3.8GHz的全窝频段范围，并能够有效支持最新芯片组中应用的快速序列测试模式，因此，其功能非常强大。E6607BEXT是一种测试设备，E6607B支持WCDMA、EDGE、TD-SCDMA、CDMA2000及LTE-FDD等协议；E6607BEXT也可对音视频广播标准测试，像FM、CMMB/DTMB、ATSC、ISDB-T等，可以进行广泛的应用。在最初购买仪器的时候，可一同将测量应用软件购买，在购买仪器后，也可进行添加，对于其中的设备硬件则不需要进行修改，这样也便于手机制造商从自身实际出发，结合生产需求合理配置与投资，进而有效降低设备总拥有成本。
为了提高测试效率，还推出了E6607BEXT配套的多端口适配器E6617A，该适配器具有同时接收机、GPS及顺序发射机测试，可实现一次性测试四个双天线设备，极大地缩短了测试时间，效率提高了约60%。例如：一台设备测试用17.4s，同时测试两台，平均每个测试时间降低10.9s，若同时测试四台设备，每台平均测试时间为7.5s，大大地减少了测试的时间，提高了工作效率；E6617A利用八个蜂窝端口和四个GPS端口的即插即用连通性实现上述功能，在初期的测试阶段，将E6607B和E6617A进行组合，就能达到提升测量吞吐量的目的。EXT可能根据工作需要安装相应测试软件，在E6607B中，安装有TD-SCDMA、LTETDD、模拟解调附件，为了实现不同的测试功能，可以自由搭配不相应的软件模块，因为其较好的灵活笥，可以满足不同的测试需要。同时，EXT通过提供软件工具，一方面简化了批量生产和测试开发的速度，另一方面通过创建非令下行链路信号，达到配合EXT使用的目的。Chipset软件提供相应的编程接口和图形用户界面，方便达到支持设备校准、验证、控制等功能。SequenceStudio软件为工程师提供测试计划的和开展故障诊断等工作。
3结语
随着4G通信时代的到来，给手机制造商的产品测试带来了一定的挑战，运用原有的测试设备无法进行产品测试，制约了手机制造业的发展。因此，本文针对这些问题对面向4G无线通信标准的非信令测试进行了探究，分析了该测试方案的可行性，E6607BEXT及E6617A的出现，极大地提高了测试效率，有效地降低了测试成本。
作者：郑中伟 单位：中国联合网络通信有限公司武汉市分公司
1.网络编码概述
相关文献指出，网络编码技术是将接收到的信息在转发节点进行重新编码，生成新的信息之后再转发出去，而相关信息接收点在已知译码算法的情况下对接收到的信息进行分析，很快得出经过编码后的信息内容。网络编码技术将来自多个信号源的信息在中间节点进行网络编码的方法明显区别于传统的将接收到的信息进行原封不动的储存和转发，不同点主要体现在其吞吐量的大小上。经过网络编码技术处理后的信息吞吐量明显多于传统的信息吞吐量，这样可以大大节省网络资源。网络编码主要在于解决如何将单源或多源到单点或多点的极限问题，尽可能的充分运用网络资源，产生最大的信息吞吐量。网络编码主要作用于中继节点，可以通过对中继节点信号的处理方法对网络编码进行分类，主要的两种物理层的网络编码类型为：模拟的网络编码和数字的网络编码。模拟的网络编码根据放大转发型的中继节点而来，源节点的信息互相交会在两个时隙中完成，在两个源节点消除干扰后，通过译码进行调节，最后得到想要的数据。数字的网络编码根据解码转发型的中继节点而来，源节点的信息互相交会在三个时隙内完成，两个源节点在接到信息后，先消除自干扰，最后进行译码调解后得到想要的数据。
2.网络编码在无线通信系统中的应用
(1)网络编码应用于无线自组织网络
用物理层和网络层来平衡供需是无线自组织网络中的重要战略，主要是利用网络的编码技术对路由算法进行优化，从而增加无线自组织网络的吞吐量。网络编码技术的运用增加了无线通信网络的成本，并使得无线通信更加复杂，因此良好的传输方案是提高网络信息吞吐量和降低无线通信技术复杂性的重要因素。根据相关文献，该作者将通信的链路分类为信宿节点链路和中间节点。由于中间节点经常接收来自各个信息源的信息，采用网络编码技术，增加信息的吞吐量，节约网络资源。信宿节点处在通信过程的末端，只需要采用传统的路由策略，降低无线通信技术的复杂性，节省网络成本。
(2)网络编码应用于无线传感网络
将网络编码用于无线传感网络中，通过将通信节点资源结合起来，能够加强通信网络的安全性。传感器的网络主要包含的是数据，通信节点通常能够接受到很多不同的信号，这样便可以采用网络编码技术。网络编码技术在无线传感网络中主要是在中继节点选择独立的编码系数，对接收到的信息进行相关的计算，再将运算之后的结果传播出来。在信宿节点上，主要是在知道编码节点在线性编码时使用的编码的系数之后，对需要的信息进行解码，得出想要的数据。
(3)网络编码应用于认知性无线网络
在认知性无线网络中，主要需要注意的问题在于解决主要用户和次要用户的无线通信网络资源的共享问题。其要求是，在无线通信的过程中，必须要保证在不影响主要用户的无线网络通信性能的前提下，为次要用户提供最好的通信性能。因此，在认知性的无线网络中，各节点必须进行充分的合作，合理整合信息从而充分提高通信性能，提高通信效率。网络编码技术恰好能够用于协调编码，在认知性无线网络中，不仅可以增加信息的吞吐量，节约网络资源，又可以避免干扰主要用户的通信质量，对认知无线网络的发展具有重要作用。
3.结语
网络编码技术能够将网络中间节点接收到的各类信息进行编码之后再转发出去，这种编码的方式与传统的单纯的存储和转发的传送信息的方式相比，大大提高了无线通信中的信息传播量，从而节省了网络资源并提高了传送效率。本文对网络编码技术进行了简要概述，在了解了网络编码技术的基本工作流程后，分析了网络编码技术在无线通信系统中的应用，具体分析了无线通信系统中的无线自组织网络、无线传感网络和认知性无线网络中对于网络编码技术的应用，并讨论了其产生的积极作用。网络编码技术在通信系统中的应用能够大力增加无线网络的信息流通量，对无线通信系统的发展具有重大作用。
作者：魏海礁单位：92330部队
1机器人本体设计
1.1WCR工作环境
所设计的WCR的主要功能是在无任何支架的情况下携带无损检测工具对油罐进行检测。这种立式油罐主要是石油公司对其进行储油，所以一般都设计半径为5米～10米，高度为15米～25米的圆柱体，材料为钢制，为此本人选用永磁式吸附方式。基于以上油罐相关数据，完成一个如此容量大的整体油罐需要采用钢板进行焊接，势必会存在焊缝，这些焊缝的突起有10mm左右，这将经常导致故障发生，所以WCR在行进时必须能够翻越这个障碍。
1.2WCR工作指标
1）WCR除了克服自身重量吸附在油罐表明外，还需要克服携带的无损检测工具，一般不低于25kg。2）为了使WCR能够在规定时间内很好地完成无损检测工作，需要使其行走速度控制在5米～10米，并能够翻越10mm障碍。3）为了方便地面系统进行控制，采用无线远程遥控，控制半径不低于50米。基于以上要求，WCR需要最终完成复合式任务，比如对油罐厚度进行探测，对那些破损需要修复的表面进行喷砂和喷漆处理。
1.3WCR机械结构设计
基于以上几个方面要求，本WCR选择了4轮驱动的非接触永磁轮式结构。该机器人结构如图1所示,整个机器人本体长约410mm、宽约250mm、高约90mm。本体由车体框架结构、4轮及非接触吸附单元组成；4个直流伺服电机分别驱动爬壁机器人的4个轮子，为使能够翻越障碍，加入了减震机构增加其越障能力。为使WCR转向不会对罐壁喷漆造成损坏，特为每个轮子分别套有特制的耐磨防滑橡胶胶套，这种方式能够提供更稳定的吸附能力。
2控制系统
2.1硬件系统
WCR硬件系统采用二级多层次进行控制。上位机采用基于Web的计算机系统，下位机主要是采用嵌入式计算机系统，二者通过无线进行通讯。具体包括嵌入式计算机系统、视觉系统、电机驱动系统、通信系统、传感系统和供电系统。
2.1.1嵌入式计算机系统
嵌入式计算机系统是下位机优秀，负责协调各个子系统工作，并产生控制命令。它主要包括嵌入式控制器、A/D转换器、D/A转换器、数字量输入输出通道、闪存、无线局域网卡以及无线LAN卡，如图所示。我们选用的是美国RTD嵌入式系统公司的PC/104+嵌入式计算机模块，这种模块体积小、可以支持堆栈式连接、功耗小（一般4mA总线驱动即可使模块正常工作）、可以在强烈振动的恶劣的环境下工作。此款嵌入式计算机模块的工作频率在733MHz，工作频率可以满足WCR数据处理的速度。使用无线LAN控制卡可以完成WCR与地面系统进行Internet连接，这样就可以使用WEB接口对WCR进行远程控制，方便用户管理与监控。
2.1.2传感系统
为了完成对油罐的无损检测任务，为WCR配备了一套传感系统，用来检测各种数据。这些数据都可以通过无线传输系统在地面系统进行监控与记录。配备的传感器有：光学编码器、CCD摄像头、无损检测传感器、重力传感器、加速度传感器等。光学编码器主要是用来测量伺服电机的位置和速度，并反馈给伺服电机；CCD摄像头能够对油罐表面的焊缝进行视频提取，进而可以利用地面系统进行判别。无损检测传感器能够探测出油罐表明的故障。重力和加速度传感器二者进行信息融合对WCR的方位信息作出决策，以便帮助工作人员更好地了解WCR当前的状况，防止发生意外状况以及为以后检测任务提供相关依据。
2.1.3分层级控制策略
到目前为止，机器人控制结构主要分为两种方案：任务执行行为模块、功能模块。在具体应用中主要是采用混合式和分层级控制结构。为了使WCR能够简单有效地工作，本设计采用了分层级控制结构思想，这种控制思想和互联网七层协议有类似之处，传感器采集的信号从底层一级级往上传递，最终达到决策层，决策层接受到信号后按照预先设置好的控制策略发出控制命令，经一级级往下传递最终到达非常勤奋的最底层——执行器，进而带动机器人进行运动，比如在进行转向过程中，最终是由电机带动机械结构进行运动。本设计分成四层控制结构，由下至上分别是：物理层：位于控制结构最底层，完成相关信息的采集和对来自控制层命令的最终执行。在本设计中，主要包括电机、光电编码器、加速度传感器、无损检测传感器、CCD摄像头、执行器等以及无线局域网卡。它们各自完成自己的任务，相互不发生干扰。控制层：本层位于物理层上一级，直接对物理层进行控制和接受来自物理层的反馈信息。主要为电机的位置、力、速度控制提供反馈控制回路，构成电机的三环控制。同时接受来自无损检测传感器和CCD摄像头提供的信息，并且完成对整个系统的无线通信控制。任务层：本层主要是决策出对WCR本体下达各种执行任务，最终此任务到达物理层进行对任务的执行。具体包括对WCR的导航和路径规划、焊缝跟踪以及无损检测等任务。项目层：由用户提出各种具体检测任务，具体包括油罐检测、喷砂喷漆、焊缝跟踪、无线通信任务。
2.1.4基于WEB远程控制
WCR本体与地面系统通过10Mbps无线局域网方式进行相互通信，为此机器人可以很方便地通过Internet网得到用户的控制，进而节省通信线路。而且可以使许多人（如一些某些专家、操作者以及相关工作人员）同时在线查阅检测数据，不必像传统通信方式那样要想查阅数据必须得分别与WCR本体进行通信。通过Internet网不仅可以使上下位系统进行远程通信，同时用户之间也可以通过Internet进行信息共享与互访。
3油罐表面全覆盖算法
3.1方案设计
为了对整个油罐表面进行覆盖，并且能成功避开障碍物，规划WCR进行油罐表面检测。为此设计出一种适合油罐实际情况的油罐表面全覆盖算法，为了更好仿真出WCR在油罐表面的行走路线，为此将圆柱形油罐表面进行展开成平面式进行仿真。在此平面内WCR按照预先设计好的算法进行路径规划。将整个平面分成统一单元网格，每个网格表示传感器的大小。如果单元格与传感器重叠，那么表示此单元格认为被覆盖掉。此规划算法不同于现有的拓扑和利用建立模型式的距离变换方式的路径规划，较之那两种算法本算法简单实用，易于移植到各种机器人处理器中，且能够以较高速率和效率完成对整个油罐表面的行走规划。
3.2仿真结果
为了使规划算法程序和微控制器直接进行兼容，传统基于MATLAB仿真不能展示重复路径，为此利用MicrosoftVisualStudio软件对算法进行仿真。为了能够更好地模仿地面真实油罐的表面情况，对油罐中的旋转梯按照障碍物来处理，且通过产生路径来检验算法的性能。
4结束语
设计了一种4轮驱动的非接触永磁轮式结构油罐检测爬壁机器人，机器人本体控制部分采用二级结构，并根据实际工作要求采用了分层级控制策略，使机器人能够可靠地执行检测任务并实时反馈信息，躲避并有效地实施油罐表面检测。其中主要设计了WCR的油罐表面全覆盖算法，通过仿真和现场试验能够达到预期效果。在后续工作中，需要对路径规划算法继续优化，以提高WCR的行进速度，提高检测效率，并考虑采用无线RSSI定位算法对油罐具体损伤进行定位。
作者：季晓明 文怀海 单位：江苏安全技术职业学院 大连理工大学机械工程学院
一、工业设计概述
工业设计是现代社会新发展起来的一门学科，它是随着社会的发展和人类文明的进步逐渐发展而成立的学科，是现代社会对美学追求的表现。抛开过去人们对产品质量的关注，工业设计在如今社会上更是成为占据市场的关键因素，它在现有的物质条件下创造出更能满足市场要求的产品，把产品的物质需求和外观要求进行完美的结合，给消费者带来良好的体验以适应市场的需要。工业设计是社会进步的重要体现。在1980年巴黎年会上国际工业设计协会联合会(ICSID)把工业设计定义为：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。”产品的设计目的决定着工业设计的原则，产品的设计是为了满足消费者的需求，迎合市场的需要，工业设计的原则也就是实用、美观、创新性和经济性，做到质量和美学的良好结合为原则。在工业设计的过程中，人机工程学的应用也占据着重要的地位。“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究人、机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休闲时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。”人机工程学主要研究两个方面的内容：人机系统和人机界面。主要是良好的处理人、机器和环境之间的关系，为解决产品的可操作性服务。
二、国内外工业设计的现状
工业设计是随着政治、经济、文化和科学技术水平的发展而发展的，工艺的进步和新材料的开发是工业设计的基础，同时受艺术风格和大众的审美指引发展方向。工业设计为社会带来了不可估量的社会效益和经济效益，受到各行各业的重视，然而工业设计在国内外的发展状况各不相同。在国外，工业设计被有些国家强制推行并具有法律的制约，对于企业来说，他们积极利用工业设计带来的良好商机来增强竞争力，积极地进行产品的开发和设计，苹果公司在世界的影响力便是一个典型的例子。工业设计在世界上已经是各国加强竞争力的一个有效途径和平台。在国内，工业设计正在随着经济的发展而迅速的崛起，政府相当支持设计机构模式，专业的工业设计公司也在全国各地迅速发展，“中国制造”也在向“中国创造”一步步地迈进，我国的工业在国际市场中的竞争力也大步提高。
三、通信产品设计的现状
随着社会的发展和科技的进步，通信产品设计周期在大大的缩短，设备的操作性和功能越来越丰富，然而产品的外观设计却跟不上产品功能的步伐，设计单调而缺乏创新；厂家之间为了寻找捷径相互借鉴抄袭同类产品的外观和形式，国内的产品同质化现象愈发严重。相对于国内工业设计的发展，国外的产品外观和质量同步发展，在保证外形简洁新颖的同时还不断在材料上研发和创新，充分考虑人机工程学给消费者带来良好的操作体验，工业设计达到了很高的水平。于是越来越多国内的设计厂家纷纷开始抄袭国外产品的设计，导致中国的“山寨”产品日益增多。我国的工业设计的发展步伐便相对落后，工业设计的研究与发展也就迫在眉睫了。
四、工业设计在通信产品设计中的应用
现如今国内的通信产品的设计压力越来越大，企业大多以生存为目的，多数在仿制国外的产品。而要想设计出能够占有大的市场份额并且收到良好的社会效果的产品，要通过充分而深入的市场调研、设计定位、创意构思、设计效果图、模型制作等过程，每一个步骤都要进行详细的分析和实施。还要将原本的工程结构设计转化为工业设计，使设计充分的结合艺术元素和大众的审美，把产品的质量和外观统一起来，并充分考虑人机工程学、美学、设计心理学等设计因素，还需要充分了解符号语言、价值概念和市场营销的理论知识，最终才能得出一个完整的产品设计。在充满竞争力的通讯产品市场，企业需要改变“通信产品设计只需要在工程技术上寻求突破”的旧观念，要在产品的设计上寻求突破，将产品的内在技术和外观设计相结合，以用户需求为出发点，为用户而进行设计，只有摒弃旧观念，不断接触新的设计理念，才能设计出能够在消费市场占据一席之地的通信产品。
五、优秀产品分析
目前通信领域产生了好多优秀的产品，如苹果公司的通信设备。苹果手机的设计可以说是将米斯.凡德罗提倡“Lessismore(少即是多)”的观念充分运用，无论是iPhone、iPod还是iMac，在苹果的产品上看不到一个多余的按键，简单至极。苹果产品设计合理到位，从产品的选材，设备圆角的弧度，边缘的手感，精妙的icon设计，到看不见的底层效率、甚至包括灯光亮度颜色不那么重要的小角色都经过高标准和严谨的设计，力求每一个细节都能保持水准，并与整体协调。从线以及形状上可以说是现代主义设计，比如正四边形，比例控制良好的矩形，在此基础上引入圆角，引领了时代的风尚。苹果手机的设计外观简洁，功能强大，它不是在形式追随功能亦或是功能追求形式上面权衡，而是在二者之中取得了一个平衡点，使二者都能满足消费者的需求。苹果的设计并不局限于产品外观，它的每一个环节都为消费者的体验精心打造的，任何环节都不让顾客感到迷茫或失望，用户拿到产品后，不需要看说明书便知该如何使用，无论是小孩或老人，都可以在苹果手机上找到属于他们的使用方式，用起来得心应手。在此基础上，它每一次的推陈出新，对旧版本功能的改进，都为用户准备了超出预期的惊喜。消费者了解产品的存在，去购买商品，并在生活中使用，苹果手机是以“为用户进行设计”为目的来推出每一件新产品。正因如此，它才得以在全球畅销，深受用户喜爱。
六、结语
目前产品向多样化发展，企业要在竞争中产生优越性就要充分投入在产品设计之中，把消费者放在第一位，站在消费者的角度，为其进行设计，并设计出具有自己特色的产品，给消费者一种产品强烈的品牌识别性，使产品在消费者心中留下深深的印象，这样才能在消费市场占据一席之地。
作者：严灿璨 单位：武汉理工大学
1通信工程建设质量的影响因素
1.1人员的素质
作为社会生产活动的主体，人类同时也是项目施工的实际决策者、参与者以及建设者，他们参与到整个项目建设筹划的全过程中，在实施建设当中所展现出来的人文素养、职业操守、管理决策、技术水平等品质，或多或少都会影响到通信项目的筹划设计、方案的执行以及施工质量等方面，进而对整个通信工程产生影响。因此，作为通信工程建设祖逖，建设工作者的行为准则直接影响到通信工程的安全与质量。所以，为了确保工程能够顺利竣工，首先就需要考察员工的施工行为与防范意识，能够做到以人为本，再配合上安全培训讲解，从内部开展管理，确保通信工程施工质量。
1.2设备、材料的质量
通信工程施工过程中所使用的材料与设备的质量对整个工程质量产生了直接影响，同样，也是通信工程质量保障的基石，也间接地控制了工程质量水平。所以，强化材料与设备的的控制与监管才有利于施工质量的提升，同时也可以降低成本投入，确保通信工程质量满足设计要求。
1.3工艺方法
在通信工程实施时，讲求了一定的科学技术与方法，我们将其称之为工艺方法。为了保障通信工程施工质量，在施工时就需要根据相应的工艺方法，考虑到通信工程建设领域所使用的材料、设备与技术随时都在发生变化，所以，相应的建设工艺也出现了变化，才能够适应这种新的发展。对于通信工程的实施而言，工艺方法非常重要，主要是因为它关系到通信工程的实施计划以及所需要满足的质量要求，同时也是整个通信工程建设的优秀所在。
2通信工程建设项目的质量管理措施
2.1勘察设计阶段
对于通信工程项目的勘察设计，需要满足单位的建设需求，通过对所面对的用户的分布范围、规模以及业务的需求来科学的分析与评估工程具体所需要的技术要求以及资金等内容，然后再根据实际的勘察结果制定出通信工程的设计方案。由于整个通信工程的实施，建设初期阶段的勘察设计阶段很重要，会直接影响到整体工程质量，因此，就需要严格的控制。一旦勘察时候不够严谨，或者是由于某一些因素影响到勘察结果，使其偏离了实际，这样的勘察设计就会存在合理性方面的问题，甚至会对之后的工程实施产生致命的影响。为了确保通信工程的质量安全，针对工程中需要涉及到的各项质量指标根据相应的文件来明确列出来。在制定质量指标的时候需要考虑到：在设计质量指标上，应该尽可能在满足通信工程功能要求之上，考虑到工程建设的资本投入，但是由于实际情况会影响到通信工程的建设，因此，在最终性能方面还是可能出现一定的差异；质量指标的制定需要根据前期的项目勘察结果而定，而勘察设计所获取的结果离不开国家的规范标准，并且还需要考虑到项目业务拓展以及未来发展的需求，才能够进行综合考量。
2.2事中控制材料质量、提高施工工艺
在通信工程的建设事中控制上，就应该确保材料的质量，因此，就需要从采购阶段开始，检测材料的各项指标，确保材料性能能够满足设计要求。虽然在出厂时，就会关注材料参数，但是采购中，还需要做好参数的实际测试，做到对材料质量的最大限度控制。考虑到通信工程的特殊性，很多材料的性能会受到环境的影响，所以在实际施工处，需要再次测试施工现场材料，必要时，还需要进行多组的实验，确定在当前的环境之下，最佳的材料使用方法，只有如此，才能确保材料质量。另外，施工工艺的科学性和先进性，也可以确保材料得到最大限度利用。因此，在通信工程的相关设备与施工工艺的使用与选择，还需要将其作为质量控制的主要内容，监管人员就应该站在工程的整体角度上，控制好施工工艺的选择，一般来说，在设计施工工艺方案时，就已经确定了，但是在实际的施工中，由于环境等因素的影响，必定会出现一些与原本设计有出入的地方。这时，就需要质量监管人员严格控制修改后的施工，只有如此控制好材料设备以及施工工艺，才能够确保通信工程整体质量不会受到任何影响。
2.3事后控制
事后控制也就是施工竣工阶段，对通信工程质量加以控制。项目经理应该将各项通信工程验收资料准备好，开展自检与验收工作，根据相应的质量评定标准进行，将工程项目的质量评定工作完成，并且等待小组审查后，移交维护使用单位。
3结语
一般而言，很多施工都将控制重点放在施工环节，但是却忽略了前期准备和后期的质量管理。通信工程属于一项系统而又复杂的工程，把握通信工程建设前中后的质量，才能够确保每一项工程都在有序的环境下进行，才能够提升整体质量，确保通信工程顺利、健康地发展下去。
作者：杨红霞 单位：中国石油天然气管道通信电力工程总公司
一、通信建设工程监理目标
通信建设工程监理目标控制主要是指施工质量监理控制、施工进度监理控制和投资监理控制[1]，这是通信建设工程监理最主要的三个目标。这三个监理控制目标之间相互联系又相互独立，相互影响又相互制约，施工进度会影响通信建设工程的投资成本和施工质量，投资成本又直接影响工程的施工质量，因此通信建设工程监理目标控制与应用，必须正确处理这三者之间的关系。通信建设工程监理主要由项目监理单位或者相关监理部门根据通信建设工程的特点，编制工程监理计划，同时结合通信建设工程工程的施工方案、设计方案等内容，确定科学合理的监理目标和监理方案。在选择通信建设工程监理工程师时，要尽量选择经验丰富、资质较高的监理工程师。另外，将通信建设工程监理目标落实在通信建设工程的规划设计、招投标、采购、施工建设和竣工验收的各个阶段，根据通信建设工程施工的实际情况，细化监理目标控制方法，合理规划通信建设工程的监理方案，加强通信建设工程管理和监督。
二、通信建设工程监理目标控制和应用策略
2.1质量控制
通信建设工程质量控制要严格落实到施工建设的各个阶段，在设计阶段，施工单位要组织监理工程师和相关技术人员科学论证施工设计方案，根据通信建设工程施工现场的实际情况，严格审核施工图纸。在工程的施工建设阶段，进一步优化和完善施工工艺和施工工序，按照通信建设工程的施工要求，采购高质量的、高精度的施工设备，同时合理配置施工材料配比，加强通信建设工程全过程中的施工质量管理，保障通信建设工程施工质量。另外，通信建设工程施工单位要构建完善的质量验收目标和质量管理措施，规范通信建设工程的施工流程，严格把关建筑通信工程质量。
2.2进度控制
通信建设工程的进度控制要结合通信建设工程施工现场的实际情况，制定科学合理的施工进度计划，并且将施工进度计划严格落实在通信建设工程的各个施工环节。如果在施工过程中通信建设工程需要变更施工设计，必须按照严格的工程设计变更流程和手续，科学评估和高度重视所有可能影响通信建设工程施工进度的所有因素，严禁随便变更通信建设工程的施工设计[2]。对于需要变更的施工设计，必须组织监理人员和专业技术人员对施工变更设计进行经济上和技术上的论证，分析通信建设工程施工变更的原因，积极采取有效措施，在保障通信建设工程施工质量的基础上，灵活调整施工进度计划，严格控制通信建设工程施工进度，实现通信建设工程监理目标。
2.3投资控制
当前，很多通信建设工程施工单位一味追求质量控制和进度控制，导致整个通信建设工程成本造价严重超标，因此必须严格控制通信建设工程的投资监理目标，将工程投资控制在工程预算范围内，预算和决算正常浮动。为了更好地实现通信建设工程监理投资控制目标，要深入分析影响通信建设工程造价的所有因素，严格控制外包费、人工费和材料费[3]，对于一些大型的通信建设工程，要按照工程投招标制度，尽量降低工程的施工造价预算，同时健全通信建设工程的贷款审查机制和工程投资变更机制，全面监控各个阶段的工程费用支出。
三、结束语
通信建设工程监理目标控制与应用是一项复杂的系统工作，要正确处理成本造价、施工进度和施工质量之间的关系，结合通信建设工程的特点，做好通信建设工程各个施工阶段和施工环节的监理目标控制和应用。
作者：孙政 单位：山东港通工程管理咨询有限公司
1全集成式多应用无线通信网络
1．1霍尼韦尔公司产品
1．1．1新开发的现场无线通信网络设备
该公司新开发的现场无线通信网络称为“带Cisco节点的OneWireless工业无线架构”，其中新采用的现场无线通信网络设备有CiscoWLAN控制器、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备。OneWireless无线通信网络采用了支持标准的Cisco公司组态和拓扑结构统一的无线网络技术，包括使用冗余交换机、冗余的无线局域网控制器以及多重网络接入点MAP（mashaccesspoint）和根接入点RAP（rootaccesspoint），建立一个强大的和高可用性的网络。
1．1．2系统组成
该公司新开发的现场无线通信网络设备组成如图1所示。CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备和原有系统作为网关使用的多功能节点的功能完全一样，可以与ISA100．11a无线现场设备网络连接，作为无线现场设备的接入点；也可以与IEEE802．11a／b／g／nWiFi设备网络连接，作为无线WiFi设备的接入点；还可以用作IEEE的802．11a／n（Mesh网状）无线主干网络连接，实现多个接入点之间的相互无线通信，构建自组织、自愈合的无线主干网络。不同之处在于，该节点设备还支持802．11n，最大带宽可达300Mbit／s，所以速度更快，而多功能节点最大带宽只有54Mbit／s。该设备内嵌CiscosCleanAir技术，能够优化智能无线网络的通信，降低无线信号干扰，提高通信空间的无线通信质量，明显改善无线网络的通信性能，方便用户的使用。CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备共有5根天线。上面3根天线是主干网络和WiFi移动天线；下面2根是ISA100．11a无线仪表天线，可以同无线仪表通信，而且采用了Duocast技术，可实现同时接收数据，通信速度比1根天线时提高1倍，通信距离延长约67％。CiscoWLAN控制器用于管理CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备，可以降低网络设计和运行的维护成本。图1中，多台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备作为网络接入点设备，接入支持ISA100．11a无线现场仪表和支持IEEE802．11a／b／g／nWiFi的无线设备（包括：图1中所示的移动工作站、无线振动变送器、摄像机、手持设备、无线携带式气体探测器等），多台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备之间又可通过高带宽的IEEE802．11a／n无线Mesh回传网络通信。其中的1台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备作为根接入点通过IEEE802．3有线以太网连接到CiscoWLAN控制器，CiscoWLAN控制器负责系统内的无线局域网功能，如安全策略、入侵防御、RF管理、服务质量（QoS）和流动性。无线设备管理器WDM可以支持集成ISA100．11a主干网和ISA100．11a现场设备的CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备，它具有无线现场网络的网关、系统管理器、安全管理器的功能。无线设备管理器WDM的无线现场网络容量为40台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点或FDAP现场设备接入点、100台无线现场设备。
1．1．3与主机系统集成
基于R210版本的OneWireless和R400版本的ExperionTMPKS的无线网络与主机系统集成如图2所示，ExperionC300控制器通过WDM获取现场无线仪表的过程数据，C300和WDM的通信协议为ModbusTCP，在C300中把WDM组态为Modbusslave即可，或组态成C300和WDM的CDA内嵌式通信，ExperionPKS控制模块可以集成无线仪表的过程数据和报警信息，支持实时监视和控制，实现历史数据存储，这是在ExperionDCS的控制层L2实现的。在DCS中创建“WirelessDMZ”（无线隔离区），而现场移动操作终端、无线巡检手持设备、可燃气体监测、即时定位、视频信号和其他WiFi802．11a／b／g设备可通过无线主干网络与ExperionDCS的控制层L3路由器连接。控制层L2是监控层，而控制层L3是先进控制和先进应用层。
2艾默生过程管理公司产品
2．1新开发的现场无线系统设备
从DeltaV11版开始，提供了DeltaVS系列无线I／O卡（WirelessI／OCard）和781远程链路（WirelessFieldLink）组成的全冗余WirelessHART解决方案。在新的架构方案中，还可以看到采用CiscoAP节点设备作为主干网络节点，按其在网络中的功能也分为MAP和RAP。
2．2系统组成
上述新的结构将现有的1420无线网关的功能分为两个部件：无线I／O卡和781远程链路，无线I／O卡有2个EthernetI／O口实现与控制系统DeltaV局域网的有线连接，由远程链路实现与WirelessHART无线现场网络连接，这两者之间采用4根导线连接，最远距离达到200m。其中一对导线为无线I／O卡电源线，另一对导线为远程链路的通信线。虽然无线I／O卡可以安装在1级2区危险的环境中，但一般安装在控制室内，远程链路则远离控制室，可安装在防爆等级更高的危险的环境中，如1级1区。DeltaVS系列可接入最多120个无线I／O卡和781远程链路，每对冗余的781远程链路可接入最多100台无线变送器。采用接入点的方式时，某应用于油井的工业无线系统设备组成如图3所示。MAP安装在WirelessHART原有网关附近，以有线以太网方式与网关连接，采集该井口区域无线现场设备的信息；多个MAP又以WiFi无线方式将多个井口的无线现场设备的信息传送到RAP，然后与控制系统以ModbusTCP／IP，OPC等方式连接。
2．3与DeltaV主机系统集成
从DeltaV11版开始，提供了DeltaVS系列无线I／O卡和781远程链路组成的完全冗余的WirelessHART解决方案，如图4所示，可与所有的DeltaV和AMS的应用实现本地集成。无线I／O卡直接挂在控制网络上，本身就是控制器的一个节点，DeltaV提供的组态工具也完全支持无线I／O卡和无线仪表的组态、设备监视等功能，系统还可以自动识别无线I／O卡和无线设备，可方便快捷地进行安装和调试。新的DeltaV架构以冗余远程链路的形式实现全冗余无线网络，全冗余包括DeltaV通信网络、24V（DC）电源、无线I／O卡远程链路以及自适应Mesh网络本身的多条通信路径。
3横河电机公司产品
3．1新开发的现场无线通信网络设备
该公司早期开发的现场无线系统设备包括YFGW710无线现场集成网关和无线现场设备，YFGW710提供网关功能和系统管理器的功能，并直接连接无线现场设备。新开发的现场无线设备有YFGW410现场无线管理站、YFGW510现场无线接入点、YFGW610现场无线介质转换器。YFGW410具有ISA100．11a无线网络管理功能（即系统管理器和安全管理器的功能）和网关功能；YFGW510现场无线接入点为主干路由器，除可接入现场无线设备外，还可提供IEEE802．11a／b／g（无线局域网）及100BASE－TX和100BASE－FX有线连接；现场无线介质转换器YFGW610在YFGW410和YFGW510之间主干通信的连接接口作连接转换，4端口介质转换器YFGW610安装在YFGW410和YFGW510之间，将YFGW410下层的金属网络连接（100BASE－TX）的接口转换成与远程YFGW510的光纤网络接口连接（100BASE－FX）。
3．2系统组成
新开发的全集成式多应用无线通信网络设备组成如图5所示。其中，现场无线子网A由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据，再通过光纤通信传至YFGW610现场无线介质转换器，转换成YFGW410现场无线管理站可接收的下层金属网络连接信号（100BASE－TX）；现场无线子网B由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据，再通过100BASE－TX直接接入YFGW410现场无线管理站；现场无线子网C由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据后，再通过无线LAN传到无线LAN接入点，然后与YFGW410现场无线管理站连接。当然，也可通过早期的YFGW710无线现场集成网关以Modbus／TCP的方式接入主机系统。在信息网络层次，设有现场无线OPC服务器、现场无线管理器、NTP服务器，现场无线OPC服务器的软件，提供一个基于OPC基金会规格创建的接口。该服务器软件通过OPC接口与带现场无线管理站或现场无线集成网关系统的主机连接。现场无线管理器用来执行现场无线网络的设置和管理。NTP服务器是网络时间协议服务器，用于现场无线系统进行精确的时间管理，现场无线系统要求NTP服务器与现场无线管理站或现场无线集成网关相连以共享NTP服务器。1对YFGW410现场无线管理站通过同步电缆彼此连接，对主机系统和YFGW510的现场无线接入点提供冗余的无线网络管理和网关功能。在图5所示的每一个现场无线子网中，可安装1个或多个YFGW510现场无线接入点，可连接多达100台现场无线设备。1对YFGW410现场无线管理站可以连接多达20个现场无线子网以及500多台现场无线设备。
3．3与主机系统集成
无线系统可与横河电机目前主要的CENTUMVPDCS连接，即可在CENTUMVP操作和监视屏幕上显示现场设备的测量数据。无线系统与CENTUMVP连接有两种方式：在FCS现场控制站通过子系统以太网通信模块通信（见图6）和通过通用子系统网关（GSGW）通信。在FCS现场控制站通过子系统以太网通信模块（ALE111）通信，要求CENTUMVP为R4版本。菲尼克斯公司产品该公司的WLAN接入点可与多台RAD无线网关组成回传网络，这些设备都集成了802．11b／gWLAN收发器，通过WiFi将采集的所有信息传送到WLAN接入点，然后以标准的Ethernet接口与主机系统相连，如图7所示。
4结束语
随着流程行业无线通信技术的迅猛发展，无线网关加无线现场设备的简单架构的无线网络已经发展到全集成式多应用无线通信网络。使得仅支持无线变送器应用扩展到支持移动工作站、无线巡检、人员安全系统、工厂安全系统、视频监控的应用，提高了无线通信速率，扩大了应用规模，并提供了覆盖从主机系统到现场无线网络的全面冗余配置。
作者：方原柏 单位：昆明有色冶金设计研究院
1、移动娱乐
移动电话不仅是沟通的电话，现在还成功的发展成了游戏机的作用，不仅可以上网打游戏听歌，还可以看电影团购等等。NFC技术可以将不同使用者的需求通过网络传输经过辨认后，迅速转换成使用者想要的资讯。使用者可以随时在网上观看心仪的图片，欣赏喜欢的歌曲，观看想看的电影，也可以对这些信息通过NFC技术下载到自己的手机上。
2、商务旅游
NFC技术为广大使用者解决了很多以前不能在路上解决的问题，例如，着急出差却已经买不到票耽误了行程，NFC技术可以在网上迅速查到票的剩余情况并及时更新；在旅游的路上找不到路，NFC技术可以进行定位；着急打车却没有空车，NFC技术可以通过网络帮助使用者联系车辆并自动定位。
3、NFC的关键技术
3.1调制技术
NFC的工作频段是12.33-14.99MHz。为了保证NFC信号的频谱范围在13.56MHz频段内，NFC信号的波特率必须小于1Mbps。当数据传输速率大于1Mbps时，只有采用多进制调制才能满足高速传输要求。如果采用多进制ASK调制脉冲波形，则由于脉冲波形的调制度较低，多进信号的分辨率很低，这将导致系统输出信噪比的严重下降。多进制差分相移键控可解决这一难题。DPSK信号是利用前后两个相邻码元载波的相位差来传送数字信息，而与载波的幅度没有关系，因此调制信号的幅度在传输过程中始终保持不变。同时，在DPSK接收机中避免了复杂的相干解调，价格低廉、容易实现。因此在高速数据传输时，采用多进制DPSK调制是一种理想的选择。
3.2信源编码
随着数据传输速率的上升，脉冲的宽度变得越来越窄，对电路的脉冲响应要求也愈来愈高。为了减小电路的实现难度，在高速传输时可以采用Miller码进行信源编码。它是Manchester码的一种变形，Miller码的平均脉宽要比Manchester码宽，降低了编码硬件的实现难度。
3.3防冲突机制
如我们所知，NFC技术是两个技术设备相互靠拢就可以开启的网络，但并不是随便的两个设备都可以靠拢，NFC技术在启动之前，都是需要对周围可以连接的系统进行检测，看是否能够有空闲的设备供自己与之想靠拢，这是NFC技术在工作之前必须要确认的一个步骤，因为随便和其它设备相连，会导致网络混乱，网络突然断开，设备与设备之间的联系不紧密，会造成NFC技术的瘫痪。因此，在连接其他设备之前，NFC技术的设备通常都是先对周围进行扫描，当周围的射频场小，也就是说扫描后确定有未连接的设备，在对其他设备进行呼叫，相对近的设备会与这一台设备相连，连接成为网络。NFC技术中没有那两个技术设备是固定连接的，所以在确定了较近的设备正常工作后，会连接成为可安全使用的网络。
3.4传输协议
传输协议的设计主要考虑数据传输的有效性与可靠性。传输协议一般分为三个过程：协议激活、数据交换、协议关闭。3.4.1协议激活协议的激活包含属性的申请和参数的选择，激活的流程分为有源模式和无源模式两种。有源模式的协议激活流程为：第1步：主呼启动防冲突机制，进行系统初始化；第2步：主呼切换到有源模式并选择传输速率；第3步：主呼发送属性请求；第4步：被呼发出属性响应以回应主呼的属性请求，回应成功后选中该被呼作为连接对象；第5步：主呼如果检测到有冲突发生，重新发送属性请求；第6步：如果被呼支持主呼属性请求中的可变参数，主呼在收到被呼的属性响应后发送参数选择请求指令，以改变有关参数；第7步：被呼发出参数选择响应以回应主呼的参数选择请求，并改变有关参数（如果被呼不支持属性请求中的可变参数，则不需要改变有关参数）；第8步：利用数据交换协议传输数据。无源模式的协议激活流程与有源模式的协议激活流程基本类似，所不同的是在系统完成初始化后需要进行单用户设备检测。3.4.2协议关闭关闭协议包含信道的拆线和设备的释放。在数据交换完成后，主呼可以利用数据交换协议进行拆线。一旦拆线成功，主呼和被呼都回到初始状态。主呼可再次激活，但是被呼是通过释放请求指令切换到刚开机的原始状态。
4、结语
NFC技术在日常生活中的应用已经不需要过多的用眼欲进行表达，每一位使用者都是NFC技术的证明人，在网络飞速发展的社会，使用者对网络的要求已经不仅仅体现在网速上而已，在安心使用快网速的同时，我们更想要信息得到保护，安全性更是使用者关注的最关键的问题，所以，NFC技术定会成为将来网络的主流网点。
作者：李曙利 单位：黑龙江电信国脉工程股份有限公司
1、多种无线通信技术标准的融合
如果能在单一架构下管理多个无线网络的实时数据，或者说在单一架构下管理统一后的单一无线网络的实时数据，应该是过程行业用户一致的要求，所以我们说多种无线通信技术标准的融合是一个大趋势，它可以提供远程操作的更高可靠性和更低成本。三大无线国际标准合作的技术基础原本是存在的，因为ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底层协议都是IEEE802.15.4，而提供芯片和通信协议栈的商家往往同时提供这几种技术的部件，即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA阵营内，还包括有很多相同的会员。作为ISA100的优秀成员单位的尼维斯（Nivis）公司一向以其管理和优化网状网络的软件而闻名，同时在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN开发基于标准的无线网状通信堆栈方面拥有丰富的知识和能力。尼维斯公司目前是我们所了解到的唯一同时提供ISA100.11a和WirelessHART两种流程行业无线产品供应商，比如其无线节点和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型号是相同的，使用户能够在单一的硬件上运行任何一种标准。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a标准，也支持WirelessHART标准，拥有在同一平台上运行的软件，VersaRouter910是一个双启动硬件（Dualboothardware），是集全功能于一身，专门为客户准备好提供的无线解决方案设计的工业级无线路由器。中科博微公司是可同时提供WIA-PA、WirelessHART两种流程行业无线产品供应商，比如其无线网关既有属于WIA-PA无线网络的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS12002种型号的网关，又有属于WirelessHART无线网络的WHT-GW1250网关。北京天宇蓝翔科技发展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART两种无线网络产品。在ISA100.11a和WirelessHART问世之初，在ISA名下成立过ISA100.12工作组，负责寻找将WirelessHART和ISA100.11a无线标准融合的技术途径。当时认定实现无线标准融合技术途径的唯一方法是提案申请，后有3个团队提出申请。但最终这些团队没有解决以下优秀问题：网络规范的定义能够取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2个现有网络的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供应商的两个团队都不能接受修改自己基础网络的要求，因此无法达成任何妥协协议。其原因非技术方面，而是集中在营销效应方面。因此在2013年，ISA100.12工作组已决定放弃在无线通信技术标准融合方面的努力。ISA100.12工作组中的最终用户曾建议的融合备选方案是供应商可提供同时对ISA100.11a和WirelessHART无线网络进行操作的产品，即“双启动”产品的解决方案。2010年初，德国测量与控制标准委员会NAMURPressRelease（公告），开始提出单一（融合）工业无线标准（仅过程自动化领域）的要求，建议三个标准合并为一个IEC标准。2010年8月在伦敦的Heathrow（希思罗）机场召开了工作组第一次会议，工作组即以希思罗命名。2011年3月底在瑞士的融合工作组会议形成备忘录决定成立技术工作组，重庆邮电大学是希思罗工作组的5名优秀成员之一和技术工作组主要成员。技术工作组首先完成“三个标准的异同”资料的编辑，然后达成分三步开展工作的共识，第一步是实现三标准共存，如图1所示，第二步完成渐进式融合，第三步以单一的OSI/ISO层过程仪表协议的现场设备、统一的接入点、统一的网关实现标准的最终融合，这里的现场设备、接入点、网关均以希思罗命名。2012年12月现场总线基金会（FF）宣布与国际自动化学会自动化标准委员会ISA100合作提出了一个通用的框架，允许多个工业通信协议通过共享无线集成架构在过程自动化系统中运行，使现场总线连接到远程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有线H1协议集成到单一的标准化环境中，这称为基金会的远程操作管理ROM，这是通过第三方的开放融合，以便为用户提供更高的可靠性和更低成本的远程操作。这个框架保持了“基础设施”战略，而不是试图在无线设备水平方面竞争。
2、系统架构的创新
霍尼韦尔公司2004年推出工业无线变送器——基于ZigBee无线技术的XYR5000无线压力变送器，载频为902MHz~928MHz，以此为基础的无线网络系统构成如图2所示。作为网关设备的基站WBR与各种类型的XYR5000无线变送器可直接通信，最大数量为50台，最大距离610m。基站还可有线接入最多25个AO/DO组件，基站与控制系统的连接有RS485ModbusRTU接口，还可提供RS232到WMT无线管理工具上显示。随后IEC三大国际标准的早期无线网络系统的架构是由网关和无线现场设备组成，如横河电机无线系统的早期架构是YFGW710现场无线一体型网关和现场无线设备，一台网关可接入最多10台（刷新率1s）或50台（刷新率5s）现场无线设备，如图3所示。艾默生过程管理公司下属的罗斯蒙特公司真正针对流程行业无线网络系统的研究始于1998年，2006年推出的智能无线解决方案是采用900MHz，2007年以后在欧洲和亚洲则推出2.4GHz的解决方案。早期无线网络系统的架构也是由网关和无线现场设备组成，可能会包括适配器等设备，同时每一台无线现场设备还可作为路由器将其他无线现场设备的信息传送到网关，如图4所示。2007年6月11日，霍尼韦尔公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless无线网络方案，采用了XYR6000变送器，载频为2.4GHz。推出OneWireless无线网络后，系统架构也在不断更新，较早的版本是2009年4月的120版，当时作为网关的是多功能节点；2011年9月200版的新功能包括无线变送器无路由功能改为路由功能可选、增加了现场设备接入点FDAP、增加了HART适配器等，2011年10月又引入了CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备、CiscoWLAN控制器；2013年4月210版的新功能包括在线无线设备授权等新功能。AP节点设备被分为两类：网格接入点（MAP）和根接入点（RAP）。网格接入点是Mesh网络的远程接入点，它作为ISA100.11a无线现场设备网络和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络的接入点，这是所有接入点的默认角色。对下层ISA100.11a无线现场设备网络来说，每个网格接入点都可以发送和接收来自无线现场设备的消息，同时，它又作为一个路由器，为其相邻网格接入点以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络转发消息，从而在2层网络中为无线设备和主机应用之间实现数据传输，通过转发过程，数据可以找到通过中间网格接入点抵达目的地的最佳路径。如果一个链路因为任何原因而出现故障，网络会自动通过其他路径安排数据传输，直到数据抵达网关为止。根接入点通过光纤、有线以太网或电缆连接器连接到有线网络或服务器，作为到有线网络的“根”或“网关”，它必须在接入点配置时设定为根接入点。通信时，网格接入点通过网格接入点之间的路径或直接传送到根接入点。在这种网络拓扑结构中，接入点之间有许多冗余路径连接，因而特别可靠。随着网络规模的增大和网格接入点数量的增加，有必要使用多台根接入点以保证无线网络所需的性能和吞吐量（如图5所示）。推荐根接入点对网格接入点比值为20，这意味着，最多20个网格接入点可以共享相同的一次和二次根接入点，由于每个网格接入点可接入数十台无线现场设备，每个根接入点可接入20个网格接入点，而根接入点又可以多个同时接入交换机，其应用规模可满足数百点到数千点的大型无线网络的要求。艾默生过程管理公司在WirelessHART网络中也推出了CiscoAP节点设备作为构成回传网络节点的接入点，菲尼克斯公司在WirelessHART网络中也推出了可与该公司多台WirelessHART网关组成骨干网络的WLAN接入点，且都通过Wi-Fi传送采集的所有信息，同时，WirelessHART网络也可接收支持802.11Wi-Fi通信的无线设备的信息。随着工业无线网络将过程控制延伸到工厂现场的各个角落，其应用越来越普及，单个应用实例的规模也越来越大，已突破一个工序或一个车间的范围。在这种形势下，流程行业无线网络设备的制造厂家不失时机地推出可覆盖整个工厂的全集成式多用途无线网络。这样的网络中既包括简单的无线现场仪表网络，也覆盖多种无线应用的场合。创新的系统架构主要体现在接入点设备作为主干网络节点，比如OneWireless无线网络先后推出的现场设备接入点FDAP、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点，横河电机ISA100.11a无线网络的YFGW510现场无线接入点，艾默生过程管理公司WirelessHART无线网络推出的781远程链路、CiscoAP节点设备和WLAN接入点，菲尼克斯公司WirelessHART无线网络的WLAN接入点。这些设备具有骨干路由器功能，可将众多的无线现场设备的信息通过底层网络采集后，尽快地通过骨干网络传送到无线网关。这种将网关功能分离为接入点和现场无线管理站以及将信息传送分为底层网络及骨干网络的分层架构，不仅扩大了网络的规模、提高了信息传送速度，还能更好地实现同时管理多个现场无线子网通信系统的要求。
3、引入无线行业领军厂家的技术和产品
借助网络解决方案供应商的技术迅速提高产品档次，霍尼韦尔公司2012年直接采用支持标准的思科（Cisco）公司组态和拓扑结构性统一无线网络技术，这包括使用冗余交换机、冗余的无线局域网控制器以及多重网格接入点MAP和根接入点RAP，实现一个强大的高可用性的网络。如使用CiscoAironet1552SAP节点设备构建OneWireless工业无线网络，同时还采用CiscoWLAN控制器用于管理CiscoAironet1552SAP节点设备，在单一的架构下为Wi-Fi应用和ISA100.11a现场仪表提供无线覆盖，从而有效降低总体拥有成本。CiscoAironet1552SAP节点设备的功能与原有的多功能节点完全一样，但天线数量增加，速度更快，带宽更宽。艾默生过程管理公司早在2007年就已经同思科公司建立了合作伙伴关系，如在异构系统的无线通信方面双方就进行了合作，最近又引入了CiscoAP节点设备。罗克韦尔自动化收购了vMonitor，将划入罗克韦尔自动化控制产品和解决方案营运部门。vMonitor是全球范围内数字油田实施及远程运营领域的先驱，早在2005年1月，它就在壳牌公司的支持下，进行了Kanbode8口油井无线传感器网络的试验，为井口和上游应用提供了创新的监控解决方案，创造性地将最尖端的无线仪表和通信与可视化软件结合在一起，帮助客户制定更明智的决策并改善生产状况。vMonitor的技术涵盖井口传感器与变送器、远程终端单元、网关和调制解调器的全无线产品组合，以及交钥匙监控系统和服务。这些产品覆盖范围广，适合从油气井、管道、泵站和升液站到炼油厂以及油库的各类应用。
作者：方原柏 单位：昆明有色冶金设计研究院
