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一、現代基本設計課程與傳統教學藝術設計教學的區別
電腦藝術設計課程是現代設計藝術的重要組成部分,是視覺傳達的重要手段。其教學內容包括編排設計原則、編排設計原理、編排的視覺流程、編排設計的形式法則、編排的基本類型、文字的編排構成、圖形的編排構成及現代編排設計的發展趨勢等。通過在版面上對空間層次、主從關系、視覺秩序及彼此間的邏輯條理性的把握與運用,將有限的視覺元素進行有機的排列組合,將理性思維個性化地表現出來,使版面編排獲得良好的誘導力,更好地突出主題,在傳達信息的同時,產生感官上的美感,達成最佳的訴求效果。
1.教學內容外在形式的變化
傳統的編排設計教學的最大弊病在于信息傳遞媒體單一,教師靠口述和板書及有限的范圍在一定時間內,往往只能傳授給學生知識的結論,難以讓學生直觀感知、欣賞國內外眾多的優秀設計作品,更無法從多角度、多環境立體而全面地分析其創意形成的過程。學生經自己觀察、思考、抽象后形成的知識少,實際上不自覺地扼殺了學生全面探索以及創造性思維的能力,從而限制了學生素質的全面提高和能力的培養。多媒體技術的介入,無疑為電腦藝術設計教學注入了新的內容,在同樣的時間內,課件以文字、圖像、聲音等有機結合的方式運用于教學,為學生創造了良好的知識情境,引導學生自己去探索、發現、歸納、總結知識的結論,從而有利于學生把握知識的整體和各個側面,增強了教學的系統性、深入性。
2.教學內容內在結構的變化
教學內容的內在結構就是學科知識結構的組織設計。知識結構是學科知識間的邏輯關系,是學科內含智力因素的信息源。傳統的編排設計教材都是以教為主,以線性結構來組織學科知識結構,學生利用它學習自由度不大,靈活性不強,而且難以促使學生已有的知識結構向新知識結構的有效遷移。多媒體是一種以接近人類認知特點的方式來組織、展示教學內容及構建知識結構的,它的信息組織方式是一種非線性結構——把信息的組織形式與信息內容呈現的多樣性、復雜性結合起來,為學生提供一種動態的、開放的結構化認知空間,既注重學科的基本內容,又包括學科內容之間的邏輯關系;既注重知識的形成過程,又注重知識的結構,使教學內容的統一性與靈活性得到了完善的結合。這種采用網絡化結構來組織的教學內容,把相互關聯的知識點有層次的構成一種網絡系統,系統由節點和鏈組成,節點表示教學內容的知識點,鏈是知識點之間的層級邏輯關系,教學內容在結構的變化使學習的知識著眼于不同的側面,使學生對知識形成了多角度、豐富的理解,從而使他們在面對各種設計問題時,能更容易地激活這種知識,靈活地利用它們進行設計,形成解決問題的程序。
二、電腦藝術設計色彩構成教學
在電腦藝術設計色彩學習中,對呈現知識的框面藝術設計盡可能追求新穎獨特。色彩對于人們的重要性,猶如陽光,空氣和水一樣必不可少,作為美術設計者,更應該自覺地認識色彩、創造色彩,一件設計作品的美感是綜合了形態、色彩、質感而產生的。然而,看到作品的瞬間。首先訴諸于觀者眼睛的是色彩的組合效果,也就是色彩美的問題。在設計中,不同的色彩搭配組合會給人的視覺和心理上形成諸如溫暖、寒冷、華麗、樸素、強烈、柔弱、明亮、陰暗等不同的環境氣氛,表現各種不同的感情效果。傳統的課堂教學模式在講授色彩原理時,教師往往以字代色,兩種或多種色彩的對比及調和效果,學生只能通過聯想加以比較,尤其對一些色彩感覺較弱,對色彩知識了解也較少的學生,這一點表現得尤為明顯,學生在后期的實際應用中,很難把構成中的色彩知識自覺地應用于創作中,出現了臨摹不成問題,創作卻難上加難的情況,有的學生甚至要求在重新講解相關的色彩知識,這些都說明前期的教學模式存在著一些問題。AdobePhotoshop軟件作為影像處理軟件,在色彩的使用及調控方面有著較強的優勢,快捷的填充,靈活的色彩更換方式,每一項都簡便易學,把Photoshop應用于色彩構成教學中,教師可以通過屏幕對色彩間的復雜關系進行形象地講解,學生通過真實的色彩表現,輕松掌握色彩搭配規律,在作業的制作上,可免去學生手工操作過程中所出現的涂色不均等問題,并可衍生出多個方案,便于比較,擴大練習范圍。作為設計專業的學生,除了教師的課堂講授外,更多的需要借助大量深入而又系統的色彩作業練習去理解色彩原理,磨煉色彩感覺,精純表現技巧,提高自身的色彩修養,為以后與色彩相關的設計課程打下良好的基礎。
三、藝術設計過程的變化
我們曾以客觀物質材料來塑模型,召集我們已逐漸步入虛擬實境的時代。計算機自身是一個復雜的信息處理系統,同時它又與周圍的環境、開發商及使用者構成另一個系統。這樣的系統環境下的工作帶來設計者的思維及工作方法的一系列變化:傳統的設計程序是被化分為幾個階段,即分析—構思—制作—選擇—評價—再修改制作—再選擇定案的過程,設計者必須親歷每個部分,參與每個過程,自身的角色也隨之不斷變化,設計者不但要有良好的設計思維,同時也要具備過硬的多種制作方法與手段;而運用計算機進行輔助設計時,情形就大有改觀:設計人員只需作好滿意的一個或幾個供選擇的構思或創意,剩下的工作就是運用適當的軟件,通過指尖點擊鼠標傳遞設計人的意旨,就可獲得形象色彩俱佳的設計稿來。免去了作者許多親身制作之苦,也往往獲得更為滿意的效果。
在平面設計中,通過計算機輔助設計,作者可得到多種質感的表現效果。設計者運用計算機材質庫中所提供的材料肌理,使它與制作的圖形或文字結合,通過視覺產生軟硬、粗細、明暗、透明模型等對比的變化效果,來確定并有效地進行形體、模塊的重組構造,方便地改變開頭色彩等,還可利用計算機內多種攝影特技技巧,造成特有的動感效果,達到精細的設計作品,使其層次感、豐富性移樣化更為突出;而在立體的設計中,設計者更能得心應手,運用自如地表現出物體的各個側面及細部,計算機強大的計算機功能可以將每一條曲線,徒刑模數精確計算出并能虛擬實境表現出來,顯示出模型的最終效果。設計者亦可以加入動畫設計,使物體處于運動之中,觀察設計物體在運動中的各部分關系,及時調整設計構思,這樣的設計過程生動而直觀。無論是二維設計或是三維設計,圖像或圖形通過數字化后的高速傳遞,一切都變得那么輕松自如。在這當中設計者能體會到無窮的樂趣,也貪圖到變化多端的設計手法。新的設計造型語言和思維理念,更能貼近于生活,融入于時代之中。計算機輔助設計也給設計者提供了另一種巨大的新鮮設計空間:設計者一方面,既可以取材于身邊的或其它地方的現成材料通過掃描儀、數碼相機等工具的輸入加入設計,又可加入音樂,聲響等情景資料豐富設計內容;另一方面,可在虛擬的實境中建立三維模型進行多媒體展示等等,按自己意念顯示出個性和多樣化。此時的設計者已成為設計元素融入設計作品當中,將在傳統的以設計作品的靜態表述變成了如今動態空間的多維設計表述,形成人機互動的局面。
四、電腦藝術設計教學構想
現代的教學方法變傳統的課程講授式為啟發引導式,追求教與學的合作化,實現“教”與“學”的良性互動。基于多媒體計算機的聯網,協作討論成為多媒體輔助教學中最有特點的教學方法——不但師生之間可以交流,而且學生之間實現了交互協作——協作形式有可能是文件、數據、也有可能是語言、圖形、圖像,為啟發引導式教學創造了共同討論交流的條件。我們把這一新的教學形式運用于教學活動中,并作了一定嘗試-針對電腦編排創意設計課程課題的提出,首先讓學生去思考宣傳手冊的整體形象設計,要求每個學生拿出整體設計方案一套,通過競標,點評學生的作品,挑選出最佳設計方案,經集體討論評估使方案得以完善,在此基礎上進行自選課題的設計。
1.1 電力自動化技術的概念
在科技發展的帶動下,電網技術得到了長足的發展,而配電網技術的網絡化程度也在不斷的提高,這就為電力自動化技術的發展提供了良好的契機。電力自動化技術融合了現代化的電子技術、信息處理技術、網絡通訊技術等一系列高科技技術手段。在電力工程當中,它能夠幫助電力系統進行有效的遠程監控和監視管理工作。電力自動化技術的應用,是電力系統得到了更加穩定的運行環境和更加優質的服務。
1.2 電力自動化技術的要求
電力自動化技術的應用要保證電力系統中各個組成部分都要符合技術要求,確保設備的安全運行。同時基于設備的實際運行情況,保證操作人員的實際控制和協調工作。利用電力自動化技術應更多的注重對安全性能方面的優化,減少事故率,以達到節省人力和物力的目的。此外,要對電力系統的整體數據和各方面的運行參數進行收集和檢驗,并進行相應的處理,以確保電力系統能夠穩定的運行。同時,還要保證電力系統在安全、穩定、經濟的條件下,發揮正常的作用。
2 電力工程中電力自動化技術的應用
2.1 現場總線技術的應用
現場總線技術是將電力工程現場的智能自動化裝置和其它的儀表控制設備等連接在一起,共同構成一個多項、多站、串行的數字化、一體化信息網絡。通過這種連接,實現計算機設備、智能傳感器設備、數字通訊設備、控制設備等有效的融合[1]。
現場總線技術是通過利用分散電力工程中的控制功能,來實現其在電力工程中的作用,同時配備了相應的計算機設備,對被控設備的信息進行收集和處理。只需要將這些信息與計算機進行連接,然后設定相應的信息調度命令,就能實現自動運行。在實際操作中,總線設備能夠實現前置機和上位機之間的配合,從下方對電力工程進行控制。然后通過控制相應的儀表設備,來提高電力系統中控制功能的性能。
2.2 主動對象數據庫技術的應用
在電力工程當中,主動對象數據庫技術主要是應用在電力系統中的監視系統中。這項技術的應用,給電力系統的開發、繼承、封裝等工作都帶來了很大的幫助,也在一定程度上促進了軟件技術的改革和發展[2]。實踐證明,主動對象數據庫技術在電力系統當中的應用取得了十分良好的效果,也受到了廣泛的支持。和電力工程中其它的關系數據庫相比,由于主動對象數據庫技術是用來支持對象標準,因此其主要作用是對電力工程中的技術和主動功能進行技術支持。正是由于主動對象數據庫技術的這些功能特點,以及其良好的穩定性和兼容性,使得其在電力系統中得到了越來越廣泛的應用,并逐漸取代了其它的數據庫技術。
主動對象數據庫技術能夠通過電力系統中的監視功能,充分的利用對象函數的作用,來實現電力系統的自動化運行。隨著觸發機制的使用,能夠更加有效的實現和控制數據庫的監視功能,也為數據的傳輸節省了大量的時間。
2.3 光互聯技術的應用
在此過程中,它能夠避免時間應電容性的負載影響,也不會受到平面的限制。同時,還能夠促進電力系統的集成度提升,加強系統的監控功能。實踐表明,利用電子交換技術和電子傳輸技術,能夠有效的拓展互聯網、重組編程結構,使電力工程當中的電力系統具有更高的靈活性[3]。
此外,光互聯技術具有很強的抗電磁干擾的能力,能夠有效的提高處理器的干涉能力,使數據的通訊和傳輸更加的方便、快捷。光互聯技術在電力系統中的廣泛應用,對電力工程的可靠性、安全性以及可信度等方面都有著十分顯著的提高。
最后,光互聯技術還具有采集數據、控制數據、計算數據、以及人機界面處理等多方面的功能。同時還能夠進行電網的分析和其它高級應用功能。這就使得光互聯技術在電力工程當中的應用變得更加的靈活、清晰,使工作人員能夠更好的進行調度工作,對電力工程的發展具有十分重要的作用。
3 總結
帶傳動是機械設備中應用較多的傳動裝置之一,主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現主、從動輪間運動和動力的傳遞。
帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優點。
1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件:環境溫度為-40~40度;輸入軸轉速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s,電機啟動轉矩為減速器額定轉矩的兩倍。YK系列的特點:采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合,把錐齒輪作為高速級(四級減速器時作為第二級),以減小錐齒輪的尺寸;齒輪均采用優質合金鋼滲碳淬火、精加工而成,圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級,圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級;
減速器的選用原則:(1)按機械強度確定減速器的規格。減速器的額定功率P1N是按載荷平穩、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉矩為工作轉矩的兩倍、單向運轉、單對齒輪的接觸強度安全系數為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質不同,每天工作小時數不同時,應根據工作機載荷分類按各種系數進行修正.減速器雙向運轉時,需視情況將P1N乘上0.7~1.0的系數,當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值,反之取大值。功率按下式計算:P2m=P2*KA*KS*KR,其中P2為工作功率;KA為使用系數;KS為啟動系數;KR為可靠系數。(2)熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環境溫度20℃,每小時100%連續運轉和功率利用律(指P2/P1N×100%)為100%的情況,不符合上述情況時,應進行修正。(3)校核軸伸部位承受的徑向載荷。
2結構設計
2.1V帶傳動
帶傳動設計時,應檢查帶輪的尺寸與其相關零部件尺寸是否協調。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應與減速器、電動機中心高相協調,避免與機座或其它零、部件發生碰撞。
2.2減速器內部的傳動零件
減速器外部傳動件設計完成后,可進行減速器內部傳動零件的設計計算。
1)齒輪材料的選擇應與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協調。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時,應選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應該可能減少材料品種。
2)蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關。因此,設計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后,校核起滑動速度是否在初估值的范圍內,檢查所選材料是否合適。
3)傳動件的尺寸和參數取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調整。
根據設計計算結果,將傳動零件的有關數據和尺寸整理列表,并畫出其結構簡圖,以備在裝配圖設計和軸、軸承、鍵聯結等校核計算時應用。
聯軸器的選擇
減速器的類型應該根據工作要求選定。聯接電動機軸與減速器,由于軸的轉速高,一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯軸器,例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器。減速器低速軸(輸出軸)與工作機軸聯接用的連周期,由于軸的轉速較低,傳遞的轉距較大,又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移,因此常選用剛性可以移動聯軸器,例如滾子鏈聯軸器、齒式聯軸器。
聯軸器型號按計算轉距進行選擇。所選定的聯軸器,起軸孔直徑的范圍應與被聯接兩軸的直徑相適應。應注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大,否則難以選擇合適的聯軸器。
目錄
一緒論………………………………………………………………………1
二結構設計
三設計計算過程及說明……………………………………………………….3
1選擇電動機..............................................................................................….3
2傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3
3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數..................................…........................3
4帶傳動設計.......................................................…..........................................4
5齒輪傳動設計.....................................................…........................................5
6軸的設計........................................................................................…...........11
7軸承的選擇..............................................................................................…22
8鍵的選擇.....................................................….........................................…22
9減速機箱體的設計...............................................…......................................23
10減速器附件設計.....................................................................................….2311密封與.......................................................…........................................24
我國的通信網絡主要是在有線非智能的通信技術的基礎上發展起來的。但是,現今我國的無線通信技術已經獲得了較快的發展。現今使用的無線通信網絡主要由管制端、無線基站以及無線終端構成。使用最為廣泛的無線通信技術是遠程監控技術。在過去使用有線非智能通信網絡的情況下,供電局要想對通信兩端進行連接,需要搭建很長的電纜,給供電局帶來了較大的資金消耗。使用無線網絡通信可節約電纜費用,降低成本。但是,就目前無線通信網絡運行的狀況而言,還存在一定的不足之處。例如,無線通信網絡附近產生電磁場,就會對無線通信網絡造成一定的影響,還會為無線信道的承受力帶來隱患。另外,無線通信網路主要依賴于電波傳送信號,信號在傳送過程中的安全問題值得重視。針對這種情況,有2種無線通信方案:專用無線網絡構架;公共無線網絡。無線網絡對遠程進行監控和數據傳輸主要采用變電模式。現今電力數據網絡通信結構如圖2所示。
2電力自動化通信網絡的主要問題
從株洲電力自動化通信網絡的現狀來看,其仍然存在不少的問題:(1)電網建設環境惡劣,并且電網建設的地位和電網建設的重要性與緊迫性不對稱。株洲地區電力供需狀況較為緊張,在電力供求不能滿足用戶需求時極容易產生矛盾。主要原因在于電網建設的環境不好,體現在:電力選址、選線批復程序不順暢、隨意性大,前期工作進展困難;項目實施難度大,阻工現象時有發生,大多數地方超政策補償。(2)部分電網工程項目由于實施難度較大,存在較大的安全風險,這些問題主要存在10kV及以下的中低壓配電網。雖然電網工程項目具有較為嚴格的管理制度,但是在工程建設的過程中,由于步驟瑣碎、中間環節多、工程施工時間較緊、施工人員較為混雜,仍具有較大的安全隱患。(3)配電通信網建設較為落后。(4)缺乏完善的配電通信技術標準和相關網絡建設、運行管理規范,配電通信系統缺乏有效的管理手段和依據。(5)智能配電網系統的另一個標志是用電營銷系統與用戶的交互式應用,以及用戶集中儲能、分布式儲能和分散儲能的大規模應用,目前有關這方面的技術規范還沒有統一。
3電力自動化通信技術的更新
關鍵詞:電動執行器單片機CAN總線
引言
本文所設計的全數字電動執行器,是在湘儀電子電器設備廠的9610R系列的全電子式電動執行器的電機驅動電路基礎上所做出的進一步的改進。我們將控制部分用基于80C196單片機的數字控制代替原有的模擬控制,以提高具控制的精度與運行的可靠性。同時,為方便調試,增加了紅外遙控的功能和基于CAN總線的通信功能,以適應現代工業控制的需要。
1原全電子式電動執行器的特點
原9610R系列的全電子式電動執行器是以220V交流單向電源作為驅動電源,驅動電機采用單向交流電機,位置反饋采用高性能導電塑料電位器。
伺服放大器的原理如圖1所示。
①當UY=0時,
K_=Uo/Ux=-[(R4+R5)/R5]×(R6/R1)
②當Ux=0時,
K+=Uo/UY=[R3/(R2+R3)]×[(R4+R5)/R5]×(1+R6/R1)
根據線性疊加原理,Uo=K+UY+K_UX。
由上可知,由于電阻很難做到完全匹配,所以原9610R電動執行器存在著電機正反轉不對稱的問題。電機驅動電路如圖2所示。
圖2中,Uo為從伺服放大器來的電壓信號,當Uo>0.7V時,電機正轉;當Uo<-0.7V時,電機反轉。C1為控制電機制動的電容。
重新設計的全數字電動執行器對電機的驅動電路進行了改進,用±12V的開關量信號的時間長短來控制電機的正反轉,并實現了電動執行器的制功與反向截止功能。新的電機驅動電路如圖3所示。
圖3中,Ukp和Ukn分別為80C196的兩個高速輸出引腳,T2-1/T2-2、T3-1/T3-2、T4-1/T4-2、T5-1/T5-2、T6-1/T6-2、T7-1/T7-2分別為6個光電隔離器。當Uk為+5V高電平時,T2-1/T2-2導通,從而T*-1/T6-2導通使電機正轉;當Uk由高電平到低電平的瞬間,T4-1/T4-2瞬間導通,使得T7-1/T7-2瞬間導通,電機瞬間反轉,電容放電結束后電機停止;同理,當Uk為0V低電平時,電機反轉。這樣便實現了電機正反向控制。
圖3新設計的電機驅動電路
系統輸出與驅動電路之間完全實現了光電隔離,這樣可提高系統的抗干擾能力和可靠性。
2控制系統結構
以80C196KC單片機為核心的全數字電動執行器的控制系統結構如圖4所示。圖4中,除80C196KC單片機外,還選用了X25043實現掉電保護功能,以MAX7219驅動LED數碼管顯示閥位的給定值與反饋值以及閥位的狀態與控制方式;同時,以改進的4~20mA恒流電路直接將閾位反饋信號轉換成4~20mA的信號送至室內模擬二次表顯示,以保證其模擬與數字控制的兼容性。利用80C196KC內部的A/D轉換口,將閥位反饋與閥位模擬給定信號轉換成10位的數字信號,用軟件判斷閥位故障(堵轉,超限),進行故障處理(報警或停機),在控制輸出端與故障處理端用MOC3061光電隔離將單片機系統與電機驅動電路隔離開來,達到抗干擾的目的。
選用1838紅外遙控接收解碼一體化集成芯片,接收來自遙控器的紅外遙控信號。CAN控制器采用Philips的SJA1000集成芯片,CAN總線驅動選用82C250集成芯片,在SJA1000與CAN總線驅動82C250之間用6N137快速光隔進行光電隔離處理,與單片機接口實現單片機與上位機的通信功能。
各部分的主要硬件電路介紹如下。
(1)改進的4~20mA恒流電路
整個恒流電路,由1片集成的4通道運放LM324和6個精密電阻、1個可調電阻、1個瓷片電容及1個二極管組成,電路結構非常簡單,電路如圖5所示。圖5中,R1=R2=R3=R4=R5=100kΩ,R6=200Ω,R7為0~100Ω可調電阻。
從圖5電路可知:在R2、R3、R4、R5這四個電阻匹配得比較好的情況下,U1-U2=U1,通過調節R7使得R6+R7=250Ω,從而Io=U1/250Ω達到使1~5V電壓轉換成4~20mA的目的,且不論輸出端的負載如何變化,這種關系都不會發生變化,達到恒流的目的。為為使該恒流電路可帶的負載盡量大,集成運放LM324的電源最好用+18V電源。
(2)紅外遙控接收電路
作為電動執行機構,在工業過程控制應用時,常常會遇到安裝位置不便于調試的情況。采用紅外遙控調可以說是一個很好的解決方案,可以免去常規調試所需要做的一些工作,比如打開控制盒蓋進行調試線路更改等等。紅外遙控接收芯片采用紅外遙控接收解碼一體化集成芯片1838。電路如圖6所示。
圖6中,電阻和電容組成去耦電路,以抑制電源干擾;除此以外不需要任何外接元件,中心頻率為38kHz。但是,由于1838集成芯片的增益高且不可調,沒有屏蔽,特別容易受到外界的干擾,因此必須采取屏蔽措施。最好的辦法就是利用金屬材料做一個屏蔽盒,將1838裝入,只留紅外接口在外。
我們選用一種通用紅外遙控器作為電動執行機構的調試裝置。80C196KC單片機首先將遙控器各按鍵的命令碼測出,然后對它們分別賦予我們所需要的調試命令,這樣就可使開發周期大大縮短。
圖7CAN總線通信接口電路
(3)上下位機通信
CAN(CantrolAreaNetwork)是控制局域網絡的簡稱,最早由德國BOSCH公司推出,用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線規范已被ISO國際標準組織制定為國際標準,廣泛應用在離散控制領域。其信號傳輸介質為雙絞線。通信速率高達1Mbps/40m,直接傳輸距離最遠可達10km/5kbps,掛接設備最多可達110個。
CAN的信號傳輸采用短幀結構,每一幀的有效字節數為8個,因而傳輸時間短,受干擾的概率低。當節點嚴重錯誤時,具有自動關閉的功能,以切斷節點與總線的聯系,使總線上的其它節點及其通信不受影響,具有較強的抗干擾能力。CAN總線通信接口電路如圖7的示。
80C196KC的AD15端口作為SJA1000的片選信號,故CAN控制器SJA1000所占用的地址為:8000H~80FFH。使用CAN總線收發器PCA82C250目的是進一步提高CAN總線的驅動能力。它的工作模式由RS控制引腳來提供,取決于斜率電阻(200kΩ可調電阻的阻值)。
上位機通過一塊華控的公司的HK-CAN30BPCI總線非智能隔離型通信板,可對工業現場具有CAN通信接口的儀表和控制設備進行監控。
(4)掉電保護和抗干擾措施
系統實現現電保護的元件采用Maxim公司的X25043。X25043有三種常用的功能:看門狗定時器、電壓監控和E2PROM,組合在單個封裝內。X25043對于要求電路板空間盡可能小的該系統來說是非常適用的,電路如圖8所示。
X25043的看門狗定時器對微控制器80C196提供了獨立的保護系統,可選超時周期有:1.4s、600ms、200ms,也可禁用。當系統故障時,在超出所選的超時周期以后,X25043看門狗將以RESET信號作出反應,使系統復位。利用X25043低VCC檢測電路,可以保護系統使之免受低電壓情況的影響。當VCC降到最小VCC檢測電平時,RESET變為低電平,給系統復位,直到VCC上升到最小VCC檢測電平200ms為止。此外,X25043還具有512×8位串行E2PROM,使得本系統無須另外擴展數據存儲器RAM。
系統的抗干擾措施包括硬件措施和軟件措施。硬件上:①在輸入和輸出通道采用光電隔離來進行信號傳輸,電機驅動電路上采用光電隔離器MOC3061,在上下位機通信電路上采用快速光隔6N137;②在每一個集成電路芯片都安置一個0.01μF的陶瓷電容,以消除大部分高頻干擾;③模擬地與數字地分開;④在CPU抗干擾措施上,除了配置掉電保護電路外,還配置了人工復位和自動上電復位電路。軟件上:①指令冗余,在一些雙字節和三字節指令之后插入兩條NOP指令,以保證跑飛的程序迅速納入正確的控制軌道;②利用軟件陷阱強行將捕獲到的程序引向對程序出錯處理的程序;③啟用80C196KC內部監視定時器(watchdogtimer);④對A/D輸入信號采取軟件數字濾波。
3系統的軟件設計
本系統程序框圖如圖9所示。首先,是程序的初始化,包括對硬件和變量的初始化。然后,程序判斷全局變量RUN,若RUN=0,表示程序終止運行,則跳轉到程序的末尾復位看門狗,隨后再跳轉到程序的前面,判斷RUN標志,循環執行;若RUN≠0,則程序執行主循環,再復位看門狗。這樣,通過設定RUN變量來控制程序的執行。
在中斷程序程序中只處理基本的操作,如數據的輸入和輸出等;一些復雜的數據處理,如輸入通道的軟件濾波等等,都放在主循環里面處理。在主程序里,給每一個斷分配一個全局變量作為中斷標志,當有中斷發生時,對此標志置1。在主循環里,程序依次判斷每個標志位,來決定是否要執行相應的子程序,即過程或函數。在主程序中處理完相應的中斷服務后,要對對應的中斷標志清零。
主程序的功能包括:確定閥位和閥位狀態、閥位和閥位狀態的LED顯示、閥位控制輸出、判斷閥是否堵轉以保護電機避免電機過熱、紅外外遙控命令解碼和遙控命令控制輸出。在閥位控制輸出上,采用以控制電機正反轉的時間來控制閥位,將A/D采樣的周期控制得非常短,如10ms,甚至更短。以這產的周期來控制電機的動作,在要求的閥位0.5%精度范圍以內,保持電機不動作,以保證閥位控制的準確性以及避免閥位來回震動。
1.能激發學生學習興趣
教師在課程教學中可利用幻燈、投影、錄音、錄像、電視、計算機、網絡及計算機輔助教學軟件(CAI)等現代教育技術,把運動生理學中復雜、抽象和動態的人體微觀環境直觀展示出來,比傳統的板書填鴨式教學形象生動、通俗易懂,從而更能激發學生學習興趣,提高教學效果。
2.能激發學生創新熱情
教師在上課過程中,根據教學大綱要求結合實際操作,可充分運用各種教具和多媒體等教學手段進行模擬演示,并且給學生提供動手操作的機會。在這過程中學生可以通過自己的成果,最終得到同學們的承認,能夠增強學生新奇感,從而誘發學生探索的欲望,有利于開拓思路,強化想象思維,培養他們的創新熱情。
3.能激發教師教學模式改革熱情
隨著現代教育技術在高校體育教學中的使用,越來越多的體育教師借助多媒體教學,從而擺脫了傳統教學“黑板粉筆”的限制。越來越多的視頻、動畫、圖像、聲音等媒介,應用于教學過程中,激發了教師進行課程及教學模式改革的熱情。
二、現代教育技術在運動生理學教學中的具體應用
1.抽象變形象
運動生理學中有許多抽象的知識,用一般方式無法驗證或顯示,因此這類知識學生很難理解和掌握。如果利用計算機多媒體技術可以模擬,將其高度抽象化的內容具體化,那么學生理解和掌握這類知識容易得多,并且圖文并茂,動畫生動逼真,便于學生記憶,大大提高學生了學生的學習效果。
2.微觀變宏觀
許多運動生理學內容是顯微鏡觀察的結構,由于受器材、儀器的限制,教學方式很不方便,影響教學效果。目前許多院校將只能一人觀察的顯微組織顯示在屏幕上,極大方便了教師授課和學生的學習。
3.復雜變簡單
運動生理學中一些現象發生過程復雜,或者發生在極其短暫的一瞬間,或者需要幾十小時、幾天甚至幾年才能完成物質變化過程。對這類知識學生難以消化,而利用現代教育技術則可以輕松地把復雜知識變簡單。在幾分鐘內就可以用計算機動畫模擬技術再現,實現了高質量的教學過程。
三、總結
1前言
移動通信業務之所以發展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下,移動通信技術的發展更是突飛猛進,呈現出以下幾大趨勢:網絡業務數據化、分組化,網絡技術寬帶化,網絡技術智能化,更高的頻段,更有效利用頻率,各種網絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。
2網絡業務數據化、分組化
2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速,被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種,一種是電路交換型的移動數據業務,如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD;另外一種是分組交換型的移動數據業務,如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。
目前,無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分,但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉,并大大改變。1999年以后,隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸,并成為數據應用的新焦點,無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分,它預示著未來大量的商業機遇。
(1)應用驅動市場
無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務,然而無線數據則不同,無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗,并從中受益。
在過去的十年里,傳統的生活方式已經在迅速改變,人們更經常性地移動,職業和個人生活之間的分界變得模糊,人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。
(2)因特網的影響
和通信的其他領域一樣,無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究,未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國,因特網用戶的年增長率將高達300%,顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。
為了滿足接入因特網的需求,一個全球性的開放協議——無線應用協議(WAP)應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準,實現了IP與GSM網絡的橋接,是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準,WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。
(3)數據速率的發展
GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit/s。國際上1998年引入的高速電路交換數據(HSCSD)技術將實現57kbit/s的數據速率,對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的,如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用,將實現超過100kbit/s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的,如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE(增強數據速率GSM改進模式)使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit/s的數據速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益,他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照,還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。
2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明,全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移,這一進展已經開始,并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息,將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里,話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中;短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片;話音呼叫將與實時圖像相結合,產生大量的可視移動電話,還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見,電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。
3網絡技術的寬帶化
在電信業歷史上,移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系,伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加,網絡業務向數據化、分組化發展,移動網絡必然走向寬帶化。
通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術,70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS(北美蜂窩系統)、NMT(北歐移動電話)和TACS(全向通信系統)是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統引入了數字無線電技術,它提供更高的網絡容量,改善了話音質量和保密性,并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準,包括GSM、MMPS、PDC(日本數字蜂窩系統)和IS95CDMA等,均仍為窄帶系統。
第三代移動系統,即IMT-2000,是一種真正的寬帶多媒體系統,它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后,窄帶移動電話業務需求將依然很大,但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動,寬帶多媒體綜合業務將逐步增長,而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言,寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統預計在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講,第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統,在此演進過程中,移動網絡所能實現的數據速率逐步升級:GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit/s的數據速率,1999年引入的GPRS將實現超過100kbit/s的數據速率,將在2000年引入的EDGE技術可實現超過300kbit/s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit/s的數據速率,在辦公室和家中還可以達到2Mbit/s。
4網絡技術的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用,促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息,逐步向存儲和處理信息的智能化發展,移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體,以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡,是一種開放性的智能平臺,它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務,使客戶對網絡有更強的控制功能,能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離,建立集中的業務控制點和數據庫,進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網,運營公司可以最優地利用其網絡,加快新業務的生成;可以根據客戶的需要來設計業務,向其他業務提供者開放網絡,增加收益。
關于移動智能網的研究,早在1995年就已開始,剛開始并沒有具體的標準協議出現,各廠商各自制定了自己的標準,并且據此進行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。
1997年末,美國蜂窩電信工業協會(CTIA)制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月,歐洲電信標準研究所(ETSI)在GSMphase2+階段引入了CAMEL協議(移動通信高級邏輯的客戶化應用程序),當時的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體,稱為CAMELphase2標準。
伴隨著移動網絡向第三代系統的演進,網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。
5更高的頻段
從第一代的模擬移動電話,到第二代的數字移動網絡,再到將來的第三代移動通信系統,網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz,1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900MHz。在第二代網絡中,GSM系統的開始使用頻段為900MHz,IS-95CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量,1997年出現了1800MHz系統,GSM900/1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統IMT-2000則定位在2GHz頻段。
6更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展,頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳,出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式,主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展,模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術,數字系統要求的載干比較小,因而頻率復用距離可以小一些,系統的容量可以大一些。而且,數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術,它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統,其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式,其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術,頻率復用的密集度逐步提升,頻譜效率快速提高,GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS-95CDMA(窄帶)系統,以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎,不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分,如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是相互重疊的,故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高,網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力,即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA(寬帶碼分多址)能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調(雙向)等技術,網絡容量可得到大幅提高,可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。
7網絡趨于融合,走向統一
7.1第三代移動通信系統的結構
第三代系統的主要目標是將包括衛星在內的所有網絡融合為可以替代眾多網絡功能的統一系統,它能夠提供寬帶業務并實現全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現有網絡設施上的投資,第二代系統向第三代系統的演進遵循平滑過渡的原則,現有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統均將演變成為第三代系統的核心網絡,從而形成一個核心網家族,核心網家族的不同成員之間通過NNI接口聯結起來,成為一個整體,從而實現全球漫游。在核心網絡家族的,形成一個龐大的無線接入家族,現有的幾乎所有的無線接入技術以及WCDMA等第三代無線接入技術均將成為其成員。
1.1提高效率
我國總體用電量隨著居民生活水平的提高,呈現日益上升趨勢。根據近幾年的發電效率而言,發電量明顯無法滿足居民用電量,特別是夏天分時段的供電,嚴重影響了居民的正常生活。隨著家用電器的增加,居民用電量也日益攀升,電力廠相應的發電要求也隨之提高。傳統發電系統存在的問題,嚴重影響發電量和發電效益的提高,致使居民用電要求無法得到滿足。而電氣自動化技術在火力發電中的應用,有效提高了發電效率,解決了這一問題[2]。電氣自動化技術通過收集有用數據進行分析,制定出具體可行的實施方案,在運行時間的強度方面做好有效規劃,在滿足居民用電的同時,減少發電過程中產生的資源浪費。
1.2降低成本
煤和石油是傳統的發電材料,發電技術落后,很難完成發電強度的準確分析,對發電量的控制也存在問題,容易出現發電過多或不足現象。另外,由于人工操作的原因,也存在資源燃燒不充分所造成的浪費問題。而電氣自動化技術可以使用計算機軟件,準確算出資源充分燃燒所需的時間,大大提高資源的使用效率。在火力發電中使用電氣自動化技術,既能提高發電廠的發電效率,也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發電成本的同時,更好地實現了電量供應目標。
1.3優化配置
合理分配資源是火力發電過程中的重要內容,需要重點注意。發電廠內設備比較多,為達到供電要求,通常需要長時間的同時運轉。而發電設備作為機械,有一定的運作限度,運轉時間過長或進行超負荷運轉,都會影響設備的運作效率,嚴重情況下會損壞設備。而電氣自動化技術可以準確計算出設備所需運轉時間,在出現超負荷情況下可自動停止,待設備冷卻后再進行運轉。因此,發電設備在電氣自動化技術下可以進行輪流休養,設備的運轉效率得到提升,使用年限也得到有效保障。另外,電氣自動化技術可以對設備故障進行報警,及時提醒管理人員發現并解決問題。以往數據的輸入可以實現對設備的人工模擬操作,最大程度提高設備的使用效率。
2應用現狀
在設備保護方面的應用。電氣自動化技術在設備保護方面的應用包括聯鎖保護、裝置保護、繼電保護和防雷保護。電氣自動化技術在設備出現異常情況時,會及時關閉閘門,使故障設備停止生產運行,對設備進行有效的聯鎖保護。電氣自動化技術能夠協調搭配火力發電廠中的危機保安器、安全門等保護裝置,在排除外因干擾的前提下,完成電氣操作運行指令。繼電保護是通過連接計算機和繼電器,構建自動化的控制模式,實現繼電器在火力發電廠運行過程中的有效調控。電氣自動化技術對電力設備的保護控制,通過使用防雷器,減少雷擊對電機設備產生的干擾。在常規控制方面的應用。電氣自動化技術在常規控制方面的應用有集中控制、就地控制、自動控制和故障控制。在集中控制中,電氣自動化技術有效組合了發電機組、爐鍋和汽輪機,實現了控制操作的集中化,設備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規模相對比較小的火力發電廠采用的控制方式,通過連接重要設備及裝置,實現設備的整體運行[3]。自動控制即自動化的電能生產,在減少設備運行錯誤的同時,電能生產的難度也相應降低,電能產量與經濟效益也得到提高。在故障控制中,技術人員只需通過計算機監控運行設備,可以及時發現設備故障并解決。對于比較小的設備故障,系統可根據操作指令自動進行處理。
3系統配置
3.1I/O監控
I/O監控是一種集中監控方式,設備中電器的所有饋線都需要設置對應的I/O接口,通過電纜連接各個I/O通道,設備在進行A/D處理后進入DCS狀態,由此使整個發電工廠的設備處于DCS的監控之下。I/O監控在運行過程中,方便進行維護,問題發現和解決速度快,優勢明顯。相對比較低的監控防護等級,降低了DCS的造價,也有效降低了發電所需的成本。而I/O監控所涉及范圍包括所有電氣設備,工程量大且比較復雜。電氣設備的增加,無疑會加大監控范圍,致使監控運行壓力增加。監控范圍以及空間跨度的擴大,也相應增加了電纜的距離,DCS的可靠性受到一定程度的干擾。
3.2遠程智能I/O控制
遠程智能I/O控制,作為一種監控技術,在生產中的應用領域比較廣泛。遠程智能I/O控制的采用,相對減少了人力資源的使用,操作人員可在遠程接觸中實現對電氣設備的智能控制,有效緩解了操作人員的工作壓力,降低了工作強度。火力發電過程中,I/O信號通過電纜連接加采集柜,利用光纖或者雙絞線實現加采集柜與DCS控制器的連接,從而進行數據傳輸。遠程智能I/O控制不需要操作人員進行近距離接觸,在電纜鋪設方面節省了部分安裝費用。另外,I/O控制可以自動對所收集數據進行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面,I/O控制也無法減少。
3.3總線控制
總線控制技術在電氣設備上的應用,通常需要利用3G技術來實現,通信技術、計算機技術和控制技術三者的配合和促進,是信息技術和網絡技術在設備控制領域有效發展的重要基礎。總線控制技術通過避開DCS控制站中的輸入、輸出單元,改變了傳統DCS控制中的集中和分散相結合控制體系。傳統集散結合的控制模式,在部分電氣設備的管理上是統一進行的,缺乏針對性和及時性。而總線控制技術,有效解決了這一問題,對電氣設備進行高度的分散管理和分散控制。
4創新手段
4.1單元爐機組的統一
電氣自動化技術在火力發電應用中的創新,需要實現發電廠電、機、爐的一體化,形成單元制的監控運行方式。火力發電廠中的DCS控制可通過這種監控方式,分析和總結火電機組整體的運行參數以及狀態信息,發掘火電機組的最大潛力,其自身獨具的控制功能在得到發揮的同時,也在一定程度上縮小了控制范圍,對監控系統進行了相應的簡化,有效降低了造價成本[4]。另外,在采集火力發電中有關電廠信息管理系統的信息方面,統一單元爐機組有重要的促進作用,實現了火電電網運行管理的統一和加強,中調AGC的相關要求和指令也逐一完成,電網工作效率提高,整個運行處于最佳、最經濟狀態。單元爐機組的統一,有效提高了火電機組的自動化水平,其監控水平也得到相應提升。
4.2控制保護手段的創新
在傳統火力發電中,系統控制方式是報警,聯鎖是其采用的保護手段,而這種控制保護手段,僅僅適用于帶有波動性的超限報警和聯鎖跳機。電氣自動化技術的創新應用,通過計算機技術實現控制和保護目的,在檢測電氣自動化系統運營、診斷出現故障的過程中,火電設備系統的隱患能夠提前被發現,控制保護策略也可以及時進行改善,如主動性的控制和保護措施的采用,可以自動調整系統故障的控制范圍,實現有效的防范,從而保證電氣自動化系統的正常運轉。此外,控制保護手段的創新,也使電氣自動化系統在設備維護上處于主動防患狀態,設備出現的故障能夠及時發現和處理。
4.3電氣的全通信控制
就目前情況來看,電氣自動化系統在火力發電中的應用,還無法達到DCS控制系統的要求,在DCS控制系統基礎上實現的電氣全通信控制方式也無法得到滿足。通信的速度以及系統的可靠性都需要有一定的提升,而DCS控制系統與電氣自動化系統之間所存留的部分硬接線,也是需要解決的問題[5]。電氣全通信控制模式的形成,需要解決好熱工工藝連鎖方面的問題,在實際應用上提高電氣后臺系統的水平,對于初期階段的基礎運轉監控功能,還需要不斷豐富,在實際操作過程中,提高電氣自動化系統控制的邏輯性,在控制水平、運行管理水平以及自動化水平方面不斷提升。
4.4通用網絡結構的構建
在電氣自動化系統成功生產運營過程中,通用網絡結構的構建有重要的推動作用。電氣自動化技術在火力發電中的創新應用,需要選擇合適的網絡通訊產品,能夠在擴展自動化辦公環境的基礎上,實現元件甚至電氣自動化系統整體范圍內的使用,以電廠管理層為基礎,發揮對現場設備的監控功能,保證計算機控制系統、管理系統以及控制設備之間信息傳輸的暢通性,實現整體集中運行的自動化。
5結語
論文摘要:隨著我國電子信息和科學技術的迅速發展,電力企業得到了很大的改善,遠程自動抄表技術對于供電企業提高用電營銷管理水平、增加企業經濟效益和獲得較大的社會效益意義重大。本文介紹了遠程自動抄表技術在電力企業中的應用情況,分析和指出了遠程自動抄技術在營銷工作中需要注意的問題及改進措施。
1 遠程自動抄表系統現狀
遠程自動抄表系統運用電量采集設備和應用軟件系統,建立了相應的電能表檔案,實現對采集電量的分析處理,可監測計算母線電量平衡,及時發現存在的問題,現了對變電站出口計量客戶的自動抄表.與營銷信息系統連接進行電費計算,對高耗能客戶“五天一抄表、五天一結算”。
目前,系統根據具體情況分別通過光纜、公用電話網、移動通信網3種方式進行通信,可實現主叫與被叫。用于與采集設備進行通信的通信控制軟件,可監測采集器及相關設備的運行。支持本地、網絡多路徑存放數據文件,實現數據共享,系統數據安全、可靠。
在應用的過程中,受客觀條件限制,還存在著一些影響或限制系統穩定運行的問題:
1.1 防火墻等網絡安全技術尚未與系統結合應用,系統數據的安全性還存在隱患。
1.2 采集終端還不能完全統一,仍存在機械表或機電一體式電能表,對數據采集的準確性有一定影響。
1.3 數據規約管理還存在差異。部分變電站建成的遠程采集電能表或采集設備不符合當前應用系統數據規約,使得數據傳輸通信受到限制。
1.4 采集系統覆蓋面還不夠,一部分大客戶、配變還未完全納入遠抄范圍,使得線損計算、電量綜合統計分析等管理只局限于變電站層面。
2 遠程自動抄表系統規劃
2.1 完善變電站遠程抄表系統
2.1.1 針對新增變電站提出遠程抄表系統建設要求,選用數據規約相符的多功能電能表,選用原有設備廠商提供的新型采集設備,統一納入現有遠程抄表系統管理。
2.1.2 對變電站各級關口電能表擬定分批更換為全電子式多功能電能表的工作計劃,爭取資金,對三相三線制計量方式進行三相四線制改造,在從互感器、電能表上提高計量精度的同時,將電能表分批更換為多功能電能表,以適應遠程抄表系統的技術要求。
2.1.3 在相應網絡連接的關口設置防火墻,防止因系統連接外網或網絡之間連接使系統數據受到病毒侵入等安全威脅。
2.2 新建大用戶和配電變臺自動抄表系統
基于大用戶和配電變臺計量點較分散的特點,難以做到給每個分散的地點都安裝固定電話或移動卡,根據當前遠程自動抄表技術發展形勢,計劃采用適合配電變壓器數據采集的新技術。有選擇地在每個半徑500~3000m的區域內,使用1臺高性能的智能電表數據采集器,自動抄收區域內的多塊配變電表數據。用微波通信無線抄表器完成配變電能表與采集器之間的預定時間信息傳遞和邏輯連接。采集器既可以使用gprs無線網,也可使用有線電話網或電腦以太網傳輸數據。
配電變臺及高耗能用電客戶遠程抄表系統主要由智能電表數據采集器、無線抄表器、通信控制軟件、電量管理分析軟件四部分組成。智能電表數據采集器除了能采集電能表的電量數據之外,還能采集有功功率、三相電流、三相電壓、功率因數、失壓報警、電表時鐘等多種數據。并可具有單總線上多協議的功能。采集器除了配備gprs模塊外,還配置有線電話接口,以方便與其他系統相連接。無線抄表器使用單片式無線數字通信集成電路,配有8個信道。郊外通信距離可達3km左右,城區約在0.5~1.5km。通信控制部分與電量管理分析軟件可以使用現有系統設備進行升級,以監測采集器及相關設備的運行,并進行電量數據查詢統計分析。
2.3 建設居民集中抄表系統
根據電能表型式及裝設模式的不同分別采取不同的終端采集方式,如:零散住戶、舊的居民小區考慮到電能表分樓層裝設,其采集終端數據信息可利用載波方式傳輸到集中器;而新的居民小區已經要求電能表全部采用一樓集中裝設模式,故可以應用485數據線連接方式傳輸到集中器,大大提高數據傳輸的可靠性。臺區與主站的通信方式可根據網絡覆蓋情況和地區通信業特點選擇有線電話撥號或gprs方式。
2.4 與營銷信息管理系統的管理接口
目前使用的遠程抄表系統與營銷信息管理系統已經實現中間庫形式的接口,遠程抄表系統通過中間庫,根據營銷信息系統的數據需求提供相應的數據信息。要求新建的項目必須統一使用與現有遠抄系統數據規約、技術要求相符的硬件和軟件,以達到系統的集中規范,也便于與營銷信息系統的數據連接共享。
3 遠程自動抄表技術應用中存在的問題及解決措施
通過近年來的發展,遠程自動抄表技術在供電企業的應用愈加廣泛,在變電站、大用戶、配電公用和專用變臺、居民小區等都有應用,但因投資、規劃和技術發展等原因,使得很多地方在技術應用方面存在著一些問題,主要有以下方面。
3.1 技術、設備
變電站遠抄、大用戶和配變抄表以及居民小區集中抄表所應用的遠程自動抄表技術、設備的廠家不統一,存在著系統維護、應用分散現象,缺乏統一的數據應用平臺,使得各個系統不能充分發揮作用。
解決措施:應該在所應用的系統中確定一個主流系統,將其他應用整合到這個系統中來,形成一個綜合遠程自動抄表系統,與營銷信息管理系統以數據接口方式進行連接,實現全部數據的綜合分析,線損也可實現分電壓等級、分線分臺區的分別統計分析和匯總,使得系統可以集中為營銷管理工作發揮整體作用。
3.2 采集終端
自動抄表采集終端采用全電子式電能表的適應環境能力還不能完全達到實際應用要求。根據電力行業標準規定,電子戶外式多功能電能表工作條件為-25~55℃,極限工作條件為-25~60℃,這對我國大部分地區的氣候都能夠滿足,但在我國北方的部分地區,在溫度超過其工作條件時,會導致電能表液晶屏幕停止工作或電子元件損壞。在逐步擴大遠程抄表應用面的過程中,應用于室外的情況越來越多,針對過低溫度超過標準工作條件以下時可能會出現的電能表停滯,應該做好一定的準備,防范在此過程中造成數據損失。
用全電子式電能表更換原有的機械表,無論從計量精度,抄表系統的維護量及自動監測數據的豐富性等方面都有極大的改善,并且結合某些電能表的負荷控制功能,系統還可以對指定線路的負荷進行控制,借助于智能電能表的預付費功能,系統還可以發展大用電客戶的遠程付費控制業務,這已經是當前發展的主流趨勢。為了保證終端工作的穩定可靠,一是要在選型時充分考慮當地氣候條件,為供貨商提供必要的技術要求,要求其供應產品的工作條件要滿足當地需求。二是對安裝在戶外,尤其較偏遠地段的臺區,采取定制的計量箱,設置必要的防高溫、防寒隔層措施,以保證電能表的工作環境符合要求。
3.3 通信方式
自動抄表的通信方式各有利弊,不可片面追求通信方式統一。在實際應用過程中,由于面對的是城區、近郊以及遠郊的不同區域,公用電話網、移動網絡都會有難以覆蓋需求區的情況,應該考慮因地制宜,考慮各種通信方式的優缺點,采取復合通信方式進行數據傳輸。
通信系統主體一般主要有光纖傳輸、無線傳輸電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸4種。光纖通信頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠、抗干擾性強,適合上層通信網的要求,但因其安裝結構受限制且成本高,一般只應用于變電站層面。無線通信適用于用電客戶分散且范圍廣的場合,其優點是傳輸頻帶較寬,通信容量較大,通信距離遠,主要缺點是需申請頻點使用權,且如果頻點選擇不合理,相鄰信道會相互干擾。目前,gprs無線通信網絡為無線抄表系統的實施提供了高效、便捷、可靠的數據通道。租用電話線通信數據傳輸率較高且可靠性好,投資少,不足之處是線路通信時間較長(通常需幾s甚至幾十s)。電力載波通訊最大的問題就是信號衰減和抗干擾能力,雖然很多廠商研制了抗干擾電路、中繼功能、擴頻技術的綜合應用,但其實用性還有待于在實際應用中進一步檢驗。
3.4 應用
自動抄表系統應用方面,受應用企業人員、管理等方面因素限制.全面功能的開發使用還有不足。必須要有相應的組織機構及技術人員去管理和維護,需要多學習同行業先進單位的好經驗,取長補短,不斷完善。