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篇1

關(guān)鍵詞光纖光纜通信電纜ITU-T建議技術(shù)發(fā)展

1光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭(zhēng)論。有的專(zhuān)家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無(wú)線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對(duì)光纖提出了新的要求。

（1）擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量

目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開(kāi)始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對(duì)光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會(huì)議上，美國(guó)已提出對(duì)40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類(lèi)別（G.655.C）的提議，并建議對(duì)其PMD傳輸中的一些問(wèn)題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來(lái)就會(huì)出現(xiàn)一種專(zhuān)門(mén)的40Gbit/s光纖類(lèi)型。

（2）實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸

無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無(wú)電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。

（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開(kāi)發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對(duì)光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對(duì)光纖的非線性屬性及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測(cè)試指標(biāo)明確之后，對(duì)光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對(duì)G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。

1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用

2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類(lèi)光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類(lèi)光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變?。鞔_了對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對(duì)合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類(lèi)及指標(biāo)、測(cè)試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。

1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)

為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開(kāi)發(fā)新品種。

（1）用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖

主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級(jí)至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱(chēng)很適合于拉曼放大器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長(zhǎng)度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開(kāi)發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡(jiǎn)化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨?，在長(zhǎng)距離無(wú)再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長(zhǎng)距離通信中效果也很好。

（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖

城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長(zhǎng)了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來(lái)做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來(lái)在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。

（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖

由于局域網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來(lái)代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場(chǎng)份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國(guó)家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國(guó)家很少采用。針對(duì)這些問(wèn)題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場(chǎng)。

（4）前途未卜的空芯光纖

據(jù)報(bào)道，美國(guó)一些公司及大學(xué)研究所正在開(kāi)發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒(méi)有纖芯，減小了衰耗，增長(zhǎng)了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來(lái)還會(huì)遇到許多棘手的問(wèn)題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對(duì)于這種光纖的現(xiàn)場(chǎng)使用還需做進(jìn)一步的探討。

2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)

光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長(zhǎng)、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長(zhǎng)等。近年來(lái)，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。

1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類(lèi)型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；

2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來(lái)越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；

3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。

不同的場(chǎng)合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類(lèi)型。

·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來(lái)完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾?lèi)，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長(zhǎng)期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對(duì)移動(dòng)。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶(hù)纜中，好處更加明顯。

·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開(kāi)發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會(huì)放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對(duì)人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過(guò)了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響最小化”建議，通過(guò)對(duì)光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來(lái)確定產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對(duì)通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來(lái)，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一些新材料，如對(duì)室內(nèi)用纜，開(kāi)發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無(wú)鹵性阻燃塑料等。

·海底光纜：海底光纜近年來(lái)有根快的發(fā)展，它要求長(zhǎng)距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對(duì)抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。

·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來(lái)的另一類(lèi)結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無(wú)需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類(lèi)似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對(duì)于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動(dòng)安裝的方式是未來(lái)接入網(wǎng)，特別是用戶(hù)駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。

·采用了納米材料的光纜：近來(lái)，一些廠商已開(kāi)發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對(duì)光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長(zhǎng)光纜的使用壽命。目前此類(lèi)材料尚處于試用階段。

·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對(duì)防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門(mén)對(duì)ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門(mén)在對(duì)抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類(lèi)型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿(mǎn)足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。

·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，近年來(lái)一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會(huì)逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對(duì)OPGW光纖的防雷問(wèn)題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問(wèn)題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。

2.2光纜的自動(dòng)維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸

光纜的維護(hù)對(duì)于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開(kāi)通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測(cè)應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過(guò)監(jiān)測(cè)空閑光纖（暗光纖）的方式來(lái)檢測(cè)在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測(cè)正在通信的光纖。雖然ITU-T長(zhǎng)時(shí)間收集和討論了國(guó)際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書(shū)，對(duì)光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會(huì)議通過(guò)的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測(cè)及修復(fù)時(shí)間，美國(guó)朗訊公司曾提出了新一代光纖測(cè)試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱(chēng)該系統(tǒng)還將開(kāi)發(fā)有故障預(yù)測(cè)及對(duì)斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國(guó)電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。

·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對(duì)光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，保證有用信號(hào)在通過(guò)光纖選擇器測(cè)試證明良好的光纖上傳輸，對(duì)有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測(cè)出來(lái)及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對(duì)整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過(guò)水敏傳感器裝置可監(jiān)測(cè)外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會(huì)膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測(cè)中心的OTDR上就會(huì)反映出來(lái)。

·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測(cè)綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對(duì)光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測(cè)光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對(duì)地絕緣電阻的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。

比較日本和意大利電信部門(mén)提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見(jiàn)：日本方案在OTDR自動(dòng)適時(shí)測(cè)試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測(cè)，形成了一套較完整的自動(dòng)維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測(cè)光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。由此兩例可以看出全自動(dòng)的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。

3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)

3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)

原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對(duì)于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對(duì)于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對(duì)現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測(cè)試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類(lèi)電纜的技術(shù)要求，戶(hù)外電纜要實(shí)現(xiàn)j類(lèi)電纜的特性，必須通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和制造來(lái)達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。

美國(guó)已在1997年制定了用于寬帶的對(duì)絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對(duì)此問(wèn)題也進(jìn)行過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對(duì)數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對(duì)、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會(huì)為這種電纜開(kāi)辟一個(gè)新的空間，我國(guó)也開(kāi)始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2超5類(lèi)及6類(lèi)電纜將替代5類(lèi)電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄

隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對(duì)寬帶布線的要求愈來(lái)愈高，超5類(lèi)和6類(lèi)電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類(lèi)電纜與5類(lèi)電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶(hù)可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類(lèi)電纜比5類(lèi)電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對(duì)地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類(lèi)電纜在超5類(lèi)的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類(lèi)電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少?gòu)S商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對(duì)等都改善了電纜的高頻特性。

3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景

由于移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無(wú)線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場(chǎng)需求。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶(hù)）對(duì)移動(dòng)信號(hào)的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類(lèi)電纜將會(huì)有較好的發(fā)展前景。但對(duì)電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。

4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問(wèn)題

4.1積極創(chuàng)新開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)

雖然這幾年來(lái)，我國(guó)光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國(guó)內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒(méi)有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國(guó)內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)光通信專(zhuān)利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國(guó)公司在中國(guó)申請(qǐng)光通信專(zhuān)利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來(lái)，國(guó)內(nèi)光通信核心技術(shù)專(zhuān)利是90件，我國(guó)自主申請(qǐng)的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國(guó)的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說(shuō)與國(guó)際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國(guó)，應(yīng)該把開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭(zhēng)取創(chuàng)造更多的光纖光纜專(zhuān)利。

4.2開(kāi)發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品

電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對(duì)光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來(lái)越依賴(lài)于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開(kāi)發(fā)中，會(huì)對(duì)這一點(diǎn)有深刻的體會(huì)。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶(hù)駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開(kāi)，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會(huì)基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國(guó)家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專(zhuān)利。我國(guó)的用戶(hù)眾多，接入網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)具有很多的特色，對(duì)接入光纜也會(huì)有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會(huì)。應(yīng)該說(shuō)，

多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國(guó)外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國(guó)特色的接入網(wǎng)及用戶(hù)駐地網(wǎng)中多采用一些有中國(guó)特色的光電纜產(chǎn)品。

4.3利用已有設(shè)備與技術(shù)，改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性，為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)

對(duì)于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開(kāi)通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開(kāi)通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會(huì)出現(xiàn)干擾問(wèn)題，而且還會(huì)影響以前開(kāi)通的業(yè)務(wù)。因此，對(duì)新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來(lái)開(kāi)通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備。現(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開(kāi)拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。

4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法

目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國(guó)際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對(duì)光纜網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對(duì)NH開(kāi)發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動(dòng)測(cè)試時(shí)的光纖選擇器以及美國(guó)提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測(cè)等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見(jiàn)，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢(shì)在必行。

4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場(chǎng)的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

2001年下半年以來(lái)，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過(guò)多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過(guò)剩的現(xiàn)象不可避免。

光纖光纜及通信電纜的市場(chǎng)走勢(shì)雖然受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)大形勢(shì)發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶(hù)駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場(chǎng)必將增長(zhǎng)。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場(chǎng)將開(kāi)始有較大的增長(zhǎng)，而到2004年的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)敷設(shè)量最高的2000年。

應(yīng)該看到，信息通信業(yè)是一個(gè)充滿(mǎn)生機(jī)與活力的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)有著強(qiáng)大的生命力，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，仍然是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?，信息網(wǎng)絡(luò)化仍然是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大趨勢(shì)。因此我們應(yīng)樹(shù)立信心，在全球經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)、通信市場(chǎng)復(fù)蘇及我國(guó)西部開(kāi)發(fā)等有利條件下抓住機(jī)遇，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)取得更大的進(jìn)展。

篇2

關(guān)鍵詞：可調(diào)諧變頻；可調(diào)諧變頻芯片；有線電視網(wǎng)絡(luò)寬帶接入；雙向改造；三網(wǎng)融合

ABSTRACT：A novel solution for broadband access over cable is presented in this paper, which based on tunable frequency converter RF chip. This solution comprises of two kinds of device: head-end device and user device, the head-end device supports multiple communication channels operating simultaneously and the user device could tune its working frequency to access one of the available channels freely. This technology could be deployed extensively on the cable TV network for high speed broadband access. Comparing with other existing solutions, it could sufficiently utilize the spectrum advantage of cable network much more, and freely select any applicable channel. If necessary, operator could extend applicable channels or communication bandwidth easily. This paper would describe the idea of tunable frequency-shift communication, the tunable frequency-shift RF component and typical deploying scenario in detail.

Key words：tunable frequency converter；tunable frequency converter RF-IC；broadband access over cable；bidirectional transformation；triple-network convergence

1 引言

光纖同軸混合網(wǎng)（HFC）是我國(guó)有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)的普遍架構(gòu)，即骨干網(wǎng)采用光纖傳輸，接入分配網(wǎng)采用同軸電纜。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖骨干網(wǎng)已基本可以滿(mǎn)足三網(wǎng)融合以及下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）建設(shè)的需要，但同軸接入網(wǎng)卻還是純粹的單向廣播網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙向?qū)拵ㄐ牛@嚴(yán)重阻礙了廣電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，因?yàn)樵S多融合性新業(yè)務(wù)都必須依賴(lài)雙向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)。

于是，多種同軸電纜寬帶接入技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，比如DOCSIS、 HomeplugAV、 HomeplugBPL、基帶EOC、MOCA、降頻WIFI以及HPNA等等，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1][2][3][4]。這些技術(shù)方案中用戶(hù)端設(shè)備通常都工作在一個(gè)固定的頻點(diǎn)上，擴(kuò)展性和靈活性比較差，無(wú)法充分利用廣電同軸電纜的頻譜優(yōu)勢(shì)。

基于上述現(xiàn)實(shí)，四聯(lián)微電子公司提出一種基于可調(diào)諧變頻芯片的有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)方案。利用這種技術(shù)方案，局端設(shè)備可同時(shí)提供一個(gè)或多個(gè)通信信道；用戶(hù)端設(shè)備可隨時(shí)切換到不同的工作頻率，與局端設(shè)備進(jìn)行通信。該方案比現(xiàn)有的EOC（Ethernet Over Cable）技術(shù)方案[5]具備更好的靈活性、抗干擾性，提供更高的傳輸能力，充分體現(xiàn)出同軸電纜的頻譜優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)總局授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利[6]。

下面將對(duì)本技術(shù)方案的可調(diào)諧變頻通信方案、可調(diào)諧變頻芯片和典型應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 可調(diào)諧變頻通信方案

根據(jù)國(guó)家有線電視頻譜標(biāo)準(zhǔn)[7]以及廣電總局三網(wǎng)融合技術(shù)指導(dǎo)文件[8]中的規(guī)劃，同軸電纜中5-65MHz和862MHz以上頻段可用于雙向數(shù)據(jù)通信。我國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)目前普遍使用的是750MHz、860MHz或550MHz同軸分配網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]的研究，在對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍存在的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部分現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)1.2GHz以下頻段都可以用于雙向?qū)拵?shù)據(jù)通信?？梢?jiàn)，有線電視同軸電纜中實(shí)際蘊(yùn)藏著大量頻譜資源，完全可以用于雙向數(shù)據(jù)通信。如能充分利用這段約400MHz的頻譜，將其分為多個(gè)頻分復(fù)用通信信道，將為有線電視網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入提供潛力巨大的通信信道。

近年來(lái)，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出了各種EOC雙向改造方案.，雖然它們各有特色，但是都沒(méi)有充分挖掘出同軸電纜的頻譜潛力，信道的擴(kuò)展性以及工作頻率的靈活性都沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。本文介紹的工作頻率可調(diào)諧的有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)方案，將能很好地彌補(bǔ)這一缺憾。

2.1 工作頻率可調(diào)諧的有線同軸網(wǎng)絡(luò)

可調(diào)諧變頻通信系統(tǒng)，包含由多個(gè)通信模塊構(gòu)成的局端設(shè)備和許多個(gè)工作頻率可自由調(diào)諧的用戶(hù)端設(shè)備，它們分別處于同軸電纜分配網(wǎng)的兩側(cè)：局端側(cè)和用戶(hù)側(cè)，不論同軸電纜網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型還是樹(shù)型，都能適用。每個(gè)局端模塊既可工作在預(yù)先設(shè)定的工作頻率，也可根據(jù)需要切換到不同的頻率；這樣，由多個(gè)通信模塊構(gòu)成的局端設(shè)備就可形成多個(gè)雙向通信信道，各個(gè)信道工作在不同的頻點(diǎn)，既可自由跳頻，但又互不干涉。用戶(hù)端設(shè)備分布在同軸電纜的用戶(hù)端，數(shù)量比較多；每個(gè)終端設(shè)備的工作頻率都可調(diào)諧，可根據(jù)需要隨時(shí)切換到局端設(shè)備提供的多個(gè)通信信道中的任意一個(gè)，從而構(gòu)成可調(diào)諧的有線網(wǎng)絡(luò)雙向通信鏈路。而至于各個(gè)用戶(hù)終端設(shè)備應(yīng)該接入到當(dāng)前哪個(gè)信道上則由系統(tǒng)管理單元（通常為局端設(shè)備中的一個(gè)模塊）根據(jù)需要來(lái)確定，或者由終端設(shè)備根據(jù)預(yù)先設(shè)置的調(diào)諧策略確定。

由于上述頻率調(diào)諧功能是在通信系統(tǒng)的物理層實(shí)現(xiàn)的，故在理論上可適用于各種通信協(xié)議。

圖1是可調(diào)諧有線網(wǎng)絡(luò)示意圖。

2.2 可調(diào)諧變頻通信技術(shù)方案

作為可調(diào)諧變頻通信概念的一個(gè)特例，本技術(shù)方案采用WIFI協(xié)議，利用成熟的WIFI產(chǎn)業(yè)鏈，將標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz射頻信號(hào)變頻到符合同軸電纜特性的頻率后在有線電纜網(wǎng)絡(luò)上傳輸，再結(jié)合工作頻率可調(diào)諧的功能，最終以最便宜的價(jià)格、最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)有線電視同軸網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧變頻通信方案。

WiFi標(biāo)準(zhǔn)屬于美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）頒布的802系列標(biāo)準(zhǔn)之一：802.11。它最早于1997年推出，2年后被802.11b取代，接著又繼續(xù)演進(jìn)到802.11a、c、d、e等等。2003年802.11g獲得批準(zhǔn)，它采用正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制方式，工作在2.4GHz ISM（Industrial,Scientific,Medical）免費(fèi)頻段，物理層速率高達(dá)54Mbps，從而得到了市場(chǎng)的青睞并大量部署。隨后，802.11n標(biāo)準(zhǔn)在2009年獲得批準(zhǔn)，它采用OFDM調(diào)制，利用一個(gè)40MHz頻寬的信道在單入單出的工作模式下物理層即可達(dá)到150Mbps的速率，對(duì)應(yīng)到MAC層速率為100Mbps左右。

這里，同軸網(wǎng)可調(diào)諧變頻通信方案充分利用了成熟的WiFi通信標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，從而給有線網(wǎng)絡(luò)寬帶通信提供一個(gè)成熟的、可靠的物理層和MAC層，最重要的是可以選用已經(jīng)大量出貨的WIFI芯片。圖2是變頻通信示意圖。

本方案正是采用最新的802.11n標(biāo)準(zhǔn)：OFDM調(diào)制、40MHz頻寬和時(shí)分復(fù)用（TDD）半雙工模式，將2.4GHz的射頻信號(hào)變換到800~1200MHz信號(hào)，從而在有線電視同軸電纜分配網(wǎng)上傳輸，實(shí)現(xiàn)高速寬帶數(shù)據(jù)通信。圖3為可調(diào)諧變頻通信設(shè)備示意圖。

隨著IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，本方案可隨之持續(xù)發(fā)展。據(jù)參考文獻(xiàn)[10][11]的消息更高速率的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，預(yù)計(jì)將于2012年正式頒布。到那時(shí)，本方案將可在80MHz甚至160MHz的頻寬上實(shí)現(xiàn)1Gbps左右的物理層傳輸速率。

3 可調(diào)諧變頻芯片

雙向?qū)拵Э烧{(diào)諧變頻芯片是本方案中最關(guān)鍵的射頻部件。

3.1 可調(diào)諧變頻電路

可調(diào)諧變頻電路主要由兩個(gè)單向電路和一個(gè)本振電路組成，一端為固定頻率Ff的中頻端口，用于連接802.11n2.4GHz射頻端口；另一端為可變頻率Ft射頻端口，用于連接有線電視同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。由于系統(tǒng)采用時(shí)分復(fù)用（TDD）雙工模式，兩個(gè)單向電路可共用同一個(gè)本振源（LO），分別輸入兩個(gè)混頻器中實(shí)現(xiàn)上下行通信鏈路的混頻、變頻；通過(guò)調(diào)節(jié)本振頻率Fo可同時(shí)切換上下行通信電路中RF端口的工作頻率。本電路既可采用高本振也可采用低本振，若本振頻率Fo 高于固定頻率Ff，則 Ft = Fo-Ff，反之則 Ft = Ff -Fo。為了獲得良好的帶外抑制，在保證射頻信號(hào)線性度的前提下，還可根據(jù)需要在中頻端口、射頻端口和混頻后設(shè)置相應(yīng)的帶通濾波器，以實(shí)現(xiàn)該端口的較好的帶通特性。

其功能示意圖如圖4所示。

3.2 可調(diào)諧射頻芯片

基于本技術(shù)方案，四聯(lián)微電子公司正在研發(fā)實(shí)現(xiàn)上述電路的射頻集成電路，以提高性能指標(biāo)，降低局端設(shè)備、終端設(shè)備的研發(fā)調(diào)試難度，預(yù)計(jì)不久將推向市場(chǎng)，為我國(guó)有線網(wǎng)絡(luò)寬帶通信建設(shè)提供新的選擇。

此芯片高集成度、高線性度，采用成熟的CMOS RF 0.18um工藝。特征如下：

集成PA和LNA，最少器件。

低功耗，支持多種功率管理模式。

RX接收鏈路支持自動(dòng)增益控制，且具備高動(dòng)態(tài)范圍、良好的線性度和噪聲系數(shù)。

TX發(fā)射鏈路帶功率檢測(cè)，并集成可調(diào)增益PA。

集成VCO/PLL頻率綜合器 ，支持小數(shù)分頻

集成2個(gè)混頻器，LO頻率可步進(jìn)調(diào)節(jié)

利用本射頻集成電路芯片，可將2.4GHz頻段的射頻信號(hào)變換到710~1200MHz頻段的任意一個(gè)通信頻道；它包括射頻信號(hào)接收和發(fā)射兩個(gè)鏈路的雙向頻率變換，這里的射頻信號(hào)采用OFDM調(diào)制，遵循802.11n標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，信道頻寬40MHz。

應(yīng)用時(shí)，此芯片的2.4GHz中頻端口（IF端口）與單通道802.11n SOC（System On Chip）芯片的射頻端口相連，SOC芯片通過(guò)SPI控制接口對(duì)本集成電路進(jìn)行配置管理，變頻后的另一側(cè)（簡(jiǎn)稱(chēng)RF端口）連接有線網(wǎng)絡(luò)同軸電纜。

4 系統(tǒng)應(yīng)用方案

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)有線電視網(wǎng)絡(luò)普遍采用光纖+同軸電纜混合的HFC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，“光進(jìn)銅退”已成為長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)很多廣電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)計(jì)劃或正在將光纖推進(jìn)到小區(qū)、樓棟、甚至樓道。由于入戶(hù)布線的復(fù)雜性等綜合因素，最后一段同軸電纜必將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在。利用現(xiàn)有同軸網(wǎng)絡(luò)解決最后300米、100米、甚至50米的高速寬帶接入問(wèn)題已成為廣電網(wǎng)絡(luò)的普遍共識(shí)。

2010年國(guó)務(wù)院發(fā)文，促進(jìn)三網(wǎng)融合發(fā)展。同時(shí)，國(guó)家廣電總局的NGB計(jì)劃，也明確提出廣電網(wǎng)絡(luò)要達(dá)到30Mbps、甚至100Mbps的入戶(hù)數(shù)據(jù)帶寬。如何以最低的投入，利用同軸電纜網(wǎng)達(dá)到、甚至超過(guò)上述要求呢？

基于可調(diào)諧變頻芯片的有線寬帶接入技術(shù)方案可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。它主要由位于光節(jié)點(diǎn)處的局端設(shè)備和位于用戶(hù)端的終端設(shè)備組成。根據(jù)具體同軸電纜網(wǎng)頻譜使用情況，局端設(shè)備可有選擇地靈活開(kāi)通多個(gè)適用的寬帶接入信道，而用戶(hù)端設(shè)備可根據(jù)相應(yīng)的帶寬、業(yè)務(wù)需要調(diào)整工作頻率接入到合適的通信信道，從而充分利用同軸電纜中可用的頻譜，按需擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)帶寬，終端自由接入相應(yīng)信道，給運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)帶來(lái)全新的寬帶體驗(yàn)和業(yè)務(wù)潛力。

4.1 系統(tǒng)接入帶寬

基于本方案的寬帶接入系統(tǒng)，完全可以滿(mǎn)足NGB建設(shè)和未來(lái)三網(wǎng)融合的需要?？紤]到同軸電纜網(wǎng)的特性和有線電視頻率配置，我們?cè)谕S電纜上710-1200MHz頻段上劃分出12個(gè)獨(dú)立的信道。遵循單信道802.11n傳輸能力，每個(gè)信道頻寬40MHz，物理層速率150Mbps，MAC層 速率可達(dá)100Mbps；如果按照隔頻傳輸，則在一根同軸電纜上即可以同時(shí)使用6個(gè)通信信道，相應(yīng)速率為：

物理層： 6*150Mbps=900Mbps

鏈路層： 6*100Mbps=600Mbps

而目前國(guó)內(nèi)有線電視網(wǎng)絡(luò)光節(jié)點(diǎn)處的光接收機(jī)通常都是配4路同軸電纜輸出，最少也有2路；覆蓋大約50到200用戶(hù)不等。應(yīng)用本技術(shù)方案，一個(gè)光節(jié)點(diǎn)處的寬帶接入帶寬可達(dá)：

物理層：4*900Mbps=3.6Gbps

鏈路層：4*600Mbps=2.4Gbps

如果未來(lái)升級(jí)到802.11ac，僅用一根同軸電纜鏈路層帶寬即有望達(dá)到4*400Mbps=1.6Gbps，可參考文獻(xiàn)[11][12]，則一個(gè)普通光節(jié)點(diǎn)處局端設(shè)備MAC層接入帶寬將高達(dá)6.4Gbps。此時(shí)，即使與光纖入戶(hù)FTTH相比，有線同軸電纜寬帶接入的通信帶寬也毫不遜色！

可見(jiàn)，基于可調(diào)諧變頻芯片的有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)方案完全可滿(mǎn)足NGB和三網(wǎng)融合的要求。隨著光纖到樓（FTTB）的發(fā)展，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)下覆蓋用戶(hù)數(shù)將會(huì)減少到50-100戶(hù)左右，利用本方案實(shí)現(xiàn)戶(hù)均100Mbps帶寬將變成現(xiàn)實(shí)。

4.2 應(yīng)用方案

FTTB光纖到樓是本技術(shù)方案最典型的應(yīng)用場(chǎng)景，即采用G/EPON或10G EPON技術(shù)將數(shù)據(jù)通信信號(hào)送到樓棟交接箱，光纖由ONU（Optical Network Unit）和光接收機(jī)終結(jié)在樓棟，并被分別轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào)和同軸電纜信號(hào)。局端設(shè)備透過(guò)同軸電纜分配網(wǎng)和用戶(hù)端的終端接入設(shè)備，比如普通用戶(hù)終端MODEM、家庭網(wǎng)關(guān)、雙向機(jī)頂盒等建立寬帶通信鏈路，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信，如圖5所示。

通常光纖到樓FTTB后的同軸電纜分配網(wǎng)基本都是無(wú)源分配網(wǎng)，不需要有線電視放大器。但是，在光纖只到小區(qū)的情況下，同軸分配網(wǎng)中很可能存在著放大器，如果只有一級(jí)放大器，那可通過(guò)無(wú)源跨接器跨接輕松解決；如果存在著多級(jí)放大器，則需要根據(jù)信號(hào)狀況，使用中繼設(shè)備解決。但隨著光進(jìn)銅退，這種情況將逐漸減少。

5 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和問(wèn)題，本文提出了基于可調(diào)諧變頻芯片的有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)方案，并從可調(diào)諧變頻通信的方法、可調(diào)諧變頻芯片技術(shù)、系統(tǒng)應(yīng)用方案等三個(gè)方面重點(diǎn)做了介紹。本方案基于自主研發(fā)的可調(diào)諧變頻芯片，是擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利技術(shù)；它結(jié)合成熟的802.11產(chǎn)業(yè)鏈，是面向NGB、可滿(mǎn)足三網(wǎng)融合需要的高性能有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)。該方案可以充分發(fā)揮廣電同軸網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源優(yōu)勢(shì)，靈活利用空閑頻譜資源，以最低的成本實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)高速寬帶接入。隨著可調(diào)諧變頻芯片的問(wèn)世、本技術(shù)方案的應(yīng)用推廣，必將對(duì)我國(guó)新一代廣電信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、三網(wǎng)融合新業(yè)態(tài)的發(fā)展，發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

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[7]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；GB/T 17786-1999; 有線電視頻率配置。

[8]廣電總局，有線電視網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合試點(diǎn)業(yè)務(wù)指導(dǎo)和總體技術(shù)要求；2010年10月。

[9]劉華平，趙玉萍， 李紅濱；HINOC信道的測(cè)量與數(shù)據(jù)處理方法研究；高性能同軸電纜接入技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)論文集；2011年3月。

[10]en.省略/wiki/IEEE_802.11ac.

[11]Park, Min-young; IEEE 802.11ac: Dynamic Bandwidth Channel Access; Communications （ICC）, 2011 IEEE International Conference; Jul-2011.

[12]Van Nee, R.; Breaking the Gigabit-per-second barrier with 802.11AC; Wireless Communications, IEEE; Volume: 18, Issue: 2; 2011.

作者簡(jiǎn)介

篇3

本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)。其硬件電路主要包括以單片機(jī)為主的主控部分、鍵盤(pán)和顯示部分、單片機(jī)與變頻器通信接口部分，軟件主要包括模糊控制算法、串行通信控制、鍵盤(pán)顯示控制等部分。該系統(tǒng)能夠有效提高設(shè)備的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)精度和可靠性，并能節(jié)省部分生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞 押出機(jī)控制 模糊控制 單片機(jī) 串行通信

Система вождение экструдера

Абреже

Экструдер—аппарат，который выделает изолированную корку для проводки и кабеля в индустрии проводки и кабеля.Дело изолированной корки—самая требовательная и трудная центральная техника в любом процессе бырабатки.Поэтому автоматизированность и производительный точность экструтера зай-мут очень важную позицию.В нашей стране настоящий огромный зовод，который выработает проводку и кабель，широко применяет основанную на PLC автоуправляющую систему，у которой бывает мно- гогранный начет—толнкий автоматизированность и производительный точность，высокий себестоимость и т.д.

Этот текст запранировл основанную на однолистовом аппарате неясную контролируемую систему.Канал аппаратуры，которого заключает доминанту ос- нованного однолистового аппарата，блок клавиатуры и табла，связной интерфейс однолистового аппарата с ПрЧ.Софтвер закючает неясный контролируемый алгоритм，вождение ПС，вождение клавиатуры и табла.Эта система может активно возвышает автоматизированность аппарата，точность и безотказность вырабатки，и может экономит часть себестоимость вырабатки.

Главные слова Вождение экструдера Веясное вождение

Вождение однолистовой аппарат ПС

目 錄

第一章 押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)的介紹 …………………………………………………1

第二章 押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì) …………………………………………3

2.1 變量模糊化 …………………………………………………………………3

2.2 模糊控制規(guī)則 ………………………………………………………………………6

2.3 模糊控制規(guī)則表的基本思想 ………………………………………………………6

2.4 模糊控制查詢(xún)表的離線計(jì)算 ………………………………………………………8

第三章 押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)現(xiàn) …………………………………………11

3.1 硬件電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………11

3.1.1 單片機(jī)的選擇 ……………………………………………………………………11

3.1.2 串行通信電路 ……………………………………………………………………13

3.1.3 線徑顯示和設(shè)定電路 ……………………………………………………………14

3.1.4 電源電路 …………………………………………………………………………16

3.1.5 復(fù)位和晶振電路 …………………………………………………………………16

3.1.6 DANFOSS變頻器的介紹 …………………………………………………………16

3.1.7 火花機(jī)、測(cè)徑儀及凹凸儀的選用 ………………………………………………17

3.2 軟件編程的算法和流程 ……………………………………………………………19

3.2.1 系統(tǒng)流程圖 ………………………………………………………………………19

3.2.2 模糊控制查詢(xún)表的存放形式 ……………………………………………………20

3.2.3 查表方法的軟件實(shí)現(xiàn) ……………………………………………………………22

3.2.4 模糊控制器算法流程圖 …………………………………………………………22

3.2.5 串行通信程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………23

3.2.6 線徑顯示和設(shè)定流程圖 …………………………………………………………25

3.2.7 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式選擇 ………………………………………………26

3.2.8 串行口的工作方式選擇 …………………………………………………………27

3.2.9 波特率的計(jì)算 ……………………………………………………………………30

第四章 單片機(jī)系統(tǒng)與變頻器的連接……………………………………………………32

4.1 如何通過(guò)RS－485控制多臺(tái)變頻器 ………………………………………………32

4.2 提高RS-485總線的可靠性 ………………………………………………………32

4.2.1 問(wèn)題的提出 …………………………………………………………………… 32

4.2.2 硬件電路的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………33

4.2.3軟件的編程 ………………………………………………………………………34

4.2.4 結(jié)論 ………………………………………………………………………………35

第五章 變頻器的選型及其注意事項(xiàng) ………………………………………………… 36

5.1 引言 …………………………………………………………………………………36

5.2 變頻器的控制方式 …………………………………………………………………36

5.3 變頻器控制方式的合理選用 ………………………………………………………36

5.4 變頻器選型注意事項(xiàng) ………………………………………………………………36

5.4.1 負(fù)載類(lèi)型和變頻器的選擇 ………………………………………………………36

5.4.2 變頻器安裝地點(diǎn)的選擇 …………………………………………………………36

5.5 結(jié)論 ………………………………………………………………………………37

總結(jié) ………………………………………………………………………………………38

參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………39

附錄1 ……………………………………………………………………………………40

附錄2 ……………………………………………………………………………………41

附錄3 ……………………………………………………………………………………42

第一章 押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)的介紹

押出機(jī)(又名擠出機(jī))是電線電纜工業(yè)中為電線電纜制作絕緣外皮的設(shè)備。制作電線電纜絕緣外皮是整個(gè)電線電纜生產(chǎn)工藝流程中要求最高，難度最大的核心技術(shù)。因此，押出機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化程度以及生產(chǎn)精度和可靠性在電線電纜生產(chǎn)中居于至關(guān)重要的地位。我國(guó)現(xiàn)行眾多電線電纜成套設(shè)備生產(chǎn)廠家廣泛采用基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)，但這些基于PLC的押出機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)存在多方面的不足，現(xiàn)列舉如下:

(l)自動(dòng)化程度低。系統(tǒng)在開(kāi)機(jī)和運(yùn)行期間都必須配備專(zhuān)門(mén)的操作人員不間斷的監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并做頻繁的操作。系統(tǒng)無(wú)法脫離操作人員實(shí)現(xiàn)程度更高的自動(dòng)化生產(chǎn)，在本質(zhì)上是一個(gè)缺陷很多的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

(2)生產(chǎn)精度低，系統(tǒng)可靠性差。系統(tǒng)采用模擬量和開(kāi)關(guān)量控制，控制參數(shù)易受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境的干擾，致使系統(tǒng)的生產(chǎn)精度低，可靠性差。另外，模擬量控制使系統(tǒng)布線煩瑣，生產(chǎn)、安裝和維修過(guò)程復(fù)雜。

(3)成本高?；赑LC的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)雖然有設(shè)計(jì)方便、快捷，開(kāi)發(fā)周期短的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但存在著生產(chǎn)成本高的重大問(wèn)題。

基于PLC的押出機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)生產(chǎn)自動(dòng)化程度低的主要原因是控制過(guò)程包括復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，致使被控對(duì)象建模十分復(fù)雜，很難找到一個(gè)比較接近的數(shù)學(xué)模型來(lái)近似而實(shí)現(xiàn)比較理想的PID閉環(huán)控制。因此，必須根據(jù)熟練的操作工人的精心操作才能實(shí)現(xiàn)可靠的生產(chǎn)。

如前所述，模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)無(wú)需知道被控對(duì)象確切的數(shù)學(xué)模型，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)熟練操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)，從而達(dá)到比較理想的自動(dòng)控制效果。因此本人提出了基于數(shù)字單片機(jī)的押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效提高設(shè)備的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)精度和可靠性，并能節(jié)省部分生產(chǎn)成本。

圖1.1 押出機(jī)工藝流程圖

圖1.1為押出機(jī)的工藝流程圖。圖中在放線架與收線架之間的直線表示的是處理過(guò)程中的金屬線芯(或成束電纜)。放線架在牽引電機(jī)的作用下勻速放線。在金屬線芯經(jīng)過(guò)機(jī)頭時(shí)，主機(jī)帶動(dòng)的機(jī)頭將經(jīng)過(guò)高溫加熱的膠料勻速押出，使之均勻地附著在金屬線芯的表面形成絕緣外皮。機(jī)頭與牽引之間的測(cè)徑儀用來(lái)測(cè)量附著絕緣外皮后的金屬線芯的直徑。系統(tǒng)以此為主要參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)主機(jī)與牽引之間的轉(zhuǎn)速，使絕緣外皮厚度達(dá)到精度要求的范圍。金屬線芯經(jīng)過(guò)牽引之后接受火花機(jī)和凸凹儀的檢測(cè)，分別檢驗(yàn)絕緣外皮的抗壓能力和表面的光滑程度及均勻性，根據(jù)這些參數(shù)來(lái)調(diào)一節(jié)機(jī)頭各加熱區(qū)的溫度。在收線架處，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換軸功能，而且在斷線或者收線架換軸失敗的時(shí)候，儲(chǔ)線架會(huì)根據(jù)張力儀檢測(cè)到的信息自動(dòng)開(kāi)始工作。使得換軸過(guò)程中以及儲(chǔ)線架和收線架之間發(fā)生常規(guī)故障時(shí)放線架至凸凹儀段能夠正常工作，不影響電線電纜生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。

第二章 押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)

押出機(jī)模糊控制系統(tǒng)的原理圖如圖2.1所示。測(cè)徑儀測(cè)得某一時(shí)刻的金屬線芯的直徑為Y，線徑設(shè)定值R，兩者相比較得到線徑偏差e和線徑偏差變化ec。經(jīng)過(guò)從基本論域到量化論域的轉(zhuǎn)換(對(duì)實(shí)際線徑偏差e和線徑偏差變化ec分別乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)Ke和Kec)，再根據(jù)輸入隸屬度函數(shù)的定義計(jì)算出輸入變量對(duì)各模糊集合的隸屬度E和EC。由E、EC和模糊控制規(guī)則，并參考現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)(主機(jī)負(fù)載Lp，牽引負(fù)載Lq)，根據(jù)模糊合成法則得到輸出的模糊量化值。然后經(jīng)過(guò)解模糊判決得到該時(shí)刻的輸出控制模糊值P和Q，經(jīng)過(guò)從量化論域向基本論域的轉(zhuǎn)換(P和Q分別乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)Kp，Kq)，得到作用于主機(jī)和牽引的速度控制的實(shí)際值(P和Q)。

篇4

【關(guān)鍵詞】電廠，分散控制系統(tǒng)，抗干擾措施，探討

中圖分類(lèi)號(hào)：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

分散控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等多種先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，讓這個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)遍布各生產(chǎn)基地的監(jiān)控站，監(jiān)測(cè)站，并以通信網(wǎng)絡(luò)將操作管理站和相關(guān)需要集中操作的地區(qū)連接起來(lái)，實(shí)施集中管理，統(tǒng)一操作。分散控制系統(tǒng)很早便在我國(guó)的火力發(fā)電廠得到了推廣運(yùn)用，并取得了輝煌的發(fā)展成果。到目前為止，我國(guó)的大部分火力發(fā)電廠都已經(jīng)采取這種控制系統(tǒng)，分散控制系統(tǒng)日漸成為整個(gè)控制中心的中樞，對(duì)保證整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保持電力的穩(wěn)定安全，有著十分重要的地位和作用。雖然，分散控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，但是，在整個(gè)系統(tǒng)中，來(lái)自各處的線纜都會(huì)和系統(tǒng)相連，各種外部干擾很容易以電源或者是各種線纜為媒介侵入，加劇干擾的負(fù)面作用。在現(xiàn)階段的分散控制系統(tǒng)生產(chǎn)使用中，電廠分散控制系統(tǒng)內(nèi)部使用了很多電子產(chǎn)品或者電子元器件，電磁干擾顯得更為嚴(yán)重。因此，要綜合考慮到多種因素，加強(qiáng)電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的研究。

二．電廠分散控制系統(tǒng)干擾來(lái)源分析

探究各種干擾的來(lái)源對(duì)于分散控制系統(tǒng)抗干擾措施研究有著十分重要的意義。從總體而言，電廠分散控制系統(tǒng)的干擾源主要來(lái)自?xún)?nèi)部和外部，內(nèi)部干擾和外部干擾組成了影響整個(gè)系統(tǒng)正常工作的干擾來(lái)源。

1. 系統(tǒng)內(nèi)部干擾

系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要是因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)內(nèi)部裝置的各種電子設(shè)施或者是電子元器件的應(yīng)用而產(chǎn)生，主要包括過(guò)渡干擾和固定干擾，當(dāng)電路在動(dòng)態(tài)工作時(shí)候，引發(fā)的干擾便是過(guò)渡干擾，當(dāng)接觸面上的電導(dǎo)率具有很大差異或者不一致時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生接觸干擾，此種干擾類(lèi)型稱(chēng)為固定干擾。

2.系統(tǒng)外部干擾

系統(tǒng)外部的干擾主要是設(shè)備在使用過(guò)程中受到外部環(huán)境和使用條件的影響而產(chǎn)生的干擾因素，這種干擾和分散控制系統(tǒng)的各種元件沒(méi)有直接聯(lián)系。系統(tǒng)外部干擾主要有以下幾種。

（一）從電源線傳導(dǎo)來(lái)的電磁干擾

在電廠中，分散控制系統(tǒng)在 用電母線處安裝有各種動(dòng)力設(shè)備，風(fēng)機(jī)，凝結(jié)水泵等。由于這些設(shè)備的功率很大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，產(chǎn)生電磁干擾，開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)候，會(huì)讓電壓波動(dòng)，產(chǎn)生低頻干擾。

（二）從信號(hào)線、控制線傳導(dǎo)來(lái)的干擾

電廠的分散控制系統(tǒng)有著各種接線，這些接線也是各種外部干擾進(jìn)入的路線來(lái)源。一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)變送器供電電源或共用儀表的供電電源串入的干擾；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾。當(dāng)發(fā)生信號(hào)干擾時(shí)候，會(huì)大大降低測(cè)量的精度，甚至損壞各種元器件，或造成邏輯數(shù)據(jù)的變化和系統(tǒng)設(shè)備的誤動(dòng)或是死機(jī)。

（三）接地系統(tǒng)混亂時(shí)引起的干擾

接地系統(tǒng)在產(chǎn)生電磁干擾，抑制電磁干擾方面都有著十分重要的作用。一方面，不合理的接地，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾信號(hào)，讓電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正確的接地可以防止電磁干擾，同時(shí)也可以減少設(shè)備向外發(fā)出干擾信號(hào)的頻率。因此，分散控制系統(tǒng)的接地是一把雙刃劍。在干擾來(lái)源中，如果接地系統(tǒng)混亂，比如每個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不平衡，各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，機(jī)械設(shè)備間接地電位差距很大，地環(huán)路電流情況嚴(yán)重，系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，使得整個(gè)電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

三．電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施探究

電廠分散控制系統(tǒng)在整個(gè)電廠運(yùn)作中處于核心地位，要保障其正常工作，必須做好內(nèi)部外部的抗干擾措施。從多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，要堅(jiān)持從抗干擾措施開(kāi)始，本著控制干擾源，切斷或弱化電磁干擾的路徑，優(yōu)化系統(tǒng)裝置，提高系統(tǒng)自身抗干擾能力等三方面的原則，科學(xué)是設(shè)計(jì)，使用高質(zhì)量的設(shè)備和元器件，規(guī)范安裝，并做好各種維護(hù)措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。將從以下幾個(gè)方面做出探究。

1.科學(xué)合理選擇系統(tǒng)設(shè)備

（一）電廠分散控制系統(tǒng)的設(shè)備選擇在抗干擾中有著十分重要的作用。選擇抗干擾性能較好的設(shè)備產(chǎn)品，保證含電磁兼容性。比如采用浮地技術(shù)加強(qiáng)抗外部干擾的能力，使用隔離性能較好的電廠分散控制系統(tǒng)，要選擇耐壓能力較強(qiáng)的系統(tǒng)設(shè)備，使得電廠分散控制系統(tǒng)可以再電場(chǎng)強(qiáng)度高，頻場(chǎng)較高的環(huán)境中正常工作。

（二）做好電纜的選擇

電廠的電纜選擇是電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的重要環(huán)節(jié)。要保證強(qiáng)、弱信號(hào)不應(yīng)使用同一根電纜，信號(hào)電纜應(yīng)盡可能避開(kāi)電力電纜，避免與電力電纜平行布設(shè)。在傳輸距離較小時(shí)，可以選用單根導(dǎo)線或一般控制電纜傳輸，在傳輸距離較大時(shí)，宜選用總屏控制電纜或?qū)g|總屏計(jì)算機(jī)電纜；模擬量信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)傳輸中應(yīng)選用屏蔽電纜，對(duì)于信號(hào)精度要求較高的場(chǎng)合，可選用對(duì)絞分屏計(jì)算機(jī)電纜或?qū)g總屏計(jì)算機(jī)電纜。

2．做好隔離措施

（一）電廠分散控制系統(tǒng)設(shè)備的隔離

在電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施中，要本著電氣設(shè)備電纜用量最短原則，要將電廠分散控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備安裝在主廠房之間，設(shè)備間內(nèi)部要采用防靜電活動(dòng)地板，要使用鋼筋作為接地引線，做好接地工作，要把強(qiáng)電設(shè)備或者電路設(shè)計(jì)安裝在遠(yuǎn)離硬件設(shè)備安裝間，以便隔離電磁干擾。

（二）電廠分散控制系統(tǒng)電源的隔離

為保證分散控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要使用交流電穩(wěn)壓器對(duì)分散控制系統(tǒng)的電源進(jìn)行穩(wěn)壓。由于未屏蔽的電源變壓器之間耦合電容大，共模干擾很強(qiáng)，因此，要在電源變壓器的初次級(jí)之間設(shè)置屏蔽層，來(lái)減少變壓器初次級(jí)之間的干擾，隔離變壓器可以切斷變壓器兩端的低頻共模電流。但有時(shí)隔離變壓器初次級(jí)之間的寄生電容仍能夠?yàn)轭l率較高的共模電流提供通路，因此隔離變壓器的屏蔽層必須良好接地。

3．科學(xué)合理的接地

在電廠的分散控制系統(tǒng)中，合理科學(xué)的接地是整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)暢通的保證，是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)?；靵y的接地會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的干擾，嚴(yán)重影響到設(shè)備的工作。因此，在進(jìn)行分散控制系統(tǒng)抗干擾措施時(shí)候，必須綜合多種因素，科學(xué)合理的做好接地措施。

(一)采用統(tǒng)一的接地網(wǎng)

系統(tǒng)中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保護(hù)地之間應(yīng)保持嚴(yán)格的絕緣，在總匯集板匯合后再用一根接地電纜接到接地網(wǎng)上。所有接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)牢固連接，且應(yīng)盡量減少接地點(diǎn)與接地網(wǎng)的距離，但要滿(mǎn)足接地電阻的要求。

(二)信號(hào)線采用屏蔽電纜，并且合理接地

信號(hào)線的屏蔽層接地必須保證單點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；信號(hào)源不接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在系統(tǒng)側(cè)接地，這時(shí)就應(yīng)將屏蔽層接地點(diǎn)改在信號(hào)源側(cè)接地。如果信號(hào)源端系統(tǒng)側(cè)都要求接地，則對(duì)信號(hào)必須采用變壓器隔離或光電隔離等措施，并且屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地。信號(hào)電纜中間有接頭時(shí)，在接頭處的屏蔽層要妥善連接，并將屏蔽層的部分用絕緣帶包好。

四．結(jié)束語(yǔ)

電廠的分散控制系統(tǒng)的抗干擾是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，要針對(duì)具體的干擾來(lái)源，采取合理有效的措施，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抗干擾要采用內(nèi)外干擾相結(jié)合的考慮方法，從設(shè)備抗干擾性能，線路的敷設(shè)，接地等各個(gè)方面做出抗干擾措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

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篇5

    [論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響,從設(shè)計(jì)的角度對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾分析研究。

    抗干擾設(shè)計(jì)是電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分,在研制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的過(guò)程中,如果不充分考慮可靠性問(wèn)題,在強(qiáng)電場(chǎng)干擾下,很容易出現(xiàn)差錯(cuò),使整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤(誤跳閘事故等),無(wú)法向站場(chǎng)和區(qū)間供電,影響鐵路行車(chē)安全。

    一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)

    (一)傳導(dǎo)瞬變和高頻干擾

    1.由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過(guò)變(配)電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾,嚴(yán)重還可損壞電路。2.由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾,電壓幅值高,時(shí)間短、重復(fù)率高,相當(dāng)于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現(xiàn)代高速鐵路對(duì)電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁,振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。

    (二)場(chǎng)的干擾

    1.正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場(chǎng)兩種,特別是短路事故時(shí)的磁場(chǎng)對(duì)顯示器等影響比較大。2.由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場(chǎng)。3.變電所中的隔離開(kāi)關(guān)和高壓柜手車(chē)在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過(guò)程,也產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)。4.無(wú)線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場(chǎng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾,鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處,通信發(fā)射塔對(duì)中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。

    (三)對(duì)通信線路的干擾

    1.鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車(chē)站通信站,再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)沿鐵通專(zhuān)用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心,遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過(guò)程走的是電信號(hào),由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多,遠(yuǎn)動(dòng)終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車(chē)通過(guò)時(shí)的振動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備有一定的干擾。

    (四)繼電器本身原因

    繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號(hào),或負(fù)荷開(kāi)關(guān)、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。

    二、干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響

    無(wú)論交流電源供電還是直流供電,電源與干擾源之間耦合通道都相對(duì)較多,很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤,影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性,還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件;開(kāi)關(guān)量輸入、輸出通道受干擾,可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤,遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常,無(wú)法正常工作,還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。

    三、抗干擾設(shè)計(jì)分析

    (一)屏蔽措施

    1.高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)終端輸入、輸出采用有鎧裝(屏蔽層)的電纜,電纜鋼鎧兩端接地,這樣可以在很大程度上減小耦合感應(yīng)電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專(zhuān)門(mén)屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3.在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對(duì)地接一耐高壓的小電容,可以有效抑制外部高頻干擾。

    (二)系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)

    1.一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備,合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行,對(duì)于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量,設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線,降低接地網(wǎng)中瞬變電位差,提高對(duì)二次設(shè)備的電磁兼容,減少對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2. 二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地,安全接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí),遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全,將設(shè)備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導(dǎo)電性好、接地牢固可靠,安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連;工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn),保證其可靠運(yùn)行,防止地環(huán)流干擾。

    3.由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料,本身也有屏蔽作用,將高低高柜都可靠接地。4.遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機(jī)殼之間的分布電容,提高抗共模干擾的能力,可明顯提高電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。

    (三)采取良好的隔離措施

    1.為避免遠(yuǎn)動(dòng)終端自身電源干擾采取隔離變壓器,電源高頻噪聲主要是通過(guò)變壓器初、次級(jí)寄生電容耦合,隔離變壓器初級(jí)和次級(jí)之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等,開(kāi)關(guān)量的輸出主要是對(duì)斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3.信號(hào)電纜盡量避開(kāi)電力電纜,在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)注意避免互感。4.采用光電耦合隔離,光電耦合器的輸入阻抗很小,而干擾源內(nèi)阻大,且輸入/輸出回路之間分布電容極小,絕緣電阻很大,因此回路一側(cè)的干擾很難通過(guò)光耦送到另一側(cè)去,能有效地防止干擾從過(guò)程通道進(jìn)入主CPU。

    (四)濾波器的設(shè)計(jì)

    1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對(duì)稱(chēng)輸入來(lái)抑制共模干擾,軟件采用離散的采集方式,并選用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。

    (五)分散獨(dú)立功能塊供電,每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過(guò)載保護(hù),不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞,也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合,大大提高供電的可靠性。

    (六)數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)

    1.在信息量采集時(shí),取消專(zhuān)門(mén)的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內(nèi),減少中間環(huán)節(jié),這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長(zhǎng)度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號(hào),并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號(hào),也可能對(duì)遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號(hào)。

    (七)過(guò)程通道抗干擾設(shè)計(jì)

    (八)印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開(kāi);電源輸入端跨接10~100μF的電解電容。

    (九)控制狀態(tài)位的干擾設(shè)計(jì)

    (十)程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)

    (十一)單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)

    (十二)對(duì)于終端至通信站的數(shù)字通信電纜加穿鋼管,特別是穿越其他電力電纜時(shí),避免和其他電力電纜等同溝敷設(shè)并保持一定的交叉距離。

篇6

關(guān)鍵詞：電力隧道智能巡檢機(jī)器人；輕型吊裝減震鋁合金軌道；感應(yīng)取電；無(wú)線漏波通信。

Abstract: This paper introduces the power tunnel intelligent inspection robot system; the function of each part and the work principle of power tunnel intelligent inspection robot system.

Keywords: tunnel intelligent inspection robot for power; light lifting damping aluminum alloy rail; inductive electricity-getting; wireless leaky wave communication.

中圖分類(lèi)號(hào)：U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

隨著電纜在城市電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，電力隧道成為電纜敷設(shè)的主要通道之一。由于城市建設(shè)的復(fù)雜性和線路走廊資源的緊缺，電力隧道內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境常面臨各種客觀因素的影響，如地面施工、液體滲漏、通風(fēng)不佳、內(nèi)部空間受限等情況，均會(huì)直接影響電纜設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)也不利于維護(hù)人員開(kāi)展巡檢工作。如何有效監(jiān)測(cè)電力隧道的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，提升維護(hù)人員的巡檢效率，成為供電部門(mén)需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

電力隧道常規(guī)巡檢問(wèn)題與解決方案

目前電力隧道的巡檢方式以人工巡視為主，運(yùn)維人員定期巡視地面和隧道內(nèi)部，在隧道內(nèi)主要檢查電纜本體或發(fā)熱現(xiàn)象、電纜支架、隧道環(huán)境等情況，效率低下，且隧道內(nèi)采光及通風(fēng)條件受限，對(duì)工作人員的職業(yè)健康造成威脅。為有效監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的環(huán)境參數(shù)和電纜運(yùn)行狀況，廣州供電局已在潭天隧道、麒天隧道內(nèi)建設(shè)了電力隧道環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括視頻圖像、氣體監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)控等信息的采集。該系統(tǒng)利用安裝在隧道各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器和攝像頭，采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)和視頻信號(hào)，并通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)至服務(wù)器，以供后臺(tái)維護(hù)人員進(jìn)行監(jiān)控。該套系統(tǒng)涉及多個(gè)產(chǎn)家生產(chǎn)的監(jiān)控設(shè)備，統(tǒng)一集成到監(jiān)控平臺(tái)上，相應(yīng)硬件和軟件方面的維護(hù)工作量大，存在一定的兼容性問(wèn)題。

本篇論文所論述的電力隧道智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，是在中軸隧道內(nèi)建設(shè)的可視化移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，它集合了聲、光、氣體、溫濕度等環(huán)境監(jiān)控部件，相較以往的巡檢方式和已建的監(jiān)控系統(tǒng)，主要有兩個(gè)特點(diǎn)：①監(jiān)控設(shè)備可在隧道內(nèi)沿軌道移動(dòng)，解決固定監(jiān)控只能定點(diǎn)和不能近距離觀察的缺點(diǎn)，實(shí)行真正意義上的可視化巡視；②智能巡檢機(jī)器人集成了氣體、溫濕度、聲音、視頻等監(jiān)控單元，相較多點(diǎn)分布的采集單元來(lái)說(shuō)，其設(shè)備工作的可靠性更高，能有效降低設(shè)備維護(hù)工作量及維修成本[1]。下面將論述電力隧道智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)組成及其功能原理。

電力隧道智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)組成

電力隧道智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)由軌道總成、供電總成、通信總成、軟件平臺(tái)及智能巡檢機(jī)器人本體五部分組成。

圖1系統(tǒng)組成示意圖

軌道總成

軌道[2]作為巡檢設(shè)備及其供電電纜的承載主體，實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人的移動(dòng)監(jiān)控。本設(shè)計(jì)方案采用工字型鋁合金軌道，它是一種經(jīng)特制加工的高強(qiáng)度鋁合金型材，經(jīng)氧化處理，既提高抗腐蝕能力，又可加強(qiáng)表面的硬度，增加抗磨損性能。

軌道的一側(cè)用于安裝供電感應(yīng)電纜，另一側(cè)作為驅(qū)動(dòng)輪行走空間。軌道主體包括吊裝軌道、定制彎道、軌道減震附件（解決智能巡檢設(shè)備行走帶來(lái)的震動(dòng)緩沖問(wèn)題）、軌道連接件等部件，需要根據(jù)隧道的空間條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以適應(yīng)上、下坡和轉(zhuǎn)彎等功能。

圖2 軌道吊裝示意圖

供電總成

巡檢機(jī)器人采用感應(yīng)取電的供電方式，供電部分基于CPS[4]非接觸式電磁感應(yīng)供電的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由初級(jí)電控柜、感應(yīng)電纜和感應(yīng)取電單元組成。初級(jí)電控柜是用于給軌道巡檢設(shè)備供電的電控柜，以供電箱為前級(jí)電源（輸入380V交流電壓），通過(guò)輸出感應(yīng)電纜向巡檢設(shè)備供電（額定輸出功率8.8kW）。初級(jí)電控柜主要組成部分包含：輸入濾波裝置、整流裝置、初級(jí)變頻器、隔離變壓器、電容補(bǔ)償器等幾部分組成。

圖3初級(jí)電控柜

圖4非接觸供電的工作原理

電感能量的轉(zhuǎn)移是基于變壓器原理。通過(guò)初級(jí)電控柜將主電源（AC380V）進(jìn)行過(guò)濾、變頻、變壓及補(bǔ)償，由感應(yīng)電纜輸出20kHz的高頻電流。感應(yīng)取電單元對(duì)高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)取電，再經(jīng)過(guò)整流調(diào)壓后可獲取DC24—288V的直流電供監(jiān)控設(shè)備使用。

無(wú)線感應(yīng)供電的優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)輸出功率大，可應(yīng)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的功率需求；②適用復(fù)雜的線路布局，感應(yīng)電纜可以沿軌道延伸；③工作過(guò)程中不產(chǎn)生電弧，安全可靠。

通信總成

本系統(tǒng)主要由光纖通信子系統(tǒng)與無(wú)線微波通信子系統(tǒng)兩部分組成，用于傳輸視頻、控制及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。首先由通信機(jī)房敷設(shè)光纖到中軸隧道的無(wú)線基站，通過(guò)漏波電纜作為天線沿巡檢段隧道進(jìn)行信號(hào)覆蓋，無(wú)線信號(hào)為2.4GHz頻段，通信協(xié)議采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。智能巡檢本體上安裝無(wú)線接入設(shè)備，以無(wú)線信號(hào)的方式傳輸監(jiān)測(cè)和視頻數(shù)據(jù)。

無(wú)線微波通信子系統(tǒng)由無(wú)線收發(fā)器與漏波通信電纜組成。漏波電纜[5]是一種天線技術(shù)，主要是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的空間環(huán)境而設(shè)計(jì)的一種通過(guò)特殊饋線電纜傳播射頻信號(hào)的技術(shù)。

漏波電纜的原理是將電磁波通過(guò)同軸電纜從發(fā)射端傳至電纜的另一端，在電纜外部導(dǎo)體上等距離開(kāi)出一列漏波孔，電磁波通過(guò)漏波孔向外輻射信號(hào)。

圖5漏波電纜傳輸信號(hào)示意圖

智能巡檢機(jī)器人

它是整個(gè)巡檢系統(tǒng)的核心組成部分，承擔(dān)隧道內(nèi)巡檢和現(xiàn)場(chǎng)處置的主要功能，巡檢設(shè)備的主要部件包括：車(chē)體[7]、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、控制箱、定位模塊、雷達(dá)超聲探頭、360°全角度攝像頭、LED照明燈具、有害氣體探頭、溫度/濕度探頭、應(yīng)急對(duì)講揚(yáng)聲麥克、車(chē)載減震器。

圖6機(jī)器人硬件構(gòu)成結(jié)構(gòu)

機(jī)器人的技術(shù)要求：①按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[8]具備較強(qiáng)的抗電場(chǎng)干擾能力；②適應(yīng)電力隧道環(huán)境[9]（坡度、彎度、速度、防潮、防爆、阻燃等）；③具備車(chē)載影像防抖動(dòng)功能；④爬坡能力。在小于20°的坡度上能夠平順運(yùn)動(dòng)；在大于20°的坡度位置，通過(guò)在軌道上鑲嵌齒狀條帶，增加設(shè)備行進(jìn)的摩擦力；⑤定位：通過(guò)安裝在軌道下方的RFID 實(shí)現(xiàn)定位；⑥防潮防塵性能：CPU主控模塊要求達(dá)到IP67防護(hù)等級(jí)。

圖7系統(tǒng)硬件架構(gòu)

軟件平臺(tái)

智能巡檢機(jī)器人操控界面。系統(tǒng)提供WEB頁(yè)面,可以方便的集成到電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)中[10]，在瀏覽器內(nèi)輸入地址，即可進(jìn)入監(jiān)控界面。在數(shù)據(jù)列表、GIS地圖以及組態(tài)圖中，點(diǎn)擊機(jī)器人圖標(biāo)可以打開(kāi)機(jī)器人操控界面。在此操控界面中可以實(shí)現(xiàn)視頻查看、設(shè)備控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、巡檢模式切換等功能。

圖8操控界面

系統(tǒng)的應(yīng)用效果

該套電力隧道智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)已在廣州中軸電力隧道中投入使用。后臺(tái)人員可通過(guò)手動(dòng)控制或定制自動(dòng)巡檢模式，讓機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的環(huán)境和電纜運(yùn)行狀態(tài)，代替了以往的人工巡檢方式，有效地保障工作人員的職業(yè)健康，提升了巡檢工作效率，并進(jìn)一步保障電纜線路的安全運(yùn)行。智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)在中軸隧道內(nèi)的成功應(yīng)用，成為廣州供電局電力隧道可視化管理的示范段，為日后電力隧道的監(jiān)控研發(fā)工作提供了技術(shù)積淀和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

圖9巡檢機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)工作照片

圖10監(jiān)控界面的使用效果圖

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篇7

【關(guān)鍵詞】用電信息采集系統(tǒng)用電采集電能監(jiān)測(cè)信息采集電能檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：X830.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一．引言

用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)用戶(hù)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)用電實(shí)時(shí)管理控制的系統(tǒng)。一個(gè)全面的用戶(hù)用電采集系統(tǒng)主要包括：系統(tǒng)主站、傳輸信道、采集設(shè)備、智能電表。作為一般用電用戶(hù)來(lái)講，是將用戶(hù)的預(yù)付費(fèi)電能表的數(shù)據(jù)通過(guò)載波或窄帶載波等現(xiàn)場(chǎng)終端，采用光釬專(zhuān)網(wǎng)或GPRS/CDMA無(wú)線公網(wǎng)，將數(shù)據(jù)上傳至通信接口機(jī)，通過(guò)前置采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng)，達(dá)到數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析、監(jiān)測(cè)的集成系統(tǒng)。

二.電力企業(yè)中用電信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)建設(shè)價(jià)值。

1.用電信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

電力用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)電力用戶(hù)的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，其采集的對(duì)象是電力用戶(hù)的用電信息（電能量數(shù)據(jù)、交流模擬量、工況數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量越限統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、事件記錄數(shù)據(jù)以及控費(fèi)信息等），采集的目的是為了實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、支撐多種管理業(yè)務(wù)的需求。系統(tǒng)主要功能包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)控制、綜合應(yīng)用和運(yùn)行維護(hù)管理以及系統(tǒng)接口等。

用電信息采集系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)是采集設(shè)備與對(duì)象層通過(guò)通信層與應(yīng)用層進(jìn)行通信，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理、負(fù)荷管理、費(fèi)控管理、運(yùn)行管理和現(xiàn)場(chǎng)管理的系統(tǒng)。

用電信息采集系統(tǒng)的工作原理：計(jì)量設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)，通過(guò)用電信息采集終端和通信層，將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站通過(guò)用電信息采集終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量設(shè)備的信息數(shù)據(jù)采集。

用電信息采集系統(tǒng)的基本功能包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及運(yùn)行維護(hù)管理。其擴(kuò)展功能包括電能的質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息的、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等動(dòng)能。

用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的模式包括定時(shí)自動(dòng)采集、隨機(jī)召測(cè)和主動(dòng)上報(bào)。通過(guò)對(duì)采集任務(wù)的執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，分析采集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)采集任務(wù)失敗或采集數(shù)據(jù)異常，記錄詳細(xì)采集信息。

2.用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)價(jià)值。

通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，可以提高管理和控制成本的能力，通過(guò)改變使用電網(wǎng)電力的時(shí)間來(lái)降低電費(fèi)，通過(guò)檢測(cè)實(shí)時(shí)能源消耗來(lái)管理成本，采用允許電網(wǎng)自動(dòng)條件家庭電器配置來(lái)降低費(fèi)用。同時(shí)可通過(guò)改變用電行為而節(jié)約用電，使用清潔能源降低能源消耗，減少二氧化碳的排放。采用信息采集系統(tǒng)后，可更準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)費(fèi)，不用估算電力使用情況，對(duì)準(zhǔn)確的費(fèi)用可以預(yù)測(cè)。

三.用電信息采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀。

目前，智能電網(wǎng)是全球能源界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，用電領(lǐng)域開(kāi)始倡導(dǎo)智能用電。在我國(guó)，電力電網(wǎng)中長(zhǎng)期存在缺電嚴(yán)重的現(xiàn)象，在用電系統(tǒng)建設(shè)中相對(duì)比較薄弱，自動(dòng)化、信息化程度不高。為了加快電力用戶(hù)信息采集系統(tǒng)建設(shè)，國(guó)家電網(wǎng)公司提出在系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力用戶(hù)“全采集，全覆蓋，全預(yù)付費(fèi)”的工作目標(biāo)，推進(jìn)營(yíng)銷(xiāo)計(jì)量、抄表、收費(fèi)模式的標(biāo)準(zhǔn)化以及電網(wǎng)公司信息化的建設(shè)。自2009年開(kāi)始，國(guó)家電網(wǎng)公司就計(jì)劃投入巨額資金，用3至5年的時(shí)間對(duì)用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)。通過(guò)前期的發(fā)展和建設(shè)，采集系統(tǒng)規(guī)模得到了擴(kuò)大，采集功能應(yīng)用也逐步擴(kuò)大了。

由于用電信息采集系統(tǒng)是各系統(tǒng)分別建設(shè)，在建設(shè)中缺乏對(duì)系統(tǒng)資源的整合，導(dǎo)致主站軟件對(duì)多種信道的綜合運(yùn)用能力不足。在通信層建設(shè)中，由于缺乏統(tǒng)一管理，出現(xiàn)信道資源利用低、重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題，由于這些問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全共享，數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值沒(méi)有被充分挖掘。

四.用電信息采集系統(tǒng)在電力企業(yè)中的應(yīng)用。

1.載波轉(zhuǎn)485采集方案。

這種方式適用于城鎮(zhèn)集中居住區(qū)，采用集中表箱方式安裝表計(jì)。載波通信是采用集中器、采集器和RS485電表的形式。在集中器和采集器之間通過(guò)低壓窄帶載波的方式進(jìn)行通信，采用GPRS或光釬上傳數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是在通信中不用布線，建設(shè)工程施工簡(jiǎn)單快速，缺點(diǎn)是載波通信的成功率不太高，其維護(hù)成本大，對(duì)用于預(yù)付費(fèi)控制的時(shí)候存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

2.全載波方案。

這種方式一般采用獨(dú)立安裝表計(jì)，安裝載波電表，通過(guò)集中器和載波電能表結(jié)合的形式進(jìn)行載波通信，適用于農(nóng)村用戶(hù)。全載波方案同載波轉(zhuǎn)485方案一樣，具有通信不布線，施工速度快，通信成功率低，維護(hù)量大，難控風(fēng)險(xiǎn)等特征。

3.載波和484混合模式。

此方案中既有集中表箱方式安裝的表計(jì)，又有獨(dú)立安裝的表計(jì)，采用集中器和采集器、RS485電表以及載波電能表的混合形式，適用于縣城及城郊地區(qū)。采用此種方案也無(wú)法杜絕載波轉(zhuǎn)RS485模式和全載波模式的缺點(diǎn)。

4.全485方案。

此種方案采用集中表箱安裝表計(jì)，通過(guò)RS485電纜連接集中器和表箱，一般適合多層、高層居住區(qū)。由于在配變到樓棟間需要在局部地方進(jìn)行電纜溝挖掘，造成施工量大。

5.樓棟集中通信方案。

在多層或小高層的居住區(qū)，采用RS485有線通信方式，將樓棟局部集中直接上傳，通過(guò)此種方式可提高通信的成功率，同時(shí)可以減少電纜的施工量。

6.光纖到戶(hù)通信方案。

采用光纖通訊方式將表箱和主站之間進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)用電信息的采集。光纖通信適合新建居住區(qū)的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，通過(guò)在表箱內(nèi)安裝ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元），OUN輸出信號(hào)到居民戶(hù)內(nèi)，同時(shí)在表箱內(nèi)的集中器通過(guò)通信端口和主站連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

在光纖到戶(hù)通訊中，EPON技術(shù)的出現(xiàn)解決了點(diǎn)到多點(diǎn)的遠(yuǎn)程通信問(wèn)題。EPON技術(shù)是基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種新興的光纖接入技術(shù)。該技術(shù)具有互通性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用電信息采集系統(tǒng)真正的“全覆蓋、全采集”。目前，EPON技術(shù)是光纖接入技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。在EPON中，典型的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為用戶(hù)同過(guò)ONU通過(guò)ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）和OLT（光線路終端）局側(cè)設(shè)備進(jìn)行通信。其中的ONU為用戶(hù)側(cè)設(shè)備，給用戶(hù)提供網(wǎng)口，OLT是EPON網(wǎng)絡(luò)的局側(cè)設(shè)備，主要起到匯聚ONU數(shù)據(jù)的作用。

EPON系統(tǒng)可以與目前的以太網(wǎng)兼容，傳輸距離為20公里，采用EPON組網(wǎng)具有通信量大，傳輸頻帶寬，組網(wǎng)靈活，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多，安全性強(qiáng)，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，安裝方便，后期不需要維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代用戶(hù)信息采集系統(tǒng)中被廣泛推廣。

五．結(jié)束語(yǔ)

用電信息采集系統(tǒng)承擔(dān)著用電信息自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)高效共享和實(shí)時(shí)檢測(cè)的重要任務(wù)，是用戶(hù)用電信息的重要來(lái)源，是智能用電服務(wù)體系的重要基礎(chǔ)。建設(shè)智能電網(wǎng)，必須要加強(qiáng)用電采集系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全部用戶(hù)的信息采集、支持全面的電費(fèi)控制目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)； 電控箱； 煤礦

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244

掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)是設(shè)備的控制核心，控制著各個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)停止，同時(shí)對(duì)掘進(jìn)機(jī)其他組成部分的工況進(jìn)行監(jiān)控和綜合保護(hù)，與液壓系統(tǒng)及水路系統(tǒng)互相配合，可控制整機(jī)完成掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)。

1 電氣系統(tǒng)概述

掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)主要由隔爆兼本質(zhì)安全型掘進(jìn)機(jī)控制箱（以下簡(jiǎn)稱(chēng) 電控箱）、隔爆兼本質(zhì)安全型按鈕操作箱、隔爆型聲光報(bào)警裝置、隔爆型照明燈、隔爆型控制按鈕、低濃度甲烷傳感器以及整機(jī)多個(gè)工作機(jī)構(gòu)部分的電機(jī)組成。其總體布置如圖1所示。

2 電氣系統(tǒng)構(gòu)成

掘進(jìn)機(jī)電控箱大多采用PLC可編程邏輯控制器作櫓骺氐ピ，人機(jī)界面采用彩色液晶顯示屏，這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、系統(tǒng)主參數(shù)以及故障可視化，方便日常檢修維護(hù)。電控箱位于掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的左后方，左右箱門(mén)和接線腔蓋板均用標(biāo)準(zhǔn)螺栓與箱體緊固連接，保證安裝于內(nèi)部的電氣元件不受外界惡劣環(huán)境影響。電控箱殼體由鋼板焊接而成，殼體分為上下兩個(gè)腔，均為隔爆型結(jié)構(gòu)。下腔為電氣件安裝腔，腔內(nèi)裝有驅(qū)動(dòng)板、控制板（兩塊）、視窗板及隔離開(kāi)關(guān)等；上腔為接線腔，腔內(nèi)裝有數(shù)組接線柱。

控制板分兩塊，一塊左門(mén)板，裝有FX3U系列可編程控制器及模擬量模塊、本安電源等。另一塊右門(mén)板，裝有中間繼電器、電機(jī)集成保護(hù)器、開(kāi)關(guān)電源等電氣件。

視窗板裝在電控箱體的前側(cè)中間部分，有四個(gè)顯示窗口，依次裝有電壓表、電流表以及兩塊焊接有LED指示燈的發(fā)光板。其中電壓表顯示系統(tǒng)供電電壓、電流表顯示切割電機(jī)的實(shí)時(shí)電流，兩塊發(fā)光板指示系統(tǒng)故障及各個(gè)電機(jī)的故障。

電控箱的上腔為接線腔，其中有一組陶瓷接線端子用于連接電控系統(tǒng)的供電電纜，五組接線端子用于連接整機(jī)電機(jī)和十二個(gè)七芯接線端子用于連接系統(tǒng)元件，此外接線腔內(nèi)裝有兩個(gè)接地端子用于連接地線。電控箱兩側(cè)及背面設(shè)置有不同尺寸的十六個(gè)電纜引入裝置，供控制箱與其它元件連線。

與電控箱配套連接有一個(gè)隔爆兼本質(zhì)安全型按鈕操作箱，操作箱箱體采用鋼板焊接而成，分為本安元件腔和隔爆元件腔兩部分。本安元件腔布置有十二個(gè)操作按鈕，用以控制各個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)停止，通過(guò)一根19芯控制電纜與電控箱連接；隔爆元件腔布置有一個(gè)液晶顯示屏，用以顯示電控系統(tǒng)的主要參數(shù)，例如電壓電流，電機(jī)溫度，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等，當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，該顯示屏也會(huì)實(shí)時(shí)顯示故障內(nèi)容，方便使用者及時(shí)排除故障。顯示屏通過(guò)一根7芯控制電纜與電控箱連接。

電控箱及操作箱外觀如圖2所示。

3 小結(jié)

本論文研制的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)具有防護(hù)等級(jí)高、體積小、操作簡(jiǎn)便、集成有多種保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可長(zhǎng)期工作在煤礦隧道等惡劣環(huán)境中。該電控系統(tǒng)人機(jī)界面采用工業(yè)用液晶顯示屏，工業(yè)用液晶顯示屏可圖文顯示，顯示容量大，參數(shù)及故障直觀可見(jiàn)；同時(shí)系統(tǒng)采用總線通信技術(shù)，可減少大量接線，拆裝十分方便。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

關(guān)鍵詞：紡織子管 聚合物 管道資源

1、紡織子管的發(fā)展

隨著通訊運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷拓展,業(yè)務(wù)多元化的變化,傳輸資源的需求也在迅猛增長(zhǎng),局部網(wǎng)絡(luò)資源緊缺的問(wèn)題逐步呈現(xiàn),尤其以管道這種不易獲得的戰(zhàn)略資源更加明顯,如果不盡快予以解決,將會(huì)影響業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展。同時(shí)城市管理越來(lái)越嚴(yán)格和規(guī)范,使得新建管道引起的道路開(kāi)挖受到越來(lái)越多的外界干擾和政策限制,管道建設(shè)造價(jià)逐年攀升,使得現(xiàn)有管道的管孔資源已日漸緊張。如何進(jìn)一步開(kāi)展節(jié)能,提升現(xiàn)有管道資源的利用率成為目前面臨的非常迫切問(wèn)題。

紡織子管是美利肯公司的一個(gè)專(zhuān)利產(chǎn)品,1997年開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用,最初的設(shè)想是由當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)營(yíng)商提出的,之后漸漸成熟逐步推廣,目前在美國(guó)、日本、韓國(guó)、東南亞和歐洲等國(guó)家有廣泛的應(yīng)用,2006年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),在電信、移動(dòng)、聯(lián)通等通信運(yùn)營(yíng)商中也都逐步開(kāi)始推廣應(yīng)用。

2、紡織子管的概念

紡織子管是一種用高分子材料編織成網(wǎng)狀的柔性子管,因?yàn)槠渫庥^和手感像編織品而得名。其主材料選用聚酯和尼龍,這兩種聚合物的結(jié)合,提供了出眾的強(qiáng)度、韌耐磨蝕和溫度變化等通常特性,具有優(yōu)越力學(xué)性能和耐化工特性,不受土壤中的生化侵襲而降低性能。紡織子管內(nèi)部含一根牽引繩,可用來(lái)牽引、布放光纜,它沒(méi)有卷曲記憶,且內(nèi)表面涂有劑,以減少牽引阻力。

紡織子管專(zhuān)門(mén)為通信線纜的敷設(shè)而設(shè)計(jì)的,因其外觀和材料結(jié)構(gòu)為紡織品而得名,每條紡織子管有1-2或3孔。紡織子管是光電纜敷設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大技術(shù)革新,在管道建設(shè)中節(jié)約成本,能適合于各種不同的電纜敷設(shè)環(huán)境,不僅能將穿放的電纜分隔,在穿拉過(guò)程中能降低電纜表面的摩擦損傷,更重要的是能充分提高管道的利用率,降低材料費(fèi)用,縮減工程費(fèi)用開(kāi)支。

3、紡織子管的特點(diǎn)

紡織子管作為一種新型材質(zhì)的管材,專(zhuān)門(mén)為通信線纜的鋪設(shè)而設(shè)計(jì)的。紡織子管可以提高管道的利用效率,從而降低管道建設(shè)成本。另外紡織子管還具有柔韌性好,敷設(shè)快捷,施工方便,防盜竊（不可回收）等特點(diǎn)。紡織子管在地下管道占用空間小,所以在同一個(gè)管道中可以布放更多的纜線,從而節(jié)省管道資源,尤其是在城市中心及一些關(guān)鍵路段。缺點(diǎn)是怕紫外線,這類(lèi)產(chǎn)品是由高分子聚脂面料制成,所以它只適合在地下管道、橋梁或室內(nèi)應(yīng)用,不適用于室外引上。適用于空管道、已有電纜或PE子管的老管道、甚至小孔徑的梅花管或PE子管。

4、紡織子管的用途

目前紡織子管已經(jīng)用于:中國(guó)電信,中國(guó)移動(dòng),中國(guó)聯(lián)通等管線工程中。

(1)鋪設(shè)在已布線纜管道中:用紡織子管,可以在已有的線纜之間擠出空隙布置新的光,電纜。這給通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者帶來(lái)了:充分挖掘和利用現(xiàn)有的管道資源,減少材料成本和人力成本,避免可能的道路開(kāi)挖申請(qǐng),減少交通和環(huán)境影響,節(jié)省工程時(shí)間和工程費(fèi)用。

(2)鋪設(shè)在空管中（塑料外管）:用傳統(tǒng)的方式,外管的利用率為12%。用紡織子管的方式,外管利用率為45% 好處為:節(jié)省了外管資源,降低了工程建筑成本,節(jié)省了地下空間,保留了未來(lái)發(fā)展的空間,提高通信管道的利用率達(dá)300%。

5、子管的性能比較

隨著管線工程業(yè)務(wù)的發(fā)展,難免要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加線纜。在現(xiàn)有的子管鋪設(shè)中再增加線纜是一個(gè)不可以解決的問(wèn)題。必須重新開(kāi)挖道路,重新投入一樣的工程造價(jià),地埋本身工程造價(jià)高,加上塑料管的兩次拉繩拉線的人工的費(fèi)用,國(guó)家要付出更多的人力、物力、財(cái)力。另外就是在線纜彎曲或者特殊變向時(shí),因?yàn)樗奈锢硇再|(zhì)子管不能隨著線纜走,必須線纜隨子管。且在施工中切割焊接有灰塵,搬運(yùn)重也多增加費(fèi)用。

為了解決以上技術(shù)上的缺陷,紡織子管可以填補(bǔ)空白。提供網(wǎng)狀的管道線纜套:由耐腐朽、耐高溫、耐磨損、抗紫外線、阻燃的高分子材料聚合制成;具有很高的強(qiáng)度、韌性,可以折疊,可以跟線纜走向隨意彎曲;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單創(chuàng)新、組合多樣、單孔、多孔均可,可以用于不同規(guī)格的線纜;高分子聚合物管套不會(huì)和纖維、金屬、鋼管／塑管內(nèi)的其它元素起反應(yīng);使用壽命長(zhǎng)在30年以上,施工前防紫外線的外層包裝,更有效防老化,延長(zhǎng)網(wǎng)套的使用壽命;假如沒(méi)有外界的影響,壽命可以達(dá)到百年以上;節(jié)省利用地下有限管位,充分利用管道空間;在拉繩上記有米數(shù)標(biāo)識(shí)可以清楚的看在施工過(guò)程光纜的進(jìn)程;在網(wǎng)套上也有標(biāo)記可以在鋪設(shè)時(shí)知道所需的光纜數(shù)量;高分子聚合物網(wǎng)套還在上面標(biāo)顏色（紅、黃、藍(lán)）,以便于區(qū)別線纜。也可以根據(jù)客戶(hù)的特殊要求定制顏色;在制造過(guò)程中已把拉線纜的繩子做到管套里面,可以直接把線纜從這頭拉到另一頭無(wú)須再次拉繩拉線,比子管內(nèi)穿繩拉線纜節(jié)約三分之二時(shí)間,省去二次拉纜線的費(fèi)用,施工簡(jiǎn)便輕松;集成網(wǎng)狀的管套,節(jié)約材料成本,減輕重量減輕運(yùn)輸成本,減輕施工搬運(yùn)笨重,可以隨意取長(zhǎng)短,剪切方便無(wú)灰塵。

但由于紡織子管價(jià)格比塑料管高,塑料子管產(chǎn)業(yè)有多大的利益關(guān)系在里面,所以目前來(lái)說(shuō)推廣紡織子管不是件容易的事。不過(guò)目前在國(guó)內(nèi)已有一線大城市已經(jīng)全面在使用,所以使用紡織子管是大勢(shì)所趨,大量代替塑料子管指日可待。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)接入技術(shù)

近年來(lái)隨著傳輸技術(shù)和交換技術(shù)的不斷進(jìn)步，核心網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了光纖化、數(shù)字化和寬帶化。同時(shí)，隨著業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)和多媒體業(yè)務(wù)的日益豐富，使得用戶(hù)住宅網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求也不只局限于原來(lái)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)，現(xiàn)有的語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入網(wǎng)越來(lái)越成為制約信息高速公路建設(shè)的瓶頸，成為發(fā)展寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的障礙。

一、光纖通信技術(shù)定義

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ帕κ?。論文百事通在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說(shuō)光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會(huì)因?yàn)楣庑盘?hào)泄漏而擔(dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽(tīng)，光纖的芯很細(xì)，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問(wèn)題。

二、光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1頻帶極寬，通信容量大光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。散波長(zhǎng)窗口，單模光纖具有幾十GHz?km的寬帶。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢(shì)。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘?，特別是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復(fù)術(shù)可以擴(kuò)大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前，單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復(fù)術(shù)實(shí)現(xiàn)的多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到單波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。

2.2損耗低，中繼距離長(zhǎng)目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類(lèi)光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多。如果將來(lái)采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無(wú)中繼距離；對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數(shù)公里，這對(duì)于降低通信系統(tǒng)的成本、提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別重要的意義。

2.3抗電磁干擾能力強(qiáng)我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，即不會(huì)產(chǎn)生與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會(huì)受到電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。

2.4光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)光纖的芯徑很細(xì)，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問(wèn)題，節(jié)約了地下管道建設(shè)投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，光纜的重量要比電纜輕得多，在飛機(jī)、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信可以減輕飛機(jī)、輪船、飛船的重量，顯得更有意義。還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。

2.5保密性能好對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電通信方式很容易被人竊聽(tīng)，只要在明線或電纜附近設(shè)置一個(gè)特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息，更不用去說(shuō)無(wú)線通信方式。光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設(shè)計(jì)，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會(huì)跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護(hù)套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒(méi)有。更何況長(zhǎng)途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號(hào)一般不會(huì)泄漏，因此電通信中常見(jiàn)的線路之間的串話現(xiàn)象也可忽略。

三、光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的不斷增加，業(yè)務(wù)種類(lèi)也更加豐富，人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù)，高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已經(jīng)得到了更多用戶(hù)的青睞。光纖接入網(wǎng)可分為有源光網(wǎng)絡(luò)A(ON)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)((PON。)采用SDH技術(shù)、ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)在光接入網(wǎng)系統(tǒng)中稱(chēng)為有源光網(wǎng)絡(luò)。若光配線網(wǎng)(ODN全)部由無(wú)源器件組成，不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，則這種光接入網(wǎng)就是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)階段，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)P(ON)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)FT－Tx的主流技術(shù)。典型的PON系統(tǒng)由局側(cè)OLT光(線路終端)、用戶(hù)側(cè)ONUO/NT(光網(wǎng)絡(luò)單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網(wǎng)絡(luò))組成。PON技術(shù)可節(jié)省主干光纖資源和網(wǎng)絡(luò)層次，在長(zhǎng)距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業(yè)務(wù)種類(lèi)豐富，運(yùn)維成本大幅降低，適合于用戶(hù)區(qū)域較分散而每一區(qū)域內(nèi)用戶(hù)又相對(duì)集中的小面積密集用戶(hù)地區(qū)。

為實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩瑵M(mǎn)足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)置的不同，有FTB、FTTC，F(xiàn)TTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱(chēng)FTTx。

FTTH(光纖到戶(hù))是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶(hù)提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿(mǎn)足寬帶接入的需求。我國(guó)從2003年起，在“863”項(xiàng)目的推動(dòng)下，開(kāi)始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng)，包括居民用戶(hù)、企業(yè)用戶(hù)、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類(lèi)型，也包括運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式，發(fā)展勢(shì)頭良好。不少城市制定了FTTH的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有的城市還制門(mén)了相應(yīng)的優(yōu)惠政策，這此都為FTTH在我國(guó)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

在FTTH應(yīng)用中，主要采用兩種技術(shù)，即點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù)，亦可稱(chēng)為光纖有源接入技術(shù)和光纖無(wú)源接入技術(shù)。P2P技術(shù)主要采用通常所說(shuō)的MC(媒介轉(zhuǎn)換器)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)和局端的自接連接，它可以為用戶(hù)提供高帶寬的接入。目前，國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶(hù)提供FE或GE的帶寬，對(duì)大中型企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是比較理想的接入方式。