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关键词：
铁路基础设施；监测；振动传感器；数据采集
0.引言
进入21世纪以来，我国铁路建设发展迅猛，取得了良好的经济与社会效益。随着铁路运输速度的迅速提升，再加上其相对方便舒适的环境和价格上的优势，势必能吸引越来越多的人选择铁路作为他们旅行的交通工具，然而，伴随着铁路运输的飞速发展给人们带来的交通上的快捷与方便，车体与铁轨的振动故障对公共财产及人身安全构成了前所未有的威胁。伴随着我国铁路立体跨越式的迅猛发展，轮轨间激扰力与激扰频率随着车辆行驶速度的不断提高，逐渐增大，变宽，结果会造成电机等吊挂设备和车内设备的高频高幅振动，引起车体设备振动能量的急速加剧。如果超过了铁路各设备所允许的振动强度范围，未来的工作性能指标及使用寿命将会受到过大的动态载荷和噪声的严重影响，情况越发严重会导致零部件的早期失效。当前大量事实表明，在长期作用的情况下，铁路振动故障可能会导致货物破损，轨道破坏，列车脱轨等危险情况。为确保铁路“安全、经济、快捷、舒适”的特点和优势，铁路建设要不断发展完善其各项功能，才能在越发激烈的市场竞争中取得优势，因此，各国都加强了对铁路振动的检测及分析，也增加了对其的投入力度。今年我国对铁路振动检测领域的人力物力投入有明显增加，并且研究范围扩展到众多方面。以往铁路振动检测系统只配备在一些重要单位或者要害部门，而在2000年以后，各个铁路站段及各个振动检测站点基本都已经涉及发展应用到。铁路振动检测系统的重要性越来越被人们所认可，近些年又不断完善各项相应的标准和规范。为了保证铁路的运输安全、高效舒适的科学发展及以人为本的发展要求，确保铁路的优势和特点，如何准确检测高速铁路的振动并判断故障是摆在铁路工作者面前不容缓的实际问题。
1.数据采集系统设计方案
本论文用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统主要由下位机系统和上位机节点两个大的部分组成。系统设计方案的结构框图下位机系统里包含了振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块和电源模块五个单元。振动传感器把接收到的振动信号数字化，通过IIC数字传输方式，将数据发送给微处理器STM32F103ZET6。微处理器作为控制单元，用于接收振动传感器数据并进行数据处理分析计算，通过RS-232串口通信，运用MAX3232电平转换芯片及CH340RS-232串口转USB芯片，实现了XYZ三轴振动数值发送到上位机进行控制显示。因为目前个人电脑上已很少有串口，所以我们使用RS-232串口转USB口芯片CH340G，数据可以从USB口进入PC上位机。由于每一个节点的检测范围有限，使用多个这样的节点共同检测则可以扩大系统的监测范围，提高系统的整体工作性能。整个铁路振动检测系统是由多个下位机节点互相协作共同完成系统功能的。
2.系统硬件设计
2.1系统硬件设计思想
本论文的铁路振动检测系统是由振动传感器数据采集模块，IIC实时数据传输模块，微处理器模块以及RS-232有线通信模块和电源模块组成。振动传感器数据采集模块对铁路振动的振动数据信号进行实时采集，将采集到的数据数字化，并通过IIC实时数据传输方式与单片机处理器通信，接着单片机处理器模块将采集的数据进行数据处理分析，通过有线通信模块上传到上位机进行实时显示及存储，为铁路振动故障的判断提供合理依据。微处理器中有数据处理分析算法的设计，完成对采集到的实时振动信号进行数据处理分析，判断当前得到的振动数据是否在铁路设备所能产生的振动范围之内并对数据进行干扰点剔除，去直流及多项式趋势项和平滑处理，计算出与自然坐标系夹角的角度，使整个铁路振动检测系统的性能与数据准确性得到大幅度提高，很大程度上降低了系统的错误上报率。
2.2系统介绍
系统硬件部分可以分为五个部分：振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块、RS-232有线通信模块和电源模块。数据采集模块：由单片机处理器模块发出相应的控制指令配置振动传感器的控制寄存器，内部控制寄存器来决定信号的采集速度、通信方式、数据输出格式与带宽，振动传感器根据内部控制寄存器的值按要求采集振动信号。实时数据传输模块：振动传感器采集的实时数据通过IIC传输方式，将数据发送给处理器，为之后的数据处理分析奠定了基础。微处理器模块：主要工作是通过系统软件控制数据采集模块完成振动数据信号的采集，并对数据进行处理分析，然后控制RS-232有线通信模块将处理完成的数据上传至PC上位机进行显示及存储。该模块是振动传感器数据采集模块和RS-232有线通信模块进行联系的核心部分。RS-232有线通信模块：将微处理器模块处理完毕的数据，通过RS-232串口通信的方式传递给上位机，上位机会自动显示及存储数据，供振动故障的判断使用。电源模块：通过该模块，将5V外部直流电源转换成系统所使用的3.3V电源。
结论
本论文设计了一套铁路振动检测系统，该系统采用下位机整体检测模块PC上位机整体控制数据流向，并对上传的检测数据进行显示保存。从与传统检测方法的比较来看，它能够更加高效、深入、细致的对铁路振动信号进行检测、处理分析及显示存储，并为铁路振动故障的判断提供可靠依据。
作者：鲁楠 唐岚 廖若冰 朱加豪 单位：西华大学汽车与交通学院 西华大学西华学院
参考文献
[1]冯晓芳.中国高速铁路的发展与展望[J].科技资讯，2009（1）：129-130.
[2]段合朋.铁道车辆振动特性及平稳性研究[D].成都：西南交通大学，2010.
一、光通信传输网络四种不同技术的比较分析
1.业务承载能力
(1)OTN技术
采用基于TDM体制的复用技术，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标识，有独特的帧结构，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。
传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口，而不需借助接入设备。
各种通信业务应用可直接接入OTN，无需接入设备，可以支持语音。图像信号的多点广播，采用数字图像压缩(M-JPEG和H.264)和图像矩阵交换技术。
OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛，其不足是设备独家生产，售后服务对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非OTN网络连接能力较弱。
(2)ATM技术
ATM虽然可以承载实时性业务中的时分复用业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计)，所以ATM技术一般不用于时分复用业务的承载。另外，ATM没有低速率接口，需增加接入设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务QOS(服务质量)问题，因此可以实现承载。
然而对于非实时性业务的传输，ATM存在带宽利用率较低的问题，且没有音频等低速接口，需设接入设备。
(3)SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)
SDH是最适合实时性业务中时分复用业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一，仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM-le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时，需增加接入设备(PCMD/l设备)；无直接的视频和LAN接口，需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器；对Ethernet业务，一般只提供ZMb/s的传输带宽，存在性能瓶颈；对广播音频业务，仅提供3kHz的传输带宽，难以满足高保真的广播效果；一般只提供点对点的通信信道，难以满足大量共线式通信信道的要求。
同时SDH只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进行统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。
MSTP克服了SDH设备中的一些不足，随着技术不断的发展成熟，越来越适合各种通业务的承载，但仍需增加接入设备。
(4)RPR
对于实时性时分复用业务，RPR技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。
对于数据业务，RPR具备绝对的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3-4倍。RPR还可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性。
对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来保障数据业务的实时性，在保障实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术媲美，而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频监控市场的主流设备提供商，都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术，以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口，因此，由RPR技术来承载视频监控系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类；并能提供严格的延时和抖动保障机制，视频图像清晰、画面流畅，完全达到高速铁路/公路监控图像的要求。但业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样，必须借助于接入设备来提供低速数据接口。
2.带宽利用率
OTN:开销<2%，带宽利用率较高。
ATM:开销约为12.8%，带宽利用率低。
SDH:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。
RPR:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大提高。
3.环网保护能力、可靠性
OTN:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50ms。
ATM:主要进行VC保护。
SDH及MSTP的网络:具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
RPR:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
4.成熟度及发展前景
OTN:国内轨道交通领域已得到较多运用，但油田和长输管线比较少，作为西门子的专利技术比较成熟，在专网需求方面能够予以专属研发和更新，发展速度较快。
ATM:技术、设备复杂，随着IP技术的发展，IP质量保证问题的解决，对ATM技术应用带来较大冲击，其发展前景不好。
SDH及MSTP:SDH技术很成熟，有着广泛的应用基础；MSTP是在SDH基础上发展起来的，目前还在不断完善，功能越来越强。
RPR:目前还未得到较大规模的应用，需在实践中进行验证，但其技术先进，发展前景好。
二、光通信传输网络在油气田和长输管线上的应用
通过上述对比可以看出，四种技术各有优劣，应用在油气田和长输管道上，应综合考虑工程实际，合理优化，选择适合油气田和长输管道传输技术发展方向的技术或技术组合，极大地提高效率，降低成本。
水情自动测报系统是集通信、遥测和 计算 机等先进技术于一体，用来实现水文数据自动采集、传输、处理和预报的 现代 化自动实时数据采集处理系统。我国洪水灾害频繁，给国家和人民生命财产造成了重大损失。自20世纪70年代开始建设的水情自动测报系统，为提高水文预报的精度、增加洪水有效预见期、及时准确地为防汛和水利水电调度提供 科学 的依据，对充分发挥水利水电工程的防洪减灾作用，合理开发水资源具有十分重要的意义。
一、常用通信方式
（一）短波通信
短波是指波长在10～100m，频率在3～30mhz的无线电波。短波通信包括通过电离层反射的天波传播模式和沿地面传播的地波模式2种传输模式。其中地波传播模式中的地波信号随着传输距离增长衰减很快，只适合通信距离短，中间障碍物少的地形。而水情自动测报系统一般位于多山或需要长距离通信的地区，因此一般选择天波模式。
采用短波方式的典型系统有甘肃碧口水电厂水情自测报系统和广西麻石水电厂水情自动测报系统。这2个系统由于流域地形复杂，如果采用超短波则需要建设多级中继，投资成本加大，维护困难，因此选择了短波与超短波混合组网方式。碧口水情自动测报系统规模为1:8，其中6个遥测站为短波组网。麻石水电厂水情自动测报系统规模为1:16，其中只有坝上和坝下采用有线方式传输信号，其余均为短波方式传输信号。
（二）超短波通信
超短波是指波长在1～10m，频率30～300mhz的无线电波。超短波通信方式是在水情自动测报系统中运用最为广泛的一种通信方式，因为其技术成熟、故障处理简单、运行成本低，在对系统进行通信方式选择时备受重视。
采用超短波方式的典型系统，如新疆伊犁恰甫其海水库水情自动测报系统，规模为15:2:2，对六角尖中继的依赖性很大，六角尖站承担系统内凤阳山中继和其他测站的信号转发功能，如果出现故障，则在中心站将无法收到任何测站数据。因此，在这种情况下，必须考虑采用双中继、热备用或冷备用等方式提高系统的可靠性。
目前，全国有90%以上的水情自动测报系统采用超短波方式，这种通信方式在流域面积不大、流域地形较好的地区是一种比较有优势的组网方式。
（三）有线通信
目前采用有线通信方式组网的水情自动测报系统，基本上是利用电信部门提供的公用电话网（pstn）。
采用有线方式的典型的系统如浙江珊溪水利枢纽和三峡水利枢纽水情自动测报系统，珊溪系统组网规模为12：3（12个遥测站、3个中心站），系统中心站与测站之间采用星形结构，可使遥测站单独出现故障时不会影响其他测站通信。3个中心站之间采用链接形式，保证所有中心站内数据的唯一性。三峡水利枢纽水情自动测报共81个遥测站，其中56个遥测站选用pstn作为系统主要通信方式，实现pstn/inmarsat双信道。平时正常工作采用pstn方式传输数据，在pstn无法传递数据时，测站自动启动海事卫星（inmarsat）实现数据传输。
（四）卫星通信
卫星通信是20世纪90年代后期开始广泛使用在水情自动测报系统的一种通信方式，频率范围在300～300ghz。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波，在2个或多个地面站之间进行的通信。目前运用在水情自动测报系统中的卫星主要inmarsat、vsat卫星系统和我国自行研制的北斗通信卫星。卫星通信最理想的工作频率在4/6ghz波段附近，该频段带宽较大，工作频率较高，天线尺寸也较小，有利于成熟的微波中继通信技术。
1．vsat卫星系统。vsat卫星通信技术是20世纪80年代兴起的，我国主要是采用亚洲2号通信卫星收集水情信息。
在我国使用vsat通信方式的系统并不多，典型系统如广西柳州市水情测报系统和西藏尼洋河水情测报系统，其中柳州市水情测报系统为混合组网，系统规模为2:10:62（2个中心站、5个卫星中继站、5个超短波中继站、32个卫星遥测站、30个超短波遥测站）；西藏尼洋河水情自动测报系统规模为3:9（3个中心站、9个卫星遥测站），中心站采用 计算 机局域网方式联网。
2．海事卫星。海事卫星（inmarsat）属于全球性系统，建设初期主要服务目的是海事遇难救险。随着inmarsat—c投入使用后，水利部门也开始逐步采用该卫星提供的服务。inmarsat—c系统由4颗工作卫星和7颗备用卫星组成，可靠性非常高。
目前许多已建的或将建的系统基本上采用inmarsat—c卫星。典型的系统如贵州乌江流域水情自动测报系统和吉林云峰水电厂水情自动测报系统，其中贵州乌江流域水情自动测报系统共有49个卫星遥测站，4个中心站，中心站之间采用vsat卫星组成局域网。云峰水电厂水情自动测报系统规模为1:12（1个中心站、12个遥测站）。
3．北斗卫星通信。北斗卫星系统是我国自行研制、自主经营专为我国服务的卫星导航系统，由2颗工作卫星和1颗备用卫星组成，属于区域性系统，2002年1月开始运行。
利用该卫星的典型系统有陕南水利雨量监测速报系统和重庆江口水情测报系统。其中陕南水利雨量监测速报系统包括67个雨量站、14个中心站，特点是采用并行工作体制，将雨量数据同时发往14个中心站进行处理，减少中间环节，充分利用系统资源。重庆江口水情测报系统由17个雨量站、6个水位站和1个中心站组成。
（五）移动通信
1．短信息方式（sms）。短信息业务是gsm系统为用户提供的一种使用手机或gsm模块接收和发送文本消息的服务。每条短信息最多包含160字母或70个汉字。
使用该方式的典型系统如浙江省防汛水情自动测报系统和江西万安水电厂水情自动测报系统，其中浙江省水利厅在全省建立上百个基于gms短消息的水情遥测站，通过gms 网络 建成全省统一的防汛水情自动测报系统。江西万安水电厂在条件合适的位置建立gms短消息遥测站，规模不大，但是具有一定的 参考 价值，因为该系统集超短波、卫星和gms短消息为一体进行混合组网，系统规模较大（1:4:55）。
2．gprs方式。gprs是gsm系统网络中以分组技术为基础的传输系统，它能为用户提供高达160kbit/s的数据速率，目前基于gprs的水情自动测报系统并不多，但是应用前景比较好。
使用该系统的典型系统有厦门市水文自动测报系统和广州市三防遥测系统。其中厦门市水文自动测报系统由1个中心站、3个水位雨量站、2个水位站、18个雨量站组成，采用自报和中心站召测2种工作方式。广州市三防遥测系统控制全广州7435km范围内的水文遥测任务，采用gprs方式实时传输水情信息。
二、结语
综上所述，水情自动测报系统可用的通信方式较多，每一种通信方式各有其优缺点，在工程实际运用时，应充分利用各通信方式的优势，扬长避短。同时，可根据需要设置短波通信作为关键水文站点的备用应急通信手段。对于中小型系统，可根据流域特点、地形条件，对上述各种通信方式进行综合比较后选择确定。
参考 文献
引言
中国工业化的发展，不仅提升了工业技术水平，而且还需要具有高端技术优势的设备的支持。当工业生产运行中应用技术先进的设备的时候，要实施监测工作，以能够对设备运行中所存在的问题及时发现，并采取有效的技术措施及时解决。如果采用传统的有线通信技术，需要连接线路和各种辅设备，还要对监测设备进行调试，不仅消耗时间，而且消耗人力，且监测进度无法跟得上科技发展和时代进步。鉴于目前无线通信设备正在普及，就需要将该技术引入到设备状态监测工作中，不仅提高了设备监测工作质量，而且还会提高设备监测工作效率。
1.设备状态监测的基本要求
设备状态监测是对具有特殊性能的设备进行监测，并对监测所获得的数据进行整理并做出详细的分析结果，据此而对设备的运行状态做出预测，以使工作人员对设备的运行状态随时掌握，并做好预知设备运行状态的维护工作，使设备处于良好的运行状态。设备状态监测不仅可以确保设备处于持续的良性运行状态，而且还可以降低人力消耗，延长设设备的使用寿命。从设备状态监测系统的构成情况来看，主要包括设备状态监测传感器、监测元件、捕获数据的设备以及诊断元件等等。设备状态监测传感器所发挥的作用就是将所获得的信息转化为电信号，但设备出现故障的时候，监测元件可以发挥监测的作用对故障做出判断。当信号通过传感器之后就会被放大处理，经过诊断元件监测，就可以及时地发现设备异常，并发出维修指示。设备状态监测系统可以将设别故障量化为指标，采取计算的方式做出维修结果。设备状态监测系统所提供的指示包括故障所在位置、故障名称、并会堵故障的原因做出正确的判断，同时还会相应地提出故障维修的建议。
2.设备状态监测中无线通信技术的应用
2.1设备状态监测中应用无线通信技术使监测工作更为便捷
从信息传输的纸质时代到电子时代，直到现代步入信息时代，人们的生活模式都在发生日新月异的变化，包括网络论坛、电话会议，人们的购物方式等等，已经打破了物化时代的局限而实现了虚拟空间与现实空间相结合。通信技术的发展，从有线时代步入到无线的时代，特别是现行的4G网络的应用，使得各项信息在网络上快速传输，适应了人们快节奏的生活。无线通信技术信号传输分为两种，即近距离信号传输和远距离信号传输。近距离信号传输技术就是被广为利用的蓝牙技术和红外技术。这些信号在传输的过程中，很容易受到干扰而导致信号传输受阻，由此而使得通信成本提升。近距离无线通信技术在应用中存在着不灵活性，只能够在两台设备之间传输，而且对于设计复杂的设备装备监测系统而言，这种操作则存在着诸多的不足。无线通信网络运行如果采用免费共享无线WIFI软件进行信号传输，虽然覆盖范围为300多米，但是，信号的传输的质量很低。由此可见，无线通信技术存在着应用上的优势，然信号传输质量会随着信号传输距离的增加而有所衰减，因此为了提高信号传输质量，就需要增加设备。此外，电磁波的传播载体为空气，如果空间局促，比如，煤矿企业的井下空间，果采用无线通信技术，就犹豫空气稀薄，加之空间狭隘而导致传输中断。素以，煤矿井下如果采用无线通信技术进行信号传播，所采用的时候磁场信号传输的方式。
2.2设备状态监测中应用无线通信技术可以提高监测的可靠性
与有线通信技术相比较，无线通信技术具有更高的可靠性。从应用环境来看，危险环境中是用无线通信技术可以保证通信信号顺畅而确保监测工作顺利完成。如果用于监测电气设备的外部温度，使用无线通信技术不仅可以避免不良接触，还可以避免监测的过程中引起设备故障。通常情况下，如果电气设备存在着接触不良的问题，就会导致电阻增大，使得电流在线路中流动不会受阻而导致电流瞬时增加而使得电缆高热而易引发烧坏而造成短路或者断路。这种热故障对于电气设备而言属于是较为常见的故障，如果没有及时地监测到电气设备环境温度的变化，就会导致整个的电力系统运行缺乏安全可靠性，甚至会引发火灾或者设备爆炸事件发生，直接影响了工作人员的生命健康。在设备状态监测中采用无线通信技术，在无人操作的情况下也可以完成监测工作，远程监测的实现可以使得工作人员不需要处于危险环境中即可以完成各项监测工作，同时还能及时发现问题，及时采取技术措施对这些问题加以解决。当设备处于运行状态的时候，除了设备磨损之外，设备性能和使用功能上也会有所改变，这些都可以通过使用无线通信技术观察到。即便是可靠度很高的设备，长期而持续地处于运行状态，且受到诸多因素的影响，也会导致设备损耗。这就需要对做好设备的维护工作。采用无线通信技术的目的是为了避免由于隐性问题或者是容易被忽视的小问题存在而导致设备故障。
3.结束语
综上所述，为了避免工业生产运行中存在设备故障问题，还要从工业发展以及现行的先进技术的发展态势的角度出发对设备运行模式以整改。在对工业技术设备进行监测的时候，通信技术是必不可少的。将计算机通信为了技术充分地利用起来，特别是无线通信技术的远程监控优势，可以使设备状态监测系统针对各项数据都准确分析，从而提高系统运行效率。
【参考文献】
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[2]王岩岩.无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[J].硅谷，2013（12）:90、94—94.
1、前言
随着我国应急救援体系的发展,消防部队已逐步成为城市主要的应急救援力量,广泛参与到自然灾害、事故灾难、社会安全事件等公共突发事件的应急救援处置中,并承担了部分非紧急的社会救助任务。消防通信是消防部队开展灭火救援行动的根本保障,是未来城市应急救援体系中信息通信的主要组成部分。美国911恐怖袭击事件中警察和消防员未建立统一的通信手段而造成的惨痛教训凸现出城市消防通信规划的重要性,所以在城市消防规划编制过程中合理规划和部署消防通信的建设和发展,在规划方针的指导下逐步建立和完善城市消防通信体系,是消防部队在执勤备战和灾害救助中全面发挥应急救援能力的根本保障。
2、消防通信规划的现状
消防通信规划的编制主要由城市规划设计单位和消防部门共同完成。由于城市建设和通信技术的高速发展,各地消防通信系统也在不断的扩展和升级,消防通信建设所依据的《消防通信指挥系统设计规范》等规范文件的要求与目前的应用现状相差较大,内容滞后且不全面,对规划编制的指导意义不够充分,一些通信指挥系统虽已达到火灾报警、火警受理、灭火救援通信调度等应用的基本要求,实际中却不能满足新形势下消防部队应急救援通信指挥的需求。并且由于消防通信规划的专业性较强、技术要求高、涉及的领域广泛繁多、基础设施建设发展不均衡等方面的原因,使消防通信规划的编制工作难以有效和深入开展,造成部分城市消防通信规划的内容空泛、缺乏深度、可操作性较差,不能切实有效的指导城市消防通信建设和发展。此外我国的应急管理体系建设起步较晚,部分消防通信规划内容仅片面集中于火灾事故方面,缺乏城市应急救援总体发展的综合考虑,造成消防通信建设与城市应急救援体系建设脱节。
3、消防通信建设现状
消防部队的信息通信建设按照公安部消防局信息化建设的总体规划部署和具体要求展开,实施主要依靠当地政府财政拨款、当地公安部门和电信部门的通信网络建设以及消防部队自身的信息化装备建设来完成,目前各级消防部队均已形成了相对独立的消防信息通信体系。以下将从基础通信网、消防通信指挥中心、消防综合业务信息系统等几个消防规划中涉及的重点方面具体展开论述。
3.1 基础通信网络
基础通信网络是消防通信和城市应急通信的基础设施,网络的建设直接决定了消防部队的信息应用能力,所以基础通信网络的发展是消防通信规划的重点。目前消防部队依托公安信息网、公众电信网、无线超短波通信网、卫星通信网等多种通信网络传输语音、图像和数据,形成了一套较为完整的消防通信网络体系,以下归纳为计算机通信网、有线通信网、无线通信网、卫星通信和短波通信网等几部分介绍。
3.1.1 计算机通信网
目前消防部队各级单位均已接入了以公安信息网为基础的计算机通信网,这一网络是消防部队数据通信的基础网络,承担灭火救援指挥调度、消防综合信息管理等大部分信息系统的数据传递,并可实现ip语音电话和视频传输等多媒体应用。为保证调度指挥等重要信息的可靠传递,部分节点间还建立了指挥调度专线和备份网路。在消防通信规划中应按照当地公安信息网和消防部队自身信息通信的建设情况以及各级消防部队的信息通信需求,合理规划消防计算机通信网,确保网络的全面接入和可靠畅通。
3.1.2 有线通信网
有线通信网包括报警电话接入和报警信息查询专线、指挥调度专线、办公市话网和公安专线网等通信网络,是城市各级消防队站获知灾害事故发生和传递调度指挥命令的基础信息通信网络。其中报警电话接入专线是用于接受公用电话网的报警和城市消防远程监控系统的火警信号及相关信息的通信线路。报警信息查询专线是用于获取报警电话的位置、装机人身份等信息的数据专线。指挥调度专线是用于连接火警受理终端、各消防站以及各相关联动单位的通信专线。办公市话网和公安专线网是消防部队内部各级部门之间和与公安机关之间通信的办公电话网。有线通信网是传统的消防通信基础网络,目前各城市基本完成了消防有线通信网的建设,在消防通信规划中应以未来网络容量和性能的改进及发展等内容为主,确保消防有线通信网的完备可靠,保证消防部队对灾害事故快速响应和出动调集命令的有效传达。
3.1.3 无线通信网
无线通信是消防部队在灭火救援展开和进行过程中用于灾害现场信息传递的主要通信方式。目前各级消防部队普遍配备了用于现场通信的350mhz超短波无线常规通信设备,并利用转信台扩展网络覆盖的范围。大部分城市还依托当地公安无线集群通信系统建立了消防集群通信网,北京、上海等地还建设了具备网络容量大、通话质量高、应用功能多等特点的数字集群通信网。消防部队以超短波无线通信为基础构成了由城市消防通信指挥网、现场指挥网和灭火救援战斗网组成的三级无线通信网络,并且利用gprs、cdma、3g等公众移动通信技术以及超短波、微波数传设备等多种手段建立无线数据通信网,用于传输灭火救援现场的图像和数据信息。此外公众移动电话网也是消防部队重要的辅助通信手段。合理规划城市消防无线通信网,构建可靠的无线通信体系是消防部队在灭火救援过程中战斗力有效发挥的根本保证。
3.1.4 卫星通信和短波通信
在地震、泥石流等大型自然灾害救援或野外应急救援中,依赖中继站的常规无线通信网往往会受到传输距离和范围、电力供给、极端环境影响等方面的局限,不能满足消防部队信息通信的需要,此时卫星通信和短波通信等应急通信方式成为救援现场最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已对消防卫星通信体系做出总体的规划和部署,并推进消防卫星通信网的建设,一些城市的消防部队先后配备了“动中通”卫星通信设备、便携卫星站、短波电台等应急通信装备,在玉树地震和舟曲县特大泥石流等自然灾害救助和部分大型跨区灭火应急救援中显现出极强的应急通信保障能力。消防卫星通信和短波通信是应急通信体系中的重要部分,是城市有效抵御极端灾害的基础保障设施。
3.2 消防通信指挥中心
消防通信指挥中心是消防部队信息通信和作战指挥的中枢,具有受理报警、灭火救援指挥调度、信息情报支持等功能,负责火灾及其它灾害事故的接处警受理和消防救援力量的调度指挥。按照公安部“三台合一”的要求,目前我国大部分地级以上城市均已设置了包括治安、交通、消防在内的接处警指挥中心,建立了统一的集中受理和多部门联动的接处警平台,一些城市还进一步将医疗救护、安全生产等应急救援相关的领域纳入其中,并形成城市综合应急救援指挥中心。部分通信指挥中心还具备使用手机定位技术和gis技术确定报警人的位置、使用短信平台受理报警、即时监控救援力量的行动状态、通过图像监控系统获取灾害发生区域的现场状况和交通状况等功能。在消防通信规划中应针对本地的实际情况,综合考虑未来城市应急救援体系的发展,确定消防通信指挥中心的建设发展方案。
移动消防通信指挥中心是设置在专门的通信指挥车中并集成了消防通信指挥相关功能的移动指挥平台,通常包括调度指挥台、辅助决策信息系统、多种无线通信系统、火场图像系统、视频会议系统、现场广播、供电及照明等其他辅助设备,是众多救援力量参与的复杂灾害事故处置现场中通信指挥的关键因素。按照城市规模和应急救援体系的建设情况,配置不同功能组件和不同移动及通信能力的消防通信指挥车是消防通信规划中的重要问题。
3.3 消防综合业务信息系统
消防综合业务信息系统是包括了灭火救援指挥、消防监督管理、部队管理和消防公众服务等多种应用功能的信息系统集成,是消防通信中应用软件的主要部分。按照消防部队信息化建设总体规划和部署,各级消防部队将逐步推广和应用包括消防基础数据平台、消防公共服务平台及各消防综合业务信息系统等部分的一体化业务平台。目前各地统一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步开展了消防监督管理、部队管理和公众服务等信息系统的推广和应用,而对于消防基础信息平台、灭火救援指挥系统等面向灭火救援指挥和管理的信息系统,因受到基础信息数据库和通信基础设施建设情况的局限,各地的应用程度差异较大。在消防通信规划中,应将建立和完善城市地理信息、火灾风险信息、危险源信息、水、电、生产、医疗救护信息等内容的城市应急救援基础信息数据库,以及按照城市应急救援的具体需求开展消防指挥调度系统、消防指挥决策系统、重大危险源评估系统、模拟演练等系统的应用纳入到消防通信规划中重点建设。
4、未来发展趋势
随着信息通信技术的高速发展,众多高性能的通信技术将逐步应用于消防通信领域中,不断推进消防通信的发展。目前第四代移动通信技术已进入实验性应用阶段,在不久的将来势必将成为消防通信体系中高质量传输数据信息的重要手段。信息通信硬件设备的发展,使信息通信装备的通信性能和移动性能不断提升,设备成本将更加低廉,未来随着多媒体单兵信息装备的深入应用,使灾害救援现场各级指战员具备强大的信息通信能力,数字集群通信、卫星通信、微波数据通信等通信设备也将广泛装备到各级消防部队中,逐步成为普遍配备的常规通信手段。随着城市灾害联网监控系统的建设,消防通信指挥中心可以智能感知火灾等灾害事故的发生并及时获取相关灾情信息,极大的提高消防部队对灾害事故响应能力。此外物联网、遥感技术、传感器技术、ad hoc网络等应用于消防领域,可以即时、全面、深入的获得灭火和应急救援现场的灾情状况和救援实力状况,实现天空地一体的消防通信体系和数字化指挥调度体系。在消防通信规划中,应结合未来通信新技术的发展,合理规划和部署城市消防通信建设。
5、问题和建议
消防通信的发展应与城市应急救援体系各方面的发展情况及相关领域的具体情况协调统一。由于通信技术的发展速度较高,消防通信规划编制中应准确预见未来城市消防通信的需求,在首先确立适合消防通信发展总体框架基础上灵活的选择兼容性好、生命力强并具备开放和统一标准的技术和设备,有效避免重复建设,并尽量降低系统升级换代和改造的成本。发展中还应重视基础通信设施建设,切忌盲目追求新技术和热点技术。可靠度和抗灾能力是消防通信系统中不能忽视的问题,应充分考虑应急状况下缺乏电源供给、设备损坏、大量用户占用等特殊情况的系统运行,合理划分系统中紧急与非紧急应用的分工、采取冗余和备份设计、增设应急状态的专用模式等手段提高系统可靠程度和对灾害的抗击能力。此外消防通信系统设计中还应充分考虑到互联网、公安网、公众话务网、政务网等多个独立通信网络中各种系统间数据的融通,设计中应尽量将系统各具体应用建立在统一的平台和网络中,并采用一些安全稳妥的连接手段,共享和交换各网络间的信息数据。
参考文献
[1] gb50313.防通信指挥系统设计规范[s].
[2] 张昊.论重特大灾害消防应急通信技术[j].消防科学与技术,2011,30(2):132-136
1.引言
我国的（大型）水电站一般都地处高山峡谷，河床狭窄，两岸山体地势陡峭。自然地理条件十分恶劣。而根据地形条件和枢纽布置需要，地下厂房引水发电系统设在山体内，主厂房及相应的机电设备基本布置在地下洞室内。而根据工程需要，交通及相关隧道和洞室里程数在数十公里到一百多公里。不管是是建设期还是在运行期，水电站对通信的需求大且重要。而且水电站的站址一般都远离通信发达的地市级城市，建站前的通信并极不发达，甚至是通信的盲区。这就要求通信网在建设时应根据现场的实际需求组建良好网络架构，在保证通信畅通的前提下，节约投资，同时又能兼顾电站运行时的大部分通信，而在电站运行前，只需建设部分生产通信即可。下面就二滩水电开发公司在建的锦屏水电站和在运行的二滩电站的通信组网方式进行介绍，探讨水电站通信组网方式的合理性，希望能为水电站的建设和运行的通信组网方式提供相关借鉴。
2.水电站建设期通信组网方式
这部分主要介绍是锦屏水电站通信组网方式。
2.1合理引进社会通信资源组建从施工区到通信相对发达的区域中心城市的干线传输网并建设场内无线通信网络和有线通信网络
锦屏电站地处四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，施工场地分散，施工前期距西昌市公路里程约200km，在建站前交通极不发达，周围无可利用的公网通信，建设者们根据这一条件，与凉山州所有社会通信资源提供者（电信公网运营商）进行了洽谈，很多电信公网运营商因前期施工艰难、运行时维护困难、投资巨大且回收无把握而退却，只有两家（一家从事无线通信，一家从事有线通信）愿意，并与业主方签订了相关合作协议。两家基本上各司其职、互不干涉，不产生不良竞争，工作的重心基本上只需放在网络的运行维护上，对提高网络的质量、保证通信畅通有很大的好处。
有线通信网络是负责传统的PSTN和IP网络系统，能解决固定语音通信、传真和因特网等的需求，主要满足各露天营区人员聚居的地方。
而无线通信，主要是移动通信。随着现代人对手机的依赖性越来越大，加之施工现场场地分散，对外专用交通公路的里程很长，且公路也没有移动信号覆盖，故在施工区域和对外专用交通公路移动信号的覆盖方案基本是这样的：在露天区域，采用的是宏小区基站，采用定向天线或全向天线，这样移动信号覆盖的区域相对比较广，对有山峰阻挡部分山沟无移动信号的作业区，可采取在山峰合适的地方加装同频或移频转发附近基站信号的装置，满足生产现场的需要；在主要交通隧道和主要洞室，则采用一体化基站或直放站，采用定向天线，基站方式一般能覆盖5公里，直放站能覆盖1公里多一点，这要根据现场的实际情况决定；而对于正在开挖的重要洞室，因作业现场环境特别恶劣，可能会有强岩爆、塌方、地面涌水等安全隐患存在，因而在掌子面作业现场，保障通信畅通显得尤为重要，需要覆盖，而在该洞室的其它段，因对通信的需求不是很强烈，为节约投资，可以不考虑覆盖，这就可以采用根据作业面的改变而搬移直放站或一体化基站的办法来解决作业现场对通信的需求。
2.2 依托高等级电压输电线路的OPGW（地线复合光缆）建设干线传输线路
这种输电线路主要是110KV电力线路，指的是从地市级电网的某个变电站到施工区域的某个变电站，在电站建设期，为施工现场提供电源，而在电站运行期，是需要作为电站的备用电源而永久留下来的，这趟线路是需要业主投资，业主可以与地市电业局共用OPGW的纤芯，OPGW这种光缆可靠性和安全性都很高，故障率极低，基本不需维护。锦屏工地对外OPGW光缆从建成到现在还没出现过中断的问题。考虑地市级电网通信需求和业主自己通信的需求，一般建议使用16芯的OPGW。其中业主使用的部分，在满足自己需要的前提下，可以考虑提供给进入施工区电信公网运营商作为备用路由。这是因为从通信相对发达的地方到电站施工现场，这些区域经常发生泥石流、塌方、飞石等，往往这些事故发生时，运营商通信光缆经常被砸断，并且一般是几处同时被砸断，经常造成施工现场与外部通信中断，少则几小时，多则几天才能抢通。如果业主能将自己的这部分光缆提供几芯给电信运营商（包括以后电站运行时），作为施工现场到外面汇接局的备用路由，通信畅通的保障率将为大大提高。
2.3依托场内施工电网合理建设自有的场内临永结合通信网
水电站建在高山峡谷中，施工场地特别分散，锦屏电站尤其如此，场内散布了14个变电站或开关站为施工提供相关电源，而且还有不下10处散集的施工人员居住处，因分布分散，部分是电信运行商不愿意进行有线通信覆盖的，因为投资大且没有什么收益，而这些点的大部分点，如一些变电站，是在电站运行期还需留下来继续使用的，因而通信问题是需要永久解决的，因此，在连接各变电站的电力线路上架设OPGW光缆或ADSS光缆，组建自有的场内临永结合通信网是十分必要的，这不但能给自用工程施工工业电视监控系统、大坝施工监视系统等提供通信网络，也能给电信运行商提供通信备用通道，能很好地解决场内内部通信的需求。 2.4 应急通信的建设
这主要指的是卫星通信，相对前面而言，这部分通信网的就不用建设了，只需购买不同的卫星终端，数量足够即可。这在工程前期特别重要，因为那时前面的所述的通信网络基本还没建成，对外沟通就指靠它们了，当然在前面那些网络建成之后也能备不时之需。
3.水电站运行时的通信组网方式
3.1二滩水电站的通信组网方式介绍
二滩水电站的通信组网方式主要有如下三种：
3.1.1与四川省调之间的直接连接。这部分由二（滩）—自(贡)—成（都）微波和川西南OPGW光纤环网（属四川电网）组成。因为现在的通信网络都趋向于光纤网，故二—自—成微波链路基本不传输重要的电力数据业务。二滩电站是作为川西南OPGW光纤环网的一个网元，所以，四川省调所需的二滩水电站的所有运行相关的数据信息是通过这个主用通道来传输的。当然二滩水电站与四川省调之间的调度、行政电话是通过这两个通道来连接的。
3.1.2通过电信公网到四川省调。因为，目前电信行业几乎所有的干线链路都是由光纤环网组成。这部分链路主要是租用2M电路专用通道（二滩—四川省调）作为电力运行相关数据信息传输的备用通道。
这两个通道相互备用，能很好地保障电站电力相关运行数据信息准确、安全地传输到调度。
3.1.3通过攀枝花电信公网传输语音和网络数据信息。
这个通道主要是满足员工日常生活和工作中对语音和网络信息的需求。
4.各电站到二滩公司集控中心通信组网方式的构想
目前，二滩公司集控中心还在筹建中，因为，到时该集控中心要集中监视和控制二滩公司所有电站机组的运行状态等，故电站到集控中心的通信（主要解决电力生产的数据传输）是很重要的，通过对3的介绍，相信大家也知道了怎么解决，那就是向四川电网专用通信网及电信公网分别租用相应2M电路，组成相互热备用通道，满足电力生产需要。
5.建立通信网管网
通信网管网能很好地监控到通信设施及设备的运行状态，对及时发现通信设施及设备的故障和减少通信中断时间是很好的手段。特别是在电站建设期，施工环境灰尘大、施工车辆时常撞断通信光缆及撞坏通信设备、时有发生的施工正常非正常停电等，这些都市导致通信局部中断的因素，当然这些主要是指运用商的通信网络。因而不管是在运营商的通信网络还是在业主的通信网络，不管是在干线还是在支线通信网络，建立通信网管网，监控通信设施及设备的运行状态，及时发现通信设施及设备的故障，减少通信中断时间，这是保障通信畅通是十分必要的。
6.结语
雅砻江的水电站工程项目是我国西电东送的骨干电源之一，加之这些水电站基本地处偏僻，自然条件恶劣，为提高雅砻江流域水电站的施工管理水平和保证电站发电及防汛的安全稳定运行，电站与电网调度及本公司集控中心等的通信畅通就尤为重要，锦屏电站施工通信网完全组建完之后，锦屏电站施工现场与外界的通信就没有中断过，而二滩电站与四川省调的各种通信也没有出现中断的现象。因此，在雅砻江的水电站建设期以电信运营商通信网为主，以业主建设通信网为辅，并相互提供网络支持，而在电站运行期，通过租用电网专用通信网和电信公网的2M电路来解决电站到集控中心通信，这种通信网络组网方式是合理的，也是经济的，对保障通信畅通提供了强力的支持。
随着网络科技的迅猛发展，电厂日常运行维护对监测设备状态要求更高。当前的监测系统的监测已经不能满足电厂安全可靠经济越来越高的要求。目前，电厂设备状态监测一般采用较为成熟的有线通信方式进行实时监测，将传感器安装到带监测设备的测量点采集所需数据，并将所采数据通过电缆等有线方式传输给监控中进行分析处理，该有线通信容易受到诸如安装场所和维修等方面的限制，不能保证补数据的实时性、完整性以及可靠性，限制了电厂设备的实时故障监测。现代监测系统是基于无线通信技术的实时监测系统，利用ZigBee无线网络技术进行无线通信，将有效的实时监测电厂设备运行状态，保证电厂的高效经济的生产。
1.无线通信技术
无线通信时利用电磁波信号能够在自由空间传播的特换信息的通信方式。无线通信具有移动性、广播性和共享性等优点，无线通信的范围极为广泛，因此无线通信系统也有不同分类[1]。
ZigBee是新兴的近距离、低功耗、低数据传输速率、低复杂度、低成本以及高安全性的双向无线网络通信技术，实现一些短距离、复杂场合的参数采集以及实时跟踪定位。ZigBee无线网络的硬件结构主要有传感器节点、路由器节点以及协调器组成，其中协调器主要负责信息传输、任务调度、电源监测以及网络节点调度管理等工作[2]。ZigBee无线网络分为主节点、路由节点以及终端节点三个节点类型，这些特点使得ZigBee技术极其适合于无线网络通信系统中，起到短距离的无线接连的功能。在电厂设备故障诊断系统中应用ZigBee无线通信技术有着显著优势[3]。
2.前端数据采集模块
电厂设备故障诊断系统由数据采集系统、数据传输系统以及故障诊断系统三部分组成。数据采集系统由传感器、A/D转换模块、数据存储以及数据发送部分组成，实时采集电厂设备的各部分运行状态；数据传输系统由ZigBee无线模块构成，实时将电厂设备各种工况数据无线通信传输给上位机进行故障诊断；上位利用提前建立的故障诊断软件对电厂设备运行状态进行实时工况监测以及故障诊断，并显示出动态图形。动态数据库中存放着当前检测数据、历史数据和中间结果。通过应用该系统，可以实现实时监测电厂设备运行状态以及在线故障诊断。
（1）传感器网络节点设计
故障诊断系统的数据采集部分是由传感器模块、处理器模块、无线通信模块以及能量供应模块四部分组成。传感器模块功能主要是：监测区域内数据采集以及数据的模数转换；处理器模块功能为控制传感器节点的操作、存储和处理所采集的数据以及其他节点传输的数据；无线通信模块功能是与其他传感器网络节点进行无线传输通信，交换控制信息以及收发采集的数据；能量供应模块为传感器网络节点提供运行所需要的能量，一般情况下该能量模块采用微型电池供电。传感器网络节点的硬件结构图如图1所示。
（2）数据传输系统
系统各测点采集的数据通过ZigBee无线发送模块发送至上位机监控中心，利用故障诊断系统对接收的数据进行处理分析，诊断故障并判别故障类型。
（3）传感器节点的程序流程
传感器节点的系统程序设计，选择Metr-werks公司的Code Warrior作为系统开发环境，传感器节点之间采用串口通信模式，数据的收发利用传输中断方式完成。数据的传输采用主从节点方式，采用USB借口与PC机通信，从节点向主节点发送中断请求。主节点的功能：发送接收本节点的数据；接收处理并转发从节点数据。系统中的节点一般情况下都处于休眠，当有中断请求的时候才被激活并进行工作。节点的程序流程如图2所示：
3.设备状态监测与故障诊断系统
电厂设备运行状态检修的首要问题设备运行监测与诊断，换言之，没有成熟的状态监测与故障诊断技术就没有真正的运行状态检修。在设备监测与故障诊断过程中，监测是采集设备各种工况数据的过程，诊断是判断比较采集的数据与设计值或者经验值的过程，监测与诊断是掌握设备的性能和健康状况的过程，可以通过以下两个方面实现：建立完善的在线监测系统和便携式监测系统；合理进行静、动态诊断。其中静态诊断主要是针对机组停止运行后，进行的诸如大修标准检查、管壁厚度测量、叶片静频测试、轴承磨损检查、无损探伤、水垢化学分析以及材料性能检查的预期性检查项目，动态诊断是电厂设备系统运行过程中，通过在线、离线的监测系统或者人的直观判断，获取设备运行状态信息的过程，例如：绝缘过程在线监测、红外温度监测、温度在线监测、四管爆漏在线监测、振动离线和在线监测、油液离线和在线监测以及点检管理系统[4]。系统主要监测设备状态、状态分析和预测状态变化趋势以及诊断判别故障类型和原因。监测和诊断电厂设备过程中，往往可以依据多方面判别设备是否运行正常，像逻辑框图、国家或者行业标准、系统定值以及设备运行规程等各种依据。因此实现状态检修的关键是建立设备管理规范和可靠的设备状态监测与诊断系统。
电厂设备几乎都是复杂的机电设备，由于工作环境和使用寿命的限制，电厂设备中的部件不可避免会出现一些故障，这些故障常常表现为强烈的非线性、非Gauss以及非平稳性，而且常常会并发多种故障。故障诊断模块不仅包含传统的稳态分析方法，而且有现代的非平稳信号处理技术，为非平稳故障的诊断提供了强有力的工具。状态监测与故障诊断系统结合建立设备专家统知识库和故障诊断软件，该软件具有强大的信号分析能力，从时频域、幅值域等角度提供直观图谱，通过对信号的分析处理实现对设备工况监测与故障诊断，并显示动态图形。
4.结论
电厂设备的自动化程度和故障诊断能力直接影响了电厂的经济效益，因此提高设备的监控水平特别重要。ZigBee网络无线通信技术作为无线通信的关键技术，具有部署速度快、监测精度高、覆盖区域大等优点，能够很好的解决有线传输的一系列问题。将ZigBee无线通信技术应用到电厂设备的故障诊断系统中，实现对电厂设备的运行状态的在线监测与故障诊断，能够很好的提高电厂的经济效益。
参考文献
[1]孙伟.基于无线通信的数据采集及故障诊断系统研究[D].浙江大学硕士学位论文，2010（1）：5-8.
[2]盛平，王玉秀，郭洋洋，王雷强.基于ZigBee和3G的多污水处理厂监控系统设计[J].2011（29）：504-505.
从电视媒体的角度出发，我们也可以知道电视技术作为推动电视发展的具体性技术同样也会改变电视媒体，促进电视媒体的发展。近二十年来，科技发展的速度越来越快，电视技术的发展仿佛走上了高速路，日新月异的技术使得电视新媒体不断涌现。在快速发展的现代社会，我们不妨停下来冷静思考一些问题：电视技术到底改变了电视媒体什么？它是怎样改变电视媒体的？电视媒体将去往何处？带着这些问题，笔者开始了这篇论文的写作。
一、我国电视技术的基础
电视技术是随着新科技的不断涌现而发展的，近二十年来，电视技术在全球范围内得到了迅猛发展，我国电视技术也得到了长足的进步，甚至在某些方面已经达到了国际水平。本论文将对电视媒体行业正在使用的电视技术基础―无线电通信技术、有线电通信技术、卫星通信技术、网络技术和数字技术进行梳理。
（一）无线电通信技术
无线电通信技术源于电磁场理论，得益于意大利科学家马可尼的发明，至今己经被广泛应用了130多年，是人们当前使用最为广泛的通信技术，指的是利用电磁波进行信息传输的技术手段。发展至今，因无线电具有不受时空和地域的限制、可用性高和较高可靠性等特点，在国防、科研、交通、生活、生产等领域得到了广泛使用。随着新技术的不断出现，无线电通信技术也有了其更多的拓新，包括3G技术、Zigbee技术、软件无线电技术、WiMAX技术、W i-F i技术、3.5GHz技术、Bluetooth技术等各种各样新的无线电通信技术。自电视诞生开始，无线电通信技术就已经开始应用于电视图像和伴音信号的传输。
（二）有线电通信技术
有线电通信技术是相对于无线电通信技术而言的，是指通过铺设电缆、光缆和光纤同轴电缆网络作为介质，传输包括文字、声音、图像等电光信号的一种通信技术。有线电通信技术拥有架空电线路和电缆工程（包括架空、地下、水底电缆等）两大块内容，这样就为其提供了纵横交错的信息传输渠道。在我国，有线通信是电视信号传输的最主要的传输方式。有线通信技术和无线通信技术互相之间不是孤立存在的，它们是相辅相成的。有线通信和无线通信技术相结合构成的网络，为信号的传输提供了更为方便的方式，只有它们之间灵活运用、有机结合才能够更好的促进通信技术的不断发展。
（三）卫星通信技术
1962年，美国发射了全球第一颗有源轨道通信卫星，开启了通信技术的新纪元。卫星通信技术是指利用人造地球卫星作为中继站转发或发射无线电信号，在两个或者多个地球站之间进行通信的技术。卫星通信实质上就是利用通信卫星作为中继站的一种特殊的微波中继通信方式。卫星通信系统由两大部分构成：空间部分（通信卫星）和地面部分（地球卫星接收系统），在这一系统中，通信卫星实际上就是悬挂在赤道上空静止不动的通信中继站。
（四）网络技术
网络技术具体说来就是指计算机网络，它是把若干且具有独立功能机、地理位置不同的计算，通过通信设备与线路相互连接起来，以资源共享和实现信息传输的一种计算机系统。计算机网络在结构上包括两大块内容。第一大块就是联接在网络上的供网络用户使用的计算机的集合。这些计算机被称为主机，主要用来运行用户的应用程序，为用户提供服务和资源。这一主机也被称为结点。另一部分是把主机联结在一起并在主机之间传送信息的设备，我们称之为通信子网。
（五）数字技术
西方媒体推崇的计算机和传播科技领域中最具影响力的大师之一尼葛洛庞帝提出：“计算不再只是和计算机有关，它决定了我们的生存。”比特（（bit），作为“信息的DNA"，正在迅速地取代原子而成为人类社会的基本元素。比特指的是“0”或“1"，是计算机能够识别的信息的最小单位。它只是一种存在的状态：黑或白、高或低、开或关、真或假，总而言之，比特简一记为“0”或“1"。基于这种数字技术的原理，无论文字、图像、声音还是视像，在计算机存储和传播时都可分解为一系列比特的排列组合，即数字化“0”或“1”的排列组合。比特易于复制，而且复制的质量不会随复制数量的增加而下降，而且，比特可以以极快的速率传播，在传播时时空障碍完全消失。所以借用这种数字技术用以记录表示信息，使得数字信息的记录密度高，可用计算机处理以及可借助计算机网络进行远距离传输，达到最理想化的传播效果。
二、电视技术的革新对电视媒体发展的影响
电视技术的发展并没有在意见或观念层次上发挥作用，但是它带来的就是对电视媒体的改变，逐步改变这人们感官认知的形式，这种改变是全方位的。下面将从传播方式、受众和经营模式等方面来分析电视技术对电视媒体的改变。
（一）对传播方式的改变
电视技术的革新首先改变的就是电视媒体传播方式，随着社会环境和技术的变化，电视媒体已经不可能按照原来的传播方式进行传播，顺应时代的变化，电视媒体在传播渠道、传播效率、频道建设上都产生了一系列的变革，甚至在新的电视技术下催生了新的传播方式―交互式传播。
1.传播渠道的扩张
随着数字技术、互联网技术和无线通信技术技术的发展，各种电视技术的交融，使得传统媒体都在传播渠道上进行扩张。电视媒体也不甘示弱，利用网络和手机平台开辟网络电视和手机电视渠道，打造全方位立体式传播，促使电视内容播放无孔不入。
以湖南电视台为例，自2001年湖南电视台迁至金鹰影视文化城金鹰大厦开始，就已经实现了全数字化、全硬盘化、全网络化。2004年又推出金鹰网，实现电视媒体网络化平台发展。接着推出芒果TV （imgo.tv）即芒果网络电视台，是以视听互动为核心，融网络特色与电视特色于一体，面向电脑、手机、电视机，实现“三屏合一”的新媒体视听综合传播服务平台，其包含有视频网站芒果TV、手机电视芒果TV和互联网电视三大网络电视平台。其中于2010年3月全面上线的芒果，rv手机电视客户端，实现了湖南卫视等44路频道的直播以及综艺娱乐、新闻纪实、电视剧、电影、MV、动画片为主的内容点播体系。同时打造tazai互动电视（ ），成为国内首家深度植入模体资源的电视社交产品，专注于移动互联网与电视屏幕的互动。湖南电视台的这种全方位传播平台打造模式，是在电视技术发展的基础上得以实现的，完全颠覆了传统电视单一的电视传播途径，实现多终端收看电视节目内容的形式。全国各大省级电视台以及部分城市电视台也都在实行这一传播渠道扩张模式。
2.传播效率的提高
电视技术突飞猛进的发展，尤其是卫星通信技术和数字有线技术的日趋完善，为电视节目的制作、集成和传播增添了新的动力，也为电视传播效率的提高提供了支持。
3.频道专业化
数字技术、有线电通信技术和卫星电视等技术的发展，促使了电视频道的迅速增加，频道容量由传统电视媒体的几十套扩展到几百套。面对如此多的电视节目，受众难以选择，不可能每一套节目都看完，因此受众会各取所需，根据自己的需求来选择自己收看的节目。因而受众开始出现分化，逐渐向小众化、分众化发展。为了满足受众对于电视节目的需求，电视频道走向了专业化。
4.交互式传播的出现
交互式传播是交互性在传播上的体现，是一种双向信息传播模式。数字技术下的网络电视和手机电视的出现使得交互式传播成为可能。数字电视技术和交互技术的相结合使得电视媒体由传统电视媒体的点对面的单一传播向点对点、点对面多向传播共存的局面转变。与传统电视的观众只能通过电话、短信、电报、信函等方式进行反馈不同，交互式传播下能够通过互联网或手机直接向运营商反馈信息。
（二）对电视受众的改变
电视技术的进步使得受众在收视习惯上收视时间和空间的解放。随着电视技术的发展，新的收视终端移动电视、网络电视和手机电视的出现，人们不必局限于传统的家庭空间，也不必按照电视节目时刻表定点收看。影视剧里和生活中经常出现的错过收看某电视栏目的桥段将不再出现，错过了可以通过别的渠道再去观看。人们可以通过各种载体收看电视，在商店、大厦、KTV、酒吧可以通过楼宇电视收看电视节目，在公交车、出租车、地铁、飞机、火车等公共交通工具上也可以通过车载移动电视来收看电视节目，还可以通过Ipad、笔记本等移动终端收看网络电视，甚至可以通过手机谁是随地收看电视节目。数字技术使得电视媒体发展的空间和时间的无限拓展，电视无处不在，无时不在。
1.对受众收视习惯的改变
随着电视技术的革新，电视频道和电视节目的倍增，使得越来越多的频道和节目可供人们选择。节目的扩增，收视人群却没有发生太大的变化，必然会出现普遍的电视节目收视率下降的问题，全民收看同一个频道或节目的时代一去不复返了。随着手机电视、网络电视和交互电视的产生，一种新的收视趋势―个人化收看开始出现，收看电视节目成为了个人行为，而不是群体行为，传统电视时代形成的收视习惯同一性开始瓦解，必然会带来个人化的收视习惯。
2.对受众地位的改变
电视技术发展至今，受众的被动地位改变了，翻身成了主人。电视本身不再只是提供电视节目和信息产品，成为了一种与多种媒体相结合提供多种增值服务的高科技产品。受众可以在自家电视机上根据自己的喜好编辑属于自己的收视菜单；可以通过信息平台任意查找自己需要的各种信息；同时可以点播自己想看的电视节目……新的电视技术给人们带来的不仅仅是视觉上的享受，更多的应该是为人们的生活生产提供便利和快乐。
（三）对运营模式的改变
1.打造多通道的综合性内容服务平台
数字技术拓宽了内容传播的信道，需要更多的数字节目内容来满足播出，制播分离政策的实施解决了内容生产不足的问题，接下来需要做的就是电视媒体内容运营模式的变革。因此打造开放的、多通道的综合性内容服务平台对电视媒体就显得尤为必要。这一平台的建立主要通过两步来完成：第一步就是通过对电视媒体内部资源进行整合，达到内部的共享和内容的重新组合和包装，形成一个具有很强价值的电视节目体系；第二步就是当电视节目内容的价值体系运营成功并逐步强大之后，通过技术支持，将平台内的资源逐步开放，通过市场运作和利润的分配机制，吸引社会上的电视节目制作组织、机构和企业主动向电视媒体平台靠拢，形成一个强大的电视节目内容利益的系统。作为播出平台的电视媒体，需要建立多元准入通道，向内容提供商购买内容产品，在经过审查之后进行内容集成、播出。
2.电视媒体与网络、手机媒体的融合
电视媒体与互联网的融合得益于有线电视技术与互联网技术的相结合发展，是基于有线电视网络双向化改造的成果。二者融合实现了电视媒体内容与互联网内容的互通，即电视媒体内容可以在网络电视台中播放，而互联网的内容也可以应用到电视媒体之上。这样既在内容上扩大了内容提供商的范围，丰富了内容产品，也拓宽了节目传播的渠道和范围，相应地提高了电视节目内容的收视率，有利于广告收益的提高。无线通信技术的发展促进了电视媒体与手机媒体的融合，尤其是3G和即将推出的4G技术以及CM MB技术的应用，使得电视媒体与手机媒体融合更加紧密。这主要是体现在手机媒体收看电视节目是的流畅性上。手机媒体用户群对于内容的需求个性化，要求内容提供商在内容创作时对内容进行多样化、差异化、小批量生产。同时注重内容的创新，不能简单地将传统电视节目内容编码压缩。
三、结语
纵观电视的发展过程，我们可以看出，科学技术的发展在很大程度上推动了电视技术的进步，而电视技术的进步又对电视媒体的发展产生了很显著而深刻的影响。正如麦奎尔在其传播学经典著作《大众传播理论》里指出的一样，“在媒介全球化和新媒体化的背后，一直都有一股强大的驱动力，其中首要因素就是技术和经济”在近十年以来，电视技术的发展前所未有，更新换代的速度越来越快，使得电视媒体产生了一连串的连锁反应，我们不得不停下来思考电视媒体的改变，同时思考电视媒体将来的发展趋势，从中发现问题，努力去解决这些问题，促进电视在良性的环境中继续发展下去。
0引言
目前，变电站系统自动化正成为一种不可改变的趋势，其监控和通信系统的重要性日益凸显。变电站现有测控系统多采用有线通信方式，但是，有线通信的弊端是显而易见的，例如传输线铺设复杂、不易检修和维护，长距离传输线易受电磁千扰的影响等等。而无线通信则具有运行可靠、安装灵活。成本低廉等优点，尤其是在需要实时监控变电站信息的情况下，无线通信更是具有极大的优势。
现有无线通信方式主要有IEEE802.11b/g、蓝牙、ZigBee. GPRS/GSM等。而ZigBee技术更是以安全性高、响应时间快、占用系统资源低、成本低以及能耗低等诸多优点成为变电站实时监控系统中首选的无线通信技术。ZigBee技术是专门针对无线传感器开发的，无线传感器网络在变电站中的应用研究尚处于起步阶段，其研究重点主要放在配电网自动化以及温度、电能在线监测方面，然而，变电站高强电磁环境对无线传感器网络通信的影响的研究还相对缺失。因此本文对变电站的干扰和无线传感器网络的调制技术进行研究，对无线传感器网络在变电站中的应用的可行性进行论证。
1变电站中的电盛千扰
变电站内部具有复杂的电磁环境，因此必须对各种典型的电磁干扰源进行详细的分析。变电站存在的典型的电磁干扰源有:50Hz工频电磁场;设备出口短路引起的脉冲磁场;电晕放电;静电放电;局部放电;空气击穿燃弧;SF6间隙击穿燃弧;真空间隙击穿燃弧等。其中工频电磁场和脉冲磁场对无线信号基本不会产影响。
1. 1静电放电和局部放电
两个具有不同静定电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象，称为局部放电。两者都是小绝缘间隙、小能量放电的击穿。
这两种放电产生辐射干扰在几百kHz以内，且能量低，衰减快，因此对无线通信不会造成影响。
1.2电晕放电和空气击穿放电
电力导线在高压强电场作用下，可能对周围空间产生游离放电的电晕。导线表面的机械损伤、污染微粒或者导线附近的水滴、灰尘等，都会引起导线表面曲率变化，从而使得点位梯度达到空气介质的击穿介质。因此，在电力系统的实际运行中电晕的产生几乎是不可避免的。
由图1可见电晕放电的辐射信号主要集中在78MHZ和180MHZ附近的两个包络内，并且最大信号强度仅为一40dBmW。
由图2可知空气间隙击穿产生的电磁场带宽较宽，主要集中在600MHZ以下，并且干扰信号的强度很小，即使在580:MHZ频率附近也只有-35dBmW。
1.3开关操作干扰
变电站内断路器、隔离开关等一次设备在投切操作或开关故障电流时，由于感性负载的存在，开关触头开断时，产生的电弧的熄灭和重燃可能在母线或线路上引起含有多个频率分量的衰减振荡波，通过母线或设备间的连线将暂态电磁场的能量向周围空间辐射，形成辐射脉冲电磁场。设备操作干扰主要有SF6间隙击穿和真空间隙击穿所产生的辐射信号。
图3. 4可知SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的干扰信号覆盖频段很宽，且在整个频带范围内电磁信号的强度比较强，在2. 4GHz频段，电磁信号的强度约为一40dBmW。
2无线传感网网络的扩频技术
2.1 ZigBee协议
无线传感器网络应用的ZigBee协议的框架是建立在IEEE802. 15. 4标准之上，IEEE802. 15. 4定义}ZigBee的物理层和媒体访问层。IEEE802. 15. 4定义了两个物理层标准，分别是2. 4GHz物理层和868月I5MHz物理层。两个物理层都基于直接序列扩频(DSSS)技术，主要完成能量检测、链路质量指示、信道选择以及数据发送和接收等功能。无线传感器网络输出2.4GHzISM频段直接序列扩频信号，输出功率大于一17dBm，工作频段2. 405^2. 480GHz 。
2. 2直接序列扩频技术
扩频是利用与信息无关的为随机码，通过调制的方法将己调制的频谱宽度扩展到比原调制信号的带宽宽得多的过程。常用的扩频技术有调频、混合扩频和直接序列扩频等。无线传感器网络采用直接序列扩频技术。
直接序列扩频系统就是用具有高码率的伪随机(PN)序列，在发送端扩展信号的频谱，在接受端用相同的PN序列对信号进行解扩，还原出原始信号。
3变电站干扰对传感器网络的形晌
变电站的电磁干扰主要分为两部分:0~300MHz低频部分、2. 4~2. 5GHz同频带宽。
1)电晕放电和空气击穿所产生的低频干扰的频带离无线传感器网络的工作频段2. 4GHz很远，并且强度小于一40dBmW，可以通过低通滤波器进行处理，因此对无线传感器网络的无线通信基本没有影响。
2) SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的电磁干扰在2. 405GHz~2. 485GHz频带内也有较强的信号存在，在间隙击穿电压为I5KV左右时电磁强度达到一40dBmV。变电站现场的击穿电压可能会更高，电磁强度也就更高，因此对无线通信会有一定的影响。但是同频干扰对于无线传感器网络通信的影响是很小的，这可以通过两方面说明:
①无线传感器网络应用的直接序列扩频技术，直接序列扩频技术的抗干扰能力是由于接收机将扩频后的信号再次与扩频码相乘还原出原始信号，同时干扰信号也在接收端与扩频码相乘从而将其频带展宽，干扰信号能量也就分散到很宽的频带上，这样2. 405GHz~2. 485GHz频带内只有很小部分干扰信号能量，因此同频噪声对于无线传感器网络通信干扰是微乎其微的。
②SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电产生瞬态电磁千扰，这种干扰只能持续很短的时间，因此对无线传感器网络的干扰也是瞬间的，瞬态电磁干扰结束，无线传感器网络也恢复正常。
一、前言
我国是世界上最大的煤矿生产国，年产量达12亿吨，占世界煤炭总产量的27%，同时我国也是煤炭消耗大国，煤炭工业在我国经济建设中占有十分重要的地位。然而近年来国内持续不断的矿难发生，给国家和人民带来沉重的灾难。此时矿场通信在任何时候任何地点都能进行可靠运行的重要性就凸显出来，但由于煤矿井生产具有生产工序复杂，作业地点分散，人员流动性大，工作环境恶劣，事故隐患大等特点，所以要求煤矿井通信必须保证在事故发生时准确、及时、高效地进行通信联络，以便于井下紧急报警、人员撤离、搜寻救护目标等。
由于煤矿井的地层主要是由沉积岩构成的多层状结构组成，各层分别属于不同的层系，通常每一层系都有若干的矿物层和围岩。所以，在发射天线的电磁场所覆盖的通信区域内，可能会包含一些属于不同地质年代的岩层。此外，地质构造运动的时有发生，各岩层的埋藏角差别很大，岩层的形状有缓倾斜和急倾斜，其埋藏角不是一成不变的。同一岩层，在某些区域可能是缓倾斜，而在另一些区域可能是倾斜或急倾斜。最常见的是缓倾斜岩层和倾斜岩层。同时，各矿物层的层间距也有很大的差别，由相隔岩层的厚度决定，在各自的伸展方向上有可能加厚或变薄，甚至出现尖灭，分叉和断层。总之，无线电信号在煤矿井岩层中的传输条件极其复杂，这也是穿透岩层无线通信问题难以解决的种种问题之一。
二、我国煤矿井下透地通信的现状
对于地下无线通信的研究，早在上个世纪三十年代就已经开始了，当时国外某些国家出于军事目的希望采用地下无线通信的方式来解决地下核试验场到控制所之间的数据传输、地下指挥所到地下发射井之间的通信联络，但其发展相当缓慢。上世纪50年代末，国内外才出现了一些有关地下通信的论文及研究报告。英、法、美、日、加拿大等国通过研发推出了各种类型的井下无线通信系统。
90年代中期，加拿大的爱仪公司和澳大利亚的矿通公司先后推出具有高速信息公路功能的井下漏泄通信系统。这些系统采用的频率在145～180MHz范围，该系统可提供32个话音和数据传输信道，以及16个图像视频单向传输频道，并能传输人员和设备跟踪信息，具有寻呼遥控和紧急预告功能。
我国的地下煤矿井通信是从改革开放以来才逐步发展起来的，主要向三个方向发展：全煤矿井调度通信、全煤矿井局部通信和全煤矿井无线通信。
1.全煤矿井调度通信
全煤矿井调度通信属于有线通信范畴，是煤矿井通信的主体，主要进行生产调度、指挥等工作。其经历了人工磁石式电话、共用式矿用人工电话、纵横制矿用自动电话、空分制程控调度机等发展历程。近年来出现了数字程控调度机，该机可以进行清晰的语音通信，还可以实现数据、图像的交换通信功能。只是目前价格相对于空分制程控调度机比较昂贵，不太适宜工业场合的大范围投入。
2.全煤矿井局部通信
全煤矿井局部通信也属于有线通信，它采用电话线进行通信，在一条电缆上连接多台电话，实现各分机之间的通信联络。该系统的架设比较容易，价格也比较低，可以广泛应用于生产环节。
3.全煤矿井无线通信
随着地面通信的飞速发展全煤矿井无线通信也在不断的发展，各个时期的井下无线通信技术为煤矿井下的安全生产和现代化管理做出了不同贡献。我国井下无线通信主要方式有动力线载波通信、感应通信、漏泄通信、小区蜂窝移动通信、矿用小灵通无线通信系统、基于WiFi/ZigBee/RFID/UWB/WMN的短距离无线网络与通信及超低频透地无线通信等。
（1）动力线载波通信是应用在煤矿井架线机车上，借助动力电缆或机车架线作为信道，将语音信号调制成几十千赫兹的载波信号在信道上传输。由于煤矿井载波通信采用的信道分支多，线路上设备启动频繁，造成信道参数随时间和地点的变化很大，因而通信质量不理想。目前的载波通信系统在传输距离、通话清晰度、抗干扰性能和感应通信及漏泄通信技术相比有较大的差距。
（2）感应通信是通过架设专用的感应线或利用巷道内已有的导体如电缆，管道等进行通信。感应通信系统组成简单、价格低廉，感应线铺设简便、无需中继器等优点，使得该无线通信方式受到煤矿井的普遍采用。此外，它还能实现低发射功率远传输距离，能同时向多方向传输信号。但是通信采用的信号频率在兆赫兹以下，容易受到井内其他电磁噪声的干扰，这样使得感应通信的语音通话质量不理想。
（3）漏泄通信是通过在煤矿井中架设一条特制的同轴电缆，每隔一段距离在电缆上开一个槽孔，利用泄漏出的电磁场实现移动台与移动台之间，以及移动台与固定台之间的远距离通信。该通信采用超高频进行无线通信，信道稳定、电磁干扰小，但是系统的可靠性较差，抗故障能力差，只要某段中继器与电缆之间发生故障，该中继器后面的部分就会瘫痪，并且随着中继器的增加，噪声也会逐级放大，以至于影响正常通信。除此之外，系统的维护和管理的成本也比较大，漏泄电缆的架设要求也比较高。
（4）小区蜂窝移动通信是一种建立在第二代GSM公共无线移动通信技术之上，将其大区域通信机制改为小区通信制的全双工移动通信系统，本质上讲，就是将地面蜂窝移动通信技术移植到煤煤矿井下应用，并用微小区概念来将井下巷道进行划分，然后根据无线电波衰耗大小将全煤矿井服务范围化为若干个较小服务范围。然而，该系统在规划井下部署和工作频率时十分繁琐，而且只支持语音，不支持图像等视频传输，也不能进行自行组网。
（5）矿用小灵通无线通信是按照煤矿安全相关标准，将城市中推行的公众通信系统进行技术处理和移植，并延伸到煤矿井中使用，从而构建起井下无线通信网络服务平台。该服务平台可实现高速数据业务、人员定位信息传送等，可同时为煤煤矿井上、井下提供无线通信服务，在煤矿形成一整套覆盖井上、井下立体的无线移动通信及生产调度系统。
（6）基于WiFi/ZigBee/RFID/UWB/WMN的短距离无线网络与通信技术是以短距离的无线通信网络技术为核心，以煤矿井工业以太网为整个系统的主干传输平台，形成有线主干与无线终端相结合的通信方式。该通信系统具有低成本、低功耗、高扩展性、覆盖灵活、易配置和部署等优点，迅速在煤矿井无线通信、人员和设备无线定位和跟踪管理以及瓦斯无线监测系统中得到广泛的应用。
（7）超低频透地无线通信是一种电磁波穿透大地层的进行信息传输的无线通信方式，主要用于地面和井下应急救援人员通信。该系统能在充满噪音、灰尘、照明度、电源供应等特定环境下进行工作，缺点是系统属于单向通信、信道容量小，且无线通信速率低，传输带宽比较窄，易受低频电磁干扰。透地通信系统在地面所需的发射天线长达数千米，且其价格还比较昂贵，所以，只适合在大型煤矿中采用。
三、煤矿井下透地通信的应用研究
煤矿井透地无线通信系统是一种专用于煤矿井通信的无线通信系统。它主要用于矿场上指挥日常的生产管理和生产调度，并能在紧急情况下（如发生煤矿井坑道坍塌、透水、爆炸等突发事故时）仍然可以有效地进行地面与井下通信联络，这样就可以为开展高效的施救行动带来方便。
煤矿井透地无线通信采用极低频（ELF，300～3000Hz）及甚低频（VLF，3～30KHz）信号，因为这些频段的电波能够在岩层、沙壤、水等地层介质内传播，且波长比较长其对地层穿透能力强，单位距离的衰减小，这在军事上早有应用。本文提出的煤矿井透地无线通信系统就是基于极/甚低频信号对地层具有较强的穿透能力这个机理来进行研究的。其通信系统组成如图2.1，由地面通信部分、岩层信道及井下终端接收机构成。地面通信部分包括地面天线、地面电台、监控室计算机等。监控室计算机用来向地面电台发送数据，地面电台对数据进行处理后控制地面天线的数据发送。该通信系统有三种工作模式：广播、寻呼、紧急求救等。
当系统工作在广播及寻呼模式下时，地面天线作为发射天线；地面电台将监控室传送来的广播或寻呼数据，经过编码、调制、功率放大等过程，产生低频大功率激励（预计可能需要数千瓦），施加于地面天线，激励出低频交变电磁场。低频电磁场在穿越地层的过程中损耗较小，可以穿透100m～3km的地层，到达矿工所在的坑道。矿工随身携带的终端机内藏有磁棒天线，耦合磁力线，变为电信号，再由选频、放大、解调、解码、纠错、显示等过程，完成数据接收过程。每台终端机都具有唯一的编号，在寻呼模式下，只有编码与寻呼编号一致的那一台终端机响应并显示寻呼内容；广播模式下每一台终端机都响应；还可根据班组编号实现群组广播功能。
当发生紧急事故时，任何一台终端机都可以紧急呼救，按压呼救按钮后，终端机发射求救信号，地面天线作为接收天线。终端机所发出的低频信号穿透地层后被地面台接收，经放大、选频、解码后，获得求救人员信息。虽然终端机本身发射功率较小，但地面大面积的天线能够提供较高的灵敏度。由于长波通信信道窄，要考虑信道复用问题，当多个终端机同时需要发送求救信号时，初步考虑采用载波监听随机竞争信道的方式互相错让发送时隙。
四、小结
我国煤矿井下透地通信的研究还处于不断趋于成熟阶段，经历了有线到无线的过程，而透地通信在煤矿领域中有广泛应用，对于促进人身安全和煤矿事业的发展具有重要的作用，将来在这一领域中必将会有更多更新的知识产生。
参考文献
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以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。毕业论文，消防工程。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。①适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术比美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》规定的场所和部位，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位。毕业论文，消防工程。②智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。③网络化程度低。我国应用的火灾119动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。毕业论文，消防工程。④组件连接方式有待改善。火灾自动报警系统以多线制和总线制连接方式为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时，铜导线耐高温性能差、易磨损，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。⑤火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。由于火灾探测器的安装环境极其复杂，加之各种传感器在探测火灾方面存在着某些先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面发生的微妙变化，对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟存在探测“盲区”，误报、漏报现象时有发生。⑥超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。
针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为七个方面。毕业论文，消防工程。
1 网络化
火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络， 实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。
2 智能化
火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。毕业论文，消防工程。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。毕业论文，消防工程。此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统， 即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。
3 多样化
（1）火灾探探测技术的多样化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。
（2）设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术，设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。
4 小型化
火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备、服务资源进行判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简洁、省钱、方便。
5 社区化
目前我国火灾自动报警系统只被安装在重要建筑上，而在美国、日本等发达国家，包括许多居民家庭都安装了火灾自动报警系统。随着我国经济的不断发展、人们安全意识的增强、火灾自动报警系统的进一步完善以及智能化程度的提高，在社区家庭特圳是高级住宅积极推广应用防盗、防火联动报警装置或独立式感烟探测器，对干预防居民家庭火灾是非常必要和行之有效的措施。
参考文献
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