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高頻通信系統(tǒng)是工作在2-29.9999Mz的頻率范圍內(nèi)的,在排除CRJ-200飛機(jī)的高頻故障時(shí)有一些技巧,系統(tǒng)上電時(shí)能聽到短暫的調(diào)諧聲,在RTU上調(diào)節(jié)一個(gè)高頻頻率瞬間按壓PTT能夠聽到1000Hz的調(diào)諧聲,調(diào)諧周期大約在1-3秒鐘。如果該頻率已經(jīng)調(diào)諧過,再次按壓PTT時(shí)調(diào)諧聲的時(shí)間會(huì)變得非常短,大約為30ms,這個(gè)時(shí)間太短不容易聽出來。高頻耦合器具有頻率存儲(chǔ)功能,耦合器的存儲(chǔ)空間被劃分為很多個(gè)站點(diǎn),每次調(diào)諧完頻率后耦合器將回到起點(diǎn),等待下一次的調(diào)諧指令。耦合器的工作性質(zhì)就決定了可能由于耦合器的某個(gè)調(diào)諧站點(diǎn)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致高頻系統(tǒng)在某個(gè)工作頻率時(shí)通信不正常,如果某個(gè)頻率點(diǎn)出現(xiàn)故障,按壓PTT后會(huì)出現(xiàn)調(diào)諧音,連續(xù)輸出不會(huì)中斷。在實(shí)際的運(yùn)行中,機(jī)組也反映過此類問題。研究高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器的工作原理目的就是,根據(jù)故障現(xiàn)象來大致判斷是高頻收發(fā)機(jī)的故障還是高頻耦合器的故障。然而對(duì)于高頻收發(fā)機(jī),其主要的工作過程是頻率合成,變頻以及功率放大,對(duì)高頻通信的話音質(zhì)量和通信距離都有著不同程度的影響。高頻收發(fā)機(jī)是由多個(gè)模塊所組成的,其中包括處理器模塊,射頻/中頻模塊,頻率合成器,頻率基準(zhǔn)器,電源/音頻模塊和功率放大器,其中處理器模塊控制著收/發(fā)單元的所有功能,由于模塊性能的下降將導(dǎo)致高頻通信出現(xiàn)通話效果不佳或者出現(xiàn)不能完成語音的接收和發(fā)射。在高頻收發(fā)機(jī)組件內(nèi)還有一個(gè)靜噪電路,這個(gè)電路在排故過程中也有一定的幫助作用,靜噪電路對(duì)高頻收發(fā)機(jī)有自檢的作用,特別是在對(duì)故障判斷很困難時(shí),關(guān)閉靜噪電路去聽噪音背景聲,這樣可以對(duì)高頻收發(fā)機(jī)的自身工作性能進(jìn)行判斷,這也是一種排除相關(guān)故障件的方法。
在排故過程中應(yīng)該還注意這樣一些問題,在安裝高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器時(shí)應(yīng)該特別注意收發(fā)機(jī)和耦合器之間兩根同軸電纜的鏈接線,這兩跟線很容易接反而造成高頻通信系統(tǒng)不工作。高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器安裝在后設(shè)備艙內(nèi),具置如圖2。
這種部件的布局可以說是CRJ-200飛機(jī)設(shè)計(jì)上的缺陷,因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)鄰近APU,一號(hào)、二號(hào)液壓系統(tǒng),滑油散熱系統(tǒng),空調(diào)系統(tǒng)的ACM,這些系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)滑油和液壓油的滲漏,長時(shí)間必然對(duì)該區(qū)域的安裝部件存在油污染的情況,高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器之間有同軸電纜的連接,還有波導(dǎo)管等部件,長時(shí)間機(jī)器表面被大量的油污所覆蓋,這將會(huì)影響到機(jī)器的散熱,降低了機(jī)器本身的使用壽命。同軸電纜的接頭處也覆蓋了大量的油污,長時(shí)間慢慢滲透進(jìn)入接頭內(nèi),在實(shí)踐工作中也碰到拆裝高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器時(shí),發(fā)現(xiàn)同軸電纜接頭內(nèi)有少量的油污,這將導(dǎo)致高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器信號(hào)傳輸出現(xiàn)衰減。這要求在安裝機(jī)器時(shí)對(duì)接頭的連接要特別注意。
對(duì)于CRJ-200飛機(jī)的高頻故障還可以根據(jù)FIM23-12-00來進(jìn)行排故,但是要根據(jù)FIM來進(jìn)行排故的話,在MDC(維護(hù)診斷計(jì)算機(jī))的當(dāng)前狀態(tài)頁必須出現(xiàn)和高頻相關(guān)的故障信息才能依據(jù)FIM進(jìn)行排故,這也是CRJ-200飛機(jī)在FIM設(shè)計(jì)上存在的缺陷。在實(shí)際工作中大量的有關(guān)高頻的故障出現(xiàn)時(shí),MDC的當(dāng)前狀態(tài)頁是沒有任何信息出現(xiàn)的,那么我們是不是就束手無策,失去排故得方向了?如果有相關(guān)的信息,利用FIM是可以很方便地解決問題的,但是在沒有相關(guān)的信息指引時(shí),就只能應(yīng)用上面筆者所總結(jié)的一些思路和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行排故,也就是說在故障現(xiàn)象很模糊的情況下,運(yùn)用高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器的工作原理和自身特點(diǎn)來進(jìn)行排故是一個(gè)很好的方法,能快速確認(rèn)故障點(diǎn)及時(shí)排除故障。
2總結(jié)
項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容為構(gòu)建信息通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修體系,明確信息通信系統(tǒng)的典型構(gòu)成及信息通信狀態(tài)檢修準(zhǔn)確定義,為工作開展樹立明確目標(biāo)和范圍。研究軟件評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)采集、指標(biāo)體系及方法,從技術(shù)評(píng)價(jià)、安保運(yùn)維評(píng)價(jià)和設(shè)備評(píng)價(jià)三個(gè)角度進(jìn)行軟件運(yùn)行狀態(tài)特征量收集、評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立,并引入?yún)⒖紮?quán)重理念實(shí)現(xiàn)軟件評(píng)價(jià)。基于設(shè)備/軟件相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)論,從業(yè)務(wù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、支撐系統(tǒng)評(píng)價(jià)和綜合系統(tǒng)評(píng)價(jià)三個(gè)層面形成系統(tǒng)層面的評(píng)價(jià)體系。形成系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制,根據(jù)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)兩個(gè)層面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并計(jì)算出相應(yīng)的資產(chǎn)損失、系統(tǒng)性能下降風(fēng)險(xiǎn)和數(shù)據(jù)丟失等安全風(fēng)險(xiǎn)。構(gòu)建系統(tǒng)故障診斷方法,通過對(duì)系統(tǒng)的組成部分設(shè)備與軟件的相關(guān)運(yùn)行情況、故障情況及評(píng)價(jià)結(jié)論等信息的分析,對(duì)系統(tǒng)故障及異常進(jìn)行預(yù)警分析,給出針對(duì)性較強(qiáng)的處理建議。
2項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)
(1)建立信息通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修體系,基于現(xiàn)有信息通信設(shè)備狀態(tài)檢修工作開展的前提下實(shí)現(xiàn)軟件、軟件與硬件構(gòu)成的系統(tǒng)的狀態(tài)檢修體系的建立。(2)建立IMS、一體化安全運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)軟件的監(jiān)測數(shù)據(jù)接入。(3)構(gòu)建軟件、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,結(jié)合軟件和系統(tǒng)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)抽取、評(píng)價(jià)指標(biāo)分類及評(píng)價(jià)方法的制定。(4)建立系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型,從業(yè)務(wù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、支撐系統(tǒng)評(píng)價(jià)和綜合系統(tǒng)評(píng)價(jià)三個(gè)層面形成系統(tǒng)層面的評(píng)價(jià)體系。(5)形成系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制,根據(jù)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)兩個(gè)層面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并計(jì)算出相應(yīng)的資產(chǎn)損失、系統(tǒng)性能下降風(fēng)險(xiǎn)和數(shù)據(jù)丟失等安全風(fēng)險(xiǎn)。(6)基于設(shè)備和軟件的在線監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù),結(jié)合項(xiàng)目對(duì)系統(tǒng)各組成設(shè)備和軟件的關(guān)聯(lián)關(guān)系,智能分析系統(tǒng)故障原因,軟硬結(jié)合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障診斷并給出輔助處理建議。
3項(xiàng)目研究路線
一是進(jìn)行項(xiàng)目范圍定義及相關(guān)關(guān)鍵概念的歸納總結(jié),形成系統(tǒng)的典型構(gòu)成、信息通信系統(tǒng)概念、信息通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修工作等內(nèi)容界定。二是全面調(diào)研現(xiàn)有信息通信設(shè)備、軟件和系統(tǒng)現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)對(duì)其關(guān)聯(lián)關(guān)系、組成結(jié)構(gòu)的分析,建立相應(yīng)模型分類。三是研究探索軟件及系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型和方法,建立相應(yīng)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)流程以及設(shè)備/軟件和系統(tǒng)的評(píng)價(jià)影響模型。四是研究軟件與系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。五是研究軟件及系統(tǒng)的故障診斷方法,結(jié)合設(shè)備和軟件的監(jiān)測數(shù)據(jù)和故障情況,為系統(tǒng)故障和異常的預(yù)警分析提供細(xì)化處置建議。六是嚴(yán)格項(xiàng)目管理,制定可行的項(xiàng)目管控措施。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞:串行通信無線通信機(jī)器人
足球機(jī)器人是一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集密集型項(xiàng)目,融小車機(jī)械、機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化、單片機(jī)、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理、圖像處理與圖像識(shí)別、知識(shí)工程與專家系統(tǒng)、決策、軌跡規(guī)劃、自組織與自學(xué)習(xí)理論、多智能體協(xié)調(diào)以及無線通信等理論和技術(shù)于一體,既是一個(gè)典型的智能機(jī)器人系統(tǒng),又為研究發(fā)展多智能體系統(tǒng)、多機(jī)器人之間的合作與對(duì)抗提供了生動(dòng)的研究模型。它通過提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù),使研究人員利用各種技術(shù)獲得更好的解決方案,從而有效促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。其聽理論與技術(shù)可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化流水線、救援、教育等實(shí)踐領(lǐng)域,從而有效推動(dòng)國家科技經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展。機(jī)器人足球從一個(gè)側(cè)面反映了一個(gè)國家信息與自動(dòng)化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)發(fā)展水平。
目前,國際上有機(jī)器人足球比賽分為兩大系列——FIRA和Robocup。本文所要論述的系統(tǒng)所應(yīng)用的F-180小型足球機(jī)器人比賽就是RoboCup系列中應(yīng)用較廣泛的一種。
F-180小型足球機(jī)器人足球比賽的示意圖如圖1所示,比賽雙方各有5名機(jī)器人小車在場上。足球機(jī)器人系統(tǒng)在硬件設(shè)備方面包括機(jī)器人小車、攝像裝置、計(jì)算機(jī)主機(jī)和無線發(fā)射裝置;從功能上分,它包括機(jī)器人小車、視覺、決策和無線通信四個(gè)子系統(tǒng)。
其中無線通信系統(tǒng)是銜接主機(jī)和底層機(jī)器人不可缺少的一環(huán),它必須保證從主機(jī)端到機(jī)器人底層之間的數(shù)據(jù)傳送是可靠的,從而使得機(jī)器人比較能夠順利流暢進(jìn)行。由于比賽雙方都有多個(gè)機(jī)器人同時(shí)在場地上跑動(dòng),要求無線通信有一定的抗干擾性。無線通信系統(tǒng)的性能相當(dāng)程度上直接影響著機(jī)器人的場上表現(xiàn)。
1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
比賽中從攝像頭來的視頻信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理之后得到控制小車用的數(shù)據(jù)信息,而無線通信系統(tǒng)的就是將這些數(shù)據(jù)信息及時(shí)準(zhǔn)確地送達(dá)場上的每一個(gè)機(jī)器人小車,系統(tǒng)采用廣播方式,各機(jī)器人根據(jù)特定標(biāo)志識(shí)別發(fā)給自己的有用數(shù)據(jù),從而進(jìn)行決策與行動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖2所示。
1.1發(fā)送端的硬件設(shè)計(jì)
發(fā)送端主要用PIC16F877單片機(jī)實(shí)現(xiàn)編碼和對(duì)發(fā)射機(jī)的控制,計(jì)算機(jī)通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù),經(jīng)過PIC16F877編碼后再通過PTR3000無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
所采用的PIC16F877單處機(jī)是MICROCHIP公司推出的8位單片機(jī)。采用RISC指令系統(tǒng)和哈佛總線結(jié)構(gòu),最高運(yùn)行的時(shí)鐘頻率可達(dá)20MHz,因而指令運(yùn)行速度快。它有很寬的工作電壓范圍,可直接與3.3V的PTR3000無線通信模塊配合使用。
TR3000無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊是一種半雙工收發(fā)器,采用NORDIC公司的nrf903無線收發(fā)芯片,工作頻率采用國際通用的數(shù)傳頻段ISM,頻段915MHz,工作頻率可以在902MHz~928MHz可變。采用GMSK調(diào)制,抗干擾能力強(qiáng),特別適合工業(yè)控制。靈敏度高,達(dá)到-100dBm,最大發(fā)射功率+10dBm,工作電壓為2.7V~3.3V。它最多有169個(gè)頻道,可滿足需要多頻道的場合,最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)76.8kbps。因而完全可以滿足小型組機(jī)器人通信的數(shù)傳速率與距離的需要。
本系統(tǒng)中PIC16F877就是采用20MHz的時(shí)鐘信號(hào),能夠滿足即時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)以及編碼的需要。整個(gè)系統(tǒng)中包含兩種電源,無線通信模塊的電源為3.3V,而MAX232又需要+5電源。信號(hào)線的連接也要考慮兩種電平的匹配問題,在必要的地方要加上電平轉(zhuǎn)換電路。
首先單片機(jī)要接收來自計(jì)算機(jī)端的數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)串口輸出的信號(hào)經(jīng)過MAX232由232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。但是由于單片機(jī)采用3.3V電平,因而MAX232輸出的信號(hào)需經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換才能輸入單片機(jī),電平轉(zhuǎn)換可以采用TI公司提供的典型電平匹配電路(見圖3),也可采用74LVCXX系列邏輯門來轉(zhuǎn)換。
由于PIC16F877只有一個(gè)異步串行口,因而要通過16C550通用同步異步收發(fā)器(USART)芯片來擴(kuò)展一個(gè)異步串行口。這樣就可以保證從計(jì)算機(jī)串口輸出的數(shù)據(jù)與無線通信的數(shù)據(jù)速率不同,從而使原始數(shù)據(jù)經(jīng)過通信編碼及打包數(shù)據(jù)量增加之后也能及時(shí)傳送,并且在必要時(shí)也能將接收數(shù)據(jù)送回計(jì)算機(jī)端,實(shí)現(xiàn)半雙工通道。系統(tǒng)的電路圖如圖4。從圖4可以看出PIC單片機(jī)采用并口對(duì)16C550進(jìn)行初始化配置。由于16C550共有10個(gè)寄存器,且占用了8個(gè)地址,因而PIC單片機(jī)用RA0、RA1、RA2三個(gè)通用I/O口做地址線選擇16C550的各個(gè)寄存器。單片機(jī)可以不斷通過RB1、RB2引腳檢測TXRDY、RXRDY信號(hào)獲知ST16C550是否接收到數(shù)據(jù),還是已經(jīng)發(fā)送了數(shù)據(jù)。還可以通過把16C550設(shè)置成中斷方式使每接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)便產(chǎn)生一次中斷使INT信號(hào)有效,單片機(jī)進(jìn)入中斷處理程序,從而使單片機(jī)的執(zhí)行效率更高。
單片機(jī)通過自帶的異步串行口輸出數(shù)據(jù)到PTR3000通信模塊。由于nrf903芯片接收和發(fā)送數(shù)據(jù)共用一個(gè)引腳,因而需要其他電路來解復(fù)用。最簡單的方法就是在單片機(jī)的TX引腳先接一個(gè)10kΩ的隔離電阻,再與RX和PTR3000的DATA引腳相連。但是這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn),它會(huì)造成發(fā)送的數(shù)據(jù)串入到單片機(jī)的接收引腳中,另外發(fā)送信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力受到了極大的限制。因此,本系統(tǒng)采用了74HC244三態(tài)緩沖器作為隔離(見圖4中虛線框內(nèi)所示),并且通過單片機(jī)的RB4控制收發(fā)狀態(tài),因而在半雙工方式下發(fā)送信號(hào)與接收信號(hào)可以互不干擾地傳送。
對(duì)于通信模塊工作狀態(tài)的控制主要包含表1所列的這幾個(gè)信號(hào),通過單片機(jī)的普通I/O口即可控制。
表1PTR3000工作工作模式配置表
PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS
正常工作:接收0000
正常工作:發(fā)射0010
掉電模式01XX
待機(jī)模式10XX
1.2發(fā)送端的軟件設(shè)計(jì)
當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí),單片機(jī)首先要對(duì)PTR3000無線通信模塊和16C550的寄存器進(jìn)行編程初始化。PTR3000的初始化編程是通過同步串行信號(hào)進(jìn)行的,總共有三個(gè)信號(hào)CFG_CLK、CS和CFG_DATA,分別連接到單片機(jī)RC3、RB7、RC5引腳。PIC16F877單片機(jī)本身就有同步串行口功能模塊,但是由于PTR3000的同步串行數(shù)據(jù)位為14位,并非整數(shù)字節(jié),而且14位數(shù)據(jù)必須一次初始化完成,因此實(shí)際通過普通的I/O口編程來實(shí)現(xiàn)這14位的同步串行信號(hào)更方便一些。在整個(gè)初始化期間CS信號(hào)必須一直為高電平。這14位初始化字的定義見表2。在初始化同步串行信號(hào)輸出時(shí)最高有效位在先。在對(duì)PTR3000編程前先其狀態(tài)為接收狀態(tài)以免在其他頻率造成無線干擾,編程完成后就可以將狀態(tài)改為發(fā)射狀態(tài)了。
表2PTR3000初始化控制字各位定義
Bit參數(shù)名稱符號(hào)參數(shù)
位數(shù)
0~1頻段FB必須為了10(表示為選擇頻段915±13MHz)2
2~9頻點(diǎn)CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)
10~11輸出功率POUT發(fā)射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2
12~13時(shí)鐘分頻輸出Fup"00"=>Fup=fxtal
"01"=>Fup=fxtal/2
"10"=>Fup=fxtal/4
"11"=>Fup=fxtal/82
接下來對(duì)16C550的初始化設(shè)置。由于PIC16F877自身的并行口對(duì)16C550進(jìn)行初始化編程設(shè)置各個(gè)寄存器,需要注意的只是在輸出每一個(gè)字節(jié)之前先要通過RA0~RA2輸出相應(yīng)字節(jié)的地址信號(hào)。在初始化設(shè)置時(shí)將16C550的波特率設(shè)置低于76.8kbps,以保證接收的數(shù)據(jù)能夠通過PTR3000即時(shí)發(fā)送。
1.3接收端的硬件設(shè)計(jì)
接收端裝在每個(gè)機(jī)器人小車上,由于機(jī)器人小車的控制采用DSP控制器TMS320LF2407,因而在接收端PTR3000無線通信模塊就采用TMS320LF2407來控制。通過PTR3000接收的數(shù)據(jù)直接輸入DSP,由DSP進(jìn)行解碼,從而做出決策和發(fā)出控制信號(hào)。因而無線通信系統(tǒng)的接收端電路相對(duì)發(fā)送端要簡單得多,只需用TMS320LF2407代替發(fā)送電路中的單片機(jī)與PTR3000模塊相連接即可。PTR3000的初始化編程也就由2407的普通I/O口來實(shí)現(xiàn),只不過在初始化編程之后依舊保持PTR3000處在接收狀態(tài)。
2協(xié)議的設(shè)計(jì)
2.1物理層的編碼設(shè)計(jì)
物理層的編碼設(shè)計(jì)要根據(jù)所采用的物理器件和物理信道的特性來決定。本系統(tǒng)采用PTR3000無線通信模塊在接收模塊中為了獲得0直流電平就需要在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中邏輯“0”和邏輯“1”的數(shù)量相等。只有滿足上述條件接收部分才會(huì)獲得很高的接收正確率。長時(shí)間空閑也會(huì)導(dǎo)致接收部分的0直流電平漂移,因?yàn)殚L時(shí)間的空閑實(shí)際上一直發(fā)送的是邏輯“1”。
由于PTR3000的這些特性,很自然就想到采用曼徹斯特編碼(Manchester)(也稱為數(shù)字雙向碼(DigitalBiphase)或分相碼(Biphase,Split-phase)。它采用一個(gè)周期的方波表示“1”,而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正負(fù)周期各占一半,因而信號(hào)中不存在直流分量。在異步串行通信中有一個(gè)起始位“0”,因此將停止位“1”長度也設(shè)為一位,這樣在一個(gè)字節(jié)共10位信號(hào)中也就不存在直流分量了。只是加了曼徹斯特編碼之后原來一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)現(xiàn)在要兩個(gè)字節(jié)才能傳送。
圖4
有一些數(shù)字節(jié),不會(huì)在進(jìn)行曼徹斯特編碼之后的數(shù)據(jù)串口出現(xiàn),但是在一個(gè)字節(jié)中也具有0直流分量的特性,也有很高的接收正確率。這類數(shù)據(jù)字節(jié)如:0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。從碼型看來其中0xF0碼型定時(shí)性能是最好的(其碼型見圖5),它很容易使異步接收器達(dá)到同步并且不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。由于0xF0的這種特性就可以用它做同步碼元,在空閑的時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)就通過一直發(fā)送同步碼元,使接收端保持同步,而且也可以保持接收模塊的0直流電平狀態(tài)。
2.2糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)
為了在有一定外界干擾的情況下,保證主要與機(jī)器人之間的無線通信依然穩(wěn)定可靠,必須采取一定的抗干擾措施,這可以采用糾錯(cuò)編碼來實(shí)現(xiàn)??梢赃x擇糾錯(cuò)編碼方案有(14,8)分組碼、(7,4)分組碼和循環(huán)碼,需要使用兩字節(jié)的長度發(fā)送一字節(jié)的有效信息;(5,2)分組碼和循環(huán)碼,交錯(cuò)碼、(21,8)分組碼和縮短循環(huán)碼、(21,9)BCH碼、(21,12)BCH碼,需要使用三字節(jié)的長度發(fā)送一字節(jié)的有效信息。
系統(tǒng)中使用了(7,4)分組碼,并在實(shí)際中取得了較好的效果。它的構(gòu)成方式如下:
假定不做任何處理的原碼格式為:
其高四位的監(jiān)督碼為:
A2A1A0
其低四位的監(jiān)督碼為:
B2B1B0
則編碼后成為兩個(gè)byte長度:
1X7X6X5X4A2A1A0
0X3X2X1X0B2B1B0
其中每個(gè)字節(jié)的最高位作為標(biāo)志位,用于表示高四位和低四位,高四位用“1”做標(biāo)志,低四位用“0”做標(biāo)志。接收端通過檢測標(biāo)志進(jìn)行重組和解碼。對(duì)于譯碼基本方法有維特比譯碼和使用監(jiān)督矩陣譯碼,可根據(jù)具體的編碼方案靈活選用。
2.3幀格式設(shè)計(jì)
一般數(shù)據(jù)幀包括幀頭、機(jī)器人標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、保留字節(jié)等內(nèi)容,通常按照下面的格式排列:
幀頭機(jī)器人標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)保留字?jǐn)?shù)據(jù)校驗(yàn)
為了保證幀能夠準(zhǔn)確接收,幀頭的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。一般幀頭需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的字節(jié),并且應(yīng)該選擇數(shù)據(jù)中出現(xiàn)幾率較低的數(shù)值和組合。在這個(gè)系統(tǒng)中可以采用一般數(shù)據(jù)中根本不會(huì)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)字節(jié)如0xF0、0xCC作為數(shù)據(jù)幀頭。而其它類型的幀(如開球或暫停等命令幀),則可以選擇在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等構(gòu)成。這種幀頭組合在一般的數(shù)據(jù)中是不會(huì)出現(xiàn)的,因而可保證幀同步不會(huì)出錯(cuò)。場上的每個(gè)機(jī)器人通過數(shù)據(jù)幀中的機(jī)器人標(biāo)識(shí)來識(shí)別屬于自己的數(shù)據(jù),由于場上只有5個(gè)機(jī)器人,因而機(jī)器人標(biāo)識(shí)只占用一個(gè)字節(jié)。
①光纖通信系統(tǒng)耗損較低,尤其是石英光纖的耗損更低,基本不會(huì)超過0.2dB/km,正是因?yàn)槠浜膿p極低,因此其中繼距離較長,拿石英光纖來說,其最遠(yuǎn)的中繼距離能夠超過200km,如果是非石英極低耗損光纖,那么中繼距離會(huì)得到進(jìn)一步的提高,利用損耗低的特點(diǎn)進(jìn)行海底通信電纜的鋪設(shè),能夠有效降低成本,并保證通信系統(tǒng)的安全可靠。②光纖通信系統(tǒng)不會(huì)受到串音和電磁干擾,光波在傳輸過程中都處于光纜當(dāng)中,因而不會(huì)出現(xiàn)泄漏,就算在彎道出現(xiàn)泄漏,其泄出量也極低,對(duì)此可以以消光劑來保存光波,而且光纜中有很多的光纖,因此不會(huì)受到串音干擾,極大程度保障了數(shù)據(jù)的安全。而光纖自身的絕緣屬性能夠使其避免電磁干擾。③光纖通信系統(tǒng)的頻帶較寬,能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的通信,就目前而言光纖能夠使用的帶寬值能夠達(dá)到50000GHz,使用一對(duì)光纖能夠完成近三萬多的電話傳輸,同時(shí)對(duì)于寬頻帶信息的傳輸有重要的價(jià)值。④使用光纖能夠減少對(duì)金屬材料的過多使用,光纖主要的材料為石英,這種材料的儲(chǔ)存量巨大,同電纜則主要使用資源量較小的銅。除此以外光纖還具有較高的抗腐蝕能力,但是也存在機(jī)械強(qiáng)度不高、質(zhì)地脆的缺陷,連接時(shí)的技術(shù)要求高,對(duì)于彎曲的半徑也有嚴(yán)格的控制。
2遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)
沅陵遠(yuǎn)方集控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科技有限公司開發(fā)的全開放、分層分布式H9000V4.0系統(tǒng)由一(兩)套數(shù)據(jù)采集服務(wù)器群、兩臺(tái)操作員站、一臺(tái)工程師站、一臺(tái)培訓(xùn)工作站、一臺(tái)語音報(bào)警站、一臺(tái)報(bào)表服務(wù)器、兩臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)工作站、一臺(tái)廠內(nèi)通信工作站(用于基地內(nèi)通信)和兩臺(tái)Ⅰ區(qū)核心交換機(jī)組成。集控側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)同樣采用雙冗余配置并與電廠側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在功能上完全對(duì)等且互為備用,形成一套完整的監(jiān)控系統(tǒng)。沅陵基地監(jiān)控網(wǎng)通過PTN及光纖直連兩個(gè)1000Mb不同的通信通道與鳳灘廠區(qū)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信,預(yù)留1000MbSDH通道為應(yīng)急冷備用通道,形成完整監(jiān)控網(wǎng),控制以沅陵基地的系統(tǒng)為主,前方的系統(tǒng)備用,實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制。根據(jù)電監(jiān)會(huì)安全[2006]34號(hào)文《電監(jiān)會(huì)關(guān)于主機(jī)加固的規(guī)定》,電廠監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的主服務(wù)器,以及網(wǎng)絡(luò)邊界處的通信網(wǎng)關(guān)、WEB服務(wù)器等,應(yīng)該使用安全加固的操作系統(tǒng),采用專用軟件強(qiáng)化操作系統(tǒng)訪問控制能力。故本期共配置了5套操作系統(tǒng)加固軟件以滿足系統(tǒng)安全防護(hù)的要求。遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)沒有采用傳統(tǒng)的規(guī)約打包式傳輸方式,而采取沅陵調(diào)度大樓控制終端直接與電廠側(cè)現(xiàn)地控制單元通訊的“直采直送”方式,將遠(yuǎn)程控制、采集延時(shí)控制在5ms以內(nèi),滿足國家電網(wǎng)公司對(duì)智能化電廠的數(shù)據(jù)及時(shí)性要求。同時(shí)采用雙中心冗余配置對(duì)時(shí)系統(tǒng),鳳灘主站、沅陵從站,確保系統(tǒng)時(shí)鐘一致性(如圖1~2)。
3系統(tǒng)光纖通信案例分析
遠(yuǎn)方集控SDH建設(shè)采用NEC的U-NODE設(shè)備,建設(shè)內(nèi)容如下:沅陵:沅陵基地配置1套NECU-NODEWBM設(shè)備,配置2塊L-16.2光板分別對(duì)涼水井變和鳳灘后方,1塊L-1.2光板對(duì)鳳灘前方,1塊GBEM板和1塊FEH板。鳳灘:由于鳳灘后方NECU-NODEBBM設(shè)備主框插槽已滿,無法新上2.5Gb/s光板,因此本工程在鳳灘后方NECU-NODEBBM設(shè)備上配置1個(gè)EXT16(2.5Gb/s)擴(kuò)展(含2塊PSW板的更換)子框和1塊L-16.2光板,以及1塊FEH板。涼水井變:涼水井220kV變現(xiàn)有NECU-NODEWBM設(shè)備。
4試驗(yàn)調(diào)試
調(diào)度軟交換系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)試工作從2012年12月30日開始,完成了系統(tǒng)功能試驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)。經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行,系統(tǒng)各項(xiàng)性能穩(wěn)定。PTN設(shè)備2013年1月22日由由湖南省電力公司信息通信公司信息通信運(yùn)維中心組織,使用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)測試工具Smartbits600B網(wǎng)絡(luò)性能分析儀對(duì)PTN傳輸通道性能進(jìn)行測試(詳見鳳灘電廠沅陵基地至后方機(jī)房網(wǎng)絡(luò)傳輸通道測試報(bào)告)。并與SDH設(shè)備的性能進(jìn)行了比較,從數(shù)據(jù)上說明了PTN設(shè)備在以太網(wǎng)的傳輸效率高于SDH設(shè)備。整體試驗(yàn)達(dá)到前期方案要求,沒有出現(xiàn)漏項(xiàng)缺項(xiàng)情況,試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠真實(shí)。通過聯(lián)調(diào)試驗(yàn),檢驗(yàn)了SDH、PTN通道的可靠性,二次防護(hù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的穩(wěn)定性,檢測了PTN及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等系統(tǒng)各項(xiàng)切換的延時(shí)及穩(wěn)定性,試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足要求,SDH、PTN、二次防護(hù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)已具備正式投運(yùn)條件。
5結(jié)束語
以前的通信方式單大多都是采用人工錄入的方式編寫完成的,存在操作煩瑣、效率低下、容易發(fā)生錯(cuò)誤的情況,同時(shí),也對(duì)編寫人員的業(yè)務(wù)能力提出了很高的要求。國網(wǎng)力推的TMS系統(tǒng)雖然提供了強(qiáng)大的通信管理功能,但是,由于不同用戶的使用習(xí)慣和具體情況不同,所以,目前建立國網(wǎng)公司內(nèi)部統(tǒng)一的方式單管理系統(tǒng)是不太可能的?,F(xiàn)階段,電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)主要包含光纜網(wǎng)絡(luò)纖芯架構(gòu)的呈現(xiàn)、繼電保護(hù)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)、電話等多種業(yè)務(wù),通過編制方式單,可以了解整個(gè)電力通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r、業(yè)務(wù)組建形式。建立方式單模板,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成方式單系統(tǒng),這樣既可以快速生成通信方式單、完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)、實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信業(yè)務(wù)的梳理,又可以大幅度提高工作效率,節(jié)省工作量,查詢業(yè)務(wù)時(shí)還能做到有據(jù)可查。因此,建立成熟、穩(wěn)定、規(guī)范、系統(tǒng)化的方式單電子管理系統(tǒng)對(duì)今后工作的開展具有重要意義。方式單管理系統(tǒng)主要包括日常運(yùn)行方式單管理和年度運(yùn)行方式管理兩大部分。日常方式單管理系統(tǒng)包括方式單的申請(qǐng)、填報(bào)、審批、會(huì)簽、下發(fā)、執(zhí)行、歸檔;年度運(yùn)行管理方式系統(tǒng)包括年度方式的資料收集、方式編制、方式審核、方式審批、方式上報(bào)、方式下發(fā)。年度運(yùn)行方式管理是以日常運(yùn)行方式為基礎(chǔ)的,這就需要有一個(gè)強(qiáng)大的綜合管理支撐平臺(tái)。此平臺(tái)涵蓋方式單填報(bào)、審核等管理系統(tǒng)所要求的各個(gè)環(huán)節(jié),其中,方式單的填報(bào)是中心環(huán)節(jié),它貫穿于整個(gè)系統(tǒng)中。具體的方式單管理系統(tǒng)組成如圖1所示。在方式單管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,可以整合整個(gè)電力通信系統(tǒng)的資源,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),建立一體化資源平臺(tái),這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)今后的規(guī)劃設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2檢修工作單管理系統(tǒng)
在電力通信系統(tǒng)中,檢修工作涉及范圍很廣——在輸電線路改造、改接等工作中,需要加固、移動(dòng)、更換或中斷通信光纜,中斷相關(guān)業(yè)務(wù)的辦理;在電網(wǎng)基建、技改、檢修時(shí),可能會(huì)影響通信電路的相關(guān)工作;凡影響到電力通信機(jī)構(gòu)所轄、許可范圍的通信設(shè)備(設(shè)施)、通信電路的工作;無法提前申請(qǐng)的重大缺陷處理的臨時(shí)檢修工作;由于特殊情況(市政工作等)引起的通信光纜、設(shè)備臨時(shí)檢修工作等,這些都需要提前填寫檢修工作票。填寫檢修工作票時(shí),必須要嚴(yán)格按照電網(wǎng)通信檢修工作票的格式填報(bào),要根據(jù)不同工作內(nèi)容的檢修工作選擇正確的檢修單填報(bào)。要詳細(xì)填報(bào)檢修工作的類型、范圍、申請(qǐng)單位、申請(qǐng)人、現(xiàn)場聯(lián)系人、申請(qǐng)工作時(shí)間、申請(qǐng)完工時(shí)間、檢修設(shè)備、檢修工作內(nèi)容、影響業(yè)務(wù)范圍和安全措施等內(nèi)容,以便于在檢修工作開始后實(shí)時(shí)監(jiān)控管理現(xiàn)場,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。在提請(qǐng)檢修工作單后,要層層審核、審批,之后才能下達(dá)相關(guān)通知,所以,檢修工作單的上報(bào)要及早、準(zhǔn)確,信息要真實(shí)、可靠。在此過程中要注意的是,凡屬于省級(jí)及以上通信機(jī)構(gòu)所轄、許可設(shè)備的檢修都需要在國網(wǎng)T-MIS系統(tǒng)的通信檢修工作票欄目中按照相關(guān)要求填寫具體信息,不具備條件的部門或單位需要通過打印、手寫等方式提出申請(qǐng),并傳真至省級(jí)通調(diào)核批。如果檢修工作未能在規(guī)定時(shí)間開工,要在第一時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)延期;如果涉及到上級(jí)業(yè)務(wù)時(shí),要及早上報(bào)審批。在檢修工作結(jié)束后,現(xiàn)場施工人員要及時(shí)匯報(bào)現(xiàn)場的工作情況,在相關(guān)專業(yè)人員確認(rèn)業(yè)務(wù)恢復(fù)正常后方可將此工作單結(jié)票歸檔。一般情況下,通信檢修工作流程如圖2所示。統(tǒng)一的檢修票管理系統(tǒng)是整個(gè)電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行維護(hù)中的重要組成部分,它能夠?qū)崿F(xiàn)電力通信檢修工作的規(guī)范化運(yùn)作和管理,能真正做到檢修工作有據(jù)可依、有單可查,從而確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
3其余臺(tái)賬管理系統(tǒng)
在電力通信系統(tǒng)中,還有一項(xiàng)重要的業(yè)務(wù),即春、秋檢工作。一年一度的春、秋檢工作是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要環(huán)節(jié),而春、秋檢的目的在于做好設(shè)備的清掃、檢查、消缺工作,測試評(píng)估光纜、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果,可以及早發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,采取適當(dāng)?shù)臋z修措施排除故障,防止過猶不及的情況發(fā)生,確保生產(chǎn)安全。在春、秋檢工作結(jié)束后,要將檢測數(shù)據(jù)存檔備份,尤其是光纜測試情況。在統(tǒng)計(jì)、分析了光纜纖芯的工作狀況后,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜運(yùn)行過程中的薄弱環(huán)節(jié),同時(shí),資源緊張的情況也一目了然。這為今后運(yùn)行檢修工作的開展提供了必要、可靠的參考依據(jù)。通信系統(tǒng)中的光纜路由圖、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D也是資源管理系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。繪制準(zhǔn)確、完整、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)圖冊(cè),是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃的必要依據(jù),對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)性、有序性發(fā)展具有重要意義。而前面所提到的運(yùn)行方式管理系統(tǒng)的建立又成為了繪制各項(xiàng)圖形的基礎(chǔ)性資料,利用方式系統(tǒng)中的纖芯方式可以繪制光纜路由圖,利用方式系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)開通情況可以繪制不同業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。通過對(duì)光纜路由圖、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的逐年繪制對(duì)比,可以很清楚地反映出通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)組成情況,為今后網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、資源結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供參考依據(jù)。由于通信系統(tǒng)資源管理平臺(tái)中包含的內(nèi)容多而復(fù)雜,涉及范圍廣,所以,這里只介紹系統(tǒng)中幾種常見的資源體系,不足之處請(qǐng)指正。
4結(jié)束語
通信英語 通信畢業(yè) 通信工程 通信教育 通信傳播 通信營銷 通信發(fā)展論文 通信設(shè)施 通信電纜論文 通信原理論文 紀(jì)律教育問題 新時(shí)代教育價(jià)值觀