工业通信技术应用精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇工业通信技术应用，期待它们能激发您的灵感。

篇1

一、信息通信技术在电力工业中的应用

(一)3G通信技术的应用

目前,3G技术应用广泛。在电力工业发展过程中,3G技术主要应用于电力传输和电力管理。加快了电力传输速度,增加了电力系统信息容量和灵活性。同时,3G技术支持基于多媒体的电力通信业务,对于电力系统运营速度的提高具有积极意义。另外,3G技术应用于电力工业行政管理和质量管理,实现了信息资源的共享。使无线公告通知和邮件的收发更加高效化。最重要的是实现了电力系统网络负荷的调度管理。这一技术的出现使实时管理变成现实,利用3G网络的无限通信功能实现了电网全网远程即时监控,确保了电力系统运行管理的高效性和准确性。3G通信技术还可及时的电力信息,以及时发现电力系统运行中存在的问题。我国电网系统庞大,用电行业涉及多个方面,行业间的用电量具有较大差别,电力工业用电量大,对其用电现状实施有效监控可实现行业用电转移,以满足大用电企业的用电需求,降低运营成本,提高其管理和运营效率。传统的电力工业管理过程中,由于无法获得及时信息,一旦发生风雪等意外情况,无法及时解决,造成电网损坏,经济损失较大。随着3G通信技术的出现,对现场的受灾情况可及时掌握,电网重建速度加快,电网故障处理掉应急能力增强。因此,3G技术是电力工业的重要信息通信技术之一。

(二)信息处理技术应用于电力系统

由于我国电网发展迅速,电力系统信息庞杂。信息处理技术是指通过信息的采集和转换,实现电网的智能化管理。作为现代化的处理技术,实现了对电网数据的即时监控,促进了智能电网的发展。通过信息处理技术与3G通信技术的结合,对电网运行中存在的阻塞现象实施及时处理,并合理分配各地区电量,从而提高了电网管理的效率。同时,在电力输配电过程中,信息处理技术致力于处理系统关键数据,对电网系统进行及时调整,及时处理系统故障。

(三)光纤通信技术应用于电力工业

目前,电力工业通信技术已经实现了复合架空地线和全介质自承式架型空光缆,提高了电力系统的运行效率。虽然一定程度上提高了系统运行成本,但对于电力工业的可持续发展具有积极意义,提高了电力资源的利用率,使能源消耗逐渐降低。光纤通信技术在电力工业中的应用体现在多个方面,其中,同步数字系列(SDH)的出现逐渐受到行业的青睐,SDH可提供即时的网络信息,对于电力系统的运行安全具有积极意义。总之,光纤技术将成为电力工业发展的必然趋势,代替传统的信息通信方式将提高配电网传输速度,提高电网运行的稳定性和安全性。当然,这一技术尚处于发展之中,有关技术还需要进一步革新。

二、信息通信技术应用于电力工业的前景分析

(一)信息通信技术与电力工业之间的关系更加密切

信息通信技术应用于电力工业已经成为行业发展的必然。随着电力企业和科技的迅速发展,信息技术与电力工业之间的关系将更加密切,从另一个角度分析,信息技术将为电力工业的发展提供充足的技术支持,技术革新速度将影响电力工业的稳定性和发展前程。电力工业发展前景广阔,但同时也面临较大的竞争。通信技术应用于电力工业将实现电力工业发展与数据传输、实时监控以及大跨度联网技术的结合。未来,通信技术将不断更新,并应用于多个领域。企业应建立以信息通信技术为基础的电力工业发展平台,二者之间的关系更加密切,实现相互促进,维持我国电力行业的可持续发展。

(二)智能电网技术的出现于发展

信息通信技术正在向智能化方向发展。电网建设、电网运行将以高效的信息采集和处理为基础,主宰电力工业发展。基于信息通信技术在电网通信中的重要作用,信息处理技术的更新十分重要。即时的信息处理在智能电网阶段将转化为故障定点处理,从而进一步降低维护人员的压力,提高电网运行效率。当然,智能电网的出现和发展需要相关技术人员不断的提高技术,从而更好地掌控电力系统。一旦电力系统出现故障,电网将即时信息。未来,信息通信技术将同电力系统之间更好的融合,影响电力管理、运营、故障处理等多个领域,基于网络通讯、数字信息技术等智能电网技术将对电力系统产生更加积极的影响,资源合理化利用将是未来电力工业发展的趋势,这一理念无疑对电力工业的发展起到了积极意义。现代化电力系统建设要在市场化的经济环境中占据主动权,信息通信技术的应用必不可少,建立完善的智能化电网体系将扩大电网的覆盖面积。

篇2

 

1 引言

 

随着我国国防军工、大型民用建筑的快速发展，促进了重工业生产的改革和转型，以便能够提高重工业生产效率和精确程度。目前，传统重工业生产模式已经无法满足时代建设的需求，在工业生产模式中引入了先进的无线通信技术、“互联网+”及智能制造技术，取得了显著的应用效果。

 

目前，重工业生产环境中部署了许多的传感器、服务器等数据终端和接收服务器，各类型的设备之间通信采用的无线技术包括多种，比如WiFi、ZigBee、6LoWPAN等，这些无线通信技术共同构成了自组织无线局域网，适合在恶劣的重工业生产环境中应用，具有非常强的抗干扰能力，实现实时通信，并且具有非常低的功耗。

 

2 重工业环境汇总无线通信技术应用现状

 

重工业生产环境恶劣，采用有线光缆不利于组网，并且易于损坏，因此使用ZigBee、WiFi和6LoWPAN等无线通信技术，可以提高组网的灵活性，每一种无线通信技术应用描述如下：

 

2.1 ZigBee技术

 

ZigBee技术是一种低速率、短距离无线通信技术，其可以将部署于重工业环境中的传感器连接在一起，形成一个良好的自组织通信网络。网络通信可靠性较高，具有较低的节点功耗，实现重工业生产数据的集中式共享、传输管理。

 

2.2 6LoWPAN技术

 

6LoWPAN(IPv6 over IEEE 802.15.4)是一种基于IPv6的低速无线个域网通信标准，其可以把传统的无线通信协议扩展到IP链路上，进行网络通信，提高了重工业生产环境数据通信的可靠性。

 

2.3 WiFi技术

 

WiFi是一种灵活的无线数据通信系统，其可以在短距离内实现设备组网，可以作为有线局域网的延伸、也可以单独组网，实现移动计算机服务器、终端设备等实现数据传输和共享。

 

2.4 RFID技术

 

RFID是一种无线射频识别技术，该技术采用非接触式数据传输功能，能够实时的采集工业生产环境的设备信息，并且将这些信息保存在RFID服务器中，实现数据流的实时化传输和共享。

 

2.5 4G移动通信技术

 

4G通信技术已经成为当前无线移动通信的主流技术，该技术使用OFDM的多址接入模式，可以有效的增强无线链路通信技术，采用高可靠性的软件无线电技术和高校的调制解调技术，有效的提高了数据传输的速率。

 

目前，通过对重工业生产企业进行调研和分析，本文选取了近1101家汽车制造、带钢生产、机械加工、船舶制造、煤焦化行业等重工业生产制造企业的进行了环境通信和分析，发现许多工厂采用无线通信技术实时数据传输，具体的应用情况如表1所示。

 

3 重工业环境无线通信技术应用发展趋势

 

随着重工业应用环境无线通信技术的普及和发展，近年来无线通信技术得到了迅速的提升，尤其是随着物联网技术的提出，集成RFID、ZigBee、传感器、光缆线路等开发了更加先进的重工业生产控制系统。但是，由于重工业生产环境比较复杂，现场比较恶劣，因此未来无线通信技术的应用发展具有以下趋势：

 

3.1 恶劣环境生存能力

 

由于重工业环境存在大量的金属，机器运行时产生大量的电磁场，因此无线通信技术需要较强的传输可靠性，保证数据在恶劣的生存环境中依然能够准确传输，实现无差错传输。

 

3.2 自组织能力

 

重工业生产环境布置的传感器、终端信息采集设备较多，并且随着通信设备的使用，这些设备非常容易损坏，通信节点随时可能退出或加入，因此无线通信技术需要实现自组织能力，以便能够满足工业生产数据和控制命令传输需求。

 

3.3 易管理特性

 

无线通信技术组网过程中需要满足易管理特性，便于及时的定位网络故障，并且能够在短时间内迅速解除故障，恢复网络的正常运行特性，提高无线网络在重工业环境应用中的可维护性。

 

3.4 易扩展性

 

重工业生产现场需求多变，通常需要在短时间内频繁更换设备，包括增加设备、删除设备，因此无线网络技术需要保持易扩展性，以便能够及时的扩展网络节点，保持无线网络通信的完善性。

 

综上所述，无线通信技术的应用发展趋势可以归结为较强的可靠性、自组织性、易管理性和易扩展性，保持无线网络通信技术先进性，更好的满足重工业通信需求。

 

4 结束语

 

随着重工业自动化、信息化、智能化的发展，重工业生产环节之间变得更加紧密，每一个环节发生中断或错误都会影响重工业的生产效率。无线通信技术作为可靠的数据传输、共享技术，可以通过传感器实时的检测设备运行数据，发送相关的自动化控制命令，控制生产线的运转。

篇3

1.1信息处理技术在电力系统中的应用电力系统的信息是庞杂的，通过现代计算机通信处理技术，将电力系统的数据信息采集，并转换为数字信号传输，成为智能电网发展的重要基础。信息测量技术对电网的数据进行实时监测，包括电网能源的阻塞情况、各区域用电情况、用户用电数据等，这些数据传输到网络监控中心，相关部门则会作出相应的调整和控制，从而提高了工作效率。不仅如此，在输配电过程中，通过信息控制系统，还能实现对电力系统关键数据的控制，系统会根据所发出的信号，及时地调整电网运行状况，并迅速地对故障进行诊断，作出准确的决策。

1.2光纤通信技术在电力系统中的应用现代化通信技术通过光缆架构起高效运转的世界，电力工业中的光缆主要光纤复合架空地线和全介质自承式架型空光缆，这些光缆的成本造价要比传统的光缆高，但是从电力工业的长远发展来看，不仅提升了电力工业杆路资源的利用率，同时也降低了通信能源的损耗。另外，同步数字系列（SDH）设备在电力系统的运用也越来越受青睐，因为SDH较原来的准同步数字系列（PDH）有了更大的进步，在提供网络同步方面提供了更大的便利，同时也增强了电力通信系统的可靠性。目前，光纤通信技术在促进电力系统稳定协调方面具有重要作用，根据光纤通信的特性及电力系统发展的需求，光纤通信技术在电力系统的应用还有待更大力度的开发。

2信息通信技术在电力工业的发展趋势

2.1信息通信技术与电力工业的关系趋势现代化电力工业的发展，使信息通信技术与电力工业的关系日益加深，信息通信技术已经成为电力工业建设重要的组成部分。信息通信技术不仅有力地支撑了电力工业安全稳定生产输送、电网调度等基础内容，同时还为电力工业迎接市场挑战提供了充分的条件。不断拓展的通信技术在电力工业中的应用还需要更广泛更深入的开发，将无线通信、光纤等通信技术的优势充分地发挥到电力工业的发展中，提升通信技术在对电力工业的数据传输、自动化调整、实时监控、有效控制上，为实现跨大区联网、扩大电力工业规模提供科学有效的技术保障。未来信息通信技术将成为电力工业发展的基础，电力工业将是信息通信技术发展的重要平台，二者相互促进，为社会建设进步作出更积极的贡献。

2.2信息通信技术在电力工业应用趋势智能电网建设需要更具效率的信息化数据采集、传输及处理，作为电力工业发展的主要方向，智能电网的发展必须依靠信息通信技术。信息处理技术能够更好地掌控电力系统，当电力系统出现故障或异常时，会及时地反馈并做出适当的处理，从而保持电力系统顺利运行。信息通信技术将会与电力系统产生更多领域的融合，如网络通讯、数字信息技术将会促进更多电力系统的相互联系，使信息资源得到更广泛的利用，减少资源的浪费。现代化电力系统建设要在市场化的经济环境中获得更多主动，就必须充分利用信息通信技术来实现电网的调度与控制，建立完善的智能化电网体系，使电力系统能够覆盖更广泛的范围。

3结语

篇4

关键词：无线通信，自动化，工业应用

中图分类号：TN830文献标识码： A

引言：

随着现代化高速发展的步伐，计算机技术、电子技术、生产加工技术和网络信息技术的发展也是突飞猛进，工业自动化测量系统技术的发展亦是日新月异，其可靠度和功能性也是大大提高[1]。但随着这种前进的步伐基于有线网络的测量系统技术也体现出自身的不足之处，特别是在恶劣环境的施工现场或是高温、易腐等的环境中更加体现出有线测量系统技术的弊端；而且有线网络测量系统的投资成本大、维护不方便，不利于成本收回等。因此无线通信测量系统技术更能适应现今工业自动化领域中的测量，因为其具有组网灵活、扩展网络性能优，维护方便、投资成本小等优势，这也是无线通信技术逐步替代有线通信技术的原因[2]。

1、无线通信系统的结构

1.1、测量传输系统的总体构成

无线测量技术代表现有工业自动化设备测量的新方向，远程无线测量系统技术的功能是将现场工业设备的图像、数据、声音等所需参数或数据采集，再将这些数据通过某种途径传送给远程监视或操作人员，经过监视或操作人员的分析和诊断后将结果通过无线通信网络反馈回远程设备接收装置中，完成整个测量的诊断过程。无线测量系统主要分为两部分：由传感器和无线通信模块组成的现场数据采集终端，以及由计算机和远程测量通信模块组成的远程测量接收端。现场数据采集终端将传感器采集到的数据经过转化，然后通过无线通信模块以无线方式与连接在计算机上的无线测量接收端相连，将现场数据传送到监控计算机上。其中传感器主要负责现场数据的采集，而无线通信模块负责将采集到的数据发送出去以及接收反馈回来的操作指令。

无线通信接收端包括现场监控中心、专业人员以及远程分析诊断终端等，现场监控中心主要负责将发送来的数据直观的表现在计算机上或是进行一些数据及操作的预处理；专业人员主要负责对难处理数据及操作给出直接的诊断；远程诊断终端是诊断系统的处理者，是测量数据的接收者也是指令下达的发送者，主要包括两大类终端：Internet连接终端和GPRS模块终端。

1.2、几种常见的无线通信技术

在测量系统中，现场传感器数据短距离无线网络的传输，可以采用蓝牙技术、Wi-Fi技术和ZigBee技术。这些短距离无线通信技术都能满足测量系统数据的传输要求。而各有优劣，蓝牙技术可用于短距离数据的传输；Wi-Fi技术可用于短距离大数据量的传输；ZigBee技术可用于短距离小数据量的传输，但是蓝牙技术较Wi-Fi技术的扩展性差，而ZigBee技术的扩展性最优，蓝牙技术组网方便投资成本低；Wi-Fi技术传输速率高实时性好；ZigBee技术网络可靠，扩展性好，通过不同的网络结构，能组成65000节点的大型无线网络，能满足现代大规模传感器网络要求，而且节点的传输距离能够以组网的方式延长，以接力的方式完成数据的传输，能够有比较好的覆盖面积，对于大型测量系统而言非常重要[3]。

远距离无线网络传输可以采用Internet网络和GPRS网络，这两种无线通信技术都能满足测量系统的要求，但各自也是有优点和缺点存在：Internet网络技术覆盖率高、网络带宽大（512K-100M）、能够与大部分网络兼容、实时性好、误码率低等优点；而GPRS网络技术则是覆盖率能达90%以上、网络带宽较小（115K-175K）、通过网关可与Internet网络兼容、灵活性好、但误码率高等优缺点。

2、无线通信技术在工业上的应用

2.1、第一种情况

移动物体或设备：例如：车/船载设备，厂内小车（炼焦厂的推焦等四大车，钢厂的运钢带循环小车，造纸厂的循环小车），车库堆垛机，堆取料机，卸船机，叶轮给煤机，行车，仓库分捡机，生产流水线上的随行检测设备，码头龙门吊，自来水厂加药小车。

特种行业：三峡升降船机，液压提升工程，野外勘测数据采集，水文测量数据采集,飞机场跑道雾灯控制。

旋转物体或设备：水泥厂悬窑温度测量数据，轮船主轴数据测量，调车转盘控制，码头起重机。

2.2、第二种情况

长距离、大范围布线行不通或不经济或维护太困难，例如：

油田各采油井/采油平台相关数据的采集，水处理各泵站水压的测量数据采集，城市交通流量的监测，城市供热系统的监控，城市路灯/节日灯系统的管理/监控，供电系统中电站的监控，城市煤气/液化气供应系统的管理/监控，发电厂/钢铁厂水源地的管理/监控，发电厂/钢铁厂能源计量的管理/监控，发电厂/钢铁厂水计量的管理/监控，盐湖采盐船的管理/监控，水利行业洪水预报监测网，高速公路上的数据采集、监控等等。

以上场所都是有线网络实施困难，而无线网络实施便捷，更能带来最大经济效益的方式。

2.3、无线技术在水电站蓄水口液位信号传输中的应用

水电站的位置大多都会在偏远且自然环境恶劣的地方选择，水电站附近多为山岭或是密林等不宜安装有限网络测量系统的地方，因为山高路陡，只能徒步行走，所以有线网络安装施工难度大、敷设线路困难等，有些水电站取水口和中央控制室的高度差足有1000米。而水电站蓄水口水位的数据测量直接影响到水电站的利润，但部分水电站目前采用的方式不能保证电站中央控制室能实时的监测到蓄水口水位，使得水电站的安全运行存在严重隐患，由于不能对水电站蓄水口水位进行精确的监测，就可能导致很大一部分利润的损失。基于以上条件，采用无线通信技术来进行水位数据的传输和实时监控，可实现经济效益最大化。水位由传感器采集并通过无线通信模块发送出去，中间经过中继器中转，然后将现场数据传送至山下的中央控制室无线接收模块，再由无线接收模块转送至控制室上位机中实现实时监控。现场无线测量装置的电源可由大容量电池或者使用太阳能供电解决供电问题，这样就可省去线缆敷设、后期维护等大难度施工和操作，即减少了财力和人力的投资降低了成本。

2.4、无线通信技术在大范围长距离传输中的应用

有部分工业厂区由于地理条件的限制，不得不在两个甚至几个较远距离的地点设置分厂区，这样就可能在这两个或者几个分厂区内都要建设控制室，而且不能完全的实现统一调配和管理，如果要统一管理则要敷设非常远距离的线缆才能满足，而且施工和维护都不方便，如果敷设图中遇上建筑物或是其他构筑物时还要绕行，这样带来的经济投资相当大而且施工周期很长。对于以上的几点分析，采用无线通信技术则会大大提高工作效率且会将投资成本降到最低，效益也会大大提升。只要在合适的位置或地点安装无线通信模块、无线网关或中继器等就能将现场所需的数据实时传输到中央控制室内，为管理者提供及时的所需数据。

2.5、无线通信技术在工业炉上的应用

水泥厂或者其他使用工业炉回转窑的厂区环境中，回转窑的温度测量现在多是使用滑环测量温度或者利用红外线测量温度。滑环式测温就是将热电偶或热电阻转窑内，外部连线通过与滑环相连的有线网络将测温数据传输到中央控制室内，这种结构复杂、故障发生率高并且后期维护困难。而红外测温手段只能测量到回转窑表面温度，而所需的转窑内部温度无法测量这样就对生产运行带来不利影响。因此无线通信技术在回转窑上面应用是迫切需要的，省去滑环这种复杂结构，通过无线网络实现转窑内部温度的传输以及降低成本等优势。

3、结语

总而言之，无线通信技术在工业自动化领域中的应用越来越多，也是测量数据传输方式的发展趋势，了解并掌握无线通信技术就能掌握未来工业自动化主动权。

参考文献：

篇5

【关键词】工作流 工作流管理系统 工作流引擎

1 引言

目前，公司信息化建设不断加快，不但构建了自己的企业内联网和企业门户网站，并且开发了多套信息管理系统，一定程度上实现了管理的自动化。但是这些系统在工作流程建设方面的研究还不是特别深入，将工作流技术引入到企业信息系统的建设中，可以将信息系统中的流程逻辑从业务逻辑中分离出来，由工作流引擎来专门管理。并为以后信息系统的开发提供相应的接口，这样以后的开发中，涉及到业务流程审批时只要通过工作流进行定制即可，无需再次通过程序员编程实现。提高了企业信息系统的通用性，更加有利于信息系统的推广工作。

2 工作流技术概述

2.1 工作流

目前对工作流的定义还没有统一的标准，但是在对工作流的描述中，本质都是围绕业务过程进行描述，描述如何将实际业务过程进行形式化定义，通过建立工作流模型映射实现实际业务流程的信息化。所以在给工作流定义时，基本都达成了这样的共识：工作流就是工作流程计算模型，将工作流程中的工作按照业务逻辑和规则前后组织在一起，在计算机中以恰当的模型进行表示和计算。

2.2 工作流管理系统

工作流管理系统是运行在一个或多个工作流引擎上的用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统。它主要是协调工作流执行过程之间以及参与成员之间的信息交互，工作流需要依靠工作流管理系统来实现。

2.3 工作流主要功能

工作流至少应能提供流程定义、流程运行控制、工作流与用户交互三个方面的功能支持。以下是各个功能说明：

（1）流程定义功能：用来定义工作流，根据组织或角色数据等信息生成工作流模型。

（2）流程运行控制功能：在业务运行环境中管理工作流的运行过程，对工作流运行过程中的相关活动进行调度。

（3）工作流与用户交互功能：在工作流运行中，提供与业务工作参与者或外部应用程序交互的功能。

3 面向工作流的开发

3.1 案例介绍

企业在日常的管理中产生了非常多的业务审批流程，如行政办公流程、人事作业流程、财务作业流程、项目管理作业流程等。本文将以公司项目管理流程中的投标管理流程为例，论述工作流技术在企业信息系统中的应用。

目前，企业内部的投标申请主要是由公司各部门的投标管理人员填写纸质投标申请表，交部门相关负责人审批、然后提交公司相关主管部门及相关主管领导进行逐级审批。

3.1.1 投标审批流程

投标审批流程如下：

部门投标管理人员填写投标申请表部门技术负责人审核部门商务负责人审核部门经理审核主管部门商务经理审核市场部经理审核公司投标主管领导审批。

3.1.2 投标审批流程特点

（1）投标管理流程审批节点比较多。

（2）由于投标具有时效性的特点，所以各审批节点必须在规定时间内将其审核完成。

（3）各级审批人可以对投标申请进行驳回。

结合投标审批流程的现状和特点，如果采用传统纸质审批的工作方式，往往需要投标管理人员去多个部门找审核人签字，会耗费较大的人力资源和时间资源，还可能由于审核人出差等原因，造成延误审核。所以非常必要将企业已有的投标申请流程实现在线流转和审批，并提供投标信息的管理和查询，提高工作效率。

3.2 设计与实现

3.2.1 业务表单设计

调用工作流管理系统中的工作表单设计工具，根据投标业务的需要，设计具体的业务电子表单。将表单输入项，如文本框、复选框、单选框等控件位置及属性设置好后，保存在一个格式定义文件中，然后将该文件导入业务数据库形成业务表单的定义。

3.2.2 工作流程设计

工作流的基本要素包括参与者、活动节点和数据。流程设计的主要任务是定义流程的业务逻辑，根据投标审批的实际流转规则，定义各个节点的流转顺序和每个节点的参与者，参与者可以在设计流程时进行设置或在任务流转的过程中由上一个参与者进行指定。流程设计完成后将会以固定格式的文件进行保存，供启动流程实例时进行调用。工作流的基本模式有串行，分支/选择等。

3.2.3 数据存储机制

工作流与业务系统的数据是异步存储的。工作流的相关配置信息，如流程节点的定义、节点之间的关系以及工作流等信息存储在工作流的数据库中，这些数据可以被业务系统进行调用，生成具体的业务流程；具体业务相关的数据，如投标审批过程中需要填写的表单数据，存储在投标业务数据库中，这些数据是启动和运转审批工作流的对象。

3.2.4 权限管理

为了流程的定义具有相对的灵活性，在人员基本信息、角色信息设置的基础上，引入了岗位的概念，每个岗位可以设置一个人员，也可以设置多个人员，每个岗位的实际权限为这些岗位权限的并集。通过岗位的设计模式，可以使流程的规范化和灵活性得到完美结合。

3.2.5 工作流与信息系统的整合

工作流只负责处理与业务流程的流转和执行相关的事宜，而信息系统的具体业务则需要单独进行架构，这样可以保持工作流与具体业务的独立性，同时可以增加业务系统的柔性，便于扩展。下面简单描述工作流与投标业务的整合方式：投标管理人员在业务系统上填写投标申请表并提交信息，将投标业务的URL地址和相关参数传递给工作流引擎，由工作流引擎按照工作流的设置规则决定该活动由哪个用户来执行，然后发送到用户的任务列表中，用户通过点击该URL来进行业务处理，处理完成后通知工作流引擎活动执行完毕，由工作流引擎根据流程的过程模型执行后续的相关活动。所以，信息系统主要是通过业务的具体URL和相关参数实现与工作流的整合。

4 结束语

本文结合企业信息系统开发经验，对工作流相关技术进行研究，提出了企业信息系统与工作流技术结合的思路，同时以信息系统开发中的投标业务为案例，给出了业务审批流程的设计和实现方法，对于企业信息系统的建设是一种有意义的探索。

参考文献

[1]Wilvan derAalst，KeesvanHee，王建民，闻立杰.工作流管理：模型方法和系统[M].清华大学出版社，2004.

[2]侯志松，余周，冯启高.工作流管理系统开发实录[M].中国铁道出版社，2010.

[3]杨恩雄.基于Activiti的工作流应用开发[M].电子工业出版社，2014.

篇6

关键词：制造系统；建模与仿真；企业优化；仿真应用

中图分类号： C29 文献标识码： A

一、系统建模与仿真

1、含义

系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术。

2、仿真科学和技术的通用性和战略性

仿真的通用性表现在一切基础学科(如物理、化学、天文…)都可以通过仿真来研究；并可以极大地提高研究的安全性。仿真的战略性表现在一切复杂巨系统的研究都离不开仿真技术，可以说研究复杂巨系统采用仿真技术是唯一的途径。正如宋健院士所说：“系统仿真是科学实验的利器。

3、国内仿真技术发展现状

在我国仿真技术经过半个多世纪的发展，已经从军工走向国民经济。已经从工程走向非工程；已经从确定的小系统走向不确定的复杂巨系统。最初的仿真技术只是用计算机来求解方程，为了实时性，大都采用电子模拟计算机。现在的仿真技术已经融合了信息技术、网络技术、系统技术、控制技术和高性能的计算技术，以完全崭新的面貌出现在我们的面前。

现在，摆在我们仿真工作者面前的任务是：在虚拟世界与真实世界之间架起一座桥梁；通过仿真技术构筑起一个平台，来勾画出创新型国家的轮廓。仿真技术的广度、深度、高度的提高，正反映了我国仿真技术和应用的发展。

二、系统建模与仿真在机械制造工艺信息中的应用

1、制造系统的建模与仿真在优化企业资源中的作用及意义

计算机仿真技术作为一门高新技术，其方法学建立在计算机能力的基础之上。随着计算机技术的发展，仿真技术也得到迅速的发展，其应用领域及其作用也越来越大。尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，它可优化企业结构、组织和生产的各个方面。

当今的制造系统是集现代机械制造、计算机科学和管理工程于一体的综合应用。在制造系统的设计阶段，通过仿真可以选择系统的最佳结构和配置方案，以保证系统既能完成预定的设计要求又能获得很好的经济性、柔性和可靠性，又能有效防止较大的经济损失；在制造过程阶段，通过仿真可以预测系统在不同调度下的性能，以确定合理的、高效的作业计划，找出系统的“瓶颈”环节，从而能充分发挥制造系统的生产能力，提高经济效益。

在仿真中，建模是关键。模型是进行仿真的基础，仿真是模型在计算机上的运行。基于这种原因，我们在分析产品制造中所涉及的模型，以模型分类为基础描述仿真的内容。就产品制造中所涉及的模型大致可分为三类：产品模型、制造系统模型和开发(包括设计、制造和测试)过程模型。它们之间的关系是：产品模型是所有活动的目的和中心，制造系统模型则是产品开发受到的各种约束，开发模型是产品开发的使能器，也是对产品开发活动进行管理和控制的基础。当今，产品模型已从二维工程图到三维实体几何造型。针对三维产品集成定义模型，人们可以对产品进行物理性能、可制造性、可装配性等方面的仿真。通过引入并行工程，使得产品自设计开始就涉及到产品的概念设计到消亡整个产品生命周期里的所有因素，包括质量、成本、作业调度和用户需求。开发过程的仿真已从起初的加工对象在加工过程的仿真转移到对整个制造过程的建模和仿真，仿真内容包括控制策略、库存水平、负载能力等。随着并行工程的应用，使得人们将注意力从单纯的制造过程转移到设计过程方面来，更加注重设计过程和制造过程的一体化。

仿真技术的应用正是以这三类模型为中心展开的。以产品模型为中心的仿真包括：产品的静态、动态性能分析；产品的可制造性和可装配性分析。以制造系统模型为中心的仿真包括：对于复杂制造装备的仿真；对于复杂制造系统的仿真。以开发过程模型为中心的仿真包括：设计过程的仿真和制造过程的仿真。以上三个方面的仿真是相互联系、相互影响的，有时在内容上也会交替重叠。

通过系统的建模与仿真，实现信息共享，借助于现代计算机网络技术和CAD、CAM、STEP、MRPII等计算机辅助设计、制造及管理软件系统，可高效率地在一个制造企业的设计、工艺、供销和管理部门之间，在各车间以及各生产设备之间，在集团内的各企业之间乃至企业与用户之间充分地、及时地沟通各类信息，并在此基础上保证企业系统内各环节、各部门的高度协调，以确保企业实现最优整体效益。

2、制造系统的建模与仿真在企业中对优化企业资源具体应用

在从产品的设计到制造以至测试维护的整个生命周期中，计算机仿真技术贯穿始终。

（一）面向产品的仿真

面向产品的仿真主要包括以下三个方面：

(1)产品的静态、动态性能的分析。产品的静态特性主要指应力、强度等力学特性；产品的动态特性主要指产品运动时，机构之间的连接与碰撞；

(2)产品的可制造性分析(DFM)。DFM包括技术分析和经济分析。技术分析根据产品技术要求及实际的生产环境对可制造性进行全面分析；经济分析进行费用分析，根据反馈时间、成本等因素，对零件加工的经济性进行评价。

(3)产品的可装配性分析(DFA)。DFA分析装拆可能性，进行碰撞干涉检验，拟定出合理的装配工艺路线，并直观显示装配过程和装配到位后的干涉、碰撞问题。

（二）面向制造工艺和装备的仿真

面向制造工艺和装备的仿真主要指对加工中心加工过程的仿真和机器人的仿真。

加工过程仿真(MPS)：由Nc代码驱动，主要用于检验Nc代码，并检验装夹等因素引起的碰撞干涉现象。其具体功能包括：

(1)仿真加工设备及加工对象在加工过程中的运动及状态；

(2)加工过程仿真的每一步均由NC代码驱动；

(3)零件加工过程具有三维实时动画功能，当发现碰撞时，会发出报警。

机器人的仿真：随着机器人技术的迅速发展，机器人在制造系统中也得到了广泛的应用。然而由于机器人是一种综合了机、电、液的复杂动态系统，使得只有通过计算机仿真来模拟系统的动态特性，才能揭示机构的合理运动方案及有效的控制算法，从而解决在机器人设计、制造以及运行过程中的问题。机器人仿真技术大致可分为以下几类：

(1)针对制造系统中机器人的应用开展的研究，如柔性制造系统或计算机集成制造系统中机器人的仿真问题；

(2)针对机器人操作手本身的特性进行的仿真研究，如运动学仿真、动力学仿真、轨迹规划和碰撞检验等问题；

(3)机器人离线编程系统的研究，如利用仿真生成满意的运动方案自动转换成机器人控制程序去驱动控制器动作。

（三）面向制造企业其它环节的仿真

产品开发过程可分为概念设计、详细设计、评审和再设计等阶段。每一阶段又可进一步细分，如详细设计可分为总体CAD、零部件CAD、计算机辅助工程、可制造性设计、可装配性设计等。为了减少产品开发时间，降低开发成本，需要将上述过程所用的各种工具集成起来，以实现并行作业。产品开发过程仿真就是用于模拟上述各种可行方案，从中选择集成的最优方案。仿真的指标包括进度、资源、成本等。清华大学开发了产品开发过程的建模和仿真工具，作为并行工程实施的支撑软件之一。

产品价值链上商业伙伴间的合作和协调是虚拟企业的核心概念之一，因此供应链管理是其研究和开发的主要焦点。供应链管理涉及到整个产品价值链上事务过程的集成，包括供应商、制造商、销售商和用户。它被认为是虚拟企业业务流程集成的关键所在。

参考文献:

[1] 赵美云，方子帆，吴正佳．柔性制造系统仿真研究[J]．三峡大学学报，2001，23(6)：548—552．

篇7

Abstract: With the gradual increase of informationazation construction of Guangdong Grid Company Shenzhen Power Supply Bureau,reliability is a serious problem faced by core business systems such as marketing,production and GIS. For example,the happening of disaster results in the shutdown or inability of restoring of core business systems not only brought huge economic loss for power supply bureau but also brought huge economic and political influence to society. Starting from the features of power industry VSF,the paper discusses the latest VSF technology and its application at core business system of Shenzhen power supply bureau.

关键词:核心业务系统;远程容灾;深圳供电局;容灾应用

Key words: core business system;VSF;Shenzhen Power Supply Bureau;VSF application

中图分类号:TM62 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0200-01

1灾备技术手段的种类

1.1 容灾技术概述。容灾(disater tolerant)是指除了本地系统以外,用户另外建立的冗余系统,当灾难发生本地系统受到破坏时,冗余系统可以接管用户正常的业务,达到业务不间断的目的。容灾表现为一种未雨绸缪的主动性,而不是在灾难发生后的“亡羊补牢”。

1.2 容灾原理。容灾技术的基本原理就是数据备份。数据备份是指为防止由系统故障所导致的数据丢失,而将全部或部分生产数据中心的主机系统存储设备复制到其他的存储介质的过程。数据备份是用户进行容灾系统建设的第一步,也是最终容灾系统恢复的基础。

1.3 容灾系统的构成。容灾系统应包括两个层面的问题:数据容灾和应用容灾。

1.4 容灾关键技术。在建立容灾系统时会涉及到多种技术,目前,关键的技术主要有:远程复制技术、快照技术、基于SAN的互连技术、虚拟存储等。

1.4.1 远程复制技术。远程复制技术是将主点数据中心的数据复制到远程的备份数据中心,随着更新在主站点的执行,远程站点保持与主站点的同步,远程复制技术是容灾备份技术的核心技术,同时也是保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。

1.4.2 快照技术。快照是通过软件对要备份的磁盘子系统的数据快速扫描,建立一个要备份数据的快照逻辑单元号LUN和快照cache。在快速扫描时,把备份过程中即将要修改的数据块同时快速拷贝到快照cache中。快照LUN是一组指针,它指向快照cache和磁盘子系统中不变的数据块(在备份过程中)。在正常业务进行的同时,利用快照LUN实现对原数据的一个完全的备份。它可使用户在正常不受影响的情况下,实时提取当前在线业务数据。其“备份窗口”接近于零,可大大增加系统业务的连续性,为实现系统真正的7×24运转提供了保证。

远程复制技术往往同快照技术结合起来实现远程备份,即先通过远程复制技术把数据备份到远程的存储系统中,再用快照技术把远程存储系统中的信息备份到远程的磁带库、光盘库中。

1.4.3 基于SAN的互连技术。主点数据中心和备点数据中心之间的数据备份,可通过运用SAN的远程复制技术来实现。目前,出现了多种基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术。它们是基于IP的SAN的互连协议,将主点数据中心SAN中的信息通过现有的TCP/IP网络,远程复制到备援中心SAN中。当备点数据中心存储的数据量过大时,可利用快照技术将其备份到磁带库或光盘库中。这种基于IP的SAN的远程容灾备份可以跨越LAN、MAN和WAN。

1.4.4 虚拟存储。虚拟存储技术在系统弹性和可扩展性上开创了新的局面,它将几个IDE或SCSI驱动器等不同的存储设备串联为一个存储池。存储集群的整个存储容量可以分为多个逻辑卷,并作为虚拟分区进行管理。

2电力行业远程容灾系统的特征

广东电网公司深圳供电局核心业务系统的远程容灾系统,相比与其他行业存在着非常明显的特征:①对可靠性要求非常高。供电局核心业务系统涉及到资金量和客户数,必需做到数据非常精确。因此对于数据正确性的比较和修复就尤为重要。②要求延迟尽量小。因为大量的实时数据只有被及时复制到容灾系统上以后,才具有抵御生产系统上各种风险的能力。因此在供电局核心业务系统复制的实时性上,必需尽可能缩短延迟。③带宽保证。对于深圳供电局来说,由于存在电力调度数据网等专网,带宽一般都有充分的保证,但如何提高网络的Qos、减少数据延迟、加快数据同步将是一个非常重要的目标。

3深圳供电局远程容灾系统的建设目标

将原有营销、GIS、生产等核心业务在主、备数据中心间容灾手动切换时间,从8个小时缩短至30分钟左右。

4远程容灾技术在深圳供电局核心业务系统中的应用

4.1 主中心系统构成主要包括:2台RP8400主机3个分区,1台RP8420主机,分别运行营销、GIS、生产、历史等四个应用生产数据库;1台XP512磁盘阵列,容错机制采用RAID5;2台FC 2/16 16端口光纤交换机;一台MSL6030 磁带库。

4.2 容灾数据中心系统构成主要包括:1台rp8420 2个分区,在灾难发生需要紧急切换时分别运行营销/GIS/生产等应用数据库;1台XP128磁盘阵列;2台FC 2/16 16端口光纤交换机。

4.3 容灾系统软件采用HP MetroCluster CA XP,Metrocluster集成Continuous Access XP即为Metrocluster CA XP。作为集成的容灾解决方案,它利用XP存储产品的远程复制功能(Continuous Access)提供HP StorageWorks Disk Array XP系列存储的自动重新配置。

5小结

本文对广东电网公司深圳供电局核心业务远程容灾系统进行了分析和阐述,结合对容灾技术手段的比较和分析,采用了HP MetroCluster CA XP进行远程容灾。

建立性能稳定的容灾系统并不意味着从此可以高枕无忧,还必须要制定容灾的管理制度。深圳供电局从远程容灾的基础理论出发,制定了一系列日常备份制度和灾难恢复措施,如灾难恢复流程,并在实践中不断进行评估、演练并加以完善,以保证远程容灾不仅仅是形式上的内容,能真正意义上确保主业务系统故障情况下业务的连续性。

参考文献:

[1]李涛.信息系统容灾抗毁原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007.

篇8

【关键词】 配电通信网 光纤通信技术 应用分析

点多、覆w面广、分散是配网通信网络的主要特征，所以，必须要从实际情况入手，正确的选择区域配网的具体通讯情况。因为城市建筑物阻挡、负荷大、杂散电波多等因素的制约，这样在应用无线通信时会遇到困难。对应的，光纤通信技术具有通信量大、安全性高、传播速度快、传输距离远的有点，因此，在配电网通信技术中光纤通信技术得到了有效的应用。

一、分析几种常见的光纤通信技术

1.1工业以太网技术

该技术就是通过发展比较成熟的工业应用技术和以太网技术相结合发展起来的一种新型光纤通信技术。对比传统的以太网技术，它具有以下特征：首先，这种网络一般在较为恶劣的环境内运行，要确保工业通信装置能够在高温度、高海拔、高湿度的供电环境内运行；其次，民用以太网很多都是随机性流量，工业网络中存在较多的周期性流量，并且，能够有效的预测到流量的产生情况；再次，有效的保证网络宽带应用情况时民用网络的首要目标，通信设备的很多功能都是通过可用流量小于网络流量时的流量控制策略。在特殊的情况内，可能发生数据损失或者延时较大的问题。而就工业网络而言，工业系统的运转情况会决定着通信流量情况，一般是不可以有数据损失出现的，也不应用流量控制，通信设备必须要保证在大流量状态下能够正常收发数据。工业通信网络需要通信的实时、稳定、可靠、安全，并且，对自愈力有较高要求。工业网路多数为专用局域网络。

1.2 EPON技术

这种技术是通过点到多的双向单纤接入网络，由POS、ONU、OLT三个部分一同构成了EPO系统。OLT通过需求完成相应的配置，通过多个ONU和POS将OLC连接到一起， POS是一个简单的设备，不用电源带动。能够被安置于全天候的环境中，一般有32、16、8个分线一同构成了POS，此外，能够实现多级共同连接。用广播形式来呈现EPO系统，可以按照本身逻辑链路标识将各个ONU的接收数据选择出来。上行选择应用TDMA形式，通过EPON系统能够统一调度各个ONU。通过系统时隙发送上行数据，进而确保不发生数据的碰撞问题。

二、配电通信网中光纤通信技术的应用

2.1应用工业以太网技术

在中压配电网组网架构方面，工业以太网交换机一般都能够灵活的运行，能够通过随意的一种拓扑结构在各种场合中出现，主要涵盖：星型、网状、总线和全连通等架构。因为中压配电网通信的基本特征，会非常广泛的分布着各个子站通信终端设备，量多而又分散，所以，一般的时候都会应用星型加环网保护模式，这样不但可以相控制中心快速的传递终端数据，冗余网保护还可以确保数据能够被稳定的传输。

接入层与核心层是中压配电通信网中工业以太网的基本组网架。

接入层把各个开关柜、变电箱、数据采集装置、配电房和柱上开关等配电装置接入到通信网络内。按照具体的接入点情况，选择合理的环网接入方法，也可以按照具体接入点的分布状况，划分耦合环、双归环、相切环和变电链路等方法，这样都能够将链路的保护功能发挥出来。

核心层结构稳定且清晰，构成环形保护带，从而将核心层网络的稳定性增加。核心层网络拓扑与架构不会因为配网自动化接入点的变化而改变。可以按照变电站结构区组织与规划核心层，应该利用最合理的路径实现路径稳定、清晰和简单的覆盖。

这种组网方式的优点：

①核心层结构可靠简洁，便于规划网络，构成可靠的核心层架构。

②接入层的网络拓扑结构能够灵活的按照电力光缆的铺设形式完成规划与施工，支持各种耦合环、相交环、双归环、相切环的运行。

③在后期，能够灵活的修改和增加接入层的网络，其网络弹性非常优越。

④接入层利用环网的形式能够把网络向广大的配电网接入点内延伸，并且，会在50ms以内控制链路保护的冗余时间，从而能够将配网通信网网络的可靠性和稳定性提升。

⑤强大的路由功能与三层交换功能，可以更好的完成点到点之间的通信。

2.2在配电网通信网中应用EPON技术

在中压配电网通信内，在变电站出设置OLT，分别将主干网数据设备或者传输设备安装到各个变电站中，变电站通信层负责汇聚通信终端数据，并且，利用主干数据网或者传输网和主站系统实现通信。OLT能够设置出两个PON口，然后构成两个链相互备份，每个ONU能够利用双PON流分别向这两条链路上连接，从而将网络传输的可靠性增强。为了将网络运行的可靠性和稳定性进一步增强，关键的站点还能够通过两个OLT各呈现出一个PON的口，将手牵手的两条链的组网方式展现出来。分别向这两条链上各个双PON口ONU，这样能够完成主干光纤、分光器、分支光缆全网、PON端口、OLT设备的保护。每一个PON口、任何一条光缆、任何一台OLT、任何一个分光器产生问题，对ONU的运行情况都不会产生影响。在手拉手的保护策略下，会在50ms以内控控制切换时间。

三、具体的应用情况对比分析

3.1比较分析扩容与网络规模

工业以太网的扩容只需要将光链路以及新的交换设备添加进去即可，不用再次添加其余设备。同时，因为其传输距离要远于EPON系统。所以在组件环网时，不会过于严重的限制设备数量，为了维护方便，应该在50个以内控制环网以太网数量。而且组网灵活、简单，对网络规划要求不严格，在不同的组网方式中都可以被应用。

在扩容时，EPON系统需要更换光路器，通过增加分路器来增加分路器光的方向。因此，在设计EPON系统时，应该将光功率余量与光纤资源预留出来，保证能够向扩容点设备中传递更多的光功率。新增加的节点应该增加OMU以及分光器，通过此确保网络的扩容。然而，无源器件时EPON分光器的主要特征，不能够放大信号，所以，需要在20KM以内控制最远通信，同时，会有插入损耗情况出现在分光路器中，所以，EPON进行组环时，需要在12级以内控制各个单环，在7级以内控制各个手拉环，而此限制并不会出现在工业以太网中。

3.2对比分析业务安全接入情况

工业以太网一般是通过局域网进行运行的，自身并不具备安全接入的认证功能，应该通过802.1x协议限制用户经由访问端口进行访问的网络或者没有授权的设备。

EPON技g中的网络、系统管理和用户都应用了多种机制。主要涵盖以下方式：首先，EPON系统呢每个ONU所发放出的数据很难被其余NU所接收，也就是不会窃取上行信息，下行通过广播方式，按照逻辑链路标识，ONU会选择是否去接收；其次，适合应用三重加密计算法，OMU会将秘钥生成出来，并且会定期更改这些秘钥，然后加密处理这些数据；再次，对ONU的多种认证接入方式都可以给予支持，比如混合认证、MAV地质、LOID加passWord，防止认证不通过的ONU向系统中接入；第四，对用户认证一同支持有关端口的标识认证给予支持；第五，有着较强的DHCP保护功能；具有较强的IP/MAC的保护功能。不但能够上报用户端口，此外，还可以有效的监测认证工程，将用户端口的源MAC于源IP过滤条目自动生成出来，仅允通过认证的源MAC与源IP向网络中接入，从而很好的防止MAC或者IP地质的虚假性，避免接入非法流量。

结语：通过上文分析得知，工业以太网技术以及EPON技术室我国配电网所主要选择和应用的光纤通信技术。工业以太网非常适合应用环形组网，具备优越的环境适应能力，而且，还具备网络扩展能力强、设备运行稳定等优势，然而，接入措施安全性能差，标准不完善的问题也时常存在。对应的EPON技术非常适合应用树形组网或者星型组网，具备产业链完善、标准成熟、安全接入性能好的优点。然而，也具有网络扩容难度大，工业运用性能差的劣势。综合上述特征，将专门的网络系统应用到配电网中，对工业应用特性、安全方面和环保方面都提出了较高的要求，所以，可以优先选择应用EPON网络和工业以太网。为了确保相关单位及工作人员更好的掌握这些组网技术，文章通过上文对相关内容进探究，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的理论和技术帮助。

参 考 文 献

[1]赵荣峥.中新生态城智能电网综合示范工程系统通信网的研究与设计[D].华北电力大学.2013.

[2]裘建开，庄建勇，何君杰.光纤通信技术的特点及其应用分析[J].信息化建设.2015（11）：632-633.

[3]范秀国.浅析电力通信中光纤通信技术的运用与影响[J].通讯世界. 2017（04）：136-137.

[4]马峰国，牛丽红.浅谈光纤通信技术的发展特点与应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2012（05）：613-614.

[5]王彤.浅论光纤通信技术的特点及其应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）. 2012（03）：985-986.

[6]曾宏锋.光纤通信技术在电力系统中的应用探究[J].通讯世界.2016，02（02）：251-252.

[7]申森，王思谨，王晓明.矢量距浓度免疫遗传算法在电压治理中的应用[J].电气应用.2016（13）：652-653.

[8]张亮，郭安乐，胡博.EPON和Mc Will技术在配电通信网中的应用[J].科技视界.2016（03）：259-288.

篇9

关键词 变电站 网络 应用

中图分类号：TM63 文献标识码：A

目前，电力系统年为各种自动化系统配套采购的工业通信设备数量很大，如果能够拥有自主产权的工业通信设备，将为公司节省掉大量采购成本。从发展的角度看，通信技术越来越成为电网自动化的基础，通信产品越来越成为自动化系统的核心，没有自主的技术和产品，将会严重影响电网自动化系统的发展。从技术引领的角度看，公司在电网自动化多个方面都处于领先地位，在变电站高可靠性通信技术方面也应当具备与其相适应的产品，才能长期保持公司的技术引领地位。

1现阶段智能变电站网络的技术应用和业务需求分析

1.1智能变电站网络的技术应用分析

基于高可靠性技术的智能变电站网络的研究基本思路是通过引进新的先进通信技术对现有的工业以太网交换机网络进行提升，提高变电站网络的可靠性、安全性，通过简化网络的架构、提升网络的综合业务能力降低网络的成本；目前数字化变电站主要采用工业以太网。随着数字化变电站技术的发展，对通信技术要求的提高，以太网技术的应用发现了一些问题，主要表现在以下几个方面：

（1）由于通信资源的竞争存在一定程度的不确定性，无法保证变电站自动化对数据传递时延、可靠性和稳定性极高的要求；

（2）通信时延的稳定性方面存在不稳定问题；

（3）存在通道之间相互影响的现象。

1.2智能变电站网络的业务数据分析

现有变电站通信网络组成复杂、设备数量众多、成本高居不下，为了简化变电站网络的结构，降低网络的成本，智能变电站网络引入了无源光网络技术PON，组建拓扑结构简单、可靠的双星形网络结构；PON是一种纯无源介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本；PON采用单光纤频分复用技术，可以大量减少变电站光纤网络的复杂度，进一步提高网络的可靠性。通过对现有的PON技术进行变电站适应性改进，推出的变电站专用PON可以提供多业务综合承载能力，通过复用实现实时和非实时数据通网传递；目前采用的以太网技术是一种面向非连接的技术，存在一定程度资源竞争现象为理顺变电站网络业务，我们必须对现有数据流进行分类、归并。

2智能变电站对于网络技术应用的提升方向分析

现有网路及交换机己无法满足新一代智能变电站的要求，实时交换无源光网络的提出也是适应技术发展趋势的。实时交换无源光网络的核心是实时交换机的应用；由实时交换机组成的实时通信系统将替代目前以太网交换机组成的通信系统，成为支撑新一代智能变电站的通信基础，而实时交换机的设计方案必须在以下几个方面有较大的提升：

（1）对各种规模变电站的适应能力（开闭所、配网变电站、中型变电站、大型变电站），通过组网能力的改进重点提升通信系统的伸缩能力，降低通信网络组成的复杂度，提高通信系统的性能和可靠性；

（2）对各种类型的变电站通信负荷的适应能力（快速报文goose、高速测量报文SMV、文件报文MMS等），重点提升对高速通信报文通信时延方面的技术指标，提高通信系统对日益复杂的变电站数字化、自动化的数据传递的支撑水平；

（3）降低目前日益高涨的数字化变电站通信建设成本，通过新技术的应用和网络结构的改进，以及开放性和标准化体系的建立，进一步降低通信系统的建设成本，促进数字化变电站和智能电网技术的推广应用。

一方面虽然工业以太网交换技术在数字变电站通信网络中起到了很好的作用，但由于前面章节所提到的各种限制的原因，在应用过程中遇到资源竞争、通信稳定性的问题；另一方面为了提高数字化变电站控制系统的可靠性，降低通信不确定性带来的风险，有关部门提出了 “直直跳”的要求；这使得以太网交换技术的应用，尤其在变电站过程层的应用遇到了一些问题。继电保护的专家认为有必要对数字化变电站的通信方式进行深入的研究，找出性能更优的通信解决方案。

另一方面，以太网技术以组网灵活、终端接入方便、数据交换适应能力强为特点，为此牺牲了通信可靠性和通信时延的稳定性；而数字化变电站的间隔层通信大多与继电保护和测控相关，需要非常高的通信可靠性和通信时延的稳定性。要解决上述问题必须调整目前数字化变电站局限于工业以太网交换机技术的思路，研发新的实时交换机替代间隔层的以太网交换机，实时交换机必须克服以太网交换技术的不足，重点在通信资源的占用方式和管理策略上下功夫，必须具备以下特点：

（1）保证极高的数据传递可靠性和稳定性，减少或消除通信资源分配的不确定性；

（2）尽量保持数据传递的时延稳定，最好做到通信的时延固定不变；

（3）尽量消除不同的数据在传递过程中生产的相互影响，实现终端之间逻辑上“直采直跳”的通道连接方式。为了实现上述要求，新设计可以采用面向连接的具有或者接近电路交换特点的交换技术替代以太网技术作为实时交换机的基本技术体制。

3结语

智能变电站是电力系统发展的必然趋势与重要组件，而为了能够促使变电站更好地发挥其智能信息化技术效应，不仅需要了解其运作的基本需求以及现有的技术应用，更需要结合现状知悉现有的问题，并朝着改善的方向努力提升，开发新型交换机来满足新业务的需求。

参考文献

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关键词：工业自动化；多功能控制；实验教学平台

良好的实验实训平台是学习工业自动化类课程的重要保障。一个自动化实验教学平台，不但要能开设一般实验项目，还要方便追踪学习进程，并随着课程的深入，开设更复杂、难度更高的实验项目，满足自动化实验教学由入门到精讲的一系列渐进式课程的实验教学。以往的专业实验教学平台占用空间大、更换元器件困难，无法依据教学需求进一步开发。基于此，自动化与智能控制技术项目团队依据职业技术教育的特点，开发出占用空间小、功能全面、性能稳定的工业自动化多功能控制系统实验教学平台［1］。

1实验平台的框架设计及选型

为使学生能循序渐进地了解实验内容，工业自动化多功能控制系统实验教学平台涵盖从简单的入门级单机、单进程实验，到难度较大的联机、联网、多进程实验［2－3］。该平台的实验项目均来自实际工程项目，由较有代表性的项目经简化或小型化演变而来。设备上采用香蕉插头连线方式，以节约线材和更加充分地利用教学时间，进行多样或者重复性的实验。工业自动化多功能控制系统实验教学平台采用通信模块的目的是为了便于扩展连接多台支持CSMA／CD、RS485的通信设备，弥补自动化实验教学设备在通信教学上的不足；添加支持MODBUS通信协议的总线设备也是为了弥补在自动化实验教学上对现场总线的教学的缺失。而作为一个完整的流程型中大型自动化生产线，总线设备是非常重要的一环，是学生必须掌握的知识。此设备平台在自动化教学的完整性和实用性方面也是一种新的尝试。该实验教学平台分为12个区，分别是电源与电源控制区、PLC与模拟量扩展模块区、伺服驱动器区、触摸屏区、现场总线信号采集器区、伺服电机与丝杆模组区、步进电机与同步带轮及编码器区、变频器与电位器区、步进驱动区、电源状态显示区、信号输出指示区、信号输入区，涉及的元器件有漏电开关、电压电流表、开关稳压电源、可编程逻辑控制器（PLC）、可编程逻辑控制器模拟量扩展模块、PLCRS485通信扩展板、伺服驱动器、触摸屏、固态继电器、现场总线1A＋2D信号采集模块、伺服电机、丝杆滑块模组、步进电机、同步带与同步轮、编码器、变频器、电位器、步进驱动器、红色LED指示灯、绿色LED指示灯、绿色无自锁按钮、绿色有自锁按钮、电阻型温度传感器、电偶型温度传感器、霍尔开关、光电开关等32种自动化教学需要用到的元器件。这些元器件都可以通过香蕉插头方便地进行布线连接。按照红色电源正极、黑色负极、绿色信号的原则选用导线与插头并进行区分，可以更直接地体现各个元器件间的相互关系，有利于学生理解电路原理。该台面上的接口均为弱电接口，并加有漏电保护装置；系统总功率不超过500W。实验教学平台（见图1）已获专利授权。

2可进行的实验项目

2．1实验类型

在实验教学平台所包含12个区中，每个区都可以进行独立实验或者关联实验。主要可分为以下6类实验：（1）按键反馈及人机交互类实验：进行人机工程交互界面设计；（2）运动控制类型实验：进行伺服／步进电机的定位和速度控制；（3）模拟量传输类实验：进行PID恒温控制；（4）本地及远程类实验：进行TCP／IP协议或CS－MA／CD协议联机；（5）工业通信类实验：进行MODBUS通信；（6）现场总线类实验：进行模拟／数字信号的远程读取／采集。为便于实验教学指导，实验教学平台各区的接口都有清晰的指示符，学生可以很方便地找到设计的输入／输出端口。

2．2拓展实验的意义

在进行工业自动化多功能控制系统实验教学平台设计时，通信是着重考虑的内容［4］。该实验教学平台选用市场占有率较高的产品，如支持以太网通信的S7－200SMART，可编程逻辑控制器（PLC）。此外，该实验教学平台引用了物联网概念，伺服驱动器、变频器、远端数据采集模块、触摸屏组态等也具备RS485电气特性，步进驱动器可支持RS232电气特性以及多个支持MODBUS协议的传感器，这使得实验教学平台在进行多机使用的情况下，可以进行复杂的设备现场总线／物联网的搭建。

3教学实验应用

3．1实用性应用

实验教学平台选用了多种类型的传感器，如开关型传感器、电压型传感器、电流型传感器、PNP型传感器、NPN型传感器、远程自带协议型传感器等。多种类型传感器的选用，丰富了授课及实践内容的知识面。可编程逻辑控制器（PLC）采用了支持以太网的设备，虽然短期会受到通信环境及硬件兼容性方面的限制，但是可以满足今后物联网向自动化控制方向的延伸发展，使得学生能紧跟行业发展的步伐，总体上还是利大于弊。由于一些较复杂的中大型自动化工程的技术重点往往是工业通信技术，所以实际通信技术应用也是自动化课程实验教学的重点和难点。实验教学平台被设计成可以搭建成一个完整的自动化控制的实体控制系统，将教学与应用结合起来，从控制到执行构成一个整体，也可控制与执行分离［5－6］总之，该实验教学平台支持工业通信实验，且引入底层的工业通信方式及使用方法，从而让学生掌握工业应用设计的理念、产品选型等知识与技能。

3．2典型性应用

实验实训教学环节在工业自动化课程教学中具有重要作用，旨在培养学生的工程设计能力、新技术应用441实验技术与管理开发能力、创新意识和创新精神［7］。工业自动化多功能控制系统实验教学平台能开设的实验实训项目具有典型性，均为生产过程的典型案例。

篇11

我国职教理论界已经开始跟踪德国职教课程发展的本质问题,如“学习领域”课程,认识到课程开发模式的发展“不光是一种课程组织方式的变革,而且在本质上体现的一种更深的课程价值观的变革”。

在不断探讨中,如何结合我国国情,将先进的课程开发方法本土化,成为人们研究的热点,也取得了一些成果。下面介绍一下教育部高职高专通信类专业教指委在专业改革方面的一些探索与研究工作。

1专业设置及教材现状调查

为了了解各高职院校通信类专业建设与课程设置等情况,我们对深圳职业技术学院、安徽电子信息职业技术学院、常州信息职业技术学院、西安电力高等专科学校、廊坊职业技术学院、柳州运输职业技术学院、淮安信息职业技术学院、北华航天工业学院、石家庄邮电职业技术学院、四川邮电职业技术学院、南京工业职业技术学院等二十多所院校的专业设置、课程开发、教材使用情况进行了调查,调查结果表现出如下特点。

(1) 专业设置集中度大

根据初步统计,有超过一半的开设通信类专业的学校开设了通信技术、移动通信专业,在一些有通信行业背景的高职院校开设了计算机通信、光通信技术、通信工程设计与监理、电信营销、通信网络与设备等专业。

(2) 专业主干课程差异较大

在调查的院校中,相同专业开设的主干课程差异较大。下面以参与调查的两个高职院校为例,它们开设的通信技术专业的主干课程分别为:

① 移动通信技术、光纤通信技术、现代交换技术、接入网技术、现代通信网、数据通信技术;

② 移动通信技术、光纤与数字同步系统、程控交换技术、通信线路。

(3) 学科特色明显

在对24个高职院校开设的157门课程进行调查时,发现其中有38门课程设置相对比较集中,其中:程控交换技术与设备、程控交换原理、电路分析、高频电子线路、光纤通信技术、模拟电子技术、数字电子线路、数字通信原理、现代通信网、信号与系统、移动通信、专业英语等课程设置非常集中,开设的学校超过半数。这些课程设置体现出较明显的学科特色。

(4) 课程内容差异大

从调查的结果看,各学校通信类专业开设的相似课程,其内容差异较大。如与电子技术基础相关的课程有:数字电子技术、模拟电子技术、模拟电子线路、电工、高频电子电路、电工与电子技术等多种课程名称。教材选用比较分散,在调查的12所院校使用的177种教材中,只有4本教材使用量超过1000本,使用量超过500本的也只有22本教材。

2通信类专业布局研究

为促进我国高职高专通信类教育的健康发展,我们根据教育部颁布的《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录(试行)》和《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录管理办法(试行)》,组织专家对通信类专业布局进行了研究。

我们在专业调研的基础上,分析了通信类高职高专人才培养及通信行业的需求,认为高职高专通信类专业人才培养应面向企业基层岗位,培养通信生产制造、通信工程、通信技术、通信设备装调、通信系统运行维护管理等方面。从专业大类来说通信类专业应包括:电信类和邮政类。目前,在高职高专目录中没有邮政类专业,但社会有邮政方面的人才需求。

在分析调研及研讨的基础上,我们初步确定目前高职高专通信类专业布局(见图1)。

图1通信类专业布局图

3通信类专业设置范例研究

在专业布局研究的基础上,依据通信行业特点,结合部分学院的专业教学情况,在教育部相关文件的指导下,我们进一步对专业设置的情况进行研究,以专业设置范例的形式提供阶段性的研究成果,为各学院的专业建设提供参考。

我们对14个通信类专业进行了研究,提出了相关的基本素质要求、给出各专业的培养目标和规格、能力结构、专业素质、专业课程体系结构(如图2所示)等范例。下面以通信技术专业为例进行介绍。

(1) 通信技术专业培养目标和规格

本专业培养德智体美全面发展,掌握通信技术的基本理论和实际操作技能,熟悉现代通信技术,具有较强的计算机操作和应用能力,能够从事各类与通信技术相关的面向生产、建设、服务和管理第一线的高技能人才。

(2) 通信技术专业能力结构

学生通过三年的学习应该具有以下能力:

(3) 通信技术专业素质

(4) 通信技术专业课程体系结构

图2通信技术专业课程体系结构

课程体系结构说明:

① 上图中间箭头覆盖的部分为该专业基本的课程内容,两侧箭头所指的内容为各学校可拓展的特色课程。图中所示主干课程仅供各学校参考,并不能完全反映各学校的具体情况,各学校可根据情况进行拓展。

② 专业拓展课程可由各院校根据学生就业市场的情况灵活设置,以满足学生的学习兴趣和个性发展的需要,同时反映各院校的办学特色。

③ 专业建设应从纵向和横向两个方面考虑,从纵向看,在专业通识课程的基础上,针对每个专业可考虑1-2个专业核心能力的课程培养链路;从横向看,培养专业核心技能的课程应采用适合高职学生特点的课程开发模式进行开发(如行为导向的开发模式等)。

④ 本专业的岗位目标是通信产品的生产及通信系统工程安装与维护,属宽口径专业,相应的课程也包括面向产品生产和面向系统工程的课程两大类。

⑤ 本专业课程体系的基本架构包括专业通识课程、职业技能课程、专业知识课程及拓展课程,其中,专业通识课程包括文化类课程、计算机基础类等课程,强调对学生基本素质的培养,职业技能课程应直接针对就业岗位所需要的知识与技能,以实用为主,并要求获得相关的职业技能证书,专业知识课程教学内容应基本涵盖通信技术领域的相关知识,浅显而宽泛,拓展课程可根据学生个性发展的需要及各院校毕业生工作的实际需要开设。

⑥ 图中所示课程可根据实际需要作进一步的调整,如在通信设备运行与维护课程中增加“程控交换机操作与维护”、在通信原理课程中分解出“光纤通信”课程等。

⑦ 对职业能力课程建议采用工作过程导向的课程开发模式进行开发,并实施多种模式进行教学,如一体化教学,项目课程教学等。

⑧ 生产性实训课程宜安排在最后一学期进行,教学过程中也可以因地制宜插入一些职场体验训练,以增强学生对通信技术专业工作环境的体验,激发学生的学习兴趣。

篇12

 

面对我国经济发展转型升级与全面提升国际竞争力的紧迫要求,为了培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的各类工程技术人才,教育部于近期提出了实施“卓越工程师培养计划”,该计划也是正在制定的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中的重要内容。而通信行业是我国快速发展的朝阳行业,改革开放以来,通信行业迅猛发展。电话用户尤其是移动电话用户近几年飞速增长。数据业务种类日益丰富,固定数据通信业务的宽带化和IP化进程明显加快,基于互联网的各种数据业务发展迅速,移动短消息业务快速发展,移动数据业务也呈上升的趋势。通信行业的快速发展也意味着对通信技术人才的需求大量增加,随着3G等新技术、新业务的发展及电信行业对国际开放,需要大量的通信技术人才,使得通信技术人才成为经济建设的紧缺人才。如何把培养通信技术人才与大学教育结合起来,培养企业所需的通信工程师,便成为我校大学教育的一个命题,这也是本课题的出发点和落脚点。

 

一、存在的问题

 

目前,我校电子与信息工程学院(以下简称“我院”)电子教研室有电子科学与技术和电子信息工程两个本科专业,随着这两个专业招生数量的增加, 增设新的专业方向也成了急需解决的问题。而在电子类专业增设通信技术方向一方面比较容易实现,另一方面也使学生有更多的就业机会。因而,从2009级开始,我院便开始考虑增设电子类专业通信技术方向。

 

二、教学改革的目标

 

电子专业通信方向旨在培养具备通信技术、通信系统和通信网等方面的知识,能在通信领域中从事设计、制造、运营及在国民经济各部门和国防工业中从事设计,能应用通信技术与设备的工程技术人才,以满足社会对通信工程技术人才的需求。根据“卓越工程师培养计划”,本科主要培养应用型(制造、施工、运行)工程师。借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验,创建具有中国特色的工程教育模式。通过教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养大批卓越工程师。对照“卓越工程师培养计划”的目标与要求,以及我校电子类专业通信方向的现状,如何规划通信方向的专业基础课和专业课的教学内容、教学计划、实践环节、教学方法和手段及各门课程之间的有机衔接等问题,都需要我们认真去研究,去探索。

 

三、教学改革的思路

 

借助于我们以往的教改经验及其他院校的经验,[1-3]依据基于工程师培养的通信技术方向培养体系建设的既定目标,我们主要做了以下四个方面的工作。

 

1.理论教学体系建设

 

电子类专业通信方向的专业基础课程和专业课的教学内容、体系结构的建设分两个阶段进行。第一阶段是组织调研,对课程体系和教学内容进行优化与整合,开设本专业基础课、专业必修课和专业选修课,进行教学方法和教学手段的改革和优化。例如在课程设置上,我们对通信方向增加“通信原理”、“信息论与编码”、“射频电路设计”、“移动通信”等基础课程和专业课程。第二阶段是进一步修订培养计划、培养目标,完善理论课教学大纲、实验教学大纲和考试大纲。在这一阶段,我们对以上课程的教学大纲进行了重新制定。由于工程师所承接的设计课题,从开始到结题,要经历检索、立项、课题组织、资源配备、方案论证、设计评审、制作加工、安装调试、课题验收等一系列技术任务过程,要很好地完成这一系列的任务,就需要工程师有一个合乎需要的知识结构。在培养计划制定上,从图书馆检索到通信系统的设计制作,都进行相应的安排。此外,现代科学技术和社会的飞速发展,使得许多学科之间的界限越来越不明显,边缘学科的发展日益广泛,工程师需要掌握的知识也越来越多。考虑到电子类通信方向主要培养通信工程师,培养通信类技术人才,而在通信系统中,往往会涉及语音、图像处理等学科, 因而在专业课的设置中,我们增加了“语音信号处理”、“数字图像处理”等专业选修课。

 

2.实践教学体系建设

 

实践环节是促进学生理论联系实际、学以致用、提高全面素质与能力的十分重要的环节,通信方向的许多知识和技能必须在实践的过程中才能掌握。工程师培养所固有的实践性决定了工程院校应与企业进行广泛合作,实施产学研合作教育,以提高人才培养质量。比如电子类学生将来从事设计开发,学生除掌握基本的理论知识外,还应掌握一些实用技能,能读懂中英文技术资料,能运用DXP2008画电路图,会用MATLAB仿真软件,会编写C语言程序,熟练掌握示波器、频谱仪、万用表等仪器的使用。掌握了这些技能,再至少参加一个工程项目的开发设计工作,就能掌握成为一名电子工程师的基本素质,了解开发工作的基本流程。进入工作岗位后,只需要很短的过渡期就能投入工作,这是企业最喜欢的人才类型。否则连示波器都不会用,连电路板制作流程都不清楚,进入企业,只能从头再来,从学徒开始。延长了企业的培训周期,加大了企业的用人成本,这也降低了学校所培养人才对企业的吸引力,增加了学生的就业难度。

 

对照通信方向的培养计划,我们对所有的实践环节进行了重新规划和补充,并重新修订了专业基础课和专业课的实践教学大纲。增加了学生的实验、实习项目和时间,积极筹建通讯技术实训基地(见图1)。通讯技术实训基地由通信原理实训室、射频实训室、通信网络实训室和移动通信实训室四部分组成,可使学生从射频到通信控制、通信网络等都有一个整体的实训。此外,我们正积极与企业商谈,走学校与企业联合培养之路,使学生有3年在学校培养,有1年直接由企业培养,实现学校和企业联合培养工程师的模式。

 

3.师资队伍建设

 

师资队伍建设是人才培养的保障。没有一流的教师,不可能有一流的大学。曾任清华大学校长的梅贻琦老先生有句名言:“大学者,非大楼之谓也,乃大师之谓也。”我校首先加大通信方向人才的引进,2009年我院引进通信方向博士3名。同时继续加大青年教师的培养力度,争取本专业大部分教师都取得博士学位。大力引进一些对本专业发展做出贡献的高层次人才,2009年我院引进学科带头人1名。调动教师的科研积极性,提高学术梯队的科研水平,继续完善青年教师导师制度等。另外,学校还积极鼓励青年教师参与横向科研活动,有近1/3的教师参与横向科研工作。多种举措使得教师的工程实践能力得到很大提高,有效地提升了教师的工程化教学和科研水平,为培养一线工程师提供了坚实保障。在加快引进高层次、高学历的中青年教师的同时,逐步建立健全教师管理办法,对教师的进修与培训、考核、职称评定、课堂教学、科研等进行制度化,鼓励教师不断提高业务和学术水平,力争建立一支素质优良、结构合理、专兼结合、工程特色鲜明、相对稳定的师资队伍。

 

4.创新能力培养

 

大学教育在培养工程师的同时,也应着眼于学生长远的发展,进行前瞻性教育。关注大学生的创造潜质和未来发展方向,使大学生在不断发展的过程中提升创新能力。而这种创新能力的培养,使学生在通信产品设计与开发过程中更具创新能力。大学生创新能力的培养必须遵循个性化与群体化相结合的原则,既要培养学生独立自主精神,又要培养他们的团结协作精神。因为一个通信系统的开发,涉及射频、基带信号处理等许多环节,单靠一个人是很难完成的。要想在现在的通信行业有所创造,就必须学会团结协作,与别人合作。同时,在课程及教材体系等方面,增加专业选修课的数量,建立富有创造性的课程体系及教材体系。

 

四、结束语

 

我校以培养有特色的工程技术人才为目标,致力于卓越工程师的培养,这需要我们确立新的教育思想和理念,根据未来社会的需要建立通信类人才合理的知识结构和培养体系。本文就通信技术方向课程体系改革进行了一系列探讨。在改革中突出能力,特别是实践能力、创新能力的培养。应加强实验教学改革,教学与实践结合,走校企联合培养之路。最终培养出企业所需的有特色的工程师,提高竞争实力,使大学教育有质的飞跃,推动高等教育向更优质方向发展。

篇13

关键词：无线传感器网络；物联网；传感器节点

中图分类号：TP391.44文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）08-0025-02

2009年在无锡成立“感知中国”中心，并且，目前针对物联网的《国家物联网“十二五”发展规划》也正在制定过程中，进一步确定了物联网技术在新兴科技领域中的重要位置。而无线传感器网络作为物联网中的核心产业，也需要更多的关注与研究，以促进物联网的发展，使得物联网成为新的全球经济增长点。

1无线传感器网络和物联网的简介

1.1无线传感器网络

无线传感器网络（WSN, wireless sensor networks）是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过集成化的微型传感器，协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息，并对信息资料进行处理，再通过无线通信方式发送，并以自组多跳网络方式传送给信息用户，以此实现数据收集、目标跟踪以及报警监控等各种功能。

目前，传感器信息获取技术逐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，其智能化的发展将会带来一场信息革命。无线传感器网络技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，该技术具备的感知能力、计算能力、通信能力，给更多WSN的应用空间和应用价值提供了可能性，是物联网当前研究开发的热点之一。

1.2物联网

物联网（IOT, internet of things）顾名思义就是物物相连。目前较为认可的物联网定义为：物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

另外，物联网可以理解为通过“泛在网络”实现“泛在服务”，基于个人和社会的各种需求，通过融合前沿智能技术，实现人与人、人与物、物与物之间所需要的信息采集、传递、存储、加工处理、决策使用等综合服务，是一种更加广泛深远的未来网络应用形态。

物联网最为明显的特征是物物相连，信息可以自动化处理，无需人为操作，所以效率极高，降低了人为因素引发的不稳定性。因此，物联网在各个行业中的应用潜力非常巨大，应用领域也非常广泛，发挥了极大的价值作用，而且物联网将与互联网有效地整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。

2无线传感器网络在物联网领域中的应用

物联网是由感知层、网络层和应用层构成的层次体系。感知层主要涉及到RFID、传感器、二维码等机器设备，然后通过电信网和互联网的融合网络层，及时准确地传递物体基本信息，在应用平台上，利用各种先进智能技术对信息资料进行分析处理，以便对物体进行智能控制。如图1所示，传感器在基础感知层，负责对物体信息的采集和抓取，这一功能对于物联网技术的发展和应用，起着至关重要的支撑作用。

2.1无线传感器网络在军事领域中的应用

无线传感器网络的可快速随机部署、可自组织、隐蔽性强、高容错性等特点，使得传感器节点在恶劣的战场环境中发挥极大的作用。

在军事领域应用方面，结合无线传感器技术思想，将大量廉价传感器节点，通过飞机或火炮等发射装置，按照一定的密度投放到待监测区域内，对节点周边环境的各种参数，如温度、湿度、声音、磁场等信息进行采集，然后由传感器自组织网络，通过网关、互联网、卫星等通讯方式，传回信息中心，实时监控敌军兵力与装备，实时监视冲突区，进行目标定位，战场评估，并实现各种攻击的监测和搜索等功能，有效地提高军队的作战决策能力。

2.2无线传感器网络在工业领域中的应用

无线传感器网络在工业领域中的应用比较广泛，比如工业安全、先进制造、交通控制管理、安防系统、仓储物流管理等领域，其中工业安全领域的应用研究已日趋壮大。在计算机技术、无线通信技术、微电子技术和网络技术发展的推动下，工业通信技术正朝着智能化和网络化的方向不断发展。目前，随着测控系统规模的不断扩大，煤矿、石化、核电等行业对工作人员安全及易燃、易爆、有毒物质的监测成本非常昂贵。其中，煤炭行业对先进的井下安全生产保障系统的需求日渐巨大。因此，降低投资和使用成本成为工业通信技术发展新阶段的迫切要求。而无线传感器网络的成本低廉、方便简捷、泛在感知等特点可以满足工业通信领域的多个要求。对传感器节点经防爆处理和技术优化后，用于危险的工作环境，实时全面地监控员工安全及工业全流程，及时获取险恶工作环境下工作现场的员工基本情况、工作环境状况以及其它无法在线监测的重要工业过程参数，并在此基础上，优化控制工业流程，提高产品质量，降低工业生产过程中的各种安全事故，达到国家指定的安全生产目标。目前，作者所在的山东省科学院省计算中心部门无线传感器网络团队开展了煤矿井下定位系统的研究，取得了重要的研究成果。

2.3无线传感器网络在农业领域中的应用

农业作为中国发展经济的一大基础，促进其优质高产将产生重大的意义。无线传感器网络的通信简便、部署简捷、可密集分布等优势，可以充分地发挥在农业生产领域中，用以监测土壤环境状况、农作物灌溉及生长情况、牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表特征检测。再结合目前成熟的互联网技术、GPS技术，可以构建能动态实时管理的系统平台。例如英特尔公司在俄勒冈建立的世界上第一个无线葡萄园，通过无线传感器监测葡萄生长环境中得各种因素，并分析葡萄质量与各种影响因素之间的关系，是典型的精准农业、智能耕种的实例。在国内，在“九五”计划中，“工厂高效农业工程”把智能传感器和传感器网络化的研制列为国家重点项目，可以看出无线传感器网络在农业领域中的重要作用和意义。

2.4无线传感器网络在医疗护理领域中的应用

目前，随着国家人口老龄化日趋明显，在医疗护理方面的问题也愈加增多起来，对于病患者的病情实时关注成为亟待解决的问题。无线传感器网络在此方面发挥了重要作用，在患者身上可以安放各种传感器，用以检测采集各种生理信息，比如体温、呼吸、血压等生理数据，一方面可以随时关注患者的病情发展情况，另一方面，可以将收集的生理数据作为研制新药品的参考资料。另外，也可以在患者居住的环境里安放多个传感器节点，有效监测病人的活动状况，进行远程的人体行为监测。现在，美国已经开展了一个无线传感器网络系统项目，可以实现家庭护理，方便老年人独居时给予及时的帮助。

2.5无线传感器网络在智能家居领域中的应用

目前，智能家居是物联网发展的一个重要方向。从一定意义上讲智能家居就是高科技的家庭自动化系统，融合了计算机网络系统、自动化控制系统、综合布线技术及网络通讯技术，自动化控制、远程控制家庭中的各种产品设备，实现拟人化的要求，提升家居安全性、便捷性、舒适性，并实现环保节能。而自动化、远程控制所需的各种信息，均是由无线传感器节点进行传达的，比如环境检测信息、安放系统的有效实施，都需要无线传感器节点提供家庭煤气含量、温度、湿度等环境信息。所以，在智能家居系统中，每一个家居设备或终端，都会设置对应的传感器节点，通过无线传感器网络节点间的自组织互连，实现家庭设备互连与信息控制，从而实现家居生活的智能化。

3传感器技术在物联网中的必要性

据分析机构预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前广泛应用于物流、零售和制药领域，2010～2015年物体互联，2015～2020年物体进入半智能化，2020年之后物件全智能化。经初步估计，中国物联网产业链的发展和应用将有可能创造1000亿元左右的产值。而且，已有部分省市的关于十二五期间物联网发展规划，已加快形成物联网产业基本框架等一系列的“智慧”行动，表明了大力发展物联网的决心。而传感器作为物联网关键物件之一，在物联网的发展与应用过程中，传感器网络技术的提高与发展势必会产生巨大的推动作用。

物联网包含感知层、网络层和应用层三个层面，叶云认为，目前中国最缺乏的是感知层的产品和技术，是信息的抓取和聚合。在感知层中，由于传感器技术的技术成熟度和成本问题，阻碍了无线传感器网络及物联网的大规模发展及应用。余建美指出，四个方面的因素将最终将决定物联网的普及程度，一是无线传感器的进一步低功耗化，二是发展无线供电或采电技术，三是能源的超微型化，四就是无线传感器自身的微型化。除此之外，传感器的集成制造技术、信号检测的智能化发展，也是无线传感器需要考虑改善的重要方面。

因此，目前的传感器技术的主要研究工作就要注重以上四个方面的因素，突破这些研究热点，物联网的发展水平势必会突飞猛进，应用也将会广泛普及，市场规模进一步扩大，物联网就可以真正实现物物相联，成为会“说话”、会“思考”、会“行动”的物物信息交流网络。

4结语

物联网时代的到来带来了千载难逢的机遇，而无线传感器技术作为物联网或不可缺的应用技术，它的突破性研究，必将促进物联网的发展，推动各行业的广泛应用，促进世界信息化的发展与建设。

参考文献：

[1] N.Gross.21 ideas for the 21st century[J].Business Week,

1999,(8).

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关键词：工业互联网；工业网关；信息通信技术层；标准化

中图分类号：TP393.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）01-00-02

0 引 言

具有一定规模的自动化企业中通常包含多个工控子系统，如钢铁企业包含电力系统、燃气系统、氮氧氩系统、压缩空气系统、热力系统、水道系统和环保系统等[1]。多样化的工控系统所采用的传感网络也是多样的：从接触式的限位、微动开关到非接触式的光电、接近开关，再到视觉、位移传感器等。所支持的设备和协议也种类繁多：各种厂商的PLC、DCS、PC-Based、PXI、嵌入式系统、SCADA、变频与传动设备、现场仪表、执行机构等设备；RS 232/422/485、Ethernet、WiFi、ZigBee等通讯链路；一些通用协议如Modbus、OPC、IEC-104、IEEE1888以及各种不同厂家的专有协议。这些设备和技术大都来自中、欧、美等不同国家，所采用的现场总线标准不统一，多是由自己开发，相互之间无法兼容。

现场总线的标准涉及到各国各公司之间的利益之争，至今未能得到统一[2]。大量来自于不同生产厂商的设备，采用不同的通讯方式导致设备之间互联困难，子系统之间相互独立，资源无法实现共享。若通过采用多种设备共同协作――工控计算机、工业软件、串口服务器等――以实现设备的互联，则对使用人员的素质要求更高，而且设备之间联系更加错综复杂，系统变得更加脆弱，最终导致企业自动化系统的相应部署、调试与维护管理的成本剧增。

工业互联网发展的最大障碍即标准不统一[3]。目前，行业内的多总线并行体系已然形成，相应的终端设备已经大量地部署在工业现场，如果将这些终端设备全部更新换代成使用统一标准接口的终端设备需要耗费大量的资金，这是很难实现的[4]。既然终端设备的标准化难以实现，若通过一个兼容多协议、多接口的中间平台采集来自不同通信协议的数据，并进行标准化处理，将会是一个可行、易行的解决方案。

1 工业互联网的技术架构

传统的“两化”融合所采用的是美国AMR公司提出的三层系统结构，即过程控制系统层（Process Control System，PCS）、制造执行系统层（Manufacturing Execution System，MES）、企业资源规划层（Enterprise Resource Planning，ERP）[5]。层与层之间的联接基本没有标准可以遵循。ERP层与MES层同属于信息化的范畴，它们之间的联接相对比较容易实现。而PCS层，由于设备的多样性，导致其与MES层之间联接的复杂程度更高。

将多种仪表、传感器和控制器等构成的传感网络接入到信息网络是实现工业互联网的关键。一种易行的解决方案是：以工业网关为核心设备，在PCS层与MES层之间构建一个标准化的通信平台――信息通信技术层（Information Communication Technology，ICT），具体如图1所示。

图1 四层工业互联网技术架构

网关的作用是连接两个或多个异构的网络，使之能够相互通信[6]。ICT层即基于此功能，将异构传感网络融入工业互联网，在工业现场的多种总线协议与要求的通信协议之间进行协议转换，实现不同协议之间的数据交互。但工业网关与普通互联网网关设备的工作环境不同，工业网关还须针对苛刻的工业应用环境以及客户的特殊要求进行相应的优化定制。

2 工业网关

ICT层的工业网关是联接传感网络与信息网络的中转站。其主要特点如下：

（1）工业网关与信息网络联接，需要拥有普通互联网路由器的基本功能，能够为工程师提供远程平台，允许用户通过信息网络对工控网络进行实时远程诊断、调试、管理，减少现场实地巡查的次数。

（2）传统的工控网络多是封闭、孤立式的总线网络[7]。在这样“信息孤岛”式的网络环境下，为了提高通信的效率，多采用未进行任何加密保护的“明码”形式进行数据传输。在与信息网络联接之后，这些“明码”传输的数据以及工控网络直接暴露在所有信息网络的用户面前，病毒、骇客的问题也随之而来。关键数据被窃取以及工控网络瘫痪等导致的损失都是难以估量的。所以通信网关应具备多种防护技术，能够主动实时地监控、识别、报警、阻挡来自信息网络对工控系统的数据攻击、窃取、篡改、破坏等行为，保障系统网络信息安全。

（3）工业网关要应对传感网络设备的多总线并行问题。为实现传感网络的快速接入，工业网关应与传感网络设备之间能够直接进行通信。工业网关需要具备多种行业接口，兼容多种现行的协议，并整合多种设备功能于一身以灵活应用于多种场景。

（4）作为产品级设备，工业网关应该简单易用，使相关人员通过简单的培训甚至自学就可以掌握其基本的使用。而作为工业级设备，稳定可靠是必需的，具有宽工作温度范围、强抗电磁干扰能力、断线缓存能力等。

归结起来，工业网关应具备6项特性：①远程管理；②安全互联；③智能应用；④稳定可靠；⑤简单易用；⑥降低成本。

图2所示为SymLink-GAP工业安全网关的系统架构。该架构内部由两个独立主机系统组成，其内网主机连接受保护网络（如工控网络），外网主机连接信息网络（如因特网）。内网兼容各类主流PLC、智能仪表、现场总线协议等数据接入，外网提供以标准协议将数据转发给第三方或数据库。在内网主机与外网主机之间，物理层采用专有隔离硬件，链路层和应用层采用私有通信协议，并对数据流进行单向控制，数据仅由内网向外网单向传输。

3 应 用

图3所示是工业网关应用于某钢铁企业能源管理中心系统的示意图。其目的是实现能源介质数据采集、能源设备状态监控、在线运行管理、优化节能调度和基础能源管理等功能。

工业网关整合通讯接口服务器、工控机、工控软件的功能于一体。系统通过工业网关采集必要的底层系统的数据，并将这些数据自动、完整、实时地推送到实时/历史数据库，达到能源管理系统的综合监控和管理要求。

4 结 语

针对工业现场设备复杂繁多、多种现场总线而导致企业两化建设与维护成本居高不下的现状，提出基于工业互联网网关的ICT中间平台通信标准化方案，既可避免已有现场设备的更新换代，又能实现低成本的现场设备互联互通。并基于工业互联网的应用提出工业通信网关需要具备的六项重要特性。为工业互联网多样化的设备之间互联互通提供一种标准、易行的方案。

参考文献

[1] 姜黎萍.宝钢股份罗泾区能源管理系统[J].冶金自动化，2012，36 （2）：7-11.

[2] 罗安明，韩新民.现场总线技术的发展及趋势[J].机电产品开发与创新，2011，24 （1）：9-11.

[3] 闵杰.标准是工业互联网竞争制高点[N].中国电子报，2015-04-14（001）.

[4] 桂健.兼容多种通信方式的智能网关设计与实现[D].福建：福建师范大学，2014.

[5] 柴天佑，金以慧，任德祥，等.基于三层结构的流程工业现代集成制造系统控制工程[J].2002，9（3）：1-6.