漏泄通信

漏泄通信（共6篇）

漏泄通信 篇1

通讯在对矿山高效生产、抢险救灾起着非常重要的作用。提高无线通信系统, 能帮助提高劳动生产率和安全, 减少煤矿瓦斯爆炸事故恶性事故带来的巨大的损失。无线通信泄漏系统中电缆, 也允许更多的无线电信号的传播途径, 包括视频信号, 比较好的解决了上述问题。当人们在射频回路中连接射频同轴电缆孔、槽或使用薄编织方式破坏完整性的指挥, 无线电信号在传输, 既能传播沿轴向和径向泄漏信号产生的理想模式, 为地下矿井通信的无线通信系统。但由于条件的特殊性, 在矿山、电波传播的巷道在一个很大的困难。为了减少地质条件对无线通信信号衰减, 通常由低频通信到低频通信的, 但也许要付出很多需要天线, 也很不方便。因此, 只有通过地下移动通信电缆要完成的目标。使沿著电缆能够完成无线电通信周围的空间, 这是一种特殊的电缆泄漏电缆, 这种方式的沟通称为泄漏通讯在低频电感的通讯。在煤矿使用, 从而实现了地下随时随地可以互相无线电话。通过分析了内电磁场的排放传播规律, 实现渗漏的建模方法及应用进行了通信系统的研究和分析。

1 漏泄电缆

漏泄电缆是一种解决无线电波在矿井巷道中传播的有效途径。它的作用类似于输电线路和组合天线, 目的是为了引导电磁波传输, 提高了沿线的田野。由于其独特的优势的迅猛发展, 逐渐成为第一选择。在移动通信技术中为了降低泄漏电缆为卧式屏蔽, 电磁能量可以部分地从有线电缆泄漏在外面了。用薄的铜电缆泄漏外导体, 外导体割开在不同大小和角度的槽内, 根据不同放电分为另外的发射装置和耦合电缆类型电缆泄漏。只有当特定的辐射会出现此模式。也只能在一个非常狭窄的频段有低耦合的损失。这个频率上方或下方, 则会干扰因素耦合损耗导致增加。普通的同轴电缆的电磁能量传输从一边到另一边, 以最大的横向所有屏蔽方法使信号不能穿透电缆, 以避免电磁能量在传输过程中的损耗。

2 施工

2.1 连接器选用

当选择去注意的使用频率, 匹配电缆、界面程序, 功率, 阻抗, 密闭性等。必须符合设计要求和实际用途。避免掉撞、触摸损失, 一般不要拆开连接器某些部位, 以免造成密封故障或错误的装、漏装。必须只旋转连接螺母。不能让整个连接器, 否则可能造成的内部接口松动。

2.2 连接器安装

连接人员必须熟悉安装接头和部分功能、秩序、特点和注意事项。以免错装、漏装, 导致返工。安装时, 严格按照王工艺要求和流程操作。工具和设备, 泄漏电缆导体必须使用脱脂棉蘸内部和外部的高纯度工业酒精清洗, 抛光和确保小群或穿线留在连接器。

2.3 闭路检查

接在万用表装好堵塞内外导体, 短路电缆结束的内部和外部的指挥, 观察是否表针较小的数值, 同时用木锤敲一个插头壳, 看指针跳动, 跳动太大表明连接器接触不良, 需要返工来做一遍。查看另一个小插头, 并检查是否缩进针插入前, 如果缩进也要重新安装。开启和关闭电路检验必须每安装一个塞的插头安装。此外, 如果阻抗、保温、衰减太大, 应坚重做, 直到合格。

2.4 密封与加固

密封泄漏电缆连接类型及配套连接器、阻抗变换器、负荷是半密封或封住, 必须在连接器从外部橡胶胶带和黑色电工胶带, 使匹配大小塞同步获得辅助密封。因为连接器比较重, 挂在空中外部环境较差, 也在接头两边电缆泄漏适当增加电缆夹, 狭小的空间, 避免在关节重力的影响, 这些电缆接头及稳定性。一般可以用铝芯绝缘组装线或是胶合板用吊带吊着固定连接器, 防止的激振力, 确保可靠的连接器和指挥家内外接触。

3 施工运行分析

3.1 语音施工控制

移动通信手段地下演讲双向语音信道, 可以用来实现以下交流。地下便携式手机之间的通信, 地下的移动设备之间的通信, 地下便携式手机、移动设备和电缆网络通信。但是实时数据采集、地下所有信息监测站井上、各类的字句形式、图形等多种方式显示实时监测值。收集的数据转换和信息, 计算平均小时分的意思, 最大值、最小值。超限出现时间进行统计分析, 地下便携式手机、移动设备和地面之间的移动设备和手机无线通信。能打印通风、安全生产、机电等各种报表、历史曲线, 可用于曲线进行放大缩小。具有存储和数据查询功能。每一个的声音、数据通信占用32语音、数据频道。与逻辑判断和报警功率控制能力, 任何监测站溢出, 模拟盘、电脑、声光报警、期限及超限统计, 传构建本质安全型矿井奠定了基础。可以方便的定义和动态定义频道, 有一个模拟、开关量、类型定义, 以及其他功能、操作简单、易于修改、原创作品。每个监测数据每2分钟存储1, 所有的数据都能省下超过。也可以用不同的颜色显示3点曲线, 以方便数据和趋势分析。与网络功能, 便于网络操作方便, 功能强大。

3.2 施工系统评价

应用该系统的数据、语音, 并通过分析图像的综合信息, 及时准确地把握井下安全生产动态, 做到科学决策、科学管理的目的。通过使用本系统, 通过计算数据的分析, 可以及时了解的设备故障的性质、程度、地位和零配件等, 以便合理组织队伍, 迅速排除故障。而且, 还会根据相关资料, 找出设备运行的薄弱环节, 采取改进措施, 从而最大限度地减少生产速率, 提高有效工作时间。为矿山安全管理, 特别是应用井下移动通信, 可流入生产调度作业对象的组织, 是保证矿山生产调度科学管理水平提高一个层次。以便更好地适应减少设备故障, 提高有效运行时间。利用该系统可及时了解井下事故征兆, 防止事故发生, 特别有助于地下流作业人员的动态安全管理, 确保安全生产。低成本、经济合理。该系统将数据、语言、图像传输的统一, 共享泄漏同轴电缆, 可以节省工业视频传输电缆电视监控系统、数据传输线缆、减少维护和经济效益。

结语

根据安全管理和生产调度地下发展现状, 地下通信进行总结。通过介绍电缆泄漏的特点进行了分析, 并在此基础上对地下电缆泄漏的安全管理。通信系统模型, 实现的功能进行阐述, 最后进行了综合评判系统。泄漏通讯其实就是一种无线移动通信电缆类型, 泄漏的通信系统在发达国家已经是一个复杂的产品, 将是我的沟通是发展的方向, 同时也将成为国际关系的主流, 地下通信发展。在地下隧道无线电信号的一般不是很, 所以地下移动通信只能借助其他设备来完成校园网的建设, 并在此基础上, 结合泄漏电缆的双向中继放大器是很好的选择。在地下隧道, 泄漏的电磁波传播复杂的情况下, 笔者认为要选择好的系统应用设备, 特别是地下传输设备在运用的过程中良好的场分布测量的综合比较后确定传输信号的频带频率、功率等级范围, 取得了井下移动通信, 为矿山安全管理和生产调度提供了强有力的保证

摘要：无线通讯泄漏电缆是重要的通讯设备。本文在泄露电缆的基础上, 对泄露电缆施工中, 连接器的选择, 连接, 闭路检查和密封加固的施工工艺进行了分析, 并对施工运行过程进行分析, 研究为无线通讯泄漏电缆提供了参考, 有巨大的应用价值。

关键词：客运信息系统,铁路,建设,应用

参考文献

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[5]张涛, 陈建宏.井下漏泄通信理论分析及系统实现方案探讨[J].金属矿山, 2006, (8) :47-50.

铁路无线通信用漏泄同轴电缆设计 篇2

关键词：无线通信,漏泄同轴电缆,八字形槽孔,电气特性

漏泄同轴电缆(Leaky Coaxial Cable,简称漏缆),是外导体不完全封闭的同轴电缆。沿漏缆内部传输的一部分电磁波能量,可通过外导体上的槽孔或缝隙辐射、耦合到由该外导体和周围环境所构成的天线传输系统中,或按照与上述相反的方向进行耦合[1]。漏缆由于它的特殊结构使它具有信号覆盖均匀,低耦合损耗、电磁污染小,低衰减常数、传输距离远,敷设简单、容易改变通信线路等优点。随着通信技术的发展,漏缆在电磁波难以传播的闭域或半闭域空间,如隧道、矿井、建筑内部等,以及需要信号连续均匀覆盖的地铁、高速公路沿线等,均有着广泛的应用前景。与此同时,漏泄同轴电缆还可以用来对某些特定区域进行电磁波覆盖,以达到监控和警戒作用。

漏缆的类型是根据其外导体的结构确定的,主要可分为稀疏编织型漏缆、螺旋绕包型漏缆、轴向开槽型漏缆、周期性开槽型漏缆,前3种类型漏缆由于衰减常数大,已经很少使用[2,3]。周期性开槽漏缆由于其开槽结构的多样化而具有良好的可调性,通过调节槽孔的形状尺寸,在一定范围内能达到不同标准的要求。文中采用漏缆理论分析的一般结论,分析周期性开槽漏缆的电气特性,采用全波电磁仿真方法优化设计漏泄同轴电缆的槽孔结构尺寸,研制了一种用于铁路无线通信的周期性八字形槽漏缆。

1 漏泄同轴电缆的主要电气特性

漏泄同轴电缆主要的电气特性包含特性阻抗、使用频带、耦合损耗和衰减常数等。特性阻抗匹配是无线通信系统设计的首要任务,阻抗失配将导致设备或系统的性能降级甚至无法使用。在无线通信发展迅速、频带资源日渐匮乏的今天,使用频带是一个不错的选择。耦合损耗是漏缆所特有的区别其他射频电缆的唯一指标,它是反映漏缆与外界空间中其他设备之间耦合信号能力的性能参数,是保证通信质量的重要指标。衰减常数表示电磁能量在漏缆内传输过程中所损失的那部分能量,与漏缆绝缘层的等效介电常数密切相关。

1.1 特性阻抗

漏缆的特性阻抗可用高频、低耗同轴线的特性阻抗公式近似计算[4,5]

${\rm Z}{}_0=\sqrt{\frac{L}{C}}=\frac{60}{\sqrt{\epsilon {}_r}}\ln \frac{D}{d}=\frac{138}{\sqrt{\epsilon {}_r}}\lg \left(\frac{D}{d}\right)$ (1)

式中,Z0为标称特性阻抗;εr为绝缘介质的等效相对介电常数;D和d分别为漏缆的等效外、内径。

1.2 频带

根据Floquet定理,沿周期性结构的电场分布可以写成空间谐波的迭加[5]

E(r,ϕ,z)=Ep(r,ϕ,z)e-γz (2)

其中,γ=α+jβ代表传播常数;α和β分别是衰减常数和传播常数。Ep(r,ϕ,z)是z的周期性函数;周期为p;可以展开成无穷傅里叶级数,故

$E(r,\text{ϕ},z)=\text{e}{}^{-\gamma z}{\displaystyle \sum _{m=-\infty }^{+\infty }E}{}_{pm}(r,\text{ϕ})\text{e}{}^{-\text{j}\frac{2m\text{π}}{p}z}=\text{e}{}^{-\alpha z}{\displaystyle \sum _{m=-\infty }^{+\infty }E}{}_{pm}(r,\text{ϕ},z)\text{e}{}^{-\text{j}\beta {}_{m}z}$ (3)

式中,$\beta {}_m=\beta +\frac{2m\text{π}}{p}$是m次空间谐波的纵向传播常数。设ηm为m次空间谐波的径向传播常数,则两者满足

β${}_m^2$+η${}_m^2$=k${}_0^2$ (4)

式中,k0=2πf/C是自由空间的波数;f为频率;C是自由空间电磁波传播速度。只有当ηm>0,才会产生径向辐射,令$\beta =\beta {}_0=k{}_0\sqrt{\epsilon {}_r}$,代入上式得产生辐射的条件

-mf1<f<-mf2,m=-1,-2,-3,… (5)

式中,$f{}_1=\frac{c}{p(\sqrt{\epsilon {}_r}+1)},f{}_2=\frac{c}{p(\text{ε}{}_{\text{r}}-1)}$。目前多采用物理发泡的绝缘介质,一般1<εr<2,则f2>2f1,故(f1,2f1)为其单模辐射区,如图1所示。

对于单八字形槽孔的漏缆,其偶次模的高次谐波均被自身抑制[2],故其单模辐射区为(f1,3f1)。漏缆设计时,通过改变周期p使其使用频带落在单模辐射区内,若要扩大单模辐射区,就要抑制高次谐波的出现。产品设计时大多采用调节槽孔的长度与角度抑制高次谐波,或在漏缆外导体上开一系列新的槽孔,其大小、形状和原槽孔相同,调整新旧槽孔的位置可以达到抑制高次谐波的效果。

1.3 耦合损耗

耦合损耗的定义式如下[1]

Lc=10lg(Pt/Pr) (6)

式中,Pr为距离漏缆2 m处的标准半波偶极子天线接收到的功率;Pt为漏缆内传输的功率。

工程应用上还定义了Lc50%和Lc95%,分别表示50%和95%的局部耦合损耗的测量值好于此值,多采用Lc95%来评定漏缆耦合损耗指标的优劣。

1.4 衰减常数

根据能量守恒原理,从漏缆一端输入的能量到达另外一端时总衰减等于传输过程中导体衰减、介质衰减和通过槽孔辐射到外部空间的辐射衰减之和。因而,漏缆的衰减常数α主要由3个部分构成:导体衰减αc、介质衰减αd和辐射衰减αr,可表示为

α=αc+αd+αr (7)

导体衰减αc表示式为

$\alpha {}_c=\frac{R}{2}\sqrt{\frac{C}{L}}=\frac{R}{2{\rm Z}{}_0}=\frac{2.61\times 10{}^{-3}\sqrt{f\epsilon {}_r}}{\lg \left(\frac{D}{d}\right)}\left(\frac{{\rm K}{}_1}{d}+\frac{{\rm K}{}_2}{D}\right)(8)$

介质衰减αd可用式(9)表示

$\alpha {}_d=\frac{G}{2}\sqrt{\frac{L}{C}}=\frac{G{\rm Z}{}_0}{2}=9.1\times 10{}^{-5}f\sqrt{\epsilon {}_r}\tan \delta (9)$

式中,tanδ为介质等效损耗角正切值;K1、K2表示内外导体不同于理想圆柱体时所引起的电阻增大系数[6]。

漏缆的辐射衰减αr是指同轴电缆开缝后,由于辐射的存在使得衰减常数增加的部分,其主要取决于电缆的缝隙结构尺寸,同时还受频率和周边环境的影响。

2 某型八字形槽漏缆结构

此型号漏缆使用频率为450 MHz,它的特性阻抗为75Ω,绝缘外径为32 mm,外导体内径也是32 mm,通过阻抗计算式(1)可知内导体外径为7.8 mm。内导体为光滑铜管,外导体是轧纹铜带纵包而成的,绝缘层为物理发泡绝缘介质,等效介电常数为1.268,介质损耗角正切值0.000 068。

根据式(8),式(9)计算得出导体衰减和介质衰减分别为αc=16.22 dB/km、=3.14 dB/km。以漏缆的使用频率450 MHz为中心频率,则(f1,3f1)是其单模辐射区,由式(5)可以计算得到其节距209 mm<p<627 mm,文中选取一个中间值,节距定为p=428 mm。图2为八字形槽孔示意图。

3 仿真分析与测试结果

由于漏缆仿真对计算机的配置要求较高,且随着长度的增加所用时间迅速加长。因此,不可能对实际试验设计所用的50 m或100 m长的漏缆进行全波仿真分析。仿真分析中,对于垂直开槽的漏缆,若以一个节距长度为一个周期,当周期增加到11个时,中间周期的辐射场基本保持稳定[7]。按同样的方法,对八字形槽的影响范围进行仿真,分析结果表明当周期增加到9或11个时,耦合损耗基本保持稳定,故采用11个周期长度(4.8 m)的模型进行仿真。图3为漏缆仿真示意图。

在给定内外径、节距和绝缘介质的前提下,在电缆外导体上开八字形槽孔,然后对漏缆进行全波电磁仿真。增大槽孔角度会增大漏泄出来的能量和表面波,增大槽孔长度也会增大表面波但不一定会增大漏泄能量,增大表面波会使导体和介质衰减增大,而增大漏泄能量则使辐射衰减增大[8]。通过改变槽孔的长度和角度可以得到使衰减常数和耦合损耗满足标准的八字形槽孔结构参数,表1给出一种满足铁路通信漏泄同轴电缆标准的八字形漏缆槽孔尺寸,称为a型漏缆。

图4给出从400～500 MHz频率范围内漏缆的衰减曲线,其中实线为仿真结果,虚线为由式(8),式(9)计算得到的曲线。可以看出,450 MHz时衰减常数为21.78 dB/km,优于标准[1]的23.1 dB/km。漏缆的导体衰减和介质衰减仿真值稍大于通过式(8),式(9)计算得到的计算值,有一部分的原因是仿真时阻抗不完全匹配引起的,可见式(8),式(9)可以用来近似计算漏缆的导体衰减和介质衰减。

图5为漏缆耦合损耗仿真结果,从图中可以看出漏缆的95%耦合损耗为82.4 dB,优于标准的87 dB。

对长度为50 m的a型漏缆进行测试,表2为漏缆的测试结果,图6为漏缆耦合损耗测试数据曲线,可以看出其主要电气特性均满足标准要求。

若八字形槽孔的其他尺寸不变,仅将倾斜角改为15°,或者将倾斜角改为25°、长度改为105 mm可以得到耦合损耗更小且仍满足标准的两种漏缆,分别称为b、c型漏缆。图7,图8分别给出这两种漏缆的衰减常数和耦合损耗仿真结果,表3和表4给出这两种漏缆测试结果、仿真结果以及标准值,可以看出这两种漏缆满足标准要求。

4 结束语

介绍了周期性开槽漏泄同轴电缆的主要电气特性:特性阻抗、使用频带、耦合损耗和衰减常数,并根据这些电气特性的相互关系,通过全波仿真方法,设计了一种周期性八字形槽的某型漏缆。通过改变槽孔倾斜角度和长度,也可以设计出满足铁路通信漏泄同轴电缆标准的其他两种八字形槽漏缆。

参考文献

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漏泄通信 篇3

对于矿井、隧道等特殊场所,由于普通的无线通信系统在信号绕射与穿透能力受特殊地形影响( 狭长、起伏、弯道、表面吸收等) 而不能保证有效的覆盖距离及信号质量,而且出于安全考虑,无法通过增大基站功率来提高信号覆盖范围及通信质量。而漏泄通信主要是采用漏泄电缆代替传统的同轴电缆与天线,实现信号传输与覆盖。由于无线电磁波信号与电缆内导体传导的电流信号可以通过漏泄电缆外导体上的泄漏通道,借助辐射与感应进行双向交互,使得电缆沿线无线信号覆盖均匀稳定,而具备一定柔性的漏泄电缆可以根据地形的变化进行铺设,因此,漏泄通讯比较适合在铁路、地铁、矿井、隧道等所进行无线覆盖[1]。

将井下通风监视与控制系统的数据植附于井下原有语音调度的漏泄通信系统进行传输,并通过互联网与用户终端进行实时交互,通过这种高效传感网络,实现对通风系统的运行数据监控,现已成功应用于内蒙境内一铜矿内,其可靠性与稳定性已经得到实际得到应用的验证,并将得到有效推广。

1 系统构建

1. 1 系统功能要求

用户对系统所提出的功能要求包括: 系统管理与配置、监控服务界面、告警服务等功能。

( 1) 系统管理与配置功能: 提供用户管理( 角色、权限管理) ; 设备配置与管理( 增加、减少设备、网络配置、传感器配置等) ; 系统维护管理( 数据管理、配置管理等) 。

( 2) 监控服务界面功能: 提供图形显示界面,对各个作业层面检测分站的有害气体( CO、NO2) 数据; 检测分站的风量、风速数据进行实时检测和动态显示; 控制风机关停信号的输出窗口界面。

( 3) 告警服务功能: 提供检测点数据的维护界面,用户可以自定义检测数据( CO、NO2、风量、风速) 的正常范围及阀值,当数据超过阀值时,可以提供声光报警、手机短信告警等服务。

1. 2 系统网络结构设计

网络的拓补结构如图1 所示。

本系统数据的上行通道是将由传感器采集的井下有害气体及通风监控系统的数据,根据采集点与漏缆的距离远近,经数据采集中端进行协议转换,由GPRS模块直接发射并侵入漏缆,或通过光缆传输后再由GPRS模块发射侵入漏缆。通过漏缆传送至基站,再通过路由器、光纤交换机与机房内的服务器进行通信[2]。

数据下行通道是将用于现场风机设备的关停信号由监控电脑的组态界面输入,并同步到服务器,再由光缆通过交换机、路由器、漏缆等逆向传输到井下现场,由GPRS终端接收后给出继电器控制信号,实现对现场风机的启停控制。根据客户的要求,系统除能进行多点终端监控功能外,还要能以短信的方式,将井下有害气体的报警信息实时传送到相关责任人的手机上。

2 系统硬件选配

2. 1 实际系统分布

所在铜矿共需设置18 个检测点,即设计18 个监测分站,分布于井下800、850、900、950 和1 050 中段等五个区域,监测分站分三种接入模式,如图2 所示。GPRS与漏缆不在有效的通讯范围内时,可选用模式一或模式三,系统主要采用模式二接入信号。

对于信号采集点距离漏缆较远时的采用模式一,增加一段光缆传输,所用的GPRS模块仅实现协议转换及无线发射与接收,数据采集与控制命令发出的功能由其前级分站控制器完成; 而模式二是主要的接入方式,其中的GPRS RTU终端还兼有传感器信号的接入与继电器控制信号输出的功能; 模式三为少量漏缆未铺及区域,而将信号接入原有视频光缆的方式。

2. 2 主要硬件配置

本系统核心传输通道- 泄漏电缆为原有井下语音通信和视频监控系统的组成部分,由于有害气体监控用的数据量不大,故可集成在原通道中传输。新增硬件主要包括,用于数据采集和风机控制用的传感器,用于无线发射的GPRS模块,连接用光缆,井上调度中心。其中,与原视频及人员定位系统相对独立的井上调度中心包括专用的服务器、监视器、交换机及光纤传输设备、路由器及短信收发终端等。其中:

( 1) 传感器: 主要包括超声波风速风量传感器,一氧化碳传感器、NO2传感器、风机开停传感器等四种,由于是井下使用出于安全考虑,要采用Ex d IIC T6 防爆等级,IP65 以上防护等级[3]。

( 2) GPRS RTU: 采用集成了模拟信号采集、过程IO控制和无线数据通信于一体的RS6021G高性能测控终端,其功能之一就是通过GPRS网络建立监控中心,并可以直接接入流行的组态软件。使用前必须对其进行SIM卡和外部传感器信号的配置,以及必要的参数设置后,上位机才可实现对其远程数据进行召测和控制远程继电器的功能。

( 3) MAS: 移动代理服务器( MAS) 通过组态软件后台的手机短信功能,当满足触发条件时将组态好的相关报警信息,发送给指定用户手机。

3 系统软件设计

系统的软件部分主要是指上位机组态软件的设计,由于客户需要多点网络监控,故可采用易控INSPEC构架在. NET平台上的C/S网络结构,或可进行Web发布与浏览的B/S网络结构,它们与Windows 7 操作系统完全兼容。C/S结构在应用时需要对服务器和客户端节点分别进行网络配置后才可以访问,而且只能限于局域网内。而Web发布方式只需在服务器中进行配置,常用的有文件访问方式和本地IIS方式。本系统的上位机组态采用本地IIS Web发布方式,监控端浏览器不需要了解组态软件,比较适合非技术性管理人员使用[4]。

3. 1 通信参数组态

(1)数据库变量的定义

根据工程功能的需要,在变量设置窗口中对每一个终端需要使用的变量进行定义变量的名称、类型、初始值以及是否需要保存等相关信息,在组态过程中还可以根据需要随时添加。如1#GPRS终端的数据库变量定义如图3所示。此变量表中包含内部及外部变量。

(2)外部变量的关联

在IO通信设置窗口中,将数据库中根据工程功能需要定义的外部变量及终端的状态变量,与终端的寄存器通道进行关联,实现数据库变量值跟随现场数据的变化而实时更新。本系统中主要使用用于监测风速、NO2和CO浓度、风机并停状态的模拟量通道(AnalogD ata)和控制风机启停的继电器信号(RelayO neO pe),和表示终端是否在线(IsO nline)和数据召测(IsRead)的开关型状态寄存器。4#GPRS终端需要关联的通道最多,具体设置如图4所示。

系统能正常使用的通道变量数取决于向软件代理商购买的授权等级,必须保证你所组态的通道变量数小于授权的最大通道数量,软件才可以正常运行,否则,只能在规定的时间内试运行。

3. 2 监控软件设计

监控系统的主要功能就是能时刻掌握系统的运行状态,当出现异常状况时能以各种方式进行提示与报警,此外,还包括实时数据显示、历史数据的记录与查询、参数配置以及用户管理等。本系统主要以报警记录显示查询、文字报警信息显示、声音报警和通过短信方式进行实时消息传送等多种方式,以确保系统异常时的报警渠道绝对通畅、有效避免安全事故的发生。

各种方法都先要在“报警”中对报警区、报警变量和报警记录进行配置,再根据不同的方式进行相应组态[4]。

(1)报警记录显示查询

通过在相应画面中调用“报警窗”工具面实现的,运行时报警出现时会自动显示相关报警信息,同时可按照报警级别、报警区、报警类型等进行报警记录查询。

(2)报警信息

在指定文本框中输出由脚本控制的报警信息,可通过“用户程序”--“工程程序”进行报警信息输出的脚本设计,1#GPRS的风速报警信息控制脚本如下,其余类同。

(3)声音报警

在报警配置的声音标签下进行声音类型与来源的配置。由于软件的功能限制,此报警声音只能在服务器上通过扬声器发出,而不能从远程的监控端输出。

(4)短信报警

通过“报警”--“配置”--“手机短信”对发送设备类型、短信中心和手机号码及报警相关信息等进行配置,并连接相关硬件后即可实现;实际应用中用户由于管理的需要,会对信息发送的号码和报警信息分配进行动态管理,可通过一个按钮打开短信组态画面进行重新配置。按钮的控制脚本为:

Alarm.EditM obileI nformation();

4 应用结果分析

通过现场联机调试,发现下列因素对通信质量产生影响,使用中需加以注意。

( 1) 通过测试,本工程中GPRS与漏缆的有效通信距离因环境及安装条件而不同,大约在300 m~ 450 m之间,更远的距离可能导致通信异常。

( 2) 漏缆的工作频率在75 m ~ 2 800 m范围内,由于漏缆在设计时可通过槽孔的形状、尺寸与数量选择漏缆的辐射的强弱与频率,故一条漏缆可以做成多频段。用于本系统的监控信号频段应牌漏缆的频段范围内,以减少接收时的耦合损耗,且尽量与原通信频段错开,以减少二者的干扰,提高通信质量[5]。

( 3) GPRS终端的安装位置应该尽量接近漏缆的源端。由于漏缆存在传输衰减,使得其沿线场强分布逐渐减弱,故越接近源端,GPRS能接收到的信号也越强。

( 4) 由于漏缆辐射的电磁能量具有方向性,且大多与漏缆轴线平行,而漏缆在井下一般是水平敷设,故GPRS的天线也应该调整为接近水平方向,否则会影响接收效果,严重时导致监控丢失或更新不及时。

5 结束语

利用漏泄通信技术进行矿井有害气体监控系统的数据传输,通过在内蒙某铜矿近一年的应用实践,是一种节约高效的应用方案,对相近应用环境的使用具有一定的推广价值。

参考文献

[1]顾义东.基于漏泄通信的井下CDMA无线覆盖技术[J].工矿自动化,2012,40(8):1-4.

[2]王波,杨永明,汪金刚,等.基于PSo C的无线传感器网络节点设计[J].传感技术学报,2009,29(3):413-416.

[3]GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分:设备通用要求[S].国家标准化管理委员会,2011.

[4]张贝克,尉龙,杨林.组态软件基础与工程应用(易控INSPEC)[M].北京,机械工业出版社,2011.

漏泄通信 篇4

DCS子系统主要由以下两部分组成:数据传输系统 (DTS) , DTS是数据传输网络, 用于为信号系统提供专有有线信息传输, 为中心与车站之间、车站与车站之间、控制中心设备之间、车站设备之间提供信息的高速通道, 确保信息的安全、可靠、及时传输。车-地通信系统 (TWC) 是目前比较先进的用于地铁数据传输的系统技术, 在这个系统中可以实现对地铁列车、地面指挥通信人员的有效沟通联系, 实现对通信数据的高效的可靠的传输, 实现列车与地面的无线数据通信。本设计中采用的车地无线传输网络已经某地铁2号线、机场线成功运用。DCS系统网络由三层网络构成, 从下至到上分别为冗余TWC无线网络、区域内冗余、控制中心、DTS骨干网及DTS局网冗余。每一层网络自成一个或多个独立冗余环网。每一个冗余环网都是双网结构, 任何一台网络设备均接入两个环内。此种结构可以保障假如某一个网段因为损坏而无法通讯, 网络设备也可以通过另一个网段进行通讯。

1 数据传输系统 (DTS)

数据传输系统 (DTS) 网络按照性能和功能要求, 分为区域DTS局域网、DTS骨干传输网和控制中心局域网三个子网络。在这个通信数据传输系统中, 首先是ATC专用网络, 在这个专用数据传输网络中, 提供良好的数据专线传输服务, 实现系统和数据的安全性能, 可以很好的实现对数据的加密和隐私, 对于地铁列车的数据通信传输中的系统来说, 如果在数据传输的过程中出现数据交换的故障或出错, 那么就可以通过其他的或冗余的通信传输网络进行数据传输的切换, 这个过程就是数据传输网络的生成树的快速收敛, 这样就可以实现网络冗余, 并且可以自动激活其他的交换设备, 在这个过程中数据通信的防火墙也可以实现冗余的方式, 按照上述的需求进行相关的配置, 对于系统其的具体的配置原理如附图所示:

2 车地通信系统 (TWC)

CITYFLO 650自动列车控制系统 (ATC) 是一种基于无线通信的列车控制系统 (CBTC) , 车地通信 (TWC) 以无线通信作为传输手段。通过该系统, 特定格式的数据信息能够在一定的传输速度和容错率下进行双向传输。在TWC系统中, 数据传输采用以太网并基于无线通信信道 (2.4GHZ) 传输。TWC通信子系统设备由以下设备组成:

(1) 无线通信处理器:在这个部分其主要的功能是进行RATP的信息的接收和处理, 对数据其的正确性进行检测, 确保其数据的可靠和准确。

(2) TWC核心机柜:在这个部分其主要的功能是进行数据的传送, 实现网络数据信息的冗余。

(3) RAP:在这个部分其主要功能是进行无线信号的接入和处理, 并且构建出环形的网络和信息, 使得数据信息可以在环形网中即便出现故障也可以完成相关数据的传送。

(4) 功率分配器:对于其中的接入点进行处理, 实现不同的接入点的连接, 这样就可以对各个节点进行电源的监督, 保障电源的有效供应。

(5) 泄漏波导管:在这个部分其主要的功能是进行车载信号设备的处理, 对于其进行信号的载波传送。

车载设备可以接收额定电源为+12到+32 VDC的宽范围输入, 超出此范围时, 可以根据需要使用一台DC-DC的变压器进行直流电压转换输出。车载无线单元与轨旁无线接入点 (RAP) 中的轨旁无线收发单元只是初始配置不同, 在硬件上完全一样。典型车载无线单元配置有2个车载天线。通过车载无线单元中内置的天线转换器对连接天线的2个端口进行选择以激活相应的天线。

3 结语

论文完成了数据通信子系统DCS的设计, 设计基于漏泄波导管的车地通信网络, 并在设计中着重考虑轨旁无线接入点RAP的布置、WLAN标准的选择、漏谢波导管的覆盖范围、车载天线和桂旁天线的类型等因素。

摘要：数据通信子系统 (DCS) 是一个专有通信系统, 由数据传输系统 (DTS) 和车-地通信系统 (TWC) 构成, 提供控制中心、轨旁、车载子系统的设备之间的双向、可靠、安全的数据交换。DCS子系统的骨干网采用HIPER-Ring技术组成高可靠性的工业级环网, 无线通信采用ISM2.4G开放频段的专用车地无线传输网络。

关键词：漏泄波导管,数据通信子系统,数据传输,车-地通信

参考文献

[1]魏赟, 鲁怀伟, 何朝晖.基于802.11协议的CBTC系统数据通信子系统的探讨, 铁道学报, 2013 (04) .

漏泄同轴电缆测试系统 篇5

关键词：VISA,LabVIEW 8.20,Access,漏泄同轴电缆测试系统

0 引言

随着我国移动通信建设的发展, 尤其是其在3G (3rd-generation) 、4G市场巨大的发展潜力, 使得我国的漏泄电缆市场不断扩展。漏泄同轴电缆不但可用于铁路隧道中的列车无线通信, 而且地下铁道、地下街道、大楼、煤矿以及日益增加的高速公路汽车隧道内的无线通信和一些遥控测试系统中, 都需要应用漏泄同轴电缆。伴随着应用领域的不断扩大, 漏泄电缆的技术标准也在不断革新。本文介绍的漏泄同轴电缆测试系统, 针对IEC61196-4中关于自由空间法、地平法的要求, 控制频谱仪获取指定频率的信号功率的耦合损耗 (50%、95%) 测试, 并借助Access数据库和Lab VIEW 8.20开发环境, 完成数据存储、数据分析、报表生成等工作。

1 虚拟仪器软件架构

虚拟仪器软件架构[1]VISA (Virtual Instrument Software Architecture) 是VXIplug&play系统联盟的最重要的成果之一。VISA定义了新一代I/O接口的软件规范, 该规范不仅适用于VXI接口, 还可用于GPIB、串口和其他接口。VXIplug&play系统联盟的VPP-4.3规范提供了VISA库的标准。各个仪器生产厂商根据该标准实现自己的VISA版本。NI Lab VIEW向其用户提供了NI-VISA模块。本系统通过与R&S (Rohde&Schwarz) FSL 3以及SMB100A的GPIB接口相连接, 进行信号源的设定和耦合损耗测量工作。

2 系统硬件设计

系统硬件整体结构如图1所示, 可分为三大部分。

(1) 监控部分即人机交互界面, 运行面向测试人员所需的应用程序, 主要包括新建测试任务、测试环境配置、测试仪表配置、天线信息设置、样品信息设置、数据实时刷新、数据分析、数据保存、数据载入、设备状态显示、报表生成以及日志查看等功能。

(2) 控制与采集部分:

(1) NI USB-9162数字采集卡与便携机的USB接口相连, 占用两个数字输入口分别是:

脉冲信号接口, 由小车车轮编码器发送, 用来标志小车前进的距离。

测试控制信号接口, 为一门信号, 门信号的上升沿标志测试开始, 门信号下降沿标志测试结束。

(2) R&S FSL 3:由频谱分析仪的FSL-B10接口与NI公司的IEEE 488卡的GPIB接口相连。接收Host对其发送的设置信息, 并在测试过程中接收Host对其发送的采集命令。

(3) R&S SMB 100A:由信号源的IEEE 488接口与NI公司的IEEE 488卡的GPIB接口相连。接收Host对其发送的设置信息, 用于向待测试的漏泄电缆提供信号源。

系统在接收到测试控制信号后开始每过一个测试取样点进行耦合损耗测试, 完成Radial, Orthogonal以及Parallel三个方向的测试任务后保存进数据库并生成测试报表。

(3) 测试小车部分, 整个系统搭载于电缆测试小车之上, 测试小车由西门子S7 200控制, 向USB-9162小车车轮编码器脉冲信号以及测试控制信号, 提供可触摸面板进行小车行进速度设置, 并提供紧急制动按钮防止突发情况。

3 系统软件设计

系统的软件模块框图如图2所示, 共5个大模块。

数据采集模块, 本系统为保证用户可以在小车编码器发生故障时继续进行测试, 加入了内部脉冲触发采集方式, 在指定的延迟时间后, 进行测试工作;外部脉冲触发采集方式由小车编码器提供。

测试数据存储模块, 提供文本文件和数据库存储两种方式。数据库存储方式记录详细测试信息数组、数据文件路径以及数据图像路径。文本文件方式记录详细测试信息数组、数据comma串以及数据文件路径。

报表生成模块, 鉴于有两种存储方式, 同样支持两种方式的报表生成。

测试管理模块, 支持单样品和多样品的两种不同处理方式。

其他模块, 包括日志记录模块、Log Flash播放模块、数据分析模块以及提示音模块。日志记录模块可以方便开发人员及时从测试人员的日常工作中找出错误的原因;Log Flash播放模块标记该系统的所有单位, 防止盗用;数据分析模块用于方便测试人员查询所测试的同轴电缆是否存在缺陷;提示音模块及时提醒测试人员系统当前遇到的故障, 起警报功能。

4 用户界面及Lab VIEW实现

Lab VIEW具备一个较丰富的图形用户界面库, 由NI公司出品[1]。与传统的图像界面编程工具Visual Basic和Visual C++相比, 其利用计算机强大的图形处理能力, 向其开发人员提供了与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯、波形显示器、树形控件及其他控制部件。

测试系统的主界面如图3所示。

主界面主要分为菜单栏、测试任务树、测试控制台、信息栏以及数据波形显示五个部分。在测试任务树部分, 通过简单的按钮新建一个测试任务, 较快地帮助完成一次测试任务的配置。在信息栏部分, 通过多个标签完整地记录了一次测试过程中, 所需的全部环境配置, 当用户重新进入测试系统进行相同测试时, 可以简单地导入上一次的测试环境, 避免了操作人员重复输入导致的错误。在波形显示部分, 将每次测试中同轴漏缆的耦合损耗以波形的形式呈现, 通过局部放大, 较好地帮助测试操作人员发现测试漏缆的缺陷。在菜单栏部分, 如数据导出、报表制作菜单功能, 很好地将测试人员从繁琐的测试任务中释放出来, 减少了出现纰漏的可能性。

图4和图5为整个系统中核心的两个部件 (FSL3和NI-9162) 的控制代码。

5 结语

本文利用NI公司提供的Lab VIEW 8.20开发平台, 实现了一个漏泄同轴电缆耦合损耗测试系统。该系统具有友好的人机交互界面以及良好的易用性。用户可以根据实际测试需求通过保存测试环境、导入测试任务等方法, 极大地降低测试人员的工作强度。本系统的整体架构设计遵循了开放式系统的理念, 使得该系统具有较强的可扩展性, 如可以引入Real-Time系统, 进一步提升系统的性能。本系统也经过实际测试、应用验证了其具有较强的鲁棒性。在江苏一知名漏缆制造工厂中的应用也验证了该系统的可行性。

参考文献

[1]侯国屏, 王坤.LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[2]TRAVIS Jeffrey, KRING Jim.LabVIEW大学生实用教程[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[3]孙悦红, 孙继红, 司慧琳, 等.面向用户的软件界面设计[M].北京:清华大学出版社, 2009.

[4]IEC Central Office.IEC 61196-4同轴通信电缆第4部分:辐射电缆分规范[S].北京:中国标准化研究院, 2004.

[5]SCHWARZ Rohde.Operating manual FSL v12[DB/OL].[2010-02-01].http://ebookbrowsee.net/operating-manual-fsl-v12.

[6]National Instruments.G programming reference manual[DB/OL].[1996-10-01].http://www.ni.com/pdf/manuals.

中天科技漏泄电缆护航地铁信息网 篇6

漏泄电缆脱颖而出

地铁是城市交通的重要组成部分, 在城市信息化的道路上, 地铁既是网络覆盖的重点也是难点。南京长江隧道工程全长5853m, 以“北隧南桥”形式分别穿越长江主江和夹江, 是我国长江流域上工程技术难度最高、挑战性最多的地下工程, 堪称“万里长江第一隧”。这对于地铁网络的铺设提出了更高的要求, 在此背景下, 新型线缆漏泄电缆脱颖而出。

中天科技的专家表示, 漏泄电缆具有信号传输作用, 又具有天线功能, 通过对外导体开槽方式的控制, 可将受控的电磁波能量沿线路均匀的辐射及接收, 实现对电磁场盲区的覆盖, 以达到移动通信畅通的目的。漏泄电缆是线缆中的高端产品, 是解决和实现地铁环境无线通信最可靠的一种方式。

自主化知识产权

国内一直在积极地进行漏泄电缆的研发, 且取得了显著成效。中天科技、日立电线和南京邮电大学三方展开全面合作, 研发出了中天日立漏泄电缆, 并在南京长江隧道工程中得到了广泛应用, 其性能指标及无线通信系统解决方案的可靠性得到了充分肯定。

该电缆运用日立电线先进的制造技术、质量控制经验和管理理念提供国际品牌产品及服务, 目前已成为漏泄电缆全球供货基地。上述专家同时表示, 中天利用成熟的市场体系, 可提供完善的售前、售中和售后服务, 而且国际品牌本地化制造, 成本优势明显, 为轨道交通建设节约大量投资。