单设备系统

单设备系统（精选7篇）

单设备系统 篇1

0 引言

随着电信业网络转型, 各运营商提出了各自的转型战略, 中国电信提出了“宽带中国, 光网城市”的战略, 中国联通提出了“光网世界, 沃宽天下”计划, 中国移动也在积极推进宽带建设。各大运营商加快推进宽带网络的光纤化升级, 建设超高速宽带接入网络, 各类PON设备应用越来越多, 但缺乏统一的管理平台, 维护效率低下, 缺乏主动维护手段, 用户感知差。为此, 建立PON设备综合网管系统, 为PON用户提供优质服务势在必行。

1 组网方案

网络架构图:

PON网络是一种接入技术, 同时也是基于IP网络的技术, 可以说是IP网络的接入层, 所以在网管系统建设上, 可以依托现有的城域网组建综合网管系统。

作为城域网的一种接入方式, 对各类OLT和ONT等PON设备划分专用管理VLAN, 通过城域网架构管理通道。

同时, 将PON网管服务器接入IP城域网, 打通内部管理VLAN通道, 配置管理地址, 实现对局端或用户端PON设备的管理。

采用SNMP协议实现对PON设备的管理, 在OLT和ONT上配置SNMP协议, 通过SNMP协议实现网管对设备的管理, 采集设备的性能数据、监测设备状态。

对于OLT、ONT设备的告警信息, 通过TRAP报文主动上报网管系统, 实现告警的主动上送。

这种组网方案具有以下特点:

1) 充分利用了现有网络结构, 组网简单、快捷, 成本低;2) 采用国际标准协议SNMP协议, 为不同种类的设备、不同厂家生产的设备、不同型号的设备提供统一的接口和协议, 兼容性非常好;

2) 该方案通过OLT管理ONT, ONT的告警信息不上报, 只采集OLT设备上的告警信息, 使告警信息简炼、清晰, 便于故障监控和定位。

2 ONT设备故障自动派单

相对核心网络设备, ONT作为接入层设备不但数量众多, 而且所处的环境相对恶劣, 不稳定因素较多, 故障率相对高一些, 所以有必要通过网管系统的二次开发, 建立故障的自动派单功能。ONT设备故障自动派单流程图如图2所示。

当ONT设备发生告警时, 告警信息通过OLT设备TRAP报文上报PON网管系统, PON网管系统统一将告警送到综合告警系统 (备注:运营商都有一套集中各种设备告警的综合告警系统, 所以一般情况下各网管的告警会统一上送到综合告警系统) 。

综合告警系统通过与资源管理系统的交互, 实现告警和维护资料的关联, 将设备告警关联到对应影响到的业务和维护人员。

最后, 综合告警系统将故障工单派发到工单调度系统, 指派到对应的维护人员进行现场维修。

通过PON设备故障自动派发, 从设备故障发生到维护人员主动上门修复, 大大压缩故障历时, 将提升主动维护能力, 无疑将提高运营商的服务质量, 提升运营商的品牌和形象。

3 网管系统的功能

PON网管系统实现后, 应该具有以下网管功能:

1) 设备区域化管理:通过综合网管的区域管理功能以设备所属区域为父节点, 设备类型 (OLT和ONT) 为子节点设置管理区域。这样使管理者一目了然看到当前区域内的所有设备;2) PON告警类型接入:根据PON告警接收的特殊性 (以Trap方式) , 网管系统部署一套采集解析的程序, 将各类告警统一接入网管系统, 并在一个界面上集中呈现, 方面故障定位;3) 拓扑图分层处理:针对PON设备, 定制拓扑图分层机制。按照PON设备的连接方式:OLT——分光器——OTN将拓扑图层次分为:OLT层, 分光器层, OTN层三层。让维护人员可以在最短的时间内查找到所需要关注的设备, 从而大大节省了工作时间, 提高了工作效率;4) PON性能监视:提供各种性能监视, 除了常规的端口流量监视类型外, 针对PON设备, 可以监测“PON板卡”和“PON设备”两种监视类型, 从而使监控人员很方便的掌握PON设备的状态, 如:CPU负载、内存利用率、单板温度等;5) PON管理模块:可以对系统中各个地区PON设备数量、PON口数量、PON口开通数等进行量化统计, 再配合饼式分布图, 从而更简洁直观的查看查询结果。也可通过对系统中的PON设备进行操作管理, 如:查看设备详细信息, 查看设备告警、历史告警, 定位设备在拓扑图中的位置, 查看OLT下挂ONU设备等;6) PON报表:提供“PON ONT设备告警统计”报表功能。从各个角度、各个方面对使用过程中比较关注的PON设备指标进行了罗列统计。设备层面对设备数量 (FTTB、FTTH) 、设备故障进行统计;业务层面对设备中断率、设备故障平均修复时长、设备修复及时率、超长故障数等指标进行了统计。从而更好的协助维护人员进行故障处理、工作汇总等。

4 结论

PON设备综合网管系统相对于厂家网管来说, 可以实现不同厂家设备的统一接入, 统一管理, 对设备的维护管理功能可以考虑的更加周全, 更加适合运营商集约化维护体系。大多数厂家专业网管, 主要考虑业务配置方面的功能多一些, 而在设备的维护管理方面相对较弱。所以PON设备综合网管系统的建设, 将提升运营商的光网络支撑能力, 提升用户的感知, 提升光网络主动维护能力, 在接入网络转型过程中, 变被动为主动。

参考文献

[1]黄婷.PON技术在接入应用上的研究[D].北京邮电大学, 2011.

[2]曹煜.PON技术在宽带接入网建设中的研究与应用[D].北京邮电大学, 2010.

单设备系统 篇2

关键词：单设备系统,预防性维修,维修决策,优化

0 引言

在维修理论中, 根据装备的可靠性、维修性等固有特性及装备的使用情况, 将维修方式划分为:预防性维修、修复性维修、和改进性维修等[1]。其中, 预防性维修是指依据装备的规定工作时间、运行状态等因素在装备故障前进行的修理。通过预防性维修, 可以降低装备的故障概率, 增加其可用度。但随着装备的日益复杂, 装备承担的任务日益增多, 预防性维修工作的难度越来越大、工期不断增加、需要的维修资源逐渐增多。如果不能合理的确定预防性维修周期, 不仅容易产生因维修资源不能及时到位而无法进行预防性维修的情况, 而且可能造成预防性维修时机与任务时间相冲突, 使装备不能得到预防性维修, 最终导致较大的故障风险, 或因预防性维修而中断任务, 致使任务完成的不及时或成本过高。因此, 预防性维修周期的确定已成为装备维修管理领域中亟需解决的一个重点和难点问题。

1 考虑任务的单设备系统预防性维修思想的提出

在传统的单目标预防性维修决策研究中, 大部分是以费用、可用度或可靠度等为单一目标进行的研究。然而, 随着装备系统日趋复杂, 维修费用与日俱增, 部队作战及训练任务对装备可用度和可靠度要求不断提高, 预防性维修决策的目标越来越多, 甚至相互冲突, 仅依赖上述某一个目标进行维修决策就稍显片面, 已不能满足实际的需要。甚至会出现根据不同单一目标所获得的维修决策结果相差较大的情况。

于是, 国内外的专家学者和工程人员开始寻求预防性维修周期的多目标决策方法。即在给定信息情况下, 综合考虑费用、可用度和可靠性等多个目标, 并根据装备管理者对各目标权重的分配, 最终确定系统的预防性维修周期, 形成最优的预防性维修方案。文献[2]就构建了包含平均费用率、稳态可用度和平均可靠度的预防性维修周期的多目标优化模型, 并采用以极大极小值法对最佳预防性维修周期进行的求解。

尽管这种采用多目标决策确定装备预防性维修周期的方法在一定程度上使预防性维修周期的确定趋向科学, 但从实际工程的角度来看, 通过这类方法所确定的预防性维修周期依然存在一定的不足, 尤其是随着我军装备训练或执行任务的不断增多, 装备使用的频率越来越高, 据此得到的预防性维修周期在实际实施过程中, 往往会与装备的训练或执勤任务相冲突, 即按照计算的周期进行预防性维修时, 装备很可能正处于任务过程中。要进行预防性维修, 则必需要中断正在进行的任务, 或为了进行预防性维修不让该装备去执行任务。从某种角度讲, 这也是对人、财、物的一种浪费。可见, 传统预防性维修多是对装备采取周期基本不变的维护和修理。这就极易造成维修过剩和维修不足等情况的发生, 最终导致人力物力的浪费, 无法充分发挥预防性维修的作用。因此, 进行预防性维修决策优化时, 就应该依据装备自身的失效特性和装备的健康状态, 考虑装备的训练任务和使用计划, 通过对预防性维修时机的相应调整, 才能使预防性维修决策的优化结果更贴近实际, 应用范围更广[3,4]。

2 考虑任务的单设备系统预防性维修时机调整策略

以单设备系统为研究对象, 针对给定的训练任务计划, 对装备的预防性维修周期进行分析, 如图1所示。

在装备使用过程中, 存在两类预防性维修活动。其一是依据健康管理理论, 根据装备的工作、任务环境进行定期或不定期的检测, 即进行基于状态的维修 (CBM) 。其中, 有些检测时刻, 系统的健康状态良好, 不需要维修 (如图中1w和3w时刻) 。而有些检测, 装备的健康状态劣化明显, 已处于较低等级, 需要进行及时修理, 否则就会影响装备的安全或任务的完成 (如图1中w2和wn时刻) 。

另外, 装备制造商还要求, 在装备全寿命周期内, 每隔一段时间就对装备进行一定的预防性维修。其预先确定的预防性周期可采用多目标的方法计算。在图中, “↑”就表示经过计算所确定的该装备的预防性维护时刻 (图中P1、P2、P3、Pn即表示在该时刻进行的预防性维修工作) 。

从图1可以很容易的看出来, 若不对预防性维修工作进行调整, 那么预防性维修工作就落入任务执行期间 (如图中的P1、P2、P3就分别落在任务B、C的执行过程中) 。如果按照预防性维修计划进行装备的维护保养, 则必然会使任务受到一定的影响。特别是不可续接的任务, 如果进行停机维修, 则会中断之前的作业, 造成巨大的损失。因此, 为了避免在任务执行中出现过多的预防性维修工作, 就需要对出现在任务中的预防性维修计划进行调整。

预防性维修计划调整有两个选择, 即使预防性维修在任务之前进行或在任务之后进行, 如图2所示。

从图2可以看出, 作战和训练任务的性质、持续时间的长短, 都会对预防性维修的时机产生着重要的影响。比如, 若任务持续时间较长, 而在执行任务期间发生故障的概率较大, 且故障会使装备健康状态产生明显劣化, 那么就需要在装备执行任务前完成预防性维修工作。与此相比, 若任务时间较短, 任务期间故障发生概率较低, 或即使发生了故障, 对装备健康状态的影响相对较小, 那么就可以把预防性维修活动推后, 在装备完成任务后再进行维修, 以提高装备的战备完好率。如果再对多件同型号装备实行成组的维修策略, 还可以提高维修资源的利用率, 降低装备维修资源的订购、供应和储存等管理费用。这种考虑任务的预防性维修时机确定流程如图3所示。

目前, 以任务为约束的预防性维修时机的研究相对较少[5]。本文着重研究在任务计划下装备预防性维修时机的调整方法。

3 考虑任务的单设备系统预防性维修决策建模

3.1 模型假设

为了建立预防性维修周期优化模型, 实现对预防性维修时机的调整, 在不失普遍性的情况下, 做如下假设:

1) 调整前的最优预防性维修周期可由相关方法 (如多目标法) 计算得出, 在后续计算中以该周期为基础进行优化。同时, 在不同时刻对装备进行预防性维修的环境可近似一致, 不过多考虑环境对预防性维修活动的影响, 且装备的其他维修 (或故障) 特性可通过历史数据及相关资料获取。

2) 在维修决策过程中, 主要考虑两种维修方式, 事后维修和定期的预防性维修。预防性维修采取的维修类型为修复如新的方式, 即通过预防性维修活动使装备恢复到初始使用状态;故障维修所采取的维修类型均定为小修, 即通过维修修复装备故障的功能, 使装备恢复到发生故障之前的状态。但由于故障维修要中断任务的执行, 因此假设这类维修的成本要远远大于预防性维修的费用。

3) 在进行预防性维修时机调整时, 仅以费用为基本决策目标。在费用方面, 预防性维修的费用主要包括两部分:一是预防性维修活动本身的费用, 二是装备因进行预防性维修而不能执行任务的成本 (简称为停机成本) ;故障维修的成本也可划分为两部分:一是维修活动本身的成本, 二是任务中止产生的停机成本。为了简化研究, 这两部分的停机成本都假定不发生变化。

4) 当对预防性维修周期调整后, 若预防性维修费用的改变量为正值, 则表示维修成本较调整前增加;若预防性维修费用的改变量为负值, 表示维修成本降低。因此, 调整后费用变动值越小, 则预防性维修时机调整的决策就越优。

3.2 模型

由图1可以看出, 预防性维修时机的调整 (维修的提前或推迟) , 不仅改变了固定的预防性维修周期, 而且直接导致了维修成本的变化。由3.1假设, 装备的第i次预防性维修周期计算的结果落入装备的第j次任务期间, 因此需要调整。调整所涉及的费用变化主要由调整前后预防性维修的费用和调整前后不同周期内修复性维修费用的变化所组成。用公式 (1) 表示:

式中:

△Ci——预防性维修周期调整前后总费用的变化;

△Cip——预防性维修周期调整前后预防性维修费用的变化;

△Cim——预防性维修周期调整前后周期内故障维修成本的变化。

1) △Cip的计算

由图1, 若第i次预防性维修时机提前, 则实际预防性维修周期小于由多目标计算出来的最优预防性维修周期 (即) , 那么在前一次 (即第i-1次) 预防性维修的效果没有完全实现, 造成对第i-1次预防性维修费用的浪费。同理, 若第i次预防性维修时机推迟, 则实际预防性维修周期大于由多目标计算出来的最优预防性维修周期 (即) , 那么在前一次 (即第i-1次) 预防性维修的效果就得到了超常发挥, 从费用角度来说即节约了预防性维修费用。仅从费用的角度来看, 预防性维修周期推迟的越多, 前一次预防性维修周期的利用率就越高, 对于降低装备预防性维修费用也越有利。用公式则可表示为:

式中:

△t——表示预防性维修周期的变动;

Ti——表示实际的预防性维修周期;

Tp——表示由多目标等方法计算的计划预防性维修周期。

显然, 当, 表示预防性维修周期推迟, 当△t<0, 表示预防性维修周期提前。

为了描述预防性维修提前或推迟的效益, 提出单位时间平均维修费用的概念, 如下式:

式中:

csp——表示进行预防性维修时的装备停机成本;

cp——表示预防性维修的费用;

T——表示预防性维修工作时间;

C——表示故障维修费用;

(t) ——表示装备的故障率;

Tp——表示装备计划的预防性维修周期。

据此, 可得出预防性维修周期调整前后费用的变动情况:

2) △Cim的计算

在推迟的过程中, 装备的健康状态则可能发生劣化。因此, 对于Tj'>T, 还需要考虑健康状态的变化风险。显然, 当预防性维修周期推迟的越多, 装备健康状态劣化的可能性或程度就越大, 装备故障的可能性越大, 进行修复性维修的概率越大。为此, 用时间间隔内装备的故障次数的多少来说明预防性维修推迟的后果。

式中:

(t) ——表示装备的故障 (失效) 率。

若假设每次进行修复性维修的费用均值为Cc, 则调整前后的故障风险成本变化为:

△Nj——预防性维修周期调整前后装备故障 (或健康状态严重劣化) 增加的次数。

3) △Ci的计算

将 (3) 与 (5) 代入 (1) , 即可得出装备在第i个预防性维护周期调整后, 预防性维修费用的变动:

通过比较 (35) Ci, 可以实现在考虑日常任务的预防性维修方案调整决策优劣。

4) 算例

某型单设备系统, 在部署部队时通过多目标计算, 获得的预防性维修周期为30天。在刚开始配备部队时, 任务量较小, 因此, 均可以在规定的时间内进行设备的预防性维修工作。通过一段时间的使用统计, 该系统预防性维修时的装备停机成本为300元, 预防性维修费用为300元, 每次预防性维修的时间为3小时, 系统故障后修复性维修的费用均值为6000元。但随着该单位训练任务的逐年增加, 如果还是按照30天的预防性维修周期进行预防性维修的话, 该类装备的预防性维修工作常常与训练任务相冲突, 为此, 就需要根据装备计划任务的情况, 对预防性维修的进行相应的调整。

假设某段时间内的任务计划如图4所示。

根据图3, 如果不对该装备系统的预防性维修周期进行调整, 那么就会发生如图1所示的情况。为此, 借助本文的方法, 对各预防性维修周期进行优化, 以期在费用降低 (或增加较少) 的情况下实现对预防性维修时机调整以尽可能的降低系统任务中断次数。

结合公式 (3) 、 (5) 、 (6) , 最终的计算结果如表1所示。

从表1可以看出, 任务一、和任务四期间的预防性维修工作不需进行调整, 而任务二、任务三和任务五中的预防性维修工作均可通过向后推迟, 即在任务完成后再进行预防性维修即可, 而且其调整后的费用增长较小。这样, 通过较小的费用代价就可以提高装备的任务可用度, 其军事效益是十分显著的。

4 结束语

考虑任务的预防性维修决策优化以传统的固定预防性维修周期为基础, 通过对维修活动的提前和推迟, 使预防性维修活动更符合实际工作的需要, 不仅能够保证装备的可靠度, 而且能最大限度的提高装备的战备完好率, 对于预防性维修理论的扩展具有重要的意义。

参考文献

[1]甘茂治, 康建设, 高崎.军用装备维修工程学 (第2版) [M].北京:国防工业出版社, 2005.

[2]张民悦, 杨荔贤.预防维修周期的一种多目标最优化模型[J].兰州理工大学学报, 2011, 37 (3) :138-143.

[3]Mohammed Sbihi, Christophe Varnier.Single-machine Scheduling With Periodic and Flexible Periodic Maintenance to Minimize Maximum Tardiness[J]Computers&Industrial Engineering, 2008, 55 (4) :830-840.

[4]Chinyao Low, Chou-Jung Hsu, Chwen-Tzeng Su.Minimizing the make-span with an availability constraint on a single machine under simple linear deterioration[J].Computers&Mathematics with Applications, 2008, 56 (1) :257-265.

单设备系统 篇3

W i M A X通信系统是一种基于O F D M调制解调技术的通信系统。OFDM调制解调技术是利用多载波的传送方式将一数据串通过低传输速率的子载波来传送。使用OF DM技术的关键之一是可增加抵制频率选择性衰落能力,同时也增强了抑制单音干扰的能力。但是OFDM系统自身能够抗单音干扰的条件是假设其信号功率比单音干扰功率大得多,然而实际应用中OFDM信号功率是受限的,这样当单音干扰足够强时会恶化小区用户的正常解调性能,降低小区容量和覆盖范围,严重时还会导致小区阻塞现象。因此单音干扰抑制是不容忽视的问题。笔者提出了一种基于Not c h滤波器的抑制固定单音干扰算法及其F P G A逻辑实现方法。文中首先阐述了设计思想,然后讨论Notch滤波器实现原理和设计方法,最后给出了该算法在FP GA中实现及滤波效果评估。

1. 设计思想

在WiMAX通信系统中,上行链路从射频单元到基带池单元链路中混入了单音干扰信号,在基带池单元需要对输入基带数字信号进行滤波处理,降低该固定单音干扰对系统接收性能的影响。固定单音干扰抑制功能可以通过在基带池单元基带处理板的FPGA中加入滤波器来实现。

在本设计中该滤波器采用No tc h滤波器,其时域迭代式为:

WiMAX工作于TDD双工方式下,实现时Notch滤波以符号为单位进行,每符号开始Notch滤波器需要重新初始化,每符号都初始化有一个好处,因此可以忽略I I R滤波器固有的误差累计问题。

2. Notch滤波器原理及设计

2.1 No t c h滤波器原理

对于混杂了单音干扰的信号进行N o t c h滤波是抑制单音干扰的一种经典方法。

N o t c h滤波器是一类特殊的带阻滤波器,其零点在虚轴,与零点关联的极点位于左半平面,靠近零点。下面以零极点矢量法分析Notch滤波器的幅频特性。

以一阶No tc h滤波器为例,记Z为滤波器的零点(角频率为Ω0),P为滤波器的极点,M为对应角频率Ω,则滤波器的幅频响应等于零矢量ZM与极矢量PM的模之比|ZM|/|PM|,如图1所示。

当角频率Ω沿着虚轴移动,Ω等于Ω0时由于|Z M|=0,滤波器的幅频响应等于0;而当Ω逐渐远离Ω0时,滤波器的零点和极点非常近,零矢量和极矢量近似相等,此时滤波器的幅频响应约等于1。

从Notch滤波器的结构特点可知:

2.1.1只要滤波器的零点对准了单音干扰频率,那么从理论上看Notch滤波器可以将单音干扰完全抑制。

2.1.2滤波器的极点靠近虚轴导致滤波器是临界稳定的。由于Wi MAX系统工作于TDD双工模式下,滤波器在每个数据帧都需要重新初始化,因此本设计不需要考虑误差累计问题。

2.2 滤波器设计

由于多个单音干扰抑制可通过滤波器级联方式实现,因此在本文着重讨论单个单音干扰情况。对于单个单音干扰,选用一阶Notch滤波器就可以达到抑制单音干扰的目的。由Notch滤波器的时域迭代式(式1)可知其为IIR滤波器,设计数字IIR滤波器的常用方法为通过模拟滤波器原型进行变换得到数字滤波器。No tc h滤波器是一类特殊的带阻滤波器,可采用双线性变换法来完成模拟滤波器到数字滤波器的转换。模拟Notch滤波器原型如式2所示。

其中Ω0=2πf0为Notch滤波器的中心角频率,过渡带BΩ=Ωs2-Ωs1,Ωs1和Ωs2分别表示Ω0左右两侧的3dB角频率点。

双线性变换式为:

将式3代入式2可得式1中滤波器系数α1、β0、和β1计算公式如下。

其中ω0=2πf0/Fs为数字滤波器的中心频率,Fs为系统采样频率,Bω=BΩ/F s为数字滤波器的过度带宽。

由此根据固定单音干扰频率f0和带宽Bω就可以得到Notch滤波器系数(即式1中的α1、β0、和β1)。将系数配置于滤波器中并启动滤波器即可滤除接收链路上的固定单音干扰。

本文滤波器系数产生通过M a t l a b实现,Matlab程序根据单音干扰的频率及其干扰带宽按照上述α1、β0、和β1的计算公式算出对应的滤波器系数放置于非易失存储器内,供处理器配置滤波器用。

3. Notch滤波器算法FPGA逻辑实现

常用IIR滤波器实现方式有直接I型实现和直接II型实现。分别如图2和图3所示:

直接I型的反馈环路包含了3次乘法和2次加法的累积误差,精度较低。同时并行假发导致工作时钟下降。

直接II型的反馈环路只有1次乘法和1次加法,因此精度搞,适合处理包含小信号的环境,但是反馈累加信号可能出现较多的饱和失真。

结合上述两种实现方式的优缺点,采用了图4所示的实现方式。

从图4可以分析出滤波器的资源损耗。每个复数乘法器需要4次实数乘法和2次实数加/减法(复数乘法如式7所示);每个复数加法器需要2次实数加法。因此在不考虑资源复用的情况下,每个滤波器模块需要12次实数乘法和10个3输入加/减器。

按照图4的结构,将式1进行分解成两部分,同时将复数乘法也进行分解,可得到式8。

如果Notch滤波器采用4倍处理速率,那么ti(n)、tq(n)、yi(n)和yq(n)都只需要1个乘法器和1个加减法器即可满足要求,该乘法器和加减法器组成的模块称为乘加运算单元,其内部结构如图5所示。其中I n_a和I n_b为乘加运算单元输入数据,p_c i n为其他乘加运算单元送来的数据,Out_p为乘加运算单元的输出,alumode和opmode分别控制加减法器和多路选通器的工作模式。为了达到系统所要求的精度,乘法器选择3 0×1 8;加减法器的位宽为48bit。

一个Not ch滤波器实现需要4个乘加运算单元。图6给出了Not ch滤波器实现框图。其中Xi和Xq为输入WiMAX基带IQ数据;Ai、Aq、Bi、Bq、Ci和Cq为滤波器系数,由处理器查系数表所得,并由处理器配置于No tc h滤波器系数寄存器中;Yi和Yq为输出WiMAX基带IQ数据;Ti和Tq为中间数据;M1单元运算ti(n),M2单元运算tq(n),M3单元运算yi(n),M4单元运算yq(n)。

4. 滤波效果评估

通过不同的单音干扰所处位置、幅度和是否使能滤波器对不同Wi MAX调制业务的影响来评估本单音干扰抑制功能滤波效果。评估结果如表1所示。

由表1可知本文所述的Not ch滤波器可有效滤除单音干扰,提高Wi MAX系统性能。

5. 结语

由于本文所述的基于Not ch滤波器算法实现原理简单,便于FPGA逻辑实现,具有移植性强,配置灵活等优点,通过实测数据表明其具有较好的抑制单音干扰能力,可广泛应用于Wi MAX设备的单音干扰抑制,提高在单音干扰情况下通信系统性能。

参考文献

[1]田耘.无线通信FPGA设计[M].北京:电子工业出版社,2008

[2]西瑞克斯(北京)通信设备有限公司.无线通信的MATLAB和FPGA实现[M].北京:人民邮电出版社,2009

医疗设备维修单的信息化管理 篇4

关键词：医疗设备,维修单,信息化管理

近几年, 随着医院医疗设备的不断更新和增加, 信息化管理的理念深入人心, 医院医疗设备的管理职能部门—医学工程处, 其工作职能由单一的设备维修逐渐转变为参与设备的立项、采购、验收、管理到报废的全部流程跟踪管理, 而维修工作的内容也由单纯的保证医疗设备正常工作转变为进行综合分析、故障预测和质量控制。而维修单也由手工操作逐步转变为计算机录入, 维修单的管理实行信息化管理。

1传统的维修单管理

医疗设备的维修记录及其进行信息的管理工作, 为上级业务部门实施宏观维修质量管理和针对性维修, 促进医院发展和保障医疗活动具有十分重要的意义, 成为医疗工作中不可或缺的重要组成部分。然而随着医疗设备的发展, 原有的手工填写维修单已不能适应医疗设备维修的管理的需要, 传统维修单还纯在一些问题:一是填写时人为因素较多, 主观因素等。二是不易保存, 容易造成信息流失。三是不利于对设备和工程师的管理。

2维修单信息化管理的意义

现今, 我国医疗设备信息化管理已处在完善阶段, 而医疗设备维修管理信息化刚刚起步。目前的手工填写维修单容易造成信息的流失, 忽视对人员、技术等管理, 已不能完全适应现代化医院特别是医疗设备维修管理和保障的需要。维修单信息化管理可以把管理、检测、养护、维修进行统一管理, 有利于医疗设备的统一管理, 积极推进预防性维护和质量控制。在各类信息的保障下, 实现定期维护好质量控制。维持医疗设备完好技术状态, 有效地减少了医疗事故和突发状况的发生。

3维修单信息化管理的方法

我院实行维修单信息化管理的流程:首先由临床科室主管设备负责人在计算机上进入“维修申请”菜单进行维修申请, 填写维修单申请内容, 包括设备名称、编号、保管科室、故障时间、故障现象描述、使用科室负责人意见、申请人、申请日期等。然后, 医学工程处指派专人从计算机上接收科室申请的维修单, 进入“维修分配”菜单进行维修分配。根据维修申请上的科室信息确定维修工程师。最后每位维修工程师进入“维修登记”菜单接收自己管辖科室的维修单, 进行设备维修。设备维修好后, 录入维修记录, 包括维修类型、维修单位、送修人、工作性质、故障现象、故障原因、维修工作内容、维修费、维修配件、材料费、维修工时等。

我院实行维修单信息化管理后使临床科室与医学工程处实现了资源共享, 提高了工作效率。并有利于对工程师进行绩效考核和统一管理。

单设备系统 篇5

目前梅州移动PON网络普遍的组网应用方案为:由OLT到分光器使用一个PON板端口,单根纤芯至分光器,一旦纤芯中断,无法保护下带ONU业务,考虑目前移动家客、集客业务发展迅速,对业务集中的分光器进行保护成为日后发展的重要课题。PON厂家提出Type B保护方式,在OLT PON板两个端口到同一个分光器,配置1+1保护备份。但日后业务集中区域PON口资源紧缺,新建OLT成本高,且业务紧急开通,PON资源不满足时,Type B保护方式无法实现。如何提出一种独立于PON传输系统,仅占用OLT板一个PON端口就能实现双路由传输解决方案?针对上述情况,梅州移动提出一种新型的解决方案,该系统独立于PON传输系统,只需要部署在传输线路即可组成双路由传输保护方案,如图1所示。

二、工作原理

该保护装置独立于PON传输网络,单个PON口接入至保护装置,提供主备传输通道连接至2×N分光器,构建新的保护方案。由于该保护装置透传光信号,需要制定一套基于光检测的倒换机制,达到Type B方案的效果。PON采用单纤双向的传输方式,下行1490nm连续光,上行1310nm触发光。基于单纤双向传输原理,保护装置对1310nm光分离检测形成主备传输路由故障判断的切换判据。切换模块采用1×2的双稳态光开关切换主备传输路由;光信号的探测将提取1310nm光信号的3%用于检测,为避免下行1490nm波长干扰,采用带隔离器的PIN探测器,确保数据可靠准确性。3%光信号经过OE转换、整形放大、A/D转换后送入主控模块形成切换判据,主控模块下发倒换控制命令,选取质量优的工作路由。

三、切换判据

保护装置切换判据基于探测上行1310nm触发光形成,分析ONU上行触发光分三种情况:1、注册ONU正常请求带宽情况下,连续上报1310nm光信号;2、注册ONU无带宽请求情况下,周期性地产生上行的数据,确保OLT知道ONU保持接入状态;3、所有ONU下线状态,OLT无法接收到周期性的报文数据或者带宽请求数据。

根据上述ONU上行触发光的情况,形成切换判据:1、主备路由正常接收ONU上行触发光,保护装置保持主路由工作,一旦主路由发生故障,而备用路由接收触发光正常,设备自动切换至备用路由状态。2、保护装置建立10ms捕获ONU上行周期性脉冲信号,一旦在10ms内无法检测到周期性的上行光,保护装置自动强行切换至备用传输路由,并建立10s的检测等待时间,一旦检测到周期性脉冲上行光,说明主用路由故障,而在等待时间内无法检测到周期性的脉冲光,说明主备路由发生故障或者所有ONU都下线。3、所有ONU下线或者主备路由同时发生故障,保护装置按照设定的轮询时间循环切换主、备光纤,用以判断恢复故障的主、备光纤,默认值30分钟。

四、应用优势

本新型保护方案独立于PON系统,无需与OLT设备和ONU设备建立任何通信协议,完全基于对上行1310nm触发光的检测形成切换保护判据,避免了内嵌保护机制的弊端,同时兼容各个厂家的PON系统。全自动切换保护机制,无需人工干预,提高故障修复时间,大大地减轻了代维人员维护压力。该方案节省了一半OLT业务端口资源,在不影响传输光路保护等级情况下,提供更多的端口供新的业务需求接入和故障抢修应急备用。

单光子计数系统及其噪声分析 篇6

1 单光子计数实现的原理

当微弱光照射到PMT的光阴极时,每个入射光子以量子效率使光阴极发射一个光电子,然后经各级倍增最后在阳极形成一个电流脉冲,通过负载电阻产生一个电压脉冲,称为单光子脉冲[2]。

图1是PMT阳极输出脉冲计数率ΔR随脉冲幅度V的分布。从图1可知热发射噪声脉冲幅度较小,而PMT光阴极发射的光电子和热发射电子形成的脉冲,它的幅度主要集中在中部形成单光电子峰。只要用甄别器把幅度大于甄别电平Vh的脉冲甄别出来就能完成单光子计数的功能。

2 单光子计数系统原理、计数性质

单光子计数系统的原理如图2所示[3]。光信号通过光路系统然后入射到PMT的光阴极,光阴极从而产生一系列光电子。通过PMT各级倍增,最后由阳极收集所有光电子,并在PMT的负载上形成一系列电脉冲。再经放大器放大后,进入甄别器。通过调整甄别器的甄别电平,使得只有输入脉冲的幅度高于甄别电平时,才输出标准脉冲。再经过分频、计数,最后由计算机进行数据结果的运算处理[1]。

在计数系统中,光是以光子流形式存在,当光很弱时,光就表现出粒子性。单光子的能量可用下式确定[3]:

式中:c是真空中的光速;h是普朗克常数,h=6.6×10-34。单色光的光功率可用式(2)表示:

式中R为单位时间内通过某一截面的光子数,即只要测得R,就可得到光功率P。

单光子技术就是一般在与PMT的阳极输出脉冲宽度相当的时间内,倍增系统接收的光电子数量基本上在一个以内的计数技术,如图3所示。

3 单光子计数系统的构成

3.1 光电倍增管PMT

PMT由光阴极、聚焦极、倍增极和阳极构成。性能优良的PMT,光谱响应特性好,时间响应快,光阴极的稳定性好,工作波段内的量子效率高,暗计数低[3]。由于PMT的偏置电压对非线性和信号电流的增益有很大的影响,因此为了使PMT有较好的灵敏度,减少噪声的影响,需要精心选择它的最佳偏置电压。选取依据是PMT的信号计数、暗计数和偏置电压的关系曲线如图4所示,由于信号计数曲线有一平坦的坪区,而暗计数曲线则处于连续上升的趋势,当信号计数曲线开始进入坪区时,信噪比SNR最大,此处的偏压是最佳偏置电压[4]。

3.2 放大器

放大器功能是把噪声脉冲与PMT的阳极输出的电子脉冲线性放大,因而放大器性能要求是上升时间tr在3 ns内,通频带宽达到100 MHz;有一定的增益;有低噪声系数和较宽的线性动态范围,放大后的信号要便于脉冲幅度甄别器进行甄别。

3.3 甄别器

本文选择脉冲幅度甄别器的依据是图5中所示的PMT输出脉冲的脉冲幅度分布。

在图5中,高脉冲高度基准(ULD)是在输出脉冲比较少的底部,低脉冲高度基准(LLD)处在波谷的位置。高于ULD的脉冲绝大多数来源于宇宙射线等外界因素,低于LLD的脉冲绝大多数来自热噪声。于是,通过ULD,LLD值甄别脉冲,不仅能剔除放大器噪声等低幅度脉冲和倍增系统的热电子噪声脉冲,还能剔除宇宙射线、正离子造成的高幅度噪声脉冲,从而将绝大部分的噪声脉冲去除,而只将光阴极发射的热电子脉冲、光电子脉冲转换为标准脉冲输出,降低PMT的暗计数率,提高探测系统的信噪比SNR。

为实现光子计数功能,双阈值甄别器达到的要求是死区时间短,甄别电平范围灵活可调,输出的脉冲输出幅度、宽度达到后续脉冲计数电路的需要。

3.4 计数器

本文单光子计数器由单片机、CPLD芯片、USB接口芯片及其外围电路组成,如图6所示。

单片机实现数据的控制,CPLD芯片负责数据采集,USB接口将计数数据送到计算机处理并显示。将单片机较好的数据处理、逻辑控制能力与CPLD芯片的高速度、高可靠性和高集成度结合起来,性价比较好。

4 单光子计数系统的噪声分析

计数误差主要来自噪声,因此,测量微弱光信号最注重的是探测信噪比SNR。下面将分析几个主要误差源以及它们对光子计数信噪比SNR的影响。

4.1 光子流的统计性

用PMT探测光子,如果撞击在光阴极上的光子流来自热宽带源,而且光子按照随机时间间隔发射。在这样的条件下,n个光子将在同一时间间隔t内撞击光阴极的概率是:

式中:Nˉ=ηRt为t内PMT光阴极发射的光电子平均数;R为光子平均流量;η为PMT的量子效率。由于上面的统计特性,信号计数中就有一定的不确定度,叫作统计噪声,通常用均方根偏差σ来表示,且。于是测量信号中固有的信噪比为:

由此可知,统计噪声固有的信噪比与测量时间间隔t的平方根成正比[2]。

4.2 背景计数

PMT的光阴极、各倍增极的热电子发射在信号检测中产生在没有入射时的背景计数,即暗计数。暗计数还包括杂散光的计数。面积较小的光阴极管的选择、管子的工作温度的降低以及适当甄别电平的选择,可降低暗计数率Rd到最小,不过对于极微弱的光信号,这种噪声源仍不可忽略。若PMT的第一倍增极增益很高,甄别器已经去除各倍增极和放大器的噪声,则上述信号的噪声成分由于暗计数增加至,信噪比为若在光信号累记计数中暗计数保持不变,则从实际计数中扣除它很容易。

4.3 累积信噪比

当用同步数字检测方式或扣除暗计数时,在两个相同的时间间隔t内,分别测量信号与背景的总计数Nt和背景计数Nd,则信号计数Np为:

由误差理论知,结果中信号计数Np的总噪声是:

结果中的信噪比SNR则为:

若背景计数Nd远大于信号计数,可能使SNR<1,结果毫无意义,于是SNR=1时对应的接收信号功率Pmin为仪器的探测灵敏度。由于测量结果的信噪比SNR正比于测量时间间隔的平方根t,因此要达到一定的信噪比,在微弱光测量中,可增加测量时间t。

4.4 脉冲堆积效应

分辨时间是可以区分两相继发生的事件的最短时间间隔,计数系统的分辨时间主要由PMT的分辨时间和甄别器的死时间td决定。PMT的分辨时间t R通常在10~40 ns之间,在分辨时间t R内,当相继有两个或者两个以上的光子入射到光阴极,它们的时间间隔小于tR,PMT只输出一个脉冲,于是单位时间内光电子脉冲的输出计数率比入射到光阴极上的光子数少。与此类似的是,若在死时间td内输入脉冲,甄别器输出计数率也会损失。上面这样的现象叫做脉冲堆积效应。若光子计数系统由高速的甄别器、计数器构成,极限光子流量约为109s-1,因存在脉冲堆积效应,含有多个光子的超短脉冲光的强度光子计数器不能测量。

5 实验结果及数据分析

实验装置光路如图7所示。在测量实验中,计数时间设作500 s,光源(发光二极管)的电流调为最小,测量500次,通过计算机获得采样数据,求出光子数的平均值和方差,同样光子数出现的次数统计出来,除以测量的总次数,算出该光子数的几率,然后以横坐标表示光子数,纵坐标表示光子数几率,做出光子数的分布曲线,与理论的泊松分布曲线进行比较,检查测量数据是否符合理论的泊松分布,判断计数系统的稳定性。

实验的测量结果:光子平均值是55.61,方差是1.028 9,用Matlab将测量数据做出分布曲线如图8所示。图中曲线分布为理论的泊松分布,点分布为测量的光子数分布。

由图8得出,光源的光子数分布与理论的泊松分布有明显差别,可见其相干光和相干性有本质不同。而且之前说明的单光子计数系统中放大器、甄别器、计数器、光子流的统计性、背景计数、累积信噪比、脉冲堆积效应等的稳定性对实验结果的影响也很大[3]。

6 结语

本文介绍了微弱光检测技术,了解了单光子计数系统基本原理、基本实验技术,通过实际的实验,观察和对比发光二极管的实际光子数分布与理论的泊松分布的本质区别,加深了对光子数概率分布规律的理解。

参考文献

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[2]刘桂芳,熊狂炜,刘文操.单光子计数系统的研究[J].高师理科学刊,2011,31(2):67-70.

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[4]KAWASAKI Y,BERTAINA M E,SAKAKI N,et al.Performance of a multi-anode photomultiplier employing a weak electrostatic focusing system [J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A,2006,-564(1):378-394.

[5]战琳,王艳芳.单光子实验的测试与研究[J].唐山学院学报,2009,22(3):81-82.

[6]赵楠,闫毅,裴昌幸.水下量子通信的研究[J].现代电子技术,2008,31(7):8-10.

用单按钮改造正反转控制系统 篇7

在图1所示正反转电路中, 现在希望只要一个按钮可以实现其正反和停止。要是采用原来继电控制来实现这种控制方式, 则线路的逻辑关系比较复杂, 利用元件也比较多, 且也不容易实现, 现在利用PLC实现这种控制就比较方便。首先我们先分析一下图1的工作原理。

1工作原理

1.1合上电源开关QF, 为主电路和控制线路提供电源, 同时HL1和HL4指示灯亮, HL1指示灯亮代表的含义为电源开关闭合, 380V供电已经进入到线路当中, HL4指示灯亮代表的含义为电动机既没有正转也没有反转, 为电动机末转状态标志。

1.2按下正转按钮SB2, SB2常闭触点先分断切断反转KM2线圈支路, 以防止错误的按下SB3, 让正反转同时接通, 从而引起主电路短路;SB2常开触点后闭合接通KM1线圈, KM1常闭辅助触点 (1, 10) 先分断, 让电动机末转标志HL4熄灭;KM1常闭辅助触点 (8, 9) 先分断, 切断反转KM2线圈支路;KM1常开辅助触点 (3, 4) 后闭合自锁, KM1主触点闭合, 让电动机M持续正转。

1.3按下反转按钮SB3, SB3常闭触点先分断切断反转KM1线圈支路, 所有标注为KM1的元件恢复, KM1主触头和自锁触头先恢复断开, 让电动机M停止正转, KM1联锁触头 (8, 9) 后恢复闭合, 为反转作准备, KM1常闭辅助触头 (1, 10) 后恢复闭合, 让HL4指示为亮;SB3常开触点后闭合接通KM2线圈, KM2常闭辅助触点 (10, 11) 先分断, 让电动机末转标志HL4熄灭;KM2常闭辅助触点 (5, 6) 先分断, 切断反转KM1线圈支路, KM2常开辅助触点 (3, 7) 后闭合自锁, KM1主触点闭合, 让电动机M持续正转。

1.4按下停止按钮SB1, SB1常闭触点分断切断KM1或者KM2线圈支路, 让KM1主触点和KM1自锁触点 (3, 4) 先恢复断开 (或KM2主触点和KM2自锁触点 (3, 7) 先恢复断开) , 让正转或反转先停下来;然后KM1常闭辅助触点 (1, 10) 或KM2常闭辅助触点 (10, 11) 后恢复闭合, 让电动

2.1PLC的I/O分配表如下表所示:

2.2系统电气原理图如下图所示:

2.3梯形图如下图所示:机末转指示灯HL4亮;

2改造

按照PLC设备改造的原则, 我们首先要列出PLC的I/O分配表、电气原理图、PLC程序及上机调试。

梯形图分析:

要想实现本题中的单按钮控制方式, 必须要用到一个PLC内部软元件计数器C, 通过利用其的特点实现控制。FX2N系列PLC内部共有246个计数器C, 分成16位增计数器, 其编号从C0到C199, 32位增减计数器, 其编号从C200到C234;32位高速计数器, 其编号从C235到C245。计数器的特点其触发信号一定要是脉冲, 即使其触发信号为一个常ON信号, 其计数也只计一次, 计数完成后只有通过RST指令让其触点和内部数据进行复位。

控制正转、反转和停止的按钮与PLC的输入继电器X0连接, 当第一次按按钮SB1其内部程序中计数器C1、C2和C3中的数据各驱动一次, 由于计数器C1的目标值设定为1, 目标值达到以后, 即使其驱动条件动作, C1也不计数, C1计数器的触点提供一个正转信号;当按钮SB1第二次被按下时同样计数器C2的目标值设定为2, 目标值达到以后, 即使其驱动条件动作, C2也不计数, C2计数器的常闭触点提供一个正转停止信号, C2计数器的常开触点提供一个反转信号;当按钮SB1第三次被按下时, 计数器C3的目标值设定为3, 目标值达到以后, , C3计数器的常开触点全体复位指令, 让C1、C2和C3计数器成批复位, 让C1、C2和C3计数器内部数据和状态全部清零, C3计数器的常开触点提供一个停止反转信号和循环信号。当按钮第四次被按下, 则正转;当按钮第五次被按下, 则停止正转, 起动反转;当按钮第六次被按下, 则电动机停止转动。在本程序中用M8000来驱动Y2, M8000的功能是只要PLC从STOP状态变成RUN状一直保持为接通态, Y2连接是电源指示灯HL1, 这样起到电源指示的作用;正转接触器连接是内部程序中Y0, 只要控制Y0也就是控制正转, 用Y0的常开触点驱动Y3, Y3连接是指示灯HL2充当正转指示;反转接触器连接是内部程序中Y1, 只要控制Y1也就是控制反转, 用Y1的常开触点驱动Y4, Y4连接是指示灯HL3充当反转指示;用Y0和Y1的常闭触点串联驱动Y5, Y5连接是指示杰HL4充当电动机末转指示。

当电动机在长期运行过程中, 出现了过载则断开输入继电器X1信号, 让输入继电器X1恢复闭合状态, 让指令ZRST C1 C3动作, 让C1、C2和C3计数器内部数据和状态全部清零, 从而让电动机停止下来。至此原来电路中所有功能均实现。

3结语

通过利用PLC内部计数器C, 实现单按钮实现正反转控制, 精减了线路, 原来电路中所有的功能均能实现。这个程序也给我提供了一个方法, 利用计数器减少输入点的使用的个数, 我利用仿真软件及实际硬件连接方式验证程序都可以顺利完成。

参考文献

[1]杨后川编著.《三菱PLC应用100例》[M].北京:电子工业出版社, 2013.

[2]初航, 史进波编著.《三菱FX系列PLC编程及应用》[M].北京:电子工业出版社, 2014.

[3]李金城编著.《三菱FX系列PLC定位控制应用技术》[M].北京:电子工业出版社, 2014.