环形网络论文（精选10篇）
环形网络论文 篇1
0 引言
电力系统的多业务传送平台 (multi-service transport platform, MSTP) 专网中 (本文提到的MSTP是指基于同步数字体系 (SDH) 的MSTP) , 部分以太网业务属于汇聚型业务, 即从各厂站汇聚到调度机构的业务, 例如自动化能量管理、电能计量、变电站视频监控等[1]。此类业务的承载方式有MSTP专线、数据网通道两种[2,3]。其中MSTP专线方式即在MSTP专网上开通从各厂站至调度机构 (点对点) 的EOS (Ethernet over SDH) 以太网业务[4], 视情况配置子网连接保护 (sub-network connection protection, SNCP) [5]。由于电力系统的厂站分散在电力通信网的各片区域, 多个点对点的业务拓扑看起来像星形, 因此本文将此方式简称为星形开法, 将业务的汇聚节点 (即调度机构) 简称为中心站点, 将各厂站简称为业务端站。
MSTP以太网业务的星形开法在电力通信领域应用较广泛[6,7]。采用星形开法开通此类汇聚型以太网业务, 对链路带宽、中心站点以太网端口、中心站点以太网业务汇聚能力的消耗较大。由于各业务路由最终会集中于中心站点, 因此中心站点附近区域的链路被多条业务的路由反复经过, 带宽占用大。此外, 业务最终要在中心站点落地, 即使在中心站点启用以太网汇聚功能, 对中心站点的以太网业务端口、以太网业务汇聚能力的消耗仍与业务端站数量呈线性相关, 而MSTP设备中以太网板卡的端口数量和汇聚能力有限, 因此需要在中心站点的MSTP设备配置较多以太网板卡以满足此类业务的需求, 成本高。
基于以太环网的汇聚型以太网业务开通方式, 即以一个或几个以太环网将业务端站与中心站点串联起来 (简称环形开法) 。一般认为MSTP支持两类以太环网:基于二层交换和生成树协议的以太环网、基于弹性分组环 (RPR) 的以太环网[8,9,10]。这两类以太环网于2004年前后开始被广泛关注, 并在公网通信运营商城域网、轨道交通专网等领域得到应用[11,12,13,14]。截至目前, MSTP以太环网在电力通信领域得到的关注和应用较少。
对MSTP以太环网已有的研究表明, 基于二层交换和生成树协议的以太环网实现方式简单, 但存在环路节点越多性能越低 (因环路节点较多时媒体访问控制地址查询效率不高所致) 、带宽分配不公平、虚拟局域网 (VLAN) 地址重用、保护倒换时间相对长等问题;基于RPR的以太环网带宽分配公平、转发效率较高、支持VLAN地址重用、保护倒换时间相对短, 但也有软件处理较复杂、成本高等缺点。
电力系统的业务需求及其MSTP专网的独特性, 使得基于二层交换和生成树协议的以太环网具备可观的实用性。首先, 有业务需求的厂站数量有限 (一张网内一般不超过200个) , 而且可通过规划多个以太环网进一步降低环路节点数量, 因此可认为环路性能和VLAN地址不是主要矛盾。其次, 厂站向中心站汇聚的以太网业务带宽需求通常不高, 可为业务规划充足的独享带宽, 以解决带宽分配不公平导致的服务质量问题。再次, 通过SNCP和快速生成树协议 (RSTP) 的配合, 一定程度上可以解决破环后的保护倒换问题。此外, 由于电力系统的MSTP专网一般不配置RPR模块, 应用基于RPR的以太环网承载此类汇聚型以太网业务需要额外增加硬件, 效费比相对不高。
本文重点研究了MSTP的基于二层交换和生成树协议的以太环网承载汇聚型以太网业务。通过数学建模和计算将环形开法和星形开法的带宽、中心站以太网端口消耗和汇聚处理能力消耗、业务可靠性等指标进行了量化比较, 并以南方电网主干传输网实际案例印证了分析结果。最后, 根据计算结果, 本文提出了应用环形开法的几点建议。
1 环形开法的开通步骤
环形开法用一个或多个以太环网将业务端站与中心站点串联起来。每条以太网业务作为以太环网的链路, 可配置SNCP保护。采用以太环网开通方式配置业务的步骤如下。
步骤1:规划环路, 计算带宽。由于以太网的共享介质特性, 环链路上需要承载环上所有节点的数据。设每站与中心站间带宽需求为x, 所有站点总数为N (包括所有业务端站和中心站) 。若仅设置一个以太环网, 环链路带宽应不小于xN, 由于MSTP提供带宽的最小颗粒度是2 048kbit/s[15], 则每条环链路所需的带宽为:
式中:ceil (·) 表示向上取整函数。
当N较大时, 导致ceil (xN/2 048) 很大, 即环链路所需带宽较大。可通过设置多个经过中心站点的以太环网, 以减少每个环串联的业务端站数量, 达到减少环链路所需带宽的目的。设某个环串联的业务端站总数为Nr, 则该环链路带宽至少需要ceil (xNr/2 048) , 由于Nr≤N, 因此有ceil (xNr/2 048) ≤ceil (xN/2 048) 。
采用以太环网开通方式, 首先需要根据网络拓扑进行业务通道规划, 确定以太环网的数量和每个以太环网串联的业务端站, 再根据式 (1) 计算每个环网的链路带宽。
步骤2:RSTP配置。由于以太网成环后会有广播风暴问题, 可通过RSTP协议解决[16]。目前主流的MSTP产品均可具备RSTP功能, 需要在中心站点和每个业务端站上的以太网板卡上开启RSTP协议并做相应配置。
步骤3:开通MSTP以太网业务。开通每个以太环网的两两相邻业务端站间、中心站点与其相邻业务端站间的以太网业务, 并根据业务可靠性需求配置SNCP。
以太环网正常工作时, 任意业务端站均能在本站发信至以太环网上, 并能从以太环网上收信到本站;同时, 任意业务端站从环上发送/接收的数据应能从其他业务端站穿通。因此, 环形开法的所有以太网业务, 应配置为一个局域网端口 (用于本站上下业务) 与两个广域网端口 (每个广域网口与一个以太环路方向一一对应) 之间的以太网专用局域网业务[17]。
2 链路带宽消耗
本节将通过理论计算对比环形开法和星形开法的带宽消耗, 并辅以实际案例印证。为简化计算, 假设网络中的站点要么是中心站、要么是业务端站。
2.1 环形开法
若用一个以太环网将所有业务端站和中心站点穿通, 以太环网的环链路共N条, 每个环链路带宽为ceil (xN/2 048) , 总的带宽消耗为:
式中:B (n) 为以太环网总数为n (n为正整数) 时, 汇聚型业务总的带宽消耗。
若用R个以太环网分别将业务端站和中心站点串联, 设环i的节点数为N (i) , 总的带宽消耗为:
当各以太环网的节点数相等时, 式 (3) 简化为:
2.2 星形开法
设nm表示至距离中心站点的最短路径为m跳的站点数目, R (N, c) 为平均度为[18]c的网络在星形开法下业务路由经过链路条次总和, 总的带宽消耗B (N, c) 为ceil (x/2 048) R (N, c) 。
不同网络结构下R (N, c) 的值是不同的, 下面根据网络中各节点的度[18]构建不同的网络模型, 并计算相应的R (N, c) 。
2.2.1 环网 (所有节点度均为2)
1) 若N为奇数 (拓扑见附录A图A1) , 经计算, 可得到:
2) 若N为偶数 (拓扑见附录A图A2) , 经计算, 可得到:
2.2.2 网状网 (平均度大于2)
若不限制平均度大于2的网络结构, 可构造所有业务端站均有直连中心站点的链路的网络, 其R (N, c) 为最小, 值为N-1。这种网络的中心站点的度为N-1, 但实际上中心站点不可能有这么高的度, 实际情况是各站点 (包括中心站点) 的度普遍为2~4。因此, 为模拟实际情况, 同时考虑简化模型、方便计算, 假设网络中所有节点的度均为3或4 (所有节点的度均为2的情况即为环网, 已在2.2.1节中讨论) 。
1) 所有节点度均为3
假设网络中所有节点的度均为c, 网络的平均度也为c, 按下列算法—1组网, 可使R (N, c) 最小 (即c=3, N为正整数且N>3) 。
下面采用归纳法证明, 在“所有节点的度均为3的约束下”, 按算法—1组网的R (N, c) 为最小值。
所有节点度均为3的网络, N最小为4, 其拓扑 (见附录A图A3) 是由4个节点组成的全连通网络。
由于每个业务端站都有直达中心站点的路由, 因此该拓扑的R (4, 3) 最小, 其值为3。
假设N=t时, R (t, 3) 最小, 则需要证明当按算法—1在拓扑中新增一个节点即N=t+1时, R (t+1, 3) 最小。
在N=t的情况下, 按算法—1构造的网络中, 距离中心站最短路径跳数最大值为m, 距离中心站最短路径为m跳的站点的个数为nm。由于每个节点的度为3, 根据Dijkstra算法[19,20], 可知距离中心站点m跳的节点个数最多不超过3×2m-1个。
根据假设条件, N=t的情况下按算法—1构造的网络的R (t, 3) 最小, 且任一节点至中心站点最短路径跳数最大值为m, 因此新增节点时, 最短路径不可能小于m (若存在某节点至中心站的最短路径小于m, 则将某个m跳节点及其邻接链路删除, 并新增这个节点及其邻接链路, 如此构造出的拓扑的R (t, 3) 可以更小, 与假设矛盾) 。
当nm<3×2m-1时, 根据算法—1, 新增的节点至中心站的跳数为m, 是所有可能性中最短的, 因此R (t+1, 3) 最小这一命题成立。
当nm=3×2m-1时, 根据Dijkstra算法, 若新增节点距离中心站点的跳数仍为m, 则距离中心站点m跳的节点的总数将超过3×2m-1个, 与“所有节点的度均为3”这一约束矛盾, 因此新增节点至中心站的最短路径跳数的最小值为m+1。根据算法—1, 此时新增节点距离中心站的跳数为m+1, 是所有可能性中最小的, 因此R (t+1, 3) 最小这一命题成立。
至此, 证明成功。
按算法—1构建网络的R (N, c) 计算公式如下。
当N=3×2mh-2, mh为至中心站最短路径跳数中的最大者时:
当N≠3×2mh-2时:
2) 所有节点度为4
类似地得出该情况下R (N, c) 计算公式如下。
当时:
当时:
R (N, 3) 和R (N, 4) 随N的变化趋势见附录A图A4。
按算法—1构建的所有节点度均为3或4的拓扑示例见附录A图A5。
3) 平均度c与R (N, c) 的关系
实际情况下, 由于光缆数量限制, 平均度c>4的通信网较少。
显而易见, 其他条件恒定时, c越大, R (N, c) 越小, 即c1>c2时, R (N, c2) ≥R (N, c1) 。
汇聚型业务的中心站点在网络中的位置也对R (N, c) 有直接影响。设网络拓扑不变, 若汇聚型业务的中心站位于网络的中心位置, 则R (N, c) 较小;若汇聚型业务的中心站位于网络的边缘位置, 则R (N, c) 较大。
实际情况下, 为保证故障情况下网络连通性, 网络的平均度一般不小于2, 考虑到环网的中心站点位置对于R (N, c) 的值没有影响, 因此R (N, 2) 可作为现实网络的R (N, c) 的上限值。
实际情况下, 网络的平均度一般不大于4, 且中心站不一定位于网络的边缘位置。若网络的平均度在 (2, 3]范围内时, 按算法—1得出的R (N, 3) 可作为实际网络的R (N, c) 的下限值;若网络的平均度在 (3, 4]范围内时, 则R (N, 4) 可作为实际网络的R (N, c) 的下限值。即
2.3 对比
2.3.1 业务带宽需求x的影响
星形开法带宽消耗量和环形开法 (单环形) 带宽消耗量比值为ceil (x/2 048) R (N, c) / (ceil (xN/2 048) N) 。这里仅考虑单环形的情况, 多环形情况的分析方法类似。
假设其他条件不变, x变化对星形开法带宽消耗量和环形开法带宽消耗量比值的影响, 取决于ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) 的值随x的变化情况。
令x=2 048t+h, h为小于2 048的正整数, t为非负整数。x的增加可视为t的增加和h在[0, 2 047]范围内的周期性变化。ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) = (t+1) / (tN+ceil (hN/2 048) ) , 有下列性质。
1) x→+∞, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) →1/N。
2) x→0, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) →1。
3) x=2 048n1, n1为正整数时, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) =1/N。
4) x为正整数, x=1时, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) 取最大值1/ceil (N/2 048) 。
5) [2 048t+1, 2 048t+2 048]范围内, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) 递减, 其最大值小于上一周期 ([2 048t-2 047, 2 048t]) 的最大值。
例如当N=100时, 随x变化, ceil (x/2 048) /ceil (xN/2 048) 的取值如图1所示。
R (N, c) /N的值可通过本文2.2节所示方法得到, 除N为个位数的情况外, R (N, c) /N>1且随N递增。
综上, 当x相对2 048kbit/s较小时, ceil (x/2 048) R (N, c) / (ceil (xN/2 048) N) >1, 即星形开法较环形开法消耗更多带宽;随着x增加, 这一比值总体呈逐渐减小 (其间有周期为2 048kbit/s的振荡) 直至小于1, 此时星形开法较环形开法消耗更少带宽。
例如, 环形开法为单环配置下, 计算x为64kbit/s时星形开法带宽消耗量和环形开法带宽消耗量比值, 如图2所示。可见x为64kbit/s时, 比值普遍大于1, 符合上述规律。x为2 048kbit/s时, 单以太环网下星形开法带宽消耗量和环形开法带宽消耗量的比值见附录A图A6。
2.3.2 环数量R的影响
考虑环形开法多个环情况, 星形开法带宽消耗量和环形开法带宽消耗量比值为ceil (x/2 048) ·R (N, c) /[ceil (xN/ (2 048R) ) (N+R-1) ]。
假设其他条件不变, 环数量R从1开始变化, 对带宽消耗量的影响取决于 (N+R-1) ceil (xN/2 048R) 的值随R变化的情况。因 (N+R-1) ·ceil (xN/ (2 048R) ) 由两个因子N+R-1和ceil (xN/ (2 048R) ) 组成, 前者是R的线性函数, 后者有如下规律。
1) 当xN≤2 048kbit/s, R≥1时, ceil (xN/ (2 048R) ) 总是为1, R对其没有影响。此时, (N+R-1) ceil (xN/ (2 048R) ) 随R递增。
2) 当xN>2 048kbit/s, ceil (xN/ (2 048R) ) 近似为R的反比例函数。此时, 随着R从1递增, (N+R-1) ceil (xN/ (2 048R) ) 以近似反比例递减。当R增长不能导致ceil (xN/ (2 048R) ) 减小或者ceil (xN/ (2 048R) ) 的减少量不能抵消N+R-1的增长量时, (N+R-1) ceil (xN/2 048R) 反而随R递增。
例如x为64kbit/s时, 对比单环配置 (R=1) 和双环配置 (R=2) 下星形开法带宽消耗量和环形开法带宽消耗量比值, 如图2和图3所示。
可见N较小时 (xN≤2 048kbit/s) , 双环配置下和单环配置下带宽消耗量比值没有变化;进一步加大N (xN>2 048kbit/s) , 双环配置下带宽消耗量比值较单环配置下更高, 由于环数量不影响星形开法带宽消耗量, 说明双环配置的带宽消耗量小于单环配置。
2.3.3 实际案例
以南方电网某主干传输网为例, 节点总数N=88, 链路为172条, 网络的平均度为3.91, 采用R (N, 4) 作为R (N, c) 的下限值, 当x=64kbit/s时, 按本文提供的公式计算的星形开法和环形开法带宽消耗数量比值为:
假设业务从除中心站点 (南网总调) 外的所有节点向中心站点汇聚, 逐条计算路由, 结果如表1所示。若采用星形开法, 带宽消耗数量为558。若采用环形开法, 单环情况下, 带宽消耗数量为264, 双环情况下 (一个环为44节点, 一个环为45节点) , 带宽消耗数量为178, 三环情况下 (每个环均为30节点) 带宽消耗数量为90。星形开法的带宽消耗数量是环形开法的2.11~6.2倍, 倍数符合上述理论计算的范围。
若x变为2 048kbit/s, 其他条件不变, 则
若采用星形开法, 带宽消耗数量为558。若采用环形开法, 单环情况下, 带宽消耗数量为7 744, 双环情况下 (一个环为44节点, 一个环为45节点) , 带宽消耗数量为3 961, 三环情况下 (每个环均为30节点) , 带宽消耗数量为2 700。星形开法的带宽消耗数量是环形开法的7.2%~21%。
可见, 随着环形开法的以太环网数量递增, 环形开法的带宽消耗数量明显递减;当单站带宽消耗量为64kbit/s时, 星形开法的带宽消耗大于环形开法的带宽消耗, 当单站带宽消耗量为2 048kbit/s时, 环形开法的带宽消耗则大于星形开法的带宽消耗。
3 中心站以太网端口和汇聚处理能力消耗对比
采用环形开法, 若用一个大环将所有业务端站和中心站点串联起来, 则中心站点以太网端口占用数为ceil (xN/105) 个快速以太网 (FE) 口或ceil (xN/106) 个千兆以太网 (GE) 口。仅消耗2单位汇聚能力。
采用环形开法, 若用R个小环将所有业务端站和中心站串联起来, 则中心站占用个FE口或个GE口。仅消耗2R单位汇聚能力。
采用星形开法, 设MSTP设备的单板汇聚比最高为C∶1 (C>1) , 则中心站以太网端口占用数为ceil (N-1/C) ceil (xC/105) 个FE口或ceil (N-1/C) ceil (xC/106) 个GE口。消耗N-1单位汇聚能力。
1) 中心站点端口数量消耗对比
在每站所需带宽x值为64kbit/s和汇聚比C值为8情况下, 星形开法和环形开法的端口数量消耗比值如图4所示。
当每站所需带宽x不大于2 048kbit/s, 每站所需带宽x和汇聚比C不变情况下, 随着网络节点数N的增大, 星形开法和环形开法的端口数量消耗比值大于1且逐渐增加, 即环形开法在端口数量消耗上的优势逐渐变大。当每站所需带宽x远大于2048kbit/s (例如图4中, x为2 048×50kbit/s) 时, 每站所需带宽x和汇聚比C不变情况下, 随着网络节点数N的增大, 星形开法和环形开法的端口数量消耗比值逐渐下降, 最终接近于1, 即环形开法在端口数量消耗上的优势逐渐消失。
当汇聚比增加时, 星形开法消耗的中心站端口数量下降, 环形开法消耗的中心站端口数量不受影响。汇聚比为24时的星形开法和单环形开法端口消耗数量比值见附录A图A7。
考察环形开法的环数量对中心站端口数量消耗的影响, 取环形开法的环数量为1和2, 环数为2时尽可能保证2个环节点数之差最小, 经计算, 双环形开法的端口数量消耗明显大于单环形开法, 但当网络节点数N增加或每站所需带宽x增加时, 两者趋同。单环形开法和双环形开法消耗端口数量比值见附录A图A8。
2) 中心站点汇聚能力消耗对比
星形开法和环形开法的汇聚能力消耗比值与每站所需带宽x值和汇聚比C值无关, 与环形开法的以太环网数目有关。当以太环网数目增加时, 由于环形开法的汇聚能力消耗数量增加, 而星形开法的汇聚能力消耗数量不变, 导致星形开法和环形开法的汇聚能力消耗数量比值下降。随网络节点总数线性增加时, 环形开法的汇聚能力消耗不变, 但星形开法的汇聚能力消耗也线性增加, 环形开法有明显优势, 如图5所示。
4 业务可靠性
当站点的独立光方向不少于4时, 以太环网的环链路配置SNCP, 同时开启以太环网的生成树协议, 环形开法最多可以充分利用4个光方向, 达到N-3故障不中断业务。极端情况下, 当4次故障同时发生时, 不同位置的N-4故障可能会中断故障点之间一串站点的业务, 但这种情况的概率 (按光链路可用率为99.9%计) 只有10-12。任意3个光链路同时故障都不会中断业务。
星形开法最多只能利用站点的2个光方向, 可靠性水平只能达到N-1故障不中断业务。N-2故障就会中断业务。环形开法、星形开法故障情况下的可靠性水平见附录A图A9。
环形开法能做到N-3故障不中断业务, 星形开法只能做到N-1故障不中断业务。环形开法可靠性较星形开法可靠性高2个量级, 理论上有显著优势。但实际上能否将环形开法的可靠性发挥到N-3水平取决于网络结构, 同时需要折中考虑SNCP对带宽的消耗。
5 对以太环网应用的探讨和建议
上述分析结果表明, 环形开法较星形开法, 对中心站以太网汇聚能力的消耗更少, 业务可靠性更高, 而且当每站业务带宽需求x相对2 048kbit/s较小时对链路带宽、中心站以太网端口的消耗更少。
节省链路带宽消耗数量、中心站以太网端口消耗量、中心站以太网汇聚能力消耗量, 意味着可以直接节省光链路、中心站以太网板卡配置的投资, 提高业务可靠性则降低了业务中断可能造成的损失, 环形开法的优势能直接转化为生产运行效益。
需要指出, 环形开法也有其劣势, 同时星形开法也有改进余地。
1) 随着每站业务带宽需求增加, 环形开法在链路带宽消耗量上的优势逐渐减弱, 最终会劣于星形开法。
2) 当每站业务带宽需求远大于2 048kbit/s时, 环形开法在中心站以太网端口消耗量上的优势不明显, 但不会劣于星形开法。
3) 环形开法的业务拓扑比星形开法更复杂, 若网管系统不具备对端到端业务的管理功能, 对运行维护人员的技术水平要求比星形开法更高。网络管理系统对端到端业务的管理功能, 是简便管控以环形开法开通的汇聚型以太网业务的必要条件。
4) 星形开法若采用多级汇聚方式, 即将网络划分为若干区域, 每个区域设置1~2个汇聚站点, 开通区域内业务端站至区域汇聚站点的以太网业务、区域汇聚站点至中心站的以太网业务, 也可以有效减少对中心站点以太网汇聚能力的消耗, 但不节省对中心站点以太网端口数量的消耗。
为了避免以太环网中出现广播风暴, 有必要开启RSTP协议。本文应用的场景中, 根节点设置为调度机构, 每个以太环网的直径即为环上节点总数的一半, 从电力通信网的规模来看, 以太环网的直径大于RSTP网络直径 (最大跳数) 默认值的情况较普遍, 这可能会造成RSTP协议出现问题。现提出两种解决方案:一是修改RSTP网络直径参数 (最大跳数) 以匹配现有以太环网的直径;二是只在中心站点和以太环网上的最远节点开启RSTP协议, 其余不开启RSTP协议的站点可透明传送网桥协议数据单元 (BPDU) 报文, 由于环网的结构较为简单, 仅在距离中心站的最远节点处破环即可避免广播风暴出现, 可缩短故障影响环网结构时协议重新收敛并破环的时间。
综上所述, 对环形开法的实际应用提出下列建议。
1) 环形开法的最佳适用场景是MSTP网络中存在大量从业务端站至中心站点的汇聚型以太网业务, 且每站的业务带宽需求小于2 048kbit/s。
2) 业务端站总数较多时, 宜增加以太环数量以降低链路带宽消耗, 但以太环数量不宜过多以免中心站以太网端口和汇聚能力消耗过大。折中考虑, 视网络结构和业务端站总数, 建议环数量在1~min[3, ceil (xN/2 048) ]范围内。
3) 若采用环形开法, MSTP网管系统宜具备对端到端业务的管理功能。
6 结语
本文以理论计算、分析实际案例等手段, 研究了在电力系统中应用MSTP的基于二层交换和生成树协议的以太环网承载汇聚型以太网业务。研究结果表明, 环形开法在业务可靠性、中心站以太网业务汇聚能力消耗上较星形开法有明显优势;当每站的业务带宽需求相对2 048kbit/s较小时, 环形开法在链路带宽消耗、中心站以太网端口数量消耗上较星形开法也有明显优势;仅在每站的业务带宽需求大于2 048kbit/s时, 环形开法在链路带宽消耗、中心站以太网端口数量消耗上的优势不明显或没有优势。
附录见本刊网络版 (http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx) 。
摘要：研究了多业务传送平台 (MSTP) 网络汇聚型以太网业务的环形开法 (以一个或几个以太环网将各厂站与调度机构串联起来) 在电力系统中的应用。通过数学建模计算、采用南方电网主干通信网实际案例印证等手段, 对比了环形开法和星形开法 (开通从各厂站至调度机构的点对点以太网业务) 的链路带宽消耗、中心站以太网端口和汇聚处理能力消耗、业务可靠性等指标。结果表明, 环形开法在业务可靠性、中心站以太网业务汇聚能力消耗上较星形开法有明显优势;当每站的业务带宽需求相对2 048kbit/s较小时, 环形开法在链路带宽消耗、中心站以太网端口数量消耗上较星形开法也有明显优势;仅在每站的业务带宽需求大于2 048kbit/s时, 环形开法在链路带宽消耗、中心站以太网端口数量消耗上的优势不明显或没有优势。最后, 根据计算结果, 提出了应用环形开法的几点建议。
关键词：多业务传送平台,汇聚型业务,星形,以太环网,电力通信
《环形使者》 篇2
吐槽完毕，留点念想
基本上每个穿越大片上映后都会引发影迷对其时空关系的探秘和吐槽，
《环形使者》亦是如此，如果抛开科幻与伪科幻的争论，
《环形使者》算是讲了一个有情怀的故事。
看完这部电影，你会记得年轻和年老的两个Joe坐在一张桌子的两侧，和相隔了三十年的自己谈谈。他们一个以杀人为工作，形容淡漠；一个以杀人为当下使命，力欲充沛。但电影在最后时刻追问：杀人到底有什么用？处心积虑回到过去，杀掉自以为有可能是未来邪恶BOSS的孩子，却能看到命运的车轮挟裹着，让这个孩子在层层杀戮中变得更加暴戾。所以约瑟夫的枪口终于反过来对准自己。杀人的环无法以杀人的方式破解，他只能杀掉自己这一环。
导演兼编剧雷恩·约翰逊如此解释他故事中的未来，“影片就发生在不久的将来，所以我主要考虑现实的因素。未来世界并没有人们想像中的那么繁华。人们在 30 年后仍然驾驶着 2010 年生产的汽车。”这基于他对“戏剧现实主义”的热爱。美术总监艾德·维勒说：“我们并不希望打造一个完全被毁或者极度美好的未来世界。我们创建了一个发展不太顺利的未来世界 —经济下滑、制造业停顿。正因如此，影片中所使用的汽车仍然是 30 年之前的；有一些超级富翁会驾驶着新车，但普通人开的都是旧车。”
这个解释算是勉强堵上了一个槽点，更让人不解的细节还有，约瑟夫昏倒在一片甘蔗地里，状似缺水；老威利斯满头大汗地在许晴怀中抽搐，让人不明所以。有考据型影迷指出相较北美版，中国版删掉了8分钟，这8分钟交代了主角有吸毒的历史，总算让人在自行脑补中完成了片子。
但上映之后最引发观众争论的还是它“科幻”的噱头和“穿越”的卖点：关于它究竟是平行世界还是线性世界，到底是编剧水平有限搞出来的大BUG还是一些影迷把简单的事情想复杂了。110分钟的中国版《环形使者》中，雷点处处，譬如约瑟夫·高登饰演的乔来到上海，电影告诉我们那是2044年，但镜头掠过外滩，京东、马自达、红牛……N个硕大的广告牌映入眼帘，着实让人出戏不已。我们寄望着三十年后的世界要么欢欣鼓舞要么废墟一片，而《环形使者》描画的未来和今日全无不同，人们穿着今天的衣服，开着今天的车，走在今天的路上。一辆喷气式摩托算是未来感的标志，只是它一出现就表现性能不佳，到用的时候很快就摔碎了。
但抛开科幻与伪科幻的争论，如果我们能够放低要求，告诉自己这只是一部电影，一部旨在让你吃着爆米花听着枪声和殴斗声感慨生活安逸的娱乐之作，也许还能收获多一些感动和感慨。
相较许多靠爆破撑全场、“正义”与“邪恶”的设定显得万分空茫的大片，《环形使者》好歹有一个道德问题的内核。约瑟夫说，剧情让他哭了。“《环形使者》的核心是一部戏剧。就像《黑暗骑士崛起》属于超级英雄类型片一样，《环形使者》属于科幻小说片范畴，但是它的确是一部戏剧，这也正式科幻戏的精彩之处：通过一种有趣的方式将道德问题戏剧化呈现。”
剧情词典
环形使者：一种低等刺客，专门杀死未来犯罪份子传送过来的目标。
枪手：一种较高级的匪徒，他们担当着更多的刺杀责任，常常鄙视环形使者为不入流的花花公子。
喇叭枪：环形使者专用短枪。火力强劲但是射程短。
TK：“隔空取物”的缩写。到2040年，15%人类将掌握一种基础的隔空取物能力。但影响力和影响范围都很小，通常被用作泡吧技巧。
封环：每一个环形使者合同上的一项规定，他们可能会被要求杀死未来的自己，然后合同会被终止，他们被支付一笔很高的酬金，并且，需要清除与未来雇主一切有关的线索。
遇见未来的自己，我更想聆听
F：与布鲁斯·威利斯扮演同一个角色，有什么感受？
J：太棒了！我还记得当我们知道他对剧本很有兴趣并且愿意出演时，感觉就像获得一个巨大的成功。我是看着他的电影长大的，并且一直很喜欢他的作品。同时你又要忘记这些，你必须关注角色本身，我在表演时从不想这些。他就是一个演员，我也是一个演员，我们在扮演角色、讲述故事，仅此而已。
F：如果有机会坐下来与过去的自己或者未来的自己谈谈，你会说什么？
J：对未来的自己吗？我觉得我不会说太多，我更想聆听。
F：如果你认为某种事情对于未来更好的话，你会改变历史进程吗？
J：是的，包括通过杀人解决问题。当一部电影能够在你看的时候牢牢抓住你的心跳，在你走出电影院时引发讨论。这代表他成功了。
F：看看你过去的这些年里，你与克里斯蒂芬·诺兰、斯皮尔伯格一起合作，很多演员都说他们梦想着与他们合作，是特别运气的事。
J：是的，最近几年的确很特别。但是我觉得这很平常，有些演员如果没有取得巨大的、一夜成名式的成功，就会感到沮丧。而我不是这样的。我喜欢一步一步的来。如果你是一个作家、一个导演、一个厨师，或者任何什么，你必须热爱你的工作，你充满希望、不断地去与观众联系在一起，你就会取得成功。一夜成名之类的事情的确是个令人兴奋的故事，并且推出了一大批人，但我觉得这也让很多人失望，因为他们不断追逐着，如果没有获得就会非常失望。而我从来不期望一夜成名。我知道只有极少数幸运儿能如此。即使非常成功的人也是通过长时间努力取得的。当然，也有人运气很好得到那种一夜成名的机会，但是以我的经验来看，伟大的人都经过了长时间的努力。
F：你刚出道时得到的最好建议是什么？
J：我只在我还是个孩子时师从过一位表演教师，他和我们谈话时就像演员、艺术家一样，他教授我们关于创造角色、少关注自我而是投入角色中去，尝试所有方式，不要怀疑自我，等等诸如此类的事情。他的确教授了我很多这样的事情，他教的不仅仅是表演，他教我如何做一个好人。然后你知道的，我是19岁就退出了演艺圈。
F：为什么？
J：我就是停下休息一段时间。在完成我的电视剧——第三季的Rock from the Sun 之后，我想回到校园，所以我停止演艺几年。我不想知道我想做的事情。但是我还是回来了，我终于知道我想做电影而不是拍更多的电视剧。
F：所以那段远离表演的时间反而使得你更加喜欢表演？
环形网络论文 篇3
关键词：环行缓存,环形队列,并发性能
一、一种使用环形缓存和环形队列实现UDP高效并发的方法
(一) 主要步骤
1发起服务端的数据接收线程, 创建环形队列。
2数据接收线程在指定端口接收数据, 如果收到合法数据, 通过数据中的通信地址来判断是否已经存在相应客户端的数据处理子线程, 如果存在, 则直接执行步骤4;如果不存在, 则先执行步骤3创建新的数据处理子线程, 之后再执行步骤4。
3创建与该客户端对应的数据处理子线程, 并创建该子线程的发送环形缓存和接收环形缓存。
4数据接收线程将收到的数据复制到相应数据处理子线程的接收环形缓存中。
5数据处理子线程在其接收环形缓存中接收数据, 如果接收环形缓存中有数据, 数据处理子线程处理数据, 处理完后将需要发送的数据复制到其发送环形缓存中, 并将其对应的客户端标识存到数据接收线程的环形队列中。
6数据接收线程在接收数据的同时, 查看环形队列中是否有需返回数据的客户端标识, 如有则将该标识出队列, 由该标识索引到相应客户端的数据处理子线程, 并将该数据处理子线程发送环形缓存中的数据发送出去。
(二) 主要特征
其主要特征在于执行步骤1前需要先为数据接收线程创建套接字并绑定一端口。所述数据中的通信地址是指数据中包含的源客户端的IP地址或设备的通信地址。数据合法与否是根据数据的起始字符、结束字符、长度和校验码综合判断。
二、背景技术
UDP是用户数据包协议的简称, 是OSI (Open System Interconnection, 开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议, 提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。目前, UDP实现并发有以下三种方法:
(一) 循环方式
创建一个套接字, 将它绑定到一个端口上, 并在这个端口上接收请求, 进入无限循环, 在该循环中服务器接受来自客户的下一个请求, 处理这一请求, 然后将这个应答发回给客户。这种模式对于处理请求占用时间较长, 效率比较低下。我们考虑像文件传送这样的服务, 它在处理每一个请求时, 要求有相当可观的时间, 假设联系该服务器的第一个客户要求传送一个巨大的文件, 而联系到该服务器的第二个客户要求传送一个小文件, 若服务器一直等到第一个文件传送完毕才考虑传送第二个文件, 那么第二个客户将为了一个小文件而等一段不合理的时间。
(二) 创建主线程接收请求
创建数据处理子线程单独处理接收到的数据, 并将处理结果发回给客户端。设计思想, 发起一个主线程从指定端口接收数据, 当接收到数据时, 创建对应的数据处理线程, 将该数据交由该线程处理, 处理结束后将数据发回客户端, 之后数据处理线程退出。线程创建和销毁费时较长, 因为创建一个线程要获取内存资源或者其它更多资源, 所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能地减少创建和销毁线程的次数。如果数据交互比较频繁, 这种方法性能较低。
(三) 主线程监听客户请求
有请求到来时, 记下其IP和端口, 然后创建一个子线程将IP和端口传给子线程, 由子线程负责与该客户端通信。这是目前常用的方法, 但此方法最大的问题在于:子线程会新建套接字, 并绑定一个新端口与客户端通信, 如果客户端指定从服务器某一端口接收数据, 会造成客户端接收失败。
三、关于方案
针对上述问题, 本方法提供了一种使用环形缓存和环形队列实现UDP高效并发的解决方案。
(一) 一种使用环形缓存和环形队列实现UDP高效并发的方法主要步骤
1发起服务端的数据接收线程, 创建环形队列。
2数据接收线程在指定端口接收数据, 如果收到合法数据, 通过数据中的通信地址来判断是否已经存在相应客户端的数据处理子线程, 如果存在, 则直接执行步骤4;如果不存在, 则先执行步骤3创建新的数据处理子线程, 之后再执行步骤4。
3创建与该客户端对应的数据处理子线程, 并创建该子线程的发送环形缓存和接收环形缓存。
4数据接收线程将收到的数据复制到相应数据处理子线程的接收环形缓存中。
数据处理子线程在其接收环形缓存中接收数据, 如果接收环形缓存中有数据, 数据处理子线程处理数据, 处理完后将需要发送的数据复制到其发送环形缓存中, 并将其对应的客户端标识存到数据接收线程的环形队列中。
数据接收线程在接收数据的同时, 查看环形队列中是否有需返回数据的客户端标识, 如有则将该标识出队列, 由该标识索引到相应客户端的数据处理子线程, 并将该数据处理子线程发送环形缓存中的数据发送出去。
执行步骤1前需先为数据接收线程创建套接字并绑定一端口, 固定从服务器的这一个端口接收来自客户端的数据。
所述数据中的通信地址是指数据中包含的源客户端的IP地址或设备的通信地址。通信过程中可以利用这一地址来识别各客户端。数据合法与否是根据数据的起始字符、结束字符、长度和校验码综合判断。[0011]本方法使用通信程序中经常用到的环形缓存作为数据结构, 来存放通信中各客户端发送和接收的数据, 环形缓存是一个先进先出的循环缓冲区, 可以向通信程序提供对缓存的互斥访问。使用环形队列结构来存储每一个需要在数据处理完后发送返回结果的客户端标识。这两种数据结构的配合使用可以实现高效的UDP并发。
(二) 本方法的有益效果
1循环缓冲区可以提供对缓冲区的互斥访问, 因而数据接收线程与数据处理子线程之间不需要加互斥保护, 可同时进行, 从而有了良好的并发性能, 循环缓冲区可以更好地利用系统内存资源。
2使用环形队列存储需要发送数据的客户端标识, 如果有需要发送数据的客户端则可直接从中取出, 不需遍历所有客户端, 有效减少CPU空转时间, 提高CPU利用率。
3数据的接收与发送使用一个套接字和一个接收线程即可实现, 可以大大减少系统频繁创建线程的资源开销, 节约套接字 (文件描述符) 占用, 并可有效避免因新建线程重新绑定端口造成的客户端接收失败现象。
4数据接收和数据处理分离设计, 可以使用不同的优先级来确保数据可靠、完整、实时的接收, 并符合软件工程中的“高内聚、低耦合”设计思想。
附图说明:图1是本方法数据接收发送主线程的流程图, 图2是本方法数据处理子线程的流程图。
(三) 方案具体实施方式
下面结合附图对本方法的实施过程进行详细说明:一种使用环形缓存和环形队列实现UDP高效并发的方法, 如图所示, 包括以下步骤:
1为数据接收线程创建套接字并绑定一端口, 发起服务端的数据接收线程, 创建环形队列。
2数据接收线程在绑定端口接收数据, 如果收到合法数据, 通过数据中的通信地址 (指数据中包含的源客户端的IP地址或设备的通信地址) 来判断是否已经存在相应客户端的数据处理子线程, 如果存在, 则直接执行步骤4;如果不存在, 则先执行步骤3, 创建新的数据处理子线程, 之后再执行步骤4。数据合法性判断是根据数据的起始字符、结束字符、长度和校验码综合判断。
3创建与该客户端对应的数据处理子线程, 在子线程的构造函数中实现发送环形缓存的创建和接收环形缓存的创建。
4数据接收线程将收到的数据复制到相应数据处理子线程的接收环形缓存中。
5数据处理子线程在其接收环形缓存中接收数据, 如果接收环形缓存中有数据, 数据处理子线程处理数据, 处理完后将需要发送的数据复制到其发送环形缓存中, 并将其对应的客户端标识存到数据接收线程的环形队列中。
6数据接收线程在接收数据的同时, 每接收完一帧数据后去环形队列中查看是否有需返回数据的客户端标识, 如有则将该标识出队列, 由该标识索引到相应客户端的数据处理子线程, 并将该数据处理子线程发送环形缓存中的数据发送出去。
参考文献
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《环形使者》：宿命与希望 篇4
在科幻电影中，有一种最为经典的叙事模式。主人公在未来出现了危险，于是通过某种高科技形式——科幻电影恒久不变的母题一穿越回到过去，想重新找到以往未曾注意到的原因，从而改变未来的结局。这种叙事模式有一个恒定不变的圈套，也是科幻电影的一个吊诡之处：当你回到过去找寻事故发生的原因时，你会发现，正是穿越这一事实导致了未来的危险。原因与结果之间成了一个圆环，互相影响，互为因果，宿命的结局因此而生。
《环形使者》这部科幻电影很有趣的一个地方在于，它直接以圆环作为故事的一个主题，已经呼应了科幻电影的那种经典叙事。它所营造出的一种科幻电影的概念，并且用这个概念解释这个故事发生的缘由。
環形使者意指在2044年的职业杀手。电影中有句经典而讽刺意味十足的台词：穿越到现在还不可能，在三十年之后就可以了。三十年后即是2074年后，因为某种特殊的标记，想要在未来杀死某个人，而不留下任何痕迹已经不可能了。黑帮成员想要处理掉某人，就会把他送回到2044年，由职业杀手“环形使者”承担这样的终结任务。但是这种宿命最终会落到环形使者身上，因为某年他一定会亲手杀死未来的自己，才不会在未来留下痕迹，他们把这个过程称之为“封环”。
当然，我们会意识到，环形使者是一群没有未来的人，但是这里有一个科幻电影亟需解决的悖论，如果环形使者没有未来，那么未来的自己怎么可能回到现在？如果未来的命运已经发生了，被过去的自己杀死，那些发生和衰老过的命运和人生又该如何抹掉呢？如果未来的自己能回到过去改变或者重新设定自己的命运，那未来自己发生的总和就不是未来的自己，这又该如何解释？
《环形使者》中约瑟夫饰演的杀手小乔，也终于遭遇到了这一宿命。小乔本来要接受封环的宿命，杀死未来的自己大乔（布鲁斯·威利斯饰演），因为某种不可控的诱因，反被大乔逃脱了。任务失败后，小乔也要面临被追杀的危险，他还需要找到未来的自己，种种冲突因此而生。
这部电影中，一个很有趣的冲突是，现在的你和未来的你面对面的时候，会发生什么？我最初的想象是，既然要改写的都是自己的命运，无论是现在还是未来的自己，都应该有一些怪异的自我审视和打量。影片中，他们两人坐到一起，互相对视，大乔告诉小乔，你在未来会爱上一个人，会对年轻时候做过的事情很后悔，你不应该吸毒，不应该做环形使者，你应该洗手不干，如此等等。这种怪异的情形就像是老子训儿子，让他少走弯路。但是儿子总会不耐烦地说，自己的路自己做主，即使走弯路也绝不后悔。这种冲突的制造既怪异又有趣。我们每个人一生中都会遇到类似的事情，对过去的自己忏悔，觉得走了很多路，才明白很多道理。但是如果说让他回到最初，重现选择的话，他仍然不会改变自己的选择。小乔与大乔的关系就是如此。我们总喜欢老年的时候忏悔少年的错误，但是少年时的青春与莽撞却构成了老年的成熟或世故。我们总会在人生的某一阶段否定以往的自己，即使走了太多弯路也在所不惜，我们喜欢称之为成长的代价。
影片中，大乔告诉小乔，他之所以被封环，是因为未来的神秘邪恶黑帮大佬“唤雨师”所致，他要回到现在找出还是个小孩子的唤雨师，就可以改变自己未来的命运。唤雨师在未来被设定的角色是无比邪恶和恐怖的，但是在现在的时空里，他还是个孩子。你会因为他的宿命是个坏人，就要杀掉一个孩子吗？我们如何用一种宿命的正义理论说服自己杀掉的是一个邪恶的人呢？我们如何判定这个孩子一定会成长为一个邪恶的人？而且更为重要的问题是我们开始提到了那个经典的叙述圈套。这个孩子的成长中变得邪恶，恰恰是因为大乔追杀孩子的过程中，误杀了他的母亲，导致他最终性情大变。于是，我们回到了那个圆环的宿命，原因导致结果，而结果导致了原因。
环形穿梭车设计 篇5
环形穿梭车, 也称STV-Sorting Transfer Vehicle, 中文译名:分拣转运车。STV是一种高速搬运车, 环形穿梭车主要由主驱动行走轮、从驱动行走轮、随动轮、导向轮组件、滑触线组件、车架、电控柜、橡胶缓冲块、输送机和系列传感器及控制系统组成。
环形穿梭车现已广泛应用于自动化立体仓库、乳业、日用百货、医药、烟草以及瓶装盒装产品等多种行业的生产中, 并有快速、准确、响应速度快等特点。
1环形穿梭车整体结构
环形穿梭车结构如图1所示。环形穿梭车是根据轨道的形状行驶, 环形轨道外圆弧轨道弯曲半径为R2330 mm, 外圆弧轨道两侧为导向面。主驱动行走轮和从驱动行走轮安装在车架上, 驱动电机安装在行走轮一次, 电机直接驱动行走轮。驱动行走轮上带有4个导向轮组件, 夹抱环形外圆弧轨道, 保证环形穿梭车按照设计轨道运行。保证环形穿梭车行驶稳定, 另外两个轮子为万向随动轮, 不带有侧导向随主驱动轮转向自动转向。在转弯处内圆弧轨道变半径, 保证万向轮始终保持在内轨道面上。输送机安装在车架上, 与环形穿梭车的各输入、输出站台对接。供电系统采用滑触线供电及条码定位方式, 车体的两端安装了机械式橡胶缓冲块, 保证两台环形穿梭的安全性。
1.1驱动单元
驱动行走轮:主驱动行走轮和从驱动行走轮关系是镜像关系。主要由行走轮、电机和导向轮组件等组成 (如图2所示) 。
1.漏波电缆客户端2.清轨器3.漏波读头组件4.导向轮组件5.驱动电机6.线管支架7.行走轮8.定位块9.转向机构
驱动行走轮通过电机直接驱动, 驱动轴带动驱动轮在轨道上行走, 通过导向轮组件按照设计轨道行驶。
参数计算如下:
式中:F为驱动力, N;m为自重+载重, kg;g为重力加速度, m/s2;D为行走轮直径, mm;d为轴径, mm;μ为滚动轴承的摩擦因数, 一般取0.005;f为滚动摩擦, 聚氨酯轮对铝合金轨道转弯处取0.5 mm;C为次级摩擦的附加因子, 有滚动轴承的轮子取0.003;a为行走加速度。
式中:P为功率, k W;V为速度, m/s。
正常电机短时间过载安全系数为2.5。
综合上述因素取电机功率
根据电机功率选取5.5 k W。
减速器的输出转速计算:
驱动行走轮通过电机直接驱动, 驱动轴带动驱动轮在轨道上行走, 通过导向轮组件按照设计轨道行驶。
1.2随动轮单元
随动轮:主要由转向机构、限位块、定位螺钉、支撑件、行走轮等组成 (如图3所示) 。两个随动轮有保证环形穿梭车行驶稳定, 不带侧导向随主驱动轮转向自动转向。在转弯处内圆弧轨道变半径, 保证万向轮始终保持在内轨道面上。定位螺钉作用是在运输过程中锁死, 在维修站前进, 后退中锁死转向使环形穿梭车处于往复直线运动。
1.3车架
车架结构主要由方钢管和钢板焊接加工而成 (如图4所示) 。
车架是所有单元的安装机体, 驱动单元、输送单元、电控柜以及一些附件都安装在车架上。
1.4输送机
输送机结构由机架、支腿和驱动装置组成, 驱动装置由减速电机、主传动轴装置, 改向链轮及链条张紧装置等组成。平移装置由减速电机, 传动轴。链轮及张紧结构组成 (如图5所示) 。
输送单元通过驱动电机, 电机轴带动链轮, 链轮驱动链条满足输送功能。
1.5维修站
维修站组成由输送车、轨道单元、铝合金轨道、滑触线、漏波电缆和传感器等组成。 (如图6所示) 。
维修站用于维修和暂存环形穿梭车, 环形穿梭车行驶到维修输送车上, 维修输送车和环形穿梭车断电, 确定环形穿梭车上电机抱闸处于关闭状态如图6所示。打开4个定位销, 人工推动维修输送车到维修轨道上。安装4个定位销后检查铝合金导轨是否有误差, 无误差后维修输送车和环形穿梭车上电如图7所示。把环形穿梭车驶入维修轨道上, 维修输送车回到原始位置, 安装定位销检查铝合金轨道是否有误差。
2气控制系统
电气控制系统通过位置检测、漏波电缆通讯实现车与车通讯防止碰撞。
3结语
环形穿梭车由往复式穿梭车发展而来, 在同一条环形轨道上, 可以有多台穿梭车同时运行, 弥补了往复式穿梭车输送能力不足的缺点。运行路线不在一条直线上、输送货物需要排序且站台较多的情况下, 一般采用单轨环形穿梭车来进行系统总体平面布局。但是, 随着穿梭车数量的增加, 调度系统的难度也大幅度提高, 并且车辆的交通堵塞会非常严重, 反而会造成整个系统的能力下降。
参考文献
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浅议环形接线方式 篇6
环形接线在现代化城市电网中应用相当广泛, 它与树干式接线方式差别不大。
目前电网设计中的环形线路基本都采用“开口”式的运行模式, 一方面防止线路突发故障影响正常供电;另一方面, 有利于实现环形线路保护的选择性。
在电网设计中, 10k V的配电网通常为放射式的环网, 以确保供电稳定可靠。不论电缆或架空线网, 都由变电所10k V若干回出线组成相对独立的、供电范围不交叉、重复的片状分区配电网。笔者建议采用多分段、多联络的环形供电网络接线, 一旦突发故障, 可快速转移负荷, 从而缩短停电时间。
一般的10k V环网结构如图1所示。
图2 B是一种典型的“手拉手环网供电”方案。这种方案的特点是:由若干个供电分支节点, 即10k V环网开关或称支路单元、配电单元、电力电缆等通过拉手方式连成一闭合环网结线。
电网结构如同一个闭合的环, 电源与负荷都在这个环上, 一旦这个环发生故障, 最多就是环被破坏而打开, 负荷还是可以通过同在半个环上的电源供给电力。这种电网的可靠性比其他如放射网结构等都要可靠, 所以我国的高压电网最终都希望能够达到环网的结构。
21世纪要求我国一批直辖市、省会城市及沿海发达城市的供电可靠率达到99.99%, 为达成这一目标, 城市10k V配网的新要求就是大力推广应用普通环式和手拉手环式接线方式 (详见图2) , 并逐步实现电缆化。
在工厂内, 有的车间可借助低压联络线将变电所低压侧相连, 形成环形网络。
环形接线方式在一定程度上能够确保供电稳定可靠。在线路结构中, 不论哪一条线路停电检修或突发故障, 都不会对整个电网系统产生较大的影响, 或引发停电事故, 将电源切换后即可恢复供电。
摘要：进入21世纪, 对我国城市10kV配电网建设和发展突出以提高供电可靠性和降低配电网能耗为新的重要目标, 推广使用环形接线方式可保证供电可靠性。
关键词：10kV城市配电网,环形接线方式,供电可靠性
参考文献
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环形件高度尺寸控制 篇7
随着我国航空航天事业的发展和技术的不断创新, 大型环件的数量也逐渐增多, 环件的形状与材料也发生了巨大变化, 其尺寸控制过程也有所不同, 这给环形件生产带来诸多不便。鉴于Φ2m扩孔机没有端轧, 往往给环形件的高度尺寸控制带来不便, 造成环形件高度方向凹槽太深的缺陷, 因此对环形件的高度尺寸控制做以下简单分析, 以便减少生产过程中出现因高度尺寸造成锻件报废的问题。
一、环形件成型过程的简单分析
由于Φ2m扩孔机生产的环形件因凹槽太深造成锻件报废或高度经常出现问题, 所以生产过程中需不断摸索环形件的尺寸控制。环形件经扩孔后实际上是一个直径变大、周长变长、壁厚减小、坯料的横截面减小的过程, 相当于我们在锻锤上拔长的过程。
原始的环坯尺寸对环形件的扩孔成形有着很大的影响, 当原始坯料的壁厚与高度之比较大时, 一般A0/H0>2.5时就会出现像自由锻镦粗一样的双鼓肚现象, 环形件内外径胀高较快, 而中心由于变形不透, 高度胀高较慢或不胀高, 此时, 环形件就形成了较深的端面凹槽, 而环形件高度很难得到有效控制, 尤其是在没有端轧的扩孔机上最易出现这种很深的端面凹槽, 当原始毛坯的壁厚与高度相差不大或A0/H0<2.5或更小时, 则不会出现像自由锻镦粗时的双鼓肚现象, 端面凹槽很小或没有, 这种环形件高度尺寸较好控制。
虽然这样, 但由于环形件形状、种类很多, 有直壁 (矩形截面) 环形件, 内外带槽异形截面环形件, 还有喇叭口等一些环形件。因此, 异形环形件在形成过程中受力情况不同, 对尺寸的控制也有所不同, 随着环形件材料不同, 变形抗力不同, 对尺寸的控制也就不同。
二、典型环形件的尺寸控制
1) 直壁环形件成形后, 扩孔后高度略大扩孔前高度并出现上、下端面凹槽, 应机加去除, 而且扩孔时如果掌握不好辗压辊进给速度, 就会造成环件的尺寸易出现平行四边形截面形状, 这种情况应采用上、下型辊 (盖板) 来控制高度尺寸, 最终还需采用整体在平模进行校平。
2) 对外径带对称凹槽或凸台的异形环形件, 由于凹槽或凸台是对称的应采取与直壁环形件相似的办法来保证高度尺寸和外形尺寸, 扩孔成形过程中, 主要考虑凹槽和凸台位置不能偏差, 因此制坯过程中应尽量将环坯荒形规格规范, 马架扩孔时要符合工艺要求, 高度不能凹凸不平。
前面说过, 环形件成形过程与锻造的镦粗, 拔长有些相似之处, 但也有着许多不同之处, 下面我们就对几种典型的环形件的高度尺寸控制进行一些简单的分析说明。
由于受到Φ2m扩孔机本身及工装的限制, 我们接触的环形件据高度和壁厚的不同有以下几种情况。
1) 对于高度较大壁厚较薄的环形件, 这种环形件较好扩, 扩孔时不易出现较大的端面凹槽。高度尺寸控制主要靠预制的环形坯高度来保证, 预制环坯马架扩孔平端面时应使高度尺寸控制准确, 形状规整些, 不能有明显的锤痕, 或在平端面在平台上加一个标准的高度试块进行平端面。这类环形件在扩孔时高度胀高不太大, 坯料的高度可按最终环形件高度控制。
2) 对于壁厚较大高度较小的环形件就不能按上述方法来控制高度尺寸, 应在制坯平端面时使高度适当的减小2～3mm。此类锻件在扩孔时易出现凹槽较深现象, 因此, 应对坯料进行均匀加热, 以及在生产过程中坯料的转移速度要快, 或在制坯时发现凹槽较深时应及时的平端面, 在最终扩孔后采用机加方法去除上、下端面凹槽或明显的锤痕。预扩时外径扩大些, 高度按最终图纸尺寸控制, 因此在终扩中心须用型辊 (上、下盖板) 来限制高度, 这样才能保证环形件上的凹槽 (凸台) 在锻件中心的准确性。
3) 对于内、外带形有不对称凸台或凹槽的环形件, 由于成形时金属流动过程中速度不同, 各截面所需金属体积不同, 同样必须采用盖板来限制高度尺寸与金属的流动, 制坯时预制 (马扩、预扩) 环形件应尽量大些, 使最终成型是一个整形过程。如果界面落差及凸台截面突变比较大时应采用预扩, 先将金属进行一下分料然后在最终整形和成型。
4) 异形环形比较复杂如喇叭口型环形件, 此类环形件由于辗压辊、辗压轮都是异型圆锥面, 环形件变形过程中环形件始终是点接触或局部接触辗压辊和辗压轮造成环件受力不均匀和金属流动不均匀、不一致, 极易造成环形件上翘曲和下翘曲, 此类锻件不能一次成型。
首先, 应采取下面的措施来保证环形件尺寸:
(1) 制坯时坯料尺寸应适当大些, 且最好制成喇叭口形。
(2) 采用反复交换正、反轮的方法进行扩孔 (辗压辊、辗压轮均应制做正反两副) 。
(3) 上下必须采用专用盖板来限制高度, 盖板最好大一些, 最终能使环形件全部进入盖板内。
(4) 中间过程必须进行车端面、排伤及保证翻转辗、辊再扩孔时没有毛刺环形件才能顺利进入型辊 (盖板) 内。
(5) 及时平端面, 防止翘曲产生。
(6) 一旦出现上翘曲或下翘曲严重时立即翻转再进行扩孔, 防止出现平行四边形截面。
三、锻件材料对环形件的影响
随着各种材料在航空发动机上的应用, 环形件的材料越来越多, 有高温合金、钛合金、一般结构钢及碳钢, 材料的变形特性对环形件有着一定的影响。
就拿钛合金来说, 塑性较好, 变形抗力大, 金属流动性差, 然而若是在高温下进行扩孔变形则金属的流动性较好;对于壁厚大的环形件极易出现锻不透现象, 端面凹槽太深以及出现平行四边形截面可能性很大, 因此在不影响环件组织性能的前提下, 应适当降低扩孔温度, 使变形抗力增大一些以减少凹槽产生。
对于高温合金材料, 由于变形抗力很大, 流动性和塑性相对来说能差一些, 尤其是GH4169, 应采取较高的锻造温度, 扩孔时应尽量运转快一些, 必要时应采用包套的办法来保持扩孔过程的温度, 就不会出现裂纹, 如果有裂纹应及时打磨排伤后再进行扩孔。
一般的碳钢和合金钢等材料软, 变形抗力小, 易产生表面变形, 中心锻不透现象导致环件上出现凹槽, 而且由于材质较软, 尤其是一些壁厚薄的环形件在扩孔时, 扩孔机抱辊 (抱壁) 力量很难掌握准确, 易使环形件产生变形和扩成椭圆形, 因此在扩这类环形件时应掌握好抱辊 (抱壁) 的压力, 防止环件变形。
总之, 由于锻件的形状各异, 材料不同, 各种环形件扩孔过程中的控制尺寸方法也不相同, 只有掌握各种材料的特性, 各种环形件的变形特点及扩孔机的特性才能真正掌握环形件尺寸的控制, 只有不断从实践中去摸索和研究, 才能最终掌握环形件的尺寸控制经验以及马架扩孔制坯到最终扩孔机扩孔等多方面进行改进, 才能扩出较好的环形件, 并保证锻件的质量和尺寸。
摘要：本文对环形件的成型过程作出简单分析, 就其近年来形状、材料发生较大变化引起高度尺寸难以控制做出技术分析并提出相应的控制措施。
关键词：环形件,高度尺寸控制
参考文献
[1]锻造工艺及材料
[2]锻压设备
环形中庭排烟方式对比分析 篇8
高层建筑一般常见的排烟方式有两种:自然排烟和机械排烟。目前, 国内外部分学者对高层建筑的排烟模式进行了大量研究, 国外的Doheim以及Pablo等人采用数值模拟技术重点研究了中庭顶部形状对自然排烟效果的影响。国内也有相当多的学者做了关于高层建筑自然排烟的研究。在高层建筑中有一种自然排烟方式就是设置专用的排烟竖井, 利用热烟气进入排烟竖井后在高度差和温差的作用下促进热烟气的排出。虽然竖井自然排烟克服了传统自然排烟受外界自然条件影响较大的缺点, 但是排烟竖井需要占用一定的建筑空间, 需要结合建筑结构合理的设计排烟竖井, 以达到最优化的排烟效果。
笔者结合某实际大型综合体建筑中的环形中庭排烟设计, 采用火灾动力学专业软件FDS对其进行全尺寸数值模拟, 对比研究该环形中庭分别采用机械排烟和自然排烟两种方式的排烟效果, 以期对该建筑环形中庭排烟设计提供工程实践参考。
1 自然排烟的可行性分析
环形中庭贯通该建筑的首层至地上二层, 总面积约8 200m2, 总高度达20m, 在对比研究中采用顶棚设置排烟竖井的方式来进行自然排烟。整个环形中庭空间包含核心筒在内, 划分为一个防火分区和一个独立防烟分区。
若采用竖井进行火灾时烟气的排放, 只要设计合理, 就能保证热烟气的顺利排出。这主要是因为热烟气通过一定高度的竖井排出过程中, 由于室内外温差的存在, 导致密度差, 从而产生了使气体向上运动的浮力, 热烟气通过竖井排出, 动压随着竖井高度的增加而增大。
外界风对高层建筑自然排烟效果有很大的影响, 严重时发生外界空气倒灌现象, 影响区域内人员的安全疏散。因此, 为了防止烟气倒灌, 必须使得烟气排出动压大于外界风压。笔者结合该建筑功能以及结构构造等工程条件, 将竖井高度定为6m。
2 数值模拟及结果分析
数值模拟选用FDS 5.5。目前, 在火灾过程的模拟计算中由于大涡模拟能够较好处理湍流和浮力的相互作用而得到较为理想的结果, 因此得到了广泛应用。
2.1 模型设置
以某大型综合体建筑中的环形中庭为研究对象, 针对机械排烟和竖井自然排烟两种不同排烟方式的排烟效果进行分析, 整个大空间环形中庭高19.6m。F2层顶棚上方分布8个同样尺寸的排烟竖井:长、宽、高均为1.6m;机械排烟的排烟口尺寸为:长1.6m、宽1.6m。根据相关规范设置单个机械排烟口排烟量10.625 m3/s, 排烟速度为4.15m/s。
4 MW火源功率的网格尺寸定为0.1~0.42m, 模型最大单元网格尺寸为0.4 m, 火源附近的单元网格尺寸加密为0.2m。假定火源位于首层东侧大堂空间区域, 考虑喷淋失效下设置火源功率大小为4 MW, 按t2快速增长方式发展。机械排烟口和排烟竖井分布在F2层顶棚上方, 为了便于结果对比分析, 将各个竖井进行编号, 如图1所示。
2.2 模拟结果分析
2.2.1 自然排烟模式下的温度、速度分布
模拟结果显示, 竖井自然排烟效果基本和机械排烟效果差异性较小, 烟气层都能维持在一定的高度, 保证人员的安全疏散。这是因为该建筑的环形中庭体积庞大, 可以提供很大的蓄烟空间, 使得热烟气在一定的时间内可维持在一定的高度。对比两种排烟模式结果, 可以发现, 采用竖井自然排烟时的烟气层温度比采用机械排烟的烟气层温度偏高。
各竖井内都充满了热烟气, 并且在各竖井下方都有一定厚度的热烟气层供竖井排出烟气。竖井内的热烟气温度与该竖井下方的热烟气层最高温度基本相近, 大量热烟气通过竖井有效地排出室外, 而热烟气层下方的冷空气并没有被卷吸进入竖井。距离火源位置较近的竖井4内的热烟气, 通过竖井排出速度达到4.5m/s, 而设定的机械排烟速度为4.15m/s, 并且左侧区域的排出速度大于右侧区域的速度, 这是因为火灾产生的热烟气在顶棚下方水平方向蔓延, 进入竖井内的热烟气带有水平方向的速度, 因此会贴向竖井一侧向上排出。距离火源相对较近的竖井3内充满了热烟气, 竖井下方形成了一定厚度的稳定热烟气层, 竖井3的排烟速度达到3.7m/s。当热烟气蔓延到竖井2所在的区域时, 由于在蔓延扩散的过程中不断散热其温度明显已经下降, 但热烟气进入竖井的排烟速度达到3.2m/s。当热烟气蔓延到距离火源最远的竖井1, 温度基本和环境温度相差不大, 下降到30℃左右, 在竖井1内的排烟速度下降到2.6m/s。随着热烟气的蔓延扩散, 温度不断下降, 距离火源越远的同等尺寸大小的竖井, 相应的排烟速度越低, 排出去的热烟气温度越低。
热烟气通过竖井排出的主要驱动力, 是由竖井内的热烟气与外界环境的压差引起的向上运动的竖向作用力。研究发现, 竖井高度越高并不代表排烟效果越好, 当烟气层下方的冷空气直接被吸入竖井内, 就会发生“吸穿”现象, 大大降低排烟效果。同样对于机械排烟而言, 排烟速度过大, 也会引起烟气层“吸穿”现象, 即烟气层下方冷空气被直接吸入机械排烟口, 大大降低机械排烟效率。但是, 机械排烟速度是预先设定的固定值, 不会随火源功率等外界条件变化而变化, 对于不同功率的火灾而言, 其适应性较低。而采用竖井自然排烟, 热烟气通过竖井排出的过程可以依据烟气层温度与外界环境温度的变化而进行调整, 当温差较小时, 其排烟速度相应减小, 可避免过大的排烟速度引起烟气层“吸穿”的发生。离火源位置越远, 其烟气层温度越低, 而相应的竖井排烟速度降低, 避免因“吸穿”现象引起烟气层紊乱, 进而可以维持一个较为稳定的烟气层环境, 利于人员的安全疏散。
2.2.2 两种排烟模式排烟效果分析
机械排烟和竖井自然排烟模式下, 根据各排烟口排出烟气的CO体积分数可知竖井排出的烟气浓度比机械排烟口排出的烟气浓度都相对较高, 从而可以推出竖井排出的烟气浓度比机械排出的烟气浓度要高。即机械排烟模式下, 会卷吸更多的冷空气进入热烟气层并通过机械排烟口排出。图2显示, 竖井2和竖井7排出烟气的CO体积分数高于竖井3和竖井6, 这和各个竖井的位置有很大的关系。竖井3和竖井6处于烟气蔓延弯曲末端处, 进入竖井内的热烟气速度矢量多个方向同时改变, 导致热烟气层与冷空气发生紊乱, 致使进入竖井3和竖井6内的热烟气CO体积分数偏低。
笔者结合排烟口排出烟气参数提出一个定量数值来衡量该排烟口的排烟效果, 即, 排烟效果=排烟量之比×CO体积分数之比。其中, 排烟量之比=机械排烟量/竖井自然排烟量;CO体积分数之比=机械排烟口排出CO体积分数/竖井自然排烟口排出CO体积分数。两者乘积代表了该排烟模式排烟口的综合排烟效果, 该值大于1说明该排烟口在机械排烟时排烟效果相对较好, 该值小于1说明该排烟口在竖井自然排烟时排烟效果相对较好。对比分析两种排烟模式下CO体积分数以及排烟量, 可以得到图3所示各个排烟口不同参数比值。
通过图3可知, 距离火源位置相对较近的排烟口3、排烟口4、排烟口5以及排烟口6在采用竖井自然排烟时排烟效果比机械排烟要好, 而剩余4个排烟口即远离火源位置的排烟口采用机械排烟时排烟效果相对较好。因此, 在工程实践中, 可以采用机械排烟与自然排烟相结合的排烟方案, 进而可以得到最优的排烟效果。
3 结论
采用竖井自然排烟, 热烟气通过竖井排出过程可以依据烟气层温度与外界环境温度的变化而进行调整, 当温差较小时, 其排烟速度相应减小, 可避免过大的排烟速度引起烟气层“吸穿”的发生, 进而可以维持一个较为稳定的烟气层环境, 利于人员的安全疏散。机械排烟速度是预先设定的固定值, 不会随火源功率等外界条件变化而变化, 对于不同功率的火灾而言, 其适应性较低, 机械排烟可以克服外界不利条件对烟气排放的影响。机械排烟与竖井自然排烟对比, 距离火源位置较近时, 竖井自然排烟效果较好, 综合排烟效果值小于1;而远离火源位置时, 机械排烟效果较好, 综合排烟效果值大于1。因此, 可以采用机械排烟与自然排烟相结合的排烟方案, 进而可以得到最优的排烟效果。
摘要：采用FDS模拟对某大型综合体建筑中的环形中庭的机械排烟和竖井自然排烟两种模式进行了对比分析。通过各排烟口烟气参数的定性及定量分析, 提出综合排烟效果值来判断该位置采取不同排烟模式的效果优劣。结果表明, 距离火源位置较近时, 竖井自然排烟效果较好, 综合排烟效果值小于1;而远离火源位置时, 机械排烟效果较好, 综合排烟效果值大于1。可以采用机械排烟与自然排烟相结合的排烟方案, 得到最优的排烟效果。
环形稀疏孔径结构的研究 篇9
关键词：环形稀疏孔径； 调制传递函数； 模拟成像； 图像增强
中图分类号： O 438.2 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2015.01.010
Abstract：The sparse aperture structure of annulus is introduced， and its fill factor is analyzed. The modulation transfer function （MTF） is derived， and the three-dimensional modulation transfer function is simulated by MATLAB software. An example of annulus sparse aperture is designed by Zemax software， from which the MTF is obtained， the result agrees well with the theoretical analysis. The MTF simulated by Zemax software is consistent with that of the theoretical results. A resolution plate is used as the target object to simulate imaging of the annulus sparse aperture system under different fill factors. The fractional differential operator is used to enhance the images to improve the contrast decline of annulus sparse aperture， and the result is shown that the image quality is improved obviously.
Keywords：annulus sparse aperture； modulation transfer function（MTF）； simulated imaging； image enhancement
引 言
光学系统的空间分辨率随着口径的增大而提高，然而伴随而来的是光学系统重量与成本的增加，稀疏孔径的提出有效解决了这一系列难题。稀疏孔径光学系统是用空间分布的、互相干的多个孔径合成一个大孔径光学系统，可以通过各个子孔径独立加工、分批运输、重新组合以及整体调试，最终合成大口径的光学系统，达到与通光口径相当的大口径系统的衍射极限的分辨率[1-3]。稀疏孔径有环面、三臂以及Golay等结构[4]。本文介绍环形稀疏孔径结构，推导其调制传递函数，利用MATLAB软件以及Zemax软件分别模拟其三维调制传递函数。以分辨率板为目标物进行模拟成像，在稀疏孔径光学系统成像过程中有一部分频率信息丢失，使得图像质量下降，针对这种情况，利用分数阶微分算子进行图像增强[5-6]。
1 环形稀疏孔径
1.1 环形稀疏孔径结构
环形稀疏孔径的通光孔径是由一系列排布在圆周上的圆形子孔径即子镜构成，通过改变子孔径大小、数量以及包围口径，可以得到不同的调制传递函数，本文研究不同子镜口径的环形稀疏孔径系统。根据子孔径排列方式不同，环形稀疏孔径有两种结构形式，分别为非相切式结构和相切式结构，如图1所示。
1.2 环形稀疏孔径填充因子
稀疏孔径填充因子是指稀疏孔径结构中子孔径的总面积占整个光瞳面积的百分比，是表征稀疏孔径子孔径阵列稀疏程度的指标[7]。两种环形稀疏孔径由于排列方式不同，其填充因子的表达方式也不同。非相切结构的填充因子表示为
由式（7）可知，环形稀疏孔径光学系统的调制传递函数由子孔径调制传递函数组成，而子调制传递函数在频域内的径向位置由子孔径之间的相对位置决定，且子调制传递函数在频域内放置的方向由子孔径之间的相对方位决定，因而环形调制传递函数分布具有方向性。图2是调制传递函数与填充因子的关系图，横坐标是填充因子F，纵坐标是调制传递函数最大值。结果显示了随着填充因子的增大，MTF的最大值也随之增大，本文选择F分别为16.7% 、42.67%以及66.7%的情况对MTF作详细研究。
2 环形稀疏孔径成像研究
2.1 环形稀疏孔径MTF
本文所用的系统参数如表1所示。
系统取不同的填充因子时，得到的调制传递函数如图3所示。根据图像可以看出，填充因子为66.7%时中央零频处的调制传递函数与子调制传递函数重叠，随着填充因子F减小，子调制传递函数与中央零频处的调制传递函数越来越分离，说明随着填充因子的下降存在着中高频频率信息的丢失，使得成像质量下降。
利用Zemax光学设计软件设计环形稀疏孔径实例，取工作波长550 nm，包围口径的直径为30 mm，则理论截止频率[11]为45.45 lp/mm，三维MTF图以及MTF曲线函数图，如图4和图5所示。
分析比较图3和图4，在填充因子相同下，环形稀疏孔径三维MTF变化趋势几乎是一致的，说明实例与理论结果相符合。理论公式算出截止频率为45.45 lp/mm，从图5可以清晰地看出随着填充因子的改变，环形稀疏孔径的空间截止频率均接近45.45 lp/m。
nlc202309021303
2.2 模拟成像
以标准分辨率板为目标物，改变填充因子的大小，得到分辨率板的像如图6所示。
2.3 图像增强
针对环形稀疏孔径成像对比度下降的情况，采用如图7分数阶微分算子[12]对模拟图像进行图像增强，其中v为可调阶数，当v=0.2时，得到的结果如图8所示。
图像经过增强后，水平方向可分辨到56 lp/mm、45 lp/mm、25 lp/mm，比增强前分别提高了40.0%、40.6%、38.9%。说明分数阶微分算子能够提高稀疏孔径所成像的清晰度。
式中，fij和f′ij分别表示原始图像和被测图像，M×N表示图像的矩阵大小。Std值越小，说明被测图像越接近原始图像。通过计算，得到在不同填充因子下的Std，如表2所示。
由表2可以看出，填充因子值越小，成像图像的Std越大，即成像质量越差。在相同填充因子下，图像增强后的Std减小，说明成像质量得到提高。根据标准差提高比例可以得出结论，填充因子越大，图像增强效果越明显。
3 结 论
分析了环形稀疏孔径的结构并推导其调制传递函数，运用MATLAB软件模拟其调制传递函数。运用Zemax软件设计环形稀疏孔径光学系统，给出相应的三维MTF，并与MATLAB软件模拟结果进行对比。结果表明两者的调制传递函数MTF相吻合。在不同填充因子下分析调制传递函数分布，得出结论：环形稀疏孔径系统调制传递函数由子调制传递函数决定；随着填充因子的下降，环形稀疏孔径中央零频处MTF与子孔径MTF重叠程度减小，包含的有效信息下降，使得成像质量变差；针对图像对比度下降的情况，利用分数阶微分算子对图像进行增强，模拟图像经图像增强后成像质量有所提高。
研究环形稀疏孔径对于研究Y臂、Golay等结构有指导作用，加深对不同结构稀疏孔径的理解与认识，有利于在环面等基本结构的基础上提出新型稀疏孔径结构，为研制高分辨率的光学遥感器提供参考。
参考文献：
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（编辑：程爱婕）
浅谈环形悬臂堆料机 篇10
环形悬臂堆料机主要应用于港口、露天矿、煤矿等行业, 堆积煤、矿石、沙石、粮食等散装物料。具有结构简单、占地面积小、价格低廉、节能环保、料场储量大等特点。料场通常布置形式如图1、图2所示。该种设备主要由堆料悬臂钢结构、胶带机系统、行走装置系统、回转机构系统、照明系统、避雷系统、检测系统、保护系统、操作系统等组成, 在料场内形成伞形或条形料堆区域, 如上图右侧图形所示为扇形堆料区域。
此种设备形式多样, 根据客户具体的要求不同, 可以改变功能、形式以满足要求。比如对能力及料场储量的不同, 可对设备的回转半径进行调整;对环保等要求较高的, 可以改成悬臂俯仰或者增加收尘设备、喷雾装置等;对场地要求较高的, 我们可以将设备改成移动式行走, 用胶轮行走等。目前我公司环形悬臂堆料机已开发出能力200t/h-3000t/h不等、回转半径由30m-90m不等、胶轮等移动、半移动堆料机、移动收尘堆料机, 最大范围的满足客户的要求。
2 产品创新点
该种产品虽基本结构形式比较简单, 但有时用户有着更多方面的要求。比如要实现更好的混匀效果, 使料堆截面形成鳞状;或者有些物料的粒度特别易被损坏, 如何降低物料的落差, 成为关键的问题;随着国家对节能环保的要求不断提高, 各种散料输送设备的收尘、除尘成为一时的话题。针对上述诸多问题, 我们专心研发了如下的几种设备, 满足各行业发展的需要, 同时也为国内散料输送设备提供研发方向。
2.1 可伸缩式圆形悬臂堆料机
此种圆形悬臂回转堆料机的胶带机系统中头部卸料滚筒可移动变换位置, 从而实现变化堆料位置的功能, 这种改进能使料堆的横截面形状形成鳞状, 取料时全断面取料, 达到最佳的混匀效果。
(1) 可伸缩胶带机
在堆料桁架的内部布置胶带机系统, 同时在悬臂架的内部设计可移动的小车, 胶带机的头部卸料滚筒及改向滚筒安装在移动小车上。通过电动葫芦拉动小车来改变小车的具体位置, 从而改变卸料滚筒的位置, 实现改变堆料位置的目地。小车的回缩功能是靠释放钢丝绳同时依靠小车的自身重力和重锤拉紧的作用力实现, 使其自行回缩。胶带机的托辊组采用槽型前倾托辊组、V型托辊组、自纠偏托辊组等, 防止胶带机跑偏, 使用效果良好。
(2) 胶轮行走
行走装置系统采用胶轮设计, 改变以往钢轮行走, 需要搭建轨道行走系统的麻烦。另外, 驱动可以采用柴油发电机或者移动电缆等方式。此种设备可降低对料场地面的要求, 大大的降低了料场的建设费用。但是由于摩擦系数大, 所需行走功率较大, 另外胶轮所能承受的轮压较小, 不适合大回转半径, 大能力的需要, 只适合小能力、小回转半径的设备, 限制了设备的总重量。一般应用于回转半径小于50m, 胶带机带宽小于1200mm的悬臂式回转堆料机。
驱动采用可变频三合一减速电机, 结构简单、维修方便, 通过变频, 可改变行走的速度, 来调节不同的工作状况, 一般选择4-7.5k W, 双驱动形式。
2.2 可俯仰式回转悬臂堆料机
此种圆形堆料机其前部臂架可实现俯仰运动, 从而降低了物料的落差, 有效的防止物料粒度的破坏, 同时具有抑尘的效果, 减小了灰尘的产生。
(1) 俯仰运动
此种堆料机将臂架分为前后两部分, 即前臂及后臂。后臂与行走装置系统和回转机构刚性连接在一起, 前臂与后臂通过铰轴连接。在机架上部安装电动卷筒使臂架前段能够围绕铰轴实现俯仰运动。
(2) 铰链机构
由于胶带机布置在臂架上, 随着前臂架的俯仰, 有一部分胶带机也随着俯仰, 这样就给胶带以及胶带上物料的正常运行带来一定的麻烦。如何使胶带以及物料平稳的通过圆弧段, 成为新的技术难题。为此, 我们设计了活动铰链机构, 采用变槽角的托辊组, 成功的解决了此问题。
铰链前端以焊接方式固定在前臂, 后端设计成滑块, 连接在臂架的后段, 这样, 在臂架前段整体做俯仰运动的同时, 可拉动铰链前端, 使铰链通过滑块, 在臂架后段上滑动。托辊支架螺栓连接在铰链上随着铰链运动, 使皮带形成圆弧过渡。图3为现场效果图。
2.3 可移动式无尘堆料机
此种设备主要就是为了除尘和防止限制位置而专门设计研发的。首先, 此种设备就像汽车一样可自行移动, 它的行走机构由胶轮组成, 驱动单元采用三合一减速电机, 动力来源为柴油发电机, 从而实现自行移动, 不限制场地的位置, 可随时随地的进行堆料储料作业。另外, 此设备悬臂可实现俯仰和小角度回转, 达到上述设备的功能。在此设备各受料点, 均布置收尘设备、喷雾系统, 收集到的灰尘利用自循环系统回到料仓, 实现无尘作业, 达到环保的效果。
结语
此种堆料机结构简单、成本低廉、实用性强, 在市场上得到了广泛的应用。随着各种行业工艺布置上的不同, 将会有更多功能、更多形式的悬臂堆料设备在市场上出现。
摘要：环形悬臂堆料机主要应用于港口、露天矿、煤矿等行业, 其技术特点具有结构简单、功能多样、料场储量大, 实用性强、料场建设费用小、节能环保等优点。
关键词：环形悬臂堆料机,伸缩,俯仰,功能,移动
参考文献
[1]钢铁企业原料场工艺设计规范[Z].