组成系统

组成系统（精选12篇）

组成系统 篇1

1 引言

在未来信息化战争中，预警探测系统是指利用陆、海、空、天等各种探测器探测外层空间目标，大气层目标、水面和水下目标、陆上目标等信息，利用高效的信息融合技术，统一规划分发信息资源，使各军各兵种能及时共享和获取完整精确的情报信息。目前，美军在军事电子的技术水平和装备部署方面遥遥领先，代表着世界先进水平，了解及跟踪美军预警探测系统的特点及发展方向，对我军信息化建设具有一定指导意义。

2 预警探测系统在现代战争中的作用

预警探测系统无论是在战争时期还是在和平时期，都坚持着全天候昼夜值班状态，在尽可能远的警戒距离内，实现对目标的精确定位，参数测定和目标性质识别，为军事指挥系统提供更多的预警时间，以防敌人的突然袭击。美国的战略预警系统可以在1分钟内判明敌方发射的弹道导弹性质，3分钟中内报告发射点和弹着点坐标以及飞行轨迹，对战役战术导弹可以提供5～6分钟的预警时间，对战略导弹可以提供20～30分钟的预警时间，对战略轰炸机可以提供30～60分钟的预警时间，时间就是生命，它可以决定一场战争的胜负，预警探测系统的早期预警能力直接影响着战争的走向。

3 预警探测系统的能力[1]

预警探测系统具有传感器网，指挥控制系统和通信系统的综合能力，有别于单个传感器的系统，因此预警探测系统的综合能力可以表述如下：

◇探测各种目标的能力，包括地面目标，水面目标，水下目标，空中目标和外空目标等。

◇测量目标的位置，速度，轨迹等运动参数。

◇识别目标的属性，包括国籍、类型和真假战斗部等。

◇对运动有规律的目标，进行轨迹预测和发射及落点的预测等。

◇对敌方部署的多个目标和对象进行态势评估。

◇对敌方部署进行威胁评估。

4 美军预警探测系统的组成

4.1 外层空间目标的预警探测系统

外层空间目标是指大气层以上的各种目标，包括空间轨道目标、战略弹道导弹和战役、战术导弹目标。

4.1.1 空间轨道目标的监视和探测系统

空间目标监视属于空间作战的内容之一，随着各种类型和用途的军事卫星不断增加，对空间情报的收集要求也越来越高。在争夺“制天权”过程中，空间目标监视系统是不可缺少的组成部分。美国在1996年发射了目前唯一在轨运行的空间目标监视系统“天基可视传感器”（SB V）, SB V的轨道位置使它能够实现全球覆盖，能同时探测多个目标。目前正在研发的“天基空间监视系统”（SBSS）由4颗低轨卫星组成，采用光电传感器监视跟踪卫星和空间碎片，预计2014年形成完整的SBSS系统。

4.1.2 弹道导弹防御系统的预警探测

弹道导弹防御系统（BMD）是一个庞大的体系，组成系统的装备包括各种探测器/传感器、拦截器和指挥控制通信系统。从部署的空间分有地基、天基、海基等；从拦截方式分，包括助推段拦截、中段拦截和末段拦截等。

4.1.2. 1 弹道导弹防御之天基预警卫星探测系统

天基预警卫星包括“国防支援计划 (DS P) 早期预警卫星”和天基红外系统（SBIRS）。国防支援计划（DSP）早期预警卫星主要用于助推段防御。为了获得尽可能多的预警时间，通常需要采用高轨道卫星。目前美国的DSP预警卫星定位在地球赤道同步轨道上，可观察到除两极部分区域外的整个地球表面。美国第三代DSP卫星可对地球表面大部分地域进行扫描, 能探测导弹助推段和温度较低的巡航导弹及喷气飞机目标的尾焰。卫星每隔8-13秒就可对地球三分之一的表面重复扫描一次, 通过连续扫描即可测出弹道导弹的位置和移动方向, 地面站若能同时接收2颗以上卫星在不同位置对同一目标的红外数据, 则可得到该目标的立体红外影像, 利用三角计算及统计分析可进行测距, 精确估算导弹飞行方向及弹着点等信息。目前轨道上至少有4颗第三代DSP卫星在运行, 大部分情况下对任一地点发射的导弹都可同时对2颗卫星进行探测以形成立体影像。

天基红外系统（SBIRS）可用于助推段、中段和末段防御。SBIRS是美国正在研制和准备部署的新一代预警卫星系统。它由高轨道（SBIRS-high）和低轨道（SBIRS-low）两大部分组成。

高轨道部分由4颗地球同步轨道卫星（GEO）和2颗高椭圆轨道卫星（HEO）以及1颗同步备份卫星组成。该系统采用双探测器体制，每颗卫星上有两台探测器，一台高速扫描型探测器，一台凝视型探测器。工作时先由扫描探测器用一维线阵列对地表进行广域扫描，探测到导弹尾焰信号后把信号传递给凝视探测器，凝视探测器用精确的二维阵列跟踪导弹。该系统扫描速度和灵敏度比DSP系统高10倍，在10～20秒内，即可将预警信息传递给地面指控中心（DSP需要40～50秒）。HEO的配置主要用来覆盖两极的盲区，以弥补静止的赤道GEO不能探测地球北纬81度以北地区的缺陷。

低轨道部分（LEO）卫星上也有多种探测器，包括用于探测助推段导弹的广角短波红外探测器和一台窄视场凝视型用来跟踪飞行中段导弹的中、长波红外线以及可见光探测器。当任一颗卫星探测到目标后，会立即通过链路联系附近的卫星共同跟踪同一目标以获得立体影像。LEO卫星还可探测助推器脱离后温度较低的弹体与运载弹头的大气层重返载具，具有从导弹发射起，弹道中段一直到重返大气层的弹道全程探测与跟踪能力，LEO卫星还具备分辨重返大气层载具与诱饵以及引导反弹道导弹拦截器的能力，使导弹的早期拦截成为可能。

4.1.2. 2 弹道导弹防御之陆基预警雷达系统

陆基预警雷达系统包括BMEWS、潜射弹道导弹预警系统（FPS-15）、地基X波段雷达（GBX）和海基X波段雷达（S B X）、陆基末段防御系统（THAAD-GBR、PAC-3 MPQ-5 3）等，主要用于中段防御和末段防御。

弹道导弹早期预警系统（BMEWS），用于中段防御，美国目前已经将3个BMEWS站老旧的雷达以FPS-120、FPS-123 (V7）、FPS-126三座新的大型有源相控阵雷达替代，新雷达计算机的运算速度、探测距离、覆盖范围相比旧雷达都有很大幅度提升。

地基X波段雷达和海基X波段雷达，用于引导大气层外拦截弹的精确跟踪。这两种X波段雷达都是精度极高的靶场跟踪雷达，用来精确跟踪目标，引导大气层外的拦截弹碰撞来袭弹头以达到动能杀伤的效果。

4.1.2. 3 弹道导弹防御之海基预警探测系统

海基弹道导弹防御及其预警探测系统，用于助推段和中段防御，该系统以海军“宙斯盾”（AEGIS）军舰上现有的设备为基础，主要由SPY-1雷达、“宙斯盾”作战系统，标准-3 (SM-3）动能拦截弹以及垂直发射系统等部分组成。

4.1.2. 4 弹道导弹防御之末段防御系统

末段高空区域防御（THAAD），主要用来防御战术弹道导弹，它由地基X波段雷达（THAAD-GBR）、导弹发射车、拦截弹以及作战管理/指挥控制通信（BM/C3）系统组成。该系统具有拦截距离远，拦截高度高，防御区域大，杀伤能力强等特点，能够对来袭的弹道导弹进行两次拦截射击。

末段中低层防御-爱国者（PAC-3-3）系统，该导弹系统与THAAD系统配套使用，主要由导弹、发射车、多功能相控阵雷达（AN/MPQ-53）等组成。“爱国者”PAC-3-3最大改进之处在于采用新型的PAC-3导弹，即增程拦截弹（ER-IR）。通过直接撞击的方式来摧毁位于大气层内的目标。导弹装有自动捕捉与跟踪目标的雷达寻的头以及相应的机动控制，姿态控制系统，能保证弹头准确地命中目标。

4.2 空中威胁目标的预警探测系统

空中威胁目标是指战略轰炸机、战斗机、隐身飞机、巡航导弹、反舰导弹、空地导弹、反辐射导弹、武装直升机等。当前世界各国面临的主要威胁是如何面对隐身飞机和巡航导弹的高、低空突防, 因此这里着重讲述隐身飞机和巡航导弹的预警探测方法。

4.2.1 低空巡航导弹的预警探测系统

对抗巡航导弹和低空飞机突防的最好办法是用短波超视距雷达作远距离大面积防御，探测到目标后使用机载预警机指挥航空兵进行拦截。

为了防御战略轰炸机、空地导弹和巡航导弹远距离空袭，美国空军计划使用12部后向散射超视距雷达（OTH-B FPS-118）形成12个预警扇面以覆盖北美东、南、西3个方向。北极地区准备用13部FPS-117雷达和39部无人值守雷达组成北方预警系统（NWS）。

在超视距雷达发现目标后，派遣空中预警机到目标区域搜索、跟踪目标，并引导航空兵进行拦截。空中预警机由于它居高临下，可以增大发现低空、超低空目标的距离。美军配置了E-3A/B/C三种型号的预警机，其关键设备是S波段的APY-1/2高频脉冲多普勒雷达，该雷达具有良好的反地物杂波性能，具有良好的俯视能力，探测距离远，抗干扰性能强。

4.2.2 隐身飞机的预警探测系统

隐身飞机的特点是雷达反射面积（RCS）非常小，其主要特点是难以发现和跟踪，反隐身探测大致可分为常规的探测方法和非常规的探测方法。常规的探测方法主要指雷达探测，非常规探测包括无源微波探测、光学探测和声学探测等[2]。目前世界各国正运用多种手段和技术途径来解决这个问题，但迄今为止包括美国在内，还没有形成有效的装备和系统。下面仅列举一些探测隐身飞机比较有效的途径。

◇先进的超视距雷达（AOTHR)

◇多基地雷达

◇采用较低频率的雷达

◇采用频率较低的特高频（UHF）预警机雷达

◇相控阵雷达

◇机载火控雷达

4.3 陆上纵深目标的预警探测系统

美军提出“空地一体战”理论后，认识到需要加速研制和部署一批高性能的战术侦察及监视系统，对敌方纵深形成立体覆盖。为此联合监视和目标攻击雷达系统（JSTARS）代号E-8A应运而生。

E-8 A是一种全天候能远距离发现、分类、跟踪大量地面目标，提供实时目标位置及战场态势，并与飞机、远程炮、导弹等纵深武器组成系统的装备。此外，E-8A还能提供打击后的实时战果情报。该系统的关键技术是在地杂波中发现慢速目标，以及在远距离（100km～200km）实时分辨活动和静止的坦克、车辆等。

4.4 海上目标的预警探测系统

海洋监视系统不是单一的卫星系统，而是由电子侦察，照相侦察，雷达成像侦察和海洋环境侦察等多种卫星及雷达组成的综合应用系统，目前只有美国和俄罗斯装备了该系统。

美国“白云”海洋电子侦察卫星

第一代“白云”卫星采用1颗主卫星3颗辅卫星的星座形式，采用被动式雷达平衡测量仪对目标实施定位，可有效跟踪潜航的核潜艇。第二代卫星仍采用一主三副的卫星簇模式，但主卫星已采用KH卫星和“长曲棍球”卫星，可对动态目标快速定位，美国目前正着力发展第三代卫星系统[2]。

4.4.1 海洋环境观察卫星

因为海流、海浪对舰船的航行影响很大，因此在海洋监视系统中，必须要配置海洋环境监视卫星，利用这种卫星观测海浪高度、海流强度、海面风速、海水温度以及浅海危险物等，所探测的海洋环境作为动态舰船目标的活动背景，可以准确定位海上活动情况，对确定海洋监视目标的特性关系重大。

4.4.2 航母编队预警系统

美军航母编队的预警探测系统是指航母载预警机E-2C、航母载远程三坐标雷达SPS-48E和宙斯盾AEGIS系统的SPY-1相控阵雷达。美军航母载预警机（E-2C）可向整个编队所有防空和反舰武器系统提供预警和目标指示，并对防区和防区外的留空飞机实施指挥控制。美军航母装备的远程三坐标雷达（SPS-48E）可以为航母编队提供早期预警，具有强大的目标搜索能力，并提供三坐标数据，其他舰艇在14秒内便可发射导弹迎击，将早期预警时间提前至5～6分钟。

4.5 水下目标的预警探测系统

水下目标探测以水声探测为主，有光、电、磁、温等多种探测方式，探测的主要对象是潜艇，水雷等水下目标。现代声纳已经与运载平台的其他探测设备，武器发射系统和通信导航设备组成舰艇反潜作战系统和机载反潜作战系统，提高了对水中目标搜索，识别，定位，攻击的反应能力。现在世界上性能较好的声纳作战系统有美国洛杉矶核潜艇使用的BSY-1作战系统、阿利·伯克级导弹驱逐舰等水面舰艇使用的SQQ-89反潜作战系统等。目前世界各国都在不断发展新一代的声纳技术，代表性的有：

◇美国S-3超大型声纳

◇英国皇家海军的新型2087低频主/被动声纳

◇美国海军合成孔径声纳

◇美国海军改进型猎雷声纳

◇光纤声音换能器

4.6 陆基超视距预警探测系统

4.6.1 地波超视距雷达

地波超视距雷达工作原理是利用短波地球表面的绕射作用来传播高频能量，可探测常规视距雷达无法探测的地平线以下目标。由于陆地和淡水的电导率太低，所以传播的能量衰减很大，只有沿海传输时衰减较小。可作为岸基中、远程警戒雷达，探测距离可达300～400公里。

4.6.2 天波超视距雷达

天波超视距（OTH）雷达的工作原理是利用电离层对短波的折射，不同于常规雷达，OTH雷达在探测地平线以下低空、隐身目标和远距离海上目标方面，效果非常好。同时OTH雷达还具有监视面积大，成本低，预警时间长等特点，因此包括美国在内世界各国都在持续研究，期待有新的技术突破。

5 总结

本文简要描述了美军的预警探测系统装备及技术特点，由于篇幅有限，只对弹道导弹防御做了相对详细的描述。预警探测系统是一个非常庞大的系统工程，其重要性不言而喻，吸收和借鉴美军系统建设的经验和技术，对我军预警探测系统的发展会有很大的促进作用。

摘要：本文对美军预警探测系统组成进行了一定程度的描述, 按照不同种类目标 (外层空间目标、空中威胁目标、陆上目标、海上目标、水下目标) 的预警探测机制, 分别介绍了美军的相应装备情况以及技术特点, 对我军构建预警探测系统具有一定的参考价值。

关键词：预警探测系统,预警卫星,弹道导弹,“宙斯盾”,超视距雷达

参考文献

[1]董志鹏, 刘兴.综合电子信息系统-信息化战争的中流砥柱.国防工业出版社.

[2]雷厉, 石星等.侦察与监视-作战空间的千里眼和顺风耳.国防工业出版社.

组成系统 篇2

城轨通信系统主要由下列子系统组成：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、闭路电视监控系统、广播系统、乘客导乘信息系统、时钟系统、办公自动化系统、无线集群通信系统、消防无线系统、公安无线系统、集中监控系统、公众移动通信接入系统、通信电源系统。通信各子系统均设有监控网管或操作维护终端，可以对各自系统进行远程监控和维护，实现对各子系统中的节点设备、网络及网络上的业务的综合管理。网管的功能主要有：性能管理、故障管理、配置管理、安全管理。1.传输系统

传输网是城轨通信网的基础。2.公务电话系统

城轨的公务电话相当于企业内部电话系统，普遍采用通用的程控数字交换机组网，并通过中继线路接入当地市话网。3.专用电话系统

专用电话系统包括：调度、站内、站间、和区间电话子系统。城轨调度电话子系统主要包括调度总机、调度台和调度分机三部分，并通过专用传输系统或通信电缆相连接。4.闭路电视监控系统

闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台监视亭值班员等对车站的站厅、站台、出入口等主要区域提供监视服务。5.广播系统

广播系统

主要为成乘客及工作人员提供语言信息播报服务。广播具有自动广播和人工广播两种模式。6.乘客导乘信息系统

乘客导乘信息系统是一套服务于城轨交通的文字信息发布系统，主要作用是为乘客提供各种各类车务及站务信息，同时他还与移动电视网连接提供各类公共信息。7.无线集群通信系统

无线集群通信系统是一套使用无线通信方式进行调度指挥的系统。它是调度员与司机通信的唯一可靠手段，同时也是移动中的作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。8.时钟系统

时钟系统为城轨交通提供了高质量标准化的统一时间，使整个城轨交通各系统时间统一在同一个标准时间基点上，从而确保列车准点运

行。

9.通信电源和接地系统

通信电源系统是一整套独立的专用供电设备，城轨交通所有通信设备都由通信电源系统为其供电。通信电源系统由交流配电屏、直流配电屏、不间断供电设备、蓄电池、网管、接地等设备组成。交流配电柜的作用是监督进线电压、电流用电情况，根据所需要情况可开关支路。同时交流配电柜还有自动完成进线断路切换保护、放浪涌等功能。

直流配电柜的作用是将交流配电柜送来的交流电源变压及整流后输出到相应直流供电设备。

UPS的作用：

一、检测外电，当外电缺失时，自动切换至蓄电池供电;

二、消除外电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声、和频率偏移等“电源污染”,改善电源质量，为通信系统提供高质量的电源。UPS由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关组成。

整流器作用:

一、将交流电变成直流电，经滤波后供给负载，或者供给逆变器。二：给蓄电池提供充电电压。

蓄电池作用：一：当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。

二、当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。逆变器：是一种将直流电转化成交流电的装置，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

静态开关：是一种无触点开关，是用两个可控硅反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制其控制。

10.集中维护系统

11.公众移动通信网接入系统 5.1.2通信系统网络构架

城轨通信系统是一个能够承载音频、视频、数据等各种信息综合业务数字通信网。

传输系统作为信息交互的基础网络起到信息收集与转发功能，并与所有子系统进行物理连接。5.1.3城轨通信系统分类 1.按通信业务分类

有常规通信和控制通信。常规通信又分为话务通信和非话务通信。2.按信道中所传输的信号分类

按照信道中所传输的信号是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成两类：即模拟通信系统和数字通信系统。

数字通信的优点：来自声音、视频和其他数据源的各类数据均可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统传输 3.按调制方式分类

按调制方式分类，根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带传输。4.按复用方式分类

频分复用、时分复用和码分复用。5.按性质分类

专网通信和公网通信。专网的特点：用户分级、资源配置、服务集成化、网络互联、设计目标和可追溯性。6.按传输媒介分类

计算机系统的组成及其结构 篇3

关键词:硬件 软件 存储器 输入设备 输出设备

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.023

1 引言

随着科学技术的不断发展,计算机的应用越来越广泛,所起的作用也越来越大,已经成为我们日常工作和生活的重要的组成部分。计算机的组成主要由硬件系统和软件系统组成。

2 计算机系统各部分的组成及其结构

2.1 计算机系统的基本组成

2.1.1计算机硬件系统

计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件是指组成计算机的各种物理设备,也就是我们看得见,摸得着的实际物理设备。它包括计算机的主机和外部设备。具体由五大功能部件组成,即:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。这五大部分相互配合,协同工作。其简单工作原理为:首先由输入设备接受外界信息(程序和数据),控制器发出指令将数据送入(内)存储器,然后向内存储器发出取指令命令。在取指令命令下,程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码,并根据指令的操作要求,向存储器和运算器发出存数、取数命令和运算命令,经过运算器计算并把计算结果存在存储器内。最后在控制器发出的取数和输出命令的作用下,通过输出设备输出计算结果。

2.1.2计算机软件系统

计算机软件系统包括系统软件和应用软件两大类。

>系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及其外部设备,支持应用软件的开发和运行的软件。其主要的功能是进行调度、监控和维护系统等等。系统软件是用户和裸机的接口,主要包括:

1)操作系统软件, 如DOS、WINDOWS98、WINDOWS NT、Linux,Netware等

2)各种语言的处理程序, 如低级语言、高级语言、编译程序、解释程序。

3)各种服务性程序,如机器的调试、故障检查和诊断程序、杀毒程序等

4)各种数据库管理系统,如SQL Sever、Oracle、Informix、Foxpro等

> 应用软件

应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。应用软件主要有以下几种:

1)用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软件包

2)文字处理软件包(如WPS、WORD、Office 2000)

3)图像处理软件包(如Photoshop、动画处理软件3DS MAX)

4)各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制软件、辅助教育等专用软件。

> 硬件和软件的关系

1)硬件与软件是相辅相成的,硬件是计算机的物质基础,没有硬件就没有计算机。

2)软件是计算机的灵魂,没有软件,计算机的存在就毫无价值。

3)硬件系统的发展给软件系统提供了良好的开发环境,而软件系统发展又给硬件系统提出了新的要求。

2.2 计算机硬件五大功能部分

2.2.1 运算器

运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit简称ALU)。它是计算機对数据进行加工处理的部件,包括算术运算(加、减、乘、除等)和逻辑运算(与、或、非、异或、比较等)。 ?

2.2.2 控制器

控制器负责从存储器中取出指令,并对指令进行译码;根据指令的要求,按时间的先后顺序,负责向其它各部件发出控制信号,保证各部件协调一致地工作,一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。

硬件系统的核心是中央处理器(Central Processing Unit,简称 CPU)。它主要由控制器、运算器等组成,并采用大规模集成电路工艺制成的芯片,又称微处理器芯片。

2.2.3 存储器

存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息,包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且,指挥计算机运行的各种程序,即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器(内存)和外存储器(外存)两种。

2.2.4 输入设备

输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口,负责将输入的信息(包括数据和指令)转换成计算机能识别的二进制代码,送入存储器保存。

2.2.5 输出设备

输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下,它将这些结果转换成便于人们识别的形式。

2.3 计算机的总线结构

微型计算机硬件结构的最重要特点是总线(Bus)结构。它将信号线分成三大类,并归结为数据总线(Date Bus)、地址总线(Address Bus)和控制总线(Control Bus)。这样就很适合计算机部件的模块化生产,促进了微计算机的普及。微型计算机的总线化硬件结构图如图所示。

微型计算机总线化硬件结构图

2.4 存储器

计算机的存储器由两部分组成——内存储器和外存储器。内存储器最突出的特点是存取速度快,但是容量小、价格贵;外存储器的特点是容量大、价格低,但是存取速度慢。内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据;外存储器用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器和外存储器之间常常频繁地交换信息。外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。

微型计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分,有随机存储器 (Random Access Memory,简称 RAM),又称读写存储器;只读存储器(Read Only Memory,简称为ROM)。

2.5 计算机的主要性能指标

对于不同用途的计算机,其对不同部件的性能指标要求有所不同。例如:对于用作科学计算为主的计算机,其对主机的运算速度要求很高;对于用作大型数据库处理为主的计算机,其对主机的内存容量、存取速度和外存储器的读写速度要求较高;对于用作网络传输的计算机,则要求有很高的I/O速度,因此应当有高速的I/O总线和相应的I/O接口。

2.5.1 运算速度

计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。单位为每秒百万条指令(简称 MIPS)或者每秒百万条浮点指令(简称 MFPOPS)。它们都是用基准程序来测试的。影响运算速度的有如下几个主要因素:

> CPU的主频。指计算机的时钟频率。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。例如,Intel公司的CPU主频最高己达3.20GHz以上,AMD公司的可达400MHz以上。

> 字长。CPU进行运算和数据处理的最基本、最有效的信息位长度。PC机的字长,已由8088的准16位(运算用16位,I/O用8位)发展到现在的32位、64位。

> 指令系统的合理性。每种机器都设计了一套指令,一般均有数十条到上百条,例如:加、浮点加、逻辑与、跳转……等等,组成了指令系统。

2.5.2 存储器的指标

> 存取速度。

内存储器完成一次读(取)或写(存)操作所需的时间称为存储器的存取时间或者访问时间。而连续两次读(或写)所需的最短时间称为存储周期。对于半导体存储器来说,存取周期约为几十到几百ns(10-9秒)。

> 存储容量。

存储容量一般用字节(Byte)数来度量。PC机的内存储器已由286机配置的1MB,发展到现在2G,甚至2G以上。内存容量的加大,对于运行大型软件十分必要,否则会感到慢得无法忍受。

> I/O的速度

主机I/O的速度,取决于I/O总线的设计。这对于慢速设备(例如键盘、打印机)关系不大,但对于高速设备则效果十分明显。例如对于当前的硬盘,它的外部传输率已可达20MB/S、4OMB/S以上。

3 结束语

我们相信,新型计算机与相关技术的研发与应用,是二十一世纪科技领域的重大创新,必将推进全球经济社会高速发展,实现人类历史上的重大突破。科学在发展,人类在进步,历史上的新生事物都要经历一个从无到有的艰难历程,随着一代又一代科学家们的不断努力,未来的计算机一定会是更加方便人们工作、生活、学习的好伴侣。

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组成系统 篇4

随着经济的发展, 国与国之间竞争不断加剧, 科技作为竞争的重要方面, 在提高综合国力, 提高民族竞争力方面发挥了重要作用。随着航空事业的不断发展, 卫星、火箭的成功发射, 导航成为新的科技关注点。在该背景下, 产生了新型的卫星导航系统——伪卫星导航定位系统。其定位更加精准, 信号更加清晰, 时钟控制更加同步, 在我国的交通运输、航空发展、地质测绘、军事防御等方面发挥了重要作用, 为我国下一阶段的卫星导航技术升级改造提供了参考与借鉴, 以其独特的优势在科技舞台上大放光芒。

目前使用的伪卫星系统由三大主设备组成, 分别为伪卫星主基站、伪卫星从属基站及伪卫星用户机。用户机主要负责接收北斗定位系统所获取的卫星信号与伪卫星信号。伪卫星基站分为多种类型, 常见的有地面固定、车载、机载。同样, 用户机也针对服务领域的不同分为地面、海域、航空等多种情况。

2 伪卫星系统的实际运行分析

首先由伪卫星系统的主基站接收到北斗定位系统所获取的相关卫星信号与伪卫星信号, 从而确定对应的卫星时间基准, 利用卫星时间基准对伪卫星主站进行高精度时钟的同步, 主站的时间经过无线传输发送到伪卫星从属站上, 借助该时间信号实现主基站、从基站及北斗系统卫星时间的同步, 从属站的时间与主基站的时间是一致的。一般来说, 伪卫星基站与从站的位置事先已经进行了准确的定位, 根据事先已经预测好的时间及位置信息, 伪卫星主站与从站完成的星历通过伪码形式对外进行广播, 用户机对对外传播的伪卫星及卫星的信号进行接收, 用类似于GPS的方式对自身的位置进行精确计算。总体说来, 北斗系统定位原理与定位方程上与普通的GPS没有明显差别。

2.1 伪卫星系统基站组成及实际工作原理分析

我们先来说一下伪卫星的基站。一般来说系统的基站分为两种:主基站与从基站。基站由几部分组成, 最主要的有天线、射频的接收发射模块系统、信号及处理模块、数据处理器及电源模块。除了主要的设备还有相应的辅助设置。两大站点类型存在明显的区别:主站是接收机, 具有北斗定位系统, 从站构造设计相对简单, 没有北斗定位系统。其次主站配备时间基准信号的产生与发射通道, 从站只具备时间基准信号的接收通道, 没有产生通道。除了差别, 二者也存在共性, 最明显的是两者都具有定位信号的发射通道。

2.2 伪卫星系统主站基本构成及实际工作原理分析

在伪卫星系统中最为关键与主要的部件当属主站。主站是保证用户机的精度定位, 并与基站发展的时钟信息同步。为了最大限度保持时间的同步, 伪卫星系统主站选用的是主从式的构成结构。时间同步对于伪卫星运行来说至关重要, 其实实现伪卫星对北斗系统反应增强的前提与基础, 是一切定位工作的关键。目前使用中的主站由恒温晶振差生系统基准时钟, 具有极高的稳定性。北斗系统进行对时的依据就是其所产生的基准时钟。伪卫星主站的时钟一般通过系统本身所具有的时统功能实现。一般是由北斗导航定位系统授时机在相应的刺激下产生脉冲信号, 同步产生脉冲信号的还有伪卫星主站的原子钟。两大信号同时进入到数据处理系统中, 对信号进行对比处理, 从而计算出准确的时间间隔, 进而获取原子钟相位的调整数值, 借助输出的调整数值进行调整, 最终保证伪卫星主站时钟与北斗定位系统的时钟保持一致。伪卫星主站时钟借助频率合成器会分化产生两路不同的载频信号, 其中一路时钟信息从调制器辐射到伪卫星从站, 另一路则经过基带产生电路, 经由调制器与功放设色器到达用户机。

2.3 伪卫星系统从站组成及工作原理分析

在伪卫星系统中来自主站的同步信号与信息主要由从站接收。接收前要经过一系列的处理。首先来自主站的信号需要经过低噪声前置放大器设置, 然后进行混频, 经过中放、解调处理, 获取最终的时钟信息。一般来说与主站同步的时钟信号要经过频率合成器与基带信号形成电路, 借助调制器的解调功能, 将信号数据最终发射到指定的用户机上。

3 结语

北斗系统是针对我国特有国情及卫星导航定位发展现状而设计的兼具实用性与可操作性的卫星导航定位系统。其优点主要体现为快速导航定位、双向简短信息输出及授时同步的三大方面, 在国际定位系统中位居前列。本文针对北斗系统伪卫星系统进行了研究与分析, 明确了其基本组成与实际工作原理, 为我国今后的导航技术升级改良提供了参考与借鉴。

摘要：北斗系统伪卫星系统是一款由我国自主开发研制并推广实施的卫星导航定位系统, 主要针对区域服务, 在实际区域定位应用中发挥了重要作用。本文主要截取了伪卫星系统的组成及实际工作原理这一方面进行了深入分析, 对伪卫星系统的基本组成进行了分别介绍, 对其运行原理、流程进行了细致分解与明确, 为深入了解伪卫星系统提供了可能。

关键词：北斗系统,伪卫星系统,系统组成,原理分析

参考文献

[1]叶红军.伪卫星远近效应分析与研究[J].无线电工程, 2010 (06) .

[2]毛振华, 战兴群, 徐洪亮.低成本单频伪卫星基带/中频设计与实现[J].计算机测量与控制, 2010 (04) .

[3]刘栩之, 战兴群.简单伪卫星系统的原理及构建[J].信息技术, 2008 (05) .

生物与环境组成生态系统教案 篇5

1、说明生态系统的概念;概述生态系统的组成。

2、描述生态系统中的食物链和食物网。

3、理解生态系统中物质循环和能量流动过程及特点，举例说出某些有害物质会通过食物链不断积累。

4、阐明生态系统具有一定的自动调节能力。

【复习过程】

任务一：生态系统的概念和组成

(复习方法：自主学习，阅读课本P25-26，完成下列知识点后，小组内核对并提出疑问)

1、生态系统的概念：在一定区域内，与所形成的统一整体，叫生态系统。

2、生态系统的组成：植物(通过光合作用制造有机物，为自身和

其它生物提供食物和能量)

部分动物(自己不能制造有机物，只能直接或间

接的以植物为食物)

细菌和真菌(分解动植物遗体或粪便中的有

机物为简单的无机物，归还到环境

中，供植物重新利用)

部分-----

3、生物部分和非生物部分之间的关系是：

生产者、消费者和分解者之间的关系：

友情提示

(1)生产者：主要是各种绿色植物，也包括一些化学合成细菌与光合细菌，它们都能利用无机物合成有机物。

(2)分解者：以各种细菌和真菌为主，也包括蚯蚓、白蚁等动物，它们都能将有机物分解为无机物。

巩固提升

1.黄河是我国的母亲河。下列各项能表示是一个生态系统的是

A.黄河的水B.黄河中所有的生物C.黄河中的所有鱼类D.整条黄河

2.“落叶不是无情物，化作春泥更护花。”从生态学角度分析，在落叶化作“春泥”的过程中，起决定作用的是()A.生产者B.消费者C.分解者D.阳光

3.“稻花香里说丰年，听取蛙声一片”。“水稻”和“青蛙”在农田生态系统中分别扮演什么角色

A.生产者、生产者B.消费者、生产者C.生产者、分解者D.生产者、消费者

4.生态系统一般都包括()

A.生产者、消费者、分解者B.生产者和非生物部分

C.生产者、消费者、分解者和非生物部分D.消费者和非生物部分

任务二：食物链和食物网

(复习方法：自主学习，阅读课本P26-27，完成下列知识点后，小组内核对并提出疑问)

1.“螳螂捕蝉，黄雀在后”、“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”描绘了生态系统中生物之间存在着相互依存的_____________。

2、在生态系统中，各种生物之间由于关系而形成的顺序，叫做食物链。

3、观察课本P27图，我们发现：在一个生态系统中，由于一种生物往往被两种或多种生物所食，所以就有多条，它们彼此连接形成网状，称为。

4、请写出“螳螂捕蝉，黄雀在后”所蕴含的食物链：友情提示

食物链正确书写的要领：

(1)食物链反映的是生产者与消费者之间的食物关系,不包括分解者,也不包括阳光等非生物部分。

(2)食物链起点是生产者(绿色植物),终点是不被其他动物所食的动物(最高消费者)。

(3)箭头指向捕食者;箭头所示方向为物质和能量流动的方向。

(4)一条食物链一般具有三个或三个以上生物。

(5)食物链必须是客观真实的,不能随意编造。

巩固提升

1.下列属于生产者和消费者之间关系的是()

A.松鼠吃蘑菇B.猫头鹰捕食鼠C.鸟吃草籽D.青蛙捕食蝗虫

2.下列食物链的表示方法正确的是()

A.兔→草→狼B.草←兔←狼C.阳光→草→兔→狼D.草→兔→狼

3.某牧草留种区，牧民为了防止鸟啄食草籽，用网将留种区罩起来。后来发现草的叶子几乎被害虫吃光了。出现这种现象的根本原因是()

A.害虫适应能力增强B.干旱缺水引起虫害

C.网罩影响了草的光合作用D.食物链被破坏

4.在“草→兔→鹰”这条食物链中，如鹰被大量捕杀，则草的数量会()

A.增加B.减少C.先少后多D.先多后少

任务三：能量流动和物质循环

(复习方法：自主学习，阅读课本P27-29，完成下列知识点后，小组内核对并提出疑问)

1.进入生态系统中的能量是植物通过光合作用固定的，这些能量以的形式储存在植物体中。

2.能量在食物链的流动过程中被多种生物。

3.与能量流动不同，物质可以以某种形式在生态系统中。

4.能量流动和物质循环都是通过和实现的。

巩固提升

1.水俣病是由于汞中毒引起的，在“水草→虾→鱼→鱼鹰”这条食物链中，体内汞含量最高的是()A.水草B.虾C.鱼D.鱼鹰

2.下图为一个生态系统中某些生物的相对数量关系，这些生物

构成了一条食物链。能量在甲、乙、丙三者中的流动方向是()

A.甲→乙→丙B.乙→丙→甲

C.丙→乙→甲D.甲→丙→乙

任务四：生态系统具有一定的的自动调节能力

(复习方法：自主学习，阅读课本P29-30，完成下列知识点后，小组内核对并提出疑问)

1、在生态系统中，各种生物的和所占的总是保持稳定的，形成一种的平衡，我们称之为生态平衡。

2、一般说，生态系统中生物的种类和数量越多，自动调节能力就越，反之就越。

3、生态系统的调节能力是的。如果超出这个限度，生态系统就会遭到。

4、影响生态系统的因素有自然因素和人为因素，其中最大的因素是，我们应遵循生态系统的发展规律办事。

巩固提升

1.下列叙述中，能增强生态系统自动调节能力的是()

A、减少捕食者和寄生生物的数量B、增加生物的种类

C.使生产者和消费者在数量上保持平衡D.减少生物的种类

2.在草原上，夏季雨量充沛时草生长茂盛，野兔数量会增加，草多数被吃掉;但过一段时间，野兔的数量又会下降，草又多起来。这是因为()

A.草太少，野兔跑掉了B.草大量减少，野兔被饿死

C.生态系统具有一定的的自动调节能力D.草比原来长得快

3.一个生态系统的平衡遭到破坏，可以得出的最合理结论是()

A、这个生态系统没有自动调节的能力B、这个生态系统自动调节的能力一定很小

C、这个生态系统的动植物种类一定很少D.外来干扰超过了这个生态系统的自动调节能力

【本节课学习小结】

学习即将结束，你是否达成目标了?自我评价一下吧!

【学习成果检测】

1.四位同学针对食物链“绿色植物→食草昆虫→食虫鸟”发表了他们各自的见解，你认为不正确的是()

A.绿色植物属于生产者B.食草昆虫和食虫鸟都是消费者

C.保护鸟类对人类有益D.食物链本身就是生态系统

2.黏虫在某麦田里大量繁殖，造成小麦严重减产。引起该农田生态平衡失调的原因可能是()

A.青蛙大量被捕食，破坏了食物链B.大量清除杂草

C.大量捕杀田鼠D.大量捕杀黄鼬

3.a→b→c→d是一条捕食食物链，下面有关这条食物链的叙述错误的是()

A.c与b间是捕食关系B.物质和能量是沿食物链流动的

C.b、c是消费者，d为分解者D.难以分解的有毒物质进入这条食物链，d中含量最多

4.从老鹰吃蛇，蛇吃青蛙，青蛙吃昆虫，昆虫吃植物可以看出，老鹰体内的能量最终来源于()A.蛇B.青蛙C.植物D.阳光

5.在天然的草原生态系统中，狼由于某种疾病而大量死亡，下列最符合较长时间内鹿群数量变化的曲线是()

6.下面是某生态系统中的食物网简图。请据图回答有关问题：

(1)该食物网由条食物链组成。该食物网和一起构成了该生态系统中的生物部分。

(2)写出其中最长的一条食物链。

浅谈远程教育关键技术及系统组成 篇6

关键词: 网络技术 信息处理 教育

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.015

1、远程教育系统关键技术

远程教育是以现代先进的通信技术及信息处理技术作基础实现教学目标的教育应用系统,远程教育系统通常可以分为授课系统、学习系统、答疑系统、作业与考试系统以及教学教务管理系统等子系统,为了实现这些功能模块,使用了大量通信和网络领域的先进技术,例如视音频压缩编码技术、网络技术、接入技术、视频会议技术、数据库技术。

1.1 视音频压缩编码技术

为了在有限的带宽和存储空间里提供最好的画面和音质,所以必须经过压缩才能进行传输,目前已开展的IPTV业务大多都是基于MPEG一2,但是它在编码时对图像和声音的处理是分别进行的,这种处理方式压缩效率较低且不利于输,前的趋势是使用更适合流媒体系统的H.264和MPEG一4视频信号输入计算机完成数字化后,还要经过视频编辑才能达到使用要求,常用的非线性视频编辑系统,包括计算机硬件、采集压缩设备、视频输出设备(刻录或重新录带)和相应的视频编辑软件及操作系统,中编辑软件以Adobe公司的Premiere功能最为强大。

1.2 IP网络技术

通信业务的有线网络主要是基于IP技术的IP网络,近年来,宽带IP网技术发展迅速,出现了吉位以太网技术,迅速使以太网发展成公用网络技术,用吉位路由交换机为核心设备,在光缆上直接架构宽带IP网的组网技术,已成为当前宽带综合业务骨干网主流之一,这种新技术简化了设备,统一了协议,能较好地保证QOS,同外围网络实现真正无缝连接全网络结构统一,具有现实经济性和持续先进性。

1.3 接入网技术

在远程教育系统中,接入技术解决学生及教学分站点与校本部的连接问题,即被认为是多媒体通信发展瓶颈的最后一公里的接入网难题,接入网过去基本上采用Modem,速度很有限,目前以SDH技术作为宽带接入网的系统,引入线部分可分别采用FTTB/C+xDSL、PTTB/C+CableModem、FTTB/C+局域网接入等方式提供业务,接入网传输带宽的提高使得学习者大数据量接收多媒体信息变得方便快捷。

1.4 视频通信技术

实时授课系统中应用最多的就是视频会议技术,当教师在授课教室授课时,教师的图像、声音和相关的数据信息以及各个教室内学生的图像和声音都传送给多点控制单元(MCU),该设备将教师的图像声音传送给各个多媒体教室,这样各个听课室里的学生就能看到教师的图像并听到声音,当某个教室的学生需要提问时,多点控制单元会将该教室的图像和声音送给教师,这样教师就可以看到学生的图像和声音,并与学生进行面对面的交流,在此过程中,教师还可以通过云台控制远端教室内的摄像机的动作,比如平摇、俯仰、镜头的推进、聚焦等,以便能看清教室内的学生。

1.5 数据库技术

数据库系统将远程教育的授课、学习、人员信息管理、教务管理、资源管理等多个方面以数据模型形式组织起来进行存储,能够方便有效的完成数据信息的插入、删除、修改、查询等管理操作,并保持数据信息的完整性、一致性和安全性。

2、远程教育系统组成

2.1 教学资源管理系统

(1)资源库远程教育资源库的建设包括媒体素材库、题库、案例库、课件库和网络课程建设。

(2)权限策略为了保证整个教学资源库的安全性及知识产权,对教学资源库访问采用用户权限原则,过系统的权限认证,以保证资源的作者及系统授予权限的用户可以上传、注册、浏览更新教学资源。

2.2 实时授课教学系统

通过同步电子教室来实现,它是基于Internet/Intranet的网络教学,允许经过认证的学生在老师的组织下进行交流。

同电子教室支持文字、语音、视频信号的实时传输,授课教师掌握控制权,持对TANDBERG视频终端的控制,在教师操作下,可以将教师端的摄像输入、PC屏幕、视频台信号、麦克风输入等多种视、音频信号通过TANDBERG编码,然后在学生端回放,还可以和学生进行实时的文字交流或组织同组学生互相讨论。

2.3 非实时异步授课教学系统

主要提供教学点播.教学点播允许学生在任何时间与地点访问,提供按需学习功能,系统根据专业和班级组成多个虚拟多媒体网络教室供学生选择,允许点播者对授课视频/音频的播放进程实施控制。配套的视频、文档同步工具还可以将视频图像与讲义结合起来,当教师讲到合适的地方,讲义会自动翻到对应的地方,目前讲义支持PowerPoint和网页格式。

2.4 辅导答疑系统

辅导答疑系统通过对问题的保存、积累、共享、查询等功能集中解决一些具有共性的问题,而老师只需要回答學生提出的新问题,从而减轻教师在回答问题时的工作量。辅助答疑系统可包括:FAQ答疑区、邮件处理区、BBS讨论区。

2.5 多媒体作业测评系统

该系统使用底层题库作为支撑,教师可以根据教学要求从题库中挑选合适的题目组成作业分发给学生,学生完成作业提交后,系统可自动批阅客观题,系统也可以自动或人工组成自测或考试试卷,而学生则可以自主做题并在完成后将答案提交.系统可以根据教师事先设定好的答案批改客观题,主观题则由教师批阅后给出成绩,汇总后成绩记入成绩表。

2.6 远程教学管理系统

分布式教学管理系统将把教务信息管理全部移植到基于Internet/Intranet的网络环境下,任何一个人从任何一台连入Internet/Intranet的计算机都可以登录到该系统进行日常的教学管理工作,而管理系统能够通过登录时的用户名确定管理权限,登陆用户主要分为三类:管理员管理员,教师,学生,不同的用户类型被赋予不同的权限,此外教学管理系统还包括教务管理。

参考文献

[1]沈光辉.多媒体网络教室技术及其实现[J].教学与管理(理论版),2006,11.

[2]贺国旗.基于宽带网的远程教学[J].陕西广播电视大学学报,2002.02.

中波广播发射系统的基本组成 篇7

20世纪, 中波广播发射机经历了突飞猛进的发展:从真空电子管到晶体管, 功率场效应管的更新换代;电路结构从分立元件向模块化和集成电路的变化:控制检测从继电器等有触点向逻辑电路, 时序控制转化, 正逐步向计算机实时控制, 远程监测和计算机管理方向发展。

与其它发射机一样, 中波广播发射机一般由四部分构成:射频系统、音频调制系统、控制监测系统、电源供电和冷却系统。

1 射频系统

(1) 激励信号源 (振荡器或频率合成器) :产生本机的载频;对来自外部或备份的载频激励信号进行自动切换;为发射机提供高稳定的载频信号。

(2) 驱动前级 (射频末前级或叫中放级) :将激励源输出的载频信号放大至足以推动功率放大器的射频功率信号, 保证射频功率放大器安全高效地工作。

(3) 功率放大级 (射频末级) :模块化的射频功率放大器在调制信号的作用下, 产生发射机所需的射频功率信号。

(4) 功率合成器:将功放模块产生的射频功率信号合成, 实现发射机调幅波的射频功率输出, 即产生大功率调幅广播信号。

(5) 机内网络:一般由带通滤波器和调配网络两部分构成。带通滤波器的任务是:滤除不需要的音频带外谐波和杂波成分, 完成功率合成器与额定输出阻抗的阻抗匹配。调配网络的任务是:对偏离额定输出阻抗的天, 馈线系统进行阻抗微调, 使电压驻波比接近最佳值, 保证发射机能安全正常地运行。

2 音频调制系统

(1) 在数字调制发射机中, 音频调制系统主要包括三部分:音频处理器, 模/数转换器, 调制编码器。

音频处理器将音频信号叠加上控制射频输出功率的直流信号, 并进行一些必要的模拟量的自动补偿。

模/数转换器通过模/数转换将连续变化的模拟信号, 转变成为离散的数字信号, 即二进制码的数字音频信号。

调制编码器将二进制的数字音频信号转换为确定射频功率放大模块开启个数的二进制码的控制信号, 从而确定在此取样周期中射频输出功率电平的大小。

(2) 在脉宽调制发射机中, 音频调制系统亦由三部分组成:调制推动、调制器、低通滤波器。

调制推动 (脉持头) 将模拟信号转换成为脉冲宽度调制信号。

调制器将脉宽调制信号进行功率放大。

低通滤波器又将脉宽调制脉冲信号解调成大功率模拟音频电压, 以此作为射频功率放大器的电源电压, 实现对功率放大器的射频输出电压进行幅度调制, 获得典型的调幅广播信号。

3 控制监测系统

(1) 开/关机控制程序电路, 按时序进行开/关机过程控制。

(2) 故障检测与保护电路, 将故障分成各种类型, 分门别类地排除。

(3) 人身安全保护电路, 通过门连锁和放电棒实施人身安全保护。

4 电源供电和冷却系统

(1) 高压整流电源及其滤波器, 为射频功率放大器提供直流高压电源。

(2) 低压整流电源及其滤波器 (稳压电源) , 为发射机的微功率的前级各部分提供低压电源。

(3) 中小功率发射机的冷却均采用强迫风冷, 完成发射机内部功率器件的散热, 保证发射机的安全性和稳定性。

5 计算机监测控制系统

脑机接口原理及系统组成 篇8

1 BCI的发展状况

1929年, Hans Berger描述了人脑的电活动, 这为BCI的构想提供了源头和基础。1964年, Dr.Walter通过将电极连接到患者 (因其他原因正进行外科手术) 大脑的运动区域, 研究出了第一个BCI系统, 但遗憾的是Dr.Walter并没有发表这一重大科技突破。

70年代, 研究者研制了一个由大脑直接控制的简单交流系统, BCI技术开始成形。此后BCI的研究进展非常缓慢, 这是由于复杂的大脑结构最近二十年才渐渐为科学界所认识, 以及近十年计算机技术的快速发展才满足了BCI研究所需的实时计算处理能力。

从1999年开始举行的BCI国际会议为国际BCI的研究提供了一个有力的交流平台, 使BCI研究受到世界各界的关注, 研究机构也从1995年的6个实验室增加的现在的120多个。

2 BCI的工作原理

大脑是由上千亿个神经元构成的, 而且每个神经元与几千个或上万个神经元相连接。刺激信号在神经元间传递, 最终形成神经冲动。根据神经科学研究, 在大脑产生神经冲动时, 大脑神经系统的电磁活动会发生相应变化, 并会体现出某种节律和空间分布的特征, 由此我们可以通过一定的手段在不同的时间段不同的脑部区域检测到不同类型的脑电波, 再通过信号处理和模式识别的手段, 从中识别出人的意图, 再用计算机语言进行编程, 从而将大脑信号转换为控制外围设备的控制指令, 这就是BCI的基本原理。

3 BCI系统的组成结构

与其它的通信控制系统一样, 一个BCI系统一般由信号获取部分, 信号处理部分, 输出设备组成。

3.1 信号获取

信号获取即为BCI系统提供初始输入信号。目前主流的BCI系统都选择脑电 (EEG) 信号作为原始输入, 这是由于EEG相较于其它伴随脑神经元活动产生并且经过采集、识别可以转化为控制信号的信号 (如磁、热等) 而言, 其具有信息量大、时间分辨率高、设备便于携带等优点。

研究中通常使用无损方式进行EEG的采集。采集时被试验者要戴一个电极帽, 根据国际10-20系统电极放置法放置电极。采集到的EEG信号非常的微弱, 一般只有50μV左右, 需要传送到放大器进行放大处理, 信号一般需要被放大10000倍左右, 再经过滤波和A/D转换等预处理, 最后转化为数字信号存储于计算机中。

3.2 信号处理

这一部分要将预处理后的EEG信号进行特征提取以及信号转换, 所以信号处理要分两个阶段的操作进行。

第一个阶段, 数字化的信号要接受一种或多种特征提取程序的处理, 如空间滤波、谱分析等等, 从中提取出与受试者意图或者实验任务相关的特定特征量 (如幅值、自回归模型的系数等) 。再通过分类器对提取的特征量进行分类。

第二个阶段进行信号转换, 通过信号处理算法将得到的特征量变换为驱动和控制外围设备的指令, 反映使用者的意图。

信号处理部分可以说是BCI技术的核心所在, 它关系到BCI系统能否实时、快速、准确地将EEG信号最终转换为可以被计算机或者其他设备识别的操作指令, 以反映使用者的意图。

3.3 输出设备

输出设备主要指接受控制指令的设备终端。现在多数BCI系统将计算机屏幕作为其设备终端, 输出包括对屏幕上显示的字母或者图标的选择结果。比如基于BCI技术开发的打字系统, 就是实现在计算机屏幕上显示使用者选择的特定字符。有一些BCI系统还提供过渡的输出, 比如控制光标向着先前选择的目标移动。为了帮助那些神经输出通道受损的患者, BCI系统的设备终端当然还包括轮椅、神经假肢等设备。理论上, 只要能将采集到的EEG通过计算机识别和信号处理得到准确的控制指令, 大脑就可以直接控制任何需要信号驱动的设备。

上述三大部分组成了一个BCI系统。为了能够更好的实现实时通信, BCI系统设计还要考虑其它一些问题, 例如启动和停止的方法、速度和精度以及与之相关的信息传输率、用户训练的方法和强度, 以及对常规的感觉运动功能的依赖程度等。

4 结语

BCI是一个多学科交叉的新兴领域, 其研究具有重要的理论意义和广阔的应用前景。虽然其研究还主要在实验室阶段, 但我相信随着科学技术的不断发展和研究者的努力, BCI定将造福于人类, 改变人们处理某些事情的方式。

参考文献

[1]J.R.Wolpaw, N Birbaumer, W J Heetderks.Brian-computer interface technolo-gy:A review of the first internation meeting[J].IEEE Trans Rehabil Eng, 2000.

[2]D.C.Dennett, Consciousness explained, Back Bay Books, Lippincott Williams&Wilkins, 1992.

[3]J.R.Wolpaw, N Birbaumer, D.J.McFarland.Brain Computer interface for com-munication and control[J].Clinical Neurophysiology, 2002.

[4]Bernhard Graimann, Bredan Allison, Gert Pfurtscheller.Brain-Computer Inter-faces.Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

直流系统的组成及部件的作用 篇9

(1)充电模块:完成AC/DC变换,实现系统最为基本的功能(配有过电流、过电压、欠电压、过热等保护)。

(2)交流配电:将交流电源引入并分配给各个充电模块,扩展功能为实现2路交流输入的自动切换(正常工作时,交流电压切换小开关打在“自动”位,第一路交流作为主工作电源,第二路做辅助。当第一路因故停电时,第二路自动投入,当第一路恢复时,自动切换回第一路供电;当交流电压切换小开关打到“I”或“II”时,则第一路或第二路交流作为唯一的交流输入电源)。

太阳能发电系统的组成 篇10

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分, 也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射光能转换为电能, 或送往蓄电池中存储起来, 或推动负载工作。其转换率和使用寿命是决定太阳能电池是否具有实用价值的重要因素。太阳能电池大致分为3类:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其中单晶硅和多晶硅转换效率最高, 约为17%, 寿命约为20年。单晶硅与多晶硅在使用过程中, 发电量较为稳定, 不会因使用时间长短影响发电量。非晶硅的转换效率约为8%, 寿命约为15年, 随着时间的延长, 发电功率逐年减弱。这3种太阳能电池板功率相等时, 体积会因转换效率而不同, 效率越高, 体积越小。采用高效率的单晶硅太阳能电池片封装, 保证太阳能电池板发电功率充足。电池玻璃采用3.2毫米厚的低铁钢化绒面玻璃, 此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射, 透光率不下降。太阳能电池的背面覆盖物———氟塑料膜为白色, 对阳光起反射作用, 因此对组件的效率略有提高, 并因其具有较高的红外发射率, 还可降低组件的工作温度, 也有利于提高组件的工作效率。此氟塑料膜应具有太阳能电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本条件。

太阳能控制器由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近, 以获得最佳效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式, 使整个系统始终运行于最大功率点附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障, 如电池开路或接反时切断开关。目前, 日立公司研制出了既能跟踪调控, 又能跟踪太阳移动参数的“向日葵”式控制器, 将固定电池组件的效率提高了50%左右。太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态, 控制器使用单片机和专用软件, 实现智能控制, 并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

蓄电池一般为铅酸电池, 小微型系统中, 也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来, 到需要时再释放出来。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点, 消除单纯电压控制过放的不确定性, 符合蓄电池固有的特性, 即不同的放电率具有不同的终了电压, 具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制。以上保护均不损坏任何部件, 不烧保险。

组成系统 篇11

污水处理厂采用自动控制系统的主要目的是实现污水厂的高效低耗运行。污水处理厂最常用的自控变量是溶解氧和流量，主要用于供气量、回流污泥量与化学药剂投加量的控制。其他变量，SRT通常采用设定时间或与进水流量成一定比例的关系，用手动控制；pH值控制一般采用反馈控制，用于不同污泥性质状态下的污泥处理系统混凝剂的投加。

污水厂自动控制系统一般采用数据监控采集系统与全厂自动控制系统两种方式。数据采集与监视控制系统（SCADA系统）由远程数据采集终端（RTU）+工控机（IPC）组成。主要特点在于数据采集，对生产过程的参数进行实时监视，功能较为简单，不能实现全厂生产的自动化控制。全厂自动控制系统其数据采集及控制功能均可实现，组态灵活，界面友好，宜于扩展，且技术成熟，是目前技术上普遍采用的方案。

二、自控系统在国外污水厂的应用研究

欧美国家一些城市污水处理厂已经用计算机进行数据采集和运行过程控制，甚至实现全自动化无人值守控制模式。现在许多美国大中型污水厂采用集散型自动控制系统进行控制。在厂区范围内设有若干台现场控制站，对整个污水厂实行多环路控制。设在中心控制室内的计算机主机从各个现场控制站中收集数据，并提供图表显示、曲线、各个设备动作记录、设备故障报警等信息。在自动控制系统发生故障时，每一个自动控制过程都可切换成手动控制方式。

三、污水处理自动控制系统具体实现

（一）中央监控工作站

1.中控站采用SCADA系统，包括监控所需的计算机网络系统，大屏幕模拟屏系统及实时多任务彩色监控系统等。用于集中监视、控制、操作、管理污水处理的全部生产过程。

2.中控站组成：中控站设置操作员站与工程师站。操作员站设有三台显示器。不同区域的工艺流程可以在三台显示器上切换显示。工程师站除具有操作员站的所有功能外，还具备供具有管理权限的人员进行注册、应用程式开发、工艺参数设定更改、系统管理等功能。

（二）现场控制站

现场控制站主要对现场有关设备进行监控和为中央控制室数据采集，同级站组成控制网络，为使现场值班人员观察到仪表及设备重要的工况信息和有关参数，并能进行现场设置和控制，现场控制站配有高性能的PLC系统和相应的操作员终端，控制站操作终端面板，控制站数据高速通道适配器，以及控制

站网络接口模块。 此外，包括系统软件、应用软件和过程控制软件。

（三）操作员终端

1.功能可以代替常规设备，如按钮、信号灯、数字显示器、信息显示器。

2.操作员终端提供与控制器系统通讯的能力。

3.具有较强的报警指示能力，系统能按时间次序指示报警状态，随时显示最近的报警点，在请求时可以列出全部报警状态。

（四）控制网络

控制网络作为整个控制系统的系统总线，用于連接中央控制站内的各种设备（包括工程师站和操作员站）和各个现场控制站。安全可靠、迅捷高效的控制网络是成功的过程自动控制系统的先决条件，对于集散式自动化控制系统更是如此。本厂的网络系统采用以电缆为传输介质的网络结构，在出现故障时，增加或删除任意一个节点，都不会影响到其它设备的运行和通讯。

（五）软件

采用先进的计算机控制系统，用于污水处理厂的生产控制、运行操作、监视管理。控制系统不仅要有可靠的硬件设备，还具有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件和编程软件。

1.应用软件，包括厂级用户监控软件，现场分散控制应用软件，应用软件满足现场的实际需要。

2.工程控制软件，每个控制站具有独立完成本地控制任务，同时还具有与其他控制站通讯的网络能力，各控制站间不会出现相互干扰。

3.工程监控软件，具有下述功能：整个工厂总貌图、设备布局图、控制流程总图等；多窗口动态显示工艺流程画面，设备运行状态和过程参数等；各个独立控制站的状态显示等。

4.网络软件，完成整个工厂控制各站间数据的正确流向，保证网络负载均衡，不出现网络发滞现象。在网上某个节点出现故障时，不会影响其他节点的正常工作。

四、污水处理厂自控系统的发展趋势

污水厂采用自控系统的主要目的是实现污水厂的高效低耗运行。目前自控系统并没有在污水厂得到全面广泛应用，其主要原因有：

①检测工具不可靠、不稳定，如用于实现脱氮除磷的深度处理的亚硝酸氮、微生物、污泥特性以及气味检测仪表的测定技术。

②污水厂配置的价格昂贵和维护繁琐的在线传感器仅用于检测，并未真正发挥其功能，在线传感器并未充分应用到高级控制策略中，一般仅用于污水流量的控制（如控制污泥回流比恒定），前馈控制的应用也很有限。

③已建污水厂存在限制性因素。已建污水厂由于在设计之初与建设期，受到自技术水平落后、配套自控设备与仪器的缺乏、污水处理效能与自控的关系不明等因素限制，再加上如今排放标准的普遍提高，要建立与健全已建污水厂自控系统体系还有很多问题需要解决。

④自控技术缺乏透明度以及软件和仪器行业不规范。

⑤由于缺乏对自控系统在污水厂运行过程中产生的节能降耗部分所带来的直接经济效益方面的认识，阻碍了风险投资者建设污水厂时对自控系统的投资欲。同时污水厂监管部门对自控系统引入污水厂后保障污水达标排放、提高环境效益与社会效益的认识不足，缺少与风险投资者的协调，也是阻碍其全面推广的重要限制性因素之一。

⑥不完善的教育-培训-知识体系。

污水处理厂自动控制系统的发展趋势是：

①基于亚硝酸氮、微生物、污泥特性以及气味等检测仪表与应用软件相结合的监测技术研发与应用。

②实现基于模型预测控制、模糊逻辑、神经网络、多变量统计分析或在线模拟等高级控制算法的自控系统的开发。

③全厂最优控制与污水处理单元过程控制有机结合实现高效低耗运行，避免局部最优化。

④污水处理厂自控系统与遥感遥测遥控技术、高速数字技术和网络技术相结合，使大量小型污水处理厂安装远距离监测和控制系统后，无需运行操作人

员，通过遥感遥测遥控技术实现污水厂的自动控制。

⑤建立完善的教育-培训-知识体系，使运行操作人员理解污水处理厂的控制策略，并在运行管理中得到广泛应用。

参考文献：

[1]周明，现场总线控制系统[M]北京：中国电力出版社，2002.

太阳热水系统的组成及分类 篇12

太阳热水系统, 也称为太阳热水装置, 是一种利用太阳辐射能加热系统中循环的水, 以取用热量的装置组合。它由集热器、连接管路、储热水箱、水泵和其他配件以及控制部分组成。下面就太阳热水系统的组成部分及影响系统性能的相关参数作简单介绍。

1. 集热器。

有以下参数影响系统性能:真空管的直径, 长度, 真空管支数, 间距, 联集管 (联箱) 的阻力特性, 集热器的容水量及放置朝向和倾角。

2. 连接管路。

影响系统性能的有:管路的材料, 管路的直径, 管道接头的连接形式, 集热器的连接形式。

3. 储热水箱。

水箱的容积, 换热盘管的管径, 长度及布置位置, 保温层材料及厚度, 水箱各进出管口的布置位置和水箱的承压能力, 都对太阳热水系统有影响。

4. 配件部分。

有几个参数影响系统性能:水泵的数目、流量和扬程, 膨胀罐容积及压力, 阀门的布置, 温度、压力、流量测点的选择。

5. 控制部分。

对太阳热水系统的影响与控制软件和控制方案有关。

二、太阳热水系统的分类方式

对太阳热水系统的分类可以有不同的分类标准。下面就各种类型的太阳热水系统进行简单说明。

1. 按循环动力分, 可分为自然循环系统、强制循环系统。

自然循环系统是利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的热水系统。这种系统结构简单不需要附加动力, 在自然循环中, 为了保证必要的热虹吸压头, 贮水箱应置于集热器上方, 如图1所示。

运行过程是, 水在集热器中受太阳辐射能加热, 温度升高, 加热后的水从集热器的上循环管进入贮水箱的上部, 与此同时, 贮水箱底部的冷水由下循环管流入集热器, 经过一段时间后, 水箱中的水形成明显的温度分层, 上层水达到可使用温度。用热水时, 由补给水箱向贮水箱底部补充冷水, 将贮水箱上层热水顶出使用, 其水位由补给水箱内的浮球阀控制。

其优点是系统结构简单, 运行安全可靠, 不需要辅助能源, 管理方便。其缺点是为了维持必要的热虹吸压头, 并防止系统在夜间产生倒流现象, 贮水箱必须置于集热器的上方。

强制循环太阳热水系统 (又称主动循环式太阳热水系统) 是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器或换热器进行循环的热水系统。图2表示强制循环系统, 在集热器和贮水箱之间管路上设置水泵, 作水循环的动力。系统中设有控制装置, 根据集热器出口与贮水箱之间的温差控制水泵运转。在水泵入口处, 装止回阀, 防止夜间发生水倒流而引起热损失。

这种系统使循环动力大大加强, 有利于提高热效率, 实现热水系统的多种功能及控制, 是目前应用较广泛的一种形式。

2. 按集热器形式分, 可分为普通真空管式太阳热水系统、热管式太阳热水系统、U型管式太阳热水系统。

作为集热单元的太阳集热器可以有不同类型, 如普通真空管式集热器、热管式集热器、U型管式集热器。不同种类的太阳集热器在结构、集热效率、承压能力、流动阻力上各不一样。如图3, 4, 5所示。

3. 按介质流动形式分类, 可分为直流式太阳热水系统、封闭式太阳热水系统。

直流式太阳热水系统是传热工质一次流过集热器加热后便进入储水箱或用水点的非循环热水系统, 储水箱的作用仅为储存集热器所排出的热水, 直流式系统有热虹吸型和定温放水型两种。

热虹吸型:热虹吸型直流式太阳热水系统由集热器、贮水箱、补给水箱和连接管道组成, 如图6所示。

补给水箱的水位由水箱中的浮球阀控制, 使之与集热器出口的最高位置一致。根据连通管原理, 在集热器无阳光照射时, 集热器、上升管和下降管均充满水, 但不流动。当集热器受到阳光照射后, 其内部的水温升高, 在系统中形成热虹吸压力, 从而使热水由上升管流入储热水箱, 同时补给水箱的冷水则自动经下降管进入集热器。因供水温度不能按用户要求自行调节。这种系统目前应用的较少。

定温放水型:为了得到温度符合用户要求的热水, 通常采用定温放水型直流式太阳热水系统, 如图7所示。该系统在集热器出口处安装测温元件, 通过温度控制器, 控制安装在集热器入口管道上的开关, 达到根据温度调节水流量, 使出口水温始终保持恒定。这种系统不用补给水箱, 补给水管直接与自来水管连接。系统运行的可靠性, 同样决定于电动阀和控制器的工作质量。

定温放水型直流式太阳热水系统具有很多优点:

a.因为太阳热水系统的补水依靠具有一定压力的自来水直接供给, 提供系统的循环动力, 所以系统中不需设置循环水泵。

b.储水箱的放置位置不受约束, 可以放置在室内, 既减轻了屋顶载荷, 也有利于储热水箱保温, 减少热损失。

c.可以避免热水与集热器入口冷水的掺混。

d.可以取消补给水箱, 简化系统管理。

e.减小热水系统的热迟滞现象。

因此定温放水型直流式太阳热水装置尤其适合于大型太阳热水系统。其缺点是要求性能可靠的电磁阀和控制器, 从而使系统较为复杂。综合考虑定温放水型直流式太阳热水装置是一种结构合理、值得推广的太阳热水系统。

4. 按集热器布置形式分类, 太阳热水系统可分为串联式、并联式及混联式。如图8, 9, 10所示。

串并联太阳热水系统, 即通过联集管集热器串并联的组合并加以一定的控制组成的太阳热水系统。一般大型太阳热水工程中多采用混联式太阳热水系统以获得更多的热量。

5. 按有无换热器来分, 可分为间接式热水系统、直接式热水系统。

直接式太阳热水系统和间接式太阳热水系统是按照储热水箱中有无换热器来分类的。当集热系统工质和生活用水系统工质分开, 通过换热器进行热量交换而无质量交换时为间接式太阳热水系统;当集热系统工质和生活用水系统工质相混合, 同时传递质量和热量时为直接式太阳热水系统。

直接式太阳热水系统没有换热器, 结构相对简单, 集热器和水箱中都为水。如图11所示。

间接式太阳热水系统有换热器, 集热器和水箱可以走不同的工质, 处于不同的压力。一般集热系统内为带压防冻液, 自成循环系统, 将热量通过换热器传递给水箱内的水。如图12所示。

6. 按水箱是否承压分, 可分为承压水箱式太阳热水系统和非承压水箱式太阳热水系统。

三、结语

通过简单的分析, 我们对太阳热水系统的组成、分类与特点有了初步了解。太阳热水系统的组成部分基本相同, 但分类则依据其主要特点而分。这有助于太阳热水工程的设计和应用。以便更好的为用户服务, 为推广太阳能这一清洁能源, 为建设环保节能的和谐社会而做出贡献。

摘要：本文主要介绍了太阳热水系统的组成、特点及分类。