空间信息采集（精选7篇）
空间信息采集 篇1
摘要：近几年随着电力通信行业的迅猛发展和电力通信空间信息系统的不断建设, 电力通信设备管理对空间特征信息的依赖性逐渐加强。宁波供电公司为适应通信业务的发展, 建设开发了一套配网通信可视化系统, 管理宁波供电公司范围内通信资源的空间地理信息。为使系统对配网通信设备进行有效管理, 研究一种科学、高效、便捷的电力配网通信设备的空间信息采集方法势在必行。该文首先描述了系统中管理的电力配网通信设备的分类;其次阐述了可以应用于电力配网通信设备采集的方式方法, 对各种采集方式的技术实现和原理进行了描述及梳理, 并针对各种方法在配网通信行业应用的适应性及可操作性进行利弊分析;再次针对系统的实际建设情况, 对配网通信设备空间信息采集的可操作性给出具体的方法及建议。
关键词：地理信息系统 (GIS) ,GPS,空间数据,配网通信设备,空间信息采集
1 引言
1.1 研究的背景
随着我国电力通信事业的迅猛发展, 各地都加强了对电力通信网络资源的管理。宁波供电公司依托国网公司及浙江省电力公司对通信资源的管理要求, 实施部署了SG-TMS系统, 但该系统对于配网通信资源空间信息的管理及展示稍显不足。为提高和规范宁波供电公司对配网通信资源空间信息的管理水平, 建设一套配网通信资源空间信息管理系统具有十分重要的意义。因此, 宁波电网配网通信可视化系统应运而生。系统建成后, 为保证可视化系统中各类通信资源数据的现势性、准确性, 研究并探索一套科学、高效的电力配网通信设备的空间信息采集方法至关重要。
1.2 研究的价值与意义
通信设备资源的管理与地理位置紧密关联, 准确、全面、直观地掌握配网通信资源的空间信息对于电力企业未来的发展至关重要。通过对配网通信设备空间信息采集方法的应用与研究, 能够为宁波电网配网通信可视化系统建设提供一套及时、准确、科学的方法来获取通信设备空间信息, 使其更好地为配网通信资源的规划、建设和管理提供有力支撑。提高宁波供电公司对电力配网通信资源的管理水平, 并促进未来电力通信业务的发展。
2 配网通信设备的分类
在宁波电网配网通信可视化系统中, 对电力配网通信设备的管理主要分空间资源、线路走廊资源和配网通信光缆资源。具体分类如表1。
3 电力配网通信设备空间信息采集方法研究
3.1 GPS测量
全球定位系统 (GPS) 是由美国国防部研制建立的一种全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统。在配网通信设备空间信息采集中, 由于GPS定位技术自身独特而强大的功能, 充分显示了它在该领域实际测量工作中的优越性和适应性。GPS自其建立以来, 因其方便快捷和较高的精度, 迅速在各个行业和部门得到了广泛的应用, 并成为空间数据采集的重要手段。GPS测量通常使用基于载波相位测量的相对定位方法, 主要分为:单点定位测量与差分定位测量, 差分定位测量又分为:实时差分与后处理差分两种方式。如表2所示。
3.2 地图标绘法
地图标绘指在地图背景上标绘各种具有空间特征的事物的分布状态或行动部署。通过对现场参照物的勘查对比, 确定配网通信设备在地图中的地理位置, 并标绘在地图上。目前主要的地图标绘法有:移动终端标绘法、图纸标绘法、航拍数据标绘法等, 各标绘法通过不同的移动终端、纸质地图、航拍影像等设备或介质对空间数据进行采集, 然后在计算机上进行坐标的读取、绘制及属性信息录入, 最终生成空间数据文件。
3.3 扫描数字化
扫描数字化是指根据地图幅面大小, 选择合适规格的扫描仪, 对纸质地图扫描生成栅格图像, 然后经过几何纠正, 利用扫描仪将地图图形或图像转换成栅格数据的方法。因其输入速度快、不受人为因素影响、操作简单而受到欢迎, 使其成为图形数据输入的主要方法, 但此方法对纸质地图的完整性与现势性要求较高。
3.4 全站仪测量
全站仪是专业的测量常用仪器, 精度可达到毫米级, 专业性强, 每台仪器最少两人或者三人以上才能进行作业。优点为使用面广, 精度高, 对集中测量有一定优势。缺点为专业性强, 速度慢, 成本高, 机动性一般, 不太适宜配网通信设备的数据采集。
4 电力配网通信设备空间信息采集方法应用
对于电力配网通信设备的空间信息采集分两种方式, 一种方式为:对于电网空间信息服务平台已采集的相关配网通信设备的空间与属性信息, 可以向电网空间信息服务平台请求, 通过平台提供的服务集成到宁波电网配网通信可视化系统中;另一种方式为:对于电网空间信息服务平台没有提供的相关通信资源信息, 要进行空间信息采集, 具体的采集方式如下说明。
4.1 空间资源空间信息采集方法应用
区域属于逻辑资源, 并不需要进行空间数据采集。所以只对站点资源进行空间信息的获取。
站点空间信息采集:采集的内容主要是站点的空间位置坐标及属性数据, 站点数据采集的建议精度为误差不超过±3 m。具体采集内容包括: (1) 利用GPS设备采集站点4个角的经纬度坐标; (2) 记录站点的名称、电压等级、站点性质、所在区域等信息; (3) 根据站点4个角的对角线推算站点的中心点坐标; (4) 将采集的坐标数据进行椭球基准转换和平面坐标转换, 形成目标坐标系直接使用的坐标。
4.2 线路走廊资源空间信息采集方法应用
4.2.1 检查井空间信息采集
检查井的空间信息采集, 建议精度为误差不超过±0.5 m, 可以采用如下方式进行数据采集。
(1) 用高精度GPS设备采集检查井的经纬度坐标, 并记录检查井的名称、装设地址等信息; (2) 翻开井盖绘制检查井的断面草图, 并根据实际情况测量沟道尺寸、检查井深度、检查井处管道的管孔数量及管孔排布等信息, 供内业人员在配网通信可视化系统绘制正式的检查井展开图、埋设剖面图。并拍摄检查井照片 (检查井全貌、检查井各方位照片) 。
4.2.2 地下埋设空间信息采集
地下埋设的空间信息采集, 建议精度为误差不超过±0.5 m。对于地下埋设的拐点在地面没有明显标识的公共设施, 有图纸资料的, 可以参考图纸资料使用图纸标绘法, 无图纸资料的, 数据采集可采用以下方式: (1) 用地下管线探测仪用于对地下设施进行探测定位, 确定要采集的设施在地表的投影; (2) 探测到目标后采用高精度GPS设备进行精确定位; (3) 记录地下设施的深度及位置信息; (4) 记录地下设施的名称、运行编号、运行单位等相应的属性信息。
4.2.3 杆塔空间信息采集
杆塔的空间数据采集, 建议精度为误差不超过±0.5 m, 可采用如下采集方式: (1) 利用高精度GPS设备采集杆塔的经纬度坐标; (2) 记录杆塔的名称、地址、杆塔的材质、性质、同杆架设回路数等杆塔信息。
4.3 配网通信光缆资源空间信息采集方法应用
光缆属于逻辑资源, 不需要进行空间数据采集。光缆段与光连接点则需要进行空间数据采集。
4.3.1 光缆段空间信息采集
光缆段空间数据采集主要包括架空光缆空间数据采集、埋设光缆空间数据采集。
配电架空光缆空间数据采集的建议精度为误差不超过±1.0 m。具体内容包括: (1) 利用GPS设备采集杆塔经纬度坐标, 拍摄一张能清晰看到杆上设备的杆塔全貌照片; (2) 记录杆塔的材质、性质、同杆架设光缆回路数等杆塔信息; (3) 根据采集的杆塔经纬度坐标, 确定架空光缆的空间走向; (4) 记录光缆线路的名称、起止站点、所属区域等信息。
配电埋设光缆空间数据采集的建议精度为误差不超过±0.56 m。具体内容包括: (1) 根据线路走廊资源采集的检查井和埋设拐点信息绘制光缆埋设走向; (2) 通过实际地下管线测绘方式采集光缆线路的拐点位置信息, 或基于光缆埋设的路径标绘光缆线路的走向和位置, 并注明埋设方式; (3) 记录光缆段的名称、起止站点、光缆段类型、所属区域等信息。
4.3.2 光连接点空间信息采集
光连接点主要包括光接头盒、光交接箱、光终端盒。
光交接箱与光终端盒与架空光缆线路上的光接头盒的采集方式相同, 建议精度为误差不超过±0.5 m, 具体的采集方式为: (1) 利用GPS设备采集光连接点的经纬度坐标; (2) 记录设备的名称、设备的类型、支撑设施类型、支撑设施名称、所属光缆段、所属区域、具体位置等信息。
对于位于检查井中的光接头盒, 建议精度为误差不超过±0.5m, 采集方式如下: (1) 可以通过实际地下管线测绘方式或图纸标绘方式采集光缆直通型接头盒、光缆接续型接头盒的空间坐标数据; (2) 记录设备的名称、设备的类型、支撑设施类型、支撑设施名称、所属光缆段、所属区域、具体位置等信息。
5 结语
该文通过对配网通信设备空间信息数据采集方式的分析与研究, 全面阐述了空间信息采集的工作原理与方法, 分析出适合宁波电网配网通信可视化系统中适合的空间信息采集方法。最终对宁波电网配网通信可视化系统中涉及到的配网通信设备的空间信息采集提出具体的方法与操作步骤, 为系统建设的空间数据来源提供有力的参考依据, 为宁波供电公司配网通信设备的可视化展示做出探索性实践。
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空间信息采集 篇2
信息化技术已持续发展十余年,各种网络已经过了多年的漫长建设周期,而在建设过程中由于功能需求不断的变化,会出现大量不同的业务系统、应用组件以及不同版本的操作系统、硬件等设备的不断叠加[1]。这种叠加导致的往往是网络内部IT资产的管理混乱,而从安全角度来说,由于更新换代的速度过快,一些大型网络中往往会出现照顾不到的信息孤岛。这样的信息孤岛多是已经不再使用的老旧业务系统,但由于内部网络的复杂性而被忽略,而这样的孤岛却又是日常安全问题中最薄弱的点,最容易被黑客突破的点。例如随着智能电网的建设和发展,其在线监测系统的不断增加导致“信息孤岛”问题愈发突出,使管理复杂度增加[2,3]。
另一方面,随着互联网技术的不断发展和开发,各类因应用组件造成的安全事件或由应用组件所造成的服务中断等事故,只能是依靠于反馈的方式逐级进行问题提交。对于各类不同应用组件的使用,我们在某一应用组件出现安全风险时只能进行单一的针对性修复或防御策略追加,而无法有效匹配全网中所有的受影响系统,并进行统一的安全修复和防御策略追加,只能被动防御。对于应用组件的变更、系统升级等变化无法进行有效探测和追溯以及安全预警,为改变被动防御的现状,实现资产的有效识别、追溯,建立有效的积极防御体系,需要建立长期的资产全状态管理及预警能力,通过周期化、自动化的软硬件资产普查,掌握各类资产的安全属性,并在漏洞爆发时可以做到有效应对,从而更符合各种政策规范的要求,为网络及业务的稳定运行提供技术保障[4]。
目前,现有设备缺乏对资产的自主发现能力,难以发现网络中存在的“信息孤岛”。从扫描设备来说,扫描设备往往只兼顾其漏洞库所涵盖的设备,对于一些“设备未能识别”的资产缺乏持续的发现能力,因此某些信息孤岛难以被捕获到;而对于事件管理平台来说,若资产不出现可被拦截或捕获的安全事件,资产便永远不会被平台所发现。同时,现有设备缺乏对资产的全方位信息定位能力[5]。一个IT资产,除了其所属管理范围和业务系统外,还具备相当多的外围属性,如:设备类型、组件类型、各类应用版本信息等等[6,7]。而目前互联网上常见的漏洞都是针对特定类型及版本的组件或应用产生的,所有这些信息一旦能够被识别并存储下来进行持续跟踪,便可以实现对漏洞危害范围的持续跟踪。
针对以上问题,本文研究并设计了基于指纹采集的网络空间大规模侦测系统,通过采集网络空间的指纹信息,对网络设备组件进行识别,利用分布式调度和分布式存储技术[8,9,10],设计并实现了大规模分布式侦测,极大提升了侦测速度和侦测效率。本系统具备对IT资产的自主发现能力,并对IT资产进行全方位信息定位,实现对网络空间的全面、实时、精确侦测。
1 系统设计
网络空间是由无数节点构成,每个节点都是一个接入网络的物理设备。多数网络设备内部都装有特定的组件,自主研发或者使用第三方组件。每个网络设备会使用到多款组件,组件是构成网络空间的最小组成单元。基于指纹采集的网络空间大规模侦测系统通过调用调度服务器、UI(User Interface,用户界面)服务器、数据库服务器和网络设备指纹获取服务器,对服务器、应用程序服务器、路由器、防火墙、网络摄像头和交换机等网络空间设备进行大规模侦测,其具体结构如图1所示。
调度服务器采用分布式调度技术,对多个节点实现智能的任务分发、负载均衡、异常处理、进度汇总、结果汇总等。为实现分布式调度技术,公用的中间层采用高效内存存储方案,存储任务队列、异常信息、进度信息、结果信息等,调度与每个节点通过公用的中间层来交换相关数据。
UI服务器为界面有关的软件人机交互、操作逻辑等提供服务,包含了报表、站点管理、系统管理等的操作界面。UI服务器为操作界面提供后台支持,以实现用户友好交互,在系统中起着重要的衔接作用。
数据库服务器为应用提供服务,服务包括查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等。数据库服务器提供了用于数据操纵的标准接口API,并提供监控性能、并发控制等工具,由DBA(Database Administrator,数据库管理员)统一负责授权访问数据库及网络管理。数据库服务器提高了系统性能,降低了网络开销,同时便于平台扩展。
网络设备指纹获取服务器通过对网络设备的特定端口进行请求,判断端口是否开放;并根据端口返回信息,利用指纹比对技术,结合指纹数据库,对网络设备所使用的组件类型进行识别,从而完成对网络空间的侦测。
2 系统架构
网络空间大规模侦测系统组成如图2所示,分布式调度模块管理各个端口探测引擎,针对侦测目标对象,结合指纹库,进行周期性的组件指纹探测,并将结果数据存储入库,供数据展示模块调用,进行查询、统计、导出等操作。监测结果存储在监测结果数据库中,通过数据展示模块对数据进行处理,可以实现数据查询、数据统计和数据导出等功能。综合管理模块负责任务管理、引擎管理以及日志管理,保证系统的正常运转。
用户建立任务后,UI通过API接口传递到后台数据库,由调度引擎获取任务并将任务按一定规则先后分配给各检测引擎,检测引擎接收任务后执行检测功能,通过命令行参数驱动Xmap、Wmap和POC(Proof of Concept,验证测试)功能的执行,获取到相应数据后,以IP或域名的方式归类到相应字段,再通过调度程序将获取数据入库到Mongo DB。最终由UI接口从数据库提取相应数据完成信息的展示。
基于指纹采集的网络空间大规模侦测系统核心主要分为权限控制、UI展示、数据库、任务调度、核心检测组件五层。权限控制定义了用户权限范围,是系统操作功能的实现基础。报表及UI包含报表、站点管理、系统管理等界面操作,是与用户操作相关的核心模块。数据库使用My SQL及Mongo DB数据库,进行面向对象封装。其中Mongo DB是一种NO-SQL类型的数据库,具备更好的高并发读写性能,具备无限扩容能力,是目前国内外很多云系统建设的基础数据库。任务调度实现自动的任务调度功能,能够自动将检测任务分发到不同检测引擎进行并发处理。核心检测组件包括站点发现、信息探查模块、端口探测模块、指纹探测模块,是系统所有检测功能的具体执行部分。
3 系统实现
3.1 指纹探测
3.1.1 Web服务器指纹探测
Web服务器指纹探测模块主要通过探测:网站响应头部数据、网站文件类型、网站对40错误响应的返回、网站对500错误响应的返回(如果存在)、网站对超长请求的响应返回、网站对畸形请求的响应返回、服务端口标识回显等请求,并利用返回信息作为判别依据进行Web服务器的指纹判断。通过指纹解析引擎获得目标网站的Web服务器发行版本、版本号等信息。同时,这些探测信息可用于辅助判断远程服务器上运行的操作系统、Web脚本语言、Web组件及相应版本型号。
3.1.2 Web应用指纹探测
Web应用指纹探测模块利用高精度的指纹识别技术对Web应用进行精确识别。该模块主要通过探测Web应用服务器上所运行的第三方Web组件特征信息来判断其所使用的组件情况和具体版本信息,主要探测以下几个请求和返回信息进行Web应用指纹判断:网站响应头部信息、HTML页面内META标签信息、HTML内JS、CSS等链接信息、特殊URL地址及URL参数、COOKIE/Session内特征字段特定文件名、文件内容及文件MD5。将这些信息进行组合匹配,包括:网站响应头部信息、HTML页面信息、特殊URL信息、网站文件MD5哈希值信息等。这些内容中都会存在一些Web应用的唯一性特征,多种方式的组合能提高程序的检测精度,几乎不会存在误报情况,从而实现对目标Web服务器上所运行的组件精确判断。
3.1.3 操作系统指纹探测
操作系统指纹探测模块基于Nmap端口扫描工具,不断持续跟踪和分析不同版本操作系统在TCP/IP栈中的数据特征,获得网站开放端信息、端口上的协议类型和版本等信息。通过对扫描结果的处理,从Banner中获取网站使用的Web容器及类型以及其它应用信息。不同操作系统在接收TCP或UDP请求时,其返回的数据填充内容、IP头中的SEQ NUMBER等特征呈现出不同的规律,在该规律上进行深度挖掘,可以精确识别操作系统服务版本。
3.2 基于指纹库的网络设备组件识别
基于指纹库的网络设备组件识别模块是网络空间大规模侦测系统的核心。该模块通过对网络设备的特定端口进行请求,根据端口返回信息,利用指纹比对技术,结合指纹数据库,对网络设备所使用的组件类型进行识别。该模块根据TCP/IP协议规范特征进行扫描探测,由于RFC没有明确TCP连接初始序列号、TCP可选项、TCP窗口大小、TCP时间戳、TCP ECN标记、异常属性的TCP关闭端口、分片IC-MP请求、服务控制ICMP请求、异常属性的UDP关闭端口,为了获得未明确定义导致的差别,本模块采用如下方法进行探测:
①对目标端口探测,获得至少一个开放端口和一个关闭端口。
②构造16个探测报文,包含6个序列号和可选项的TCP探测报文,2个ICMP探测报文,1个ECN的TCP探测报文,6个关闭端口的TCP探测报文,1个关闭端口的UDP探测报文。
③构造的16个探测报文,确保每个报文在100ms内发送。如果某个报文没有应答,则重新发送一次。
④提取目标指纹,结合目标的已知操作系统类型,构造先验指纹库。
⑤使用构造的先验指纹库探测新的目标主机。
⑥使用HTTP协议连接远程Web服务器获取相应应答报文,通过比较应答报文特征来识别Web服务器类别与版本。
3.3 分布式数据存储及任务调度
为解决大规模数据的存储和分析问题,系统采用分布式架构,为网络空间大规模侦测提供可靠的平台支持。该架构使系统具有可扩展性,可根据需求添加不同的功能。各模块之间的低耦合性降低了系统的维护难度。针对大规模网络空间,系统将任务分解,合理分配资源,分布式并行处理提高了处理效率。当实现数据获取、处理、展示等功能时,系统调用不同的处理单元,对多个节点实现智能的任务分发、负载均衡、异常处理、进度汇总、结果汇总等,将分解的任务分配到合适的资源中,保证任务能平稳处理,任务调度使系统可以分布式的处理任务。通过使用高效内存存储方法,构建公用的中间层实现调度与每个节点间的数据交换。
3.3.1 分布式数据存储
分布式数据存储采用Mongo DB这一文档型分布式数据库,多个节点数据库服务器用于存储网站检测相关的数据及结果数据、统计数据等大量数据内容,如图3所示。
其中Mongo DB为实现分布式存储,把数据保存到其他机器当中,所用到的Mongodb Shard指的是分片,Shard为水平方向的多节点数据分散存储,通过并行计算可满足大规模网络空间数据的并发访问、处理和分析等需求。系统通过主从存储、分片存储的方法,保证了数据的安全性和可靠性,提高了数据的大规模存取能力。
3.3.2 任务调度
网络空间大规模侦测系统的任务调度模块,调用各组件指纹探测模块,对IP目标进行组件指纹探测扫描;IP目标分为境内目标和境外目标,其中境外目标在扫描时需要使用VPN代理;最后任务调度模块将扫描结果写入目标组件指纹数据库。任务调度模块完成整个系统的任务生成、任务分发、任务接收、任务执行、异常处理、数据统计、任务复杂均衡等功能,其执行流程如图4所示。
当任务下发时,检测任务自动将大的检测任务拆分为内部小任务,并将小任务存放任务队列。内部小任务按照任务下发标准接口,传递给检测模块节点。各业务层的业务检测模块均提供标准的任务接受API,任务下发子模块,验证任务参数数据的正确性,并将任务参数数据按照API规范传递到各个业务层检测节点。为保证负载均衡,任务下发算法自动在内部自动将大的检测任务拆分为小的任务,存放到队列,将队列中的任务下发给多个区域的多个业务检测单元;其间会记录各个检测单元到目标网络的速度,用于指导下一批次任务优选最快的检测单元。当下发给检测节点的任务由于检测节点服务器故障或网络故障而无法完成时,异常处理模块接受检测节点的异常报告或超出一定时间无法连接检测节点时,自动将下发给该检测节点的任务转移到其他节点继续执行。最后检测节点按照API规范汇报进度,进度汇总模块将这些进度信息汇总存储,供界面读取。
4 实验测试
网络空间大规模侦测系统包括任务调度服务器、组件指纹探测服务器、数据库服务器和系统UI服务器等,经由路由器进行连接,通过任务调度,利用分布式存储等技术,完成对境内外网络设备的指纹获取和判别。系统对境外目标进行网络设备指纹获取时,需要通过代理节点,突破自身IP访问限制,访问国外站点。网络空间大规模侦测系统部署如图5所示。
网络空间大规模侦测系统包括1台任务调度服务器、9台组件指纹探测服务器、3台数据库服务器和1台系统UI服务器,具体硬件配置信息如表1所示。
网络空间大规模侦测系统指纹库覆盖全球主流的500种网络设备组件,后续随着指纹库的持续增加,侦测系统的识别率将不断提高。当侦测周期为2天时,网络空间大规模侦测系统可覆盖100万个IP目标;当侦测周期为15天时,可覆盖1000万个IP目标。
4.1 D-Link路由器漏洞
多种网络设备,例如路由器和网络摄像头,都具有各自的固件。不同固件就是不同的操作系统,属于网络设备的操作系统。针对网络设备各自特有的固件进行分析,可以研究网络设备的安全漏洞。固件存在漏洞一般是由程序员在开发摄像头功能性程序的过程中疏忽造成,可能导致命令执行等高危漏洞,而存在的后门帐号可能是开发人员(个人行为)或者生产厂商(公司行为)预留的。
D-Link路由器的固件是指其内部运行的系统及程序,系统一般是轻量级的类Unix操作系统,而程序用于控制和实现路由器的各种功能。利用网络空间大规模侦测系统,通过基于固件分析的网络设备漏洞研究技术,可以发现D-Link路由器中存在安全漏洞的设备信息。在2013年10月份曝光的D-Link路由器漏洞中,受影响的D-LINK路由固件版本涉及DIR-100、DI-524、DI-524UP、DI-604S、DI-604UP、DI-604+、TM-G5240、TM-G5240、BRL-04R、BRL-04UR、BRL-04CW、BRL-04FWU。通过基于指纹的网络空间大规模侦测系统探测发现,世界上约63000台设备受到影响。存在漏洞的D-Link路由器分布如图6所示,图中红色圆圈代表存在漏洞的D-Link路由器分布位置。
4.2 心脏出血漏洞
心脏出血漏洞通过读取网络服务器内存,攻击者可以访问敏感数据,从而危及服务器和用户的安全。敏感的安全数据,如服务器的专用主密钥,可使攻击者在服务器和客户端未使用完全正向保密时,通过被动中间人攻击解密当前或已存储的传输数据;或在通信方使用完全正向保密的情况下,发动主动中间人攻击。攻击者无法控制服务器返回的数据,因为服务器会响应随机的内存块。
利用网络空间大规模侦测系统,扫描覆盖全球1945815个主机,侦测结果发现714828个主机处于易受攻击状态,其中33303个主机位于中国。图7为心脏出血漏洞分布热力图,图中颜色越深代表漏洞分布越多。图8为心脏出血漏洞数目随时间变化示意图,该示意图显示随着时间推移,心脏出血漏洞正逐步被修复。
5 结束语
针对现有IT资产扫描设备缺乏对资产的自主发现和全方位信息定位能力,本文设计并实现了基于指纹采集的网络空间大规模侦测系统,通过采集网络空间的指纹信息,对网络设备组件进行识别,并利用分布式调度和分布式存储技术实现网络空间大规模分布式侦测,极大提升了侦测速度和侦测效率。实验表明,本系统可以有效地对网络空间进行全面、实时、精确侦测。
摘要：随着信息化设备的更新换代,网络内部容易出现信息孤岛,造成IT资产管理混乱,进而影响信息系统的安全性和稳定性。基于指纹采集的网络空间大规模侦测系统通过采集网络空间的指纹信息,对网络设备组件进行识别,基于分布式架构设计并实现了大规模分布式侦测,极大提升了侦测速度和侦测效率。
关键词：指纹采集,IT资产,大规模侦测,分布式架构,设备识别
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用电信息采集系统探讨 篇3
随着这些年国家对电力系统采取了各种措施, 各省市纷纷对电力系统的负荷加以控制。同时, 电力信息采集系统也在逐渐完善, 配变监测系统和居民集抄系统也开始走进了各个领域。但是还是存在一些问题。例如当前系统内的资源建设并没有建立一个良好的整合系统, 对通讯渠道中的230MHz无线专网、GPRS/CDMA无线公网、电力线载波等, 缺乏统一管理, 存在重复建设、信道资源利用率低等问题[1]。各种模式存在相对单一, 没有一个良好的平台进行连接, 由此对电力数据的应用没有完全发挥, 没有一个完善的系统对技术标准和规范进行建设和监督, 从而信息化建设也就相对缓慢。根据现状, 笔者认为, 要想有效合理运用用电信息相关参数, 在于建设一套完善科学的用电信息采集系统。
二、用电信息采集系统的完善
(一) 建立合理的用电信息采集通道。
230MHz专网通信技术容易受到各种因素的干扰, 会受到限制。GPRS公网通信技术, 由于其在建设之初的目标就是让GSM手机用户提供快速、廉价的WAP接入手段, 同时为部分需要移动上网的用户提供Internet接入[2]。由此, GPRS设计也适合用电信息采集。因此, 对用电信息采集系统应该在通道管理上下工夫。
在光纤通道中, 应该充分发挥其特点, 并提出合理的方案解决光纤在运行中的运营难题, 对光纤通道应设置一个完善的通道监控系统。运用当前先进的计算机可视化技术, 可以在光纤通道发生故障第一时间找到故障点, 从而确保了光纤通道的运行。
GPRS做为第二通道, 在光纤通道发生故障导致无法联络采集终端时, GPRS就可以第一时间接替光纤进行采集, 保证采集任务的不间断进行。因此, 我们可以这样分析, 当光纤通道存在着一些困难或者其它一些突发性原因, GPRS通道可以及时替补, 这样就可以形成一个复合的通道系统。
(二) 用电信息采集平台的建设。
用电信息采集系统不能以一个单一的框架进行设计, 应该包括采集、管理和应用三个方面。对于采集系统的设计:采用自动化的采集系统对客户电力相关值进行完整记录, 确保数据的准确性和及时性, 为电费的结算提供可靠的数据。
用电管理:根据当前的用电形势, 来确定各个用电方案从而进行管理。以线损为例子分析, 应该对各个供电点、售电点进行数据测算, 并对影响线损的电压等级等进行周期性的统计, 为线损做好相关的数据参数准备。
计量监测和供电质量监测:对电能计量装置进行自动分析, 防止计量装置出现故障或者一些电力客户存在偷电的行为, 了解客户的用电动态。供电质量是指对电压、功率、谐波等指数进行合理监测, 一旦发现其出现质量问题, 就可以第一时间进行解决。
统计分析:做为能够保证用电采集系统正常运行, 统计分析这一环节绝不可少。电量、负荷、电压等信息都是从侧面反映了用电信息。加以统计, 可以实现对数据的综合运用。
结论
总而言之, 要想保证用电信息采集系统能够正常运行, 用电信息采集系统的建设应该严格按照当前电力的发展, 在各个环节上进行规范, 对系统平台进行高效、高质量的建设。H
参考文献
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用电信息采集终端的安装 篇4
按照国家电网公司企业标准《电力负荷管理系统通用技术条件》的规定, 由电能表RS-485接口输出电能量值管理技术参数至终端, 在实际运用中, 也存在部分终端的工作电源需要接至电能计量装置电压回路的技术要求。一般的数据采集终端仅接入电压回路, 分为三相四线和三相三线。电压来源可引自电压互感器的二次回路电压或低压母线电压, 分别为100 V和220V/380 V。根据终端电压规格接入对应接线端口。
终端控制回路:装置中带有2对动合、动断接点, 可分别控制2个开关, 根据供电公司需要选择所要控制的开关, 接入其跳、合闸回路中, 可实现分轮次控制2个开关的开闭。
终端采集回路:终端电能表的数据采集通过RS-485接口采集。通信线采用2芯屏蔽线, 线径不小于0.5 mm, 最大接入线径为2.0 mm。终端RS-485接口的A端与电能表RS-485接口的A端相连, B端与B端相连, 屏蔽线必须一端接地。
对于具有负荷控制功能的终端, 需要将电能计量装置二次电压、电流接入终端装置, 使其从电能表RS-485接口获取实时功率量值, 发出开、闭开关指令。
2 终端安装基本原则
(1) 由于现场环境的不同, 安装要求应满足各网省公司的相关设计。终端的连接应遵照厂家提供的安装使用说明书和技术要求, 并符合电力营销管理要求。
(2) 终端的安装位置应方便管理、调试、充值, 线缆在计量箱、柜外的走向应做好安全防护措施。
(3) 不得将终端输出控制负荷开关的跳闸电源接入电能计量装置的电压回路。
(4) 终端的工作电源应根据现场条件, 尽可能取自不可控电源上, 以保证终端正常工作。
3 终端安装一般规定
(1) 针对不同的环境条件, 终端安装必须考虑计量表计和电动断路器的位置, 并根据客户侧的电压等级、计量方式和配电设施的不同, 采用不同的安装方案。
(2) 应方便客户刷卡充值和查询终端数据。
(3) 有利于控制电缆、通信电缆、电源电缆的走线和可靠连接。
(4) 尽量能使客户的值班人员或相关人员听到终端语音报警信息。
4 终端安装位置
(1) 终端安装位置根据计量表计的位置来确定, 计量表计位置在柱上, 终端安装在柱上;计量表计位置在配电室里, 终端安装在配电室里;计量表计位置在箱式变电站内, 终端安装在箱式变电站侧壁上。
(2) 在变电站内, 终端应安装在主控制室计量屏内的适当位置或安装在开关柜上空置的仪表室内。
(3) 在户内, 如为启用预付费功能的终端, 为方便刷卡和查询等操作, 要避免装在屏内, 应在满足方便敷设信号电缆、控制电缆、电源线等情况下, 安装在配电屏外侧或配电室墙上;只用于监测的非预付费终端可安装在屏内。
(4) 在户外, 应使终端安装位置既方便操作, 又不易遭外力破坏, 且终端语音报警信息能够被客户察觉。如终端与电能表受现场条件限制, 无法采用电缆连接时, 可选用微功率无线数传模块进行无线连接。
(5) 在地下室, 或安装位置的信号强度弱不能保证正常通信时, 应当采用远程无线通信中继器进行无线通信。
5 终端安装方式
(1) 户外杆架式安装。终端装在电力配电箱中, 通过抱箍安装在户外计量杆上, 安装高度不小于1.5 m。控制线、电压回路线通过PVC保护管或镀锌电线管接入终端。
(2) 公用变压器箱式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装在箱式变电站固定箱体上, 安装高度不小于1.5 m。控制线、电压回路线通过PVC保护管接入终端。
(3) 地面室内挂式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装在墙体上, 安装高度不小于1.5 m。由一次设备引出控制线、电压回路线通过电缆沟 (地下) 、PVC管 (地上) 敷设接入终端。
(4) 地下室内挂式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装于墙体上, 安装高度不小于1.5 m。由一次设备引出控制线、电压回路线通过电缆沟 (地下) 、PVC管 (地上) 敷设接入终端。通信系统由RS-485线引出通过中继器进行抄读。
(5) 变电站内安装。终端可直接装入变电站主控制室计量屏内。该计量屏必须要有充足的空间, 面板上预留安装孔;可装入开关柜的仪表室内, 控制线、电压回路线均可利用现有电缆沟敷设接入终端。通信系统中所用通信线必须外引, 通信线长度大于50 m时, 另加装中继器进行通信。
6 采集和控制终端线接入要求
(1) 终端连接电能表原则上采取“一台终端与接入的所有电能表RS-485接口的同名端并联方式”, 即每只电能表和数据设备连接终端装置共用一根屏蔽电缆用于RS-485数据采集。连接电缆的网状屏蔽层应在终端一侧可靠接地。
(2) 为满足抄表实用化的要求, 客户的计量总表必须接入终端, 同时应尽量将客户的扣减表全部接入。
(3) 终端连接负荷控制开关原则上采取“一个负荷控制开关一根电缆”方式。终端应保证接入两路跳闸, 原则上第一轮跳闸应接入客户的非重要负荷, 第二轮跳闸接入高压侧或低压侧总开关。对于有跳闸功能的终端, 还要根据被控开关型式, 将跳闸控制线缆准确接入采集终端的对应接点端口。
(4) 电缆进入配电屏柜, 应绑扎整齐并固定。电缆在屏、柜内敷设应与带电、发热、可动部件保持足够的距离。
(5) 终端电源线、抄表线、控制电缆在配电盘内及安装箱内的连接均应按照电力行业规范编号并套上号箍。
(6) 各类电缆的敷设都应横平竖直, 转角处应满足转弯半径要求, 不得陡折、斜拉、盘绕和扭绞, 导线的颜色应遵循电力行业规范。
(7) 电缆应沿墙、管、孔、沟道敷设, 不得凌空飞线或摊放地面。不得不横空跨越的, 在室内应通过槽板、电缆桥架, 在室外可依托钢丝绳。
(8) 安装箱内的端子排必须完整编号, 箱门内侧应附安装箱端子排与终端端子对应接线简图。
7 注意事项
(1) 在进行电能计量装置的安装工作时, 应填写第二种工作票和装接工作单。带电接线时作业人员应戴绝缘手套。
(2) 严格防止电压互感器二次回路短路或接地;严格防止电流互感器二次回路开路。
(3) 测试引线必须有足够的绝缘强度, 以防止对地短路, 且接线前必须用绝缘电阻表检查一遍各测量导线每芯间, 芯与屏蔽层之间的绝缘情况。
(4) 终端装置接电工作时, 应采取防止短路和电弧灼伤的安全措施。电杆上安装终端装置与电压互感器配合时, 宜停电进行。
(5) 终端箱均应可靠接地, 且接地电阻应满足规程要求。作业人员在接触运行中的终端箱前, 应检查接地装置是否良好, 验电后方可接触。
(6) 在二次回路上进行终端装置工作需将高压设备停电或做安全措施, 并提前通知客户, 做好备用电源的投入使用准备。工作中禁止将回路的永久接地点断开。
(7) 变电站内工作时, 应满足行业规定的施工技术要求, 注意二次线路的敷设, 采取必要的屏蔽措施。
行人交通信息采集方法分析 篇5
1 行人交通特征表现
行人交通特征表现在行人的速度、对个人的空间要求、步行时的注意力等方面。这些与行人的年龄、性别、教养、心境、体质及出行目的等因素有关,也与行人所处的区域、周围的环境、街景、交通状况等有关。具体表现在:如果不是赶时间尽快到达目的地,行人都倾向于以自己最舒适的步行速度来行走;行人总是与其它行人和边界保持一定距离,这个距离在人们匆忙行走的时侯就会变小,也会随着人流密度的增大而递减;当行人密度增加时,步速和步幅都会明显减小;年青人步幅较大,步速较快,老年人则步幅较小,步速较慢。
2 行人交通信息的组成
行人交通信息包括行人流量、步频、步幅、速度、加速度、密度、行人可接受间隙等,按照行人交通设施的不同,将行人交通分为步行道纵向交通和过街横向交通,在步行道交通条件下,行人交通信息主要包括行人流量、速度、步频、步幅等;在人行横道条件下,行人交通信息主要包括集结密度、过街等待时间、过街速度、行人可接受间隙等。
3 行人交通信息采集方法
行人交通信息的采集可以借鉴机动车交通信息采集方法,分为人工采集法和自动采集法。人工采集法,为手动计数,在劳动强度大的场合,人工采集法有一个易疲劳的突出问题,精度得不到保证,花费人力多,人工成本大,不宜长时间信息采集。自动采集法是指利用红外检测器、微波检测器、超声波检测器、视频检测器和GPS检测器等设备来自动采集行人交通数据的方法;由于行人所固有的物理特性,地感线圈检测器和压电式检测器等方法不起作用。
3.1 人工采集法
人工采集法是一种运用广泛的数据采集方法,采集方法所使用的常用工具有:秒表、尺子、纸张等,需要的采集工具十分简单。人工采集方法具有机动灵活、易于掌握的特点。但人工采集法有一个易疲劳的突出问题,单位人工成本高也是一个不容忽视的问题,不适宜进行长时间的观察。因此,人工采集法常用于短期行人交通信息的采集,如可进行短期行人交通流量调查、记录行人的性别、年龄等参数。
3.2 视频采集法
视频采集法就是对行人交通进行摄影录相,对采集到的视频图像再进行图像识别从而得到行人数据的方法,具有可重现、长时间数据采集的特点。西北工业大学空中交通管理系统研究所,对行人检测与跟踪进行系统研究,对行人的运动加以跟踪,提取出了行人的运动轨迹。北京工业大学的何民开发出的交通视频数据采集软件Track,它不单对车辆和自行车有好的识别效果,他还对行人数据采集性能进行了大量提升,能通过鼠标点击行人的特征点,如头部等进行方便地数据采集,能测量行人在不同时刻的交通数据:速度、加速度、位置以及运动轨迹等。根据实测,在70 m×70 m的现场中精度获得了低于0.4%的误差。
3.3 GPS采集法
GPS数据采集系统可以对单个人的启动过程和行进过程进行连续的数据采集,这时GPS系统就比人工观测法更加适合于个人微观行为的数据采集了,GPS用于行人交通的数据采集具备以下优势:①全天侯数据采集,且不受天气的影响;②可以提供连续的、实时的行人三维坐标位置、速度和时间;③定位精度高,精度可达10 m,经过基准基站调准并采用差分定位等方法,精度可以进一步提升达到厘米和毫米级;④体积小,行人方便携带。GPS数据采集方法对行人的启动过程和行进中的微观数据采集具有很好的效果。由于GPS采集设备不具备普及的特点,所以当需要对不同的行人进行大量的数据采集时GPS采集方法并不适用。
3.4 无线定位采集法
无线定位技术即手机定位技术,是利用已经建成的各通讯网络资源和移动通讯设备这些日常生活中已有的资源来实现的定位技术,这种定位方式比GPS定位方式,最大的优势是投资少,不需要购买新的设备,只需要行人拥有一个手机再辅以手机无线定位软件,或者基站在定位上升级硬件和软件就可以实现获取行人坐标位置和时刻数据。对位置加以坐标变换,过滤掉噪声数据,再辅以地图匹配技术来修正行人位置推算出行人的运动轨迹,就可以得到实时的行人基础交通数据,如速度和行程时间等。无线定位已经得到了越来越广泛的关注,特别是自美国联邦通讯委员会通过的E911法案,强制运营商要在紧急情况下需知用户的位置信息,运营商和技术研发部门就大力在提升无线定位服务精度了,定位服务质量在逐渐的提升,满足一定的行人交通数据获取的精度要求,随着无线网络的优化和技术的发展,无线定位精度是有进一步提升的可能。无线定位技术目前比较流行的有TDOA,A-GPS和GPSONE。
3.4.1 地图匹配技术
由于无线定位获取的行人位置存在误差,将导致行人的运动轨迹偏离实际的道路,因此通过地图匹配技术来校准行人位置,达到减少误差的目的,才可以进行行人交通数据的获取,匹配前需要进行坐标转换和过滤噪声。
无线定位一般所采用的坐标体系是WGS-84经纬度坐标,而我国的地图坐标体系采用的是北京54坐标系,两个坐标系统存在一定的误差,必须转换统一才能应用。转换步骤如下:①将WGS-84的经纬度坐标(B84,L84,H84)转换为以地心为中心点的大地坐标(X84,Y84,Z84);②通过坐标平移、缩放、旋转,将地心大地坐标(X84,Y84,Z84)转换为54坐标系下的地心坐标(X54,Y54,Z54);③将地心坐标(X54,Y54,Z54)转换为54坐标系下的大地坐标(B54,L54,H54);④利用高斯克吕格规则对(B54,L54,H54)进行投影得到投影坐标(x,y)。
转换后的数据包含噪声数据(机动车和非机动车使用者手机传回的数据),必须把这些噪声数据过滤掉,保留行人正常在道路上行走的数据,才能进行地图匹配。过滤噪声数据可以根据一定的判断准则和统计方法来进行,如可基于位置的变换率来判断,数据在道路左右,且移动迅速的,可判断为机动车辆;位置变换率低于车辆但高于行人的,一般可判断为非机动车或者拥堵状态下的车辆。保留下来的行人数据还要进一步剔除,有可能缓慢移动的车辆和非机动车数据在有些情况下(如拥堵情况下)是接近于行人数据的,这时要结合该移动台的历史数据进行判别。
地图匹配的效果和精度受多种因素的影响,如匹配算法的类型、手机位置更新的周期、电子地图的和手机定位的精度等,以下分别讨论点到点、点到线的地图匹配。
1)点到点地图匹配。 在电子地图数据库存储的点中搜索离无线定位位置最近的点作为匹配点,假设无线定位点为W(x0,y0),该点位于道路外面,且该点离电子地图上临近的路线为Li(i =1,2,…,n),Li由若干点构成,点坐标为P
求得i=I,j=J,则匹配的点为P(xp,yp)。
2)点到线地图匹配。 把待匹配的无线定位点向电子地图上附近的道路做投影,计算它们之间的距离为d,在所有侯选道路中选择距离值最小的作为匹配道路,且道路上的投影点即为匹配点P(xp,yp)(见图1)。
3.4.2 实时行人交通信息获取
利用经电子地图匹配后的无线定位数据,可获得行人的流量、地点速度,平均速度。
1)行人流量。行人流量是指单位时间内,通过道路某一点、某一断面的行人数量,常用单位为人/15 min。行人流量是对运动目标跟踪,获得进入目标区域的行人数量来获取的,公式为
式中:q为流量; N为数据采集间隔内的人数; T为数据统计采用的时间间隔。
2)步行速度。步行速度是指行人某一时刻的地点速度
式中:vi为采样间隔内第i个行人的地点速度;Δti为采样间隔内第i个行人通过前后采样点的时间差; D为前后采样点之间的距离。
3)平均速度。行人平均速度即为一段观测时间内,通过某区间道路的单位距离,设平面坐标依次为p0(x0,y0),p1(x1,y1),p2(x2,y2)…pq(xq,yq)…,总时间间隔为td=tq-t0,则通过手机数据推算行人路段平均速度为
式中:d为区间道路总位移; td为行人行走区间道路所费时间。
4 结束语
本文从行人的交通特性出发,分别介绍了行人的4种数据采集方法:人工采集法、视频采集法、GPS采集法和无线定位采集法。人工采集法简单易行,但不适宜进行长时间的采集,常用于短期行人交通信息的采集;视频采集法具有可重现、长时间数据采集的特点,随着图像识别技术的发展,行人视频采集技术具有广阔的发展前景;GPS数据采集方法对行人的启动过程和行进中的微观数据采集具有很好的效果,但不足之处是无法进行大样本的数据采集。重点介绍了无线定位采集法,无线定位采集法可以利用手机普及的优势开展大量行人数据调查,随着无线手机技术的发展,手机定位精度不太精确的劣势得到克服,行人无线定位数据采集是有着无限的运用前景。
摘要：从行人的交通特性出发,分别介绍人工采集法、视频采集法、GPS采集法和无线定位采集法等行人交通信息采集方法。详细分析无线定位采集法在行人交通信息采集中的运用,对研究行人交通具有重要意义。
关键词：行人交通,视频采集技术,GPS技术,无线定位
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多通道材料信息采集系统 篇6
在生产生活中, 常需要对多种材料的数量进行统计。例如, 超市需要对消费品的库存情况进行统计, 电子或机械维修部门需要对使用较多的元件进行统计, 以便确定哪些元件需要购买, 药店需要统计哪些药品卖得较快, 需要购进。对于超市可以通过查看采购记录和销售记录来获得库存信息, 但是像电子或机械维修部门或者小型药店, 特别是中药店, 对销售情况进行统计就会不那么容易。而对电子元器件、机械元件、药品等进行统计时, 人工统计费时费力且容易出错。本文提出的多通道材料信息采集系统就可以解决此问题。
多通道材料信息采集系统, 通过称重传感器获取各材料的重量信息, 通过单片机采集处理。一方面可以现场显示材料的数量, 方便工作人员获取各材料信息, 及时补缺;另一方面可将数据以通信方式传送至上位PC机, 进行记录、统计和分析, 以便对资源进行更合理配置。此系统可用于电子或机械维修部门、药店及超市等场所。
2 系统总体设计
2.1 设计思想
对材料数量的统计, 可以采用人数方法, 但对多种材料的数量进行统计是件很麻烦的事情, 特别是当被统计的材料个体较小时。如电子元器件、机械零部件等, 这些材料体积较小, 重量也比较小, 而个体质量差异却不是很大。所以采用称重传感器获取材料重量信息, 然后通过计算获得材料数目不失为一种有效方法。
例如在机械维修部门, 元件的种类相当多, 各种不同的元件会被分放在不同的盒子里, 以便使用时进行索取。但不同的元件消耗情况是不确定的, 所以在对元件进行采购时就有必要获得各元件库存信息。如果在放置元件的盒子底部预先安装称重传感器, 对信息采集后经过处理我们就能获得各元件的数量信息。许多时候我们并不需要知道材料剩余的准确数量信息, 只需知道剩余的材料大概有多少即可, 因此系统在显示部分采用8个发光二极管对一个数据进行示意显示。
2.2 系统组成
多通道材料信息采集系统由称重传感器、放大电路、模拟开关、A/D转换器、微控制器、显示器及键盘等组成, 同时留有通讯接口, 可与上位PC机通信, 系统组成如图1所示。
3 硬件电路设计
系统硬件电路设计本着简单、实用的原则, 并不要求很高的精确度。传感器选用使用广泛的应变电阻, 其输出的小信号需经过放大调理。多路模拟开关使用8片CD4501扩展64路模拟通道, 后经过8位8通道模数转换器ADC0809对信号进行模数转换, 送入单片机, 再由单片机控制将数据载入MAX7129对数据进行显示。每8个数据为一组, 对8组数据进行循环显示。单片机还可通过串口与计算机进行通信, 响应上位机命令, 向计算机传送采集数据, 作为企业物料管理的一部分, 实现对材料使用情况的记录及分配管理。
3.1 称重传感器
称重传感器是一种将质量信号转变成可测量的电信号进行输出的装置。称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类, 以电阻应变式使用最广。
电阻应变式传感器:利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。此系统目的是实现对材料现存状况进行采集, 当材料处于一定范围内时, 就会考虑要购进新的材料。所以并不要求非常精确的数据, 因此不采用桥式电路, 而是直接使用电阻应变片来实现数据采集, 如图2所示。
3.2 多路模拟开关
多路模拟开关是一种重要的器件, 在多路被测信号共用一路A/D转换器的数据采集系统中, 通常用来将多路被测信号分别传送到A/D转换器进行转换, 以便控制器能对多路被测信号进行处理。CD4501是单8通道数字控制模拟电子开关, 有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入, 具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。选用8片CD4501和一片ADC0809可扩展为单64通道数字控制模拟开关。控制信号Control1-Control6由单片机发出, 对采集信号通道进行选择导通。
3.3 A/D转换
A/D转换器采用ADC0809模数转换器。ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关, 它可以根据地址码锁存译码后的信号, 只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0809与单片机的连接图如图4所示。
IN0-IN7为8路模拟量输入端, D0-D7为8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC为3位地址输入线, 本系统中接高三位地址选择信号, 用来选择导通相应CD4051输出地信号。ALE为地址锁存允许信号。START为A/D转换启动脉冲输入端, 输入一个正脉冲使其启动。EOC为A/D转换结束信号, 当A/D转换结束时, 输出一个高电平。OE数据输出允许信号, 当转换结束时, 给此端输入一个高电平, 打开输出三态门, 输出数字量。
ADC0809的工作过程是:首先输入3位地址, 并使ALE=1, 将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位, 下降沿启动A/D转换, 之后EOC输出信号变低, 指示转换正在进行。直到A/D转换完成, EOC变为高电平, 指示A/D转换结束, 结果数据已存入锁存器, 这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时, 输出三态门打开, 转换结果的数字量输出到数据总线上。
3.4 单片机控制单元
控制器选用AT89S51。AT89S51是一个低功耗, 高性能的CMOS 8位单片机, 片内含4k Bytes的Flash只读程序存储器, 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造, 兼容标准MCS-51。图5为单片机各控制信号的分布。
3.5 显示单元
传统的数码管显示驱动电路占用系统资源较多, 本系统采用MAX7912, 一种串行接口的8位数码管显示驱动器。它与通用微处理器只有3根串行线相连, 最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。内部有可存储显示信息的8×8静态RAM, 动态扫面电路, 以及段、位驱动器。本系统采用驱动64个发光二极管的模式, 显示材料剩余量信息。
图5中, 单片机P2.0口作为串行数据线, P2.1作为数据加载控制线, P2.2作为时钟线。单片机向MAX7219输送信息的工作流程描述如下: (1) 将P2.1, 即数据加载控制线置低电平有效; (2) 将P2.0置成与D7相同状态; (3) 将P2.2先置低, 再置高, 产生一个移位脉冲将D7移入MAX7219; (4) 重复 (2) 、 (3) 过程, 将D7-D0移入MAX7219。
对MAX7219各控制器和位寄存器赋值也可方便地由循环程序来完成。因为MAX7219有自动的动态刷新功能, 所以赋值完毕后, 单片机不必对它做其它的操作, 即可完成显示。
3.6 单片机与PC通信
使用MAX232芯片实现单片机与PC的串行通信, 实现与计算机通信后可通过计算机读取采集到的信息, 也可向单片机发送相应命令来实现某一数据采集通道的导通, 从而使显示器显示相应采集量。
4 系统程序流程图
系统软件流程如图6所示。单片机系统上电后, 先进行系统自检并初始化。然后通过对控制口赋值打开采集通道启动A/D转换, 转换结束则将采集到的数据保存至单片机内存中, 然后导通下一通道对下个数据进行采集。当对所有通道数据采集一遍后, 可关闭A/D转换, 将保存的数据送入MAX7219进行显示。MAX7219外接64个发光二极管, 分为8组, 每组对一个数据进行显示, 也就是将采集数据分为8个等级, 这样可以很直观地看到材料的剩余状况。同时为方便管理, 系统与PC机也进行了连接, 通过编写上位机软件, 可以随时启动系统进行信号采集, 并将数据传送至PC机中, 可作为企业物料管理的一部分。
5 结论
本系统设计了一个多通道材料信息采集系统, 使用应变电阻片构成称重传感器, 采集材料的重力信息, 保存至单片机内存, 可控制条形显示器对材料现存状况进行显示, 并可以通过串行端口将数据传送至上位机, 方便进行记录和管理。系统还可以增加报警提示电路, 当某材料缺少时, 可通过声、光等报警电路以及在上位机采集信息后对个别信息进行特殊显示来提醒工作人员及时补充。
摘要：本文设计了一种多通道材料信息采集系统, 将材料分类放置, 通过称重传感器将各材料的重量信息转换为电信号, 经过多路模拟开关及A/D转换, 将材料信息传给单片机并在现场实时显示, 方便工作人员及时对材料进行补充。同时单片机采集的数据可传送至上位机, 实现对材料的库存情况进行随时记录, 以方便对材料进行管理。
关键词：多通道,信息采集,称重传感器,单片机
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公安机关基础信息采集研究 篇7
1公安工作中情报采集的概念及其特点
公安机关的情报采集, 是公安机关日常服务之一。内容十分广泛。即有公安机关及其民警在日常警务活动中的各种信息采集, 还包含将采集到的资料录入相应的系统这种深层次的信息加工服务工作。这就意味着公安机关的信息服务具有复杂性、繁琐性、日常性等特点。综合对比起来, 公安情报采集有以下特点:
(一) 采集范围广
公安业务信息采集的内容特别多。小到案件的基本信息, 如案情、案发经过、案情中嫌疑人与报案者的笔录等, 大到维稳类情报的基本内容, 维稳类信息种类多、遍及分散, 为便于把握它们的特点, 就必须对它们进行采集、分析, 找出其相同要素。
(二) 采集方式多
公安机关的信息采集方式五花八门。比如采集中使用的传统采集手段, 在社区中通过抽查表的使用, 来采集基本的信息。随着互联网的发展, 特别是信息技术的提高, 公安机关信息采集的能力也逐渐提高, 最显著的特征就是高清卡口的使用。
(三) 采集具有专题性
专题情报信息是公安机关特有的一种信息采集或情报采集方式。是指由公安机关为达到特定的目的所收集的反映社会整体治安状况。比如如社区民警所采集的各类社会不安定因素, 国保机关所采集的群体性事件及其他突发事件等影响社会安定的情报信息。专题性情报采集具有很深刻的目的性和保密性, 一般由特定的机构或者部门来负责采集。
2公安基层队伍中情报采集亟需解决的问题
(一) 缺乏正确的认识
相当一部分基层民警认为情报信息工作是分局层面的事情, 只是简单的对一段时间内一定区域内的发案情况做一个统计工作, 写几个数据, 弄几张报表, 例行公事。要么就是到网上搜集一些无法核实的小道消息做一些夸大的、不切实际的分析报上级情报部门, 完成考核任务。认为情报信息虚无缥缈, 无法指导基层派出所实战工作。什么是情报信息很多民警都没有准确的概念, 即便有时发现一些苗头性信息也不愿花精力去核实、掌握、上报, 担心花了大把的精力到头来只是虚惊一场, 看不到工作成绩。少数不负责任的民警甚至对一些睁一只眼闭一只眼, 认为领导对情报信息收集工作只重结果, 不看过程, 只要不出事情, 做与不做一个样。
(二) 缺乏足够的重视
基层所队作为业务部门, 领导多重视打防控绩效和队伍建设工作, 情报信息更多时候只是一句口号, 难以落到实处。预防和打击违法犯罪以及社会治安管控仍旧依靠传统工作方法, 大清查、设卡、地毯式排摸这些基本靠投入人力的工作方式依旧在如今的公安工作中发挥着主导作用。大多民警没有建立自己的情报信息网络, 耳目等隐蔽力量多停留在档案上, 作用有限。基层所队的情报信息人员基本由内勤人员兼任, 除了按照上级情报部门给的信息报送任务完成一些指标外, 大量的精力要放在服务全所业务工作的其他事务性工作上, 还要应付来自上级各部门的各项行动和考核, 加之多没有经过专业能力训练, 无心也无力做好情报信息的收集、分析、研判和报送工作。造成例行公事的信息较多, 信息挖掘不够、研判质量不高, 甚至为了完成指标在平台内"制造信息", 忽略了信息的实战应用。从目前的对情报信息工作的考核方式来看, 工作完成较好的是一些业务量小、队伍人数少、地理位置偏僻的基层所队, 他们有更多的精力来做信息收集上报工作, 县市中心区域的基层所队因为承担了繁重的打击处理任务以及大量的非警务活动, 情报信息工作较为落后。
(三) 缺乏专业的情报人才。
情报信息系统随着情报信息工作的开展由开发、测试、使用到进一步改进也已经走过了几个年头, 然而系统的应用基本到分局层面为止, 没有进一步向基层所队延伸, 以至于仅有的部分有用情报信息无法被基层所队及时利用, 发挥效能, 从而使得基层所队的一线民警无法体会情报信息在现代警务工作中的积极作用。另一方面就是基层所队每年要应对大量的集中行动和业务考核, 唯独没有情报信息的考核任务, 即便有也只影响基层所队内勤人员, 一线民警在报送情报信息工作上没有压力, 自然也没有动力。常常是在一些影响社会稳定的群体性事件发生后再报送相关信息, 做一些亡羊补牢的工作。
3提高基层信息采集工作效率的途径
目前, 公安信息工作呈现爆炸式的增长, 提高基层信息采集效率迫在眉睫, 如何保障基层采集工作有针对性, 有目的性, 我认为该从以下四个方面出发:
(一) 特殊节点搜集法。
根据实际工作经验, 每年的重大会议、重要赛事、重要节假日、敏感时段等节点前后, 是各种涉稳非法活动活跃期, 在这些时段期间加强维稳情报搜集工作, 通常会获取一些有价值、深层次、行动性、预警性情报信息。民警应该多关注情报综合平台敏感日期一栏, 比如今年4月省厅发布的敏感节点有"4.5清明节 (天安门事件) "、"4.8胡耀邦同志逝世日"、"4.22世界地球日"、"4.23南京解放"、"4.25法轮功分子聚集中南海事件"等等。
(二) 热点问题搜集法。
不同的时期, 总会出现一些关系国计民生、轰动全国的焦点、热点问题, 如近期百姓十分关注的环境问题"PM2.5"、"雾霾"、"血铅超标"、"沙尘"、"煤雨"、"墨迹天气"等, 还有近期"两会"所提的部分政策改革活动等;社会问题方面, 如警民矛盾、因愁官愁富引发的群众公愤事件、其他如宝马撞车事件、温州富家子撞人事件到后来一系列的交通事故等此类引发了社会舆论的热议也在一定程度上引导着政府工作方向;群访群诉方面, 目前经常因征地拆迁、工资改革、企业改制、政策改革等问题引发群体上访事件, 不仅影响交通, 也干扰了政府部门正常的办公秩序, 其实事发起因都是与群众生活息息相关的问题, 如果在日常工作中多注意发现这方面的苗头和线索, 有些群体访是完全可以避免的。
(三) 重点人搜集法。
在每个基层所队都负责监控一些邪教、重点群体等维稳领域重点人, 围绕重点人控制工作也可以搜集一些涉稳情报。对此类重点人员的掌握, 在其中了解掌握情报, 往往能及时地掌握到一些特殊群体地活动苗头, 如近期活动频繁地军转干群体、农转非群体、民师群体等等。先期掌握其活动情报, 能在一定程度上遏制其活动苗头, 防止系列涉稳事件地发生。
(四) 关联分析搜集法。
从事物发展的六要素入手, 按照时间、地点、人员、事件的起因、经过、结果对已获取的情报和已破获的案件进行分析梳理, 顺藤摸瓜、抽丝剥茧, 结合平时我们惯用的并线串案方法, 找出个人、个案之间存在的关联, 一是通过具体工作摸出新的情报线索, 二是通过分析研判形成新的研判成果。
摘要：公安情报资源研究目前借鉴科技情报学的研究体系, 既出自于科技情报, 又与竞争情报有很大不同。因此, 公安情报学应该在使用普通情报学研究方法的同时, 创新出自己的一套科研方法, 从而建立比较整体和有结构化的知识体系, 达到培养浙江公安人才的目标。本文在阐述开放存取理论的同时, 提出公安情报自身应具有的学科特点。
关键词：情报,公安情报,学科特点,基本理论
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