室内设计系统

室内设计系统（精选12篇）

室内设计系统 篇1

1 背景

目前,安徽省地震局使用的分析预报系统是约十年前建设的并沿用至今,随着地震分析预报理论和相关技术发展,越来越不适用我省防震减灾需要,其主要问题为:系统是在DOS平台上建立的,选择的是面向过程的开发语言,严重过时;数据的获取和生成的结果是采用文件的方式,调用数据通过网络搜索文件夹和文件名的方式,速度慢,效率低;与些同时,这些文件夹分布在九五建设的相关服务器中,随着十五建设,这些文件服务器将很快由新的数据库服务器所替代;数据文件所采用九五格式也即将由十五数字化格式所取代;系统受DOS平台所限,界面不友好,数据及成果展示极为受限;功能开发受限制,难以增加新的功能模块;难以与十五建设成果和新技术接轨,如数据库技术,GIS技术、数据共享技术等。随着十五项目的竣工,数据化取代模拟数据的趋势迫切要求建立新的系统,十五期间,我省建设了以数字化测震、强震、前兆为主体的数据获取软硬件及传输平台,进行了三级台网分级并增加了一些台站、设备和测项,数据量成倍增加,按照中国局的要求,对现有的数字化数据必须采用新的格式进行采集、传输、处理、存储和共享,同时要加上日志和元数据,统一实行数据库方式进行管理。随着GIS技术的发展,目前的地震应急、信息服务等基础平台均采用了Suse操作系统+Oracle数据库+GIS平台的模式,甚至前兆数据台网中心也要求采用Oracle数据库+GIS功能的要求。鉴于以上情况,建立我省地震会商GIS平台为日常会商服务成为迫切需求。

2 系统总体框架

《安徽省地震会商GIS平台》设计的总体架构图如右图1。

系统设计充分考虑业务与功能的紧密结合,根据需求将系统总体结构划分成四层结构,分别是基础设施层、数据采集层、数据资源中心层、应用系统层。

基础设施层主要是指位于各类基层现场的软硬件平台及通信网络体系,他们为整个系统的运行维护提供最基础的支持,同时他们也是整个系统运转和使用的物理基础,主要包括了各类系统平台软件、计算机硬件设备及通信网络系统。

数据采集层负责各类原始数据的获取,主要是指地震业务数据采集系统,包括前兆数据采集、测震数据采集、地震地质数据采集和基础空间数据采集。

数据资源中心层负责对系统所需和所拥有的各类数据进行统一的存储和管理,在该层次主要是通过建立数据库系统,实现对各类数据的存储和交换,实现数据安全性与备份机制。

应用系统层主要是构建综合业务应用系统和信息服务平台,同时为业务部门构建应用系统也是相应部门的业务处理和管理的工具平台。主要包括测震数据处理系统、前兆数据处理系统、空间信息查询系统和会商展示系统等。

系统软硬件支撑平台采用地震局现有的软硬件系统和网络通信系统。系统信息采集体系和数据资源管理体系采用现有的采集和管理体系。如图2所示。

业务支撑平台:地理信息系统平台采用MAPINFO,测震数据处理和分析平台采用MAPSIS,前兆数据处理与分析平台采用EIS2000,数据库采用SQLSERVER及ORACLE。

3 数据库设计

3.1 系统数据总体模型设计

地震会商GIS平台建设涉及到的数据内容复杂,数据库组成参见表1。

表1中的数据库一起构成了地震会商GIS平台的数据基础,其中“基础数据库”、“测震专题数据库”、“前兆数据库”是本系统重点建设的数据库。这些数据在系统的管理方式如表1。

3.2 空间参考

矢量数据采用地理坐标。

地理坐标是一种特殊的地图投影。采用地理坐标的数据是连续的,解决了跨带问题,从而可以保证数据库地理对象的完整性,为数据库的查询检索、分析应用提供极大的方便。同时保持与国家基础地理信息数据库的统一,为数据库的集成管理、数据更新维护、数据共享提供支持。采用地理坐标的缺点是应用数据时需要进行投影转换工作,但矢量数据投影转换速度快,没有任何精度损失。当需要制作地形图或以高斯坐标分发数据时,可以将地理坐标转换成高斯坐标输出。坐标系变换不改变拓扑关系和属性的关联关系,所以坐标转换和投影变换后不需要再作数据处理即可重新建立以高斯坐标为参考系的工程,或直接进行制图输出。

3.3 具体数据库设计

3.3.1 基础数据库设计

基础空间数据以1:25万、1:5万基础地理空间数据库和社会经济数据为基础。其中1:25万和1:5万空间数据包括行政区划、主要交通、主要水系、地形数据、地名数据等。数据存放在ORACLE数据库中。按比例尺用英文名称定义表空间名称。行政区划表字段要包括基本社会经济数据,包括人口、GDP等,具体与地震应急数据库相同。

3.3.2 测震专题数据库设计

地震地质数据库包括全国地震构造图、全国地震带分布图、全国MS>5.0级地震震中分布图、全国地震危险区分布图、全国地震重点监视防御区分布图,安徽省地震构造图、安徽省Ms>4.5级地震震中分布图、安徽省地质遥感解译图、安徽省地震小区划图、小震目录等。地震地质数据存放在ORACLE数据库中,按全国和全省用英文名称定义不同表空间名称。

3.3.3 前兆数据库设计

前兆数据库主要采用“九五”时期设计的数据库格式,为保证与“十五”数据库相兼容,制作数据转换程序,将现行的ORACLE数据库转换到“九五”SQLSERVER数据库格式。对于未被录入现行数据库的地方前兆台站数据统一文本格式后,制作数据录入程序录入到SQLSERVER数据库中。在“九五”数据库中添加“注释”、“事件”等数据表。

3.3.4 用户数据库设计

系统设计不同级别的用户拥有不同权限。用户数据库保存用户的信息。包括:用户名、用户密码、用户权限、用户操作记录等。

4 系统功能设计

系统主要功能包括基础信息查询和展示,测震数据的处理与分析、前兆数据的处理与分析,数据库维护与数据更新,会商系统展示,会商报告自动生成等。

4.1 系统总体界面设计

图3为系统总体界面设计。

4.1.1 菜单设计

图4为菜单设计。

4.1.2 功能设计

“地方台前兆入库”功能主要将当前一些通过网络由地方台人工报送的前兆信息录入到数据库中。该功能可以浏览上报的数据文本文件,一键进行录入。但数据文本文件要统一数据格式。

“数据浏览”提供浏览数据库中各类数据,用户可以通过下拉列表选择要浏览的数据库和数据表名称。

“数据编辑”提供对数据库中各类数据的编辑功能。用户可以通过下拉列表选择要编辑的数据库和数据表名称,然后可以修改其中的数据并进行保存。

“数据库备份”提供对各数据库的备份。将当前数据库备份到其他服务器上。

“测震分析工具”调用测震分析处理软件“MapSIS”。

“前兆分析工具”调用前兆分析处理软件“EIS2000”。

“地震事件分析”调用MSDP软件。

“会商展示系统”主要用于会商时各种数据和图表的展示。本项目在POWERPOINT软件中创建模版,在模版上定义地图显示控件和地图信息查询工具,定义前兆数据绘图控件。

其它功能包括对空间地图的浏览、漫游、放大、缩小、信息查询、距离量测、打印等。

5 结束语

安徽省地震会商系统设计改变了传统的会商模式,充分考虑了“十五”数字化数据成果的使用,为安徽省地震会商提供了先进的模式。但由于经费等客观原因,该设计对硬件通信方面的考虑不是十分详细,需要将来进一步改进。

摘要：如何阐述清楚软件系统的必要性和重要性,一直是项目申请的一个瓶颈,安徽地震会商系统系统设计从项目背景和当前可以支撑的最新技术条件出发,从总体框架分析到技术具体设施的细节,详细阐述了系统的层次结构和数据来源,比较详尽的体现出系统设计的思路。

关键词：安徽地震会商系统,软件设计,总体结构,数据模型,功能设计

参考文献

[1]蒋春曦.省级行业信息服务系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2008,2(17).

[2]蒋春曦.安徽省防震减灾基础地理数据库设计与实现[J].华北地震科学,2006,24(3).

[3]沈业龙.基于GIS的合肥市震害预测与减灾对策系统开发研究[J].合肥工业大学学报,1999,22(5).

室内设计系统 篇2

通过工厂内安装的监控摄像头与光端机的远距离传输，就可以对工厂内进行全实时的视、音频监视录像，罪犯在工厂内的所有活动都可记录在内;还可以通过远程控制中心对工程一切进行远程监控，能实现无人值班时进行实时录像。

目前，国内工厂广泛使用的闭路监控系统大多为模拟监控系统，其主要特点是：采用矩阵主机控制，通过电视墙监视前端目标，采用长延时模拟录像机进行录像和回放;其主要缺点是：当录像资料需要长时间备份时，需要大量的录像带，消耗大量的人力和物力，并且在录像回放、检索时操作不方便。

经过几年的发展，基于数字存储技术的硬盘录像系统至今技术已经完全成熟，很好地解决了传统图像存储及回放等技术难题。数字硬盘录像系统不仅存储费用低、效率高，而且还具有网络传输、远程传输和循环存储等优点。与此同时，硬盘录像系统的数字化和传输网络化等先进技术可以实现与防盗报警等系统联网联动，及时准确地反馈现场信息，为报警事件提供充分可靠的依据。

系统设计目标

大厦电视监控系统系统的设计 篇3

【关键词】电视监控系统;设计;大厦

监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力强的综合系统。通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看大厦内的一切情况，做到看得见、看的全，可以把被监视场所的图像内容传送到监控中心，使被监控场所的情况一目了然。电视监控系统还可以与防盗报警等其他安全技术防范体系联动运行，使电视监控系统在实现了自动跟踪、实时处理等方面有了很大发展，从而使电视监控系统在整个安全防范体系中具有举足轻重的地位。电视监控系统的另一特点是它可以把监视场所的图像清楚的纪录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了便利条件及重要依据。总之，电视监控系统已成为安全技术防范体系中不可缺少的重要组成部分，其系统图如4.2所示。

图4.2  电视监控系统

（一）用户需求

根据设计图纸要求，监控点主要设置在首层主要出入口，各层楼梯前室，电梯厅及电梯轿厢，主要通道，地下停车场及出入口，服务台设紧急按钮。

（二）设计原则

根据甲方要求，地下车库的出入口设置红外一体化摄像机和红外高清摄像头，在大楼首层出入口设置红外高清摄像机，电梯选择电梯专用摄像机，大楼的各个出口选用匀速球型摄像机。保证大楼的各个出口都在监控范围之内，看的清，看的全，不留监控死角。

（1）系统指标

图像水平清晰度，摄像机不低于420电视线;图像画面的灰度不低于8级;系统的各视频信号，在监视器输入端的电平值1VP-P+3dB;系统在低照度使用时，监视画面达到可用图像，其系统信噪比不低于30dB;

（2）综合评估

系统图像质量的随机信噪比不低于40dB，图像质量按五级图像质量标准评定，图像质量不低于四级。

（3）灵敏度的要求

当前所用的摄像机照度范围为（0.01～0.06）LUX.。 摄像机的照度与镜头的相对孔径有及其重要的关系，因此当被防范目标的照度经常变化时，应选用自动光圈镜头，用视频信号的变化量来改变镜头的相对孔径，调节摄像机的入光量，以保证取得良好的图像。

（4）分辩率的要求

对被防范目标的识别，不但取决于摄像机的分辨率，更取决于被监视的现场，也就是说取决于镜头焦距。作为宏观监控摄像机的分辨率要清晰。对环境的要求：摄像机必须在现场環境条件下长期稳定的工作。对供电的要求：所有摄像机都能在标准电源正常变化的情况下工作。但由于我国的电源电压变化较大，因此要求摄像机有更大的电源变化范围。 系统在设计上采用统一的技术规范及通信格式，将所有的系统有机的集成一起，其系统与系统之间可相互通信，数据共享，使其构成一个高度智能化、自动化的闭路电视监控系统。同时要考虑到所采用的系统设备不但在日后运行时起到对外的监控作用，系统本身也能具有自身防破坏及报警功能，并且可长时间可靠运行。综合上述的设计目标，我们在监控系统的中心控制端采用AB的主控设备。

在镜头方面，根据不同的监控范围选取不同焦距的镜头，以适应不同的监控要求。考虑到环境光线的变化，所以所有的监控点配备自动光圈的镜头。

本系统的闭路电视监控中心采用中央矩阵控制系统，从而实现整个系统的无缝连接和统一控制，所有摄像机及监视器都可在管理中心上控制其运行，每一个摄像机的图像都可在多个监视器上输出，实时显示送来的直播图像，达到实时监控该区域的目的，同时允许在同一界面上对CCTV进行画面显示切换。系统对视频信号的处理和储存是通过操作中心设备进行的，可在中心内所有得到许可的管理员进行对监控系统的控制和观察，并可在中心控制设备上设定其权限。

（三）方案说明

此项目的监控系统主机容量要求满足现在及今后扩容需要。具体配置如下。

（1）传输部分：所有摄像机采用集中供电，每台摄像机引1条视频电缆经过弱电间至中控室。

（2）控制部分：在此系统中，控制设备有矩阵主机、画面分割器、键盘、解码器、云台控制器等设备。此控制部分在本系统中是十分重要的，可谓系统的心脏部位，本系统中矩阵主机选用加拿大AB主控设备AB-D2050R系统。其中控设备——矩阵主机是一智能型的真正实现了即插即用的可操作设备，可以进行菜单编程、年月日、中英文输入，还有报警功能。

（3）显示、记录部分：系统配置日本松下专业监视器进行监视，进行录像。

随着人们对生活要求的越来越高，在越来越多的大厦当中，使用大厦电视监控系统会越来越多。它的广泛使用，将不断提高人们的生活居住的质量。

参考文献：

[1] 吴成东.国内外智能人厦与智能住宅的发展[J].城市建筑智能系统，2010，24（2）：165-174.

[2] 张瑞武.智能建筑[M].北京：清华大学出版社，2012.

室内采暖系统节能设计 篇4

1 旧式采暖系统的基本形式及其优缺点

长期以来, 我国城市住宅室内采暖系统设计基本上都采用单管垂直系统的方案进行设计。这种设计方案有许多优点:系统简单;施工方便;造价低等, 但是也存在一定缺陷, 主要是不便于用户进行局部调节, 因而造成能源的浪费。随着能源结构的变化及节能和物业管理的要求, 这一缺陷越来越明显, 使得此种供暖系统不得不被逐步替代。

随着我国社会主义市场经济的发展, “热”也是商品的观点逐步被人们所认识和接受。传统的落后的按建筑面积结算收费的方法, 既不科学又不合理。已不能适应社会主义市场经济体制的要求, 必须进行按热量计量收费的改革。供热收费由计划经济时期的福利制向社会主义市场经济体制转变, 即热用户向供热企业缴纳热费。因而用户对供热系统节能越来越关注。单管垂直采暖系统的弊病越来越明显, 其弊端具体表现在以下几方面:

1.1 系统不具有个体调节的能力

单管垂直采暖系统的主要缺点是不利于进行局部调节, 无法改善和满足热用户的热舒适性要求。而且由于该系统是将热水先供到住宅楼的顶层, 然后依次向下分至各用户, 这就在理论上造成了各不同楼层的热用户的散热器的传热系数K值也不相等。因此造成顶层过热, 底层过冷, 冷热不均现象。顶层用户过热时只能通过打开门窗的方式来放走热量以降低室内温度, 这就造成了能源的浪费。如果采用调节热水流量来降低室温, 就会造成以下各层过冷的现象。

1.2 系统维修时浪费能源

由于单管垂直采暖系统是一个整体的热水循环系统。如果该系统有一处设施漏水或堵塞, 整个系统将会受到影响。严重时可能导致整个住宅楼停供;而且在维修时会造成大量热水的浪费, 在寒冷地区可能会出现供水管冻裂等严重问题, 造成不必要的事故, 影响居民的正常生活。

1.3 不利于供热部门的管理

对于拖欠热费的用户处理困难, 如果要停止个别用户的供暖, 可能影响到整个住宅楼停供。常此下去, 致使供热企业入不敷出, 连年亏损。

1.4 闲置住宅的能源浪费

由于室内采暖系统是单管串联式, 所以每层、每户住宅必须用热, 否则该系统就无法正常运行。如出现有些用户不想用热或者有些住宅长期闲置, 这就必然导致能源的浪费。目前在一些非采暖且又在发展小区采暖的地区, 此种现象十分突出。

2 适宜分户计量的采暖系统

2.1 单管制采暖系统

单管水平串联系统。单管水平串联系统是一种比较常见的采暖系统。其做法是在每个住宅单元设置一个总的供回水系统 (称为大系统) , 每层用户为一个独立的小系统。总供回水立管管井设在靠楼梯的橱卫处, 每层供回水接在大系统上 (每层只装一户) , 在小系统出入口管道上加调节关断阀门及热计量表, 以便分户计量热费。此系统的优点是:竖向无穿楼层的立管, 不影响墙面装修;缺点是:不能分室控制温度;每组散热器均须设冷风阀;管线过门、阳台须处理。

2.2 双管制采暖系统

双立管并联式系统。对于双立管并联式系统, 任何一层的用户只要在散热器支管上加调节阀就可以达到调节介质流量, 从而满足用户对热舒适性的要求, 并实现节能。但这种调节方式在使用时, 应该考虑到以下问题: (a) 此系统在楼层数过多时易出现严重的垂直失调现象, 其系统垂直高度以不超过三层为宜, 实用性受到限制。 (b) 穿越楼层的立管数增多。 (c) 仅适用于安装热量分配表的系统。

水平双管系统。采用水平双管设计方案, 可以避免双立管并联式系统的垂直失调问题, 而且该系统可以实现每户一个独立系统, 有利于热量表的安装, 能实现散热器个体调节。任何一层的用户都可以通过室内调节阀方便的调节介质流量, 从而达到舒适的室温, 并实现节能的目的, 又不影响其他用户采暖, 但该系统须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀。该方案的优点是:能够使不易解决的供热系统垂直失调的难题得到极大的改善;可分室控制温度, 调节性能优于单管系统;墙面竖向无立管, 不影响装修;缺点是:室内散热器下部的供回水管隐蔽困难;管线过门、阳台不好处理;每组散热器须安装冷风阀。

3 供暖系统设计中应注意的问题

虽然分户式计量在新建住宅小区得到有力推广, 但其在推行过程中必然会在采暖系统设计、建筑物设计、仪表选用、管理等方面存在一些问题。

3.1 供暖系统热负荷计算及户内散热器布置

热负荷计算是供暖系统设计的基础, 以往的设计由于害怕暖气不热而盲目加大热负荷值, 致使散热器安装面积过大, 将不利于散热器支管上温控阀的调节, 应该选择合理的热指标估算办法。室内散热器位置要布置合理, 室内水平管线会增加, 存在管线明装占用空间, 影响室内装修、家具布置及过门、阳台难处理等问题。

3.2 对建筑材料传热性能的要求

新的建筑材料能否满足现代节能房间的要求, 即建筑材料的传热性能是否理想。采暖建筑的耗热量主要是通过围护结构的传热耗热量构成, 约占73%～77%, 其次为通过门窗缝隙的空气渗透热量, 约占23%～27%, 在传热耗热量中外墙占23%～34%, 由此可见, 提高建筑物的保温性能将会达到很好的节能效果。另外, 计算表明, 对于一间不采暖的房间从周围房间获取传热量可维持12～14℃室温, 其他用户有近1/4～1/5的热量传给了该房间, 其他用户将多支付这部分热费, 很不合理。所以, 有必要增强户间建筑结构的隔热性能。

3.3 热表参数修正及表计校核问题

由于住户所处楼层、围护结构不同, 保持相同室温的耗热量肯定存在差异, 所以应该选择合理的热表参数。我单位在同用户进行计量仪表校核、热费结算中就发生过纠纷。而且, 应该组织专门人员定期对计量表计进行校核。

3.4 供热系统变流量问题

由于实现分户计量, 系统的热负荷变化会很频繁, 所以, 供热系统应该能自动调节供热量, 使其跟踪所需热负荷的变化。应该在换热站设置有压差控制的装置。

3.5 住宅小区设置分户计量装置后, 要加强节能宣传;提高节能意识。

3.6 对供热企业的管理提出更高的要求。

结束语:

综上所述, 对于住宅小区的供暖系统设计, 如果规划和设计合理, 不仅能够实现较好的系统控制和计量功能, 同时可以降低能源的浪费, 极大的提高供热的社会效益并获得相当的经济效益。

摘要：通过对几种采暖系统原理的分析, 提出住宅室内采暖设计的节能方案, 对于住宅小区的供暖系统设计, 如果规划和设计合理, 不仅能够实现较好的系统控制和计量功能, 同时可以降低能源的浪费, 极大的提高供热的社会效益并获得相当的经济效益。为建设高质量住宅小区采暖提供参考依据。

关键词：住宅,室内采暖,节能,分户计量,控制,计量

参考文献

[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].中国建筑工业出版社, 1993.

[2]民用建筑节能设计标准[M].中国建筑工业出版社, 1995.

室内设计系统 篇5

设计

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教学基本信息

课题

《常见的天气系统——锋面系统》

学科

地理

学段：高中

授课年级

高一

（七）相关领域

自然科学

指导思想与理论依据

依据新课程改革理念“以教师为主导，以学生为主体”的理念，改变传统教学方式中教师一讲到底的做法，倡导自主、合作、探究的学习方式，而在具体讲授中做到“三讲三不讲”：讲重点、讲难点、讲易错易混知识点即“三讲”；不讲学生已经会的、不讲学生通过自学也能会的、不讲老师讲了学生也不会的即“三不讲”。通过创设良好的学习情境，调动学生学习的热情，引导学生积极发现问题，主动探究，自主构建知识体系。

教学背景分析

【教学内容分析】

1.课标解读

课标要求：①运用简易天气图，简要分析锋面等天气系统的特点。

②以某种自然灾害为例，简述其发生的主要原因及危害。

课标中的行为动词为“简要分析”、“简述”，目的名词为“特点”、“原因及危害”，主题名词为“锋面等天气系统”，限定语为“运用简易天气图”、“以某种自然灾害为例”。

2.教材内容分析

本节内容从教材结构上讲是本单元知识结构中重要的一环，具有承上启下的作用。由于各种天气现象的产生与大气的热力状况、大气的运动有密切的联系，所以，本课是在综合前两节内容的基础上，阐述常见的天气现象的成因及在生活中的体现。教材首先介绍了有关锋面系统的基本概念，如：气团（冷气团、暖气团）、锋（锋面、锋线）等；然后根据锋面移动过程中冷暖气团的主次地位介绍锋面类型：冷锋、暖锋、准静止锋等，在此基础上说明冷锋、暖锋过境前、时、后的天气变化过程，最后介绍锋面系统与人类生产、生活的关系，体现了学习对生活有用的地理的理念。在学习本节时已是10月中下旬，此时本地可能会出现冷锋天气，如果将理论与实际相联系，对普及天气预报知识具有积极的意义。

【教学对象分析】

1.学生认知基础

①通过前两节大气知识的学习学生基本理解大气运动可能引起的天气现象，这为知识的衔接做了很好的铺垫；②高一学生具有好奇心强、勤于思考、勇于探索的的天性。

2.学生学习存在问题

①学生对大气运动引起的天气现象的理解还不够透彻，思维的逻辑性还不够合理。在教学中分析单一气团和锋面控制的天气状况是可能会有一些困难。另外在描述天气状况是难以形成一个较完整的思路。②学生对地理课的重视程度尚待提高。

所以在教学设计过程中，一方面要精讲单一气团和锋面控制下的天气状况，为下面学生的自学做很好的铺垫；告诉学生从哪些方面来描述天气状况；另一方面搜集最近几天的天气变化过程，吸引学生兴趣、激发学生思考，然后学生通过本节课的学习自己解决困惑，使学生感受到地理就在身边，地理就在我们生活当中，提高对地理学习的兴趣。

【教学方式和手段】

教师以启发式讲授教学和探究式教学为主，学生以合作性学习为主；在教学手段上采用多媒体、学案辅助教学。

教学目标

．说出在单一气团和锋面控制下的天气状况。

2．通过对冷锋、暖锋锋面剖面图和示意图的对比分析，能够在剖面图和简易天气图上判读冷锋、暖锋。

3．分析冷暖锋过境前、过境时、过境后某地区的天气变化过程。

4．运用简易天气图，分析冷锋、暖锋过境前后的天气变化。

5．结合我国常见的天气系统简述其发生的原因及对生产和生活的影响。

6．通过以上探究活动，正确认识自然现象的发生原因，体会地理学的实用性，从而激发探究地理问题的兴趣和动机，学会用所学的知识解释生活中的现象。

教学重、难点

【教学重点】：

运用简易天气图，判断锋面系统，分析其天气特点。

【教学难点】：

单一气团和锋面控制下的天气状况。

冷暖锋过境前、过境时、过境后某地区的天气变化过程。

教学流程示意

新课

反馈

播放XX.10.20天气预报

学习主题一：单一气团和锋面控制下天气状况

（教师精讲部分）

学习主题二：在简易天气图和锋面剖面图中区分冷锋、暖锋（小组合作学习）

学习主题三：冷锋、暖锋天气过程

（小组合作学习）

出示XX.10.22——XX.10.24天气预报中简易天气图：学生分析这几天天气变化过程

教师出示结果验证（数据摘自中央气象网）

学习主题四：介绍常见的锋面天气原因及危害、准静止锋

课堂总结、反馈练习

导入

教学过程

教学阶段

教师活动

学生活动

设计意图

导入

提供XX年10月20日的一段天气预报视频，提出问题：

1.我国中东部近几天的天气变化包括哪些方面？

2.什么影响了该地区的天气变化

【总结】1.我国中东部近几天的天气变化包括气温、风、阴晴、雨雪等方面；我们在描述一地区的天气状况和变化时也应该从这几个方面来入手。

2.天气变化受冷空气影响。

观看视频、回答问题

使学生了解天气变化包括方面，为后面做铺垫。同时引发学生思考、激发学兴趣。

过渡

冷空气在移动过程中形成的冷锋决定了我国中东部未来几天的天气变化。今天我们就来了解这种常见的天气系统—锋面。

聆听

知道本节课要学习的内容

学习主题一：单一气团和锋控制下的天气状况

出示有关气团定义和分类的PPT后提出以下问题。

1.在图中判断判断冷、暖气团？它们在物理性质上的差异？

2.分析冷暖气团控制下的天气状况？

【总结】单一气团控制，大气稳定，天气晴朗。

天气状况

冷气团

晴朗、气温低、气压高等

暖气团

晴朗、气温高、气压低等

气团是会移动的，冷暖气团相遇形成一个交界面，出示PPT提出问题：

1.判断冷暖气团位置、交界面倾斜方向及锋面控制下的天气状况？

【总结】冷暖气团相遇形成一个交界面叫做锋面，锋面与地面相交的线叫做锋线，锋面和锋线统称为锋。暖气团沿锋面做爬升运动，其中的水汽遇冷凝结，成云致雨，锋面两侧有气压梯度，因此锋面附近常伴有云、大风、降水等天气。

、读图回答问题

地面

3ºc

25ºc

A

B

c

判断图中B、c哪个是冷气团，哪个暖气团，它们在物理性质（温度、气压、密度等）有什么差异？B、c控制下的地区，天气状况如何？

2、判断下面三幅图哪个正确表示冷暖气团位置、交界面倾斜方向及锋面控制下的天气状况

冷

暖

A

暖

冷

B

暖

冷

c

有了大气运动的基础知识后学生能够分析出在冷暖气团的物理性质以及控制下的天气状况。

步步相扣，学生自己总结出锋面的形成以及锋面控制下的天气状况。

过渡

出示冷锋、暖锋动画

冷气团主动向暖气团移动形成的锋叫做冷锋，暖气团主动向冷气团移动形成的锋叫做暖锋。

观看冷锋、暖锋视频、回答问题

学生理解冷锋、暖锋的划分依据。

学习主题二：在简易天气图和剖面图中区分冷锋、暖锋

【活动一】在简易天气图和剖面图中区分冷锋、暖锋

【总结】1.在锋面剖面图，看冷气团移动方向是前进还是后退来区分冷锋、暖锋。

2.在简易天气图中，看符号来区分冷锋、暖锋，锯齿状的为冷锋、半圆形的为冷锋；锯齿或半圆的指向即为锋面的移动方向。

分组讨论完成学案活动一：

1、读锋面剖面图，回答下列各题。

冷

暖

冷

暖

（1）写出A、B分别是什么锋？A：

B：

。区分依据是。

（2）两幅图中暖气团都是在锋面做上升运动，其中暖空气主动抬升的是

锋，被迫抬升的是

锋。

2、读简易天气图，回答下列各题

A

B

c

D

（1）在Ａ、B、c、D中，属于冷锋d 的是，属于暖锋的是。

（2）写出区分冷锋、暖锋的依据

的是。

课标的要求是学生会看图，让知识落到实处，培养学生读图、合作、探究、交流的能力

过渡

锋面两侧冷暖势力不同锋面就会移动，进而一个地区的天气会发生变化。

聆听

理解锋面移动引起一个地区天气的变化

学习主题三：冷锋暖锋天气过程

【活动二】分析冷暖锋在移动过程中对经过的地区天气的影响。

【总结】

过境前

过境时

过境后

冷锋

天气晴朗、气温高、气压低

阴天、下雨、大风

气温下降，气压升高，天气转晴

暖锋

天气晴朗、气温低、气压高

连续性降水

气温上升，气压降低，天气转晴

【拓展练习】出示北京22日-24日简易天气图，分析北京近几天的天气变化过程。

【总结】借助从中央气象台网站收集的数据验证学生分析的结论。

XX.10.22

白天

20℃

晴

夜晚

3℃

阵雨

XX.10.23

白天

6℃

阵雨

夜晚

6℃

晴

XX.10.24

白天

5℃

晴

夜晚

3℃

晴

分组讨论完成活动二：

1、读下图回答下列各题

暖

冷

县城

（1）上图为

锋。

（2）在图下方的横线上标出锋面移动的方向。

（3）分析县城锋面过境前、过境时、过境后天气状况如何（填在表格中）？解释原因？

锋面类型

天气特征（阴晴、雨雪、风、气温等）

过境前

过境时

过境后

暖

冷

A

B

c

2、读下图回答下列各题

（1）上图为

锋。

（2）在图下方的横线上标出锋面移动的方向。

（3）A、B、c分别对应的是过境前、过境时、过境后的哪一个，填在下面表格的括号中。

（4）分析A、B、c三地的天气状况如何（填在表格中）？解释原因？

锋面类型

天气特征（阴晴、雨雪、风、气温等）

过境前

过境时

过境后

分组讨论完成活动三：

运用北京22日-24日简易天气图，分析北京近几天的天气变化过程。

北京

北京

10月22日

0月22日

北京

北京

0月23日

0月24日

学生已经学习了在单一气团和锋面控制下的天气状况，此处培养学生自主、合作、交流的能力，分析锋面移动对经过地区天气的影响，学以致用。

学习生活中有用的地理，培养学生运用知识解决现实问题的能力

学习主题四：介绍与冷暖锋有关的天气

出示寒潮危害图片，提出问题：

1.寒潮的成因？什么样的天气称为寒潮？

【总结】冬季的寒潮、春季沙尘天气、夏季暴雨都与冷锋有关。

【问题】如果锋面两侧的冷暖气团势力相当，天气状况将会如何？

【总结】冷暖气团势力相当，锋面会在一个地区来回摆动，称为准静止锋。

观看图片

阅读教材P45寒潮资料，回答列问题

变抽象为具体介绍寒潮实例。

课堂总结

锋面系统是影响天气变化的重要天气系统，按照冷暖气团势力不同分为冷锋、暖锋，锋面的移动会使一个地区天气发生变化。

把握总体思路

让学生了解重点内容

课后练习

．读图10“某年4月5日海平面气压（百帕）分布图”，回答下列问题。

图10

m

N

（1）甲地的风向为

。丙气压中心的垂直气流方向为。

（2）甲、乙两地相比，风力较小的是

，判断依据是。

（3）图中A天气系统为

锋，该锋面到达北京时，北京的天气特点是

、、。

（4）A天气系统强烈发展，可能带来的自然灾害有

（选择填空）。

A．台风

B．寒潮

c．泥石流

D．沙尘暴

（5）m、N两地容易出现降雨的为。

板书设计

2.3常见的天气系统一、冷气团

（晴朗、气温低、气压高）

暖气团

（晴朗、气温高、气压低）

势力

冷锋

暖锋

过境前:晴朗

晴朗

气温高、气压低

气温低、气压高

过境时：阴雨

阴雨

（大风降温、雨雪）

（连续性降水）

过境后：晴朗

晴朗

气温降低、气压升高

气温升高、气压降低

风

云

雨

雪

锋面系统

学习效果评价设计

评价方式

过程性评价与终结性评价相结合

通过听课教师的课堂观察，进行教师“教”的过程性评价。

通过课堂学生的表现和展示及课堂反馈练习题目的设计，对学生进行过程性评价和终结性评价。题目设计见学案。

评价量规

1.教师评价

中学地理学科课堂教学评价表

评价项目

评价要点

符合程度

完全符合 基本符合 不符合 教学目标

符合课程标准和学生实际的程度

可操作的程度

学习条件

学习环境的创设

学习资源的处理

学习活动的指导与调控

学习指导的范围和有效程度

教学过程调控的有效程度

学生活动

学生参与活动的态度

学生参与活动的广度

学生参与活动的深度

课堂气氛

0)课堂气氛的宽松程度

课堂气氛的融洽程度

教学效果

目标达成度

解决问题的灵活性

师生的精神状态

学科特色

读书、用图、绘图的技能训练

正确使用手绘板图、示意图合理组织学生开展研究

能够独立、安全地组织学生的实践活动

其他

评价等级

A

B

c

D

评语

结果统计：

听课教师对本节课的评价等级均为A级，在评课过程中评课教师一致认为本节课教学目标符合课标、可操作性强；教学过程中导入环节问题的创设激发了学生兴趣，授课中问题设置具有层次性、学生参与度比较高，课堂气氛活跃，密切联系实际，本节课体现了生活中有用的地理；符合新课程的理念：教师为主导、学生为主体、探究式学习过程；板书的设计符合学生的思维过程；教学效果良好，目标达成度高。

2.学生评价：学生调查表与学生测试反馈表

调查项目

学生感受

你喜欢老师上课的方式吗?

是

否

你是否掌握了本节课的内容？

是

否

课堂上，你是否和其他同学认真讨论，交流过意见？

是

否

课上，老师是否组织了一些让你感兴趣的活动？

是

否

下课后，你是否还有兴趣思考这节课中学到的内容？

是

否

你是否能独立完成老师这节课布置的作业？

是

否

结果统计：

经过课上练习，85%的学生能够独立完成本节课的课堂练习，很好的理解了冷锋、暖锋的天气特点。同时经过课下调查，学生对教师的课堂教学方式还是比较认可的，大多数同学都能够积极的投入到小组讨论中，有的学生课下还问一些与天气有关的实际问题，比如08年南方雪灾等，本节课密切联系实际，很好的激发的学生解决问题的兴趣。

课堂反思：

通过教师本人课堂教学、听课教师评课、学生评价等，本节课取得了良好的效果。

但本节课也有需要改进的地方：①在精讲单一气团和锋面控制下的天气状况时可以再放慢一点，给学生留足思考的时间，避免后面的“夹生饭”问题的出现。②当学生遇到问题时得到及时处理与纠正同时给学生限定活动时间。③教师及时调整情绪，克服学生胆怯的心理，提高驾驭课堂的能力。

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点

本教学设计依据普通高中地理课程标准及其理念，结合学生认知水平和已有知识能力，重视教学目标、板书设计、问题设计、分析方法设计、反馈拓展提升等关键环节的设计。教学目标简要明淅，具有较好的可操作性和可测量性；板书设计结构清楚，能反映教学过程的分析思路和学生的思维过程；问题设计层次分明，环环相扣，善于铺垫，能较准确反映学生的思维过程。

创新之处：

创新处之一：本节课最大的亮点是破除了对该节内容传统的教学模式，充分体现了高中新课程理念：“以学生为主体”，学生能自主学会的知识教师主要起指导的作用，学生不容易学懂的知识教师做到精讲。整个教学过程中，教师首先带领学生了解、锋面概念并分析了单一气团和锋面控制下的天气状况，接着把如何在剖面图和简易天气图中区分冷锋、暖锋以及分析冷锋、暖锋的天气过程交给了学生，学生通过小组合作、探究、自主学习完成学习内容，教师起到一个引导的作用。

创新处之二：导入新颖。以XX年10月20日的冷锋天气预报做为导入，学生能立刻感受到地理就在身边，同时极好地调动了学生求知的动力。

城乡融合系统设计 篇6

立体规划的构想。

岸根卓郎先生在书中回顾了近三十年来日本曾进行的三次国土规划。他认为，第一次“新产业城市规划”把多数产业(主要是第二产业)拥挤在经济开发条件优越的太平洋沿岸，集中了大量的资本和劳动力，城市化浪潮迅速蔓延，造成人口过密，其他地带异常稀疏，国土资源利用失调，出现严重的社会问题。第二次是线性规划，决定在全国铺设交通网，用“路线”将太平洋沿岸地带同其他地域连接起来，从而消除两种地域之间经济开发条件差别，将集中在太平洋沿岸的人口和产业疏散到全国各地，解决人口过密和人口过疏的问题，目的使国土资源利用合理化。然而交通线诱发了各地产业，对自然的破坏和公害也随之被“疏散”到各地。以不成功告终。第三次是面规划，提出“田园城市建设”的目标，拟在环境优美的田园上配置城市，以建设“定居社会”，但实际上也未达到目的，田园城市的外延扩张只能助长近邻农村盲目城市化，看不出人口过密、过疏矛盾缓解的征兆，社会病理现象有增无减。

怎么改变日本城市化中出现的问题呢？作者提出城乡融合系统设，计的基本思想是设计一个理想的社会系统，即本书所提出的“自然一空间一人类系统”。使无意识的“自然—空间—人类系统”形成完善的自我形成功能，能够适应任何环境变化的能力，经常保持最适状态。系统设计大致分三个阶段：①确定系统目标；②按照功能结构、要素结构、位置结构的先后顺序，进行必要的系统内容设计；③使系统优化。作者以国土的社会功能统领了整个系统。他解释说，过去的规划建立在以“物”为中心的价值观上，而理想系统的设计目标建立在以“心”为中心的价值观上，要求消除行政管理部门之间的条块分割，以跨行政管理部门的综合观点出发，创建一个新的定居社会。

书中用图表表达了自然－空间－人类系统模型，意味着可以通过自然系要素和人工要素的不同组合，创建出各种类型的理想家园(理想的定居社会)。他认为“农工一体复合系统”或“城乡融合社会系统”是日本今后发展的唯一通途。要修正工业立国方针造成的社会功能分化和由此带来的社会扭曲，消除农村地带和城市地带的对立状态。以自然－空间－人类系统为目标，对全部的国土资源在时间和地理上进行“优化配置”和“优化利用”，对地域社会系统重新设计。总之，新的国土规划方针必须是能使农村功能和城市功能有机结合起来。

其次，是建立产、官、民一体化的地域社会系统。

岸根先生认为，要使日本成为一个新生的国家，必须打破根深蒂固的封建性、排他性和地缘性、血缘性。日本以工业化程度指标衡量国家成就的结果是，出现了“繁荣的工业，衰退的农业”的局面，这是使日本陷入不适宜生存的畸形社会的一个重要原因。具体讲，使农村丧失了几种功能。①丧失了文化功能和生活功能——工业化和现代化等外部环境的变化，破坏了农村生活环境，也破坏了地域文化(农村文化)，农村社会自身无力维持其生活环境，无力保存和继承地域文化。②丧失了生产功能和经济功能——对于这种外部环境的挑战，农村社会自身无力有效地利用地域资源(森林、水等天然资源和土地、劳动力等生产要素资源)，更不能将这些同合理的、有效的农林业生产结合起来。③丧失了居住功能和生计功能——对于这种挑战，农村社会自身无力量更有效地发挥地域特性，并将地域特性创造地域居民就业机会紧密结合起来。针对如此严重的后果作者指出，作为一个具体的系统，必须建立在社会合作·分工的理论基础之上，必须设计为产、官、民一体化地域社会系统。即将因分散所有造成的不合理、低效率、外公益利用的各种国土资源功能进行分类，再从社会(国土规划)的角度出发，以规模、效率、公益性实现最大化为目的，重新组合分离的功能，发展经济、公益价值同时协调的扩大再生产的社会系统。

总之，岸根先生所提出的城乡融合社会的基本概念，是以自然(即森林、田园、动物)为中心的地域规划观念，是一种全新的国土规划。在以自然系的农林带(包括渔业在内的生命产业)为中心的绿色如茵的田园地带、山区地带，井然有致地配置校园、文化设施、先进的产业和民宅，建设一个自然、学术、文化、产业、生活浑然一体、完全融合的物心俱丰的复合社会。

室内设计系统 篇7

1“信息系统设计”教学的基本要求

“信息系统设计”在教学方式上应有机结合教师讲授、上机练习、课堂讨论、系统演示等多种教学方式,使学生掌握基本的软件工程理论知识、基本的软件开发编程基础、数据库基本原理、信息系统设计辅助工具、软件测试用例设计等方面的理论和知识。同时,本课程的考核方式也存在一些不足,如考核形式单一,考核方式片面等,有待进一步改善,应在现有的基础上,进一步打破常规和改变形式,不能仅仅拘泥于系统作品的表现,还要综合考虑多方因素,如自由讨论、软件文档、团队答辩和系统开发过程的因素等,既要全面又不失针对性,既要灵活又不失科学性。

2“信息系统设计”教学内容设计

“信息系统设计”课程主要是培养学生的管理信息系统开发的能力,课程紧跟信息技术发展步伐,以软件开发技术为切入点,以传统的6个阶段和实际系统为基础,以此来介绍和展开信息管理应用系统的开发模式、设计方法、实现过程、基本特点、应用规律等相关研究,并据此介绍经系统的设计和开发过程中,怎样做到由浅及深,如何实现深入浅出、简明扼要,如何实现举一反三、高效快捷地科学阐明计信息管理应用系统。

2.1 信息系统引论

由于经济应用多层次和技术手段多样化,现在阶段,尚没有包罗一切的万能应用软件,也没有囊括所有的通用开发模式。只有满足个性化需求、能切实解决某种具体问题的开发过程和应用系统才有价值。因此,在这个信息系统引论中,除了强调“问题分析、系统设计、算法设计、程序编码、系统调试、系统维护”等六大传统阶段的核心内容和地位的重要性,还必须结合时代特点,与时俱进,在现有的基础上,积极吸收新兴的软件开发思想,如敏捷软件开发和设计模式等,引入新兴的开发技术,以此来拓展学生的视野,增强知识的时代性,提升思维能力和获取更多更有价值的经验。

2.2 信息系统分析

“信息系统设计”课程十分注重系统性和科学性,并在此基础上融入了延续性、启发性,同时,系统的实用性也进一步得到了加强。教学内容上主要采用两条主线:一是以生产环境中的信息系统为横向分解,二是以软件开发六大传统阶段为纵向分析。在对系统进行分析的过程当中,为了让学生对信息系统有更加全面、立体和直观的印象,分析内容紧紧联系环境和生活,直接取材于实际生产环境的开发需求,并在此基础上,结合原来的部分源代码和软件开发文档,进行有效的阶段性分析。除了进行系统实例分析外,在课堂教学过程中,不唯书,不唯上,注重因材施教和启发性学习,积极引导学生提出自己的解决方案,鼓励学生3组成小团队,增强团队之前的配合与合作,提出技术可行方法并进行有效实施。此外,还将各开发任务进行充分的分析和理解,以提高学生的知识吸收能力、知识运用技术,使学生较好地掌握算法设计及其编程实现的主要知识与技能。

2.3 信息系统实践

从引论中对管理信息系统开发思维的引导扩展到分析中对软件开发过程的直观剖析。在实践过程中,积极鼓励和支持学生结合自身实际和特点,自主组合成3~5人的开发团队,并根据熟悉的开发工具、开发语言等进行初步分工,分工具体可包括分析、编码、测试、文档等角色。分工以后,针对工作和生活中的常见或遇到的具体事例,共同构建一个可以解决实际问题的管理信息系统。在构建过程中,需要对系统的可行性进行评估,然后进入到信息系统开发过程当中。这些工作完成以后,基本的信息系统实际工作也就基本完成了。最终,学生们以团队为单位,提交一份可运行的源代码以及对应的软件开发文档作为课程学习的答卷。

3“信息系统设计”教学实践

教学实践是教学的关键环节,是学生积极参与、将所学知识运用于实际的重点所在,也是检验学生学习效果的重要途径。同时,教学实践还是“信息系统设计”课程始终倡导和坚持的过程所在。教材征订系统的课程设计从需求分析到界面设计,让学生熟悉整个系统开发的所有环节,并能书写所有的软件开发文档。

3.1 系统需求分析

该系统主要包括五大模块,具体是系统功能输入模块、基本资料维护模块、统计模块、报表模块、综合查询功能模块。这五大模块组成的系统,需要实现包括信息录入、信息修改、信息查询在内的所有功能。系统流程如图1所示。

(1)信息的输入:主要包括书本的溢缺信息、教材入库信息、货源与货价信息、库存信息、供需信息等。

(2)信息的修改和删除。

(3)信息整理:按照需求分析,将各类信息分类规划好。

(4)信息统计:依据实际需要,对重要新信息进行统计。

3.2 系统概要设计

系统概要设计主要是为进一步进行合理地分解,得到尽可能高的内聚、尽可能松散的耦合,从而得到一个易于实现、易于测试和易于维护的软件结构。基于以上要求,应对模块进行再分解或合并。系统功能模块如图2所示。

3.3 系统数据库设计

数据库设计的实现过程是十分关键的环节。根据教材征订管理系统的功能要求和信息处理,选取My SQL作为后台数据库,这个数据库主要由5个表组成,具体是:需求单位表、教材表、入库信息表、操作用户表和出库信息表。

(1)需求单位信息表。需求单位信息表是对需求单位信息进行统计,主要包括单位名、单位编号、取书时间、地址、负责人、联系电话、操作员信息、所需教材、教材数量、教材单价、教材出版单位等信息。

(2)教材信息表。教材信息表是对教材信息进行统计,包括教材名称、供应单位、出版单位、出版时间、教材数量、教材书号、入库时间、入库编号等。

(3)教材入库信息表。教材入库信息表是对入库信息进行统计,包括教材名称、出版单位、供应单位、教材编号、教材数量、出版日期、教材单价、入库时间、经办人等信息。

(4)操作用户信息表。操作用户表是对使用本系统的用户进行身份和权限验证,包括用户名称、用户密码、所在院系、用户权限信息、操作员姓名、最后修改时间等。

(5)教材出库信息表。教材出库信息表是针对所有出库信息的统计。包括教材编号、教材名称、出版单位、需求院系、本次数量、出版日期、教材单价、出库时间、经办人等信息。

3.4 系统详细设计

系统的详细设计阶段,要求学生明确应该如何具体地实现系统的各项要求,具体包括用户界面设计、程序过程设计等步骤。

系统的主要功能如下:

(1)教材库里对教材总体信息的输入,包括教材的入库,出库,还原以及其他需求信息的输入等。

(2)教材征订系统的各种功能的实现,包括教材的信息查询,信息修改以及管理工作和维护等。

(3)对仓库存储的教材进行管理,对单位的教材需求进行分析。

(4)操作日志的管理。

4 结语

本文中对“信息系统设计”课程的研究,结合内容与形式的要求,基本实现了基础概念、技术基础、应用系统、系统开发4个层次的教学,教学过程采用总分式教学,让同学们在第一堂课的时候就看到最终作品教材征订系统,激发学生的学习兴趣,并以此为目标,分步式地提出问题,一步一步地解决问题,让同学们有目的性地进行学习。并且注意引导学生紧跟我国信息化的发展形势,学习新的技术,提高组织信息系统的实际能力。

摘要：为进一步提高“信息系统设计”课程教学质量,文章以教材征订系统的设计为主线,运用软件工程的思维和方法,完成一个软件系统的多次迭代,并发布适合其过程模型的软件制品,包括项目计划、需求文档、体系结构和设计文档、源代码、测试文档及可安装的系统。

RSSI室内节点定位系统设计 篇8

无线传感器网络的各种应用中, 节点的位置信息至关重要[1,2]。针对不同的定位形式, 现在已设计出了不同的定位算法, 这些定位算法主要从理论上进行了相应的研究, 并且使用仿真的方法进行定位算法的验证, 设计实际的节点定位系统对于无线传感器网络中各种算法的分析有着更大的现实意义。本文设计了一个无线传感器网络节点定位系统 (LSBR) , 并对基于RSSI的定位算法在系统上进行了验证分析。本文对节点定位系统的组成、硬件、软件以及试验方法进行了相应的介绍。

系统组成及硬件设计

系统组成及工作原理

LSBR (Localization System Based on RSSI) 定位系统基于RSSI测距原理[3,4], 利用射频信号实现对室内移动目标的定位, 系统由信标节点、目标节点、汇聚节点和位置计算装置等部分组成, 采用了一种主动式的定位架构, 由目标节点向信标节点发送射频信号。其中信标节点一般安装在屋顶天花板上, 目标节点安装在移动机器人等装置上。具体的系统组成和工作原理如图1所示。

如图1所示, 信标节点放置在室内的固定位置, 如天花板上, 其位置已事先测量获得, 并保存在位置计算装置上, 目标节点安装在移动机器人上, 数据收集器与位置计算装置连接。目标节点同时向屋顶的信标节点发射射频信号, 射频同步信号携带目标节点的ID信息。当信标节点接收到射频信号后, 检查ID信息, 如果ID信息正确则接收信号, 接收到信号的节点依次将测量数据通过无线方式发送给汇聚节点。汇聚节点计算出目标节点与信标节点的距离, 并通过串口通信传给位置计算装置。位置计算装置根据事先建好的坐标系、信标节点坐标和距离数据计算出目标节点坐标。

系统硬件主要由目标节点、信标节点和汇聚节点组成。其中目标节点和信标节点通过射频模块来实现测距功能, 汇聚节点主要负责接收数据并实现距离计算。目标节点和信标节点的系统框图如图2所示。

系统节点设计

信标节点设计

信标节点包括控制器模块、射频模块、电源模块等部分组成, 其功能主要包括接收目标节点发射来的射频信号, 并将测得数据发送给汇聚节点。信标节点处理器采用CC2430芯片[5,6], 其工作电压为3.3V, CX20106A芯片工作电压为5 V, 故电源模块采用7.2 V锂电池供电。输入电源首先通过电容进行滤波, 再通过LM7805电源稳压芯片输出稳定的5V电压, 5V电源其中一路输出给CX20106A芯片使用, 另一路通过LM1117电源稳压芯片输出稳定的3.3V电压, 提供给CC2430芯片处理器使用。电源电路原理图如图3所示。

目标节点设计

目标节点包括控制器模块、射频模块、通信模块、电源模块等部分组成。该节点一般不单独使用, 需要与移动机器人装置连接, 主要功能包括接收移动机器人发送来的定位命令、射频信号、输出工作状态等。目标节点系统框图如图2所示。目标节点的处理器同样采用了CC2430芯片, 使用其内嵌RF射频模块取代单独的RF射频模块。目标节点电源电路原理图如图4所示。

汇聚节点设计

汇聚节点包括控制器模块、射频模块、通信模块、电源模块等部分组成, 其主要功能是通过射频模块收集信标节点的测量信息, 计算目标节点与各个信标节点的距离, 并通过串口将各个信标节点编号和距离传给位置计算装置。在较大规模的网络部署中, 也可通过Zig Bee网络将距离数据传给远端的位置计算装置。汇聚节点控制器同样采用CC2430芯片, 汇聚节点的系统组如图5所示。

串口通信模块采用了控制器的USART片内外设, 可输出TTL的串口通信数据。由于位置计算装置多采用PC机, 最新生产的PC机一般都取消了RS232通信接口, 采用更为方便的USB接口, 故在汇聚节点中采用了Philips公司的PL2303数据转换芯片[7], 可将L的串口数据转换成USB通信数据, 方便与电脑连接。PL2303的转换电路如图6所示。

一般PC机的USB接口可提供5V的直流电源, 最大电流可达500m A, 足以满足汇聚节点的电源需求。汇聚节点通过USB接口从位置计算装置获得5V电源, 输入的5V电源首先通过电容滤波, 再通过稳压芯片输出给处理器稳定的3.3V工作电压, 在该节点中, 选用专为通信控制芯片提供转换电压的LM1117为转换芯片, 它具有功耗低, 体积小等优点。又因为电压中含有许多高频干扰源, 这些高频成分很容易经过电源进入通信系统中。另外系统自身的发送频率也会经过电源感应反馈到通信系统造成干扰。因而可在电源电路中加入220μH的电感, 与并入多个不同容值的电容所构成的滤波电路来抑制各种高频信号。使节点能够得到稳定可靠且低干扰的电源, 保证其可靠运行。具体电源电路如图7所示。

系统软件设计

定位系统需要目标节点、信标节点、汇聚节点、位置计算装置协调工作完成定位功能, 其中的目标节点具有两种工作模式, 连续模式和命令模式。在命令模式下, 当目标节点接收到机器人发出的定位命令后, 进行RSSI测距;在连续模式下, 目标节点连续发送射频信号进行RSSI测距。两者主要工作步骤相似, 下面仅对目标节点基于命令模式定位方法的工作步骤进行描述。其中测距公式采用式 (1) 计算。

式中, 为接收到信号强度, 模型参数A、n是根据实际环境测的数据得到的。

通过公式 (2) 计算出目标节点与各个信标节点的距离d (m) , 其中的μ为修正系数可通过信标节点的位置可知。

具体工作步骤如下:

(1) 信标节点启动, 首先初始化, 然后立即进入实时监测射频同步信号状态。

(2) 目标节点通过串口通信模块接收到移动机器人的定位请求后, 立即发送射频信号, 其中的射频信号携带目标节点的ID信息。

(3) 当信标节点接收到射频同步信号后, 立即检测接收到的ID信息是否与目标节点的ID信息相同。如果不相同则放弃, 进入之前的等待射频接收状态;如果相同则接收。

(4) 信标节点将节点编号、R SSI测量值打成一个数据帧, 跟据节点编号顺序依次将数据帧通过无线的形式发送给汇聚节点。

(5) 汇聚节点收到数据后, 根据节点编号利用公式 (1) 、 (2) 计算出目标节点与各个信标节点的距离d (m) , 最后汇聚节点将计算得到的各个信标节点的数据打包, 发送给位置计算装置。

(6) 位置计算装置根据事先建立的坐标系、信标节点坐标和距离d, 利用极大似然估计等方法, 计算目标节点在水平面上的位置坐标。至此, 一次定位过程完成。定位系统的信标节点具有相同的无线接收本机地址, 记为地址1, 目标节点向地址1发送携带ID信息的射频信号, 所有信标节点可同时接收到目标节点发来的射频信号。对于多个信标节点向汇聚节点的数据传输问题, 本章提出了一种基于节点编号的延时互补传输方法, 相比较基于扫频模式的多点传输方式其具有更高的可靠性, 并且能够结合本系统的特点解决短时间内大量信标节点的传输问题。具体方法为:信标节点编号10个为一组进行编码, 并且信标节点的部署时保证具有相同位数编码的信标节点的测量范围不重叠。信标节点根据编号的位数依次传输数据, 使传输时间间隔平均分配在18ms的数据传输窗口内。当信标节点数据传输完成后, 进行相应的补偿延时, 等待18ms数据传输窗口时间结束的到来, 并以此作为同步时间, 进入下一轮RSSI测距循环。这样各个信标节点具有了相同的RSSI循环测距周期, 避免了因各个节点的工作不同步导致的紊乱状态。

基于定位系统的定位实验

为了验证定位系统的定位效果, 本文搭建了一个4个信标节点的测试演示系统。信标节点安放在天花板上, 其具体安放位置和节点编号如图8所示。在静止目标定位实验中, 设定了5个标定点。该测试系统中, 屋顶离地面的高度约为2.8m, 本次实验每个标定点测试了100组数据, 由于数据量较大, 本文只给出了第一个标定点的测量数据。

使用MATLAB对上表实际测量数据进行定位, 其定位效果如图9所示, 500组测量数据的定位误差如图10。实测数据的平均定位误差为2.3m, 最大误差为4.3m。分析可知, 造成误差的主要原因包括两方面:由系统本身测距误差造成, 该误差不可避免, 主要由空气温度、密度不均衡等环境噪声引起, 另外程序执行语句与事件状态在时间上的细微变化也会对其造成一定的影响, 该误差通过各种优化设计已控制在可接受的3m范围内;测试系统的安装误差, 主要是人为造成, 可根据定位精度需求及使用环境进行修正。

如图10所示x轴的某些采样处出现的较大变化, 主要由标定位置变换引起的系统噪声。从图中可知系统的实际测试定位误差小于设计的3.5m。

结论

本文设计了一套基于RSSI室内定位系统 (LSBR) 。首先描述了基于RSSI的测距定位原理, 然后对整个系统的架构和硬件设计进行了详细描述。软件部分从系统工作步骤、节点程序设计和定位跟踪演示软件部分进行了研究。最后LSBR系统进行了定位方面的实验, 实验表明定位算法的有效性。

参考文献

[1]陈娟, 李长庚, 宁新鲜.基于移动信标的无线传感器网络节点定位[J].传感技术学报, 2009, (1) :121-125

[2]I.F.Akyildiz, W.Su, Y.Sankarasubramaniam, etal.Wireless Sensor Network:a Survey[J].Computer Networks, 2002, 38, (4) :393-422

[3]Guoqiang Mao, Baris Fidan, Brian D.O.Anderon.Wireless Sensor Network Localization Technique[J].Computer Networks, 2007, (51) :2529-2553

[4]汪灿, 黄刘生, 肖明军等.一种基于RSSI校验的无线传感器网络节点定位算法[J].小型微型计算机系统, 2009, 30, (1) :59-62

[5]李志宇, 史浩山.无线传感器网络微型节点的实现[J].电子产品世界, 2005, (21) :115-117

[6]孙德辉, 龚关飞, 杨扬.基于CC2430的无线传感器网络系统设计[J].现代电子世界, 2010, (13) :66-68

室内分布系统的设计与研究 篇9

关键词：室内覆盖,信号源,信号分布方式

1 引言

随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多, 话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大、质量好, 对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场等环境下, 移动通信信号弱, 手机无法正常使用, 形成了移动通信的盲区和阴影区;在中间楼层, 由于来自周围不同基站信号的重叠, 产生乒乓效应, 手机频繁切换, 甚至掉话, 严重影响了手机的正常使用;在建筑物的高层, 由于受基站天线的高度限制, 无法正常覆盖, 也是移动通信的盲区。另外, 在有些建筑物内, 虽然手机能够正常通话, 但是用户密度大, 基站信道拥挤, 手机上线困难。特别的是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平, 是所有移动网络优化工作的主题。室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。

2 实现室内覆盖的方法

室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落, 从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖[2]。实现室内覆盖的技术方案可分为3种:宏蜂窝无线接入方式、微蜂窝有线接入方式和直放站 (Repeater) 。

2.1 宏蜂窝无线接入方式

随着运营商对成本和网络资源利用率的注重, 宏蜂窝方式在最近一年出现升温的势头。宏蜂窝无线接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源, 即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区, 在市郊等偏远地区使用较多。

宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便, 并且占地面积小;其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。目前, 采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾, 当对应的宏蜂窝频率发生变化时, 直放站选频模块需要作相应调整。

2.2 微蜂窝有线接入方式

微蜂窝有线接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源, 即有线接入方式。适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内, 在市区中心使用较多。

改善高话务量地区的室内信号覆盖, 微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比, 微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多, 对宏蜂窝无线指标的影响甚小, 并且具有增加网络容量的效果。但微蜂窝在室内使用时, 受建筑物结构的影响, 使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等, 如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方, 是网络优化所要考虑的关键。且微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵, 需要进行频率规划, 需要增建传输系统, 网络优化工作量大。因此, 对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取, 需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。

2.3 直放站 (Repeater)

直放站 (Repeater) 就是在室外站存在富余容量的情况下, 通过直放站 (Repeater) 将室外信号引入室内覆盖盲区。直放站不需要基站设备和传输设备, 安装简便灵活, 设备型号也丰富多样, 在移动通信中正扮演越来越重要的角色。直放站的应用场合主要有以下几种:扩大服务范围, 消除覆盖盲区;在郊区增强场强, 扩大郊区站的覆盖;沿高速公路架设, 增强覆盖效率;解决室内覆盖;将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内, 实现疏忙。使用微蜂窝和直放站的比较表1所示。

3 室内覆盖系统的组成

室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。信号源的产生主要是通过直放站、增加微蜂窝 (基站) 和增加微蜂窝 (基站) 加直放站3种方式产生的, 如图1所示。直放站做信号源时, 信号源的提去主要通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号;用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站。用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到盲区内的直放站[3]。

信号分布的基本方式主要是无源天馈分布方式、有源分布方式、光纤分布方式和泄漏电缆分布方式。无源天馈分布方式通过无源器件和天线、馈线, 将信号传送和分配到室内所需环境, 以得到良好的信号覆盖。有源分布方式通过有源器件和天馈线进行信号放大和分配。光纤分布方式主要利用光纤来进行信号分布。适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。泄漏电缆分布方式信号源通过泄漏电缆传输信号, 并通过电缆外导体的一系列开口, 在外导体上产生表面电流, 从而在电缆开口处横截面上形成电磁场, 这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。

总的来说, 信号分布系统根据覆盖区域的具体情况, 组合无源、有源、光纤、泄漏等方式, 进行综合性的分析。在实际使用中, 室内分布系统可使每个微蜂窝覆盖范围增至几十层楼左右;如果加装干线放大器, 覆盖范围还可大幅度增加。一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口, 取得基站的下行信号, 均匀地分布到指定场所的每一处。同时, 又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后, 均匀地送达特定的接口。

4 室内覆盖系统的设计

构成室内分布系统的主要设备是:馈线、天线、干线放大器、延长放大器以及耦合、功分等无源器件。在系统设计上主要考虑的是能量分配的问题。室内覆盖系统的设计, 包括微蜂窝系统、传输系统、室内分布系统、电源系统共4部分内容。设计考虑的主要因素:信号源、场强分布、上行信噪比、互调干扰、上下行平衡、传输和分配损耗、施工难度、造价[4]。场强分布的一般设计标准如表2所示。

场强分布 (室内空间传输损耗模型) :L=PL+10*N*Lgd (米) +FAF

式中, P L为距天线1米处的路径衰渐典型值为30dB。N为同层衰减指数:办公楼中, N=3.25;一般建筑中, N=2.76;商场中, N=2.18。FAF为路径损耗附加值:玻璃的FAF为8dB;隔墙的FAF为10-15dB;预制板的FAF为20-30dB。

在上行信噪比的设计中, 如果基站的白噪声为-120dBm, 为了保证接收机的灵敏度, 需要设置上行增益, 使上行链路的总输入噪声小于-120dBm。如基站输出P=43dBm, 输入到直放站为-40dBm, 即有效路径损耗为83dB, 那么直放站的上行增益设置一定要小于83dB;如只有直放站是有源器件, 噪声系数为5dB, 增益应设为小于78dB。如增益设为80 dB, 直放站总的噪声-115dBm (白噪声+噪声系数) , 在输出口变为-35dBm, 经过83dB的有效路径损耗输入到基站为-118dBm, 大于源噪声-120dBm, 使基站接收机灵敏度降低2dB。室内覆盖所需设备及其参数如表3所示。

通过理论分析, 完成室内覆盖系统的设计, 如图2所示。

一个好的室内覆盖系统应该以最少的设备满足设计要求;不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能;应该兼容所有移动通信体制;使用寿命长, 具有远程监控能力, 管理维护方便。

5 结论

目前, 从移动通信运营商的战略眼光来看, 室内覆盖系统对于运营商提高服务水平、增强竞争实力、树立企业形象, 具有不可低估的作用。随着移动通信网络优化工作的深入展开, 室内覆盖系统已经成为一种重要的优化手段运用于网络优化工作中。

参考文献

[1]陈永欣, 谭立强.浅谈室内覆盖系统的测试.无线电技术与信息.2007年10期

[2]梁鹏.室内分布系统设计.电信工程技术与标准化, 2006年27卷1期

[3]张毅.室内无线覆盖系统浅析.山西通信科技.2006年27卷1期

室内温度多点检测系统设计 篇10

温度检测在在现代生活中发挥着重要的作用,无论是对大气环境还是一般小型场所的温度检测,往往都需要配置多个检测点来实现对特定区域内环境温度的准确测量。这些具体的温度检测系统在实现的时候会根据应用要求而体现出不同的结构组成,如对大气环境的检测现在一般是通过无线传感器网络来实现,通过布设大量的传感器节点实现对较大范围内的温度数据的有效采集,并通过主控系统进行处理,实现对大气环境温度的综合、准确测量与分析,这样的系统结构比较复杂、系统构建成本较高,目前还不适应在一般小型场所普及使用。本文设计的主要目的在提出一种适用于在小型室内场所(如居室、办公室、小型仓库)使用的多点温度采集检测系统的设计方案。

在传统的多点温度检测系统中,采用的基本方法是将采样的模拟信号进行长距离传输后再进行A/D转换,在此过程中就会产生长线传输,多检测点切换及放大电路零点漂移等因素造成的温度误差,为了保证测量数据准确性,就必须采用措施解决上述问题,这就使得系统设计过程变得复杂化。而现在由于数字温度芯片DS18B20具有的功能集成化、输出信号数字化,控制简单化等特点而广泛的应用于各种温度检测系统的设计中,该芯片可实现单片机处理及控制,省去传统的测温方法所需的很多外围电路,并且物理化学性很稳定,在0～100℃时,最大线形偏差小于1℃。采用温度芯片DS18B20设计多点温度检测系统可使系统具有电路简洁,抗干扰性能强等特点。

1 系统硬件设计

本文设计方案以数字温度芯片DS18B20为核心,采用AT89C52单片机作为系统的控制器,实现对小型区域内的温度采集与告警控制功能。系统基本组成如图1所示。

系统控制器采用AT89C52八位单片机实现。该单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小,硬件实现简单,安装方便。可以单独对实现多个DS18B20控制工作。DS18B20与单片机连接模式如图2所示。

1.1 温度数据采集模块

温度数据采集模块以单线数字温度传感器DSl8B20为基础,该传感器是由DALLAS公司生产的新一代适配微处理器的智能温度传感器。该传感器将地址线、数据线、控制线合为一根双向串行数据的信号线,并允许在这根信号线上接多个DS18B20。它具有3引脚T0-92小体积封装形式;测温范围较广,为-55～+125℃,编程实现9～12位的数字值读数方式,测温分辨率为0.0625℃。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也而采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或两根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路,适用于远距离多点温度检测系统的设计。DS18B20内部结构图如图3所示。

本文系统中DS18B20采用外部供电方式,理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20,但根据实际应用发现,所挂接的DS18B20的数量不要超过25为宜,否则系统功耗较大,同时单线长度也不宜超过80米,否则也会影响到数据传输的准确性。在此情况下可以采用分组的方式,用单片机的多个I/O口来驱动多路DS18B20。实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连,起到上拉的作用。

1.2 键盘控制模块

由于在本文系统中允许用户按照实际要求设定温度阈值,所以在系统电路设计需要考虑用户这一需求。阈值设定的基本思想是在用户启动系统后,能够根据对实际居室内的环境温度要求,设定所允许的最高室内环境温度。本文系统设计过程时,通过在单片机P1.0,P1.1,P1.2,P1.3口连接四个按钮开关分别实现复位,阈值设定选择、数值加、数值减等功能。电路图如图5所示。

1.3 系统显示模块

通过该模块实现采集温度数据的实时显示功能,给用户提供直观的温度测量数据,并以此作为是否要采取措施调节室内温度,该模块设计采用LCD1602来实现,LCD1602与单片机连接电路如图4所示。

1.4 报警模块

该模块的基本功能是在室内实际的测量温度达到用户设定阈值的时候实施告警提示功能,在本文设计中采用的是最简单的蜂鸣器告警功能。所设计的报警控制模块电路如图5所示。

2 系统软件设计

在系统硬件构建完成后,要使得系统能正常工作,实现对室内环境中的多点温度检测,系统控制软件起着核心作用。根据对系统功能的规划要求,所设计的多点温度检测系统要实现对室内不同区域的环境温度检测及实时显示功能,并在实际检测温度高于设定值时实施报警以使用户及时采集降温措施,对于报警阈值可在系统中根据实际要求进行随意设定。根据这一基本要求所确定的系统控制软件基本设计思路如图6所示。

由于在本文系统规划设计时确定的检测点为5个,所以要实现对着5路温度数据的循环检测、显示与判定,为了有效避免数据冲突,在程序设计时通过延时中断控制程序来实现对不同检测点上的数据读取切换功能。延时中断程序设计流程如图7所示。

3 结束语

以AT89C52和DS18B20为基础设计多点温度检测与报警系统,该系统通过在室内环境中布设若干温度数据检测点(本文系统中5个检测点),检测点采集到温度数据后以有线方式送到主控器分析处理并实时显示,主控器通过延时中断方式循环读取来自各检测点的数据,并将来自检测点温度与设定的阈值相比较,数据正常则继续循环读取,若某一检测点的数据超过设定阈值则启动报警,提示用户采取降温措施。经过实验室测试,结果表明该系统能够稳定的完成小型区域内的多点温度实时检测及温度超限报警功能,可应用于对室内环境温度要求严格的病房、居室、办公场所、小型仓库等场所。

摘要：温度检测目前广泛应用于工农业生产及人民生活的的各个领域。介绍了以DS18B20和AT89C52单片机为基础设计实现多点温度检测与分析报警功能的基本过程,阐述了系统的基本组成及硬件、软件设计过程,并完成了系统功能的实验室测试,结果表明该系统能够实现小型区域内的多点温度检测与温度超限报警,可应用于对环境温度要求严格的病房、居室、办公室、小型仓库等场所。

关键词：温度检测,多点,阈值,集成温度传感器

参考文献

[1]丁晓进,史小军,朱为,等.基于DS18B20的多点温度检测[J].电子工程师,2006(7).

[2]刘长勇,叶希梅.基于DS18B20的温度测量装置的设计[J].鲁东大学学报:自然科学版,2009(3).

[3]张明,刘岑俐.基于PIC单片机和DS18B20的温度测量系统设计[J].电子测试,2010(4).

[4]曹海平.基于单片机和DS18B20的分布式多点温度检测系统的设计[J].自动化技术与应用,2008(11).

[5]潘勇,孟庆斌.基于DS18B20的多点温度测量系统设计[J].电子测量技术,2008(9).

[6]余威明.DS18B20高精度多点温度检测显示系统[J].仪表技术,2007(3).

应急照明系统设计 篇11

关键词：应急照明；强制点亮

在建筑照明设计领域，应急照明重要性不言而喻，但在目前设计行业，对应急照明存在认知混乱，特别是对初学者，在应急照明设计中往往存在差错。主要为概念不清及系统强点控制不当。

1 应急照明的设计标准

目前现行国家规范《建筑照明设计标准》GB50034-2004中已做了清晰定义，对应急照明分为了安全照明、疏散照明、备用照明三种类别。对于以上三类照明不同场所的设置情况，JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第13.8章节又对备用照明、疏散照明的不同设置场所进行了规定。根据建筑电气设计行业实际情况，除安全照明以外，备用照明和疏散照明均与消防火灾有关，因此必须满足消防的要求。

2 火灾时是否强制点亮的疑问

对于应急照明系统的强制点亮问题，本地很多同行都有疑问，当地图纸审查机构以及消防主管部门也没有严格要求，没能形成广泛的共识。

根据即将实施的新版《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013要求，当确认火灾后，能够由发生火灾的报警区域开始，依顺序启动整个楼内疏散通道上的消防应急照明和疏散指示系統。由此可见，当发生火灾时，应急照明系统是必须强制点亮的。

另外，在住宅建筑的相关规范中有相应的规定，比如近年更新的GB50096-2011《住宅设计规范》8.7.5条规定，还有JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》9.2.3条规定：当应急照明采用节能自熄开关控制时，在应急情况下。设有火灾自动报警系统的应急照明应自动点亮”由上规范可知，火灾时应急照明也是需要强制点亮的。

这里需要强调一点，对于备用照明设置的场所，在民用建筑领域，主要指消防水泵房、防排烟机房等在火灾发生时供工作人员继续工作的场所，在一般情况下，这些场所基本都安装了翘板开关，平时大多会将其关闭。规范中对这些场所的火灾应急照明最少持续供电时间及最低亮度有明确规定，但未界定是否要在火灾时强制点亮。对此问题，本地设计行业及相应审图机构基本达成共识，对上述场所可不要求强制点亮。

另外，对于疏散照明包括疏散照明灯和疏散指示标志，因疏散指示标志耗电量小，如LED灯约1W左右，通常设计为常亮，故火灾时无需强制点亮。

3 火灾时强制点亮的常规方法

用得比较普遍的方法如下图所示，主要采用加接触器带充电控制线及采用双控开关的模式。

此方法的电源为双电源供电，第二电源可取自柴油发电机或室外第二电源，应急照明灯不常亮，出口标志灯、疏散指示灯常亮。在平时，因L线带电，带蓄电池的应急照明灯处于浮充电状态，充电控制线不带电，普通灯可作为正常照明使用。当发生事故后，第一电源切断，在备用电源还未投入时，出口标志灯、疏散指示灯使用蓄电池电源，处于点亮状态，应急照明灯失去外电，被点亮；当备用电源投入，接触器1C闭合，充电控制线带电，作为应急照明的普通灯点亮，应急照明灯得到外电，熄灭，出口标志灯、疏散指示灯仍然处于点亮状态。整个过程中，照明是不间断的，而且此方案可实现在消防控制室统一控制应急照明的点亮，此种方案可用于对于防火要求不高的一般建筑。

而对于大型建筑，特别是公共建筑，采用上述第一种方法时系统复杂，自身使用接触器过多，增加故障点。故对于大型建筑，可采用新型的智能消防应急照明及疏散指示系统。

4 火灾时强制点亮的新型方法

随着近几年的技术发展，应急照明系统也走上了智能化的轨道。目前比较流行的火灾时强制点亮的新型方法主要指智能消防应急照明及疏散指示系统。

该系统是由应急照明灯具、消防报警系统、智能疏散系统等多种设备组成的、应用于大型公共场所的一套智能消防疏散指示系统。这个系统已有多家厂家生产销售并在一些重点项目中实际应用。该产品不仅符合GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》国家标准，还同时具备公安部消防产品认证中心出具的产品型式认可证书。得到消防主管部门的认可欢迎。该系统具有如下特点：

（1）系统正常和火灾情况下均由应急照明分配电装置为灯具提供安全电压（DC24V）电源，避免发生人身触电情况。采用安全电压供电模式，这点非常受消防灭火人员欢迎。

（2）灯具具有独立地址编码，能实时监测灯具的状态，接收和执行系统的控制指令，并能向系统上报各种报警故障信息和灯具的运行状态。

（3）当系统主机、消防火警主机处于瘫痪状态时，消防控制中心还能够通过智能联动模块手动使灯具处于强制应急状态，按照正常的疏散路径执行相关疏散预案。

（4）系统采用智能分布式集中电源作为备用电源，集中电源能显示主电电压、每节电池电压，输出电压和输出电流、充电状态、故障状态，能发出声光故障信号并指示相应部位，并将这些信息发给控制器主机，同时接受主机的控制，电源具有手动、自动功能和强制启动功能。

（5）系统实时监测各回路及灯具的开路、短路及连接状态以及应急照明集中电源内蓄电池、灯具光源故障及电池的充电情况，并判定是否充满；检测应急照明集中电源内部部蓄电池的容量和应急时间、应急预案启动及应急灯具的应急转换功能。

（6）系统主机具有消防联动功能及能够进行CAD平面图形监控显示，能显示应急照明集中电源、应急照明分配电装置、及各灯具在平面图中的位置、工作状态（故障、充电、应急状态等信息）疏散指示标志灯指示的方向，并能动态显示应急逃生路线等信息。

（7）发生火灾时，系统根据火灾报警系统（FAS）的联动信息，确定火警的位置等信息，通过发出强迫点灯信号点亮应急灯具。通过语音提示及智能导光等指令，根据现场火灾情况，实时动态调整标志灯具的疏散指示方向，为火灾现场的逃生人员指出一条安全、快捷、有序的逃生路线。

（8）系统24小时不间断的对终端设备进行巡检监控，如某个回路灯具发生故障，主机发出声光报警，可定性到灯具的故障。发生危险情况时，集中控制型消防应急灯具主机根据火灾报警系统传递的信息，对危险区域的灯具进行调整。

该成套系统很好的解决了目前设计人员的一些问题，对于大型建筑，设计者可根据工程情况酌情采用。

5 结 语

对设计者而言，应急照明系统并无复杂的理论，很多同行也写过类似的文章。本文希望与同行们探讨，选择合适的应急方式，进一步提高设计质量。

参考文献

[1]黄敏明.应急照明设计探讨[J].成都：建筑电气杂志社，2013，1：44～46.

LTE室内分布系统设计流程 篇12

室内分布系统设计流程如下图1所示。

1 收集站点信息

网络规划工程师通过与运营商及相关客户沟通, 获取要求覆盖的位置信息、容量需求, 以及要求达到的服务等级等资料。通过这些资料, 可以大致确定哪些地点可能需要安装室内分布系统。

要根据投诉, OMC分析结果, 寻找网络覆盖的盲区、弱区;对小区覆盖, 在高建筑和话务量忙区等要确定覆盖站点。应确定对哪种建筑物 (如地下停车场、大型超市、写字楼、住宅楼、娱乐场所等) 进行室内信号覆盖, 同时根据建筑物内的人员职业分布情况估算其中潜在的移动用户数量, 从而进一步估算出该场所潜在的话务量。可采用站点估测表进行初步统计, 站点估测表如下表1所示。

对于某个准备建设室内分布系统的具体位置, 正式设计前, 需要收集周围小区的信息, 包括位置、扇区朝向、相对于该位置的方向、设计的容量、当前的实际容量等信息, 以便该位置选用合适的设备和接入方式。比如采用射频直放站作为信号源, 则需要有良好的信号源, 施主基站需要有足够的富余话务量;如果微蜂窝或光纤直放站作为信号源, 则需要确保传输到位。

2 站点勘察

确定了哪些位置需要建设室内分布系统后, 需要对这些位置进行实地勘察, 收集建筑物的楼层分布情况和现有网络的信号分布等信息, 最好能得到大楼的设计平面图。收集的信息主要包括以下内容。

(1) 楼层信息, 包括层数, 是否包括地下室、地下停车场等难以覆盖的区域, 楼内的人员分布情况 (包括工作人员和流动人口) 。

(2) 收集楼内的信号分布情况的信息, 主要包括各楼层接收到的信号来自哪个小区, 信号的强度等, 可直接利用手机或通过测试获得, 对地下室、地下停车场、电梯等场所需要重点关注。

(3) 考察可能的天线安装位置、电缆安装位置, 为选用合适的室内信号分配方式提供参考。

(4) 如果采用射频直放站作为信号源, 还需要勘察施主天线的安装位置。

(5) 为各种可能的天线安装位置进行拍照。

3 设备、接入方式选择

TD-LTE系统主要设备类型为基带拉远型 (BBU?+?RRU) 基站。根据中国移动集团“十二五”规划, TD-LTE主要承载高速数据业务 (>500kbit/s) , 并具备承载语音业务的能力。TD-LTE数据速率覆盖要求如下:在室内单小区20MHz组网情况下, 要求单小区平均吞吐量满足DL40Mbit/s/UL10Mbit/s;若实际隔离条件不允许, 可以按照单小区10MHz、双频点异频组网规划, 要求单小区平均吞吐量满足DL20Mbit/s/UL5Mbit/s/10Mbit/s。

4 容量分析

LTE容量估算的方法不同于传统的容量估算方法, 影响LTE容量估算的因素较多, 包括环境、多天线技术、干扰消除、调度算法、设备性能等因素, 因此不能简单地利用公式来进行计算。目前, 业界主要通过系统仿真和实测统计数据的方法获得各种无线场景下、网络和UE各种配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量;在实际规划时, 根据规划地的具体情况, 查表确定LTE的容量。

5 传播路径损耗分析

对于室内分布系统覆盖的各个区域, 需要分析一下前期初步估计的天线的覆盖情况, 此时需要利用室内信号的传播模型, 对传播路径损耗进行估算。

在TD-LTE中, 不存在电路域业务, 只有PS域业务。不同PS数据速率的覆盖能力不同, 在覆盖规划时, 须首先确定边缘用户的数据速率目标。不同的目标数据速率的解调门限不同, 导致覆盖半径也不同。TD-LTE在进行覆盖规划时, 可以灵活地选择用户带宽和调制编码方式组合, 以应对不同的覆盖环境和规划需求。由于TD-LTE系统采用了OFDM多址接入方式, 不同用户间频率正交, 使得同一小区内的不同用户间的干扰几乎可以忽略, 但小区间的同频干扰依然存在, 不同的干扰消除技术对小区间业务信道的干扰抑制效果不同, 从而影响TD-LTE链路预算。此外, 不同的多天线传输方式会带来不同的多天线增益, 而较高的频段也会带来相应的传播损耗。这都使得TD-LTE的链路预算相比较于2G/TD-SCDMA有较大的差别。表2为TD-LTE室内覆盖系统 (E频段) 的链路预算表。

在当前指标要求下, 根据理论计算出的TD-LTE室内分布系统最大允许路径损耗与TD-SCDMA基本相同, 且实际工程设计中, TD-SCDMA室内分布系统规划中已经考虑了为E频段引入预留的覆盖余量需求, 因此可基本参照现有TD-SCDMA系统进行天线点间距设置。

(1) 无遮挡环境, 如地下停车场、候机厅、购物商场、大型超市等, MIMO天线情况下, 覆盖半径按10~16m取值。

(2) 有多隔断遮挡环境, 如写字楼、住宅楼、娱乐场所等, MIMO天线情况下, 覆盖半径按6~10m取值。

6 功率分配预算

根据前期测试得到的现有网络对室内区域的覆盖情况, 以及传播路径损耗分析得到的信号衰减情况, 可以估算出室内分布系统满足室内区域覆盖所需要的发射功率。

TD-LTE室内分布选用BBU+RRU作为信源, TD-LTE单通道20M带宽的发射功率按37dBm (20W设备, 4载频) 计算。

7 切换规划

室内分布系统小区切换区域的规划建议遵循以下原则。

(1) 切换区域应综合考虑切换时间要求及小区间干扰水平等因素设定。

(2) 室内分布系统小区与室外宏基站的切换区域规划在建筑物的入口处。

(3) 电梯的小区划分:建议将电梯与低层划分为同一小区, 电梯尽量使用与电梯同层小区信号覆盖, 确保电梯与平层之间的切换在电梯内发生。

8 系统方案设计

根据前期选定的信号源和接入方式、传播路径损耗分析和功率分配、天线的安装位置和走线位置、功率分配方案等信息, 形成最终的设计施工方案。施工方案中应包括:系统框架图、天线位置分布图、所使用的分路器和耦合器等器件的种类、所使用的馈线种类、天线型号、选择基站主控单元和分布单元的类型等。经过运营商和业主确认后, 进入工程施工。

接下来进行参数规划。参数设置的目的是使手机进入建筑物内部以后, 保证其在大部分时间内占用室内分布系统的信号, 因此它的参数设置必须结合周围的无线环境和周边基站的性能进行。还要设计室内分布系统的安装布线。分布端的主馈线应由信源引出, 通过线井分别铺设至各层, 各层分布的馈线走吊顶上方线路。竖井和平面所使用的馈线应用扎带扎紧, 防止电缆自重拖动接头。馈线弯曲应严格符合最小弯曲半径要求, 馈线布放应严格按照弱电桥架走线。所有器件均要良好固定, 做到美观整洁, 不影响大楼整体形象。

参考文献

[1]张传福等.TD-SCDMA通信网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009