数控技术简介(共10篇)
计算机数控(Computerized numerical control,简称CNC)系统是用计算机控制加工功能,实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。
1.数控(NC)是数字控制(Numerical Control)的英文简称。它是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。其技术涉及多个领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。
2.计算机数控(CNC)是计算机数控(Compute Numerical Control)的英文简称。它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可通过计算机软件来完成,处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。
3.直接数控(DNC)是直接数控(Direct Numerical Control)的英文简称。它是用电子计算机对具有数控装置的机床群直接进行联机控制和管理,英文缩写DNC。直接数控又称群控,控制的机床由几台至几十台。直接数控是在数控(NC)和计算机数控(CNC)基础上发展起来的。
4.微机数控(MNC)是微型计算机数控(Micro-computer Numerical Control)的英文简称。它是指用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置。
上世纪40年代, 随着社会生产力的发展和科学技术的不断进步, 人们对所生产出的各种产品的生产效率和质量有了更高的要求。自动化过程是机械加工实现以上要求的重要途径之一。1948年美国的麻省理工学院研究所与帕森斯公司进行合作, 提出了三坐标式立式铣床。正是由于这台用计算机控制的数控铣床的出现, 数控技术在全球飞速的发展。通过符号、文字和数字组成的数字化信息控制多台或一台机械设备动作及加工过程的技术称为数控技术, 简称数控 (英文名字:numerical control简称:NC) 。由于计算机的发展, 现代数控大部分是通过计算机进行控制的, 所以数控技术又名计算机数控 (computerized numerical control, CNC) 。数控机床 (NC机床) 就是数控技术控制的机床, 他是各学科结合的产物, 他运用了自动控制技术, 计算机技术, 精密测量技术, 软件技术, 伺服驱动技术和传感器技术等先进技术, 是典型的机电一体化产品。
2 数控系统的组成
控制系统主要包括输入介质, 控制介质, 伺服系统, 数控装置, 测量反馈装置, 执行部件等。
2.1 控制介质
所谓的控制介质就是数控机械在工作时, 不需要人为的手动加工, 但是机械设备还必须按照操作人的意图工作, 这就需要我们在操作者和机械设备之间建立一定关系, 这就是我们所说的控制介质 (信息载体) 。加工零件时所需要对工件进行的所有操作信息都在控制介质中储存的, 数控系统控制和指挥设备加工运动仅有的指令信息就是控制介质。
2.2 输入介质
数控装置不能直接识别控制介质中的程序代码, 这就需要输入装置来完成, 它的作用是将数控装置不能直接识别的的程序代码转变成可以识别的电脉冲信号, 存储在数控装置中。根据数控介质的不同, 数控装置可能是录音机, 光电读带机或者是软盘驱动器等等。随着科技的不断进步现在的大部分数控机械是将数控加工所需要的程序单通过数控装置自带的键盘输入到数控装置上, 叫作MDI方式。
2.3 数控装置
输入介质传送过来的脉冲信号是通过数控装置接受的, 经由数控装置内部的数控软件, 然后逻辑电路的编译, 在通过运算、逻辑处理, 将信息命令传给伺服机构, 是设备按照信息指令规范, 有条不紊的工作。信息指令决定工件沿着各个坐标轴的进给速度和方向, 刀具的选择、交换等。数控设备的各个指令都是通过数控装置完成的, 他是数控设备的核心。
2.4 伺服系统
伺服技术在数控系统中的作用是非常重要的。伺服系统 (servomechanism) 就是将工件位置、状态、方位等输出被控量能按照输入目标变化的自动控制系统。其功能是按控制命令的需求、对功率进行扩大、变换、调控等一系列处理, 让驱动装置可以灵活的输出力矩、位置、速度。伺服系统主要包括驱动元件、驱动电路。通过数控装置发来的脉冲信号, 伺服系统把其转化为加工工件的位移、方向、速度等。
伺服驱动元件主要包括直流伺服电动机, 步进式电动机, 交流伺服电动机等。是把电信号转换为输出轴的角位移的变化, 从而实现工件的进给。
伺服驱动电路是把微弱信号扩大为驱动电信号, 以此来驱动执行元件。
2.5 执行部件
通过伺服系统传递来的命令完成被控元件的控制它将电能或流体能量转换成机械能或其他能量形式, 通过控制要求改变控制元件的机械运动状态等。主要有进给运动执行部件, 主运动部件、工作台等。对于执行部件应具有足够好的抗震性、刚度、足够的精度、结构简单等特点。
2.6 测量反馈装置
其作用是检测运动部件的位移、速度、温度等一系列参数, 将检测出的数据转变为电信号然后传输给控制装置。通过控制装置的计算得出误差, 并反馈误差指令, 纠正误差。测量反馈装置的出现, 大大提高了工件的加工精度。
3 数控系统的分类
按不同的分类方式控制系统可以分为不同的种类。
按数控装置分类, 可分为:计算机控制系统 (CNC系统) 、逻辑控制系统 (NC系统) 。按控制方式可分为:开环、半闭环、闭环控制系统。开环控制系统的精度较低, 但他的运行平稳、成本低廉、使用和维修比较方便。在一些精度要求低的数控系统中应用非常广泛。而闭环控制系统的精度很高, 但工作时不稳定, 安装调试比较繁琐, 价格较其他两种昂贵。半闭环控制系统对其他两种进行综合考虑, 在日常生产中应用最为广泛。按运动方式分为:点位直线控制系统、点位控制系统和轮廓控制系统等。按功能水平可分为:低档数控技术、中档数控技术和高档数控技术等, 中档控制系统最为常见。还可以按用途等分类。
4 数控技术的发展
第一台数控系统的问世但现在已经有半个多世纪了。随着计算机技术、微电子技术、检测技术的发展, 数控机床的发展得到了完善, 他的必然产物就是生产需求不断提高, 所以当今社会数控技术的发展逐渐向高精度、高的可靠性、高速度、复合化和智能化等高兴科技的方向发展。
质量和效率是先进制造技术的根本。而高速度、高精度加工技术能最大程度地提高效率, 提高质量和档次, 能缩短生产的周期, 提高市场竞争能力。高速度, 高进度是数控技术发展的重要趋势。目前新型的数控系统的集成电路规模非常大, 采用芯片提高了电路的集成度, 这样极大程度的提高了数控系统的可靠性。数控系统的多功能化, 复合化, 智能化都将是科学领域的发展趋势。
5 结论
综上所述, 数控技术的产生提高了社会生产制造能力和水平, 提高了市场竞争力。数控技术在国防等方面的贡献也是显而易见的。因此当今社会大力发展数控技术、是提高综合国力, 加速经济发展、提高国家地位的重要途径。
摘要:科学的进步极大的促进了各领域的发展, 数控技术也是在这个时候开始崛起, 发展成为当今社会非常有地位的学科。本文介绍了数控技术的发展、组成、分类、发展趋势等。
关键词:数控机床,组成,分类,发展趋势
参考文献
[1]毕承恩, 丁乃健.现代数控机床:上册[M].北京:机械工业出版社, 1991.
[2]王永章.机床的数字控制技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1998.
关键词:WiFi;无线
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 09-0000-02
无线局域网已经走进千家万户,笔记本等无线上网的技术已经被广泛应用了,近些年来,以苹果公司为代表的iphone、iPad等具备WiFi功能的智能终端在国内陆续上市,这些高技术含量智能的手机、平板电脑的包装上都有WiFi功能,WiFi是什么呢?跟传统的WLAN(无线局域网)又有什么关系呢?
一、基本定义
(一)传统的WLAN
无线局域网(Wireless Local Area Network,缩写为“WLAN”),顾名思义,就是采用无线通讯技术代替传统电缆,提供传统有线局域网功能的网络。WLAN使用ISM(Industrial、Scientific、Medical)无线电广播频段通信。WLAN的802.11a使用5GHz频段,支持的最大速度为54Mbps,802.11b和802.11g标准使用2.4GHz频段,分别支持最大11Mbps和54Mbps的速度。目前WLAN所包含的协议标准有:IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11E协议、IEEE802.11i协议、无线应用协议(WAP)。然而,这并不说明无线局域网不需要传输介质,只是使用了人眼无法看到的电磁波而已。近几年来,计算机网络技术的不断成熟和飞速发展使之普及到了社会的各个领域,即使在自己家里用笔记本等无线终端搜索一下,就能搜索出好几个无线网络信号,说明了无线网络已经无声无息的补充我们原来通过网线上网的方式,随着适用于无线局域网产品的价格正逐渐下降,相应软件也逐渐成熟。此外,无线局域网已能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务。
(二)WiFi是什么
当你走进咖啡厅或麦当劳,听着音乐、喝着咖啡、轻点鼠标,或者用智能手机上网冲浪……在咖啡厅这样的休闲场所使用无线上网如此惬意的享受,现在已不是遥不可及的事情了,现在大多城市的休闲场所都建有无线局域网,这个无线的局域网用的就是WiFi技术,WiFi是一种无线方式互相连接的技术,可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接。WiFi也是一个无线网路通信技术的品牌,由WiFi联盟(WiFi Alliance)所持有。现时一般人会把WiFi与无线局域网混为一谈。WiFi与蓝牙技术类似,是中短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段,该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个,分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b,主要使用IEEE802.11b。在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps,带宽的自动调整,有效的保障了网络的稳定。
图为WiFi标志
WiFi联盟成立于1999年,当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance(WECA)。在2002年10月,正式改名为WiFi Alliance。
正确读音[wai][fai]
二、WiFi与WLAN的关系
WiFi是WLAN的一个标准,也可以理解为WiFi是WLAN的分支,由于两者发射信号的功率不同,所以覆盖范围也不一样。从包含关系上来说,WiFi包含于WLAN中,属于采用WLAN协议中的一项新技术。WiFi的覆盖范围则可达300英尺左右(约合90米),但WLAN最大可以到5KM(需要设备)。
三、WiFi特点
(一)WiFi热点
能够访问WiFi网络的地方被称为热点,笔记本、无线路由都可以提供WiFi热点,当一台支持WiFi的设备(例如iphone4等)遇到一个热点时,这个设备可以通过WiFi连接到那个网络。机场、咖啡店、旅馆、书店以及校园等等都有热点。许多家庭和办公室也拥有WiFi网络。虽然有些热点是免费的,但是也有部分稳定的公共WiFi网络是由私人互联网服务提供商(ISP)提供的,因此会在用户连接到互联网时收取一定费用。例如把自己手机接收gprs或3g等信号转化为WiFi信号再发出去,这样,你的手机就成了一个WiFi热点,手机必须有无线ap功能,才能当做热点。现在有些系统自带建热点这个功能比如iphone4,有些手机等设备得靠第三方软件拓展。那么像ipod这样有WiFi功能的,都可以搜索到你手机建立的WiFi网络,连接上以后,ipod等使用WiFi产生的流量上网都是消耗的乐你手机卡的gprs或3g流量。
(二)WiFi覆盖范围
WiFi热点无线信号通过短程进行传输一般覆盖接近100米,家里、办公室,一些不算很大的楼内也不是问题。不过随着WiFi技术的发展,WiFi信号未来覆盖的范围将更宽,应用范围也将会随之扩大。
(三)传输速度
根据无线网卡使用的标准不同,WiFi的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps,IEEE802.11a为54Mbps、11Mbps可以满足一般的办公和娱乐需要,但是在一些需要大数据传输等办公场所,显然是不够的,还有待开发。
(四)简单的组建方法,无须布线
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及热点,如此便能以无线的模式,配合既有的有线架构来分享网络资源,架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网,只需要每台电脑配备无线网卡。特别是对于宽带的使用,WiFi更显优势,有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后,连接到一个热点,然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个热点已经足够,甚至用户的邻里得到授权后,则无需增加端口,也能以共享的方式上网。WiFi最另一个的优势在于不需要布线,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户的需要,具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去,甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。
四、总结
数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。
主要系统描述 主轴箱
包括主轴箱体和主轴传动系统,用于装夹刀具并带动刀具旋转,主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
进给伺服系统
由进给电机和进给执行机构组成,按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动,包括直线进给运动和旋转运动。控制系统
数控铣床运动控制的中心,执行数控加工程序控制机床进行加工。
辅助装置
如液压、气动、润滑、冷却系统、排屑和防护等装置。机床基础件
通常是指底座、立柱、横梁等,它是整个机床的基础和框架
数控铣床的特点
1、零件加工的适应性强、灵活性好,能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件,如模具类零件、壳体类零件等。
2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件,如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。
3、能加工一次装夹定位后,需进行多道工序加工的零件。
4、加工精度高、加工质量稳定可靠。
5、生产自动化程度高,可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。
6、生产效率高。
7、从切削原理上讲,无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式,而不像车削那样连续切削,因此对刀具的要求较高,具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下,还要求有良好的红硬性。
数控铣床的基本结构
数控铣床形式多样,下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。该机床由6个主要部分组成.即床身部分,铣头部分,工作台部分,横进给部分,升降台部分,冷却、润滑部分。(1)床身
床身内部布局合理,具有良好的刚性,底座上设有4个调节螺栓,便于机床进行水平调整,切削液储液褴设在机床座内部。
(2)铣头部分
铣头部分由有级(或无级)变速箱和铣头两个部件组成。铣头主轴支承在高精度轴承上.保证主轴具有高回转精度和良好的刚性;主轴装有快速换刀螺母,前端锥采用1$0505锥度;主轴采用机械无级变速,其调节范围宽,传动平稳,操作方便。刹车机构能使主轴迅速制动,可节省辅助时间,刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立即制动。启动主电动机时,应注意松开主轴制动手柄。铣头部件还装有伺服电机、内齿带轮、滚珠丝杠副及主轴套简,它们形成垂直方向(z方向)进给传动链,使主轴作垂向直线运动。(3)工作台
工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上,工作台的纵向进给是由安装在工作台右端的伺服电机驱动的。通过内齿带轮带动精密滚珠丝杠剐,从而使工作台获得纵向进给。工作台左端装有手轮和刻度盘,以便进行手动操作。床鞍的纵横向导轨面均采用了TuRcllE B贴塑面,从而提高了导轨的耐磨性、运动的平稳性和精度的保持性,消除了低速爬行现象。(4)升降台(横向进路部分)升降台前方装有交流伺服电机.驱动床鞍作横向进给运动,其传动原理与工作台的纵向进给相同。此外.在横向滚珠丝杠前端还装有进给手轮,可实现手动进给。升降台左侧装有锁紧手柄,轴的前端装有长手柄,可带动锥齿轮及升降台丝杆旋转,从而获得升降台的升降运动。(5)冷却与润滑装置
①冷却系统。机床的冷却系统是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴等组成,冷却泵安装在机床底座的内腔里,冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水管,然后经喷嘴喷出,对切削区进行冷却。
②润滑系统及方式。润滑系统是由手动润捐油泵、分油器、节流阀、油管等组成。机床采用周期润滑方式,用手动润滑油泵,通过分油器对主轴套筒、纵横向导轨及三向滚珠丝杆进行润滑,以提高机床的使用寿命。
数控铣床机械结构
从数字控制技术特点看.由于效控机床采用了伺服电机,应用数字技术实现了对机床执行部件工作顺序和运动位移的直接控制,传统机床的变速箱结构被取消或部分取消了,因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度和无传动间隙,以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时.由于计算机水平和控制能力的不断提高,同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能,因而数控机床的机械结掏比传统机床具有更高的集成化功能要求。
从制造技术发展的要求看,随着新材料和新工艺的出现,以及市场竞争对低成本的要求,金属切削加工正朝着切削速度和精度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高.驱动功率更太,机械机构动’静、热态刚度更好,工作更可靠,能实现长时同连续运行和尽可能少的停机时间。典型数控铣床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台及其他机械功能附件等几部分组成。数控铣床的选用 尺寸选用
规格较小的升降台式数控铣床,其工作台宽度多在400mm以下,它最适宜中小零件的加工和复杂形面的轮廓铣削任务。规格较大的如龙门式铣床,工作台在500—600mm以上,用来解决大尺寸复杂零件的加工需要。精度要求选用
我国已制定了数控铣床的精度标准,其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。标准规定其直线运动坐标的定位精度为0.04/300mm,重复定位精度为 0.025mm,铣圆精0.035mm。实际上,机床出厂精度均有相当的储备量,比国家标准的允差值大约压缩20%左右。加工特点选择
对于加工部位是框形平面或不等高的各级台阶,那么选用点位---直线系统的数控铣床即可。如果加工部位是曲面轮廓,应根据曲面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的系统。也可根据零件加工要求,在一般的数控铣床的基础上,增加数控分度头或数控回转工作台,这时机床的系统为四坐标的数控系统,可以加工螺旋槽、叶片零件等。数控铣床功能
1.数控铣床的主要功能
1)点位控制功能 数控铣床的点位控制主要用于工件的孔加工,如中心钻定位、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和镗孔等各种孔加工操作。2)连续控制功能 通过数控铣床的直线插补、圆弧插补或复杂的曲线插补运动,铣削加工工件的平面和曲面。3)刀具半径补偿功能
如果直接按工件轮廓线编程,在加工工件内轮廓时,实际轮廓线将大了一个刀具半径值;在加工工件外轮廓时,实际轮廓线又小了一个刀具半径值。使用刀具半径补偿的方法,数控系统自动计算刀具中心轨迹,使刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径值,从而加工出符合图纸要求的轮廓。利用刀具半径补偿的功能,改变刀具半径补偿量,还可以补偿刀具磨损量和加工误差,实现对工件的粗加工和精加工。4)刀具长度补偿功能 改变刀具长度的补偿量,可以补偿刀具换刀后的长度偏差值,还可以改变切削加工的平面位置,控制刀具的轴向定位精度。
5)固定循环加工功能 应用固定循环加工指令,可以简化加工程序,减少编程的工作量。
6)子程序功能 如果加工工件形状相同或相似部分,把其编写成子程序,由主程序调用,这样简化程序结构。引用子程序的功能使加工程序模块化,按加工过程的工序分成若干个模块,分别编写成子程序,由主程序调用,完成对工件的加工。这种模块式的程序便于加工调试,优化加工工艺。
7)特殊功能 在数控铣床上配置仿形软件和仿形装置,用传感器对实物扫描及采集数据,经过数据处理后自动生成NC程序,进而实现对工件的仿形加工,实现反向加工工程。总之,配置一定的软件和硬件之后,能够扩大数控铣床的使用功能。
2.数控铣床加工范围
1)平面加工:数控机床铣削平面[1]可以分为对工件的水平面(XY)加工,对工件的正平面(XZ)加工和对工件的侧平面(YZ)加工。只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。
2)曲面加工:如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。
3.数控铣床的装备
1)夹具 数控铣床的通用夹具主要有平口钳、磁性吸盘和压板装置。对于加工中、大批量或形状复杂的工件则要设计组合夹具,如果使用气动和液压夹具,通过程序控制夹具,实现对工件的自动装缷,则能进一步提高工作效率和降低劳动强度。
公司总部设在北京市中关村丰台科技园总部基地,营销及服务平台遍布全国24个城市,覆盖所有轨道交通线路,在北京、深圳、广州、芜湖、成都设有五个研发中心,在东莞、江门、芜湖、成都设有四个生产基地。目前公司总资产30亿元,员工总数1500人。
公司扎根轨道交通行业,以技术为根基,聚焦轨道交通的专业装备及综合方案的生产和提供。通过可靠的产品、专业的服务、创新的技术,向客户提供体验一流的解决方案,与客户建立长期的合作关系,为客户创造价值。
目前公司主要产品分为轨道交通车辆设备和轨道交通地面设备两大类,其中轨道交通车辆设备主要包括:车载空调系统、车载辅助电源系统、车载安全检测设备和车辆特种线缆;轨道交通地面设备包括:信号智能电源系统、通信电源和不间断电源系统、综合供电系统等,还包括屏蔽门/安全门系统、地铁制动储能系统等。同时,公司也根据客户需求提供其他配套产品及服务。
四大系列产品解决方案
车辆电气高端装备
1、高铁、城轨、普铁数字化、智能化逆变器/充电机装备
2、高铁、城轨、普铁,轻量化、绿色节能、变频空调机组装备
3、机车车辆(工业)特种线缆解决方案
能源管理解决方案
4、制动能量回馈、能量再生系统,牵引供电微电网循环解决方案
5、地面电源解决方案
5.1 轨道交通信号智能电源系统
5.2 轨道交通通信电源系统
5.3 UPS系统(ISCS、BAS、FAS)
站台门自动化解决方案
6、电气解决方案
屏蔽门/安全门,智能、精密、灵活扩展一站式解决方案
线路安全运营维护解决方案
7、接触网检测系统
8、轨道检测系统
9、限界检测系统
10、基于铁路6C规范的无接触式安全检测系统(2C、3C、4C、5C系统)
11、视频监控与安全指挥系统
现代通信概论
结课论文
光纤通信技术简介
入学年级2011级 所在班级通信1班
学生姓名韩秉宏
学号 1167119127指导教师张宝华
2012年5月22日、【摘要】光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信具有高速度,大容量,高保密的要求。光纤通信技术自20世纪70年代诞生以来,不断发生着日新月异的变化,已成为当今信息传输的主要手段。经济发展社会进步是人类进入了信息化时代,通信业务猛增长,极大地促进了光纤通信技术的发展。信息产业已成为国民经济的基础产业,作为信息产业基础的通信网建设尤其是光纤同信网的建设规模与水平已成为衡量国家综合实力的重要方面。
【关键词】光纤通信,激光,发展趋势,前景,接入技术
【正文】
1光纤通信发展简史
早在三千多年前,我国就利用烽火台火光传递信息,这是一种视觉光通信。1880年贝尔发明了光电话。但是它们所传输的信息容量小,距离短,可靠性低,设备笨重,究其原因是由于采用太阳光等普通光源。
1960年7月8日美国科学家梅曼(Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。激光器发出的激光与普通光源发出的光相比,其光束的强度极高,方向性极好,是一种理想的通信载波。后来各种不同的激光器相继出现,但是当时人们还没有一种好的传送光波的介质。然而大气光通信虽然在机动性,灵活性方面具有优势,适合于大气层视觉范围,星际之间,水下等特殊场合的通信,但用于长距离的陆地海底通信显然是不理想的。正在许多人为光通信的前途表示担忧时,英国标准远程通信实验室的英籍华人高锟博士(K.C.Kao)提出了大胆的设想,他认为电可以沿着导电的金属向前传输,那么光也可以沿着导光的玻璃纤维,即光导纤维传输,这就开启了光纤通信的大门。
20世纪60年代,光导纤维的损耗很大,使得光通信的传输距离限制在短距离内。1970年纽约康宁(Corning)玻璃厂的Kapron,Keck和Mmaarer发明了一种低损耗光纤,这是光通信在实际应用中的又一重大突破。这种采用光导纤维来传送光波的通信就是现在所说的光纤通信。自此以后各种低损耗的光纤如雨后春笋般地出现,这为光纤通信打下良好的基础。就在对光纤损耗的研究获得巨大突破的同时,美国贝尔实验室于1970年研制成功了可在室温连续工作的半导体激光器。半导体激光器体积小,耗电少,通过注入电流可方便的实现对信号的调制,具有寿命长可靠性高等优点。至此,可以说光纤通信向实用化发展的两大障碍——没有良好的光源和理想的传输介质,都得到了圆满的解决。此后各种各样的光纤通信系统就很快地发展起来了。
1976年,在美国亚特兰大成功的进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统实验。
1977年,美国芝加哥电话局进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统的现场实验。1978年,日本进行了速率为100Mb/s的光纤通信系统现场实验。
1980年,日本进行了速率为400Mb/s的光纤通信系统现场实验。
1989年,ITU-T(美国电信联盟电信委员会)制定了155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s等SDH速率标准。
自1982年以后,光纤通信迅速发展,促进了光纤的应用和产业化,光纤的需求量呈指数规律上升。无论是在陆地,还是在海底都敷设了光纤光纤已经延伸到我们的办公桌和家中。光纤已成为高质量信息传输的主要手段。
2光纤通信的优点
光纤通信之所以被广泛应用,就是它有一定的优越性,当然它也有不足之处。下面说一下它的特点。
(1)通信容量大。由于光纤的可用带宽较大,一般在10GHz以上使光纤通信系统具
有较大的通信容量。而金属电缆存在的分布电容和分布电感实际起到了低通滤波
器的作用,使传输频率,带宽以及信息承载能力受到限制。现代光纤通信系统能
够将速率为几十Gb/s以上的信息传输上百英里,允许大约数百万条话音和数据
信道同时在一根光缆中传输。实验室里,传输速度达Tb/s级的系统已研制成功。
光纤通信巨大达信息传输能力,使其成为了信息传输的主体。
(2)传输距离长。光缆的传输损耗比电缆低,因而可传输更长的距离。光纤系统仅需
要少量的中继器,而光缆与电缆的造价基本相同,少量的中继器使光纤系统的总
成本比相应的金属电缆通信系统的要低。
(3)抗电磁干扰。光纤通信系统避免了电缆间由于相互靠近而引起的电磁干扰。金属
电缆发生干扰的主要原因就是金属导体向外泄漏电磁波。由于光纤的材料是玻璃
或塑料,都不导电,因而不会发生电磁波的泄漏,也就不存在相互之间的电磁干
扰。
(4)抗噪声干扰。光纤不导电的特性还避免了光缆受闪电,电机,荧光灯及其他电器
元件的电磁干扰,外部的电噪声也不会影响光波的传输能力。此外,光缆不辐射
射频能量的特性也使它不会干扰其他通信系统,这在军事上的运用时非常理想的而其他种类的通信系统在核武器的影响下(电磁脉冲干扰)会遭到毁灭性的破坏。
(5)适应环境。光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力。它比金属电缆更能适应温度的变
化,而且腐蚀性的液体或气体对其影响较小。
(6)重量轻,安全,易敷设。光缆的安全和维护比较安全,简单,这是因为:首先,玻璃或塑料都不导电,没有了电流通过或电压的干扰;其次,它可以在易挥发的液体或气体周围使用而不必担心会引起爆炸或起火;第三,它比相应的金属电缆
体积小,重量轻更便于机载工作,而且它占用的储存空间小,运输也方便。
(7)保密性好。由于光纤不向外辐射能量,很难用金属感应器对光缆进行窃听,因此
它比常用的铜缆保密性强。
(8)寿命长。尽管还没得到证实,但可以断言,光纤通信系统远比金属设施的使用寿
命长,因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的能力。
(9)原材料来源丰富,潜在价格低廉。制造石英光纤的最基本原料是二氧化硅,即砂
子,而砂子在大自然中几乎是取之不尽用之不竭。因此潜在价格是十分低廉的。
3光纤通信的发展趋。
光纤通信的潜力是巨大的,目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其水平的1%—2%左右。光纤通信作为现代通信的主要支柱之一,在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以下几个发展趋势:
(1)波分复用技术(WDM)。所谓波分复用,就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波,以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端,由各个分系统分别发出不同
波长的光波,并由合波器合成一束光波进行传输,而在接受端用分波器把几种光波
分离开,分别输入到各个分系统的光接收机。
(2)相干光通信。所谓相干光通信,就是在发端由激光器发出谱线级窄,频率稳定,相
位恒定的相干光,并用先进的调制方法(如FSK,ASK和PSK)对之进行调制。在收端,把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光,经光耦合器后加到光混频
器上进行混频与差频,然后把差频后的中频光信号进行放大,检波。相干光通信技
术一则可以增大光纤的传输容量,二则可以大大提高光接收机的灵敏度。
(3)超长波长光纤通信。为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输,必须使用低损
耗和低色散的单模光纤。所谓单模光纤,就是光纤中只存在一种模式(由光纤导引
沿光纤轴线向前传播的电磁波),光源耦合进光纤的能量以该模式向前传输。光源发
出的光在多模在多模光纤上传播时能量被分配到不同的模上向前传播,则不同模在光纤中传输的速度就不一样的,因而经过一定长度的光纤后,不同的模达到的时间
有差异。如果用单模光纤就不一样了,它可以减少损耗,色散,这样一来传输距离
就不是问题了。
(4)光集成技术。它和电子设计中的集成电路相似,是把许多微型光学元件,如光源器
件,光检测器件,光透镜,光滤波器等集成在一块很小的芯片上,构成具有复杂性
能的光器件;还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成更复杂的光电部件,如
光发送机和光接收机等。采用光集成技术,不仅使设备的体积,重量大大减小,而
且提高了稳定性欲可靠性。
(5)光孤子通信。通信容量越大,要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后,因光纤的色散作用出现脉冲展宽现象而引起码间干扰,因此脉冲展宽一直是制约大容量,长
距离传输的关键因素。经研究发现,当注入光强密度足够大时,会引起光脉冲变窄的奇特现象,其光脉冲宽度可低达几个皮秒,即所谓光孤子脉冲。进程用孤子脉冲
可以实现超大容量的光纤通信
(6)实现超大容量通信的近期趋势。时分复用、波分复用、光时分复用、光放大技术、色散补偿技术。这些技术的应用将会使光纤通信技术更加完善,也会使得通信行业
更进一层楼。结束语
总之,光纤通信技术在以后的发展中会走向更高的水平,也会为我们的生活带来更大的方便。通过这段时间的学习,我也认识到现在通信行业的发展前景非常可观,也可能有新的技术加入到通信行业。由最近几年的发展可知,光纤通信在以后的通信中将占到更高的地位。但是这也不能说明其他通信方式就会停止发展或者被取代,毕竟光纤也有自己的不足。由此可知,以后的通信将趋向于多元化,各种通信技术的综合应用,这样不仅带动了各种通信技术的发展,也使我们的选择多样化,生活多样化。
【参考文献】
[1]光纤通信技术/顾生华主编。—北京:北京邮电大学出版社,2004
[2]光纤通信/张宝富等编著。—西安:西安电子科技大学出版社,2004.2
[3]光纤通信/彭利标主编。—北京:机械工业出版社,2007.3
[4]光纤通信技术/王加强编著。—武汉:武汉大学出版社,2007.8
本刊主要栏目:研究与探讨、设计与测试、调查与分析、新能源、节能与环保、节能技术、技术改造、建筑节能、能源管理、经验交流、学术争鸣和问题探讨等专栏。
《节能技术》杂志大16开, 双月刊, 逢单月26日出版, 彩色四封, 96页, 定价10元/期, 全年60元, 国内外发行, 国内统一刊号CN23-1302/TK, 国际连续出版物号ISSN1002-6339, 全国各地邮局均可订阅, 邮发代号14-110。
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1.1.8T发动机
该款发动机采用铝合金材料,凸轮轴瓦盖和曲轴瓦盖均采用整体式结构,提高了其抗扭性。凸轮轴瓦盖、缸盖、缸体、曲轴瓦盖和机油油轨由10条长螺栓穿透固定(图1)。这使得螺栓除了固定上述零件外,还起到增强发动机整体刚性,减小振动的作用。此外,采用这种固定方式也大大方便了维修作业。
(1)湿式缸套
湿式缸套的外壁直接接触冷却液,散热效率高,热量分布均匀,缸套内壁不易产生变形。由于缸套与缸体之间有密封材料隔离,因此可以大大降低发动机的工作噪声。此外,湿式缸套还有维修方便,成本低廉的特点。
(2)润滑系统
由于采用了油轨结构,机油流动阻力较小,充分保证了润滑效果,也提高了机油的散热性能。合理的机油流量分配,确保了涡轮增压器在发动机起动后,用最短的时间便能得到充分的润滑。
(3)涡轮增压系统
该系统通过气动元件来控制涡轮的驱动扭矩(图2),而气动元件的动力气压又取自增压器输入端与输出端的压差。由于发动机控制单元通过压力传感器可以对压差进行精确的监测,所以对整个增压系统的控制十分准确。
(4)进气压力传感器
在节气门的前后端均装有绝对压力传感器,这样便避免由于大气压力变化对压力测量所产生的影响。由于空气经过压缩后温度会有所升高,所以将进气温度传感器集成在节气门后端的绝对压力传感器中,以提高温度测量的准确性。
2.G32D发动机
该款发动机与当年140底盘的奔驰S320轿车所采用的发动机相同,其最大输出扭矩可达312N·m,升扭矩达97.5N·m/L。显然,搭载此款发动机的车型可获得充沛的动力,从而胜任各种复杂的驾驶条件。
3.DC5型自动变速器
DC5型自动变速器是电子控制的5挡变速器,在变矩器中有锁止离合器。其5挡为超速挡,转速比为0.83。
(1)传动系统
DC5型自动变速器通过3套行星齿轮、3个制动器、3个离合器及2个单向离合器来形成不同的转轮比(图3)。
(2)液压控制系统
DC5型自动变速器油泵输出的油压经过电磁阀与液压控制阀的调制,得到各种液压元件工作时所需要的油压(图4)
(3)操控系统
DC5型自动变速器换挡操作可通过电子及机械2种方式来实现。
4.分动器
该车的分动器采用2轴变速器结构,由无声链条进行传动。可通过仪表台上的控制开关轻松切换车辆的驱动方式。
(1)控制系统构成
分动器控制系统由分动器控制单元、控制旋钮、真空电磁阀和仪表组成(图5),在车辆行驶中便可进行2轮驱动与4轮驱动的相互切换。
(2)分动器的结构
分动器内有行星齿轮减速器、油泵、传动链条、电磁同步器、换挡电机和换挡拨叉等,它们可以按照驾驶员的要求实现0:100和50:50扭矩分配变换。
(3)控制过程
当需要从2轮驱动切换到4轮驱动时,分动器控制单元控制轮毂电磁阀将2个前轮与传动轴脱开,同时电磁同步器开始4~5s的同步工作期,在此期间换挡电机驱动换挡拨叉,将锁止齿毂推入分动器主轴的键槽内,使链轮与主轴机械连接。
(4)换挡电机
换挡电机通过涡轮蜗杆机构减速后带动换挡凸轮转动,使减速换挡拨叉和换挡拨叉在拨叉轴上轴向移动。减速换挡拨叉控制4H和4L的转换,换挡拨叉控制2H和4H的转换。电机内设有4位码盘,将位置信号反馈给分动器控制单元,以确定拨叉所处的实际位置。
(5)电磁同步器
电磁同步器(图6)在从2H到4H的转换过程中,通过电磁场带动链轮转动,以实现与主轴的同步。当然在此期间前轮必须在轮毂电磁阀的控制下于传动轴脱开,以解脱车轮对链轮的束缚。
(7)轮毂锁止装置
轮毂锁止装置利用气动元件实现前轮轮毂与传动轴的接合与脱离。这样当2轮驱动时分动器的链轮可以处于静止状态,以减少转动阻力。
(8)轮毂锁止执行机构
轮毂锁止执行机构由气缸和拨叉构成。当真空气压施加到气缸后,气缸带动拨叉移动,使花键轮与传动轴脱开;当真空气压取消后,气缸带动拨叉移动,使花键轮与传动轴接合。
5.制动系统
制动系统除了常规的制动功能外,还可实现防抱死制动、动态稳定控制、辅助制动和坡道控制等多项功能。
(1)制动液压系统
制动液压系统(图7)中增设了分离阀,这样电动液压泵产生的油压可以在不干扰制动总泵的情况下独立工作,以实现上述各种附加功能。
(2)动态稳定控制
当通过偏航传感器检测到车辆出现危险行驶状态时(图8),无论驾驶员是否踩下制动踏板,液压系统都会主动地对相应的车轮进行制动,从而纠正偏航的趋势。
(3)辅助制动
很多事故是因为新手经验不足或在紧急状态下未能完全踩下踏制动踏板(图9)而发生。制动控制单元根据制动压力的变化速度来判断紧急状况的出现,并立即启动液压泵以提高制动力。
(4)坡道控制系统
前言:各位体验式培训师 各位拓展大咖小咖们,现在培训行业越来越细分。客户越来越理性。对我们的培训技术要求也是越来越高了。现在行动学习是一个风口,对我们这些体验式培训师来说,是需要掌握和了解的一门技术。
其实,也不是什么太复杂的东西,行动学习的东西在中国也有很多年了。只是早些年在小范围内流传,现在大有蔓延之势。当然,行动学习的技法其实和我们体验式控场也有一脉相承之势。关键是他们更体系,更流畅些。建议,有想法的兄弟们可以抽时间研究下!大家如果有足够的经验,我们可以把行动学习的四大技术(世界咖啡、团队共创、群策群力、聚焦式会话)引入到我们的体验式内训课和沙盘模拟课程中,对我们来说无疑是非常大的一个提升。
说的对,叫什么名字不重要,重要的是能提升培训效果,客户认同、市场认同,才是最重要的。--邹祥老师
组织中各阶层管理者、业务部门培训工作者都需要“正己化人”。修正自己教化员工,得以促进组织发展。
行动学习,基于“学问思辩行”团队学习5步骤,在促进员工能力成长过程中,同步解决组织中实际问题。
促进这一切发生的关键人物自然是 Faciliator 促动师,所使用的关键方法必然为 Facilitation Skill 促动技术。
1、提问力 聚焦式会话
智慧共享、信息共享、情绪共享,促进团队聚焦下一步行动,同心同德 从提问技术到洞察艺术,ORID四步循序渐进 O数据层面、R体验层面、I理解层面、D决定层面
2、共识力
团队共创
促进团队共识,创新想法,聚焦关系行动领域、价值观重塑
聚焦主题、头脑风暴、想法排列、提取中心词、图示化赋予含义,一图抵万言
3、对话力
世界咖啡
跨界创新的达成并呈现,团队智慧的迸发与分享
遵循有意义的主题,营造开放轻松空间 深度会谈、异花授粉、成果汇报、行动路线
4、行动力 群策群力
促进问题解决、绩效提升、组织变革、快速产生行动方案、自动自发完成,启动集体智慧与效能
架构问题提出、障碍分析、头脑风暴、盈利矩阵陈列。特别适用于城镇会议、项目管理等,需使用群体决策 的繁杂问题讨论。
在国外,行动学习早已被 GE、IBM、西门子等诸多世界百强企业实践,证明是培养领导者首选法宝。上世纪,华润集团率先将行动学习导入组织,在其 行业并购、组织革新、业态发展 等诸多领域应用并得到惊人的成效。
发布时间:二〇一〇年三月
(报警部分)
第一部分:安全技术防范简介
安全技术防范是以安全防范技术为先导,以人力防范为基础,以技术防范和实体防范为手段,所建立的一种具有探测、延迟、反应有序结合的安全防范服务保障体系。他是以预防损失和预防犯罪为目的的一项公安业务和社会公共事业。
安全技术防范有两种不同的理解和解释。对于警察执法部门而言,安全技术防范就是利用安全防范技术开展安全防范工作的一项公安业务;而对于社会经济部门来说,安全技术防范就是利用安全防范技术为社会公众提供一种安全服务的产业。既然是一种产业,就要有产品的研制与开发,就要有系统的设计与工程的施工、服务和管理。
一、安全防范基本概念
安全防范的一般概念根据现在汉语词典的解释,所谓安全,就是没有危险、不受侵害、不出事故;所谓防范,就是防备、戒备,而防备是指作好准备以应付攻击或避免受害,戒备是指防备和保护。综合上述解释,是否可以给安全防范下如下定义:做好准备和保护,以应付攻击或者避免受害,从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见,安全是目的,防范是手段,通过防范的手段达到或实现安全的目的,就是安全防范的基本内涵。中文所讲的安全是一种广义的安全,他包括两层涵义:一指自然属性或准自然属性的安全,其二是指社会人文性的安全,即有明显认为属性的安全。自然属性或准自然属性的安全的被破坏主要不是由人的有目的参与而造成的;社会人文性破坏,主要是由于人的有目的的参与而造成的。因此,广义的讲,我们常常说的安全防范主要是指狭义的安全,国
外通常叫“保安”。
在西方,不用“安全防范”这个词,而用损失预防和犯罪预防这个概念。就像中文的安全与防范连在一起使用。综上所述,安全防范既是一项公安业务(警察执行部门),又是一项社会公共事业和社会经济事业。它们的发展和进步,既依赖于科学技术的发展和进步,同时又为科学技术的进步与发展提供和创造良好的社会环境。
大公共安全理念 所谓大公共安全理念,就是综合安全理念,就是为社会公共安全提供时时安全、处处安全的综合性安全服务。所谓社会公共安全服务保障体系,就是由政府发动、政府组织、社会各界(绝不是公安部一家、更不是公安部执法部门内部的某一机构)联合实施的综合安全系统工程(硬件、软件)和管理服务体系。
公众所需要的综合安全,不仅包括以防盗、防劫、防入侵、防破坏为主要内容的狭义“安全防范“,而且包括防火安全、交通安全、通信安全、信息安全以及人体防护、医疗救助防煤气泄漏等诸多内容。
二、安全防范的三种基本防范手段:人防、物防和技防
安全防范是社会公共安全的一部分,安全防范行业是社会公共安全行业的一个分支。就防范手段而言,安全防范包括人力防范、实体(物)防范和技术防范三个范畴。其中人力防范和实体防范是古已有之的传统防范手段,它们是安全防范的基础,随着科学技术的不断进步,这些传统的防范手段也不断融入新科技的内容。技术防范的概念是在近代科学技术(最初是电子报警技术)用于安全防范领域并逐渐形成的一种独立防范手段的过程中所产生的一种新的防范概念。由于现代科学技术的不断发展和普及应用,“技术防范”的概念也越来越普及,越来越为警察执法部门和社会公众所认可和接
受,以致成为使用频率很高的一个新词汇,技术防范的内容也随着科学技术的进步而不断更新。在科学技术迅猛发展的当今时代,可以说几乎所有的高新技术都将或迟或早的移植、应用于安全防范工作中。因此,“技术防范”在安全防范技术中的地位和作用将越来越重要,它已经带来了安全防范的一次新的革命。
安全防范的三个基本要素是:探测、延迟与反应。探测(Detection)是指感知显形和隐性风险事件的发生并发出报警;延迟(Delay)是指延长和推延风险事件发生的进程;反应(Response)是指组织力量为制止风险事件的发生所采取的快速行动。在安全防范的三种基本手段中,要实现防范的最终目的,都要围绕探测、延迟、反应这三个基本防范要素开展工作、采取措施,以预防和阻止风险事件的发生。当然,三种防范手段在实施防范的过程中,所起的作用有所不同。
基础的人力防范手段(人防)是利用人们自身的传感器(眼、耳等)进行探测,发现妨害或破坏安全的目标,作出反应;用声音警告、恐吓、设障、武器还击等手段来延迟或阻止危险的发生,在自身力量不足时还要发出求援信号,以期待做出进一步的反应,制止危险的发生或处理已发生的危险。
实体防范(物防)的主要作用在于推迟危险的发生,为“反应“提供足够的时间。现代的实体防范,已不是单纯物质屏障的被动防范,而是越来越多地采用高科技地手段,一方面使实体屏障被破坏地可能性变小,增大延迟时间;另一方面也使实体屏障本身增加探测和反应的功能。
技术防范手段可以说是人力防范手段和实体防范手段的功能延伸和加强,是对人力防范和实体防范在技术手段上的补充和加强。它要融入人力防范和实体防范之中,使人力防范和实体防范在探测、延迟、反应三个基本要
素中间不断地增加高科技含量,不断提高探测能力、延迟能力和反应能力,使防范手段真正起到作用,达到预期的目的。
探测、延迟和反应三个基本要素之间是相互联系、缺一不可的关系。一方面,探测要准确无误、延迟时间长短要合适,反应要迅速;另一方面,反应的总时间应小于(至多等于)探测加延迟的总时间。
三、安全防范技术与安全技术防范
安全防范技术是用于安全防范的专门技术,在国外,安全防范技术通常分为三类:物理技术防范(Physical Protection)、电子防范技术(Electronic Protection)、生物统计学防范技术(Biometric Protection)。这里的物理防范技术主要指实体防范技术,如建筑物和实体屏障以及与其匹配的各种实物设施、设备和产品(如门、窗、柜、锁等);电子防范技术主要是指应用于安全防范的电子、通信、计算机与信息处理及其相关技术,如:电子报警技术、视频监控技术、出入口控制技术、计算机网络技术以及其相关的各种软件、系统工程等。生物统计学防范技术是法庭科学的物证鉴定技术和安全防范技术中的模式识别相结合的产物,他主要是指利用人体的生物学特征进行安全技术防范的一种特殊技术门类,现在应用较广的有指纹、掌纹、眼纹、声纹等识别控制技术。
安全技术防范是以安全防范技术为先导,以人力防范为基础,以技术防范和实体防范为手段,所建立的一种具有探测、延迟、反应有序结合的安全防范服务保障体系。他是以预防损失和预防犯罪为目的的一项公安业务和社会公共事业。对于警察执法部门而言,安全技术防范就是利用安全防范技术开展安全防范工作的一项公安业务;而对于社会经济部门来说,安全技术防范就是利用安全防范技术为社会公众提供一种安全服务的产业。既然是一种
产业,就要有产品的研制与开发,就要有系统的设计与工程的施工、服务和管理。
四、安全防范技术的专业体系
安全技术防范作为社会公共安全科学技术的一个分支,具有其相对独立的技术内容和专业体系。根据我国安全防范行业的技术现状和未来发展,我们可以将安全防范技术按照学科专业、产品属性和应用领域的不同进行如下分类:A.入侵探测与防盗报警技术B.视频监控技术C.出入口目标识别与控制技术D.报警信息传输技术E.移动目标反劫、防盗报警技术F.社区安防与社会救助应急报警技术
实体防护技术G.防爆安检技术H.安全防范网络与系统集成技术I.安全防范工程设计与施工技术。
由于安全防范技术是正在发展中的新兴技术领域,因此上述专业的划分只具有相对意义。实际上上述各项专业技术本身,都涉及诸多不同的自然科学和技术的门类,它们之间又互相交*和相互渗透,专业的界限会变得越来越不明显,同一技术同时应用于不同专业的情况也会越来越多。
1.1概述
“安全防范”是公安保卫系统的专门术语,是指以维护社会公共安全为目的,防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等措施。而为了达到防入侵、防盗、防破坏等目的我们采用了以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备,并将其构成一个系统,由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的公安技术学科。
安全防范技术的器材、设备以及由其组成的系统能对入侵者做到快速反应,并及时发现和抓获罪犯,对犯罪分子有强大的威慑作用。而安全防范技术又能及时发现事故的隐患,预防破坏,减少事故和预防火灾,所以它是公
安保卫工作中很重要的预防手段。尤其是在现代化技术高度发展的今天,犯罪更趋智能化,手段更隐蔽,加强现代化的安防技术就显得更为重要。
安全防范技术涉及到社会的方方面面。社会上的重要单位和要害部门,如党政机关、军事设施、国家的动力系统、广播电视、通讯系统、国家重点文物单位、银行、仓库、百货大楼等等,这些单位的安全保卫工作极为重要,所以也是安全防范技术工作的重点。
党政机关,存放着大量的政治、经济、军事、文化、外交和科学技术等重大决策性文件和资料,是绝对机密的材料,它关系到国民经济的发展,这些机密同党和国家的命运息息相关,一旦被盗、被窃,将会给党和国家和利益造成重大损失,甚至危及国家安全。
党政机关又是党政领导等人的工作场所,他们的安全直接关系到党和国家的前程,所以公安保卫部门把确保党和国家领导人的安全作为一项重要的任务。用人防和现代化的防范技术来保证其人生安全,主要做好外国防线的周界防范,出入口的人防与技防,档案库、资料库、办公室的防入侵、防盗、防火的防范的系统工程。
在军事单位,在国防科研和生产单位,那儿存有或正在研制各种性能先进的武器装备或战略性武器,如核武器、导弹、飞机以及配套的电子或机械产品,它的研究、生产及其成果直接关系到国防现代化和国家的安危,其本身就是一项机密,一旦泄密将会造成不可弥补的严重后果。这些单位的周界、出入口、生产线和库房、资料档案室是安全防范的重点。
国家的重点建设项目,这些项目技术先进,机械化、自动化程度高,经济效益好,是国民经济发展的重要组成部分,它的发展直接影响了我国的财政收入,对满足人民群众日益增长的物质生活和文化生活的需要,起着重要 的作用,这些重点建设项目规模大、投资大、施工日期长,所以建设的全过程也是我们保卫工作的全过程,所有的原材料、设计图、资料、档案、重点关键设备、资金等全是我们防范的对象。
国家的重要文物单位、场所,保存了我为几千年的文化历史遗产,它反映了我国各历史发展阶段的社会制度、社会生产、社会生活的真实面貌,是研究历史、研究革命的最形象的实物,具有永久的保存价值。许多艺术品、工艺品反应了各历史世界文明的贡献,这些文物的价值是很难用金钱来衡量的,通常称无价之宝。随着市场经济的不断深入,文物的盗窃和反盗窃斗争日趋激烈。坚决执行国家颁的“博物馆安全保卫工作的规定”,保护文物安全,反盗窃、反破坏是我们安防工作重点之一。
银行、金融系统、金库,历来是犯罪分子选择作案的重要场所。这些单位是制造、发行、储存货币和金银的地辩证,如果被盗、被破坏,不仅国家在经济上遭受重大损失,也会影响国家建设和市场的稳定。储蓄所,尤其是地处偏远的储蓄所,是现金周转的主要场所,建立电视监控、报警、通讯相结合的安全防范系统是行之有效的保卫手段,实践证明取得了明显的防范效果。
大型商店、库房是国家物资的储备地,它是国民经济的重要组成部分,这里商品集中、资金集中,是国家财政收入的重要组成部分,每天有数以万计的人员流动。犯罪分子往往把这里作为作案的重要场所,因此这些场所的防盗、防火是安防工作的重点。
居民区的安全防范关系到社会的稳定,是社会安全防范的重点,决不能掉以轻心。社会治安的好坏,直接影响每个公民的人身安全和财产安全,直接影响了每个公民建设社会主义的积极性。安定团结是建设有中国特色的社
会主义不可缺少的基础条件,所以加强防火、防盗的职能,安装防撬、防砸的保险门,建立装有门窗开关报警器为主的社区安防系统是行之有效的防范手段。
利用安全防范技术进行安全防范道德对犯罪分子有种威慑作用,使其不敢轻易作案。如小区的安防系统、门窗的开关报警器能及时发现犯罪分子的作案时间和地点,使其不敢轻易动手。商品、自选市场的电视监控系统使商品和自选市场的失窃北大大减少,银行的柜员制和大厅的监控系统也使犯罪分子望而生畏,所以对预防犯罪相当有效。
其次,一旦出现了入侵、盗窃等犯罪活动,安全防范系统能及时发现、及时报警,电视监控系统能自动记录下犯罪现场以及犯罪分子的犯罪过程,以便及时破案,节省了大量人力、物力。重要单位,要害部门安装了多功能、多层次的安防监控系统后,大大减少了巡逻值班人员,从而提高效率,减少开支。
安装防火的防范报警系统,能在火灾发生的萌芽状态及时得到扑灭,以避免重大火灾事故的发生。
将防火、防入侵、防盗、防破坏、防暴和通讯联络等各分系统进行联合设计,组成一个综合的、多功能的安防控制系统是我们安全防范技术工作的民展方向。
1.2 安全防范技术内容、器材和系统
根据我国各部门任务的分工情况,将入侵防盗报警、防火、防暴以及安全检查技术统称为社会公共安全防范技术。
安防系统通常由探测器、信号传输信道和控制器组成。
入侵探测器是用来探测入侵者移动或其它动作的由电子及机械部件组成的装置。它通常由传感器和前置信号处理电路两部分组成。根据不同的防范场所,我们选用不同的信号传感器,如气压、温度、振动、幅度传感器等,来探测和预报各种危险情况。如红外探测器中的红外传感器能探测出被测物体表面的热变化率,从而判断被测物体的运动情况而引起报警;震动电磁传感器能探测出物体的震动,把它固定在地面或保险柜上,就能探测出入侵者走动或撬挖保险柜的动作。前置信号处理电路将传感器输出的电信号放在处理后变成信道中传输的电信号,此信号常称为探测电信号。
信号传输信道种类极多,通常分有线信道和无线信道。有线信道常数用双绞线、电力线、电话线、电缆或光缆传输探测电信号,而无线信道则是将控测电信号调制到规定的无线电频段上,用无线电波传输控测电信号。
控制器通常由信号处理器和千警装置组成。由有线或无线信道送来的探测电信号经信号处理器作深入处理,以判断“有”或“无”危险信号,若有情况,控制器就控制告警装置,发出声光报警信号,引起值班人员的警觉,以采取相应的措施;或直接向公安保卫部门发出报警信号。
用于安全防范技术的产品多种多样、各种不同类型传感器组成的探测器,应用在不同的地点、场合,取得了良好的效果。报警器材名目繁多,对报警器材进行分类,有利于掌握它的工作原理、构造和适用的场合。
报警器材通常按其传感器种类、工作方式、警戒范围来区分。
1、按传感器种类分类:按传感器的种类,即按传感器探测的物理量工业来区分,通常有:开关报警器,震动报警器,超声、次声报警器,红外报警器,微波、激光报警器,烟感和温感报警器等等。
2、按工作方式来分类:按工作方式分类有:主动和被动报警器。被动探测报警器,在工作时不需向探测现场发出信号,而领先被测物体自身存在的能量进行检测。在接收传感器上平时输出一个稳定的信号,当出现情况时,稳定信号被破坏,经处理发出报警信号。而主动报警器因工作时,探测器要向探测现场发出某种形式的能量,经反向
或直射在传感器上形成一个稳定信号,当出现危险情况时,稳定信号被破坏,信号处理后,产生报警信号。
3、按警戒范围分类:按警范围分可分成点、线、面和空间探测报警器。点控制报警器官警戒的仅是某一点,如门窗、柜台、保险柜,当这一监控点出现危险情况时,即发出报警信号,通常由微动开关方式或磁控开关方式报警控制。线控制报警器警戒的是一条线,当这条警戒线上出现危险情况时,发出报警信号。如光电报警器或激光报警器,先由光源或激光器发出一束光或激光,被接收器接收,当光和激光被遮断,报警器即发出报警信号。面控制报警器警戒范围为一个面,当警戒面上出现危害时,即发出报警信号。如震动报警器装在一面墙上,当墙面上任何一点受到震动时即发出报警信号。空间控制报警器警戒的范围是一个空间的任意处出现入侵危害时,即发出报警信号。如在微波多普勒报警器所警戒的空间内,入侵者从门窗、天花板或地板的任何一处入分都会产生报警信号。磁控开关和微动开关报警器常用作控制报警器。主动红外、感应式报警器常用作线控制报警器。
震动式、感应式报警器常用作面控制报警器。而声控和声发射式、超声波、红我、视频运动式、感温和感烟式报警常用作空间防范控制报警器。也有按报警器材用途分类的,如防盗防破坏报警器、防火报警器、防爆炸报警器等。有时还按探测电信号传输信道分类,分有线报警器和无线报警器。
1.3 安全防范技术工程程序
安全防范工程是指用于维护社会公共安全和预防灾害事故为目的的报警、电视监控、通讯、出入口控制、防爆、安全检查等工程。工程由建设单位提出委托,由持省市级以上公安技术防范管理部门审批、发放的设计、施工资质证书的专业设计、施工单位进行设计和施工。工程的立项、设计、招
标,委托、施工、验收必须严格按照公安主管部门要求的程序进行。
1.4 安全防范技术系统的发展趋势
近年来,尤其随着现代化科学技术的飞速发展,犯罪分子犯罪智能化、复杂化、隐蔽性更强,因此促使防范技术手段不论在器件上,还是系统的功能上都有飞速的发展。器件上的探测器由大势所原先较简单、功能单一的初级产品发展成多种技术复合的高新产品。器件上的探测器由比较简单、功能单一的初级产品发展成多种技术复合的高新产品。如微波―被动红外复合的探测器,它将微波和红外探测技术集中运用在一体。在控制范围内,只有二种报警技术的探测器都产生报警信号时,才输出报警信号。它既能保持微波探测器可靠性强、与热源无关的优点又集被动红外探测器无需照明和亮度要求、可昼准备运行的特点,大大降低探测器的误报率。这种复合型报警探测器的误报率则单技术微波报警器误报率的几百分之一。又例如利用声音和振动技术的复合型双鉴式玻璃报警器,探测器只有在同时感受到玻璃振动时的振动和破碎时的高频声音,才发生报警信号,从而大大减弱因窗户的振动而引起的误报,提高了报警的准确性。电视监控系统飞速发展使安全防范的技术更有效,更直观。微光、红外摄像机的研究开发成功,能使安全防范实现全天侯及昼夜工作,摄像机的微型化和智能化使探测器更隐蔽。长时间录像装置能24小时、30天、甚至更长时间记录。一个大型的企业、几个分系统构成一个综合的安防系统,它既有人侵防盗的功能,又有防火、防暴和安全检查的功能。当某一被探测点发出报警信号,能自动通过电话线向报警中心报警,而报警中心也能自动探知报警信号的性质、地点及其它。探测信号的传输也由常规的模拟量的有线传输,转为数字的无线传输,大大降低了施工过程中的布线工作量,节约了材料和劳力。报警控制器采用了大容量的CPU,使信号和控制实现了计算机总线控制,大大降低了系统安装的工作量,提高了系统的可靠性。我们将继续采用更新的电子技术和计算机技术进一步提高安防器材的稳定性和可靠度,进一步提高系统的功能,使人们的安全防范技术在打击犯罪、保护人民利益中作出贡献。
1.5现在使用的安防系统的分类 ●入侵探测与防盗报警技术
●视频监控技术
●出入口目标识别与控制技术
●报警信息传输技术
●移动目标反劫、防盗报警技术
●社区安防与社会救助应急报警技术
●实体防护技术
●防爆安检技术 ●生物识别技术 ●楼宇智能化集成系统
●安全防范网络与系统集成技术
●安全防范工程设计与施工技术
第二部分:安全技术防范系统组成
一、防盗报警器的组成
防盗报警器通常由入侵探测器、信道和报警控制器三部分组成。
1、入侵探测器:入侵探测器是指安装在需要防范的部位或场所的能感知出现危险情况的设备。入侵探测器的必备条件:(1)具有说明书说明的产品标准所规定的功能;(2)要有过流保护;(3)要有防拆功能;(4)另敏度和范围可调;(5)宽电压工作范围;(6)要有直流备用电源;(银行、仓库、文物单位应为24小时,商业报警系统应为16小时)(7)接口为:警戒状态为无电位的常闭触点或导通电阻不大于100Ω,报警状态或未加电时为常闭触点开路或开路电阻不小于MΩ;(8)在正常气候下,连续工作7天不应该出现误报和漏报。入侵探测器通常由传感器和前置信号处理器两部分组成。传感器:将被探测的物理量(如力、压力、重力、应力、位移、速度、加速度、振动、冲击、温度、声响、强光等)转换成相应的,易于处理的电量(如电流、电压、电阻、电感、电容等)输出的一种转换装置。
前置信号处理器:将原始电信号进行加工处理,如放大、滤波等,使之成为适合在信道中传输信号,我们称之为探测电信号。
2、信道:是指信号传输的媒介。如双绞线、电话线、同轴电缆、超短波等,发射功率在1—10W。信道可分为:
(1)有线信道:布线方式:树枝状布线,这种线路自由排列,可做到线
路最短;环状布线,可靠性高,任一处断线不影响正常运行,同一线两处断线才需要维修。
(2)无线信道:无委分配给报警系统的专用无线电频率为:第一组:36.050兆赫;36.075兆赫;36.125兆赫。第二组:36.350兆赫;36.375兆赫;36.425兆赫。第三组:36.650兆赫;36.675兆赫;36.725兆赫。
3、报警控制器:性能要求:
(1)能给探测器供电12—15V;(2)具有报警功能,指示报警部位,发出声光警示;(3)防破坏报警功能,短路或断路报警;(4)自检功能;(5)报警输出;(6)报警输入分类,瞬时报警、紧急报警、延时报警、防拆报警等;(7)宽电源电压适用范围;(8)电源转换AC--DC;(9)过流保护;(10)过压运行;(11)欠压告警;(12)声压要求;(13)稳定性要求,连续7天正常工作;(14)耐久性要求,循环6000次不应有故障。
二、防盗报警器分类
1、开关报警器:由前置开关探测器(磁控开关、微动开关、行程开关等)、开关控制电路、音响控制电路和扬声器组成,见下图.2、振动探测器:能够响应由被探测目标走动、敲打墙壁、门窗、保险柜等物体引起振动,并进入报警状态的装置,见下图。
注意:安装环境必须没有声响信号干扰,安装位置要远离振动源(电机、电冰箱等),安装牢固,使用普通导线要远离电源线、电话线2米左右。
3、声控探测器:能够响应由空气传播的声响,并进入报警状态的装置,见下图。
注意:每个报警器都有一个“报警—监听”开关,其它报警器不具有自身复核这种能力,但是这种报警器对音频范围内的声干扰一般无能为力,如雷声、雨声、风声和室外的杂扰声等,必须安装于十分安静的区域。
4、超声波探测器:在密闭空间内形成稳定的声场,若破坏声场则引起报警,如下图。
注意:安装环境必须是密闭的,超声波发射机发射的超声波(机械波),可以充满整个空间,不留死角,不受干扰,只要发射与发射的频率相同,就不会报警,当入侵者在探测区域移动,便产生多普勒频移,于是报警。超声波会吸引昆虫,因此在昆虫多的地方不适宜使用。
5、微波探测器:接收器收到的微波信号频率与发射器的相同,则不产生报
警;当接收器收到的微波信号由于多普勒频移(多普勒效应)频率与发射器的不相同,则发出报警信号,如下图。
注意:微波探测器由于具有较强的穿透性,因此它可以伪装和隐蔽安装,它不受空气流动、热源、光源、电话、空调设备等影响,有较好的可靠性;但是又由于穿透性较强,安装时要注意:(1)不能对着可移动物体;(2)必须注意安装位置和调整灵敏度,不能穿透防护区域;(3)安装必须牢固,不能晃动;(4)探头不能对着闪烁的光源;(5)安装位置高于地面2米。
6、主动红外探测器:发射机发射出一束经调制的红外光束,被接收机接收,形成一条由红外光束组成的警戒线,当红外光束被部分或全部遮挡,接收机收到的红外信号发生突变,提取这一变化,经放大并做适当处理,即控制发出报警信号,如下图。
注意:警戒范围内必须没有遮挡物,镜片用久了以后要除尘,考虑室外自然环境因素,实际警戒距离应为设计警戒距离的30%。
第三部分:安全技术防范系统设计
(参见《GB50348-2004安全防范工程技术规范》)
(视频部分)
闭路电视监控系统是安全防范工程的重要组成部分,在被监控地区和部位安装各种摄像机、报警器、监听复核器等前端器材及辅助设备,把所产生的图像、声音和报警信息,通过有线或无线传输系统送到装有各种终端设备的主控中心、分控中心,在相应的监视器、喇叭、录像机(录音机)、报警显示板或CRT终端上进行图像、数据显示和记录,值班人员根据显示情况在控制台进行操作切换、跟踪监视、录像录音,也可由微机终端按预定方案进行程控处理;指挥人员通过有线电台或无线电台下达指挥命令,值班人员根据命令采取行动。所以,闭路电视监控系统广泛应用于保卫、治安、交通管理和消防等方面。
闭路电视监控系统通常由前端设备、信道(传输设备)和终端设备组成。
一、前端设备
根据安全防范的使用要求,前端设备一般都公开或秘密的安装在现场的户内或户外,一年四季工作。因此,前端设备必须具有较高的技术指标和高可靠性,同时要求有相应的防护措施。
前端设备包括摄像机、多功能防护罩、固定或电动云台、探测器及接口控制设备,对摄像机来说,根据环境条件和使用条件要求必须配有适当的镜头,如定焦镜头、自动光圈镜头、自动/手动光圈变焦变倍镜头等。根据环境条件不同也可以选用黑白摄像机、彩色摄像机、普通摄像机、低照度摄像机、高清晰度摄像机等。
二、传输设备
传输设备承担着把前端设备产生的图像视频信号、监听音频信号和报警信号传送到控制中心的终端设备上,并把控制中心的控制和指令信号送到前
端设备。通常都采用有线传输和无线传输或两种方式相结合的传输系统。
1、有线传输方式
包括单缆多路载频(FM、AM)传输,光缆传输(单缆单路、单缆多路),电话线传输、双绞线传输、网络传输、同轴电缆(单缆单路、单缆多路)传输等。
2、无线传输方式
对于图像信号由于受视频带宽和信号拥挤的限制,一般采用单路载频(GMHZ)传送方式(小微波)。报警信号及其控制指令的无线传输,一般都与主机的通讯方式或各系统间的联网方式有关,一般在所规定的36MHZ频段内的9个频点上进行调制传输。
三、终端设备
终端设备是整个监控系统的中枢,包括显示记录设备、控制切换设备、通讯联络设备以及其它辅助设备等。
1、显示记录设备
从传输设备终端接收到的各种图像信号、监听信号和报警信号被送到中心控制室,根据系统功能要求在相应的设备上进行显示、监听、报警和录像(录音)。这些设备包括监视器、音箱、录像机、视频分配器、切换器、补偿器、时间信号发生器、报警显示板、云台控制器、电脑系统等。
2、控制切换设备
包括微处理器、硬件切换器、分配切换开关和调节机构等,根据系统功能要求进行控制、查询,从而得到所需要的信息,并通过传输系统送到终端,在相应的设备上进行固定、显示、录像等。
3、通讯指挥系统
主要用于指挥,包括对讲、电话、无线电台网等。
四、系统主要功能
1、多路信号输入,单路或多路视频信号输出
2、视频切换功能
3、摄像机编号显示、时间显示、汉子说明
4、报警复核
5、遥控功能
6、长时间自动录像
7、交直流电源可自动切换
五、有关摄像机几个参数的计算
1、摄像机成像尺寸:单位(mm)
METRIC Conversions(度量转换)mm╳0.03937=inch(英寸)
m╳3.281=feet(英尺)
2、
For example 1 :
3、
For example 2 :
4、
如果焦距和成像大小已知,则视角可以通过以下计算
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