導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇現(xiàn)代無線通信技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

二是逐漸發(fā)展的藍牙技術。由于發(fā)展的藍牙技術比較適合的無線通信則是屬于短距離的，這項通信技術的基礎就是現(xiàn)代化無線通信技術，那么在使用藍牙技術的過程當中，通過將無線數(shù)據(jù)與語音當成載體來實現(xiàn)短距離的無線通信，藍牙技術的主要服務對象就是移動與固定的終端設備，可以將傳輸數(shù)據(jù)與信息的服務提供給用戶，在實施傳輸?shù)倪^程當中，最長的傳輸距離是十米，傳輸頻段是2.4HGzISM，速率是1Mbps，因此適用的是通信是短距離。

三是日期發(fā)展的無線寬帶技術。通常來說，在如今我國實施的無線寬帶接入方式主要是以下幾種，第一種接入方式是多點微波接入技術，往往這項技術則是應用在多項低頻波段當中，并且也僅僅是局限在2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz三種波段，這就導致存在比較小的應用范圍；第二種接入方式就是紅外光通信接入，在進行運用這樣的接入技術的過程當中，具備特別高的傳輸速度，導致保持在3MB/s至621MB/s的范圍之內，還可以實現(xiàn)快速傳播數(shù)據(jù)，另外受到紅外線工作波段的影響，那么就導致傳輸能夠得到上百米的距離，另外還并不會影響別的通信系統(tǒng)，在接受與發(fā)射無線信號等方面使用的是光學儀器；第三種接入方式就是衛(wèi)星接入技術，這樣的寬帶接入技術其主要是在教育事業(yè)、房地產、金融等這些行業(yè)領域當中運用，借助于運用這項技術，以便可以實現(xiàn)快速分發(fā)數(shù)據(jù)包、快速接入互聯(lián)網(wǎng)等服務，其所具備的穩(wěn)定性顯得特別高，這些行業(yè)領域都比較親睞這種接入方式；第四種接入方式就是微波寬帶接入技術，在進行無線微波寬帶技術進行使用的過程當中，應該將其頻段保持在28GHz左右，借助于蜂窩式網(wǎng)絡布局，以便可以將受到傳輸距離導致的損耗降低，而且在這一過程當中，這樣的蜂窩式網(wǎng)絡比較還能夠將發(fā)射無線通信的功率減少，實現(xiàn)近距離雙向傳輸語言、圖像、數(shù)據(jù)。

四是超寬帶技術。這項技術的基礎就是無線載波，借助于無線通信當中比較小單位的納秒級別的非正弦型波載，通過脈沖這樣形式運用來傳輸相應的數(shù)據(jù)，這一技術擁有特別寬的覆蓋頻譜，可以實現(xiàn)低功耗與低程序下的傳輸數(shù)據(jù)，因此廣泛的在諸多領域采用。

2當前我國無線通信技術發(fā)展趨勢

一是信息個人化方向。由于在當前迅速發(fā)展的信息技術背景下，信息個人化這逐步發(fā)展成為一種主要的未來信息產業(yè)發(fā)展方向之一，那么出現(xiàn)的移動IP這項技術手段這也正是手段與方式推動個人化信息發(fā)展，移動IP技術能夠做到在手機上面應用各種信息化實現(xiàn)，如今所出現(xiàn)的逐漸普及手機這也為這一發(fā)展的實施起到推動作用，完美結合移動智能網(wǎng)技術和IP技術勢必也會推動快速發(fā)展實現(xiàn)推動全球個人通信，這也就顯示出即將到來信息個人化時代。

篇2

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篇3

前言

目前，劉家峽水電廠廠房安裝間安裝有兩臺400噸橋式起重機，作用是承擔水輪發(fā)電機組各部件分解檢修及安裝間各種起重吊裝任務。其作業(yè)方式為現(xiàn)場指揮人員手勢及哨音發(fā)令，天車司機受令執(zhí)行操作的方式。這種方式為單方向發(fā)令并執(zhí)行的操作，并沒有反饋環(huán)節(jié)，造成指揮人員與天車司機相互間無法溝通。由于廠房安裝間環(huán)境復雜，而且指揮人員與天車司機相距直線甚至達到30米， 并且環(huán)境嘈雜，經(jīng)常出現(xiàn)受令司機錯誤理解指揮人員指令，或者兩臺天車同時作業(yè)時兩組作業(yè)人員相互產生干擾的情況。隨著科學的進步，設備的更新，指揮人員與天車司機的及時溝通顯得尤為重要。

1 無線通信技術

無線通信，顧名思義就是利用無線電波（非線纜）來實現(xiàn)與設備位置無關的人機信息交互。在工作現(xiàn)場。一些環(huán)境下禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線通信系統(tǒng)很難發(fā)揮作用，因為無線通信效地彌補了有線通信的不足。

2 無線通信技術在使用時的特點

2.1 無線通信的優(yōu)點：

（1）無線通拓撲更適合工業(yè)網(wǎng)絡應用，支持點到點的連接以及廣播拓撲；

（2）不需要布線，省去施工的麻煩，保證通信安全性。

2.2 無線通信的缺點：

（1）由于工作環(huán)境為發(fā)電廠，所以內場電磁場非常強大，無線通信會受到干擾；

（2）作業(yè)現(xiàn)場并排擺放發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制柜，無線通信會干擾勵磁系統(tǒng)正常運行。

3 無線通信在起重作業(yè)中的應用

從前面的介紹不難發(fā)現(xiàn)，無線通信技術具有著非常明顯的優(yōu)點及缺點。本文以現(xiàn)場實際生產情況為出發(fā)點，探討無線通信技術在兩臺橋式起重機人機系統(tǒng)的應用。如圖1所示。

3.1 現(xiàn)場總體控制

現(xiàn)場總指揮可以直接向兩臺天車指揮人員下達吊裝命令，以實現(xiàn)整個吊裝過程的總體控制，以及總體吊裝方案的實施。

3.2 單臺天車人機交互

天車指揮人員接到吊裝命令后，在具體作業(yè)過程中可以直接向天車司機下達明確指令。而天車司機自身或天車遇到問題時也可以反饋給天車指揮人員，從而有效的避免了單向信息流造成的不可控現(xiàn)象。而且由于天車指揮人員直接看到被吊裝設備的實際情況，如果被吊裝設備出現(xiàn)問題可以及時果斷的進行緊急停車操作，從而極大地降低了現(xiàn)場發(fā)生事故和誤操作的概率。

3.3 雙天車聯(lián)動系統(tǒng)

水輪發(fā)電機組分解過程中，分解起吊發(fā)電機轉子時需要雙天車聯(lián)動動作，而且發(fā)電機定轉子線棒之間間隙很小，此時兩臺天車聯(lián)動動作過程中的平衡性及同步性顯得尤為重要。而兩組天車操作組在正式起吊前的鋼絲繩預緊及尋找平衡點的工作最重要的溝通協(xié)作可以方便的實現(xiàn)。

4 無線通信在應用中缺點的克服

無線通信實際是電磁波來傳遞信息，所以在發(fā)電廠這個強磁場特殊環(huán)境中有自身的缺點。

從原理上出發(fā)，只要所在磁場與無線通信的電磁波不是同一個頻率就可以有效克服它在使用過程中的缺點。所以我們在采用無線通信時，可以使用無線信號數(shù)字加密、解密方式，這樣不僅無線通信自身不會受到感染，而且無線通信電磁波也不會影響發(fā)電機組的自動化原件工作。

結束語

隨著科學的進步，設備的更新，在多工種協(xié)同作業(yè)過程中對起重操作要求越來越嚴格的情況下，我們使用無線通信技術對整個作業(yè)過程“可控、在控”成為可能。并且它適用于各種工業(yè)環(huán)境，即使在極惡劣的情況下也能夠保證安全性和可靠性。無線通信在起重作業(yè)的發(fā)展空間十分巨大！

致謝

在本次論文寫作過程中，感謝各級領導予以的大力支持，同時感謝機械分場起重班各位同事為本文提供建議及信息反饋。

同時由于專業(yè)知識有限，誠懇地請各位領導對本論文多加批評指正，使我們及時完善論文的不足之處。

謹此致謝！

參 考 文 獻

篇4

一、概述

電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行應運而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。我國的電力通信網(wǎng)經(jīng)過幾十年風風雨雨的建設，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無線通信技術的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無線通信網(wǎng)不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優(yōu)缺點，并分析其在電力系統(tǒng)的應用前景。

二、無線技術介紹

（一）無線通信技術的概念

目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。

（二）無線通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀

無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)（WWAN）。

總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業(yè)務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)。

1.主流無線通信技術

從技術發(fā)展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。

2.其他無線通信技術

除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛(wèi)星通信等長距離通信技術。

（1）IrDA：Infrared Data Association，是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。

（3）RFID：Radio Frequency Identification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。

（4）UWB：Ultra Wideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統(tǒng)的復雜性，降低成本。

三、無線技術優(yōu)劣分析

（一）WLAN技術分析

Wi-Fi的技術和產品已經(jīng)相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網(wǎng)，作為有線網(wǎng)絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無線網(wǎng)絡使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數(shù)據(jù)甚至進入未受保護的公司內部局域網(wǎng)。

（二）WiMax技術分析

WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規(guī)模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來移動技術的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡接入服務。

（三）WMN技術分析

WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規(guī)模應用。從應用前景看，WMN 這一新興網(wǎng)絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對目標對象進行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應用到環(huán)境檢測、工業(yè)、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN 更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。

（四）3G技術分析

3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協(xié)議在內的完整標準的制訂工作。3G網(wǎng)絡部署已具備相當?shù)膶嵺`經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經(jīng)建設了3G的網(wǎng)絡。3G技術已經(jīng)進入可以實用的階段，還有很多國家和地區(qū)正在建設或將要建設3G網(wǎng)絡。

（五）LMDS技術分析

本地多點分布業(yè)務系統(tǒng)LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數(shù)字雙工語音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通過扇區(qū)或基站設備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調制為射頻信號發(fā)射出去，在其覆蓋區(qū)域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向對稱高帶寬無線傳輸。

（六）MMDS技術分析

MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環(huán)境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統(tǒng)一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。 　 （七）集群通信技術分析

數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統(tǒng)的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實用技術，所以對數(shù)字系統(tǒng)來說，保密性也有很大改善。

數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務服務，也就是說除數(shù)字語音信號外，還可以傳輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號，因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務功能。

（八）點對點微波通信技術分析

微波傳輸?shù)膬?yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢可以更快地滿足新業(yè)務發(fā)展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發(fā)展是有保障的，對于運營商的新業(yè)務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統(tǒng)將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發(fā)展。

（九）衛(wèi)星通信技術分析

利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接入設施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實際的方案，經(jīng)濟又可靠。

但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經(jīng)濟的；而將衛(wèi)星通信作為應急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。

四、無線技術綜合比較

目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。

首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統(tǒng)一的國際標準，其余的技術均已經(jīng)完成標準化工作，并且都進行了試驗網(wǎng)建設和商業(yè)網(wǎng)建設。

從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。

從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網(wǎng)無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛(wèi)星通信、點對點微波則屬于廣域網(wǎng)技術，通常用于通信主干組網(wǎng)建設。

從傳輸速率上看，點對點微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。

從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。

篇5

隨著網(wǎng)絡科技的迅猛發(fā)展，電廠日常運行維護對監(jiān)測設備狀態(tài)要求更高。當前的監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測已經(jīng)不能滿足電廠安全可靠經(jīng)濟越來越高的要求。目前，電廠設備狀態(tài)監(jiān)測一般采用較為成熟的有線通信方式進行實時監(jiān)測，將傳感器安裝到帶監(jiān)測設備的測量點采集所需數(shù)據(jù)，并將所采數(shù)據(jù)通過電纜等有線方式傳輸給監(jiān)控中進行分析處理，該有線通信容易受到諸如安裝場所和維修等方面的限制，不能保證補數(shù)據(jù)的實時性、完整性以及可靠性，限制了電廠設備的實時故障監(jiān)測?，F(xiàn)代監(jiān)測系統(tǒng)是基于無線通信技術的實時監(jiān)測系統(tǒng)，利用ZigBee無線網(wǎng)絡技術進行無線通信，將有效的實時監(jiān)測電廠設備運行狀態(tài)，保證電廠的高效經(jīng)濟的生產。

1.無線通信技術

無線通信時利用電磁波信號能夠在自由空間傳播的特換信息的通信方式。無線通信具有移動性、廣播性和共享性等優(yōu)點，無線通信的范圍極為廣泛，因此無線通信系統(tǒng)也有不同分類[1]。

ZigBee是新興的近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率、低復雜度、低成本以及高安全性的雙向無線網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)一些短距離、復雜場合的參數(shù)采集以及實時跟蹤定位。ZigBee無線網(wǎng)絡的硬件結構主要有傳感器節(jié)點、路由器節(jié)點以及協(xié)調器組成，其中協(xié)調器主要負責信息傳輸、任務調度、電源監(jiān)測以及網(wǎng)絡節(jié)點調度管理等工作[2]。ZigBee無線網(wǎng)絡分為主節(jié)點、路由節(jié)點以及終端節(jié)點三個節(jié)點類型，這些特點使得ZigBee技術極其適合于無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，起到短距離的無線接連的功能。在電廠設備故障診斷系統(tǒng)中應用ZigBee無線通信技術有著顯著優(yōu)勢[3]。

2.前端數(shù)據(jù)采集模塊

電廠設備故障診斷系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及故障診斷系統(tǒng)三部分組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器、A/D轉換模塊、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)發(fā)送部分組成，實時采集電廠設備的各部分運行狀態(tài)；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由ZigBee無線模塊構成，實時將電廠設備各種工況數(shù)據(jù)無線通信傳輸給上位機進行故障診斷；上位利用提前建立的故障診斷軟件對電廠設備運行狀態(tài)進行實時工況監(jiān)測以及故障診斷，并顯示出動態(tài)圖形。動態(tài)數(shù)據(jù)庫中存放著當前檢測數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和中間結果。通過應用該系統(tǒng)，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測電廠設備運行狀態(tài)以及在線故障診斷。

（1）傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計

故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊以及能量供應模塊四部分組成。傳感器模塊功能主要是：監(jiān)測區(qū)域內數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)的模數(shù)轉換；處理器模塊功能為控制傳感器節(jié)點的操作、存儲和處理所采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；無線通信模塊功能是與其他傳感器網(wǎng)絡節(jié)點進行無線傳輸通信，交換控制信息以及收發(fā)采集的數(shù)據(jù)；能量供應模塊為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點提供運行所需要的能量，一般情況下該能量模塊采用微型電池供電。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件結構圖如圖1所示。

（2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

系統(tǒng)各測點采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線發(fā)送模塊發(fā)送至上位機監(jiān)控中心，利用故障診斷系統(tǒng)對接收的數(shù)據(jù)進行處理分析，診斷故障并判別故障類型。

（3）傳感器節(jié)點的程序流程

傳感器節(jié)點的系統(tǒng)程序設計，選擇Metr-werks公司的Code Warrior作為系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，傳感器節(jié)點之間采用串口通信模式，數(shù)據(jù)的收發(fā)利用傳輸中斷方式完成。數(shù)據(jù)的傳輸采用主從節(jié)點方式，采用USB借口與PC機通信，從節(jié)點向主節(jié)點發(fā)送中斷請求。主節(jié)點的功能：發(fā)送接收本節(jié)點的數(shù)據(jù)；接收處理并轉發(fā)從節(jié)點數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中的節(jié)點一般情況下都處于休眠，當有中斷請求的時候才被激活并進行工作。節(jié)點的程序流程如圖2所示：

3.設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

電廠設備運行狀態(tài)檢修的首要問題設備運行監(jiān)測與診斷，換言之，沒有成熟的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術就沒有真正的運行狀態(tài)檢修。在設備監(jiān)測與故障診斷過程中，監(jiān)測是采集設備各種工況數(shù)據(jù)的過程，診斷是判斷比較采集的數(shù)據(jù)與設計值或者經(jīng)驗值的過程，監(jiān)測與診斷是掌握設備的性能和健康狀況的過程，可以通過以下兩個方面實現(xiàn)：建立完善的在線監(jiān)測系統(tǒng)和便攜式監(jiān)測系統(tǒng)；合理進行靜、動態(tài)診斷。其中靜態(tài)診斷主要是針對機組停止運行后，進行的諸如大修標準檢查、管壁厚度測量、葉片靜頻測試、軸承磨損檢查、無損探傷、水垢化學分析以及材料性能檢查的預期性檢查項目，動態(tài)診斷是電廠設備系統(tǒng)運行過程中，通過在線、離線的監(jiān)測系統(tǒng)或者人的直觀判斷，獲取設備運行狀態(tài)信息的過程，例如：絕緣過程在線監(jiān)測、紅外溫度監(jiān)測、溫度在線監(jiān)測、四管爆漏在線監(jiān)測、振動離線和在線監(jiān)測、油液離線和在線監(jiān)測以及點檢管理系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)主要監(jiān)測設備狀態(tài)、狀態(tài)分析和預測狀態(tài)變化趨勢以及診斷判別故障類型和原因。監(jiān)測和診斷電廠設備過程中，往往可以依據(jù)多方面判別設備是否運行正常，像邏輯框圖、國家或者行業(yè)標準、系統(tǒng)定值以及設備運行規(guī)程等各種依據(jù)。因此實現(xiàn)狀態(tài)檢修的關鍵是建立設備管理規(guī)范和可靠的設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。

電廠設備幾乎都是復雜的機電設備，由于工作環(huán)境和使用壽命的限制，電廠設備中的部件不可避免會出現(xiàn)一些故障，這些故障常常表現(xiàn)為強烈的非線性、非Gauss以及非平穩(wěn)性，而且常常會并發(fā)多種故障。故障診斷模塊不僅包含傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析方法，而且有現(xiàn)代的非平穩(wěn)信號處理技術，為非平穩(wěn)故障的診斷提供了強有力的工具。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)結合建立設備專家統(tǒng)知識庫和故障診斷軟件，該軟件具有強大的信號分析能力，從時頻域、幅值域等角度提供直觀圖譜，通過對信號的分析處理實現(xiàn)對設備工況監(jiān)測與故障診斷，并顯示動態(tài)圖形。

4.結論

電廠設備的自動化程度和故障診斷能力直接影響了電廠的經(jīng)濟效益，因此提高設備的監(jiān)控水平特別重要。ZigBee網(wǎng)絡無線通信技術作為無線通信的關鍵技術，具有部署速度快、監(jiān)測精度高、覆蓋區(qū)域大等優(yōu)點，能夠很好的解決有線傳輸?shù)囊幌盗袉栴}。將ZigBee無線通信技術應用到電廠設備的故障診斷系統(tǒng)中，實現(xiàn)對電廠設備的運行狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷，能夠很好的提高電廠的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]孫偉.基于無線通信的數(shù)據(jù)采集及故障診斷系統(tǒng)研究[D].浙江大學碩士學位論文，2010（1）：5-8.

[2]盛平，王玉秀，郭洋洋，王雷強.基于ZigBee和3G的多污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].2011（29）：504-505.

篇6

1前言

計算機技術的廣泛應用和信息數(shù)字化的高新技術的不斷進步，促進了當代測繪工程的迅猛發(fā)展，同時帶來了巨大且富有現(xiàn)實意義的發(fā)展前景和發(fā)展空間，測繪工程在理論方面或者是在實際操作上發(fā)生了翻天覆地的改變，由圖紙化的傳統(tǒng)測量技術向電子化的現(xiàn)代測量技術邁進，這將對采樣收集空間數(shù)據(jù)方面有著非常重要的積極影響，這不僅是時代潮流變化的發(fā)展要求，也是創(chuàng)建科技中國的首要任務。當然，關于常規(guī)化的通信技術運用在測繪工程上是無法滿足測繪工程發(fā)展的時代要求，所以我們要探究更為完美的無線通信技術，無線通信技術不僅能提高測繪工程的工作效率，使得在室外也能進行通訊并完成作業(yè)，解決了傳統(tǒng)上圖紙化作業(yè)的難題，降低了測繪人員的工作難度，減少了人力資源和時間的浪費，增強了測繪工程的準確度，這對測繪工程的改革與發(fā)展有著重要的積極作用。

2無線通信技術的概述

無線通信（Wirelesscommunication）是一種通過電磁波等信號媒介進行信息交換的通信方式。無線通信系統(tǒng)由多個移動站與一個基準站組成。移動站主要包括了電源、主機、GPRS等，另外基準站則包括GPS天線、電源、網(wǎng)管服務器等。

3無線通信系統(tǒng)兩大模塊的特點及表現(xiàn)

3.1無線通信系統(tǒng)中的硬件部分

硬件在選擇設備方面最重要還是單片機的選擇。單片機作為硬件部分的軸心，選擇符合要求的單片機對準確傳送原始數(shù)據(jù)和整個無線通信系統(tǒng)的正常工作有著極其重要的影響。單片機應該要符合數(shù)據(jù)傳送速度快、精確率高、穩(wěn)定性能好、傳送長度長且具有語音傳送功能和能夠縮短數(shù)據(jù)處理時間的透明傳送功能等要求。同時也要考慮單片機的便攜性、占據(jù)空間的大小和損耗能量的多少。處于無線通信系統(tǒng)硬件部分的重要位置的部件———天線，能在輻射無線信號和接受無線信號的過程中正常安全在電磁波與高頻率電信號之間實施相互轉換反應。在選擇天線時，天線的指向圖要符合無線通信系統(tǒng)的電磁波覆蓋的標準，天線自身的功能特點要滿足無線通信系統(tǒng)的設計需求。例如，天線的長度大小要根據(jù)實際操作情況來選擇適合的天線，為了提高便攜性，天線接受信號的一端應選擇螺旋式；為了便于工作人員的安裝，天線輻射無線信號的一端應選擇較短的天線。移動站與副站應該選擇定向天線輻射集中程度的參數(shù)小的天線，相反，基準站與主站則選擇定向天線輻射集中程度的參數(shù)大的天線。由于信號在傳輸介質中傳播時，將會有一部分能量轉化成熱能或者被傳輸介質吸收，從而造成信號強度不斷減弱，因此在饋線的選擇上要選擇大直徑的饋線，避免信號強度的發(fā)生過度耗損。因為饋線越長，其自身損耗的能量也越大，因此，在安裝過程中要盡可能地縮減饋線的長度，保證通信的正常運行。作為硬件部分中不可或缺的部件———電源，它的作用是不可忽視的，在選擇電源的時候，要在確保無線通信系統(tǒng)能夠正常運行的基礎上盡可能選擇電波較小的，這樣才能防止干擾電臺接收的現(xiàn)象發(fā)生。無須手持掛在肩上即可對講的對講機———肩咪，是由揚聲器和話筒構成的，是無線通信系統(tǒng)硬件部分的構成部件。不同信號臺之間的溝通交流可以通過肩咪來實現(xiàn)，在測繪工程的實際操作現(xiàn)場中，現(xiàn)場觀測人員在測繪中或者進行檢查工作時發(fā)現(xiàn)問題可以及時利用肩咪與設計繪圖員進行溝通，克服困難，解決問題，從而保證測繪工程順利進行。

3.2無線通信系統(tǒng)的軟件部分

當無線通信系統(tǒng)的硬件部分完成將獲得的原始數(shù)據(jù)傳送到終端，系統(tǒng)的軟件部分就開始發(fā)揮其自身作用，處理原始數(shù)據(jù)，給工作人員在測繪過程中帶來了方便。在當前有關測繪的通信軟件中，GIS處于極其重要的地位。數(shù)據(jù)通信是將通信技術與計算機技術結合起來從而產生新的通信方式。要在不同地區(qū)之前實現(xiàn)傳輸信息的目的就一定要有傳輸信道，按照不同的傳送媒介，分為無線數(shù)據(jù)通信和有線數(shù)據(jù)通信。它們都是利用傳輸信道使得數(shù)據(jù)終端和計算機相聯(lián)結，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端各種資源共享。在軟件部分的設計編寫方面，要創(chuàng)建一個普遍適用各個客戶終端的掛載辦法是首要任務。來自微軟公司設計開發(fā)的ActiveX模式，有著能夠擺脫詳盡的編程語言，并能很好的使用到大部分的軟件開發(fā)環(huán)境中，而且可以對原來存在的軟件進行直接升級。在這種模式下開發(fā)運行，使得無線通信系統(tǒng)中的軟件部分在連接網(wǎng)絡的條件下實現(xiàn)交互的目的。軟件部分的設計開發(fā)一旦設計了符合標準要求的框架，增強軟件自身的通用性、可嵌入性、可植入性，就能保證無線通信系統(tǒng)在測繪工程中的合理運行和使用。

4無線通信技術在測繪工程中的應用分析

論文主要分析了GPRS無線通信技術在測繪工程中的應用情況，與傳統(tǒng)的測繪方式相比較，GPRS無線通信技術應用十分廣泛，具有實時性和準確性。利用網(wǎng)絡使得移動站中的GPRS無線數(shù)據(jù)終端與基準站的網(wǎng)管服務器連接起來，同時保證網(wǎng)管服務器的連接口與主機保持連接狀態(tài)，與此同時，在基準站的作用下數(shù)據(jù)會不斷進行修正，利用網(wǎng)絡連接使得GPRS無線數(shù)據(jù)終端能接收到數(shù)據(jù)，從而傳送到移動站，并通過主機精確計算出所在的位置，測繪工作人員才能知道具體的基準站位置。在無線通信技術的實際操作與應用中，要創(chuàng)建標準的測繪工程管理體系，才能保證數(shù)據(jù)傳送的穩(wěn)定性與準確性，才能保證測繪工程作業(yè)的有效順利進行。在傳統(tǒng)的測繪工程中，工作區(qū)的建立都伴隨這臨時基準站，其工效和信息傳輸接收效率都非常低，隨著經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，城市化也逐漸發(fā)展成型，測繪工程量也越來越大，內容也越來越繁雜，傳統(tǒng)的測繪方式已經(jīng)不再滿足時代潮流發(fā)展的需求，使用新興的無線GPRS無線通信技術，不僅能夠提高測繪工程的工作效率和信號發(fā)射接收效率，增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性、安全性，確保測繪工程的順利進行。

5結語

總的來說，新型無線通信技術在測繪工程中的應用，不僅能夠打破傳統(tǒng)的空間測繪模式，達成室外隨時隨地通訊的目的，還能推動無紙化測繪方式的發(fā)展，提高測繪作業(yè)的工作效率，降低測繪人員的工作壓力，減少在時間和人力資源上不必要的浪費。無線通信技術在測繪工程的發(fā)展應用，給測繪產業(yè)帶來了不可估量的發(fā)展前景和發(fā)展空間，推動了測繪行業(yè)的迅猛發(fā)展。

參考文獻

[1]陳剛，羌鈴鈴.如何實現(xiàn)智能網(wǎng)雙平面容災[J].通信技術，2011，44（03）：103~105.

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1 無線電通信技術的發(fā)展歷程

1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生，并當眾展示了他發(fā)明的無線電接收機，那天俄國當局定為“無線電發(fā)明日”。

1896年3月24日，波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米，做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。

1898年，年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信，第一次實際性地使用無線電通信技術。

1901年，他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信，從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。

隨后，無線電通信技術如雨后春筍其涌現(xiàn)出來。直到1946年，美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題，從此超短波轉播站一些國家相繼建立了，無線電通信技術迅速普及開來[2]。

隨著電子技術的高速發(fā)展，信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要，于人們生產與生活中被廣泛使用；后來微電子技術也推動了電子計算機的更新?lián)Q代，使電子計算機信息處理功能大大增加， 日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。

信息技術是以微電子和光電技術為基礎，以計算機和通信技術為支撐，以信息處理技術為主題的技術系統(tǒng)的總稱，是一門綜合性的技術。今天的信息化時代，就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。

無線電通信技術發(fā)展到今日，擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優(yōu)點雖然卓越，但其缺點至今給技術的發(fā)展帶來很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。

2 無線電通信技術的特點

近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術，是迅速發(fā)展起來的新技術領域，不需要傳輸媒質，部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無線傳播手段代替，無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍，實現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半，優(yōu)點主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面，我們可以總結如下：

不受時空限制。大多數(shù)情況下，人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知，而無線電通信不受時空限制的優(yōu)點能夠采取靈活多樣的手段和方法，確保通信聯(lián)絡綜合高效，語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無阻，隨著近年來國內各個經(jīng)濟領域和國際經(jīng)濟的來往，無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡的連接，通信技術踏上新的臺階。

具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性，尤其在軍事構建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。

可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優(yōu)點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性，一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通，這也是無線架輸?shù)淖畲筇攸c。

無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題，但其信號容易受到干擾、影響，還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題，目前全球化經(jīng)濟愈演愈熱，其信號的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟領域里關注的焦點，因此，無線電通信技術的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。

3 無線電通信技術之通信方法的拓新

21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期，尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術的興起，欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷，筆者認為，我們可以從通信技術、信息技術、網(wǎng)絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試，主要可總結一下八點：

3.1采用了數(shù)字通信技術

提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率，維持信號上的穩(wěn)定，避免通信信號收到干擾，增大了系統(tǒng)通信容量，提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務，確保用戶信息安全保密。

3.2 推廣通信信息技術寬帶化的發(fā)展

信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網(wǎng)絡的發(fā)展起到關鍵的推進作用[3]，尤其近年來世界范圍內全面展開，無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進，這個方向對無線電通信信號源穩(wěn)定來說的確非常之重要。

3.3 推廣個人信息化技術

個人信息化在全球個人通信已經(jīng)有著不爭的發(fā)展趨勢。個人信息話，能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞，大幅度提高通信的傳播速度。

3.4 拓新接入網(wǎng)絡的樣式

技術上融合實現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務，在無線應用協(xié)議（WAP）的出現(xiàn)以后，無線數(shù)據(jù)業(yè)務的開展得到大幅度的推動，促進了信息網(wǎng)絡傳送多種業(yè)務信息的發(fā)展。隨著市場競爭的需要，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡與新興的計算機網(wǎng)絡融合，尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等不同的接入設備，滿足了生活與生產地各種通信需求。 轉貼于

3.5 過渡電路交換網(wǎng)絡

關于過渡電路交換網(wǎng)絡，IP網(wǎng)絡無疑是核心關鍵技術，是最合適的選擇對象，處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡大大提升，這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。

3.6 使用Blue tooth技術作為信號傳感器

Blue tooth技術具有更高的安全性和適用性，利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向，一旦連接到Internet上的話，即可以實現(xiàn)更具備高度的機動性及可用性。

3.7 推廣軟件無線電

軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目，但它僅限于軍事通信領域，如果能夠推廣到市場，對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創(chuàng)新。

3.8 提高無線通信網(wǎng)絡可持續(xù)性

無線電通信技術的網(wǎng)絡設備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設想。因此，無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡設備性能、優(yōu)化設備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡的可靠性[4]。

結束語

回顧無線通信的發(fā)展歷程，無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。鑒于市場對經(jīng)濟的推進作用，盡管我國的無線電通信技術發(fā)展速度飛快，但面對我國12億人口的通信需求，無線電通信技術普及率低的問題，面對我國12億人口，網(wǎng)絡規(guī)模和容量方面就變得蒼白無力了。同時，無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業(yè)積極拓新新的技術涵蓋面，提升自身的營業(yè)水平，為市場提供豐更加富的選擇，滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此，在無線電通信技術通信方法應用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o窮，這要求我們積極加快無線領域的科技進步，為無線電通信技術創(chuàng)新出謀劃策，為全球信息化及經(jīng)濟全球化的通信事業(yè)貢獻力量。

參考文獻

[1]《信號與系統(tǒng)(第二版)》 A.V.Oppenheim西安交通大學出版社 2000年.

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為了對單片機有更深刻的了解，同時也在電子方面有更深刻的認識，通過學習，選擇做一個通過nRF24.L01射頻無線通信技術，基于STC89C51單片機，設計一個無線通信系統(tǒng)。核心部件單片機STC89C51，它在整個人類史上的地位已經(jīng)不容置疑地確立了，相信它會越來越深入地浸透到人們的生活中，并且將在一定程度上影響人們對生活的理解和詮釋。

一、溫濕度檢測系統(tǒng)主要功能

為了對空氣中的溫濕度進行測量以及利用無線傳輸顯示，先在LCD1602顯示屏設定初始值，同時DHT11開始檢測當前空氣溫度、濕度，假定當前溫濕度超過設定值，四個流水燈分別代表溫度、濕度上下限，有選擇的指示燈亮同時蜂鳴器報警，通過按鍵可以調節(jié)設定的初始值。

二、系統(tǒng)主要器件的簡介

2.1主控器件

本設計是STC89C51單片機為控制核心，RC522為非接觸式IC卡讀寫器，基于FRID的射頻識別技術綜合實現(xiàn)所有功能。本系統(tǒng)選擇C語言作為STC單片機開發(fā)的首選編程語言。系統(tǒng)框圖如下：

單片機技術的發(fā)展以微處理器（MPU）技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。單片機是STC公司最新推出的一種新型51內核的單片機。單片機具有可靠性強、性價比高、電壓低、功耗低，結構簡單，體積小，信號處理可靠等優(yōu)點。片內含有Flash程序存儲器 SRAM、UART、SPI、A＼D、PWM等模塊。

2.2 DHT11溫度傳感器

對于DHT11而言，其首先是建立在數(shù)字信號基礎上的復合型溫濕度傳感器，在結構上，1個測溫軟件NTC，1個感濕軟件，共同連接在8位高性能單片機上面。在技術應用層面，具有數(shù)字采集技術和溫濕度傳感技術的相互結合，進一步提高了傳感器的準確性和適用性。除此之外，具有極高的抗干擾性、效率高等優(yōu)點[10]。對DHT11的校對要借助濕度校驗室來完成。OTP存儲校準系數(shù)，并在對信號進行檢測時發(fā)揮作用。串行接口采用單線制，簡化了整個系統(tǒng)的結構，并提高了系統(tǒng)的效率，降低了能耗，數(shù)據(jù)信號傳輸距離能達到20米遠，該種傳感器在封裝上，由為4 針單排引腳來實現(xiàn)，簡化了連接方式，并能根據(jù)不同用戶的需求進行適用。

2.3 nRF24.L01 2.4GHz射頻收發(fā)芯片

無線傳感器網(wǎng)絡技術是21世紀最具影響和創(chuàng)新性的技術之一，主要涉及現(xiàn)代計算機技術、電子科學技術、網(wǎng)絡技術以及通信技術等。無線傳感器網(wǎng)絡的應用領域十分廣泛，主要可應用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學保健、軍事情報收集、工業(yè)生產自動化、建筑安全監(jiān)測等方面。目前基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要采用ZigBee、GPRS、FDMA、CDMA進行傳輸。它具有計算簡單，直觀合理的有點[15]。

三、系統(tǒng)硬件設計

nRF24.L01硬件的設計有單片機電路、nRF24.L01控制電路、溫度傳感器電路等；nRF24.L01控制電路實現(xiàn)nRF24. L01的智能化控制，比如自動發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，完成報警。主要由AT89S52芯片和nRF24.L01芯片完成，無線通信部分由nRF24.L01控制芯片完成。

四、系統(tǒng)軟件設計

4.1主機流程

該系統(tǒng)實現(xiàn)了以發(fā)射端控制傳感器模塊、nRF24.L01無線輸出模塊為主要功能的核心系統(tǒng)。主機的功能實現(xiàn)主要步驟有：當電源開始供電時，按下開關，該程序開始工作，傳感器模塊開始檢測周圍的溫濕度、通過nRF24.L01傳輸?shù)浇邮斩恕?/p>

結語：本設計以MCS-51系列單片機為核心設計的無線通信系統(tǒng)，并通過nRF.24L01射頻無線通信技術，以實現(xiàn)主機采集溫濕度傳感器相關數(shù)據(jù)發(fā)送給從機單片機以LCD1602予以顯示。溫濕度傳感器使用DHT11，主要通過RC522為非接觸式IC卡讀寫器，基于FRID的射頻識別技術綜合實現(xiàn)所有功能。

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中圖分類號：TN 929.3

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004

0 引言

進入二十一世紀的第二個十年以來，信息已經(jīng)成為人類社會文明進步的要素資源，成為現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展的基本條件。信息網(wǎng)絡空間已經(jīng)成為繼陸、海、空、天之后的第五大國家疆域，成為世界各國戰(zhàn)略競爭的重要領域。信息安全已成為與國防安全、能源安全、糧食安全并列的四大國家安全領域之一。

近些年來，以美國為代表的信息技術強國利用自身所壟斷的全球信息技術優(yōu)勢，加緊構建信息安全保障和攻擊體系，以進一步鞏固其在網(wǎng)絡空間的統(tǒng)治地位。在美國現(xiàn)有的國家信息安全體系中，政府、IT企業(yè)和社會團體分工協(xié)作，相互配合，共同推進美國國家和軍隊的信息安全體系建設。當前，美國政府部門作為信息安全戰(zhàn)略制定、網(wǎng)絡和信息安全項目策劃、網(wǎng)絡情報偵查、網(wǎng)絡防御以及網(wǎng)絡進攻的主導者，引領了整個美國信息安全領域的發(fā)展和規(guī)劃。其主要部門包括國土安全部、國防部、美軍網(wǎng)電司令部、商務部、聯(lián)邦調查局以及中央情報局；美國的IT企業(yè)則是網(wǎng)絡攻防的具體實施機構和重要支撐單位，是美國政府和軍隊海量情報數(shù)據(jù)的來源，同時也是實施網(wǎng)絡作戰(zhàn)的實施主體；而美國及其盟國中一些非營利性團體和學術組織則為美國政府和軍隊提供了輿論和技術層面的支持，同時進行了人才的輸出，以支撐日益強大的美國信息作戰(zhàn)部隊。

隨著無線與移動通信技術的高速發(fā)展，拋開有線束縛的無線通信技術為國家和軍隊的指揮和作戰(zhàn)帶來了極大的便利性，然而也埋下了極大的安全隱患。截至2014年年底，美國情報和軍隊相關部門在無線網(wǎng)絡中偵收和攻擊獲得的情報已經(jīng)占到美國情報總量的約57.6%，凸顯了當前國家和軍隊無線網(wǎng)絡安全的嚴峻態(tài)勢。美軍網(wǎng)電司令部2015年戰(zhàn)略規(guī)劃指南顯示，未來美軍網(wǎng)電部隊將把無線領域作為網(wǎng)絡攻防作戰(zhàn)的重點，這對我國國防和軍隊網(wǎng)絡安全體系和技術提出了新的考驗。本論文從歷史出發(fā)，對交換技術進行了簡要的回顧，指出了當前交換網(wǎng)絡發(fā)展的瓶頸以及問題，并基于前沿的下一代智能網(wǎng)絡以及大數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡提出了展望和設想。

1 軍隊無線網(wǎng)絡安全現(xiàn)狀

我國的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和各類專網(wǎng)（包含軍網(wǎng)）組成的國家基礎網(wǎng)絡是國家和軍隊信息安全防護的重要對象，但是這些基礎社會建設過程中普遍存在著重建輕防，甚至只建不防的問題，造成網(wǎng)絡信息安全體系構建的極大障礙。

當前，我軍無線網(wǎng)絡通信手段主要包含戰(zhàn)場衛(wèi)星通信、短波電臺通信、水下潛艇長波通信等戰(zhàn)時通信手段，以及軍隊日常辦公所使用的蜂窩網(wǎng)移動手機通信、單位無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）以及家庭使用的寬帶及家庭無線局域網(wǎng)等非戰(zhàn)時通信手段。由于戰(zhàn)時通信技術具有較強的應用層加密以及物理層跳頻和擴頻保障，傳統(tǒng)的竊密和攻擊手段并不能很快奏效，反而是和平時期工作用無線局域網(wǎng)、個人手機、家庭Wi-Fi等上網(wǎng)和通話極易被偵聽和竊密，導致無意識泄密。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年以來軍隊、軍工企業(yè)等軍事相關單位因手機、家庭寬帶/Wi-Fi等被攻擊及竊聽的事件約470起，造成不可估量的軍事、經(jīng)濟以及國家核心技術損失。

美國憑借其在信息領域的絕對優(yōu)勢，不斷將其技術和設備輸出到中國，而國產化設備的低性能、高價格等不足進一步導致了黨政軍系統(tǒng)中日常無線網(wǎng)絡通信設備國產化程度極低，使得日常無線網(wǎng)絡的安全防線處于近乎失靈的狀態(tài)。在美國IT跨國公司和美國網(wǎng)絡部隊等諸如“棱鏡”項目面前，我軍的基礎網(wǎng)絡和重要信息系統(tǒng)幾乎完全處于不設防狀態(tài)。諸如思科、微軟、英特爾、IBM等IT企業(yè)幾乎完全控制了我國高端IT產品的生產及應用。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，Windows系列操作系統(tǒng)在我國市場占有率超過9成，英特爾在微處理器市場上占有率也超過8成，谷歌的安卓操作系統(tǒng)在我國市場占有率達到8成。即使是國產的聯(lián)想、酷派等手機，其核心芯片和操作系統(tǒng)也多是國外生產，使得我國無法從技術層面根除安全隱患。

2 解決方案：物理層安全技術和可見光通信技術

針對目前日常軍隊無線網(wǎng)絡安全性的問題，本文提出了兩種可行的改進方案，能夠在現(xiàn)有技術的基礎上，從防止無線信號被偵收和泄漏的角度實現(xiàn)日常狀態(tài)下部隊營區(qū)無線通信的安全保密。

在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，通信的保密性主要依賴于基于計算密碼學的加密體制，早在20世紀初就已有人提出將傳輸?shù)男畔⑴c密鑰取異或的方法來增強信息傳遞的安全性。這種基于密鑰的加密方法首次由Shannon于1949年給出了數(shù)學的理論分析。假設發(fā)送者希望把信息M秘密地發(fā)送給接收者，稱M為明文信息。則加密的過程為，在發(fā)送端，發(fā)送者通過密鑰K以及加密算法f對所要傳輸?shù)拿魑腗進行加密，得到密文S。在接收端，接收者通過密鑰K以及與加密算法相應的解密算法，我們用f-1標記，來進行解密，從而得到明文M。通過對加解密過程的觀察，可以得知，有兩個方法防止竊聽者從竊聽到的S中獲取明文M： 一個是竊聽者不知道密鑰K，另外一個是解密算法非常困難，竊聽者難以在有限的時間用有限的資源進行解密?；谶@兩個方法，延伸出了現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常常見的兩種加密形式，一個是對稱密鑰加密，一個是非對稱密鑰加密。

現(xiàn)代密碼學的加密體制主要是在物理層之上的幾層來實現(xiàn)的，譬如MAC層、網(wǎng)絡層、應用層等等，故有時也稱基于現(xiàn)代密碼學的安全為上層安全。物理層對于現(xiàn)代密碼學加密體制來說是透明的，即物理層安全與上層安全是獨立的。下面分別介紹物理層安全的兩個基礎知識，分別是：竊聽信道模型和安全傳輸速率。竊聽信道模型是物理層安全所研究的基本信道模型，安全傳輸速率是衡量物理層安全系統(tǒng)性能的重要指標。

物理層安全主要是利用特殊的信道編碼和無線信道的隨機特性使得秘密通信得以進行，它與現(xiàn)代密碼學不同之處在于，其安全程度并不依賴于Eve的計算強度，而是依賴無線信道環(huán)境的隨機特性。但是，從保密環(huán)節(jié)上來說，物理層安全與傳統(tǒng)的計算密碼學的安全卻有著本質的相似之處。如圖1所示。物理層安全中的編碼調制環(huán)節(jié)和信道的隨機性是安全通信的必要條件，正如現(xiàn)代密碼學體制中的加密算法和密鑰。編碼調制環(huán)節(jié)是指Alice根據(jù)Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道條件，通過獨特的信道編碼來保證Alice與Bob之間安全又可靠的通信。從安全的角度來說，編碼調制環(huán)境可以被看作現(xiàn)代密碼學中的加密過程，信息加密后生成的密文記為Xn。密文經(jīng)過無線信道和解調譯碼可以等同為現(xiàn)代密碼學中的解密環(huán)節(jié)，其中信道信息{h，g}可以看作公共密鑰，而Bob接收端的噪聲可以看作Bob的私鑰，Eve是沒有辦法獲得的。因此密文通過Bob的無線信道和解調譯碼，可以被Bob正確地譯碼解密；而此密文通過Eve的無線信道和解調譯碼，Eve是不能獲得任何信息的。由此可見，雖然物理層安全與傳統(tǒng)的基于現(xiàn)代密碼學的加密原理是完全不同的，但是它們在實現(xiàn)框架上卻也能夠找到共同點。物理層安全可以看作是以調制編碼等發(fā)送端的技術為“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之間無線信道的差異性，把無線信道看作“加密密鑰”，從而使得Alice與Bob之間形成了安全可靠的通信。

物理層安全技術由于可以獨立于上層而單獨實現(xiàn)秘密通信，因此在無線通信系統(tǒng)中，可以在保證現(xiàn)有上層安全措施不變的情況下，補充物理層傳輸?shù)陌踩?。這使得通信系統(tǒng)的安全性能得到額外一層的保護。另一方面，將物理層安全用來傳輸現(xiàn)代密碼學中的密鑰，也是增強系統(tǒng)的安全性的一種方法。

從實現(xiàn)的角度講，當前傳統(tǒng)的無線路由器等均使用了全向天線進行傳輸，有可能導致無線信號泄漏至營區(qū)外部造成泄密。由于物理層安全技術方案的存在，除了進行傳統(tǒng)的上層密碼和傳輸加密以外，考慮利用物理層定向天線和波束賦形技術使得無線信號定向的向營區(qū)內部輻射，使得竊聽者獲取的信息量近乎為0，從而進一步降低失泄密的風險，這是物理層安全技術在現(xiàn)有無線網(wǎng)絡中的應用改進。

根據(jù)香農公式，假設發(fā)射端信號表示為：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信號可以表示為：

此時人造噪聲設計對Bob沒有產生干擾的方向上均勻分布，從而實現(xiàn)了對目標用戶的正常信號發(fā)送，但是使得竊聽用戶獲得的干擾最大化，可用信息最小。

可見光通信（Visible Light Communications）是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式，簡稱“VLC”。

普通的燈具如白熾燈、熒光燈（節(jié)能燈）不適合當作光通信的光源，而LED燈非常適合做可見光通信的光源。可見光通信技術可以通過LED燈在完成照明功能的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋，用戶可以方便地使用自己的手機、平板電腦等移動智能終端接收這些燈光發(fā)送的信息。該技術可廣泛用于導航定位、安全通信與支付、智能交通管控、智能家居、超市導購、燈箱廣告等領域，特別是在不希望或不可能使用無線電傳輸網(wǎng)絡的場合比如飛機上、醫(yī)院里更能發(fā)揮它的作用。可見光通信兼顧照明與通信，具有傳輸數(shù)據(jù)率高、安全性強、無電磁干擾、節(jié)能、無需頻譜認證等優(yōu)點，帶寬是Wi-Fi的1萬倍、第四代移動通信技術的100倍，是理想的室內高速無線接人方案之一。

據(jù)美國DAPRA報道，美軍已經(jīng)生產出軍用可見光網(wǎng)絡及相關設備，用于國防部等軍事機關和設施的高速無線網(wǎng)絡通信。由于可見光室內傳輸光源直接指向用戶且傳輸距離遠小于傳統(tǒng)的微波無線通信，在不考慮人為主動泄密的情況下，可見光通信信號是無法截獲的，從技術上為通信的有效性和可靠性提供了強有力的支撐。

圖2給出了微波無線通信和可見光通信之間的比較。對于手機、Wi-Fi等微波無線通信手段，除了目標用戶能夠接收到無線信號以外，由于無線電波是全向發(fā)射的，竊聽者完全可以收到相同的信號，從而進行破譯或者攻擊，帶來安全隱患；而可見光通信依賴于室內的LED燈具，通常燈具會直接部署在工位上方，而照明具有定向發(fā)射的特點，因此位于營區(qū)外部的竊聽者無法收到任何信號，不能進行竊聽。從實現(xiàn)上講，可見光通信可以方便的利用LED臺燈、屋頂燈等照明燈具，通過加裝調制解調模塊即可使得燈具具有高速數(shù)據(jù)傳輸功能，可供營區(qū)內臺式機、筆記本電腦、平板電腦等高速無線上網(wǎng)，滿足高清視頻會議等高帶寬需求。

目前，關于可見光通信在室內外各種復雜環(huán)境下的信道測量與建模的工作還很欠缺，只有少量的研究結果。尤其是在有強光干擾、煙霧和灰塵遮擋的環(huán)境下的信道干擾模型，更是需要亟待解決的問題。

3 結論

篇10

    一、鐵路通信的作用

    通信,指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進行的信息交流與傳遞。鐵路通信就是指利用有線通信、無線通信、光纖通信等現(xiàn)代化技術和設備,將鐵路運輸生產和建設過程中的各種信息進行傳輸和處理交換。從1825年的人工搖旗引導到1839年的指針式閉塞電報設備的發(fā)明以及應用,就說明現(xiàn)代通信技術一開始就是與鐵路運輸是緊密相關的。隨著我國高速鐵路的建設和運行,對鐵路通信技術提出了更高的要求,只有不斷地發(fā)展和完善鐵路通信系統(tǒng),才能為現(xiàn)代化鐵路的建設與運行提供重要技術支持和安全保障。下面我們就來討論移動通信在鐵路通信系統(tǒng)中的相關應用。

    二、無線列調

    無線列調是重要的鐵路行車通信設備,主要負責列車的位置和運行方向。無線列調系統(tǒng)主要解決行車調度員、車站值班員和機車司機之間的通信和車站值班員、機車司機和運轉車長之間的通信。雖然無線列調具有節(jié)約資源的優(yōu)點,但目前使用的無線列調是同頻單工電臺,隨著列車提速的不斷深入和列車建設密度的加大,在僅有的一個頻道上集中了眾多用戶,再加上場強的越區(qū)嚴重,容易致使系統(tǒng)阻塞,甚至于癱瘓。對于現(xiàn)代化的高速鐵路而言,這種通信系統(tǒng)過于簡單,滿足不了建設發(fā)展的需求。

    三、集群通信

    集群通信系統(tǒng)是一種高級移動調度系統(tǒng),代表著專用移動通信網(wǎng)的發(fā)展方向。它能按照動態(tài)信道指配的方式,實現(xiàn)多用戶共享多信道。由于它具有調度、群呼、優(yōu)先呼、漫游等功能,被廣泛地應用于政府、鐵路、航空等部門,其中以源自歐洲的TETRA較為出色。不過這種通信系統(tǒng)也有一定的缺點,比如系統(tǒng)設備采購、建網(wǎng)成本和終端價格較高,同時也存在信息丟失、保密性不高、易受干擾等,這從上海局目前所建成的集群系統(tǒng)就能看出來。這些缺點對普通語音通信的影響不大,但對要求較高的場合并不適用,比如列車與指揮中心的實時雙向數(shù)據(jù)通信。

    四、GSM-R

    GSM-R通信技術最早起源于歐洲,是在GSM公眾移動通信系統(tǒng)的基礎上增加了鐵路運輸專用調度通信功能,它主要由交換機、基站、機車綜合通信設備、手機等組成,目前在德國、意大利、瑞典等大多數(shù)國家普遍應用,我國鐵道部于2000年底正式確定將GSM-R作為我國鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。它主要提供無線列調、編組調車通信、區(qū)段養(yǎng)護維修作業(yè)通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能,可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道,并可提供列車自動尋址和旅客服務。比如全世界海拔最高的青藏鐵路,它的絕大部分線路都是在高原缺氧的無人區(qū),為了滿足鐵路運輸通信、信號及調度指揮的需要,就采用了GSM-R移動通信系統(tǒng)。另外還有:大秦線、膠濟線、合武線、京津城際線,京滬高鐵等。

    五、衛(wèi)星通信

    衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉發(fā)或反射無線電信號,在兩個或多個地面站之間進行通信。它的主要優(yōu)點是通信范圍大、不受陸地災害的影響,可靠性高、電路開通迅速、多址連接等,不過也存在成本高、傳輸延時大、傳輸帶寬有限等不足。相對而言,比較適合鐵路應急部門使用。

    六、無線寬帶WIMAX

    WIMAX技術是一項于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術。目前,在鐵路通信系統(tǒng)中的最新應用成果就是中國神華能源股份有限公司的自主研發(fā)項目 -“WIMAX技術在鐵路移動通信中的應用研究”。該項目自主研發(fā)了基于WIMAX無線寬帶技術的機車同步操控通信、列尾通信、無線列調通信、視頻監(jiān)控等組成的鐵路通信應用系統(tǒng),在經(jīng)過車載運行實驗和室內動力分布實驗后,經(jīng)專家組檢驗,表明該系統(tǒng)可滿足朔黃鐵路運行的技術要求,具有創(chuàng)新性,技術成果達到國際領先水平。

    七、結束語

    鐵路通信是以運輸生產為重點,主要功能是實現(xiàn)行車和機車車輛作業(yè)的統(tǒng)一調度與指揮。但因鐵路線路分散,支叉繁多,業(yè)務種類多樣化,組成統(tǒng)一通信的難度較大。所以,在鐵路通信系統(tǒng)中應當將各種現(xiàn)代化的通信技術有機結合,以保證行車安全、防止作業(yè)事故,提高運輸效率,加速機車周轉,以及改善服務質量等。

    參考文獻:

    [1]田裳,沈堯星主編.鐵路應急通信[J].中國鐵道出版社,2008,6(16):154-156