發(fā)布時(shí)間：2022-03-29 00:21:18
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的傳感技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
在通信中沒(méi)有穩(wěn)定通道，且在路由方面會(huì)出現(xiàn)極高延遲，無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)通信中的安全問(wèn)題，例如一些重要信息可能會(huì)被攔截并對(duì)其泄露，因此網(wǎng)絡(luò)通信的安全性不夠強(qiáng)，則不能夠有效的保證信息安全的傳輸。
2對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器的安全技術(shù)造成破壞的因素
2.1破撞攻擊。在發(fā)包作用處于正常的節(jié)點(diǎn)中時(shí)，破壞方則會(huì)附帶的將另一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送，使得破壞的數(shù)據(jù)由于出現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加無(wú)法有效的被分離開(kāi)，從而嚴(yán)重的阻礙了正常情況下的網(wǎng)絡(luò)通信，并且破壞了網(wǎng)絡(luò)通信的安全性，即為碰撞攻擊。建立監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)則是最好的防卸方法，它是利用糾錯(cuò)系統(tǒng)來(lái)查找數(shù)據(jù)包的疊加狀況，并及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行清除，從而確保數(shù)據(jù)安全的傳輸。
2.2擁塞攻擊。擁塞攻擊指就是破換方對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的頻率進(jìn)行深入的了解之后，通過(guò)通信頻率附近的區(qū)域的得知，來(lái)發(fā)射相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)電波，從而進(jìn)行一步對(duì)干擾予以加大。對(duì)于這種狀況，則需要采用科學(xué)合理的預(yù)防方式，來(lái)將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝換成另一個(gè)頻率，才能進(jìn)行正常的通信。
3加強(qiáng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的相關(guān)措施分析
3.1密鑰管理技術(shù)。通常在密鑰的管理中，密鑰從生成到完畢的這一過(guò)程所存在的不同問(wèn)題在整個(gè)加密系統(tǒng)中是極其薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，信息的泄漏問(wèn)題尤為頻繁。目前我國(guó)對(duì)密鑰管理技術(shù)上最根本的管理是對(duì)稱(chēng)密鑰機(jī)制的管理，其中包括非預(yù)共享的密鑰模式、預(yù)共享密鑰模式、概率性分配模式以及確定性分配模式。確定性分配模式為一個(gè)共享的密碼鑰匙，處于兩個(gè)需要進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)間，且為一種非常確定的方式。而概率性分配則是將密碼鑰匙的共享得以實(shí)現(xiàn)，則要根據(jù)能夠進(jìn)行計(jì)算的合理概率，從而使得分配模式予以提出。
3.2安全路由技術(shù)。路由技術(shù)的實(shí)施就是想節(jié)省無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)所擁有能量，并最大程度體現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但由于傳播的范圍較大，因此在傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息時(shí)常常不同程度的遭受攻擊，例如DD路由中最根本的協(xié)議，一些惡意的消息通過(guò)泛洪攻擊方式進(jìn)行攔截及獲取，并利用網(wǎng)絡(luò)將類(lèi)似虛擬IP地址、hello時(shí)間以及保持時(shí)間這樣的HSRP信息的HSRP協(xié)議數(shù)據(jù)單元進(jìn)行寄發(fā)的方式，來(lái)對(duì)正常情況下的傳輸實(shí)行阻礙，使得網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)行正常且順利的通信流程。但通過(guò)HSRP協(xié)議和TESLA協(xié)議進(jìn)行有效結(jié)合所形成的SPINS協(xié)議，則可以有效的緩解且減少信息泄露的情況的出現(xiàn)，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)攻擊進(jìn)行預(yù)防的能力，從而保證無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)整體的系統(tǒng)具有安全性。
3.3安全數(shù)據(jù)相融合。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)就是通過(guò)豐富且復(fù)雜的數(shù)據(jù)所形成的一種網(wǎng)絡(luò)，其中的相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)利用融合以及剔除，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳送，因此在此過(guò)程中，必須謹(jǐn)慎仔細(xì)的對(duì)數(shù)據(jù)融合的安全性問(wèn)題予以重視。同時(shí)數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，必須將數(shù)據(jù)具體的融合通過(guò)安全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)展，并且在融合之后，將一些有效的數(shù)據(jù)通過(guò)供基站予以傳送，才能進(jìn)一步對(duì)監(jiān)測(cè)的評(píng)價(jià)進(jìn)行開(kāi)展，從而保證融合的結(jié)果具有真實(shí)性以及安全性。
3.4密碼技術(shù)。針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一些極其不安全的特性，可通過(guò)密碼設(shè)置、科學(xué)化的密碼技術(shù)，從而進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)通信能夠安全的進(jìn)行。同時(shí)通過(guò)加大密碼中相關(guān)代碼以及數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，來(lái)大大降低信息泄露的情況，從而可以有效的保證通信數(shù)據(jù)的安全性。由于出現(xiàn)的密鑰算法無(wú)法達(dá)到對(duì)稱(chēng)性，其中所具備的保護(hù)因素較大，并且擁有簡(jiǎn)單方便的密碼設(shè)置，從而廣泛、普遍的被人們運(yùn)用到日常生活中。而在應(yīng)用不同的通信設(shè)備時(shí)，則需要將相應(yīng)的密碼技術(shù)進(jìn)行使用。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：光纖傳感；軍隊(duì)人才培養(yǎng)；課程建設(shè)與改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）09-0065-04
一、引言
光纖傳感技術(shù)是一門(mén)基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合、理論與實(shí)踐能力并重的系統(tǒng)學(xué)科，既要求學(xué)員有扎實(shí)的光學(xué)、電學(xué)基礎(chǔ)，又要求學(xué)員能夠擺脫課本的束縛、根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用靈活運(yùn)用已學(xué)到的知識(shí)。為適應(yīng)這一形勢(shì)，2006年以來(lái)，我們針對(duì)技術(shù)類(lèi)本科生、軍事指揮類(lèi)本科生、碩士研究生和博士研究生的不同特點(diǎn)和未來(lái)適應(yīng)部隊(duì)工作的不同要求，建立了光纖傳感技術(shù)系列課程。
作為一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，“學(xué)以致用”是光纖傳感技術(shù)系列課程的特色之一。為此，課程建設(shè)非常注重學(xué)員對(duì)課程知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合課程特點(diǎn)和授課對(duì)象的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，大力推進(jìn)教學(xué)方法與手段的研究改革，在多層次一體化課程體系建設(shè)、教學(xué)方法與手段改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、教師隊(duì)伍建設(shè)等方面取得了較大成績(jī)，下面分別進(jìn)行介紹。
二、光纖傳感技術(shù)多層次一體化課程建設(shè)
我校早在上世紀(jì)90年代就開(kāi)設(shè)了《光纖傳感技術(shù)》課程，并作為光纖傳感專(zhuān)業(yè)研究生的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，為培養(yǎng)光纖傳感技術(shù)人才起到了不可替代的作用。然而隨著光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，部隊(duì)對(duì)光纖傳感專(zhuān)業(yè)的人才數(shù)量和質(zhì)量要求越來(lái)越高。我校原有的只針對(duì)研究生展開(kāi)的《光纖傳感技術(shù)》課程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)培養(yǎng)部隊(duì)所需人才的緊迫要求。從2004年開(kāi)始我院開(kāi)始醞釀對(duì)光纖傳感技術(shù)課程進(jìn)行深入改革，將授課對(duì)象拓展到全校本科生和本院研究生，并從2006年開(kāi)始實(shí)行。經(jīng)過(guò)6年多的系統(tǒng)建設(shè)，最終建立起了完備的多層次光纖傳感系列課程。
由于本科生和研究生、本專(zhuān)業(yè)和非本專(zhuān)業(yè)學(xué)員、技術(shù)類(lèi)和軍事指揮類(lèi)學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)和應(yīng)用方向差異太大，如何科學(xué)劃分課程層次、清晰明確課程內(nèi)容、準(zhǔn)確定位課程目標(biāo)是光纖傳感系列課程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
在廣泛調(diào)研軍隊(duì)需求、不同類(lèi)別學(xué)員的知識(shí)積累和興趣及國(guó)內(nèi)外學(xué)校同專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置基礎(chǔ)上，我們建立起了分別面向本科生和研究生、技術(shù)類(lèi)和軍事指揮類(lèi)、本院專(zhuān)業(yè)和全校學(xué)員的光纖傳感系列課程。新增了技術(shù)類(lèi)《光纖傳感技術(shù)》、軍事指揮類(lèi)《光纖傳感技術(shù)》，面向全校本科生專(zhuān)題研討課《基于虛擬儀器的光纖傳感技術(shù)》三門(mén)課程，原有針對(duì)研究生的《光纖傳感技術(shù)》則改為《光纖傳感系統(tǒng)》[1，2]。
（一）建立起針對(duì)本院技術(shù)類(lèi)本科生的《光纖傳感技術(shù)》課程內(nèi)容體系，以“扎實(shí)廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)為核心，典型的系統(tǒng)應(yīng)用為亮點(diǎn)”
考慮到授課學(xué)員在學(xué)習(xí)本課程之前已經(jīng)在《光纖通信》、《光電檢測(cè)技術(shù)》等課程中對(duì)光纖和光纖器件等有初步了解，在本課程中首先介紹光纖傳感技術(shù)的概念和內(nèi)涵，然后針對(duì)光纖傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹光纖、光纖器件、光纖傳感原理和光纖傳感信號(hào)解調(diào)原理。這四部分內(nèi)容涵蓋了強(qiáng)度型、偏振型、波長(zhǎng)型、相位型和分布式光纖傳感的系統(tǒng)構(gòu)成、傳感原理和關(guān)鍵技術(shù)，為光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)，具有信息量大、知識(shí)點(diǎn)多、覆蓋范圍廣泛的特點(diǎn)；最后以2-3種典型的光纖傳感系統(tǒng)為例，向?qū)W員示范在系統(tǒng)中如何對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行靈活應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)員根據(jù)學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析理解新型光纖傳感系統(tǒng)。
（二）研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程以“系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)為核心，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為亮點(diǎn)”
與原有的研究生《光纖傳感技術(shù)》相比，新的課程內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大幅度的改革，突出“系統(tǒng)應(yīng)用”，大幅度削減了光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)，而是以四大類(lèi)典型光纖傳感系統(tǒng)為授課重點(diǎn)。課程中的四大類(lèi)典型光纖傳感系統(tǒng)選取了目前應(yīng)用最為廣泛或技術(shù)難度較高的光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)、光纖陀螺系統(tǒng)、分布式光纖傳感系統(tǒng)和光纖光柵傳感系統(tǒng)，針對(duì)每一類(lèi)對(duì)其應(yīng)用背景、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)指標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，構(gòu)建課本知識(shí)到實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)橋梁。在講解完每一類(lèi)典型光纖傳感系統(tǒng)后，特別設(shè)計(jì)了光纖傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要求學(xué)員以分組的形式，根據(jù)特定應(yīng)用背景設(shè)計(jì)出光纖傳感系統(tǒng)，闡明系統(tǒng)特色和關(guān)鍵技術(shù)。
課程調(diào)整所面臨的最大難題在于：學(xué)習(xí)本課程的研究生既包括本校本專(zhuān)業(yè)的學(xué)員，也包括來(lái)自于外院和外校的本科非光信息專(zhuān)業(yè)的學(xué)員。對(duì)于前者，通過(guò)本科生階段的《光纖傳感技術(shù)》學(xué)習(xí)已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)，在新課程學(xué)習(xí)中應(yīng)盡量避免內(nèi)容重復(fù)；對(duì)于后者，直接學(xué)習(xí)典型光纖傳感系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)存在一定難度，需要對(duì)光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹。為此，在研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程中，首先設(shè)定了3個(gè)課時(shí)對(duì)光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧和總結(jié)，并點(diǎn)明各部分基礎(chǔ)知識(shí)所涉及的參考書(shū)。同時(shí)由于使用了與本科生《光纖傳感技術(shù)》課程同一系列的教材，為解決學(xué)員基礎(chǔ)參差不齊的難題提供了有效的解決辦法，而面向全校的《基于虛擬儀器的光纖傳感技術(shù)》則為畢業(yè)于本校其他專(zhuān)業(yè)的研究生學(xué)員提供了學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)。
（三）軍事指揮類(lèi)本科生的《光纖傳感技術(shù)》課程以“完善學(xué)員知識(shí)結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，突出軍事應(yīng)用特色為亮點(diǎn)”，為學(xué)員提供裝備相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)
課程針對(duì)軍事指揮類(lèi)本科學(xué)員培訓(xùn)的主要目標(biāo)，將軍事指揮類(lèi)本科生《光纖傳感技術(shù)》課程的主要任務(wù)確定為拓展軍事指揮類(lèi)學(xué)員的知識(shí)面，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，了解最新軍用傳感器技術(shù)，一方面可以充分發(fā)揮我軍現(xiàn)有裝備的作戰(zhàn)效能，另一方面可以掌握外軍作戰(zhàn)手段，有效克敵制勝。課程簡(jiǎn)化了基礎(chǔ)知識(shí)部分內(nèi)容，擴(kuò)充了典型光纖傳感部分，特別是注重光纖水聽(tīng)器、光纖陀螺和分布式光纖傳感器在軍事中的應(yīng)用，并拓展光纖水聽(tīng)器在聲納系統(tǒng)應(yīng)用中的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)員在進(jìn)行工作崗位后可以更快的掌握相關(guān)裝備的使用和維護(hù)。
（四）面向研究生的《虛擬光纖傳感技術(shù)》以“引導(dǎo)學(xué)員自主學(xué)習(xí)為核心，激發(fā)學(xué)員獨(dú)立思考為亮點(diǎn)”
課程以光纖傳感技術(shù)中相干檢測(cè)技術(shù)為背景，以虛擬儀器技術(shù)為手段，通過(guò)一個(gè)具體實(shí)例為研討對(duì)象，讓學(xué)員一邊學(xué)習(xí)新知識(shí)，一邊動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，一邊學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。課程首先在學(xué)員高中已經(jīng)具備的光學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上講解干涉型光纖傳感的基本內(nèi)容，然后引導(dǎo)學(xué)員自習(xí)LabVIEW虛擬儀器語(yǔ)言，通過(guò)研討學(xué)習(xí)心得讓學(xué)員掌握LabVIEW基本知識(shí)，最后要求學(xué)員利用所學(xué)知識(shí)和工具完成光纖傳感中一個(gè)典型信號(hào)處理問(wèn)題。整個(gè)課程以學(xué)員自己動(dòng)手動(dòng)腦為主，精選了一門(mén)易學(xué)好用的虛擬儀器語(yǔ)言LabVIEW，使學(xué)員可以在四到五次課的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)，并結(jié)合光纖傳感技術(shù)系列課程的建設(shè)成果，讓學(xué)員可以在課程上針對(duì)典型的干涉型光纖傳感系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)，一方面提升了學(xué)員的學(xué)習(xí)的積極性，另一方面加強(qiáng)了學(xué)員的自信心，并為學(xué)員以后的創(chuàng)新實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。
三、教學(xué)方法與手段改革
在教學(xué)過(guò)程中，在教學(xué)方法和教學(xué)手段上也進(jìn)行了一系列的改革，使用了大量的新技術(shù)、新手段、和新的教學(xué)方式。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（一）充分運(yùn)用科研成果和虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)，增加了大量的課堂演示實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
在光纖傳感技術(shù)系列課程中引入堂演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)于加深學(xué)員對(duì)知識(shí)的理解效果最為明顯。在課程建設(shè)中，充分利用所在實(shí)驗(yàn)室在光纖傳感技術(shù)研究上的優(yōu)勢(shì)，在每門(mén)課程講授中都加入了1～2個(gè)課堂演示實(shí)驗(yàn)。
與專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)課不同，課堂演示實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)效果上，通常都是完整的光纖系統(tǒng)，包括光源、光傳輸鏈路、光接收模塊、顯示模塊等等，并注重演示效果。以往的光纖系統(tǒng)雖然功能性明顯，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。近年來(lái)，課題組所在的實(shí)驗(yàn)室在光纖傳感系統(tǒng)的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便攜式高可靠性的光纖傳感集成模塊在科研項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用；這些科研成果的突破使得在課堂上演示一些復(fù)雜的光纖傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成為可能[5]。另一方面，由于虛擬儀器技術(shù)在光纖傳感技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，復(fù)雜的信號(hào)解調(diào)可以通過(guò)電腦直觀的顯示在課堂多媒體系統(tǒng)中，“所見(jiàn)即所得”的方式使得課堂演示實(shí)驗(yàn)的效果非常直觀和可信。以研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程為例，我們選取了光纖光柵應(yīng)變系統(tǒng)作為課堂演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在硬件上，這套系統(tǒng)的光收發(fā)模塊為集成化的便攜式光纖光柵解調(diào)儀，采用法蘭盤(pán)對(duì)接可串接起多個(gè)光纖傳感陣列；而復(fù)雜的信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)則全部通過(guò)虛擬儀器技術(shù)在電腦上軟件實(shí)現(xiàn)，解調(diào)結(jié)果直接顯示在電腦程序界面中。通過(guò)這套系統(tǒng)，我們完整地演示了光纖傳感器設(shè)計(jì)、光纖傳輸鏈路構(gòu)成、復(fù)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)、和光纖傳感信號(hào)解調(diào)等多項(xiàng)知識(shí)內(nèi)容，學(xué)員普遍反映通過(guò)這一演示實(shí)驗(yàn)對(duì)光纖傳感系統(tǒng)有了清晰深刻的了解。
（二）借鑒國(guó)外大學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式，在考核中引入小型綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分考察學(xué)員的綜合素質(zhì)
課題組的兩位教員具有國(guó)外留學(xué)的經(jīng)歷，在課程建設(shè)中充分參考國(guó)外大學(xué)在光纖傳感技術(shù)課程的教學(xué)方法，在作業(yè)環(huán)節(jié)引入小型光纖傳感綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容，并將其作為課程考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和考核評(píng)價(jià)。
光纖傳感綜合設(shè)計(jì)參考了香港理工大學(xué)和英國(guó)南安普頓大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用為主要考察目標(biāo)。本科生光纖傳感技術(shù)采用適當(dāng)?shù)木C合設(shè)計(jì)題目難度，重視對(duì)知識(shí)融會(huì)貫通和綜合應(yīng)用能力的考察，一般在授課過(guò)程中只進(jìn)行1次；研究生除了要求基礎(chǔ)知識(shí)綜合應(yīng)用能力，更注重對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用系統(tǒng)的完整性和前沿問(wèn)題的拓展性考察[6]，一般則開(kāi)設(shè)2～3次。綜合設(shè)計(jì)作業(yè)由學(xué)員分組完成，小組內(nèi)成員根據(jù)資料調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、報(bào)告撰寫(xiě)等工作內(nèi)容的不同進(jìn)行明確分工，并推選一位組員參加課堂專(zhuān)門(mén)設(shè)置答辯環(huán)節(jié)。
（三）針對(duì)授課內(nèi)容的層次劃分和授課對(duì)象的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，科學(xué)合理設(shè)置研討專(zhuān)題
研討式教學(xué)我校近年來(lái)大力推廣的教學(xué)方式之一。由于光纖傳感技術(shù)具有經(jīng)典與前沿相結(jié)合、理論與工程應(yīng)用相結(jié)合的特點(diǎn)，在系列課程建設(shè)中，課題組在原有研究生《光纖傳感技術(shù)》的研討式專(zhuān)題內(nèi)容基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入的思考和大膽的拓展，將課程中的研討專(zhuān)題劃分為三大類(lèi)：經(jīng)典理論知識(shí)的研討、前沿研究的研討和學(xué)位論文研究方法的研討。
經(jīng)典理論知識(shí)的研討要求學(xué)員在授課之前對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并在課堂上對(duì)全體學(xué)員講解自己對(duì)該問(wèn)題的理解。如在進(jìn)行“光纖干涉儀傳感系統(tǒng)”的授課時(shí)，要求學(xué)員預(yù)習(xí)時(shí)弄明白兩個(gè)問(wèn)題：什么是隨機(jī)相位衰落？什么是偏振誘導(dǎo)信號(hào)衰落？進(jìn)行研討時(shí)不要求學(xué)員對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，但要求學(xué)員用精煉的語(yǔ)言闡明問(wèn)題的物理含義。學(xué)員普遍認(rèn)為這種研討專(zhuān)題不是特別復(fù)雜，通過(guò)預(yù)習(xí)教材即可，但大部分學(xué)員會(huì)準(zhǔn)備PPT課件，且自愿上講臺(tái)講述的學(xué)員一般在以往的學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸過(guò)與該專(zhuān)題相關(guān)的研究工作，因此在其課件上還會(huì)加入自己以往的工作、自己對(duì)該問(wèn)題的擴(kuò)展認(rèn)知及自己尚未弄明白的問(wèn)題等。這種教學(xué)效果是在深入了解學(xué)員的知識(shí)積累基礎(chǔ)上，通過(guò)巧妙設(shè)置研討專(zhuān)題取得的。
前沿研究的研討要求學(xué)員進(jìn)行大量的資料查閱，特別是光纖傳感前沿研究課題的查閱。對(duì)于某一個(gè)問(wèn)題，由于課堂講授的時(shí)間受限或者教材中沒(méi)有系統(tǒng)的描述，對(duì)該問(wèn)題的課堂講授可能不夠全面，在這種情況下，教師會(huì)提供相關(guān)信息，要求學(xué)員查閱該文獻(xiàn)并進(jìn)行精讀，然后在課堂上進(jìn)行研討。這種研討專(zhuān)題分為兩種：一種是教師提供明確的檢索信息，由學(xué)員查閱到該文獻(xiàn)后精度文獻(xiàn)，分析文獻(xiàn)的精華及不足；另一種則是教師提供所要解決的問(wèn)題，由學(xué)員對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解讀，提煉關(guān)鍵檢索信息，進(jìn)行檢索后，對(duì)檢索文獻(xiàn)進(jìn)行初步分析，總結(jié)該問(wèn)題的研究現(xiàn)狀。學(xué)員反映這種研討專(zhuān)題的難度稍大于第一種，但一般稍花時(shí)間都能解決。
學(xué)位論文研究方法的研討目的在于：無(wú)論是本科生還是研究生，在學(xué)習(xí)完相應(yīng)的光纖傳感技術(shù)課程后馬上就要投入到學(xué)位論文工作中。通過(guò)對(duì)這類(lèi)問(wèn)題的研討，學(xué)員逐漸掌握了在未來(lái)從事學(xué)位論文研究中必須具備的研究方法，這類(lèi)的研討主要培養(yǎng)學(xué)員的仿真計(jì)算能力和光纖傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。例如在講授完光纖光柵的基本理論之后，學(xué)員反映耦合模理論的公式很繁瑣，難以一眼看出其中的物理特性，為此，我們安排了相關(guān)理論的仿真計(jì)算研討，要求學(xué)員根據(jù)課堂講授的公式進(jìn)行理論仿真，計(jì)算光纖光柵反射光譜，并繪制帶寬、反射率等關(guān)鍵參數(shù)隨著光柵參數(shù)的變化曲線(xiàn)。學(xué)員在課堂研討時(shí)要講述自己的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果。通過(guò)這種研討方式，學(xué)員對(duì)光纖光柵的反射譜特性建立了深入的了解，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于課堂直接講授相關(guān)結(jié)論。
根據(jù)光纖傳感課程層次劃分，不同的光纖傳感技術(shù)課程對(duì)三種研討專(zhuān)題的應(yīng)用程度也不相同，本科生的光纖傳感技術(shù)課程以經(jīng)典理論知識(shí)的研討為主，并設(shè)置1～2次前沿研究的研討；研究生的光纖傳感技術(shù)課程則以前沿研究的研討專(zhuān)題和學(xué)位論文研究方法的研討專(zhuān)題為主，對(duì)特別重要的概念設(shè)置少量經(jīng)典理論知識(shí)的研討專(zhuān)題。
四、以光纖傳感技術(shù)課程為支撐的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)
光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣，一套實(shí)用的光纖傳感系統(tǒng)可以很龐大很復(fù)雜，也可以很小巧靈活。針對(duì)這一特點(diǎn)，課題組教師在學(xué)院本科生和研究生的各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中，積極開(kāi)展與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的各項(xiàng)活動(dòng)。
針對(duì)本科生的光纖傳感技術(shù)系列課程，在授課結(jié)束后，在光電設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)活動(dòng)中開(kāi)設(shè)了大量關(guān)于光纖傳感技術(shù)應(yīng)用的課題，引起學(xué)員濃厚的興趣和廣泛的參與熱情。一方面，參與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)員數(shù)量大幅度提高。以技術(shù)類(lèi)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，2013、2014年參與光纖傳感技術(shù)相關(guān)課題的學(xué)生均達(dá)到光信息專(zhuān)業(yè)學(xué)員總數(shù)的50%以上。另一方面，學(xué)員完成課題的質(zhì)量也得到大幅度提升，近年來(lái)有8名本科生獲得學(xué)校創(chuàng)新資助，從側(cè)面反映出光纖傳感技術(shù)課程教學(xué)效果的日漸提高。這些競(jìng)賽成果也作為評(píng)價(jià)授課效果的標(biāo)準(zhǔn)之一，并將學(xué)員在課外延拓活動(dòng)中的效果和意見(jiàn)及時(shí)反饋到教學(xué)過(guò)程中[3，4]。
針對(duì)研究生的光纖傳感技術(shù)系列課程，一方面鼓勵(lì)學(xué)員在課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上努力拓展研究深度，在光纖傳感研究領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。在課題組所在實(shí)驗(yàn)室所培養(yǎng)的研究生中，有3名研究生獲得學(xué)校創(chuàng)新資助，1名研究生獲得湖南省創(chuàng)新資助，其課題都是光纖傳感領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。此外還有5項(xiàng)研究生參與申請(qǐng)的光纖傳感技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利；另一方面，鼓勵(lì)學(xué)員積極參與到與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的科研項(xiàng)目中，在實(shí)際工程環(huán)境中對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。目前在光纖信息專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)研究生中，參加過(guò)光纖傳感相關(guān)的湖上或海上試驗(yàn)的學(xué)員達(dá)到95%以上，為其真正走向工作崗位后充分適應(yīng)部隊(duì)對(duì)光纖傳感技術(shù)人才的需要積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
五、高素質(zhì)教師隊(duì)伍建設(shè)
作為教育的重要媒介，教師是活動(dòng)中的主要因素。教員整體素質(zhì)的高低，直接影響著教學(xué)質(zhì)量的高低。因此，建立一支教學(xué)水平高、結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)師資隊(duì)伍顯得尤為重要。
（一）從教學(xué)和科研兩個(gè)方面錘煉教師隊(duì)伍，使教師的教學(xué)水平和科研能力相互促進(jìn)共同提高
科學(xué)研究是教師工作的重要組成部分，是提高教學(xué)水平的重要手段，也是提高自身素質(zhì)的重要途徑。對(duì)于光纖傳感技術(shù)系列課程而言，學(xué)即能致用是其重要特點(diǎn)之一，教學(xué)和科研的相互促進(jìn)作用尤為明顯。課題組全部教員均參加了多個(gè)重大科研項(xiàng)目。通過(guò)重大科研項(xiàng)目的歷練，教員的學(xué)術(shù)水平得到很大的提高，一方面教員接觸了學(xué)術(shù)前沿，開(kāi)拓了學(xué)術(shù)視野，經(jīng)歷了科研實(shí)踐，在課堂教學(xué)中自然會(huì)將科研最新成果、專(zhuān)業(yè)發(fā)展動(dòng)向帶進(jìn)課堂，另一方面，教員在參與重大科研項(xiàng)目時(shí)對(duì)光纖傳感的技術(shù)內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)知，對(duì)于在課堂上清楚明白的講好各個(gè)知識(shí)點(diǎn)至關(guān)重要。同時(shí)，通過(guò)教學(xué)活動(dòng)中對(duì)課程內(nèi)容的反復(fù)推敲及與學(xué)員之間展開(kāi)的研討交流，可以加深教員對(duì)技術(shù)環(huán)節(jié)的領(lǐng)悟，甚至激發(fā)教員的靈感。通過(guò)在科研和教學(xué)兩個(gè)方面同時(shí)錘煉，促進(jìn)教師知識(shí)更新和自身進(jìn)步，提高教師的創(chuàng)新能力和教學(xué)質(zhì)量，將真正做到科研教學(xué)一體化。
（二）鼓勵(lì)教員進(jìn)行對(duì)外交流，充分借鑒國(guó)內(nèi)外同類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)
課題組有兩名教員具有國(guó)（境）外留學(xué)經(jīng)歷，其他教員也多次參加國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)活動(dòng)和教學(xué)活動(dòng)交流，在課程建設(shè)過(guò)程中充分利用了這一優(yōu)勢(shì)。在教員已經(jīng)帶回的國(guó)外大學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)教員在回到學(xué)校后仍然定期與留學(xué)單位交流，及時(shí)獲取留學(xué)單位最新的課程設(shè)置和教學(xué)安排信息，并通過(guò)交流，不斷補(bǔ)充自身的不足，更新課程內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，提高自身教學(xué)水平。在對(duì)外學(xué)術(shù)活動(dòng)交流中，有意識(shí)的了解其他院校同類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)情況，對(duì)于感興趣的單位積極主動(dòng)與對(duì)方聯(lián)系進(jìn)行實(shí)際考察。活躍的對(duì)外交流活動(dòng)極大地激發(fā)了教師的教學(xué)熱情，并不斷提高其教學(xué)水平。
（三）加強(qiáng)青年教師的教學(xué)技能培訓(xùn)
目前，課題組教員是一支相對(duì)年輕化的隊(duì)伍，很多才剛剛博士畢業(yè)，青年教師充滿(mǎn)熱情，思想活躍，比較了解學(xué)員的思想，與學(xué)員進(jìn)行交流方面具有優(yōu)勢(shì)。但是，他們大多沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的教學(xué)技能訓(xùn)練，普遍缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。為了使青年教師盡快掌握教學(xué)技能，提高業(yè)務(wù)能力與水平，課題組指定認(rèn)真負(fù)責(zé)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師擔(dān)當(dāng)青年教師的導(dǎo)師，對(duì)青年教師實(shí)行“一對(duì)一”的“傳、幫、帶”指導(dǎo)，指導(dǎo)青年教師備課、編寫(xiě)教案；采取措施督促教員投入足夠的精力。教員上崗前，必須經(jīng)過(guò)教研室、系所、學(xué)院三級(jí)試講，每次授課必須重新編寫(xiě)教案、編寫(xiě)課件、編制教學(xué)日歷；在教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、督導(dǎo)組、院系領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常性聽(tīng)查課，督促教學(xué)水平的提高。
通過(guò)從科研和教學(xué)兩方面錘煉教學(xué)隊(duì)伍，課題組教員自身水平得到了大大提高，多次在全軍和全校獲得教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)，其中獲軍隊(duì)院校育才獎(jiǎng)1人次，優(yōu)秀研究生導(dǎo)師獎(jiǎng)3次，校本科“研究型”教學(xué)比賽三等獎(jiǎng)1人次，校研究生教學(xué)優(yōu)秀三等獎(jiǎng)1人次，教員在國(guó)內(nèi)教學(xué)期刊上發(fā)表高水平教學(xué)論文10篇，課題組已經(jīng)成為了一支能獨(dú)立承擔(dān)授課任務(wù)的高水平教師隊(duì)伍。
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關(guān)鍵詞：智能車(chē)輛；環(huán)境感知；傳感器；多傳感器信息融合
中圖分類(lèi)號(hào)：E91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 14-0026-01
一、前言
隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車(chē)成為人們出行必不可少的交通工具，車(chē)輛堵塞、交通事故等問(wèn)題也日益顯現(xiàn)。汽車(chē)數(shù)量的快速增長(zhǎng)造成了公共交通效率低下、交通事故頻發(fā)。建立起現(xiàn)代化的智能交通系統(tǒng)便被提到日程上來(lái)。智能車(chē)輛（Intelligent Vehicles， IV）作為智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）的重要組成部分，也是系統(tǒng)的運(yùn)行主體，能夠提高駕駛安全性，大幅改善公路交通效率，降低能源消耗量，由于眾多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的研究日益受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。
智能交通系統(tǒng)能夠有效緩解交通壓力，合理調(diào)配公共交通資源和道路資源?；跈C(jī)器傳感技術(shù)和控制技術(shù)，駕駛系統(tǒng)采用信息傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)監(jiān)測(cè)道路路面、交通標(biāo)志、其他車(chē)輛、行人以及交通事故等道路環(huán)境狀況，有效保證智能車(chē)輛在各種路況下的安全行駛，并能對(duì)一些異常狀況進(jìn)行及時(shí)處理。在過(guò)去的10多年里，相關(guān)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，有些國(guó)家已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了一些基于視覺(jué)的道路識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)。其中，具有代表性的系統(tǒng)有：LOIS系統(tǒng)、GOLD系統(tǒng)、RALPH系統(tǒng)、SCARF 系統(tǒng)和ALVINN系統(tǒng)等。從這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用便可看出，感知外部環(huán)境模塊是智能車(chē)輛的核心技術(shù)。
二、環(huán)境感知傳感器在智能車(chē)輛上的應(yīng)用現(xiàn)狀
智能車(chē)輛在道路上暢行離不開(kāi)相應(yīng)的傳感技術(shù)，其中最重要的是道路環(huán)境感知模塊，該模塊將先進(jìn)的通訊技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)系統(tǒng)利用。智能車(chē)輛系統(tǒng)主要有環(huán)境感知模塊、分析模塊、控制模塊等部分組成。環(huán)境感知傳感系統(tǒng)主要由機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波傳感器和紅外線(xiàn)傳感器組成。
（一）機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)
機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)是指智能車(chē)輛利用CCD等成像元件從不同角度全方位拍攝車(chē)外環(huán)境，根據(jù)搜集到的視覺(jué)信息，識(shí)別近距離內(nèi)的車(chē)輛、行人、交通標(biāo)志等。機(jī)器視覺(jué)也有其弱點(diǎn)，容易受到環(huán)境的影響，在能見(jiàn)度較低時(shí)效果不理想，因此，在傳感器類(lèi)別中屬于被動(dòng)型。與雷達(dá)系統(tǒng)相比較，視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)價(jià)格低廉，一輛車(chē)上可以安裝多處，監(jiān)測(cè)范圍更大，搜集道路信息更為全面，通過(guò)對(duì)其所得的圖像進(jìn)行處理可以識(shí)別、檢測(cè)周?chē)窙r，這些也是主動(dòng)型傳感器無(wú)法替代的。所以越來(lái)越多的人對(duì)利用機(jī)器視覺(jué)感知車(chē)輛行駛環(huán)境產(chǎn)生很大的興趣，該系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見(jiàn)，普及率最高，機(jī)器視覺(jué)在智能車(chē)輛研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用， 成為最受歡迎的傳感器之一。
（二）雷達(dá)系統(tǒng)
雷達(dá)系統(tǒng)是一種主動(dòng)型傳感器，利用微電磁波探測(cè)目標(biāo)距離、速度、方位等。雷達(dá)不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)與繁復(fù)的計(jì)算。雷達(dá)系統(tǒng)的使用不受光線(xiàn)、天氣等因素干擾，無(wú)論是白天還是黑夜，晴天或者下雨，雷達(dá)系統(tǒng)都能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于雷達(dá)是靠電磁波反射原理來(lái)工作的，這會(huì)導(dǎo)致相近的不同雷達(dá)間電磁波相互干擾而影響工作效能。但是，瑕不掩瑜，由于雷達(dá)在準(zhǔn)確提供遠(yuǎn)距離的車(chē)輛和障礙物信息方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因此在車(chē)輛的防碰撞系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。
（三）超聲波傳感器
顧名思義，超聲波傳感器是指利用超聲波為檢測(cè)方法的傳感器。使用超聲波探測(cè)得來(lái)的的數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、快速，超聲波傳感器可以發(fā)射定向長(zhǎng)生波，能夠在較小范圍內(nèi)檢測(cè)到物置。這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上比較廣泛和成熟。汽車(chē)工業(yè)上的利用首見(jiàn)于在歐洲銷(xiāo)售的的BMW 車(chē)上的超聲波停車(chē)裝置。這種系統(tǒng)利用一片單片機(jī)進(jìn)行控制，超聲波遇到障礙反射回傳后，根據(jù)傳感器探測(cè)距離發(fā)出不同的提示音。
（四）紅外線(xiàn)傳感器
紅外線(xiàn)傳感器是利用紅外線(xiàn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量工作的傳感器，技術(shù)更加先進(jìn)。紅外線(xiàn)傳感器不受黑暗、風(fēng)、沙、雨、雪、霧的阻擋，環(huán)境適應(yīng)性好，且功耗低。這些特點(diǎn)使它遠(yuǎn)超其他傳感器。與超聲波傳感器相比，反應(yīng)速度更快，探測(cè)范圍更廣，由于其探測(cè)視角小，方向性和測(cè)量精度有所提高。與機(jī)器視覺(jué)結(jié)合使用，紅外線(xiàn)傳感器可以增強(qiáng)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別的可靠性，使黑夜如同白晝，因此常被用于智能汽車(chē)中的夜視系統(tǒng)中。
三、多傳感器的綜合利用
在復(fù)雜的路況環(huán)境下，單一傳感器都有其局限性，僅僅安裝單一傳感器難以提供路況環(huán)境的全面描述，因此設(shè)計(jì)智能車(chē)輛必須配置多種傳感器。例如夜間行駛時(shí)紅外線(xiàn)傳感器是必不可少的；而停車(chē)、倒車(chē)時(shí)主要使用超聲波、雷達(dá)探測(cè)周邊障礙物的遠(yuǎn)近；機(jī)器視覺(jué)除日常應(yīng)用外與其他傳感器結(jié)合起來(lái)可以使得智能車(chē)輛駕駛安全性更加可靠。
隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步，智能車(chē)輛技術(shù)研究中多傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用取得了許多令人振奮的成果。如車(chē)載系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)、歐洲的Peugeo系統(tǒng)、美國(guó)的IVHS系統(tǒng)等。Tsai-Hong Hong等利用激光傳感器采集圖像獲得車(chē)輛前方的距離信息，在正常的路況環(huán)境下，采用彩色攝像機(jī)與激光傳感器聯(lián)合感知道路表面和定位道路邊界。這些技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，相信在不久的將來(lái)引起汽車(chē)工業(yè)的革命。
四、結(jié)語(yǔ)
在智能車(chē)輛的環(huán)境感知模塊技術(shù)研究中，傳感器是智能車(chē)輛控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。如何使傳感器技術(shù)更好的應(yīng)用到汽車(chē)行業(yè)上來(lái)，未來(lái)將成為傳感器技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。
整合各種類(lèi)型的傳感器技術(shù)，使其為智能車(chē)輛提供更加真實(shí)可靠的路況環(huán)境信息，對(duì)智能汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。由于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境所得到信息大多數(shù)都是不確定信息，傳感器回饋信息融合還原真實(shí)路況還有很大的困難。
縱觀全球，我國(guó)的智能車(chē)輛研究工作還處于起步階段，同歐美日等相比還很落后。但隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)保有量不斷膨脹，嚴(yán)峻的交通現(xiàn)狀迫使我們把發(fā)展智能交通盡早提到日程上來(lái)，只要我們勇于創(chuàng)新，結(jié)合我國(guó)具體國(guó)情，不斷進(jìn)行深入、細(xì)致的研究，我國(guó)智能化交通必能早日實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
本書(shū)為第11屆意大利傳感器與微系統(tǒng)會(huì)議的論文集，其中精選了具有代表性的會(huì)議論文。這次會(huì)議展示了在傳感器與微系統(tǒng)領(lǐng)域的理論模擬與實(shí)際應(yīng)用的最新成果。傳感器與微系統(tǒng)是一個(gè)新興的交叉學(xué)科，其涉及到物理、化學(xué)、材料科學(xué)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域。
本書(shū)共分為六部分，第一部分為化學(xué)傳感器，主要介紹了：可調(diào)諧二極管激光光譜儀原位測(cè)量平流層微量氣體；四苯基卟啉在高有序熱解石墨上的組裝：前所未有的吸附壓縮驅(qū)動(dòng)的雙層模式組裝；一種室溫下的基于鉑／氧化銥復(fù)合物的氧氣傳感器；聚合物涂層的長(zhǎng)周期光柵作為高靈敏度化學(xué)傳感器；用于低溫下檢測(cè)氫氣的光纖傳感器；溶劑對(duì)復(fù)合薄膜形貌和傳感特性的影響；納米鈦對(duì)氣體的傳感性質(zhì)；基于二元金屬的碳水化合物傳感裝置；一種快速檢測(cè)牛奶中M1黃曲霉素的便攜式熒光計(jì)；利用光學(xué)傳感器檢測(cè)橄欖油的質(zhì)量；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系在計(jì)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)厚膜氣體檢測(cè)器中的應(yīng)用；基于單壁碳納米管的光纖傳感器；合成且表征用于二氧化氮檢測(cè)的納米材料；鉑金元素作為覆蓋層的P型一氧化鈦薄膜用于對(duì)氫氣的檢測(cè)；包含銀納米簇的氟化聚亞酰胺納米復(fù)合薄膜用于對(duì)有機(jī)氣體的光學(xué)檢測(cè)等等。第二部分為物理傳感器，主要介紹了荒蕪環(huán)境中的固體定位風(fēng)速計(jì)；一種具有濺射內(nèi)核的二維平面磁通量閥門(mén)；一種用于探測(cè)RF電場(chǎng)的光學(xué)探針；通過(guò)拉曼散射來(lái)測(cè)量多孔硅結(jié)構(gòu)的應(yīng)力；對(duì)熱傳感器的一種十分有效的計(jì)算機(jī)模擬模型；對(duì)硅化鉻應(yīng)力傳感器的認(rèn)識(shí)。第三部分為生物傳感器，主要介紹了基于不定型硅基器件檢測(cè)DNA分子；抑制酪氨酸酶的有機(jī)相酶?jìng)鞲衅鳎挥糜谌肆霾《緳z測(cè)的DNA壓電生物傳感器；用于檢測(cè)硬質(zhì)小麥安全型的用戶(hù)友好的電化學(xué)手持設(shè)備；采用SPR成像技術(shù)來(lái)研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分為微米納米技術(shù)，主要介紹了實(shí)驗(yàn)室芯片技術(shù)對(duì)基因進(jìn)行分析；利用硅基玻璃芯片對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行快速光學(xué)檢測(cè)；采用不同導(dǎo)電納米顆粒來(lái)控制復(fù)合材料聚合物的傳感性質(zhì)；采用電化學(xué)刻蝕硅片的方法制備嵌入式微通道；采用超聲束沉積方式制備具有氣體傳感的金屬氧化物／有機(jī)物雜化材料；聚焦離子束刻蝕用于氣體傳感技術(shù)；一種模擬IPMC傳感器的軟件工具；對(duì)印跡二氧化鈦納米粒子的合成與表征；機(jī)車(chē)安全與舒適度測(cè)量；懸臂梁的強(qiáng)制型阻尼振動(dòng)。第五部分為傳感器陣列和多重傳感系統(tǒng)，主要介紹了整合型微重力化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)裝置；采用雜化電子鼻原位檢測(cè)硫質(zhì)噴氣孔火山口噴發(fā)的火山氣體；對(duì)主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的檢測(cè)；多傳感器布局在敵對(duì)環(huán)境中的機(jī)器人。第六部分為傳感器網(wǎng)絡(luò)和對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)分析，主要介紹了對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的概覽：對(duì)ZGIGBEE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一瞥；動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下塵埃傳感器網(wǎng)絡(luò)：在城市環(huán)境中普遍應(yīng)用性能的研究；一種配置了IEEE 802.15.4的移動(dòng)設(shè)備的便攜式軟件工具；一種神經(jīng)光譜分類(lèi)的光學(xué)傳感器；對(duì)城市環(huán)境污染檢測(cè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)；應(yīng)用多傳感器微型化系統(tǒng)對(duì)橄欖油進(jìn)行評(píng)價(jià)。
本書(shū)幾乎涵蓋了傳感器方面的所有方向，包括化學(xué)、物理、生物以及傳感器構(gòu)架等等。相信從事任何傳感器研究方向的科研人員都會(huì)在本書(shū)中找到有參考價(jià)值的內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：光纖測(cè)溫裝置，原理，應(yīng)用，效果
一 引言
電纜是變電站的重要組成部分。。由于電纜分布廣、易燃、著火后危害大且影響相關(guān)供電單位生產(chǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。因此電纜的防火歷來(lái)為電力部門(mén)所重視。但是電纜事故還是頻繁發(fā)生。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展光纖傳感技術(shù)在電力設(shè)備故障檢測(cè)中的應(yīng)用得到了逐步推廣，其中光纖測(cè)溫技術(shù)徹底解決了困擾電纜運(yùn)行中過(guò)熱監(jiān)測(cè)的難題，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜發(fā)熱敏感部位溫度的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警、精確定位。
二 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
AT810分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、光纖光纜和弱信號(hào)檢測(cè)等技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，主要依據(jù)激光耦合到光纖中，利用光纖的光時(shí)域反射（OTDR ）和光纖的背向喇曼散射溫度效應(yīng)。將感溫光纜敷設(shè)于待測(cè)空間，可連續(xù)測(cè)量、準(zhǔn)確定位整條光纖或光纜所處空間的溫度，還具有不帶電、抗射瀕和電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
本系統(tǒng)主要由測(cè)溫主機(jī)、應(yīng)用軟件、感溫光纜及其他周邊設(shè)備配置而成，對(duì)電纜橋架、電纜夾層、溫油罐和變壓器等設(shè)備的溫度進(jìn)行連續(xù)線(xiàn)型實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，在被監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)生火災(zāi)前即發(fā)出預(yù)警，使用戶(hù)及時(shí)采取措施，排除隱患。整套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)其測(cè)溫控制主機(jī)通訊接口或干接點(diǎn)繼電器端子與火災(zāi)報(bào)警主控制器相連，并向其提供火災(zāi)報(bào)警區(qū)的報(bào)警信息及運(yùn)行和故障信號(hào)。
三 光纖測(cè)溫原理
激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，由于激光和光纖分子的相互物理作用，會(huì)產(chǎn)生三種散射光：瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射，其光譜分布如下圖所示：
其中拉曼散射僅對(duì)溫度敏感，因此最適合用來(lái)測(cè)量溫度。AT810 光纖測(cè)溫主機(jī)就是采用拉曼散射（RAMAN）和OTDR 技術(shù)研發(fā)的分布式光纖溫度探測(cè)處理器（DTS），其工作原理如下：
1、激光器發(fā)出一束激光，通過(guò)耦合器調(diào)制后射入感溫光纖中；
2、光纖中反射回的拉曼散射光通過(guò)光譜分離模塊分解成不同波長(zhǎng)的Stokes散射光和Antistokes 散射光。其中Stokes 散射光的強(qiáng)度與溫度弱相關(guān)；而Antistokes散射光的強(qiáng)度與溫度強(qiáng)相關(guān)；
3、通過(guò)對(duì)兩束光信號(hào)進(jìn)行處理和對(duì)比計(jì)算得出溫度沿光纖的分布曲線(xiàn)；
4、利用光時(shí)域反射技術(shù)（OTDR），通過(guò)計(jì)算光波的傳輸速度和回波時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)所有溫度點(diǎn)的定位；
四 AT810光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)在電纜線(xiàn)路中的應(yīng)用
AT810光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)硬件組成如下:
應(yīng)用中把特制的感溫光纜鋪設(shè)在待測(cè)電纜上方，讓二者緊密接觸。為提高監(jiān)測(cè)的精度，以準(zhǔn)確地獲得被測(cè)電纜上各點(diǎn)的溫度情況，須將傳感光纜梆扎在電纜上。
下圖為“分區(qū)溫度顯示”界面：
每個(gè)分區(qū)為一回電纜饋線(xiàn)，分區(qū)溫度顯示的是分區(qū)內(nèi)所有溫度里的最高值。
雙擊分區(qū)溫度畫(huà)面上的分獲圖塊即可打開(kāi)分區(qū)的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖：
從中可以清楚地看到當(dāng)時(shí)整條電纜的溫度分布情況。
五 應(yīng)用效果
目前光纖測(cè)溫系統(tǒng)已經(jīng)全面應(yīng)用在我變電站電纜回路中，在運(yùn)行中曾多次對(duì)過(guò)熱點(diǎn)準(zhǔn)確報(bào)警，使事故隱患得到及時(shí)消除并能夠在電纜突發(fā)性故障中準(zhǔn)確判斷出故障位置，大大節(jié)省了故障處理時(shí)間，使故障線(xiàn)路迅速恢復(fù)供電。下圖為某饋線(xiàn)電纜絕緣擊穿發(fā)生單相接地事故時(shí)的溫度曲線(xiàn)：
通過(guò)曲線(xiàn)可以判斷出故障發(fā)生在250米。
六 應(yīng)用注意事項(xiàng)
1、輸入電流為交流220伏市電；
2、嚴(yán)禁帶電插拔光纖測(cè)溫主機(jī)與報(bào)警輸出箱之間的連接線(xiàn)；
3、主機(jī)光纜輸入接頭要保持清潔，平時(shí)用端蓋保護(hù)；當(dāng)與監(jiān)測(cè)機(jī)連接時(shí)，端部要用無(wú)水酒精清洗干凈后可靠連接。。
4、系統(tǒng)在工作時(shí)，禁止觀察傳感光纜尾端、連接處或者光纜的損壞處，激光會(huì)損害眼睛；
5、傳感光纜最小彎曲半徑不小于5cm，不能用硬或銳利物體擠、壓和沖擊傳感光纜，并應(yīng)遠(yuǎn)離熱源；
6、由于上位監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)程序啟動(dòng)需要一段時(shí)間（約2分鐘），當(dāng)上位監(jiān)控軟件打開(kāi)時(shí)可能會(huì)提示無(wú)法連接，等待兩三分鐘后按F5刷新屏幕即可；
7、在光纖測(cè)溫系統(tǒng)剛剛啟動(dòng)的幾分鐘里，上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面上的溫度可能是不準(zhǔn)確的，這是因?yàn)楣饫w測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)的恒溫槽還沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其預(yù)熱的時(shí)間大約需30分鐘；
8、歷史溫度曲線(xiàn)查看時(shí)，選擇的時(shí)間段長(zhǎng)不要超過(guò)4 小時(shí)，不然系統(tǒng)查詢(xún)數(shù)據(jù)會(huì)很慢；
9、系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后要定期（至少一年一次）對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)試和檢驗(yàn)系統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警能力。。
七 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)我變電站的實(shí)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)不僅能夠得到電纜的實(shí)時(shí)溫度分布，及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，還能超溫報(bào)警、升溫速率報(bào)警及準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)。使運(yùn)行人員能及時(shí)了解運(yùn)行情況、消除故障隱患，防止惡性事故的發(fā)生。因此光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)是一種理想的電纜過(guò)熱監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站的電纜過(guò)熱監(jiān)控中，也可以應(yīng)用于地鐵、船舶、石油平臺(tái)、銀行和大型圖書(shū)館等重要場(chǎng)合的電纜過(guò)熱監(jiān)控中。
八 參考文獻(xiàn)
[1]彭超，趙健康，苗付貴．分布式光纖測(cè)溫技術(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電纜溫度[J]．高電壓技術(shù)，2006，32（8）．
[2]韓浩江．分布式光纖溫度故障預(yù)警檢測(cè)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[J]．上海電力，2007，（5）．
關(guān)鍵詞 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)；狀態(tài)轉(zhuǎn)化矩陣；電腦鼠；斜向45度
中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）14-0186-02
“電腦鼠”，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的一種智能行走裝置，電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動(dòng)記憶和選擇路徑，采用相應(yīng)的算法，快速地達(dá)到所設(shè)定目的地。
這項(xiàng)競(jìng)技賽事風(fēng)靡全球，從1979 年國(guó)際電工和電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）每年都舉辦一次國(guó)際性的電腦鼠走迷宮競(jìng)賽，至今已有30年的歷史，在歐洲東南亞日本、韓國(guó)等地區(qū)頗為盛行。
1 問(wèn)題提出的背景
嵌入式微型機(jī)器人（電腦鼠）走迷宮競(jìng)賽具有一定難度，是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性和趣味性的比賽。此外，它還是一個(gè)很好的教學(xué)工具。電腦鼠可看作是一個(gè)集多項(xiàng)工程學(xué)科知識(shí)于一體的小型系統(tǒng)。成功的設(shè)計(jì)者通常都是合作團(tuán)體，他們必須考慮電子、電氣、機(jī)械以及計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)，算法各方面的問(wèn)題。重量、速度、功耗、傳感技術(shù)、重心以及程序各方面都是設(shè)計(jì)中需要決定和綜合考慮的因素。
本論文從軟件算法角度提出了斜向45度沖刺的算法創(chuàng)新，并在2015年天津電腦鼠相關(guān)賽項(xiàng)中成功應(yīng)用。
電腦鼠在運(yùn)行中可以劃分為四個(gè)狀態(tài)，等待狀態(tài)、啟動(dòng)狀態(tài)、搜索迷宮狀態(tài)和沖刺狀態(tài)。
1）等待狀態(tài)
在該狀態(tài)中，電腦鼠靜止在起點(diǎn)，等待開(kāi)始命令。同時(shí)實(shí)時(shí)顯示傳感器檢測(cè)結(jié)果和電池的電壓，這樣方便調(diào)試傳感器的靈敏度和更換電池。當(dāng)控制啟動(dòng)的按鍵按下后，電腦鼠進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。
2）啟動(dòng)狀態(tài)
迷宮是由18cm*18cm 大小的方格組成的，其行列各有16個(gè)方格。以左下角的點(diǎn)為（0，0）點(diǎn)，右上角的點(diǎn)為（15，15）點(diǎn)。在該狀態(tài)中，電腦鼠根據(jù)第一次轉(zhuǎn)彎的方向判斷起點(diǎn)是在坐標(biāo)的（0，0）點(diǎn)還是（15，0）點(diǎn)。
3）搜索迷宮狀態(tài)
在該狀態(tài)中，電腦鼠的任務(wù)就是探索并記憶迷宮地圖。這里采用右手搜索法則，并搜索全迷宮。其程序流程圖見(jiàn)圖1所示：
4）沖刺狀態(tài)
迷宮搜索完畢后，根據(jù)算法找出一條最優(yōu)路徑?jīng)_刺到終點(diǎn)。沖刺結(jié)束后返回到起點(diǎn)。
本論文研究的是，在沖刺狀態(tài)下以最優(yōu)路徑為基礎(chǔ)，通過(guò)類(lèi)似自動(dòng)機(jī)原理的算法找到最優(yōu)路徑下可以45度斜向跑的起始位置和終止位置。
5）方向的定義
為了讓電腦鼠記住所走過(guò)的各個(gè)迷宮格的信息，我們就要對(duì)這256個(gè)迷宮格進(jìn)行編號(hào)。很明顯，用坐標(biāo)是非常方便的。
在本文中，將向上的方向定義為0，向右為1、向下的方向定義為2、向左為3，如圖所示。
2 沖刺路徑絕對(duì)方向數(shù)組的獲取
絕對(duì)方向數(shù)組的獲取，通過(guò)讀取GucMapBlock（根據(jù)當(dāng)前格修改過(guò)周邊4格的地圖），獲取沖刺地圖，并變換成沖刺路徑絕對(duì)方向的數(shù)組，在此基礎(chǔ)上分析斜向45度路線(xiàn)的起始坐標(biāo)和終止坐標(biāo)。
算法分析：斜向包括4個(gè)方向，8種情況，每種情況至少連續(xù)兩組以上即可選擇。4個(gè)方向，8種情況，以絕對(duì)方向1010的情況為例如圖3所示：
這種情況可以選擇斜向跑，101010以及更多的重復(fù)循環(huán)情況也可以選擇斜向跑，除此之外還有0101，1212，2121，2323，3232，0303，3030以及更多循環(huán)的情況。本論文就是通過(guò)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)原理，把符合條件的所有情況篩選出來(lái)。
3 算法的實(shí)現(xiàn)
首先，搭建有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，初始狀態(tài)為“0”狀態(tài)，輸入值只有0，1，2，3四種情況，每一個(gè)輸入之后，有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)會(huì)有狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，如：在“0”狀態(tài)下輸入0時(shí)調(diào)整到“1”狀態(tài)，輸入1時(shí)調(diào)整到“2”狀態(tài)，輸入2時(shí)調(diào)整到“3”狀態(tài)，輸入3時(shí)調(diào)整到“4”狀態(tài)；在“1”狀態(tài)下輸入0時(shí)調(diào)整到“1”狀態(tài)，輸入1時(shí)調(diào)整到“5”狀態(tài)，輸入2時(shí)調(diào)整到“3”狀態(tài)，輸入3時(shí)調(diào)整到“6”狀態(tài)。有的輸入會(huì)跳轉(zhuǎn)到新?tīng)顟B(tài)，有的輸入會(huì)跳轉(zhuǎn)到已經(jīng)存在的狀態(tài)。其中，14，16，18，20，22，24，26，28為終止?fàn)顟B(tài)，分別是8種情況，首次達(dá)到終止?fàn)顟B(tài)，即滿(mǎn)足兩組斜向45度最低條件，再通過(guò)連續(xù)一組循環(huán)可以連續(xù)達(dá)到同一個(gè)終止?fàn)顟B(tài)，再次基礎(chǔ)上可以計(jì)算出所有滿(mǎn)足條件的斜向45度的起始坐標(biāo)和終止坐標(biāo)等信息。
有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)所有狀態(tài)跳轉(zhuǎn)關(guān)系都包含在28*4的狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣中。
狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣如下：
4 編程實(shí)現(xiàn)
在VC++6.0環(huán)境模擬斜向45度算法，根據(jù)緩沖區(qū)讀取的實(shí)際數(shù)據(jù)在VC環(huán)境下，測(cè)試算法，通過(guò)算法運(yùn)算出所有符合條件的序列段，并運(yùn)算出起始步數(shù)，起始點(diǎn)絕對(duì)方向，起點(diǎn)坐標(biāo)，終止坐標(biāo)，步數(shù)等信息。
測(cè)試用例：test[N]={0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，1，0，0，1，0，1，0，0，0，0，0，0，1，1，2，2，1，2，1，2，1，2，1，2，2}；
運(yùn)行結(jié)果：
【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；智能開(kāi)關(guān)；管理
一、引言
國(guó)內(nèi)智能化配電網(wǎng)試點(diǎn)工程建設(shè)已在不斷擴(kuò)大，取得很好示范效應(yīng)，但在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)重科技創(chuàng)新輕應(yīng)用管理的問(wèn)題，不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。配電網(wǎng)管理的基礎(chǔ)設(shè)備是智能開(kāi)關(guān)，事關(guān)配電網(wǎng)科技創(chuàng)新的實(shí)際效果。
二、配網(wǎng)中的智能開(kāi)關(guān)
（1）智能開(kāi)關(guān)的定義與發(fā)展。智能開(kāi)關(guān)是指一次設(shè)備是由非常規(guī)互感器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、斷路器組成，二次設(shè)備是由電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制裝置和通訊接口組成執(zhí)行單元，一二次集成的開(kāi)關(guān)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、通訊功能，能獨(dú)立執(zhí)行當(dāng)?shù)毓δ埽詣?dòng)檢測(cè)設(shè)備缺陷和故障，具有遠(yuǎn)程管理模式。初級(jí)智能開(kāi)關(guān)是戶(hù)外型可視化微機(jī)保護(hù)裝置的一體化帶通訊功能的集成柱上開(kāi)關(guān)或開(kāi)關(guān)箱。發(fā)展趨勢(shì)是插接式開(kāi)關(guān)系統(tǒng)（PASS）：PASS采用智能化傳感器技術(shù)和微處理技術(shù)，通過(guò)數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、診斷、過(guò)程監(jiān)視和站內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控；通過(guò)智能軟件分析可確定出設(shè)備的運(yùn)行狀況；PASS中安裝了電子式互感器；通過(guò)高速現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳送數(shù)字化的電流電壓信號(hào)。（2）配網(wǎng)中智能開(kāi)關(guān)的選擇、規(guī)劃設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試。配網(wǎng)開(kāi)關(guān)的選擇需滿(mǎn)足常規(guī)斷路器所要求的分閘時(shí)間、絕緣耐壓、動(dòng)熱穩(wěn)定性需要?？刂蒲b置要實(shí)現(xiàn)不間斷供電電源。要通過(guò)全密封防水型航空接插件和戶(hù)外密封電纜進(jìn)行電氣連接。開(kāi)關(guān)的智能化與傳感技術(shù)是分不開(kāi)的，要提高智能化開(kāi)關(guān)的可靠性、檢測(cè)精度，需采用光電傳感器、在線(xiàn)位移傳感器、角度傳感器、新型光纖溫度傳感器、SF6壓力傳感器及檢測(cè)真空度的傳感技術(shù)。配網(wǎng)開(kāi)關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面將技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合，線(xiàn)路開(kāi)關(guān)數(shù)量適當(dāng)：線(xiàn)路長(zhǎng)、故障多的增加開(kāi)關(guān)數(shù)量要適當(dāng)。輻射型多分支線(xiàn)路中主分支線(xiàn)均要加裝開(kāi)關(guān)，次分支可不加。環(huán)網(wǎng)的在主分支兩側(cè)都加裝開(kāi)關(guān)，減少停電范圍以及發(fā)揮環(huán)網(wǎng)作用。智能開(kāi)關(guān)在中壓配電網(wǎng)的安裝采取柱上斷路器和桿下控制箱或者采用電纜開(kāi)關(guān)箱，都要采用防撞、防誤碰（控制箱）、防通訊連接線(xiàn)損傷甚至防盜的措施。編制《10kV柱上智能分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)成套設(shè)備（含控制單元、PT）測(cè)試規(guī)范》。主要項(xiàng)目有兩類(lèi)。設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中，如出現(xiàn)檢測(cè)項(xiàng)目A類(lèi)任一小項(xiàng)不通過(guò)，則認(rèn)定該設(shè)備不能通過(guò)檢測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目B類(lèi)按實(shí)際檢測(cè)結(jié)果評(píng)分。A類(lèi)是相間短路故障隔離、單相接地故障隔離、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)供電、后備電源及工程配置能力；B類(lèi)是通信協(xié)議一致性測(cè)試、電磁兼容及耐壓、就地操作、結(jié)構(gòu)及配置檢查、成套設(shè)備運(yùn)維安全防護(hù)。（3）配網(wǎng)中智能開(kāi)關(guān)保護(hù)定值管理。第一，開(kāi)關(guān)保護(hù)定值預(yù)期效果。故障區(qū)域自動(dòng)隔離。當(dāng)支線(xiàn)發(fā)生單相接地、相間短路故障時(shí)，根據(jù)電流保護(hù)階梯式保護(hù)時(shí)限和過(guò)流三段反時(shí)限特性，以及零序電流的變化，智能開(kāi)關(guān)先于變電站出線(xiàn)保護(hù)開(kāi)關(guān)跳閘，自動(dòng)隔離故障線(xiàn)路，變電站出線(xiàn)、干線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)及其它分支線(xiàn)路開(kāi)關(guān)不因故障發(fā)生而跳閘引起停電。干線(xiàn)故障時(shí)，也不會(huì)引起變電站跳閘和上一級(jí)干線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)跳閘。環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路根據(jù)環(huán)網(wǎng)方法不同，進(jìn)行調(diào)整?？焖倩謴?fù)非故障區(qū)域供電。在輻射型配電網(wǎng)絡(luò)中，若分支線(xiàn)路保護(hù)越級(jí)引起干線(xiàn)跳閘，或干線(xiàn)越級(jí)導(dǎo)致前一級(jí)干線(xiàn)跳閘，則可通過(guò)檢壓重合閘方式，延時(shí)和次數(shù)的不同進(jìn)行自愈。達(dá)到主干線(xiàn)先重合，合閘閉鎖，成功后分支開(kāi)關(guān)檢有壓而合閘，若故障則分閘閉鎖的效果。第二，開(kāi)關(guān)保護(hù)定值的設(shè)定原則。一是主干分段開(kāi)關(guān)采用階梯式電流保護(hù)。從時(shí)間上、電流值上配合。主干斷路器3～5個(gè)較宜，開(kāi)關(guān)時(shí)間值調(diào)整一致（多分段開(kāi)關(guān)時(shí)局部幾個(gè)開(kāi)關(guān)合一設(shè)定）或級(jí)差調(diào)整為大于等于150ms。二是分支線(xiàn)路配合前一級(jí)分段開(kāi)關(guān)的定值，電流值的設(shè)定可根據(jù)負(fù)荷情況按照躲過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)電流和兩相末端短路值來(lái)設(shè)定，過(guò)流時(shí)間上等于或小于分段開(kāi)關(guān)值，速斷要小于分段開(kāi)關(guān)值。三是計(jì)算出來(lái)的定值要保證低于變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的定值。四是要根據(jù)配網(wǎng)管理系統(tǒng)的潮流以及負(fù)荷分布進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。（4）配網(wǎng)中智能開(kāi)關(guān)通訊管理。目前逐步推廣應(yīng)用的通訊通道的最佳方式是主站（子站）采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信設(shè)備，主站（子站）與站端（FTU/DTU）的通信使用較多的是光纖自愈環(huán)網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)方式。由于架空線(xiàn)路覆蓋范圍廣闊，目前多采用GPRS/CDMA通訊。FTU/DTU通過(guò)GPRS通信模塊和配網(wǎng)管理系統(tǒng)主站系統(tǒng)構(gòu)成虛擬專(zhuān)用網(wǎng)。
三、結(jié)語(yǔ)
衡量智能開(kāi)關(guān)管理與應(yīng)用水平，主要看經(jīng)濟(jì)效益、安全生產(chǎn)、客戶(hù)服務(wù)、管理水平等方面。智能開(kāi)關(guān)將全面代替其它配網(wǎng)開(kāi)關(guān)，成為配電網(wǎng)管理的重要基礎(chǔ)。
參 考 文 獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】 溫濕度 單片機(jī) 無(wú)線(xiàn)通信
為了對(duì)單片機(jī)有更深刻的了解，同時(shí)也在電子方面有更深刻的認(rèn)識(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)，選擇做一個(gè)通過(guò)nRF24.L01射頻無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，基于STC89C51單片機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。核心部件單片機(jī)STC89C51，它在整個(gè)人類(lèi)史上的地位已經(jīng)不容置疑地確立了，相信它會(huì)越來(lái)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(duì)生活的理解和詮釋。
一、溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)主要功能
為了對(duì)空氣中的溫濕度進(jìn)行測(cè)量以及利用無(wú)線(xiàn)傳輸顯示，先在LCD1602顯示屏設(shè)定初始值，同時(shí)DHT11開(kāi)始檢測(cè)當(dāng)前空氣溫度、濕度，假定當(dāng)前溫濕度超過(guò)設(shè)定值，四個(gè)流水燈分別代表溫度、濕度上下限，有選擇的指示燈亮同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，通過(guò)按鍵可以調(diào)節(jié)設(shè)定的初始值。
二、系統(tǒng)主要器件的簡(jiǎn)介
2.1主控器件
本設(shè)計(jì)是STC89C51單片機(jī)為控制核心，RC522為非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，基于FRID的射頻識(shí)別技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。本系統(tǒng)選擇C語(yǔ)言作為STC單片機(jī)開(kāi)發(fā)的首選編程語(yǔ)言。系統(tǒng)框圖如下：
單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)是STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機(jī)。單片機(jī)具有可靠性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、電壓低、功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，信號(hào)處理可靠等優(yōu)點(diǎn)。片內(nèi)含有Flash程序存儲(chǔ)器 SRAM、UART、SPI、A＼D、PWM等模塊。
2.2 DHT11溫度傳感器
對(duì)于DHT11而言，其首先是建立在數(shù)字信號(hào)基礎(chǔ)上的復(fù)合型溫濕度傳感器，在結(jié)構(gòu)上，1個(gè)測(cè)溫軟件NTC，1個(gè)感濕軟件，共同連接在8位高性能單片機(jī)上面。在技術(shù)應(yīng)用層面，具有數(shù)字采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)的相互結(jié)合，進(jìn)一步提高了傳感器的準(zhǔn)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(diǎn)[10]。對(duì)DHT11的校對(duì)要借助濕度校驗(yàn)室來(lái)完成。OTP存儲(chǔ)校準(zhǔn)系數(shù)，并在對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)揮作用。串行接口采用單線(xiàn)制，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并提高了系統(tǒng)的效率，降低了能耗，數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸距離能達(dá)到20米遠(yuǎn)，該種傳感器在封裝上，由為4 針單排引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了連接方式，并能根據(jù)不同用戶(hù)的需求進(jìn)行適用。
2.3 nRF24.L01 2.4GHz射頻收發(fā)芯片
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是21世紀(jì)最具影響和創(chuàng)新性的技術(shù)之一，主要涉及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子科學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)等。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)保健、軍事情報(bào)收集、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、建筑安全監(jiān)測(cè)等方面。目前基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用ZigBee、GPRS、FDMA、CDMA進(jìn)行傳輸。它具有計(jì)算簡(jiǎn)單，直觀合理的有點(diǎn)[15]。
三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
nRF24.L01硬件的設(shè)計(jì)有單片機(jī)電路、nRF24.L01控制電路、溫度傳感器電路等；nRF24.L01控制電路實(shí)現(xiàn)nRF24. L01的智能化控制，比如自動(dòng)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，完成報(bào)警。主要由AT89S52芯片和nRF24.L01芯片完成，無(wú)線(xiàn)通信部分由nRF24.L01控制芯片完成。
四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1主機(jī)流程
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以發(fā)射端控制傳感器模塊、nRF24.L01無(wú)線(xiàn)輸出模塊為主要功能的核心系統(tǒng)。主機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)主要步驟有：當(dāng)電源開(kāi)始供電時(shí)，按下開(kāi)關(guān)，該程序開(kāi)始工作，傳感器模塊開(kāi)始檢測(cè)周?chē)臏貪穸取⑼ㄟ^(guò)nRF24.L01傳輸?shù)浇邮斩恕?/p>
結(jié)語(yǔ)：本設(shè)計(jì)以MCS-51系列單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，并通過(guò)nRF.24L01射頻無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)采集溫濕度傳感器相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給從機(jī)單片機(jī)以LCD1602予以顯示。溫濕度傳感器使用DHT11，主要通過(guò)RC522為非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，基于FRID的射頻識(shí)別技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。
參 考 文 獻(xiàn)
