導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇無(wú)線(xiàn)充電基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞： 無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù) 電磁感應(yīng) 射頻 原理與應(yīng)用前景

1.引言

自17世紀(jì)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)如何發(fā)電后就用金屬電線(xiàn)來(lái)四處傳輸電力。時(shí)至今日，供電網(wǎng)、高壓線(xiàn)已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來(lái)越多的電器給我們帶來(lái)極大便捷的同時(shí)，不知不覺(jué)各種“理不清”的電源線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)帶來(lái)的困擾也與日俱增。不過(guò)，這些年的科技發(fā)展表明，在無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時(shí)，科學(xué)家對(duì)無(wú)線(xiàn)電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來(lái)講，無(wú)線(xiàn)電力傳輸也不再是幻想——在未來(lái)的生活中擺脫那些紛亂的電源線(xiàn)已成為可能。

2.無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)陌l(fā)展歷史

19世紀(jì)末被譽(yù)為“迎來(lái)電力時(shí)代的天才”的名尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）在電氣與無(wú)線(xiàn)電技術(shù)方面作出了突出貢獻(xiàn)。他1881年發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理，并用于制造感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；1888年發(fā)明多相交流傳輸及配電系統(tǒng)；1889—1890年制成赫茲振蕩器；1891年發(fā)明高頻變壓器（特斯拉線(xiàn)圈），現(xiàn)仍廣泛用于無(wú)線(xiàn)電、電視機(jī)及其他電子設(shè)備。他曾致力于研究無(wú)線(xiàn)傳輸信號(hào)及能量的可能性，并在1899年演示了不用導(dǎo)線(xiàn)采用高頻電流的電動(dòng)機(jī)，但由于效率低和對(duì)安全方面的擔(dān)憂(yōu)，無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)募夹g(shù)無(wú)突破性進(jìn)展［1］。1901—1905年在紐約附近的長(zhǎng)島建造Wardenclyffe塔，是一座復(fù)雜的電磁振蕩器，設(shè)想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個(gè)角落，特斯拉利用此塔實(shí)現(xiàn)地球與電離層共振。

2001年5月，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的皮格努萊特，利用微波無(wú)線(xiàn)傳輸電能點(diǎn)亮40m外一個(gè)200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗(yàn)型微波輸電裝置，已開(kāi)始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)供電。

2005年，香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系教授許樹(shù)源成功研制出“無(wú)線(xiàn)電池充電平臺(tái)”，但其使用時(shí)仍然要將產(chǎn)品與充電器接觸。

2006年10月，日本展出了無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)輸出端電力為7V、400mA，收發(fā)線(xiàn)圈間距為4mm時(shí)，輸電效率最大為50%，用于手機(jī)快速充電。

2007年6月，美國(guó)麻省理工學(xué)院的物理學(xué)助理教授馬林·索爾賈?？搜芯繄F(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了在短距離內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。他們給一個(gè)直徑60厘米的線(xiàn)圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個(gè)線(xiàn)圈上的60瓦的燈泡被點(diǎn)亮了。這種馬林稱(chēng)之為“WiTricity”技術(shù)的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美電力研討會(huì)的論文顯示，他們已經(jīng)在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的雷電實(shí)驗(yàn)室成功地將800W電力用無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)?m遠(yuǎn)的距離。

2009年10月，日本奈良市針對(duì)充電式混合動(dòng)力巴士進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)充電實(shí)驗(yàn)。供電線(xiàn)圈埋入充電臺(tái)的混凝土中，汽車(chē)駛上充電臺(tái)，將車(chē)載線(xiàn)圈對(duì)準(zhǔn)供電線(xiàn)圈就能開(kāi)始充電。

3.無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)?a href="http://m.wugjj.com/haowen/232722.html" target="_blank">基本原理

3.1電磁感應(yīng)——短程傳輸

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示，發(fā)射線(xiàn)圈L1和接收線(xiàn)圈L2之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量。若線(xiàn)圈L1中通已交變電流，該電流將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng)，線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)可供電給移動(dòng)設(shè)備或者給電池充電。

3.2電磁耦合共振——中程傳輸

中程無(wú)線(xiàn)電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中，當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體的周?chē)鷷?huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱(chēng)為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時(shí)，電磁波就會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力，人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射到空中；較遠(yuǎn)的距離將射頻信號(hào)接收后需要進(jìn)行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過(guò)程稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線(xiàn)技術(shù)，并借助二極管、非接觸IC卡、無(wú)線(xiàn)電子標(biāo)簽，等等，實(shí)現(xiàn)效率較高的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。

具體來(lái)說(shuō)，整個(gè)裝置包含兩個(gè)線(xiàn)圈，每一個(gè)線(xiàn)圈都是一個(gè)自振系統(tǒng)。其中一個(gè)是發(fā)射裝置，與能量相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向外發(fā)射電磁波，在周?chē)纬梢粋€(gè)非輻射磁場(chǎng)，即將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)。當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。圖2是一個(gè)典型的利用電磁共振來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)南到y(tǒng)方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

3.3微波/激光——遠(yuǎn)程傳輸

理論上講，無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題也有著重要意義。1968年，美國(guó)工程師彼得格拉提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構(gòu)想是在地球外層空間建立太能能發(fā)電基地，通過(guò)微波將電能送回地球。

4.無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的應(yīng)用前景

無(wú)線(xiàn)電力傳輸作為一種先進(jìn)的技術(shù)一般應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.1給一些難以架設(shè)線(xiàn)路或危險(xiǎn)的地區(qū)供應(yīng)電能

高山、森林、沙漠、海島等地的臺(tái)站經(jīng)常遇到架設(shè)電力線(xiàn)路困難的問(wèn)題，而工作在這些地方的邊防哨所、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航臺(tái)、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀(guān)測(cè)點(diǎn)等需要生活和工作用電，無(wú)線(xiàn)輸電可補(bǔ)充電力不足。此外，無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)還可以給游牧等分散區(qū)村落無(wú)變壓器供電和給用于開(kāi)采放射性礦物、伐木的機(jī)器人供電。

4.2解決地面太陽(yáng)能電站、水電站、風(fēng)力電站、原子能電站的電能輸送問(wèn)題

我國(guó)的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪?fù)恋?，南方部分地區(qū)水力、風(fēng)力資源豐富，這些地區(qū)有利于建造地面太陽(yáng)能發(fā)電站或水電站、風(fēng)力電站?？墒牵@些地區(qū)人煙稀少、地形復(fù)雜，在崇山峻嶺之中難以架設(shè)線(xiàn)路，這時(shí)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就有了用武之地。采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當(dāng)電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)也可以避免對(duì)周?chē)鷦?dòng)植物的大量傷害和耕地的污染。

4.3傳送衛(wèi)星太陽(yáng)能電站的電能

所謂衛(wèi)星太陽(yáng)能電站，就是用運(yùn)載火箭或航天飛機(jī)將太陽(yáng)能電池板或太陽(yáng)能聚光鏡等材料發(fā)送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽(yáng)光線(xiàn)沒(méi)有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時(shí)間是白天，其利用效率比地面上要高出6—15倍［3］。在那里利用太陽(yáng)能電池板把陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，或者用太?yáng)能聚光鏡把陽(yáng)光匯聚起來(lái)作為熱源，像地面熱電廠(chǎng)一樣發(fā)電。這樣產(chǎn)生的電能供給微波源或激光器，然后采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將大功率電磁射束發(fā)送至地面，接收到的微波能量經(jīng)整流器后變成直流電，由變、配電設(shè)施供給用戶(hù)。

4.4無(wú)接點(diǎn)充電插座

隨著無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的發(fā)展，一些小型用電設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)供電。如：電動(dòng)牙刷、“免電池”無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)、無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”等。無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無(wú)線(xiàn)供電方式，用一片圖書(shū)大小的柔軟塑料膜片就可對(duì)家電進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電，可為圣誕樹(shù)上的LED、裝飾燈、魚(yú)缸水中的燈泡、小型電機(jī)、手機(jī)、MP3、隨身聽(tīng)、溫度傳感器、助聽(tīng)器、汽車(chē)零部件、甚至是植入式醫(yī)療器件等供電。

4.5給以微波發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的交通運(yùn)輸工具供電

現(xiàn)在大部分交通運(yùn)輸工具燃燒石油產(chǎn)品，其發(fā)動(dòng)機(jī)叫做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。與此類(lèi)比，以微波作為能源推進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)叫做微波發(fā)動(dòng)機(jī)。微波是工作頻率在0.3—300GHz的電磁波，不能直接用它來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橐O(shè)計(jì)出在如此高的頻率下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鞯恼髌?，那么微波就可以直接作為交通工具的能源了。煤、石油、天然氣的存?chǔ)量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時(shí)衛(wèi)星太陽(yáng)能電站可望成為能源供給的主干，通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就可以直接把微波能量輸給交通運(yùn)輸工具。

4.6在月球和地球之間架起能量之橋

世界人口的不斷增長(zhǎng)和地球資源的日益耗盡，太陽(yáng)系中其他星球的開(kāi)發(fā)利用是人類(lèi)一直以來(lái)的夙愿。月球是地球的天然衛(wèi)星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開(kāi)發(fā)的星體。未來(lái)人類(lèi)對(duì)月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽(yáng)能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠(chǎng)，然后把太陽(yáng)能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發(fā)送到地球。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，不但使人們未來(lái)的生活有望擺脫手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備電源線(xiàn)的束縛，享受在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、酒店多種場(chǎng)所提供的無(wú)線(xiàn)電力，而且可用于一些特殊場(chǎng)合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問(wèn)題、新能源（電動(dòng)）汽車(chē)、低軌道軍用衛(wèi)星、太陽(yáng)能衛(wèi)星發(fā)電站等。在世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，節(jié)能和新的、可再生能源的開(kāi)發(fā)是擺在能源工作者面前的首要問(wèn)題。太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地?zé)崮芎统毕苤?，地球上的所有能源都?lái)自太陽(yáng)，建造衛(wèi)星太陽(yáng)能電站是解決人類(lèi)能源危機(jī)的重要途徑。要將相對(duì)地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該技術(shù)具有潛在的廣泛應(yīng)用前景。但是，每一種無(wú)線(xiàn)傳輸方式，都有一系列問(wèn)題需要解決，如電能傳輸效率問(wèn)題，電力公司如何收費(fèi)和計(jì)費(fèi)，能量傳輸所產(chǎn)生的電磁波是否對(duì)人體健康帶來(lái)危害，等等。不管怎樣，一旦這項(xiàng)技術(shù)能夠普及，就會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大的便利。

參考文獻(xiàn)

篇2

【關(guān)鍵詞】AM;Multisim;包絡(luò)檢波;模擬乘法器

0 引言

信息化飛速發(fā)展的今天，無(wú)線(xiàn)電傳輸信號(hào)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。其原理是通過(guò)天線(xiàn)，將有用信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)。由于受天線(xiàn)尺寸的影響，又考慮信息傳輸?shù)挠行?，需要在天線(xiàn)的發(fā)送端和接收端之間，選用高頻振蕩信號(hào)為載體，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，這樣可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。AM調(diào)制解調(diào)電路簡(jiǎn)單，便于接收，而且占用頻帶窄，廣泛應(yīng)用于中波無(wú)線(xiàn)電廣播中，為我們的生活帶來(lái)了便利。但AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)在部分電路設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇方面等方面，還可以繼續(xù)研究完善。

1 調(diào)幅基本原理

普通調(diào)幅波也叫標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波，用AM 表示，調(diào)制信號(hào)以單頻信號(hào)作例，設(shè)單頻信號(hào)為m（t），載波信號(hào)為正弦信號(hào)，要求載波信號(hào)遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)頻率，由振幅調(diào)制的定義，已調(diào)信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)線(xiàn)性變化。要使已調(diào)波不失真，調(diào)制度m應(yīng)小于或等于1。當(dāng)m大于1時(shí)為過(guò)調(diào)（應(yīng)當(dāng)避免）。

2 AM調(diào)制與解調(diào)電路

要實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制，核心是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘;AM號(hào)解調(diào)是把調(diào)制在高頻調(diào)幅信號(hào)中的原調(diào)制信號(hào)取出來(lái)的過(guò)程，又稱(chēng)檢波[2]。包絡(luò)檢波又分為峰值包絡(luò)檢波和平均包絡(luò)檢波[3]。這里主要研究峰值包絡(luò)檢波。

2.1 振幅調(diào)制電路

按實(shí)現(xiàn)調(diào)幅電平的高低可分為高電平調(diào)幅電路和低電平調(diào)幅電路。高電平調(diào)幅是直接產(chǎn)生滿(mǎn)足發(fā)射機(jī)輸出功率要求的已調(diào)波，它的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)效率高，設(shè)計(jì)時(shí)必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線(xiàn)性的要求，通常高電平調(diào)幅只能產(chǎn)生普通調(diào)幅波，低電平調(diào)幅電路是先在低功率電平級(jí)進(jìn)行振幅調(diào)制，然后再經(jīng)過(guò)高頻功率放大放大到所需要的發(fā)射功率，DSB，SSB均采用這種方式[4]。設(shè)計(jì)調(diào)制器主要要求是調(diào)制效率高，調(diào)制線(xiàn)性范圍大，失真小等，但對(duì)低電平調(diào)制而言，由于低電平調(diào)幅電路的功率較小，對(duì)調(diào)幅電路來(lái)說(shuō)，輸出功率和效率不是主要指標(biāo)，重點(diǎn)是調(diào)制線(xiàn)性的提高。

2.2 二極管峰值包絡(luò)檢波器

RC回路有兩個(gè)作用：一是產(chǎn)生高頻電壓，并做作檢波器的負(fù)載，;二是作為高頻電流的旁路作用。

圖1 檢波原理圖

原理說(shuō)明：檢波過(guò)程，輸入信號(hào)是等幅高頻電壓（載波狀態(tài)），加電壓前C上的電荷為零，當(dāng)輸入電壓從零開(kāi)始增大時(shí)，C的高頻阻抗很小，電壓幾乎都加在二極管VD上，當(dāng)二極管導(dǎo)通C被充電，因二極管電阻小，充電電流很大。而充電常數(shù)很小，電容電壓建立很快，這個(gè)電壓反加在二極管上，二極管上的電壓是信號(hào)源電壓和電容電壓之差。當(dāng)輸入電壓達(dá)到一定值時(shí)，二極管開(kāi)始截止;當(dāng)信號(hào)源繼續(xù)下降，二極管存在一段截止時(shí)間，在這段時(shí)間里，電容C把存儲(chǔ)的電荷通過(guò)R放電。因放電常數(shù)RC較大，所以放電較慢;當(dāng)UC下降不多時(shí)，信號(hào)源的下一個(gè)正周期到來(lái)，當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)大于UC時(shí)，二極管再次導(dǎo)通，電容C又開(kāi)始充電，UC開(kāi)始增大，然后繼續(xù)上述放電、充電的過(guò)稱(chēng)[5]。

3 電路設(shè)計(jì)與仿真

注意在設(shè)計(jì)包絡(luò)檢波器時(shí)，應(yīng)主要考慮要有較高的檢波效率和盡可能避免各種失真并減少對(duì)前級(jí)中頻放大器的影響。

3.1 二極管的選擇

要選擇導(dǎo)通電阻和結(jié)電容比較小的二極管，可以提高效率。選擇點(diǎn)接觸型二極管BA220，此類(lèi)電容的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)電容較小，頻率性好，適用于高頻信號(hào)檢波。

3.2 電阻選擇

為了不損失效率，R1/R2一般選擇在0.1～0.2，而R1+R2幾千歐，它不能太大，否則容易產(chǎn)生底部切割失真和惰性失真。

3.3 電容的選擇

C太大容易產(chǎn)生惰性失真，太小又會(huì)使紋波加大，效率降低。應(yīng)使RC遠(yuǎn)大于TC，Cg一般選的很大，可以起到隔直的作用，此處為10微法。

3.4 參數(shù)選擇

現(xiàn)設(shè)計(jì)一音頻信號(hào)（400Hz～4kHz）解調(diào)檢波器，設(shè)等效輸入電阻大于5千歐。

電路分析利用multisim繪制出設(shè)計(jì)的AM調(diào)制解調(diào)電路。電路由雙差分對(duì)調(diào)制電路和包絡(luò)檢波兩個(gè)子電路電路構(gòu)成。查閱相關(guān)資料獲得電路參數(shù)，用multism仿真實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)過(guò)程。

圖2 AM調(diào)制解調(diào)原理圖

圖3 AM信號(hào)與調(diào)制信號(hào)對(duì)比

參數(shù)設(shè)置載波頻率是465kHz，調(diào)制信號(hào)頻率5kHz。示波器XSC1通道A輸出是調(diào)制后的信號(hào)，通道B是調(diào)制信號(hào)，仿真后包絡(luò)波形與調(diào)制信號(hào)波形一致，調(diào)制不失真。利用multisim仿真的AM調(diào)制解調(diào)在誤差允許范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了仿真，電路設(shè)計(jì)成功。

4 總結(jié)

AM調(diào)制解調(diào)雖然簡(jiǎn)單，但也就因電路簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于生活中，而且實(shí)現(xiàn)調(diào)制電路的基本構(gòu)成模擬乘法器是組成一些重要電路的基本電路，所以研究AM調(diào)制解調(diào)對(duì)指導(dǎo)實(shí)踐也有深遠(yuǎn)的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]倪新蕾，池水蓮.用數(shù)字示波器觀(guān)測(cè)拍與調(diào)幅波[J].大學(xué)物理，2010（02）.

[2]毛世偉.論窄帶調(diào)頻信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)的差異[J]. 宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（02）.

[3]郭帥.遠(yuǎn)距離RFID讀卡器設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2006.

篇3

【關(guān)鍵詞】云技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)新能源開(kāi)發(fā)利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)系統(tǒng)三者互為系統(tǒng)平臺(tái)的全立體交互式綜合應(yīng)用

一、云技術(shù)

云計(jì)算（cloud computing），分布式計(jì)算技術(shù)的一種，其最基本的概念，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶(hù)。透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至上億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

“云計(jì)算（Cloud technology）”是一個(gè)很時(shí)尚的概念，它既不是一種技術(shù)，也不是一種理論，而是一種商業(yè)模式的體現(xiàn)方式。準(zhǔn)確說(shuō)，云計(jì)算僅描述了一類(lèi)棘手的問(wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)在這個(gè)階段，“計(jì)算與數(shù)據(jù)”蹺蹺板的平衡已發(fā)生變化，即已經(jīng)到“移動(dòng)計(jì)算要比移動(dòng)數(shù)據(jù)要便宜的多（Moving computation is cheaper than moving data）”?！吨婆_(tái)》的分析師團(tuán)隊(duì)結(jié)合云發(fā)展理論總結(jié)認(rèn)為，基于云計(jì)算商業(yè)模式應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺(tái)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等的總稱(chēng)，可以組成資源池，按需所用，靈活便利。

二、新能源

新能源有廣義和狹義之分。廣義的新能源泛指能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體減排的得的可利用能源，外延涵蓋了高效利用能源、資源綜合利用、可再生能源、代替能源、核能、節(jié)能等。狹義的新能源指除常規(guī)性能源和大型水利發(fā)電之外的風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、小水電和核能等能源的總成?，F(xiàn)階段對(duì)風(fēng)能、海洋能、小水電和核能的利用主要集中在電能的轉(zhuǎn)換上，而對(duì)太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮艿睦贸藢⑵滢D(zhuǎn)換為電能外，還應(yīng)用于向熱能和燃?xì)獾霓D(zhuǎn)換上?？傮w來(lái)講，新能源的利用主要是圍繞發(fā)電展開(kāi)的。新能源的共同特點(diǎn)是比較干凈，除核裂變?nèi)剂贤?，幾乎是永遠(yuǎn)用不完的。由于煤、油、氣常規(guī)能源具有污染環(huán)境和不可再生的缺點(diǎn)，因此，人類(lèi)越來(lái)越重視新能源的開(kāi)發(fā)和利用。

三、無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)

無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)按技術(shù)領(lǐng)域大致分為：無(wú)線(xiàn)能量（電能）傳輸技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信（數(shù)據(jù)）傳輸技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)能量（電能）傳輸方式及技術(shù)原理：無(wú)線(xiàn)電力傳輸是一種傳輸電力的新技術(shù)，它將電力通過(guò)電磁耦合、射頻微波、激光等載體進(jìn)行傳輸。這種技術(shù)解除了對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)的依賴(lài)，從而得到更加方便和廣闊的應(yīng)用。

無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)幕驹恚?/p>

①電磁感應(yīng)―――短程傳輸。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹頌椋l(fā)射線(xiàn)圈L1和接收線(xiàn)圈L2之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量。若線(xiàn)圈L1中通已交變電流，該電流將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng)，線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)可供電給移動(dòng)設(shè)備或者給電池充電。

②電磁耦合共振―――中程傳輸。中程無(wú)線(xiàn)電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中，當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體的周?chē)鷷?huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱(chēng)為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時(shí)，電磁波就會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力，人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射到空中；較遠(yuǎn)的距離將射頻信號(hào)接收后需要進(jìn)行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過(guò)程稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線(xiàn)技術(shù)，并借助二極管、非接觸IC卡、無(wú)線(xiàn)電子標(biāo)簽等等，實(shí)現(xiàn)效率較高的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。

③微波/激光―――遠(yuǎn)程傳輸。理論上講，無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)越短，其定向性越好彌散就越小。所以可以利用微波或激光形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題也有著重要意義。1968年美國(guó)工程師彼得格拉提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念，其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽(yáng)能發(fā)電基地通過(guò)微波將電能送回地球。

無(wú)線(xiàn)通信（數(shù)據(jù)）傳輸方式及技術(shù)原理：無(wú)線(xiàn)通信（Wireless communication）是利用電磁波信號(hào)在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)自身有很多優(yōu)點(diǎn)，成本較低，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不必建立物理線(xiàn)路，更不用大量的人力去鋪設(shè)電纜，而且無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不受工業(yè)環(huán)境的限制，對(duì)抗環(huán)境的變化能力較強(qiáng)，故障診斷也較為容易，相對(duì)于傳統(tǒng)的有線(xiàn)通信的設(shè)置與維修，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的維修可以通過(guò)遠(yuǎn)程診斷完成，更加便捷；擴(kuò)展性強(qiáng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)展時(shí)，無(wú)線(xiàn)通信不需要擴(kuò)展布線(xiàn)；靈活性強(qiáng)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不受環(huán)境、地形等限制，而且在使用環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)只需要做很少的調(diào)整，就能適應(yīng)新環(huán)境的要求。

（1）常用的遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

目前偏遠(yuǎn)地區(qū)廣泛應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。它主要使用在較為偏遠(yuǎn)或不宜鋪設(shè)線(xiàn)路的地區(qū)，如：煤礦、海上、有污染或環(huán)境較為惡劣地區(qū)等。

①GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)：GPRS （通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)）是由中國(guó)移動(dòng)開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)的一種基于GSM通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，是介于第二代和第三代之間的技術(shù)，通常稱(chēng)為2.5G。它是利用“包交換”概念發(fā)展的一種無(wú)線(xiàn)傳輸方式。包交換就將數(shù)據(jù)封裝成許多獨(dú)立的包，再將這些包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類(lèi)似寄包裹，其優(yōu)勢(shì)在于有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且是以資料量計(jì)價(jià)，有效的提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。GPRS網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持電路型數(shù)據(jù)和分組交換數(shù)據(jù)，從而GPRS網(wǎng)絡(luò)能夠方便的和因特網(wǎng)互相連接，相比原來(lái)的GSM網(wǎng)絡(luò)的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS的分組交換技術(shù)具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)、按量計(jì)費(fèi)、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。CDMA是碼分多址的英文縮寫(xiě)（Code Division Multiple Access），是由中國(guó)電信運(yùn)行的一種基于碼分技術(shù)和多址技術(shù)的新的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其原理基于擴(kuò)頻技術(shù)。其最早是由于軍事上對(duì)高質(zhì)量無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的需要而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。CDMA在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，將數(shù)據(jù)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，然后經(jīng)載波調(diào)制將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，進(jìn)行相反過(guò)程的處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)從而進(jìn)行解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、抗衰落能力強(qiáng)、信號(hào)隱蔽性強(qiáng)、抗截獲的能力強(qiáng)、可以多用戶(hù)同時(shí)接收發(fā)送。

②數(shù)傳電臺(tái)通信。數(shù)傳電臺(tái)是數(shù)字式無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是采用數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、具有前向糾錯(cuò)、均衡軟判決等功能的一種無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。數(shù)傳電臺(tái)的工作頻率大多使用220～240 MHz或400～470 MHz頻段，具有數(shù)話(huà)兼容、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性好、專(zhuān)用數(shù)據(jù)傳輸通道、一次投資、沒(méi)有運(yùn)行使用費(fèi)、適用于惡劣環(huán)境、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)的有效覆蓋半徑約有幾十公里，可以覆蓋一個(gè)城市或一定的區(qū)域。數(shù)傳電臺(tái)通常提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-232數(shù)據(jù)接口，可直接與計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、RTU、PLC、數(shù)據(jù)終端、GPS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等連接。傳輸速率從9600到19200 bps，誤碼低于10-6（-110 dBm時(shí)），可工作于單工、半雙工、時(shí)分雙工TDD、全雙工方式。無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)是通信行業(yè)發(fā)展較早的通信方式，也是比較成熟的一項(xiàng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，已經(jīng)在各行業(yè)取得廣泛的應(yīng)用，在航空航天、鐵路、電力、石油、氣象、地震等各個(gè)行業(yè)均有應(yīng)用，在遙控、遙測(cè)、搖信、遙感等SCADA領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。

③擴(kuò)頻微波通信。擴(kuò)頻通信，即擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)（Spread Spectrum Communication）是指其傳輸信息所用信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種通信技術(shù)。最早始用于軍事通信。它傳輸?shù)幕驹硎菍⑺鶄鬏數(shù)男畔⒂脗坞S機(jī)碼序列（擴(kuò)頻碼）進(jìn)行調(diào)制，偽隨機(jī)碼的速率遠(yuǎn)大于傳送信息的速率，這時(shí)發(fā)送信號(hào)所占據(jù)帶寬遠(yuǎn)大于信息本身所需的帶寬實(shí)現(xiàn)了頻譜擴(kuò)展，同時(shí)發(fā)射到空間的無(wú)線(xiàn)電功率譜密度也有大幅度的降低。在接收端則采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)并恢復(fù)信息數(shù)據(jù)。其主要特點(diǎn)是：抗噪聲能力極強(qiáng)；抗干擾能力極強(qiáng)；抗衰落能力強(qiáng)；抗多徑干擾能力強(qiáng)；易于多媒體通信組網(wǎng)；具有良好的安全通信能力；不干擾同類(lèi)的其他系統(tǒng)等，同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn)，特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

④無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是為使用無(wú)線(xiàn)（微波）進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離（可達(dá)50km）、高速（可達(dá)百兆bps）無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)。擴(kuò)頻微波和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。

⑤衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信（satellite communication）是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)在多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信的一種技術(shù)，它是地面微波通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常由二部分組成，分別是衛(wèi)星端、地面端。衛(wèi)星端在空中，主要用于將地面站發(fā)送的信號(hào)放大再轉(zhuǎn)發(fā)給其它地面站。地面站主要用于對(duì)衛(wèi)星的控制、跟蹤以及實(shí)現(xiàn)地面通信系統(tǒng)接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星可分為同步衛(wèi)星和非同步衛(wèi)星，同步衛(wèi)星在空中的運(yùn)行方向和周期與地球的自轉(zhuǎn)方向及周期相同，從地面的任何位置看，該衛(wèi)星都是“靜止”不動(dòng)的；非同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期大于或小于地球的運(yùn)行周期，其軌道高度、傾角、形狀都可根據(jù)需要調(diào)整。衛(wèi)星通信的的特點(diǎn)是：覆蓋范圍廣、工作頻帶寬、通信質(zhì)量好、不受地理?xiàng)l件限制、成本與通信距離無(wú)關(guān)等，其主要用在國(guó)際通信、國(guó)內(nèi)通信、軍事通信、移動(dòng)通信和廣播電視等領(lǐng)域，衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)是通信具有一定的延遲，比如打衛(wèi)星電話(huà)時(shí)，不能立即聽(tīng)到對(duì)方回話(huà)，主要原因是衛(wèi)星通信的傳輸距離較長(zhǎng)，無(wú)線(xiàn)電波在空中傳輸是有一定延遲的。

⑥短波通信。按照國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)的劃分，短波是指波長(zhǎng)l00m～l0m，頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信是指利用短波進(jìn)行的無(wú)線(xiàn)電通信，又稱(chēng)高頻（HF）通信。短波通信可分為地波傳播和天波傳播。地波傳播的衰耗隨工作頻率的升高而遞增，在同樣的地面條件下，頻率越高，衰耗越大。利用地波只適用于近距離通信，其工作頻率一般選在5MHz以下。地波傳播受天氣影響小，比較穩(wěn)定，信道參數(shù)基本不隨時(shí)間變化，故信道可視為恒參信道。天波傳播是無(wú)線(xiàn)電波經(jīng)電離層反射來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的方式，傾斜投射的電磁波經(jīng)電離層反射后，可以傳到幾千千米外的地面。天波的傳播損耗比地波小得多，經(jīng)地面與電離層之間多次反射之后，可以達(dá)到極遠(yuǎn)的地方，因此，利用天波可以進(jìn)行環(huán)球通信。天波傳播因受電離層變化和多徑傳播的嚴(yán)重影響極不穩(wěn)定，其信道參數(shù)隨時(shí)間而急劇變化，因此稱(chēng)為變參信道。短波通信的特點(diǎn)是：建設(shè)維護(hù)費(fèi)用低、周期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、電路調(diào)度容易、抗毀能力強(qiáng)、頻段窄，通信容量小、天波信道信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差等。長(zhǎng)期以來(lái)，廣泛用于政府、軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門(mén)，用以傳送電報(bào)、電話(huà)、傳真、低速數(shù)據(jù)和圖像、語(yǔ)音廣播等信息。

（2）常見(jiàn)短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)是指通信雙方通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳輸數(shù)據(jù)，并且傳輸距離在較近的范圍內(nèi)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。近年來(lái)，應(yīng)用較為廣泛及具有較好發(fā)展前景的短距離無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)有：Zig-Bee、藍(lán)牙（Bluetooth）、無(wú)線(xiàn)寬帶（Wi-Fi）、超寬帶（UWB）和近場(chǎng)通信（NFC）。

①Zig-Bee。Zig-bee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)而建立的一種短距離、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。Zig-bee來(lái)源于蜜蜂群的通信方式，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的來(lái)與同伴確定食物源的方向、位置和距離等信息，從而構(gòu)成了蜂群的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是距離近，其通常傳輸距離是10-100米；低功耗，在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)終端工作6～24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)；其成本，Zig-Bee免協(xié)議費(fèi)，芯片價(jià)格便宜；低速率，Zig-bee通常工作在20～250 kbps的較低速率；短時(shí)延，Zig-bee的響應(yīng)速度較快等。主要適用于家庭和樓宇控制、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制、農(nóng)業(yè)信息收集與控制、公共場(chǎng)所信息檢測(cè)與控制、智能型標(biāo)簽等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

②藍(lán)牙（Bluetooth）。藍(lán)牙（Bluetooth）是在1998年5月由東芝、愛(ài)立信、IBM、Intel和諾基亞等公司共同提出的一種近距離無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在10米的半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)和聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)1Mbps。通訊介質(zhì)為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。藍(lán)牙技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)中各類(lèi)數(shù)據(jù)及語(yǔ)音設(shè)備，如PC、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、筆記本電腦、打印機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話(huà)和高品質(zhì)耳機(jī)等，藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)通訊方式將上述設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng)，多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以實(shí)現(xiàn)互連接，從而實(shí)現(xiàn)各類(lèi)設(shè)備之間隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。藍(lán)牙技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)辦公環(huán)境、汽車(chē)工業(yè)、信息家電、醫(yī)療設(shè)備以及學(xué)校教育和工廠(chǎng)自動(dòng)控制等領(lǐng)域，藍(lán)牙目前存在的主要問(wèn)題是芯片大小和價(jià)格較高；抗干擾能力較弱。

③無(wú)線(xiàn)寬帶（Wi-Fi）。Wi-Fi誕生于1999年，它是一種基于802.11協(xié)議的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)突出的優(yōu)勢(shì)在于它有較廣的局域網(wǎng)覆蓋范圍，其覆蓋半徑可達(dá)100米左右，相比于藍(lán)牙技術(shù)，Wi-Fi覆蓋范圍較廣；傳輸速度非?？欤鋫鬏斔俣瓤梢赃_(dá)到11mbps（802.11b）或者54mbps（802.11a），適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)；無(wú)須布線(xiàn)，可以不受布線(xiàn)條件的限制，非常適合移動(dòng)辦公用戶(hù)的需要。在一些人員密集的地方，比如火車(chē)站、汽車(chē)站、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、圖書(shū)館、校園等地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，可以通過(guò)高速線(xiàn)路將因特網(wǎng)接入上述場(chǎng)所。用戶(hù)只需要將支持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)；健康安全，具有WiFi功能的產(chǎn)品發(fā)射功率不超過(guò)100毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約60～70毫瓦，與手機(jī)、手持式對(duì)講機(jī)等通訊設(shè)備相比，WiFi產(chǎn)品的輻射更小。

④超寬帶（UWB）。UWB（Ultra Wideband）是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，其傳輸距離通常在10m以?xún)?nèi)，使用1GHz以上帶寬，通信速度可以達(dá)到幾百兆bit/s以上，UWB的工作頻段范圍從3.1GHz到10.6 GHz，最小工作頻寬為500MHz。其主要特點(diǎn)是：傳輸速率高；發(fā)射功率低，功耗??；保密性強(qiáng)；UWB通信采用調(diào)時(shí)序列，能夠抗多徑衰落；UWB所需要的射頻和微波器件很少，可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于UWB系統(tǒng)占用的帶寬很高，UWB系統(tǒng)可能會(huì)干擾現(xiàn)有其他無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。UWB主要應(yīng)用在高分辨率、較小范圍、能夠穿透墻壁、地面等障礙物的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。軍事部門(mén)利用UWB技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了高分辨率的雷達(dá)。據(jù)相關(guān)報(bào)道，一些具有特殊功能的UWB收發(fā)器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，用在了能夠看穿地面、墻壁、身體等障礙物的雷達(dá)和圖像裝置，這種裝置可以用來(lái)檢查樓房、橋梁、道路等工程的混凝土和瀝青結(jié)構(gòu)中的缺陷，以及定位地下電纜及其它管線(xiàn)的故障位置，也可用于疾病診斷。另外，在救援、治安防范、消防及醫(yī)療、醫(yī)學(xué)圖像處理等領(lǐng)域都大有用途。

⑤NFC。NFC（Near Field Communication）是一種新的近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，由飛利浦、索尼和諾基亞等公司共同開(kāi)發(fā)，其工作頻率為13.56 MHz，由13.56 MHz的射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)發(fā)展而來(lái)，它與目前廣為流行的非接觸智能卡ISO14443所采用的頻率相同，這就為所有的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品提供了一種方便的通訊方式。NFC采用幅移鍵控（ASK）調(diào)制方式，其數(shù)據(jù)傳輸速率一般為106 kbit/s、212 kbit/s和424 kbit/s三種。NFC的主要優(yōu)勢(shì)是：距離近、帶寬高、能耗低，與非接觸智能卡技術(shù)兼容，其在門(mén)禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值。NFC的應(yīng)用情境基本可以分為以下五類(lèi)：A、接觸-通過(guò)，主要應(yīng)用在會(huì)議入場(chǎng)、交通關(guān)卡、門(mén)禁控制、和賽事門(mén)票等方面；B、接觸-確認(rèn)/支付，主要應(yīng)用在手機(jī)錢(qián)包、移動(dòng)和公交付費(fèi)等方面；C、接觸-連接，這種應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)具有NFC功能的設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；D、接觸-瀏覽，用戶(hù)可以通過(guò)NFC手機(jī)了解和使用系統(tǒng)所能提供的功能和服務(wù)；E、下載-接觸，通過(guò)具有NFC功能的終端設(shè)備，使用GPRS＼CDMA網(wǎng)絡(luò)接收或下載相關(guān)信息，用于門(mén)禁或支付等功能。

四、三者互為系統(tǒng)的立體式應(yīng)用

篇4

【關(guān)鍵詞】E類(lèi)功放;最適頻率調(diào)節(jié);高效率;無(wú)線(xiàn)電能傳輸

一、引言

與傳統(tǒng)的電力傳輸不同，無(wú)線(xiàn)電能傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）也稱(chēng)無(wú)線(xiàn)電力傳輸或無(wú)線(xiàn)功率傳輸。它通過(guò)能量轉(zhuǎn)換和空間輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)。WPT主要通過(guò)電場(chǎng)耦合、電磁感應(yīng)、磁共振、無(wú)線(xiàn)電波四種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式的電能傳輸，被美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)選為未來(lái)十大科研方向之一。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)（如日本產(chǎn)學(xué)研國(guó)際中心，英國(guó)劍橋SplashPower公司），相繼研發(fā)出了短距離無(wú)線(xiàn)供電產(chǎn)品。美國(guó)的Powercast公司開(kāi)發(fā)出的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，可為各種耗電量相對(duì)較低的電子產(chǎn)品（如手機(jī)、汽車(chē)零部件）充電或供電。Powercast公司計(jì)劃推出數(shù)百萬(wàn)個(gè)無(wú)線(xiàn)充電器。該技術(shù)得到如此青睞，雖然目前在遠(yuǎn)距離、高效率仍處于瓶頸，但不久的將來(lái)一定會(huì)攻克，無(wú)線(xiàn)電能傳輸將開(kāi)辟人類(lèi)的一個(gè)新紀(jì)元。

在理解無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)幕A(chǔ)上，本裝置采用E類(lèi)功放完成能量轉(zhuǎn)換，發(fā)射與接收線(xiàn)圈以磁共振方式傳輸能量，非接觸式地為負(fù)載提供電能，以滿(mǎn)足擺脫移動(dòng)設(shè)備電源線(xiàn)的束縛，實(shí)現(xiàn)電能無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)脑竿?/p>

二、基本原理

系統(tǒng)電路整體框圖如圖1所示，主要由前級(jí)能量變換裝置（和最適頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)電路）通過(guò)空心線(xiàn)圈將能量傳送，和后級(jí)采用同樣空心線(xiàn)圈的接收能量裝置并對(duì)能量進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化兩部分組成，兩個(gè)分離的電氣部分通過(guò)磁共振方式實(shí)現(xiàn)能量無(wú)線(xiàn)傳輸。本系統(tǒng)可分為4個(gè)模塊組成，下面分別詳細(xì)介紹每個(gè)模塊：

圖1 系統(tǒng)電路整體框圖

（一）能量變換模塊

E類(lèi)功率放大器[1]是一種高效率的軟開(kāi)關(guān)類(lèi)功放，理想開(kāi)關(guān)管的電流波形和電壓波形沒(méi)有重疊，不消耗功耗，所以理想E類(lèi)功放的效率可達(dá)100%。E類(lèi)功率放大電路前、后半周期原理圖如圖2所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)諧振頻率：

品質(zhì)因數(shù)：

開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)：

品質(zhì)因數(shù)：

E類(lèi)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率總是要滿(mǎn)足，對(duì)應(yīng)的有。L1為射頻扼流圈（一般取值大于10倍的L2），L2、C2構(gòu)成串聯(lián)諧振回路（本系統(tǒng)L2采用空心線(xiàn)圈），C1是場(chǎng)效應(yīng)管輸入電容，為分布電容和外界電容的總和（見(jiàn)圖2）。

（二）無(wú)線(xiàn)傳輸模塊

發(fā)送、接收模塊采用相同的LC諧振頻率以磁共振的方式進(jìn)行能量傳輸，相比其他方式，磁共振無(wú)需線(xiàn)圈間的位置完全吻合，即可實(shí)現(xiàn)能量高效長(zhǎng)距離傳輸。LC諧振有串、并聯(lián)兩種形式。由于發(fā)送模塊前級(jí)連接E類(lèi)功放，所以發(fā)射模塊只能采用LC串聯(lián)形式，接收模塊則可以有兩種諧振方式，理論分析，接收模塊采用并聯(lián)LC諧振方式則后級(jí)近似為恒流源，采用串聯(lián)LC諧振方式則后級(jí)近似為恒壓源。

圖2 E類(lèi)功放前（左）、后（右）周期原理圖

（三）最適頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊

采用磁共振方式無(wú)線(xiàn)傳輸，理論上需將開(kāi)關(guān)頻率、發(fā)射、接收諧振頻率一致，但實(shí)際中，由于空心線(xiàn)圈、電容等器件誤差的存在和環(huán)境等因素的影響，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，開(kāi)關(guān)頻率需略低于發(fā)射、接收諧振頻率，效率才會(huì)達(dá)到最高點(diǎn)。結(jié)果證實(shí)，當(dāng)發(fā)射模塊的功率達(dá)到最大時(shí)，系統(tǒng)的效率最高。因此，本系統(tǒng)采用MCU檢測(cè)電路中的電壓、電流，通過(guò)閉環(huán)控制自動(dòng)尋找最適的開(kāi)關(guān)頻率使得效率達(dá)到最，省去了接收模塊的MCU檢測(cè)模塊，進(jìn)一步防止了效率的損失。

（四）整流、濾波、斬波模塊

接收模塊經(jīng)LC諧振回路將發(fā)射模塊的能量接收，要根據(jù)不同負(fù)載的需求，選取適當(dāng)?shù)恼鳌V波、斬波電路[2]。不同的后級(jí)整流電路，因寄生電容等參數(shù)的存在，將改變接收模塊的LC諧振頻率，從而影響磁共振的無(wú)線(xiàn)傳輸效率[3]。

圖3 前級(jí)硬件原理圖

三、硬件電路實(shí)現(xiàn)

前級(jí)硬件原理圖如圖3所示，系統(tǒng)由15V直流電輸入，通過(guò)L1、L2、C1、C2以及MOS構(gòu)成的E類(lèi)功放電路實(shí)現(xiàn)從直流到交流的逆變，L2、C2組成的諧振回路分別取值為72uH、11nF，L2采用0.1*200的李茲線(xiàn)繞制成直徑為20cm的空心線(xiàn)圈，C2采用2個(gè)22nF的100V耐壓值的CBB電容串聯(lián)，其串聯(lián)后耐壓值增加一倍，電容值為11nF，經(jīng)計(jì)算可知，系統(tǒng)

的諧振頻率約為179KHz。扼流電感L1采用鐵硅鋁材質(zhì)的磁環(huán)，繞制成1mH的電感。本設(shè)計(jì)采用TI公司的低功耗MCU--MSP430F6638控制UCC27211 MOS驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)MOS（CSD19531，VDS為100V，Id為105A，Rds（on）為7.7mΩ）。旁路電容C1的容值將決定電路的工作狀態(tài)，如果逆變器工作在最優(yōu)狀態(tài)，其輸出功率為最大值。結(jié)合MOS的寄生電容和經(jīng)過(guò)多次測(cè)量得知此設(shè)計(jì)最佳工作狀態(tài)下的C1的值為22nF。一般而言，線(xiàn)圈工作的工作頻率需要略低于其固有頻率，而開(kāi)關(guān)頻率本系統(tǒng)采用通過(guò)輸入20mΩ的采樣電阻進(jìn)行電流采樣，INA282將采樣的差分信號(hào)放大50倍送往MCU，MCU處理輸入功率變化信息，不斷調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)MOS的PWM頻率至最適點(diǎn)，閉環(huán)控制使效率達(dá)到最高。

后級(jí)硬件原理圖如圖4所示，接收諧振電路L3、C3與發(fā)射諧振電路L2、C2取值、取材完全相同，目的是確保諧振頻率點(diǎn)完全相同。后級(jí)經(jīng)過(guò)全橋整流、電容濾波后給負(fù)載供電。

圖4 后級(jí)硬件原理圖

四、仿真與測(cè)試

用MATLAB-Simulink仿真[4]，對(duì)于不同的C1值仿真出現(xiàn)截然不同的結(jié)果，最終確定C1的最合適值為22uF，不同C1值對(duì)于的發(fā)射線(xiàn)圈波形見(jiàn)圖5。

圖5 不同C1值對(duì)應(yīng)發(fā)射線(xiàn)圈波形

本系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)傳輸距離為10cm、輸入直流電壓為15V、接收端輸出直流電流為0.5A時(shí)，硬件改變引起頻率自調(diào)節(jié)，整機(jī)效率最高可達(dá)75%。并可以點(diǎn)亮10個(gè)1W串聯(lián)的白色高亮LED，也能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)發(fā)射、多點(diǎn)接收的功能。整機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 整機(jī)效率測(cè)試數(shù)據(jù)

自調(diào)節(jié)頻率（KHz） 187 188 189 190 191 192

輸入電壓（V） 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0

輸入電流（A） 0.50 0.52 0.61 0.57 0.51 0.59

輸出電壓（V） 10.23 11.15 13.75 12.66 10.41 13.02

輸出電流（A） 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

效率（%） 68 71 75 74 69 73

五、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)由基于E類(lèi)功放的能量變換模塊、無(wú)線(xiàn)發(fā)送、接收模塊、最適頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊和整流、濾波、斬波模塊四部分組成，實(shí)物測(cè)試結(jié)果表明該電路可以高效率的實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電能傳輸，并能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)發(fā)射、多點(diǎn)接收的功能。本設(shè)計(jì)為無(wú)限供電技術(shù)的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提供支持，當(dāng)人類(lèi)解開(kāi)電線(xiàn)的束縛時(shí)，我們將迎來(lái)一個(gè)全新的世界。

參考文獻(xiàn)

[1]董佳興，薛新.高效E類(lèi)功率放大器的設(shè)計(jì)[J].通信對(duì)抗，2006.

[2]王兆安，黃俊. 電力電子技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

篇5

【關(guān)鍵詞】 測(cè)溫;電源;無(wú)限射頻

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，高壓輸電設(shè)備（例如隔離開(kāi)關(guān)）的溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)成為一個(gè)越來(lái)越重要的課題。由于隔離開(kāi)關(guān)的觸頭溫升嚴(yán)重影響其安全工作性能和壽命，因此對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確和及時(shí)的監(jiān)測(cè)對(duì)于提高設(shè)備的安全性，預(yù)防事故發(fā)生具有重要的意義。相比于非接觸式紅外測(cè)溫技術(shù)，

目前國(guó)內(nèi)外提出的有關(guān)高壓隔離開(kāi)關(guān)溫度在線(xiàn)測(cè)量和傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)方案可從溫度測(cè)量、供能方式和信號(hào)傳輸三個(gè)方面概括，本文將主要從溫度測(cè)量和供能方式兩個(gè)方面描述。

1、溫度測(cè)量

對(duì)高壓隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行溫度測(cè)量的方法主要包括接觸式和非接觸式兩種。

接觸式測(cè)溫主要是在隔離開(kāi)關(guān)的導(dǎo)電臂上埋設(shè)熱電偶或熱電阻等測(cè)溫元件進(jìn)行溫度測(cè)量，這種方法的測(cè)量準(zhǔn)確度高，成本低廉，而且可以實(shí)現(xiàn)微功耗測(cè)量，但是由于測(cè)量裝置安裝在高壓側(cè)，因此如何為其提供工作電源以及如何將測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到主控室是需要研究的問(wèn)題。

非接觸式測(cè)溫主要利用紅外測(cè)溫技術(shù)，通過(guò)紅外探頭對(duì)設(shè)備輻射的溫度進(jìn)行測(cè)量。采用紅外測(cè)溫，整個(gè)測(cè)量裝置可以放置在低壓側(cè)，其工作電源可以通過(guò)電壓互感器來(lái)提供，或者通過(guò)電池來(lái)供電（電池的更換比較容易）。但是紅外測(cè)溫技術(shù)比較復(fù)雜，首先不同的被測(cè)物體表面材料不同，則其輻射率也不同，因此對(duì)溫度測(cè)量準(zhǔn)確度的影響比較大。針對(duì)不同型號(hào)和不同觸頭材料的開(kāi)關(guān)，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，紅外傳感器都需要進(jìn)行繁瑣的標(biāo)定工作。【1】另外，紅外傳感器與被測(cè)物體之間的安裝距離以及安裝角度也都會(huì)影響到測(cè)量的結(jié)果。最后，采用電壓互感器供電需要鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)的電源線(xiàn)，而電池供電則需要定期維護(hù)。這些都會(huì)增加這種技術(shù)方案的成本，如果溫度測(cè)量的節(jié)點(diǎn)比較多，那么這種技術(shù)方案的成本也會(huì)比較高。

除此之外，光纖測(cè)溫技術(shù)研究也比較多，光纖是非常好的絕緣介質(zhì)，同時(shí)也是溫度傳感元件，因此利用光纖對(duì)溫度進(jìn)行傳感，而在低壓側(cè)進(jìn)行溫度測(cè)量是這種方案最重要的特點(diǎn)。【2】不過(guò)，光纖測(cè)溫的成本比較高，特別是如果距離比較遠(yuǎn)，并且測(cè)溫點(diǎn)比較多，那么造價(jià)相當(dāng)昂貴。

2、供能方式

如果采用接觸式測(cè)量方案，隔離開(kāi)關(guān)溫度在線(xiàn)測(cè)量裝置需要安裝在高壓側(cè)，因此如何提供裝置的工作電源是一個(gè)核心問(wèn)題，現(xiàn)有的主要技術(shù)方案包括：

2.1、電流線(xiàn)圈取能

這種方案的主要原理是在輸電線(xiàn)上套裝一個(gè)電流線(xiàn)圈，通過(guò)線(xiàn)圈互感和輸電線(xiàn)中的電流來(lái)取能。由于負(fù)載變化，流過(guò)電流線(xiàn)圈電流也會(huì)隨之變化，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，供能充足，當(dāng)負(fù)載不足時(shí)，供能又面臨不足。

電流線(xiàn)圈取能方式還需面對(duì)其他問(wèn)題，當(dāng)負(fù)載過(guò)重時(shí)，電流過(guò)大，測(cè)溫系統(tǒng)也不能夠正常工作，需要采用限制電流傳輸?shù)姆椒?，電流線(xiàn)圈取能方式還要能夠承受系統(tǒng)短路電路的沖擊，電流線(xiàn)圈體積較大，安裝也頗為復(fù)雜。

采用電流線(xiàn)圈取能方式及增加了成本，也加大了技術(shù)難度。

2.2太陽(yáng)能與風(fēng)能

這種方案目前研究比較多，主要原理是通過(guò)太陽(yáng)能電池板來(lái)提供能量，這種技術(shù)往往配合儲(chǔ)能電池一起使用，以便應(yīng)付夜晚供能不足的問(wèn)題。太陽(yáng)能電池供電方案的主要缺點(diǎn)是成本較高，體積大，另外用于儲(chǔ)能的電池壽命有限。.還有些方案中也提出采用小風(fēng)機(jī)來(lái)提供能量或者采用太陽(yáng)能和小風(fēng)機(jī)復(fù)合供能的方式，不過(guò)小風(fēng)機(jī)的可靠性較差，特別是強(qiáng)風(fēng)情況下容易損壞，因此使用不多。

2.3電場(chǎng)感應(yīng)供能

圖1 采用放電方式的感應(yīng)法取能原理圖

電場(chǎng)感應(yīng)供能的基本原理是利用高壓傳輸線(xiàn)的空間位移電流給一個(gè)取能電容充電，然后利用電容放電為溫度測(cè)量電路和射頻收發(fā)電路供電。高壓傳輸線(xiàn)的空間位移電流密度取決于電壓等級(jí)以及距離地面的高度，通常是比較小的。經(jīng)測(cè)試后結(jié)果表明，在20000V電壓，距離地面2m高的地方，單位面積高壓輸電線(xiàn)的位移電流密度大約為0.14uA/cm2。為了能夠提供溫度測(cè)量和射頻收發(fā)電路一次工作的功率消耗以及保證最低工作時(shí)間（大約4秒），需要較大的電容器（至少1100uF以上）來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能（儲(chǔ)能電壓需要超過(guò)35V）。如果位移電流的幅度過(guò)低，則會(huì)造成較長(zhǎng)的充電時(shí)間，此時(shí)，充電控制電路的泄露電流的影響就不容忽視，因此整個(gè)感應(yīng)法取能的主要技術(shù)瓶頸在于如何提高充電速率效率以及降低充電控制電路的泄露。為此，本項(xiàng)目提出的主要解決方案如圖1。

由于電容的儲(chǔ)能與電壓平方成正比，因此提高充電電壓會(huì)使電容的儲(chǔ)能大大增加（例如使一個(gè)1uF的電容器充電到800V），但是這么高的電壓對(duì)于電子設(shè)備是無(wú)法直接利用的，因此需要通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)和變壓器使其向一個(gè)大容量?jī)?chǔ)能電容器放電，把電壓降下來(lái)。變壓器有兩個(gè)重要的作用：一是能夠使放電開(kāi)關(guān)處于低電壓側(cè);二是實(shí)現(xiàn)放電功率的傳遞。直接利用高壓輸電線(xiàn)對(duì)地之間的工頻交變電場(chǎng)來(lái)取能以維持溫度懸浮測(cè)量系統(tǒng)的間歇式的工作模式具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)。一方面，高壓輸電線(xiàn)的電壓是非常穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)大起大落，所以直接利用電場(chǎng)感應(yīng)來(lái)取能是非常穩(wěn)定的能量供應(yīng)方式;另一方面，通過(guò)電場(chǎng)感應(yīng)取能可以采用在隔離開(kāi)關(guān)導(dǎo)電臂上懸掛面積足夠大的對(duì)地極板來(lái)實(shí)現(xiàn)（面積的大小取決于輸電電壓等級(jí)以及對(duì)地距離），實(shí)現(xiàn)成本是比較低。

3、信號(hào)傳輸

信號(hào)傳輸采用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，無(wú)限射頻技術(shù)指的是在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用頻段（ISM）應(yīng)用的各種射頻收發(fā)器模塊以及建立于其上的通訊協(xié)議。這個(gè)頻段只要遵守一定的發(fā)射功率就可以不需要申請(qǐng)?jiān)S可證，從而建立起自己專(zhuān)屬的通訊網(wǎng)絡(luò)。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容的原理簡(jiǎn)述以及技術(shù)應(yīng)用。

目前在各項(xiàng)試驗(yàn)中驗(yàn)證了這種技術(shù)方案與大容量電容直接取能方式相比，可以提高儲(chǔ)能效率2-3倍左右。對(duì)于變電站隔離開(kāi)關(guān)的溫度在線(xiàn)測(cè)量問(wèn)題，寧夏電力公司和西安交通大學(xué)聯(lián)合提出了一種新的接觸式技術(shù)方案。在這種技術(shù)方案中，溫度測(cè)量裝置被懸掛在隔離開(kāi)關(guān)導(dǎo)電臂上接近觸頭的位置，懸掛點(diǎn)埋設(shè)了測(cè)溫元件，可以直接對(duì)觸頭附近的溫度進(jìn)行測(cè)量;整個(gè)裝置通過(guò)感應(yīng)交變的高壓電場(chǎng)來(lái)取能，屬于自供電系統(tǒng)，無(wú)需外加電源;

由于溫度不是一個(gè)瞬變量，因此對(duì)電力設(shè)備溫升的監(jiān)測(cè)往往具有一定的時(shí)間間隔。在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，測(cè)量系統(tǒng)可以處于休眠的狀態(tài)來(lái)節(jié)省功耗，同時(shí)也可以利用這個(gè)時(shí)間間隔對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的下一次工作進(jìn)行儲(chǔ)能。如果測(cè)量系統(tǒng)對(duì)溫度的檢測(cè)以及傳輸所占用的時(shí)間非常短，而兩次測(cè)量的時(shí)間間隔足夠長(zhǎng)，那么測(cè)量系統(tǒng)的平均功率其實(shí)是非常小的?！?】所以，電力設(shè)備的溫度懸浮測(cè)量系統(tǒng)需要一個(gè)穩(wěn)定的但是平均功率不大的能量供應(yīng)，同時(shí)供能方式的成本要足夠低以降低大量安裝這樣的設(shè)備所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。目前，設(shè)備已經(jīng)在寧夏電力公司銀川供電局興慶變投入運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李中祥，宋建成. 高壓隔離開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制[J].高壓電器，2009，45（2）：11-14.

[2] 時(shí)斌. 光纖傳感器在高壓設(shè)備在線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2007，33（8）：169-173.

[3] 王妍. ZigBee 無(wú)線(xiàn)傳感器組網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[J].艦船電子工程，2008，28（10）：32-33.

篇6

Abstract： This paper summarized the common problems in daily maintenance and troubleshooting of the automatic meteorological station in Xianyang area， analyzed the failure phenomenon， causes and judgment method so as to improve the support capability. At the same time， by communicating with others， a reference is provided for similar problems in the daily security work of regional weather stations.

關(guān)鍵詞： 區(qū)域自動(dòng)氣象站；故障排查；維修；基本方法

Key words： regional automatic weather stations；troubleshooting；maintenance；basic method

中圖分類(lèi)號(hào)：P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）03-0120-03

0 引言

區(qū)域自動(dòng)氣象站是指在某一地區(qū)根據(jù)需要建設(shè)的，不借助人工干預(yù)就能自動(dòng)探測(cè)多個(gè)氣象要素、自動(dòng)生成報(bào)文，并將探測(cè)數(shù)據(jù)定時(shí)傳給中心站的氣象站。它的出現(xiàn)填補(bǔ)了氣象空間區(qū)域探測(cè)的空白。截止2014年底，根據(jù)陜西省氣象局觀(guān)測(cè)站網(wǎng)布局總體安排部署和為地方特色產(chǎn)業(yè)服務(wù)的需求，咸陽(yáng)境內(nèi)共布設(shè)163個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站，站點(diǎn)布局合理，鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋率達(dá)到100%，主要為氣象服務(wù)提供氣壓、溫濕度、降水、風(fēng)向、風(fēng)速等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。咸陽(yáng)區(qū)域自動(dòng)氣象站彌補(bǔ)了氣象空間監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)空白，所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，特別是溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)險(xiǎn)和降水量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可用于提高氣象監(jiān)測(cè)精度和改進(jìn)氣象服務(wù)工作質(zhì)量上。咸陽(yáng)地區(qū)依據(jù)區(qū)域站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)開(kāi)展各類(lèi)精細(xì)化氣象服務(wù)，成效顯著。但同時(shí)，隨著站點(diǎn)覆蓋數(shù)量越來(lái)越多，站點(diǎn)距離臺(tái)站路途遙遠(yuǎn)、維護(hù)維修及其不便，使得區(qū)域自動(dòng)氣象站日常維護(hù)十分不便，對(duì)日常維護(hù)和保障維修的要求也越來(lái)越高，為此，本文通過(guò)對(duì)咸陽(yáng)境內(nèi)區(qū)域自動(dòng)氣象站日常維護(hù)、維修保障工作中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題和故障排查及維修進(jìn)行深度分析，從中總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，為日后更好的開(kāi)展日常維修和保障工作提供參考依據(jù)。

1 咸陽(yáng)區(qū)域自動(dòng)氣象站基本情況簡(jiǎn)介

咸陽(yáng)境內(nèi)共布設(shè)區(qū)域自動(dòng)氣象站163個(gè)，其中6要素站3個(gè)，4要素站7個(gè)，2要素站153個(gè)，主要針對(duì)氣壓、溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等進(jìn)行觀(guān)測(cè)，主要以溫度和降水觀(guān)測(cè)的2要素站為主。其工作基本原理是傳感器將對(duì)應(yīng)氣象要素的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的相應(yīng)變化。數(shù)據(jù)采集器采集變化參數(shù)后自動(dòng)進(jìn)行線(xiàn)性分析和定標(biāo)處理，使工程量轉(zhuǎn)換成要素量，并合理控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終獲得各氣象要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其傳給市局中心站的服務(wù)器；采用GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及短信通訊方式，其主要通信工作方式為GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。咸陽(yáng)境內(nèi)南部以平川為主，信號(hào)覆蓋較好，北部以溝壑山地為主，信號(hào)覆蓋一般，區(qū)域自動(dòng)氣象站建設(shè)中數(shù)據(jù)的傳輸主要使用GPRS通訊方式，個(gè)別信號(hào)不好的地區(qū)GPRS信號(hào)弱時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換短信傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)每小時(shí)傳輸至市局中心站服務(wù)器，中心站每小時(shí)正點(diǎn)00分開(kāi)始收集各個(gè)區(qū)域自動(dòng)站上傳的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，生成報(bào)文，最后全市報(bào)文打包通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向上級(jí)服務(wù)器定時(shí)傳輸數(shù)據(jù)資料。

2 日常維護(hù)、保障程序

2.1 運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控

在日常工作中，全省區(qū)域站監(jiān)控流程如圖1所示。

區(qū)域氣象觀(guān)測(cè)站運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)陜西省氣象信息綜合監(jiān)控平臺(tái)（http：//10.172.8.66/）進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控，根據(jù)每小時(shí)區(qū)域氣象站上傳狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控區(qū)域站的運(yùn)行狀態(tài)；也可以通過(guò)中心站軟件對(duì)各個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控及查詢(xún)。

2.2 供電狀況監(jiān)控

根據(jù)陜西省氣象信息綜合監(jiān)控平臺(tái)（http：//10.172.8.66/）或者中心站資料查詢(xún)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)夜間數(shù)據(jù)不能上傳，而在白天通過(guò)太陽(yáng)能補(bǔ)充電壓后能正常續(xù)傳。初步斷定是蓄電池虧電，導(dǎo)致白天蓄電池儲(chǔ)存不上電，夜間采集器不能正常工作造成的。

2.3 觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)控

通過(guò)區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)及中國(guó)氣象局下發(fā)可疑數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集情況，發(fā)現(xiàn)有缺測(cè)、錯(cuò)誤及疑誤數(shù)據(jù)時(shí)及時(shí)查找和排除故障。

2.4 通過(guò)短信功能監(jiān)控區(qū)域自動(dòng)氣象站參數(shù)配置。

3 故障排除及維修維護(hù)基本方法

區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)量多、觀(guān)測(cè)時(shí)效性強(qiáng)、距離臺(tái)站較遠(yuǎn)、無(wú)人值守，其維修、維護(hù)工作已成為基層氣象臺(tái)站技術(shù)保障工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為保障區(qū)域站正常運(yùn)行，準(zhǔn)確及時(shí)采集氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，介紹以下區(qū)域自動(dòng)氣象觀(guān)測(cè)站日常維護(hù)維修方法及步驟：

3.1 通過(guò)中心站的運(yùn)行監(jiān)控軟件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出初步故障判斷。

3.2 查看故障區(qū)域氣象站的話(huà)費(fèi)狀態(tài)（以免由于傳輸卡欠費(fèi)導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法上傳），根據(jù)短信功能可跟蹤監(jiān)控氣象站的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，并在第一時(shí)間進(jìn)行故障維修，以防故障擴(kuò)大，妨礙整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后首先查看采集器上指示燈狀態(tài)

采集器一共分為五種狀態(tài)：常滅表示模塊關(guān)閉狀態(tài)；一秒一閃表示設(shè)備正在查找網(wǎng)絡(luò)；三秒一閃表示設(shè)備正常找到網(wǎng)絡(luò)；一秒兩閃表示設(shè)備正在激活GPRS并連接TCP狀態(tài)；三秒兩閃表示設(shè)備已經(jīng)與中心站連接正常。最終采集器狀態(tài)為綠色（電源）指示燈三秒兩閃，可判定設(shè)備已與中心站連接正常，可以再通過(guò)電話(huà)與中心站聯(lián)系進(jìn)行核對(duì)。

3.4 用萬(wàn)用表測(cè)量電池電壓、太陽(yáng)能供電電壓

測(cè)量蓄電池電壓：用萬(wàn)用表直流檔20V檔位測(cè)量蓄電池在運(yùn)行中的電壓參數(shù)。白天太陽(yáng)能充電量充足時(shí)，其運(yùn)行電壓為6V～7V，夜間也在6V以上。如果低于這個(gè)電壓值，區(qū)域自動(dòng)站會(huì)因?yàn)樘濍姸鵁o(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。另外，應(yīng)該單獨(dú)測(cè)量電池電壓。測(cè)量時(shí)，先將電池輸入端斷電，測(cè)量不加負(fù)載的情況下，電池電壓是否在6V以上，如果低于6V夜間將出現(xiàn)傳輸中斷的問(wèn)題。

3.5 測(cè)量太陽(yáng)能板充電電流

在不同日照條件下，用2A以上的萬(wàn)用表電流檔分別測(cè)量太陽(yáng)能電池板充電電流的變化情況。日照充足時(shí)，太陽(yáng)能電池板充電電流數(shù)值大概是1A。當(dāng)電池板或充電線(xiàn)路存在故障時(shí)，無(wú)法測(cè)到電流，此時(shí)應(yīng)該盡快查明故障點(diǎn)，及時(shí)排除故障。

根據(jù)以往的氣象站運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，本文初步判定故障原因是電壓不足，需要檢查電池是否正常工作。更換電池后再觀(guān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，查看故障是否解除。另外，需要分別測(cè)量電池及太陽(yáng)能的供電參數(shù)，然后對(duì)比分析測(cè)量結(jié)果，檢查采集器的工作狀態(tài)，更換采集器后進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，直到故障全部解除。

3.6 各要素的故障分析及排除方法

①溫度：通常情況下，溫度出現(xiàn)異常偏高或者偏低，首先檢查線(xiàn)柱是否松動(dòng)，再對(duì)連線(xiàn)是否有破損及焊接點(diǎn)是否出現(xiàn)斷開(kāi)進(jìn)行檢查。如果都正常，使用萬(wàn)用表對(duì)溫度探頭的四條線(xiàn)柱進(jìn)行測(cè)量，將萬(wàn)用表調(diào)整電阻200歐姆，對(duì)顏色相同的線(xiàn)柱進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值在幾歐姆到十幾歐姆之間為正常，對(duì)顏色不同的線(xiàn)柱進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值在100歐姆到110歐姆之間為正常。如果不在正常值范圍內(nèi)，則是溫度探頭出現(xiàn)故障，需更換新的溫度探頭。

②氣壓：查看橡皮管是否變硬，或者有裂口的現(xiàn)象。如一切正常，則可以判定是氣壓盒的問(wèn)題，則需更換新的氣壓盒。

③濕度：出現(xiàn)問(wèn)題的概率比較小，如果出現(xiàn)故障，對(duì)于臺(tái)站只能更換新的濕度傳感器。

④風(fēng)向、風(fēng)速：其構(gòu)造和原理與自動(dòng)氣象觀(guān)測(cè)站風(fēng)向、風(fēng)速基本一致，維修時(shí)與自動(dòng)氣象站風(fēng)向、風(fēng)速維修方法相同或?qū)⒊霈F(xiàn)故障的風(fēng)向、風(fēng)速傳感器進(jìn)行更換。

⑤降水：在區(qū)域站運(yùn)行中也頻繁出現(xiàn)問(wèn)題，一般都是小故障。當(dāng)下雨沒(méi)有雨量時(shí)，首先檢查雨量桶漏斗是否堵塞，如果堵塞，必然沒(méi)有雨量，疏通即可；如沒(méi)有堵塞，則用萬(wàn)用表通斷檔檢查雨量線(xiàn)有沒(méi)有發(fā)生短路或者斷開(kāi)的現(xiàn)象，如果發(fā)生短路，需將短路的地方用絕緣膠布處理即可；如果發(fā)生斷開(kāi)，只需將斷開(kāi)的地方焊接上即可。如果出現(xiàn)雨量偏大或者偏小，應(yīng)打開(kāi)雨量筒，查看雨量翻斗是否有雜物，需要定期進(jìn)行清洗，（清洗和檢修雨量器時(shí)，需要將雨量線(xiàn)與采集板斷開(kāi)，防止修理過(guò)程中翻斗產(chǎn)生計(jì)數(shù)，上傳至中心站，產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)）；其次檢查干簧管是否損壞，通過(guò)萬(wàn)用表通斷檔檢查，如果不正常，更換干簧管即可。

3.7 最后重啟采集器

在重啟前先查看接線(xiàn)柱是否松落，重新緊固、插拔（謹(jǐn)記檢查接線(xiàn)柱必須在關(guān)閉采集器狀態(tài)下進(jìn)行），若排除線(xiàn)路松落原因。按動(dòng)采集器電源按鈕，系統(tǒng)供電后綠色的電源指示燈亮起，連續(xù)兩聲蜂鳴聲，指示設(shè)備電啟動(dòng)成功。正常情況供電約10秒后紅色的網(wǎng)絡(luò)指示燈由一秒一閃變?yōu)槿胍婚W，表明設(shè)備已經(jīng)正常注冊(cè)到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于GPRS信號(hào)差的地方，時(shí)間會(huì)稍長(zhǎng)些，采集器重啟正常后可連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸狀態(tài)及數(shù)據(jù)質(zhì)量，經(jīng)監(jiān)控運(yùn)行正常即可。若采集器不能正常啟動(dòng)，則需更換新的采集器。

4 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)域自動(dòng)氣象站在持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)許多不同類(lèi)型的問(wèn)題，而針對(duì)使用過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)問(wèn)題，保障維修人員要對(duì)其進(jìn)行故障的初步判斷與排查檢修。對(duì)于區(qū)域自動(dòng)氣象站的維護(hù)和維修，從原則上來(lái)講，主要以預(yù)防故障為前提進(jìn)行日常維護(hù)工作；在發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)以上方法冷靜對(duì)故障原因及部位進(jìn)行分析，在分析判斷的基礎(chǔ)上，按照區(qū)域站維護(hù)維修基本程序和方法，可以很大程度上提高工作效率，減少故障持續(xù)時(shí)間，最大限度的節(jié)省資源，做到第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，科學(xué)分析和判斷故障原因及故障部位，對(duì)故障部位進(jìn)行及時(shí)檢修，以達(dá)到提高區(qū)域自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率和數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確率，從而提高區(qū)域氣象探測(cè)資料在制作天氣預(yù)報(bào)和政府部門(mén)重大災(zāi)害性天氣決策服務(wù)中的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)氣象局綜合觀(guān)測(cè)司.氣象裝備技術(shù)保障手冊(cè).

篇7

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化是指采用現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)與電力設(shè)備相結(jié)合，在正常及事故情況下把配電網(wǎng)的保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)、計(jì)量和供電部門(mén)的工作管理相結(jié)合起來(lái)，改善供電質(zhì)量，和用戶(hù)保持好更加負(fù)責(zé)，更加密切的關(guān)系，用合適的價(jià)格迎合用戶(hù)需求的多樣化，目標(biāo)是獲得最好的供電經(jīng)濟(jì)性，更加有效的企業(yè)管理。電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化是一個(gè)具有較高綜合性、復(fù)雜巨大的系統(tǒng)性工程，包括電力企業(yè)中和配電系統(tǒng)相關(guān)的所有控制及功能數(shù)據(jù)。從確保對(duì)用戶(hù)的供電質(zhì)量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的觀(guān)點(diǎn)，提升服務(wù)的水準(zhǔn)等方面來(lái)看，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化是一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體。

2　配電網(wǎng)的合理規(guī)劃

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的基本原理：把環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)線(xiàn)路采用分段開(kāi)關(guān)區(qū)分成若干個(gè)供電區(qū)域。一旦其中的供電區(qū)域出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)的斷開(kāi)該區(qū)域的開(kāi)關(guān)，從而隔離開(kāi)出現(xiàn)故障的區(qū)域，然后把非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電，進(jìn)而免除了因?yàn)槟骋粎^(qū)域出現(xiàn)故障而致使所有線(xiàn)路連續(xù)停電，大大縮小了停電區(qū)域的范圍，增加了供電的可靠性。所有，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃提出了幾點(diǎn)基本要求：

(1)采用成環(huán)網(wǎng)型供電線(xiàn)路，同時(shí)至少采用雙電源，如果是供電密集區(qū)域，有必要的時(shí)候可以考慮選用多電源供電系統(tǒng)。

(2)采用分段式線(xiàn)路干線(xiàn)。防止因線(xiàn)路某一部位出現(xiàn)故障而致使整條線(xiàn)路都停電，可以通過(guò)分段開(kāi)關(guān)來(lái)轉(zhuǎn)移非故障區(qū)域負(fù)荷。分段的原則：在充分考慮投資效益的前提下，就實(shí)際的情況而言，或采用線(xiàn)長(zhǎng)相等(負(fù)荷相等、用戶(hù)數(shù)量均等)的原則。把長(zhǎng)度在3km以?xún)?nèi)的線(xiàn)分成3段，如果線(xiàn)的長(zhǎng)度超過(guò)3km，分段一般少于5段。

(3)為了節(jié)約一次設(shè)備的總投資數(shù)，分段開(kāi)關(guān)應(yīng)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)時(shí)，而不采用斷路器。一旦線(xiàn)路發(fā)生故障后，其分段開(kāi)關(guān)并不是切斷故障電流，而是進(jìn)行隔離故障區(qū)域。

3　開(kāi)關(guān)設(shè)備的選型

開(kāi)關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的重要設(shè)備，當(dāng)前有很多廠(chǎng)家進(jìn)行生產(chǎn)，但能夠?qū)崿F(xiàn)遙控操作、數(shù)據(jù)信息通訊等功能的開(kāi)關(guān)設(shè)備，能夠生產(chǎn)出與計(jì)算機(jī)的遙控技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備連接的生產(chǎn)廠(chǎng)家還是較少。目前我國(guó)部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的開(kāi)關(guān)設(shè)備基本上都沒(méi)有這個(gè)功能。因此，要實(shí)現(xiàn)利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，做到對(duì)配網(wǎng)正常運(yùn)行的檢測(cè)、控制以及發(fā)生故障時(shí)的迅速處理和配網(wǎng)的設(shè)備管理、生產(chǎn)管理的自動(dòng)化，關(guān)鍵是選擇正確的開(kāi)關(guān)設(shè)備。斷路器、控制開(kāi)關(guān)不僅需要數(shù)據(jù)信息通訊和遠(yuǎn)方的遙控操作等一般功能，而且還需要完善、獨(dú)立的操作電源系統(tǒng)。

4　控制中心與各開(kāi)關(guān)(斷路器)之間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)存在的主要瓶頸是：電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化需要較高通信系統(tǒng)的通信速率以及可靠性。有關(guān)供電局電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行和建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，就目前我國(guó)部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的通信方式采用無(wú)線(xiàn)通信、光纖通信和載波通信等幾種形式來(lái)看，無(wú)線(xiàn)通信和載波通信存在的缺點(diǎn)是：不是非常的穩(wěn)定，究其原因是受到較多因素的限制，但其優(yōu)點(diǎn)是：與其他的通信方式相比較，其投資較少，因此更加適應(yīng)小范圍的城鎮(zhèn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化。而這兩種通信方式并不適應(yīng)城市電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的要求。所以應(yīng)當(dāng)采用光纖通信方式，其優(yōu)點(diǎn)是快的通信速率和高的可靠性，可以適應(yīng)城市的電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的要求。電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化首選的通信方式是這種通信方式支持接口(RS232／485)和以太網(wǎng)等多種通信模式。

一般選擇交流220V充當(dāng)操作電源，通常由充電屏、電池屏、逆變電源屏和交流配電屏組成的電源系統(tǒng)。在整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置多套電源系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)按照電壓降和電源線(xiàn)路的具體情況來(lái)決定具體的數(shù)量。

5　電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用化模式

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化按照故障處理的具體形式分為集中智能模式和分布智能模式。

5.1、集中智能模式

集中智能模式是指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)(斷路器)把檢測(cè)的故障信息上傳給主站，由主站根據(jù)一定的算法定位故障，按照配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)有關(guān)FTU、開(kāi)關(guān)(斷路器)斷閘隔離故障。此后考慮過(guò)負(fù)荷，網(wǎng)損等情況，根據(jù)計(jì)算主站給出最合適的恢復(fù)方案，并通過(guò)控制開(kāi)關(guān)(斷路器)進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供，此模式可以適合于任何構(gòu)造的配電網(wǎng)，并且可以處理一些如多重故障的特殊情況等。

以配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的主站故障處理算法，同樣適用于多電源復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，并且時(shí)間上基本一致。

它具有以下的特點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)的故障時(shí)的運(yùn)行方式和正常運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化，調(diào)度靈活，同時(shí)可以根據(jù)操作員的指令或者調(diào)度員選擇預(yù)定的運(yùn)行方式。

(2)可以將開(kāi)關(guān)(斷路器)的電壓、電流以及其開(kāi)關(guān)量等具體數(shù)據(jù)傳至調(diào)度主站或控制中心，并且可以對(duì)其進(jìn)行遙控操作，具有較好的上行和下行通信功能。

(3)可以與電壓無(wú)功補(bǔ)償裝置及配變計(jì)量監(jiān)測(cè)終端相兼容，進(jìn)行配網(wǎng)的VQC電壓無(wú)功自動(dòng)控制功能。

(4)系統(tǒng)本身具有自動(dòng)切除故障點(diǎn)和自動(dòng)判斷故障點(diǎn)的功能，而且能夠與繼電保護(hù)的重合閘、整定、備自投等配合，把故障程度減小到最小。

這種模式能適用于電纜線(xiàn)路(包括環(huán)網(wǎng)柜方式、開(kāi)閉所方式)、架空線(xiàn)路。因此集中智能模式是配網(wǎng)自動(dòng)化較高級(jí)、先進(jìn)的模式。

5.2、分布智能模式

分布智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)(斷路器)擁有在不需要通信與主站系統(tǒng)參與情況下，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和自動(dòng)故障判定隔離的能力。其主要設(shè)備是FTU結(jié)合負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器形成的擁有重合功能的分段開(kāi)關(guān)。一般可以分成電流計(jì)數(shù)型(根據(jù)開(kāi)斷故障電流重合器動(dòng)作次數(shù)確定故障區(qū)域)和電壓時(shí)間型(根據(jù)變電站保護(hù)重合閘到再次出現(xiàn)故障電流的時(shí)間確定故障區(qū)域)兩種。

這種方法具有的優(yōu)點(diǎn)是：成本低、不需要主站參與。因受原理的制約，不可避免地?fù)碛幸韵聨讉€(gè)缺點(diǎn)：

(1)對(duì)系統(tǒng)及用戶(hù)沖擊大，故障處理及供電恢復(fù)速度慢；

(2)缺乏在同一線(xiàn)路上、下級(jí)重合器動(dòng)作的選擇性；

(3)調(diào)整變電站重合閘次數(shù)和速斷保護(hù)定值。

還有，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后其參數(shù)配合較困難，如需要調(diào)整重合器的整定參數(shù)，多電源多分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等。

總之，此種方法只適合于可靠性較低或通信條件不完善、不具備通信手段的場(chǎng)合和較簡(jiǎn)單的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(雙電源供電的“手拉手”線(xiàn)路)。

篇8

3.大連理工大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)部， 遼寧，大連116024; 4.大連理工大學(xué) 土木工程學(xué)院， 遼寧 大連116024)

摘要：給出了將無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)用于低頻結(jié)構(gòu)振動(dòng)檢測(cè)，以判定其結(jié)構(gòu)壽命和損傷情況的無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。提出了系統(tǒng)的總體架構(gòu)；分析了加速度傳感器的選取方法，從而完成了無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)與基站的設(shè)計(jì)；并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了無(wú)線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的低頻特性。結(jié)果表明：這一種低頻無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的低頻性能，且無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)無(wú)需布線(xiàn)、方便安裝，十分適合應(yīng)用在低頻結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)檢測(cè)中，具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：低頻結(jié)構(gòu)； 振動(dòng)檢測(cè)； 加速度； 無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)； 基站

中圖分類(lèi)號(hào)：TN99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：20951302(2011)04003704

Development and Experiment of the Wireless Lowfrequency Vibration Detection System 

LI Zhirui1, YU Yan1, ZHOU Lei2 ZHANG Chuanjie2, WANG Jie3, OU Jinping4

(1.School of Electronic Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;

2. Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300451, China;

3. Faculty of Electronic Information and Electrical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;

4. School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

Abstract： Vibration detection is an effective means to determine the injuries and remaining life of such lowfrequency structures as offshore platform. This paper presents a wireless lowfrequency vibration detection system based on wireless sensor technology. Firstly, the architecture of overall system is proposed, secondly, the lowfrequency acceleration sensor is selected, and then wireless sensor node and base station are integrated; finally, an experiment is conducted to verify the system′s low frequency characteristics. The experimental results show that the wireless lowfrequency vibration detection system has a satisfactory lowfrequency performance, and wireless sensor nodes need no cabling and are easy to install, therefore it is suitable to be applied to lowfrequency structures with a wide application foreground and practical value.

Keywords： lowfrequency structures; vibration detection; acceleration; wireless sensor node; base station



收稿日期：20110325

基金項(xiàng)目：國(guó)家863項(xiàng)目“基于振動(dòng)檢測(cè)的現(xiàn)役海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全評(píng)估技術(shù)研究”(2008AA092701)的資助。

0引言

大型土木工程結(jié)構(gòu)(如海洋平臺(tái)、大壩、懸索橋等)在其服役期間，往往會(huì)受到各種環(huán)境荷載的共同作用而產(chǎn)生各種形式的振動(dòng)，這些振動(dòng)一般以低頻為主，是一類(lèi)低頻結(jié)構(gòu)物。一般地說(shuō)，低頻振動(dòng)是指頻率在5~10 Hz以下的振動(dòng),由于其振動(dòng)加速度值不大，對(duì)人的直觀(guān)感受影響較小，因而常常被人們忽略［1］。但是，對(duì)于這些大型工程結(jié)構(gòu)而言，長(zhǎng)期持續(xù)的振動(dòng)卻會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行以及結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度與壽命，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成損壞。因此，對(duì)這些大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損振動(dòng)檢測(cè)，確保其工作的安全性、可靠性是一個(gè)重要的研究課題。

振動(dòng)檢測(cè)的基本原理是利用傳感器提取結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)智能算法對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后獲知結(jié)構(gòu)的損傷情況以采取相應(yīng)的措施［2］。目前對(duì)結(jié)構(gòu)的無(wú)損振動(dòng)檢測(cè)，主要是測(cè)量加速度參量，再經(jīng)過(guò)一次或兩次積分得到速度或位移參量。因此，基本的工作就是對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集，即對(duì)加速度信號(hào)的獲取。因此，低頻加速度傳感器的選取是測(cè)量精度高低的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)多采用有線(xiàn)的方式測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、處理與判斷。但是，對(duì)于大型土木結(jié)構(gòu)而言，有線(xiàn)方式存在難以布線(xiàn)、耗資巨大、后期維護(hù)困難等問(wèn)題［3］。隨著無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)的發(fā)展，用無(wú)線(xiàn)代替有線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸更為方便和快捷。

本文運(yùn)用基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在分析選用低頻加速度傳感器的基礎(chǔ)上，采用模塊化方法制作無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)與基站，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的低頻特性進(jìn)行驗(yàn)證。

1無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)際上就是現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的一種應(yīng)用。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型交叉學(xué)科。它由放置在監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，它們通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道相連，自組織地構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［4］。一般來(lái)講，整個(gè)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和數(shù)據(jù)處理部分。無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

圖1無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖

本研究選用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，它由一個(gè)基站和多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)組成?；咀鳛橹醒牍?jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)指令，接收各傳感節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理；各傳感節(jié)點(diǎn)用來(lái)響應(yīng)基站指令并對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，最后將振動(dòng)數(shù)據(jù)以無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)包的形式發(fā)給基站。

2無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，它是利用現(xiàn)有的MEMS技術(shù)和嵌入式技術(shù)器件集成起來(lái)的。節(jié)點(diǎn)采用模塊化的設(shè)計(jì)方式［5］，由超低頻加速度傳感器、傳感器接口單元、微處理器、無(wú)線(xiàn)模塊、存儲(chǔ)器、電源管理模塊等部分組成。圖2所示是無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)的組成框圖。

2.1加速度傳感器的選取

超低頻振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)屬于弱信號(hào)檢測(cè)范疇，對(duì)加速度傳感器的低頻特性、靈敏度等要求較高。由于振動(dòng)頻率低, 一般傳感器的機(jī)械固有頻率難以達(dá)到，可能導(dǎo)致在測(cè)量時(shí)，傳感器的信噪比低,輸出信號(hào)極其微弱, 完全“淹沒(méi)”在噪聲中而難以拾取。因此，低頻加速度傳感器的選取是一個(gè)關(guān)鍵，其性能優(yōu)劣直接影響到被測(cè)信號(hào)的精度與有效性。

圖2無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)模塊圖

經(jīng)過(guò)比較，本設(shè)計(jì)選取力平衡傳感器作為低頻振動(dòng)加速度信號(hào)的拾取單元。力平衡式加速度傳感器一般先將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成力或力矩，然后用反饋力調(diào)節(jié)平衡系統(tǒng)的閉環(huán)傳感器。它的設(shè)計(jì)是通過(guò)激勵(lì)信號(hào)調(diào)制、解調(diào)，加入力反饋進(jìn)行電壓輸出進(jìn)行的。輸出電壓的大小與電容極板運(yùn)動(dòng)位移成正比，而電容極板的位移量與傳感器外殼體運(yùn)動(dòng)的加速度成正比。因此，電容中間極板的輸出電壓所對(duì)應(yīng)的就是傳感器殼體的運(yùn)動(dòng)加速度［6］。

力平衡加速度傳感器目前主要應(yīng)用于超低頻和低加速度的測(cè)量，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量精度高等特點(diǎn)。

2.2無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)硬件電路

加速度傳感器與傳感器接口單元配合使用可構(gòu)成數(shù)據(jù)采集單元。傳感器接口單元?jiǎng)t由多路選擇器(MUX)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)構(gòu)成，多路選擇器用于加速度通道的選取，模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)模擬量(電壓信號(hào))到數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換。

微處理單元(MCU)可選用TI公司的高性能16位微處理器MSP430F5438，該處理器具有良好的低功耗特性，可滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)低功耗和快速數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)要求；存儲(chǔ)單元選用NAND型大容量Flash存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器具有體積小、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足對(duì)大量振動(dòng)數(shù)據(jù)的緩存處理要求。

無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)選用具有安全、可靠、可充電的集成+24 V鋰電池進(jìn)行供電。由于傳感節(jié)點(diǎn)各模塊單元所需電壓不盡相同(需要±15 V、±12 V、+3.3 V電壓)。為了獲得各模塊所需電壓以及減少電壓紋波影響，電源電路設(shè)計(jì)采用兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)。第一級(jí)采用DC/DC芯片實(shí)現(xiàn)+24 V到±15 V以及+3.3 V的變換，第二級(jí)采用LDO芯片實(shí)現(xiàn)±15 V到±12 V的變換。

2.3無(wú)線(xiàn)模塊設(shè)計(jì)

無(wú)線(xiàn)模塊用于數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)交互，實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)與基站間的數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸。本文采用基于ZigBee無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。ZigBee是工作在ISM(工業(yè)科學(xué)醫(yī)療)頻段的專(zhuān)注于低功耗、低成本、低速率的短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)模塊由無(wú)線(xiàn)射頻芯片CC2520與放大前端CC2591及其電路組成。CC2520是TI公司符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的第二代ZigBee低功耗射頻收發(fā)器，工作于2.4 GHz的ISM免許可證頻段。CC2591是一種工作在2.4 GHz的射頻放大器，能夠提高無(wú)線(xiàn)信號(hào)的發(fā)射功率和接收靈敏度，增加無(wú)線(xiàn)信號(hào)的強(qiáng)度和傳輸距離［7］。

3基站

基站可由無(wú)線(xiàn)模塊、串口服務(wù)器、PC機(jī)以及嵌入式采集軟件構(gòu)成。無(wú)線(xiàn)模塊主要用于與無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互，通常由一個(gè)控制端和多個(gè)通信端組成?？刂贫擞糜谙蚋鱾鞲泄?jié)點(diǎn)發(fā)送指令，建立通信網(wǎng)絡(luò)；通信端用于接收傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的振動(dòng)數(shù)據(jù)包。由于振動(dòng)數(shù)據(jù)量比較大，無(wú)線(xiàn)通信采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，即一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)通信端。

無(wú)線(xiàn)模塊與PC機(jī)通過(guò)串口方式相連。目前,通過(guò)PC機(jī)的RS 232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通訊,是許多測(cè)控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PC機(jī)上預(yù)留的串口越來(lái)越少，有些更是沒(méi)有串口，無(wú)法滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)對(duì)串口的需求，需要進(jìn)行擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)選用USB型串口服務(wù)器，它可以把串口接收的數(shù)據(jù)以USB的方式傳送到PC機(jī)中，而且具有靈活、簡(jiǎn)單、方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。

PC機(jī)中嵌入的智能采集軟件主要完成端口配置，同時(shí)完成發(fā)送指令、建立網(wǎng)絡(luò)，接收數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理等功能。通常由基本設(shè)置、實(shí)時(shí)采集、歷史波形查看、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)分析等模塊組成。

4實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

設(shè)計(jì)一個(gè)單擺實(shí)驗(yàn)裝置可進(jìn)行低頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。由單擺的周期公式T=2πl/g可以看出，擺長(zhǎng)不同，則周期(頻率)不同。同此可見(jiàn)，控制擺長(zhǎng)就可以得到我們所需要的低頻信號(hào)。

雙線(xiàn)擺低頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)方案圖與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖分別如圖3和圖4所示。

圖3單擺實(shí)驗(yàn)方案框圖

圖4單擺實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖

將有線(xiàn)加速度傳感器與無(wú)線(xiàn)加速度傳感器共同放置在單擺裝置的吊籃中心位置處，并用強(qiáng)磁鐵緊緊固定，有線(xiàn)傳感器與NI的采集儀(PXI-4472)相連進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)采集。無(wú)線(xiàn)傳感器與無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)相連，并通過(guò)與基站的無(wú)線(xiàn)交互，可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的提取。

實(shí)驗(yàn)中，可對(duì)單擺進(jìn)行激勵(lì)以使其擺動(dòng)，并盡量控制振幅，使其在擺角＜5°的小振幅下做阻尼擺動(dòng)。然后用無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)同步采集，采集頻率均為100 Hz。利用Matlab對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再比較有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)的時(shí)域與頻域波形。設(shè)置擺長(zhǎng)為0.9 m和2.2 m進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)域與頻域分析圖如圖5與圖6所示。

通過(guò)時(shí)域圖可以看出，無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)波形基本吻合，頻域方面對(duì)一階頻率進(jìn)行差別計(jì)算，差別=(實(shí)測(cè)結(jié)果-單擺固有頻率)/單擺固有頻率，單位為%。表1和表2所列分別是0.9 m和2.2 m擺長(zhǎng)時(shí)，無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)的頻率比較，由表1與表2可見(jiàn)，其差別很小，均在可控范圍內(nèi)。也可對(duì)無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)的相對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算，0.9 m時(shí)的相對(duì)誤差為Ef=|fwireless-fwire|/fwire≈0.39%；2.2 m時(shí)的相對(duì)誤差為Ef=|fwireless-fwire|/fwire≈1.19%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較好的反映了單擺的低頻振動(dòng)特性。另外，無(wú)線(xiàn)傳輸誤差較大的原因是存在數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，也是下一步將進(jìn)行改進(jìn)的課題。

圖50.9m擺長(zhǎng)時(shí)域與頻域分析

圖62.2 m擺長(zhǎng)時(shí)域與頻域分析

表1無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)頻率比較(0.9m擺長(zhǎng))

無(wú)線(xiàn)有線(xiàn)固有頻率

1st0.5290.5270.525

差別0.760.38

[LL]

表2無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)頻率比較(2.2 m擺長(zhǎng))

無(wú)線(xiàn)有線(xiàn)固有頻率

1st0.3410.3370.336

差別1.490.30



從圖形和誤差分析可以看出，無(wú)線(xiàn)低頻檢測(cè)系統(tǒng)能很好地反映低頻信號(hào)的振動(dòng)情況，低頻性能良好、無(wú)線(xiàn)傳輸可靠，適合應(yīng)用于低頻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)試當(dāng)中。

5結(jié)論

本文針對(duì)低頻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)檢測(cè)，結(jié)合無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)，給出了一種無(wú)線(xiàn)低頻振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)集成了低頻加速度傳感器、無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)、基站等裝置。為驗(yàn)證該系統(tǒng)的低頻性能，本文還給出了單擺實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)適合應(yīng)用在低頻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)檢測(cè)中。所設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)具有低功耗、無(wú)需布線(xiàn)、可超低頻測(cè)量等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)與基站配合構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)為低頻結(jié)構(gòu)振動(dòng)檢測(cè)提供了一種新方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

［1］嚴(yán)普強(qiáng),喬陶鵬.工程中的低頻測(cè)量與其傳感器\[J\].振動(dòng)測(cè)試與診斷,2002,22(4):247253.

［2］周智,歐進(jìn)萍.土木工程智能健康監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)［J］.傳感器技術(shù),2001,20(11):14.

［3］喻言,歐進(jìn)萍.海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感實(shí)驗(yàn)研究［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,39(2):187190.

［4］孫利民.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)［M］.北京:清華大學(xué)出版社,2005.

［5］YU Yan, QU Jinping. Design, calibration and application of wireless sensors for structural global and local monitoring of civil infrastructures［J］. Smart Structures and Systems, 2010, 6(5): 641659.

［6］李彩華,李小軍,顏世菊.無(wú)方向性力平衡加速度傳感器設(shè)計(jì)［J］.傳感器與微系統(tǒng),2008,27(11):7880.

［7］Texas Instruments. CC2520 Datasheet［EB/OL］. 省略, 2009.

篇9

激光射束驅(qū)動(dòng)飛行器發(fā)展背景和基本原理

自1903年世界上首架載人動(dòng)力飛機(jī)誕生以來(lái)，經(jīng)過(guò)百余年的發(fā)展，飛機(jī)歷經(jīng)多次更新?lián)Q代，其外形和性能均發(fā)生了巨大的變化，但以燃油作為能源一直是航空器發(fā)展的主流，這不可避免地給飛機(jī)未來(lái)發(fā)展帶來(lái)很多限制。一方面，由于目前飛機(jī)消耗的燃油全靠自身攜帶，要延長(zhǎng)其續(xù)航能力，只能盡可能加大燃油攜帶量或者進(jìn)行空中加油；另一方面，隨著全球范圍內(nèi)能源危機(jī)的加劇和節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，當(dāng)前飛機(jī)以化石燃料為主要能源所導(dǎo)致的種種弊端也正日益顯露。如果使飛機(jī)在飛行過(guò)程中能夠從外部接收能量，而自身無(wú)需攜帶燃料即可順利升空?qǐng)?zhí)行任務(wù)，那么上述種種問(wèn)題也將迎刃而解。為此，早在1913年法國(guó)人羅蘭?加洛斯就提出了從地面為空中飛行器提供動(dòng)力的設(shè)想，然而直至20世紀(jì)晚期，隨著無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)的發(fā)展，這種設(shè)想才開(kāi)始逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

所謂的無(wú)線(xiàn)能量傳輸，就是無(wú)需傳輸線(xiàn)路、借助電磁波進(jìn)行的能量傳遞，其在用于航空動(dòng)力領(lǐng)域時(shí)主要有微波和激光兩種方式。這兩種動(dòng)力方式國(guó)外都有研究，二者工作過(guò)程相同：

（1） 來(lái)自各種能源途徑的電能轉(zhuǎn)換成能在自由空間傳播的微波或激光束；

（2）將微波或激光束定向發(fā)射和傳輸?shù)斤w行中的飛機(jī)上；

（3）機(jī)上的接收裝置將接收到的微波或激光束能量轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)飛行（今后也可能實(shí)現(xiàn)其它驅(qū)動(dòng)方式）。

就其中的激光射束動(dòng)力方式來(lái)說(shuō)，由于激光具有方向性強(qiáng)、能量密度高的特點(diǎn)，用較小的發(fā)射功率即可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的能量傳輸，所需的發(fā)射/接收設(shè)備體積重量小（僅為微波的1/10），并且不象微波那樣會(huì)對(duì)通信造成干擾，因而在用作飛行器動(dòng)力時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，相關(guān)國(guó)家軍方和研究機(jī)構(gòu)對(duì)其日益重視。

激光射束驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)及軍事應(yīng)用前景

研究表明，飛行器在采用激光驅(qū)動(dòng)技術(shù)后，將會(huì)帶來(lái)一系列明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要包括：

（1）飛行過(guò)程中無(wú)須象普通飛機(jī)那樣需攜帶大量燃油，有助于減小飛機(jī)體積（無(wú)需設(shè)置占用大量機(jī)體空間的油箱）和重量（目前飛機(jī)燃油通常占起飛重量的40%左右甚至更多），增加有效載荷；

（2）大幅延長(zhǎng)飛機(jī)航程和續(xù)航時(shí)間，只要在航線(xiàn)沿途地面上每隔一定距離設(shè)置一個(gè)激光發(fā)射站，以接力的方式為空中飛機(jī)提供動(dòng)力，從理論上講將可以維持飛機(jī)無(wú)限期地飛行；

（3）由于續(xù)航時(shí)間的延長(zhǎng)，飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)期間返航著陸、燃料再加注和再次起飛等次數(shù)也將顯著減少甚至完全取消，從而降低對(duì)后勤保障的要求；

（4）地面激光發(fā)射站使用的能源可以來(lái)自太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等途徑，將有助于減少對(duì)石油等不可再生能源的需求，同時(shí)避免燃油燃燒對(duì)大氣造成的污染。

對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，由于機(jī)上無(wú)乘員，將可以使激光射束驅(qū)動(dòng)飛行器的上述優(yōu)勢(shì)得到更充分的發(fā)揮，在軍事上非常適用于以下場(chǎng)合：

（1）用作靜止空中平臺(tái)擔(dān)負(fù)定點(diǎn)監(jiān)控或通信中繼任務(wù)。通過(guò)接收由地面?zhèn)鱽?lái)的激光束作為動(dòng)力，無(wú)人旋翼機(jī)可以長(zhǎng)久靜止在空中某一位置，對(duì)附近地區(qū)實(shí)施定點(diǎn)監(jiān)控或用作通信中繼，此時(shí)該機(jī)非常類(lèi)似一顆低成本的地球同步軌道衛(wèi)星，但停留高度卻大大降低。

（2）對(duì)固定或移動(dòng)軍事設(shè)施實(shí)施伴隨空中監(jiān)護(hù)。在軍事基地等固定設(shè)施內(nèi)安裝激光發(fā)射設(shè)備，即可保障無(wú)人機(jī)在其周邊實(shí)施長(zhǎng)期空中巡邏。在車(chē)隊(duì)（或水面艦艇編隊(duì)）內(nèi)部選取一輛車(chē)充當(dāng)機(jī)動(dòng)式激光發(fā)射站，即可保障無(wú)人機(jī)在車(chē)隊(duì)前方上空飛行，對(duì)潛在的威脅（如路邊炸彈、伏兵等）進(jìn)行搜索偵察。

（3）對(duì)特定地區(qū)實(shí)施廣域持久空中監(jiān)控。對(duì)于部分面積廣大、并且需要保持長(zhǎng)期空中監(jiān)視的地區(qū)來(lái)說(shuō)，可以選取本地區(qū)內(nèi)的多個(gè)地點(diǎn)設(shè)置激光發(fā)射站，即可保障無(wú)人機(jī)對(duì)整個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)覆蓋。

（4）以“子母機(jī)”的形式延伸無(wú)人機(jī)的任務(wù)航程。戰(zhàn)時(shí)以一架較大型“母機(jī)”作為空中機(jī)動(dòng)激光發(fā)射站，可同時(shí)為多架承擔(dān)作戰(zhàn)/偵察任務(wù)的無(wú)人機(jī)“子機(jī)”提供能量補(bǔ)充，從而大大延伸后者的任務(wù)航程。由于高空大氣稀薄，對(duì)激光傳輸?shù)牟涣加绊懸泊蟠蠼档?，因此“母機(jī)”對(duì)“子機(jī)”的能量補(bǔ)充可以在數(shù)千米、數(shù)十千米甚至更遠(yuǎn)距離上進(jìn)行，而不必象傳統(tǒng)的空中加油那樣，需要加、受油機(jī)進(jìn)行一系列復(fù)雜繁瑣的接近、對(duì)接、脫離過(guò)程，不僅降低了對(duì)操作人員的技術(shù)要求，還可避免由此帶來(lái)的安全隱患（碰撞事故或敵方的攻擊）。

國(guó)外研究現(xiàn)狀

目前國(guó)外開(kāi)展激光射束驅(qū)動(dòng)技術(shù)的國(guó)家主要是美國(guó)。由美國(guó)家航空航天局（NASA）和阿拉巴馬州大學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直在從事激光射束動(dòng)力飛行器的研究，并于2003年10月成功完成了世界首架激光射束驅(qū)動(dòng)小型無(wú)人機(jī)（重300余克）的試飛。近年來(lái)美國(guó)Lasermotive公司在激光射束動(dòng)力領(lǐng)域進(jìn)行了大量卓有成效的研究。2009年該公司采用激光射束驅(qū)動(dòng)技術(shù)為一個(gè)攀爬機(jī)器人提供動(dòng)力，使其迅速地沿著一根懸垂于直升機(jī)上的纜繩攀爬了1000米，并憑借這一成績(jī)?cè)诋?dāng)年NASA主辦的“動(dòng)力射束傳送”挑戰(zhàn)賽中獲獎(jiǎng)。2010年10月，Lasermotive公司成功地通過(guò)激光射束驅(qū)動(dòng)使1架“塘鵝”四旋翼無(wú)人直升機(jī)（重約900克）升空并持續(xù)飛行超過(guò)12小時(shí)。

目前Lasermotive公司正在與洛?馬公司合作，以“潛行者”無(wú)人機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行激光射束動(dòng)力技術(shù)的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證。后者是一種供美軍特種部隊(duì)使用的小型電動(dòng)無(wú)人機(jī)（重6.4千克），其機(jī)載蓄電池充電后可持續(xù)飛行2小時(shí)。參加測(cè)試的“潛行者”進(jìn)行了相應(yīng)改裝，加裝了由Lasermotive 公司開(kāi)發(fā)并擁有專(zhuān)利的激光射束驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括光電接收/轉(zhuǎn)換裝置和機(jī)載能量管理系統(tǒng)），使之能夠接收地面?zhèn)鱽?lái)的激光束并將其轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)所需的直流電，同時(shí)為機(jī)載蓄電池充電。系統(tǒng)中配套的地面激光發(fā)射機(jī)則是以L(fǎng)asermotive 公司參加2009年NASA挑戰(zhàn)賽并獲獎(jiǎng)的方案為基礎(chǔ)改進(jìn)而來(lái)。此外，為了保證激光束不會(huì)傷害過(guò)往的有人駕駛飛機(jī)、飛鳥(niǎo)等（目前所用波長(zhǎng)的激光對(duì)人眼有害），LaserMotive公司還設(shè)計(jì)了一套安全防護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)飛鳥(niǎo)、飛機(jī)等進(jìn)入附近空域時(shí)將自動(dòng)關(guān)閉激光器，此時(shí)無(wú)人機(jī)依靠蓄電池供電繼續(xù)飛行。

2012年7月，兩家公司合作進(jìn)行了一次“潛行者”的室內(nèi)測(cè)試飛行，通過(guò)激光射束驅(qū)動(dòng)成功地將該機(jī)續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)到了48小時(shí)以上（提高24倍）。2012年8月，兩家公司成功完成了“潛行者”的首次戶(hù)外飛行試驗(yàn)，對(duì)沙漠環(huán)境下激光射束驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證并取得大量技術(shù)成果：

（1） 驗(yàn)證了系統(tǒng)可在600米距離內(nèi)通過(guò)激光射束為飛行中的無(wú)人機(jī)補(bǔ)充能量；

（2） 驗(yàn)證了所發(fā)射的激光束不會(huì)損傷無(wú)人機(jī)，激光接收裝置也不會(huì)影響其氣動(dòng)性能和飛行操作；

（3） 驗(yàn)證了激光接收裝置及能量管理系統(tǒng)的耐用性，不會(huì)受到晝夜、高溫和強(qiáng)風(fēng)的影響；

（4） 驗(yàn)證了光束定向器可對(duì)機(jī)載激光接收裝置進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間跟蹤，而不會(huì)受到湍流和無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)飛行的影響，在500米距離上的跟蹤精度可達(dá)到厘米級(jí)；

（5） 驗(yàn)證了激光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完全可滿(mǎn)足設(shè)定的操作和安全要求。

Lasermotive和洛?馬公司表示，今后還將對(duì)激光射束驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行更多的試飛驗(yàn)證，使其最終能夠應(yīng)用到“潛行者”這類(lèi)小型無(wú)人機(jī)上以擴(kuò)展改善其任務(wù)效能。

面臨的主要技術(shù)問(wèn)題及未來(lái)前景

篇10

關(guān)鍵詞：電牽引采煤機(jī)；電氣維護(hù)；故障；診斷

電牽引采煤機(jī)是一種較環(huán)保的采煤機(jī)，對(duì)比老式的采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)不容易受外界因素干擾，影響功能使用，并且效率高、更容易維修維護(hù)，占地面積較小，由此可見(jiàn)，電牽引采煤機(jī)更有利于礦井的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更符合實(shí)際需要。然而，隨著科技的發(fā)展，電牽引采煤機(jī)的電子集成度越來(lái)越高，這就造成了維修時(shí)更加困難，所以，為了更好的保證電牽引采煤機(jī)的效率、使用壽命，就必須采取切實(shí)有效的電氣維護(hù)與故障診斷措施。

1電牽引采煤機(jī)電氣系統(tǒng)介紹

以太重煤機(jī)有限公司MG400/930-3.3D電牽引雙滾筒采煤機(jī)為例，電氣系統(tǒng)控制中心是使用三菱PLC，變頻器是使用ABB變頻器。其電控系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程為：主啟、左截割電機(jī)啟動(dòng)、右截割電機(jī)啟動(dòng)。該控制方式將油泵、左、右截割分步啟動(dòng)，增強(qiáng)了啟動(dòng)操作的安全性。同時(shí)具有低功耗的遙控系統(tǒng)，免充電式無(wú)線(xiàn)發(fā)射，可離機(jī)操作，既增加了安全性，也增長(zhǎng)了待機(jī)時(shí)間；還有帶故障記錄的中文人機(jī)界面，縮短了故障查詢(xún)時(shí)間。

2電牽引采煤機(jī)的電氣維護(hù)以及故障診斷

在目前的電牽引采煤機(jī)中很多都具有了自我檢測(cè)功能，即發(fā)生故障時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自我判斷，找出故障原因，但是由于目前的電氣系統(tǒng)高度集成化，所以同一故障現(xiàn)象可能是不同的故障原因引起的，所以這一結(jié)論僅能當(dāng)做參考意見(jiàn)，為維修人員提供思路，只依靠電牽引采煤機(jī)的故障診斷功能的結(jié)論進(jìn)行維修是不可靠的，因此這就需要相關(guān)的維修人員將經(jīng)驗(yàn)以及可靠的理論知識(shí)相結(jié)合，判斷故障類(lèi)型并結(jié)合實(shí)際合理使用維修方案。2.1電牽引采煤機(jī)的啟動(dòng)先導(dǎo)回路故障診斷啟動(dòng)先導(dǎo)回路故障主要分為兩種情況：在按下啟動(dòng)按鈕后，采煤機(jī)不啟動(dòng)；啟動(dòng)后采煤機(jī)不能自保。采煤機(jī)不啟動(dòng)故障排查點(diǎn)：（1）檢查采煤機(jī)前級(jí)電源是否存故障。（2）檢查隔離開(kāi)關(guān)是否合閘。（3）檢查啟動(dòng)PE線(xiàn)路是否斷線(xiàn)。（4）檢查啟動(dòng)二極管是否擊穿。（5）根據(jù)電氣圖紙檢查控制回路中的常閉點(diǎn)是否閉合。采煤機(jī)不能自保故障排查點(diǎn)：（1）檢查控制中心供電電源是否正常。（2）檢查控制自保繼電器是否正常。（3）檢查是否有主停信號(hào)導(dǎo)致停機(jī)。（4）根據(jù)說(shuō)明書(shū)檢查是否有瓦斯、電機(jī)溫度等數(shù)值超過(guò)保護(hù)值掉電。（5）檢查PLC上系統(tǒng)指示燈，判斷PLC是否損壞。2.2電牽引采煤機(jī)的搖臂升降故障診斷搖臂升降系統(tǒng)故障主要分為兩種情況：開(kāi)機(jī)后未操作搖臂自動(dòng)升降和搖臂升降不動(dòng)作。開(kāi)機(jī)后未操作搖臂自動(dòng)升降故障排查點(diǎn)：（1）檢查電磁閥閥芯是否卡死不能復(fù)位。（2）檢查按鈕板和遙控裝置是否一直向PLC發(fā)送指令導(dǎo)致誤動(dòng)作。（3）檢查繼電器觸點(diǎn)是否粘連導(dǎo)致動(dòng)作。搖臂升降不動(dòng)作故障情況故障排查點(diǎn)：（1）檢查電磁閥閥芯是否可以正常動(dòng)作和電磁閥是否存在短路、短路異常。（2）檢查PLC是否可以收到按鈕板和遙控裝置發(fā)送的指令。（3）檢查繼電器是否損壞。2.3電牽引采煤機(jī)截割電機(jī)不啟動(dòng)故障診斷截割電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障排查點(diǎn)：（1）檢查截割接觸器是否損壞。（2）檢查截割接觸器控制線(xiàn)路是否斷線(xiàn)。（3）檢查截割電機(jī)是否漏電。（4）檢查控制中心內(nèi)繼電器是否損壞。（5）檢查PLC輸入點(diǎn)是否可以接收啟動(dòng)指令，排查啟動(dòng)線(xiàn)路是否正常。2.4電牽引采煤機(jī)不牽引故障診斷采煤機(jī)在發(fā)生不牽引的故障排查點(diǎn)：（1）檢查制動(dòng)器是否可以打開(kāi)。（2）檢查PLC是否接收控制指令。（3）變頻器報(bào)出故障，根據(jù)故障內(nèi)容判斷故障點(diǎn)。例如：變頻器報(bào)出4210故障代碼，根據(jù)手冊(cè)可查出變頻器溫度過(guò)高，應(yīng)處理電控箱底板冷卻水。（4）檢查變頻器是否損壞，如變頻器損壞必須更換變頻器。2.5故障診斷以及維護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)上文介紹了幾種常見(jiàn)的故障情況，并針對(duì)這些情況提出了相應(yīng)的檢查方案思路?？偨Y(jié)以上幾點(diǎn)情況可知，相同的故障情況可能是不同的器件、電路異常引起的，因此在發(fā)生故障時(shí)一定要認(rèn)真觀(guān)察現(xiàn)象，不能只依靠采煤機(jī)自身的故障判斷直接進(jìn)行維修工作，哪怕是細(xì)微的差別也可以根據(jù)現(xiàn)象判斷故障原因，因此維修人員要有足夠的細(xì)心以及耐心對(duì)故障進(jìn)行排查，同樣的還要注意維修時(shí)間，盡可能在較短的時(shí)間內(nèi)，最大程度的完成維修工作，以免造成礦井的利益損失。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電牽引采煤機(jī)的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握電牽引采煤機(jī)的基本原理，把握好維護(hù)以及故障診斷的技巧。在實(shí)際的礦井作業(yè)過(guò)程中，真正要面對(duì)的問(wèn)題要遠(yuǎn)比理論中的麻煩且困難多，因此這要求參與維護(hù)工作的相關(guān)人員在實(shí)際維修過(guò)程中，要冷靜判斷情況，務(wù)必要認(rèn)準(zhǔn)故障類(lèi)型，處理故障時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況采取維修方案并靈活運(yùn)用，只有正確的操作才能在保證工作人員的安全的同時(shí)確保設(shè)備在維修后的性能盡可能的不受影響，最大程度的發(fā)揮設(shè)備的功效作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳金秋.MG380-WD系列交流電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障分析與預(yù)防對(duì)策[J].電子制作，2013，13（13）：378-379.

[2]黃澈，廉自生，張春雨，等.基于LabVIEW的MG1100/2860-WD型交流電牽引采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)性能分析[J].煤礦機(jī)械，2014，35（7）：528-530.