时间：2023-01-22 05:20:24
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高频通信系统是工作在2-29.9999Mz的频率范围内的，在排除CRJ-200飞机的高频故障时有一些技巧，系统上电时能听到短暂的调谐声，在RTU上调节一个高频频率瞬间按压PTT能够听到1000Hz的调谐声，调谐周期大约在1-3秒钟。如果该频率已经调谐过，再次按压PTT时调谐声的时间会变得非常短，大约为30ms，这个时间太短不容易听出来。高频耦合器具有频率存储功能，耦合器的存储空间被划分为很多个站点，每次调谐完频率后耦合器将回到起点，等待下一次的调谐指令。耦合器的工作性质就决定了可能由于耦合器的某个调谐站点出现故障而导致高频系统在某个工作频率时通信不正常，如果某个频率点出现故障，按压PTT后会出现调谐音，连续输出不会中断。在实际的运行中，机组也反映过此类问题。研究高频收发机和高频耦合器的工作原理目的就是，根据故障现象来大致判断是高频收发机的故障还是高频耦合器的故障。然而对于高频收发机，其主要的工作过程是频率合成，变频以及功率放大，对高频通信的话音质量和通信距离都有着不同程度的影响。高频收发机是由多个模块所组成的，其中包括处理器模块，射频/中频模块，频率合成器，频率基准器，电源/音频模块和功率放大器，其中处理器模块控制着收/发单元的所有功能，由于模块性能的下降将导致高频通信出现通话效果不佳或者出现不能完成语音的接收和发射。在高频收发机组件内还有一个静噪电路，这个电路在排故过程中也有一定的帮助作用，静噪电路对高频收发机有自检的作用，特别是在对故障判断很困难时，关闭静噪电路去听噪音背景声，这样可以对高频收发机的自身工作性能进行判断，这也是一种排除相关故障件的方法。
在排故过程中应该还注意这样一些问题，在安装高频收发机和高频耦合器时应该特别注意收发机和耦合器之间两根同轴电缆的链接线，这两跟线很容易接反而造成高频通信系统不工作。高频收发机和高频耦合器安装在后设备舱内，具置如图2。
这种部件的布局可以说是CRJ-200飞机设计上的缺陷，因为在这个区域范围内邻近APU，一号、二号液压系统，滑油散热系统，空调系统的ACM，这些系统都会出现滑油和液压油的渗漏，长时间必然对该区域的安装部件存在油污染的情况，高频收发机和高频耦合器之间有同轴电缆的连接，还有波导管等部件，长时间机器表面被大量的油污所覆盖，这将会影响到机器的散热，降低了机器本身的使用寿命。同轴电缆的接头处也覆盖了大量的油污，长时间慢慢渗透进入接头内，在实践工作中也碰到拆装高频收发机和高频耦合器时，发现同轴电缆接头内有少量的油污，这将导致高频收发机和高频耦合器信号传输出现衰减。这要求在安装机器时对接头的连接要特别注意。
对于CRJ-200飞机的高频故障还可以根据FIM23-12-00来进行排故，但是要根据FIM来进行排故的话，在MDC（维护诊断计算机）的当前状态页必须出现和高频相关的故障信息才能依据FIM进行排故，这也是CRJ-200飞机在FIM设计上存在的缺陷。在实际工作中大量的有关高频的故障出现时，MDC的当前状态页是没有任何信息出现的，那么我们是不是就束手无策，失去排故得方向了？如果有相关的信息，利用FIM是可以很方便地解决问题的，但是在没有相关的信息指引时，就只能应用上面笔者所总结的一些思路和经验来进行排故，也就是说在故障现象很模糊的情况下，运用高频收发机和高频耦合器的工作原理和自身特点来进行排故是一个很好的方法，能快速确认故障点及时排除故障。
2总结
城际铁路通信系统承载的主要业务，有电路域数据话音业务和分组域数据业务。具体如表1所示。电路域数据话音业务对实时性要求较高，又要十分准确地传递信息，具有最高或者较高的优先级；分组域数据业务对实时性要求较低（与电路域业务相比），突发性强，有一定的数据量。本文将跨层设计应用于城际铁路无线通信系统中，根据业务类型的不同，在物理层和链路层进行AMC－HARQ跨层优化设计。AMC－HARQ跨层自适应传输的系统模型如图1所示。
物理层釆用自适应调制编码技术，根据业务类型分类，制定M种调制方式和编码方式。首先，接收端通过信道测量技术，估计出信道质量信息，并通过反馈信道，将信道质量信息反馈给发送端；然后，发送端根据接收到的信道质量，选择下次传输要使用的调制编码阶数。MAC层采用同步并行停等协议即HARQ协议。首先对各数据帧分别进行CRC编码，级联构成数据帧进入物理层。物理层使用FEC编码对整个数据帧进行编码，然后存入缓存用以进行重传。接收端经过译码、CRC校验后，回送确认帧。确认帧包含了帧确认号和重传比特向量。
帧确认号表示链路层上一个按序接收的帧的序号，重传比特向量比接收窗口长度（W）小1的比特向量，即长度为W－1。比特向量表示当前接收窗口的所有帧接收情况，如“1”表示需要重传，“0”表示接收成功。由于重传比特向量是接收窗口的历史移位记录，即使当前的确认帧因信道变化而丢失，确认帧也不应重发，因为后续的确认帧包含历史的接收记录。确认帧格式如图2所示。收发双方的链路层都缓存W个数据帧。发方维护发送缓存和重传列表，发送缓存中保存着当前发送窗口中未确认的帧，重传列表中保存了待重传的帧序号。收方的接收缓存保存当前接收窗口中乱序的数据帧，当接收到的帧有序后，链路层向。
2AMC－HARQ跨层自适应传输性能分析
本文使用Matlab仿真工具对基于AMC－HARQ跨层自适应传输系统进行仿真分析，模拟信道使用瑞利衰落信道模型，每个数据包中含信息位500bit，通过1／3码率的卷积码，仿真包数目每次1000个，结果取6次平均值，同时假设CRC能正确校验。在物理层，提供不调制、BPSK、QPSK、8PSK等4种传输模式，系统可以根据AMC中每种传输模式的瞬时误包率（PER）和接收到的SNR在各种物理层传输模式之间的关系，自适应地选择合适的调制编码方式。在链路层，要综合考虑时延、误包率和吞吐量，真正满足城际铁路不同业务的QoS要求。设置最大重传次数为N＝0、1、2，测试在不同干扰条件下，不同的业务类型的成功率，见图3，图4，图5。可见，通过AMC－HARQ跨层自适应传输方案，当链路层重传1次，可以在5％干扰情况下实现95％的接收成功率；链路层重传2次，可以在5％干扰情况下实现99％的接收成功率，在10％干扰情况下实现94％以上的接收成功率。
（一）网络拓扑结构和组网技术
一般来说，在系统运行的过程中，组网方式的合理性，在一定程度上关系着以太网运行的可靠性和高效性。随着现代技术的不断发展和我国电网的进一步深化改革，变电站的智能化程度也越来越高，从当前我国组网方式的运用现状来看，可以将其简单概括为：新组建的网络将系统的性能和功能要求作为基本前提，采用优化节点分布和网络结构的方式，一方面可以有效提高变电站通信系统的信息化水平，另一方面还能实现投入与效能的均衡化。
（二）以太网交换技术
所谓以太网交换技术，主要指的是在以太网运行的过程中，具有性能高、操作简单、密集高端口以及低价特点的一种交换产品，将这一技术运用在变电站通信系统中，在一定程度上可以有效提高通信系统的安全性和可靠性。一般来说，在网络系统中，之所以会提出交换技术这一概念，主要是为了进一步改进网络系统的共享工作模式。从当前我国以太网交换技术的使用现状来看，有三种交换技术被得到广泛地推广和运用，分别是信元交换、帧交换以及端换。随着现代科学技术的不断发展，在以太网运用领域出现了三层交换技术，一方面改善了在明确划分局域网中段之后，只能通过路由器对网络中子网进行全面监督和管理的局面；另一方面也解决了由于传统路由器的复杂、低速而导致网络产生瓶颈的问题，有效提高通信系统的工作效率。
二、加强变电站通信系统可靠性的有效策略
（一）双以太网冗余的实现
在对变电站结构进行全面仔细地分析之后，我们可以知道，IED具备完全独立的两组隔离变压器、控制器、通信电缆以及收发器等。一般来说，每个通信设备都具有个体差异性，在通信冗余协议的实现上也存在着一定的区别，但是具有相同的基本原理。所以，我们在实际的研究工作中，在解决一个通信设备的问题之后，就可以解决其余通信设备的问题。IED可以采用回环测试的方式，对系统中的链路进行全面地检测，确保通信系统的正常稳定运行。在实际的工作中，可以将这两个接口都与协议栈绑定，并且具备控制层访问的不同媒体地址。通常在完成以太网与热备用的连接之后，系统是不具备信息发送功能的，但是由于充分考虑到链路会在发生故障时被切断这一因素，所以需要对设备进行不断地改进，确保系统信息接收的通畅性。系统在正常运行时，利用工作接口IED设备可以在网络中传送信息，在进行回环检测时，如果IED发现系统故障，就可以马上发出命令，对热备用接口进行设置，确保其通信控制器可以进行信息发送，并且将全部信息从工作接口的主链路上转移到热备用接口的链路上，这样一来，就算工作信息接口发生故障，备用接口也可以完成信息接收任务，在一定程度上可以为变电站通信系统的可靠性和稳定性提供有效地保障。在变电站通信系统运行的过程中，双以太网结构将热备用作为主要工作方式，在对链路进行切换时，不可避免会发生延时的情况。同时，由于每个IED之间都存在着个体差异性，不同交换机和IED在进行协议配合时，往往存在着一定的区别。所以，针对这一问题，在实际的工作中，还需要不断地研究和改进，只有这样，才能确保通信系统的安全稳定运行。
（二）环网冗余的实现
从当前我国双以太网环网的运用现状来看，通信系统在运行的过程中，主要是通过交换机来实现信息接收和发送目的的。一般来说，不同厂商生产出来的交换机具有一定的区别，为了确保系统的安全稳定运行，厂商在生产交换机时，可以采用生成树系列的标准协议，这样一来，就可以通过交换机构组成相应的环路，为变电站通信系统可靠性的提高奠定坚实的基础。通信系统在运用环网结构时，在信息传输的过程中，为了避免环网中信息的循环传输，可以对交换机进行重新设置，将两个端口分别设置为阻塞态和转发态，这样一来，信息就可以在系统中进行无障碍传输，在一定程度上可以有效提高系统的可靠性。除此之外，通信线路在正常工作的过程中，系统在传输信息时，也需要通过诸多的交换机来完成，同时，将交换机的1、3、6端口设置为阻塞态，这样一来，该端口就不能进行信息传送。站控单元可以利用交换机的7—3—1—2端口将控制信号传送到保护单元，并且在传送的过程中，不会出现循环发送的现象，有效保障了系统传输的可靠性。在变电站通信系统运行的过程中，当1、3这两台交换机的链路出现故障之后，3号交换机在接受到系统的命令之后，会自动对环路进行全面仔细地检测，如果发现该链路无法保持通畅状态，则会对它的端口进行重新设置，将阻塞态变为转发态，并且及时通知其它的交换机，在进行信息传输时，选择其它的转发路径，这样一来，就不会出现因为其中一台交换机故障，而导致整个系统信息被阻塞的现象。同时，在环网冗余协议中，延时的时间通常保持在1—3s，不仅可以确保整个通信系统运行的可靠性，在一定程度上还能有效提高工作效率。但是，通常在正常情况下，备用链路完全处于闲置状态，端口和宽带的利用率相对较低。
三、结束语
项目的主要研究内容为构建信息通信系统状态检修体系，明确信息通信系统的典型构成及信息通信状态检修准确定义，为工作开展树立明确目标和范围。研究软件评价相关数据采集、指标体系及方法，从技术评价、安保运维评价和设备评价三个角度进行软件运行状态特征量收集、评价指标的建立，并引入参考权重理念实现软件评价。基于设备/软件相关评价结论，从业务系统评价、支撑系统评价和综合系统评价三个层面形成系统层面的评价体系。形成系统风险评估机制，根据状态评价结果及风险评估参数对设备和系统两个层面进行风险评估，并计算出相应的资产损失、系统性能下降风险和数据丢失等安全风险。构建系统故障诊断方法，通过对系统的组成部分设备与软件的相关运行情况、故障情况及评价结论等信息的分析，对系统故障及异常进行预警分析，给出针对性较强的处理建议。
2项目建设目标
（1）建立信息通信系统状态检修体系，基于现有信息通信设备状态检修工作开展的前提下实现软件、软件与硬件构成的系统的状态检修体系的建立。（2）建立IMS、一体化安全运维系统的数据接口，实现软件的监测数据接入。（3）构建软件、系统的评价指标体系，结合软件和系统特点实现评价指标抽取、评价指标分类及评价方法的制定。（4）建立系统评价模型，从业务系统评价、支撑系统评价和综合系统评价三个层面形成系统层面的评价体系。（5）形成系统风险评估机制，根据状态评价结果及风险评估参数对设备和系统两个层面进行风险评估，并计算出相应的资产损失、系统性能下降风险和数据丢失等安全风险。（6）基于设备和软件的在线监测预警数据，结合项目对系统各组成设备和软件的关联关系，智能分析系统故障原因，软硬结合实现系统故障诊断并给出辅助处理建议。
3项目研究路线
一是进行项目范围定义及相关关键概念的归纳总结，形成系统的典型构成、信息通信系统概念、信息通信系统状态检修工作等内容界定。二是全面调研现有信息通信设备、软件和系统现状，实现对其关联关系、组成结构的分析，建立相应模型分类。三是研究探索软件及系统评价模型和方法，建立相应指标体系、评价流程以及设备/软件和系统的评价影响模型。四是研究软件与系统风险评估模型。五是研究软件及系统的故障诊断方法，结合设备和软件的监测数据和故障情况，为系统故障和异常的预警分析提供细化处置建议。六是严格项目管理，制定可行的项目管控措施。
4结束语
1.1技术特点MSTP的出现迎合了电力二次系统针对各类通信业务（如安稳系统、继电保护、远动通信、电力系统信息化等）接入和动态带宽处理的需要。基于SDH系统，MSTP具备集成对多种业务（主要是时分多工TDM、以太网业务和ATM业务）支持的能力，实现了对城域网业务的汇聚。其技术特点大致有以下几点：1）延续了SDH技术的诸多优势：如具有杰出的网络倒换保护性能和良好的TDM信号业务支持能力，能很好地兼容现有的TDM信号业务。2）对多种协议的支持。对多种协议支持以增强网络边界智能硬件性能，通过对各种业务的交换、聚合或路由划分来筛取不同种类的传输流，使MSTP对多种业务支持的能力得以实现。3）可支持波分复用（WavelengthDivisionMulti⁃plexing，WDM）扩展。MSTP的信号类型随所处网络位置的变化而发生变化，如MSTP设备被置于核心层时，信号类型最低可为OC-48，并能扩展为密集波分复用信号；当MSTP被置于汇聚层和接入层时，其信号类型则变为OC-3/OC-12，且可在必要时扩展至支持密集波分复用（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM）的OC-48。4）支持动态带宽的分配。MSTP具备支持虚级联和级联的功能，因此MSTP可对所用带宽进行灵活多样的分配，其通常的带宽可分配颗粒为2Mbit/s，某些厂商甚至能将带宽可分配颗粒调整至576kbit/s。基于此，MSTP不但可以满足对SDH帧中的列级别以上带宽的分配需求，还能通过支持其链路容量调整机制（LinkCapacityAdjustmentScheme，LCAS）技术，动态地配置、调整链路带宽。5）提供综合网络管理功能。拥有对不同协议层的综合管理能力，有利于MSTP管理和维护网络[5-6]。MSTP管理涵盖整个网络，无论是对网内性能的告警监控还是对业务的配置，均基于直接为用户提供的网络业务。配置MSTP网管上的业务时，仅需要配置好网络业务的源、宿及相应的时隙、端口等参数，网络业务便能快速自动生成，避免传统的SDH系统需逐个对网元相关参数进行设置的繁复操作，进而实现业务的快速开通。此外MSTP还具备一些非电力通信需要但被运营商广泛使用的功能，如计费和带宽租用等。
1.2MSTP技术在电力通信中的应用广西某市地区电力通信网涵盖网内20多个变电站，每个变电站建立一个网元节点，组网采用产自UT斯达康公司的NetRing系列光传输设备，该系列设备均具有MSTP特性。其中NetRing10000-（IV2）系列设备主要针对大型网络的骨干网和城域核心层需求设计，是高集成STM-1/4/16/64（155M/622M/2.5G/10G）多业务传输平台，具有大容量高、低阶交叉连接矩阵，分插复用功能及Ethernet/ATM信元交换功能，最大交叉连接能力为512×512VC-4，4032×4032VC-12。此外该设备可按实际需要，灵活配置成2.5G或l0G，可平滑地由2.5G升级到10G。基于NetRing传输平台，该市地区电力通信网为电力系统提供了多条符合实际生产管理和管理信息需求的通道，如地区级综合数据网通道，承载的业务包括：综合信息化管理、电力统一通信、电视电话视频会议系统、营业所及变电站在线视频监控；地区调度数据网电力调度自动化、电能在线计费、电网一体化运行智能、VoIP（VoiceoverInternetProtocol）调度电话等。保障了该市地调与各变电站之间、发电厂之间及厂站间的各类专线信号；供电局与各下属二层机构之间的专线信号的信息传递与交互。
2MSTP设备的日常维护与故障分析
2.1MSTP设备的日常维护作为一项综合性较强的工作，MSTP光传输系统的日常维护项目很多，例如对光缆设备的定时巡视记录、设备电源清洁保养、配线架端子测试等。下面是MSTP设备日常维护的一些简单但值得注意的要求：1）供电电压不可超限。传输设备可正常工作的直流电压范围是-57.6～-38.4V，即MSTP设备的直流电压允许范围为-48±20%V。2）保证设备的运行环境。通常MSTP设备的允许机房温度是0～40℃，但根据实践经验，通信机房的建议保持温度约为25℃[7]。3）设备应按照行业规范采用三地联合接地，综合通信大楼的接地电阻要求小于1Ω，普通变电站内通信点接地电阻要求小于5Ω，否则雷击打坏设备的概率会大大增加；另外接地线的长度最好小于30m，并且尽可能短；两个接地体在最近点用导线短接。4）禁止小角度弯折尾纤，避免经常打开光连接器。5）网管、本地维护终端（LocalCraftTerminal，LCT）用电脑应专机专用，严禁挪作他用，以免电脑中毒瘫痪。6）插入单板时，先将单板的上下边沿与机框的左右导槽对齐，然后沿左右导槽慢慢推进单板，直至其刚好嵌入母板。更换单板时，在更换前要确认待换单板与在用单板型号一致。
2.2MSTP设备的故障分析高效地开展MSTP设备维护工作是电力通信网络安全稳定运行的保障。但由于网区内各个站点之间、厂站之间的距离较远，因此能否准确分析并定位故障，是MSTP设备故障处理中极为关键的切入点。与传统SDH故障定位方法一样，MSTP设备的故障定位也遵循“先系统，后单站；先线缆，后设备；先设备，后单板；先线路，后支路”的准则。通信检修人员可结合设备网管、光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer，OTDR）等测试仪表，充分利用性能事件、环回、在线检测帧等技术手段，分步、有计划地对MSTP设备故障定位。在故障出现初期，先分析告警的可能成因、相关业务流向及性能事件，初步判断后，再逐步缩小故障点的范围；然后通过分别对支路板和光板进行逐段环回（注意设备参照点）的方式，排除外部干扰，把故障点定位到单站，接着到单板。在MSTP设备故障处理过程中，首先应该排查SDH层面的问题，较为常用的SDH故障定位方法有告警性能分析法、仪表测试法、环回测试法及替换法等。1）告警性能分析法。该方法借助网管捕获有关的性能及告警信息，定位潜在故障。检修人员通过网管可以获得每一个站、每一块单板故障的详细情况；全网设备的故障状况，以及业务两端间的告警信号；告警信号的产生、结束时间和所有历史告警信息。例如检查网管时如果发现网管报TU-AIS和TU-LOP等SDH层告警，就可初步判定单板硬件有问题，需准备更换故障板件。2）仪表测试法。该方法需要采用各种仪表（如2M误码仪、万用表、光源、光功率计、以太网测试仪、SDH分析仪等）检查传输设备的故障点。如：用2M误码仪检测业务信号通断情况、误码数量；用光源、光功率计测试相关设备的收发光状况；用万用表检测设备的直流供电电压，判断是否存在电压越限影响设备运行的问题。用仪表定位故障的方法很有说服力，但前提是故障现场需要备有相关的仪器仪表。3）环回测试法。该方法使信号在网元的Tx、Rx端口间环回流转，藉此定位故障。环回测试法的两种典型方法：硬件环回和软件环回。硬件环回又分光接口、电接口两种，其中光接口的硬件环回，用尾纤或借助光纤配线架（OpticalDistributionFrame，ODF）配线端子，使光接口板的Tx端口和Rx端口互联；电接口的硬件环回，用电缆线或经由数字配线架（DigitalDistributionFrame，DDF）配线端子，将电接口板的Tx端口与Rx端口连在一起。软件环回则是指通过网管下发命令环回某一网元中的某一单板，又可分为内环回和外环回两种，如图2、图3所示。软环回的对象相对较多，包括电支路、光支路、光线路等。在分段自环设备的各种不同位置点后，便可将故障点从纷繁的信息中剥离出来，继而排除故障。值得注意的是，硬件环回光板时必须视具体情况在光板加入适当衰耗，以免损坏光板4）替换法。该方法是使用正常部件去替换疑似异常工作部件，以达到定位、排除故障的目的。这里的部件，是指与设备相关的物品，如线缆、单板、模块甚至于芯片等。这种方法在排除传输外部设备问题时应用较多，当故障被定位到单站后，替换法则更多地用于排除站内设备单板或模块的问题。通过上述方法排除SDH层面的问题后，检修人员可以转入以太网层面对故障进行定位。实践中一般采取环回手段+Ping和测试帧定位以太网层面的故障。例如在本端MSTP设备以太网单板端口Ping对端路由器或者交换机的IP地址，若能Ping通，则可基本确认本端设备以太网层无异常，Ping包的格式有很多种，常用的Ping包格式如下：pingxxx.xxx.xxx.xxx-11000-t11000表示数据包的包长是1000，-t即持续不断Ping包。其中的包长可视具体情况设定，在测试时不妨同时多开几个Ping窗口来尝试。如果Ping不通，则考虑检查线缆、网线、设备等硬件工作正常与否，在排除硬件方面的问题后，应在网管或LCT排查网元上的端口工作模式的设置、TAG属性、封装协议的匹配、虚容器（VisualContainer，VC）通道捆绑情况、端口VLANID的设置等，假如这些设置均被正确配置，但网络还是Ping不通，此时就应考虑检查两端站点路由器循环冗余校验码（CyclicRedundan⁃cyCheck，CRC）的配置情况。较常见的，如本端设CRC校验，对端不设CRC校验，也会造成Ping不通。但是即便Ping包正常也不可轻易认为本端MSTP设备以太网层无异常，因为当端口工作模式配置不正确时，也可能出现小流量Ping包能通过但大流量Ping包存在时延或丢包的现象。此时应考虑查验本端站点与对端站点设备的使能流控设置一致与否，两端设置不一致的情况下，大流量Ping包很可能存在丢包现象，故建议双方都关闭流控。此外这种现象也可能与带宽配置不够有关，带宽配置不够有用户业务量小但突发业务比较大或用户业务量大两种情况。带宽是否充足可通过多绑定几个2Mbit/s的方法来验证。针对基于多协议标记交换（Multi-ProtocolLa⁃belSwitching，MPLS）的报文类型或基于VLAN的报文类型的故障业务，最有效的手段是借助以太网性能分析仪辅助定位故障点，如果现场没有相关的测试仪表，则可借助“模拟发包”类的软件，使用计算机网卡模拟设备发送业务报文的办法来定位故障点。当涉及用户内网时，tracert也是一个非常实用的命令，其可用于圈定IP数据包访问目标所采取的路径。通过跟踪数据包的访问路径，检修人员可以了解数据走向，缩小故障范围，有助于故障信息的定位和处理。
3结语
首先，在进行风力发电场通信系统的系统设计过程之中，要严格按照电力系统设计的基本原则完成风力发电场内部各种基本设计，并在完成风力发电场的基本设计的过程之后，再进行相应的风力发电场通信系统设计；其次，在进行风力发电场通信系统设计的过程之中，要充分的分析风力发电场在通信系统之中扮演的角色，并根据相应的电信业务的计算，对风力发电场的通信规模进行设计，并对风力发电场的通信容量进行设计，规划好风力发电场通信系统；然后，在进行风力发电场通信系统设计的过程之中，要充分的考虑到如何进行区域通信网络共享，帮助风力发电场充分的利用到区域的通信资源；最后，在进行风力发电场的电力通信建设方案的设计和技术方案的规划的过程之中，要充分考虑到风力发电场的实际通信需求，与此同时，还要充分考虑到风力发电场的远期发展的情况，提出可行的通信设计方案（一般情况下至少要设计出两套较为合理的方案），在进行设备的选型和购买，完成风力发电场的电力通信建设过程。
2风力发电场通信系统设计方案
2.1风力发电场通信系统光纤通信设计方案。风力发电场通信系统光纤通信设计的过程之中，要根据风力发电场的实际施工环境进行对光缆类型的选择。例如，在进行风力发电场电力通信系统的架设光缆的选择的过程之中，如果在线路架下方有地线就需要选择OPGW光缆，如果在线路架下方没有地线，则需要选取ADSS光缆。在进行电力通信系统的光缆数量的确定的过程之中，要根据电力通信系统的传输长度以及针对电力通信系统的线路保护的原则来进行选择。例如，如果电力通信系统的线路长度如果是在六十千米之下，还需要对电力通信系统之中对两个相互独立的传输通道进行保护，就需要为电力通信系统建立两条光缆。如果如果电力通信系统的线路长度如果是在六十千米以上，只需要对电力通信系统之中的一条传输通道进行保护，就只需要架设一条光缆。在进行风力发电场通信系统光纤的配置的设计过程之中，也要针对实际的情况进行对风力发电场通信系统光纤的配置进行设计。例如，如果进行电力通信系统的线路保护过程之中涉及到了两个光纤的通行通道的，就需要使用两个2Mbit/s的光纤专用通道来进行设计。如果进行电力通信系统的线路保护过程之中只涉及到了一个光纤的通行通道的，就只需要使用一个2Mbit/s的光纤专用通道来进行设计。与此同时，在进行完光缆的设计过程之中，后续的设备选型要满足光纤选择的需求。
2.2风力发电场通信系统载波通信设计方案。在进行风力发电场通信系统线路的设计过程之中，要充分考虑到线路的实际高频保护问题，具体的来说，目前的高压线路主要有500千伏、220千伏、110千伏、35千伏这几种，这就需要针对不同的电压数值进行风力发电场通信系统载波通信设计，并专门规划好相应的载波通道。在载波通道的开通过程之中，要充分的考虑到风力发电场的内部的载波现状，保证所选取的载波频率的筛选不会干扰的风力发电场通信系统载波通信的正常运行，与此同时，还要求所选的载波机的型号和风力发电场通信系统的设备选型保持一致。
2.3风力发电场场内通信系统设计。所谓风力发电场场内通信系统设计，主要满足的是风力发电场内部的各个用来发电的风力发电机机组与风力发电场的升压站监控主机之间的通信连接系统的功能的发挥。在进行设计的过程之中，要满足以下几个方面的设计原则：首先，要保证风力发电场的升压站监控主机可以有效的对用来发电的风力发电机机组进行控制，还需要使用光缆将风力发电机机组和升压站监控主机有效的连接在一起，保证升压站监控主机对风力发电机机组的实时监控；其次，进行设计的连接用来发电的风力发电机机组与风力发电场的升压站监控主机之间的光缆要满足相应的通信频率和载波频率的要求；然后，为了保证信息传输的可靠性，还要求架设相应的通信支路，并杜绝这些通信支路之间的相互干扰；再者，风电场内通信光缆的埋设方式应当采用直埋敷设的埋设方式，当风力发电场内部的架空线路走向与风力发电场的通信电缆的走向相同的时候，就可以有效的利用风力发电场内部的架空线路同杆架设的架设方式，以便于有效的减少电缆沟的施工，与此同时，电缆一般情况下要选用铠装电缆；最后，要保证好通信设备的接地操作，保证通信过程的安全运行。
3结束语
关键词：串行通信无线通信机器人
足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集密集型项目，融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与图像识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调以及无线通信等理论和技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统，又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务，使研究人员利用各种技术获得更好的解决方案，从而有效促进各个领域的发展。其听理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域，从而有效推动国家科技经济等方面的发展。机器人足球从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域的基础研究和高技术发展水平。
目前，国际上有机器人足球比赛分为两大系列——FIRA和Robocup。本文所要论述的系统所应用的F-180小型足球机器人比赛就是RoboCup系列中应用较广泛的一种。
F-180小型足球机器人足球比赛的示意图如图1所示，比赛双方各有5名机器人小车在场上。足球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置；从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。
其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环，它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的，从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动，要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。
1系统的设计及实现
比赛中从摄像头来的视频信号经过计算机处理之后得到控制小车用的数据信息，而无线通信系统的就是将这些数据信息及时准确地送达场上的每一个机器人小车，系统采用广播方式，各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据，从而进行决策与行动。整个系统的框图如图2所示。
1.1发送端的硬件设计
发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制，计算机通过串行口发送数据，经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。
所采用的PIC16F877单处机是MICROCHIP公司推出的8位单片机。采用RISC指令系统和哈佛总线结构，最高运行的时钟频率可达20MHz，因而指令运行速度快。它有很宽的工作电压范围，可直接与3.3V的PTR3000无线通信模块配合使用。
TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器，采用NORDIC公司的nrf903无线收发芯片，工作频率采用国际通用的数传频段ISM，频段915MHz，工作频率可以在902MHz～928MHz可变。采用GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制。灵敏度高，达到-100dBm，最大发射功率+10dBm，工作电压为2.7V～3.3V。它最多有169个频道，可满足需要多频道的场合，最高数据速率可达76.8kbps。因而完全可以满足小型组机器人通信的数传速率与距离的需要。
本系统中PIC16F877就是采用20MHz的时钟信号，能够满足即时收发数据以及编码的需要。整个系统中包含两种电源，无线通信模块的电源为3.3V，而MAX232又需要+5电源。信号线的连接也要考虑两种电平的匹配问题，在必要的地方要加上电平转换电路。
首先单片机要接收来自计算机端的数据，计算机串口输出的信号经过MAX232由232电平转换为TTL电平。但是由于单片机采用3.3V电平，因而MAX232输出的信号需经过电平转换才能输入单片机，电平转换可以采用TI公司提供的典型电平匹配电路（见图3），也可采用74LVCXX系列逻辑门来转换。
由于PIC16F877只有一个异步串行口，因而要通过16C550通用同步异步收发器（USART）芯片来扩展一个异步串行口。这样就可以保证从计算机串口输出的数据与无线通信的数据速率不同，从而使原始数据经过通信编码及打包数据量增加之后也能及时传送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实现半双工通道。系统的电路图如图4。从图4可以看出PIC单片机采用并口对16C550进行初始化配置。由于16C550共有10个寄存器，且占用了8个地址，因而PIC单片机用RA0、RA1、RA2三个通用I/O口做地址线选择16C550的各个寄存器。单片机可以不断通过RB1、RB2引脚检测TXRDY、RXRDY信号获知ST16C550是否接收到数据，还是已经发送了数据。还可以通过把16C550设置成中断方式使每接收到一个字节数据便产生一次中断使INT信号有效，单片机进入中断处理程序，从而使单片机的执行效率更高。
单片机通过自带的异步串行口输出数据到PTR3000通信模块。由于nrf903芯片接收和发送数据共用一个引脚，因而需要其他电路来解复用。最简单的方法就是在单片机的TX引脚先接一个10kΩ的隔离电阻，再与RX和PTR3000的DATA引脚相连。但是这种方法有两个缺点，它会造成发送的数据串入到单片机的接收引脚中，另外发送信号的驱动能力受到了极大的限制。因此，本系统采用了74HC244三态缓冲器作为隔离（见图4中虚线框内所示），并且通过单片机的RB4控制收发状态，因而在半双工方式下发送信号与接收信号可以互不干扰地传送。
对于通信模块工作状态的控制主要包含表1所列的这几个信号，通过单片机的普通I/O口即可控制。
表1PTR3000工作工作模式配置表
PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS
正常工作:接收0000
正常工作:发射0010
掉电模式01XX
待机模式10XX
1.2发送端的软件设计
当系统复位时，单片机首先要对PTR3000无线通信模块和16C550的寄存器进行编程初始化。PTR3000的初始化编程是通过同步串行信号进行的，总共有三个信号CFG_CLK、CS和CFG_DATA，分别连接到单片机RC3、RB7、RC5引脚。PIC16F877单片机本身就有同步串行口功能模块，但是由于PTR3000的同步串行数据位为14位，并非整数字节，而且14位数据必须一次初始化完成，因此实际通过普通的I/O口编程来实现这14位的同步串行信号更方便一些。在整个初始化期间CS信号必须一直为高电平。这14位初始化字的定义见表2。在初始化同步串行信号输出时最高有效位在先。在对PTR3000编程前先其状态为接收状态以免在其他频率造成无线干扰，编程完成后就可以将状态改为发射状态了。
表2PTR3000初始化控制字各位定义
Bit参数名称符号参数
位数
0～1频段FB必须为了10(表示为选择频段915±13MHz)2
2～9频点CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)
10～11输出功率POUT发射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2
12～13时钟分频输出Fup"00"=>Fup=fxtal
"01"=>Fup=fxtal/2
"10"=>Fup=fxtal/4
"11"=>Fup=fxtal/82
接下来对16C550的初始化设置。由于PIC16F877自身的并行口对16C550进行初始化编程设置各个寄存器，需要注意的只是在输出每一个字节之前先要通过RA0～RA2输出相应字节的地址信号。在初始化设置时将16C550的波特率设置低于76.8kbps，以保证接收的数据能够通过PTR3000即时发送。
1.3接收端的硬件设计
接收端装在每个机器人小车上，由于机器人小车的控制采用DSP控制器TMS320LF2407，因而在接收端PTR3000无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。通过PTR3000接收的数据直接输入DSP，由DSP进行解码，从而做出决策和发出控制信号。因而无线通信系统的接收端电路相对发送端要简单得多，只需用TMS320LF2407代替发送电路中的单片机与PTR3000模块相连接即可。PTR3000的初始化编程也就由2407的普通I/O口来实现，只不过在初始化编程之后依旧保持PTR3000处在接收状态。
2协议的设计
2.1物理层的编码设计
物理层的编码设计要根据所采用的物理器件和物理信道的特性来决定。本系统采用PTR3000无线通信模块在接收模块中为了获得0直流电平就需要在所传输的数据中逻辑“0”和逻辑“1”的数量相等。只有满足上述条件接收部分才会获得很高的接收正确率。长时间空闲也会导致接收部分的0直流电平漂移，因为长时间的空闲实际上一直发送的是逻辑“1”。
由于PTR3000的这些特性，很自然就想到采用曼彻斯特编码（Manchester）（也称为数字双向码（DigitalBiphase）或分相码（Biphase,Split-phase）。它采用一个周期的方波表示“1”，而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正负周期各占一半，因而信号中不存在直流分量。在异步串行通信中有一个起始位“0”，因此将停止位“1”长度也设为一位，这样在一个字节共10位信号中也就不存在直流分量了。只是加了曼彻斯特编码之后原来一个字节的数据现在要两个字节才能传送。
图4
有一些数字节，不会在进行曼彻斯特编码之后的数据串口出现，但是在一个字节中也具有0直流分量的特性，也有很高的接收正确率。这类数据字节如：0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。从码型看来其中0xF0码型定时性能是最好的（其码型见图5），它很容易使异步接收器达到同步并且不会发生错误。由于0xF0的这种特性就可以用它做同步码元，在空闲的时间内通信系统就通过一直发送同步码元，使接收端保持同步，而且也可以保持接收模块的0直流电平状态。
2.2纠错编码设计
为了在有一定外界干扰的情况下，保证主要与机器人之间的无线通信依然稳定可靠，必须采取一定的抗干扰措施，这可以采用纠错编码来实现。可以选择纠错编码方案有（14，8）分组码、（7，4）分组码和循环码，需要使用两字节的长度发送一字节的有效信息；（5，2）分组码和循环码，交错码、（21，8）分组码和缩短循环码、（21，9）BCH码、（21，12）BCH码，需要使用三字节的长度发送一字节的有效信息。
系统中使用了（7，4）分组码，并在实际中取得了较好的效果。它的构成方式如下：
假定不做任何处理的原码格式为：
其高四位的监督码为：
A2A1A0
其低四位的监督码为：
B2B1B0
则编码后成为两个byte长度：
1X7X6X5X4A2A1A0
0X3X2X1X0B2B1B0
其中每个字节的最高位作为标志位，用于表示高四位和低四位，高四位用“1”做标志，低四位用“0”做标志。接收端通过检测标志进行重组和解码。对于译码基本方法有维特比译码和使用监督矩阵译码，可根据具体的编码方案灵活选用。
2.3帧格式设计
一般数据帧包括帧头、机器人标识、数据、数据校验、保留字节等内容，通常按照下面的格式排列：
帧头机器人标识数据保留字数据校验
为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重要。一般帧头需要两个或两个以上的字节，并且应该选择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如0xF0、0xCC作为数据帧头。而其它类型的帧（如开球或暂停等命令帧），则可以选择在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等构成。这种帧头组合在一般的数据中是不会出现的，因而可保证帧同步不会出错。场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识来识别属于自己的数据，由于场上只有5个机器人，因而机器人标识只占用一个字节。
1.1通信电源中最常见的一种就是铅蓄电池。
其按种类划分主要可分为富液式和阀控密封式两种类型。且两者有着显著不同的特征。其中第一种电池具有着较长的寿命，同时安全性能也很高，耐用性，可以使用较长的时间所以其被广泛应用在很多的国家中的通信电源设备中。我国大部分应用到电源的地方则主要使用的是第二类型的电源，所以，在铅蓄电池被普遍使用的情况下相关方面的技术水平也有相应的加强。近几年来经常出现变化例如电池的内部空间逐渐变大，能够供电的时间逐渐变长等。新出来的有关的方式和方法也越来越多样化。有一种新型的电池，凭借其能够供电的时间之长，现在已经被广泛投入了使用。在相关的研究和调查的内容中显示，新出现的冷压纯铅板成型的手段。这样就能够在更加进一步的程度上让电池具有更高的寿命和更高的效率和使用更能。
1.2锂离子电池
锂离子电池在不断被投入使用和研究的基础上，技术水平上也不短的提高，应用的范围也在不断地加大。同时在经过技术不断的优化的条件下，锂离子电池能够供电的时间也越来越长，性能越来越好。所以在应用的范围方面也逐渐扩大，就目前来看，不仅仅能够被使用在便携产品的使用方面，还能够被应用在后备电源，车辆机械等多个范围中，同时还在逐渐的向外扩展。
1.3组合电池
目前，在不断提倡环境友好的前提下，对于电池在使用过程中造成的环境的问题已经日益明显，所以在节能减排方面的要求也出现了越来越多的规定。目前出现的很多环境友好的电池已经占领了市场的很大的一个领域中，例如通过对太阳能，水力能源等多种自然资源的利用来进行发电。然而由于通信电源技术在很多方面有着同其他不一样的特殊化的相关规定，所以在不同的要求和背景下，我们所采用的具体的对策和应急方式也是不一样的。其中最主要的就是单独设定的通过采光来提供电源的方式。风、光、柴混合或风、光互补发电系统，光伏发电和燃料电池系统等。
2.通信电源系统的发展和现代化
主要是通过交流电来进行供电的系统。这个系统首先是十分复杂的。包括了以下几个方面的组成部分：首先是降压变压器，高压配电装置，油机发电机，UPS以及低电压的配电屏等相关的组成。所以这个系统的交流电源有以下几个部分组成：通过油机来进行电源供应的系统。后补的电源系统，UPS的供给电源设备。首先来进行第一种的介绍。由于油机发电机。出现市电不足的情况的时候，发电机就会自动来给系统进行交流电的供给。UPS：这是一种为了能够使得通信电源保持完整的，没有突变并且能够提供持续的稳定的电流的系统。其中包含了多种结构。例如有铅蓄电池，整流器，逆变器和不动态的电源通断控制器等设备。在相关的一切的情况都正常的情况下，在市电的逆变器一起并联并作为一种能够提供交流电流的设备来进行使用。
3.应对通电系统中的多种复杂情况的方法。
我们最终希望达到的目的是为了尽可能减少由于各种通信电源出现故障之后出现的各种通信电路相关的障碍，例如出现的电路中断等相关的情况。在电源平时基本的维护工作被完成了之后，要同系统中系统的实际情况相结合起来，拟定好相应的能够对系统出现的任何障碍和故障顺利应对并解决好的完整对策。从而能够在发生多种事故的时候，有急事解决的对策的出现，来对问题进行完整解决。这样的方式的采用还能够在很大程度维持电源持续工作，使得电源停运的时间大大的缩短。首先，要保证有有效并合理的管理制度，使得相关的管理人员和操作人员能够在事故出现的第一时间达到事故发生的地点，并尽可能在短时间内找出造成出状况出现的原因以及相应的解决方式。要不就应该将一些辅助的设施关闭。让电源能够维持较持久的电流供应。如果出现的相应的交流电的问题是因为交流电配电系统中出现了很多相应的毛病造成的，可以采取的措施是首先要将接触器置于短路的状态，完成之后再进行相应的维修工作。如果没有出现交流电路中的相关的问题，整流电流的输出也是运行良好的，可以首先将电源供应上之后，在进行接触器的恢复工作。
4结语
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