发布时间：2023-03-20 16:15:20
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的系统管理论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
目前，大黄石生态系统面积达48562~72843km2，横跨怀俄明、蒙太拿和爱达荷三州，由2个国家公园、6个国家森林地、3个国家野生动物保护区、3个印第安原著民保护区以及州立土地、城镇和私人土地组成[5]，黄石国家公园是大黄石生态系统的核心。大黄石生态系统是地球上最大的保存完好的温带生态系统之一。热泉特征、野生动物、湖泊、大峡谷以及石化树构成了大黄石的生物多样性和自然财富。其中野生动物包括北美最大的麋鹿群之一，美国最大的放养的野牛群，稀有的灰熊群以及罕见的狼獾和猞猁。生物种类涵盖了67种哺乳动物、322种鸟类、16种鱼类、10种爬行动物和两栖动物、12000种昆虫和1150种原生维管植物[6]。大黄石生态系统内的动物物种丰富度和分布取决于它们之间的相互作用以及它们所在栖息地的环境质量[7]，并且受到了火山地质运动、森林火灾、气候变化以及越来越多的自然和人为的影响。总体来说，大黄石生态系统由气象气候、地质地貌、生物水文和人类土地使用构成，而各要素之间随时间相互依赖、相互影响。如黄石地区独特的间隙泉和温泉受到火山活动的影响；热泉中硫、碳、氮含量对水体底部的微生物(嗜热菌、细菌、古生菌)等产生影响；土壤和水体中的矿物质、大气温度湿度等变化带来植被分布和数量的变化，进而影响着食草动物和狼群的分布和数量。同时，人的因素也不可忽略，人类在大黄石地区的伐木、狩猎、采矿、游憩、居住、工作等活动直接影响了植物和动物廊道；汽车尾气、生活垃圾废水、空调等对大气中温室气体含量的影响，气候变化是引起外来物种入侵的重要因素之一；另外，周期性的森林火灾也对黄石生态系统产生影响，成为维护黄石国家公园生态系统的稳定性及其演化的直接动力之一。
2大黄石生态系统管理的体制适应性
2.1管理机构
大黄石地区的联邦土地在行政区划上由国家公园管理局、野生动物局、土地管理局和国家森林局共同管理，前三者隶属于美国联邦内政部，而国家森林局隶属于美国联邦农业部[7]。1964年，国家公园管理局和国家森林局2个部门通过“理解备忘录(MemorandumofUnderstanding)”达成共识，合作共管大黄石地区，并成立了大黄石协调委员会(GreaterYellowstoneCoordinationCommittee，简称“GYCC”)。之后，美国野生动物局和土地管理局分别于2002年和2012年相继加入GYCC。GYCC作为大黄石地区生态系统管理的协作平台，每年召开一次会议，会上四大政府机构官员与当地利益团体、商业团体、非政府环保组织和科研工作者共同商议区域生态系统管理事务。大黄石地区的生态系统管理的相关组织机构和利益团体及其相互关系如图1所示。大黄石生态系统的分析评估、决策机制、项目实施等事项通过委员会进行统筹协调，各部门力图找到交叉的任务，寻求共同管理大黄石地区资源的机会。其任务是：1)提供公众服务和维持大黄石地区资源方面的领导策略；2)协调国家公园、国家森林、国家野生动物保护区和土地管理行政区规划和监测；3)设置大黄石生态系统为优先考虑对象，并分配资源来实现目标；4)提供联邦、州、地方机构、民间组织和公众之间互动论坛，鼓励在联邦单位和合作伙伴间的协调和共享；5)确定并解决持续出现的新问题，运用相互协作的战略思维；6)减少重复工作，寻求共享信息、资源和数据的机会；7)在法律允许和机构使命的范围内，制定大黄石地区统一的规则、要求、程序和公众信息[8]。在大黄石生态系统委员会的统一合作战略目标下，进一步设立多个专业委员会(简称专委会)实现主要生态系统议题的分项管理，包括水生入侵物种合作社、陆生入侵物种小组、清洁空气合作伙伴、防火安全管理团队、渔业团队、水文团队、白皮松委员会、可持续经营委员会等。专业委员会成员来自与大黄石地区相关的联邦、州立、县机构的管理者和专家。其他还有一些专业组织在GYCC统一协调下参与到大黄石生态系统的管理中，如1983年成立的跨部门的灰熊委员会(InteragencyGrizzlyBearCommittee，简称“IGBC”)，其成员组成包括了联邦政府的国家公园管理局、野生动物局、森林管理局、土地管理局和地质勘探局，州立政府的相关机构以及非政府组织，他们在GYCC的协调下进行灰熊数量的监测和保护[9]。由此可见，目标统一、职能细分的管理形式使大黄石生态系统委员会兼具综合化和专门化的特点。
2.2当前管理内容与形式
2009年，大黄石生态系统委员会的联邦政府机构管理者、美国地质勘查局和来自高校的科学家共同确定了威胁大黄石生态系统的三大外部力量：气候变化、土地使用变化和入侵物种[10]。参与者总结大黄石生态系统所面临的挑战是：“理解大尺度的压力是如何影响生态系统动力及其服务功能的，并在此理解的基础上决定管理景观的最佳途径。”他们确定了研究的需求包括以下几个方面：1)生态系统是如何响应气候变化的？尤其是水系统，高原和林木群落的变化，雪和土壤湿度的改变，以及诸如干旱、洪水、火灾、昆虫骚扰和疾病等干扰过程；2)人类如何影响生态系统？例如如何管理人类聚居才能最小化野生动物生态的影响？放牧、采矿和能源发展这些人类活动是如何改变土地使用和生态系统的？3)是什么促使入侵物种的传播？入侵物种如何影响大黄石生态系统的？气候变化和土地使用的变化如何影响入侵物种以及它们的管理？这3部分的议题可归结为对生态系统中各组成要素之间相互影响的属性、程度、机制和规律的研究，在此科学研究的基础上经设定指标、确立阈值、风险分析等步骤实现生态系统的管理，建立起生态科学研究和管理政策之间的联系。针对气候变化、入侵物种、物种保护、土地使用等问题，各小组通过制定清单普查、监测评估、战略计划、实施计划、管理导则、管理手册等文件落实管理，并定期汇报完成成果和下一步的工作重点。管理内容主要集中在几个方面：1)对生物物种或自然灾害在尺度、范围、结构和功能等属性上进行普查、制作清单，评估其状态并建立监测机制；2)采用适应性管理策略进行生态系统的维持、保护和修复；3)制定物种管理或灾害防治的管理战略(表1)。管理内容细致地考虑了地质、水文、生物资源、气候以及人为要素对于大黄石地区生态系统的作用，旨在生态系统保护、生物资源可持续利用和共享生物资源三者之间达到平衡。既有以生物、环境质量为核心的管理规划，如《大黄石地区灰熊管理指导方针》《大黄石秃鹰管理计划》《大黄石地区空气质量评估》《大黄石地区白皮松策略》等；又有将人类及文化的多样性视为生态系统的一部分而进行的管理规划，如《冬季游客使用管理：多机构的评估》《春秋季大黄石地区游憩评估》等(表1)。
2.3管理途径
大黄石生态系统管理涉及多个部门特别是国家森林局、土地管理局等，如何保证管理目标的顺利实现，法律与制度是重要基础。早在20世纪60年代美国森林局与国家公园局官方就达成了大黄石协调管理共识，围绕野生动物问题、火管理计划以及装备政策等开展对话协调，也制定了合作计划与实施方案，但效果不佳，直到1988年国会进入干预，制定促进协调的法案，加快大黄石协调管理政策的改革，促进国家公园局、森林局等部门捆绑政策的制定，1988年大黄石协调委员会成立区域领导团队，负责机构内部以及区域之间长期目标、计划与管理战略的协调等，这样大黄石生态系统管理才进入实质性运作阶段[6]。
3大黄石生态系统管理的特征和借鉴意义
3.1战略上：跨边界的生态系统管理思路
国家公园边界常常是一个理想的和考虑实际成本以及其他因素后妥协的结果，边界的修订与公园游憩特征和机会、操作和管理上的议题有关，例如可达性、地形测量、自然特征、道路等，同时也受到管理授权的影响，如管理可行性、尺度、配置、所有权、成本和其他因素[9]。黄石国家公园的边界虽然已经包含了地热资源和多种野生动物栖息地，但生态格局的演变和生态过程相互作用的范围远远超过了这个边界，野生动物的迁徙和捕食路径不会局限在此边界内，边界之外的气候、地质、水文变化以及人类的生产生活活动都对国家公园边界内的自然资源产生影响。黄石地区从20世纪60年代开始运用生态系统的思想，从单独的边界内的物种保护、恢复扩展到区域景观的尺度；在管理上打破行政边界的阻隔，以黄石国家公园为核心，针对特定保护目标的需要扩大管理边界。我国风景名胜区、自然保护区等保护地均有明确的边界，但由于公园内部及其周围地区管理目标的不同导致了2个或多行政区域在边界处的管理特别脆弱，城镇化、工业化促进保护地边缘地带土地性质转变使物种栖息地受到威胁，生态系统承受的压力增加[11]；另外，目前国内风景名胜区或自然保护区在进行资源调查分析时对区内资源要素与环境属性描述较多，但从生态系统角度对生物体、环境和人为因素之间相互长期的影响规律和分析明显欠缺。黄石公园这种从区域生态系统角度思考国家公园资源有效管理的思想对于我国目前自然保护区、风景名胜区、森林公园等保护地保护具有借鉴意义，即从区域角度构建保护地生态安全格局，这种格局是基于保护地特定保护目标的需要而建立的。
3.2制度上：跨部门的合作协调机制
大黄石生态系统管理跨部门合作协调主要由大黄石协调委员会(GYCC)来实现。大黄石协调委员会的发展历程可以分为3个阶段：1)1964—1991年建立统一框架阶段；2)1992—2005年内部成员扩大和管理内容细分阶段；3)2006—2012年现状成果评估和完善分项规划阶段。从大黄石协调委员会的形成历程来看，其跨部门的合作协调机制同美国和加拿大共管的五大湖流域生态系统的管理框架非常相似(图2)。框架揭示了实施生态系统管理方法的基本过程，其步骤是针对达成共识的生态系统问题制定战略框架、实施行动计划；其特色在于监测评估反馈和利益相关者间协商的反馈。目前我国学界普遍认同美国国家公园的中央集权垂直管理模式要优于我国保护地分权管理模式的观点[13]。实际上美国国家公园的垂直管理模式并不是单向的管理，同样存在多部门协调如同农业部、森林局、土地局、地方利益相关者等，如何有效协调实施是该制度的关键，大黄石生态系统的跨部门合作协调机制为我国建立国家公园制度与政策提供了参考。针对生态系统问题建立统一的战略框架，建立信息和数据的共享机制和平台，加强协调和反馈，政策与法律赋予大黄石协调委员会的权力，保障发展计划的实施。
3.3决策程序上：基于科学研究的管理决策体系
大黄石生态系统的管理决策以大量的科学评估和监测为依据，通过适应性管理框架把科学知识和管理行动统一起来(图3)，通过科学监测和分析能够证实或潜在地改变管理行动[10]。由于生态系统时空尺度变化的多样性，使得生态系统监测的结果可能是非线性的，具有不确定性，导致生态系统管理措施可能会根据科学研究的进展而不断调整、完善。科学家一方面通过设计监测模型帮助管理者理解管理行动及其成果，使管理者和科学家互动；另一方面，在生态资源评估时，管理者可能要求科学家给出更多信息，使科学家重新设计数据收集计划，建立监测模型，这就要求科学人员与管理者保持合作，对生态系统进行动态的监测和管理，目的是指导科学研究能够更好地服务管理者，从而不断完善基础数据清单和长期监测项目，揭示更有意义的大黄石地区生态系统现象和所受影响。20世纪60年代以前黄石国家公园猎杀灰狼以增加鹿和野牛的数量使灰狼濒临灭绝，引进外来树种培育风景林，导致生态系统功能严重破坏[14]。这是由于规划决策只注重人的观赏体验需要，忽略生态系统的自然运作规律所带来的后果。生态系统管理提供了一个将多学科的理论与方法应用到具体管理实践的框架[15]。国家公园保护与管理是一项技术性很强的工作，黄石国家公园的教训以及今天在生态系统保护上的成功揭示了基于科学研究的管理决策体系的重要性，我国保护地的规划管理应该在动态的科学研究的基础上进行决策，应依靠多学科的力量，进行生物资源的专项分析，从而避免管理中的盲目性。
4结语
随着科学技术的发展,数控机床越来越广泛地应用在机械制造行业中。在数控加工系统中,传统的NC代码手工编程不仅效率低,而且容易出错;而采用APT语言的自动编程虽然几何定义语句简洁,功能较强,但要求编程人员要熟记系统的语言与规则,一旦出错又不易发现。
本数控加工自动编程系统是基于AutoCAD平台上开发而成的。AutoCAD作为绘图软件在机械设计与制造中应用广泛,如果数控加工系统能够提取Auto2CAD中的图形信息,将会大大简化数控编程,提高生产效率。但AutoCAD是通过图形来表示零件的几何信息的,而数控加工系统采用NC代码手工编程或APT语言自动编程,二者之间信息的描述是不统一的。本系统正是解决AutoCAD与数控加工系统的接口问题,从AutoCAD图形中提取几何信息并进行数据转换,即根据AutoCAD的DXF文件特有的结构,进行二次开发,实现AutoCAD与数控加工系统的集成。
1.DXF文件的数据处理
AutoCAD输出的DXF文件是图形文件的ASCII或二进制格式描述[1],有其特定的格式,常用于与其他应用程序共享数据,对数控编程来说其中有些冗余数据,因此必须经过处理才能方便数控自动编程系统的后置处理模块使用。
1.1DXF文件的结构
AutoCAD输出的DXF文件通常由五个段(SEC2TION):标题段(HEADER)、表段(TABLES)、块段(BLOCKS)、实体段(ENTITIES)和结束段(ENDSEC)组成。但对数控编程来说,最有用的就是实体段,因此要求打开DXF文件,将实体段的有关信息记录下来并保存在GRP文件中。每个实体的格式都是固定的,且都有与它相关的参数(部分参数见表1),实体段记录了每个实体的几何数据。
由AutoCAD绘制的图形,用DXFOUT命令将其生成DXF文件,再由接口程序读取图形信息,其读取程序的流程如图1所示。但由于AutoCAD绘制的图形根据个人绘图习惯不同,导致DXF文件数据是按照实体的绘制顺序排列的,其图元的排列顺序也就不一定是按照零件的拓扑顺序排列的,也就是说它的数据排列可能是杂乱无章的,因此经接口程序处理得到的GRP文件数据也是按照绘制顺序排列的。而数控加工过程是严格按照特定的加工路线进行的,因此要求对GRP文件数据按照给定的加工路线进行排序。
考虑到由于绘图的原因使得相连的线段首尾点的不一致,因此应设定一个有效的容差,以保证组成一个完整的加工路线图。在加工系统中,从每一条线段的起始点开始,加工到此线段的终点止,该终点也就成为下一线段的起始点,然后加工下一线段,因此加工的轮廓是一个由有向、有序线段组成的图形。本系统采用选择法进行排序,即以起刀点为基准,寻找与之相连的线段,该线段作为节点1,记录其始终点坐标值,记终点坐标。接着在GRP文件中搜索其它线段,如某端点坐标与在容差范围内相等,则此线段作为节点2,其终点坐标为;再从余下的线段中查找其始点坐标与相等的为节点3;以此类推,将所有的线段按顺序记录下来,再保存在GRP文件中。
2.NC代码与加工轨迹的自动生成
数控文件是根据零件的几何图形信息和工艺信息进行处理生成的,一般由一个后置处理程序以解释方法执行。即逐条读取GRP文件中的数据信息,分析其数据类型,经刀具半径补偿和脉冲当量处理,再根据NC代码格式文件进行相应的坐标变换和代码变换,生成一个完整的NC程序段,写到NC代码数控文件中。本数控加工自动编程系统具有一定的通用性[2],可以针对不同的数控加工系统生成相应的NC代码,其程序流程图见图2。首先,系统通过人机界面获取加工参数信息,如数控机床型号、主轴转速、切削液、进给速度、刀具号、刀补方式,主程序在调用图形处理模块处理图形数据时,结合加工参数数据生成刀位数据文件。然后根据数控加工系统进行数控编程系统初始化,生成所需的NC代码格式,对已经存在的数控系统,只需调用存在的数控加工系统格式,再对刀位文件进行后置处理以生成相应的NC数控加工代码[3]。
3.WTUAPT的系统结构和功能
在以VisualC++610为工具开发的WTUAPT系统中[4],系统主控模块由图形文件管理模块、工艺参数管理模块、NC代码生成模块、数控指令文件管理模块、加工模拟模块以及通讯模块六大模块组成[4](图3所示)。
3.1图形文件管理模块
该模块实现图形的绘制、编辑、存取、删除及图形数据的显示等管理功能。通过进入AutoCAD绘图软件进行点、线、圆、常见曲线、列表曲线等几何元素组成的工件图形的绘制,并输出31DXF文件。
3.2工艺参数管理模块
通过参数对话框完成起刀点、机床型号、刀具号、刀补方式、主轴转速、进给速度、切削液等工艺参数的输入与编辑。
3.3NC代码生成模块
调用上两个模块的数据信息实现DXF文件数据的读取与排序,获得31GRP文件以及生成刀位数据文件31CL,并可以进行GRP以及CL文件的编辑,最后通过后置处理生成所需的NC代码文件31CUT。不同的数控加工系统生成的NC代码文件后缀名也不同,如3B格式的形式为31TRB,FANUNC-6M为31FSM。
3.4NC代码管理模块
对代码文件进行管理,用户可以根据实际情况对代码文件进行编辑,得到实际所需的加工指令,使系统更具有开放性[5]。
3.5加工模拟模块
经对生成的NC代码进行逆编译[4],生成加工路线,再调用刀具库中的刀具模块,可以实现二维零件的数控加工模拟,以检验生成的数控代码的准确性与合理性,从而进一步优化加工参数,提高首件试切削加工的成功率。
3.6通讯模块
通过接口程序实现计算机与数控机床之间的联机通讯,实现NC代码的自动传送,避免了手工输入或穿孔纸带输入可能造成的错误。
结束语
档案信息自动化系统是一项需要运用多种学科知识，多专业配合，多部门协作，多环节配套的复杂系统工程，系统建设发展到目前阶段，研究探讨对系统的协调组织、加强管理和科学决策，是十分必要的。
加强对档案信息自动化系统管理的目的在于开发应用，离开推进应用水平的提高，就脱离了实际。加强管理的指导思想，一是要积极进取，开拓创新，争取条件采用先进技术；二是要充分掌握系统的综合性、系统性、统一性，统筹兼顾，全面安排，调动各方面的积极性；三是要从现实出发，循序渐进。如何提高应用水平，需要深入考察与自动化系统相关的诸多方面的情况及变化趋势，分析存在的问题，寻求解决的途径。本文试从经常遇到的几个问题，阐述个人的一些看法。
一、推进自动化，必须提高档案标准化、规范化水平
目前，档案信息自动化系统的现状是档案标准化、规范化滞后和应用软件多乱，这些都严重影响了系统整体水平的提高。目前系统的主要矛盾不是硬件设备的缺乏，而是硬件的功能并没有充分发挥。笔者认为对这一问题取得共识是系统建设思想上的一次飞跃，它使我们的观察视野从计算机系统扩大到整个档案信息管理。这一认识上的转变给我们的启示是：档案信息自动化的内涵包括档案工作的各个方面和各个环节，其中首要的是档案业务要规范，档案标准要建立健全和真正实施。档案标准和规范本身也是一个系统工程，要推进档案自动化建设，必须抓好档案标准化、规范化，掌握好两者相辅相成、互相促进的辩证关系。
二、自动化建设要着眼于提高系统的整体水平
根据系统论思想和集成化要求，档案信息自动化建设的着眼点应是整个系统，组成系统的纵向和横向的各个节点都应达到一定水平，并通过网络加以联通，这样才能发挥整体优势，提高系统的综合能力。部分节点甚至一个重要节点的障碍，都可能造成系统的梗阻。当然，要求每个节点的装备水平和应用能力齐头并进是不现实的，不可能“齐步走”。鼓励和支持先进单位提高水平，在一些单位进行较高水平的试点，以取得值得推广的经验，对整个系统是有利的，但其基本出发点应是为了提高系统的整体水平，只有少数先进的节点不可能组成先进的系统。
三、有重点地抓好数据库建设
目前档案信息自动化系统从总体上看仍处于由文件处理向信息管理系统的过渡阶段，完成这一步的关键在于数据库建设。开发和建设数据库系统是国家档案信息工程的核心和基础，是工程的主体。数据库的含义是依托先进的信息技术对资料进行科学的管理和方便的使用。建立数据库系统是一项长期的任务，要经过由低到高、由单个到群体的循序渐进过程。经过试点，数据库经验中最主要的有：领导重视，统一认识，坚持计算机技术人员同档案业务人员协同配合；面向应用，建立“活库”，以利用频率和使用效率考核数据库的“活性”；突出重点，由单一库向系统库发展等。当前若能把综合数据库的完善提高和各单位档案目录库建立起来，通过网络联接形成开放的分步式数据库群，将使自动化系统效率大大提高一步。
四、慎重选定技术路线
信息技术的飞速发展成为当代技术革命的主要特征。目前，对我国档案信息自动化工程影响最大的技术是微机工作站、服务器性能的提高，网络技术的成熟及数据库技术和应用软件开发工具的发展。网络技术的发展促使局域网、广域网以及信息高速公路的建设和开通。在信息技术发展日新月异的条件下，选择档案信息自动化系统的技术路线是十分重要的，应当推行适应的先进技术，使经济效益的合理性和技术的先进性相统一，技术路线的选择要符合我们的实际。档案部门对先进技术的潜在需求很大，但现实的需求又往往跟不上，宏观监测需要的信息量和使用频率同微观经济需求有很大差别，因此不断发生买了设备不能充分利用，建了网络而传输量很少的情况。要实事求是地分析现状，充分考虑先进技术的发展，再进行每一项具体的决策。
五、实事求是地改进管理体制
集中统一是管理任何社会化大生产所必需的方式，信息自动化这一高新技术系统也不例外。人机结合是自动化系统的建设方针，其含义为档案业务人员直接使用微机开展工作，这亦是研究自动化系统管理时必须考虑的原则之一。档案信息自动化系统的管理体制，要能使高度集中管理和方便使用相结合。目前我国档案信息自动化系统的管理体制，同时存在集中统一管理不力和使用不方便的问题，主要方面是集中统一管理不力，这同我国档案工作是在各专业基础上发展起来的和系统建设从“微机起步”有关。应下决心解决分散现象，从管理制度上保证业务技术规范、标准，硬软件的选用，上下各个层次和各专业办公自动化等都应纳入统一的档案信息自动化系统管理之中，实行集中统一管理，不能各行其是自建系统，造成信息分割和资源浪费。也要下决心解决方便使用的问题，如长期将档案部门的“硬任务”集中于一个部门，在档案部门这一信息系统之内再组建一个“档案信息系统”，就很难提高档案工作整体水平。建立集中统一管理下的分散式系统，是较理想的模式，但这种高技术结构，必须有较强的管理能力和技术能力，不具备这些条件，从集中向分散过渡，反倒有可能退回到分散式。
六、充分发挥系统建设资金的使用效益
档案自动化系统建设是档案部门投资最大的项目，在资金筹集和管理使用方面，较好的做法是多渠道筹措资金，实行中央拨款、地方拨款、单位自筹和争取外援相结合，资金使用上做到按项目管理，进行项目论证并跟踪考核。目前存在的主要问题之一是没有在国家和地方财政长期建设发展计划中立项，档案信息自动化项目资金大多通过领导特批解决，为此耗费了各级档案部门领导很大精力。“九五”建设规划被国家经济信息化联席会议作为国家经济信息化优先发展的重要工作之一，定名为“金信工程”，为档案信息自动化系统列入国民经济和社会发展计划打下了良好基础，但要落到实处，还有许多工作要做，各地也应及早积极争取。存在的问题之二是在资金管理上不够科学合理，有分散和浪费现象。如有的项目因各种原因不能充分发挥应有作用，这都有待于今后注意改进。
七、重视人才管理
推进档案信息自动化的关键是人才。加强培养教育，造就一大批复合型人才的重要性，已被广泛关注。档案信息自动化系统的骨干力量是计算机技术队伍，其素质水平直接影响自动化水平的提高。当前有些单位的队伍不稳，有人才流失现象。计算机技术人员的培养教育和管理是一个重要课题，要有针对性地对他们进行政治思想教育，培育其事业心和奉献精神；有计划组织进修，掌握信息技术的新知识；在工作条件和生活待遇上给予关心和照顾，解除其后顾之忧；研究专门人才成长和流动的规律，以形成最佳人才结构等方面都需要给予重视。在管理上，还需要研究如何增强计算机机构和人员的活力，例如
引入竞争机制，对某些项目实行项目管理，在保证完成档案建设的前提下，开展对社会有偿服务等等。
关键词：低压电力线栽波通信PL3105CDPSK调制/解调DSl8820GSM/GPRS
引言
近年来，国内煤矿重大安全事故不断发生，尤其是中小煤矿情况更为突出，给国家、人民造成了重大损失。为此，国务院十分重视煤矿安全生产问题，不断加大行业管理力度，逐步形成量化监督管理模式，并相继成立“安全评价”部门机构．实现常年有序、真实有效及信息网络化管理．针对日前行业的发展需要，本方案为中小煤矿实现实时安全监管目标提供了必须的条件与手段。为减少布线的麻烦和投资，本方案中下行通道采用了先进的低压电力线扩频载波通信方式，以井下已布好的电缆作为通信介质进行数据传输。上行通道采用无线网路通信方式，报警记录通过GSM网以短消息形式传到预定手机，或通过GPRS传到上级主管部门计算机以便对事故作出及时处理。
1硬件结构设计
该煤矿安检设备的基本功能有：煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示；瓦斯浓度超标报警；井下风速采集记录；负压(压力)记录；一氧化碳浓度采集记录；温度采集记录；水泵电机工作状态；风机工作状态；绞车工作状态；电源过压报警；失流报警；缺相报警；班次产量记录；开关量采集及设备控制；载波数据传输；GSM/GPRS无线通信；参数设置；数据存储；电源自动切换管理以及系统自检等功能。该系统结构如图1所示。设备分为井下数据采集终端和地面数据集中器两部分。
2采集终端设计
数据采集终端是用来采集、监测、控制井下设备状态并将数据记录上传给集中器的装置，可同时采集16路的开关量和16路模拟量，并经A/D转换形成数字量，安装在井下防爆箱内。它为各类传感器提供工作电源，并以RS485总线方式通信；与集中器间以载波通信方式进行数据交换。集中器间采用载波通信方式，集中器可定时或随时召唤井下各设备参数并存储。
瓦斯传感器安装在井下各采煤工作面及巷道上，以采集不同点的瓦斯浓度。量程为O～4％CH4，供电方式采取采集器统一直流15V供电，保障其安全性。当井下瓦斯浓度超标时，采集终端发出报警，报警灯不停闪烁的同时又诵讨语音报警以提示人员进行紧急撤离。同时监控室里的集中器也发出报警，提醒地勤人员采取紧急措施。另外，在报警同时打开风门及风机进行抽风，以降低瓦斯浓度。同样，当井下一氧化碳浓度超标也会发出报警。需注意的是，由于气敏传感器都有一定的使用寿命，因此最好一年更换一次传感器，以保障测量的准确性。
巷道风量的测量采用矿用智能风量传感器，其测量范围为风速0.3～15m/s；坑道断面积小于30m2；允许误差小于+0.3m/s；重复性误差读数值+1％；输出信号为200～1000Hz/5～15Hz或4～20mA/1～5mA；工作电压为Dc15v；工作电流小于60mA；换能器工作频率为140～150kHz。经A/D转换(或v/F转换)后，可测得其通风量的大小，以了解井下空气质量等。
由于井下到处都是易燃的煤，因此，当温度过高时极易发生自燃的情况；由于井下燃烧为不完全燃烧，因此会产生大量的一氧化碳。上述情况会导致井下人员的一氧化碳中毒，当遇到明火时还会产生爆炸。因此井下温度的测量很重要，尤其对于那些井下较干燥的矿井显得更加必要。本方案中采用美国DalIas公司的增强型单总线数字温度传感器DSl8B20，它仅需一根口线与单片机连接，其测温范围为一55～+125℃，精度高，可编程分辨率为9～12位，对应温度分辨率为O.5～O.0625℃。该传感器还具有用户可编程温度报警设置，在12位分辨率时最多在750ms内可将温度值转换为数字量。根据现场情况可安装多个温度测量点以监控井下温度的变化。
井下巷道均由钢架或木架支撑，为防止冒顶、坍塌等危险情况造成人员重大伤亡和财产损失，井下需要实时巡检巷道压力情况，并及时整修。因此，在承重架下安装压力传感器实现压力应变的实时监测，可及时检测到出现的险情，从而能够避免重大事故的发生。
井下设备大多为防爆型设备，因此价格较一般同类型非防爆设备高许多。当出现过压、失流、缺相或三相不平衡等情况时，常会烧坏电机造成停产，从而造成重大的损失。为尽量杜绝或减少出现此类状况后造成损失，在电机进线上安装精密的电压、电流互感器，实时监测电压电流的变化。当出现非正常变化时及时报警，超出预定值时自动断开电源以保障设备的安全。
井下设备的工作状态是否正常对安全生产非常重要，因此对风机、水泵、绞车等重大设备工作状态的监测是采集终端的另一重要功能。实时监测这些设备的二次触点等开关量，然后经光电隔离、整形、限流电路接到单片机端口，单片机可根据这些开关状态来判定设备的工作状态。另外，主控室还可通过集中器向采集终端下发某设备工作状态命令。
采集终端具有报警功能，当某一设备出现异常时，其对应LED即出现闪烁状态，同时伴有语音报警。大多数同类设备与地面设备间的通信采用专线形式，其主要弊端是安装不方便且安全性不高，尤其对于井下分支较多的情况会更加麻烦。对于竖井，电缆常会因为罐笼撞帮而被挂断，出现维护困难的情况。本方案采用先进的低压电力线载波通信技术，由于电力电缆在矿井建成的同时就完成了布线，且防护做的很好，从而避免了线路维护的麻烦。另外，随井下掘进面向不同方向的扩展，电力电缆也会随着铺设好，因此不需要另外再铺设专线，只需将具有载波通信功能的传感器安装设置好即可。由于井下交流电源多为127V和220V，因此在将载波信号耦合到高压电路上时必须做好隔离和防爆。本方案采用耐压680V的聚多元脂电容器作为隔离器件。微处理器PL3105为51兼容，具有8/16位ALU、2×16位ADC，内部集成了电力载波通信模块，该模块是专为电力线通信网络设计的半双工异步调制解调器，载波通信的抗干扰能力很强。
3数据集中器设计
数据集中器是放置在主控室用来汇集、监测井下设备运行状况、对异常情况进行报警及显示，并能上传的设备。同时，它还具有对地面绞车运行状况实时监控、计量提升煤罐次数并计算生产量的功能。数据集中器可同时管理多个井矿下的采集终端设备，采用大容量掉电非遗失数据存储器NVRAM，对井下各测量点数据可进行定间隔(1～60mim可设)存储一个月的数据；可根据矿上生产情况设定班次及上下班交接时间，同时采集、计算并保存当前班、上一班、上上一班的生产量作为工人工作量核算的依据。采集方法是：在罐笼提升绞车电机进线上安装电压、电流互感器，利用绞车档位控制开关的空触点进行上下、档位的辨别，根据罐笼提升重量的变化导致电机输出功率的变化来判别出是空罐、上下人员还是煤罐。需注意的一点是：由于厂矿电压昼夜变化都较大，因此根据公式P=U×I可看出当电压变化时电流也随着变化，电流互感器感应电流也会随着变化，另外还会出现提升过程中罐笼撞绑导致感应电流瞬时过大的情况，也会有为防止罐笼过度摇摆出现危险而在提升过程中暂停(也叫稳绳)的情况。所以，在实际应用中对提升过程采集的信号经A/D转换后，还需要进行求平均值以及设置稳绳时间、空罐重量参数、正常罐重参数、超重报警参数等参数的设置。根据提升有效罐次乘以标准罐煤重量计算出当前班次的产量，到换班时间设备自动进行换班存储，将当前班次产量转存为上一班次，上一班次转存为上上班次，依次循环。对于小型煤矿，这样的产量统计方式可以避免因错计、漏计、少计的人为因素而导致矛盾的发生。
为便于进行参数的设置，集中器还具有人机接口。液晶显示采用清华蓬远公司内藏T6963C控制器的液晶模块，分辨率为128×64点阵，能显示汉字和图形，可当地通过键盘进行参数设置、远动控制操作等。实时刷新显示井下各采样点的数据及各设备开关状态，当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时，集中器面板上各对应报警LED进行闪烁报警、并显示出报警点所在位置，同时伴有语音报警。
集中器与采集终端之间通过低压电力线进行载波通信，可实时召唤、存储各采集终端下属设备当前状态字及数据．并讲行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换，也可通过计算机经集中器对各设备进行开、停控制。本方案中还增加了GSM/GPRS通信方式，当设备出现重大报警时，集中器自动将报警内容通过短消息的形式发给预定义好的手机，或者通过GPRS方式将各数据记录及报警记录上传到主管部门的计算机。这样做可以实现无人值守的要求。
4软件设计
本方案所涉及到的软件设计包括三部分：运行于数据采集终端中的数据采集、报警、控制及通信程序；运行于数据集中器中的数据采集、通信、报警及人机接口程序；运行于PC机上的后台监控、数据库等程序。
数据采集终端中的程序采用C51语言编写，主要完成以下几个功能：①瓦斯、风速、一氧化碳及压力等各类传感器模拟量的采集及A/D转换，数据读取；②采用分址编码方式对单总线数字式温度传感器DSl8820的温度值读取；③设备的开停、风门、馈电等开关量的采集及对风、电、瓦斯等设备的闭锁控制；④数据计算及存储、报警判断、电源管理及系统自检；⑤与集中器间以电力线为介质通过载波通信进行数据交换；⑥通过本地串口可进行本地数据抄读及参数设置。
数据集中器中的程序也采用C5l语言编写，主要完成以下几个功能：①对每个班次的生产量进行计数、存储以及绞车运行状况的实时监测；②载波通信程序设计，设置定时中断，定时抄读所有终端所属设备的运行数据并存储，数据类型包括当前实时数据记录、日数据记录、月数据记录、报警记录及时间标识等，另外还具有设备参数设置程序等；③报警判断程序的设计；④键盘及液晶显示程序的设计，通过键盘可设置下属终端设备参数，包括瓦斯报警浓度、温度报警值、压力报警值、数据存储周期、班次交接时间等参数；⑤与计算机经本地串口进行串行通信。
程序流程图如图5所示。
PC机上的后台监控程序即图形界面用户应用程序，是通过VistlalC++开发环境编写的，采用串行口中断的异步通信方式实现与无线MODEM通信；后台数据库程序采用MicrosoftSQLServer2000编写。
关键词：MIS开发模式；Client/Server；Browse/Server
1引言
Intranet这个名字自Internet商业化以来，已经成为部分企业日常管理的必要工具，由于Intranet本身的特点，多数人总容易与MIS的概念混淆区别。若按一般的理解为：“防火墙之后的Internet”，确实与初级MIS(企业管理信息系统)有很多相似之处，但本人认为Intranet不能与MIS相提并论，可以从以下两点进行对比说明：
(1)Intranet是基于Internet技术之上，根据企业的应用需求特点，所开发出的增强应用技术平台。它侧重于平台技术。
(2)MIS构件包括计算机应用程序、OS、通讯协议等，它是一个综合系统,而且更注重于网上内容及网上管理。
由此可以得到结论，Intranet的出现只是更丰富了MIS的吸引力，完全代替MIS的含义范围的说法从应用与理论角度都是不正确的。
企业管理过程中由于概念上的混淆，目前在企业信息网的建设上普遍存在着两个误区：
(1)将Intranet等同于MIS，认为MIS就是指C/S(客户机/服务器)模式，Intranet代表了新技术B/S(浏览器/服务器)模式。以前的所有系统设计方案都可用B/S模式来解决，全部系统在B/S模式下开发。
(2)将Intranet与MIS对立，认为B/S侧重于信息文本，C/S的数据库信息的形成过程也就是它的过程，主张数据库信息进出仍用C/S模式。
其实这两种做法都是偏激的，是对Intranet新平台的缺乏认识所致，有必要给予充分认识才能正确对待。
2C/S和B/S之比较
C/S和B/S是当今世界开发模式技术架构的两大主流技术。C/S是美国Borland公司最早研发，B/S是美国微软公司研发。目前，这两项技术以被世界各国所掌握，国内公司以C/S和B/S技术开发出产品也很多。
2.1C/S架构软件的优势与劣势
（1）应用服务器运行数据负荷较轻。
最简单的C/S体系结构的数据库应用由两部分组成，即客户应用程序和数据库服务器程序。二者可分别称为前台程序与后台程序。运行数据库服务器程序的机器，也称为应用服务器。一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户程序发来的请求；客户应用程序运行在用户自己的电脑上，对应于数据库服务器，可称为客户电脑，当需要对数据库中的数据进行任何操作时，客户程序就自动地寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则做出应答，送回结果，应用服务器运行数据负荷较轻。
（2）数据的储存管理功能较为透明。
在数据库应用中，数据的储存管理功能，是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的，前台应用可以违反的规则，并且通常把那些不同的（不管是已知还是未知的）运行数据，在服务器程序中不集中实现，例如访问者的权限，编号可以重复、必须有客户才能建立定单这样的规则。所有这些，对于工作在前台程序上的最终用户，是“透明”的，他们无须过问（通常也无法干涉）背后的过程，就可以完成自己的一切工作。在客户服务器架构的应用中，前台程序不是非常“瘦小”，麻烦的事情都交给了服务器和网络。在C/S体系的下，数据库不能真正成为公共、专业化的仓库，它受到独立的专门管理。
（3）C/S架构的劣势是高昂的维护成本且投资大。
首先，采用C/S架构，要选择适当的数据库平台来实现数据库数据的真正“统一”，使分布于两地的数据同步完全交由数据库系统去管理，但逻辑上两地的操作者要直接访问同一个数据库才能有效实现，有这样一些问题，如果需要建立“实时”的数据同步，就必须在两地间建立实时的通讯连接，保持两地的数据库服务器在线运行，网络管理工作人员既要对服务器维护管理，又要对客户端维护和管理，这需要高昂的投资和复杂的技术支持，维护成本很高，维护任务量大。
其次，传统的C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，由于产品的更新换代十分快，代价高和低效率已经不适应工作需要。在JAVA这样的跨平台语言出现之后，B/S架构更是猛烈冲击C/S，并对其形成威胁和挑战。
2.2B/S架构软件的优势与劣势
（1）维护和升级方式简单。
目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的，惊人的。因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器。
（2）成本降低，选择更多。
大家都知道windows在桌面电脑上几乎一统天下，浏览器成为了标准配置，但在服务器操作系统上windows并不是处于绝对的统治地位。现在的趋势是凡使用B/S架构的应用管理软件，只需安装在Linux服务器上即可，而且安全性高。所以服务器操作系统的选择是很多的，不管选用那种操作系统都可以让大部分人使用windows作为桌面操作系统电脑不受影响，这就使的最流行免费的Linux操作系统快速发展起来，Linux除了操作系统是免费的以外，连数据库也是免费的，这种选择非常盛行。
比如说很多人每天上“新浪”网，只要安装了浏览器就可以了，并不需要了解“新浪”的服务器用的是什么操作系统，而事实上大部分网站确实没有使用windows操作系统，但用户的电脑本身安装的大部分是windows操作系统。
（3）应用服务器运行数据负荷较重。
由于B/S架构管理软件只安装在服务器端（Server）上，网络管理人员只需要管理服务器就行了，用户界面主要事务逻辑在服务器（Server）端完全通过WWW浏览器实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，所有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做硬件维护。但是，应用服务器运行数据负荷较重，一旦发生服务器“崩溃”等问题，后果不堪设想。因此，许多单位都备有数据库存储服务器，以防万一。
3C/S与B/S将
在传统的C/S下已经积累了大量的应用和信息，例如各类数据库和各种格式的文件，而Intranet必须能充分利用这些已有的应用和信息。Intranet技术基础由于其通用性，能提供的标准接口是不多的。例如访问数据库的办法归根结底仍是CGI,而直接用CGI不仅编程麻烦，而且维护更困难，对于极大多数的企业是不适用的，至少是不够用的，还要有一系列的应用接口工具。而B/S模式目前只适用于信息，对于如在线事务处理(OLTP)应用尚有实质性困难。所以说，C/S与B/S模式还将，而二者间的接口工具也是一种长期需求。
3.1全文检索数据库的集成
Internet的技术就是以文本为基础的，可以说，Hypertext就说明了这个优点。全文检索是Intranet的一个基本组成，关键是指定检索条件，还有就是能把各式各样原来的文件(库)，方便地转换并装入全文检索数据库。虽然现在有一系列的接口工具，但由于原来文件的格式种类几乎是无限的，这问题不可能有最终的解决方案，只能靠开发厂商不断完善和优化。也有以（超）文本文件为基础信息的管理系统，由于没有合适的平台,勉强使用关系数据库或LutosNotes这种专用平台来建设，但要么开发困难、效率低下，要么则会使用户陷入专有平台固有的各种苦恼之中。Intranet技术在这方面是无可比拟的。3.2关系数据库的接口
Intranet与关系数据库的接口是MIS中的一个重要问题,这里我们不具体阐述,这也是Intranet与Internet的区别最大之处。互联网上常常是一些不规则文本的，而企业内部更注重于对有序数据的，这是MIS的灵魂，目前解决这个问题大致有三条路径：
(1)许多数据库厂商推出了各自的“解决方案”。这些方案的特点是基于各自的专有技术，与其数据库产品以及开发工具紧紧地捆绑在一起。如果企业只用或主要使用一种数据库，这条途径是可行的。但Intranet的开放性将大打折扣。
(2)使用所谓的OLAP工具，即独立于数据库产品的分析工具。但目前出现的OLAP工具的Intranet版本都不够成熟，应有一番竞争乃至到成熟的过程，但必须应用于多种数据库及需求比较复杂的用户。但这样做投资较大且需专门培训。
(3)在Intranet平台中提供访问关系数据库的通用接口工具，这是最理想的做法，但目前产品仍没有达到前两种工具的性能，希望尽早有一个功能强的通用接口工具产生。
3.3工作流接口
对于大部分企业，全面、完整的工作流工具并不太需要，因为全文检索和关系数据库的接口工具已解决了信息的存储和共享使用。而工作流中“工作”是属于OLTP的，目前最好还是采用传统技术。如属于办公自动化方面的，最自然的是采用Office套件；为收集原始数据，还得需要Form工具。而Intranet的“消息传递”工具是一大缺项，目前可行的只是利用电子邮件系统，而现在主要问题却是企业中通常采用LotusNotes等邮件系统，而不是直接使用Netscape等浏览器中的电子邮件功能，因此需要一个工作流接口工具，能实现基本的工作流功能，能综合调用Office或Form工具，完成基本工作。利用企业的电子邮件系统实现工作消息传递，利用Intranet调阅信息。
综合以上可以看出，B/S要想在企业MIS中起主导角色，要走的路还很长，而MIS经过长期的建设，由C/S铸就的数据大厦也不可能一下由B/S改写，必须具体问题具体分析，不带任何成见也没有什么激进偏见，将C/S与B/S技术淋漓尽致地尽展优势，发挥在企业MIS建设中。
4C/S与B/S的结合策略
根据上面对企业MIS开发策略的分析可以得出这样的结论，B/S在MIS中的一个重要用途即是WEB,而目前企业WEB的基本工作模式就是：
(1)WEBBrowser根据用户操作对WEBServer提出访问请求。
(2)Server将请求分析处理,通过CGI访问DBMS以进行数据的查询统计或事务的提交。
(3)CGI根据DBMS返回的结果生成HTML文书经过Server向客户的Browser返回结果。
(4)Browser将HTML结果显示给用户。
对于上述流程，工作量主要在Server部分，而对该部分的处理目前也有好几种方法，有用CGI访问DBMS,也有依靠WebServer自身具有数据库处理能力，也有混合访问DBMS，但总的来说，对WebServer端的应用开发我们有更高的要求。在各个子系统应用上，我们仍然推荐用Client/Server方式，无论你用小型XBASE类数据库，或大型的Oracle、Sybase类数据库，在客户端你仍然要装实用程序用于数据服务器的信息联系，而同样对于大多数管理类用户,则可安装浏览器,编制一定的CGI程序,甚至利用新出现的JDBC或ASP技术,实现与后台数据库的连接。
要特别提到的一点就是安全机制,在传统的Client/Server应用中，安全性问题解决起来就比较容易，而WebServer，我们可以对用户请求进行过滤（包过滤、域过滤、主机过滤等），而由于Intranet是基于TCP/IP协议的，如果用户直接通过IP地址，绕过前述的管理平台，直接访问信息的话，那么Intranet的管理就是一句空话。在MIS中，Intranet应用与传统的C/S应用二者的安全性问题怎样合起来一起解决，而无需系统管理员根据用户的访问权限和需求对WebServer进行手工配置，最好能在WebServer中有一种可与传统C/S应用无缝结合的方式，使开发人员在企业MIS营构中对二种应用的各方面进行集中一致的管理维护。
5结束语
对于企业的B/S应用，从当前的技术水平看，特别适用于系统同用户交互量不大的应用，对于需要大量频繁、高速交互的应用系统，采用这种模式并不一定是最好的选择。采用Intranet应用模式并不一定要全部取代传统的Client/Server结构，从某种意义特别是从近期的发展看，二者应用界限并不清晰，而且往往是互相补充、相辅相成的。事实上，企业MIS采用B/S模式并不是要求把应用都转到WEBServer上来，而是要根据情况来选择。那么，在应用中新的B/S模式就需要能同传统的C/S模式结合起来。
参考文献：
[1]张信东.信息系统开发[M].清华大学出版社,2003-03-01
[2]曹汉平.信息系统开发与IT项目管理[M].清华大学出版社,2006-04-01
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关键词：SCADA系统测控系统电台通信
1SCADA系统的特点
SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统即监视控制与数据采集系统，是以计算机为基础的监测控制与调度管理自动化系统，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，可广泛应用于电力、水利、石油、化工、环保和市政等众多领域。
SCADA系统一般采用分散式测控、集中式管理的方式，整个系统由监控中心、若干个分散的远程测控终端RTU（RemoteTerminalUnit）和通信介质三部分组成。监控中心又称主站，是SCADA系统的核心，负责控制管理整个系统的运行；RTU又称站点，是采用微处理器或DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的采集与处理、现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通信，具有易扩展性和易维护性特点；通信介质根据实际需求和应用对象的不同多种实现方式，下面稍作分析。
2通信介质的选取
数据传输介质分为有线和无线两类。有线传输方式如：电力线载波、RS-485现场总线和PSTN公用电话网等。无线传输方式如：VHF/UHF无线电台、ISM扩频电台、GSM移动电话网以及卫星通信网等。每种方法各种其特点。
电力线载波利用现有的供电线路不需另铺专用通信线路，但电力线固有干扰较大，且载波信号只能在一个配电变压器区域内传送，通信跟踪较短；RS-485现场总线具有通信效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时铺设专用线路工程造价太高。
PSTN公用电话网和GSM移动电话网的初期投入费用少，无盲区覆盖，但日积月累的运营费用极高；ISM（工业科学医疗用途）频段的扩频电台（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于远距离、高性能传输，但价格昂贵。
VHF/UHF无线电台：传输距离较远，只需维护费用而无运营费用，系统使用及站点扩展很方便，尤其适用于大容量分散式SCADA系统，其性能价格比高，但必须向当地无线电管理部分申请相应频点才可使用。
由此可见，有线与无线方式各有利弊，有线通信的优势在于数据传输的可靠性，但当RTU分散时测控系统辅设专用线路造价过高；而无线通信则在大容量SCADA系统中优势明显。城市路灯监控系统正是采用VHF/UHF无线电台通信方式，已在南京、福州、长春等省会城市连续常运行几年且客户反映好。实践证明，只要解决好数据传输的可靠性这一关键问题，就能保证整个无线通信SCADA系统正常可靠运行。
3城市路灯无线通信SCADA系统的设计
该系统总体结构主要由三部分构成：监控中心、若干个站RTU及VHF/UHF无线电台进行数据通信。监控中心选用TAIT855/856基地台，站选用MotorolaGM300车载电台。城市路灯无线通信SCADA系统组网结构如图1所示。
3.1监控中心组成和功能
城市路灯无线通信SCADA系统的控制中心主要由主控机、后备机、服务器、大屏幕多媒体投影机、电台、铁塔及天线等组成。
主控机与服务器按Client/Server结构连网。主控机作为系统的客户机，由一台Intel工控机构成，用VB语言编程，主要功能实现人机界面并通过无线Modem与电台连，向RTU发送控制指令，接收返回的检测数据和状态参数。为提高系统的可靠性，在该系统中采用另一台Intel工控机作为后备机对主控机进行备份。
用一台IBM服务器作无线通信SCADA系统的数据库服务器，RTU采集到的数据经主控机处理后存放在数据服务器中，其它管理系统经授权可以直接访问该服务器，很容量实现系统间的数据共享。
监控中心主要完成以下功能：
（1）大屏幕多媒体投影机动态显示SCADA系统中每一个RTU在城市地图中所处位置及该站点的工作状态和实时参数（包括各条线路的交流电压、电流、功率、电度表读数、亮灯率等）。
（2）根据该城市所处经纠度及日出日落时间，制定出对应全年的每日开/关灯时间曲线以实时控制路灯的通/断；另外可由控制人员结合具体情况，修改开/关灯时间，并传送给RTU以进行控制。
（3）定时巡检/定点检测RTU，并通过无线Modem获取RTU返回的开关状态、数据参数及报警码。
（4）在巡检过程中，若发现故障或参数越限，可进行声光报警，并在大屏幕上动态显示以该站点位置为中主的放大地图及相应的工况、实测数据及故障形式。
（5）具有节省能源功能，实行全夜灯/半夜灯两种工作方式，由控制人员针对每条线路决定是否采用半夜灯方式及任意调节半夜灯的起止时间。同时还具有防窃电监测功能：当检测到某一支路电流值大于正常运行值时，若同一RTU中其它支路电流值正常（表明A/D芯片工作正常），则该支路存在窍电现象。
（6）采用虚拟仪表方法显示电压表、电流表、电度表等仪表形状，利用VB控件Meter在仪表盘上直观显示模拟数据量的动态变化。
（7）定时对所有RTU进行校时，确保站时间准确性。
（8）数据处理、存储及报表打印功能。
3.2无线通信
3.2.1通信介质
无线通信SCADA系统监控中心与RTU之间采用VHF/UHF无线电台进行数据传输，工作频率为203～450Hz（须向当地无线电管理部门申请相应的频点），数据通信的调制方式为FSK，传送速率为300～1200bps。RTU站点间分布较散，与监控中心距离较远，因此通信体制采用大区制。监控中心选用TAIT855/856基地台，发射功率为45W，工作在全双工方式，覆盖范围与高增益全向天线铁塔的高度有关，半径可达几十公里。RTU采用MotorolaGM300车载电台，配以定向天线，发射功率为25W，工作在半双工方式。
3.2.2通信方式
监控中心采用广播方式或点对点方式向RTU发送命令。采用广播方式时，RTU只接收命令并执行，如校对时间、修改开/关灯时间等命令；采用点对点方式时，如遥测、遥控等命令，RTU先进行站点编号确认，若是则根据命令格式执行相应操作，如控制路为开/关、向监迭中心返回电流、电压、开关状态、故障码数据帧等。
3.3站RTU结构模块设计
无线通信SCADA系统的站RTU结构图如图2所示。
RTU主要由单片机测控系统组成，包括数据采集处理及A/D转换电路、键盘显示电路、时钟电路、路灯全夜灯/半夜灯控制电路、无线通信电路。站都可独立运行，即使因通信故障等原因无法与监控中心联系，也可单独完成路灯系统的日益监控。
单片机测控系统采用80C31作为CPU，27C256作为EPROM，62256作为RAM，在地址译码电路中采用74LS138，P2.7分别接62256的片选信号(为零选中)及74LS138管脚G1（为1选中），P2.4、P2.5、P2.6分别接74LS138管脚A、B、C，输出片选信号控制多路开关、ICL7109、DS12887、74HC245、液晶显示。
（1）数据采集及A/D转换电路
RTU实时测量参数包括线路的电压、电流、电度表读数等。该模块模拟输入信号有三相交流电压UA～UC。线路总电流IA～IC，各支路电流（本系统最多可检测8条支路）I1A～I1C、…、I8A～I8C，信号经V/I变送器、多路开关（4051×4片）、信号处理电路（包括对交流信号整流、滤波等变换）后送入双积分式A/D转换器ICL7109，转换成十二位二进制数，其中低八位D1～D8与P0.0～P0.7相连，高四位D9～D12与P0.0～P0.3相连，CPU通过控制高/低字节使能端HBEN、LBEN分别从数据总线上读取高四位及低八位数据。
（2）键盘显示电路
采用液晶显示。键功能主要有：设置站号、时间、各支路电流变化值、电流/电压调零校正、全夜灯/半夜灯模式，巡检/定点检测每一支路参数等。
（3）时钟电路
采用时钟芯片DS12C887提供精确时钟信号，包括年、月、日、时、分。可通过手动方式修改时间，也可由监控中心统一校时。
（4）路灯开/关电路
可通过固化在EPROM中的每日开/关灯时间自动执行该站点路灯线路的通/断，也可通过手动设置方式或由监控中心进行遥控来实现线路通/断。
（5）无线通信电路
由调制/解调芯片TCM3105将接收的模拟载波信号解调为数字信号传给CPU，将需发送的数字信号调制成模拟载波信号并通过GM300车载电台、定向天线与监控中心进行数据传送。
4路灯无线通信SCADA系统实现的注意事项
采用VFH/UFH电台通信的城市路灯无线通信SCADA系统已经连续几年正常运行。经验表明，只要解决好数据无线传输的可靠性问题，在城市大容量监控系统中该方法明显优于有线传输方式，性能价格比高，且可方便地任意扩展RTU。笔者认为在设计调试安装过程中还需要注意以下几方面：
（1）尤其要重视无线信号的场强测试。在站安装前，由监控中心基地台发送信号，每一个RTU安装处都要进行场强测试，应无明显的同频干扰和异频互调干扰，信号电平应在20dB以上。若某个RTU不能满足，须改变其地址；当大部分RTU都不能满足要求时，必须改变无线电台的工作频点。
（2）不能选择过高的通信波特率，否则极易引起丢码现象。
（3）在A/D转换电路调试中发现，ICL7109芯片引脚17（TEST）、27（SEND）不能悬空，应与26（RUN/HOLD）同接+5V。否则A/D转换数据经常会出现不稳定现象。
1医院临床输液配制未作空气净化，不能保障人民用药安全
《中国药典》对输液质量作不溶性微粒检查，旨在减少微粒对人体潜在危害。要求输液灌装需在百级净化条件下。而医院临床输液配制普遍存在没有任何净化，配液时会引人大量微粒，这样在输液进人人体的最后环节将会污染大量微粒。这显然不符合用药安全。输液中微粒对人体的危害，国内外报导较多，归纳起来有以下一些不良后果;(1)肉芽肿;(2)栓塞;(3)炎症反应;(4)肿瘤癌症;(5)其他(热原样反应，变态反应)。可见，输液剂中存在有微粒异物，将给病患者带来很大的危害。这种危害暂时又不会立即表现出来，它不象细菌污染显而易见。因此，要生产厂，医院应对此问题高度重视。《中国医药经济报》提出建立临床静脉输液配制中心是很必要的。医院应建立中心百级净化配液室，才能保证用药安全。
2医院使用一次性塑料吊桶，为全开放式输液，虽然方便医疗工作者，但不利于病患者的身体健康
其一，一次性塑料吊桶为全开放式输液，在输液的最后环节将会引人大量微粒和纤维及病原微生物，临床会引起潜在输液反映，特别是在夏季高温季节和春季风沙季节，周围环境恶劣，对人体输液影响很大。
其二，一次性塑料吊桶的使用，增加了不必要的病人的经济负担。
其三，一次性塑料吊桶的使用，增加了二次污染的机会，随着医药工业的发展，临床所需的各种规格的输液都有供应，250m1,100m1,50ml的输液药厂都有生产。一次性吊桶的使用是不必要的浪费，而且，不利于人民身体健康。因此，医院应树立改革的思想，一切以人民的健康为出发点。取消一次性塑料吊桶的使用。
3医院应使用一次性注射器配液，保障人民用药安全
医院使用经反复灭菌的玻璃注射器，用于临床配液，不能保证配液的质量。原因有以下几点。
其一，医院的供应室普遍不具备灭菌玻璃注射器的洗涤，灭菌，质量检查能力。
(1)现行的国家标准对注射用水的制备提出了新的更高的要求。要求医院必需用多效蒸馏水器制备注射用水，但只有少数的省级，市级医院具备条件，本人在医院工作多年发现，县级的医院一般都不具备条件，甚至仅用自来水冲洗注射器后，不用过滤的注射用水冲洗，就直接灭菌后用于临床。这造成的危害是可想而知的。有的大医院具备条件，但没有用微孔滤膜过滤器过滤注射用水冲洗注射器，这样，配液用注射器吸附有大量的微粒和纤维，同样不利于人民身体健康。
(2)县级的医院大都不具备灭菌注射器的质量检查能力和条件，根据国家标准用细菌内毒素控制其标准，县级医院供应室的人员技术素质不具备细菌内毒素检查的专业技能。大多数医院就不进行此项目的检查，这样就无法保证临床医疗的质量。保证不了临床静脉输液配制环节不出现输液反应，所以，要加强医院供应室专业人员宣法检查细菌内毒素的技能。加强培训，加强自我质量监控能力。
其二，反复酸碱处理，灭菌的玻璃器具，使用会有玻屑脱落，危害人民健康。国家药品监督管理局要求输液生产使用一次性玻璃瓶，以减少脱落的玻屑对人体的危害。但反复处理的玻璃器具，同样会产生相同的危害，为什么不加强管理呢?由此可见，使用医院自己处理的玻璃注射器不能保证临床输液配制的质量，推广一次性注射器的使用有一定的临床意义。况且，国家强制执行新的一次性注射器标准，可以保证其质量。
关键词：nRF9E5；无线局域网络；通讯协议；无线监测
当今，无线技术正快速应用于许多产品之中，与有线技术相比，无线技术主要具有成本低、携带方便、省去布线烦恼等优点。特别适用于工业数据采集系统、无线遥控系统、小型无线网络、无线RS485/232数据通信系统等。本文给出了一种用于监测有毒气体的无线局域网络系统方案设计方案。
1系统的功能及组成
在石华工业中，为了有效监测空气中H2S、CL2等有毒气体的浓度，把隐患消灭于萌芽状态，通常需要设计许多无线网络检测系统。图1所示就是一种多任务无线通讯局域网示意图。该系统是由一台中央监控设备CMS（centermoniteringsystem）和多台远程终端节点RTN（remoteterminalnodes）组成的多任务无线通信网络。其中的中央监控设备CMS主要由无线收发模块Nrf9e5、报警装置和上位机组成，能够接收远程各节点信息，监控节点运行情况，并能根据上位机要求发送命令字到指定节点。各节点RTN主要由有毒气体传感部分和无线接收模块Nrf9e5组成，能够采样并发送数据到CMS，接收并执行CMS发送来的指令，并且可作为中转站间接传输数据。
在CMS工作信号覆盖范围内，各节点和CMS直接通讯，如图中RTN100、RTN200和CMS之间可以直接通讯。在CMS工作信号覆盖范围外，各远程终端节点其上级相应节点和CMS间接通讯，如图中RTN121、RTN122依次通过RTN120、RTN100和CMS来进行间接通讯。采用这种方法，可将系统扩展成一个非常大的无线居域网络。
2硬件设计
2．1硬件电路连接
中央监控设备（CMS）电路主要包括监控计算机、接收模块nRF9E5及报菟装置，具体电路如图2所示。图中，把nRF9E5的P0.1、P0.2口配置成SCI模式，外接MAX232转换电路，和上位机进行串行通讯；P0.3配置成普通端口，外接报警装置。
该系统中的远程终端节点（RTN）电路主要由射频模块nRF9E5和气体变送器GT-130/H2S-1组成。ADC模块选用内部参考电压，气体传感装置能够输出4~20mA电流，经75Ω电阻转换为0.3~1.5V电压信号，来作为ADC模拟量输入信号。电路连接和图2基本相似，区别是断开图2中的P0.1-P0.3端口，将变送器输出端和nRF9E5的AIN0引脚相连接。
2．2无线收发模块nRF9E5
nRF9E5是挪威Nordic公司的产品。该芯片采用+3VDC供电，面积为5mm×5mm，共有32个外部引脚，包括UART和SPI等功能。内部集成了nRF9E5射频模块、8051微控制器及A/D转换模块，具有433/868/915MHz三波段载波频率。采用GFSK调制，抗扰能力强；支持多点通讯，数据传输速率高达0.1Mbps。具有特有的ShockBurst信号发射模式和发射信号载波监测功能，可有效降低功耗电流、避免数据冲突。内部寄存器为用户提供了基础的通讯协议，便于用户扩展，缩短了开发周期。电路连接极为简单，只需要一个晶体管和一个电阻，nRF9E5输出端ANT1、ANT2外接50Ω单天线终端装置，信号有效发射距离无遮挡时可达800m以上，有建筑物等遮挡时可达350m左右。
3软件设计
3．1通讯协议
CMS可与在其信号覆盖范围内的RINT进行直接通讯，在其工作信号覆盖范围之外的RIN通过其它节点转载信号实现与CMS的间接通讯。同时，CMS能够根据接收的数据内容判断信号来自哪一个RTN节点。为此，需把系统通讯协议设置为下列格式：
Prea-mbleAddPayloadCRC
JidMidYidXData
Preamble为引导字节；Add为接收机地址；Payload为有效加载数据（包括接收机识别码Jid、目的机识别码Mid、源信号机识别码Yid及Data字：状态字X=1时Data为命令字，X=0时Data为浓度数据）；CRC为校验码。
nRF9E5处于发射模式时，Add和Payload由微控制器按顺序送入射频模块nRF9E5,Preamble和CRC由nRF9E5自动加载。接收模块时，nRF9E5先接收一数据包，分别验证Preamble、Add和CRC正确后，再将Payload数据送入微控制器处理；当接收机微处理器判断Payload中的Payload中的Jid和本机识别码号一致时，继续处理后继数据，否则放弃该数据包。
要实现上述数据通讯功能，需进行nRF9E5初始化配置和用户程序设计。
3．2nRF9E5子系统初始化配置
在nRF9E5模块中，特殊寄存器RF-Register包含10个字节，其配置字内容可决定射频模块nRF9E5的工作特性，表1列出本设计殊寄存器RF-Register需要配置的基本参数（文中未述及的参选用默认值）。
表1RF-Register寄存器部分字节配置说明
名称设定值（二进制）说明
CH-NO001110101载波频率为868.2MHz
HRFEQ-PLL1设定PLL工作模式
PA-PWR11输出功率为10dBm
RX-PW001接收地址字长为1byte
RX-PW00100000接收有效字节长度8bytes
TX-PW00100000发射有效字节长度8bytes
PX-ADDRESS11100111接收地址名0xE7h
UP-CLK-EN0外部时钟禁止
XOF011晶体振荡器16MHz频率
CRC-EN1使能CRC校验功能
CRC-MODE0使用8位CRC校验码
系统通讯时，各模块处于正常接收状态：收发使能位TRX-CE=1且方式选择位TX-EN=0。在运行过程中，可由用户编程修改TX-EN=1使各字节工作于发射状态。
本系统设定CMS和所有RTN的地址ADD均为0xE7h，这样，系统内CMS和所有RTN之间可以互相通讯，从而避免了其它系统的干扰。各节点识别码长度根据网络节点级数和容量配置，继承关系分配地址；通讯时，通过对目的机代码Mid和接收机代码Jid的比较和识别，不断修改接收机代码Jid，直至Jid=Mid为止，实现节点间的自动双向寻址。以图1中系统3级路径为例，所有模块识别码长度均配置为12位，CMS识别码配置为0x000h。各节点识别码按照上下级路径。继承关系分配地址：第一级节点识别码以高四位区分，其余位均为0，如节点0x100h与0x200h；第二级节点识别码高四位继承其上一级节点高四位识别码，以中间四位区分，如RTN100的下级节点0x110h与0x120h；第三级节点继承其上一级节点的前八位识别码，以低四位区分，如0x120h的下级节点0x121h与0x122h。通讯时，即按照这种上下级路径关系传输数据。采用上述方法，三级路径最大可以配置四千多个节点，能组成一个比较大的无线局域网络。
4微处理器用户程序
该系统的处理器用户程序包括CMS用户程序和RTN用户程序，而它们又分别包括主程序和中断子程序两部分。
4.1CMS用户程序
a.CMS主程序
（1）当Flagi=1时，CMS对接收到的数据进行存储和排序记录，并在气体深度超标时，使报菟输出端P0.3=1；最后将Flagi清0。
（2）当Sleep=1时，由CMS发送命令字(X=1)到指定节点，最后将Sleep清0。
此时，Mid为目的机识别码，Yid=0x000h，接收机识别码Jid可由CPU根据Mid高四位自动产生。
b.CMS中断子程序
（1）串行通信口接收计算机命令信号，置Sleep=1。中断优先级为最高。
（2）RD1=1时中断CPU，接收某节点RTNi信号，置标志字Flagi=1。中断优无级为次高。
（3）用定时器2监控各节点通讯记录：若在定时器2的一个定时周期T2内判断出某节点一直没有发送信号，则会记录相应警告信息，直至手动清除。其中，T2为系统中各节点和CMS通讯一次的最大迟滞时间，中断优先级为次低。
（4）定时器1定时中断CPU，将内存数据送上位计算机显示处理，中断优先级为最低。
4．2RTN用户程序
a.RTN主程序
当Flagi=1时，CPU对Payload作如下处理后，最后将Flagi清0。
图2
（1）若接收的数据包中，Mid=0x000h,Yid为RTNj识别码，则数据来自下级节点RTNj，需净数据继续向CMS方向转发。
在转发数据包中，Jid内容由CPU对本机识别码的四位识别位清0获得，其它数据不变。
（2）若接收的数据包中，Mid为下级节点识别码，Yid=0x000h，则数据来自CMS，需将数据继续向下级路径转发。
在此转发数据包中，Jid内容由CPU将本机识别码和目的机识别码比较获得。
（3）若接收机的数据包中，Mid为本机识别码，判断X=1时执行命令字，作相应处理。
b.RTN中断子程序
（1）ADC转换结束标志EOC=1时产生中断，提醒CPU将Add、Jid、Mid、Yid、X=0和气体浓度Data依次送入nRF905模块，准备发射。最后将EOC清0，并重新启动ADC转换器。中断优先级为低。
（2）在RTNi中，RD1=1时产生中断，CPU读取nRF9E5的数据，若Payload中Jid为本节点识别码，存储数据并置Flagi=1;否则将Payload丢弃，Flagi不变。中断优先级为高。
此时，Add=0xFFh,Mid=0x000h,Yid为本机识别码。Jid内容由CPU对本机识别码的四位识别位置0获得。
