時(shí)間：2022-10-24 18:43:29
導(dǎo)語(yǔ)：在采集技術(shù)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵字：精細(xì)農(nóng)業(yè)；農(nóng)業(yè)信息的采集；采集技術(shù)
中圖分類號(hào) TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）22-0109-04
農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集與傳輸具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大、地形復(fù)雜、數(shù)據(jù)傳輸量小、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、設(shè)備成本小、設(shè)備體積小、數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、采用電池供電等特點(diǎn)[1]。隨著信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)已經(jīng)成為引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、教育、科研進(jìn)一步發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。農(nóng)業(yè)信息的采集技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)以及傳感器技術(shù)等。測(cè)量精細(xì)農(nóng)業(yè)中各種差異的農(nóng)業(yè)信息，可以使用成本低、實(shí)時(shí)快速、高性能的傳感器系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)信息采集一般包括土壤肥力、土壤含水量、SOM、作物苗情分布、土壤菏怠⒑妥魑鋝?、虫、产L及耕作層深度等信息的采集。原始信息的精確度由信息采集決定，只有具備先進(jìn)、完善的采集技術(shù)才會(huì)使原始信息的真實(shí)性與及時(shí)性提高，通過(guò)后續(xù)的信息技術(shù)過(guò)程使最終信息得到有效利用。
信息采集技術(shù)包括傳統(tǒng)手工技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)。傳統(tǒng)的信息采集的方式主要包括有目的的專項(xiàng)收集、以及自下而上廣泛采集、隨機(jī)積累3種；現(xiàn)代信息采集技術(shù)主要包括遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及地面各類調(diào)查等，采集不同的農(nóng)業(yè)信息需用不同的采集技術(shù)。信息采集應(yīng)在注重經(jīng)濟(jì)效益的前提下，根據(jù)特定使用目標(biāo)及時(shí)準(zhǔn)確的使其盡快發(fā)揮效用。
田間信息大致可以分為農(nóng)田周圍環(huán)境信息、位置信息、作物產(chǎn)量信息、作物生長(zhǎng)信息和土壤屬性信息等，具有多維、時(shí)空變異性強(qiáng)、量大、稀疏性、不確定、動(dòng)態(tài)、不完整等特點(diǎn)。本文主要分析了幾種關(guān)鍵技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息采集中的應(yīng)用及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)的不足并在此基礎(chǔ)上提出農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)研究的發(fā)展方向。
1 農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)的工作原理
農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)在農(nóng)田獲得的信息是通過(guò)攝像頭和各種傳感器（土壤含水量、土壤pH值、土壤肥力、溫濕度等傳感器等）進(jìn)行采集的，采集的信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊反饋給控制臺(tái)?？刂婆_(tái)根據(jù)信息采集系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)信息進(jìn)行進(jìn)一步的分析與統(tǒng)計(jì)處理，將有價(jià)值的信息存儲(chǔ)到農(nóng)田信息庫(kù)，此時(shí)無(wú)線通訊模塊發(fā)出指令到系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)信息采集系統(tǒng)的下一步的工作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田作物生長(zhǎng)情況的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、生長(zhǎng)環(huán)境及農(nóng)田信息化管理[2]。
2 國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)研究現(xiàn)狀
2.1 農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 農(nóng)情信息采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有：以單片機(jī)為核心進(jìn)行開(kāi)發(fā)；在便攜式計(jì)算機(jī)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)；基于掌上電腦的嵌入式農(nóng)情信息采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)；應(yīng)用solidworks三維建模與仿真技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)；結(jié)合無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)等。
于雅輝[3]利用以計(jì)算機(jī)集成技術(shù)、“3S”技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的高新技術(shù)提出了以圖像分析軟件和地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，以高速寬帶網(wǎng)為信息傳輸手段的農(nóng)業(yè)信息采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)路線，系統(tǒng)由全球定位系統(tǒng)；基于遙感圖像的信息提取系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；人工報(bào)送網(wǎng)絡(luò)四部分構(gòu)成，此檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息的收集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、管理、查詢、更新及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。閆潤(rùn)和史德林[4]提出了一種基于RS485總線技術(shù)的設(shè)施農(nóng)業(yè)信息采集及組網(wǎng)技術(shù)（組網(wǎng)技術(shù)包含網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)探測(cè)模塊、通訊指揮模塊、組網(wǎng)模塊、通訊錯(cuò)誤處理模塊4個(gè)模塊），在設(shè)施農(nóng)業(yè)中該技術(shù)使各信息節(jié)點(diǎn)形成了完整的信息網(wǎng)絡(luò)及控制網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)過(guò)程不受信息點(diǎn)的個(gè)數(shù)的限制，真正做到設(shè)備的在線組網(wǎng)；上位機(jī)的控制信息能夠及時(shí)下發(fā)至下位機(jī)，設(shè)施農(nóng)業(yè)中的各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的信息能夠及時(shí)上傳。郭志越[5]等應(yīng)用solidworks三維建模與仿真技術(shù)建立農(nóng)田信息采集系統(tǒng)系統(tǒng)的虛擬模型并進(jìn)行仿真研究，通過(guò)分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了該系統(tǒng)可以在大棚內(nèi)進(jìn)行信息采集，并將信息傳送至附近的接收點(diǎn)，解決了以往農(nóng)業(yè)大棚信息節(jié)點(diǎn)采集繁瑣和困難的問(wèn)題。韓芝俠[6]基于ZigBee技術(shù)本文采用低功耗微控制器PIC18L F4620單片機(jī)及Smart RF CC2500射頻收發(fā)器，設(shè)計(jì)出了用于農(nóng)業(yè)信息監(jiān)控的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，此系統(tǒng)適合農(nóng)業(yè)信息傳遞過(guò)程中所遇到的地形復(fù)雜等問(wèn)題，且具有組網(wǎng)靈活、功耗小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，支持網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可以順利讀取農(nóng)業(yè)環(huán)境的光照、土壤溫度、濕度等信息。羅軍[7]等結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)空間位置分布規(guī)律及其在高分辨率遙感影像上的紋理特征體現(xiàn)，并基于GIS組件開(kāi)發(fā)了基于高分辨率遙感影像的設(shè)施農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有效率高，精度高的優(yōu)點(diǎn)加強(qiáng)了設(shè)施農(nóng)業(yè)管理精度需求。孟志軍等[8]介紹了使用Microsoft數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件對(duì)象ADOCE對(duì)Pocket Access數(shù)據(jù)庫(kù)的操作方法，一種基于DGPS/背夾式CPS設(shè)備和掌上電腦的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式GIS組件技術(shù)的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了矢量農(nóng)田地理信息的顯示、操作、查詢等基本GIS功能同時(shí)，系統(tǒng)能夠采集多種影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境差異性信息與農(nóng)田地物分布，實(shí)現(xiàn)了對(duì)嵌入式農(nóng)田信息采集系統(tǒng)中農(nóng)田信息的有效管理。系統(tǒng)由基于WinCE的基本GIS功能模塊、農(nóng)田信息采集功能模塊、CPS實(shí)時(shí)通訊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)掌上電腦環(huán)境下GPS、GIS功能的集成。王昕[9]通過(guò)分析移動(dòng)通訊技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用基礎(chǔ)情況提出了利用SMS短信服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)文字型信息采集模式、利用MMS彩信服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)表型、數(shù)字型信息采集模式農(nóng)業(yè)即時(shí)信息采集模式和多種農(nóng)業(yè)即時(shí)信息服務(wù)模式。
2.2 精細(xì)農(nóng)業(yè)中農(nóng)業(yè)信息采集方法及技術(shù)研究現(xiàn)狀 快速精確地采集農(nóng)業(yè)信息是發(fā)展精細(xì)農(nóng)業(yè)迫切需要解決的基礎(chǔ)問(wèn)題。在精細(xì)農(nóng)業(yè)研究中，目前優(yōu)先需要考慮的是作物苗情分布信息、土壤壓實(shí)、土壤水分、土壤養(yǎng)分、作物病蟲草害和及耕作層深度等，要求能夠精確、快速、連續(xù)地測(cè)量。
在土壤水分信息采集方面。測(cè)定土壤水分的方法，一類是變動(dòng)位置取硬舛ū熱綰娓煞ǎ另一類是原位取樣測(cè)定比如電阻法、時(shí)域反射儀法（TDR法）、頻域發(fā)射儀法（FDR法）、中子法、射線法、駐波率法、傳感器法等[10]。Sun Y[11]等基于邊緣場(chǎng)效應(yīng)電容式水分傳感器設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)合水平貫入儀，此儀器能夠同時(shí)測(cè)量機(jī)械阻力和土壤水分。胡建東等[12]設(shè)計(jì)了參數(shù)調(diào)制式探針電容土壤水分傳感器的檢測(cè)電路和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化得到了一種能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)試土壤水分的檢測(cè)儀器及探針電容傳感器。趙燕東[13]通過(guò)對(duì)SWR型土壤水分傳感器研究得出：SWR型土壤水分傳感器是一種快速測(cè)量土壤含水率的傳感器，它具有可靠性高、精度高、受土壤質(zhì)地影響不明顯的優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TDR和FD型傳感器更適合市場(chǎng)的需求。
在土壤電導(dǎo)率信息采集方面。土壤電導(dǎo)率的測(cè)量方法主要有兩種，電流―電壓四端法與基于電磁感應(yīng)原理的測(cè)量法[14]。李民贊等[15]開(kāi)發(fā)了一種基于電流―電壓四端法便攜式土壤電導(dǎo)率實(shí)時(shí)分析儀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：適應(yīng)設(shè)施栽培與大田裸地的實(shí)時(shí)測(cè)量；適合中國(guó)較小地塊應(yīng)用。Myers[16]等利用電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)了土壤電導(dǎo)率的非接觸式檢測(cè)。Domsch[17]通過(guò)大地電導(dǎo)儀EM38直接測(cè)量表層土壤電導(dǎo)率來(lái)評(píng)價(jià)土壤的質(zhì)地，此方法已廣泛運(yùn)用于土壤質(zhì)地情況調(diào)查及農(nóng)田土壤鹽分普查。Carter等[18]開(kāi)發(fā)了基于電磁感應(yīng)原理車載式測(cè)量土壤電導(dǎo)率的設(shè)備。
在土壤pH值信息采集方面。適合精細(xì)農(nóng)業(yè)要求的土壤pH值的測(cè)量方法主要有pH―ISFET電極測(cè)量、數(shù)字照片可見(jiàn)光光譜提取法，光纖pH值傳感器測(cè)量，多光譜圖像檢測(cè)法等[19]。Adamchuk V I[20]等實(shí)現(xiàn)了土壤pH值的車載自動(dòng)測(cè)量與繪圖，此技術(shù)是基于離子選擇電極的直接測(cè)量方法，并且已經(jīng)市場(chǎng)化。楊百勤[21]等研制了一種可直接測(cè)定內(nèi)部pH值、糊狀物表、固體以及半固體的新型全固復(fù)合pH值傳感器，可直接無(wú)損測(cè)量土壤pH值，其具有測(cè)量范圍寬、響應(yīng)快、內(nèi)阻低的優(yōu)點(diǎn)。
在土壤養(yǎng)分信息采集方面。精細(xì)農(nóng)業(yè)中土壤養(yǎng)分的快速測(cè)量是一個(gè)難題，土壤養(yǎng)分的測(cè)量分為直接監(jiān)測(cè)方法和間接監(jiān)測(cè)方法，兩種方法結(jié)合可以有效提高測(cè)量的全面性與精度[22]。快速測(cè)量土壤養(yǎng)分的儀器有：土壤主要礦物元素含量測(cè)量?jī)x器（基于離子選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成元件）、土壤養(yǎng)分迸測(cè)儀（基于光電分色等傳統(tǒng)養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)）、土壤肥力水平快速評(píng)估的儀器（基于近紅外技術(shù)通過(guò)葉面反射光譜特性）此儀器可直接或間接對(duì)農(nóng)田土壤肥力進(jìn)行檢測(cè)。Maleki等[23]開(kāi)發(fā)了車載變量磷肥施肥系統(tǒng)，此系統(tǒng)是以可見(jiàn)光―近紅外土壤傳感器為核心進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)變量施肥和統(tǒng)一施肥的比較試驗(yàn)，結(jié)果表明變量施肥可以更有效地檢測(cè)土壤磷肥的空間變異性，變異性降低且玉米產(chǎn)量有明顯提高。如YN型便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)儀[24]，盡管每個(gè)項(xiàng)目指標(biāo)測(cè)試所需時(shí)間仍在40～50min之間，相對(duì)誤差為5%～10%，但其測(cè)量精度滿足農(nóng)村定量測(cè)土施肥的要求，其速度與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)儀器分析對(duì)比提高了20倍。Hummel等[25]預(yù)測(cè)土壤的含水率和有機(jī)質(zhì)，通過(guò)NIR土壤傳感器測(cè)量土壤在1 603～2 598nm波段的反射光譜進(jìn)行測(cè)量，含水率和有機(jī)質(zhì)的相對(duì)誤差分別為5.31%和0.62%。
在作物病蟲草害識(shí)別、產(chǎn)量及長(zhǎng)勢(shì)方面。病蟲害、雜草信息的識(shí)別方法是基于計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，此類方法的研究目標(biāo)為診斷判讀作物植株的根、莖、冠層等的形態(tài)特征。病蟲害、雜草信息的識(shí)別方法有紋理特征分析法、光譜特征分析法、形狀特征分析法，雜草―作物的區(qū)分有人工區(qū)分、光學(xué)傳感器區(qū)分、遙感技術(shù)區(qū)分等。Malthus[26]等研究了蠶豆和大豆受斑點(diǎn)葡萄抱子感染后的反射光譜，所采用的儀器是地物光譜儀。Adams[27]等利用黃瘦病光譜二階導(dǎo)數(shù)對(duì)大豆病情評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。土壤耕作層深度和耕作阻力信息的采集有兩種方法：連續(xù)測(cè)定方法與非連續(xù)測(cè)定方法（利用硬度計(jì)測(cè)量或土壤圓錐儀測(cè)定）。作物產(chǎn)量分布信息的采集主要是利用作物產(chǎn)量傳感器技術(shù)[28]。作物長(zhǎng)勢(shì)信息采集技術(shù)的研究基于宏觀和微觀兩個(gè)方面：宏觀角度上利用RS遙感的多時(shí)相影像信息研究植被生長(zhǎng)發(fā)育的節(jié)律特征；微觀角度上在田塊或區(qū)域的尺度上，近距離直接觀測(cè)分析作物的長(zhǎng)勢(shì)信息[29]。向子云[30]等采用多層螺旋CT三維成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了植物根系原位形態(tài)構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、無(wú)損地的測(cè)量。吳素霞[31]等探討了冬小麥在不同生育期內(nèi)葉片葉綠素相對(duì)含量利用TM遙感影像估算的可行性，通過(guò)對(duì)地面實(shí)測(cè)葉綠素相對(duì)含量與遙感變量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，建立了冬小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)遙感定量估算模型。白敬等[32以冬油菜苗期土壤和雜草為研究對(duì)象，通過(guò)ASD便攜式光譜分析儀采集田間常見(jiàn)得土壤和雜草光譜數(shù)據(jù)，通過(guò)逐步判別分析法篩選特征波長(zhǎng)點(diǎn)，建立的貝葉斯判別函數(shù)模型及其典型判別函數(shù)模型比較穩(wěn)定，而且能能較好的識(shí)別冬油菜苗期田間雜草。
3 農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)發(fā)展展望
（1）研究多傳感器信息融合技術(shù)。在國(guó)外車載田間信息自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量設(shè)備已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)目前自主開(kāi)發(fā)的可用于生產(chǎn)的田間信息采集設(shè)備較少，多數(shù)依賴進(jìn)口，自主開(kāi)發(fā)的設(shè)備功能單一，不能同時(shí)測(cè)量多項(xiàng)參數(shù)。運(yùn)用多傳感器信息融合技術(shù)開(kāi)發(fā)集多傳感器為一體的采集設(shè)備，以降低數(shù)據(jù)采集的成本，提高數(shù)據(jù)采集效率，消除數(shù)據(jù)冗余、增強(qiáng)數(shù)據(jù)互補(bǔ)使其能夠同時(shí)測(cè)量多項(xiàng)參數(shù)，以提高可靠性、測(cè)量精度、擴(kuò)展探測(cè)范圍作為今后農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)的研究發(fā)展方向。
（2）研究高光譜遙感技術(shù)。高光譜遙感技術(shù)可以快速、無(wú)損測(cè)量水分脅迫、病蟲害及作物和土壤養(yǎng)分變化等，為農(nóng)田信息的監(jiān)測(cè)提供了的新手段。加強(qiáng)對(duì)作物土壤養(yǎng)分、作物病蟲害及水分脅迫等農(nóng)田信息的敏感波段的研究是目前要解決的技術(shù)難點(diǎn)。圍繞這些技術(shù)開(kāi)發(fā)無(wú)損測(cè)量、精確度高、速度快、低成本的監(jiān)測(cè)儀器，將是今后農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)的研究發(fā)展方向。
（3）研究無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以為農(nóng)田信息的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集及管理利用提供了良好的途徑，該技術(shù)可有效地解決農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測(cè)、控制及遠(yuǎn)程采集等問(wèn)題。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要解決通訊協(xié)議不完善、安全性低、無(wú)線模塊成本高等問(wèn)題，這也將成為今后農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]劉原，宋良圖.基于ZIGBEE技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息o線數(shù)據(jù)傳輸[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2006，05：21-25.
[2]陳誠(chéng)，李必軍，張永博. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，10：242-245.
[3]于雅輝. 基于3S技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012，05：92-94.
[4]閆潤(rùn)，史德林.基于RS485總線技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息采集及組網(wǎng)技術(shù)研究[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2011，11：70-72.
[5]郭志越，王偉，莊煜，等.基于Solidworks的農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].森林工程，2015，04：92-97.
[6]韓芝俠.基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，02：53-56.
[7]羅軍，潘瑜春，王紀(jì)華，等.基于高分辨率遙感影像的設(shè)施農(nóng)業(yè)資源信息采集技術(shù)研究[J].地理與地理信息科學(xué)，2007，03：51-54.
[8]孟志軍，王秀，趙春江，等.基于嵌入式組件技術(shù)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，04：91-96.
[9]王昕. 移動(dòng)通訊技術(shù)在農(nóng)業(yè)即時(shí)信息采集和服務(wù)中的應(yīng)用初探[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2007，12：14-17，27.
[10]余楊，王穗，余艷玲. 土壤表層水分含量測(cè)定方法[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，02：199-201，206.
[11]Sun Y，Ma D，Schulze Lanners P，et al. On-the-go measurement of soil water content and mechanical resistance by a combined horizontal penetrometer[J].Soil&Tillage Research，2006，86（2）：209-217.
[12]胡建東，趙向陽(yáng)，李振峰，等.參數(shù)調(diào)制探針式電容土壤水分傳感技術(shù)研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，05：1057-1060.
[13]趙燕東，白陳祥，匡秋明，等.土壤水分傳感器實(shí)用性能對(duì)比研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，03：158-160.
[14]楊芳. 基于電流-電壓四端法的無(wú)線土壤電導(dǎo)率傳感器研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，06：59-63.
[15]李民贊，王琦，汪懋華.一種土壤電導(dǎo)率實(shí)時(shí)分析儀的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，01：51-55.
[16]Myers D B，Kitchen N R，Miles R J，et al.Estimation of a soil productivity index on calypan soils using soil electrical conductivity[C].Proceedings of the Fifth International Conference on Precision Agriculture（CD）.Bloomington，MN，USA，
[17]Domsch H，Giebel A. Estimation of soil textural features from soil electrical conductivity recorded using the EM38[J].Precision Agriculture，2004，5（4）：389-409.
[18]Carter L M，Rhoades J D，Chesson J H. Mechanization of soil salinity assessment for mapping[C].ASAE Paper No.931557，1993.
[19]刁碩，王紅旗，邱晨.土壤酸堿度測(cè)定方法的差異研究與探討[J].環(huán)境工程，2015，S1：1015-1017.
[20]Adamchuk V I，Lund E D，Sethuramasamyraja B，et al. Direct measurement of soil chemical properties on-the-go using ion-selective electrodes[J].Computers and Electronics in Agriculture，2005，48（3）：272-294.
[21]楊百勤，杜寶中，李向陽(yáng)，郭聰，薛力. 全固態(tài)復(fù)合PH傳感器的研制與應(yīng)用[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，10：181-183，188.
[22]王祥峰，蒙繼華.土壤養(yǎng)分遙感監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀及展望[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2015，06：1033-1041.
[23]Maleki M R，Mouazen A M，Ketelaere B De，et al. On-the-go variable-rate phosphorus fertilization based on a visible and near-infrared soil sensor[J].Biosystem Engineering，2008，99（1）：35-46.
[24]胡建東，段鐵城.便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)儀技術(shù)研究[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2002，04：27-30.
[25]Hummel J W，Sudduth K A，Hollinger S E. Soil moisture and organic matter prediction of surface and subsurface soils using a NIR sensor[J].Computers and Electronics in Agriculture，2001，32（2）：149-165.
[26]Malthus T J，Maderia A C.High resolution spectroradiometry：spectral reflectance of field bean leaves infected by botrytis fabae[J].Remote Sensing of Environ，1993，45（1）：107-116.
[27]Adams M L，Philpot W D，Norvell W A，et a1.Yellowness index：an application of spectral second derivatives to estimate chlorosis of leaves in stressed vegetation[J].International Journal of Remote Sensing，1999，20（18）：3 663-3 675.
[28]仇華錚，陳樹人，張林林.谷物產(chǎn)量智能測(cè)產(chǎn)監(jiān)測(cè)器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2013，02：130-133.
[29]楊北方，韓迎春，毛樹春，等.基于數(shù)字圖像的棉花長(zhǎng)勢(shì)空間變異分析[J].棉花學(xué)報(bào)，2015，06：534-541.
[30]向子云，羅錫文，周學(xué)成，等.多層螺旋CT三維成像技術(shù)觀測(cè)植物根系的實(shí)驗(yàn)研究[J]. CT理論與應(yīng)用研究，2006，03：1-5.
[31]吳素霞，馮蜀青，毛任釗，等.冬小麥葉片葉綠素相對(duì)含量遙感估算模型研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2006，05：137-140，145.
采集皮紋的方法雖然很多，但在皮紋學(xué)研究中常用的方法可分為直接觀察法、捺印法、拓印法、化學(xué)顯現(xiàn)法、照相法和掃描儀攝入微機(jī)法等幾種。捺印法是在有嵴線的手、足表面涂上染料后直接捺印在紙上，以顯現(xiàn)皮紋。印泥捺印法是歷史悠久、常用，又很經(jīng)濟(jì)的方法。我國(guó)古代留存的指掌紋圖就是用印泥捺印法取得的。此法既能得到清晰的紋印，又能長(zhǎng)期保存。所用器材簡(jiǎn)單，只要一盒印泥、一塊泡沫海綿片及紙、筆即可。印泥捺印是一項(xiàng)細(xì)致的工作，一份清晰的皮紋圖本身就是一份珍貴資料。采集皮紋時(shí)，直接用泡沫海綿片將印泥均勻地蘸在手、足有嵴線的部位，注意只能將印泥蘸在嵴線處，而不能來(lái)回擦拭，否則皮溝內(nèi)充滿印泥，捺印的紋型圖上就看不清嵴線。油墨法也可得到很好的效果，常被司法機(jī)關(guān)用作鑒定。油墨捺印法比印泥捺印法稍復(fù)雜些。必要的器材有印刷油墨、油墨滾筒（一般手推油印機(jī)墨滾可代替）、調(diào)油墨板(33×24cm2的有機(jī)玻璃板較適用)、泡沫海綿墊和質(zhì)地較好的紙。取樣時(shí)，把少量油墨加到調(diào)油墨板上，用墨滾滾成均勻的一層薄膜，然后把要印的區(qū)域壓在油印板上，注意要使整個(gè)區(qū)域都有油墨覆蓋，將有油墨的皮紋區(qū)域捺印在紙上[1,6]。為了獲得滿意的印紋，需要適量的油墨和壓力，這兩個(gè)因素決定能否成功取得合格印紋，必須在實(shí)踐中摸索。印泥法比油墨法更易于清洗，似優(yōu)于后者。油墨法和印泥法雖然經(jīng)濟(jì)，但如果涂擦不勻，往往影響捺印效果，且污染手足，大規(guī)模采集時(shí)群眾不易接受。尋找新的皮紋采集方法，一直為皮紋學(xué)工作者所關(guān)注。拓印法是先將皮紋拓印在不同的介質(zhì)上，再移到紙上做永久記錄。由于介質(zhì)的不同，又有不同的方法。B觟觟k曾使用白色粉筆和纖維帶記錄皮紋[1]，Cotterman用墨汁代替粉筆拓印嬰、幼兒的手、足紋[1]。筆者分析了上述方法的利弊，試用透明膠帶法拓印皮紋。筆者試用炭精—透明膠帶法[7]拓印皮紋。即在有嵴線處用毛筆涂上一層炭精粉(美術(shù)用品商店有售)，再將透明膠帶分別貼在此處，要保證所有嵴線都能涂到炭精粉和接觸到透明膠帶。然后取下膠帶依次移到紙上做永久記錄。此法雖然費(fèi)時(shí)，卻克服了采集印紋時(shí)的困難。但是在將膠帶移到紙上粘貼時(shí)要防止膠帶重疊。值得注意的是，用炭精粉法得到的印紋和直接在手、足上觀察到的圖像是一致的；而與用捺印法得到的印紋則是互為鏡像的。此法是先將白色粉筆浸入碳素墨水（普通墨汁膠質(zhì)太多不能用）中，約3個(gè)小時(shí)取出晾干備用[7]。取紋時(shí)，將已浸過(guò)碳素墨水的黑色粉筆在有嵴線處均勻滾過(guò)，貼上透明膠帶，依次移到紙上做永久保存。用此法得到的皮紋印同炭精—透明膠帶法一樣。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，粉筆—碳素墨水—透明膠帶法要優(yōu)于炭精—透明膠帶法。此法拓印的指紋、指節(jié)紋和趾紋的嵴線都很清晰，避免了由于炭精粉粒較粗而致使紋型不均勻的缺陷。靈長(zhǎng)類的手、足由于皺褶較深，加之不能配合，取紋較難。印取手足畸型患者的皮紋也是難題之一。用筆者設(shè)計(jì)的印模法[7]可得到滿意的結(jié)果。較適用于皮紋學(xué)研究的有以下兩種：所用材料是自凝牙托粉和自凝牙托水（一般醫(yī)藥公司有售）。操作時(shí)用自凝牙托水將牙托粉調(diào)成糊狀，稍停片刻，把調(diào)好的糊狀物自手掌近端鋪向遠(yuǎn)端，待其變硬后取下，即成皮紋印模。需要注意的是，皮溝在印模上是凸起的，皮嵴反而是凹陷的。與拓印法一樣，所得樣本與手足上的紋型是互為鏡像的。用材料為橡皮泥（一般文具商店有售）。將橡皮泥均勻地鋪在手掌和足跖部，再小心取下，即可得到清晰的皮紋印模。注意事項(xiàng)與牙托印模法相同。日本學(xué)者[8]用柔軟的鉛筆在較硬的紙上涂黑，然后被試者的指端自尺側(cè)向橈側(cè)滾動(dòng)，可見(jiàn)手指指紋表面粘有一薄層鉛筆芯粉，再自尺側(cè)向橈側(cè)滾印在白紙上，即可得到清晰而完整的紋印。用此法捺印指紋可得到較好的效果，但指印不易永久保存。成分或無(wú)機(jī)成分起化學(xué)反應(yīng)，生成用肉眼能看到的有色物質(zhì)，從而達(dá)到顯現(xiàn)潛在紋型的方法，稱化學(xué)還原反應(yīng)顯色法。此法為筆者設(shè)計(jì)[9]。我們從氨基酸的成色反應(yīng)得到啟發(fā)，試用味精[谷氨酸鈉RCH(NH2)COONa]代替氨基酸，設(shè)計(jì)了茚三酮—味精成色反應(yīng)法。茚三酮的分子式為C9H4O3•H2O，是一種白色結(jié)晶，是測(cè)定氨基酸和蛋白質(zhì)的一種專門試劑。在蛋白質(zhì)分子中的某些基團(tuán)與顯色劑作用，可產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)，不同蛋白質(zhì)所含氨基酸不完全相同，顏色反應(yīng)亦不同。汗液中除水和各種無(wú)機(jī)鹽外，還有氨基酸等。茚三酮7.5～10.0g氯化鎘（或氯化鈷）5.0g無(wú)水乙醇100ml蒸餾水900ml因茚三酮在常溫下溶解較慢，可先用乙醇使茚三酮溶解，再加入蒸餾水，使成0.75～1.0%的水溶液，保存于棕色瓶中。加入氯化鎘（CdCl2）或氯化鈷(CoCl2)的目的是為了使皮紋樣本能長(zhǎng)時(shí)間保存。整個(gè)制備過(guò)程需戴醫(yī)用手套操作，以防紙上留下操作者的手印。選擇質(zhì)地較好的白紙（80克輕磅道林紙較適用），切成16開(kāi)大小。將茚三酮溶液倒入平底搪瓷盤或塑料盤中，用竹鑷夾住紙的一邊在溶液中浸濕，取出在室內(nèi)陰干，避光保存?zhèn)溆?。稱取10g味精溶入100ml蒸餾水中,配制成10%的味精水溶液，倒入中、小型的搪瓷盤或塑料盤中，放入泡沫海綿片，制成印盒。取紋前，洗凈手、足上的油漬，輕輕在印盒的海綿片上捺壓，操作者用紗布擦去過(guò)多的味精溶液，待手、足不干不濕時(shí)，捺壓在茚三酮反應(yīng)紙上（夏天汗多，汗液中含有氨基酸和氯化鈉的混合物，可不擦味精，直接捺?。?。不久，即顯現(xiàn)出紫紅色的皮紋。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，味精被茚三酮分解出氨（NH3）,同時(shí)，水合茚三酮被還原。隨后，過(guò)量的茚三酮起縮合作用，生成二茚酮—二酮茚胺的取代鹽（紫紅色絡(luò)合物）。此法避免了油墨法或印泥法對(duì)手、足的污染，被試者樂(lè)于接受，便于大規(guī)模調(diào)查。山東濟(jì)寧醫(yī)專的研究者[10]建議用2.5%的亞鐵氰化鉀水溶液[K4Fe(CN)6•3H2O]制備反應(yīng)紙，晾干備用；2%的三氯亞鐵水溶液(FeCl3•6H2O)制成印盒，手足在印盒捺壓后其表面留有三氯亞鐵溶液，再捺壓在亞鐵氰化鉀反應(yīng)紙上，即可顯示藍(lán)色的皮紋。Aubert在研究皮膚病和汗液分泌時(shí)，將硝酸銀（AgNO3）涂在紙上能顯現(xiàn)出皮紋，成為隱性顯現(xiàn)第一人。此顯現(xiàn)法現(xiàn)仍然在刑偵機(jī)關(guān)應(yīng)用[11]。AgNO3與汗液中的氯化鈉（NaCl）和氯化鉀（KCl）中的氯離子起化學(xué)反應(yīng)，生成氯化銀（AgCl）和硝酸鈉（NaNO3）、硝酸鉀（KNO3）。AgCl在光照下光解，形成細(xì)微的黑色銀粒，從而顯現(xiàn)出指紋。AgNO3﹢NaCl﹢KCl—AgCl﹢NaNO3﹢KNO32AgCl—2Ag(黑色銀粒)﹢Cl2硝酸銀顯出手印后，可將其手印浸入40%的淀粉溶液中約1分鐘，或2%硫代硫酸鈉（Na2S2O3）水溶液5～10分鐘進(jìn)行固定，然后用水漂洗、晾干即可較長(zhǎng)時(shí)間保存。碘（I2）顯指紋法是德國(guó)的WilliamEber設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在仍然是刑偵機(jī)關(guān)提取隱性指紋的方法之一[11]。碘顯法操作較復(fù)雜，一般采用熏染法，顯示的手印浸入0.5-1%的氯化鈀（PaCl2）水溶液中數(shù)秒至1分鐘取出，經(jīng)水洗晾干；或用軟毛刷蘸此液涂于碘手印上，經(jīng)水洗晾干，手紋嵴線呈棕褐色被固定下來(lái)。筆者認(rèn)為，由于普魯士藍(lán)法仍有污染的缺點(diǎn)，硝酸銀法和碘顯法手續(xù)較繁且不能長(zhǎng)期保存印紋，目前都已較少應(yīng)用。在化學(xué)還原法中，還是茚三酮—味精成色反應(yīng)法較為適用。其他方法采集皮紋的方法很多，還可以用照相法、皮膚射線照相、皮紋圖像自動(dòng)化識(shí)別、指紋自動(dòng)識(shí)別等方法。
不同部位皮紋印的采集
不管用哪種方法采集皮紋，一定要注意能完整地印取到所有嵴線區(qū)域的紋型。除手掌和足底外，嵴線也往往沿著掌、指和跖、趾的側(cè)緣向背側(cè)延伸，這是采集皮紋時(shí)必須考慮到的。筆者推薦用印泥法或粉筆—碳素墨水—透明膠帶法采集指紋。采集時(shí)，操作者可站在被試者左側(cè)，以自己的左手食指和拇指捏住被捺印指的指尖，以右手食、拇指捏住手指中節(jié)，被試者其他手指稍彎曲。手指自尺側(cè)向橈側(cè)滾動(dòng)，這樣就能得到清晰的指紋印。捺印時(shí)用力要均勻，只能滾動(dòng)一次，不能挪動(dòng)、停頓、重復(fù)或倒轉(zhuǎn)，否則嵴線會(huì)模糊不清。不論用哪種方法采集指紋，一定要照顧到手指的掌面和手指的橈、尺兩側(cè)，即三面的花紋，采集十指滾印指紋。一個(gè)好的手指印紋應(yīng)該是矩形的，遠(yuǎn)端盡量錄全，近端至少要有一個(gè)指褶。以便能全面且正確地進(jìn)行檢測(cè)分析。采集時(shí)應(yīng)按一定的程序，如沿小、環(huán)、中、食、拇指的順序一一進(jìn)行。不管用什么順序，都要及時(shí)注明左、右手和指別。如有遺漏，應(yīng)立即重印。傷殘或缺指（趾）、多指（趾）等應(yīng)注明。建議用印泥法結(jié)合酒瓶滾印采集掌紋。一份合格的掌紋圖至少要錄下腕橫紋、各指根處的指掌褶紋、指三叉、軸三叉、主要掌紋線走向和掌褶等內(nèi)容。由于手掌心凹陷，取紋時(shí)往往在取紋紙下面墊一塊泡沫海綿片，但效果總不理想，掌心部位的嵴線常有空缺。日本學(xué)者岡島道夫[8]曾試用酒瓶滾印法印取小兒的手紋。我們將其用于成人，將取紋紙放在橫臥750ml空葡萄酒瓶上（葡萄酒瓶避免了由于普通酒瓶短小而使手紋印歪斜），從指端開(kāi)始向前推滾至腕橫紋[9]，即可得到滿意而完整的指、掌紋圖。指節(jié)紋是指手指基節(jié)和中節(jié)掌面及兩則面（橈側(cè)和尺側(cè)）的花紋。國(guó)內(nèi)已發(fā)表幾篇資料，分析的僅是平面捺印的指節(jié)紋，未能反應(yīng)其全貌。筆者建議用炭精—透明膠帶法或粉筆—碳素墨水—透明膠帶法[7]可以拓印清晰而完整的三面指節(jié)紋。此法雖然費(fèi)時(shí)，但卻克服了采集不到完整指節(jié)紋的困難。趾紋印圖要求與指紋一樣，也要采集到三面的趾紋。趾紋的采集很難，由于足長(zhǎng)期禁錮在鞋中，致使足趾變形，一般捺印法采集不到完整的趾紋。筆者用粉筆—碳素墨水—透明膠帶法[7]可克服由于足趾變形所遇到的困難，拓印得到完整的趾紋。具體方法和采集指節(jié)紋一樣，將浸有碳素墨水的粉筆在趾端有紋線處涂擦，用膠帶拓印再移到紙上。只是由于足趾間距較小，涂擦浸有墨汁的粉筆時(shí)要特別小心，防止足趾間互相摩擦而影響印紋質(zhì)量。跖紋的采集較難。合格的跖紋印圖應(yīng)能錄下拇趾球區(qū)、足小魚際遠(yuǎn)側(cè)、近側(cè)區(qū)、足弓區(qū)、足跟區(qū)的紋型，此外趾三叉、p三叉、趾間紋、跖紋主線走向等結(jié)構(gòu)都應(yīng)顯示清楚。但由于足弓的存在，往往錄不全所需指標(biāo)。由于足穿在鞋襪里，清洗較難，大規(guī)模調(diào)查時(shí)群眾不易接受。建議采用無(wú)污染的茚三酮—味精成色反應(yīng)法[9]，受試者容易接受。采集時(shí)可試用橡皮筋將取紋紙固定在葡萄酒瓶上，由足跟向足趾推滾，可得到較完整的足底紋印，但由于跖紋嵴線往往向腓側(cè)延伸，用上法僅可得到較滿意的足底面的紋?。蝗缭诓杉埾聣|一塊泡沫海綿片，足底印好后再將腓側(cè)的海綿片連同取紋紙一同托起，則可采集到完整的跖紋印圖。如能兩法配合應(yīng)用，將采集到的兩份印紋對(duì)照分析，足底延伸到腓側(cè)的紋型即可顯示出。唇紋是人唇紅部位的紋理。采集唇紋可使用紅色唇膏。用唇膏在被采集者的唇部均勻涂抹，將捺印紙從中間對(duì)折，被采集者上下唇沿捺印紙對(duì)角線抿合進(jìn)行捺印[12]。采集各種紋型時(shí)，除及時(shí)簽定知情同意書外，應(yīng)標(biāo)明印紋編號(hào)、姓名、性別、年齡、民族、籍貫，注明左右手及指、趾別等內(nèi)容。若是疾病皮紋圖形，還應(yīng)寫清臨床癥狀、主要病史及診斷結(jié)果等內(nèi)容，最好能附有照片。
遵偱皮紋研究的CDA標(biāo)準(zhǔn)
近30年來(lái)，我國(guó)皮紋學(xué)研究雖然發(fā)展很快，但由于標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，可供利用對(duì)比的資料還不到半數(shù)，其原因主要是沒(méi)有執(zhí)行國(guó)際通用的皮紋研究標(biāo)準(zhǔn)。為此，中國(guó)皮紋研究協(xié)作組先后于1991年[13]和2012年[14]公布了我國(guó)皮紋研究的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)作組建議，《ADA標(biāo)準(zhǔn)-CDA版本》和CDA標(biāo)準(zhǔn)作為皮紋研究的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)。ADA是美國(guó)皮紋學(xué)會(huì)（AmericanDermatoglyphicsAssociation）的縮寫；CDA是中國(guó)皮紋研究協(xié)作組（ChineseDermatoglyphicsAssociation）的縮寫。自1982年以來(lái)，經(jīng)過(guò)中國(guó)皮紋研究協(xié)作組會(huì)7次會(huì)議討論，形成今天的標(biāo)準(zhǔn)文件。實(shí)際應(yīng)用表明，本標(biāo)準(zhǔn)具有可操作性和先進(jìn)性。CDA標(biāo)準(zhǔn)是借鑒了《ADA標(biāo)準(zhǔn)》，并對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。依據(jù)CDA標(biāo)準(zhǔn)，模式樣本分為三級(jí)等次：1級(jí)模式樣本（firstclassmodelswatch）:含有指紋的A、Lu、Lr、W和TFRC項(xiàng)目。2級(jí)模式樣本（secondclassmodelswatch）:包含1級(jí)模式樣本項(xiàng)目和掌紋的a-bRC、T／Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和H項(xiàng)目。3級(jí)模式樣本（thirdclassmodelswatch）:包含2級(jí)模式樣本項(xiàng)目和足紋的hallucal(A、L、W)、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、H和calcar項(xiàng)目。在三個(gè)級(jí)別的模式樣本中，其他項(xiàng)目多而不限。在今后的研究中，提倡向三級(jí)模式群體的規(guī)模努力，2級(jí)模式是起碼的要求[14]。隨機(jī)群體，男女身體健康，家族內(nèi)無(wú)已知遺傳病；樣本量在1000人或以上，男女人數(shù)相同或相近；祖上三代為同一個(gè)民族，來(lái)自聚居區(qū)的樣本；在知情同意原則下采樣。
皮紋鑒定工具
鑒定紋型時(shí)，一般用放大5～10倍的放大鏡就夠了，但在計(jì)數(shù)嵴條數(shù)和追蹤主線走向時(shí)，必須全神貫注。由于視網(wǎng)膜中視覺(jué)物質(zhì)的消耗，致使眼球發(fā)脹，有損健康，且易出現(xiàn)差錯(cuò)。筆者建議用體視顯微鏡鑒定紋型，計(jì)數(shù)嵴線數(shù)和追蹤主線止區(qū)。并用針灸針尖端指示計(jì)數(shù)和追蹤部位，大大提高準(zhǔn)確性，且保護(hù)了視力。若體視顯微鏡帶有攝像頭并連接到計(jì)算機(jī)，可在視頻上觀察紋型、嵴線計(jì)數(shù)和追蹤主線走向，效果更好。
關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；竊電技術(shù)；供電企業(yè)
中圖分類號(hào)： TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）05-180-2
0 引言
電能是維持公眾日常起居生活、保障工業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)步運(yùn)作的關(guān)鍵因素，為此，必須要采取有效措施以確保電力供應(yīng)工作的質(zhì)量。目前，各式各樣的竊電技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)造成了干擾，影響了電力供應(yīng)工作的質(zhì)量。今天，竊電技術(shù)的智能化、信息化程度較高，為此，有必要研發(fā)先進(jìn)的、基于用電信息采集系統(tǒng)的反竊電技術(shù)，從而最大程度地提升反竊電工作的質(zhì)量。
1 常見(jiàn)的竊電方式
1.1 在電壓線圈上串聯(lián)分壓電阻或斷開(kāi)電壓聯(lián)片
通常情況下，竊電分子會(huì)松開(kāi)電壓聯(lián)接片，這是一種較為低級(jí)的竊電方式，竊電分子在竊電過(guò)程中不必打開(kāi)表封。除此之外，竊電分子還會(huì)通過(guò)在電壓線圈上串聯(lián)分壓電阻的方式來(lái)達(dá)到竊電的目的。竊電分子在打開(kāi)電表外蓋后在電壓線圈上串接一個(gè)電阻，使用絕套管或絕緣膠布套住電阻，使得人們不易發(fā)現(xiàn)串接上去的電阻。串接在電壓線圈上的電阻能夠起到分壓作用，在電表運(yùn)行過(guò)程中，一部分電壓被電阻所分擔(dān)，此時(shí)，電壓線圈兩端的電壓將降低，如此，電表計(jì)量數(shù)目將顯著減小。
1.2 對(duì)短路計(jì)量裝置的電流線圈進(jìn)行改動(dòng)
一般來(lái)講，竊電分子會(huì)選擇在電能表相線輸出端與輸入端中插入導(dǎo)線或者并接電阻，使得并接電阻或?qū)Ь€發(fā)揮分流作用。結(jié)合物理學(xué)常識(shí)可知，導(dǎo)線的電阻極?。ń咏诹悖?，因此在電能表相線輸入端與輸出端插入導(dǎo)線后，大部分電流會(huì)由短接導(dǎo)線通過(guò)，在此狀況下，電能表會(huì)因幾乎沒(méi)有電流通過(guò)電流線圈而發(fā)生停轉(zhuǎn)。在電能表中接入（并接）電阻值遠(yuǎn)低于電流線圈阻值的電阻后，并接電阻與電能表電流線圈將形成并聯(lián)電路，此后，并接電阻上將通過(guò)大部分電流，電能表的電流線圈幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，此時(shí)，電能表會(huì)慢轉(zhuǎn)甚至停轉(zhuǎn)[1]。
1.3 斷零竊電
在應(yīng)用斷零竊電技術(shù)前，竊電分子需要斷開(kāi)電能表進(jìn)線端的開(kāi)關(guān)。某種意義上，斷零竊電法與調(diào)接竊電法的流程較為相似，二者皆要自設(shè)或者另接地線，此外，還需要將倒閘開(kāi)關(guān)安裝在室內(nèi)。電流線圈在斷開(kāi)電表輸入零線后依然能夠通過(guò)電流，電壓線圈則會(huì)失去電壓，在此狀況下，竊電分子實(shí)施竊電行為后用戶的電能表不會(huì)計(jì)量，竊電分子也就成功地實(shí)現(xiàn)了竊電的目的。
2 傳統(tǒng)的反竊電技術(shù)
2.1 對(duì)電能表鉛封設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)
未經(jīng)改進(jìn)的電能表鉛封具有易復(fù)原、易被撬開(kāi)的缺陷，從而給竊電分子竊電行為的實(shí)施提供了便利的條件?，F(xiàn)階段，供電部門開(kāi)始推廣使用封口壓下后無(wú)法復(fù)原的電能表鉛封封法，并為所有鉛封提供一個(gè)編號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能表鉛封的統(tǒng)一管理[2]。
2.2 集中安裝電能表，封鎖與加封電能表屏柜
常規(guī)的竊電方式需要對(duì)電能表進(jìn)行處理，所以加封與封鎖電能表的屏柜能夠有效地強(qiáng)化防竊電效果?，F(xiàn)階段，城市小區(qū)等住宅密集區(qū)域已大規(guī)模普及了采用屏柜加封與封i設(shè)計(jì)的電能表。供電企業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在推廣使用屏柜被加封與封鎖的電能表后，竊電行為的發(fā)生率與成功率顯著下降。
2.3 應(yīng)用具有止逆功能的電能表
目前，許多竊電分子采用使電能表反轉(zhuǎn)的方法來(lái)實(shí)施竊電行為，在此狀況下，供電企業(yè)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用具有止逆功能的電能表。近年來(lái)，江蘇等用電大省推廣了電能表輪換改造工作，為用戶安裝了止逆功能的電能表，有效地降低了反向電流竊電行為的發(fā)生率。
3 用電信息采集系統(tǒng)的反竊電技術(shù)
3.1 負(fù)荷電量預(yù)測(cè)以及分析
預(yù)測(cè)方法、基礎(chǔ)資料與預(yù)測(cè)手段的質(zhì)量決定了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的準(zhǔn)確性。需要特別指出的是，在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作中要保障基礎(chǔ)資料的豐富性以及準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集是電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的重要功能，電力負(fù)荷管理系統(tǒng)所采集的用戶數(shù)據(jù)是重要的基礎(chǔ)資料，該資料具有較強(qiáng)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。電力負(fù)荷管理系統(tǒng)具備采集電流、電量、負(fù)荷以及電壓等用戶用電數(shù)據(jù)的功能。用電信息采集系統(tǒng)擁有豐富的電力數(shù)據(jù)資源，不同類型用戶的歷史數(shù)據(jù)是分開(kāi)建立的，不同類型用戶的歷史數(shù)據(jù)擁有對(duì)應(yīng)電費(fèi)負(fù)荷結(jié)構(gòu)類型。用電信息采集系統(tǒng)能夠?qū)γ總€(gè)用戶開(kāi)展單獨(dú)預(yù)測(cè)工作，對(duì)負(fù)荷電量的預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行單獨(dú)性的控制，隨后利用總加的方法獲得供電區(qū)域的預(yù)測(cè)電荷量[3]。
3.2 反竊電技術(shù)的應(yīng)用
用電信息采集系統(tǒng)具備強(qiáng)大的在線監(jiān)視功能，系統(tǒng)能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)用戶的竊電行為。用電信息采集系統(tǒng)會(huì)對(duì)電量信息進(jìn)行采集，并將電量信息傳回主站，主站接收到電量信息后，后臺(tái)會(huì)自動(dòng)地對(duì)用戶的用電狀況進(jìn)行分析，主要分析用電過(guò)程中存在的欠壓、失壓、三相不平衡以及斷相等問(wèn)題。與傳統(tǒng)的防竊電方法相較，應(yīng)用用電信息采集系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展防竊電工作能夠最大程度地縮小可疑用戶的排查范圍。
用電信息采集系統(tǒng)能夠采集、分析以及比較相關(guān)歷史用電數(shù)據(jù)，如此，系統(tǒng)便能夠較為及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電能表的計(jì)量異常狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)竊電風(fēng)險(xiǎn)的事中管理與事后管理。傳統(tǒng)的反竊電技術(shù)頗有“馬后炮”的意味，在防竊電工作中擔(dān)任“事后發(fā)現(xiàn)者”的角色，也就是說(shuō)，傳統(tǒng)的防竊電技術(shù)難以有效預(yù)防竊電行為，只能夠在竊電行為發(fā)生后開(kāi)展補(bǔ)救工作。在用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用后，供電企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)竊電行為的事中管理，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)竊電行為。用電信息采集系統(tǒng)能夠記錄異常用電數(shù)據(jù)，為竊電行為的證實(shí)工作提供證據(jù)。
用電信息采集系統(tǒng)結(jié)合了先進(jìn)的信息技術(shù)，其中包括各類有線與無(wú)線技術(shù)，信息技術(shù)的應(yīng)用賦予了系統(tǒng)優(yōu)秀的監(jiān)視能力，系統(tǒng)能夠嚴(yán)密、全面、細(xì)致地監(jiān)視每一位用戶的用電信息。與傳統(tǒng)的防竊電手段相較，用電信息采集系統(tǒng)的用電信息巡查效率更佳，能夠?qū)崿F(xiàn)每十分鐘檢查一次轄區(qū)內(nèi)所有用戶用電信息的目標(biāo)。
4 基于用電信息采集系統(tǒng)反竊電技術(shù)的具體應(yīng)用
4.1 確定竊電范圍
在應(yīng)用先進(jìn)的用電信息采集系統(tǒng)后，電力技術(shù)人員能夠及時(shí)確定存在著高線損的用電區(qū)域，對(duì)區(qū)域內(nèi)用戶的用電情況進(jìn)行核查，借助用電信息豐富的數(shù)據(jù)資源來(lái)縮小核查范圍，進(jìn)而熟悉準(zhǔn)確、快速地找出竊電行為的發(fā)生地點(diǎn)。用電信息采集系統(tǒng)幫助電力技術(shù)人員確定竊電分子的準(zhǔn)確位置后，技術(shù)人員能在第一時(shí)間內(nèi)前往竊電現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)相關(guān)竊電裝置開(kāi)展拆除工作，并且可以加固線路保護(hù)裝置以及電能表，從而避免二次竊電現(xiàn)象的出現(xiàn)。
4.2 準(zhǔn)確排查高線損區(qū)域
將一個(gè)線損的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)置在用電信息采集系統(tǒng)的內(nèi)部，則線損結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠發(fā)揮監(jiān)測(cè)線損信息的作用，有效地排查高線損區(qū)域。技術(shù)人員為用電信息采集系統(tǒng)植入了功能性的計(jì)算機(jī)程序，線損的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以依據(jù)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)定來(lái)開(kāi)展用戶用電量以及用戶數(shù)量的比對(duì)工作。如果某區(qū)域發(fā)生竊電現(xiàn)象，則該區(qū)域的用電數(shù)據(jù)將發(fā)生較大的波動(dòng)，用電信息系統(tǒng)會(huì)及時(shí)察覺(jué)數(shù)據(jù)波動(dòng)，從而迅速發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的竊電現(xiàn)象。
4.3 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能核查
現(xiàn)階段，用電信息采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能表用電信息的遠(yuǎn)距離抄錄工作。在用電信息抄錄過(guò)程中，工作人員將用戶的標(biāo)號(hào)輸入至用電信息采集系統(tǒng)之中，隨后將用戶的用電記錄從系統(tǒng)中調(diào)出，對(duì)用戶的用電信息進(jìn)行全面的核查，查看用戶用電信息是否存在異常。如果用戶的用電信息完全正常，則技術(shù)人員需要開(kāi)展對(duì)用戶供電線路的排查工作，主要任務(wù)是確認(rèn)供電線路的電壓與電流是否正常，大量事實(shí)表明，此種數(shù)據(jù)核查方式的效果非常顯著，能夠較為有效地降低技術(shù)人員的工作量。
4.4 現(xiàn)場(chǎng)檢查
在應(yīng)用基于用電信息系統(tǒng)的智能反竊電技術(shù)后，技術(shù)人員可以鎖定竊電用戶。在確定竊電用戶后，電力工作人員應(yīng)當(dāng)跟進(jìn)質(zhì)量合格的現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，主要工作內(nèi)容是加固電能表外部保護(hù)裝置、確認(rèn)電能表內(nèi)部機(jī)構(gòu)是否正常等。為了防止二次竊電現(xiàn)象的發(fā)生，需要及時(shí)更換受損的電能表。
5 結(jié)語(yǔ)
新的發(fā)展形勢(shì)下做好基于用電信息采集系統(tǒng)的反竊電技術(shù)開(kāi)l與應(yīng)用工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極提升技術(shù)研發(fā)人員的綜合素質(zhì)，致力于優(yōu)化用電信息采集系統(tǒng)的性能，推廣應(yīng)用新型電能表與反竊電技術(shù)，從而最大程度地促進(jìn)電力行業(yè)的健康、和諧發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 陳文瑛，陳雁，邱林，趙加奎，王樹龍，張劍，劉洋，朱平飛，歐陽(yáng)紅.應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的反竊電分析[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2016（10）.
關(guān)鍵詞：信號(hào)處理器 雷達(dá) ADSP2181芯片
中圖分類號(hào)：TN957.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)07-0062-01
在傳統(tǒng)信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集和處理時(shí)，微處理器(MPU)有比DSP芯片有著更廣泛地應(yīng)用范圍。但在實(shí)現(xiàn)信號(hào)實(shí)時(shí)處理時(shí)，DSP芯片有比微處理器有著更適合進(jìn)行字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)。所以，為了滿足高頻地波雷達(dá)所要求的采樣速率快、信號(hào)實(shí)時(shí)處理的功能，本設(shè)計(jì)提出了基于AD公司的定點(diǎn)DSP芯片ADSP2181的雷達(dá)信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1、信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中的雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)具有ISA總線接口，能夠直接插接在PC機(jī)的總線插槽中，和PC機(jī)構(gòu)成主從系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，PC機(jī)是主機(jī)，控制用戶程序的加載和運(yùn)行。雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)是從機(jī)，主要是完成信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與實(shí)時(shí)處理。此雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)的硬件電路主要由數(shù)字信號(hào)處理器ADSP2181、IDMA接口、串行信號(hào)接口以及輸入輸出接路組成。
1.1 數(shù)字信號(hào)處理器ADSP2181
ADSP2181芯片是由AD公司生產(chǎn)的性能較好的16位數(shù)字信號(hào)處理器，它除了具有普通微處理器所具備的高速運(yùn)算與控制功能外，還能夠在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成乘、邏輯與、累和等操作的組合。本芯片的內(nèi)部具有3個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算單元，它們分別是算術(shù)邏輯單元ALU、乘法累加器MAC以及狀態(tài)移位器．3個(gè)單元通過(guò)總線BUS相互連接，任何一個(gè)運(yùn)算單元的輸出寄存器可直接作為剩余其他單元的輸入來(lái)處理。
1.2 串行通信接口
ADSP218芯片的串行口具有獨(dú)立的接收和發(fā)送信息的硬件結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，可以自動(dòng)接收或者發(fā)送一整塊循環(huán)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)而不需要附加編程，具有自動(dòng)緩沖功能。并且僅當(dāng)指向循環(huán)緩沖區(qū)的指針發(fā)生變化時(shí)，才產(chǎn)生1個(gè)中斷請(qǐng)求。還具有多路選擇接收和發(fā)送功能。
1.3 IDMA通信接口
PC的位數(shù)據(jù)線經(jīng)過(guò)雙向數(shù)據(jù)緩沖后接入DSP芯片的16位地址復(fù)用線，通過(guò)l8位數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)和地址指針。DSP的地址鎖存信號(hào)ALE是由PC機(jī)的地址寫信號(hào)組合生成的，ALE的下降沿把IMDA地址信號(hào)鎖存到DSP中的緩存中。IDMA的選擇地址鎖存和數(shù)據(jù)讀寫中都應(yīng)是有效的，由PC機(jī)的地址譯碼信號(hào)直接產(chǎn)生。
1.4 輸入/輸出接口
本設(shè)計(jì)中的雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)要求同時(shí)對(duì)8個(gè)通道的回波信號(hào)進(jìn)行處理，然后在ADl847的設(shè)計(jì)了一個(gè)輸入/輸出的接口電路。每次都選中一個(gè)2路信號(hào)通過(guò)運(yùn)放電路進(jìn)入ADl847的輸入端，這樣以來(lái)就構(gòu)成了ADl847的輸入接口電路。它的輸出接口電路和輸入接口電路是類似的。在雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)中，ADSP2181芯片是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制器。它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，保證FFT算法、串行通信以及和計(jì)算機(jī)的IDMA通信都可以正常運(yùn)行。
2、雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
為了保證硬件能正常進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為DSP引程序以及ADSP2181主程序兩個(gè)部分。DSP引導(dǎo)程序的主要任務(wù)是把用戶程序通過(guò)IDMA接口寫入DSP的的程序進(jìn)行儲(chǔ)存操作。然后啟動(dòng)DSP運(yùn)行。ADSP2181主程序來(lái)完成福利葉變換，得到需要的回波信號(hào)的頻率與相位信息，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，等待進(jìn)一步的處理操作。
作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心程序，ADSP2181主程序主要進(jìn)行以下的操作：(1)初始化控制系統(tǒng)的各種標(biāo)志位和狀態(tài)。(2)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。(3)把處理好的數(shù)據(jù)快速地傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)存。初始化系統(tǒng)的各種標(biāo)志位和狀態(tài)主要是對(duì)ADSP2181以及ADl847的可供配置的寄存器寫入命令字。由于DSP對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間小于對(duì)其他存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間，如果采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在片內(nèi)，將會(huì)大大增大數(shù)據(jù)處理的時(shí)間。
其次，ADSP2181具有80K的片內(nèi)RAM，其中包括16K*24位的程序存儲(chǔ)器，16K*16位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。ADSP2181配置有兩個(gè)數(shù)據(jù)塊來(lái)存儲(chǔ)所采集的數(shù)據(jù)。RAMl主要是分布在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，RAM2則分布在程序存取器中。兩個(gè)數(shù)據(jù)塊都是在主程序的控制下，進(jìn)行來(lái)回的切換。當(dāng)RAMl中的數(shù)據(jù)溢出后，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)就切換到RAM2中。同時(shí)，對(duì)RAMl中的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，在操作完后將數(shù)據(jù)通過(guò)IDMA通信接口送入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。在RAM2溢出后，DSP就執(zhí)行同樣的操作。采用這種方法能夠使采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送并行運(yùn)算，大大地提高了數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
3、結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)，本設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：雷達(dá)信號(hào)采集處理系統(tǒng)可以很好地滿足高頻雷達(dá)要求的采樣速率快、信號(hào)實(shí)時(shí)處理的功能。同時(shí)，它還可以為多通道的信號(hào)并行采集和預(yù)處理提供一個(gè)統(tǒng)一的硬件平臺(tái)。因此可以在高頻雷達(dá)設(shè)計(jì)中得到廣泛的運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
[1]楊靜,文必洋,王才軍.基于USB2.0的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸接口設(shè)計(jì)[J].微型計(jì)算機(jī)信息,2008.
[2]劉艷蘋.基于超大容量緩存的高速雷達(dá)信號(hào)錄取回放系統(tǒng)[J].艦船電子對(duì)抗,2007.
[3]朱芳,田建生.基于PCI總線的FPGA+雙DSP結(jié)構(gòu)信號(hào)處理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2006.
[4]鄭霞,楊子杰.基于AD9857的偽隨機(jī)碼調(diào)相雷達(dá)發(fā)射硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2005.
[5]程泉,董曉輝.液晶顯示在噪聲信號(hào)采集處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2005.
一直以來(lái)，條碼掃描都是物流領(lǐng)域最為常用的高級(jí)數(shù)據(jù)采集形式，無(wú)論是在倉(cāng)庫(kù)通道、貨站入口還是貨場(chǎng)，它都擁有著極高的“人氣”。雖然當(dāng)今條碼掃描可能仍代表著數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的主流，但在不遠(yuǎn)的將來(lái)，RFID、語(yǔ)音或直接部件打標(biāo)(DPM)等解決方案將會(huì)博得客戶青睞。
“融”與“合”
目前各種高級(jí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以說(shuō)是“百花齊放”，它們?cè)趯?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化和零錯(cuò)誤方面發(fā)揮著重要作用。
舉例來(lái)說(shuō)，在倉(cāng)庫(kù)中，條碼掃描、語(yǔ)音指示應(yīng)用程序和RFID既可以單獨(dú)使用，也可以強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，在它們強(qiáng)大功能的支持下，標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)儲(chǔ)職能將得以自動(dòng)實(shí)施，而從接貨到理貨、補(bǔ)貨、出貨、分揀、包裝和裝運(yùn)，整個(gè)流程也將得到大大簡(jiǎn)化。RFID將帶來(lái)更細(xì)化的實(shí)時(shí)庫(kù)存監(jiān)控，其廣泛的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑會(huì)惠及倉(cāng)儲(chǔ)流程甚至整條供應(yīng)鏈。
在貨場(chǎng)中，RFID能夠即時(shí)識(shí)別進(jìn)出貨場(chǎng)的集裝箱、運(yùn)輸工具或其他資產(chǎn)。條碼掃描可提供特定車輛的完整維護(hù)記錄，讓用戶清楚預(yù)定的維護(hù)任務(wù)，從而簡(jiǎn)化車輛的維護(hù)工作。
所以說(shuō)無(wú)論選擇哪種技術(shù)，工作效率都將得到提高，實(shí)時(shí)的庫(kù)存監(jiān)控會(huì)幫助您做出更有效的戰(zhàn)略決策，實(shí)時(shí)訂單狀態(tài)有助于您進(jìn)一步提升客戶服務(wù)水平，同時(shí)資產(chǎn)的利用率也會(huì)大幅提高。目前物流環(huán)境中部署條碼掃描產(chǎn)品是比較常見(jiàn)的，或許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，企業(yè)戰(zhàn)略、供應(yīng)商指示或政府法規(guī)都可能需要在特定的業(yè)務(wù)領(lǐng)域引入RFID功能。也許說(shuō)不定哪天，需要借助直接部件打標(biāo)功能來(lái)對(duì)車輛、飛機(jī)等交通工具中攜帶的重要資產(chǎn)進(jìn)行端對(duì)端跟蹤。
同時(shí)，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的擴(kuò)展也帶來(lái)了不少難題。引入新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)就要部署和管理全新的系統(tǒng)，所帶來(lái)的高資產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用會(huì)不會(huì)抵消掉它們的優(yōu)勢(shì)，讓用戶覺(jué)得得不償失；能否有效地融合這些高級(jí)技術(shù)以更好地滿
足企業(yè)需求，這些都是需要慎重對(duì)待的問(wèn)題。
潛在需求
企業(yè)在當(dāng)今甚至將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都要面臨的一個(gè)事實(shí)是，需要在各業(yè)務(wù)領(lǐng)域分期部署多種不同的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。為了經(jīng)濟(jì)高效地滿足這一關(guān)鍵業(yè)務(wù)需求，一款高度靈活的協(xié)同架構(gòu)必不可少，它要能夠讓當(dāng)今和未來(lái)的高級(jí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)“和平”共存，在必要時(shí)還能支持在倉(cāng)庫(kù)、貨場(chǎng)或其他領(lǐng)域高效地引入數(shù)據(jù)采集功能。這款解決方案不會(huì)“挑剔”數(shù)據(jù)采集的類型，無(wú)論是1維/2維條碼、RFID標(biāo)簽還是直接部件標(biāo)記，它都應(yīng)照單全收，同時(shí)，它會(huì)讓單一IT基礎(chǔ)架構(gòu)擁有最大的靈活性，而不會(huì)造成技術(shù)混雜的局面。
這樣，用戶不但擴(kuò)展了功能范圍，同時(shí)又控制了技術(shù)采購(gòu)和管理相關(guān)的資產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，而移動(dòng)數(shù)據(jù)采集解決方案帶來(lái)的諸多優(yōu)勢(shì)定會(huì)讓用戶受益匪淺，業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)化和零錯(cuò)誤也將進(jìn)一步改進(jìn)客戶服務(wù)水平和企業(yè)盈利能力。
目前大家都在尋找一款能夠支持當(dāng)今所有RF技術(shù)(Wi-Fi、RFID、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、WiMax和固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合[FMC])的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，讓用戶不但能夠自由地選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái)滿足眼前的需要，同時(shí)還可充分發(fā)揮現(xiàn)有技術(shù)投資和未來(lái)技術(shù)的作用。
對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，能否提供多種現(xiàn)成可用的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，或者是否支持在將來(lái)引入特定技術(shù)同樣是要考慮的因素。舉例來(lái)說(shuō)，如果當(dāng)前需要條碼掃描和RFID兩種技術(shù)，那么購(gòu)買一款多用途設(shè)備來(lái)減少設(shè)備和管理成本相比來(lái)說(shuō)更為經(jīng)濟(jì)有效。但如果用戶只需要條碼掃描，而對(duì)于是否在倉(cāng)庫(kù)或貨場(chǎng)引入RFID技術(shù)尚猶豫不決，那么用戶應(yīng)購(gòu)買一款能夠支持RFID功能添加的設(shè)備，以保護(hù)投資。一般來(lái)看，企業(yè)的員工從事著形形的工作，因此，就需要一系列外觀大小各異的設(shè)備來(lái)滿足不同員工和職能的需求，比如說(shuō)手持式/佩戴式/車載式設(shè)備或內(nèi)置到其他設(shè)備中的設(shè)備。
最后，從設(shè)備的管理來(lái)考慮。如果從部署到支持都需要相關(guān)人員親臨設(shè)備，那么這對(duì)IT員工的影響將是巨大的。設(shè)備管理工作相關(guān)的時(shí)間和成本會(huì)讓它的優(yōu)勢(shì)化為烏有，而IT員工也會(huì)迷失于支持工作的“大?！敝胁恢?，集中精力完成更高級(jí)別的企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)更是無(wú)從談起。為了避免這一耗時(shí)耗力又耗錢的局面，采用一定確保選擇的移動(dòng)設(shè)備能夠充分支持遠(yuǎn)程管理。
應(yīng)時(shí)而生
摩托羅拉一直以來(lái)都在致力于推動(dòng)高級(jí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的研發(fā)、商業(yè)化和部署工作。正是這種進(jìn)取精神促使摩托羅拉準(zhǔn)確洞察商機(jī)，先行推出了能夠支持各種數(shù)據(jù)采集和RF技術(shù)的環(huán)境，有了這一環(huán)境，企業(yè)能夠輕松容納雨后春筍般涌現(xiàn)的新興技術(shù)，滿足不斷變化的企業(yè)需求。
強(qiáng)大的開(kāi)放式平臺(tái)
無(wú)線LAN平臺(tái)支持所有RF技術(shù)。配備了摩托羅拉新一代無(wú)線(Wi-NG)架構(gòu)的無(wú)線交換機(jī)為當(dāng)今和將來(lái)RF技術(shù)的支持奠定了基礎(chǔ)―從Wi-Fi和RFID到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、WiMax和固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合(FMC)無(wú)所不包。802.11a/b/g支持會(huì)讓您在選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)擁有極大的靈活性，專利移動(dòng)功能將為您提供高度可靠的無(wú)線連接，給您的工作人員帶來(lái)卓越的無(wú)線體驗(yàn)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)讓企業(yè)能夠輕松將無(wú)線LAN連接延伸到貨場(chǎng)或其他領(lǐng)域，無(wú)需借助纜線和光纖。這帶來(lái)的就是擴(kuò)展性極強(qiáng)的無(wú)線LAN，能夠?qū)o(wú)線通信功能帶到企業(yè)的新領(lǐng)域，進(jìn)一步提高工作效率，降低無(wú)線移動(dòng)解決方案的總擁有成本(TCO)，提高投資回報(bào)(ROI)。
同時(shí)，與WiMax的兼容可以在廣闊的室外貨場(chǎng)環(huán)境中部署穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)高效的無(wú)線連接。另外，通過(guò)FMC可將臺(tái)式電話功能部署到移動(dòng)語(yǔ)音設(shè)備，讓企業(yè)更充分地利用在現(xiàn)有電話設(shè)備上的投資。催生的無(wú)線LAN能夠支持所有移動(dòng)技術(shù)和協(xié)議，讓用戶自由地設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以更好地滿足眼前的需求，同時(shí)能夠集成將來(lái)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更佳的投資保護(hù)。
遠(yuǎn)程管理
由于無(wú)線交換機(jī)擁有集中的智能性(這并非像基于第一代存取點(diǎn)的無(wú)線LAN中那樣分散)，因此該平臺(tái)還支持對(duì)無(wú)線LAN基礎(chǔ)架構(gòu)以及移動(dòng)設(shè)備的集中和遠(yuǎn)程管理。
IT人員可以輕松地在全球任何地方安裝新設(shè)備，只需按一下按鈕即可完成對(duì)所有設(shè)備的軟件和固件更新安排，同時(shí)還能夠監(jiān)控一系列統(tǒng)計(jì)資料，用于從遠(yuǎn)程對(duì)大多數(shù)技術(shù)支持問(wèn)題進(jìn)行故障診斷和修正。借助遠(yuǎn)程管理功能來(lái)管理整套移動(dòng)解決方案，IT部門將能夠更好地為遠(yuǎn)程用戶提供高級(jí)支持，同時(shí)還能把精力更多地放在其他重要IT計(jì)劃上。
移動(dòng)設(shè)備平臺(tái)
摩托羅拉移動(dòng)設(shè)備基于通用技術(shù)平臺(tái)構(gòu)建，這種平臺(tái)能夠支持一種或多種高級(jí)數(shù)據(jù)采集功能。也就是說(shuō)，同一款設(shè)備可以執(zhí)行條碼采集、直接部件標(biāo)記讀取、語(yǔ)音指示分揀以及RFID標(biāo)簽讀取等多項(xiàng)任務(wù)。這種方案為企業(yè)選擇單一設(shè)備來(lái)滿足多項(xiàng)數(shù)據(jù)采集要求提供了巨大的靈活性，大大降低了移動(dòng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的購(gòu)置和管理成本，有效減少了多款移動(dòng)解決方案帶來(lái)的混亂。
多種移動(dòng)設(shè)備形式
關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)交通信息 采集 浮動(dòng)車
在ITS的發(fā)展過(guò)程中，“3S”技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，它可為智能交通系統(tǒng)提供了必要的空間數(shù)據(jù)和交通信息的獲取、處理、分析和可視化理論和技術(shù)支持。動(dòng)態(tài)交通信息傳統(tǒng)的采集手段主要有感應(yīng)線圈、視頻、微波、超聲波、紅外及激光雷達(dá)等車輛檢測(cè)器。近年以來(lái)，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，基于低空遙感平臺(tái)的大范圍交通信息高精度快速獲取成為一種有效地動(dòng)態(tài)交通信息采集方法。
1、動(dòng)態(tài)交通信息概述
動(dòng)態(tài)交通信息主要是指道路上所有移動(dòng)物體所具有的特定信息，這些信息根據(jù)實(shí)際的交通狀況時(shí)刻變化，主要包括交通流信息和交通事件信息。交通流信息包括交通量、平均車速、占有率和車型等；事件信息包括事件或擁堵的類型和位置等。
動(dòng)態(tài)交通信息采集有歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之分。歷史數(shù)據(jù)主要是離線應(yīng)用，用于對(duì)歷史交通狀況的統(tǒng)計(jì)分析；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)在線應(yīng)用，用于實(shí)時(shí)交通狀況的分析與控制，絕大多數(shù)的交通管理的功能都是依靠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2、基于浮動(dòng)車的交通信息獲取
目前，GPS車載設(shè)備和GPS指揮調(diào)度系統(tǒng)已被成功地應(yīng)用于我國(guó)的城市公交交通、商務(wù)車運(yùn)營(yíng)、危險(xiǎn)品運(yùn)輸、物流管理和防盜報(bào)警等多個(gè)行業(yè)。因此，基于浮動(dòng)車的交通信息獲取在我國(guó)具有應(yīng)用基礎(chǔ)。基于浮動(dòng)車的交通信息采集技術(shù)的主要步驟和關(guān)鍵技術(shù)包括：
（1） 海量浮動(dòng)車數(shù)據(jù)預(yù)處理與質(zhì)量控制
剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和不可用數(shù)據(jù)，對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)精度作以評(píng)價(jià)等，旨在得到干凈、高質(zhì)量的交通數(shù)據(jù)。
（2） 海量浮動(dòng)車數(shù)據(jù)地圖匹配
地圖匹配是浮動(dòng)車數(shù)據(jù)用于交通狀態(tài)估計(jì)的關(guān)鍵步驟之一。對(duì)于海量浮動(dòng)車數(shù)據(jù)而言，既要保證匹配精度，也應(yīng)考慮匹配效率（單位時(shí)間內(nèi)完成地圖匹配的浮動(dòng)車數(shù)量）。
（3） 最小樣本量和置信區(qū)間
浮動(dòng)車定位的精度已知，數(shù)量越多則對(duì)道路交通流參數(shù)估計(jì)的精度越高，但是也會(huì)增加通信、存儲(chǔ)成本和數(shù)據(jù)處理量。最小樣本量和置信區(qū)間就是研究不同浮動(dòng)車樣本量條件下交通流參數(shù)（平均速度等）的置信度，并且找到樣本量增加但估計(jì)精度不顯著增加的“拐點(diǎn)”，尋求全局最優(yōu)解。
3、基于低空平臺(tái)的動(dòng)態(tài)交通信息獲取
基于低空遙感平臺(tái)的大范圍交通信息搞精度快速獲取是以無(wú)人機(jī)/飛艇等低空飛行器為載體，由差分GPS/INS集成定位系統(tǒng)、CCD、激光掃描儀與無(wú)線傳輸設(shè)備等多傳感器集成的低空遙感平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大范圍異常交通信息的快速獲取、多源交通數(shù)據(jù)的融合與處理，以及非常態(tài)條件下實(shí)時(shí)路網(wǎng)信息與交通流信息一體化聯(lián)動(dòng)分析與交通狀綜合評(píng)價(jià)等。基于無(wú)人機(jī)/飛艇的非常態(tài)交通信息獲取的低空遙感平臺(tái)具有尺寸小、無(wú)人駕駛、機(jī)動(dòng)靈活、安全可靠、可低空飛行、適應(yīng)環(huán)境強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅能克服線圈等地面固定交通信息采集凡事無(wú)法移動(dòng)的不足，也能擺脫非常態(tài)條件下車載等地面移動(dòng)交通信息采集方式不可到達(dá)的束縛，成為一種在有效的大范圍交通信息快速采集技術(shù)與方法。
4、動(dòng)態(tài)交通信息獲取新型技術(shù)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等的快速發(fā)展，交通信息的獲取技術(shù)從靜態(tài)采集技術(shù)向動(dòng)態(tài)采集技術(shù)快速發(fā)展，尤其出現(xiàn)了一些新型的交通數(shù)據(jù)獲取的新方法，如利用移動(dòng)通信技術(shù)、無(wú)線射頻（RFID）技術(shù)、藍(lán)牙、WIFI以及平流層飛艇等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通信息的獲取。
4.1 移動(dòng)通信
通信技術(shù)的快速發(fā)展與先進(jìn)通信工具的日益普及，使得利用手機(jī)的定位技術(shù)進(jìn)行交通信息采集已成為可能，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的交通信息采集技術(shù)最近幾年在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。利用手機(jī)的定位技術(shù)進(jìn)行交通信息采集，利用移動(dòng)通信技術(shù)，通過(guò)在運(yùn)動(dòng)車輛中的移動(dòng)通信工具盒移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的蜂窩機(jī)構(gòu)，通過(guò)手機(jī)的定位信息來(lái)推算車流狀況，從而獲取相應(yīng)的交通信息。
4.2 移動(dòng)通無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）
無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取數(shù)據(jù)信息。該識(shí)別無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)對(duì)象，操作快捷方便。
4.3 平流層飛艇
平流層飛艇是指在平流層高度范圍內(nèi)能長(zhǎng)期低速機(jī)動(dòng)飛行或定點(diǎn)懸停的巨型無(wú)人駕駛飛艇，既可以應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，也可以作為軍事工具?；谄搅鲗语w艇的交通遙感平臺(tái)是一種非常有力的用于大規(guī)模社會(huì)事件，如災(zāi)害、集會(huì)等路面交通管理的技術(shù)手段。該交通遙感平臺(tái)分別由空中和地面兩個(gè)系統(tǒng)組成，利用該平臺(tái)可以進(jìn)行大范圍區(qū)域交通的連續(xù)觀測(cè)、非常態(tài)條件下的交通應(yīng)急指揮與調(diào)度以及多源大范圍交通數(shù)據(jù)的快速獲取。
5、交通檢測(cè)器組合應(yīng)用優(yōu)化方法
【關(guān)鍵詞】高碼 率圖像 處理
一、前言
當(dāng)前，圖像采集和處理技術(shù)的發(fā)展十分迅速，它和計(jì)算機(jī)技術(shù)一起，在很大程度上幫助了我國(guó)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，越來(lái)越多的場(chǎng)合需要用到數(shù)字圖像技術(shù)，多樣化的圖像和視頻應(yīng)用，形象生動(dòng)的表達(dá)了傳統(tǒng)的媒體所不能傳遞的信息，結(jié)合強(qiáng)大的通訊網(wǎng)，很大程度上豐富了人民的業(yè)余文化生活。同時(shí)由于很多行業(yè)需要使用高清圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，高碼率的圖像采集方法也已經(jīng)成為工業(yè)中的重要技術(shù)之一。
在監(jiān)控、高清電視轉(zhuǎn)播、衛(wèi)星圖像傳送等領(lǐng)域，傳統(tǒng)的壓縮嚴(yán)重、碼率較低的圖像已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，由于軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)的需求，高碼率甚至是無(wú)損的圖像以及視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)不是硬件資源的瓶頸所在。發(fā)展先進(jìn)的高碼率數(shù)字圖像采集和信號(hào)處理技術(shù)，成為目前科研院所和企業(yè)研究的熱點(diǎn)。
二、研究現(xiàn)狀
我國(guó)電子技術(shù)的發(fā)展滯后于西方國(guó)家，體現(xiàn)在核心技術(shù)上專利和技術(shù)積累的不足，近年來(lái)國(guó)家層面上對(duì)集成電路等技術(shù)的支持力度十分顯著，標(biāo)志著我國(guó)芯片技術(shù)的從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)。而這些硬件技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高碼率數(shù)字圖像在內(nèi)的新興行業(yè)帶來(lái)了蓬勃的生機(jī)。
成像設(shè)備的是數(shù)字圖像技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)CMOS以及CCD模塊的廠家數(shù)量逐年增加，例如中安視訊公司采用PCle xl接口的視頻采集卡，在兩路模擬視頻信號(hào)采集下已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)720x576x24bit的速率，達(dá)到的水平也逐漸躋身國(guó)際前列。
但是，我們應(yīng)該看到，在高清成像技術(shù)的高端市場(chǎng)上，索尼、尼康、蘋果、Coreco等老牌的圖像廠商無(wú)論是在硬件核心器件，還是在后期圖像的算法處理上，都處于絕對(duì)的領(lǐng)先地位。
Coreco的一款圖像采集卡系列甚至達(dá)到了1GB/s的高速數(shù)據(jù)量吞吐。但是，中國(guó)市場(chǎng)的巨大帶來(lái)的研發(fā)熱潮是其他國(guó)家和地區(qū)所不能比擬的，處于高速發(fā)展時(shí)期的中國(guó)，無(wú)論是在高清電影拍攝等民用或者工業(yè)市場(chǎng)，還是在國(guó)防、勘探等關(guān)系到國(guó)家利益的重大層次，都對(duì)高碼率的圖像采集和處理技術(shù)保持著研發(fā)的熱情。
三、高碼率圖像采集處理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)要求
全高清時(shí)代的到來(lái)，使得硬件設(shè)備更新?lián)Q代的速率不斷提高。傳統(tǒng)的低碼率圖像傳輸使用場(chǎng)合受到的限制越來(lái)越多，而對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)的改進(jìn)是一項(xiàng)巨大的工程，特別是我國(guó)這樣龐大的一個(gè)基數(shù)量級(jí)。設(shè)計(jì)和研究高碼率的圖像采集和處理技術(shù)，需要注意以下幾點(diǎn)：
1、系統(tǒng)的開(kāi)放性以及兼容性：眾多的老設(shè)備不可能在很短的時(shí)間內(nèi)迅速更換，要最大程度的保留兼容的解決方案，同時(shí)，采用開(kāi)放的系統(tǒng)接口，滿足不同設(shè)備的最低開(kāi)銷的使用；
2、技術(shù)實(shí)現(xiàn)下的經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化：在滿足技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，盡可能使用性價(jià)比高的設(shè)備以及容易實(shí)現(xiàn)的軟件方案，保證系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性；
3、靈活的框架以及維護(hù)的便捷性：高碼率圖像采集和處理技術(shù)的核心部件價(jià)格昂貴，用戶可以根據(jù)需求選擇外部組件的配合使用，保證了物盡其用。同時(shí)，靈活的框架允許維護(hù)的過(guò)程更加簡(jiǎn)單，節(jié)約了人力物力；
4、安全性和穩(wěn)定性：圖像數(shù)據(jù)大部分存儲(chǔ)在機(jī)器本地，需要進(jìn)行嚴(yán)格的分級(jí)加密保存和提取。但是涉及到需要使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)男盘?hào)，需要算法加密，防止信息截取。
四、高碼率圖像采集處理技術(shù)的方法研究
隨著電子技術(shù)和大數(shù)據(jù)時(shí)代的激發(fā)，圖像以及視頻處理領(lǐng)域?qū)Ω蟮臄?shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)和處理需求提出了更高的訴求。
一般的，高碼率數(shù)字圖像的采集涉及到很大的數(shù)據(jù)帶寬，這就需要很高的信號(hào)處理芯片級(jí)別，傳統(tǒng)的單片機(jī)肯定是無(wú)法滿足要求的，多數(shù)情況下，使用ARM處理器，嵌入式的Linux系統(tǒng)以及高速的DSP+FPGA方案實(shí)現(xiàn)。
硬件方面，高碼率的圖像信號(hào)采集和處理技術(shù)主要基于FPGA和高速并行DSP處理器完成數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)和處理，同時(shí)對(duì)硬件的設(shè)計(jì)加以優(yōu)化，對(duì)程序控制中的時(shí)序進(jìn)行嚴(yán)格把控，使系統(tǒng)的穩(wěn)定度和處理效果達(dá)到較好的水準(zhǔn)。在高速信號(hào)處理過(guò)程中，信號(hào)的傳輸質(zhì)量始終關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
傳統(tǒng)的單端信號(hào)傳輸方式，功耗和速度都已經(jīng)難以適應(yīng)芯片的發(fā)展。采用高速差分信號(hào)傳輸，是一種抗共模干擾能力很強(qiáng)的新型數(shù)據(jù)傳輸方案。LVDS是滿足FPGA和DSP之間高速高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｒ?jiàn)的差分接口，主要用于諸如高清視頻轉(zhuǎn)發(fā)、遙感數(shù)據(jù)采集等高速數(shù)據(jù)傳輸連接之中，是一種低壓、差分信號(hào)的傳輸。LVDS規(guī)定了驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性。使用LVDS的模數(shù)轉(zhuǎn)化器，不僅可以保證其高性能的轉(zhuǎn)化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。
在高清電影拍攝、高清視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播、衛(wèi)星圖片傳輸?shù)认到y(tǒng)采用的高碼率傳輸設(shè)備，數(shù)據(jù)量可以達(dá)到甚至是超越Gbps，這就需要除了控制硬件采集信號(hào)的質(zhì)量之外，對(duì)軟件算法不斷加以優(yōu)化。
在視頻壓縮與編碼部分，不同的壓縮算法決定了圖像的質(zhì)量和編碼效率。在DSP+FPGA的高碼率圖像數(shù)據(jù)采集和處理方案中，軟件系統(tǒng)采用合適的無(wú)損/有損壓縮，配合優(yōu)化的通訊協(xié)議和存儲(chǔ)規(guī)則。在FPGA上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的高速算法，確保成像質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】智能電表；信息采集；電網(wǎng)；技術(shù)
1 當(dāng)前我國(guó)智能電表的應(yīng)用情況簡(jiǎn)介
隨著電網(wǎng)改造的深入，智能電表也隨之普及起來(lái)。各個(gè)行業(yè)目前采用的智能電表都是采用微處理器的多功能電能表。此種智能電表具有精確、快速的處理功能，內(nèi)置芯片可以準(zhǔn)確記錄出電表刻度、峰值曲線、用電參數(shù)等數(shù)據(jù)，并能夠自動(dòng)將其傳輸至供電企業(yè)，以供它們參照和使用。實(shí)踐中，此種智能電表最大的優(yōu)勢(shì)就是具有便捷的信息傳輸功能，可以自動(dòng)傳輸電網(wǎng)信息和用電情況，也可以實(shí)現(xiàn)快捷網(wǎng)絡(luò)支付等功能。
1.1 用電網(wǎng)絡(luò)和載波智能電表
自動(dòng)傳輸系統(tǒng)是智能電表的一個(gè)重要智能化體現(xiàn)，它的自動(dòng)傳輸功能和抄表功能是在PLC網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的。該網(wǎng)絡(luò)將載波智能電表作為中轉(zhuǎn)站，一端連接著通訊節(jié)點(diǎn)，另一端連接著輸入和輸出節(jié)點(diǎn)。信息交換是在集中器的輔助下實(shí)現(xiàn)的，通常在家庭用電電壓即220伏電壓中傳輸。載波智能電表通常有兩個(gè)關(guān)鍵部分：計(jì)量電能電路和載波耦合電路。在這兩個(gè)電路中，通過(guò)FSK、PSK等通信模式，把相關(guān)電能信息與主流電線相通，主流電線具有載波信號(hào)調(diào)節(jié)器，通過(guò)這個(gè)端口可以將電能信息自動(dòng)保存到智能電表的儲(chǔ)存器上。
PLC網(wǎng)絡(luò)信息讀取是通過(guò)220伏電線進(jìn)行傳遞的。通常來(lái)說(shuō)，載波智能電表不僅能夠非常精確地計(jì)算電量，而且還要具備相應(yīng)的耦合電路。耦合電路主要是為了把用電信息和相關(guān)數(shù)據(jù)與電線連到一起，以便于電網(wǎng)信息采集。一般常見(jiàn)的收集和傳輸模式有FSK、ASK和PSK等。在實(shí)際工作中，位于相同線路的電量信息一般以載波信號(hào)的不同分類進(jìn)行解調(diào)，當(dāng)信息采集之后，將電網(wǎng)信息分類歸納并保存到智能存儲(chǔ)器中。通過(guò)這樣一個(gè)工作原理，載波智能電表通過(guò)安裝在其兩端的端節(jié)點(diǎn)和輸入、輸出節(jié)點(diǎn)，在集中器的協(xié)助下進(jìn)行信息交換，在一般家用電壓中，將電線作為整個(gè)電網(wǎng)信息傳輸?shù)墓ぞ吆颓?，即形成了PLC網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)然，由于電能損耗和電壓波動(dòng)等因素的影響，客觀上對(duì)通信的傳輸距離產(chǎn)生一定的影響。這個(gè)問(wèn)題對(duì)PLC網(wǎng)絡(luò)提出了新的課題，要求智能電表除了能夠精確、快速、安全地傳遞電能信息的基礎(chǔ)上，還必須具備穩(wěn)壓、抗電磁干擾、隔音等功能。
1.2 智能電表的相關(guān)傳輸技術(shù)
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，全球移動(dòng)通信傳輸系統(tǒng)和GPRS技術(shù)已經(jīng)在智能電表中廣泛應(yīng)用起來(lái)。與互聯(lián)網(wǎng)通信是智能電表的突出特點(diǎn)，通過(guò)GPRS和GSM的幫助，可以實(shí)現(xiàn)與萬(wàn)維網(wǎng)的實(shí)時(shí)對(duì)接與信息傳輸。
這些技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高通信效率和通信質(zhì)量，同時(shí)設(shè)備維護(hù)起來(lái)較為簡(jiǎn)便。鑒于此，智能電表的自動(dòng)信息采集技術(shù)通常采用無(wú)線連接的方式與萬(wàn)維網(wǎng)通信。這樣，電力企業(yè)員工不僅能夠及時(shí)、高效采集電網(wǎng)信息，還能夠?qū)蛻暨M(jìn)行微觀管理，對(duì)用電信息、故障定位、電荷管理等信息都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集。
1.3 智能電表工作流程
整個(gè)智能電表的傳輸系統(tǒng)主要由四部分組成：信息服務(wù)器、讀表系統(tǒng)、信息管理器和收費(fèi)系統(tǒng)。通常來(lái)說(shuō)，智能傳輸系統(tǒng)一般采用C/S加B/S式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，完成客戶電表信息采集、計(jì)算、電費(fèi)收取、意見(jiàn)反饋等過(guò)程。這個(gè)流程具體表現(xiàn)為以下四各方面：
第一，信息數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)電網(wǎng)信息和客戶用電情況采取統(tǒng)一管理，確保整個(gè)電網(wǎng)信息精確、安全和可靠。
第二，讀表系統(tǒng)是通過(guò)智能人機(jī)對(duì)話，系統(tǒng)按照管理者設(shè)定的統(tǒng)一程序進(jìn)行有條不紊地傳輸信息，并妥善地將這些信息儲(chǔ)存起來(lái)。
第三，信息管理器是對(duì)智能電表搜集到的電網(wǎng)信息統(tǒng)一按照一定流程進(jìn)行管理，如計(jì)算階段、核實(shí)階段、計(jì)價(jià)階段、結(jié)算階段和維護(hù)階段等。
第四，收費(fèi)系統(tǒng)主要對(duì)象是用電客戶。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電費(fèi)收繳、信息查證、提交報(bào)表等業(yè)務(wù)。通常用戶可以在互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)APP上都可以快速實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)。
2 智能電表在電網(wǎng)信息采集中的應(yīng)用前景
隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，智能電表技術(shù)也將采用先進(jìn)的AMI 計(jì)量體系，并走向模塊化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和便捷付費(fèi)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮其以用戶和供電企業(yè)的信息交互為基礎(chǔ)的多項(xiàng)功能。
2.1 先進(jìn)的 AMI 計(jì)量體系
AMI計(jì)量體系采用大量的智能電表和先進(jìn)的傳感器等設(shè)備，結(jié)合雙向通信與監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)用戶端用電狀況、電網(wǎng)設(shè)備的健全狀態(tài)及網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)，達(dá)成各種遠(yuǎn)程資料讀取、提供、設(shè)定及控制等多種功能。除自動(dòng)抄表外，還進(jìn)行用戶負(fù)載控制與用戶用電品質(zhì)管理。AMI搭配顯示器，增強(qiáng)了用戶與電力系統(tǒng)之間的靈活互動(dòng)，為用戶提供能源使用信息、自發(fā)性節(jié)能及不同電價(jià)費(fèi)率服務(wù)。
2.2 模塊化運(yùn)作
智能電表采用功能模塊化設(shè)計(jì)，僅需更換部分功能模塊就能實(shí)現(xiàn)電能表的升級(jí)換代；其標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊和結(jié)構(gòu)，為規(guī)范電能表研制和開(kāi)發(fā)通過(guò)便利條件；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程升級(jí)更換故障模塊，能提高運(yùn)維水平，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。
2.3 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)作
利用電力線載波網(wǎng)PLC、光纖與同軸電纜網(wǎng)HFC、固定電話網(wǎng)PSTN和無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)GSM/GPRS/CDMA等通信網(wǎng)絡(luò)，將智能電表采樣和存儲(chǔ)的電能數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)接秒娦畔⒐芾硐到y(tǒng)，并通過(guò)數(shù)據(jù)共享和綜合分析。在建設(shè)過(guò)程中，要投入光纖，并且要入戶。這樣，就可以用光纖取代電話線、網(wǎng)線、有線電視等線路，從而實(shí)現(xiàn)集約運(yùn)營(yíng)，資源共享。因此這種方式可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的系統(tǒng)化和智能化，可以為客戶提供更加便捷、高效的服務(wù)，同時(shí)也降低了電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
2.4 電網(wǎng)的系統(tǒng)化運(yùn)作
在電力系統(tǒng)不斷升級(jí)換代，提升智能化的同時(shí)，也提高了電力系統(tǒng)自動(dòng)化和信息化。在這樣一個(gè)運(yùn)營(yíng)策略下，可以將大量的電網(wǎng)信息進(jìn)行有效處理和分析，再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)管理和儲(chǔ)存，可以分別管理不同的數(shù)據(jù)，將電能管理和電能開(kāi)發(fā)功能徹底分離，既提高了電力管理的水平，也能促進(jìn)電力開(kāi)發(fā)的能力，進(jìn)而提高整個(gè)電網(wǎng)的系統(tǒng)管理能力。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著智能電網(wǎng)和智能電表的不斷普及，電力企業(yè)對(duì)于電力信息的管理水平整體又提高了一個(gè)檔次。智能電表技術(shù)可以增強(qiáng)信息處理、交互技術(shù)和通信能力，在AMI系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)，不僅能夠優(yōu)化電能管理，還具有自動(dòng)分析處理電力信息，實(shí)現(xiàn)自助繳費(fèi)等功能。通過(guò)智能電表技術(shù)，還可以促進(jìn)供電企業(yè)與用電客戶之間的信息互通，讓供電企業(yè)能夠真實(shí)、快速地了解客戶用電信息，以制定相應(yīng)的供電策略；同時(shí)又可以幫助客戶制定節(jié)能節(jié)電計(jì)劃，降低電能浪費(fèi)，促進(jìn)節(jié)能減排。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊少平.智能電表特點(diǎn)及其應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，2008（3）.
關(guān)鍵詞：實(shí)施采集視頻系統(tǒng)；工作原理；硬件
中圖分類號(hào)：TN792；TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 12-0000-01
由于在迅猛發(fā)展的科技背景下，更為廣泛的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)字化處理圖像。視頻信號(hào)擁有特別大的數(shù)據(jù)量，相對(duì)具備比較復(fù)雜的信號(hào)，這就使得應(yīng)該具備實(shí)時(shí)采集視頻處理信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)所具備的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)處理與大容量存儲(chǔ)。以往實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)相當(dāng)一部分是借助于專用DSP、單片機(jī)或者是計(jì)算機(jī)加軟件等。通過(guò)對(duì)這些采用的傳統(tǒng)方法進(jìn)行分析，或者是擁有比較慢處理速度，這就對(duì)當(dāng)今現(xiàn)代處理圖像系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求無(wú)從談及；或者是受到過(guò)強(qiáng)專業(yè)性的影響，這就限制系統(tǒng)應(yīng)用。正是出于以上所做分析，那么在本文中開(kāi)創(chuàng)性提到基于FPGA+DSP技術(shù)實(shí)時(shí)采集視頻系統(tǒng)。
一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理
無(wú)論哪個(gè)處理視頻圖像系統(tǒng)要想完整，這不但應(yīng)該實(shí)時(shí)顯示圖像，存在采集圖像信號(hào)功能，還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)要求對(duì)分析與處理圖像信號(hào)算法完成。往往這些算法具備特別大的運(yùn)算量，這還應(yīng)該對(duì)實(shí)時(shí)顯示要求滿足，針對(duì)這樣的情況，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理核心的單元選取高速DSP芯片，這具備比較快的運(yùn)算速度，擁有一定優(yōu)勢(shì)在復(fù)雜乘加運(yùn)算處理，可是這對(duì)于設(shè)備復(fù)雜硬件邏輯控制特別難完成。僅僅借助于DSP或者是單片機(jī)對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的同步性與實(shí)時(shí)性特別難滿足。除此之外，系統(tǒng)在通用性滿足的過(guò)程當(dāng)中，還應(yīng)該按照應(yīng)用的不同與新處理方法的不斷出現(xiàn)，這就應(yīng)該為系統(tǒng)擴(kuò)展與改進(jìn)功能提供便利。按照這樣的思路，整個(gè)系統(tǒng)處理與采集圖像則選取的結(jié)構(gòu)為FPGA+DSP的形式。DSP芯片就是處理信號(hào)是通過(guò)對(duì)通用的或者是專門數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用這樣的數(shù)字計(jì)算方法，其優(yōu)點(diǎn)是高可靠性、強(qiáng)抗干擾性、靈活、小體積、精確、快速處理等，這就能夠?qū)?shí)時(shí)、精確、快速控制與處理信號(hào)要求有效滿足。底層預(yù)處理信號(hào)算法在處理圖像系統(tǒng)當(dāng)中存在特別大的處理數(shù)據(jù)量，還具備比較高要求處理速度，可是擁有相對(duì)比較賤的算法結(jié)構(gòu)，適用的范圍則是FPDA實(shí)施硬件實(shí)現(xiàn)，這就可以對(duì)靈活性與速度兩者共同兼顧。而分析高層處理算法就可以了解到，其處理數(shù)據(jù)量比較低層算法少，可是其算法存在特別復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)其實(shí)現(xiàn)的使用范圍則是DSP這樣的超強(qiáng)通信機(jī)制、靈活尋址方式、快運(yùn)算速度的芯片。
二、系統(tǒng)硬件環(huán)境設(shè)計(jì)
一是設(shè)計(jì)采集圖像單元。在本系統(tǒng)當(dāng)中通過(guò)先進(jìn)CCD成像技術(shù)這樣的采集圖像系統(tǒng)，CCD能夠把光信號(hào)向電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把模擬電信號(hào)實(shí)施A/D、濾波、放大前端解碼芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字格式圖像信號(hào)。首先是針對(duì)器件地址與從地址的寫操作，在此基礎(chǔ)上將一個(gè)4BH進(jìn)行發(fā)送，隨后就能夠?qū)嵤┙邮軘?shù)據(jù)操作，當(dāng)結(jié)束傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候就會(huì)對(duì)終止信號(hào)發(fā)送。
二是設(shè)計(jì)處理圖像單元。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，F(xiàn)PGA、存儲(chǔ)設(shè)備、DSP這是處理圖像單元的核心部分。DSP核心處理模塊按照處理數(shù)據(jù)精度與實(shí)時(shí)性要求，這就必須選取DSP處理器則是TI公司的TMS320DM642浮點(diǎn)這種，其擁有改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的高性能存儲(chǔ)器擁有2.25M的容量，還具備一個(gè)64位總線擴(kuò)展接口與一個(gè)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口實(shí)施存儲(chǔ)器的異步與同步擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)先進(jìn)的VLIW結(jié)構(gòu)內(nèi)核的使用，能夠做到單周期發(fā)生多條指令，以便做到很高的指令級(jí)并行效率實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)TMS320DM642選取的頻率則是600MHz，將50MHz的外部時(shí)鐘提供給外部。為確保可以做到整個(gè)系統(tǒng)正常工作，那么采取的做法就是配置為乘以12的內(nèi)部鎖相環(huán)模式，以便對(duì)600NHz的時(shí)鐘在內(nèi)部獲得，該部分屬于整個(gè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)能夠?qū)嵤┓治?、分割以及濾波實(shí)時(shí)處理采集到的圖像信號(hào)。系統(tǒng)通信則是借助于芯片上的HPI接口和主機(jī)實(shí)施，將主機(jī)控制命令予以接受，還做到將采樣數(shù)據(jù)向主機(jī)傳輸。而在FPGA邏輯控制模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，出于對(duì)部分復(fù)雜結(jié)構(gòu)算法處理?yè)碛刑貍鋸?qiáng)大的DSP功能，可是擁有相對(duì)比較弱的控制功能的影響，那么在采集高速數(shù)據(jù)的過(guò)程當(dāng)中，F(xiàn)PGA時(shí)鐘擁有比較高的頻率，與此同時(shí)，內(nèi)部時(shí)延小，那么在邏輯控制整個(gè)系統(tǒng)、預(yù)處理信號(hào)、A/D采樣控制就能夠使用FPGA。選取的方案就是FPGA的XC25300E。那么在設(shè)計(jì)DSP和FPGA的接口的過(guò)程當(dāng)中，由于受到不管是DSP還是FPGA所具備的處理數(shù)據(jù)速度都顯得特備高，怎么協(xié)調(diào)這兩個(gè)器件的處理速度，往往就會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)運(yùn)行速度造成直接影響，而更為形象的提到這一問(wèn)題就是FPGA究竟怎樣接口DSP問(wèn)題。處理這一問(wèn)題的關(guān)鍵就是配置FPGA的片內(nèi)RAM與選擇TMS320DM642接口方式。HPI與EMIF這是主要的兩者和外部存儲(chǔ)器的接口方式。借助于TMS320DM642和SDRAM用EMIF的方式接口，這一就能夠有機(jī)的連接FPGA與DSP。
三、結(jié)束語(yǔ)
總而言之，本文研究基于FPGA與DSP結(jié)構(gòu)的處理圖像系統(tǒng)，以便能夠?qū)σ曨l輸入是NTSC制式或者是PAL制的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)提供支持，這不僅可以動(dòng)態(tài)處理與采集動(dòng)態(tài)信息，還能夠靜態(tài)采集與處理圖像。并且該系統(tǒng)借助于穩(wěn)定性與應(yīng)用性測(cè)試軟硬件環(huán)境，其擁有的市場(chǎng)前景顯得比較好。
參考文獻(xiàn)：
[1]王懷秀，朱國(guó)維，王棟.ADS1282及其在單通道地震數(shù)據(jù)采集單元中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010（10）.
[2]岳春峰，于化東，段鳳陽(yáng).單軸加速度計(jì)信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光機(jī)電信息，2010（09）.
[3]張志強(qiáng)，阮黎婷，倪濤.ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效位計(jì)算[J].電子科技，2010（03）.
[4]林春方，杜先彬，郭立.基于I-F變換的弱電流測(cè)量?jī)x的研制[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（09）.
[5]林相波，姚遠(yuǎn)程，趙裕民.AD6645在軟件無(wú)線電中的應(yīng)用[J].微處理機(jī)，2006（01）.