時間：2023-01-12 10:50:27
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1光纖技術發展的特點
1.1網絡的發展對光纖提出新的要求
下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發并取得很好的進展。DWDM系統的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發展特點
2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，應用于室內、樓房及家庭。現有光纜中使用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環境的影響。由于環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別于海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業也提出了一些系統方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了OTDR系統周期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，并進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。
3通信電纜的發展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發展前景
由于移動通信的高速發展，無線電基路用物理發泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
4.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統計，1997～1999年國內企業申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。
4.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現，光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，
多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術，改善HYA市話電纜的相應特性，為數字業務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業務作好準備。現有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節省勞力、節省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監測維護系統和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發展，促進光纖光纜和通信電纜產業的發展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發展的影響，特別是與整個電信行業的發展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數字電纜的市場必將增長。據KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規模將超過敷設量最高的2000年。
應該看到，信息通信業是一個充滿生機與活力的朝陽產業，網絡經濟有著強大的生命力，信息技術、網絡技術的發展，仍然是推動社會進步的重要動力，信息網絡化仍然是當今世界經濟、社會發展的強大趨勢。因此我們應樹立信心，在全球經濟好轉、通信市場復蘇及我國西部開發等有利條件下抓住機遇，促進光纖光纜和通信電纜技術與產業取得更大的進展。
英文名稱：Optical Fiber & Electric Cable and Their Applications
主管單位：工業和信息化部
主辦單位：信息產業部電子第二十三研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1006-1908
國內刊號：31-1480/TN
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1967
期刊收錄：
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
關鍵詞：礦井，通信技術，通信系統
1 引言
目前，隨著煤礦機械化、自動化程度的不斷提高，通信技術在煤礦生產中的地位顯得越來越重要，已成為煤礦實現科學管理、提高勞動生產率、防止事故災害、降低百萬噸死亡率的必要手段。煤礦通信系統可分為地面通信和井下通信兩大部分。論文參考。近幾年來地面通信得到迅猛發展，設備、容量、技術不斷更新，逐步實現了數字化、程控化,通信的可靠性和穩定性也逐漸提高，地面通信正在向集語音、圖像和數據傳輸“三合一”的綜合信息網方向發展。但是，煤礦井下通信由于受通信設備技術、特殊環境條件等問題的制約,還存在許多問題。因此,建立一個暢通、靈活、可靠的井下通信系統是現代化煤礦建設的首要任務之一。
2 煤礦井下通信的特點
在煤礦通信的現代化進程中，井下通信作為重要的生產要素之一早已滲透在安全生產的每一個環節當中，特別是在生產指揮調度和安全的信息交流方面，都起著舉足輕重的作用。煤礦井下通信系統由于其環境的特殊性,具有較強的煤礦專業特征。
2.1 通信設備設計及制造方面的特點：
(1)井下通信設備必須具備本質安全性或防爆性，以適合在含爆炸性氣體的場合使用。所謂本質安全性是指正常工作或故障狀態下裝置產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的爆炸性混合物。這就要求在電路設計時，對功率分配、元器件選擇，包括制作工藝保護措施都要做出特殊的考慮，不能直接照搬電信系統的設備或標準。
(2)設備必須體積小巧，質量輕，外殼必須具備防潮、防塵、防機械沖擊的能力。這是因為井下工作人員勞動強度大，井下巷道特別是工作面空間窄小，負重行動不太方便，而且生產崗位經常變動，流動性較大，因此要求設備必須便于攜帶和使用。
2.2 通信設備功能上的特點：
(1)通信系統對生產調度人員必須提供較高的優先權，可實現選呼、群呼、強插、強拆、錄音、擴音等功能，以便使指揮人員能暢通、無阻塞地呼叫任何終端。
(2)在重要通信點上應具備緊急呼叫和雙向報警功能，以提高對事故災害的應變能力。
(3)隨著煤礦井下安全生產及井下人員定位系統發展的需要，井下設備應當具有較強的移動通信功能，而礦井巷道為非自由空間，無線電波在井下巷道的傳輸受到根本性制約。所以應當研制功能更強的設備應用于煤礦井下的移動通信。
2.3 通信設備性能上的特點：
(1)井下通信設備是在信道條件較差的情況下工作，與地面通信有著較大的區別，地面通信設備的設計制造是以比較確切的信道參數為依據的。而由于井下環境較差，潮濕、粉塵嚴重，且在狹小的巷道空間內布有鐵道、管道、支架、電纜等金屬構件，所以，無論是專用信道還是借用信道,其特性都會受到較大的影響，使信道特性變壞或不穩定。
(2)井下用電設備配置量大，啟動頻繁，對信道形成的電氣干擾的噪聲頻譜寬、電平高。這些都對井下通信設備的運行構成較大的影響。這就要求運行于井下的通信設備在性能上必須能適應較差的信道條件和較強的干擾。
3 煤礦井下通信技術
建立功能完善的井下通信系統對于提高自動化程度、勞動生產率、加強安全防護等方面都有著非常重要的意義。井下通信作為現代煤礦通信技術的重要組成部分,現在亟待開發、研究、完善和提高。目前,井下通信技術主要有以下幾種。
3.1 載波通信技術：
載波通信是煤礦應用較早的一種通信方式，在語音、控制及信號監測方面都有應用。架線機車動力載波通信系統是煤礦早期實現電機車移動調度通信的主要手段，目前仍有一部分礦井在繼續使用。由于礦井載波通信的借用信道多數是動力電纜或機車的架線等，這些信道分支多，線路上設備起動頻繁，造成信道參數隨時間和地點的變化很大，因而通信質量不理想。目前載波通信系統在傳輸距離、通話清晰度、抗干擾性能等方面和感應通信及漏泄通信技術相比有較大差距，將逐步被替代。但在一些特定的工作環境，比如采煤機的動力載波監測等應用場合，采用動力線作為監控裝置的載波信道仍有其實用價值。論文參考。
3.2 漏泄通信技術：
是利用表面開孔的同軸電纜(漏泄電纜)在巷道中起到長天線的作用，實現移動電臺之間或與基站之間的可逆耦合，已獲得較好的通信質量。采用漏泄電纜實現井下巷道內無線電波的傳輸是一種比較理想的方法。漏泄通信技術不僅應用在礦井中，而且應用于公路、鐵路隧道、地鐵及地下停車場等場合，在國內外受到普遍的重視。其缺點是系統造價昂貴，又需敷設專用傳輸線，且信號接收局限在離導線30m以內，傳輸線架設和維護需花一定代價。
3.3 感應通信技術：
就是利用普通的金屬導體，如電線、電纜、鋼軌等，與移動電臺之間的電磁感應，靜電耦合的一種通信方式。它似乎像有線電，又有點像無線電，美其名曰“感應無線電”。通信與普通電臺的通信過程十分相似。感應通信系統具有系統組成簡單、價格較低、感應線敷設簡便(甚至可以用金屬管道作為感應線)、無需中繼器等優點,是煤礦井下比較受歡迎的一種移動通信方式。它能以較小的發射功率實現較長距離的通信，能同時實現幾個方向通信。感應通信系統為減小傳輸衰減,選擇的傳輸頻率較低(一般在2MHz以下)。而煤礦井下在低頻段的電磁噪聲較大,所以感應電話通話質量在有些礦井不理想，噪聲較大。另外，感應線離巷道壁太近時，形成電磁場空間分布的不均勻，引起較大的損耗，影響傳輸距離。
3.4 井下光纖通信技術：
國際上實用的光纖通信系統是1970年以后才發展起來的。由于光纖通信容量大、中繼距離遠、防爆性能好、抗干擾能力強，使光纖通信技術及其應用發展很快。1991年我國第一套井下光纜通信系統KT1系統研制成功，成功地解決了井下光纜的接續技術和井下光通信的若干技術難題，填補了井下光通信產品的空白。目前煤礦井下的光纖通信技術已經在許多領域發揮作用。除傳統的語音通信外，光纖是監測監控系統中理想的高速信道。光纖通信的低損耗無中繼傳輸優點使光纖工業電視系統成為井下工業電視系統的主導產品。光纖通信技術是一門新興的正在不斷發展的技術。就目前的井下光纖通信系統而言,光通信的許多優越性還有待進一步發揮。光纖通信在煤礦井下通信系統中的地位將會有更大的提高。
3.5 井下PHS通信技術：
PHS是日本開發的網絡系統，日本人稱之為“個人手持電話系統”（英文縮寫PHS，就是我們常說到的個人無繩市話系統），于1995年7月開通運營。PHS井下通信技術與目前應用于井下的其他無線通信系統（包括井下泄漏通信）有完全不同的設計理念。其技術來源于成熟的公眾移動通信技術，即PHS系統。經過一定的技術改造后把它移植于煤礦井下，是對傳統井下無線通信的突破，有傳統井下無線通信不可比擬的技術優勢。該系統在現代公眾無線通信的高技術平臺上開發，系統中各種設備與傳統煤田井下通信設備相比有較高的可靠性和性價比，并能夠得到生產廠商的長久支持。PHS通信系統作為一個無線傳輸平臺，具有較強的擴展性，平臺上可實現高速數據業務、人員定位信息的傳送等，為系統的應用提供更大的空間。可同時為煤礦井上、井下提供無線通信服務，在煤礦形成一整套覆蓋井上、井下立體的無線移動通訊及生產調度系統。
3.6 藍牙通信技術：
是一種短距離的無線數據與語音通信的開放性全球技術規范，它最初的目標是取代現有的掌上電腦、移動電話等各種數字設備上的有線電纜連接。使用國際上無需授權的2.4GHz的 ISM 頻段，采用了跳頻方式來擴展頻譜分成79個無線信道。從目前的應用來看，由于藍牙芯片體積小、功率低、接口標準、成本低，其應用已不局限于計算機外設，幾乎可以被集成到任何數字設備之中，特別是那些對數據傳輸速率要求不高的井下移動設備和便攜設備。論文參考。在井下通信時具有很好的抗干擾能力。
除了以上的井下通信技術以外，在實際應用中根據情況還可以采用擴頻技術、復用多址技術等技術來提高井下通信的可靠性及安全性。
4 結語
煤礦通信技術正在進入一個新的飛速發展時期，計算機技術、微電子技術的不斷突破給這一領域注入了新的活力。地面通信正在向數字化、綜合化方向發展，實現語音、數據、圖像的綜合傳輸,并且和計算機技術、網絡技術、光纖通信技術相結合,構成新型的地面綜合調度通信系統。井下通信將進一步應用先進的通信技術，最終構成有線和無線相結合、電纜與光纜相結合、固定和移動相結合、靈活方便、大容量、多信道、多功能的全礦井移動通信網絡。展望未來幾年,煤礦通信系統將伴隨著現代科學技術的飛速發展在許多重要方面有所突破,從而給煤礦通信的面貌帶來更大的改變。
參考文獻:
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[5]擴頻通信在煤礦井下通信和安全中的應用. 吳明捷. 煤炭學報.2002
關鍵詞：可調諧變頻；可調諧變頻芯片；有線電視網絡寬帶接入；雙向改造；三網融合
ABSTRACT：A novel solution for broadband access over cable is presented in this paper, which based on tunable frequency converter RF chip. This solution comprises of two kinds of device: head-end device and user device, the head-end device supports multiple communication channels operating simultaneously and the user device could tune its working frequency to access one of the available channels freely. This technology could be deployed extensively on the cable TV network for high speed broadband access. Comparing with other existing solutions, it could sufficiently utilize the spectrum advantage of cable network much more, and freely select any applicable channel. If necessary, operator could extend applicable channels or communication bandwidth easily. This paper would describe the idea of tunable frequency-shift communication, the tunable frequency-shift RF component and typical deploying scenario in detail.
Key words：tunable frequency converter；tunable frequency converter RF-IC；broadband access over cable；bidirectional transformation；triple-network convergence
1 引言
光纖同軸混合網（HFC）是我國有線廣播電視網絡的普遍架構，即骨干網采用光纖傳輸，接入分配網采用同軸電纜。隨著光纖通信技術的發展，光纖骨干網已基本可以滿足三網融合以及下一代廣播電視網（NGB）建設的需要，但同軸接入網卻還是純粹的單向廣播網，無法實現雙向寬帶通信，這嚴重阻礙了廣電網絡的發展，因為許多融合性新業務都必須依賴雙向寬帶通信網才能實現。
于是，多種同軸電纜寬帶接入技術紛紛涌現，比如DOCSIS、 HomeplugAV、 HomeplugBPL、基帶EOC、MOCA、降頻WIFI以及HPNA等等，見參考文獻[1][2][3][4]。這些技術方案中用戶端設備通常都工作在一個固定的頻點上，擴展性和靈活性比較差，無法充分利用廣電同軸電纜的頻譜優勢。
基于上述現實，四聯微電子公司提出一種基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案。利用這種技術方案，局端設備可同時提供一個或多個通信信道；用戶端設備可隨時切換到不同的工作頻率，與局端設備進行通信。該方案比現有的EOC（Ethernet Over Cable）技術方案[5]具備更好的靈活性、抗干擾性，提供更高的傳輸能力，充分體現出同軸電纜的頻譜優勢。本項技術已經獲得國家知識產權總局授權的發明專利[6]。
下面將對本技術方案的可調諧變頻通信方案、可調諧變頻芯片和典型應用三個方面進行詳細介紹。
2 可調諧變頻通信方案
根據國家有線電視頻譜標準[7]以及廣電總局三網融合技術指導文件[8]中的規劃，同軸電纜中5-65MHz和862MHz以上頻段可用于雙向數據通信。我國有線電視網絡目前普遍使用的是750MHz、860MHz或550MHz同軸分配網絡。同時，根據參考文獻[9]的研究，在對當前國內普遍存在的同軸電纜網絡進行部分現場測試后，發現1.2GHz以下頻段都可以用于雙向寬帶數據通信。可見，有線電視同軸電纜中實際蘊藏著大量頻譜資源，完全可以用于雙向數據通信。如能充分利用這段約400MHz的頻譜，將其分為多個頻分復用通信信道，將為有線電視網絡的寬帶接入提供潛力巨大的通信信道。
近年來，市場上涌現出了各種EOC雙向改造方案.，雖然它們各有特色，但是都沒有充分挖掘出同軸電纜的頻譜潛力，信道的擴展性以及工作頻率的靈活性都沒有體現出來。本文介紹的工作頻率可調諧的有線網絡寬帶接入技術方案，將能很好地彌補這一缺憾。
2.1 工作頻率可調諧的有線同軸網絡
可調諧變頻通信系統，包含由多個通信模塊構成的局端設備和許多個工作頻率可自由調諧的用戶端設備，它們分別處于同軸電纜分配網的兩側：局端側和用戶側，不論同軸電纜網拓撲結構是星型還是樹型，都能適用。每個局端模塊既可工作在預先設定的工作頻率，也可根據需要切換到不同的頻率；這樣，由多個通信模塊構成的局端設備就可形成多個雙向通信信道，各個信道工作在不同的頻點，既可自由跳頻，但又互不干涉。用戶端設備分布在同軸電纜的用戶端，數量比較多；每個終端設備的工作頻率都可調諧，可根據需要隨時切換到局端設備提供的多個通信信道中的任意一個，從而構成可調諧的有線網絡雙向通信鏈路。而至于各個用戶終端設備應該接入到當前哪個信道上則由系統管理單元（通常為局端設備中的一個模塊）根據需要來確定，或者由終端設備根據預先設置的調諧策略確定。
由于上述頻率調諧功能是在通信系統的物理層實現的，故在理論上可適用于各種通信協議。
圖1是可調諧有線網絡示意圖。
2.2 可調諧變頻通信技術方案
作為可調諧變頻通信概念的一個特例，本技術方案采用WIFI協議，利用成熟的WIFI產業鏈，將標準的2.4GHz射頻信號變頻到符合同軸電纜特性的頻率后在有線電纜網絡上傳輸，再結合工作頻率可調諧的功能，最終以最便宜的價格、最簡單的方法實現有線電視同軸網絡可調諧變頻通信方案。
WiFi標準屬于美國電氣電子工程師協會（IEEE）頒布的802系列標準之一：802.11。它最早于1997年推出，2年后被802.11b取代，接著又繼續演進到802.11a、c、d、e等等。2003年802.11g獲得批準，它采用正交頻分復用（OFDM）調制方式，工作在2.4GHz ISM（Industrial,Scientific,Medical）免費頻段，物理層速率高達54Mbps，從而得到了市場的青睞并大量部署。隨后，802.11n標準在2009年獲得批準，它采用OFDM調制，利用一個40MHz頻寬的信道在單入單出的工作模式下物理層即可達到150Mbps的速率，對應到MAC層速率為100Mbps左右。
這里，同軸網可調諧變頻通信方案充分利用了成熟的WiFi通信標準、協議和龐大的產業鏈，從而給有線網絡寬帶通信提供一個成熟的、可靠的物理層和MAC層，最重要的是可以選用已經大量出貨的WIFI芯片。圖2是變頻通信示意圖。
本方案正是采用最新的802.11n標準：OFDM調制、40MHz頻寬和時分復用（TDD）半雙工模式，將2.4GHz的射頻信號變換到800~1200MHz信號，從而在有線電視同軸電纜分配網上傳輸，實現高速寬帶數據通信。圖3為可調諧變頻通信設備示意圖。
隨著IEEE802.11系列標準的不斷演進，本方案可隨之持續發展。據參考文獻[10][11]的消息更高速率的802.11ac標準正在制定中，預計將于2012年正式頒布。到那時，本方案將可在80MHz甚至160MHz的頻寬上實現1Gbps左右的物理層傳輸速率。
3 可調諧變頻芯片
雙向寬帶可調諧變頻芯片是本方案中最關鍵的射頻部件。
3.1 可調諧變頻電路
可調諧變頻電路主要由兩個單向電路和一個本振電路組成，一端為固定頻率Ff的中頻端口，用于連接802.11n2.4GHz射頻端口；另一端為可變頻率Ft射頻端口，用于連接有線電視同軸電纜網絡。由于系統采用時分復用（TDD）雙工模式，兩個單向電路可共用同一個本振源（LO），分別輸入兩個混頻器中實現上下行通信鏈路的混頻、變頻；通過調節本振頻率Fo可同時切換上下行通信電路中RF端口的工作頻率。本電路既可采用高本振也可采用低本振，若本振頻率Fo 高于固定頻率Ff，則 Ft = Fo-Ff，反之則 Ft = Ff -Fo。為了獲得良好的帶外抑制，在保證射頻信號線性度的前提下，還可根據需要在中頻端口、射頻端口和混頻后設置相應的帶通濾波器，以實現該端口的較好的帶通特性。
其功能示意圖如圖4所示。
3.2 可調諧射頻芯片
基于本技術方案，四聯微電子公司正在研發實現上述電路的射頻集成電路，以提高性能指標，降低局端設備、終端設備的研發調試難度，預計不久將推向市場，為我國有線網絡寬帶通信建設提供新的選擇。
此芯片高集成度、高線性度，采用成熟的CMOS RF 0.18um工藝。特征如下：
集成PA和LNA，最少器件。
低功耗，支持多種功率管理模式。
RX接收鏈路支持自動增益控制，且具備高動態范圍、良好的線性度和噪聲系數。
TX發射鏈路帶功率檢測，并集成可調增益PA。
集成VCO/PLL頻率綜合器 ，支持小數分頻
集成2個混頻器，LO頻率可步進調節
利用本射頻集成電路芯片，可將2.4GHz頻段的射頻信號變換到710~1200MHz頻段的任意一個通信頻道；它包括射頻信號接收和發射兩個鏈路的雙向頻率變換，這里的射頻信號采用OFDM調制，遵循802.11n標準協議，信道頻寬40MHz。
應用時，此芯片的2.4GHz中頻端口（IF端口）與單通道802.11n SOC（System On Chip）芯片的射頻端口相連，SOC芯片通過SPI控制接口對本集成電路進行配置管理，變頻后的另一側（簡稱RF端口）連接有線網絡同軸電纜。
4 系統應用方案
當前，國內有線電視網絡普遍采用光纖+同軸電纜混合的HFC網絡架構，隨著光纖通信技術的發展，“光進銅退”已成為長期的發展趨勢。國內很多廣電網絡已經計劃或正在將光纖推進到小區、樓棟、甚至樓道。由于入戶布線的復雜性等綜合因素，最后一段同軸電纜必將在相當長一段時間內存在。利用現有同軸網絡解決最后300米、100米、甚至50米的高速寬帶接入問題已成為廣電網絡的普遍共識。
2010年國務院發文，促進三網融合發展。同時，國家廣電總局的NGB計劃，也明確提出廣電網絡要達到30Mbps、甚至100Mbps的入戶數據帶寬。如何以最低的投入，利用同軸電纜網達到、甚至超過上述要求呢？
基于可調諧變頻芯片的有線寬帶接入技術方案可以很好的解決這個問題。它主要由位于光節點處的局端設備和位于用戶端的終端設備組成。根據具體同軸電纜網頻譜使用情況，局端設備可有選擇地靈活開通多個適用的寬帶接入信道，而用戶端設備可根據相應的帶寬、業務需要調整工作頻率接入到合適的通信信道，從而充分利用同軸電纜中可用的頻譜，按需擴展網絡帶寬，終端自由接入相應信道，給運營商和用戶帶來全新的寬帶體驗和業務潛力。
4.1 系統接入帶寬
基于本方案的寬帶接入系統，完全可以滿足NGB建設和未來三網融合的需要。考慮到同軸電纜網的特性和有線電視頻率配置，我們在同軸電纜上710-1200MHz頻段上劃分出12個獨立的信道。遵循單信道802.11n傳輸能力，每個信道頻寬40MHz，物理層速率150Mbps，MAC層 速率可達100Mbps；如果按照隔頻傳輸，則在一根同軸電纜上即可以同時使用6個通信信道，相應速率為：
物理層： 6*150Mbps=900Mbps
鏈路層： 6*100Mbps=600Mbps
而目前國內有線電視網絡光節點處的光接收機通常都是配4路同軸電纜輸出，最少也有2路；覆蓋大約50到200用戶不等。應用本技術方案，一個光節點處的寬帶接入帶寬可達：
物理層：4*900Mbps=3.6Gbps
鏈路層：4*600Mbps=2.4Gbps
如果未來升級到802.11ac，僅用一根同軸電纜鏈路層帶寬即有望達到4*400Mbps=1.6Gbps，可參考文獻[11][12]，則一個普通光節點處局端設備MAC層接入帶寬將高達6.4Gbps。此時，即使與光纖入戶FTTH相比，有線同軸電纜寬帶接入的通信帶寬也毫不遜色！
可見，基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案完全可滿足NGB和三網融合的要求。隨著光纖到樓（FTTB）的發展，每個光節點下覆蓋用戶數將會減少到50-100戶左右，利用本方案實現戶均100Mbps帶寬將變成現實。
4.2 應用方案
FTTB光纖到樓是本技術方案最典型的應用場景，即采用G/EPON或10G EPON技術將數據通信信號送到樓棟交接箱，光纖由ONU（Optical Network Unit）和光接收機終結在樓棟，并被分別轉換為以太網信號和同軸電纜信號。局端設備透過同軸電纜分配網和用戶端的終端接入設備，比如普通用戶終端MODEM、家庭網關、雙向機頂盒等建立寬帶通信鏈路，實現高速數據通信，如圖5所示。
通常光纖到樓FTTB后的同軸電纜分配網基本都是無源分配網，不需要有線電視放大器。但是，在光纖只到小區的情況下，同軸分配網中很可能存在著放大器，如果只有一級放大器，那可通過無源跨接器跨接輕松解決；如果存在著多級放大器，則需要根據信號狀況，使用中繼設備解決。但隨著光進銅退，這種情況將逐漸減少。
5 結論
針對現有技術存在的缺陷和問題，本文提出了基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案，并從可調諧變頻通信的方法、可調諧變頻芯片技術、系統應用方案等三個方面重點做了介紹。本方案基于自主研發的可調諧變頻芯片，是擁有完全自主知識產權的專利技術；它結合成熟的802.11產業鏈，是面向NGB、可滿足三網融合需要的高性能有線網絡寬帶接入技術。該方案可以充分發揮廣電同軸網絡的頻譜資源優勢，靈活利用空閑頻譜資源，以最低的成本實現有線網絡高速寬帶接入。隨著可調諧變頻芯片的問世、本技術方案的應用推廣，必將對我國新一代廣電信息網絡建設、三網融合新業態的發展，發揮重要作用。
參考文獻
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[12]Van Nee, R.; Breaking the Gigabit-per-second barrier with 802.11AC; Wireless Communications, IEEE; Volume: 18, Issue: 2; 2011.
作者簡介
[論文摘要]介紹無線列調電話在無漏纜區段明區間和隧道內弱盲區通信系統的組成，并結合工程實例介紹設計及安裝的相關問題。
一、引言
在大鄭線新立屯至通遼西區間增建第二線工程中，有相鄰的甲、乙、丙三個站，由于增建二線，乙站拆除，甲乙兩站相距12.2km，乙丙兩站相距13.4km，甲站出站1km處上下行線各有一座長約500m的隧道，此1km內有較大曲線和路塹。因乙站車站臺拆除，致使甲、丙兩站間的無線列調電話通信出現弱、盲區，目前解決明區間弱場的方式主要有布放中繼臺及布放光纖直放站兩種，前者造價較低，但由于空間波不易控制，后者需要鋪設光纖，適合站間距離長，同時造價相對較大，為解決弱、盲區通信問題，針對本工程實際情況，設計中明區間采用異頻中繼，隧道內采用無漏纜隧道中繼器及特制平板天線的方案，設備選用華通時空通信技術有限公司的產品。現將工程有關情況簡介如下。
二、系統組成
本無線列調系統為450MHZ-C制式，弱場異頻中繼頻率為150MHZ。
(一)明區間弱場中繼設備
明區間弱場中繼設備由WJJ-11型首臺中繼器和WJJ-12型尾臺中繼器組成，首臺設在丙車站，尾臺設在弱場區邊緣的原乙站，通過首尾中繼器的中繼及無線轉發功能，實現車站臺與弱場區機車臺的通信。車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調制到F1發射(F1為457.7MHZ)，首臺收F1解調出114.8HZ再調制到F2發射(F2為151.7MHZ。)，尾臺收F2解調出114.8HZ再調制到F1發射，車臺收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發415HZ回鈴信號，經相應操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。
(二)隧道內盲區中繼設備
WJS系列中繼器是解決無漏纜隧道內通信的專用設備，它由WJS-1型洞口中繼器、WJS-2型洞內中繼器、平板天線、連接洞內中繼器和平板天線的功分器、SYV-50-9射頻電纜和連接兩中繼器的中頻隔離器、YZW2X4.0控制電纜組成。其中控制電纜內既傳輸中繼器所需的220V交流電源又傳輸含有呼控信令的中頻455KHZ，兩者通過中頻隔離器分開。隧道較短時洞內可不設中繼器，較長時可設2臺以上中繼器，1臺中繼器可帶多達5個平板天線。洞口中繼器設在洞口中繼房內，洞內中繼器設在隧道內適當地點的避車洞內，平板天線貼裝在洞壁上部，控制電纜、射頻電纜及功分器等設在洞壁上。其通信過程如下，車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調制到F1發射，洞口中繼器收F1后解調出含有114.8HZ信令的中頻455KHZ，中頻經控制電纜傳至洞內各中繼器再調制到F1經射頻電纜及功分器傳至平板天線發射，機車收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發415HZ回鈴信號，經相應操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。車站經首尾中繼器與隧道內機車的通信與上述類似。
三、設備配置
由于乙站拆除，在乙站新設WJJ-12型尾臺中繼器一套，丙站除原車站臺外另設WJJ-11型首臺中繼器，甲站原車站臺不變;上行線隧道的甲站側洞口設WJS-1型中繼器一套，負責甲站車站臺與上行線隧道內機車臺的通信中繼。因隧道較短，隧道內未設洞內中繼器，僅設平板天線3個、功分器2個，同時設相應的射頻電纜及中繼電纜;下行線隧道洞內設備與下行線隧道類似，下行側洞口設WJS-1型中繼器一套，乙站設尾臺中繼器一套，丙站設首臺中繼器一套，下行線隧道內機車臺經洞口中繼器、拆除乙站新設的尾臺中繼器、丙站首臺中繼器與丙站車站臺間的通信。
四、頻率選定和場強計算
根據TB/T3052-2002規定，450MHZ頻段C制式頻率選457.700MHZ，異頻中繼頻率選151.700MHZ。450MHZ頻段機車臺接收機輸入電平中值設計值取28dBμV(其中，電臺最小可用電平10dBμV，起伏量11.5dBμV，儲備量6.5dBμV)。因無線列調的場強計算范圍內地球曲率的影響并不顯著，故用平面大地公式近似計算。
1.450MHZ:接收點入口電平:V入=P1-L1+G1-L0-F+G2-L2。式中:P1為發射功率5W(144dBμV);L1為發射饋線損耗6dBμV;G1為發射天線增益13dBμV;L0為自由空間傳輸衰減;F為衰減修正因子;G2為接收天線增益0dBμV;L2為接收饋線損耗3dBμV。
自由空間傳輸衰減:L0=22+20lgd+20lgf。式中:d為收、發天線間距離(km);f為載頻頻率(MHZ);L0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dBμV。
平面大地傳播時衰減修正因子:F=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25X4.8X
450/13400=34.1dBμV。
機車距車站13.4km時:V入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dBμ。V不滿足28dBμV的要求，但可以達到中繼器的工作開門電平。
2.隧道內平板天線發射電平:(洞內中繼器輸出電平144dBμV[5W]，射頻電纜衰耗0.05dB/m，平板天線間距160m，增益1dBμV，功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調。)最遠處天線發射電平:P=144-0.05×540-3×2+1=112dBμV，由遠至近調整功分器支路衰耗為12dB、24dB，則天線發射電平為112dBμV。因隧道內電波傳播受列車、洞壁構造、隧道截面及曲線等因素影響很大，工程中應據實測場強調整天線間距、功分器支路衰耗及中繼器輸出電平，使場強滿足要求。
五、設備安裝
丙站新建運轉室，車站臺及首臺中繼器設在的25米鐵塔上，天線塔設10Ω防雷地線，電臺所需交流電源由通信機械室接引;拆除乙站利用原20米鐵塔，尾臺中繼器設在無人值守的中繼房內，電源采用太陽能供電。隧道口的洞口中繼器設在無人值守的區間中繼房內，電源采用太陽能供電。區間中繼房應特別注意高頻避雷器、系統工作地線及天線塔防雷地線的良好設置，以確保設備安全運行。隧道頻電纜掛設在洞壁上部的掛鉤上，平板天線及功分器設在洞壁頂部。平板天線間的距離160m左右，施工時根據隧道內場強實測情況進行調整。功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調，愈靠近中繼器的支路衰耗愈大，使各天線的輸出電平基本一致。
六、小結
解決山區隧道等無線弱場是綜合性的工程，需要鐵路相關部門和生產廠家的共同努力。采用新技術的新型弱場覆蓋設備降低了投資，提高山區隧道等弱場區的通信質量。對于已經投入使用的設備應有改善措施解決存在的問題，挖掘系統潛力，滿足鐵路快速發展的需要。
關鍵詞：客運信息系統；鐵路；建設；應用
中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A
通訊在對礦山高效生產、搶險救災起著非常重要的作用。提高無線通信系統，能幫助提高勞動生產率和安全，減少煤礦瓦斯爆炸事故惡性事故帶來的巨大的損失。無線通信泄漏系統中電纜，也允許更多的無線電信號的傳播途徑，包括視頻信號，比較好的解決了上述問題。當人們在射頻回路中連接射頻同軸電纜孔、槽或使用薄編織方式破壞完整性的指揮，無線電信號在傳輸，既能傳播沿軸向和徑向泄漏信號產生的理想模式，為地下礦井通信的無線通信系統。但由于條件的特殊性，在礦山、電波傳播的巷道在一個很大的困難。為了減少地質條件對無線通信信號衰減，通常由低頻通信到低頻通信的，但也許要付出很多需要天線，也很不方便。因此，只有通過地下移動通信電纜要完成的目標。使沿著電纜能夠完成無線電通信周圍的空間，這是一種特殊的電纜泄漏電纜，這種方式的溝通稱為泄漏通訊在低頻電感的通訊。在煤礦使用，從而實現了地下隨時隨地可以互相無線電話。通過分析了內電磁場的排放傳播規律，實現滲漏的建模方法及應用進行了通信系統的研究和分析。
1 漏泄電纜
漏泄電纜是一種解決無線電波在礦井巷道中傳播的有效途徑。它的作用類似于輸電線路和組合天線，目的是為了引導電磁波傳輸,提高了沿線的田野。由于其獨特的優勢的迅猛發展，逐漸成為第一選擇。在移動通信技術中為了降低泄漏電纜為臥式屏蔽，電磁能量可以部分地從有線電纜泄漏在外面了。用薄的銅電纜泄漏外導體，外導體割開在不同大小和角度的槽內，根據不同放電分為另外的發射裝置和耦合電纜類型電纜泄漏。只有當特定的輻射會出現此模式。也只能在一個非常狹窄的頻段有低耦合的損失。這個頻率上方或下方，則會干擾因素耦合損耗導致增加。普通的同軸電纜的電磁能量傳輸從一邊到另一邊，以最大的橫向所有屏蔽方法使信號不能穿透電纜，以避免電磁能量在傳輸過程中的損耗。
2 施工
2.1 連接器選用
當選擇去注意的使用頻率，匹配電纜、界面程序，功率，阻抗，密閉性等。必須符合設計要求和實際用途。避免掉撞、觸摸損失，一般不要拆開連接器某些部位，以免造成密封故障或錯誤的裝、漏裝。必須只旋轉連接螺母。不能讓整個連接器，否則可能造成的內部接口松動。
2.2 連接器安裝
連接人員必須熟悉安裝接頭和部分功能、秩序、特點和注意事項。以免錯裝、漏裝，導致返工。安裝時，嚴格按照王工藝要求和流程操作。工具和設備，泄漏電纜導體必須使用脫脂棉蘸內部和外部的高純度工業酒精清洗，拋光和確保小群或穿線留在連接器。
2.3 閉路檢查
接在萬用表裝好堵塞內外導體，短路電纜結束的內部和外部的指揮，觀察是否表針較小的數值，同時用木錘敲一個插頭殼，看指針跳動，跳動太大表明連接器接觸不良，需要返工來做一遍。查看另一個小插頭，并檢查是否縮進針插入前，如果縮進也要重新安裝。開啟和關閉電路檢驗必須每安裝一個塞的插頭安裝。此外，如果阻抗、保溫、衰減太大，應堅重做，直到合格。
2.4 密封與加固
密封泄漏電纜連接類型及配套連接器、阻抗變換器、負荷是半密封或封住，必須在連接器從外部橡膠膠帶和黑色電工膠帶，使匹配大小塞同步獲得輔助密封。因為連接器比較重，掛在空中外部環境較差，也在接頭兩邊電纜泄漏適當增加電纜夾，狹小的空間，避免在關節重力的影響，這些電纜接頭及穩定性。一般可以用鋁芯絕緣組裝線或是膠合板用吊帶吊著固定連接器，防止的激振力，確保可靠的連接器和指揮家內外接觸。
3 施工運行分析
3.1 語音施工控制
移動通信手段地下演講雙向語音信道，可以用來實現以下交流。地下便攜式手機之間的通信，地下的移動設備之間的通信，地下便攜式手機、移動設備和電纜網絡通信。但是實時數據采集、地下所有信息監測站井上、各類的字句形式、圖形等多種方式顯示實時監測值。收集的數據轉換和信息，計算平均小時分的意思，最大值、最小值。超限出現時間進行統計分析，地下便攜式手機、移動設備和地面之間的移動設備和手機無線通信。能打印通風、安全生產、機電等各種報表、歷史曲線，可用于曲線進行放大縮小。具有存儲和數據查詢功能。每一個的聲音、數據通信占用32語音、數據頻道。與邏輯判斷和報警功率控制能力，任何監測站溢出,模擬盤、電腦、聲光報警、期限及超限統計,傳構建本質安全型礦井奠定了基礎。可以方便的定義和動態定義頻道，有一個模擬、開關量、類型定義，以及其他功能、操作簡單、易于修改、原創作品。每個監測數據每2分鐘存儲1，所有的數據都能省下超過。也可以用不同的顏色顯示3點曲線，以方便數據和趨勢分析。與網絡功能，便于網絡操作方便，功能強大。
3.2 施工系統評價
應用該系統的數據、語音，并通過分析圖像的綜合信息，及時準確地把握井下安全生產動態，做到科學決策、科學管理的目的。通過使用本系統，通過計算數據的分析，可以及時了解的設備故障的性質、程度、地位和零配件等,以便合理組織隊伍，迅速排除故障。而且，還會根據相關資料，找出設備運行的薄弱環節，采取改進措施，從而最大限度地減少生產速率，提高有效工作時間。為礦山安全管理，特別是應用井下移動通信，可流入生產調度作業對象的組織，是保證礦山生產調度科學管理水平提高一個層次。以便更好地適應減少設備故障，提高有效運行時間。利用該系統可及時了解井下事故征兆，防止事故發生，特別有助于地下流作業人員的動態安全管理，確保安全生產。低成本、經濟合理。該系統將數據、語言、圖像傳輸的統一，共享泄漏同軸電纜，可以節省工業視頻傳輸電纜電視監控系統、數據傳輸線纜、減少維護和經濟效益。
結語
根據安全管理和生產調度地下發展現狀，地下通信進行總結。通過介紹電纜泄漏的特點進行了分析，并在此基礎上對地下電纜泄漏的安全管理。通信系統模型,實現的功能進行闡述，最后進行了綜合評判系統。泄漏通訊其實就是一種無線移動通信電纜類型，泄漏的通信系統在發達國家已經是一個復雜的產品,將是我的溝通是發展的方向，同時也將成為國際關系的主流，地下通信發展。在地下隧道無線電信號的一般不是很，所以地下移動通信只能借助其他設備來完成校園網的建設，并在此基礎上，結合泄漏電纜的雙向中繼放大器是很好的選擇。在地下隧道，泄漏的電磁波傳播復雜的情況下，筆者認為要選擇好的系統應用設備，特別是地下傳輸設備在運用的過程中良好的場分布測量的綜合比較后確定傳輸信號的頻帶頻率、功率等級范圍，取得了井下移動通信，為礦山安全管理和生產調度提供了強有力的保證。
參考文獻
[1]肖遠強，張武軍.漏泄電纜的性能分析[J].移動通信，2002(6):40-43.
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[3]張會清.煤礦井下“有線-無線”移動通信系統的研究[D].徐州：中國礦業大學信息與電氣工程學院論文，1990.
本文設計了基于單片機的押出機模糊控制系統。其硬件電路主要包括以單片機為主的主控部分、鍵盤和顯示部分、單片機與變頻器通信接口部分，軟件主要包括模糊控制算法、串行通信控制、鍵盤顯示控制等部分。該系統能夠有效提高設備的自動化程度及生產精度和可靠性，并能節省部分生產成本。
關鍵詞 押出機控制 模糊控制 單片機 串行通信
Система вождение экструдера
Абреже
Экструдер—аппарат，который выделает изолированную корку для проводки и кабеля в индустрии проводки и кабеля.Дело изолированной корки—самая требовательная и трудная центральная техника в любом процессе бырабатки.Поэтому автоматизированность и производительный точность экструтера зай-мут очень важную позицию.В нашей стране настоящий огромный зовод，который выработает проводку и кабель，широко применяет основанную на PLC автоуправляющую систему，у которой бывает мно- гогранный начет—толнкий автоматизированность и производительный точность，высокий себестоимость и т.д.
Этот текст запранировл основанную на однолистовом аппарате неясную контролируемую систему.Канал аппаратуры，которого заключает доминанту ос- нованного однолистового аппарата，блок клавиатуры и табла，связной интерфейс однолистового аппарата с ПрЧ.Софтвер закючает неясный контролируемый алгоритм，вождение ПС，вождение клавиатуры и табла.Эта система может активно возвышает автоматизированность аппарата，точность и безотказность вырабатки，и может экономит часть себестоимость вырабатки.
Главные слова Вождение экструдера Веясное вождение
Вождение однолистовой аппарат ПС
目 錄
第一章 押出機模糊控制系統的介紹 …………………………………………………1
第二章 押出機模糊控制系統控制器的設計 …………………………………………3
2.1 變量模糊化 …………………………………………………………………3
2.2 模糊控制規則 ………………………………………………………………………6
2.3 模糊控制規則表的基本思想 ………………………………………………………6
2.4 模糊控制查詢表的離線計算 ………………………………………………………8
第三章 押出機模糊控制系統的單片機實現 …………………………………………11
3.1 硬件電路設計 ……………………………………………………………………11
3.1.1 單片機的選擇 ……………………………………………………………………11
3.1.2 串行通信電路 ……………………………………………………………………13
3.1.3 線徑顯示和設定電路 ……………………………………………………………14
3.1.4 電源電路 …………………………………………………………………………16
3.1.5 復位和晶振電路 …………………………………………………………………16
3.1.6 DANFOSS變頻器的介紹 …………………………………………………………16
3.1.7 火花機、測徑儀及凹凸儀的選用 ………………………………………………17
3.2 軟件編程的算法和流程 ……………………………………………………………19
3.2.1 系統流程圖 ………………………………………………………………………19
3.2.2 模糊控制查詢表的存放形式 ……………………………………………………20
3.2.3 查表方法的軟件實現 ……………………………………………………………22
3.2.4 模糊控制器算法流程圖 …………………………………………………………22
3.2.5 串行通信程序設計 ………………………………………………………………23
3.2.6 線徑顯示和設定流程圖 …………………………………………………………25
3.2.7 定時器/計數器的工作方式選擇 ………………………………………………26
3.2.8 串行口的工作方式選擇 …………………………………………………………27
3.2.9 波特率的計算 ……………………………………………………………………30
第四章 單片機系統與變頻器的連接……………………………………………………32
4.1 如何通過RS－485控制多臺變頻器 ………………………………………………32
4.2 提高RS-485總線的可靠性 ………………………………………………………32
4.2.1 問題的提出 …………………………………………………………………… 32
4.2.2 硬件電路的設計 …………………………………………………………………33
4.2.3軟件的編程 ………………………………………………………………………34
4.2.4 結論 ………………………………………………………………………………35
第五章 變頻器的選型及其注意事項 ………………………………………………… 36
5.1 引言 …………………………………………………………………………………36
5.2 變頻器的控制方式 …………………………………………………………………36
5.3 變頻器控制方式的合理選用 ………………………………………………………36
5.4 變頻器選型注意事項 ………………………………………………………………36
5.4.1 負載類型和變頻器的選擇 ………………………………………………………36
5.4.2 變頻器安裝地點的選擇 …………………………………………………………36
5.5 結論 ………………………………………………………………………………37
總結 ………………………………………………………………………………………38
參考文獻 …………………………………………………………………………………39
附錄1 ……………………………………………………………………………………40
附錄2 ……………………………………………………………………………………41
附錄3 ……………………………………………………………………………………42
第一章 押出機模糊控制系統的介紹
押出機(又名擠出機)是電線電纜工業中為電線電纜制作絕緣外皮的設備。制作電線電纜絕緣外皮是整個電線電纜生產工藝流程中要求最高，難度最大的核心技術。因此，押出機設備的自動化程度以及生產精度和可靠性在電線電纜生產中居于至關重要的地位。我國現行眾多電線電纜成套設備生產廠家廣泛采用基于PLC的自動控制系統，但這些基于PLC的押出機自動控制系統存在多方面的不足，現列舉如下:
(l)自動化程度低。系統在開機和運行期間都必須配備專門的操作人員不間斷的監視系統的運行狀況，并做頻繁的操作。系統無法脫離操作人員實現程度更高的自動化生產，在本質上是一個缺陷很多的開環控制系統。
(2)生產精度低，系統可靠性差。系統采用模擬量和開關量控制，控制參數易受生產現場的惡劣環境的干擾，致使系統的生產精度低，可靠性差。另外，模擬量控制使系統布線煩瑣，生產、安裝和維修過程復雜。
(3)成本高。基于PLC的工業自動控制系統雖然有設計方便、快捷，開發周期短的獨特優點，但存在著生產成本高的重大問題。
基于PLC的押出機自動控制系統生產自動化程度低的主要原因是控制過程包括復雜的化學過程，致使被控對象建模十分復雜，很難找到一個比較接近的數學模型來近似而實現比較理想的PID閉環控制。因此，必須根據熟練的操作工人的精心操作才能實現可靠的生產。
如前所述，模糊控制系統的設計與實現無需知道被控對象確切的數學模型，而是通過計算機或單片機來實現熟練操作人員的控制經驗，從而達到比較理想的自動控制效果。因此本人提出了基于數字單片機的押出機模糊控制系統。該系統能夠有效提高設備的自動化程度及生產精度和可靠性，并能節省部分生產成本。
圖1.1 押出機工藝流程圖
圖1.1為押出機的工藝流程圖。圖中在放線架與收線架之間的直線表示的是處理過程中的金屬線芯(或成束電纜)。放線架在牽引電機的作用下勻速放線。在金屬線芯經過機頭時，主機帶動的機頭將經過高溫加熱的膠料勻速押出，使之均勻地附著在金屬線芯的表面形成絕緣外皮。機頭與牽引之間的測徑儀用來測量附著絕緣外皮后的金屬線芯的直徑。系統以此為主要參數來調節主機與牽引之間的轉速，使絕緣外皮厚度達到精度要求的范圍。金屬線芯經過牽引之后接受火花機和凸凹儀的檢測，分別檢驗絕緣外皮的抗壓能力和表面的光滑程度及均勻性，根據這些參數來調一節機頭各加熱區的溫度。在收線架處，系統可以實現自動換軸功能，而且在斷線或者收線架換軸失敗的時候，儲線架會根據張力儀檢測到的信息自動開始工作。使得換軸過程中以及儲線架和收線架之間發生常規故障時放線架至凸凹儀段能夠正常工作，不影響電線電纜生產的產量和質量。
第二章 押出機模糊控制系統控制器的設計
押出機模糊控制系統的原理圖如圖2.1所示。測徑儀測得某一時刻的金屬線芯的直徑為Y，線徑設定值R，兩者相比較得到線徑偏差e和線徑偏差變化ec。經過從基本論域到量化論域的轉換(對實際線徑偏差e和線徑偏差變化ec分別乘以轉換系數Ke和Kec)，再根據輸入隸屬度函數的定義計算出輸入變量對各模糊集合的隸屬度E和EC。由E、EC和模糊控制規則，并參考現場參數(主機負載Lp，牽引負載Lq)，根據模糊合成法則得到輸出的模糊量化值。然后經過解模糊判決得到該時刻的輸出控制模糊值P和Q，經過從量化論域向基本論域的轉換(P和Q分別乘以轉換系數Kp，Kq)，得到作用于主機和牽引的速度控制的實際值(P和Q)。
論文摘要：城市小區內的道路除了交通功能外，也是市政配套管線的主要通道。城市住宅小區的建設目標是功能齊全、環境幽雅、安全舒適，要求在合理布局和加強綠化的同時，做好管線綜合規劃設計。
1管線綜合布置的一般原則及各類管道特性
(1)各種管線在運行中，能夠保證在正常的氣候和設計荷載條件下安全工作；
(2)為了減少管線檢修及施工時對交通的影響，管線應盡量布置在人行道或非機動車道下，并平行于道路中心線布置；
(3)根據管線所輸送的介質性質分類布置，以減少管線問的相互干擾，
(4)管線豎向布置時，其調整原則是：壓力管讓重力管，小管讓大管，支管讓干管，易彎管讓難彎管；
(5)各種管線的危險性由大到小依次為：煤氣管道、生活污水管道、雨水管道、電力電纜、給水管道、通信信號電纜；
(6)各種管道的可塑性由大到小依次為：通信信號電纜、電力電纜、給水管道、煤氣管道、生活污水管道、雨水管道。
根據《城市工程管線綜合規劃規范》的要求，工程管線布置在道路下，從道路紅線向道路中心線方向平行布置的次序宜為：電力管、通信信號管、煤氣管、給水管、雨水管、污水管；工程管線在庭院內，由建筑紅線向外依次平行布置的次序為：電力管、通信信號管、污水管、煤氣管、給水管。
2某住宅小區設計構思
在某住宅小區的5類地下管線中，對小區運行安全最為直接的是排水管；對小區運行安全潛在危險大的是煤氣管；對小區今后發展影響最大的是通信信號管。因此，確定設計方案的重點是排水管、煤氣管和通信信號管。
2．1體制排水管設計
首先是排水體制的選擇，設計采用雨污分流制，為今后城市污水的集中處理提供條件；其次是小區豎向設計與排水出口方向的協調，如果小區的豎向分區與排水總出口不一致，客觀上將造成小區不合理的逆向排水。
2．2煤氣管的施工安全設計
由于煤氣具有可爆炸性和劇毒性的特點，設計的關鍵在于如何確保煤氣管的施工安全和運行安全。在布置時，煤氣管不宜在污水管和電力電纜旁邊，以免煤氣泄漏后遇沼氣或電火花而引起爆炸。
2．3通信信號管設計
隨著現代通訊技術的迅猛發展，遠程安全系統的完善和電腦網絡進入家庭，均與通信信號管的建設密不可分，在設計時主要考慮遠期的可發展性，適當預留發展空間。
2．4消防系統管線設計
因水消防系統一般是獨立的消防給水系統，絕大部分時間管網內的水處于靜止狀態。我國目前消防管網大部分采用鋼管，而不流動的水易孳生厭氧菌，其對鋼管會產生生化腐蝕，這種腐蝕多為點蝕，對鋼管的破壞性極大。因此把消防管網設計成流動狀態是很有必要的，這一點很容易被設計人員所忽視，應引起足夠的重視。把消防水設計成流動狀態，當消防系統較小時不難做到，而對消防系統供水范圍較大時就有一定的難度，但至少應將消防主管內的水設計咸流動狀態。為保證消防管網內水量的相對穩定，要求系統內的回流水應進入消防水池，不應為減少回流管的設計而將該部分水作它用，更不能就近排放。回流水量盡可能少，能保證管網內的水處于流動狀態即可，避免回流量過大而影響消防時的水量和增加平時穩壓泵的運行功率。
3某住宅小區管線綜合平面布置
在某住宅小區中，主干道寬為1om，車道寬7m，人行道寬15m，宅問道路寬為2．5m，住宅房前屋后的綠化帶寬為2．5～3．5m。以下以北梯戶型為例，門棟入口方向朝北，衛生問和廚房布置在北面。
3．1庭院內管線綜合平面布置
3．11污水管設計
根據住宅的平面布置以及gbj15-88《建筑給水排水設計規范》的要求，化糞池距建筑物的凈距宜《5m，且化糞池及其污水管布置在宅間道路遠離住宅的一側為宜。若將化糞池和污水管布置在宅間道路下，需考慮化糞池承受通過汽車的荷載，每座造價將增加近2000元，與延長幾米污水管的造價相比，顯然前者在經濟上不劃算i若讓給水管和煤氣管穿越化糞池，也將增加施工難度和工程造價，故設計時考慮將污水管布置在宅問道路遠離住宅的一側。
3．1．2煤氣管的安全設計
煤氣管通常采用pe管，在附近管道施工開挖時，煤氣管容易遭受意外損傷，危及煤氣管的運行安全。設計時，將煤氣管布置在屋后的綠化帶中，既減少了外部荷載的影響，又避免了管道與房屋一側的施工干擾，能較好地保證煤氣管的安全。
3．1．3通信信號管設計
由于現代通訊技術發展迅速，今后必然會有擴容施工，為了減少施工對道路的破壞及對居民生活的影響，設計將通信信號管布置在宅問道路的綠化帶中。
3．1．4給水管和電力電纜
給水管和電力電纜相對變化較小，可一次性施工到位。給水管布置在宅問道路下；考慮到電力電纜的可彎性較大，將其布置在遠離住宅的另一側綠化帶中。
3．15消防管線設計
裝置及罐區防火堤外四周消防管線應環形布置，如裝置內有消防通道，則沿消防通道也應布置消防管線并與裝置四周管線環形連接。當幾個占地面積較少的裝置在一起時，為減少管線敷設，可將這幾個裝置作為整體在其四周環狀布置管線，必要時采用支管引入裝置的形式補充設置消防設施。環狀管網應用閥門分成若干獨立管段，每個管段上消防設施的布置不應超過5個。消防管網可與企業生產水管網設置連通管，連通管上設置止回閥，保證消防管內的水不流向生產水管網。
綜合上述情況，設計庭院內管線綜合平面布置由住宅一側依次向外調整為：煤氣管、通信信號管、給水管、污水管、電力管。具體布置見圖1。
3-2主干道下管線綜合平面布置
在設計時，考慮將可燃易燃及損壞時對房屋基礎有危害的管道盡量遠離建筑布置：對埋設較深的管道也布置距建筑物遠一些。為了減少外部荷載對煤氣管的影響，設計將煤氣管布置在-n人行道下；雨水管和污水管的管徑較大且埋設較深，將其布置在道路中間，電力電纜布置在另一側人行道下，通信信號管布置在靠近電力電纜一側的車行道下。具體布置見圖2。
4管線綜合豎向設計
由于污水管和雨水管屬于重力式排水，其調節余量小，且排水管管徑較大，占用的空間也較多，因而豎向設計時應處理好排水管的高程。在排水條件許可的條件下，適當地降低雨水管的埋深，使其管頂覆土達到1～1．2m，有利于管線交叉時其他小管徑的管道從雨水管的上方穿越，從而減少建設投資并為日后管線的維修提供方便。
當雨水管與污水管在高程上發生矛盾時，可在交叉處斷開雨水管，兩n)jn設雨水檢查井，雨水檢查井之間的管道加大埋深，從污水管下方通過，類似于倒虹吸排水。為便于清淤，井底降低20～30cm，用作沉砂區。除排水管之外，其余管線均系非重力流，均有調整高程的自由空間。相比較而言，給水管和煤氣管的管徑較大，但由于煤氣管所輸送的介質對安全性要求較高，設計時煤氣管應優先于給水管，當煤氣管與其他管道交叉穿越時，以煤氣管下穿為宜，同時應在煤氣管的上部砂墊層上加鋪一塊鋼筋混凝土板《板寬同管溝寬)。這樣可避免附近管道施工開挖時對煤氣管道造成損傷。
關鍵詞：OPLC ；電力通信 ；光纖復合低壓電纜
中圖分類號：TM248文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著電力工業的迅速發展，用戶對用電可靠性的要求越來越高，配網自動化成為了我國電力系統自動化領域的新興熱點，是電力行業發展的重要階段。要實現配電網自動化，關鍵在于通信。目前配電及用戶側的通信難題一直制約著配電自動化的發展，其中傳輸通道是關鍵中的關鍵。理想的解決了通道的問題，就解決了配網自動化的問題。同時低壓集抄的上線率不能滿足要求的問題也將得到徹底解決。電能的計量，線損的計算都將能夠實現自動化，真正做到線損計算同期。
目前用OPGW、ADSS等特種光纜已建成先進可靠的電力專用光纖通信網絡，但配電側的通信通道一直沒有得到很好的解決。總體上呈"骨干網強、接入網弱"、"高（電壓）端強，低端弱"的態勢，配電／用戶接入側通信差距較大、通信網基礎最薄弱。配網自動化，低壓集抄一直都面臨著難題。目前大量使用低壓載波及無線通信技術，由于環境復雜、電磁干擾等因素，實際的應用效果并不理想。
1. 電力對通信技術選擇的基本要求
1.1通信的可靠性要求
在電力設備發生故障時，應能抵抗事故所產生的瞬間強電磁干擾，完成故障診斷，故障隔離和恢復非故障區段供電的通信任務。
1.2通信的時延要求
在配電網及低壓集抄網，對通信時延的要求也是一個重要指標，應考慮電磁干擾對通信時延的影響。
1.3通信的雙向性要求
對主站來說，不僅向終端下發控制命令，也需接收終端上傳的數據，各項功能均要求雙向通信。因而，系統各層次之間的通信是雙向的，通信系統必須具有雙向通信的能力。
1.4網絡規模廣、覆蓋面大要求
配電及集抄網是末端網絡，直接面對廣大的電力用戶，因此網絡規模巨大，設備數量、種類十分龐大。要解決這樣一個巨大的、覆蓋面廣闊的網絡通信問題，對通信網絡規模和覆蓋的要求很高，數據采集系統的前端服務器負載巨大。
1.5通信建設成本考慮
包括建設投資，運行、維護和使用成本。由于涉及的通信網絡規模巨大，網絡的建設投資，運行、維護和使用成本都十分可觀。成本問題也是目前制約配電及集抄網通信發展的關鍵問題，也是選擇各種通信方案時要考慮的最重要的問題之一。
2. 通常的有線通信應用選擇分析
2.1光纖通信技術
光纖通信技術具有帶寬大、可靠性高、可擴展性強等優點，是當前及未來十年內主流的通信技術，作為配網自動化通信網絡，工業以太網和PON是兩種主流的通信技術，是配網自動化等的主要通信方式。
2.2中低壓載波
中低壓載波技術傳輸速率低、存在信號衰減大、噪聲源多且干擾強、受負載特性影響大等問題，對通信的可靠性形成一定的技術障礙，具體應用時需要軟、硬件技術結合完成組網優化，運維較困難。
因此，中低壓電力線載波僅適用于電能表位置分散、光纖布線困難、用電負載特性變化較小的臺區，例如城鄉公變臺區供電區域、別墅區、城市公寓小區等。
3. OPLC技術特點
OPLC全稱為光纖復合低壓電纜，是將光纖復合在低壓0.6/1KV及以下配、用電網用中的光纖復合電纜產品，主要用于智能小區或辦公樓等配用電網分支，由管道、隧道或直埋等接入光-電分線箱，可垂直或水平布線，引入智能電表和光器件終端。此外，由于接入方式多樣性及使用環境的復雜性，光纖復合在低壓電纜可根據需求定制，按照電壓不同、光纖芯數不同、結構不同進行個性化定制。光纖復合低壓電纜最大的特點是融合了光纖通信與電力傳輸的功能，該產品主要是基于產品的功能以及使用環境等方面考慮進行設計和開發，相比單一功能傳輸線纜而言，有5個特點。
3.1集光纖和電力輸配電纜于一身，避免二次布線，可有效降低施工、網絡建設等費用。相比傳統的FTTH而言，使用光纖復合低壓電纜作為智能電網用戶端接入方案，節約大量的金屬、管道、塑料等資源，可有效降低進入小區和用戶的各項成本，是目前性價比最高的“最后一公里”接入方案。
3.2適用于多種業務類型，適應性強，擴展性強，產品適應面廣。使用光纖復合低壓電纜，配合相應的設備和器件，由此構建主流的XPON(EPON和GPON)技術，可在一根傳輸線上實現多種業務，如IPTV、互聯網接入、多媒體電話，語音通信，家庭智能電表等業務。
3.3具備較強的機械性能，如抗沖擊性能和良好的耐測壓性能，環境適應能力強。在研發該產品時，要充分考慮到產品的使用環境的復雜性，寬通研發的光纖復合低壓電纜按照GB/T7424中E1、E3、E4進行拉伸、壓扁、沖擊等試驗，均符合并優于標準的要求。
3.4綠色和安全性能優越。主要考慮到光纖復合低壓電纜用于用戶接入，在產品設計中融入無鹵阻燃、耐火等特性思路，使用綠色環保的材料，基于安全的考慮，使用阻燃、耐火材料。寬通的光纖復合低壓電纜完全符合GB/T18380.3、GB/T19216.21、GB/T17650、GB/T17651.2等的要求。
3.5光單元與電力電纜長期工作溫度相兼容。考慮到光纖復合低壓電纜敷設之后，使用年限較長，光單元與電力電纜長期工作溫度相兼容性是非常重要的一個問題。因此須按照GB/T7424、YD/T629各項光學性能指標要求，各項性能應符合GB/T12706.1、GB/T5023和JB/87344的要求。
4. OPLC應用建議
4.1OPLC具有很高的性價比
OPLC利用一條光電光電復合纜建設沿電力線路的光纜,比常規的導線+普通光纜,材料成本可節省約10%,還可以節省一次施工費用，既有成本優勢，又有施工工程量優勢。另外，技術方面， OPLC由于光纜單元與強電單元復合，相對ADSS可以防止光纜被惡意破壞，有絕對的防盜優勢，而且對線跨越高度又明顯優于ADSS光纜，安全可靠性大大提高，因此,方案二采用OPLC具有相對技術及經濟優勢，建議在0.6/1kV 及以下電壓等級的低壓配用電網中敷設光纜優先采用方案二。
4.2OPLC成為電力光纖到表到戶的創新解決方案
我國智能電網在接入端光纖化才剛剛起步。國家電網和南方電網的專家指出，智能電網一定需要利用光纖光纜，特種電力光纜和光電復合纜強力支撐。我國利用OPGW、OPPC、ADSS等特種光纜已建成世界上最大的、先進可靠的電力專用光通信網絡，其應用水平處于國際先進。總體上呈"骨干網強、接入網弱"、"高（電壓） 端強，低端弱"的態勢，配電／用戶接入側通信差距較大、通信網基礎最薄弱。低壓配、用電網通信技術已成為制約智能電網應用的瓶頸。由于傳統FTTH方案在用戶端改造和鋪設的成本過高，目前在用戶端接入電網的光纖化率幾乎為零，我國智能電網在接入端的光纖化剛剛起步，因此，PFTTH電力光纖到表到戶方案采用電力OPLC成為電力光纖到表到戶的創新解決方案，主要適用于 0.6/1kV 及以下電壓等級，填補了電力光纖到表到戶的空白，是解決低壓配網、低壓集抄及入戶通信網所需要的先進、可靠通信介質。
5. 結語
光纖通道是目前最為理想的傳輸通道，因此積極探索嘗試考慮新的技術手段實現以光纖通道作為配電側的通信通道，從而解決配電側的通信通道問題就顯的十分必要。“光電復合電纜”，具有光電合一的特性，不會給原有線路增加額外負荷，能夠節約空間資源。一次施工就能傳輸電能又能提供光纖通道，又節省了二次施工的費用。還能很好的解決光纜的電腐蝕，光纜的防雷問題。
參考文獻：
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