導語：如何才能寫好一篇自動化基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]自動化抄表；基本架構；工作原理；應用研究

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）29-0311-01

隨著改革開放后科學技術的不斷進步與發展，智能儀表技術也在不斷進步，不斷地向數字化、智能化、自動化發展，自動抄表系統也在電力營銷中得到廣泛應用，因為自動化抄表系統具有采集控制終端可以隨時了解用戶用電情況、可以遠距離控制用戶的電表電源、采集控制終端運用新技術，耗電量極小、采集控制終端可以對二十四家用戶的耗電量進行管理等多項特點，從而有利于減輕員工的工作強度，減小因人工抄表時的失誤帶來的誤差等問題。

1.自動化抄表系統的基本架構

自動抄表系統是由集中器、數據傳輸通道、電能表、采集器、主站系統這五大主要部分構成，可以將它系統地分為硬件、軟件和通訊系統三大部分，每一部分都具有其獨特的存在理由和功能。

1.1 自動抄表系統的硬件系統

自動抄表系統的硬件主要是電壓監測模塊、控電模塊、電能表、采集器、顯示模塊與數據集中器構成，每一部分都有其重要職能，可以準確對用戶耗電實況進行測量、提取、控制和管理，并且能夠對用戶的電源開關進行遠距離控制。

采集器可以與用戶的電能表進行連接，獲取用戶最新耗電情況；數據集中器可以將用戶的耗電情況進行集中， 并對其校檢，然后將耗電情況傳入數據庫；電壓監測模塊可以實時對用戶的電壓情況進行監測，而且保障用戶在用電過程中的安全問題；控電模塊能夠對用戶的電源進行自動化開關，如用戶出現因漏電等原因引起火災等危及安全的情況或在進行電費的收繳時對用戶的電源進行控制。

1.2 自動抄表系統的軟件系統

自動抄表系統的軟件系統則是指應用軟件、硬件支撐系統和數據庫，其中應用軟件具有監管系統的平日工作，與電力供應集團建立聯系的功能；硬件支撐系統具有遠距離控制硬件系統進行正常運轉，并對硬件系統進行維修和護理的功能；數據庫具有對用戶的耗電情況進行交流、借鑒、提取、校檢的功能。

1.3 自動抄表系統中的通訊系統

通訊系統具有特別重要的作用，具有在硬件系統中、遠距離控制終端機和數據庫中進行數據的傳入和輸出的功能，不一樣的通訊手段形成了不同的自動抄表，如485總線方式、電力線載波抄表、RS485總線無線抄表、RS485總線載波抄表和CATV網絡遠程抄表。

2.電力營銷中自動化抄表系統的應用研究

通過調查不同用戶的耗電情況和需求，對自動抄表系統進行進一步研發，研制出適用于不用環境的自動抄表，從而提高了電力營銷水平和效率。

2.1 485總線方式

由采集終端、主站、電表、集中器構成的1485總線方式，運用RS485總線通信技術使集中器和采集終端間建立互聯網，使采集終端與電表建立聯系。485總線方式運用RS485專線通信，其特徵是抄表快速，通訊安全，確保二十四小時可以隨時通訊，電表計量準確度高，致使在通訊的時候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數據，從而不會發生因人工計量失誤，然產生多次計量。但485總線方式也存在著不足之處，因為485總線方式必需修建通信線路，而修建通信線路的價格極高，因此只適合那些電表設置在一起、修建通信線路便利的地方。

2.2 電力線載波抄表

由載波式電能表、集中器、主站構成的電力線載波抄表，運用PSTN公用電話網實現主站和集中器間的遠距離通訊；運用低壓電力線載波通訊技術實現集中器與電表的計量間建立互聯網進行聯系；運用一體化的電力線載波表，電表的計量準確度高，致使在通訊的時候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數據，從而不會發生因人工計量失誤，然產生多次計量。因為電力線載波抄表運用電力線載波通信技術，不需要修建通信線路，只需要載波表連接電源就可以進行使用，安裝方便、以后的維修護理提供便利，但由于有不間斷的噪音和信號強度變化幅度大，不能確保在任何時候進行通信等問題，因此目前只適合于不需要遠距離供電的、電表安裝不集中的，修建困難的貧困、落后地區。

2.3 RS485總線無線抄表

由無線數字采集終端、主站、RS485電能表、無線集中器構成的RS458總線無線抄表，運用PSTN公用電話網實現主站和集中器間的遠距離通訊；運用短距離無線通信實現集中器和采集終端間進行短距離的無線通信；運用RS485總線技術實現采集終端、電表的計量間建立互聯網進行聯系；運用一體化的電力線載波表，電表的計量準確度高，致使在通訊的時候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數據，從而不會發生因人工計量失誤，然產生多次計量；運用RS485總線，可以與用戶的電表進行對接，實時觀測用戶的用電情況。RS485總線無線抄表運用小區短距離無線通信，不需要修建通信線路，安裝方便，而且無線與電力線載波相比，無線的通信效果更好，但由于無線不能實現長距離通信，只能在一百米以內，并且中間不能有遮擋物，因此這RS485總線無線抄表只適合于需要遠距離供電的，電表安裝在一起的，修建困難的普通住宅區。

2.4 RS485總線載波抄表

由主站、電能表、載波采集終端、集中器構成的RS485總線載波抄表，運用PSTN公用電話網實現主站和集中器間的遠距離通訊；運用電力線載波通信技術實現集中器和采集終端間的連接；運用RS485總線技術實現采集終端、電表的計量間建立互聯網進行聯系。RS485總線運用電力線載波通信，不需要修建另外的通信線路，安裝簡單，修建便利，但由于有不間斷的噪音，信號強度變化幅度大，不能確保在任何時候進行通信，通信條件惡劣，而且因時間地點和調試方法的變化，都能夠影響載波通信的接收性和精確性等問題，因此RS485總線載波抄表只能適合于不需要遠距離供電的、修建困難的、用戶耗電量低的、電表安裝在一起的貧困、落后地區。

2.5 CATV網絡遠程抄表

CATV網絡遠程抄表系統與其他抄表系統進行對比，更具有其優勢，因為它不像其他抄表系統沒有受距離影響的問題，沒有信號干擾問題，致使數據在傳入時安全、可靠，無丟失的危險；不需要重新安裝電表、網絡的接入口和電表距離很近，不需要重新修建網絡和布線，減少資金消耗；采用最新的采集終端，能夠隨時對用戶耗電量進行提取和保存，為以后體用做準備，能更有效的對用戶進行遠距離管理，進行停送電功能；能適合多種不同的環境，如城鎮、鄉村、公變臺區等截然不同的耗電環境；能夠運用CATV網絡閉路電視系統，在用戶的電視上發送電費繳費通知，而用戶更是可以透過機頂盒，直接在電視上進行電費繳費，實現了抄表、通知、繳費的一體化；能夠通過機頂盒給用戶傳輸最新的用電信息，提高用戶的節電意識……CATV網絡遠程抄表是眼下最有效、可靠的抄表手段。

3.總結

智能儀表技術的投入應用，使得技術不斷地向數字化、智能化、自動化發展，自動抄表系統也在電力營銷中得到廣泛應用，因為自動抄表系統具有有效時間長，精準率高的特徵，在電力營銷中的運用中，有效的解決了用戶電表計量數據巨大，無法準確采集的問題和變動頻繁、內外聯系多的問題等，有利于減少員工的工作量，有利于抄表、通知、繳費的快速、準確和便利化，有利于電力營銷水平和效益的提高，有利于社會經濟的快速增長和發展。

參考文獻

[1] 趙蓉.自動抄表系統應用與電力營銷[J]. 科技風，2010，10：257.

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關鍵詞：VBA；異構數據源；PPT；自適應讀寫

中圖分類號：TP319

文獻標識碼： A

文章編號：16727800（2017）004015204

0引言

VBA（Visual Basic for Applications）是微軟開發的在其桌面應用程序中執行通用的自動化任務的編程語言，主要用來擴展Windows的應用程序功能。其中，PowerPoint作為Windows的應用軟件之一，在教育培訓、工作匯報等領域有著舉足輕重的地位，通常使用VBA對其進行二次開發[1]。本文主要根據筆者的實際工作項目需求，重點探索基于VBA的異構數據源自適應讀寫技術的可行性實施方案。

1問題提出 在信息化教學過程中，實用性微課、PPT等是主要的輔助教學資源。其中，PPT因為“簡單、實用、高效”的特點，深得教師與學生喜愛。在實際課堂教學中，經常需要實現師生互動，有時還需要實時分析學情，以便及時調整教學策略，提高課堂教學的有效性。如果可以在PPT中附加簡易的測驗功能，為學情分析提供可靠的數據，將有助于實現解決問題草根化、實現方法平民化，有利于推廣與分享。在PPT中實現簡易的測驗功能，離不開數據讀寫。其中，如何實現異構數據源的自適應讀寫，是需要解決的技術問題之一。2基于VBA的常用異構數據源2.1XML XML是一種用于標記電子文件使其具有結構性的標記語言，是保存數據的常用方法之一。它雖然不像Oracle、SQL Server等數據庫擁有強大的數據存儲和分析能力，但XML文件極其簡單，易于被任何應用程序讀寫。因此，XML文件是各種應用程序之間進行數據傳輸、交換最常用的格式。2.2XLS（或XLSX） XLS（或XLSX，下文以XLS為例），是一種常用的電子表格格式，可以使用Microsoft Excel打開，其廣泛地應用于管理、統計等眾多領域，也常用于保存數據。目前，絕大多數應用系統都支持XLS（或XLSX）文件的導入與導出，在辦公自動化中發揮著重要作用。2.3TXT TXT是最常見的一種文件格式，在DOS時代的應用就已很多，主要用于保存文本信息（含數據）。它的優勢是：體積小、存儲簡單方便、不會中毒，是計算機和很多移動設備的通用格式。因此，對于小數據量而言，選擇TXT進行保存也是一種可行方案。3基于VBA的異構數據源自適應讀寫技術3.1基本原理

3.1.1開發環境 作為一種編程語言，VBA在Office軟件中的應用非常成功，深得開發者與使用者喜愛。在Office軟件中基于VBA進行二次開發是一種非常高效的開發手段，例如：基于WORD開發各類自動生成的申報表，基于EXCEL開發各類小型管理系統，基于PPT開發附加于課件的測驗系統等[2]。下文以Microsoft Office PowerPoint為開發環境，簡述基于VBA的異構數據源自適應讀寫技術的基本原理與實現方法。

3.1.2基本原理 對于常見的異構數據源XML、XLS、TXT，基于VBA的異構數據源自適應讀寫技術的基本原理如圖1所示。

其中，按異構數據源（XML、XLS、TXT）被筆者課題研究過程中其它應用程序讀寫的概率決定優先級。

3.1.3自適應選擇數據源 在VBA中，主要利用Dir（）函數進行判斷，然后依據優先級實現自適應讀寫，其基本原理如圖2所示。

通用性示例代碼如下：

myselect = 0 If Dir（"mytk.xml"， vbNormal） "" Then myselect = 1 Else If Dir（"mytk.xls"， vbNormal） "" Then myselect = 2 Else If Dir（"mytk.txt"， vbNormal） "" Then myselect = 3 End If End If End If 說明：變量myselect的值決定系統讀入的是哪一種數據源，0表示沒有合適的數據源，1表示XML，2表示XLS，3表示TXT。3.2基于VBA的讀入技術

3.2.1XML文件讀入 在VBA中，主要利用MSXML.DOMDocument對象讀入XML文件，其基本原理如圖3所示。

通用性示例代碼如下：

Set objDOM = CreateObject（"MSXML.DOMDocument"） objDOM.Load （"mytk.xml"） objDOM.async = False Set ns1= objDOM.SelectNodes（"http://tm"） For i = 1 To ns.Length mytm（i） = ns1.Item（i - 1）.ChildNodes（0）.Text Next Set objDOM = Nothing

3.2.2XLS文件讀入 在VBA中，主要利用Excel.Application對象讀入XLS文件[4]，其基本原理如圖4所示。

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【關鍵詞】自動化技術；自動化控制理論；發展；趨勢

引言

本文主要介紹了自動化技術的產生、發展及發展趨勢，所謂的自動化控制技術是指通過一定的控制功能對工業生產的全過程進行自動控制的系統，實現所要達到的控制目標，保證工業生產的有序化。自動化控制技術通過一定的控制功能對生產中的溫度、壓力和濕度等進行自動化控制，已成了工業生產中的重要控制手段。傳統的人工控制與現代的自動化控制，無論是工作原理或者效果等有很大的區別，現代的工業生產中想要實現自動化控制，操作人員必須具備熟練的自動化技能技巧，還要制定合理的自動化控制方案。

1 自動化技術的產生和發展

在早期的控制理論中，用傳遞函數來描述系統的輸入-輸出關系，主要研究單輸入-單輸出的系統。控制論誕生初期，普通的科技人員沒有計算機作為計算工具，控制系統的分析和設計主要依靠手工計算和一些圖表的幫助。因而，在早期的控制理論中，人們設計了各種各樣的圖表和曲線，如伯德（Bode）圖、奈奎斯特（Nyquist）圖、尼柯爾斯（Nichols）圖以及M圓等，用頻域法作為控制系統的輔助分析方法。把這一時期的控制論稱為經典控制理論。

20世紀60～70年代，由于計算機的飛速發展，推動了空間技術的發展，控制系統變得越來越復雜，單輸入-單輸出的傳遞函數已不能描述現在的復雜系統，這時出現了狀態空間法。它采用狀態空間描述取代了先前的傳遞函數那種外部輸入輸出描述，對系統的分析直接在時間域內進行，集中表現為用系統的內部研究代替了外部研究，從而大大地擴充了所能處理問題的范圍。在狀態空間法的基礎上，提出了能控性、能觀性的概念，從而形成了現代控制理論。

隨著計算機的誕生和發展，涌現出一批新型的控制策略，這些控制策略結構復雜，不借助于計算機根本無法實現。這些控制策略有些已經成為自動控制理論的重要分支。例如，自適應控制、預測控制、智能控制、魯棒控制、最優控制等。當使用這些控制策略對系統進行控制時，所面臨的設計和校正的任務就是根據希望的系統性能指標，研究、設計這些控制策略的結構和參數了。把這一時期的控制理論稱為超現代控制理論。

2 自動化控制的基本原理

自動化控制基本原理可通過前饋控制和反饋控制兩個詞來表現。前饋控制是建立在干擾量得基礎之上的，控制量會由于干擾量得變化而發生變動，預先施加一個作用用以對干擾量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干擾量的影響。反饋控制是建立在被控量偏差的基礎之上的，當被控量發生改變時，控制器機構會接收到的反饋信號進行輸出控制反應，對變化進行調整，也就是說只有控制量變化，才會有反饋控制的輸出。但是無論是前饋控制還是反饋控制，目的都是一致的，都是為了被控量按照任務要求穩定輸出。

3 自動化控制的發展趨勢

科學技術的發展日新月異，自動化控制技術在已有的技術成果的基礎上，也呈現出以下良好的發展趨勢。

1）自動化控制系統的復雜化。隨著社會經濟的發展和科學技術的不斷創新，為了跟隨高新技術發展的步伐，滿足各行業領域的需要，自動化控制系統必將朝著大規模化、復雜化得方向發展。自動化控制系統規模的不斷擴大，其建模和仿真的工作任務也將面臨越來越多的困難。系統的建模涉及范圍廣泛，模型的轉換、分辨率、模型之間的融合集成都是亟待解決的問題。

2）控制系統結構和算法的優化。自動化控制系統在應用和發展中，控制系統的結構的優化方向朝著分布式分層遞階控制發展前進，隨著系統結構的發展，控制算法也隨之發展進化。

3）混雜控制系統的發展應用。最近幾年，混雜控制系統迅速發展，很快受到行業的關注和重視，很多專家學者致力于該理論的研究。混雜控制系統的主要特點是通過一個框架結構的建立，將離散系統和連續系統加以綜合，在框架內部進行集成分析，形成一個綜合優化的系統。混雜控制系統綜合數學、人工智能等多種學科技術，是自動化控制學科發展的里程碑。

4）非線性控制系統的發展應用。在控制領域總，非線性控制系統理論一直備受關注，發展迅速。在未來的技術發展中，非線性控制系統以清晰的模型為基礎，朝著更簡單化、更實用化、高性能化得方向發展。

5）智能化控制系統。現今智能化控制系統已經逐漸興起，并且表現出其獨特的優勢。在未來自動化控制的發展中，智能化系統能夠對復雜化得大規模的工業過程進行自動化、智能化的全程控制和決策。未來計算機技術、網絡技術、智能技術等先進技術的發展，為智能化控制系統提供技術支持和保障。

參考文獻：

[1]秦世引.展示面向21世紀自動化新技術的IFAC[J].自動化信息，2012（6）：30-40.

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電氣自動化技術專業的主要課程

主要課程有電路原理、電子技術基礎、計算機軟件技術基礎、過程工程基礎、電機與電力拖動基礎、電機與電力拖動自動控制技術、單片機原理與應用、電力電子技術、自動控制理論、信號與系統分析、過程檢測及儀表、運籌學、計算機仿真、計算機網絡、過程控制、運動控制、系統辨識基礎、計算機控制系統、系統工程導論、復變函數與積分變換、自動化概論、嵌入式系統原理與設計。

專業核心課程與主要實踐環節：電工基礎、電子技術、電機拖動基礎、電力電子技術、工廠供電技術、工廠電氣控制技術、自動控制系統、單片機與接口技術、PLC技術應用、檢測技術、計算機控制技術、金工實習、電工實習、電力電子技術課程設計、電氣控制課程設計、畢業實習(設計)等，以及各校的主要特色課程和實踐環節。

電氣自動化技術專業的培養目標有哪些

電氣自動化技術專業主要培養掌握電氣技術、電力自動化技術、各種電氣設備及自動化設備的基本原理和分析方法，能夠從事供用電、各類電氣設備、電氣控制及自動化系統的安裝、設計、調試、維護、技術改造、產品開發和技術管理的高級技術應用性專門人才。

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【關鍵詞】DF100A型100kW發射機 自動化原理 故障分析

1 DF100A型100kW短波發射機自動化系統基本原理

1.1 DF100A型100kW短波發射機自動化系統結構

DF100A型100kW短波發射機自動化系統采用上位機、下位機數據服務器模式，由1臺上位機和1臺下位機組成一個系統來控制1臺發射機。控制室內有1臺服務器與上位機相連，上位機不參與控制發射機，只能通過它向下位機提供校時、設置天線、播出語言和向下位機發送發射機運行圖。即上位機將節傳機房下發的運行圖接受后下載到下位機，由下位機對發射機的播音頻率進行控制。上位機只監視所有發射機的頻率、天線、語言、功率、調幅度以及發射機當前的各級表值，交換機與臺內局域網連接，實現數據反饋。DF100A發射機自動化系統框圖如圖1所示。

1.2 自動化調諧軟件實現原理

自動調諧功能是DF100A型100kW短波發射機自動化系統的核心，由高前調諧、高末調諧、高末調載、高末槽路電感前棒、高末槽路電感頂棒、高末槽路電感后棒、諧波濾波器、平衡/不平衡轉換器這八路馬達及其電路和伺服系統組成，調諧邏輯程序分為高前調諧和高末調諧兩大部分，以下詳細介紹該系統實現高前調諧、高末調諧的基本原理。

1.2.1 高前調諧

DF100A型100kW短波發射機的高前級采用4CX3000A陶瓷四極管，柵地電路，屏極槽路為并聯諧振回路，負載是高末柵極回路，當高前屏極槽路處于正調諧時高前級的效率最高，屏極負載接近于純阻抗，此時高前的陰流應為最小，高末柵流最大。根據此原理在自動調諧時方法為：計算機粗調+鑒相器調諧+脈沖驅動調諧；實現的步驟為：首先由發射機自動化系統根據計算機數據庫中保存的數據（每個波段最少存有3個數據），檢查是否有該輸入頻率的參數，如有則將其自動調出該頻率所對應的馬達參數并驅動馬達到位，如該頻率不在數據庫中，則根據頻率與數據庫的對應關系計算出高前相應的位置，使馬達初步到位；其次，在有高壓時進行下一步調諧工作，由于不使用鑒相器，直接采用計算機脈沖驅動調諧。調諧判斷依據是：高末柵流最大，高前的陰流應為最小。通過采用脈沖驅動調諧，最佳調諧點后，高前調諧結束。

1.2.2 高末調諧

DF100A型100kW短波發射機的高末級采用了4CV100000C的電子管，屏極網絡則采用了π倒L型的網絡，但是需調整元器件較多，有調諧電容和波段電感以及調載電容電感、諧波濾波器和平衡轉換器。其中任何一個調諧元器件參數有變化都會影響到高末屏極網絡的諧振點，所以自動調諧的核心是要確定怎樣的調諧邏輯，然而實現調諧邏輯的關鍵是怎樣判斷諧振點。原理上看當高末屏極網絡處在諧振點時，高末電子管的負載會接近到純阻抗，此時高末級的屏流會到最小，簾柵電流則會到最大。就是說中和良好的情況下它在諧振時簾柵流最大和屏流最小會同時出現。因此DF100A自動調諧時的參考點就選擇了簾柵流最大時為諧振主要的判斷依據，高末屏流最小時為輔助依據。

實現方法分兩步走：第一步要初始定位，根據輸入的新舊頻率來決定，如果輸入的頻率是已有的頻率，同時在計算機數據庫中能查到，那就直接調出該頻率相對應馬達參數并且驅動馬達到位；如果輸入的頻率在數據庫中沒有存在，系統認為是新頻率，會采用折線定位法。第二步是精確定位，運用逐步逼近法，就是在第一步完成后，記下此時的高末簾柵流大小Ig21以及馬達位置A，驅動馬達轉動一步同時記錄下高末簾柵流的大小Ig22和馬達位置B，比較兩者的大小，如是Ig22大于Ig21則方向是正確的，并用Ig22、B的值取代Ig21、A的值，繼續同方向驅動馬達再轉動一步；同樣的判斷和處理，直到Ig22小于Ig21，這時馬達位置A就是高末簾柵流最大位置，這就是高末諧振點的位置，驅動馬達到達此處，調諧結束。

圖2：高末調載流程圖

圖2的5.7、5.8是一個經驗值，在不同的發射機上不一樣，系統中有設置界面的，可根據情況設置。負載阻抗匹配的優劣由高末輸出功率的大小決定，當阻抗匹配優時屏極效率最高，高末屏流恰當，且入射功率符合要求；當阻抗匹配劣時情況分為：①高末屏流大，但入射功率不夠，負載重；②高末屏流小且入射功率不夠，負載輕；因此，將高末屏流大小作為判斷高末負載輕重的主要條件，入射功率為輔助條件，高末屏流的大小以經驗值作為參考。

方法為兩個步驟：初始定位與高末調諧實現方法的第一步一致；第二步根據設定的經驗值進行負載校正。實現運行邏輯流程如圖2所示。

諧波濾波器和波段電感對每個頻率來說都有一個確定位置，當輸入一個頻率時，計算機都會根據頻率與波段電感、諧波濾波器的位置關系自動找到相應點。

以反射功率最小為條件判斷反射功率的調整，通過平衡轉換器的補償電容來實現調整。實現方式與高末調諧的基本一致，它尋求的是反射功率的最小點。

2 自動化典型故障分析處理

2.1 調高壓超時

故障現象：自動開機，低功率狀態，升功率指示燈一直亮，10秒后落高壓，升功率指示燈滅，同時報警顯示“調高壓超時”。

故障分析：自動化開機，只要不是新頻率或新天線，都會按設置好的低功率10kV開始調諧。檢查高壓是否為10kV，如果不是，那么就會升功率，直到自動化讀的值為10kV。如果在規定的時間內（10秒）沒有升到10kV，自動化會報警顯示高壓超時故障。

故障原因：①自動化取樣正常，檢查自動化控制升功率的線路，P32C32板擴展接口板繼電器板及相應接線。在半自動界面點“升功率接鈕”，看繼電器板K7繼電器是否吸會，再檢查K7輸出控制線是否有松動。②自動化高壓取樣不正常，包括沒有取樣或取樣偏小。在沒有取樣的情況，有可能取樣電阻燒壞或取樣線松動，自動化讀不到值，判斷高壓為零，就會一直升功率，當超過10秒，就報高壓超時故障。

故障處理：對于取樣偏大故障，如果是人為造成的，重新核準自動化表值。如果不是，一般是高壓取樣通路接觸不良。對于沒有取樣的故障，可以打開2單元的門，合高壓用萬用表測量取樣小接口板J1-5、6端電壓，如果電壓為零，說明是前級故障；如果有電壓，說明是后級故障。檢查小接口板濾波墻信號調理板813卡的網線，看是否松動或網線不通。一般是松動的現象比較多，也可能是通路板卡損壞。

2.2 高末調諧超時

故障現象：自動化上高壓，10kV調諧高前正常，自動化界面可以看到負載和調諧馬達不停轉動，20秒后自動化報警顯示“高末調諧超時”故障。

故障分析：自動化10kV調諧是依據設置好的高末屏流參數來調整的，當規定調諧的時間（20秒）內沒有把高末屏流調整在設定的范圍時，自動化報警顯示調諧超時故障。故障原因：

（1）調諧或負載馬達參數設置不對。當某項顯示力度或步長過小時，馬達雖能驅動，但每次驅動走的距離太小。如果這時10kV狀態下屏流離設定值較遠，自動化需很長的時間才能調整到設定值，這有可能超過規定的調諧時間，于是報警顯示調諧超時故障。

（2）調諧馬達或負載馬達線路故障。使自動化的輸出信號沒有送到相應的馬達板，在規定的時間里不能調好高末屏流，于是報警顯示調諧超時故障。

（3）屏流不正常。當屏流取樣不準或沒有時，自動化在規定的時間不能調好高末屏流，于是報警顯示調諧超時故障。處理：

（1）重新設置好馬達參數。

（2）處理故障馬達線路。

（3）校準屏流取樣值。

以上是DF100A型100kW短波發射機自動化常見故障，根據分析，

產生此故障的原因可能出現在以下幾個部位：

（1）通路板卡損壞。

（2）馬達參數設置。

（3）電纜連接故障。

（4） 馬達或取樣線路問題。

3 結束語

總之，通過對DF100A型100kW短波發射機自動化系統分析，加深了自動化倒頻調諧原理的理解及常見故障處理，提升了對發射機的維護能力，便于發射機的可靠穩定的運行。

參考文獻

[1]郭寶璽.大功率新型短波發射機射放技術[Z].北京：無線局教育處，1996.

[2]徐幫輝，聶志龍.KT-DF100A型100kW短波發射機自動化系統用戶手冊[Z].2015.

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關鍵詞:配電自動化; 基本原理; 主要功能; 應用效果; 注意問題

中圖分類號：TM421 文獻標識碼：A

一、配電自動化技術的基本原理

配電自動化是實現管理、配電運行自動化，以信息技術為基礎，綜合利用各項技術的科學。發展好配電自動化，運行管理人員就能從繁忙的事務中減輕任務，一些人為操作失誤所引起的事故也能夠在很大程度上得到避免，能夠大幅提高配電穩定性、可靠性以及安全性。配電系統的自動化控制，既可以提高電能的利用率，也能提高勞動生產力，能耗也能大幅降低，在經濟上也能帶來很大利益。而且由于配電系統的模塊化、集成化設計，在管理運行的維護上更加方便，成本也更低。

配電自動化是實現在沒有人或較少人的參與下，電力系統的配電環節所承擔的功能很好地實現。配電自動化跟大多數的其他自動化技術一樣，都主要是信息的自動處理、傳輸，而后實現對電力系統配電部分的控制。相比普通的配電系統，配電自動化系統在控制、管理以及運行方面都有巨大的優勢，能夠更好地應對負荷增加、電力網絡復雜化以及節能減排等因素帶來的挑戰，以實現配電持續低耗、高效、可靠運行。在實現的可能性方面，通信技術，網絡技術、現代電子技術，以及自動控制技術的飛速發展，為配電系統實現自動化提供了技術支持。所以，配電自動化是一項綜合運用各項技術的復雜科學。

配電自動化系統有三個發展階段，第一階段是基于自動化開關設備相互配合的配電自動化階段，第二階段是基于通信網絡、后臺計算機網絡和饋線終端單元的配電自動化系統，第三階段的配電自動化系統是伴隨著計算機技術的發展而產生的。配電自動化經過發展，其內容大致可以分為以下幾個方面: 一是饋線自動化，即配電線路自動化; 二是變電站自動化，此處僅指其與配電有關的變電站; 三是配電管理自動化; 四是用戶自動化。

二、配電自動化技術的主要功能

配電自動化最主要的功能可以概括為利用自動化技術綜合全面管理配電系統，改善普通的配電系統的不足之處，完善普通配電結構的功能，使整個電力系統更好地運行，為用戶可靠供電。

配電自動化功能很多，主要是采集數據并進行控制，監控配電系統的運行狀態，及時發現配電系統中存在的問題，管理好配電設備，維護好設備安全，根據檢測數據的結果，做好檢修管理，停電管理，負荷管理，通過對自動化設備的建設，完善計量計費功能，將數據上傳網絡，并在網絡分析，使配電系統的工作管理，網絡重構，營業管理及相關系統通信的功能完成更加簡便可行。以上所有這些功能完成所需要的信息很多，包括配電系統中配電網的運行實時信息、各種設備的各項技術參數、備品備件、用戶信息等各類信息。配電自動化系統可以是集中式，模塊化式的系統，建立一個配電管理自動化主站，實行對整個配電網的各種設備各項參數進行數據采集，并和配電線路自動化、用戶自動化、變電站自動化集成為一個系統，這樣的系統就是配電管理系統。

三、配電自動化系統的應用效果

長期以來，國內外的著名專家學者對配電自動化進行了深入研究，獲得了大量的成果，現在配電自動化系統已經基本成型，只是還有很多細節的地方需要完善和改進，這項任務也沒有想象的那么輕松，還需要我們電力系統工程領域工作人員的一致努力，才能最大程度地實現配電自動化，為我國電力建設作出應有的貢獻。配電自動化對電力系統有許多的收益，從收益特征上看，隱性明顯多于顯性。發展至今，配電自動化系統取得的應用效果有以下幾方面。

1 經濟效益方面

配電系統的自動化效果收益有直接效益和間接效益兩種。配電系統的自動化將很大程度上提高供電質量，減小故障處理時間和設備停電時間，最大限度地發揮配電系統的作用，保證企業生產正常進行。不僅為電力系統本身帶來經濟效益，也會為用戶企業帶來經濟效益。

2 社會效益方面

自動化的配電系統能夠大幅提高電力系統的運行維護水平，縮減工作人員的勞動時間和勞動強度，使配電系統的運行更可靠，不至于因為突發大面積停電給社會交通、金融、企業、醫院、學校等各行各業的正常進行帶來障礙。

四、發展配網自動化技術應注意的幾個問題

配電自動化技術在飛速發展，我們在發展的同時應該注意到發展帶來的問題，并在今后的發展方向上避免類似的問題，使配電自動化技術能向更深層次和更完善的方向發展。發展配電自動化技術應該注意到以下一個問題: 一是做好規劃，不但要做好配電自動化的規劃，還要做好配網的一次系統的規劃，在發展的同時，要全面考慮各種因素，多設計好備用方案，堅持分階段，分塊實施的原則，在總體上，有個發展綱領指引配電自動化技術的發展; 二是要著重考慮配電自動化系統的穩定性，不僅要保證原先的配電設備安全穩定可靠的運行，更要保證自動化監控實施設備、數據采集、信息傳遞設備穩定運行; 三是自動化的設備的建設在經濟成本上應該可行，而且建設好的自動化設備運行對于本身的配電系統設備和線路不會有干擾; 四是加強配電自動化軟件的開發，使得配電自動化的實現更加簡便。

五、結語

目前我國正大力改造電網，配電自動化是我國配電網絡發展的必然方向，其發展是建設智能電網和堅強電網的基礎。配電自動化不僅在我國引起了重視，在工業發達國家中，配電系統自動化也受到了廣泛的關注，配電自動化系統具有自動化水平高、管理功能強、實時性好等優點，效益顯著，必須堅定不移地建設配電自動化管理系統。

【參考文獻】

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關鍵詞： 去極化電流法； 電力電纜； 絕緣缺陷； 可行性研究

中圖分類號： TN345+.5?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）24?0158?04

Feasibility study on diagnosis of 10 kV cable insulation defects by using

depolarization current method

ZHANG Yunbo， SUN Guokai

（Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract： To diagnose the insulation defects of 10 kV cable， the feasibility of using depolarization current method to diagnose the insulation defects and aging degree of the cable is analyzed. And on this basis， a cable insulation defects detection method based on depolarization current method is presented. The 10 kV cable aging automatic detection system using depolarization current method based on Matlab and high?voltage vacuum switch system was established. The depolarization current test and analysis for the aging cable samples with different insulation defects are performed by means of the system to obtain the depolarization current change rule of aging cable with different degree defects， which can realize the automatic judgement and accurate recognition of the aging cable insulation defects and aging degree， and has important significance to improve the diagnosis efficiency of the aging cable insulation defects and guarantee the reliable power supply of the electrical power system.

Keywords： depolarization current method； power cable； insulation defect； feasibility study

0 引 言

當前診斷電力電纜絕緣狀態的方法較多，但是這些方法在實際的運用過程中卻存在不同的問題，例如使用介質損耗因數檢測時，其檢測結果容易受到環境的影響；使用直流疊加法進行評估則無法定量的對電纜的老化程度進行定量的評價；使用局部放電法進行檢測，檢測結果會受到現場背景噪音的影響。去極化電流檢測是基于介電響應原理的電纜絕緣性能測量方法，其檢測快速、不對電纜造成破壞性等特點，是目前國內外常用的運行電纜絕緣性能檢測方法[1]，具有非常高的可行性和可操作性，但是從已有的去極化電流檢測方法設計來看，其操作過于復雜、對檢測設備和檢測裝置的要求較高、檢測分析過程復雜，自動化程度和精度較低[2?5]。

基于此，本文利用Matlab軟件平臺和高壓真空開關系統等搭建了一種基于去極化電流檢測方法的10 kV電纜老化自動化檢測系統，通過該系統自動分析和采集不同老化程度的電纜樣本，分析得出其老化程度與去極化電流大小變化規律，可以方便地實現對待測量的老化電纜進行絕緣缺陷和老化程度分析。相對于已有的去極化檢測方法，其實現了全自動化的分析檢測并且具有非常高的檢測精度。

1 去極化電流法基本原理

去極化電流法主要是利用在對電纜進行充電的過程中，電纜由于被施加電壓為[U0]的階躍激勵而逐漸出現極化的現象，假設這一過程所需時間為[tp]，則流過電纜的電流[6]即為極化電流[ip]。這時瞬間撤去施加的電壓[U0]，則測試電纜會因為短路而產生反向的放電電流，這一電流就是去極化電流[id]，整個過程的電流變化如圖1所示[7]。去極化電流不同于極化電流，其不含電纜的電導電流，完全是通過電纜內部的絕緣層點的松弛機制產生的松弛電流復合而成[8]。而絕緣層的松弛極化現象包含了絕緣材料的大部分信息，因此通過測量老化電纜的去極化電流就能夠更加準確、客觀地評估電纜絕緣材料的性能[9]。

2 10 kV電纜老化自動化檢測系統的設計

2.1 系統硬件結構設計

在第1節對去極化電流檢測法的基本原理的分析基礎上，本節將進一步利用Matlab自動化軟件平臺和高壓真空開關系統為核心，構建了全自動化的電纜老化檢測系統，其整個系統硬件結構如圖2所示。由10 kV電纜絕緣老化自動化測量裝置下位機和運行Matlab的上位機組成，其中下位機由控制交互板和高壓測量單元構成。在控制交互板上主要是基于STM32微處理器設計的智能化采集和控制電路，包括微處理器核心模塊和RS 485通信模塊等。其中核心模塊主要負責對高壓測量單元電流信息采集和控制高壓真空開關進行工作，實現測量，同時在控制交互板與高壓測量單元之間設置了低高壓隔離模塊，實現低壓電路與高壓電路的全耦合隔離，避免相互影響。高壓測量單元主要是由高壓真空開關控制系統和皮安級別的電流測量模塊組成，高壓真空開關控制系統和皮安測量電流采集模塊都是通過RS 485與控制交互板進行交互通信，接收控制交互板的控制指令和上位機的指令進行測量和電流采集操作。

2.2 系統軟件設計

基于上述硬件架構，在本文設計和實現的10 kV電纜老化自動化檢測系統的軟件主要包括：Matlab端的智能分析軟件和運行在下位機端的微處理器上的智能控制采集軟件兩個部分。本節將對這兩個部分的軟件設計實現進行詳細介紹。

2.2.1 基于Matlab的上位機端軟件設計

Matlab端軟件設計是本文設計的去極化電流法分析10 kV電纜絕緣缺陷和老化程度實現的核心。所有的數據分析和數據處理都是基于Matlab端軟件實現。Matlab端軟件借助于RS 485通信插件與下位機進行通信，所有與下位機端的數據和命令收發都是通過RS 485通信插件提供的收發函數來完成，并且執行自動化分析程序，實現對采集到的信息結果智能分析，直接得出被測量的10 kV電纜的老化程度，并且采用十級老化等級參數進行表示。其主程序設計實現流程如圖3所示。

整個程序分為樣品測量及信息處理模塊和待測電纜測量及信息處理模塊兩個部分，在設計過程中通過一個選擇語句來實現，同時借助于Matlab提供的UI交互函數完成相關的交互控件設計，在系統啟動前調用RS 485組件完成對連接在PC端的RS 485串口通信模塊的初始化，并建立通信環境。然后啟動Matlab UI交互模塊，用戶選擇樣品測量和待測電纜測量功能進入到相應的測量模式，如果系統沒有存儲樣品數據，則系統需要先進入到樣品測量及信息錄入中獲取相關的樣品信息和測量參數才可以進入到待測模式進行實際測量。

2.2.2 下位機STM32程序設計

根據實驗原理可知，電纜的去極化電流指數形狀主要由施加電壓的時間決定，因此在實驗過程中應該精確掌握實驗時間，而實驗時間是由電纜的水樹老化區與非水樹區界面的極化過程決定，是電介質的具體反映，其極化時間會隨著施加電壓的增加而增加，且界面的極化現象會更為充分。本文在設計過程中通過控制高壓真空開關系統的工作來實現對時間的精準控制，其控制實現流程如圖4所示。在STM32微處理器上執行控制程序，該控制程序是基于μC/OS操作系統多任務函數實現，在程序執行開始時對硬件設備進行初始化，包括皮安表模塊和高壓真空開關控制系統兩個硬件初始化，然后啟動和執行μC/OS多任務處理函數分別執行與上位機交互和設備控制兩個進程，實現對整個下位機設備的控制和電流采集，接收上位機端的控制命令和執行電流采集與高壓開關控制系統的開關動作控制，完成整個基于去極化電流法的電流測量的過程，為上位機進行去極化電流法分析10 kV電纜絕緣缺陷和老化程度提供數據支持。

3 10 kV電纜老化絕緣缺陷實驗分析

3.1 實驗及測試過程

實驗測試過程中采用的是上海電纜研究所提供的水樹老化電纜樣本，電力樣本編號及基本參數信息如表1所示。其中A組和B組作為樣本數據，測試得到的結果作為樣本結果；C組和D組作為實測數據，對系統的實際測試結果進行分析。同時還需要設置實驗過程中的極化時間和去極化電壓、時間等參數，其具體設置如表2所示。

在實驗中運行Matlab上位機端軟件，根據表1和表2的試樣基本信息數據和實驗條件控制數據通過Matlab 軟件端將數據輸入到上位機系統中，輸入完成后系統將自動保存所有的測試試樣信息，根據對應的條件進行電壓和時間控制，設置完成后可以通過界面查看各組的試樣基本信息和條件數據，如圖5所示。

完成上述設置和基本信息輸入后，就可以通過軟件主界面選擇相關試樣進行測試，同時在下位機的測試裝置中放入對應的測試試樣安裝，在電纜卡槽內固定好。首先逐個完成對試樣A1，A2，B1，B2四組樣品的測試，并保存樣品測試結果生成樣品曲線其結果如圖6所示。

以試樣A1，A2，B1，B2四組樣品的測試數據為基礎，點擊啟動測試按鈕啟動實際測試程序分別對試樣C1，C2，D1，D2四組樣品進行實際測試分析，得到測試結果，其中C1和C2組的測試結果如圖7所示。在A1，A2，B1，B2的樣本數據基礎上測試得到的C1，C2的老化時間分別75 h和90 h，而與上海電纜研究所提供的水樹老化電纜樣本參數相差分別為5 h和10 h，實際誤差較小，可以很好地滿足電纜絕緣老化測試過程中的分析需求。

最后，在此基礎上繼續選擇試樣D1和D2完成相應的測試，最終得到C組和D組的測試結果和去極化時間分析曲線，如圖8所示，通過測試結果信息顯示區域可以直觀地得到各種試樣測試獲得的老化時間和老化等級，同時還可以結合去極化時間曲線，對其老化時間和等級進行進一步精確和判斷。

3.2 實驗結論

通過上述實驗過程中獲得的實驗結果分析可以看出，通過本文設計的基于去極化電流法構建的10 kV電纜老化程度自動化分析系統可以方便地對老化電纜樣本進行全自動化的分析，從測試到數據分析無需人為干擾，只需要將樣品信息錄入和對其進行測試。系統獲得樣品參數后，執行測試程序就可以根據樣品參數自動對電纜老化程度進行評估和分析，并得出其老化時間和等級。得到的等同于水針法老化時間誤差能夠有效地控制在10%以內，具有較高的精度，并且配合自動生成的去極化時間曲線，可以進一步分析其老化程度和絕緣缺陷程度，對提高10 kV老化電纜絕緣缺陷檢驗效率具有非常重要的意義。

4 結 語

10 kV電纜作為我國電力系統應用最為廣泛的一種電纜設備，如何對其老化程度進行快速的分析和檢測，對保障整個電網供電穩定性具有非常重要的意義。本文設計和實現的10 kV電纜老化自動化檢測系統，以去極限電流法為基本原理，借助于Matlab、微處理器技術等實現了對10 kV電纜老化程度的全自動檢測和分析，實現了對電纜的老化程度和絕緣缺陷的準確判斷，極大的提高了10 kV電纜老化檢測效率，對保障我國電力系統正常穩定運行具有非常重要的意義。

參考文獻

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篇8

（遼寧工程勘察設計院，遼寧 錦州 121000）

【摘要】隨著我國科學技術的日益發展和進步，我國對水工環地質勘察工作的準確性和效率提出了越來越高的要求。此外，由于我國對于能源的大量開發和使用，我們現階段面臨著嚴重的能源危機。因此，在這樣的背景下，對于水工環地質勘查技術進行詳細的研究具有重要的意義。本文就gps RTK技術在水工環地質勘查中的應用進行了詳細的分析和研究。

關鍵詞 水工環；地質勘查；GPS RTK技術

目前，我國處于經濟發展的高峰期，對于能源的消耗量和需求量越來越大，同時這也加重了我國能源短缺和環境污染問題。為了解決我國嚴重的能源短缺和環境污染問題，在普遍實行節能減排措施的同時，也需要不斷地開發各種新型的能源，而要想開發新的能源，就必須要進行地質勘查。地質勘查技術作為地質勘查作業中的核心，其對于地質勘查的效率和質量具有重要的影響。

1　GPS RTK技術的基本原理

1.1　GPS技術的基本原理

GPS技術的基本原理實際上就是將衛星導航定位系統與無線電測距交會原理結合在一起而構成的技術。其中衛星導航定位系統是將地球表面設置的無線電發射信號裝置安裝于衛星上來進行實時定位的系統。無線電測距交會原理則是借助于3個及以上的地面控制在來對衛星所處的位置進行測定，同理，通過借助3顆及以上的衛星空間位置也可以對地球表面的任一點的位置進行測定。而就GPS實時動態測量的工作方法而言，其首先需要在基準站處安裝一臺GPS接收機，然后通過借助無線電傳輸設備將其對于全體GPS衛星的觀測數據對用戶進行實時的傳送。在觀測站上，所傳送的GPS衛星觀測數據被GPS接收機所接收，同時需要借助無線電接收設備對接收基準站的各類轉換參數和觀測數據進行傳輸，然后以GPS原理相對定位為依據，對基準站的84坐標和基線向量進行及時的解算，最后要通過地方坐標系和預設的wgs-84坐標系的轉換參數對用戶測量需要的精度及三維坐標進行實時地計算，并且要對計算數據進行顯示。

1.2　RTK技術的基本原理

RTK技術的基本原理是以載波相位觀測量為測量依據，并將數據傳輸技術和GPS測量技術有效結合的實時差分GPS測量技術，同時其也是對GPS測量技術的一個突破。通常而言，RTK技術主要包括三個主要部分，即：軟件系統、數據傳輸設備和GPS接收設備。而就RTK技術的基本工作方法和思想而言，其主要包括以下幾個方面：首先需要在觀測基準站上設置一臺GPS接收機來對全體可見的GPS衛星進行連續、實時地觀測，并要借助無線電傳輸設備將接收機所觀測的各類數據信息傳輸給用戶觀測站。然后在用戶站上，在GPS接收機對GPS衛星信號進行接收的同時，要借助無線電接收設備來對基準站所傳輸的各類觀測數據進行接收。最后要以相對定位原理為計算原理和依據來對整周模糊度未知數進行結算，同時要對用戶站的精度和三維坐標進行顯示。通過對定位結果進行實時的計算，可以實現對用戶站和檢測基準站的觀測質量及結算結果的情況進行監測，及時地對結算結果的準確性進行實時地判定，從而降低觀測的任務量，縮短觀測所需的時間，有效地提高了生產的效率。

2　GPS RTK技術在水工環地質勘查中的優點

2.1　作業效率高

與傳統的測量方式相比，GPS RTK測量技術所需的測量控制點的數目以及測量儀器所需的移動次數都大大地減少，且只需要單人即可完成測量操作，對于測量過程中每個放樣點的停留時間僅為1.2s，只需要在這個時間范圍內既可完成對于放樣點的測量。此外，對于普通地勢和地形下的測量，RTK技術對于半徑為5KM的測量區域只需要進行一次測量就可以保證測量的精度，大大縮短了測量所需的時間，提高了測量作業的效率。

2.2　定位精度高

RTK技術的定位精度非常高，一般主需要保證RTK測量的基本條件得到滿足就可以確保測量的精度，尤其是對于在特定的工作半徑內（一般為5km）的定位，RTK的高程和平面精度可以達到厘米級，且測量誤差不會出現累積問題。

2.3　全天候作業

RTK技術的工作要求只需要滿足對空和電磁波通視即可，不需要兩點間必須滿足光學通視的要求。因此，與傳統的測量技術相比，RTK技術的受阻因素通常比較少，如可以在陰雨天、大風等天氣下作業等，即可以實現全天候的作業。

2.4　自動化、集成化程度高

RTK技術可以勝任各種測繪外業。各種測繪功能均內置于操作設備的軟件中，可以實現高度的自動化和集成化，從而大大地降低人為操作的誤差，作業精度也得到了大程度的提升。

3　GPS RTK技術的應用實例

3.1　GPS RTK在地質環境污染調查中的應用

一家消化纖維廠建立于石灰巖地區，由于污水的泄露導致其中所含的消化纖維對地質環境造成了嚴重的環境污染，為了探測硝化纖維在地表至淺水面巖溶結構中的含量，在特定的鉆孔中設定了一定數目的井中雷達探測。通過采用惠更斯—基爾霍夫疊加法依據所收集到的資料來繪制出三維雷達圖。從所得到的10m深度的重建圖像上我們可以明顯地看出幾個受到硝化纖維污染的位置與后來的開挖位置相符合，從而驗證了GPS探測結果的準確性。

3.2　GPS RTK在南極永凍場地安全檢查中的應用

科學人員發現在南極考察計劃利用的一個場地內，在地下0.3至0.5m的位置處的冰塊內部有一些融水坑，這些融水坑將給科學考察所用場地帶來不利的影響。基于此，他們借助了GPS技術對考察場地進行了實地測量考察。通過對于所測繞射波結構信息及其他信息的分析和研究，在地下3.5m深度范圍內發現一些含散水的冰層帶，但含水量較少。

3.3　GPS RTK在區域水文地質中的應用

在雷達資料的觀測中，地質體的結構特征和構造均會給雷達響應產生一定的影響，并會產生一定的特征效應。這些特征效應實際上就是所謂的雷達相圖元素。自1990年以來，荷蘭TNO應用地質研究所在對多個試驗點用GPS技術進行了測量和研究，從而對GPS對不同水文地質目標的特征及成像可能性進行評價。研究結果揭示了荷蘭不同沉積環境下雷達相圖元素的特征，這對于水文地質層序的位置確定具有重要的意義。

GPS RTK技術作為一種先進的水工環地質勘查技術，逐漸地被測量界所接受，并得到了廣泛地應用與推廣。GPS RTK技術在水工環地質勘查工作中的應用，可以極大地提高勘察的質量，同時也可以大大地降低測量人員的工作強度，縮短測量的工期，提高勘察工作的效率。因此，在水工環地質勘查中應用GPS RTK技術具有積極的意義。

參考文獻

［1］郭建明,程超.解析水工環地質勘查技術的應用[J].工業工程與技術,2014,16(5):27-28.

［2］王偉.淺談GPS RTK在水工環地質勘查中的技術應用[J].地質勘查,2011,15(12):64-65.

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設計了一種基于圖像處理的芯片自動開封算法，用于芯片預開封過程中芯片鍵合絲的自動檢測與開封過程控制。算法主要利用芯片開封過程中鍵合絲出現前后圖像中開封區域灰度變化規律，結合圖像信息設計了幀間差分雙閾值判斷的開封算法，實現了芯片開封過程自動化，經實物驗證，其有效避免了人為判斷不準而損傷內部鍵合絲及針對較厚芯片手動開封效率低下等問題。

【關鍵詞】開封機 圖像處理 幀間差分 自動開封

1 引言

開封是在進行失效分析時，打開塑封器件的塑封材料進行內部檢查、分析的常用方法，是DPA（破壞性物理分析）及FA（失效分析）的關鍵一步，其原理是使用相應技術去除覆蓋在芯片表面的塑封材料，但不破壞芯片內部電氣連接關系，從而進行后續的檢測、分析。隨著激光技術的不斷發展，采用激光對芯片進行開封已逐漸取代了傳統的酸腐式開封方式。激光開封機便是一種塑封芯片預開封的加工設備，利用激光逐層去除封裝芯片材料，直至露出內部金屬鍵合絲。但目前的開封采用人眼判斷鍵合絲手動操作的方式，即逐次開封逐次判斷，這樣針對較厚芯片，操作繁瑣效率低下，且人眼判斷易受人為主觀因素影響，易造成誤判而損傷內部鍵合絲。文章基于圖像處理技術，提出了一種幀間差分雙閾值判斷算法，通過動態閾值調節，可有效實現芯片開封過程自動化。

2 自動開封算法設計

在單幀圖像中判斷金屬鍵合絲是否存在難度較大，算法復雜，不易實現。本設計利用芯片開封過程中出現鍵合絲則開封區域灰度變化較大，反之灰度變化很小的特性設計了幀間差分判斷算法。為充分考慮噪聲的影響及產品對開封精度的要求，本設計還通過比較差分得到的灰度差較大像素數占比較區域像素數的比例與設定比例作比較得出鍵合絲出現與否的判斷，若大于設定比例則說明已檢測出鍵合絲，需停止開封；反之則進行下一次開封。

2.1 圖像比較區的選取

圖像比較區域的選取是影響算法精度、效率的關鍵因素。若選擇過大，遠超開封區域，則不僅帶來計算量的增加，還會引入開封區域外噪聲等系列問題，使圖像處理更加復雜化。本方法利用開封區域在影像顯示畫板的相對位置經過分析運算將其映射到圖像中相應像素區域，有效實現開封區域的圖像分析，提升了開封精度，縮短了算法時間。

2.2 中值濾波

攝像頭提取的圖像序列往往存在噪聲的干擾，噪聲的干擾可能帶來差分誤判進而導致鍵合絲檢測的不準確，因此，在檢測之前設置濾波器濾除噪聲是算法一必要環節。目前常用的去噪方法有均值濾波、維納濾波、中值濾波、形態學濾波、小波去噪等，其中中值濾波對隨機噪聲有較好的去噪聲能力。

中值濾波基本原理：對于給定的一幅圖像，選取任意的像素，以此為中心設置一個鄰域A，在這個區域之內，按照灰度值的大小排列此g所有的像素點，選排列在中間的像素并將其作為輸出值。

濾波器窗口大小選擇直接影響算法效率，過大則計算量大，過小則去噪效果差，通過綜合考慮及實際測試效果，本算法采用3×3的領域模板，將目標像素置于模板的中心位置。

2.3 幀間差分

幀間差分的基本原理為通過比較目標幀與背景幀中相同位置上對應像素點的灰度值，確定該像素點是否為目標的一部分。即：如果差異較大（大于閾值T），則認為該像素點是目標的一部分。

由原理可知，幀間差分即對目標幀，背景幀作“減”運算，可由公式（1）計算兩幀圖像的差，得到差分圖像，

（1）

由于也可能是由于噪聲或者光照變化所引起的，為此，需要設置一個合理的閾值T，對比較區域做二值化的分割處理，如式（2）所示。

（2）

取1時表示該像素點灰度變化較大，可能有鍵合絲出現，取0時表示該像素點灰度變化微小，肯定無鍵合絲出現。

在差分圖像中，并非所有差分結果為非零值像素都表示目標出現，仍可為隨機噪聲。為此，本設計針對性的設計了二次閾值判斷算法。具體操作為：統計比較區域幀間差分中所有二值化為1的像素數，即比較區域中灰度變化大于閾值T的像素數，并計算其在比較區域所占的比值K1，根據產品對精度的要求設定相應的比例值K2（二次閾值），若K1≥K2，表示已經出現鍵合絲，K1

本算法中兩閾值應根據不同的光照場景、鍵合絲特點等進行設置，經過對產品大量的測試統計，本芯片開封處理中，T=20，K2=0.00125時可達到較佳的判斷效果。

3 算法流程及結果分析

根據上述分析，設計的算法流程如圖1。

4 結論

實踐效果證明，本算法可有效實現開封區域內鍵合絲的識別，算法效率高且穩定性好。本算法目前已運用于實際產品中，實現了芯片開封過程自動化，有效避免了人為判斷不準而損傷內部鍵合絲及針對較厚芯片手動開封效率低下等問題，大幅提升了產品智能化水平，帶來了較好的經濟效益。

參考文獻

[1]張素娟，李海岸.新型塑封器件開封方法以及封裝缺陷[J].封裝測試技術，2006（07）.

[2]張旭明，徐濱士，董世運.用于圖像處理的自適應中值濾波[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2005（02）.

篇10

光纖傳感器的工作原理：光電感應器是由兩個組件即投光器及受光器所組成，利用投光器將光線由透鏡將之聚焦，經傳輸而至受光器之透鏡，再至接收感應器，感應器將收到之光線訊號轉變成電器信號，此電信訊號更可進一步作各種不同的開關及控制動作，其基本原理即對投光器受光器間之光線做遮蔽之動作所獲得的信號加以運用以完成各種自動化控制。

投光器之光源因各種需要之不同有一般燈泡，紅光LED，綠光LED，及IR紅外光LED等，受光器為接收投光器送來之光波信號，并將它轉換成電器信號，其主要組件為硅晶體電子元件 ，依其性質可分為光敏晶體管，光二極管及光敏電阻，如今現代化之光電產品普遍已采用光電晶體，其優點為高速度的開關功能及非常靈敏之敏感度。

（來源：文章屋網 ）