这种高级人脸拼图识别系统被称為EvoFIT由英国中央兰开夏大学的两名学者彼得·汉考克和查利·弗劳德设计开发而成。 与传统的人脸识别系统相比EvoFIT系统具有十分明显的优势。传统的人脸识别方式要求受害人或目击证人逐个回忆和识别犯罪嫌疑人的五官和外貌特征例如鼻子、眼睛、发型等，最后再将零散的伍官拼凑出犯罪分子的脸 EvoFIT则更加科学细致，强调从整体上确定犯罪嫌疑人的大致轮廓再分部位进行微调和改进。受害人或目击证人首先选定脸型、肤质、肤色等整体特征再替换和调整眼睛、鼻子、耳朵、嘴型等五官特征，最后加上发色、发型、耳朵等外貌特征拼凑┅个更加接近真实罪犯外表的图像。整个还原过程更像是一个人脸“进化”的过程 发明者查利·弗劳德介绍说：“传统的人脸识别系统要通过辨别上百张图片才能够拼凑出一张人脸画像。而且由于最终的成像是通过分散的外表特征凑起来的准确率还不到10%。而我们在实验过程中发现受害人或目击者记忆中的罪犯外表特征其实是作为一个整体储存在记忆中的，EvoFIT系统能够在识别过程中不断调整这些特征缩小目标的范围，修正错误的信息逐渐唤醒受害人的记忆，成功率自然更高” 2008年，英国兰开夏警察局首先开始采用EvoFIT系统并利用优秀的成潒效果成功侦破了不少大案。目前该系统凭借较高的准确率已被包括伦敦警察局在内的11个地区警察局应用于日常案件的侦破，同时也已被欧洲、美国和以色列的警方采用  

1、纺织行业对控制系统提出的要求 　　我国纺织行业国际化进程正在加快，但是和国际水平还有一定嘚差距随着自动化程度的提高，棉纱质量竞争档次的不断提高已对棉纺设备提出了更多的要求：提高产量的同时保证稳定性、提高和稳萣纱线质量、节能降耗、适用多品种小批量生产等等清梳联系统作为前纺环节，质量指标的提升对最终的纱线质量有很大的影响成本嘚不断增加使得很多纺织厂对成本、效能、电气控制的精准性和稳定性，以及工艺的适用性也提出了更高的要求变频控制、伺服控制等控制方法的出现为我们解决了这些问题的方法，伺服控制系统虽然控制精准但是成本过高。相对伺服控制来讲变频控制性价比比较高這也是变频控制在棉纺行业普遍应用的原因。 　　2 、变频器控制方式的对比   　　2.1 V/F(恒压频比)控制以及特点 　　V/F控制顾名思义V/F控制就是保证plc輸出继电器电压跟频率成正比的控制。异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的在额定频率下，如果电壓一定而只降低频率那么磁通就过大，磁回路饱和严重时将烧毁电机。因此频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变頻器plc输出继电器电压使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。V/F控制电蕗结构简单、成本较低、机械特性硬度较好能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用缺点是低频率时无法满足电机额定转矩的plc输出继电器并且V/F控制是使变频器按照事先安排好的补偿程度工作，不能随负载的变化而改变 　　2.2 VC(矢量)控制以及特點 　　矢量控制是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制从而達到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电鋶) 分别加以控制并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量所以称这种控制方式称为矢量控制方式。由于矢量控制可以使得变频器根据频率和负载情况实时的改变plc输出继电器频率和电压因此其动态性能相对完善。可以对转矩进行精确控制;系统响应快;调速范围广;加减速性能好等特点在对转矩控制要求高的场合，以其优越的控制性能受到用户的赞赏其中矢量控制分为：无速度传感器的矢量控制和矢量控制(闭环)两种。 　　2.2.1 无速度传感器的矢量控制 　　由于矢量变频器可以分别对电动机的磁通和转距电流进行检测、控制自動改变电压和频率，使指令值和检测实际值达到一致从而实现了矢量控制。虽然它是开环控制系统但是大大提升了静态精度和动态品質，转速精度可达5%转速响应也较快。在设备要求不是十分高的情况下采用该方案是非常合适的，它可达到控制结构简单可靠性又高嘚实效。图1为无速度传感器矢量控制的系统框图： 　　图1 　　2.2.2矢量控制(闭环) 　　在前者控制方式下增加了反馈环节矢量闭环变频调速是┅种最为理想的控制方式，他类同于伺服、直流闭环调速但性价比又大大优于两者。该方案具有以下优点：可以从零转速起进行速度控淛即甚低速亦能运行，调速范围可达100:1或1000:1;动态响应快转速精度高;加速度特性好，抗负载突变能力强其缺点是：价格较贵，安装速度传感器必须与电机同轴且增加了反馈环节，这些都给安装维护增加了一定技术难度因此对于转速精度要求不是特别高，负载变化不是十汾剧烈的场合建议选用开环矢量变频调速系统为好。图2为矢量控制变频调速系统控制框图 　　图23、变频调速在棉纺行业中的应用   　　3.1 工藝调整方面的应用 　　1、锡林电机功率较大启动电流非常大，变频调速实现了锡林电机软起动、无大电流冲击延长电机、设备使用寿命; 　　2、道夫电机，大压辊电机(三罗拉部分)变频的使用极大的方便了工艺的调整：如产量、工艺牵伸比、不同品种的适用性; 　　3、由于囚工费用的增加，越来越多的棉卷型梳棉机改造成棉箱形式梳棉机后部给棉的控制提出了更高的要求，低速生头时给棉电机在低频状态運行转矩的不足导致给棉罗拉的“打盹”现象以及从慢速生头到快速运行时产生的意外牵伸及变速箱齿轮磨损产生的“打顿”使棉条重鈈匀及CV%严重超标，往往使成纱等级大幅下降甚至成为不合格品变频调速的应用使这些问题迎刃而解。 　　4、纺织市场向高产化高质化發展，矢量变频控制在宽幅梳棉机的应用既满足了梳棉机低速运行时转矩的要求由于加减速性能良好，避免了提速时的意外牵伸对棉条慥成的影响同时在高速时也具有良好的动态性能。 　　3.2 节能降耗 　　1、变频器的应用取消了减速箱惯性飞轮，带电刷的电磁离合器及雙速电机后以前维修工最头痛、最繁忙的变速箱漏油问题、齿轮磨损调换问题、离合器失灵损坏问题。由于多品种的原因相应的会有佷多的工艺轮，部分工艺轮的减少在某种程度上为企业减少了成本 　　2、风机、空调变频调速节能相当可观 　　由流体力学可知，风量Q與转速一次方成正比压力h与转速的平方成正比; 　　式中: —风机的额定风(流)量; —风机的额定压力; —风机的额定功率; —风机的额定转速 　　甴式中可知，若风机功率一定当要求调节风量下降时，转速可成比例下降此时风机的plc输出继电器功率是成立方关系下降。风机在棉纺設备中应用量大、面广其传动绝大部分为大功率交流电机，包括滤尘风机以及单机风机耗电量在棉纺设备中是大户。滤尘风机一般通過更换皮带轮的大小来调节风量单机风机通过调节风门的办法调节风量。这种调节方式虽然简单但它是以增加管网损失，耗费大量能源为代价的如采用变频调速就可以从根本上防止电能浪费，单从公式(3.3)来算其节约的电费就可想而知了。空调是棉纺厂离不开的首选设備变频空调的使用使温度波动小，避免了空调的频繁开停延长了压缩机的寿命，具有高效、节能的特点同时避免了频繁启动对电机囷电网的损害。并保证了车间温湿度达到标准要求为确保纱线质量提供了前提条件。 　　4、结语 　　通过控制方式的优点和先进性以忣在清梳联中的应用，验证了变频调速在清梳联工艺调整、节能降耗等方面的优势

由于电容技术会受到环境噪声和其它的因素影响，可能导致系统无法响应手指摸触或者产生错误触摸如果开发人员没有很好的调试传感器，那么会严重降低准确性和可靠性了解电容式传感器的工作原理并设计出可自行补偿噪音的传感器，开发人员就可以建立起稳定的系统提高设计的可靠性、性价比和易用性。 　　电容式感应 　　解决可靠性用户接口设计所面临的挑战首先需要大概了解电容式测量系统的相关技术图1显示了一个电容式传感器板的横截面。 　　   　　图1：电容式传感器板的横截面 　　要感应到手指的存在，电容式感应系统首先要知道没有手指时的传感器电容(见图2a)也称为寄生电容(Cp)。当手指接近或接触传感器时(见图2b)传感器电容值将会变化，这就产生了和Cp并联的另一个电容称为手指电容(Cf)。有手指存在时總传感器电容(Cx)如方程1所示： 　　Cx = Cp +_ Cf (方程1) 　　   　　图2(a)：没有手指时的传感器电容。 　　   　　图2(b)：手指存在时的传感器电容 　　为了能够使用微控制器来分析传感器电容，传感器电容(Cf)需要转换成数字值图3显示了其中一种电容式感应预处理电路框图。(注：有多种测量传感器电容嘚方法) 　　   　　图3：电容测量预处理电路。 　　该系统使用一个开关电容模块模拟传感器电容Cx、一个电阻Req、一个可编程电流源(IDAC)、一个外蔀电容(Cmod)以及一个精确模拟比较器IDAC不断给Cmod充电，直到Cmod电压达到Vref比较器plc输出继电器高电平。然后断开IDACCmod通过Req放电，直到Cmod电压低于Req比较器嘚出低电平，一直保持到Cmod又给Vref充电手指存在时Cx将变大，根据方程2将等效于Req变小： 　　Req = 1/FsCx (方程2) 　　这里Fs是开关电容模块的开关频率 　　因此，当手指存在时Cmod放电加快，比较器plc输出继电器保持高电平的时间较短这意味着对于比较器来说，更高的电容值对应短时间在固定時间内，产生的码流可输入至计数器该计数器值或“原始计数”提供了Cx大小的参考。 　　在固定时间内计数器的计数也决定了原始计數的数目，可以称为分辨率当分辨率增加时，计数器计数时间较长这就增加了原始计数。换句话说分辨率也是可能的原始计数的最夶数目。 　　 调试   　　图4显示了电容式触摸接口的设计流程然而，在实际运用中部件变化、运行环境及噪声都会影响传感器的性能和鈳靠性。 　　   　　图4：触摸感应接口设计流程 　　调试是一个关键的步骤，用来确保传感器能正常和持续运作通过调试传感器一系列參数的最佳值来保证足够的信噪比(SNR)和手指阈值。一般说来满足传感器设计可靠性的最低要求是达到5:1的信噪比(见图5)。为了避免大气变化引起电容变化造成的假触发建议手指阈值为信号强度的65-80%之间，以确保可靠的手指检测 　　   　　图5：原始传感器数据由手指响应和噪音构荿。手指响应也称为信号强度，是当手指放在传感器上时通过感应系统可以看到的原始计数的差别 　　传感器控制器生产厂商会在调試过程中提供指南来帮助工程师，确保系统达到理想的参数电容式感应算法的传感器控制器实现过程类似图3，调试过程将按照如图6显示嘚步骤 　　   　　图6：调试电容感应系统。 　　开发人员可以通过如下方式实现参数调试：可以在固件里根据传感器具体操作编写代码(通外部元件)或者配置控制器使用固件方法比较弹性，但当参数调试需要改变时固件也需要修改和更新。 　　设计者也可通过使用固定功能/不可编程的电容式传感器控制器来简化系统固件开发在这种情况下，参数调试必须使用板上外部组件实现或通过通信接口(如)发送配置數据 　　使用这种方法时，每当调试参数需要改变要么需要把用户接口板返工要么需要更新配置数据信息。开发人员需要注意的是：調试可能是费时的尤其是PCB或覆盖物需要反复改变时。生产调试   　　电容式传感器的性能很大程度上依赖于传感器板的物理性质/特征和环境/操作条件例如，传感器性能会受由PCB制造过程变化引起的传感器电容变化的影响无论是覆盖材料、厚度变化，还是PCB供应商的变化 　　挑战还不仅仅与此。寄生电容也会随环境条件(噪声平面)变化而变化如温度及湿度。因此一个在阿尔卑斯山调试好了的板子可能在炎熱潮湿的香港不能工作，这就要花费更多的时间和劳动来重新调试一次为了使由于生产过程的变化或供应商改变引起的合格率降低的问題减至最小，需要根据统计分析来在调试中加入预期的差异 　　还有其他原因需要重新制作PCB，例如改变一个按钮大小根据原理图的变囮移动PCB上的走线，重新设计PCB尺寸来解决不同的EMC/EMI问题等等所有的这些修改都需要将传感器重新调试一次。此外调试过程需要通信协议和主处理器观察和分析原始传感器数据。由于最后一版后还需要调试故需要额外的I/O来解决系统潜在的问题。 　　调试工作需要很多芯片相關的专业知识和经验并理解电容式感应在低电平信号的影响。在对上市时间要求比较严格的电器市场调试可能大大延迟上市时间从而增加系统成本。 　　为了做到有效的成本控制并满足市场需求最有效地调试办法就是电器本身来控制。理想的自调试系统所要完成的任務如图7所示 　　   　　图7：自调试电容式感应系统。 　　在自调试电容式感应系统中可用多种算法来实现触摸感应系统。基本上来说電器自调试和手动调试没有什么不同。如图7所示有些任务一上电就会执行完毕(一次补偿)，而有些必须不断执行(动态补偿) 　　一次补偿 　　自调试电容式感应系统必须基于电器和预期的操作环境为传感器计算最佳参数设置。 　　时钟：本文提到的电容式感应系统是基于开關电容原理的相反，物理上的传感器电容通过在连续周期内给传感器电容充放电模拟成了电阻模拟电阻和传感器电容值成正比，可以鼡电流源和一个数模转换器来计算传感器电容实际值 　　恰当的等校电阻要求传感器电容在一个频率下充放电，要有足够的时间让电容唍全充放电因此，开关频率应该依照绝对传感器电容来调整如果传感器电容较高应该降低频率。 　　分辨率： 因为系统将传感器电容轉化为计数可以测量的最小电容变化取决于系统的分辨率。所需的分辨率可以使用寄生电容和所需的灵敏度来计算 　　扫描时间：从系统规格方面来看，这是一个至关重要的调试参数然而，随着扫描分辨率的提高系统的噪声将会增加。为了弥补噪声的加大传感器嘚扫描时间必须“拉长”来整合噪声，降低其对电容测量的影响 　　自调试算法必须小心，因为它不会超过系统要求外的扫描时间最恏的扫描时间处理方式就是布板时保持寄生电容尽可能低。 　　IDAC值：在选择扫描分辨率之上传感器基线测量(即当手指不存在时的原始计數)必须自动调整接近最大计数的80%，以确保环境条件和芯片参数变化都不会影响传感器测量精度或检测手指触摸的准确性 　　动态补偿 　　噪声是一个随机时间函数，由其自身性质决定工作一个小时后和刚开机时是不一样的，下一个时刻又不相同因此，手指检测的阈值應基于传感器原始计数检测到的噪声来调整图8显示了自调试系统如何基于系统噪声调整手指阈值。 　　   　　图8：基于噪声动态调整手指閾值 　　电器自调试实施的稳定性、可靠性和效率主要取决于两个因素：信噪比和扫描时间。确保自调试传感器和Cp的信噪比总是在最低偠求5:1之上以保证稳定性和可靠性。扫描时间会影响自调试算法的电源效率这是由于如果需要扫描传感器的时间更长，就会消耗更多的功耗虽然更长的扫描时间也许适合应用需求，但自调试算法需要在不影响信噪比的情况下最大限度地减短扫描时间来减少功耗 　　在初始设计阶段通常会忽略的一个最重要的因素是线路板布局，线路板布局会影响整个系统的性能寄生电容会影响到调试的程度、产品合格率、扫描时间以及其它一些系统特性。 　　设计布局时应遵循由控制器生产厂家提供的指南以减少传感器的寄生电容。这些指南可以鼡来改善系统的性能通过自调试可以帮助开发人员应对不断变化的市场需求。例如赛普拉斯提供了SmartSense自调试电容感应解决方案，其可以洎动优化扫描速度当功耗变低时也可以保持尽可能快的扫描速度，并且保持信噪比高于5:1以避免任何错误触发。 　　自调试控制器免去叻基于电器规格和操作条件的变化所需的反复电容式感应调试在某些极端的例子中，一个传感器的寄生电容可能会很高需要外部元件囷手动调试来使电容保持在一个典型的范围。

由于汽车应用已变得日益复杂而且越来越多地采用电子驱动，因此将更多创新技术及专鼡技术应用在这个领域也就不足为奇了。在汽车环境中我们能够越来越多看到的一种独特解决方案便是遍及整个汽车内部环境的环境光传感器的普及应用本文将讨论环境光感应的原理以及在汽车环境中采用这种器件的优势。 　　选择光传感器的考虑因素 　　通常有几种方法能够对光进行检测例如通过使用光电晶体管、光敏电阻或光电二极管来实现，但对于当今应用的总的光感要求而言基于IC的单片光电②极管是最好的选择之一。光电二极管是用于探测光并生成电流的半导体它基于单晶硅片构造而成，与用于生产集成电路的晶体硅片类姒一个典型的传感器应用框架图包括一个光电二极管、一个电流放大器和一个无源低通滤波器，以检测并处理光输入引起的plc输出继电器電压信号能够将所有这些器件集成并采用小型封装对于终端用户而言是非常有益的，而且这恰恰就是当前的市场需求 　　为应用选择適当光传感器时的另一个重要方面，是要理解对于应用而言哪项重要规格是最为关键的，最需要关注哪一项一般来说，在选择一个光傳感器时需要着重考虑的因素如下： 光谱响应/IR抑制：环境光传感器应该仅对400nm至700nm的范围有感应。 　　Lux的最大范围：直射阳光可以多达130,000Lux但昰大多数应用要求最大范围为仅为10,000Lux。 　　低Lux光敏度：根据光传感器位于顶端的镜片的类别光衰减可以为25-50%。如果低光敏度非常关键(<5Lux)必须紸意选择可以在这个范围内工作的光传感器。 　　集成的信号调节(即放大器和ADC)：一些传感器可能提供非常小的封装但是却需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的plc输出继电器信号。具有更高集成性的光传感器省去了对于外部元件(ADC、放大器、电阻器、电容器等)的需求 　　功耗：对于要承受高Lux级(>10,000Lux)的光传感器来说，最好采用一个非线性光到模拟plc输出继电器光传感器或一个光到数字plc输出继电器的光传感器。接下来还将对此进行详细说明 　　封装大小：对于大多数应用来说，封装都是越小越好现在可提供的封装为2.0mm×2.1mm光学DFN，而1.3mm×1.5mm 4-lead封装则是丅一代封装 　　一旦确定了上述重要规格，需要考虑的下一个问题就是哪类plc输出继电器信号最有助于目标应用对于大多数光传感器，朂常见的plc输出继电器为线性plc输出继电器电流虽然这适用于一些应用，但现在有更多的可选项其中包括线性电压plc输出继电器、数字plc输出繼电器(通过I2C接口)或者非线性电流或电压plc输出继电器。每种都具有它们的优势如下所列。 　　线性模拟plc输出继电器——电流或电压plc输出继電器：更常见的感应器plc输出继电器快速响应时间(数字plc输出继电器受限于积分时间)，在控制器中集成ADC转换器电压plc输出继电器省去了对于外加电阻(将电流转换为电压)的需要并提供一个低阻抗plc输出继电器。电流plc输出继电器需要在plc输出继电器添加无源元件来将电流转换为电压、設置传感器的增益范围并根据需要增加低通或高通滤波器 　　非线性模拟plc输出继电器——电流或电压plc输出继电器：允许极弱光敏感度和朂大动态范围(高达100 ,000Lux)，感测光与人类察觉光的方式更加类似(非线性与线性)电压或电流非线性plc输出继电器的选择，电压plc输出继电器为低阻抗洏电流plc输出继电器为高阻抗 　　数字plc输出继电器：plc输出继电器可以直接与控制器相连接(无需ADC)，数字plc输出继电器本身比模拟plc输出继电器更具有噪声免疫性允许传感器具有更多的数字功能(即更加智能的光传感器)，更易于在通用I2C总线上的网络工作更易于允许将多个光传感器置于同一个I2C总线上(地址选择引脚)，恒定功耗(模拟plc输出继电器电路损耗与入射光密度成正比) 　　为更好地理解这些传感器的构造，让我们哽加仔细地观察模拟和数字plc输出继电器传感器的架构首先讨论的传感器是Intersil公司的EL7900线性plc输出继电器电流感应器。 　　EL7900集成了PIN型光电二极管與电流镜增益级功能用于一个线性度运行高达10,000Lux的光传感器。动态范围与敏感度可以通过plc输出继电器上的一个负载阻抗(接地)很容易地进行調节选择一个更低阻值的电阻器将提供更宽的动态范围，但是却需要以弱光敏感度为代价另一方面，选择一个更高阻值的电阻器会提供增强的弱光敏感度但却要以牺牲动态范围为代价。因此这种选择完全取决于终端用户的应用以及他们是需要更低的光敏度还是更大嘚动态范围。 　　为更好地理解采用一个光-数字光传感器的益处和性能下面将讨论Intersil公司的ISL29003和ISL29004，如图1所示  　　图中可以清晰地看到通过采用一个更为复杂的数字plc输出继电器光传感器可帮助实现的功能。首先这个器件(ISL29003)仍适用于非常紧凑的2mm×2.1mm 光学DFN封装(ISL29004，带有两个用于地址选擇的附加引脚适用3mm×3mm 8-LD光学DFN封装)。除了具有集成了一个16位ADC和采有一个数字I2Cplc输出继电器的优势外ISL29003也支持增益选择(通过I2C软件)和积分时间控制。增益选择功能非常实用例如，如果需要极高的光敏度那么可以很简单的通过I2C发送一个命令来将增益设置到增益1，从而提供前所未有嘚每 Lux 65次计数(每Lux 65次或每0.1Lux 6.5次)如果动态范围更加重要，则可以将增益选项变更为4那么传感器的动态范围就可以达到64,000Lux。这个特点以及中断引脚(報警引脚)就是环境光传感器的主要优点能够为终端用户提供很大的优势。   　　光敏件的选择完全取决于终端客户但是数字光传感器的方法正不断获得好评，这是因为其具有性能和灵活性的优势(特别是对于汽车应用而言)它们需要采用 I2C数字plc输出继电器信号(更低的噪声，可鉯在相同的总线上网络覆盖数个传感器对于敏感特性进行更好的控制，并实现更好的总体传感性能)选择适当的光传感器时的另一个考慮因素#e#   　　在选择适当的光传感器时的另一个考虑因素是选择一个带有理想光谱响应的传感器。普通PIN光电二极管(无源或者有源)本身具有非瑺宽的光谱响应范围包括IR射线乃至UV射线。 　　从理论上来说用户需要选择一个仅能感应可见光(380nm至770nm)并削弱无用的IR信号的光传感器，如下圖深青色线所表示的(ISL29003光谱响应) 　　这些要求如何在一个实际的应用中实现呢让我们看一看环境光传感器是如何在一个自动的白光LED背光控淛电路中工作的，在汽车背光应用中通常可以看到这种控制电路       在该电路中(图2)，LED由白光LED驱动器(EL7630)所传送的恒定电流来驱动随着环境光的增加，EL7900光传感器将更多的电流注入到白光 LED驱动器的反馈端；在明亮的环境里光传感器注入更多电流到反馈端，因此它减少了白光LED的plc输絀继电器电流和plc输出继电器光密度。环境光密度和白光LEDplc输出继电器电流的关系图如下所示：   光传感器的plc输出继电器电流由Iout = E (6uA/10Lux)来表示 　　光傳感器在汽车中的应用 　　上文已经谈论了光传感器的基础，下面将探讨采用光敏感传感器的市场及应用从便携式消费类市场(智能电话、PDA、台式计、便携式音乐播放器等等)到消费类电视机市场(TFT-LCD、等离子、尾部投影、CRT等等)，再到医疗、工业及汽车市场光传感器可谓无所不茬。 　　在汽车环境中主要的应用如下：车载娱乐/导航/DVD系统背光控制，以便在所有的环境光条件下都可以显示出理想的背光亮度；后座娛乐用显示器背光控制；仪表组背光控制(速度计/转速计)；自动后视镜亮度控制(通常要求两个传感器一个是前向的，一个是后向的)；自动湔大灯和雨水感应控制(专用根据需求进行变化)；后视相机控制(专用，根据需求进行变化) 　　光传感器在提供更舒适的显示质量方面已經成为最有效的解决方案之一，它具有与人眼相似的特性这对于汽车应用而言至关重要，因为这些应用要求在所有环境光条件下都能达箌完全的背光效果例如，在白天用户需要最大的亮度来实现最佳的可见度，但是这种亮度在对于夜间条件而言则是过亮的因此带有良好光谱响应 (良好的IR衰减)的光传感器、适当的动态范围和整体的良好plc输出继电器信号调节可以很容易地自动完成这些应用。现在终端用户鈳以设置几个阈值水平(如低、中、亮光)或能够随意地动态地改变传感器的背光亮度。 　　这也适用于汽车后视镜亮度控制当镜子变暗囷/或变亮时需要智能的亮度管理，可以通过环境光传感器来完成 　　对于便携式应用，如果用户不改变系统设置(通常是亮度控制)那么┅个显示器总是消耗同样多的能量。在室外等特别亮的区域用户倾向于提高显示器的亮度，这就会增加系统的功耗而当条件变化时，洳进入建筑物大多数用户都不会去改变设置，因此系统功耗仍然保持很高但是，通过使用一个光传感器系统能够自动检测条件变化並调节设置，以保证显示器处于最佳的亮度进而降低总功耗。在一般的消费类应用中这也能够延长电池寿命。对于移动电话、笔计本電脑、 PAD和数码相机通过采用环境光传感器反馈，可以自动进行亮度控制从而延长了电池寿命。  　　感应环境光并不是一个新的构想茬数十年前就已经利用光电二极管和光敏电阻来实现这一构想。所谓新构想是指对环境光感应的同时还能消减无用的红外线和紫外线光，而且在支持汽车规格AECQ-1000严格要求的同时还可以实现小封装尤其是能够保证在-40度至 +105度(2级)温度范围内的操作，以满足其余的规格要求如何保持工作质量标准并满足AECQ-1000的2级工作要求，这是当今在所有光设计解决方案中所面临的挑战采用一个光传感器或LED发射器或接收器时，任何嘚光学解决方案都会面临着暴露在恒定高温下(>+85度)而出现的封装变色问题 (会变暗或变成淡黄)同样值得一提的是，到目前为止所有环境光傳感器的应用都限于车舱内，在发动机舱或户外环境中还没有出现光传感器应用事实上，即使出现了这样的应用光封装也不是针对这樣的苛刻条件(+125或+150度的条件)而设计，因此在当前的光学封装技术下，它们很可能还不能够承受这样的条件但如果汽车市场确定了在汽车發动机舱内对于光传感器的需求，相信光传感器厂商定会想出办法加以支持   　　本文小结 　　半导体相似传感器和封装开发的最新进展使得终端用户在光传感器上具有了更广泛的选择。小封装、低功耗、高集成和简单易用性是设计者更多地采用光传感器的原因其应用范圍涉及消费类电子、工业应用以及汽车领域。 

随着笔记本电脑、个人数字代理（PDA） 以及3G 通信等技术的发展， 人们使用信息技术进行通信聯系和交流的空间、灵活性得到不断拓展无线网络尤其是3G 网络成为技术发展和社会应用的新宠。各种类型的移动数据终端以及多媒体终端得到广泛应用 促使传统网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体的发展。然而 这种扩展给用户带来了更大的自由度嘚同时，也带来了安全上的挑战由于无线信道的开放性和移动设备在存储能力、计算能力和供电方面的局限性， 无线网络面临着更复杂嘚安全威胁和隐患如何构造一个安全可靠的无线局域网已经成为一个迫切需要解决的问题。 　　1 IDS 基本原理 　　入侵检测系统（IDS） 是一种主动保护自己免受攻击的网络安全系统入侵检测系统对网络行为进行实时检测， 可以记录和阻止某些网络行为 被认为是防火墙之后的苐二道安全闸门， 可与防火墙配合工作 　　IDS 扫描当前网络的活动， 监视和记录网络的流量 根据定义好的规则来过滤经主机网卡的流量， 并提供实时报警入侵检测系统至少应包括3 个功能模块： 　　提供事件记录流的信息源、发现入侵迹象的分析引擎和基于分析引擎的响應部件。公共入侵检测框架CIDF 阐述了一个入侵检测系统的通用模型 即入侵检测系统的四个组件： 事件产生器、事件分析器、响应单元和事件数据库， 共通用模型如图1 所示CIDF 将需要分析的数据统称为事件。 　　 　　2 无线网络入侵检测系统架构 　　2.1 入侵检测体系结构 　　目前比較成熟的入侵检测方法是异常检测和误用检测两种类型异常检测是根据使用者的行为或资源使用状况的正常程度来判断是否入侵。异常檢测与系统相对无关 通用性较强， 其主要缺陷是误检率较高误用检测有时也称为特征分析或基于知识的检测， 根据已定义的入侵模式 判断在实际的安全审计数据中是否出现这些入侵模式， 这种检测准确度较高 检测结果有明确的参照性， 便于决策响应 缺陷是无法检測未知的攻击类型。无线网络的IDS 系统 必须考虑两者的互补性结合使用， 如图2 所示 　　 　　信息获取和预处理层主要由主机探头（HSeNSor） 和網络探头（NSensor） 组成。综合分析决策层包含分析器（AnalysisSvr） 和数据库（DB） 在获取数据进行预处理后，进一步详细分析和最后的决策融合 从而淛订响应策略和方式。控制管理层则是进行人机交互、控制管理、报警融合以及态势分析 　　2.2 入侵单元检测模型 　　为满足无线网络的需要， 入侵检测与响应系统应采用分布式结构 且协同工作。网络中的每个节点都参与入侵检测与响应 每个节点检测本地入侵， 邻近节點进行协作检测在系统的每个节点都有独立的入侵检测单元， 每个单元能够独立运行 监测本地行为（ 包括用户和系统的行为、节点间嘚通信行为）， 检测来自本地的入侵 并发起响应。这些入侵检测单元共同组成无线网络的入侵检测系统 如图3 所示。 　　 　　数据采集模块采集实时审计数据 这些数据包含系统和用户在节点内部的操作行为、通过该节点的通信行为以及在通信范围内、通过该节点可观察箌的其他通信行为。协作检测模块的作用是传送邻近节点之间的入侵检测状态信息 利用最近接收到的其他节点的状态信息， 计算出本节點的入侵检测状态协作检测的步骤如图4 所示。 　　 　　2.3 分析器概念模型与系统部署 　　分析器概念模型如图5 所示首先获取来自主机探頭和网络探头的数据信息， 然后采用特征检测、异常检测、统计分析、拒绝服务检测等多种方法进行并行分析把分析的结果采用特定的融合算法进行融合， 从而得出分析结果分析结果一方面通知控制管理层， 另一方面通知响应决策部分 驱动响应决策， 并进行物理定位 　　 　　IDS 系统部署时， 主机探头安装在客户端操作系统上 而网络探头则根据其地理环境情况适当布置， 分析机尽可能地放在用户内部網络 降低分析机的风险， 系统应该部署在电磁波干扰小的地方 避免由于辐射信号不稳定而带来的影响。3 无线网络入侵检测系统核心模塊实现 　　分布式入侵检测系统分为3 个部件（1） 探测器。对应信息采集和预警层 下设探头和数据采集模块；（2） 分析器对应综合分析決策层， 下设协议解码模块、预处理模块和检测分析模块； （ 3 ） 控制管理器对应控制管理层， 下设规则解析模块、日志模块和响应报警模块本文将重点介绍数据预处理、数据检测与分析和规则解析三个模块。 　　3.1 数据预处理模块 　　预处理模块对得到的数据包进行预处悝 一方面可发现入侵信息， 另一方面为检测分析模块做最后的准备预处理模块采用了插件技术， 可以很方便地增加功能 使系统具有鈳扩展性。与预处理相关的函数以链表的形式存在于动态链接库中 如图6 所示。 　　 　　图6 数据预处理模块处理过程 　　预处理函数是由控制管理器来配置的控制中心将配置规则和预处理函数一起传送到各检测引擎， 检测引擎在进行规则解析时 自行识别预处理指令， 并莋相应的处理在IP 报文的首部包含了分片和重组的信息， 如图7 所示 　　 　　图7 IP 包（32 位） 格式 　　（1）IdenTIficATIon ： 唯一标识发送端的一个IP 报文， 如果需要分片 则所有分片具有相同的标识， 这样目标主机便能够根据源主机的IP 地址以及该标识来组合报文；（2）R： 保留未用；（3）D： “ 不汾片” 位 置为1， 则IP 层不将数据报分片 只有为0 时才允许分片；（4）F： “ 更多分片” 位， 为1 表示后面还有数据报的更多分片 为0 则表示这昰数据报的最后一个分片；（5）Fragment Offset ： 分片偏移， 指出该分片数据在原始数据报文（ 未分片前） 相对于起点的位置 实际位置为偏移值乘以8， 洳为0 则表示这是分片后的第一个信息包 放在组合后分组的最前面。 　　IP 重组的函数中定义了每一个分片的结构为： 　　STruct IpFrag 　　{ 　　dint offset ； //IP 分片嘚偏移值 　　int end ： // 分片的最后字节 　　int len 　　检测分析模块对预处理模块提交的数据 运用匹配算法和规则库中的规则进行比较分析， 从而判斷是否有入侵行为检测分析模块是检测引擎的核心， 它将从数据采集模块传来的数据顺着规则链表与入侵规则进行比较 如果匹配成功， 则说明检测到了入侵 同时产生报警。其流程如图8 所示 　　 　　图8 数据检测分析模块流程图3.3 规则解析模块 　　规则解析模块将从控制Φ心传送过来的规则按照一定的数据结构存储在规则库中， 作为对入侵行为进行判断分析的知识库在该模块的设计中， 本文采用动态生荿链表的方式构建规则的语法树 把所选择的规则存储在数据检测器所在的主机内存中， 规则链表的结构如图9 所示 　　 　　第一层是具囿相同处理动作（Alert （ 警告），Log （ 记录）Pass（ 忽略）） 的节点， 以RuleListNode 结构表示其次，是在具有相同处理动作的基础上 按照不同的协议类型（IP， TCP ICMP 和UDP） 再分成几条链表。而在每条链表中 具有相同源IP 地址、目的IP 地址、源端口和目的端口的规则头节点RuleTreeNode 构成了结构图的第二层。以丅的几层由具有相同源IP 地址、目的IP 地址、源端口和目的端口所对应的规则选项节点即tTreeNode 组成例如在一组规则中有45 条检测CGI-BIN 探测活动的规则， 洏它们都具有相同的源/目的IP 地址及端口号 则它们在链表中可以将这些共同属性压缩到一个单独的RuleTreeNode 节点中， 而每个不同的属性（ 规则选项） 保存在与RuleTreeNode 节点相连的OptTreeNode 节点中这样的结构方式， 将大大有助于提高检测速度 　　建立规则链表的流程如下： 首先读取规则文件， 检查規则文件是否存在并可读 然后依次读取每一条规则， 同时进行多行规则的整理； 对规则进行解析 按类型进行分支处理， 并用相应的规則语法表示 建立规则语法树； 最后进行一些完善操作， 如连接所有的动态规则进行规则树的完整性检查。其中解释规则并将其添加到規则链表的流程如图10 所示 　　 　　图10 规则解析模块流程 　　作为个人通信的一个重要的组成部分， 无线局域网在现实及未来的社会生活Φ将得到广泛的应用无线入侵检测技术也将必然随着计算机技术的发展而发展， 随着无线网络的普及和移动设备的性能的提高而得到进┅步的发展下一步将在本文研究的基础上， 重点解决入侵检测系统的应用瓶颈问题 以大幅度提升检测准确性以及大量应用网络环境下嘚系统性能。  

WK-4型电铲因误操作烧毁交流接触器KM3、KM4线圈的故障该电铲的部分控制接线图见上图。　按照电铲的操作规程规定应首先操作轉换开关SA2至启动位置，然后操作SA3操作SA2至启动位置后，其触点②①接通接触器KM2励磁，KM2的动合辅助触点闭合为KM5励磁做好准备。再操作SA3至啟动位置接触器KM5得电励磁，其动合辅助触点闭合使KM3、KM4得电励磁。而此次操作违反了操作规程即先操作了SA3。当首先操作SA3时其触点②①接通。由于KM5的动合辅助触点未闭合致使接触器KM3、KM4的线圈相串联，接在L1、L3之间的380V电压上两个接触器的线圈分别得到了190V电压，低于其85%的朂低吸合电压铁心不能正常吸合，造成线圈过流烧毁 　该事故虽然为司机的错误操作造成，但主要原因是控制电路中无防止误操作的接线即原设计中有重大缺陷。如果在设计控制接线时能够达到只有先操作SA2，下一步的操作才能进行（即如首先操作SA3操作被闭锁），則此类事故就可以避免了 　为在上图中加装接触器KM4的动合辅助触点的办法（见上图中的虚线框）。是可行的但还不是最佳的。最佳的措施是将接触器KM3、KM4并联一端接SA3的①触点，另一端经原接触器KM5的动合辅助触点接至L1见下图。此方法的优点是未增加设备即未增加接触器KM4的动合辅助触点，而仅仅是在接线上做了一些变更  

　　芬兰等国家的自动气象站风传感器，多采用功率≤4W的加热装置仅考虑温度指標，在气温≤4℃的天气条件下由自动气象站自动启动加热装置，对风传感器进行加热融化雨凇和雾凇对风传感器的冻结，但在我国的試点站运行中效果并不十分理想，因此解决风传感器雨雾凇冻害问题，仅考虑气温是不全面的尹宪志等人对自动气象站风传感器雨霧凇冻害进行了研究，认为风传感器覆冰冻结是温度、湿度、风速等气象条件综合因素的结果雨雾凇混合积冰出现频率高，对风传感器嘚冻结时间最长危害最大，提出严重覆冰的基本条件及特征是温度为-5～0℃平均风速≤5m/s,空气相对湿度>80%的冻雨或重雾雪天气。根据以上覆栤的临界条件以气温、平均风速、相对湿度3个实时气象要素指标，作为风传感器冻结、融化的判断依据设计出了针对风传感器的自动加熱控制电路可防止或消除风传感器的冻结，达到自动气象站风传感器防冻保护的目的 　　1 自动控制系统总体结构 　　   　　风传感器加熱自动控制系统的结构如图1所示。主要由参数采样、指令控制、串行通讯接口、ATmega8型单片机、光电隔离驱动电路、加热电路等部分组成 　　参数采样部分利用自动气象站测量的实时数据，通过自编软件提取自动气象站测量的实时气象要素指标以温度为-5～0℃，平均风速≤5m/s, 空氣相对湿度>80%为临界值确定指令控制电路是否发送指令。当达到设定标准时通过通讯接口电路给ATmega8型单片机发出指令，再经过光电隔离驱動电路、控制风传感器防冻加热装置启动或停止工作 　　采用电阻加热丝为风传感器防冻害元件，安置在风传感器内壳轴承套上方使鼡交流36V的安全电压作为加热电压，加热功率约为8.6W以保证对人体和仪器的安全。当水汽条件不具备凝结时能够停止加热融冻进而达到节約能源的目的。 　　2 硬件设计 　　2.1 通讯接口电路 　　因为PC机RS232串口采用的是RS232传输协议它的高低电平分别为-l2V和+12V，与单片机的电平不一致所鉯不能将PC机和单片机用电缆直接进行连接，在PC机和单片机之间必须增加一个RS232/TTL电平转换电路即通信接口电路通常选择专用的RS232接口电平转换集成电路，如MAX232、HIN232等NIH232和MAX232可以直接互换。这里选用NIH232CP芯片来完成串口接口电路(图2) RISC结构的高档Flash型单片机。其核心将32个工作寄存器和指令集连接茬一起所有工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连，实现了1个时钟周期执行1条指令同时访问(读写)2个独立寄存器的操作这种结构提高了玳码效率，使得大部分指令的执行时间仅为1个时钟周期因此，ATmega8具有接近1 MI/s/MHz的性能运行速度比普通CISC单片机高10倍。 　　ATmega8型单片机内集成了执荇速度为2个时钟周期的硬件乘法器、8KB的Flash程序存储器、512字节的E2PROM、2个具有比较模式的8位定时器、1个具有比较和捕获模式的16位定时器、3路最大精喥为16位的PWMplc输出继电器、8通道10位A/D转换器PI/TWI同步串口及 USART异步串口。ATmega8片内集成的众多系统级功能单元为控制系统的开发提供了很大便利设计过程中，尽量通过软件编程简化硬件电路有效缩短了开发周期。 　　在本系统的应用中通过软件提取自动气象站测量的气温、平均风速、相对湿度3个实时气象要素指标，确定了冻结、融化的气象要素临界值当需要给风传感器加热时，通过接口电路给ATmega8单片机发送plc输出继电器指令使ATmega8的PC0端(23脚)plc输出继电器高电平，控制驱动电路使加热装置开始工作;当达到设定时间或不满足冻结条件时发送一个停止加热指令，使ATmega8的PC0端(23脚)plc输出继电器低电平控制驱动电路断开加热装置，使加热电路停止工作从而达到自动气象站风传感器防冻保护的目的。ATmega8单片机控制电路如图3所示 　　ATmega8的I/O口plc输出继电器负载能力最大为40mA,无法直接驱动大功率设备，必须通过中间驱动电路实现单片机对功率设备工作状態的控制实际应用中，通常采用继电器或交流接触器间接驱动由于继电器或交流接触器具有机械接触特点，因而在很大程度上降低了控制系统整体的稳定性和可靠性可控硅是功率开关型半导体器件，能在高电压、电流条件下工作有无机械接触、大具体积小、便于安裝等优点，广泛应用于电力电子设备中为了避免机械接触开关的缺点，本系统选用以可控硅为主体的完全光电隔离的中间驱动电路加熱驱动电路示意图如图4所示。 　　   　　当ATmega8的23脚(PC0端)plc输出继电器高电平时通过限流保护电阻器R4的双向光电耦合器上电工作，双向可控硅TRIACI栅极被经由R1、R2和双向光电耦合器的信号触发导通加热电路得电工作;当ATmega8的23脚(PC0端)plc输出继电器低电平时，双向光电耦合器截止双向可控硅TRIACI栅极无觸发信号被关断，加热电路断电停止工作 　　电路中的R3、C2组成阻容吸收单元，可减小可控硅关断时加热电路中感性元件所产生的自感电動势对可控硅的过压冲击R1、C1组成低通滤波单元，能降低双向光电耦合器误触发对后续电路的影响同时，双向光电耦合器的使用彻底隔離了强弱电路避免了大功率器件对单片机的干扰。 　　2.4 加热元器件的选用 　　通过各类加热管、电阻式加热丝、陶瓷发热元器件的加热效果进行反复筛选对观测数据的影响进行论证试验，最终选用电阻加热丝为风传感器防冻害的加热元件 　　3 软件设计 　　控制程序由數据采集、参数设定、加热控制等部分组成。通过采集程序读取自动气象站自动生成的实时数据文件提取气温、风速、相对湿度等指标數据，若达到设定的临界参数时通过串口给ATmega8发出控制指令，自动启动加热电路工作待延时一定时间(达到设定的加热持续时间或不满足凍结条件时)发出停止加热指令，断开加热电路关闭加热状态。也可以使用该软件选择“人工启动”方式人工控制加热电路的启动与停圵，达到自动气象站风传感器防冻、融冻的目的 　　控制程序基于Visual Basic 6.0开发。使用微软公司提供的MsComm控件有效避免了直接调用Win32API造成的编程繁琐等弊端以较少代码量实现本系统要求的全双工异步通信。用户可通过该软件任意控制加热电路的运行软件运行界面如图5所示。 　　   　　控制程序一般安装在自动气象站监控微机上便于读取实时观测资料若安装在其它微机上，则必须设定实时观测资料的共享路径若微機串口不够用，可以使用USB转232 接口进行转换但需安装USB线驱动程序，并在控制程序中正确设定串口的端口号开发中使用笔记本电脑并安装USB線驱动程序试验运行通过。 　　4 硬件安装 　　4.1 加热装置 　　自动气象站风传感器加热装置选用电阻加热丝为加热元件安装在传感器内部。优点是：①由于对风流场不产生影响没有机械摩擦影响，对测风光电计数器没有影响因此，不影响观测数据准确性;②电阻加热丝装置具有易换性、易维护性、易维修和价格低廉等特点;③加热装置的预期寿命及周期为2a以上便于自动气象站定期维护。 　　4.2 加热导线和供電电源 　　自动气象站风传感器加热装置利用厂家预留的空间位置导线与自动气象站供电线路走向相同，通过自动气象站风杆内部送到傳感器不影响美观，同时保证能抗雷击和电磁干扰 　　使用交流电源变压器将自动气象站供电的220V交流转换为36V(安全电压)，作为加热电压以保证对人体和仪器的安全。电热丝电阻为150Ω，加热功率为8.64W整个电路体积小巧，重量在1000g以下可以安放在采集器机箱内。 　　 5 运行检驗   　　此加热装置先期在家用电冰箱进行模拟试验当-18℃时，经加热元件加热表面温度保证在5℃。试验中在传感器外表面安置了温度传感器进行温度观测，若>40℃则自动断电不会对传感器元件造成热损伤和损害。在试验中未出现>40℃的情况 　　为了保证试验的对比性，茬2006年10月5日至2008年6月25日进行了“自动气象站雨、雾凇和冰冻防冻害观测试验”试验传感器(有加热装置)和业务用传感器(没有加热装置)均在观测場内，试验传感器架设在电接风铁塔上方并与业务用风传感器保持相同高度。试验期间恰逢2008年初全国最严重的低温雨雪冰冻灾害发生，从2月28日至3月16日业务用自动气象站风传感器(未加装防冻装置)连续17d冻结，试验用传感器(有加热装置)未发生一次冻结 　　6 结语 　　自动气潒站风传感器加热装置安装在传感器内部，对风流场不产生影响没有机械摩擦影响，不影响观测数据准确性加热装置的预期寿命及周期为 2a以上，可以随自动气象站检定周期进行检查维护同时，电阻加热丝装置具有易换性、易维护性、易维修和价格低廉等特点

引言 　　在各种生产现场都需要温度传感器实现温度的检测中，温度是一种最常用的控制参数但在一些危险的场合或物体移动的情况下，有线嘚温度传感器不仅布线复杂而且容易造成线缆脱落影响数据的可靠性近年来，蓝牙技术作为一种较成熟的短距离无线通信技术将它和單片机技术相融合设计无线温度传感器，可以方便、实时、可靠地将采集到的温度数据传输给控制终端保证了生产的顺利进行。 　　而苴经过功能扩展建立的无线传感器网络，能够适应更加复杂的测量现场 　　1 蓝牙技术简介 　　蓝牙技术是一种无线的数据与语音通信嘚开放性标准，工作在2.4GHz的ISM频段上采用跳频扩谱技术。蓝牙设备的最大发射功率可分为3级： 　　100mw（20dB/m）、2.smw（4dB/m）、lmw（0dB/m）当蓝牙设备功率为lmw时，其传输距离一般为0.1~10m当发射源接近或是远离而使蓝牙设备接收到的电波强度改变时，蓝牙设备会自动地调整发射功率当发射功率提高箌10mw时，其传输距离可以扩大到10om蓝牙支持点对点和点对多点的通信方式，在非对称连接时主设备到从设备的传输速率为721kbps，从设备到主设備的传输速率为57.6kbPs;对称连接时主从设备之间的传输速率各为432.6kbps。蓝牙标准中规定了在连接状态下有保持模式（HoldM0de）、呼吸模式（SniffMode）和休眠模式（ParkMode）3种电源节能模式再加上正常的活动模式（ActiveMode），一个使用电源管理的蓝牙设备可以处于这4种状态并进行切换按照电能损耗由高到低嘚排列顺序为： 　　活动模式、呼吸模式、保持模式、休眠模式，其中休眠模式节能效率最高。蓝牙技术的出现为各种移动设备和外圍设备之间的低功耗、低成本、短距离的无线连接提供了有效途径。 　　2 系统硬件结构 　　无线温度传感器主要由单片机控制单元、蓝牙模块、温度检测单元、接口电路及其它辅助电路组成系统结构如图1所示。控制单元凌阳单片机为整个系统的核心对检测到的温度数据進行转换、显示、传输，外扩4MBFLAsH用于存储程序和温度数据蓝牙模块包括蓝牙芯片、放大器、非平衡变压器（Balun）等，负责与蓝牙控制终端进荇无线连接和数据传输按键完成系统设置、复位等信息输人，测量的温度数据在传输到控制终端的同时在LED上显示并通过扬声器定时语喑播报当前温度数据和超限报警。 　　2.1 单片机控制单元 　　控制单元采用SPCE061A单片机工作电压为2.6~3.6V，工作频率为0.32一49.152MHz较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。该芯片内包括ADC、DAC、定时器/计数器、RAM、FLASH、ROM等器件具有一套高效率的指令系统和集成开发环境，并苴支持标准C语言可以实现C语言与凌阳汇编语言的相互调用，为硬件设计和软件开发提供了便利条件另外，芯片内置的2路10位精度的DAC再配合丰富的语音函数库，可方便地完成语音的播放非常适合于语音应用的开发。 　　2.2 温度检浏单元 　　温度检测单元采用D1S8B02型传感器是媄国DALLAS公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过编程實现9~12位的数字值读数方式DS18BZo与SPCEo61A单片机的接口电路如图2所示，由于DS18B20传感器支持“一线总线”接口因此只需将DS18B20信号线接到单片机的1位1/0线上即鈳，而且在1根1/0线上可以挂接多个传感器实现多点温度测量 　　为了提高抗干扰性能，采用外加电源方式对传感器供电 　　2.3 无线传愉控淛单元 　　随着蓝牙芯片单芯片的集成度越来越高和集成了芯片、Balun、晶振等各种蓝牙模块的面世，将蓝牙嵌人到其它数字化设备中也越来樾容易实现本系统无线传输由蓝牙模块BCM02实现，BCM02核心采用CSR（CambridgesiliconRadio）公司的BlueCoreZ一External蓝牙芯片外围扩展T晶振、FLASH、Balun、带通滤波器（BPF）、1.SV稳压电路，可以根据不同的应用场合快速开发模块符合蓝牙Vl.1标准，最大发射功率设计为2.smw（4dB/m）是一个二级蓝牙芯片，工作电压为3士0.3VBCMoZ通过UART口与单片机相連，为简化设计将所需的蓝牙协议栈和无线传输应用程序直接固化在蓝牙模块中，利用蓝牙提供一个透明的无线数据传输而单片机只偠设置好波特率等参数即可进行通信，传输控制由单片机完成 　　3 软件设计及流程 　　3.1 单片机软件设计 　　单片机软件部分主要包括主程序、中断子程序、测温子程序、转换显示及存储子程序、UART通信子程序、语音播放子程序等，为了降低功耗使用中断来唤醒单片机进行測温等工作，因此主程序部分比较简单主要负责系统各部分初始化和中断的调用，在系统初始化完成后就直接进人睡眠模式当中断到來时单片机退出睡眠模式，调用中断子程序实现测温、转换显示、温度数据的传输以及语音的播报和报警等功能 　　3.2 蓝牙应用程序设计 　　本系统是基于蓝牙的串口应用模型SPP（SerialPortProfile）实现无线数据的透明传输，在核心协议栈之上编写自己的上层应用程序CSR的蓝牙核心协议栈包括HCI、LZCAP、SDP、RFCOMM等，以固件的形式提供给开发人员用户编写的应用程序和协议栈一起运行在CSR嵌人式环境中。在CSR程序中不同任务之间可以异步哋发送消息，每一个任务在创建的时候可以让其中一个拥有消息队列其它的就把发给任务的消息提交给该消息队列，由任务调度程序自動运行获得任务的消息蓝牙模块上层应用程序流程如图3所示。 　　4 低功耗设计 　　作为无线传感器低功耗运行可以最大限度地延长设備的有效使用时间，为了获得最佳性能设计时在电源损耗和可用性方面必须根据情况权衡使用，除了选用低功耗器件外笔者从以下几個方面设计了电源管理程序以尽量减少无线温度传感器的功耗。 　　（1）由于无线温度传感器负责向控制终端传输数据因此何时进行数據采集、何时进行数据传输可以由控制终端决定，非常适合使用休眠模式和呼吸模式通过减少蓝牙设备在微微网中的活动达到节电的目嘚，并且控制终端一般接有持久的电源所以电源管理的开销由终端来负责比较合适。把控制终端作为主设备将电源管理程序设计在终端的应用控制层中，并由控制终端完成设备的查询、配对、建链等工作当无线传感器与控制终端配对成功并建立RFCOMM连接后进人休眠模式，此时主从设备仍然保持着RFCOMM信道只是不能发送和接收数据，休眠模式下信标间隔可设为15电流大概在lmA左右。当需要进行数据传输时退出休眠模式进人呼吸模式，通过呼吸时隙发送数据呼吸间隔可设为20~40ms，间隔过大会带来明显延迟当数据传输结束后再次进人休眠模式，从洏尽可能地降低能耗 　　（2）CSR的BlueCore芯片提供T独特的硬件节能方法—深度睡眠（Depslep）模式，进人和退出深度睡眠模式至少需要10ms通过按钮或事件进人深度睡眠模式很大程度上降低了损耗。当用户确定将有较长时间不使用无线温度传感器时可通过控制终端发送事件消息进人深度睡眠模式，需要使用时再通过消息快速退出在深度睡眠模式下电流一般可控制在50拼A左右。 　　（3）凌阳单片机SPCE06lA也可以应用CPU的睡眠模式苴A口具有键唤醒功能，将BCM02的PIOS与单片机的IOA7相连接当蓝牙模块退出休眠模式，发送指令进行数据采集时PIOSplc输出继电器高电平，通过IOA7电平的变囮产生中断来唤醒CPU进人工作状态  

引　言 　　微机械加速度传感器是一种典型的微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)在航空、航天、汽车等领域已得到了越来樾广泛的应用，但基于MEMS微加速度传感器技术的无线输入设备的研究和应用还不是很多微加速度传感器用于输入设备的潜在优势还没有得箌很好的应用。 　　鼠标是最常用的电脑输入设备随着PDA、笔记本、可穿戴式电脑等便携设备的流行，传统的鼠标已经满足不了移动办公嘚需要现有的滚轮式或光电式鼠标都需要一个平坦的工作表面，且自身的体积也比较大而基于微加速度传感器的无线鼠标则完全没有這个限制，它可以自由自在的在空中移动来控制电脑；可以做得很小便于携带，可以灵活地应用于各种场合例如：可以做成供残疾人使用的头戴式鼠标，供讲演者使用的移动式鼠标等 　　国外和港台地区有一些单位正在开展这方面的研究，例如：香港中文大学Lam等人提絀了一种基于微加速度传感器的虚拟键盘鼠标系统(MIDS)能同时具备鼠标和键盘的功能；Prince在他的专利中提出了一种输入设备的方案，用连在手指上的压力传感器来感测手指的动作从而控制电脑输入；英国伯明翰大学Humphreys等人研制了一种三维鼠标，利用回转仪可以控制电脑屏幕上三維立体的旋转本文采用美国AD公司成熟的微加速度传感器ADXL203，并集成Nordic半导体公司最新的射频收发器nRF2401和Atmel公司的ATmega16L微控制器开发新一代基于微加速度传感器技术的MEMS无线鼠标，探索微加速度传感器在输入设备上的应用技术并为进一步研究多维多功能的MEMS无线输入设备打下基础。 　　系统原理与设计 　　检测原理 　　目前常见的鼠标有2种，滚轮式和光电式滚轮式鼠标是靠滚轮的传动带动X和Y轴上的译码轮转动，来感測鼠标位移的变化；光电式鼠标是用一个自带光源的光电传感器跟随鼠标的移动连续记录它途经表面的“快照”，这些快照(即帧)有一定嘚频率、尺寸和分辨力而光电鼠标的核心——DSP通过对比这些快照之间的差异从而识别移动的方向和位移量，并将这些位移的信息加以编碼后实时地传给电脑主机 　　而基于MEMS技术的无线鼠标是用微加速度传感器实时测量鼠标运动的加速度，经过两次积分转换为位移信号传輸给主机来控制光标的移动，从而实现鼠标的功能 　　硬件设计 　　如图1所示，整个无线鼠标系统分为2个子系统远端子系统和主机端子系统。 图1 无线鼠标系统结构框图 　　远端子系统由微加速度传感器、微控制器和nRF2401射频收发器组成微加速度传感器采用美国AD公司生产嘚ADXL203微传感器，微控制器采用Atmel公司生产的ATmega 16L微控制器该微控制器附带有8路10位可编程的A/D转换电路，可以实时地将ADXL203加速度传感器plc输出继电器的加速度模拟信号转换成加速度数字信号 　　ADXL203加速度传感器在加速度为0时plc输出继电器电压为2.5V，为提高A/D转换的精度本文利用ATmega 16L内置的差分放大功能，用差分信号将这2.5V电压给滤掉并将差分后的电压信号放大到与A/D转换的参考电压相匹配。系统供电采用电器中常见的9V电池连接一个LM78M05穩压贴片得到恒定的5V电压，供各个模块使用 　　主机端子系统由nRF2401射频收发器，串行传输接口芯片和另一个ATmega 16L微控制器组成其中，RS232串行通信接口芯片采用的是Maxim2IC公司的MAX233芯片作用是将微控制器plc输出继电器的5V TTL/CMOS电平转换为EIA/TIA-232-E电平，以便与电脑主机进行串行(RS232)通信 　　软件与算法设计 　　鼠标在人的操纵下移动，微加速度传感器便会实时地plc输出继电器鼠标运动的加速度大小和方向ADXL203传感器的量程为±1.7gn ，电压灵敏度为1000mV/gn這个电压信号经过差分放大5.0/1.7倍后，通过微控制器A/D转换功能变成与加速度大小对应的数字信号加速度经过两次积分，便变成了鼠标移动的位移信号然后，再经过编码并通过nRF2401射频收发器将位移信号发射出去。 　　当加速度传感器plc输出继电器电压为a时经A/D转换得到的数字量夶小为 　　式中[ ]表示取整数；a为加速度传感器plc输出继电器的电压大小，VATmega 16L单片机最大采样速率可以达到15000次/秒，本文采用1000次/秒；即每1ms采样一佽每25ms便向电脑报告一次相对的位移改变量，以保证屏幕上鼠标指针运动的精确和平滑则每一次报告的位移改变量包含25次对加速度采样嘚数据。可以采用近似算法来对加速度信号进行二次积分得到位移信号。  　　编码的目的是将X和Y方向的位移改变量连同鼠标按键的实時信息，按照标准的Microsoft鼠标协议要求的格式进行编码以便最后发送到主机的信息能够被电脑正确识别，从而使电脑能正确处理发送给它的位移信号来正确控制鼠标光标的移动等动作。表1表示的即是标准的鼠标协议规定的三字节数据包格式第1个字节记录的是左右按键的信息和鼠标X，Y位移的最高2个字位的数据按键按下时，对应的位置1否则，置0；第2和第3个字节分别记录X和Y方向位移的低6位数据位移值的范圍取-127～+127，再大的位移改变量会自动溢出 表1　Microsoft标准鼠标协议数据包格式 　　系统的基本组件 　　MEMS微加速度传感器 　　本文采用美国AD公司生產的电容式微加速度传感器ADXL203，如图2所示该加速度传感器是利用各向异性刻蚀、阳极键合等硅整体加工工艺在硅材料上制造出来的，并在哃一个基片上集成一些外围电路对plc输出继电器的加速度信号进行放大调制等处理后，可以同时在X 轴和Y轴2个方向plc输出继电器精确的加速度信号 图2　ADXL203加速度传感器原理图 　　ATmega16L微控制器 　　ATmega16是Atmel公司生产的基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，本文选用ATmega 16L微控制器可以满足系统偠求，且存在比较大的扩展性 　　无线收发器件 　　本文采用Nordic半导体公司的nRF2401射频收发器来实现位移数据的无线传输。因为nRF2401的优异性能非瑺适合无线鼠标的设计并且，其内置的多点通信控制可以为系统提供很大的扩展空间nRF2401为2.4 GHz全球开放频段产品，采用0.18μm工艺设计 　　系統和算法的Matlab模拟 　　AD公司给出了ADXL203微加速度传感器的Simulink模型(参见AD公司主页)，本文以此为基础构建了基于该微加速度传感器的无线鼠标系统模型，如图3所示 图3　无线MEMS鼠标系统的Simulink模型 　　其中，方框内的子系统模型即是封装好的ADXL203微加速度传感器模型模型最后将采样的加速度值存入文件中，然后通过编程来模拟微控制器中运行的不同积分算法，用Matlab来图示各个算法的模拟结果对于系统算法的比较和选择有很大幫助。 　　上文通过假设每一次加速度采样间隔内鼠标做匀加速度运动提出了一种二次积分的近似算法，便于编程实现可以利用鼠标系统的Simulink模型，结合编程模拟该算法来考察它的精确性。 　　程序取采样周期为1ms发送周期为25ms，最后Matlab模拟的结果如图4和图5所示。 　　由圖4和图5中可以看出：由于该二次近似积分算法作了很大的简化再加上加速度传感器的噪声干扰和信号延迟、A/D转换的误差等多方面的因素，当鼠标位移较大时存在一些误差。但当鼠标位移在12cm以内时精确度是非常理想的，这足以满足鼠标的一般应用更大的移动距离可以通过改变二次积分的算法来实现。 　　光电和滚轮式鼠标的分辨力通常用dots per inch (DPI)来表示即每英寸(2.54cm)的点数，它表示鼠标在物理表面上每移动1英寸(約2.54cm)光学传感器所接收到的坐标点数。由于光学引擎中CMOS矩阵的像素密度和透镜的放大倍数限制常见光电鼠标的分辨力一般在200～400DPI。对于MEMS鼠標可以用鼠标每移动1英寸(2.54 cm)对加速度采样的次数来表示分辨力的大小。 　　MEMS鼠标中微控制器对加速度的最大采样速率可以达到15000次/秒本文呮需采用1000次/秒时，取鼠标1s移动的位移为10cm则鼠标的分辨力便达到了/10=254DPI，已经达到了常见鼠标的分辨力并且，更高的分辨力可以通过提高加速度的采样速率来实现理论上，最大值可以达到×254=3810DPI远远高于一般光学鼠标的分辨力。 图4　X轴的鼠标实际位移与模拟位移对照图 图5　Y轴嘚鼠标实际位移与模拟位移对照图 　　结束语 　　本文详细讨论了基于微加速度传感器的MEMS无线鼠标的软件、硬件设计和系统构成并给出叻Matlab环境下系统的simulink模型和算法，模拟的结果证明：无线鼠标的设计是合理可行的文中提出的二次积分近似算法是简捷有效的；文中讨论的②维鼠标的设计技术，能为进一步研究多维多功能的MEMS输入设备打下很好的基础本文选择硬件时，充分考虑了系统向多维和多功能扩展的鈳能性可以在此二维鼠标的基础上再添加一些器件，构成功能更多更完善的MEMS输入设备例如：可以再添加一个微加速度传感器来感测Z轴嘚加速度，从而实现三维鼠标可以实现对三维立体旋转等的控制；也可以利用nRF2401射频收发器内置的多点通信控制的特性，再多增加几个接收模块可以同时控制多台主机，或多增加几个发射模块用几个输入设备来控制同一台主机，以适应不同应用场合的需要

一、前言 　　 天铁冶金集团有限公司焦化厂现有58型焦炉两座和JN43-80型焦炉一座，以及配套的备煤、煤气；净化、辅助化工原料回收、污水处理等一套完善嘚生产系统年产焦炭112万吨，焦炉煤气5亿立方米焦油45000吨，粗苯13000吨硫酸铵15000吨，以及日处理污水2400吨的能力 　　 　　随着焦炭产量提高，煤气收集压力增大原抽气鼓风机一运两备的运行方式在夏季高温天气情况下已不能满足生产要求，主要原因是煤气压力增大、温度增高若不能及时排出将可能发生爆炸。焦炉生产工艺中集气管煤气压力的控制效果将直接影响焦炉的生产。如果炉内压力过高会导致焦爐冒黑烟，煤气外泄严重污染环境，给现场工人的工作和健康造成极大影响和危害；如果炉内压力过低炭化室将出现负压操作，会吸叺大量空气浪费大量的煤气，严重影响焦炭和煤气的产量和质量并且长期负压操作将会影响焦炉的正常生产及寿命。 如果要鼓风机实施两运一备运行方式通过调整回流阀（也称小循环阀）的开度来调节煤气总管压力，由于鼓风机前后压差较大使得调节阀轻微动作，總管压力就会发生剧烈波动超过工艺容许范围。因此会引起回炉煤气压力及外网用户煤气量均发生剧变造成焦炉煤气量不足或外网用戶不能正常生产，并且煤气回流造成能量浪费通过多方调研，焦化厂的技术人员提出使用变频调速来改变鼓风机转速从而调节集气管嘚压力方案。 高压变频器的产业化在80年代中期才开始形成但随着大功率电力电子器件的迅速发展和巨大的市场推动力，高压变频器十多姩来的发展非常迅速使用器件已经从SCR、GTR、GTO发展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范围从几百kW到几十MW技术已经成熟，可靠性得到保证应用越来越广。天铁冶金集团有限公司焦化厂在考察对比了国内外多家高压变频器生产厂家后,决定选用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A系列高压變频器 ARSVERT-A系列高压变频器性能稳定,可靠性高,并且已在电力、冶金、石化、市政供水、水泥等多个领域成功应用，得到了用户的普遍认可和市场的长久考验 二、系统方案设计 1.系统电气设计 　　 天铁集团焦化厂有三台D/0.887煤气鼓风机，平时采用一运两备方式夏季才用两运一备方式。根据实际工况要求设计主回路电气结构图选用HARSVERT-A型高压变频器一拖一和一拖二成功方案。 　　 1.1电气主回路原理 　　 　　   　　 以1#鼓风机為例说明工作原理是由3个真空接触器KM11、KM12、KM13以及2个高压隔离开关QS11、QS12组成（见图一），其中KM11、KM12、KM13为高压真空接触器用于变频和工频的电动切换。QS11和QS12为高压隔离开关一般情况下处于合闸状态，仅在变频器检修时拉开用于电机工频运行情况下对变频器进行安全检修。3#、4#风机嘚主回路工作原理也类似 特点： 　　 1）可以实现工/变频自动切换功能。在变频器出现严重故障时系统能够自动切入工频电网中，断开變频器时负载不用停机，满足现场不能停机要求 　　 2）易实现一运两备和两运一备运行方式。即一台变频运行一台变频备用，一台笁频备用；两台变频运行一台工频备用。 　　 1.2　HARSVERT-A高压变频器采用单元串联多电平电压源型拓朴方式 　　 其优点是采用输入多重化设计高次谐波含量非常小，plc输出继电器采用单元模块串联使得谐波含量极低，在无plc输出继电器滤波器的情况下可使THD<0.3％，堪称“完善无谐波”高压变频器；极低的转矩纹波和电机噪声；功率因数可达0.95；对电机绝缘无损害电缆长度无限制；便于冗余设计。中文操作界面便于维修 　　 2.自动化网路设计 　　 控制系统由主控PLC、旁路柜控制PLC、高压变频器、上位机组成。其中主控系统采用西门子S7-300PLC、旁路柜内置西门子S7-200-PLC、仩位机监控选用组态王软件通讯网路在底层采用Profibus DP总线，主控PLC和上位机监控系统采用以太网通讯西门子S7-300PLC作为整个系统的控制核心，处理囚机界面对系统的各种请求对整个系统的参数进行监控，实现对集气管压力的PID调节维持管网的压力恒定。自动旁路柜集成有S7-200PLC,完成变频笁频切换功能上位机系统采用用户熟悉的组态王监控软件，与PLC的连接采用以太网方式考虑现场工况，对安全性、可靠性、稳定性要求嘟很高我们现场控制级采用Profibus DP总线连接，监控操作级采用Ethernet方案接入焦化厂局域网主服务器系统，实现远程监视配置上：西门子S7-200配置EM277 Profibus 总線模块，S7-300选用315-2 DP,并配置CP341-1T 以太网模块PLC集成的DP接口用于连接S7-200，以太网模块CP343-1T用于和上位机的以太网连接 　　 控制网络具有如下特点：良好的稳萣性、扩展性、软硬件的开放性以及友好的人机界面，上位机按冗余控制配置等优点 　　 （系统网络图）   3.软件设计 　　 上位机系统选用亞控公司生产的组态王软件。该软件具有友好的人机界面支持以太网络。可以很方便的实现远程监视等功能报表、报警功能强大，支歭OPC支持多种型号的PLC通讯。 　　 软件设计过程中由于上位机的程序组态王不直接支持西门子的以太网通讯协议，因此需要利用OPC Server来作为过渡这样也使得局域网上的机器可以方便调用该机的参数，便于远程监视 　　S7-300 PLC采用Step 7软件编程。软件采用模块化编程方式把系统的各个笁作编成一个个功能块，在一个OB中调用方便易用，便于用户理解修改支持梯形图、语句表。采用一些容错程序设计加强系统的稳定性。 　　 4.主要控制设计 4.1 油路冷却系统自启控制 　　 每次鼓风机启动前先启动液压油泵让油流入升速器中，冷却摩擦产生热量否则鼓风機不能启动。在运行中如果主油泵压力达不到要求辅助油泵自动启动，并能根据油温自动加热并对油路的堵塞情况、不同点的油温检測。 4.2 鼓风机变频、工频自动切换控制 　　 一台鼓风机变频运行当变频器故障跳闸时，系统会自动切换工频运行同时，小循环回流阀立即打开机前煤气压力控制靠调节的小循环阀开度来实现。为了减小机前压力无扰动切换小循环开度初始值设为50%。 　　 4.3 两台鼓风机无扰動切换控制 　　 当1#鼓风机变频运行要停机检修变频器或风机时，投入3#鼓风机操作先用2#变频器启动3#鼓风机，同时停 1#变频器由于机前压仂实现PID闭环控制，使得1#变频按照设定的减速时间平滑停车，进口阀门流量缓慢减小相反，3#鼓风机按照设定加速时间转速平滑上升，進口阀门流量缓慢增加这样保证机前集气母管压力恒定，实现两台鼓风机无扰动切换解决原控制系统下两台鼓风机切换时产生的系统管网压力发生剧烈波动的问题。（详见系统流程图） 　　 4.4 机前压力PID闭环控制 　　 对于压力、流量等被调参数来说对象调节通道时间常数T0較小，而负荷又变化较快这时微分作用和积分作用都要引起振荡，对调节质量影响很大故不采用微分调节规律。因此焦炉煤气压力洎动调节控制、小循环阀自动调节都采用PI调节。P值越大比例调节作用越强，I值越小积分作用越强 　　 4.5 压力传感器掉线控制 　　 对于一些可靠性要求非常高的控制系统，被控对象提出多点采集的理论因此在机前母管上取两个压力采集点。把这两点的压力值送入PLC S7-300中比较洳果差值大于某个值，就认为压力值小的传感器故障这样保证采集压力值的准确性，从而保证系统可靠性 　　 4.6 紧急故障预案措施 　　 皷风变频控制系统在主控室设计有紧急操作箱。在控制系统瘫痪情况下操作转换开关，通过硬连接线断开变频器上下接触器甩开变频矗接工频启动，小循环系统自动倒入原来老控制系统以防止事故扩大。例如：Profibus总线电缆故障了鼓风机处于失控状态，机前压力靠风机慣性缓慢减小这时控制系统会发出声光告警，报通讯故障需要人工迅速干预切换为老控制方式下。 　　 4.7 两台上位机监控系统热冗余控淛 两台上位机同时监控整个系统当主上位机A故障退出时，从上位机B仍然能实时监控系统这样保证系统的安全性、可靠性。 　　 三、结束语 　　 用高压变频器控制鼓风机实现鼓风机机前集气母管的压力恒定控制，大大改善了焦炉生产及现场环境完全达到了生产工艺要求。PLC控制技术、PROFIBUS总线技术和高压变频技术的完美结合使得集成自动化程度高，运行稳定操作简单，节能高效明显等优点解决了两台皷风机并列运行靠调节回流阀无法实现压力恒定和相互无扰动切换，这个始终困扰焦炉生产的难题 　　 焦炉鼓风机高压变频器控制系统嘚成功应用，对于改善环境、提高煤气回收量和质量都具有很高的经济价值，值得推广  

据IHS公司的最新MEMS市场研究报告，由于市场对宽带互联网服务的需求持续激增预计2011年以及随后几年光MEMS销售额强劲增长。光MEMS是超高速光纤网络中的关键部件 光MEMS被视为MEMS市场中的高价值应用領域，预计该领域2011年将从去年的1.699亿美元扩张到2.118亿美元增长24.7%。IHS iSuppli公司的研究显示今年的增幅小于2010年的48.3%，主要是因为第一至第三季度经历库存修正2010年市场过热导致库存上升，今年供应商为了削减库存而降低产量 明年销售额增长将更为强劲，预计上升32.5%至2.807亿美元如图1所示。總体来看年复合年度增长率将达20.5%。   光MEMS是光通信网络中的关键部件光通信网络提供高容量并可降低成本，可用于互联网、视频与多媒体互动以及高级数字服务推动光MEMS增长的关键因素，是光纤入户技术得到更加广泛的采用以在网络中传输更多的数据流量。但是中国宽帶快速发展，以及网络中的视频流量急剧增加也是重要的推动因素。 尤其是从非MEMS技术转向基于微型MEMS激励器以提高性能，将刺激上述增長例如，最近三年MEMS在可调光衰减器(VOA)中的应用稳步增长，2008年占17%2009年上升到26%，2010年上升到44%VOA用于调节光功率大小，防止过载 光MEMS也用于重新配置现有网络，作为增加新光纤的替代方案波长选择开关可重构光加/减复用(WSS ROADM)可增加客户端互连的灵活性，而可调滤波器使网络变得更加敏捷 到2015年，主要MEMS市场将是：WSS ROADM届时销售额将达2.79亿美元；VOA器件，销售额将达8600万美元；交叉连接用于把光信号从输入转到plc输出继电器光纤，规模将达3100万美元；可调滤波器将达3000万美元。 基于MEMS的WSS

21ic讯 日前德州仪器 (TI) 宣布推出首款最新系列集成型三相无刷电机前置驱动器。该 DRV8301 是目湔市场上集成度最高的前置驱动器与性能最接近的集成解决方案相比可将板级空间锐减达 60%。它可驱动 10 A 以下至 60 A 的外部 FET支持电流可扩展性、更高散热性能，以及无刷 DC(BLDC) 及永磁同步电机 (PMSM) 应用（如通风泵、医疗泵、商用冰箱制冷系统、机器人、电动工具、电动自行车以及其它大扭矩工业电机控制应用等）的更高效率 高度集成型 DRV8301 可在提高可靠性的同时，减少板级空间与材料清单降低系统复杂性。除全面保护型三楿无刷栅极驱动器之外它还包含为 C2000? Piccolo? 等系统微处理器 (MCU) 供电的 1.5 A 降压稳压器、2 个可为电流测量提供集成型输入与反馈电阻器的电流感应放夶器，以及通过 MCU 进行器件配置的 SPI 接口等 主要特性与优势 ? 三相无刷栅极驱动器：通过 8 V 至 60 V 单电源提供源极达 1.7 A、汲极达 2.3 A 的栅极驱动电流，可調节压摆率与停滞时间来优化性能； ? 1.5 A 降压稳压器：工作电压介于 3.5 V 至 60 V 之间该稳压器可为 MCU 或其它系统组件供电； ? 2 个双向电流感应放大器：包含可调增益、plc输出继电器失调以及 DC 校正电路系统，可缩小板级空间降低系统成本。DC 校正电路系统可最大限度地减少 DC 失调和温度漂移提高电机性能； ? 全面保护：2 级散热、逐周期过流保护、欠压以及提供详细故障反馈的贯通保护，可降低设计复杂程度提高系统可靠性。 技术使设计人员无需了解电机参数便可在数秒钟内启动电机。 采用 14 毫米 x 8.1 毫米 HTSSOP 封装的 DRV8301 现在已开始供货为简化基于硬件的器件配置，集成型三相无刷电机前置驱动器DRV8302将于2011年第三季度开始供货

据国外媒体报道，即将迎来911恐怖袭击事件十周年这是令全球人民无法忘记的夢魇，人们想到911事件就会联想到恐怖分子劫持班机的情景：一伙恐怖分子手持刀具潜入班机胁持驾驶员或者尝试完成自杀式撞机任务。倳隔十年为了避免此类恐怖事件的再次上演，科学技术的提升起到了很大的作用 　　当恐怖分子冲至驾驶舱，传感器会发出警报通知哋面反恐工作人员他们将远程遥控班机驾驶，确保进入不间断自动驾驶模式并将飞机着陆在一个安全的地方，海豹突击队会冲上航班逮捕或者击毙恐怖分子 　　美国政府文档、期刊文章以及反恐专家认为，这并非是人们的突发其想或者异想天开借助最新科学技术即將成为现实，也成为预防恐怖袭击事件的法宝航班远程控制技术即将实现，可潜在阻止类似911恐怖袭击事件再度发生 　　高级电子监控系统等防御技术可拦截潜在的恐怖分子进入航班，从而对机组人员提供保护措施避免航班飞行中途停止遭受袭击。但是反恐专家称目湔仅是预防类似911事件的攻击方式是远远不够的，未来的恐怖袭击很可能采用意想不到的攻击策略和方法 　　为此，反恐专家计划利用最噺科学技术来防御更多的恐怖袭击其中包括：肩载导弹等。目前研究人员正在研制预防攻击软件系统，但该系统应用于航空防御系统仍需时间进行测试美国安全防御专家布鲁斯-施奈尔(Bruce Schneier)说：“未来恐怖分子很可能再次针对航班实施恐怖袭击，虽然在过去的十年里他们未缯得逞但并不代表他们未来不会实施攻击。” 　　1、远程控制航班系统 　　美国一项专利文献显示航空巨头波音公司现已研制一种应鼡于航班飞行的远程控制技术，该技术可避免类似911恐怖分子袭击世贸大厦的恶性事件发生从而避免接近3000人死亡。 　　然而波音公司发言囚道格-阿尔德(Doug Alder)在电子邮件回复中表示公司当前并未计划研制该项技术。据德国南德日报称欧洲一些航空公司现已涉足此项技术领域，其中包括：“空中巴士”和西门子公司它们已研究这项技术多年时间。 　　2、生物监控器 　　生物监控器能够阻止恐怖分子劫持和轰炸飛机从而在第一时间阻止恐怖分子登机。美国机场现已装配了爆炸跟踪探测器可以彻底检查乘客的双手和行李是否有爆炸物，富有争議的扫描图像系统可以显示乘客衣物内是否隐藏着武器或者爆炸物据悉，近期这种富有争议性的扫描图像系统进行了软件升级可屏蔽塖客的身体轮廓。 　　美国加利福尼亚州大学退休心理学家教授、安全顾问保罗-爱克曼(Paul Ekman)发表一份评论文章称研究人员现计划将机场复杂嘚视频监控系统和测试面部表情说谎分析软件结合起来。他还指出远程扫描血压和心率变化可增大监控有效性。 　　3、远程视频监控 　　为了避免恐怖分子实施突袭专家正在研制其它防御策略。例如：欧洲研究人员正在研制一种机载监控系统其中包括位于机舱的监控器和摄像机。该项技术任务被称为欧盟未来欧洲环境航班安全计划 　　该机载远程视频监控系统的软件系统可分析乘客的面部表情和可疑举动。 　　4、配备非致命性激光器的空中警察 　　2002年美国国会表示美国政府正在计划部署空中警察，他们将配备非致命性激光器该武器与“激光应枪(PHaSR)”十分相似。通过脉动光线可使恐怖分子短暂失明失去方向感 　　这种激光武器可使空中警察即使在数量不及的情况丅，也能不危及乘客安全将劫机分子制服 　　5、超薄防弹衣 　　未来为了提高机组人员和乘客的安全性，可能会对空中警察和乘客配备防弹衣美国密歇根大学化学工程研究人员通过粘合300层粘土和聚合物研制出一款纤薄、超强防御性的防弹衣。 　　同时美国、欧洲和中國的其它科学家正在积极研制新型防弹衣，他们现已将普通棉花和超硬硼物质结合起来形成硼纳米管织物其质地非常轻而柔韧性较强，穿着起来像一件内衣可避免未来反复穿着，且能抵御子弹攻击 　　6、反便携式防空系统 　　一些专家认为，未来恐怖分子不太可能像911倳件那些劫持飞机撞击大楼但并不意味着恐怖袭击事件就此结束。他们很可能在市郊或者机场附近采用便携式导弹攻击航班目前，一種反便携式防空系统技术可使用红外线来干扰导弹导航系统并且经证实十分有效。  

摘要：对无线传感器网络经典的LEACH路由算法作了分析提出了一种改进型算法。通过仿真改进后的LEACH算法提高了传感器网络的能效，延长了系统的工作寿命 关键词：无线传感器；路由协议；LEACH 0 引言     传感器网络通常由覆盖一个地区的若干传感器节点组成。每个传感器节点独立进行数据收集及处理并将得到的数据通过无线连接传送到网关节点，再由网关节点向互联网发送对于传感器网络，路由协议设计是很具挑战性的首先，节点没有全球唯一的标识符传统嘚互联网路由协议无法应用在传感器网络中；第二，传感器网络中的所有节点都是源节点向唯一的目的节点Sink发送数据；第三，由于在被測对象内部或附近部署了大量的节点它们采集到的数据是相同或相近的。这就需要路由协议具有数据融合力以节约电能，提高带宽利鼡率；第四节点具备处理能力。节点的电能存储能力是很有限的需要强大的资源管理和任务调度能力。因此传感器网络的路由协议昰与传统网络截然不同的。 LEACH协议的随机簇头选择分布不均匀而且LEACH协议是根据节点曾经担当簇头的次数来决定是否担任簇头而没有考虑节點的剩余能量；同时，LEACH网络协议在节点数量大的无线传感器网络中使用时会采集大量的冗余数据这样会使网络由于处理大量的冗余数据洏使网络能耗大大增加，缩短了网络的生存周期     LEACH-C(LEACH-centralized)是集中式的簇头产生算法，由基站负责挑选簇头因为无线传感器网络中使用节点数量夶，节点覆盖密度也大这样无法避免地使单个节点采集的数据与整个无线传感器网络采集的数据有很大的关联性。而用户需要的并不昰所有的节点采集的数据(包含冗余数据)，而只是对发生事件的描述——利用网络数据集分析出的被观测区域正在发生的事件状况 2 可以对LEACH協议进行改进，在成簇阶段(setupstate)之前插入一个以节点能量为判断标准的筛选过程，将节点的剩余能量与网络的平均能量相比较一旦判断出夲节点的能量大大的低于网络的平均能量，宣布节点在接下来的循环进入休眠状态直至新的成簇阶段到来时才重新开启节点并再次进行篩选。同时对成簇阶段的非簇内节点，在接下来的循环中使其进入休眠状态直至新的成簇阶段到来时才重新开启节点     能耗设置方面，莋了如下设置：发送节点的能耗包括启动收发机能耗和放大信号能耗；接受节点的能耗设置为启动收发机能耗如图1所示。     从图1可以看出：每处理k个bit的信息需要消耗的能量为Eelec*k，而信号放大能量需要由信号传播的距离决定εamp为放大系数。我们可以把距离分作两种：信号在簇内部传输时我们视其为自由空间传输，此时信号收发机的能耗为：为簇间传输距离     在能量筛选算法中，我们指定了一个能量门限(pthresh_)判斷节点能量在网络中的地位： pthresh_的表达式能够将本节点的能量在网络中的地位清晰地表示出来当能量门限取1时，意味着本节点能量远远低於网络中节点的平均能量此时我们就可以设置节电关闭其无线收}