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中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)16-4406-02

Fixed Telephone Communications-based Intelligent Home Network

WU Wei

(China University of Petroleum (East China),Internet and Education Technology Center, Qingdao 266555, China)

Abstract: Based on the fixed telephone network to facilitate the deployment of ADSL and other technologies have inherent advantages in the Home Network's current development environment, you can transfer as the primary way of communication.Home Network, to meet the modern home for remote security monitoring, intelligent control of household appliances, power and other energy saving, as well as the needs of a variety of interactive smart appliances; the same time, the family intelligence network related technology can also be networked as part of property solutionspromotion of reference.

Key words: ADSL; intelligent home network; the internet of things; UPNP

基于固定電話線路的ADSL接入技術是當前電信網絡接入的主要方法,而當下流行的家庭智能網絡,遠程控制和監測是其關鍵基礎功能,必須依賴一種便于部署的主流接入技術。基于固網的ADSL接入方式來部署家庭智能網絡,可以很好滿足現代家庭對家庭安防,智能控制等的要求,結合RFID技術,還可以實現家庭物聯網的簡單應用。

1 ADSL寬帶接入技術概述

ADSL技術能利用現有的電話線路進行信號傳輸,其最高速率:下行最大帶寬為8Mbps,上行最大帶寬為1Mbps。由于現有固話銅線網的用戶數目十分龐大,而ADSL能對現有的市話銅線進行充分的利用。因此具有部署方便的特點。

ADSL接入方案在網絡拓撲結構上較為先進,每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連,它的結構可以看作是星型結構,其數據傳輸帶寬是由每一用戶獨享的。其網絡拓撲也決定其安全性,可管理性的優勢較為突出。

由于ADSL網絡的特點,所以可以基于此作為家庭智能網絡到互聯網絡的接入方法。

2 家庭智能網絡概述

家庭智能網絡又成為智能家居系統,一般指利用微處理電子技術,來集成或控制家中的電子電器產品或系統,例如:照明燈、咖啡爐、電腦設備、保安系統、暖氣及冷氣系統、視訊及音響系統等。家庭智能系統主要是以智能網關接收來自相關電子電器產品的訊息后,再以既定的程序發送適當的信息給其它電子電器產品,或根據決策發送提示給用戶。隨著網絡技術有智能家居的普遍應用,網絡家電/信息家電的成熟,家庭智能系統逐漸由單純的家庭自動化產品向智能化網絡化發展,用以實現包括家庭安防,遠程控制,智能交互在內的高級功能。

3 家庭智能網絡組成

家庭智能網絡一般來說由三大部分組成:智能網關,通信部分,終端控制器。其組成見圖1所示。

智能網關是家庭智能網絡核心,其主要功能包括遠程控制信令的接收和轉發,家庭內各種設備的互聯協議轉換,各終端狀態的收集及智能決策。一般來說,手機或遠程PC等設備通過互聯網訪問家庭中的設備,其實是由智能網關提供的設備映射。也就是說,智能網關是作為唯一的被訪問設備,通過此設備,提供了訪問其它控制終端的橋梁。

智能網關可以根據家庭面積大小進行級聯,由此從在主網關和分網關的說法,在使用UPNP作為互聯協議的時候,分網關一般為UPNP Bridge,主要負責非TCP/IP設備的管理,信息收集和轉換。

通信部分是智能網絡的骨干。一般來說,通信網絡包括:網絡接入的出入口即ADSL網關,此設備可以包含在智能網關內部實現,也可單獨實現;內部網絡互聯設備,如協議轉換器,802.11b/g/n無線AP設備,有線網絡線路,藍牙設備,ZigBee適配器。通信部分作為聯通內部網絡的神經系統,作為終端設備和智能網關之間溝通的途徑。

終端控制器是終端設備的統稱,有的設備如PC,智能手機,CE家電設備已經具備網絡連接能力和運算能力,其控制器一般是基于UPNP的軟件程序;而很多設備,如空調,電飯煲,智能吸塵器等不具備先天的通信能力,則需要一個硬件適配器完成和智能網關之間的通信,并完成對設備的控制功能。

4 智能網關的體系

一個智能家庭網關是一個信息處理系統,連接在網絡各節點的設備是組成系統的各單元。控制平臺一方面輔助不具備信息化條件的設備實現信息化,即提供信息處理的能力;另一方面又提供統一的信息交換接口及控制規則,從而實現從內部家庭網絡到Internet信息的互通。一般來說,通過瀏覽器+WEB Server+CGI為輔助技術設計并實現家庭網關。

家庭網關類似于一個龐大的計算機系統,所有的家庭設備都連接在上面,受它的集中控制。總體而言,網關要起到三個功能:

1) Internet接入功能,包括路由、NAT(地址轉換)等等;

2) 家庭網絡中各種通信協議之間的轉換,以及家庭網絡系統與通用協議之間的轉換;

3) 運行家電管理軟件,將使用不同通信協議的家用電器都接入到家庭網絡中,并統一管理起來;

由此可見,智能網關是家庭網絡中物理上和邏輯上的核心。

5 家庭遠程安全監控

家庭安防一般有兩類要求,一種是將家中的報警信息發送到指定位置,一般是手機或某個網站;另一種是可以遠程巡視家庭環境。

此種業務應用中,終端設備為攝像頭和各種門窗報警傳感器,通過中間協議轉換和互聯后,統一接到家庭智能網關受其控制。如示意圖3所示。

當家人外出,使用遙控器開啟安全警戒。此時,如有人通過門窗進入,則相應的門磁,窗磁終端將信號發送到智能網關,智能網關將信號進行“語言―信號”翻譯后,發送位于互聯網上的實時網關服務器,由其發送到用戶手機。

如果家庭成員外出過程中想查看家中的環境,可以通過手機WAP網或專用手機J2ME軟件訪問家庭媒體網關,此時可以選擇性地查看位于不同位置的攝像頭畫面,從而對家中進行全方位監控。

如果需要查看歷史畫面,一般需要在智能網關下掛接視頻存儲設備,智能網關可以根據設置的時段,清晰度對攝像畫面進行保存。

6 智能家電控制

家電控制是智能家庭網絡的基本功能,手機或遠程PC通過對智能網關web頁面的訪問,可以控制開啟,關閉,調節家電的運行狀態,比如在下班前提前開啟空調對室內進行加溫,查看電燈的開關狀態或關閉離家時忘記關閉的燈泡等。

將智能網關進行除固網通信外的擴展,比如加裝GPRS通信模塊或3G通信模塊,用戶就可以直接通過手機短信方式控制家庭中的終端設備;即使不安裝無線通信模塊,也可以利用位于Internet上的手機業務網關進行控制。這樣就可以通過多種方式實現對家電的控制。

7 家電智能交互

家電智能交互式是家庭智能網絡中的最新應用方向。

在此系統中,通過RFID終端適配設備,可以接收各種貼有RFID標簽的物體狀態。比如,利用RFID技術,家庭智能網關可以動態獲取冰箱中食品的保質期狀況或保有量,到達一定的設計時限后,可以在用戶觀看電視,使用家庭PC過程中發送提示信息,也可在用戶外出時發送短信進行提醒;通過連接體重計的傳感器,可以記錄體重變化趨勢,從而在用戶訪問智能網關時給出相應的健康警示。

8 結論

基于固網通信的家庭智能網絡,可以以低廉的價格實現智能家居系統,完成對家電設備的控制并實現家庭安防,利用RFID技術,還可以實現家電智能交互。結合實際情況,通過對智能網關擴展不同的通信單元,也可以將系統通過GPRS,3G網絡完成連接控制,從而提供了系統的普適性。

參考文獻:

[1] 劉偉.寬帶綜合接入技術[M].北京:科學出版社,2007.

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1 引言

近年來，物聯網的迅速發展使得具有網絡功能的設備進入家庭，家庭自動化技術得到空前發展，許多重大研究已進入家園自動化領域。文獻[1]介紹了一種基于Java的家園自動化系統，其控制中心為一臺高端PC機，價格昂貴。文獻[2]介紹了一種基于藍牙技術的家園自動化系統，由一個主控制器和許多藍牙子控制器組成，眾多設備共享單一藍牙模塊導致了訪問延遲。文獻[3]利用固定電話遙控家庭設備，不具有圖形用戶界面，給用戶操作帶來很大的不便。文獻[4]介紹的控制器使用了一種手套感應手勢來連接系統，手勢的不準確將導致系統無法闡釋指令，且易導致用戶疲勞。

本文介紹的一種家庭智能控制系統能有效地解決以上問題，實現成本低、界面友好及操作便捷。該控制系統運行在HTPC（Home Theater Personal Computer）上，集電視播放、娛樂、信息處理、物聯網設備管理和控制于一體，主要分為電視、娛樂、信息處理、物聯網設備管理、照明管理、家電控制和安防管理模塊，是智能家居系統的核心設備。該系統的優勢在于利用原有的家用設備——電視機來實現靈活便捷的智能家居控制，運行在該平臺上的虛擬家園結合了真實環境，適用于家庭中的各類成員。

2 系統工作原理

2.1 系統體系結構

該智能控制系統的體系結構如圖1所示，系統運行在HTPC上，通過與電視機顯示器的連接輸出電視信號可實現電視播放；通過IR（紅外接收模塊）接收來自遙控器的紅外指令，實現遙控器對電視機的控制；通過Wi—Fi與網關通信，網關的作用是對來自異構網絡的數據進行轉發，實現在家庭智能控制系統上對ZigBee終端設備的控制與監測以及對網絡狀態的查詢。

圖2中，

①HTPC發送消息到網關請求建立連接，將狀態變為Send，等待網關回發消息，如果等候超時則將狀態變為Fail；

②網關收到消息后發送確認消息，將狀態變為Rev，等待HTPC發送數據；

③HTPC收到網關的確認消息后開始傳輸數據，最后一個數據包包含Fin標志消息，網關收到該消息后確認數據接收完成，并關閉連接。

家庭智能控制系統被動接受通訊過程主要存在于通知、報警等場景，其過程如圖3所示：

圖3中，

①網關發送消息到HTPC請求建立連接，如果超時則將狀態變為Fail；

②HTPC收到消息后發送確認消息，等待網關發送數據；

③網關發送數據到HTPC。

3 系統設計與實現

3.1 系統硬件結構

該系統硬件主板的選擇基于以下幾點要求：

（1）為了實現原有的電視視頻播放，系統要支持RCA視頻輸出，為電視機顯示器提供視頻輸入；

（2）為了滿足高清電視的市場化需求，系統硬件主板需提供1080P硬解/編碼；

（3）為了在應用層實現虛擬仿真現實，要求硬件主板有較好的處理能力，具備足夠的存儲空間；

（4）為了適合于家庭中的各類成員，系統需具備便捷的可控性和可操作性，該硬件主板要求支持輔助設備的接入，包括耳機、鍵盤、鼠標等。

圖4是該系統的主板硬件結構圖[5]，它不僅可以很好地滿足家庭智能控制系統對硬件主板的要求，而且具有較低的成本。TCC9301采用ARM11內核，主頻600MHz，提供1080P硬解/編碼；主板支持1G的NAND閃存，有512MB DDR2的存儲空間；主板提供多USB接口，可支持輔助設備的接入。

3.2 功能實現

該系統基于Android操作系統，從高層到低層分別是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux核心層，通過Android SDK（Android軟件開發包）使用Java作為編程語言來開發應用程序。

由于涉及的模塊較多，本文僅介紹物聯網部分。該部分主要實現家庭物聯網設備與智能控制系統的關聯，在該系統平臺上的操作可使物聯網終端設備產生相應的響應，包括控制終端設備以及提取狀態等。主要通過以下幾個步驟來建立關聯：

（1）程序啟動時從網關讀取設備配置表，初始化界面；

（2）以向導的方式設置房間信息和設備配置，與硬件設備建立關聯；

（3）生成房間—設備配置表并發送到網關。

圖5中，左邊區域是房間的列表，右邊是房間的預覽圖。預覽圖分上下兩部分，上面是房間和已添加設備的圖片，下面是設備列表。設備列表中的信息是預置的，包括不可調光燈、可調光燈、電視、空調等，每個設備從屬于一種設備類型，對應一個模塊。設備類型分為監測類、控制類。監測類是只讀取數據并上報到網關，主要應用于室內安防；控制類是既發送狀態數據也接收控制指令，主要應用于家電的智能控制。

同時，該系統通過預設物聯網場景實現一鍵智能控制功能。通過人機界面程序生成多條場景記錄的場景表，每條記錄代表一個場景，每個場景包含多個觸發條件和多個執行命令，程序調用Wi—Fi驅動通過無線網卡向網關發送場景配置表。網關接收場景配置表并保存，根據場景配置表自動判斷是否滿足觸發條件，并發送相應的命令到物聯網設備執行，命令分為控制命令和監測命令。設備接收到監測命令后需讀取數據再發送回網關，網關根據配置表的設定產生保存、發送到電視機屏幕顯示或報警等行為。

4 結束語

本文介紹了一種基于物聯網的家庭智能控制系統，該系統將HTPC與家庭原有的電視機結合，構成了易于操作和交互的控制系統；其結合了Wi—Fi技術與ZigBee技術，實現了家電的無線控制。在具體實現過程中，配置表的建立以及與設備的關聯是體現其智能化的重點，需要結合實際應用考慮。

參考文獻

[1] 李中堂，王波. 基于Jini技術的智能家居系統集成研究[J]. 建筑電氣， 2007（12）： 21—24.

[2] 沙爽. 淺析藍牙技術在智能家居系統中的應用[J]. 世界華商經濟年鑒， 2009（4）： 43—45.

[3] 寇艷玲. 基于電話機的家用或辦公室遙控器[J]. 集成電路應用， 2000（6）： 41—44.

[4] 任雅祥. 基于手勢識別的人機交互發展研究[J]. 計算機工程與設計， 2006，27（7）： 1201—1204.

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中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)09-0084-03

Design of Digital Home Network System Architecture Based on Intelligent Gateway

ZHANG Li-tao

(School of Information Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Abstract: Intelligent gateway-based digital home network system is mainly applied to the management of intelligent gateway, which can achieve the internal network protocol conversion, and QoS(quality of network service)dynamic configuration. The multi-service and multi-port technology of home gateway, triple-net internal network protocol conversion technologies, intelligent routing technology and network data packet filtering technology are achieved based on principles of PLC and UWB technologies, MIPS+Linux system platform of RC32434, multi-SSID VLAN technologies, enhanced X-10 bus technology and VPN technology,.

Keywords: digital home network; multi-service and multi-port technology; intelligent routing; network packet

0 引 言

可以預見,未來幾年將是寬帶網絡發展和家庭網絡普及的上升期,隨著全球3C(Computer,Communication,Cosumer)的融合趨勢,數字家庭網絡系統將是計算機、數字家電和移動信息終端通過有線或無線網絡的無縫協作。

目前的數字家庭網絡,除了PC和家庭網關/路由器以外,又出現了媒體適配器及媒體服務器,這類新設備將許多媒體處理任務從PC中分流出來,構成一種無中心網絡結構,如何將家庭控制網、數字數據網和家庭A/V網這三個相互之間異構的網絡共同構成家庭高速信息網,以實現網絡接入、防盜報警、室內電器自動控制管理、門禁對講、遠程抄表、遠程Web監控、視頻點播等成為信息技術領域中的一個研究熱點。

1 數字家庭網絡系統主要研究內容

1.1 數字家庭網絡系統的基本功能

數字家庭網絡通過家庭網關將公共網絡功能和應用延伸到家庭,并以可靈活配置的家庭智能布線系統,連接多種多樣的終端設備,提供集成的話音、數據、多媒體、控制和管理等功能,達到信息在家庭內部終端與外部公網及家庭內部終端之間的充分流通和共享。其具備以下功能:

家庭網關可同時連接多個或不同種類的接入技術,如支持ADSL和局域網接入。在系統功能上能夠同時處理多種類型的接入網技術和多種類型的網絡技術。

家庭網絡分為三部分:家庭控制網、數字數據網、家庭A/V網,這三種網絡在傳輸速率、帶寬需求、傳輸介質、安全要求以及QoS(網絡服務質量)要求上均有明顯差異,因此可以使用多種技術來構建,家庭控制網以采用基于X-10總線協議的PLC電力線載波技術為傳輸介質;而數字數據網、家庭A/V網以無線為傳輸介質,采用超寬頻UWB技術,以極低功率的信號實現114 Mb/s的傳輸速率,滿足多媒體業務對帶寬的需求。

支持射頻接入技術,用戶通過家庭網關內置的Web Server功能控制高頻頭選臺,并通過多媒體編碼器實時捕捉模擬數據流,編碼轉換為符合數字標準(如MPEG1)的數字媒體流,經WLAN傳輸到各多媒體播放終端,實現家庭內部各種信息終端的高速信息共享。

家庭網關能橋接接入網QoS和家庭網絡的QoS,保障訪問的內容不依賴于用以傳送內容的硬件和傳輸機制;通過模塊的遠程下載功能,靈活地支持最新技術,使得系統很容易升級,以支持未來新興業務。

通過家庭網關內置的Web Server功能實現遠程對各種家用電器設備的控制、調節和監測,并通過SSID和VLAN技術保證用戶控制命令和數據的安全性。

家庭網關可通過Intranet VPN接入公司的VPN網關,實現Intranet、遠程辦公。

1.2 數字家庭網絡系統架構設計

以PLC電力線載波技術和UWB無線通信技術為基礎,開發基于智能網關的數字家庭網絡系統,采用嵌入式家庭網關將家庭數據通信網、家庭A/V網、家庭控制網有機的結合在一起,以標準C和JAVA作為開發平臺,采用RC32434作為嵌入式系統核心CPU,應用嵌入式Linux操作系統作為軟件開發平臺,采用多SSID技術、VLAN技術和VPN技術實現智能路由,并提高QoS品質,通過家庭網關服務器將小區網絡信號、射頻數字電視信號、電話信號、音視頻信號、家電控制信號同時納入到家庭網絡中,實現處理多種類型的接入網技術和多種類型的網絡技術。數字家庭網絡系統架構系統框圖如圖1所示。

圖1 數字家庭網絡系統架構

1.3 嵌入式家庭網關架構框圖及分析

家庭網關架構框圖(如圖2所示)有7個模塊:

(1) RC32434 CPU核心模塊,是家庭網關最為核心的部分,以Linux操作系統為核心,管理、協調各周邊模塊。主要實現網絡協議轉換、智能路由、QoS動態配置、網絡安全等功能;

(2) 以太網接口模塊是管理多個以太網接入端口,負責實現輕量級TCP/IP協議棧;

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概述

智能家庭網絡是指在家庭內部通過一定的傳輸介質(如電力線、雙絞線、同軸電纜、無線電、紅外等)將各種電氣設備和電氣子系統連接起來，采用統一的通信協議，對內實現資源共享，對外能通過網關與外部網(如Ethernet、ISDN、ATM等)互連進行信息交換。智能家庭網絡包括低速的控制網和高速的信息網。控制網主要實現設備的自動控制、監測、自動撥號報警、能源管理(如電、天然氣)等，信息網主要實現場景監測、視頻點播和視頻會議等。智能家庭網絡的特點就是多元信息處理，包括各類信息的采集、加工、管理、存儲、交互等。因此有必要建立一個功能強大的信息處理平臺。在智能家庭網絡中，家庭網關擔當了信息處理平臺的角色。它一方面完成家庭網絡中各種不同通信協議之間的轉換和信息共享，以及同外部通信網絡之間的數據交換功能，另一方面負責對家庭中各個信息家電的管理和控制。各個信息家電也可通過家庭網關與外部網絡相聯，從而實現信息的交互和共享。

構造智能家庭網絡首先要涉及到網絡的互聯。由于實現日的和采用的技術不同，家庭網絡分為外部網絡接人和內部網絡連接兩部分。家庭網絡內部設備的連接有很多種方式，可分為有線和無線兩大類。有線方案主要包括電話線連接、電力線連接、以態網等。有線技術數據傳輸的速率相對來說較高，可靠性強，但靈活性差，布線復雜，它主要適合固定的家電設備。無線方案主要包括IEEE802.11、HomeRF、藍牙、紅外技術等。由于家庭環境不可能像企業環境那樣布置大量的電纜連線，因此可以說無線技術是一種非常理想的家庭內部聯網技術。對于家庭用戶來說，采用無線通信技術可以免去在家庭內部布線的煩惱，新增的家電設備也可以很方便加入家庭網絡之中，從而解決移動設備的聯網問題。在這些家庭無線聯網方案中，藍牙技術更加適合家庭內部聯網技術。在家庭局域網中使用藍牙技術的優勢主要體現在以下幾個方面：

?藍牙適用于在短距離(大約10m)范圍內替代電纜，如果增大發射功率，它的傳輸距離可達100m，而家庭中各個家電之間的相隔距離一般不會超過此距離。

?藍牙的傳輸速率對于家庭網絡中各種家電間中等速率的數據傳輸，完全可以滿足；

?藍牙的抗干擾能力強，它的快速跳頻使系統更加穩定，它的前向糾錯能力可以限制噪聲的影響，這樣家庭中的各種藍牙家電可以互不干擾地正常工作；

?藍牙系統具有連接的普遍性、標準的開放性以及很強的擴展性，可以滿足家庭網絡中更多的需要；

?藍牙芯片的成本相對較低，因而可大大降低網絡家電的成本，

?中國無線電管理委員會已對藍牙技術開放了相應的頻段，為大面積的推廣應用提供了前提和條件。

系統組成

家庭網絡是一種復雜的網絡模式，其特征是：終端類型千差萬別，完成功能各不相同，接入方式多樣。更重要的是家庭網絡應該是一個動態的網絡，對于設備的加入和移走，系統應該能夠自動地完成檢測并自動重設系統。另外，家庭中設備擺放的位置可能會發生變化，這對于需要綜合布線的系統來說將會遇到很大的困難，但如果有藍牙技術支持，在通信有效范圍內的位置移動就不會影響整個網絡的結構。

家庭網關是家庭網絡的核心，是整個家居設備控制和家庭信息控制的核心。智能家居中的家庭網關是基于藍牙模塊設計。采用了藍牙主機―主機控制器模式。因此，該家庭網關的硬件組成包括：藍牙通信模塊、振鈴檢測電路、自動摘掛機電路、鍵盤、顯示接口電路、外部存儲器模塊等。家庭網關總體組成如圖1所示。

其中主控制器(DSP)采用TI的TMS320VC5402DSP，它是整個家庭網絡藍牙網關硬件設計的核心部分，要完成信息無線網絡中各種不同通信協議之間的轉換和信息共享，以及同外部Internet之間的數據交換功能，同時還負責家庭網絡中設備的管理和控制。

藍牙技術在家庭無線網絡中的應用

本系統的構成在硬件上分為兩個部分：藍牙基帶和射頻部分采用愛立信公司的藍牙模塊ROK101007；嵌入式控制器采用TI公司的TMS320VC54X系列的DSP數字信號處理器。

藍牙模塊ROK101007

ROK101007是根據藍牙規范1.0版而設計的短距離藍牙通信模塊，它包括三個主要部分；基帶控制芯片、Flash存儲器和Radio芯片。它工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM頻段，支持聲音和數據的傳輸，其主要功能參數有：Bluetooth 1.0B預認證；2級RF射頻功率輸出；提供FCC和ETSI糾錯處理；最大460KB/s UART數據傳輸速率；提供UART、USB、PCM、I2C等多種HCI接口；提供內部晶振；內部預制HCI框架；點到點、點到多點操作；嵌入式屏蔽保護。其內含的藍牙協議構架如圖2所示。

藍牙模塊通信接口電路

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房新枝和陳鐘林（2000）在其研究中從社會工作的福利、服務、保護和增權，干預和解決問題，分門別類服務與綜合服務這三個基本視角對單親家庭子女的撫養模式進行了分析。屈勇和劉剛（2008）以四川省某鄉鎮為例，總結了專業社會工作介入農村單親家庭的三個空間，即單親家庭面臨經濟困難卻難以獲得物質支持、單親家長面臨情感困惑卻難以獲得情感支持、政府有介入單親家庭幫扶的意識卻欠缺社區支持，并提出了發展單親家庭互助小組和積極發揮社區作用等專業幫扶策略。

美國俄亥俄州立大學研究家庭科學的副教授克萊爾?坎普-杜什在研究了過去30年（研究跨度為1979年～2009年）采集自全美約5000個家庭（包括4910名母親和11428名孩子）的信息后發現，只要家庭結構穩定，出生和成長在單親家庭的孩子在學業成績、行為表現方面并不比來自雙親家庭的孩子差。研究 稱：“我們的研究顯示，對許多孩子而言，健康成長的關鍵在于一個關系穩定的家庭――孩子最好不要經歷父母離婚或其他家庭。”

基于以上背景，結合江門義工服務總隊開展的兩屆“護苗行動”――關愛單親家庭兒童義工服務項目的籌備與實施，我們提出要運用專業家庭社會工作的方法對單親家庭需求進行指導和分析，構建完善單親家庭社會支持網絡系統，打破學校或家庭單一的教育模式，加強各項資源的整合，最大限度地發揮單親家庭成員的主體性和潛能，重構良性的單親家庭親子關系。

一、社會生態系統下的單親家庭特點

社會生態系統涉及三個系統：微觀系統，指對個體的影響最直接、最頻繁，對家庭成員成長和發展最重要的生活場所;中觀系統，指個體積極參與的兩個或多個微觀系統之間的互動關系，比如家庭和學校的關系，單親兒童在家庭生活和學校生活之間的順利轉換是他們健康成長不可忽視的方面;宏觀系統，指對個體有影響但個體不直接參與的系統以及影響個體的思想和行為的社會文化價值系統，一般指組織、社區和社會文化。

因此，在單親家庭社會支持網絡系統的構建和實踐過程中，我們沒有把單親兒童獨立出來，而是將其作為家庭成員放在家庭環境中考察，同時又把家庭放在更大的社會環境中去理解。我們不僅要關注單親家庭本身的家庭狀況，同時也要考察單親家庭的生活方式和受教育水平，運用生態視角理解這些家庭成員在互動交流中形成的相互支持關系，運用家庭網絡支持系統改善單親兒童的學習狀況和家庭溝通交流狀況。

在單親家庭工作中，我們將焦點放在以下幾個方面：促進家庭成員的成長和發展;增強家庭成員適應環境的能力;消除環境中阻礙家庭成員成長和發展的因素;增加社會資源，促使環境更好地滿足家庭成員的需要。

二、內外影響力范式與單親家庭社會支持網絡系統的關系

內外影響力范式認為，單親家庭自身及其環境中生成的各種內部和外部力量促成了他們用某種方式行事，正是這些力量的相互作用產生了特定的行為。“內部”是指個體內在的動機，而“外部”則是所有對個體行為施加影響的外在因素。自身及其環境中的各種力量促成了個體用某種方式行事，正是這些力量的相互作用產生了特定的行為，

如圖1。

社會支持網絡系統包括正式和非正式兩種資源。非正式的資源系統主要包括家庭、朋友、鄰居、同事、親戚等，它能提供物質與精神的幫助，同時還能提供具體的服務和資源。非正式資源系統還常常幫助個體獲取和使用正式的社會資源。正式的資源系統分為兩種：一種是群團組織，包括工作單位、各種專業團體、群眾組織及各種協會等;另一種是社會性資源，它是為適應社會公共生活與活動建立起來的、滿足人們短期或特別需要的機構。在單親家庭中，正式的資源系統屬于內外影響力范式中的宏觀因素，非正式的資源系統屬于中觀因素，兩者都屬于導致行為改變的外部力量。

在單親家庭社會支持網絡系統的構建過程中，我們強調通過外在力量改變其在個人生活中的行為。特別對那些社會網絡資源不足或者利用社會網絡的能力不足的個體，我們致力于給他們以必要的幫助，幫助他們擴大社會網絡資源，提高其利用社會網絡的能力。

三、構建單親家庭社會支持網絡系統的可行性

單親家庭社會支持網絡系統的構建和實踐從優勢視角強調對象的優點，強調單親家庭成員的能力、價值、興趣、資源、成就和抱負在滿足自己需要和解決問題中的作用;相信他們有優點，有他們內在和外在的資源，能夠有效解決因問題而導致的家庭功能失調;人的成長和轉變的能力是巨大的，要增強單親家庭的能力，隨時做好改變的準備。

優勢視角還特別強調單親家庭是一種現實存在，是正常的家庭形式。單親母親的問題不是單親母親個人的問題，而是社會福利不足、社會歧視觀念等導致的問題。單親家長具備應對問題的能力和智慧，而不是純粹的可憐的弱者。

因此，單親家庭通過社會支持網絡系統資源的開發和運用，加上自身的內在努力，是可以增強家庭功能，改善家庭關系的。

四、以“護苗行動”關愛單親家庭兒童義工服務項目為藍本，構建單親家庭社會支持網絡系統

單親家庭社會支持網絡系統的構建和實踐主要是通過廣東省江門市義工聯開展的“護苗行動”――關愛單親家庭兒童義工服務項目的籌備與實施來實現。單親家庭的社會支持網絡系統中，正式的社會支持網絡系統包括市義工聯、市義工聯弘志義工服務總隊、市教育局、五邑大學、市未成年人心理輔導站、臺山玉石協會等，這些組織和部門主要為項目提供支援，其中市義工聯弘志義工服務總隊負責活動策劃、招募義工、聯系場地和監督評估等;非正式的社會支持網絡系統包括義教老師、巾幗義工、心理教師。

因為非正式社會支持網絡系統才是項目活動落到實處的一線執行者，我們把重點放在非正式社會支持網絡系統的構建上，具體的操作如圖2。

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中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)27-6621-02

Application of the Internet of Things in the Intelligent Parking Management System

XI Min

(Anhui Economic Information Center, Hefei 230001, China)

Abstract: Based on RFID，wireless sensor networks, ultrasonic sensors and other technologies of the internet of things proposes intelligent parking management system mode.By the whole process description of the vehicle's entry and exit from the parking.The paper introduces the practical application of parking reservations, parking guidance, parking monitoring and control.

Key words: RFID; wireless sensor networks; ultrasonic sensors; the internet of things; intelligent parking

在物聯網的趨勢下，各界機構開始討論如何在物體上增添一些智能化的功能，來創造一些高效、便捷、創新的應用。在此潮流下，物聯網的應用范圍已遍及交通、環保、城市安全等多個領域，并在醫療、建筑、服裝、家庭能源等日常生活環境上出現了一些具體的應用產品。本文將引入物聯網和RFID技術等概念，介紹物聯網在智能停車場管理系統中的應用。

1 相關概念

1.1 物聯網

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，把物與物、人與物進行智能化連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的新一代互聯網絡。

1.2 RFID技術

射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。一套完整的RFID系統，是由閱讀器(Reader)與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器(Transponder)及應用軟件系統三個部份所組成, 其工作原理是Reader 發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder， 用以驅動Transponder電路將內部的數據送出，此時 Reader 便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。

2 現狀描述

根據使用對象的不同，停車場可以劃分為內部停車場和公用停車場兩大類：

內部停車場：主要面向固定的車主，一般多用于各單位自用停車場、公寓及住宅小區配套停車場、寫字樓及辦公樓的地下車庫等。這類停車場的特點是使用者固定，禁止外部車使用，使用者對設施使用的時間長，對車場管理的安全性要求嚴格，在上下班高峰期出入密度較大，對停車場設備的可靠性及處理速度要求較高。

公用停車場：主要為臨時性散客提供服務，有收費和免費之分。這類停車場常見于大型公共場所，如車站、機場、體育場館等地方。車場設施使用者通常是臨時一次性使用者，數量多、時間短。要求車場管理系統運營成本低廉，使用簡便，設備牢固可靠，可滿足收費等商業處理要求。

多數情況下，停車場即是內部停車場也是公用停車場，因此，進出停車場的車輛可分為兩類：固定用戶和臨時用戶。

3 系統工作流程

一次完整的停車過程應包括入場、車位引導、停車入位、出位、出場等幾個步驟，以下分別介紹。

3.1 入場

針對兩種類型的入場車輛（固定用戶、臨時用戶），物聯網的技術可廣泛應用于入場環節。

固定用戶的車輛入場：車主進入停車場前可通過智能手機瀏覽車位的使用情況，同時通過車位管理系統預約車位（預約車位30分鐘內有效），預約完成后，管理系統自動規劃最優的車位引導路線。車輛進入閘口前，設在車道下的車輛感應線圈檢測到車輛的到來，將有車信號傳送給入口控制器，入口控制器獲取車輛到來的信號后，向相關設備發出指令，啟動攝像系統和車輛識別系統，攝像系統記錄車輛的牌照信息、顏色信息、車型信息等；車輛識別系統，通過讀卡器與車輛射頻卡(RFID標簽)之間建立起信息交換系統，射頻卡向讀卡器發送卡信息，讀卡器判斷射頻卡的合法性和時間有效性，如有效則獲取射頻卡的ID號，并將ID號與攝像系統采集的圖像數據送至數據處理中心進行比對，確定車輛和射頻卡的合法性，打開閘口。（見圖1車輛入場示意圖）

臨時用戶的車輛入場：車輛進入閘口前，入口控制器啟動攝像系統，記錄車輛相關信息，語音提示設備提示用戶按動取卡按鈕，入口控制器檢測到取卡信號后，通過串口給發卡機發送發卡命令。發卡機接到命令后，發出一張臨時用戶卡，剛才系統所獲取的信息即與此卡的ID號對應，同時語音提示器提示用戶取走臨時卡。如果用戶在規定時間內不取卡，發卡機將自動吞回用戶卡，入口控制器取消此次入場操作。用戶取走卡后，發卡機發出用戶己取走卡的信號給入口控制器，入口控制器打開閘口。

3.2 車位引導

固定用戶的車位引導：車輛進入閘口后，車主通過手機上的車位引導系統，進入車位，也可利用停車場內部電子顯示屏進行引導。

臨時用戶的車位引導：臨時用戶的車輛進入閘口后，入口控制器將車輛的相關信息傳送至數據處理中心，處理中心與車位引導系統進行交互，引導系統根據車型等具體信息，反饋可供臨時停車的車位信息，通過語音設備告知臨時用戶可用車位，同時在電子顯示屏顯示車位引導路線，引導車輛駛向車位。

3.3 車輛入位

每個車位正上方安裝一個集成了超聲波車位探測和射頻讀卡功能的車位檢測器裝置。超聲波車位探測，用來檢測車位是否被占用，探測器采用超聲波測距原理，能可靠檢測車輛是否在停車位上，避免了紅外、微波等檢測方式容易受外部環境變化或干擾而造成誤報的問題，通過由上而下發出超聲波，分析汽車或地面的反射波，精確測出每個車位的停車情況。射頻讀卡用于讀取停入車位的車輛具體信息，同時發送相關數據到處理中心，告知系統車位具體使用情況。車位檢測器集成無線通信模塊，利用無線網絡傳輸數據，節約布線成本。（見圖2 車位檢測網絡拓撲）

3.4 車輛出位

車輛駛出車位時，超聲波探測器檢測到車輛駛離，射頻讀卡器傳送模塊將車輛駛離車位時間等相關信息傳送至數據處理中心。

3.5 車輛出場

車輛到達出口閘口時，攝像系統記錄車輛影像數據，讀卡器讀取車輛RFID卡，數據處理中心進行比對，確認車輛合法性，同時記錄車輛駛離車位時間的信息并存檔，如車輛為固定用戶則打開閘口放行，如車輛為臨時用戶，則計費系統自動計算停車費用，在電子顯示屏顯示，臨時用戶繳納費用并退還臨時停車卡后，打開閘口放行。

4 結束語

無線傳感器網絡技術和RFID技術作為近年新興的檢測和識別技術，在智能感知中得到快速的發展。基于物聯網的停車場智能管理系統可實現停車預約、車輛引導、車輛自動識別和信息化管理，提高車輛的通行效率、車位的使用效率，具有運行可靠、實時性強、布線少、能耗低和可擴展性強等特點。系統突破了傳統的停車場管理模式，方便管理人員進行調度，減輕管理人員勞動強度，是未來停車場管理的發展方向。

參考文獻：

[1] 杭佳聞,劉錦高.基于RFID的公交車信息管理系統的設計[J].儀器儀表用戶,2007.6(12):5-23.

篇（7）

經廣西壯族自治區食品藥品監管局核查，廣西平南制藥廠未生產過該批號的“糖脂寧膠囊”，致人死亡的藥品為假冒產品。經新疆維吾爾自治區藥品檢驗所檢驗，該藥品中非法添加了化學物質“格列苯脲”。

當天，國家食品藥品監管局已經責成各省、自治區、直轄市食品藥品監管局徹查假“糖脂寧膠囊”的源頭和流向。

為了維護患者的生命安全和身體健康，衛生部要求各級衛生行政部門和醫療機構立即對標識為“廣西平南制藥廠”的“糖脂寧膠囊”做好登記工作，并報送當地藥品檢驗機構檢驗，確定藥品合格后方可繼續使用。要采取有效形式提醒就診患者，停止使用標識為“廣西平南制藥廠”批號的“糖脂寧膠囊”，并及時向當地食品藥品監管部門舉報。

新疆公安、工商、藥監等部門立即對該批次藥品在全疆范圍內進行緊急查控，施行日報制度，全力查繳回收該批次“糖脂寧膠囊”。截至2月9日晚，新疆全區共購進假“糖脂寧膠囊”14400瓶，自治區藥監部門已查控10741瓶，其中從患者手中追回3607瓶。

2月1日，國家食品藥品監管局已派出工作組赴新疆對假藥“糖脂寧膠囊”案件進行督辦。國家食品藥品監管局已責成新疆維吾爾自治區食品藥品監管局緊密配合，控制問題藥品，做好協查工作，配合警方查清假藥的來源和銷售網絡。新疆維吾爾自治區公安機關已經拘捕銷售假藥人員4人。

人民日報烏魯木齊2月3日訊，記者從新疆維吾爾自治區食品藥品監管局獲悉：標識為“廣西平南制藥廠”的“糖脂寧膠囊”，已致新疆9名患者出現不良反應，其中4人被收治。

據了解，已初步查明該藥系一葉姓男子以“中國慢性病康復協會”的名義通過舉辦講座、免費檢測血糖，暗地里銷售。案發后，新疆喀什地區相關部門已對犯罪嫌疑人所注冊的企業資金進行查封、凍結賬號，并掌握、查明了藥品的儲存、銷售、流向、來源等情況。

2月1日，四川省食品藥品監督管理局接綿陽江油市一民眾舉報后，迅速趕赴現場進行調查核實，確定其購買并服用的正是國家藥監部門明令撤查的假“糖脂寧膠囊”(生產批號081101)，截至2月3日下午16時，該省共查獲標識為“廣西平南制藥廠”(生產批號081101)生產的假藥“糖脂寧膠囊”185瓶。其中，已經售出使用118瓶，庫存和追回的假藥67瓶，目前尚未接到患者因服用假藥“糖脂寧膠囊”而造成不良傷害的報告。

根據群眾舉報，沈陽市食品藥品監督管理局出動精干的執法人員，對疑是批號為081101的“糖脂寧膠囊”及時進行排查，發現售假者通過在社區講解健康知識的方式向某家藥房兜售此類假藥，涉嫌銷售假冒“糖脂寧膠囊”的王鵬已被公安機關刑事拘留。

經查，王鵬的上線為李冬（遼寧省朝陽人，此人涉嫌新疆喀什地區兩名患者使用假冒“糖脂寧膠囊”致死案），王鵬系李冬聘用的業務員，負責藥品銷售。

2月5日，公安部發出B級通緝令，部署全國公安機關全力抓捕銷售“糖脂寧膠囊”假藥案在逃的主要犯罪嫌疑人李冬。2月7日，李冬已被遼寧警方抓獲。

經與廣西壯族自治區食品藥品監管局核查證實，犯罪嫌疑人李冬與廣西平南制藥廠簽有總經銷協議書，屬合法藥品生產企業的合法購銷關系。

據了解，新疆喀什、阿克蘇兩地售假人員都是通過網絡和電話與李冬取得聯系，他們將購藥款打入李冬賬戶，然后由李冬將假藥分別從遼寧朝陽發到喀什、阿克蘇兩地。

篇（8）

隨著計算網絡技術的飛速發展，擁有兩臺以上臺式機或筆記本電腦的家庭逐漸增多，網絡的普及，以及聯通光纖寬帶的迅猛發展，很多家庭是由原先的ADSL寬帶改為光纖寬帶。有許多老聯通用戶使用的是聯通公司提供的AD版網關，在改為光纖寬帶后，原先的網關不能使用了，因此聯通公司又給客戶提供了一批光纖寬帶版家庭專用版網關。這種網關跟普通聯通網關設置方法有些不一樣。本文詳細介紹聯通家用無線網關的一般功能及其設置方法，為家庭用戶安全使用無線網關提供參考。

1 網關的連接

1.1 線路及電源連接

把光纖網線直接連接在路由器上，并且需要連接無線路由器的特殊的一個WAN端口上，另外還有其他四核LAN端口則用戶于連接電腦。我們看到的一根灰色網線為從外邊網絡商那接到家里的光纖網線。把網線一端連到電腦網卡上另外一端連接無線路由器的四核LAN端口中的任意一個即可。光纖路由器的安裝到這里就基本結束了，接下來我們就要進行光纖無線路由器設置了，在設置之前，我們首先要先了解路由器的IP默認登錄地址以及網絡商提供給我們的上網賬號與密碼。

1.2 聯通網關的設置

根據聯通網關1、首先說說路由器的IP地址，這個不同的路由器默認登錄的地址可能不同，絕大多數均是192.168.1.1，而路由器登錄用戶密碼與密碼通常為admin，具體大家請看您無線路由器底部的標注。（HG310網關的用戶名：cuadmin）（密碼：/nW7%A%5m）。再來說說，商家給我們提供的寬帶賬號密碼問題，筆者拉的是10M聯通光纖網絡，去的是營業廳辦理的，在申請的時候，網絡商會給你上網賬號與密碼，如果沒有的，請連接當地寬帶網絡運行商。選擇INTERNET連接點新增。模式選項點ROTE（路由），選擇PPPOE，選擇INTERNET連接點新增。模式選項點ROTE（路由），選擇PPPOE，填通公司提供的光纖寬帶上網用戶名和密碼之后按下面的保存應用。網關地址：11.4.248.1 DNS 服務器：202.98.0.68 備用 DNS服務器：202.98.5.68

1.3 設置網絡環境

用戶進通網關的設置界面后就可以看到有無線狀態WLAN配置。在SSID項目下選擇啟用無線啟用WMF。在安全設置欄目中輸入無線網關的共享密鑰。接著按下面的保存應用。

聯通網關管理員用戶名及密碼已經很復雜了，這里就不用再改為別的了。訪問聯通網關通過兩個用戶名來控制： cuadmin和user。

用戶名"cuadmin"可以不受限制地瀏覽和修改聯通網關。

用戶名"user"可以訪問聯通網關，瀏覽配置和統計表。

2 無線客戶端接入方法

聯通網關設置完成以后，如果有手機或筆記本電腦需要無線連接網絡時，只要在客戶端搜索到對應的網關名稱后輸入無線密鑰即可上網。如果是有線上網，不需要對計算機進行設置，只需將計算機連接到聯通網關的LAN 任意一接口，即可上網。聯通家庭光纖寬帶管理后臺如圖1-1所示：

3 聯通網關常見故障現象及排除

聯通網關指示燈都正常，數據收發燈也接收和發送數據，這時就是上不去網，打不開網頁。遇到這種情況可先把整個電源關掉，再過十幾分鐘開開電源就可上網了。也可以給網絡提供商聯通公司客服打電話讓他們把家里上網的寬帶賬號清一下鏈接即可。這種障礙基本都是聯通網關長時間開機引起的軟故障。聯通光纖家庭故障排除及安全管理頁面如圖1-2所示：

作者簡介

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中圖分類號：TP277

文獻標志碼：A

文章編號：1006-8228（2017）01-16-02

0.引言

家居智能化是一種以家庭網關為核心，利用通信和信息處理技術，對家居中的各種智能設備如安防、監控、家電等進行控制和管理。智能家庭網關，是家居智能化的核心，作為家庭外部和家庭內部網絡連接的一種物理接口，通過它能夠實現數據采集、信息輸入/輸出、遠程控制、集中控制等功能，既可以滿足用戶對家庭智能設備的控制，又能為用戶提供多樣化的服務功能。

本文主要研究針對家庭智能化用戶提供一種智能家庭網關系統管理平臺，將各家庭智能網關統一起來進行管理，實現對家庭中的通信設備、信息設備、娛樂設備、智能家電、安防設備、監控裝置等家居設備的管理和監控。本系統作為一個管理和控制智能家庭網關的渠道，使家庭用戶可以利用移動終端和家庭智能設備進行信息交互和資源共享，并為用戶提供高品質服務和實用家居功能。

1.關鍵技術

MVC是一種目前廣泛流行的軟件設計模式，其基本原理是，把應用程序的數據和業務邏輯、數據的外觀呈現，以及對數據的操作劃分到不同的實體中去，這些實體分別稱為模型、視圖和控制器。其中，模型處理的任務最多，而被模型返回的數據是中立的，由控制器確保用戶界面與模型問的對應聯系，就是說模型與數據格式無關，這樣一個模型能為多個視圖提供數據。由于應用模型的代碼只需寫一次就可以被多個視圖重復使用，所以增加了代碼的重用性。各模塊功能和關系如圖1所示。

在系統整體架構設計中，我們主要以MVC的設計思想為主線，結合開源軟件的特性，通過組合Struts、Spring和Hibernate框架來開發智能家庭網關系統。SSH框架是基于MVC設計模式的J2EE架，具有開源產品的免費特性。Struts負責實現表示層和控制層，Spring實現業務邏輯層，Hibernate實現持久層，利用這些框架構建的分布式應用程序能夠完美地實現應用程序的高內聚，低耦合，高彈性，易維護等優點。

2.智能家庭網關系統設計與實現

2.1硬件結構設計

智能家庭網關系統硬件結構設計如圖2所示。

（1）安防系統：家居安防系統包括防火、防盜、防泄漏和遠程監控等功能。用戶可以利用手機、Internet遠程查看和設置家庭安防系統，同時還可遠程監視家庭內部情況。如果檢測到異常狀況，安防系統可以通過打電話、發短信、發郵件等方式通知用戶。

（2）監控系統：監控系統為用戶提供PC或手機等方式查看家中的老人、兒童、寵物等情況，并將監控數據發送到智能家庭網關系統管理平臺，進行可疑和危急情況快速檢測。

（3）智能家電：通過智能家庭網關系統平臺，用戶可以通過手機和PC端等方式對遠程智能家電、照明系統、電源系統等進行狀態查看和控制。

2.2軟件結構設計

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1 概述

小電流接地系統單項接地故障處置關鍵在于故障點的查找，如何能夠快速找到故障點是處理接地故障的關鍵。故障點查找方法主要分為利用小電流自動選線裝置的自動判斷方法和依靠值班人員拉路排除的人工判斷方法。目前小電流接地系統自動選線裝置技術還不夠成熟，在工廠實際應用時會經常出現選線不正確的情況，這種情況發生時就必須采用傳統的方法人工拉路確定單相接地故障。為了盡快確定故障線路，給工廠生產減少損失就要求值班人員必須掌握兩種方法相結合的技能。文章根據烯烴公司現場實際發生的事件總結出針對烯烴公司供電網絡發生電流接地系統單相接地的故障處置方法。

2 烯烴電網基本情況

目前烯烴項目的供電電源有二組，即內部電源和外部電源，一是自寧東電網變電站不同母線段各引一回110kV供電電源，屬于外部電源；二是引自新建的動力站，裝機容量2臺60MW抽凝式發電機組和2臺30MW抽凝式發電機組，屬于內部電源。

四臺發電機出口電壓為6.3kV，分為兩路。一路接一臺電抗器，為動力站提供廠用電，廠用電系統設有快切裝置，以提高系統穩定性。另一路經由四臺6/35kV升壓變壓器將電壓升至35kV并入35kV系統。全廠初步計算總用電負荷為240MW左右，所以需要外電源供給電為90-120MW。

3 35kV小電流系統接地故障現象

（1）發預告音響，監控系統報警顯示35kVⅠⅡ（或Ⅲ Ⅳ）段消弧消諧裝置異常。

（2）現場電壓表及監控系統顯示35kVⅠⅡ（或Ⅲ Ⅳ）段線電壓正常，有一相相電壓減小，另兩相相電壓升高。

（3）消弧裝置自動控制器發接地報警信號且現場接觸器動作，并有零序電壓、接地電流指示。

（4）小電流接地選線裝置應能顯示某一配出回路接地。

（5）接地段PT可能有過電壓的聲音。

4 35kV小電流系統接地故障處置方法

（1）迅速斷開接地母線段母聯斷路器，根據小電流接地選線裝置告警信號及系統電壓變化確定接地母線段。

（2）根據小電流選線裝置報警顯示的回路編號，判斷出是哪一個開關柜對應的回路接地，并檢查7SJ68保護器顯示零序電流較大。

（3）向廠調及車間主任匯報，35kV XX段母線XX設備發生單相接地故障，申請進行倒閘拉路排查工作。

（4）當接地回路對應設備為擠壓機時，立即聯系工藝停用該電動機。

（5）當接地回路對應設備為電容器時，直接斷開該電容器。

（6）當接地回路對應設備為變壓器時，立即將該變壓器所帶負荷倒至另一臺變壓器，然后將接地的變壓器切除。

（7）當小電流選線裝置報Ⅰ（Ⅱ）段母線接地時，立即聯系調度及公司相關領導，將35kV裝置變電所Ⅰ（Ⅱ）段母線所帶負荷轉移至35kV裝置變電所Ⅱ（Ⅰ）段母線，然后依次停運35kVⅠ（Ⅱ）段母線上的負荷。

（8）如不確定接地設備，匯報車間相關領導，總變值班長安排電氣工藝值班員對現場35kV設備進行外觀檢查，查看確定是否有異常運行。進行接地拉路時，應將需拉路的設備及影響的區域向公司調度匯報，以便有關裝置做好拉路停電準備，并應遵從以下原則：a.有接地信號的回路先拉；b.不重要的或停電對生產影響不大的回路先拉；c.若某一開關站回路較多，線路最長的回路先試拉；d.接地可疑性最大的回路先試拉；e.若拉路停電后接地故障仍未消除，要盡快恢復送電。

（9）切除接地設備后，根據車間安排對接地設備進行檢查。

（10）接地故障消除后，恢復系統原運行方式。

5 6kV小電流系統接地故障現象

（1）發預告音響，微機報警顯示XX裝置變電所6kVⅠ（Ⅱ）段消弧裝置告警。

（2）裝置變電所功率表及ABB保護器顯示6kVⅠ（Ⅱ）段線電壓異常，有一相相電壓減小（或為零），另兩相相電壓升高（或為相電壓的■倍）；Ref542保護器3U0數值不為0，進線柜負序電壓啟動報警。

（3）6kV消弧消諧柜“裝置動作”、“異常告警”報警燈亮。消弧消諧控制器報警信息為“X相發生金屬性接地，X相接觸器動作。

（4）小電流選線控制器報警信息為”XX號回路接地。并有零序電壓。

6 6kV小電流系統接地故障處置方法

（1）音響復歸；

（2）記錄時間，及時記錄消弧消諧顯示零序分量數據；

（3）根據表計指示及微機信號、設備外部征象，迅速判斷故障性質及原因；

（4）向廠調及車間主任匯報，6kVⅠ（Ⅱ）段系統發生單相接地故障，做好拉路停電準備；

（5）查找故障點：a.根據小電流選線報警顯示的回路編號，判斷出是哪一個開關柜對應的回路接地。b.當接地回路對應設備為電動機時，立即聯系工藝切換停用該電動機。c.當接地回路對應設備為電容器時，直接斷開該電容器。d.當接地回路對應設備為變壓器時，立即將該變壓器所帶負荷倒至另一臺變壓器，然后將接地變壓器切除。e.當小電流選線裝置報Ⅰ（Ⅱ）段母線接地時，立即聯系調度及工藝將Ⅰ（Ⅱ）段母線所帶負荷轉移至Ⅱ（Ⅰ）段母線，然后斷開母聯及Ⅰ（Ⅱ）#進線斷路器。

（6）如不確定接地設備，進行接地拉路時，應將需拉路的設備及影響的區域向廠調度匯報，以便有關裝置做好拉路停電準備，并應遵從以下原則：a.有接地信號的回路先拉。采集零序電流較大的回路先拉。按照由大到小的順序先后進行。b.不重要的或停電對生產影響不大的回路先拉.c.若某一開關站回路較多，線路最長的回路先試拉。d.接地可疑性最大的回路先試拉。e.若拉路停電后接地故障仍未消除，要盡快恢復送電。f.切除接地設備后，根據車間安排對接地設備進行檢查。g.接地故障消除后，恢復系統原運行方式。

7 結束語

小電流接地系統的優點在于，發生單相接地時可繼續運行1-2小時，如果使值班員能夠掌握正確處理方法，及時準確地判斷、查找和處理故障，能夠確保系統安全穩定運行，避免企業生產帶來更大的損失。

篇（11）

中圖分類號 TD353 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0199-01

1 錨桿與錨索聯合支護的概念

錨桿與錨索聯合支護是煤巷巷道掘進過程中的一種主要支護形式，可以與鋼帶、金屬網聯合使用。合理選擇錨桿參數及支護形式，是安全、科學、經濟的要求，能起到提高支護質量和礦山效益、降低成本的作用。錨桿與錨索聯合支護是通過圍巖內部發揮其支護作用，其實就是變巷道被動支護為主動支護，提高巷道圍巖的自身承載力。

2 分析錨桿與錨索聯合支護

錨索是采用有一定彎曲柔性的鋼絞線通過預先鉆出的鉆孔以一定的方式錨固在圍巖深部，外露端通過預張拉壓緊托盤對圍巖進行加固補強的一種手段。其特點是錨固深度大、承載能力高、可施加較大的預緊力，因而可獲得比較理想的支護效果。單根錨桿錨索加固巖體形成錨桿錨索周圍應力包，只要錨桿錨索間距、排距適當時，同時在群錨的作用下，應力相互疊加，形成巖體內承載圈加固帶。根據巖石硬度、完整性、巖體節理情況、地應力、服務年限及是否受動壓影響等因素，而確定錨桿錨索支護形式。由于偽頂性脆、易碎，直接頂堅實，最常用的是錨桿與錨索、網的聯合支護形式。錨桿與錨索、鋼帶抗彎強度小易貼頂承受載荷小，頂板平整時常用錨桿加固偽頂，錨桿與錨索加固直接頂，錨桿與鋼帶則能承受較大載荷。若頂板完整性好，分層厚度又大，應該使用錨桿與錨索聯合支護，利用錨索鋼絞線較長的特點，在圍巖上部形成一個能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道支護的穩定性。

3 錨桿與錨索聯合支護的應用

童亭礦7216綜采工作面位于82下采區，7煤層屬于典型的三軟兩高煤層，開采深度達到670 m。煤層厚度平均為2.13 m，直接頂厚1.5 m-2.5 m，為灰黑色致密狀泥巖，老頂厚4.5-8m，為灰白色，硅質膠結，塊狀，中厚層粉砂巖，中間夾細砂，下部裂隙發育充填含方解石脈。直接底0.5 m-2.0 m，為灰黑色炭質泥巖，老底8.8 m-10.9 m，為砂泥巖互層。由于埋深大和構造地應力影響，表現出高應力特點。采用普通支護不久就嚴重變形、破壞，極大的影響了采掘接替，7216機巷設計寬4.2 m、凈中高2.8 m，采用錨帶網索支護。

3.1 頂板錨桿

頂板采用掛5孔4.0 m長M4鋼帶，打5根φ22-L2400 mm高強錨桿配合8#鐵絲編織的菱形金屬網支護，錨桿間排距800 mm±100 mm。

3.2 錨索

每隔3排鋼帶補打2根預應力錨索補強支護，錨索居中布置，間距1.2 m，排距2.4 m。錨索采用Φ15.24 mm×5300 mm鋼絞線。

3.3 幫錨桿

上幫采用掛3.0 m，下幫采用掛2.4 m長M4鋼帶，打φ20-L2000 mm高強錨桿配合10#鐵絲編織的菱形金屬網支護，錨桿間距700 mm，排距800 mm±100 mm。

4 錨桿、錨索安裝質量要求

每根錨桿用2卷Z2460樹脂錨固劑加長錨固，頂板錨桿螺母擰緊力矩≮300N.m，錨固力≮80KN；巖幫錨桿螺母擰緊力矩≮300N.m，錨固力≮80KN；煤幫錨桿螺母擰緊力矩≮200N.m，錨固力≮60KN；每根錨索用1卷K2460，2卷Z2460錨固劑錨固，凝固1小時后，用張拉儀上緊，錨索預緊力80～100KN，錨固力≮200KN。

錨桿與巷道輪廓線垂直，夾角≮75°，煤巷頂板靠兩幫的錨桿，與頂板法線夾角呈10°，托盤緊貼巖面。局部掉落導致錨桿外露過長或托盤遠離巖面，要墊上木托盤。錨桿絲紋外露10～40mm，錨桿眼深誤差0～+30 mm。鋼帶、金屬網緊貼巖面，鋼帶調斜≯100 mm，金屬網連網壓茬≮100 mm，未接觸部位必須鍥緊墊實。錨索外露長度不大于350 mm，不小于150 mm，過長的錨索要及時剪斷并加護套。

最下一排幫錨桿距底板不超過300 mm，軟巖或高地壓巷道應沿底施工最下一排錨桿。

錨桿安裝必須做到“三徑匹配”，即錨桿鉆孔φ28 mm，錨桿φ22 mm，樹脂卷φ24 mm。

5 結論

1）實踐表明錨桿、錨索、金屬網、M鋼帶等構件組合形成懸吊作用、組合梁作用和加固作用，使被錨固巖層形成一個整體承載結構，改變了上部巖層受力狀態，提高了巖層自身承載能力，有效地控制巷道圍巖的早期離層，減少巷道圍巖變形，提高了巷道支護的可靠性。

2）在巷道過斷層期間，頂板破碎，為防止頂板離層，在巷中需打設一排木點柱，增加頂板穩定性。

3）遇斷層、破碎帶，及時采取加強支護措施，即縮小錨桿排距為0.7 m，錨索排距為1.4 m，特殊情況下錨索代替錨桿。當錨桿、錨索不能滿足支護要求時采取架棚支護措施。

4）通過分析比較支護效果，以及具體施工實踐表明，采用錨桿與錨索聯合支護技術，可以加快施工進度，并可以有效的控制巷道頂板圍巖的下沉量，避免巷道前掘后修，能達到預期的支護效果和目的。

5）錨桿與錨索聯合支護技術有支護效果好、施工快捷、支護成本低、工人勞動強度低、安全可靠性高和作業環境好等特點，是一種積極主動的支護方式，應該大力推廣和廣泛應用。

參考文獻

[1]何滿潮.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[J].科學出版社，2004.

[2]康紅普.煤巷錨桿支護理論與成套技術[J].煤炭工業出版社，2007.