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一般的數字采集系統,是通過傳感器將捕捉的現場信號轉換為電信號,經模/數轉換器ADC采樣、量化、編碼后,為成數字信號,存入數據存儲器,或送給微處理器,或通過無線方式將數據發送給接收端進行處理。無線數據傳輸系統就是樣一套利用無線手段,將采集的數據由測量站發送到主控站的設備。
1系統組成
系統組成如圖1、圖2所示。
系統由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現場信號的采集、存儲,接收遙控指令并發送數據。主控站的主要工作是發送遙控指令、接收數據信息、進行數據處理和數據管理、隨機顯示打印等。
2AT89C51與數字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機,是一種低功耗、高性能的、片內含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機,工作電壓范圍為2.7~6V(實際使用+5V供電),8位數據總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口,能同時進行串行發送和執著收。通過RXD引腳(串行數據接收端)和TXD引腳(串行數據發送端)與外界進行通信。
2.1通信協議與波特率
數字電臺與單片機、終端主控機的通信協議為:
通信接口——標準串行RS232接口,9線制半雙工方式;
通信幀格式——1位起始位,8位數據位,1位可編程數據位,1位停止位;
波特率——1200baud。
數字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺,工作于VHF/UHF頻段,可進行無線數傳(9線制標準串行RS232接口),也可進行話音通信;采用二進制移頻鍵控(2FSK)調制解調方式,符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內進行數字傳輸時,推薦在不高于1200b/s數據率時使用。實際使用時,電臺工作于220~240MHz頻率范圍,采用半雙工方式(執行收、發操作,但不能同時進行)即可滿足系統要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設置四種工作方式,可有8位、10位和11位幀格式。本系統中,AT89C51串行口工作于方式3,即鳘幀11位的異步通信格式:1位起始位,8位數據位(低位在前),1位可編程數據位,1位停止位。
發送前,由軟件設置第9位數據(TB8)作奇偶校驗位,將要發送的數據寫入SBUF,啟動發送過程。串行口能自動把TB8取出,裝入到第9位數據的位置,再逐一發送出去。發送完畢,使TI=1。
接收時,置SCON中的REN為1,允許接收。當檢測到RXD(P3.0端有“1”到“0”的跳變(起始位)時,開始接收9位數據,送入移位寄存器(9位)。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數據為1時,前8位數據送入SBUF,第9位數據送入SCON中的RB8,置RI為1;否則,這次接收無效,不置位RI。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定:
方式3波特率=T1溢出率/n
當SMOD=0時,n=32;SMOD=1時,n=16。T1溢出率取決于T1的計數速率(計數速率=fosc/12)和TI預置的初值。
定時器T1用作波特率發生器,工作于模式2(自動重裝初值)。設TH1和TL1定時計數初值為X,則每過“28-X”個機器周期,T1就會發生一次溢出。初值X確定如下:
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統中,SMOD=0,波行率BTL=1200,晶振fosc=6MHz,所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數字電臺的硬件連接
AT89C51與數字電臺的硬件連接如圖3所示。
系統采用異步串行通信方式傳輸測量數據。利用單片機串口與數字電臺RS232數據口相連。電臺常態為收狀態(PPT=0,收狀態;PPT=1,發狀態),單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平,電臺使用RS232電平,由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。3片光電耦合器6N137實現單片機與電臺之間的電源隔離,增強系統抗干擾性能。
單片機通過帶控制端的三態緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發轉換,以及指令的接收和數據發送。接收時,P3.5=1,c2=1,74HC125B截止;P3.5經74HC14反相、光電隔離,使電臺PPT腳為低電平,將其置為接收狀態;同時c1=0,74HC125A導通,接收的指令由電臺的RXD端輸入,經MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門,送入單片機RXD腳。發射時,P3.5=0,經74HC14反相、光電隔離,使電臺PPT腳為高電平,將其置為發射狀態;同時c1=1,74HC125A截止,c2=0,74HC125B導通,數據由單片機TXD腳輸出,經74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換,通過電臺TXD端口將數據發送出去。
3通信軟件設計
通信軟件至關重要,一旦出現問題,整個系統就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。
*主控站發送的指令中包含一定數量的同步符55H和3字節的密碼。測量站在連續收到5個同步符后進行密碼驗證,驗證通過后正式接收指令字節;如未通過,則測量站發一信號讓主控站重發,三次驗證不過則停發該命令。測量站發/主控站收時,驗證方式與此相同。驗證通過后,測量站開始發送數據。
*一個指令由3字節構成,第二字節等于第一字節加上35H,第3字節等于第二字節加上36H。如果收到的指令不符合此規則,則重發該命令,連續三次錯誤時停發。
*主控站每發一個指令,測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。
初始化程序:
BTLEQU2FH;波特率放在內部RAM的2FH單元
MOVTMOD,#21H;T0方式1,16位計數器,T1方式2,串口用
SETBTR0;啟動T0
MOVBTL,#0F3H;波特率設定為1200
MOVSCON,#0C0H;串口方式3,9位數據,禁止接收
接收及驗證程序:
NUMEQU2BH;同步符個數值存放在內部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH:DB55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H
DB55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H;20字節同步符
MIMDB''''WSC'''':3字節密碼“WSC”
SETBP3.5;置電臺收狀態
SETBREN;允許串口接收
A1:MOVNUM,#0;記錄連續到同步符55H的個數
A2:JBRI,A2;串口有數據轉A3
A3:CLRRI;清接收中斷標志
MOVA,SBUF;讀串口數據
CJNEA,#55H,A1;不是同步符轉A1
INCNUM;收到的同步符個數加1
MOVA,NUM;取收到的同步符個數
CJNEA,#5,A2;未收夠連續5個55H轉A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗證,記錄收到密碼字節數
A5:MOVDPTR,#MIM;密碼字符首址
MOVA,NUM
MOVCA,@A+DPTR;查表取密碼
MOVTEMP,A;保存密碼
JBRI,A6;串口收完一個字節轉A6
…
A6:CLRRI;清接收中斷標志
MOVA,SBUF;讀串口數據
CJNEA,TEMP,A4;與密碼不符轉A4
INCNUM;收到的密碼個數加1
MOVA,NUM;取已收到的密碼字節數
CJNEA,#3,A5;密碼未收完轉A5
發送程序:
CLRP3.5;置電臺發狀態
MOVB,#23
MOVDPTR,#ROM-CH
B1:CLRA
MOVCA,@A+DPTR;查表發送同步符和密碼共24字節
INCDPTR
LCALLSEND-CH;調發送單字節子程序
DJNZB,B1
…
CLRA
MOVDPTR,#7000H;外部RAM數據首址,發送外部RAM中的數據到電臺
B2:CJNER4,#0,B3
CJNER3,#0,B3;R4R3=發送字節數
B3:MOVXA,@DPTR;取數據
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3,#0,B4
CJNER4,#0,B5
B4:DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH:SETBTB8
MOVSBUF,A
DB0,0,0,0,0,0,0,0
JNBTI,$;延時4μs
CLRTI
1引言
傳統的金剛石合成機控制系統是由一個PLC和一個可顯示終端構成。這種傳統的控制系統一般具有如下缺點:
(1)系統所有的工作都由PLC完成,其控制精度較差,致使合成的金剛石質量較差;
(2)顯示終端的平面尺寸過小,這一方面使得操作人員觀察系統的狀態很不方便,另一方面也常常會引起誤操作;
(3)金剛石合成工藝復雜,需控制的參數很多,但原控制系統不能對參數進行保存,這樣在根據不同產品和工藝要求對部分參數進行調整時,每次都必須重新設置所有的參數,操作非常麻煩;
(4)界面不友好;
(5)不能通過控制系統自動考核操作人員的工作質量。
為了提高控制精度、方便操作,開發新的控制系統迫在眉睫。筆者針對以上問題,將IPC與PLC有機結合在一起,開發了一套新的控制系統。通過該系統可在上位機(IPC)和PLC之間通過RS-232與RS-485進行大量串口通信。
2VC串口通信分析
在32位Windows系統下使用VC開發串口通信程序通常有如下4種方法:
(1)使用Microsoft公司提供的名為MSCOMM的通信控件;
(2)直接使用Windows應用程序接口(API);
(3)自行設計一個串口通信類;
(4)通過開發一個ActiveX控件來實現串口通信功能。
在上述幾種方法中,實際上還是使用WindowsAPI函數,然后把串口通信的細節給封裝起來,同時提供給用戶幾個簡單的接口函數。上述幾種方法各有優缺點,但在實際情況下,大多數編程人員喜歡使用API函數自行設計串口通信類。
用WindowsAPI函數進行串口通信的編程流程如圖1所示。其中打開串口是確定串口號與串口的打開方式;初始化串口用于配置通訊的波特率、每字節位數、校驗位、停止位和讀寫超時等;讀寫串口用于向串口進行發送數據和從串口接收數據;關閉串口用于將串口關閉并釋放串口資源(Windows系統下串口是系統資源)。
由于絕大多數控制系統中串口通信是比較費時的,而且監控系統還要進行數據處理和顯示等,所以一般采用多線程技術,并用AfxBeginThread()函數創建輔助線程來管理串口通信,這樣,主進程就能在進行串口讀寫的同時,處理數據并完成用戶指令的響應,但是設計時一定要處理好數據的共享問題。
串口讀寫既可以選擇同步、異步方式,也可以選擇查詢、定時讀寫和事件驅動方式。由于同步方式容易造成線程阻塞,所以一般采用異步方式;而查詢方式要占用大量的CPU時間,所以一般采用定時讀寫或者事件驅動方式,事件驅動方式相關文獻較多,故此重點討論定時讀寫方式。定時讀寫方式就是上位機向下位機發送固定格式的數據,在下位機收到后向上位機返回狀態信息數據。由于數據的傳輸需要時間,所有上位機發送數據后就調用_sleep()函數進行休眠,休眠的時間可根據需要進行不同的設置。這樣,可以節省CPU時間,以使系統能夠很好地進行監控工作和處理其它事務。
3VC串口通信的設計與實現
筆者在Windows系統下,采用面向對象的方法和多線程技術,并使用VisualC6.0作為編程工具開發了一個通用串口通信類CSerialPort,該CSerialPort類封裝了串口通信的基本數據和方法,下面給出CSerialPort類的簡單介紹。
CSerialPort類頭文件中的主要成員變量和成員函數如下:
ClassCSerialPort
{
private:
HANDELm_hPort;
DCBm_Dcb;
COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;
DWORDm_Error;
Public:
CSerialPort();//構造函數
virtual~CSerialPort();//析構函數
//InitPort()函數實現初始化串口
BOOLInitPort(
char*str=“com1”,
UINTBaudRate=9600,
UINTParity=0,
UINTByteSize=8,
UINTStopBits=1,
UINTReadMultiplier=0,
UINTReadConstant=0,
UINTWriteMultiplier=10,
UINTWriteConstant=1000);
DCBGetDCB();//獲得DCB參數
//SetDCB()函數實現設置DCB參數
BOOLSetDCB(
UINTBaudRate=9600,
UINTParity=0,
UNITByteSize=8,
UINTStopBits=1);
//GetTimeOuts()函數獲得超時參數
COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();
//SetTimeOuts()函數設置超時參數
BOOLSetTimeOuts(
UINTReadMultiplier=0,
UINTReadConstant=0,
UINTWriteMultiplier=10,
UINTWriteConstant=1000);
//WritePort()函數實現寫串口操作
voidWritePort(HANDLEport,CString);
CStringReadPort(HANDLEport);//讀串口操作
BOOLClosePort();//關閉串口
};
下面對該類的重要函數作以說明:
(1)在構造函數CSerialPort()中已對該類的數據成員進行了初始化操作。
(2)初始化串口函數InitPort()函數用于完成串口的初始化工作,包括打開串口、設置DCB參數、設置通信的超時時間等。
打開串口使用CreateFile()函數,其中InitPort()函數中的第一個參數為要打開的串口,通常將該參數賦給CreateFile()函數中的第一個參數;設置DCB參數應調用該類中的SetDCB()函數,并將InitPort()函數中的第2至第5參數賦給SetDCB()函數;設置通信的超時時間應調用該類中的SetTimeOuts()函數,并將InitPort()函數中的第6至第9參數賦給SetTimeOuts()函數。另外,該串口是系統資源,應該根據不同要求對其安全屬性進行設置。
(3)SetDCB()函數用于設置DCB參數,包括傳輸的波特率、是否進行奇偶校驗、每字節長度以及停止位等。
(4)SetTimeOuts()函數用于設定訪問的超時值,根據設置的值可以計算出總的超時間隔。前面兩個參數用來設置讀操作總的超時值,后面兩個參數用來設置寫操作總的超時值。
(5)WritePort()函數用來完成向串口寫數據。由于該系統需要對多個串口進行通信,所以首先應把串口號作為參數傳遞給該函數;接著該函數把按參數傳遞過來的、要發送的數據進行編碼(也就是加入校驗,這樣能減少誤碼率),然后再調用WindowsAPI函數WriteFile()并把數據發送到串口。
(6)ReadPort()函數用來完成從串口讀數據,由于有多個串口,所以應把串口作為參數傳遞進來,然后調用API函數ReadFile(),并把下位機發送到串口,數據讀出來放到緩存里面,接著對數據進行處理以將其變換成字符串(CString)類型并返回。
(7)GetDCB()函數主要用于獲得串口的當前配置,可通過調用API函數GetCommState()來實現,然后再進行相應的處理。
(8)GetTimeOuts()函數用于獲得訪問超時值。
(9)ClosePort()函數可用來關閉串口。因為在Windows系統中串口是系統資源,因而在不用時,應將其釋放掉,以便于其它進程對該資源的使用。
4基于串口通信的金剛石合成控制
金剛石合成控制系統采用主從式控制方式,上位機為微機、下位機為PLC。上位機的主要功能是對系統進行實時監控,下位機的主要功能是對系統進行實時控制。上位機采用Windows98操作系統,其監控程序可用VC開發,上、下位機之間通過RS-232與RS-485串口進行通信,它們之間采用的通信波特率為9600bps,無奇偶校驗,每字節8位,并有1位停止位。上、下位機之間傳送的數據格式可自己定義。由于傳輸數據時可能會引起錯誤,所以加入了校驗算法。該系統通過上位機向下位機發送數據,下位機收到后就把當前系統的狀態參數返回給上位機。由于該系統中所控制的參數具有遲滯性,所以應采用定時發送數據的方法來采集現場狀態信息。
上位機編程時,可用VC6.0生成一個對話框類型的程序框架,然后將自己編寫的CSerialPort類加入到該工程中,并在主界面類CCrystal中添加一個CSerialPort類的成員變量serial。當監控系統開始工作時,可用AfxBeginThread函數創建輔助線程來管理串口通信,當調用CSerialPort類中的WritePort函數向串口發送數據后,可調用_sleep函數使輔助線程休眠一段時間,以便使PLC有充分的時間返回數據;接著再調用CSerialPort類中的ReadPort()函數并從串口讀數據,然后再調用_sleep()函數使輔助線程再休眠一定的時間。這樣設計后,當進行串口通信時,主線程就能繼續完成監控功能和處理其他事務。輔助線程函數的主要代碼如下:
UINTSerialPro(void*param)
{
Ccrystal*mdlg=(Ccrystal*)param
CStringstr;
intflag=1;
//如果初始化串口失敗返回
if(!InitPort(“com2”))
{AfxMessageBox(“打開串口2失敗”);
return0;
}
//循環讀寫串口,直到結束
while(flag)
{
//這里把要發送的數據傳送給變量str
……
//向串口寫數據
mdlg->serial.WritePort(hport,str);
//讓輔助線程休眠100ms
_sleep(100);
//從串口讀數據并賦給變量str
str=mdlg->serial.ReadPort(hport);
//這里把從串口得到的數據進行處理
傳播學作為一門獨立的學科從創建到現在,不過是幾十年的歷史,然而傳播作為一種社會性的現象則是和人類社會的產生是同步的。并且,媒介和傳者與受者兩者一樣,是作為最基本的傳播要素而出現的,它是信息傳遞和接受的手段、載體。在最初的傳播歷史中,媒介表現為語音、語言和一些簡單的符號等形式,隨著科技的發展,媒介的技術含量越來越高。隨著現代印刷機的發明,傳播第一次有了現代性的意義,開始跨越以前人類想象力的極限,擺脫了時間性與地域性的制約,使地球上每一個個體都身陷于現代傳媒的巨大旋渦之中。伴隨著工業革命的繼續發展,電臺、電視等媒介也競相躍上傳播的舞臺,并且,每一個媒介的產生,都在很大意義上影響了人類的生存境況,甚至同人類社會的變遷與文明的發展有著莫大的關系。特別是電視的發明與成熟,其作用更是巨大,這也使得媒介技術分析的現實意義迅速而明晰地凸顯出來。在媒介分析理論界中至今享有盛譽的理論大師:雷蒙·威廉斯、麥克盧漢、梅羅維茲都有著自己對獨特的理論思辯。
20世紀的最后十余年的時間里,更是科技日新月異、信息技術更新提速的年頭,數碼技術、光纖衛星通訊技術、電腦網絡技術大放異彩。在所有這些技術逐漸走向融合和協調的基礎上,世界性的因特網迅速崛起,成為人類歷史上前所未有的嶄新媒介,它不但打破了地域限制和國家疆界,還打破了文字、聲音、圖象等各種符號形式的隔膜,更使得個人的單向傳播(自我傳播)、人際傳播、組織傳播、大眾傳播等各個層次類型和規模的傳播走向統一。其影響的觸角也正伸向人類社會生活的各個方面,滲透到全世界的各個角落。對于傳媒界而言,這些變化中包含著新的挑戰和機遇,對于傳播學研究界而言,這些令人激動的變化構成推動媒介分析研究的動力:一方面,要對信息傳播新技術、新媒介、新環境、新實踐作出深刻的分析和解釋,離不開傳播學理論的指導。另一方面,傳播領域層出不窮的新變化,將一系列有關信息傳播高新技術同社會發展的關系新傳播研究課題擺在了學術界面前。將傳播學理論研究和應用研究相結合,從前人的成果中獲取啟示,而又追求聯系實際充實傳播學理論,這是時代賦予傳播學界的雙重任務。媒介分析作為以媒介技術為焦點、以媒介分析及其發展同人類社會變遷的關系為核心的研究部類,正為這樣的研究提供了極好的切入口。
一提到媒介分析理論,很多人第一個想起的名字便是麥克盧漢,殊不知,麥克盧漢的媒介分析理論在很大程度上是受英尼斯的影響,他自己也把英尼斯稱為“良師”。早在20世紀50年代初期,英尼斯就在他的專著《帝國與傳播》、《傳播系統的偏向性》中廣泛分析了人類轉播的各種形式、各種技術手段,提出了一種把傳播技術及其發展同人類社會變遷、文明發展史聯系起來考察的媒介理論。比起麥克盧漢的媒介分析理論,英尼斯的媒介理論要早問世十多年。
英尼斯從20世紀40年代初起,在他生命的最后10來個年頭里,他把傳播置于人類歷史運轉的核心位置進行研究,并在此基礎上形成了他的媒介理論。這一理論認為,一切文明都有賴于對空間領域和時間跨度的控制,與之相關的是傳播媒介的時空傾向性,因而文明的興起與衰落同占支配地位的傳播媒介息息相關。英尼斯認為任何傳播媒介都具有時間偏向或空間偏向,也就是說,傳播媒介或具有長久保存但卻難于運輸的傾向性,或具有易于運輸卻難以保存的傾向性,前者便于對時間跨度的控制;如羊皮紙、石頭等,英尼斯將其稱為“偏向時間的媒介”;后者便于對空間的控制,如輕便的紙張,英尼斯將其稱為“偏向空間的媒介”。根據英尼斯的觀點,就這兩種媒介同權利結構的關系而言,“偏向時間的媒介”有助于樹立權威,從而利于形成等級森嚴的社會體制;“偏向空間的媒介”則有助于遠距離管理和廣闊地域的貿易,有助于帝國領土擴展,從而有利于形成中央集權但等級制度不強的社會體制。英氏還探討了媒介的時間偏向和空間偏向兩者之間的平衡對社會穩定的影響。他的媒介理論認為,建立在強調時間偏向的傳播手段或強調空間偏向的傳播手段基礎上的兩種不同的權威和知識壟斷——宗教的或國家政府的,道德的或科技的,是帝國興衰的主要動力、文明興衰的主要動力。這種理論還把時間偏向和空間偏向視為辨證的統一體,認為一味地向時間傾斜和向空間傾斜會造成社會不穩定,一個穩定的社會離不開維護時間傾向和空間傾向間平衡地機制。
英尼斯的媒介理論最重要的一個特點是作者對科技理性的懷疑態度,盡管英氏很看重媒介技術發展史在文明發展史上的作用,但他并未從新的傳播媒介的出現中看到解決現代文明中如下重要問題的希望:如何發展道德的力量去和物質科學所釋放出來的力量向抗衡,以維持一種社會的平衡。例如,他在《傳播系統的偏向性》一書中,英尼斯對知識的機械化中所隱伏的問題作了如下的評論:“機械化強調了復雜性和混亂,它造成了知識領域的壟斷。對于任何文明而言,如果它不屈服于這種知識的壟斷的影響,對此進行一些批判性的調查和提出批判性的報告已成為極其重要的事項。思想自由正處于被科學、技術和知識的機械化及伴隨他們的西方文明摧毀的危險之中。”也許盡管英尼斯在對待科技的態度方面的悲觀論調和懷舊情緒并不可取。但是他對現代西方文明過于強調物質科技的力量,忽視道德力量的批判性思考確是每一個習慣于獨立思考的知識分子所必須尊重的。
假如說英尼斯是將媒介技術與人類文明發展史聯系起來進行思考的先驅,那么麥克盧漢則是繼續開拓這一領域、并在傳播學領域研究中確立以媒介技術為焦點的研究傳統的關鍵人物。麥克盧漢提出的媒介理論以其一系列大膽新穎的論點,迅速在西方學術界引起了重視,非但如此,他還在美國媒體與大眾之間掀起了一陣麥氏風暴。[page_break]
麥克盧漢最為重要的一個論點應該是“媒介即訊息”,這即是麥克盧漢與另一學者合著的一本重要著作的書名,也是其媒介理論的發人深思的主題。麥氏從功能和效果兩個方面闡述了“媒介即訊息”的論點。首先,麥氏從媒介技術的功能作用的角度理解“內容”,提出任何媒介的“內容”總是另一媒介。“言語是文字的內容,正如文字是印刷的內容一樣。而印刷則是電報的內容。如果有人要問,‘那么言語的內容是什么?’那么就有必要回答說,‘它是思想的實際過程,這本身就是非言語的’”。此外,麥克盧漢還從媒介技術的社會影響、效果的角度賴理解“內容”,認為一種新的媒介一旦出現,無論它傳遞的是什么樣的訊息內容,這種媒介本身就會引發社會的某種變化,這就是它的內容,也就是它帶給人類社會的訊息。
麥克盧漢另一個重要的觀點就是其“媒介是人體的延伸”理論。他把媒介技術比作人體或人類感官的延伸,并提出了“感官的平衡”的概念。他指出,使用不同的傳播技術會影響人類感覺的組織。例如,文字與印刷媒介是視覺器官——眼睛的延伸,廣播是聽覺器官——耳朵的延伸,而電視則是全身感覺器官的延伸。麥氏根據人類歷史上占主導地位的傳播方式手段的演變,把人類社會分為三個主要時期:口頭傳播時期、文字傳播時期以及電子傳播時期。在每個時期,人類感官之間的相互作用以及思維的方式都有其自己的特點。與此相應的是部落文化、脫離部落文化和重歸部落文化。他認為人的感覺需要平衡,任何一種感覺一旦占據主導地位,那么另外的感覺的作用被人們所疏遠,這樣的個體不會是健全的。而新興的電子傳播時期,將會使人重新走向和諧,使人的各種感覺重新達到平衡狀態。另外,麥還有關于“冷媒介、熱媒介”的理論。
二人把媒介技術置于人類文明發展史的大背景進行考察,強調媒介技術本身的作用,在傳播學研究中開創了以媒介技術為焦點的新的研究傳統。這是此二人學說的重要歷史地位。但是,他們的理論也存在著重要的缺陷:陷入了唯技術決定論的悖論。他們的媒介理論都失之于過分強調媒介技術的作用,把媒介描繪稱導致社會變動的最大動力。從而被學界批評為陷入唯技術決定論的極端。這是我們在閱讀他們的著作,吸取其精華思想時所必須警醒的。除此之外,兩人在寫作中,常常對一些基礎的定義未作明確的界定,而為了追求一種夸張的風格造成了思維邏輯上的混亂。這一點也同樣需要讀者加以注意。
與此二人形成鮮明反差的是英國著名學者,西方批判學派中的社會文化學派的理論先鋒、西方的文化批評家雷蒙·威廉斯。威廉斯畢生致力于文化研究,于他而言,大眾傳媒研究是其中一個重要組成部分。他認為,文化研究就是研究整個生活方式的組成部分之間的關系。首先,他認為,對媒介文化研究要運用一種整體的、歷史的、動態的觀點。其認為,文化現象(包括媒介文化)是和所有社會現象緊密聯系的一部分,它們的變化牽涉到所有社會現象包括內在結構的變化,是一個永不停止的運動過程,“在任何時候,它都即包括對現代的反應,也包括對歷史的延續。”其次,他把文化研究同社會制度聯系在一起,試圖探詢文化制品與社會制度之間的關系。這可以從他以下觀點看出來:第一,強調社會傳播過程就是意義和定義在社會上建立并且歷史地演變的過程,強調傳播和社會制度機構、習俗之間關系密切。第二,指出大眾傳播的商業形式并非象某些人吹噓的那樣是自由的大眾傳播模式,而是一種實際上由商業系統控制社會的模式。第三,指出文化現象的復雜性以及傳媒文化中的種種問題的社會性。他反對非此即彼的簡單兩分法去看待社會文化問題,大眾文化中存在著內容低劣等問題,但并不是孤立的,他主張把他們看作社會問題,其背后有著復雜的社會原因,這其中包括:對過去真正的通俗文化傳統的蔑視;作為人類文化偉大成就的偉大文化傳統又被搞成少數人的獨占;投機商們的乘虛而入。
對于傳媒科技發展與社會關系這一問題,威廉斯批評了傳播界占有顯赫地位的兩位大師的理論,一是拉斯韋爾的傳播模式,二是麥克盧漢的媒介理論。威廉斯對拉斯韋爾的傳播模式頗為不滿,他認為這一模式遺漏了對真正社會與文化過程至關重要的“意向”問題,如果忽略了為什么目的而傳播,那么就等于忽略了所有真正的社會與文化過程。這涉及到傳播過程所指向的意向和利益等問題。他進一步指出,西方傳媒的真正意向常常與有關當局公開宣言的意向有很大的區別,并與那些假象的一般的社會過程中的情形有很大區別。只有對意向的正確分析,才能更深的理解西方傳媒的內在制度。
威廉斯也在以下幾個方面對麥克盧漢的媒介理論提出了自己的批評,首先,他認為在麥氏的媒介理論中,實際上見不到社會的蹤影,它絲毫不能解釋不同的媒介特征與特定的歷史文化情境及意向之間的相互關聯。麥氏的理論雖然關注到不同媒介不特殊性,但只是把它們臆斷地指派給媒介的心理功能。其次,麥氏的理論不但認可西方社會與文化的現狀,而且尤其認可這種社會文化狀況的內在傾向。也就是說,它缺乏對西方社會與文化狀況及其發展趨勢的理性批判,最后,麥的理論中還存在著嚴重的邏輯混亂的缺陷。
在提出對這兩者進行批評的同時,威廉斯也談到了自己對媒介文化意向與社會科技發展關系的看法:第一,所有技術的創造與發展都是為了有助于已知的人類實踐,這是基本的意向因素,但卻不是唯一的。第二,在許多情況下,技術往往產生原先并未預料到的使用情況與效果,他們也是對初使意向的真正的修正。第三,真正的決定是一個過程,一個牽涉到整個現實的社會過程,受到各種因素的制約。
總之,媒介技術是媒介發展的一個重要層面,它往往能引起巨大的傳播方式的變革,從而導致社會本身巨變。所以媒介技術不僅僅是一個技術性的定義,其蘊涵的社會含義值得更多有識之士對其進行更深入的研究。
PCI總線規范是為提高微機總線的數據傳輸速度而制定的一種局部總線標準。在設計自行開發的基于PCI總線的數據傳輸設備時,需要開發相應的設備驅動程序。通常開發PCI設備驅動程序有多種模式,在Windows2000環境下,主要采用WDM模式。本文針對自行開發的基于PCI總線的CCD視頻信號傳輸控制卡,編寫了符合WDM模式的驅動程序。
1WDM模式驅動程序
1.1WDM模式(WindowsDriverModel)
Windows2000對驅動程序的編寫不再基于以往的Win3.x和Win9x下的VxD(虛擬設備驅動程序)結構,而是基于一種新的驅動模型——WDM(WindowsDriverModel)。
WDM為Windows98/2000/XP操作系統的設備驅動程序的設計提供了統一的框架。WDM來源于WindowsNT的分層32位設備驅動程序模型(layered32-bitdevicedrivermodel)。它支持更多的特性,如即插即用(PnP)、電源管理、WMI和NT事件。
1.2設備驅動程序
設備驅動程序是操作系統的一個組成部分,它由I/O管理器(I/OManager)管理和調動。Windows2000操作系統下的I/O管理器功能描述如圖1所示。
I/O管理器每收到一個來自用戶應用程序的請求就創建一個I/O請求包(IRP)的數據結構,并將其作為參數傳遞給驅動程序。驅動程序通過識別IRP中的物理設備對象(PDO)來區別是發送給哪一個設備。IRP結構中存放請求的類型、用戶緩沖區的首地址、用戶請求數據的長度等信息。驅動程序處理完這個請求后,在該結構中填入處理結果的有關信息,調用IoCompleteRequest將其返回給I/O管理器,用戶應用程序的請求隨即返回。訪問硬件時,驅動程序通過調用硬件抽象層的函數實現。
1.3DriverStudio工具簡介
NuMegaLab公司開發的DriverStudio是一整套開發、調試和檢測Windows平臺下設備驅動程序的工具軟件包。它把DDK(DeviceDevelopmentKit)封裝成完整的C++函數庫,根據具體硬件通過向導生成框架代碼,并且提供了一套完整的調試和性能測試工具SoftICE、DriverMonitor等。
2應用實例
本文利用PCI專用接口芯片PCI9052設計了一個數據傳輸控制卡。卡上主要的芯片有PCI9052、FIFO(CY7C4221)、CPLD(MAX7064S)和A/D轉換器(MAX1197)。傳輸卡硬件框圖如圖2所示。面陣CCD得到的視頻信號經過調理電路,生成的視頻調理信號通過A/D轉換器進行數字化處理,送入FIFO中。在CPLD的控制下,數據經過PCI9052送入PCI總線,再傳送到計算機內存中,并顯示在監視器上。驅動程序必須實現如下幾個基本功能:(1)硬件中斷;(2)能支持應用程序獲取數據;(3)能根據外部FIFO(CY7C4221)的狀態啟動或停止突發傳輸。
在數據輸入過程中,最重要的是對數據進行實時控制,因此需要硬件中斷。在中斷程序中,根據外部FIFO狀態完成數據的讀入。
2.1用DriverWizard生成驅動程序框架
DriverStudio中的DriverWorks軟件為開發WDM程序提供了一個完整的框架。它包含一個可快速生成WDM驅動程序框架的代碼生成向導工具DriverWizard,而且還帶有許多類庫。在用DriverWizard生成的程序框架中寫入相對于設備的特定代碼,編譯后即可得到所需的驅動程序。
在利用DriverWorksV2.7的向導DriverWizard完成驅動程序的框架時共有11個步驟,其中關鍵步驟有:
(1)在第四步中選中PCI,并在VendorID和DeviceID中分別輸入廠商號和設備號,還需填入PCISubsystemID和PCIRevisionID。這四項可以用網上的免費軟件PCITree或PCIView瀏覽PCI設備,用這兩個軟件也可以得到BAR0~BAR5的資源分配情況和中斷號。
(2)第七步IRP隊列排隊方法,它決定了驅動程序檢查設備的方式。本設計選SystemManaged,則所有的IRP排隊都由系統(即I/O管理器)完成。
(3)第九步是最關鍵的一步。首先在Resources中添加資源,在name中輸入變量名,在PCIBaseAddress中輸入0~5的序列號。0~5和BAR0~BAR5一一對應。在設置中斷對話框中,在name欄寫入中斷服務程序的名稱,選中創建中斷服務程序ISR?穴CreateISR?雪,不選創建延遲程序調用DPC(CreateDPC),選中MakeISR/DPCclassfunctions,使ISR/DPC成為設備類的成員函數。
其次選中Buffer以選取讀寫方式,用于描述與I/O操作相關的數據緩沖區。本設計需要快速傳送大量數據,因此采用DirectI/O方式。
(4)在第十步中,需要加入與應用程序或者其他驅動程序通信的I/O控制代碼參量。
2.2驅動程序模塊框圖和代碼分布
PCI設備驅動程序模塊包括配置空間的訪問模塊、IO端口模塊、內存讀寫模塊和終端模塊等。各模塊之間是對等的。驅動程序模塊框圖如圖3所示。
驅動程序初始化模塊代碼段放在#pragmacode_seg(″INT″)和#pragmacode_seg()之間。在系統初始化完成后,這部分代碼從內存中釋放,防止占用系統寶貴的內存資源。#pragmacode_seg()之后是驅動程序和系統的許多模塊的實現部分。這部分在驅動程序運行后不會從內存中釋放。
2.3驅動程序主要模塊的實現
(1)配置空間的訪問模塊
DriverWorks的KPciConfiguration類封裝了訪問PCI設備配置空間的所有操作。首先初始化這個類的實例:
KpciConfigurationPciConfig()m_Lower.TopOfStack());
/?觹m_Lower是KpnpLowerDevice類的對象。m_LowerTopOfStack()返回當前設備堆棧頂部的設備對象。*/
初始化完后可以直接利用成員函數ReadHeader/WriteHeader函數訪問所有的配置寄存器。
為了確定映射空間的類型和大小,先向目標基地址寄存器寫入0Xffffffffh,然后回讀該寄存器的值。如果最低位為1,表示映射于I/O空間,反之為存儲空間;如果映射于存儲空間,從第四位開始計算0的個數可以確定內存空間的大小;如果是I/O方式,從第二位開始計算0的個數可確定I/O空間的大小,最大為256字節。如果設備的存儲空間超過256字節,要實現設備的整個存儲部分的訪問,就必須采用內存映射。
(2)I/O操作模塊
Driverworks的KIoRange類封裝了I/O端口訪問的操作。部分代碼如下:
{……
KIORangeDevIoPort();//創建實例
NTSTATUSstatus=DevIoPort().Initialize(pResListTranslated,pResListRaW,PciConfig.BaseAddressIndexToOrdinal(0));
/*第一個參數為轉換后的資源列表指針;第二個參數為原始資源列表指針;第三個參數中的0為I/O口對應的基地址,用來轉換成特定端口資源的序數?*/
If(NT_SUCCESS(status))
{……
DevIoPort.inb(0,LineBuf1,10);
/*成功初始化后可分別用KIoRange類的成員函數inb(/outb)從端口中讀/寫字節*/
}
else{Invalidate();returnstatus;
/*未能初始化成功,錯誤信息在status中*/
{
……}
(3)內存讀寫模塊
DriverWorks的KMemoryRange類封裝了端口訪問的操作。
status=m_MemoryRange().Initialize(pResListTranslated,pResListRaw,PciConfig.BaseAddressIndexToOrdinal(0));
此函數的參數、意義及具體用法與I/O端口的操作基本相同。
內存對象也用來發送控制字,以控制CPLD的開始和停止等。實際上控制字是通過PCI9052發送的。該控制字地址已被映射成PCI的內存空間。所以定義一個指向內存空間的內存對象,通過該對象即可發送控制字。
(4)中斷模塊
在中斷模塊,首先要激活PCI9052中斷使能位,然后判斷硬件中斷響應是否產生,如果有,則進行突發傳輸,讀入FIFO中的數據。
BOOLEANTranCard::Isr_MyIrq(void)
{if(//中斷未產生)
{……
returnFALSE;}
else
{/*如果產生硬件中斷,設置命令寄存器,進行突發數據傳輸*/
returnTRUE;}
}
為了將硬件中斷與編寫的中斷服務程序連接在一起,采用InitializeAndConnect方法,部分代碼如下:
NTSTATUSTranCardDevice?押?押OnStartDevice(KIrpI)
{……
status=m_MyIrq.InitializeAndConnect(
pResListTranlated,
LinkTo(Isr_MyIrq),
This;)
……}
2.4驅動程序的調用
編寫驅動程序本身不是最終目的,最終目的是調用驅動程序管理資源,并為用戶應用程序使用。驅動程序加載以后,它的許多進程處于Idle狀態,實際上需要用戶應用程序去調用激活。應用程序利用Win32API直接調用驅動程序,實現驅動程序和應用程序的信息交互。
首先用CreateFile()打開設備,獲得一個指向設備對象的句柄。使用CreateFile函數時應注意:由于驅動程序是*.sys,所以第一個參數應該是這個設備對象的標志連接(symboliclink)。該標志連接名有一個設置數據文件搜索路徑的數字號,而這個數字號通常是零。如果這個連接名是″TranCard″,則傳遞給CreateFile的宇符串就是:″\\\\.\\TranCard0″。例如:
HANDLEhDevice=CreateFile(″\\\\.\\TranCard0″)GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_READ,NULL?,OPEN_EXISTING,0,NULL);
然后用DeviceIoControl()進行數據的傳送。最后用CloseHandle()關閉設備句柄。
下面是應用DeviceIoControl()程序片段。
{……
m_b=DeviceIoControl(hDevice,TRANCARD_IOCTL_
RECEIVE(buffer,sizeof,buffer,NULL,0,&buffersize,NULL);
……}
2.5驅動程序的調試
1.2方法對照組按照常規培訓模式進行技能培訓,由經驗豐富的護理人員進行科室內的集中授課。實驗組使用S-OJT模式進行技能培訓,由經驗豐富的護理人員有針對性地、有計劃地、系統的培訓。S-OJT流程有六個步驟,現將重點步驟總結如下。
1.2.1分析學習的內容統計每位護理人員的穿刺成功率,分析不成功的原因,如血管選擇錯誤、膠布固定不牢等前十位原因,制作柏拉圖進行分析。
1.2.2培訓指導老師根據小兒頭皮靜脈穿刺統計結果,選擇靜脈穿刺成功率高的5名護理人員為培訓教師,護理部予以發放小兒頭皮靜脈培訓教師證書的同時召開培訓教師會議,針對柏拉圖分析制定改進措施,由培訓老師實施。1周后培訓教師對小兒頭皮靜脈的1次穿刺成功率均達到98%。
1.2.3制作S-OJT模塊模塊是指導S-OJT的實施的一組材料,主要包括培訓目標、學員條件、培訓資源等內容。召開4次培訓教師會議,確定小兒靜脈穿刺培訓資源及流程。利用HS6E型高級嬰兒頭皮靜脈穿刺訓練模型進行訓練。①對小兒穿刺部位進行評估,并進行物品、光線、心理以及與患兒及家屬語言溝通的準備。②預先判斷選擇的穿刺部位,如能一針穿刺成功,點頭表示“是”,并進行下一步操作;如不能,搖頭表示“否”,并放棄穿刺,重新準備,或者更換護理人員。③借助沒有打開的靜脈留置針或者棉簽測量針尖的位置。判斷輸液過程中是否會給患兒活動帶來不便或引起患兒疼痛、輸液不暢等。如“是”則重新準備或者要求培訓教師幫助。如“否”,則繼續下一步。④如與判斷、測量結果一致,靜脈穿刺完成,正確指導家長抱起患兒。如與判斷、測量結果不一致,分析原因。⑤反饋矯正。根據分析結果,進行信息反饋,找出殘缺知識點,對殘缺知識點進行有效的矯正和補救或在培訓教師的協助下糾正。
1.2.4實施S-OJT按照流程設計,實施S-OJT,培訓合格者允許獨立進行臨床實踐操作。
1.2.5評價S-OJT對S-OJT的評價包括組織背景評價、培訓投入評價以及對培訓效果和培訓流程的評價。
1.3評價方法在每次頭皮靜脈穿刺結束后,記錄2組護理人員一次穿刺成功情況。
1.4統計學方法所有數據錄入SPSS15.0統計軟件進行分析,采用χ2檢驗和秩和檢驗。
2結果
2013年12月-2014年2月,實驗組進行小兒頭皮靜脈穿刺160例,一次穿刺成功149例,一次穿刺成功率93.13%;對照組穿刺136例,一次穿刺成功106例,一次穿刺成功率77.94%。實驗組護理人員頭皮靜脈一次穿刺成功率明顯高于對照組(χ2=14.203,P<0.01)。
船舶廚房灰水是指來自船舶廚房、餐廳、餐具洗滌間等艙室內產生的含動植物油類產品的污水,以及相應艙室甲板漏水孔排出的污水。以往由于國內外環保法規對于船舶廚房灰水沒有提出處理要求,一般直接進行排放,隨著全球海洋環保意識的加強,這個問題越來越引起人們的關注,本文將對于大型船舶廚房灰水的處理進行探討。
一、船舶廚房灰水的成分與特點
船舶廚房灰水的成分復雜,有機物含量高,主要有動植物油脂、食物纖維、淀粉、脂肪、各類佐料、洗滌劑和蛋白質和動植物的懸浮殘渣等。廚房灰水中的污染物主要以膠體形式存在,具有ss、BOD、COD值高、油脂和鹽分含量高,水質水量變化較大等特點,其排放時間有一定的規律性,排放瞬間流量大,中餐和晚餐時間一般是排放的高峰時段。
洗滌劑的使用使得水中存在大量乳化油,一般油水處理設備難以分離;此外,動植物油脂在收集和處理過程中容易造成管路和設備的堵塞,也增加了廚房灰水的處理困難。
二、船舶廚房灰水的危害
船舶廚房灰水成分復雜,有機物含量高,水中的細菌病毒很多,如不經處理而排放到港口,會嚴重影響港口環境。船舶廚房灰水的危害可歸納為如下幾點:
1.影響管路的排水能力。廚房灰水中的油脂容易在管道內壁形成油脂層,使管道過水能力減小,甚至堵死。油脂堵塞的管道疏通非常困難[1]。
2.如果采用膜生物反應器對廚房灰水進行處理,油份會造成膜的污染。
3.船舶廚房灰水排放入水后會在水面形成油膜,影響空氣和水體的氧交換,降低復氧速率。分散于水中的油粒會消耗水中的溶解氧,使水質惡化。
4.廚房灰水中含有豐富的N、P等元素,可造成水體富營養化,引起魚類和水生生物的死亡。
5.油類和它的分解產物中含有的許多有毒和致癌物質。這些物質在水體中被水生生物攝取,造成水生生物畸變,如果通過食物鏈的富積效應進入人體,會危害人體健康。
三.船舶廚房灰水的排放要求
廚房灰水中含有大量油脂,COD值可高達幾千mg/L,廚房灰水中的BOD5,COD,SS均遠高出MARPOL73/78附則Ⅳ中的規定值。因此在港口等限排水域,廚房灰水必須進行處理達到相應的排放標準后,才能排放入海。由于沒有船舶廚房灰水的國際排放標準,一般采用MARPOL73/78附則Ⅳ及GB3552-83中對于船舶生活污水的排放標準。
從長遠來看,港區及其他特殊水域(取水口上游、娛樂及游艇俱樂部水域等)對于船舶污水將會采取委托接受及零排放政策,其他次要功能水域則采取達標排放政策,但對于排放標準及排放率的要求會更為嚴格。為了滿足不久后更為嚴厲的環保要求,對于新建造船舶,廚房灰水處理后最好能滿足MEPC.2(VI)修改議案或我國《污水綜合排放標準》GB8978—1996的一級排放標準的要求,如下表所示。
四.船舶廚房灰水的處理方法與工藝流程
目前,對于廚房餐飲廢水的處理方法重點集中在兩個方面:預處理和后續的深度處理,預處理方法主要有①油水分離器②粗粒化法③電絮凝法④化學破乳法,深度處理方法主要有①混凝法②SBR法③生物接觸氧化法④膜一生物反應器法。
考慮到船舶設計的實際需要,建議在船舶廚房灰水預處理中選用粗粒化法,粗粒化法是根據粗粒化濾料具有親油疏水的性質,當含油廢水通過時,微小油珠便附聚在其表面形成大顆粒油珠浮升到水面。水質相差很大的廚房灰水,經粗粒化除油處理后COD濃度均十分接近,此外,粗粒化法使用維護方便、能有效降低餐飲廢水的含油量,并能大幅度降低COD的濃度,有利于后續的生化處理。
考慮船上空間緊張且對于出水水質的要求較高的特點,建議在后續的深度處理中選擇膜生物反應器(MBR)方法進行處理,膜一生物反應器集微生物的降解作用和膜的高效分離作用于一體,能夠有效地降低廢水中的污染物濃度,具有出水水質好,可直接回用;設備緊湊、占地面積小;工藝參數容易控制;容易實現自動化管理;耐沖擊負荷強、適應性廣;污泥濃度高,剩余污泥量少;以及對于懸浮固體,特別是病毒細菌去除效果顯著等優點[3]。
由于膜生物反應器處理法中膜容易受到污染,廚房灰水在進入膜生物反應器之前應先進行預處理,以去除粒徑較大的油粒和懸浮物,減輕后繼處理的有機負荷,延長膜的使用壽命。經預處理后的廚房灰水最好能達到《污水綜合排放標準》GB8978—1996的三級排放標準。船舶廚房灰水的處理的工藝流程如下:
五.結束語
我國對于海洋船舶廚房灰水的處理起步較晚,以往大多采用直接排放的辦法。本文從船舶廚房灰水的成分與特點、船舶廚房灰水的危害、船舶廚房灰水的排放要求、船舶廚房灰水的處理方法、船舶廚房灰水處理的工藝流程五個方面進行了初步論述,希望海洋船舶廚房灰水的處理問題能夠受到更多的關注,我國的海洋環境能得到更好的保護。
參考文獻
[1]賈隨堂,湯力同.餐飲業含油污水處理技術與設備.環境污染治理技術與設備.2002,3(11).
[2]王松慧.餐飲業廢水的處理.工程建設與設計.2004,11.
一、引言
多元智能理論在世界教育教學改革中產生了廣泛的積極影響,學習和研究這一理論,對于推進我國高等教育改革具有重要的理論和現實意義。
中華傳統文化主要包括:古文、詩、詞、曲、賦、民族音樂、民族戲劇、曲藝、國畫、書法等;傳統節日(均按農歷)有:正月初一春節(農歷新年)、正月十五元宵節、四月五日清明節、清明節前后的寒食節、五月五日端午節、七月七日七夕節、八月十五中秋節、臘月三十除夕以及各種民俗等;包括傳統歷法在內的中國古代自然科學以及生活在中的各地區、各少數民族的傳統文化也是中華傳統文化的組成部分。中華傳統文化是民族之魂,是中華民族對人類的偉大貢獻,是我們先輩傳承下來的豐厚遺產,是歷史的結晶[1]。對于我們來說弘揚和發展中華傳統文化責無旁貸,毋庸置疑。
那么探索全新的傳統文化教育之路刻不容緩。迎面襲來的多元智能理論與信息技術潮流帶來更多可拓展的空間。在信息技術日新月異的今天,合理利用信息技術、學生的多元智能,來提高大學生對傳統文化的認識、理解及重視程度大勢所趨。最終培養當代大學生成為時代的主人,中華傳統文化傳承的有生力量當務之急。深入思考、探索,最終走出一條具有特色的傳統文化教育之路迫在眉睫。
二、弘揚傳統文化的意義
剛剛勝利閉幕的十八屆三中全會給了傳統文化明確的定義:“一個國家的歷史、形象和尊嚴的代言是這個國家的傳統文化。”
中國文化的根蒂是濃厚的中華民族傳統文化。增強國家文化軟實力也必須以領悟、尊重中國傳統文化為基本條件。近年來國家大力度進行的深化文化體制改革中,一直把弘揚中國傳統文化作為著力點,從而完善中華優秀傳統文化教育。
三、當前傳統文化教育的現狀
與國家的大力號召相反傳統文化在傳承中卻受到了“冷遇”,在教育中遭遇了“瓶頸”。全面分析當今大學生的傳統文化教育我們不難發現以下問題:
(一)忽略傳統文化教育
1.家庭傳統文化教育缺失、斷層
目前我國的家庭教育中家長對傳統文化的理解偏差,家長的傳統文化教育意識淡薄,子女受其影響而表現出來的消極和抵觸情緒,以及其他各方面的因素導致了當前我國傳統文化的傳承不力,甚至在很多方面都出現了缺失和斷層。
2.學校傳統文化教育系統建設不完善
2012年,某教育機構對全國100家高校的傳統文化教育課程設置進行統計,僅有30家高校開設了傳統文化教育選修課程,其中配備對口專業教師的僅有20%。就學生學習情況來看,課程出席率小于35%。
(二)學校對傳統文化教育過度的課程化,任務化,教育推廣面狹窄單一。
灌輸式教育,填鴨式教學,不利于學生對傳統文化的真正理解。使傳統文化的傳承成為僅僅是對傳統文化知識的介紹。
(三)中國的傳統文化教育缺乏情景式教育
中國的傳統文化教育具有適應性,產生于特定的生產生活環境,同時也反作用于生活環境,與環境共融形成一種“共生”關系。當前的傳統文化教育使其脫離了賴以生存的環境,成為無本之木,無根之水,空中樓閣,成為了書本的文化,“僵死”的文化。
四、多元智能理論與計算機網絡支持下對傳統文化教育的探索
在計算機網絡高速發展的今天,大多數新興事物、外來文化迅速占領市場,成為現代生活不可或缺的部分。人們除了關注這些“異”物對中國傳統文化的沖擊面前,我們不能只是愛么能助,望洋興嘆,更應該看到的是他們帶來的活力與生機。那么利用多元智能理論結合信息技術實施多元多維、情景性、發展性的教育模式,正適合傳統文化的教育。
近年來,隨著互連網走入千家萬戶,我們進入了“全城一家零距離,珠穆朗瑪在身邊”開放、虛擬的網絡時代。那么,讓新一代的信息技術與傳統文化之間碰撞出絢麗的火花,是下一步應該探索的問題。
(一)利用網絡虛擬現實技術為傳統文化安個“家”。
在信息技術的支持下虛擬仿真出全世界的旅游勝地,使人們足不出戶就能領略世界的風采,是經濟旅游的新潮流。那么基于網絡虛擬現實技術顯著的技術特點為中國傳統文化安個“家”,是初步探索的方向。
(二)傳統文化教育利用多元智能原理與游戲化學習的“臉對臉”。
讓網絡游戲為傳統文化的學習和傳承提供更加有效的方法和途徑,同時讓傳統文化為網絡游戲填加豐富的內涵。網絡游戲的虛擬環境成為傳統文化教育賴以生存的土地。
網絡游戲是網絡虛擬現實技術中的一種,隨著虛擬現實技術的日益成熟,傳統的網絡游戲也成了新興產業。正引發越來越多的社會問題――青少年沉迷網絡游戲的事件層出不窮。網絡游戲設計的暴力,不規范占絕大部分因素。從網絡游戲設計中入手改善網絡游戲的不足,并在網絡游戲設計中將中華民族優秀的傳統文化融入現代網絡游戲之中,賦予傳統文化騰飛的羽翼,同時也賜予網絡游戲以圣潔的靈魂,實現游戲化學習。
根據眾學者的研究,筆者認為,游戲化學習的難點主要在于游戲與學習之間相互融合的問題,游戲與學習之間的比重問題。
五、小結
根據游戲化學習的意義我們用情理的精神,利用傳統的文化改造虛擬游戲的不足,填補虛擬游戲的漏洞。
利用多元智能理論使學生能無意識的在網絡游戲中領悟、學習傳統文化的意義,相反傳統文化也在游戲中起到引導的作用,抑制其弊端,避免沉迷的現象。有機的將傳統文化,網絡環境,學生的意識結合到一起。三維一體的立體式隱性學習模式。
改變“填鴨式”教學,使學習成為一場有趣的游戲,從學習中感受快樂,使人們不再是對游戲成“癮”,而是對學習成“癮”。
前言
切削力的測量不僅可以研究切削機理、計算功率消耗、優化切削用量和刀具幾何參數、校核切削力和切削溫度理論計算的準確性,更重要的是,可以通過切削力的變化來監控切削過程,反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機床故障、顫振等切削狀態。
1 計算機向單片機傳輸命令和數據
通過對單片機的編程來控制USB接口芯片,接收和響應主機對設備發出的命令。在測力系統中,單片機的編程設計程序通常由三部分組成:
第一、初始化單片機和所有的外圍電路。
第二、主循環部分,其任務是可以中斷的。
第三、中斷服務程序,其任務是對時間敏感的,必須馬上執行。
當應用程序中的“數據采集”按鈕按下后,USB進入主循環函數,將從端點緩沖區中提取命令,并按照命令的要求,調用相應的函數,如采集數據,橋路調零,設置頻率等。關鍵的幾個函數如下:
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite);//啟動一個線程,調用傳輸命令函數
(2) open_ file(threadParam->pipe-name);//創建文件句柄
(3) open_dev();//創建設備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice,IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上,使得相應的設備完成數據輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer,threadParam->uiLength,&nBytes,NULL);
//寫文件函數將數據傳送到單片機的緩沖區中。論文格式。
2 單片機向計算機傳輸數據其流程
單片機向計算機傳輸流程
經過模數轉換后的數據首先保存在單片機的數據緩沖區中,當單片機接收到主機發來的IN命令時,調用如下函數將數據傳送到計算機的內存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead);//啟動一個線程,調用讀取數據函數
2) open_ file(threadParm一>pipe name);; //創建文件句柄,準備讀取數據
3) open dev ();//創建設備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice,IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IO_BLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上,使得相應的設備完成數據輸入的功能。
5) ReadFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer, threadParam->uiLength,&nBytes, NULL);
//讀文件函數將數據從單片機的緩沖區讀入到threadParam->pcIoBuffer內存中。
3結論
利用單片機實現切削力測量中USB數據傳輸功能,以達到對切削力的測量的監控。實現了生產過程中連續自動采樣、實時顯示、過載報警。
參考文獻:
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為期兩天的第六屆全國藝術院校院(校)長高峰論壇,馬上就要落下帷幕了,兩天來的工作繁忙而充實,大家辛苦了!我代表主辦方中國文化傳媒集團藝術教育雜志,向兩天來認真準備、精彩演講的專家學者,向近兩個月來為了論壇的成功舉辦而付出辛勤勞動的論壇組委會全體成員,表示衷心的感謝,正是有了你們的參與、支持和付出,才使本屆論壇得以圓滿成功,才使我們在美麗的春城昆明,留下了一段充滿藝術氣息的難忘回憶。
由中國文化傳媒集團藝術教育雜志發起、全國各級各類藝術院校積極響應的“全國藝術院校院(校)長高峰論壇”,到此時此刻,已連續成功舉辦了六屆,回首過去六年,對藝術教育來講,我們也看到了諸多令人欣喜的質變。而我們的高峰論壇活動,也記錄了發生這些根本性變化的點滴積累。從這個意義上講,我們的每一份努力和貢獻,都是對我國藝術教育事業的努力和貢獻;我們的每一次熱烈的掌聲,都應該送給蒸蒸日上的中國藝術教育事業!
從海河之濱――天津師范大學的勝利啟程,到滇池之畔――云南藝術學院的美麗相聚,我們看到,每屆論壇的主題都和藝術教育事業的現實發展緊密聯系,參加的院校和專家越來越多,論壇的成果越來越豐富,這項活動已經成為藝術教育領域的一大文化品牌,受到業內人士的廣泛關注。
參加本屆論壇的近200名來自全國百余所知名院校的院長、專家學者,以及國外多所大學的專家學者,在分會場的討論都有精彩的發言。在論壇的主報告中,仲呈祥先生以“講真話、訴真情、求真理”的學術態度,向我們闡釋了藝術學升格為學科門類對十七屆六中全會所提出的文化自覺、文化自信的呼應。
曹意強先生、周星先生立足藝術學提升為學科門類的獨特背景,以切中要害的學術力道,向我們展示了當前藝術教育領域中“學科體系建設”“學科規范制定”“學術邏輯確立”“專業學科建設”等熱點問題的來龍去脈和發展態勢。讓我們更加堅信,藝術不變,藝術認知多變,藝術精神永存。
在昨天下午和今天上午的分論壇報告環節中,數十名專家分為美術設計、音樂舞蹈、影視戲劇、藝術理論四個分論壇。專家們的主題報告和分論壇演講,涉及的內容廣泛而有深度,既有對中華民族文化藝術復興、人文精神建構的宏觀思考,也有對藝術學科升級為學科門類問題的政策解讀;以及對藝術教育大發展背景下各類藝術教育發展的定位,學校在藝術教育發展中的具體實踐及經驗。其中,建構人才培養格局、提升藝術人才的綜合能力、藝術學科定位及特色發展、藝術教育國際化、數字技術的發展對藝術教育的助推作用、少數民族地區藝術教育等成為熱烈討論的話題。大家一致認為,藝術學升格為獨立的學科門類、十七屆六中全會推動社會主義文化大發展大繁榮的戰略目標,為藝術教育提供了難得的發展機遇,也亟待教育者開拓思路,應對挑戰。報告和發言給大家傳達了重要的信息,同時交流了各自的經驗,使全國藝術院(校)長高峰論壇真正成為大家溝通交流的平臺。
“全國藝術院校院(校)長高峰論壇”的創辦與召開,為中國的藝術教育事業開啟了一個特殊的交流平臺和助推窗口。參加高峰論壇的專家學者,都是全國著名專業藝術院校的掌門人或者綜合大學、師范大學里的藝術學院的領跑者,視野開闊,思想活躍,談鋒犀利,學術嚴謹……可以恰如其分地概括:每一次高峰論壇的議題,實際上都代表了中國藝術教育界所討論問題的最高水準,越來越顯現其在中國當代藝術教育發展當中的引領作用,以及對中國藝術教育發展規劃、推進、調整和完善的促進作用。
《藝術教育》雜志在今后的論壇中,擬申請增刊號,將我們每屆論壇的優秀學術成果集中,以使我們的論壇成果惠及全國千千萬萬藝術教育工作者。本屆論壇中,我們還特別制作了“全國藝術院校院(校)長高峰論壇意見征集單”,目的是為了廣泛聽取廣大參會代表的不同意見和建議,請各位代表積極配合,對我們的工作多提寶貴意見,以使我們更好地總結經驗,使今后的論壇更能貼近廣大藝術教育工作者,更好地為大家服務。我們衷心希望“全國藝術院校院(校)長高峰論壇”的每一次成功召開,都能對中國藝術教育發展的關心者、思考者和推動者有所啟發與幫助,我們愿為之貢獻自己的綿薄之力!
為了貫徹落實黨的十七屆六中全會精神,中國文化傳媒集團將積極為全國藝術院校搭建產學研戰略聯盟及公共服務平臺。中國文化傳媒集團已建成的杭州創作交流基地,將通過“2012’全國藝術院校院(校)長高峰論壇”活動,為藝術院校戰略發展提供平臺支持,希望得到藝術院校的支持。
值此時機,也向大家通報,我們正在籌劃參與CAA 年度會議。CAA藝術聯盟成立于1911年,行政辦公室位于美國紐約,其任務是通過實踐和約定促進視覺藝術之間的理解。這次會議將于2012年2月22―25日在洛杉磯舉行,將會密切關注CAA的百周年慶祝活動,會議上將有150多節課程、藝術家的采訪及特別活動。CAA境外的理事已經準備歡迎并會見代表團,以協助他們為期4天的會議。因此,真誠希望各位專家及代表為我們提出寶貴意見,也希望大家能夠積極參與此次國際盛會。
1、引言
高級別的質量檢測需要在高質量的環境中進行。溫度和濕度是環境的重要參數,對溫濕度的監測是實現優質環境的重要手段。為了避免人為干擾環境和提高效率,遠程監測是一種有效的方法。目前的遠程監測系統大多采用以太網絡、無線數據傳輸模塊或zigbee無線網絡傳輸數據[ 1-6]。但是,以太網是有線傳輸,需布線,受地理環境影響較大;無線數據傳輸模塊的傳輸誤碼率高,可靠性差;zigbee是專用協議無線網絡,成本高,開發難,而且覆蓋范圍有限。本文提出一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統,具有傳輸誤碼率低、成本低及覆蓋范圍廣等優點,并且可與監測人員的手機綁定,實現隨時、隨地,移動監測。
2、傳感器的數學模型
2.1 半導體溫度傳感器原理
根據PN結理論,在一定的電流模式下,PN結的正向電壓與溫度具有很好的線性關系。對于理想二極管,只要正向電壓VF大于幾個KT/q,其正向電流IF與正向電壓VF和溫度T之間的關系可表示為
(1)
式中IS 為二極管反向飽和電流, K 為波爾茲曼常數(1.38×10-23J/K),T 為絕對溫度(K), q為電子電荷(1.602×10-19庫侖),
整理后,得
(2)
如前所述,晶體管的基極一發射極電壓在其集電極電流恒定條件下,可以認為與溫度呈線性關系[7]。
2.2 阻抗型高分子濕度傳感器原理
阻抗型高分子濕度傳感器的感濕原理如下:高分子濕敏膜吸濕后,在水分子作用下,離子相互作用減弱,遷移速度增加;同時吸附的水分子使解離的離子增多,膜電阻隨濕度增加而降低,由電阻變化可測知環境濕度。阻抗型高分子濕度傳感器復阻抗與空氣相對濕度、材料配方和電極結構都有關系: 與我有關系
(3)
其中m為叉指對數,b為單個叉指長度,n為電化學反應電子轉移數,f為法拉第常數,c*為氧化劑濃度,D為擴散系數[8]。
但由于傳感器的材料配方、電極結構等方面的不同,導致各種不同的阻抗型高分子濕度傳感器的特性曲線有較大差別,不能用統一的曲線來概括。
3、遠程監測系統
本系統采用先進的GSM無線通信技術、配合以嵌入式解決方案和數據采集等先進技術,構建了一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。
3.1 系統組成及功能
系統分為監測中心站和遠程監測終端兩個部分:監測中心站主要有PC主機、GSM通信模塊TC35i組成(或用戶手機);遠程監測終端主要是由LPC2148ARM內核控制器、GSM通信模塊TC35i、信號調理電路、人機接口和通信接口電路組成。監測中心站通過GSM網絡與監測終端進行無線遠程通信,實現了基于GSM的遠程監測。系統結構圖如圖1所示。
圖1 遠程監控系統框圖
系統實現的功能主要包括數據采集、數據傳送、報警、實時控制和數據處理。遠程監測終端主要負責采集溫度、濕度、2項數據,根據監測中心的命令進行實時上傳數據。中心對收到的采集數據進行處理,報警,實現實時監控。
3.2 溫度檢測電路
本系統采用AD公司生產的單片半導體集成模擬型溫度傳感器AD590。它具有線性度高、精度高、體積小、響應快、價格低等優點,測溫范圍為-55~+150℃。具有良好的互換性,非線性誤差為±0.3℃。此外,AD590的抗干擾能力強,信號的傳輸距離可達100 m以上[9]。
流過器件AD590的電流(μA)等于器件所處環境的熱力學溫度(開爾文)度數:
(4)
式中,—流過器件(AD590)的電流,單位K
AD590的靈敏度為1μA/K,0℃時輸出273μA電流,每上升1℃輸出電流增加1μA ,每下降1℃輸出電流減小1μA。AD590基本測溫電路如圖2所示。
圖2 溫度檢測電路
3.3 濕度監測電路
系統采用CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器,其復阻抗與空氣相對濕度成指數關系。其基本特性為:工作電壓1V AC(50Hz ~ 2 K Hz),檢測范圍20%~ 90% RH,檢測精度±5%,工作溫度范圍0℃~+85℃,特征阻抗范圍21 ~ 40.5KΩ。濕度傳感器阻抗變化與溫度有關,其關系見規格書中濕度阻抗特性數據表,通常先檢測溫度,然后按阻抗查表獲得濕度值。由于直流電壓可使水分子電離,加速老化,所以采用交流電壓測試其阻抗[10]。
將CHR-01與555構成多諧振蕩器,通過檢測頻率,進而獲得阻抗。濕度檢測電路如圖3所示。
圖3 濕度檢測電路
低電平表達式:
高電平表達式:
輸出頻率表達式:
(5)
利用單片機的定時器/計數器進行頻率測量,假設計時時間為T(s),此期間計數值為N,則被測頻率f=N/T
則CHR-01的阻抗為
(6)
其中R1與C的選擇很關鍵,電容C要選擇高精度電容,一是保證其充放電的能力,二是為了其電容值精確,更方便計算濕敏電阻的返回值。
3.4 GSM模塊
本系統采用西門子公司工業級GSM模塊TC35i進行遠程數據傳輸。TC35i支持中英文短消息,自帶異步串行通信接口,方便與PC機和單片機接口,可傳輸語音和數據信號,通過AT命令可實現雙向傳輸指令和數據,波特率可達300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService,短消息),電源范圍為直流3.3~4.8V,電流消耗為空閑狀態為25mA,發射狀態平均為300mA。
3.5 微控制器LPC2148
現場監測站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 內核的微控制器LPC2148作為主控制器,完成現場監測站的全局控制。論文參考網。LPC2148內嵌32KB 的片內靜態RAM 和512 KB 的片內Flash 存儲器,片內集ADC、DAC 轉換器,實時時鐘RTC,2 UART ,及USB2.0等多種接口。具有JTAG調試接口、方便在線調試,而且應用電路相對簡單,開發和生產的成本低。芯片可以實現最高60 MHz 的工作頻率,能夠滿足嵌入式系統μC/OS-II 及人性化的人機界面的要求。大容量的內存,方便了收發短消息時的數據緩沖。
4、系統的軟件設計
系統采用GSM無線通信模塊TC35i實現遠程數據通信,TC35i通過AT命令來進行控制,采用短消息方式進行數據傳輸。系統軟件包括現場監測站軟件和監測中心站軟件兩部分。現場監測站軟件主要完成短消息收發、PDU數據協議分析、A/D轉換、串口通信及人機接口的功能,其中重點是短消息收發和PDU數據協議分析,這是解決現場監測站與監測中心站之間遠程無線通信的關鍵。論文參考網。監測中心站的短消息收發及PDU數據協議分析與現場監測站軟件流程基本相同,不再贅述。
4.1 發送短消息
發送短消息的過程:首先將短消息中心號碼、對方號碼、短消息內容編碼成PDU格式;然后計算出短消息的長度,發送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回車即ASCⅡ碼0x0D。等待TC35i模塊返回ASCⅡ字符“〉”,則可以將PDU數據輸入,PDU數據以〈Z〉作為結束符。短消息發送結束后模塊返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。發送短消息流程圖如圖4所示。
圖4 發送短消息流程圖
4.2 接收短消息
接收短消息使用定時器進行周期性串口查詢的方式。短消息到達后,計算機可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存儲位置)〈CRLF〉。讀取PDU數據的AT命令為AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,執行此命令后模塊返回剛剛收到的PDU格式的短消息內容。收到PDU格式的短消息后,將這個短消息進行解碼,解碼出短消息發送方的手機號碼、短消息發送時間、發送的短消息內容。接收短消息流程圖如圖5所示。論文參考網。
圖5 接收短消息流程圖
6、結論
為了實現質檢所需的優質環境,本文研究一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。設計了以LPC2148為核心的現場監測終端系統,實現溫濕度的采集,短消息收發及人機接口等功能,并通過GSM模塊TC35i與監測中心站通信,接受指令并實時上傳信息,實現了監測中心對現場溫濕度的遠程監測。實驗表明,本系統傳輸誤碼率低,通信可靠,具有很好市場前景,也為高效率遠程監測系統的實現提供了一種新方法。
參考文獻:
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[9] 美國AD公司編寫AD590技術手冊
[10] 西博臣公司編寫CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器技術手冊
一、引言
所謂無線充電技術通常指的是電能的無線傳輸技術,通俗的說,就是不借助實物連線實現電能的無線傳達。這樣做的好處是方便、快捷,減少在苛刻條件下使用電纜帶來的危險性等。關于無線充電技術的研究開始較早,早在1900年,尼古拉?特拉斯就開始無線電能傳輸的實驗,經過一百多年的發展,關于無線傳電的方法多種多樣,但是基本原理大概可以分為以下三種:電磁感應式、無線電波式、諧振耦合式,通過非輻射磁場內兩線圈的共振效應實現中距離的無線供電。
從表1對比可知, 諧振耦合式無線充電技術的非輻射性、高效率等優點是其它無線充電技術無法相比的。所謂諧振耦合式就是利用接收線圈的電感和并聯的電容形成共振回路,在接收端也組成同樣共振頻率的接收回路,利用諧振形成的強磁耦合來實現高效率的無線電能傳輸。該技術的出現引起了國內外學術界與工業界的巨大興趣,被公認為目前最具發展前景的一種無線能量傳輸技術方案。
但是目前基于諧振耦合式的無線充電技術的研究偏向理論化,缺乏對實際應用有定量指導意義的研究成果,同時此技術傳輸功率較小遠遠不能完成大功率能量傳輸,也存在著能量損失較高等缺陷。但毋庸置疑,諧振耦合式無線充電技術對充電設備位置的靈活性以及充電設備的高效匹配性具有重要的實用價值。
二、國內外研究現狀
無線能量傳輸的構想最早可以追溯到19世紀80年代,由著名電氣工程師(物理學家)尼古拉?特斯拉(Nikola Tesla)提出。為證實這一構想,特斯拉建造了巨大的線圈用于實驗使用。由于實驗耗資巨大,最終因財力不足沒有得到實現,隨后也一直被技術發展水平所限制。
國外對無線充電技術的研究開展的比較早。1968 年,美國著名電氣工程師P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波無線能量傳輸(WPT)概念的基礎上提出了衛星太陽能電站(SSPS)的概念。隨后美國,日本和歐洲等國都試圖把這項技術作為獲取新能源的手段,但由于該方案在技術上要求很高,故在實際使用上存在一定的局限性。隨后,一家名為 Powercast 的公司推出了一款利用無線電波充電的充電裝置,實現了距離為1米左右的低功率無線充電。
另一方面,在20世紀70年代,美國出現了電磁感應能量傳輸原理的無線電動牙刷。這項應用的傳輸功率和傳輸距離都不是很理想,但其無線的特征卻恰好滿足了其特殊條件下的應用要求。近年來,美國、日本、新西蘭、德國等國家相繼在這項技術上繼續深入研究,目前已經研發了很多實用的產品:美國通用汽車公司研制出的 EV1 型電車;日本大阪幅庫公司研制出的單軌型車和無電瓶自動貨車;2013年10月,瑞典汽車制造商沃爾沃聲稱成功地研制出電磁感應式無線充電汽車。
國內對無線充電技術的研究相對較晚。目前在無線電波和電磁感應無線能量傳輸方面取得的主要成果有:2005年8月,香港城市大學電子工程學系教授許樹源教授宣布成功研制出“無線電池充電平臺”;中科院嚴陸光院士帶領的研究小組從高速軌道交通的角度對運動型應用進行了性能分析;2007年2月,重慶大學自動化學院非接觸電能傳輸技術研發課題組突破技術難點,設計的無線電能傳輸裝置實現了600至1000W的電能輸出,傳輸效率達到 70%。
諧振耦合式方案是2006年由美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊提出來的。并于 2007 年 7 月 6 日在科學雜志《Science》上發表成果文獻。團隊利用該方案,成功的點亮了距離為2米外的一個60 瓦的燈泡,傳輸效率為40%左右。此項稱為“Witricity”技術,該技術樹立了無線充電技術發展史的里程碑。一年后,Marin Soljacic團隊聲稱已將傳輸效率提高至90%。
由于該技術極具前景和市場,世界各國的相關機構和公司也不約而同的進行深入研究。2010 年 1 月,海爾在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子展(CES)上展出了最新概念產品無尾電視。一方面,產品運用無線通信技術傳輸視頻信號;另一方面,又使用諧振耦合式充電技術供電,真正實現了無線化。
三、發展疑難點及解決方案
3.1 如何克服干擾源的影響
無線能量傳輸系統工作在包含各種用電設備的電磁環境中,易受到外界電磁源的干擾。一方面,磁耦合諧振無線能量傳輸系統以磁場為能量傳輸介質,任何能感應到磁場的元件都可能成為負載,這種情況為無源干擾源,稱為負載類干擾,干擾源稱為負載類干擾體;另一方面,外磁場也會影響能量傳輸系統的磁場,這種情況為有源干擾,其干擾源為干擾場源。這些干擾都會降低系統的傳輸效率。根據無線輸電原理,本文提出以下兩個解決方案:(1)選擇隔磁的充電空間。為了避免干擾源對能量傳輸系統的影響,可以把能力傳輸系統與干擾源隔離,故可以利用電磁屏蔽技術,使系統不受外界干擾源影響。電磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰減來隔離電磁場的耦合,所以可以制作屏蔽體,來保護系統免受外界電磁波干擾。如屏蔽導電漆就是能用于噴涂的一種油漆,干燥形成漆膜后能起到導電的作用,從而屏蔽電磁波干擾。(2)控制能量傳輸系統的諧振頻率。由磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究知,能量傳輸系統對干擾源的頻率十分敏感。在實際應用中,0.5~25MHz 尚屬于空白應用頻率段,因此可以在設計能量傳輸系統的時候,使系統的諧振頻率滿足電磁耦合的同時盡量處于0.5~25MHz之間,這樣有可能降低實際應用中的電子設備對無線能量傳輸系統的影響。
3.2 如何提高傳輸距離
美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊成功地點亮了距離為 2 米外的一個 60 瓦的燈泡。但目前這種技術的最遠充電距離只能達到2.7m,傳輸距離較近嚴重限制了它的應用。由于傳輸距離的遠近與能量傳輸系統的電路結構密切相關,現提出如下解決思路:改變電路參數角度來提高傳輸距離。研究表明,傳輸距離受到頻率、線圈參數等的影響。線圈的諧振頻率越高,傳輸的距離越遠;線圈的線徑越大,傳輸的距離越遠;線圈的直徑越大,傳輸的距離越遠;線圈的匝數越多,近距離傳輸效果強于遠距離傳輸效果。因而可以綜合頻率、線圈參數等因素,選定合適的電路器件,使系統傳輸距離較遠。
3.3 是否存在有害電磁輻射
磁耦合諧振式無線充電技術的原理告訴我們,由于電感線圈的存在,必然會產生磁力線輻射,那么這樣的磁場會不會造成電磁輻射危害人們的身心健康呢?在電流的輻射方面,目前無線充電器基本上將交流電整流后轉換為直流電,且功率極小,業內人士也一直在強調理論上對人的健康不構成威脅。但是輻射的問題,現在也只是停留在理論分析上,到底會不會,依舊是需要更進一步的理論分析和實驗研究,只能讓時間來證明。
四、發展前景及創新
4.1 RFID與無線充電技術的融合
射頻識別技術是利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)傳播來實現無接觸式信息傳遞并通過所傳遞信息達到自動識別自標的一種技術,將RFID技術與無線充電技術相結合,對每個無線充電設備嵌入RFID電子標簽,讀寫器通過射頻信號同電子標簽進行通信,保證被充電設備與充電系統的完全分離,實現能量的高效率無線傳輸。
4.2 智能家居與無線充電技術融合
智能家居是物聯化的一個體現,最終發展方向之一是終端無線化。應用無線充電技術,可以使各家電系統自動獲取電能,進一步實現智能家居的自動控制化。但在無線輸電過程中產生的磁場是否會影響到各級系統裝置的正常工作有待進一步考證。如果相互影響問題得到有效的解決,無線充電設備與常規家電設備能有效共存,則是智能家居與無線充電兩大領域的完美結合,勢必進一步改變人類生活。
4.3 電動汽車與無線充電技術融合
無線充電技術對手機等小型電子產品而言,是個錦上添花的新功能,對電動車產業而言,則可能是啟動整個市場的關鍵。對電動汽車進行無線充電,沒有外露的連接器,可以徹底避免漏電、跑電等安全隱患。同時采用電磁共振式無線充電技術,可以將電源和變壓器等設備隱蔽在地下,讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點充電。若能將無線充電技術應用于電動車產業,將是電動車行業的一大改革。
五、結束語
諧振耦合式無線充電技術是目前最被看好的無線充電技術之一,從長遠來看具有廣泛發展空間及應用前景。但是每一種無線輸電方式都有一系列的關鍵問題需要解決,如何實現電磁共振式無線充電技術應用的大型化、高效化與距離化,是各國科學家探索研究的重點。隨著技術水平的提升,無線充電技術發展迅速,應用逐漸成熟,技術普及逐步實現,在未來的各種場合,無線充電技術無疑將扮演重要角色,服務全人類。
參 考 文 獻
[1] 曲立楠,磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究,哈爾濱工業大學碩士論文,2010