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一般的数字采集系统,是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号,经模/数转换器ADC采样、量化、编码后,为成数字信号,存入数据存储器,或送给微处理器,或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是样一套利用无线手段,将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。
1系统组成
系统组成如图1、图2所示。
系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储,接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。
2AT89C51与数字电台的串行通信
Atmel公司的AT89C51单片机,是一种低功耗、高性能的、片内含有4KBFlashROM的8位CMOS单片机,工作电压范围为2.7~6V(实际使用+5V供电),8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口,能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚(串行数据接收端)和TXD引脚(串行数据发送端)与外界进行通信。
2.1通信协议与波特率
数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为:
通信接口——标准串行RS232接口,9线制半双工方式;
通信帧格式——1位起始位,8位数据位,1位可编程数据位,1位停止位;
波特率——1200baud。
数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台,工作于VHF/UHF频段,可进行无线数传(9线制标准串行RS232接口),也可进行话音通信;采用二进制移频键控(2FSK)调制解调方式,符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时,推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时,电台工作于220~240MHz频率范围,采用半双工方式(执行收、发操作,但不能同时进行)即可满足系统要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可设置四种工作方式,可有8位、10位和11位帧格式。本系统中,AT89C51串行口工作于方式3,即鳘帧11位的异步通信格式:1位起始位,8位数据位(低位在前),1位可编程数据位,1位停止位。
发送前,由软件设置第9位数据(TB8)作奇偶校验位,将要发送的数据写入SBUF,启动发送过程。串行口能自动把TB8取出,装入到第9位数据的位置,再逐一发送出去。发送完毕,使TI=1。
接收时,置SCON中的REN为1,允许接收。当检测到RXD(P3.0端有“1”到“0”的跳变(起始位)时,开始接收9位数据,送入移位寄存器(9位)。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时,前8位数据送入SBUF,第9位数据送入SCON中的RB8,置RI为1;否则,这次接收无效,不置位RI。
串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定:
方式3波特率=T1溢出率/n
当SMOD=0时,n=32;SMOD=1时,n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率(计数速率=fosc/12)和TI预置的初值。
定时器T1用作波特率发生器,工作于模式2(自动重装初值)。设TH1和TL1定时计数初值为X,则每过“28-X”个机器周期,T1就会发生一次溢出。初值X确定如下:
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系统中,SMOD=0,波行率BTL=1200,晶振fosc=6MHz,所以初值X=F3H。
2.3AT89C51与数字电台的硬件连接
AT89C51与数字电台的硬件连接如图3所示。
系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态(PPT=0,收状态;PPT=1,发状态),单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平,电台使用RS232电平,由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离,增强系统抗干扰性能。
单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换,以及指令的接收和数据发送。接收时,P3.5=1,c2=1,74HC125B截止;P3.5经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为低电平,将其置为接收状态;同时c1=0,74HC125A导通,接收的指令由电台的RXD端输入,经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门,送入单片机RXD脚。发射时,P3.5=0,经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为高电平,将其置为发射状态;同时c1=1,74HC125A截止,c2=0,74HC125B导通,数据由单片机TXD脚输出,经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换,通过电台TXD端口将数据发送出去。
3通信软件设计
通信软件至关重要,一旦出现问题,整个系统就会瘫痪。采取差错控制与容错技术是非常重要的。
*主控站发送的指令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证,验证通过后正式接收指令字节;如未通过,则测量站发一信号让主控站重发,三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时,验证方式与此相同。验证通过后,测量站开始发送数据。
*一个指令由3字节构成,第二字节等于第一字节加上35H,第3字节等于第二字节加上36H。如果收到的指令不符合此规则,则重发该命令,连续三次错误时停发。
*主控站每发一个指令,测量站都回送一个应答信号。该应答信号中包含原指令样本。
下面给出单片机串行口与电台的基本通信程序。
初始化程序:
BTLEQU2FH;波特率放在内部RAM的2FH单元
MOVTMOD,#21H;T0方式1,16位计数器,T1方式2,串口用
SETBTR0;启动T0
MOVBTL,#0F3H;波特率设定为1200
MOVSCON,#0C0H;串口方式3,9位数据,禁止接收
接收及验证程序:
NUMEQU2BH;同步符个数值存放在内部RAM的2BH单元
TEMPEQU2CH
ROM-CH:DB55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H
DB55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H;20字节同步符
MIMDB''''WSC'''':3字节密码“WSC”
SETBP3.5;置电台收状态
SETBREN;允许串口接收
A1:MOVNUM,#0;记录连续到同步符55H的个数
A2:JBRI,A2;串口有数据转A3
A3:CLRRI;清接收中断标志
MOVA,SBUF;读串口数据
CJNEA,#55H,A1;不是同步符转A1
INCNUM;收到的同步符个数加1
MOVA,NUM;取收到的同步符个数
CJNEA,#5,A2;未收够连续5个55H转A2
A4:MOVNUM,#0;密码验证,记录收到密码字节数
A5:MOVDPTR,#MIM;密码字符首址
MOVA,NUM
MOVCA,@A+DPTR;查表取密码
MOVTEMP,A;保存密码
JBRI,A6;串口收完一个字节转A6
…
A6:CLRRI;清接收中断标志
MOVA,SBUF;读串口数据
CJNEA,TEMP,A4;与密码不符转A4
INCNUM;收到的密码个数加1
MOVA,NUM;取已收到的密码字节数
CJNEA,#3,A5;密码未收完转A5
发送程序:
CLRP3.5;置电台发状态
MOVB,#23
MOVDPTR,#ROM-CH
B1:CLRA
MOVCA,@A+DPTR;查表发送同步符和密码共24字节
INCDPTR
LCALLSEND-CH;调发送单字节子程序
DJNZB,B1
…
CLRA
MOVDPTR,#7000H;外部RAM数据首址,发送外部RAM中的数据到电台
B2:CJNER4,#0,B3
CJNER3,#0,B3;R4R3=发送字节数
B3:MOVXA,@DPTR;取数据
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,$;延时4μs
CLRTI
1引言
传统的金刚石合成机控制系统是由一个PLC和一个可显示终端构成。这种传统的控制系统一般具有如下缺点:
(1)系统所有的工作都由PLC完成,其控制精度较差,致使合成的金刚石质量较差;
(2)显示终端的平面尺寸过小,这一方面使得操作人员观察系统的状态很不方便,另一方面也常常会引起误操作;
(3)金刚石合成工艺复杂,需控制的参数很多,但原控制系统不能对参数进行保存,这样在根据不同产品和工艺要求对部分参数进行调整时,每次都必须重新设置所有的参数,操作非常麻烦;
(4)界面不友好;
(5)不能通过控制系统自动考核操作人员的工作质量。
为了提高控制精度、方便操作,开发新的控制系统迫在眉睫。笔者针对以上问题,将IPC与PLC有机结合在一起,开发了一套新的控制系统。通过该系统可在上位机(IPC)和PLC之间通过RS-232与RS-485进行大量串口通信。
2VC串口通信分析
在32位Windows系统下使用VC开发串口通信程序通常有如下4种方法:
(1)使用Microsoft公司提供的名为MSCOMM的通信控件;
(2)直接使用Windows应用程序接口(API);
(3)自行设计一个串口通信类;
(4)通过开发一个ActiveX控件来实现串口通信功能。
在上述几种方法中,实际上还是使用WindowsAPI函数,然后把串口通信的细节给封装起来,同时提供给用户几个简单的接口函数。上述几种方法各有优缺点,但在实际情况下,大多数编程人员喜欢使用API函数自行设计串口通信类。
用WindowsAPI函数进行串口通信的编程流程如图1所示。其中打开串口是确定串口号与串口的打开方式;初始化串口用于配置通讯的波特率、每字节位数、校验位、停止位和读写超时等;读写串口用于向串口进行发送数据和从串口接收数据;关闭串口用于将串口关闭并释放串口资源(Windows系统下串口是系统资源)。
由于绝大多数控制系统中串口通信是比较费时的,而且监控系统还要进行数据处理和显示等,所以一般采用多线程技术,并用AfxBeginThread()函数创建辅助线程来管理串口通信,这样,主进程就能在进行串口读写的同时,处理数据并完成用户指令的响应,但是设计时一定要处理好数据的共享问题。
串口读写既可以选择同步、异步方式,也可以选择查询、定时读写和事件驱动方式。由于同步方式容易造成线程阻塞,所以一般采用异步方式;而查询方式要占用大量的CPU时间,所以一般采用定时读写或者事件驱动方式,事件驱动方式相关文献较多,故此重点讨论定时读写方式。定时读写方式就是上位机向下位机发送固定格式的数据,在下位机收到后向上位机返回状态信息数据。由于数据的传输需要时间,所有上位机发送数据后就调用_sleep()函数进行休眠,休眠的时间可根据需要进行不同的设置。这样,可以节省CPU时间,以使系统能够很好地进行监控工作和处理其它事务。
3VC串口通信的设计与实现
笔者在Windows系统下,采用面向对象的方法和多线程技术,并使用VisualC6.0作为编程工具开发了一个通用串口通信类CSerialPort,该CSerialPort类封装了串口通信的基本数据和方法,下面给出CSerialPort类的简单介绍。
CSerialPort类头文件中的主要成员变量和成员函数如下:
ClassCSerialPort
{
private:
HANDELm_hPort;
DCBm_Dcb;
COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;
DWORDm_Error;
Public:
CSerialPort();//构造函数
virtual~CSerialPort();//析构函数
//InitPort()函数实现初始化串口
BOOLInitPort(
char*str=“com1”,
UINTBaudRate=9600,
UINTParity=0,
UINTByteSize=8,
UINTStopBits=1,
UINTReadMultiplier=0,
UINTReadConstant=0,
UINTWriteMultiplier=10,
UINTWriteConstant=1000);
DCBGetDCB();//获得DCB参数
//SetDCB()函数实现设置DCB参数
BOOLSetDCB(
UINTBaudRate=9600,
UINTParity=0,
UNITByteSize=8,
UINTStopBits=1);
//GetTimeOuts()函数获得超时参数
COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();
//SetTimeOuts()函数设置超时参数
BOOLSetTimeOuts(
UINTReadMultiplier=0,
UINTReadConstant=0,
UINTWriteMultiplier=10,
UINTWriteConstant=1000);
//WritePort()函数实现写串口操作
voidWritePort(HANDLEport,CString);
CStringReadPort(HANDLEport);//读串口操作
BOOLClosePort();//关闭串口
};
下面对该类的重要函数作以说明:
(1)在构造函数CSerialPort()中已对该类的数据成员进行了初始化操作。
(2)初始化串口函数InitPort()函数用于完成串口的初始化工作,包括打开串口、设置DCB参数、设置通信的超时时间等。
打开串口使用CreateFile()函数,其中InitPort()函数中的第一个参数为要打开的串口,通常将该参数赋给CreateFile()函数中的第一个参数;设置DCB参数应调用该类中的SetDCB()函数,并将InitPort()函数中的第2至第5参数赋给SetDCB()函数;设置通信的超时时间应调用该类中的SetTimeOuts()函数,并将InitPort()函数中的第6至第9参数赋给SetTimeOuts()函数。另外,该串口是系统资源,应该根据不同要求对其安全属性进行设置。
(3)SetDCB()函数用于设置DCB参数,包括传输的波特率、是否进行奇偶校验、每字节长度以及停止位等。
(4)SetTimeOuts()函数用于设定访问的超时值,根据设置的值可以计算出总的超时间隔。前面两个参数用来设置读操作总的超时值,后面两个参数用来设置写操作总的超时值。
(5)WritePort()函数用来完成向串口写数据。由于该系统需要对多个串口进行通信,所以首先应把串口号作为参数传递给该函数;接着该函数把按参数传递过来的、要发送的数据进行编码(也就是加入校验,这样能减少误码率),然后再调用WindowsAPI函数WriteFile()并把数据发送到串口。
(6)ReadPort()函数用来完成从串口读数据,由于有多个串口,所以应把串口作为参数传递进来,然后调用API函数ReadFile(),并把下位机发送到串口,数据读出来放到缓存里面,接着对数据进行处理以将其变换成字符串(CString)类型并返回。
(7)GetDCB()函数主要用于获得串口的当前配置,可通过调用API函数GetCommState()来实现,然后再进行相应的处理。
(8)GetTimeOuts()函数用于获得访问超时值。
(9)ClosePort()函数可用来关闭串口。因为在Windows系统中串口是系统资源,因而在不用时,应将其释放掉,以便于其它进程对该资源的使用。
4基于串口通信的金刚石合成控制
金刚石合成控制系统采用主从式控制方式,上位机为微机、下位机为PLC。上位机的主要功能是对系统进行实时监控,下位机的主要功能是对系统进行实时控制。上位机采用Windows98操作系统,其监控程序可用VC开发,上、下位机之间通过RS-232与RS-485串口进行通信,它们之间采用的通信波特率为9600bps,无奇偶校验,每字节8位,并有1位停止位。上、下位机之间传送的数据格式可自己定义。由于传输数据时可能会引起错误,所以加入了校验算法。该系统通过上位机向下位机发送数据,下位机收到后就把当前系统的状态参数返回给上位机。由于该系统中所控制的参数具有迟滞性,所以应采用定时发送数据的方法来采集现场状态信息。
上位机编程时,可用VC6.0生成一个对话框类型的程序框架,然后将自己编写的CSerialPort类加入到该工程中,并在主界面类CCrystal中添加一个CSerialPort类的成员变量serial。当监控系统开始工作时,可用AfxBeginThread函数创建辅助线程来管理串口通信,当调用CSerialPort类中的WritePort函数向串口发送数据后,可调用_sleep函数使辅助线程休眠一段时间,以便使PLC有充分的时间返回数据;接着再调用CSerialPort类中的ReadPort()函数并从串口读数据,然后再调用_sleep()函数使辅助线程再休眠一定的时间。这样设计后,当进行串口通信时,主线程就能继续完成监控功能和处理其他事务。辅助线程函数的主要代码如下:
UINTSerialPro(void*param)
{
Ccrystal*mdlg=(Ccrystal*)param
CStringstr;
intflag=1;
//如果初始化串口失败返回
if(!InitPort(“com2”))
{AfxMessageBox(“打开串口2失败”);
return0;
}
//循环读写串口,直到结束
while(flag)
{
//这里把要发送的数据传送给变量str
……
//向串口写数据
mdlg->serial.WritePort(hport,str);
//让辅助线程休眠100ms
_sleep(100);
//从串口读数据并赋给变量str
str=mdlg->serial.ReadPort(hport);
//这里把从串口得到的数据进行处理
传播学作为一门独立的学科从创建到现在,不过是几十年的历史,然而传播作为一种社会性的现象则是和人类社会的产生是同步的。并且,媒介和传者与受者两者一样,是作为最基本的传播要素而出现的,它是信息传递和接受的手段、载体。在最初的传播历史中,媒介表现为语音、语言和一些简单的符号等形式,随着科技的发展,媒介的技术含量越来越高。随着现代印刷机的发明,传播第一次有了现代性的意义,开始跨越以前人类想象力的极限,摆脱了时间性与地域性的制约,使地球上每一个个体都身陷于现代传媒的巨大旋涡之中。伴随着工业革命的继续发展,电台、电视等媒介也竞相跃上传播的舞台,并且,每一个媒介的产生,都在很大意义上影响了人类的生存境况,甚至同人类社会的变迁与文明的发展有着莫大的关系。特别是电视的发明与成熟,其作用更是巨大,这也使得媒介技术分析的现实意义迅速而明晰地凸显出来。在媒介分析理论界中至今享有盛誉的理论大师:雷蒙·威廉斯、麦克卢汉、梅罗维兹都有着自己对独特的理论思辩。
20世纪的最后十余年的时间里,更是科技日新月异、信息技术更新提速的年头,数码技术、光纤卫星通讯技术、电脑网络技术大放异彩。在所有这些技术逐渐走向融合和协调的基础上,世界性的因特网迅速崛起,成为人类历史上前所未有的崭新媒介,它不但打破了地域限制和国家疆界,还打破了文字、声音、图象等各种符号形式的隔膜,更使得个人的单向传播(自我传播)、人际传播、组织传播、大众传播等各个层次类型和规模的传播走向统一。其影响的触角也正伸向人类社会生活的各个方面,渗透到全世界的各个角落。对于传媒界而言,这些变化中包含着新的挑战和机遇,对于传播学研究界而言,这些令人激动的变化构成推动媒介分析研究的动力:一方面,要对信息传播新技术、新媒介、新环境、新实践作出深刻的分析和解释,离不开传播学理论的指导。另一方面,传播领域层出不穷的新变化,将一系列有关信息传播高新技术同社会发展的关系新传播研究课题摆在了学术界面前。将传播学理论研究和应用研究相结合,从前人的成果中获取启示,而又追求联系实际充实传播学理论,这是时代赋予传播学界的双重任务。媒介分析作为以媒介技术为焦点、以媒介分析及其发展同人类社会变迁的关系为核心的研究部类,正为这样的研究提供了极好的切入口。
一提到媒介分析理论,很多人第一个想起的名字便是麦克卢汉,殊不知,麦克卢汉的媒介分析理论在很大程度上是受英尼斯的影响,他自己也把英尼斯称为“良师”。早在20世纪50年代初期,英尼斯就在他的专著《帝国与传播》、《传播系统的偏向性》中广泛分析了人类转播的各种形式、各种技术手段,提出了一种把传播技术及其发展同人类社会变迁、文明发展史联系起来考察的媒介理论。比起麦克卢汉的媒介分析理论,英尼斯的媒介理论要早问世十多年。
英尼斯从20世纪40年代初起,在他生命的最后10来个年头里,他把传播置于人类历史运转的核心位置进行研究,并在此基础上形成了他的媒介理论。这一理论认为,一切文明都有赖于对空间领域和时间跨度的控制,与之相关的是传播媒介的时空倾向性,因而文明的兴起与衰落同占支配地位的传播媒介息息相关。英尼斯认为任何传播媒介都具有时间偏向或空间偏向,也就是说,传播媒介或具有长久保存但却难于运输的倾向性,或具有易于运输却难以保存的倾向性,前者便于对时间跨度的控制;如羊皮纸、石头等,英尼斯将其称为“偏向时间的媒介”;后者便于对空间的控制,如轻便的纸张,英尼斯将其称为“偏向空间的媒介”。根据英尼斯的观点,就这两种媒介同权利结构的关系而言,“偏向时间的媒介”有助于树立权威,从而利于形成等级森严的社会体制;“偏向空间的媒介”则有助于远距离管理和广阔地域的贸易,有助于帝国领土扩展,从而有利于形成中央集权但等级制度不强的社会体制。英氏还探讨了媒介的时间偏向和空间偏向两者之间的平衡对社会稳定的影响。他的媒介理论认为,建立在强调时间偏向的传播手段或强调空间偏向的传播手段基础上的两种不同的权威和知识垄断——宗教的或国家政府的,道德的或科技的,是帝国兴衰的主要动力、文明兴衰的主要动力。这种理论还把时间偏向和空间偏向视为辨证的统一体,认为一味地向时间倾斜和向空间倾斜会造成社会不稳定,一个稳定的社会离不开维护时间倾向和空间倾向间平衡地机制。
英尼斯的媒介理论最重要的一个特点是作者对科技理性的怀疑态度,尽管英氏很看重媒介技术发展史在文明发展史上的作用,但他并未从新的传播媒介的出现中看到解决现代文明中如下重要问题的希望:如何发展道德的力量去和物质科学所释放出来的力量向抗衡,以维持一种社会的平衡。例如,他在《传播系统的偏向性》一书中,英尼斯对知识的机械化中所隐伏的问题作了如下的评论:“机械化强调了复杂性和混乱,它造成了知识领域的垄断。对于任何文明而言,如果它不屈服于这种知识的垄断的影响,对此进行一些批判性的调查和提出批判性的报告已成为极其重要的事项。思想自由正处于被科学、技术和知识的机械化及伴随他们的西方文明摧毁的危险之中。”也许尽管英尼斯在对待科技的态度方面的悲观论调和怀旧情绪并不可取。但是他对现代西方文明过于强调物质科技的力量,忽视道德力量的批判性思考确是每一个习惯于独立思考的知识分子所必须尊重的。
假如说英尼斯是将媒介技术与人类文明发展史联系起来进行思考的先驱,那么麦克卢汉则是继续开拓这一领域、并在传播学领域研究中确立以媒介技术为焦点的研究传统的关键人物。麦克卢汉提出的媒介理论以其一系列大胆新颖的论点,迅速在西方学术界引起了重视,非但如此,他还在美国媒体与大众之间掀起了一阵麦氏风暴。[page_break]
麦克卢汉最为重要的一个论点应该是“媒介即讯息”,这即是麦克卢汉与另一学者合著的一本重要著作的书名,也是其媒介理论的发人深思的主题。麦氏从功能和效果两个方面阐述了“媒介即讯息”的论点。首先,麦氏从媒介技术的功能作用的角度理解“内容”,提出任何媒介的“内容”总是另一媒介。“言语是文字的内容,正如文字是印刷的内容一样。而印刷则是电报的内容。如果有人要问,‘那么言语的内容是什么?’那么就有必要回答说,‘它是思想的实际过程,这本身就是非言语的’”。此外,麦克卢汉还从媒介技术的社会影响、效果的角度赖理解“内容”,认为一种新的媒介一旦出现,无论它传递的是什么样的讯息内容,这种媒介本身就会引发社会的某种变化,这就是它的内容,也就是它带给人类社会的讯息。
麦克卢汉另一个重要的观点就是其“媒介是人体的延伸”理论。他把媒介技术比作人体或人类感官的延伸,并提出了“感官的平衡”的概念。他指出,使用不同的传播技术会影响人类感觉的组织。例如,文字与印刷媒介是视觉器官——眼睛的延伸,广播是听觉器官——耳朵的延伸,而电视则是全身感觉器官的延伸。麦氏根据人类历史上占主导地位的传播方式手段的演变,把人类社会分为三个主要时期:口头传播时期、文字传播时期以及电子传播时期。在每个时期,人类感官之间的相互作用以及思维的方式都有其自己的特点。与此相应的是部落文化、脱离部落文化和重归部落文化。他认为人的感觉需要平衡,任何一种感觉一旦占据主导地位,那么另外的感觉的作用被人们所疏远,这样的个体不会是健全的。而新兴的电子传播时期,将会使人重新走向和谐,使人的各种感觉重新达到平衡状态。另外,麦还有关于“冷媒介、热媒介”的理论。
二人把媒介技术置于人类文明发展史的大背景进行考察,强调媒介技术本身的作用,在传播学研究中开创了以媒介技术为焦点的新的研究传统。这是此二人学说的重要历史地位。但是,他们的理论也存在着重要的缺陷:陷入了唯技术决定论的悖论。他们的媒介理论都失之于过分强调媒介技术的作用,把媒介描绘称导致社会变动的最大动力。从而被学界批评为陷入唯技术决定论的极端。这是我们在阅读他们的著作,吸取其精华思想时所必须警醒的。除此之外,两人在写作中,常常对一些基础的定义未作明确的界定,而为了追求一种夸张的风格造成了思维逻辑上的混乱。这一点也同样需要读者加以注意。
与此二人形成鲜明反差的是英国著名学者,西方批判学派中的社会文化学派的理论先锋、西方的文化批评家雷蒙·威廉斯。威廉斯毕生致力于文化研究,于他而言,大众传媒研究是其中一个重要组成部分。他认为,文化研究就是研究整个生活方式的组成部分之间的关系。首先,他认为,对媒介文化研究要运用一种整体的、历史的、动态的观点。其认为,文化现象(包括媒介文化)是和所有社会现象紧密联系的一部分,它们的变化牵涉到所有社会现象包括内在结构的变化,是一个永不停止的运动过程,“在任何时候,它都即包括对现代的反应,也包括对历史的延续。”其次,他把文化研究同社会制度联系在一起,试图探询文化制品与社会制度之间的关系。这可以从他以下观点看出来:第一,强调社会传播过程就是意义和定义在社会上建立并且历史地演变的过程,强调传播和社会制度机构、习俗之间关系密切。第二,指出大众传播的商业形式并非象某些人吹嘘的那样是自由的大众传播模式,而是一种实际上由商业系统控制社会的模式。第三,指出文化现象的复杂性以及传媒文化中的种种问题的社会性。他反对非此即彼的简单两分法去看待社会文化问题,大众文化中存在着内容低劣等问题,但并不是孤立的,他主张把他们看作社会问题,其背后有着复杂的社会原因,这其中包括:对过去真正的通俗文化传统的蔑视;作为人类文化伟大成就的伟大文化传统又被搞成少数人的独占;投机商们的乘虚而入。
对于传媒科技发展与社会关系这一问题,威廉斯批评了传播界占有显赫地位的两位大师的理论,一是拉斯韦尔的传播模式,二是麦克卢汉的媒介理论。威廉斯对拉斯韦尔的传播模式颇为不满,他认为这一模式遗漏了对真正社会与文化过程至关重要的“意向”问题,如果忽略了为什么目的而传播,那么就等于忽略了所有真正的社会与文化过程。这涉及到传播过程所指向的意向和利益等问题。他进一步指出,西方传媒的真正意向常常与有关当局公开宣言的意向有很大的区别,并与那些假象的一般的社会过程中的情形有很大区别。只有对意向的正确分析,才能更深的理解西方传媒的内在制度。
威廉斯也在以下几个方面对麦克卢汉的媒介理论提出了自己的批评,首先,他认为在麦氏的媒介理论中,实际上见不到社会的踪影,它丝毫不能解释不同的媒介特征与特定的历史文化情境及意向之间的相互关联。麦氏的理论虽然关注到不同媒介不特殊性,但只是把它们臆断地指派给媒介的心理功能。其次,麦氏的理论不但认可西方社会与文化的现状,而且尤其认可这种社会文化状况的内在倾向。也就是说,它缺乏对西方社会与文化状况及其发展趋势的理性批判,最后,麦的理论中还存在着严重的逻辑混乱的缺陷。
在提出对这两者进行批评的同时,威廉斯也谈到了自己对媒介文化意向与社会科技发展关系的看法:第一,所有技术的创造与发展都是为了有助于已知的人类实践,这是基本的意向因素,但却不是唯一的。第二,在许多情况下,技术往往产生原先并未预料到的使用情况与效果,他们也是对初使意向的真正的修正。第三,真正的决定是一个过程,一个牵涉到整个现实的社会过程,受到各种因素的制约。
总之,媒介技术是媒介发展的一个重要层面,它往往能引起巨大的传播方式的变革,从而导致社会本身巨变。所以媒介技术不仅仅是一个技术性的定义,其蕴涵的社会含义值得更多有识之士对其进行更深入的研究。
PCI总线规范是为提高微机总线的数据传输速度而制定的一种局部总线标准。在设计自行开发的基于PCI总线的数据传输设备时,需要开发相应的设备驱动程序。通常开发PCI设备驱动程序有多种模式,在Windows2000环境下,主要采用WDM模式。本文针对自行开发的基于PCI总线的CCD视频信号传输控制卡,编写了符合WDM模式的驱动程序。
1WDM模式驱动程序
1.1WDM模式(WindowsDriverModel)
Windows2000对驱动程序的编写不再基于以往的Win3.x和Win9x下的VxD(虚拟设备驱动程序)结构,而是基于一种新的驱动模型——WDM(WindowsDriverModel)。
WDM为Windows98/2000/XP操作系统的设备驱动程序的设计提供了统一的框架。WDM来源于WindowsNT的分层32位设备驱动程序模型(layered32-bitdevicedrivermodel)。它支持更多的特性,如即插即用(PnP)、电源管理、WMI和NT事件。
1.2设备驱动程序
设备驱动程序是操作系统的一个组成部分,它由I/O管理器(I/OManager)管理和调动。Windows2000操作系统下的I/O管理器功能描述如图1所示。
I/O管理器每收到一个来自用户应用程序的请求就创建一个I/O请求包(IRP)的数据结构,并将其作为参数传递给驱动程序。驱动程序通过识别IRP中的物理设备对象(PDO)来区别是发送给哪一个设备。IRP结构中存放请求的类型、用户缓冲区的首地址、用户请求数据的长度等信息。驱动程序处理完这个请求后,在该结构中填入处理结果的有关信息,调用IoCompleteRequest将其返回给I/O管理器,用户应用程序的请求随即返回。访问硬件时,驱动程序通过调用硬件抽象层的函数实现。
1.3DriverStudio工具简介
NuMegaLab公司开发的DriverStudio是一整套开发、调试和检测Windows平台下设备驱动程序的工具软件包。它把DDK(DeviceDevelopmentKit)封装成完整的C++函数库,根据具体硬件通过向导生成框架代码,并且提供了一套完整的调试和性能测试工具SoftICE、DriverMonitor等。
2应用实例
本文利用PCI专用接口芯片PCI9052设计了一个数据传输控制卡。卡上主要的芯片有PCI9052、FIFO(CY7C4221)、CPLD(MAX7064S)和A/D转换器(MAX1197)。传输卡硬件框图如图2所示。面阵CCD得到的视频信号经过调理电路,生成的视频调理信号通过A/D转换器进行数字化处理,送入FIFO中。在CPLD的控制下,数据经过PCI9052送入PCI总线,再传送到计算机内存中,并显示在监视器上。驱动程序必须实现如下几个基本功能:(1)硬件中断;(2)能支持应用程序获取数据;(3)能根据外部FIFO(CY7C4221)的状态启动或停止突发传输。
在数据输入过程中,最重要的是对数据进行实时控制,因此需要硬件中断。在中断程序中,根据外部FIFO状态完成数据的读入。
2.1用DriverWizard生成驱动程序框架
DriverStudio中的DriverWorks软件为开发WDM程序提供了一个完整的框架。它包含一个可快速生成WDM驱动程序框架的代码生成向导工具DriverWizard,而且还带有许多类库。在用DriverWizard生成的程序框架中写入相对于设备的特定代码,编译后即可得到所需的驱动程序。
在利用DriverWorksV2.7的向导DriverWizard完成驱动程序的框架时共有11个步骤,其中关键步骤有:
(1)在第四步中选中PCI,并在VendorID和DeviceID中分别输入厂商号和设备号,还需填入PCISubsystemID和PCIRevisionID。这四项可以用网上的免费软件PCITree或PCIView浏览PCI设备,用这两个软件也可以得到BAR0~BAR5的资源分配情况和中断号。
(2)第七步IRP队列排队方法,它决定了驱动程序检查设备的方式。本设计选SystemManaged,则所有的IRP排队都由系统(即I/O管理器)完成。
(3)第九步是最关键的一步。首先在Resources中添加资源,在name中输入变量名,在PCIBaseAddress中输入0~5的序列号。0~5和BAR0~BAR5一一对应。在设置中断对话框中,在name栏写入中断服务程序的名称,选中创建中断服务程序ISR?穴CreateISR?雪,不选创建延迟程序调用DPC(CreateDPC),选中MakeISR/DPCclassfunctions,使ISR/DPC成为设备类的成员函数。
其次选中Buffer以选取读写方式,用于描述与I/O操作相关的数据缓冲区。本设计需要快速传送大量数据,因此采用DirectI/O方式。
(4)在第十步中,需要加入与应用程序或者其他驱动程序通信的I/O控制代码参量。
2.2驱动程序模块框图和代码分布
PCI设备驱动程序模块包括配置空间的访问模块、IO端口模块、内存读写模块和终端模块等。各模块之间是对等的。驱动程序模块框图如图3所示。
驱动程序初始化模块代码段放在#pragmacode_seg(″INT″)和#pragmacode_seg()之间。在系统初始化完成后,这部分代码从内存中释放,防止占用系统宝贵的内存资源。#pragmacode_seg()之后是驱动程序和系统的许多模块的实现部分。这部分在驱动程序运行后不会从内存中释放。
2.3驱动程序主要模块的实现
(1)配置空间的访问模块
DriverWorks的KPciConfiguration类封装了访问PCI设备配置空间的所有操作。首先初始化这个类的实例:
KpciConfigurationPciConfig()m_Lower.TopOfStack());
/?觹m_Lower是KpnpLowerDevice类的对象。m_LowerTopOfStack()返回当前设备堆栈顶部的设备对象。*/
初始化完后可以直接利用成员函数ReadHeader/WriteHeader函数访问所有的配置寄存器。
为了确定映射空间的类型和大小,先向目标基地址寄存器写入0Xffffffffh,然后回读该寄存器的值。如果最低位为1,表示映射于I/O空间,反之为存储空间;如果映射于存储空间,从第四位开始计算0的个数可以确定内存空间的大小;如果是I/O方式,从第二位开始计算0的个数可确定I/O空间的大小,最大为256字节。如果设备的存储空间超过256字节,要实现设备的整个存储部分的访问,就必须采用内存映射。
(2)I/O操作模块
Driverworks的KIoRange类封装了I/O端口访问的操作。部分代码如下:
{……
KIORangeDevIoPort();//创建实例
NTSTATUSstatus=DevIoPort().Initialize(pResListTranslated,pResListRaW,PciConfig.BaseAddressIndexToOrdinal(0));
/*第一个参数为转换后的资源列表指针;第二个参数为原始资源列表指针;第三个参数中的0为I/O口对应的基地址,用来转换成特定端口资源的序数?*/
If(NT_SUCCESS(status))
{……
DevIoPort.inb(0,LineBuf1,10);
/*成功初始化后可分别用KIoRange类的成员函数inb(/outb)从端口中读/写字节*/
}
else{Invalidate();returnstatus;
/*未能初始化成功,错误信息在status中*/
{
……}
(3)内存读写模块
DriverWorks的KMemoryRange类封装了端口访问的操作。
status=m_MemoryRange().Initialize(pResListTranslated,pResListRaw,PciConfig.BaseAddressIndexToOrdinal(0));
此函数的参数、意义及具体用法与I/O端口的操作基本相同。
内存对象也用来发送控制字,以控制CPLD的开始和停止等。实际上控制字是通过PCI9052发送的。该控制字地址已被映射成PCI的内存空间。所以定义一个指向内存空间的内存对象,通过该对象即可发送控制字。
(4)中断模块
在中断模块,首先要激活PCI9052中断使能位,然后判断硬件中断响应是否产生,如果有,则进行突发传输,读入FIFO中的数据。
BOOLEANTranCard::Isr_MyIrq(void)
{if(//中断未产生)
{……
returnFALSE;}
else
{/*如果产生硬件中断,设置命令寄存器,进行突发数据传输*/
returnTRUE;}
}
为了将硬件中断与编写的中断服务程序连接在一起,采用InitializeAndConnect方法,部分代码如下:
NTSTATUSTranCardDevice?押?押OnStartDevice(KIrpI)
{……
status=m_MyIrq.InitializeAndConnect(
pResListTranlated,
LinkTo(Isr_MyIrq),
This;)
……}
2.4驱动程序的调用
编写驱动程序本身不是最终目的,最终目的是调用驱动程序管理资源,并为用户应用程序使用。驱动程序加载以后,它的许多进程处于Idle状态,实际上需要用户应用程序去调用激活。应用程序利用Win32API直接调用驱动程序,实现驱动程序和应用程序的信息交互。
首先用CreateFile()打开设备,获得一个指向设备对象的句柄。使用CreateFile函数时应注意:由于驱动程序是*.sys,所以第一个参数应该是这个设备对象的标志连接(symboliclink)。该标志连接名有一个设置数据文件搜索路径的数字号,而这个数字号通常是零。如果这个连接名是″TranCard″,则传递给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()进行数据的传送。最后用CloseHandle()关闭设备句柄。
下面是应用DeviceIoControl()程序片段。
{……
m_b=DeviceIoControl(hDevice,TRANCARD_IOCTL_
RECEIVE(buffer,sizeof,buffer,NULL,0,&buffersize,NULL);
……}
2.5驱动程序的调试
1.2方法对照组按照常规培训模式进行技能培训,由经验丰富的护理人员进行科室内的集中授课。实验组使用S-OJT模式进行技能培训,由经验丰富的护理人员有针对性地、有计划地、系统的培训。S-OJT流程有六个步骤,现将重点步骤总结如下。
1.2.1分析学习的内容统计每位护理人员的穿刺成功率,分析不成功的原因,如血管选择错误、胶布固定不牢等前十位原因,制作柏拉图进行分析。
1.2.2培训指导老师根据小儿头皮静脉穿刺统计结果,选择静脉穿刺成功率高的5名护理人员为培训教师,护理部予以发放小儿头皮静脉培训教师证书的同时召开培训教师会议,针对柏拉图分析制定改进措施,由培训老师实施。1周后培训教师对小儿头皮静脉的1次穿刺成功率均达到98%。
1.2.3制作S-OJT模块模块是指导S-OJT的实施的一组材料,主要包括培训目标、学员条件、培训资源等内容。召开4次培训教师会议,确定小儿静脉穿刺培训资源及流程。利用HS6E型高级婴儿头皮静脉穿刺训练模型进行训练。①对小儿穿刺部位进行评估,并进行物品、光线、心理以及与患儿及家属语言沟通的准备。②预先判断选择的穿刺部位,如能一针穿刺成功,点头表示“是”,并进行下一步操作;如不能,摇头表示“否”,并放弃穿刺,重新准备,或者更换护理人员。③借助没有打开的静脉留置针或者棉签测量针尖的位置。判断输液过程中是否会给患儿活动带来不便或引起患儿疼痛、输液不畅等。如“是”则重新准备或者要求培训教师帮助。如“否”,则继续下一步。④如与判断、测量结果一致,静脉穿刺完成,正确指导家长抱起患儿。如与判断、测量结果不一致,分析原因。⑤反馈矫正。根据分析结果,进行信息反馈,找出残缺知识点,对残缺知识点进行有效的矫正和补救或在培训教师的协助下纠正。
1.2.4实施S-OJT按照流程设计,实施S-OJT,培训合格者允许独立进行临床实践操作。
1.2.5评价S-OJT对S-OJT的评价包括组织背景评价、培训投入评价以及对培训效果和培训流程的评价。
1.3评价方法在每次头皮静脉穿刺结束后,记录2组护理人员一次穿刺成功情况。
1.4统计学方法所有数据录入SPSS15.0统计软件进行分析,采用χ2检验和秩和检验。
2结果
2013年12月-2014年2月,实验组进行小儿头皮静脉穿刺160例,一次穿刺成功149例,一次穿刺成功率93.13%;对照组穿刺136例,一次穿刺成功106例,一次穿刺成功率77.94%。实验组护理人员头皮静脉一次穿刺成功率明显高于对照组(χ2=14.203,P<0.01)。
船舶厨房灰水是指来自船舶厨房、餐厅、餐具洗涤间等舱室内产生的含动植物油类产品的污水,以及相应舱室甲板漏水孔排出的污水。以往由于国内外环保法规对于船舶厨房灰水没有提出处理要求,一般直接进行排放,随着全球海洋环保意识的加强,这个问题越来越引起人们的关注,本文将对于大型船舶厨房灰水的处理进行探讨。
一、船舶厨房灰水的成分与特点
船舶厨房灰水的成分复杂,有机物含量高,主要有动植物油脂、食物纤维、淀粉、脂肪、各类佐料、洗涤剂和蛋白质和动植物的悬浮残渣等。厨房灰水中的污染物主要以胶体形式存在,具有ss、BOD、COD值高、油脂和盐分含量高,水质水量变化较大等特点,其排放时间有一定的规律性,排放瞬间流量大,中餐和晚餐时间一般是排放的高峰时段。
洗涤剂的使用使得水中存在大量乳化油,一般油水处理设备难以分离;此外,动植物油脂在收集和处理过程中容易造成管路和设备的堵塞,也增加了厨房灰水的处理困难。
二、船舶厨房灰水的危害
船舶厨房灰水成分复杂,有机物含量高,水中的细菌病毒很多,如不经处理而排放到港口,会严重影响港口环境。船舶厨房灰水的危害可归纳为如下几点:
1.影响管路的排水能力。厨房灰水中的油脂容易在管道内壁形成油脂层,使管道过水能力减小,甚至堵死。油脂堵塞的管道疏通非常困难[1]。
2.如果采用膜生物反应器对厨房灰水进行处理,油份会造成膜的污染。
3.船舶厨房灰水排放入水后会在水面形成油膜,影响空气和水体的氧交换,降低复氧速率。分散于水中的油粒会消耗水中的溶解氧,使水质恶化。
4.厨房灰水中含有丰富的N、P等元素,可造成水体富营养化,引起鱼类和水生生物的死亡。
5.油类和它的分解产物中含有的许多有毒和致癌物质。这些物质在水体中被水生生物摄取,造成水生生物畸变,如果通过食物链的富积效应进入人体,会危害人体健康。
三.船舶厨房灰水的排放要求
厨房灰水中含有大量油脂,COD值可高达几千mg/L,厨房灰水中的BOD5,COD,SS均远高出MARPOL73/78附则Ⅳ中的规定值。因此在港口等限排水域,厨房灰水必须进行处理达到相应的排放标准后,才能排放入海。由于没有船舶厨房灰水的国际排放标准,一般采用MARPOL73/78附则Ⅳ及GB3552-83中对于船舶生活污水的排放标准。
从长远来看,港区及其他特殊水域(取水口上游、娱乐及游艇俱乐部水域等)对于船舶污水将会采取委托接受及零排放政策,其他次要功能水域则采取达标排放政策,但对于排放标准及排放率的要求会更为严格。为了满足不久后更为严厉的环保要求,对于新建造船舶,厨房灰水处理后最好能满足MEPC.2(VI)修改议案或我国《污水综合排放标准》GB8978—1996的一级排放标准的要求,如下表所示。
四.船舶厨房灰水的处理方法与工艺流程
目前,对于厨房餐饮废水的处理方法重点集中在两个方面:预处理和后续的深度处理,预处理方法主要有①油水分离器②粗粒化法③电絮凝法④化学破乳法,深度处理方法主要有①混凝法②SBR法③生物接触氧化法④膜一生物反应器法。
考虑到船舶设计的实际需要,建议在船舶厨房灰水预处理中选用粗粒化法,粗粒化法是根据粗粒化滤料具有亲油疏水的性质,当含油废水通过时,微小油珠便附聚在其表面形成大颗粒油珠浮升到水面。水质相差很大的厨房灰水,经粗粒化除油处理后COD浓度均十分接近,此外,粗粒化法使用维护方便、能有效降低餐饮废水的含油量,并能大幅度降低COD的浓度,有利于后续的生化处理。
考虑船上空间紧张且对于出水水质的要求较高的特点,建议在后续的深度处理中选择膜生物反应器(MBR)方法进行处理,膜一生物反应器集微生物的降解作用和膜的高效分离作用于一体,能够有效地降低废水中的污染物浓度,具有出水水质好,可直接回用;设备紧凑、占地面积小;工艺参数容易控制;容易实现自动化管理;耐冲击负荷强、适应性广;污泥浓度高,剩余污泥量少;以及对于悬浮固体,特别是病毒细菌去除效果显著等优点[3]。
由于膜生物反应器处理法中膜容易受到污染,厨房灰水在进入膜生物反应器之前应先进行预处理,以去除粒径较大的油粒和悬浮物,减轻后继处理的有机负荷,延长膜的使用寿命。经预处理后的厨房灰水最好能达到《污水综合排放标准》GB8978—1996的三级排放标准。船舶厨房灰水的处理的工艺流程如下:
五.结束语
我国对于海洋船舶厨房灰水的处理起步较晚,以往大多采用直接排放的办法。本文从船舶厨房灰水的成分与特点、船舶厨房灰水的危害、船舶厨房灰水的排放要求、船舶厨房灰水的处理方法、船舶厨房灰水处理的工艺流程五个方面进行了初步论述,希望海洋船舶厨房灰水的处理问题能够受到更多的关注,我国的海洋环境能得到更好的保护。
参考文献
[1]贾随堂,汤力同.餐饮业含油污水处理技术与设备.环境污染治理技术与设备.2002,3(11).
[2]王松慧.餐饮业废水的处理.工程建设与设计.2004,11.
一、引言
多元智能理论在世界教育教学改革中产生了广泛的积极影响,学习和研究这一理论,对于推进我国高等教育改革具有重要的理论和现实意义。
中华传统文化主要包括:古文、诗、词、曲、赋、民族音乐、民族戏剧、曲艺、国画、书法等;传统节日(均按农历)有:正月初一春节(农历新年)、正月十五元宵节、四月五日清明节、清明节前后的寒食节、五月五日端午节、七月七日七夕节、八月十五中秋节、腊月三十除夕以及各种民俗等;包括传统历法在内的中国古代自然科学以及生活在中的各地区、各少数民族的传统文化也是中华传统文化的组成部分。中华传统文化是民族之魂,是中华民族对人类的伟大贡献,是我们先辈传承下来的丰厚遗产,是历史的结晶[1]。对于我们来说弘扬和发展中华传统文化责无旁贷,毋庸置疑。
那么探索全新的传统文化教育之路刻不容缓。迎面袭来的多元智能理论与信息技术潮流带来更多可拓展的空间。在信息技术日新月异的今天,合理利用信息技术、学生的多元智能,来提高大学生对传统文化的认识、理解及重视程度大势所趋。最终培养当代大学生成为时代的主人,中华传统文化传承的有生力量当务之急。深入思考、探索,最终走出一条具有特色的传统文化教育之路迫在眉睫。
二、弘扬传统文化的意义
刚刚胜利闭幕的十八届三中全会给了传统文化明确的定义:“一个国家的历史、形象和尊严的代言是这个国家的传统文化。”
中国文化的根蒂是浓厚的中华民族传统文化。增强国家文化软实力也必须以领悟、尊重中国传统文化为基本条件。近年来国家大力度进行的深化文化体制改革中,一直把弘扬中国传统文化作为着力点,从而完善中华优秀传统文化教育。
三、当前传统文化教育的现状
与国家的大力号召相反传统文化在传承中却受到了“冷遇”,在教育中遭遇了“瓶颈”。全面分析当今大学生的传统文化教育我们不难发现以下问题:
(一)忽略传统文化教育
1.家庭传统文化教育缺失、断层
目前我国的家庭教育中家长对传统文化的理解偏差,家长的传统文化教育意识淡薄,子女受其影响而表现出来的消极和抵触情绪,以及其他各方面的因素导致了当前我国传统文化的传承不力,甚至在很多方面都出现了缺失和断层。
2.学校传统文化教育系统建设不完善
2012年,某教育机构对全国100家高校的传统文化教育课程设置进行统计,仅有30家高校开设了传统文化教育选修课程,其中配备对口专业教师的仅有20%。就学生学习情况来看,课程出席率小于35%。
(二)学校对传统文化教育过度的课程化,任务化,教育推广面狭窄单一。
灌输式教育,填鸭式教学,不利于学生对传统文化的真正理解。使传统文化的传承成为仅仅是对传统文化知识的介绍。
(三)中国的传统文化教育缺乏情景式教育
中国的传统文化教育具有适应性,产生于特定的生产生活环境,同时也反作用于生活环境,与环境共融形成一种“共生”关系。当前的传统文化教育使其脱离了赖以生存的环境,成为无本之木,无根之水,空中楼阁,成为了书本的文化,“僵死”的文化。
四、多元智能理论与计算机网络支持下对传统文化教育的探索
在计算机网络高速发展的今天,大多数新兴事物、外来文化迅速占领市场,成为现代生活不可或缺的部分。人们除了关注这些“异”物对中国传统文化的冲击面前,我们不能只是爱么能助,望洋兴叹,更应该看到的是他们带来的活力与生机。那么利用多元智能理论结合信息技术实施多元多维、情景性、发展性的教育模式,正适合传统文化的教育。
近年来,随着互连网走入千家万户,我们进入了“全城一家零距离,珠穆朗玛在身边”开放、虚拟的网络时代。那么,让新一代的信息技术与传统文化之间碰撞出绚丽的火花,是下一步应该探索的问题。
(一)利用网络虚拟现实技术为传统文化安个“家”。
在信息技术的支持下虚拟仿真出全世界的旅游胜地,使人们足不出户就能领略世界的风采,是经济旅游的新潮流。那么基于网络虚拟现实技术显著的技术特点为中国传统文化安个“家”,是初步探索的方向。
(二)传统文化教育利用多元智能原理与游戏化学习的“脸对脸”。
让网络游戏为传统文化的学习和传承提供更加有效的方法和途径,同时让传统文化为网络游戏填加丰富的内涵。网络游戏的虚拟环境成为传统文化教育赖以生存的土地。
网络游戏是网络虚拟现实技术中的一种,随着虚拟现实技术的日益成熟,传统的网络游戏也成了新兴产业。正引发越来越多的社会问题――青少年沉迷网络游戏的事件层出不穷。网络游戏设计的暴力,不规范占绝大部分因素。从网络游戏设计中入手改善网络游戏的不足,并在网络游戏设计中将中华民族优秀的传统文化融入现代网络游戏之中,赋予传统文化腾飞的羽翼,同时也赐予网络游戏以圣洁的灵魂,实现游戏化学习。
根据众学者的研究,笔者认为,游戏化学习的难点主要在于游戏与学习之间相互融合的问题,游戏与学习之间的比重问题。
五、小结
根据游戏化学习的意义我们用情理的精神,利用传统的文化改造虚拟游戏的不足,填补虚拟游戏的漏洞。
利用多元智能理论使学生能无意识的在网络游戏中领悟、学习传统文化的意义,相反传统文化也在游戏中起到引导的作用,抑制其弊端,避免沉迷的现象。有机的将传统文化,网络环境,学生的意识结合到一起。三维一体的立体式隐性学习模式。
改变“填鸭式”教学,使学习成为一场有趣的游戏,从学习中感受快乐,使人们不再是对游戏成“瘾”,而是对学习成“瘾”。
前言
切削力的测量不仅可以研究切削机理、计算功率消耗、优化切削用量和刀具几何参数、校核切削力和切削温度理论计算的准确性,更重要的是,可以通过切削力的变化来监控切削过程,反映刀具磨损或破损、切削用量合理性、机床故障、颤振等切削状态。
1 计算机向单片机传输命令和数据
通过对单片机的编程来控制USB接口芯片,接收和响应主机对设备发出的命令。在测力系统中,单片机的编程设计程序通常由三部分组成:
第一、初始化单片机和所有的外围电路。
第二、主循环部分,其任务是可以中断的。
第三、中断服务程序,其任务是对时间敏感的,必须马上执行。
当应用程序中的“数据采集”按钮按下后,USB进入主循环函数,将从端点缓冲区中提取命令,并按照命令的要求,调用相应的函数,如采集数据,桥路调零,设置频率等。关键的几个函数如下:
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite);//启动一个线程,调用传输命令函数
(2) open_ file(threadParam->pipe-name);//创建文件句柄
(3) open_dev();//创建设备句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice,IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函数发送控制代码到指定的设备驱动上,使得相应的设备完成数据输出的功能。论文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer,threadParam->uiLength,&nBytes,NULL);
//写文件函数将数据传送到单片机的缓冲区中。论文格式。
2 单片机向计算机传输数据其流程
单片机向计算机传输流程
经过模数转换后的数据首先保存在单片机的数据缓冲区中,当单片机接收到主机发来的IN命令时,调用如下函数将数据传送到计算机的内存中。论文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead);//启动一个线程,调用读取数据函数
2) open_ file(threadParm一>pipe name);; //创建文件句柄,准备读取数据
3) open dev ();//创建设备句柄
4) DeviceIoControl (hDevice,IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IO_BLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函数发送控制代码到指定的设备驱动上,使得相应的设备完成数据输入的功能。
5) ReadFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer, threadParam->uiLength,&nBytes, NULL);
//读文件函数将数据从单片机的缓冲区读入到threadParam->pcIoBuffer内存中。
3结论
利用单片机实现切削力测量中USB数据传输功能,以达到对切削力的测量的监控。实现了生产过程中连续自动采样、实时显示、过载报警。
参考文献:
[1]师汉民.金属切削过程中的分叉与突变现象兼论切削过程的可控性问题[J].应用力学学报,1999,16(1):15~20.
[2]丛力,丛贵梁等.功率监控在机床中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,10:29~31,1999.
[3]李熙亚,王卫平.车削切削力不确定性的模糊-灰色预测[J].工具技术,2002,36(8):26-29.
[4]陶永兰,等.切削力数据采集和处理系统[J].试验技术与试验机,1997,37(2):49-50.
为期两天的第六届全国艺术院校院(校)长高峰论坛,马上就要落下帷幕了,两天来的工作繁忙而充实,大家辛苦了!我代表主办方中国文化传媒集团艺术教育杂志,向两天来认真准备、精彩演讲的专家学者,向近两个月来为了论坛的成功举办而付出辛勤劳动的论坛组委会全体成员,表示衷心的感谢,正是有了你们的参与、支持和付出,才使本届论坛得以圆满成功,才使我们在美丽的春城昆明,留下了一段充满艺术气息的难忘回忆。
由中国文化传媒集团艺术教育杂志发起、全国各级各类艺术院校积极响应的“全国艺术院校院(校)长高峰论坛”,到此时此刻,已连续成功举办了六届,回首过去六年,对艺术教育来讲,我们也看到了诸多令人欣喜的质变。而我们的高峰论坛活动,也记录了发生这些根本性变化的点滴积累。从这个意义上讲,我们的每一份努力和贡献,都是对我国艺术教育事业的努力和贡献;我们的每一次热烈的掌声,都应该送给蒸蒸日上的中国艺术教育事业!
从海河之滨――天津师范大学的胜利启程,到滇池之畔――云南艺术学院的美丽相聚,我们看到,每届论坛的主题都和艺术教育事业的现实发展紧密联系,参加的院校和专家越来越多,论坛的成果越来越丰富,这项活动已经成为艺术教育领域的一大文化品牌,受到业内人士的广泛关注。
参加本届论坛的近200名来自全国百余所知名院校的院长、专家学者,以及国外多所大学的专家学者,在分会场的讨论都有精彩的发言。在论坛的主报告中,仲呈祥先生以“讲真话、诉真情、求真理”的学术态度,向我们阐释了艺术学升格为学科门类对十七届六中全会所提出的文化自觉、文化自信的呼应。
曹意强先生、周星先生立足艺术学提升为学科门类的独特背景,以切中要害的学术力道,向我们展示了当前艺术教育领域中“学科体系建设”“学科规范制定”“学术逻辑确立”“专业学科建设”等热点问题的来龙去脉和发展态势。让我们更加坚信,艺术不变,艺术认知多变,艺术精神永存。
在昨天下午和今天上午的分论坛报告环节中,数十名专家分为美术设计、音乐舞蹈、影视戏剧、艺术理论四个分论坛。专家们的主题报告和分论坛演讲,涉及的内容广泛而有深度,既有对中华民族文化艺术复兴、人文精神建构的宏观思考,也有对艺术学科升级为学科门类问题的政策解读;以及对艺术教育大发展背景下各类艺术教育发展的定位,学校在艺术教育发展中的具体实践及经验。其中,建构人才培养格局、提升艺术人才的综合能力、艺术学科定位及特色发展、艺术教育国际化、数字技术的发展对艺术教育的助推作用、少数民族地区艺术教育等成为热烈讨论的话题。大家一致认为,艺术学升格为独立的学科门类、十七届六中全会推动社会主义文化大发展大繁荣的战略目标,为艺术教育提供了难得的发展机遇,也亟待教育者开拓思路,应对挑战。报告和发言给大家传达了重要的信息,同时交流了各自的经验,使全国艺术院(校)长高峰论坛真正成为大家沟通交流的平台。
“全国艺术院校院(校)长高峰论坛”的创办与召开,为中国的艺术教育事业开启了一个特殊的交流平台和助推窗口。参加高峰论坛的专家学者,都是全国著名专业艺术院校的掌门人或者综合大学、师范大学里的艺术学院的领跑者,视野开阔,思想活跃,谈锋犀利,学术严谨……可以恰如其分地概括:每一次高峰论坛的议题,实际上都代表了中国艺术教育界所讨论问题的最高水准,越来越显现其在中国当代艺术教育发展当中的引领作用,以及对中国艺术教育发展规划、推进、调整和完善的促进作用。
《艺术教育》杂志在今后的论坛中,拟申请增刊号,将我们每届论坛的优秀学术成果集中,以使我们的论坛成果惠及全国千千万万艺术教育工作者。本届论坛中,我们还特别制作了“全国艺术院校院(校)长高峰论坛意见征集单”,目的是为了广泛听取广大参会代表的不同意见和建议,请各位代表积极配合,对我们的工作多提宝贵意见,以使我们更好地总结经验,使今后的论坛更能贴近广大艺术教育工作者,更好地为大家服务。我们衷心希望“全国艺术院校院(校)长高峰论坛”的每一次成功召开,都能对中国艺术教育发展的关心者、思考者和推动者有所启发与帮助,我们愿为之贡献自己的绵薄之力!
为了贯彻落实党的十七届六中全会精神,中国文化传媒集团将积极为全国艺术院校搭建产学研战略联盟及公共服务平台。中国文化传媒集团已建成的杭州创作交流基地,将通过“2012’全国艺术院校院(校)长高峰论坛”活动,为艺术院校战略发展提供平台支持,希望得到艺术院校的支持。
值此时机,也向大家通报,我们正在筹划参与CAA 年度会议。CAA艺术联盟成立于1911年,行政办公室位于美国纽约,其任务是通过实践和约定促进视觉艺术之间的理解。这次会议将于2012年2月22―25日在洛杉矶举行,将会密切关注CAA的百周年庆祝活动,会议上将有150多节课程、艺术家的采访及特别活动。CAA境外的理事已经准备欢迎并会见代表团,以协助他们为期4天的会议。因此,真诚希望各位专家及代表为我们提出宝贵意见,也希望大家能够积极参与此次国际盛会。
1、引言
高级别的质量检测需要在高质量的环境中进行。温度和湿度是环境的重要参数,对温湿度的监测是实现优质环境的重要手段。为了避免人为干扰环境和提高效率,远程监测是一种有效的方法。目前的远程监测系统大多采用以太网络、无线数据传输模块或zigbee无线网络传输数据[ 1-6]。但是,以太网是有线传输,需布线,受地理环境影响较大;无线数据传输模块的传输误码率高,可靠性差;zigbee是专用协议无线网络,成本高,开发难,而且覆盖范围有限。本文提出一种基于GSM的温湿度远程监测系统,具有传输误码率低、成本低及覆盖范围广等优点,并且可与监测人员的手机绑定,实现随时、随地,移动监测。
2、传感器的数学模型
2.1 半导体温度传感器原理
根据PN结理论,在一定的电流模式下,PN结的正向电压与温度具有很好的线性关系。对于理想二极管,只要正向电压VF大于几个KT/q,其正向电流IF与正向电压VF和温度T之间的关系可表示为
(1)
式中IS 为二极管反向饱和电流, K 为波尔兹曼常数(1.38×10-23J/K),T 为绝对温度(K), q为电子电荷(1.602×10-19库仑),
整理后,得
(2)
如前所述,晶体管的基极一发射极电压在其集电极电流恒定条件下,可以认为与温度呈线性关系[7]。
2.2 阻抗型高分子湿度传感器原理
阻抗型高分子湿度传感器的感湿原理如下:高分子湿敏膜吸湿后,在水分子作用下,离子相互作用减弱,迁移速度增加;同时吸附的水分子使解离的离子增多,膜电阻随湿度增加而降低,由电阻变化可测知环境湿度。阻抗型高分子湿度传感器复阻抗与空气相对湿度、材料配方和电极结构都有关系: 与我有关系
(3)
其中m为叉指对数,b为单个叉指长度,n为电化学反应电子转移数,f为法拉第常数,c*为氧化剂浓度,D为扩散系数[8]。
但由于传感器的材料配方、电极结构等方面的不同,导致各种不同的阻抗型高分子湿度传感器的特性曲线有较大差别,不能用统一的曲线来概括。
3、远程监测系统
本系统采用先进的GSM无线通信技术、配合以嵌入式解决方案和数据采集等先进技术,构建了一种基于GSM的温湿度远程监测系统。
3.1 系统组成及功能
系统分为监测中心站和远程监测终端两个部分:监测中心站主要有PC主机、GSM通信模块TC35i组成(或用户手机);远程监测终端主要是由LPC2148ARM内核控制器、GSM通信模块TC35i、信号调理电路、人机接口和通信接口电路组成。监测中心站通过GSM网络与监测终端进行无线远程通信,实现了基于GSM的远程监测。系统结构图如图1所示。
图1 远程监控系统框图
系统实现的功能主要包括数据采集、数据传送、报警、实时控制和数据处理。远程监测终端主要负责采集温度、湿度、2项数据,根据监测中心的命令进行实时上传数据。中心对收到的采集数据进行处理,报警,实现实时监控。
3.2 温度检测电路
本系统采用AD公司生产的单片半导体集成模拟型温度传感器AD590。它具有线性度高、精度高、体积小、响应快、价格低等优点,测温范围为-55~+150℃。具有良好的互换性,非线性误差为±0.3℃。此外,AD590的抗干扰能力强,信号的传输距离可达100 m以上[9]。
流过器件AD590的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数:
(4)
式中,—流过器件(AD590)的电流,单位K
AD590的灵敏度为1μA/K,0℃时输出273μA电流,每上升1℃输出电流增加1μA ,每下降1℃输出电流减小1μA。AD590基本测温电路如图2所示。
图2 温度检测电路
3.3 湿度监测电路
系统采用CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器,其复阻抗与空气相对湿度成指数关系。其基本特性为:工作电压1V AC(50Hz ~ 2 K Hz),检测范围20%~ 90% RH,检测精度±5%,工作温度范围0℃~+85℃,特征阻抗范围21 ~ 40.5KΩ。湿度传感器阻抗变化与温度有关,其关系见规格书中湿度阻抗特性数据表,通常先检测温度,然后按阻抗查表获得湿度值。由于直流电压可使水分子电离,加速老化,所以采用交流电压测试其阻抗[10]。
将CHR-01与555构成多谐振荡器,通过检测频率,进而获得阻抗。湿度检测电路如图3所示。
图3 湿度检测电路
低电平表达式:
高电平表达式:
输出频率表达式:
(5)
利用单片机的定时器/计数器进行频率测量,假设计时时间为T(s),此期间计数值为N,则被测频率f=N/T
则CHR-01的阻抗为
(6)
其中R1与C的选择很关键,电容C要选择高精度电容,一是保证其充放电的能力,二是为了其电容值精确,更方便计算湿敏电阻的返回值。
3.4 GSM模块
本系统采用西门子公司工业级GSM模块TC35i进行远程数据传输。TC35i支持中英文短消息,自带异步串行通信接口,方便与PC机和单片机接口,可传输语音和数据信号,通过AT命令可实现双向传输指令和数据,波特率可达300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService,短消息),电源范围为直流3.3~4.8V,电流消耗为空闲状态为25mA,发射状态平均为300mA。
3.5 微控制器LPC2148
现场监测站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 内核的微控制器LPC2148作为主控制器,完成现场监测站的全局控制。论文参考网。LPC2148内嵌32KB 的片内静态RAM 和512 KB 的片内Flash 存储器,片内集ADC、DAC 转换器,实时时钟RTC,2 UART ,及USB2.0等多种接口。具有JTAG调试接口、方便在线调试,而且应用电路相对简单,开发和生产的成本低。芯片可以实现最高60 MHz 的工作频率,能够满足嵌入式系统μC/OS-II 及人性化的人机界面的要求。大容量的内存,方便了收发短消息时的数据缓冲。
4、系统的软件设计
系统采用GSM无线通信模块TC35i实现远程数据通信,TC35i通过AT命令来进行控制,采用短消息方式进行数据传输。系统软件包括现场监测站软件和监测中心站软件两部分。现场监测站软件主要完成短消息收发、PDU数据协议分析、A/D转换、串口通信及人机接口的功能,其中重点是短消息收发和PDU数据协议分析,这是解决现场监测站与监测中心站之间远程无线通信的关键。论文参考网。监测中心站的短消息收发及PDU数据协议分析与现场监测站软件流程基本相同,不再赘述。
4.1 发送短消息
发送短消息的过程:首先将短消息中心号码、对方号码、短消息内容编码成PDU格式;然后计算出短消息的长度,发送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回车即ASCⅡ码0x0D。等待TC35i模块返回ASCⅡ字符“〉”,则可以将PDU数据输入,PDU数据以〈Z〉作为结束符。短消息发送结束后模块返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。发送短消息流程图如图4所示。
图4 发送短消息流程图
4.2 接收短消息
接收短消息使用定时器进行周期性串口查询的方式。短消息到达后,计算机可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存储位置)〈CRLF〉。读取PDU数据的AT命令为AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,执行此命令后模块返回刚刚收到的PDU格式的短消息内容。收到PDU格式的短消息后,将这个短消息进行解码,解码出短消息发送方的手机号码、短消息发送时间、发送的短消息内容。接收短消息流程图如图5所示。论文参考网。
图5 接收短消息流程图
6、结论
为了实现质检所需的优质环境,本文研究一种基于GSM的温湿度远程监测系统。设计了以LPC2148为核心的现场监测终端系统,实现温湿度的采集,短消息收发及人机接口等功能,并通过GSM模块TC35i与监测中心站通信,接受指令并实时上传信息,实现了监测中心对现场温湿度的远程监测。实验表明,本系统传输误码率低,通信可靠,具有很好市场前景,也为高效率远程监测系统的实现提供了一种新方法。
参考文献:
[1] 王天杰,原明亭,基于C8051F020的以太网远程监控系统的设计.化工自动化及仪表, 2007, 34 (5) : 36~39
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丁彦闯,韦佳宏,刘广哲. 基于nRF2401 的分布式测温系统设计. 电子测量技术,2008,31(12):107~109
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[8] 刘若望.高分子电阻型薄膜湿度传感器——元件构造、老化机理、感湿机理探讨. 浙江大学硕士论文,2002
[9] 美国AD公司编写AD590技术手册
[10] 西博臣公司编写CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器技术手册
一、引言
所谓无线充电技术通常指的是电能的无线传输技术,通俗的说,就是不借助实物连线实现电能的无线传达。这样做的好处是方便、快捷,减少在苛刻条件下使用电缆带来的危险性等。关于无线充电技术的研究开始较早,早在1900年,尼古拉・特拉斯就开始无线电能传输的实验,经过一百多年的发展,关于无线传电的方法多种多样,但是基本原理大概可以分为以下三种:电磁感应式、无线电波式、谐振耦合式,通过非辐射磁场内两线圈的共振效应实现中距离的无线供电。
从表1对比可知, 谐振耦合式无线充电技术的非辐射性、高效率等优点是其它无线充电技术无法相比的。所谓谐振耦合式就是利用接收线圈的电感和并联的电容形成共振回路,在接收端也组成同样共振频率的接收回路,利用谐振形成的强磁耦合来实现高效率的无线电能传输。该技术的出现引起了国内外学术界与工业界的巨大兴趣,被公认为目前最具发展前景的一种无线能量传输技术方案。
但是目前基于谐振耦合式的无线充电技术的研究偏向理论化,缺乏对实际应用有定量指导意义的研究成果,同时此技术传输功率较小远远不能完成大功率能量传输,也存在着能量损失较高等缺陷。但毋庸置疑,谐振耦合式无线充电技术对充电设备位置的灵活性以及充电设备的高效匹配性具有重要的实用价值。
二、国内外研究现状
无线能量传输的构想最早可以追溯到19世纪80年代,由著名电气工程师(物理学家)尼古拉・特斯拉(Nikola Tesla)提出。为证实这一构想,特斯拉建造了巨大的线圈用于实验使用。由于实验耗资巨大,最终因财力不足没有得到实现,随后也一直被技术发展水平所限制。
国外对无线充电技术的研究开展的比较早。1968 年,美国著名电气工程师P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波无线能量传输(WPT)概念的基础上提出了卫星太阳能电站(SSPS)的概念。随后美国,日本和欧洲等国都试图把这项技术作为获取新能源的手段,但由于该方案在技术上要求很高,故在实际使用上存在一定的局限性。随后,一家名为 Powercast 的公司推出了一款利用无线电波充电的充电装置,实现了距离为1米左右的低功率无线充电。
另一方面,在20世纪70年代,美国出现了电磁感应能量传输原理的无线电动牙刷。这项应用的传输功率和传输距离都不是很理想,但其无线的特征却恰好满足了其特殊条件下的应用要求。近年来,美国、日本、新西兰、德国等国家相继在这项技术上继续深入研究,目前已经研发了很多实用的产品:美国通用汽车公司研制出的 EV1 型电车;日本大阪幅库公司研制出的单轨型车和无电瓶自动货车;2013年10月,瑞典汽车制造商沃尔沃声称成功地研制出电磁感应式无线充电汽车。
国内对无线充电技术的研究相对较晚。目前在无线电波和电磁感应无线能量传输方面取得的主要成果有:2005年8月,香港城市大学电子工程学系教授许树源教授宣布成功研制出“无线电池充电平台”;中科院严陆光院士带领的研究小组从高速轨道交通的角度对运动型应用进行了性能分析;2007年2月,重庆大学自动化学院非接触电能传输技术研发课题组突破技术难点,设计的无线电能传输装置实现了600至1000W的电能输出,传输效率达到 70%。
谐振耦合式方案是2006年由美国麻省理工学院物理系助理教授 Marin Soljacic 所带领的研究团队提出来的。并于 2007 年 7 月 6 日在科学杂志《Science》上发表成果文献。团队利用该方案,成功的点亮了距离为2米外的一个60 瓦的灯泡,传输效率为40%左右。此项称为“Witricity”技术,该技术树立了无线充电技术发展史的里程碑。一年后,Marin Soljacic团队声称已将传输效率提高至90%。
由于该技术极具前景和市场,世界各国的相关机构和公司也不约而同的进行深入研究。2010 年 1 月,海尔在美国拉斯维加斯举行的国际消费电子展(CES)上展出了最新概念产品无尾电视。一方面,产品运用无线通信技术传输视频信号;另一方面,又使用谐振耦合式充电技术供电,真正实现了无线化。
三、发展疑难点及解决方案
3.1 如何克服干扰源的影响
无线能量传输系统工作在包含各种用电设备的电磁环境中,易受到外界电磁源的干扰。一方面,磁耦合谐振无线能量传输系统以磁场为能量传输介质,任何能感应到磁场的元件都可能成为负载,这种情况为无源干扰源,称为负载类干扰,干扰源称为负载类干扰体;另一方面,外磁场也会影响能量传输系统的磁场,这种情况为有源干扰,其干扰源为干扰场源。这些干扰都会降低系统的传输效率。根据无线输电原理,本文提出以下两个解决方案:(1)选择隔磁的充电空间。为了避免干扰源对能量传输系统的影响,可以把能力传输系统与干扰源隔离,故可以利用电磁屏蔽技术,使系统不受外界干扰源影响。电磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合,所以可以制作屏蔽体,来保护系统免受外界电磁波干扰。如屏蔽导电漆就是能用于喷涂的一种油漆,干燥形成漆膜后能起到导电的作用,从而屏蔽电磁波干扰。(2)控制能量传输系统的谐振频率。由磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究知,能量传输系统对干扰源的频率十分敏感。在实际应用中,0.5~25MHz 尚属于空白应用频率段,因此可以在设计能量传输系统的时候,使系统的谐振频率满足电磁耦合的同时尽量处于0.5~25MHz之间,这样有可能降低实际应用中的电子设备对无线能量传输系统的影响。
3.2 如何提高传输距离
美国麻省理工学院物理系助理教授 Marin Soljacic 所带领的研究团队成功地点亮了距离为 2 米外的一个 60 瓦的灯泡。但目前这种技术的最远充电距离只能达到2.7m,传输距离较近严重限制了它的应用。由于传输距离的远近与能量传输系统的电路结构密切相关,现提出如下解决思路:改变电路参数角度来提高传输距离。研究表明,传输距离受到频率、线圈参数等的影响。线圈的谐振频率越高,传输的距离越远;线圈的线径越大,传输的距离越远;线圈的直径越大,传输的距离越远;线圈的匝数越多,近距离传输效果强于远距离传输效果。因而可以综合频率、线圈参数等因素,选定合适的电路器件,使系统传输距离较远。
3.3 是否存在有害电磁辐射
磁耦合谐振式无线充电技术的原理告诉我们,由于电感线圈的存在,必然会产生磁力线辐射,那么这样的磁场会不会造成电磁辐射危害人们的身心健康呢?在电流的辐射方面,目前无线充电器基本上将交流电整流后转换为直流电,且功率极小,业内人士也一直在强调理论上对人的健康不构成威胁。但是辐射的问题,现在也只是停留在理论分析上,到底会不会,依旧是需要更进一步的理论分析和实验研究,只能让时间来证明。
四、发展前景及创新
4.1 RFID与无线充电技术的融合
射频识别技术是利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)传播来实现无接触式信息传递并通过所传递信息达到自动识别自标的一种技术,将RFID技术与无线充电技术相结合,对每个无线充电设备嵌入RFID电子标签,读写器通过射频信号同电子标签进行通信,保证被充电设备与充电系统的完全分离,实现能量的高效率无线传输。
4.2 智能家居与无线充电技术融合
智能家居是物联化的一个体现,最终发展方向之一是终端无线化。应用无线充电技术,可以使各家电系统自动获取电能,进一步实现智能家居的自动控制化。但在无线输电过程中产生的磁场是否会影响到各级系统装置的正常工作有待进一步考证。如果相互影响问题得到有效的解决,无线充电设备与常规家电设备能有效共存,则是智能家居与无线充电两大领域的完美结合,势必进一步改变人类生活。
4.3 电动汽车与无线充电技术融合
无线充电技术对手机等小型电子产品而言,是个锦上添花的新功能,对电动车产业而言,则可能是启动整个市场的关键。对电动汽车进行无线充电,没有外露的连接器,可以彻底避免漏电、跑电等安全隐患。同时采用电磁共振式无线充电技术,可以将电源和变压器等设备隐蔽在地下,让汽车在停车处或街边特殊的充电点充电。若能将无线充电技术应用于电动车产业,将是电动车行业的一大改革。
五、结束语
谐振耦合式无线充电技术是目前最被看好的无线充电技术之一,从长远来看具有广泛发展空间及应用前景。但是每一种无线输电方式都有一系列的关键问题需要解决,如何实现电磁共振式无线充电技术应用的大型化、高效化与距离化,是各国科学家探索研究的重点。随着技术水平的提升,无线充电技术发展迅速,应用逐渐成熟,技术普及逐步实现,在未来的各种场合,无线充电技术无疑将扮演重要角色,服务全人类。
参 考 文 献
[1] 曲立楠,磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究,哈尔滨工业大学硕士论文,2010