系统级设计

系统级设计（精选十篇）

系统级设计 篇1

关键词：纳米级工艺,系统级芯片,物理设计,时序收敛,可制造性设计

引言

纳米技术的真正挑战是从90nm工艺的设计开始的,低功耗的设计成为主要需求,多阈值电压库、多电源多电压技术、门控时钟、电源关断技术的实施,在布图规划时,不同电压域隔离[1]。由于掩膜中需要对纳米的光刻作O P C,从单元库到R C参数提取,从布线到物理验证,都要采取额外的措施,使得布线后的优化与逻辑综合结合得更加紧密,静态时序分析时开始考虑片上误差的影响,芯片布线考虑信号完整性对时序的影响,以加快设计的收敛。

1、纳米级物理设计流程

集成电路的物理设计方法是从电路理论到芯片物理实现的工程手段,在物理设计中,由于设计的复杂性,芯片设计人员乐于建立相应工艺的设计流程,图1左边为纳米级工艺的物理设计流程[2],右边是每个阶段使用的设计工具,整个物理设计是个迭代的过程,时序验证,功能验证,等价检查贯穿整个流程。

2、低功耗设计考虑

在深亚微米设计后开始不久,对芯片做更加准确的功耗分析要求就提出来了。但功耗分析通常停留在静态功耗近似估计的方法上,动态功耗往往是辅助的分析手段。大部分130nm设计中则会将静态功耗分析作为投片必须检查的工序[3]。在小于90nm的设计中,尤其是低功耗设计中,动态功耗和静态功耗都成了设计流程中不可缺少的重要步骤,为了实现集成电路的低功耗设计目标,我们需要在系统设计阶段就采用低功耗设计方案,因为随着设计流程的逐步推进,到了芯片物理实现阶段,降低芯片功耗的方法将越来越少,这时的主要目标将会侧重于如何设计方案变成物理实现。

集成电路设计流程中设计数据是有统一的格式的,系统设计到逻辑综合由RTL网表传递,逻辑综合到物理实现则由门级网表传递,在布局布线后,逻辑验证和形式验证由门级网表传递,对于低功耗设计也需要一种统一的的功耗约束文件。

3、统计静态时序分析

时序分析的计算离不开RC参数的计算,工艺几何参数的细微变化直接影响时序的准确性,在传统的静态时序分析中,由数据误差引起的延时是根据不同工艺条件来进行修正的,在当代的12英寸的晶圆中,片上误差变成影响芯片延时准确性的重要因素,纳米级工艺技术带来时序挑战课题,包括片上误差(O C V)、共同悲观时序路径(CPPR)与可制作性相关的统计静态时序分析[4]。

3.1 时序违例的情况

在当代纳米级工艺物理实施过程中,几乎不可能不产生时序违例。根据物理设计过程中的时序违例分析,可以是以下一种或几种的组合:(1)由于系统设计的复杂性和抽象性,对时序的约束不合理,约束过紧,或者不可能实现;(2)逻辑综合时可能依据了不合理的W L M,所产生的网表在物理实施时与实际的线延迟相差较大;(3)设计做的布局不合理,使得物理实施后的设计时序无法满足要求。

3.2 时序违例的解决方案

已经做好布局布线的设计如果存在时序违例,则要依据违例情况的严重程度去处理,一般来说,较小的时序违例可以通过原地优化(I P O)去解决,如果发现违例是由设计中的不正确约束引起的,则可以修正设计约束,再去优化。最严重的违例是由物理实施设计的复杂性引起的,造成W L M极不适应,这时应该产生自定义的线载模型(C W L M)重新进行逻辑综合。

4、信号完整性分析

芯片上的串扰是由互连线之间的寄生耦合引起的噪声,随着芯片特征尺寸的细化,互连线的物理尺寸以及间距变小,从而导致互连线间的耦合效应增大,串扰随之产生并增强,解决串扰问题主要从串扰预防和修复着手。

4.1 串扰预防解决方法

4.1.1 保护易受侵害的网络

串扰产生在信号的转变过程中,而时钟信号的翻转率最高,合理地设计时钟网络可以有效地预防串扰的产生,时钟网络及其他高扇出网络包含许多逻辑电路,时钟树网络中的每一个接收器都可能引起一个小的串扰增量,这些有时钟源自目的地的延迟之和足可以引起一个很大的定时扰乱,将时钟网络布线时的间距增加1倍或2倍。再将时钟网络布线限制在拥挤程度不高的顶部金属层内,可有效消除时钟网络的串扰延迟。

4.1.2 增强受害网络对串扰的免疫力

在串扰噪声干扰具有极强破坏性的异步网络上,应尽量使用高驱动的驱动单元,在复位网络中使用高驱动强度的单元提高潜在的侵害网络的门限,从而降低受害网络的受害程度和数量。时钟树综合阶段使用高驱动单元,可降低串扰量,减少时钟树和复位树上的受害网络。

4.2 串扰修复方法

在布局布线阶段,采用修复串扰的增量布线方法,布线器会在串扰超过指定噪声阈值的地方自动插入缓冲器来对串扰进行修复。串扰分析后,如果仍有违反的连线,可以在详细布线后通过布线优化来修复和优化时延,可以分析关键路径的时序,通过改变当前的布线结构、改变单元的驱动能力和插入缓冲器同时优化时序、转换时间、最大电容,最小化串扰问题[5]。

5、可制造性设计

集成电路设计收敛的另一个考察标准为可制作性设计,由于光波的衍射,硅片上的光刻图形与掩模版图形之间会有不少的偏差,将导致光刻得到的电路在电学性能甚至功能上与原设计的要求不相符合,从而影响了整个芯片的性能,新一代的布线工具结合后期版图检查已经具有光刻驱动、光刻预防、光刻补救和光刻修正的功能,在半导体工艺中,波长为1 9 3 n m浸没式光刻技术已经可以延伸至45nm节点的设计。这样一来,由于光刻技术中光学邻近校正和移相掩膜规则的要求,必须应用光(分辨率)增强技术的方法遵循特殊设计规则进行校正。纳米设计规则包括平行重叠间隔规则、线端规则、最小分级最大边缘规、最大悬浮面积规则。

6、结语

数字集成电路的收敛工作是集成电路由理想变为现实的指导准则,随着工艺向纳米级迈进,设计的复杂度进一步加大,应该先进物理设计方法来保证芯片成功流片,通过采用文中论述的纳米工艺中的设计方法能提高设计的效率,较好地实现了芯片在90nm工艺下时序、功耗、I R d r o p(电压降)、E M(电迁移)、可制造性上的的收敛,图2为物理设计的芯片版图。

参考文献

[1]ITRS.ITRS Reports[EB].http://www.itrs.net/reports.html,2009

[2]TSMC.TSMC.ReferenceFlow8.0[EB].http://www.tsmc.com/schinese/c_services/c01_design/c0105_reference.htm,2007

[3]陈春章,艾霞,王国雄.数字集成电路物理设计[M].北京:科学出版社.2008

[4]施莹.深亚微米工艺下签核(sign_off)静态时序分析方法与研究[D].杭州:浙江大学.2006:70-72

电信级统一消息系统的计费系统设计 篇2

摘要：以电信级统一消息系统UMS的规划建设及应用实践为例，重点描述了UMS的计费系统方案设计。对其它网络统一消息系统的建设及应用具有一定的参考意义。

关键词：统一消息系统(UMS) Billing 计费系统

统一消息系统(Unify Messaging System)是伴随着CTI(计算机电话集成)技术和Internet电子邮件系统的融合而发展的热门应用技术。它使用统一应用平台完成以电子邮件系统为中心的各种不同类型应用信息的集成，即用户可以采用Internet WWW方式收发E-Mail、可以采用FAX传真机收发E-Mail、还可以采用话音方式(如电话、移动电话)收发E-Mail、E-Mail可以通过SMS短消息、BP呼机通知用户。统一信息技术适应了当前通信手段多样化的状况，使用户能在任何时候、任何地点使用多种设备收发信息，已成为下一代网络(NGN)的过渡和重要参考技术。在UMS系统中，计费系统是其中的一个重要组成部分，实现的技术难度较大。下面对UMS及其计费系统进行详细的讨论。

1 UMS系统概况

统一消息系统(UMS)是电信技术和计算机技术集成的产物，它使用户把各种信息(如语音信息、邮件信息、传真信息、文件信息)统一存储和管理，同时用户可以使各种通信手段(如PC、电话、移动手机、PDA、BP呼机、传真机)来使用这些信息。

作为电作级的UMS，笔者在设计中采用了NC(网络运营商)、NN(网络节点)、NE(网络企业节点)三级分布式设计。

・NC为最高级节点，即中心节点，它的覆盖范围网络运营商，包括E-Mail中心、认证中心、管理中心(含网管、计费、业务管理等)，目的是完成UMS的功能，并与其它UMS完成网络运营商级的温游、业务开展、网络管理等任务。(本网网收集整理)

・NN为基本节点，是中心节点下属的功能节点，它的覆盖范围是网络运营商的分支机构，完成UMS的基本功能，分散中心的流量。

・NE为附加节点，主要是满足大中型企业的UMS需求，使其利用自有的PBX，组建UMS，也是网络运营商的业务增值点，同时主系统和管理由网络运营商提供，节省了企业的投资。

三级管理方式与电信现有的电话中心交换系统、局交换系统、企业交换系统三级方式相似，方便建设和管理。

与传统的E-Mail系统不同，设计中针对电信业务的特点，提出：

(1)UID(用户ID)

采用用户ID来标识用户是通用做法，借鉴电话号码的设计，为每个用户分配了统一且唯一的ID，采用电话号码方式分配和管理。这样，使用一个号码就可以访问(包括电话、FAX、邮件等)，具有Single-Number Calling的功能。电信运营商也可以分配给用户一个电话号码分配方式的ID，用户采用特服号码(如 1001)访问系统，享受UMS服务。

(2)Service Plan(服务计划)

系统中提供各种方式服务，如Web-Mail、FAX-Mail、Voice-Mail、SMS等，不同用户需求不同，服务也不同，计费方式也不一样。根据笔者提供的Service Plan设计，管理方可以制订不同的Plan，供用户选择。

(3)多级用户管理

采用运营商、业务商、企业、用户四级业务管理方式。运营商可以招募业务发展商，由业务发展商开展业务(就像业务批发)。几个业务发展商在自己范围内向企业提供服务，就如ISP向电信运营商租用线路，再向企业提供接入服务。业务商可以面对企业和个人用户。企业可以管理自己的的用户。用户可以通过管理界面设置和管理个性化信息。

统一消息系统由网络分系统、邮件分系统、UMS分系统、网络管理分系统组成。如图1所示。

2 计费系统设计

2.1 计费系统设计要求

计费系统是UMS的重要组成部分，是面向运营商服务的综合性支撑子系统，系统主要完成计费信息的采集和处理功能。计费的内容包括：主叫、被叫、起始时间、时长、用户名、流量、访问的服务类型、访问服务的起始和结束时间等，同时要支持漫游计费和对业务发展商的计费。需满足可靠性、完备性、灵活性。

2.2 计费系统的设计

计费系统主要由数据采集子系统、数据处理子系统和数据库子系统三部分组成。如图2所示。

2.2.1 数据采集子系统

数据采集子系统是计费系统的关键所在，针对UMS系统的数据来源比较复杂的特点，设计了率费采集软总线，所有数据源均通过Adapter(软件适配器)联入软总线，再按要求入数据库，以便处理。结构如图3所示。

(1)计费采集软总线

实现中采用满足J2EE的中间件来构架，具有高性能。海量伸缩性和可用性，能支持大规模的处理，能支持多种客户端，能支持多种主流的关系数据库。正如对硬件系统复杂化而导致 了总线结构的兴起，软件开发也迎来了“总线时代”。软总线结构，是指所有的功能部件以相同的方式连接在一个用来相互通信的结构性部件上。由此带来的好处是：部件的内部设计具有独立性，设计人员可以专注于部件的功能设计。由于遵从统一的通信机制，完全实现了部件通用化。在这种软件体系结构中，软件构件(主要是中间件)就像硬件的“插件”，可以随意添加和删减，大大提高了系统的灵活性和可靠性。

为了提高系统的效率和伸缩能力，软总线是客户的应用建立和维护数据库的连接池，供多个客户的请求，能够共享和重用，避免了为每个连接请求重新建立新的连接。在系统运动过程中，当应用为客户的请求建立数据库的连接时，它实际上只是建立了虚拟的连接，真正的数据库连接由软总线建立和管理，并将它们和应用建立的虚拟连接联系起来。当某个连接不被使用时，该连接被标志为空闲。如果数据库连接空闲的时间达到预先设定的值，它将会被释放。应用可以从系统的多线程的处理能力获得很多好处。多线程处理能力，可以优化应用的处理性能，因为多线程机制可以充分利用多处理器的平行处理能力。开发者的应用可以运行数据库的操作如查询、插入、更新、删除等操作于异步方式。异步方式的操作允许系统在提交耗时的长事务处理后，可以继续处理其它短事务。支持应用的分割，它允许应用逻辑被分布在多个服务器上，以适应系统负载的增加。利用系统管理工具，可以将应用按照功能模块进行分割并且部署在多台服务器上。

(2)计费采集适配器

主要提供标准接口，使各数据源的连接方便且易于扩展。IDL是一种接口定义语言，通过它实现了对象接口与对象实现分离，屏蔽了语言和系统软件带来的异构件。通过标准的IDL编译器，可生成客户端的IDLStub和服务器端的Skeleton,IDL Stub提供了访问对象服务的静态接口，而Skeleton则包含了服务对象的静态接口并负责实现与对象实现中具体方法的连接。

目前有基于iPlanet Mail Server的`适配器、基于Avaya PBX的适配器、基于Nortel PBX的适配器，还可以根据标准接口开发其它适配器，以满足要求。

a)支持实时数据的采集、存贮、管理;

b)通过数据软总线进行数据格式转换;

c)事件驱动、数据前推;

d)伸缩性的构架――不同的数据对象可以选择不同的适配器组件;

e)多种形式的数据共享接口，可以方便发将数据导出到其它管理系统中，如EXCEL、ODBC/JDBC数据库等。

2.2.2 数据库子系统

采集来的数据存入数据库，原始的计费源数据称为CDR(Call Detail Record)，CDR数据将由计费系统处理后计费和生成帐单。

CDR数据是在UMS系统中由各数据源触发事件而产生的，大体上分为对邮件系统操作产生的CDR、对PBX操作产生的CDR、对移动设备操作产生的CDR、其它如管理操作产生的CDR。各数据源触发事件而产生的数据经相应的计费采集适配器连入软总线，再进入数据库，形成邮件CDR数据库表、PBX、CDR数据库表、移动设备CDR数据库表、其它CDR数据库表，以供数据处理子系统进行后处理，生成帐单或转入其它系统。

CDR数据基于Group Name、Group ID、Network ID(用户邮箱ID)、起始时间、终止时间等，数据足够丰富以满足计费系统对每个用户的使用周期和使用情况计费。

E-mail的操作计费：由E-mail的日志记录，包括用户访问邮箱的读写等操作。

E-mail到传真包括两种：One Call Fax和Two Call Fax。One Call Fax是UMS用户用自己的传真机通过DID或特服号连接UMS系统的邮箱，然后将邮箱中的邮件从自己的传真机上打印出来，这种情况由用户发起，是对叫号码的计费;Two Call Fax是用户指定某个传真号码，然后将UMS邮箱中的邮件或传真从被叫的号码上通过传真机打印出来。这种情况下，当用户动作完成后，UMS网关将产生基于被叫的传真号码、用户Mail-box ID、时长等CDR数据，然后计费系统可基于此CDR数据对Two Call Fax情况计费。

话音的计费：由PBX等设备经IVR服务器产生。

漫游的计费：UMS用户在漫游到相应的UMS节点(NC节点)时，拨打相应的PID或特服号，这时用户需输入自己的Mailbox ID和PIN number，这时当发的UMS节点会根据Mai

lbox ID中的家和地区号，将用户认证经过LDAP智能提交(LDAP referring)提交到远端用户归属地的LDA系统，然后调入远端的LDAP信息进行认证，认证后用户可以使用当地的UMS系统。其上的计费是当用户动作完成后，当地的UMS系统产生基于用户Mailbox ID(Network ID)、时长等CDR计费数据源，然后计费系统据此计费。

2.2.3 数据处理子系统

数据处理子系统包括数据处理模块和API接口。

数据处理模块由GUI管理配置部分、处理引擎、帐单部分组成。处理引擎按照GUI管理配置部分的计费配置要求，根据数据库子系统的数据计算出帐单到帐单部分，而帐单部分以多种形式(邮件、XML、打印)将账单出发。

系统的API接口供与其它帐务系统连接使用。

统一消息系统的计费系统体现了以下特点：

(1)系统的分层结构性：使设计层次分明，便于实施;

(2)系统的灵活性：软总线和适配器的引入，数据源可以灵活连接;

(3)系统的扩展性：各部分模块化设计，方便扩展。

系统级设计 篇3

关键字：核电站；DCS；网关；冗余

19世纪70年代工业领域的生产工程日益复杂，传统的集中控制系统已经不能满足工业领域的控制要求，因此满足分布式控制要求的高可靠性和高稳定性的DCS(Distributed Control System)应运而生。DCS(Distributed Control System)自问世以来已广泛用用到化工、电力、石化、环保等领域，30多年来随着控制技术、计算机技术、通讯技术、CRT技术(简称4C技术)的发展，DCS的性能与功能有了进一步的提高，在工业控制领域呈现勃勃生机。

1DCS系统在国内外核电厂的应用

在核电领域，由于核电站的安全级别要求高以及它的特殊性，出于保守原则考虑，DCS系统在核电厂中应用比较少。但由于常规仪表系统性能差的缺点不断暴露，核电厂仪控系统的数字化成为必然趋势。上个世纪80年代西屋公司将其开发的Eagle系统应运于核电站的改造工程中；1992年英国电力公司在中SIZEWELLB核电站运用了西屋公司的WISCO系统；1996年法国在145万kW的N4核电站上采用了DCS系统。近年来国内在一些核电站的改造和新建工程中应用了DCS系统，岭澳核电站常规岛的控制采用了ALSTHOM公司的P320系统；田湾核电站仪控系统采用西门子公司的Teleperm XP系统，安全级仪控系统和部分重要的相关相关级控制系统采用法玛通公司的Teleperm XS系统；这套系统同样运用于岭澳二期工程；三门核电站采用Common Q和Ovation数字化仪控系统；秦山核电站在循环冷却水控制系统的改造中使用了DCS系统；在建的红沿河电站CPR1000扩展项目采用国产化的数字化仪控系统与国外数字化仪控系统混合的系统，安全级DCS系统采用三菱公司的MELTAC-Nplus R3系统，非安全级DCS采用和利时公司的HOLLiAS MACS6系统。

2 核电站控制系统设计原则

核电站数字化仪控系统设计应遵循以下原则：故障安全、多样性、单一故障、独立性、冗余性、共因故障等。从安全角度出发，核岛系统的一些重要的控制信号采用硬连线的方式传输；从多样性的角度出发，用不同的方法实现同样的功能，这包括功能多样性、软件多样性和硬件多样性，其中配置多样性用于解决共模故障。从冗余角度出发，系统的一些关键部分(包括软件和硬件)，如电源、重要的控制回路，通信网络的等都采用冗余配置，这样可以保证设配出现故障时，系统能继续运行，解决单一故障的问题。根据以上设计原则可以提高系统的稳定性和可靠性，保证系统的可靠运行。

3 红沿河DCS控制系统的设计

3.1 红沿河非安全级DCS系统设计

红沿河核电站CPR1000扩展项目DCS控制系统由安全级与非安全级组成，其中非安全级采用和利时公司的HOLLiAS MACS6系统，安全级采用三菱公司的MELTAC-Nplus R3系统。MELTAC-Nplus R3系统主要完成安全与安全相关的功能，如反应堆跳闸逻辑、专设安全设施驱动、事故后监测等；HOLLiAS MACS系统主要完成机组正常运行时的控制及监测功能。图1是非安全级DCS系统结构图，如图所示，系统包括：控制器、通讯站、服务器、网关和操作员站。上述设备通过层次化的多种网络(系统网和控制网)互联，并且通过网关与其他系统相连。

主要数据/信号流入下，其中序号与图1中的数字一一对应：

(1)电厂各个传感器的到DCS的输入数据/信号；DCS到电厂传动装置的输出数据/信号。

(2)第三方系统到DCS的输入数据；DCS到第三方系统的输出数据。

(3)设备到OWP/TSC/RSS以供显示的数据；操作鼠标和键盘的输入数据。

(4)S-VDU屏幕切换/关闭；S-VDU连接到安全级系统。

(5)安全级系统信息(设备的故障信息等)。

(6)RPCC操作信号，PAMS-VDU显示，记录到达安全级系统的信号。

(7)DCS到L3系统的数据。

(8)来自机组0至机组9的数据。

3.2网关的系统架构及功能

安全级系统与非安全级系统采用独立的网络，实现信号的隔离。同时，由于安全级与非安全级采用了不同厂商的产品，所以安全级与非安全级之间不能直接通讯。在红沿河核电站安全级与非安全级通信设计中采用硬连线和网关的混合方式，即非安全级向安全级传输的信号全部采用硬连线的方式；安全级向非安全级传输的用于报警/现实的信号采用网关的方式，用于逻辑控制的信号采用硬连线的方式。其中网关的系统架构如图2所示。

Level1非安全级系统网关使用高可靠性工业控制机，通过以太网卡连接到控制网络，通过UDP协议与MIT安全级系统网关通讯。Level1非安全级系统网关软件运行在LINUX操作系统上。Level1非安全级系统网关的基本功能如下：

(1)Level1与Level2之间的控制网络通讯，包括采用 TCP/IP协议方式和组态软件Codesys通信，采用工业以太网协议方式和服务器通讯；

(2)数据处理，处理安全级与非安全级之间传输的数据；

(3)为提高运行的可靠性，提供了双机冗余功能；

(4)为保证时间的一致性，提供系统对时；

(5)提供了站间引用变量，网络变量功能；

(6)为提供系统的可靠性，提供诊断功能，包括内存诊断、双机诊断、状态诊断、维护看门狗等；

(7)报警功能；

(8)与MIT的安全级系统网关数据交互。

L1aGWP(Leve1非安全网关A) 负责level1网络上数据发送的非安全网关；L1bGWP(Leve1非安全网关B) 负责指level1网络上数据接收的非安全网关。非安全网关L1aGWP与安全网关L1aGWP交互的数据如下：非安全系统信息，主要记录PAMS-VDU监测记录信号和生命监测信号；RPCC 操作信号，内容与非安全系统信息基本相同，只是点规模不一样；RPCC操作信号应答，是针对RPCC操作信号的回应，只有头结构；非安全网关L1aGWP状态通知，此数据包含于应用数据头结构里面，随着非安全系统信息一起发送到安全网关L1aGWP；安全网关L1aGWP状态通知，作为独立的数据每500ms发送到非安全网关L1aGWP。非安全网关L1bGWP与安全网关L1bGWP交互的数据如下：Safety System & RPCC Information，共有7类数据；安全网关L1bGWP状态通知，次数据包含于应用数据头结构里面，随着Safety System& RPCC Information一起发送到非安全网关L1bGWP。非安全网关L1bGWP状态通知，作为独立的数据包发送到安全系统L1bGWP。

4 非安全网关系统的冗余设计

为了提高系统的稳定性和可靠性，在DCS系统中一些关键的部分通常采用冗余的配置。同样，为了保证网关系统的安全可靠的运行L1aGWP和L1bGWP采用热备份冗余配置。冗余功能分为6个子模块来实现：冗余初始化，工控机上电启动后，在主任务模块中实现冗余模块的初始化。初始化功能包括：初始化冗余状态机、清空运行数据缓冲区和写变量数据缓冲区，打开备份数据端口和同步端口。数据备份，工作机和备份机之间的数据备份包括；工作机给备份机拷贝工程文件；工作机给备份机拷贝运行数据；工作机给备份机拷贝写变量数据命令；工作机给备份机拷贝强制变量数据命令。同步控制，工作机和备份机在保证了输入数据和运算逻辑一致的情况下，要保证IEC运算同步执行，写变量命令和强制变量命令同步执行，以及运行状态同步。冗余通讯，工作机和备份机之间备份数据和同步采用UDP方式进行通讯的。双机抢主，双机上电启动后设置本机是工作机还是备份机状态。双机诊断及切换，双机在运行过程中需要对状态进行检

测，当主机发生故障时，需要执行主从切换。处理流程如图3所示。

5 结束语

系统级电磁兼容性设计研究 篇4

众所周知, 电磁兼容学是近年来发展起来的一门新兴科学。它主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子系统、分系统、设备和元器件都能正常工作, 互不干扰, 达到兼容状态。从某种程度上也可以说成是研究干扰与抗干扰的问题。而随着电磁兼容技术不断的发展, 研究和分析电磁兼容性的方法也逐步得到提高和完善, 按其发展过程, 通常分为三种方法:问题解决法、规范法和系统综合法。

问题解决法是解决电磁兼容问题的早期方法, 首先按常规设计建立系统, 然后再对实验中出现的电磁兼容问题予以解决。由于系统已安装完工, 要解决电磁兼容问题比较困难, 为了解决问题可能要进行大量的拆卸, 甚至要重新设计, 对于大规模集成电路要严重地破坏其版图。因此问题解决法是一种非常冒险的方法, 而且这种头疼医头, 脚疼医脚的方法是不可能从根本上解决电磁兼容问题的。这种方法在设计阶段节省了电磁兼容设计所增加的成本, 但在成品的最后阶段解决电磁兼容问题不仅困难大, 而且成本高。所以这种方法只适合比较简单的设备。

规范法是比问题解决法较为合理的一种方法, 该方法是按照现行电磁兼容标准所规定的极限值来进行计算, 使组成系统的每个分系统均符合所规定的标准, 并按标准所规定的实验设备和实验方法核实它们与标准所规定的极限值的一致性。该方法可在系统实验前对系统的电磁兼容提供一些预见性。但该方法也存在可能引起过储备的设计, 或谋求解决的问题不一定真实存在的问题, 从而影响系统本身的性能指标, 又增大本身不存在的设计成本。

系统综合法是最近几年兴起的一种先进的电磁兼容设计方法, 它集中了电磁兼容方面的研究成就, 根据电磁兼容的要求给出最佳工程设计的方法。系统综合法从设计开始就预测和分析电磁兼容性, 并在系统设计、制造、组装和实验过程中不断对其电磁兼容性进行预测和分析。由于在设计阶段采取电磁兼容措施, 因此可以采取电路与结构相结合的技术措施。这种方法通常在正式产品完成之前就解决90%的电磁兼容问题。

下面结合某型飞机机载通信设备的设计为例, 讨论一下如何用系统综合法的思路进行机载设备整机的电磁兼容设计。

1 首先要明确电磁兼容设计的目的

对于新研制的机载通信设备, 从一开始首先要明确其使用环境和将要通过的电磁兼容性指标, 这是综合权衡电磁兼容性与功能特性设计的起点, 再此基础上同时考虑研制周期和经费需求, 确定整机系统总体设计的电磁兼容性的控制等级和控制方案。一般来说, 是依据电磁兼容标准规范, 以设计为重点, 以电磁兼容试验为保障, 来保证电磁兼容性设计的有效性, 同时在制定研制计划时要充分意识到系统电磁兼容性设计工作将贯穿于系统研制的全过程。

2 整机系统的电磁兼容分析和沟通

首先, 整机系统设计师在设计时要充分理解其各分系统主要功能及关联性, 这样才能对其进行合理的电磁兼容分析, 例如该新型飞机机载通信设备, 其系统主要由供电分系统, 信号处理与控制分系统, 接收分系统和发射分系统组成, 分析各个预期的电磁环境, 根据功能和性能的要求规定安装的位置和线缆的走向, 对于可以调整位置的模块, 要充分利用空间隔离, 使其远离干扰源;像高灵敏度的接受机不但要做好屏蔽工作, 还要使其远离大功率发射机。另外, 对于各个分系统安装位置的地电位可能产生的干扰也要早期控制, 像信号处理与控制分系统一般大都是数字电路, 而接收机和发射机一般大都是模拟电路, 所以数字电路的信号地, 摸拟电路的地电位和供电模块的安全地三者的规划必须引起高度重视, 选用适合的接地方法尽量避免因为地电流而引起的干扰。

其次就是整机各个分系统之间设计的匹配性与合理性, 例如频谱的使用率, 分系统之间的隔离措施, 接口设计, 互联电缆之间的电磁干扰以及系统与外部设备的连接控制等, 都需要综合考虑。这里要着重强调频谱的使用率, 电磁波频谱是有限的, 但不是消耗性的, 因为它在各频段的传播特性是不同的, 如果不充分和合理地使用, 不但会造成本身利用率的下降, 还会干扰和影响其他分系统正常工作, 因此, 频谱的使用率是否合理在电磁兼容的设计中是相当重要的一项内容。

再次就是分析各种干扰源的特性和技术参数, 确定干扰的源头, 干扰的路径以及其耦合的方式, 然后再确定采用的控制方案和各种抑制干扰的措施。一般来说, 电源线传导发射与辐射, 信号线传导发射与辐射, 大功率发射机的谐波带来的辐射, 空间耦合, 地线耦合是主要的干扰途径。而新型设备中其使用的开关电源, 高性能的DSP数字处理器, 高增益的微波放大器等为干扰产生比较集中的地方, 由于这些问题所引起的异常工作需要特别关注, 设计时需要全面考虑。

3 整机电磁兼容性设计的系统性和综合性

电磁兼容本身就是一门综合性科学, 而用系统综合法的思路从设计开始就预测和分析了整机及其各模块的电磁兼容性。可以这么认为, 电磁兼容是设计出来的。因为单个元件的电磁兼容控制技术已经比较成熟 , 并且被广泛的应用, 而目前问题比较多的是缺乏系统综合设计, 这样就出现了单个元件满足要求, 而系统联起来后不满足要求;或者无限扩大化的采用电磁兼容控制措施, 造成成本的成倍上涨, 经验表明, 对于复杂系统而言, 只有进行系统级的综合设计, 才有可能达到满意效果及合理的费效比。可以从以下方面综合考虑。

3.1 设计约束

电磁兼容设计约束的优先级并不比设计中的其他方面高, 然而一些电磁兼容约束必须要尽可能清晰的同设计师系统和设计者沟通。如电源去耦, 路径分离, 衬垫使用, 壳体结构等。

3.2 机械结构设计

从电磁兼容的观点来考虑机械设计方面的事项是相当重要的。

首先设计壳体结构时就必须知道它的屏蔽效能, 这样有助于其他区域的设计, 这也会在很大程度上决定电磁兼容措施的应用等级。如果需要在各模块接触面使用衬垫, 那么设计者需要保证在应用中具有最佳的屏蔽效能, 考虑交界面, 材料, 压缩和接触面区域等。

其次要从电磁兼容的观点来考虑系统的分割, 将噪声较大的电缆分离出来, 电缆的分离对耦合路径和电磁干扰性能有很大的影响, 电缆的选择包括是否需要屏蔽、双绞等;在电路设计中根据电路功能和噪声电平的不同分离电路, 例如模拟电路, 数字电路, 电源电路都是要尽可能在物理上分离开来。

再次要注意系统布局, 减少空间耦合。高灵敏度设备远离产生大功率干扰的设备, 充分利用空间衰减特性;高灵敏设备与产生大功率干扰的设备利用结构进行屏蔽。

3.3 提高电源供电质量

必要的精化设置电网, 实行分网供电, 减少电源的传导耦合, 加强电网的控制, 合理使用电源, 这样可以有效的控制电源干扰;加强电源滤波, 控制传导干扰, 一般情况一个系统是统一供电的, 那么在什么地方滤波, 采用何种方式滤波, 几级滤波需要综合考虑。

3.4 地线网络和接地设计

在整个系统中要保证一致接地的方针, 统一设计合理采用各种接地方式, 考虑潜在的地环路和静电放电路径, 有利于增加系统的抗干扰性;系统一定要进行综合网络的设计, 尽可能设置电源地, 信号地;尽可能减小地电阻, 要特别注重接地点的防松动, 防氧化功能的设计;高灵敏设备的接地点要远离大功率设备的接地点, 消除地电流耦合。

3.5 可制造性

在设计之初应该充分考虑产品的可制造和可控制性, 必须保证设计中的电磁兼容控制措施易于操作, 可制造且成本较低。

摘要：随着电子技术在航天飞行器、飞机、舰艇中的广泛应用, 系统整机的电磁兼容性设计已经成为一个不可回避的课题, 对目前整机系统的电磁兼容性设计提出了设计思路。

关键词：电磁兼容性,系统,综合

参考文献

[1]何宏主编, 秦会斌主审.电磁兼容原理与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2008, (7) .

系统级设计 篇5

1、培训的学习理论

条件反射理论：也称经典性条件反射理论，俄国生理学家巴甫洛夫提出，学习在两种刺激之间建立联系的过程。

强化理论：也称操作性条件反射理论，由著名行为主义代表人物斯金钠创立并发展，它认为学习是在反应与奖赏(或惩罚)之间建立联系的过程。

社会学习理论：班杜拉认为，学习不一定是联结的结果，个体可以通过观察、模仿别人的行为进行学习。70年代“行为塑造技术”就是以此为理论基础的。克瓦特指出，社会学习理论与其他学习理论的最大区别是，它首先改变的是人的行为，通过行为的改变而导致态度的改变，传统的学习理论恰恰相反，他们首先改变的是人的态度，通过态度的变化促进行为的改变。

目标设定理论：源于美国管理心理学家德鲁克创立的目标管理法。目标的特征：目标要具体;员工应参与目标的设置;目标完成过程中应有反馈;员工之间要为实现目标而相互竞争;目标要有一定的难度同时也必须是可接受的。

培训迁移及其测定：指个体在工作实践中对培训中所学的知识和技能的应用程度。培训迁移的研究不仅要关注学员在训练中是否掌握了学习内容，更要关注如何将习得行为更好地应用于实际，且在一段时间后保持下来。一般认为，培训设计、受训者特征和工作环境是影响培训迁移的三个最主要因素。自我效能低的学员即使掌握了培训中所教的知识和技能，也不能有效地应用他们;成就动机也会影响受训者的培训迁移效果。支持性组织气氛是影响培训迁移的主要因素之一，其中又以领导反馈、同事支持、时间支持为主要的影响因素。

2、培训的基本过程：包括培训需求分析、课程设计、培训实施过程，最后对培训的效果进行评估。

3、对组织人力资源现状的评价与分析

1)考察组织目前的人力资源现状及未来所要求的人力资源供应。

2)考察组织能够获得的人力资源供应及其对人力资源的培训与发展需求。

专业级音效调校系统 篇6

丰富按钮、下拉菜单以及旋钮组成的Waves MaxxAudio 3软件主界面给人第一感觉便是专业和严谨，整个UI界面主要由MaxxEQ（用户自定义均衡器）、MaxxBass（动态低音增强）、MaxxTreble（智能动态高音控制）、MaxxStereo（虚拟立体扬声器）、MaxxDialog（对话智能调整）和MaxxVolume（音量校准）等几大部分组成（如图1），通过音频加强技术改善笔记本音效。

Waves MaxxAudio 3软件主界面旋钮顶部是MaxxEQ部分，该功能主要是通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源，还有其他特殊哟作用。点击MaxxEQ左侧按钮，当该按钮从灰色变为蓝色后，表示已启动MaxxEQ功能，接下来用户可点击可供编辑的滤波器1～10的浮点，拖动或手动输入数值调节，同样也是蓝色表示启动（如图2）。配以直观的图形用户界面，通过设定高通、低通、可调节频率等滤波，用户可获得完美的个人均衡曲线。

某省级办公楼空调采暖系统设计 篇7

本工程位于北京市海淀区,为某国家机关办公及业务大楼。工程建筑地上3层,地下2层,室内外高差900mm,建筑高度17.1m。工程总建筑面积约31954.04m2,其中地上建筑面积约17 735.84m2,地下建筑面积约14 218.2m2。

本工程为一级民用建筑,建筑防火等级一级,屋面防水等级二级,地下室防水等级一级,抗震设防烈度8度。本工程为多层民用建筑,消防设计执行《建筑防火设计规范》。

本项目公用设施包括变配电室、弱电机房、消防水池、消防水泵房房、空调机房、热交换站等,均布置在本工程地下2层。地上3层为该单位平时办公及业务使用场所。

本工程设计内容包括地下2层人防通风设计、地下设备机房等的通风及防排烟设计,全楼办公用房的采暖、通风和空调设计等,本文主要介绍该工程的空调及采暖系统设计。

本工程空调房间主要集中在地上,包括办公室、会议室、报告厅、业务用房等。此外还包括电气机房、计算机房等有精密空调需求的房间,值班室、休息室等24h需求的房间,以及高大空间的综合报告厅的空调设计。对于不同的功能房间相应采用不同的空调系统形式,本文在下面章节将逐一介绍。

2.1 主要设计参数

2.1.1 室外设计参数

冬季采暖室外计算温度:-9℃;冬季空调室外计算温度:-12℃;冬季通风室外计算温度:-5℃;冬季室外平均风速:2.8m/s。

夏季空调室外计算干球温度:33.2℃;夏季空调室外计算湿球温度:26.4℃;夏季空调室外计算日平均温度:28.6℃;夏季平均相对湿度:78%;夏季室外平均风速:1.9m/s。

2.1.2 室内设计参数(见表1)

2.2 空调系统

由于本办公楼使用部门较多,使用时间上也很难统一,各个使用部门对于空调的独立性要求较高,综合甲方的意见,本工程整体上采用VRV多联空调系统,结合冷凝排风热回收,全新风空调机送新风及回风,更好地体现了节能设计的理念。

2.2.1 VRV空调系统

本工程夏季设计冷负荷1 897kW,由于室外机至室内机最不利的末端管路较长,将近100m,管路衰减高达10%～14%,综合同时使用率等因素,选用VRV空调室外机共计14台,冷量总计1970kW。设计上将不同的使用部门划分在相对集中的建筑区域内,然后各自采用一套独立的VRV空调系统进行夏季制冷。

VRV空调室外机均设于建筑屋顶平台,冷媒管集中通过竖向管道井连接至各个空调区域的VRV空调室内机。冷凝水集中排至同层的公共卫生间拖布池或地漏。VRV空调室内机采用天花板内藏风管式,气流组织形式为上送上回式。

2.2.2 新风及回风系统

冷凝排风热回收全新风空调机集中设置于地下室空调机房内,全楼空调系统总新风量49 000 m3/h,共选用2EVOPL390A7000F型热回收机组3台;2EVOPL390A5000F型热回收机组4台;2EVOPL390A4000F型热回收机组2台,通过竖向风道分别为各楼层的各个空调区域送新风及回风。进入每个空调房间的新风管和回风管上设定风量阀门,该阀门为机械式压力无关型自动装置,根据设定风量在允许压差范围内自动平衡,精确控制进入每个房间的新风量及回风量,避免出现因管路过长而导致末端管路出风量不满足设计要求的情况。从而最大程度上实现设计意图。

2.2.3 室内设计

由于现代建筑室内天花布置越来越复杂化,包括喷淋头、烟(温)感探测、灯具及空调风口都会挤压房间的天花布置空间,尤其空调末端送回风口及新风口、回风口若均各自设置势必将影响天花造型,且不美观。所以,本设计将空调末端送风口与新风口统一,空调末端回风口与空调风系统的回风口统一,各设计为2400mm×200mm的条缝型风口,送风或回风通过风口上方的静压箱混合后进入房间内。这样不但节省天花上的风口数量,而且送风均匀、风速低、噪声小。

2.2.4 全空气空调系统

本工程西侧设有2层、3层通高的200人综合报告厅,建筑面积560m2,吊顶高度约5m左右,采用独立的全空气空调系统,空调机采用6ERM1230型冷凝热回收型一体化高效屋顶空调机1台,送风量19 800m3/h,制冷量123kW。气流组织形式为上送上回。

2.2.5 恒温恒湿空调系统

计算机房及网络机房等对温湿度要求比较高的房间,既有温湿度精度要求,又要求24h运行及独立系统,因此,在每个房间设风冷式机房专用精密空调一组,房间内设防静电架空地板,空调采用下送风方式,冷空气由空调下部送入地板下,在机架附近的地板上开送风口,冷空气由此送出来冷却机架内的设备。

2.2.6 分体空调

对于弱电机房、值班室等对于房间温湿度要求不高的房间,其特点一是房间小,且比较分散;二是要求24h运行。综合以上特点在这类房间设计为冷暖型分体空调,夏季制冷,也可在冬季进行辅助采暖,如值班室。

3 采暖设计

本工程地上部分为办公室、会议室等,采用低温热水地板辐射采暖系统;地下室设备用房及地上楼梯间、公共卫生间等房间采用散热器采暖系统。采暖热源由院内换热站提供,建筑物总热负荷1 920kW,其中地上热负荷1 620kW,地下热负荷300kW。采暖供回水温度55℃～45℃。

地板辐射采暖系统采用专用的地暖分集水器,通过设于房间内的室温控制器联动分集水器内的电动执行机构根据室温进行流量调节,从而达到精确控制房间温度的目的。散热器采用灰铸铁内腔无砂散热器,每组散热器设两通恒温控制阀。

本工程的水平采暖供回水干管敷设于地下1层顶板下,考虑到地暖系统与散热器系统阻力损失的差异,将地暖管道和散热器管道系统分开设置,避免出现流量分配不均的情况。由于建筑物不超过4层,地暖系统竖向设计为下供下回双管异程系统,由水平地暖干管引若干支立管连接1层至3层的地暖分集水器,立管底部设平衡阀进行调节。

4 结论

1)在满足使用功能的前提下空调设计方案尽可能节约运行成本,VRV系统的低负荷运行及综合报告厅的独立空调设计便体现了这一点。

2)在新风处理方面使用了冷凝排风热回收全新风空调机组,室外新风与室内回风进行充分的热交换,不但满足了室内新风的要求,而且节能效果非常理想。充分体现了节能设计的理念。

3)本建筑物使用性质为办公楼,白天工作时间采暖系统正常工作;夜间工作时间外采暖系统低温运行,个别房间工作时利用VRV空调系统辅助采暖。充分满足使用方的日常工作要求。

4)在采暖系统中主要支路设置平衡阀,采暖末端设置温控阀或温控器,空调风系统送回风支管设置定风量阀,使本工程风、水系统的水力平衡更加合理。极大地避免了系统冷热分配不均的情况,使末端采暖系统流量及新风量分配满足设计要求。

5)空调及采暖系统中所有振动及传递噪声的设备及管道均做减震处理并采取消声措施。

参考文献

【1】北京市建筑设计研究院.建筑设备专业技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

【2】陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[K].北京:中国建筑工业出版社,2010.

转播车级联系统的设计与应用 篇8

转播车是外场大型节目多机位拍摄、现场切换、现场实时录制的移动设备集成体。系统设计的合理与否直接影响到节目录制的效果好坏, 其中包括设备配置优劣与否、车体空间布局恰当与否以及系统集成设计合理与否。而系统集成设计的重要性尤为突出, 系统设计的科学、合理与完善是转播车工作的基础。

系统的集成设计应该分为两个部分, 第一部分车体设备的系统连接设计, 第二部分是车体系统与车外设备的级联系统设计。车体设备的系统连接设计是转播车的关键, 但车体系统与车外设备的级联系统设计也特别重要, 如何能方便、简洁、灵活的应用视音频资源是设计的出发点。本文就结合河南电视台八讯道数字转播车级联系统的应用进行阐述车体系统与车外设备的级联设计。

级联在电气系统中是指把二个以上的设备通过某种方式连接起来, 能起到扩容的效果。在转播车的应用中级联通常指转播车与转播车之外的其他设备或车辆的连接。转播车级联系统包含车内视音频信号的输出以及外来视音频的输入。输出主要是给上星车、微波以及现场音响、大屏幕输出视音频信号。输入主要是现场音响系统的音频输入、微波接收信号输入、外来视频信号以及其他转播车摄像机输入的信号。我们结合工作的实际情况把级联系统分音频系统级联和视频系统级联两大部分进行介绍。音频系统级联包括与外场现场调音台的级联和与音频车的级联两部分;视频系统级联包括与外场大屏的级联, 与外来接收、发送设备的级联和与转播车的级联三部分。下文从级联系统的需求出发阐述与之相关的告示系统、通话系统以及同步系统等的级联设计。

1 车体设备的系统介绍

本文所阐述的转播车为河南电视台八讯道数字转播车, 与之同时购置的还有一辆六讯道数字转播车, 考虑到两车级联的需求, 系统设备配备基本相同, 该转播车已经转播过河南电视台的各类大型节目, 其中包括《梨园春》、《武林风》、奥运火炬接力、马拉松、两会直播等重要活动, 都圆满优质的完成了节目制作的需求。

为了更好的阐述级联系统的设计, 首先简单介绍一下该车的系统设备配置情况。该车主要设备为:8个讯道的THOMSON LDK系列摄像机以及外加2个讯道的Panasonic微型摄像机、切换台采用的是GVG DD-35 2M/E切换台、3台索尼DVW 500P录像机、2台索尼D555A硬盘录像机、1台IMX 2000P放像机、1台YAMAHA03D调音台;矩阵采用GVG96*96数字矩阵, 其中视频矩阵和音频矩阵共用一个矩阵主控系统, 可以理解为1个64*64的视频矩阵和1个32*32的音频矩阵。视频系统采用主、备两大通道方式 (如图1、图2) 。主通道以切换台为输出中心;备通道以数字矩阵为输出中心, 即应急输出通道。音频系统也采用主、备两大通道方式 (如图3、图4) , 主通道以数字矩阵为输出中心;备通道以调音台为输出中心。考虑到外场节目都是现场音响系统来处理, 所以转播车一般不对音频信号做处理, 只是承担录制播出任务, 现场音频信号进入帧同步器再送到数字矩阵, 通过矩阵进行选择分配。所以配置的调音台是作为应急输出通道。

2 音频级联系统的设计

转播车的音频录制基本上都是现场音频信号, 所以转播车音频系统所要考虑的问题主要是音频信号的监测、分配、A/D转换的问题以及通话的问题。

2.1 与现场调音台的级联

由于现场音响系统是以扩声为主, 经常很难兼顾到录制音频电平指标, 并且外场节目经常容易出现不可预料的问题, 比如现场音响系统突然断电、话筒出现故障等原因, 节目录制很容易出问题。考虑到这些因素, 为了录制播出的音频质量, 在现场架设调音台做为二级调音是非常必要的。这样我们将可以在重要的位置, 如发言台、演出现场、观众区架设拾音话筒, 在突发事件时可以起到弥补作用, 实践证明这样的考虑是非常正确的。由于现场音响系统送出的多为模拟音频信号, 所以在转播车中配置了DPS575帧同步器, 将模拟音频经帧同步器进行A/D转换, 再送音频矩阵进行分配。

为了使音频录制人员能与导播保持良好的沟通协调, 转播车配置了两个无线车载基站, 无线车载基站接入转播车通话系统, 音频录制人员只需要通过移动对讲机就可以很方便的与导播沟通。我们选用的是DRAKE的PICO32路4000SERIES II通话矩阵、MOTOROLA的GR1225B无线基站和GP338/GP328PLUS对讲机。

级联系统设计如图5所示。通过综合缆, 转播车接口端连接现场接口盒, 接口盒将信号分配给现场。具体是:转播车将电源PS供给现场调音台, 放像音频信号STAGE1/2送至现场调音台, PGM视频信号送至现场供音频录制人员监看切出信号, 现场调音台将现场音频信号MATRIX送入转播车;如有特殊需要还可以将矩阵FB1面板切出的视频信号送至现场供音频录制人员监看 (图2) 。

在转播中我们基本上是以这种级联方式工作的。在这几年的转播工作中, 显示出了非常和谐的工作效果, 体现了音频录制的灵活机动性和实用性。这为我们以后转播车的设计提供了宝贵的经验积累。

2.2 与音频车的级联

音频的录制比较特殊时, 比如受现场条件音响系统条件所限无法全方位顾及声音的收集、放像内容较多需通过两台以上放像机来播放、需单独录制的音频信号超过两路音频以上、室外访谈节目等, 我们需要派出音频车来完成, 这样我们就要考虑转播车与音频车的级联, 由于音频车相对封闭, 无法看到现场情况。所以在设计中需要考虑的比较全面, 图6显示了转播车与音频车的级联设计。

转播车与音频车通过三个综合缆将信号进行互传。通过第一根综合缆, 转播车将矩阵XY面板切出的5路MTX音频信号、1路音频同步信号和1路音频PGM返回信号送至音频车;音频车送出5路单独的STAGE音频信号送至转播车矩阵。第二根综合缆全部是转播车给音频车送出的视频信号——转播车将矩阵XY面板切出的3路视频信号送至音频车 (其中一路为数字信号MTX, 另两路再经D/A转换为模拟视频CVBS1/2) 、1路PGM信号供音频车监看导播主监、1路叠加时间码的PGM信号, 同时包括转播车通话系统与音频车通话系统的网络连接NET SW。3路视频信号基本能满足音频车的需求, 比如其中一路视频可以选择预监, 另两路可以选择某两个特定机位的画面如主持人、发言台等。第三根综合缆主要的作用是将转播车告示信号UMD送给音频车, 我们转播车告示系统选用的是TPU300控制单元, 音频车只需要显示主、预监的告示即可, 所以音频车只要安装TPU 300驱动单元和显示模块;同时, 通过第三根综合缆还送出两路时间码TIME1/2和1路数字音频PGM返回信号AES PGM (主要做备份作用) ;为了冗余的需要, 我们还加了4路腰包通话TRUNK, 但基本上用不上。

音频车与转播车级联配合使用的机会每年不是很多。不过, 从技术发展的角度来说, 将会使用越来越广泛。

3 视频级联系统的设计

视频的级联更多的需要安全, 安全是每个电视技术工作人员的第一要务。因此, 数字、模拟视频设计足够的冗余才能保证安全的运行, 不致影响节目的录制和直播。

3.1 外场大屏的级联

转播车在外场演出活动的录制工作中, 经常要承担现场大屏放像的任务, 比如片头、广告、隔断、演员个人资料、背景介绍等等, 有时现场大屏还要单独切出某个摄像机信号, 所以大屏的级联应用非常多。多个现场大屏幕时, 每个屏幕所播出的内容还不一样, 归纳起来主要有:主切换画面PGM信号、放像机VTR信号、摄像机CAMERA信号、硬盘SLOM信号。

在我们的应用中, 现场大屏基本用的是模拟视频信号。如图7所示, 在设计中转播车通过视分和D/A转换, 外接板上设计了4路模拟PGM视频信号;通过矩阵FB2面板切出1路SDI FB2和1路ANALOG FB2信号。需要PGM信号的大屏可以接PGM视频信号, 需要切换的某个设备画面的大屏可以接FB2视频信号。考虑到现场大屏电源与转播车电源可能不是同一输入电源、位于不同地的情况, 信号需滤波, 所送信号都经隔离再送大屏。

3.2 与外来接收、发送设备的级联

外场节目直播是转播车工作的最大任务, 录制的节目需要通过上星车、光纤传输回台播出部进行播出。如图7、图8所示, 通过视分, 我们在外接板上设计了5路数字SDI PGM视频信号, 其中1、2两路为嵌入音频的MUX PGM视频信号;2路数字AES PGM音频信号和2路模拟ANALOG PGM音频信号。选择时, 上星车和光端机的主备各选4路信号, 即2路视频信号 (1路MUX PGM和1路PGM) 和2路音频信号 (1路AES PGM和1路ANALOG PGM) 。

在外场区域跨度比较大的情况, 例如大型广场, 有线摄像机无法达到指定区域, 需无线微波摄像机, 无线微波的信号要进入转播车, 就需要经帧同步器再送切换台和矩阵。体育比赛的转播基本也是通过转播车来录制, 田竞项目的比赛大多都属于区间跨度比较大的项目, 也需要用到无线微波摄像机, 马拉松还要用到移动微波, 这些微波信号都要进入转播车来切换录制, 所以也需要经帧同步器再送切换台和矩阵, 为此, 我们在转播车中设计了4台DPS 575帧同步器。只要是外来信号都经DPS 575帧同步器进入转播车, 见图7、图8所示, 接入外来的信号可以是4路数字SDI EXT视频信号、4路模拟ANALOG EXT视频信号、4路数字AES EXT音频信号和4路模拟ANALOG EXT音频信号。

3.3 与转播车的级联

河南电视台数字转播车在设计时, 考虑到省级电视台的实际情况, 将14讯道分为8讯道和6讯道两台转播车, 两车可同时工作于不同节目现场, 提高了设备的使用效率和转播车的灵活性, 从而提高购置性价比。同时, 在大型节目需要时, 又可以将两车级联工作, 8讯道扩容为14讯道转播车, 6讯道还可以单独切换, 充分体现了转播车的优越性。

由于两车的设备配置基本相同, 两车的级联以主从的方式工作, 以8讯道为主6讯道为从的构架。将6讯道的摄像机信号送入8讯道系统;6讯道同时接入8讯道的时间码、告示、同步、通话系统, 同时送入8讯道的PGM视音频信号等等, 搭建了两车的级联。实现非常方面、简单, 通过三根综合缆的连接即可实现。图9显示了8讯道 (OB VAN A) 与6讯道 (OB VAN B) 的级联设计。

第一根综合缆主要是8讯道的输出信号, 即8讯道将时间码LTC1/2、告示UMD、数字音频AES PGM送入6讯道以及4路腰包通话TRUNK。第二根综合缆传输的是6讯道1至5号摄像机信号SDI CAM IN, 6号摄像机信号通过通过第三根综合缆传输, 第三根综合缆中8讯道将数字视频PGM、黑场同步BB、通话NET SW送入6讯道。转播车需要设置的是:6讯道的告示系统更改为从设置;6讯道的通话系统更改为从设置;6讯道的时间码选择外来;6讯道的同步系统选择外来。

4 结束语

随着高清转播车的设计应用, 网络化已经使整个系统拥有非常完善的功能, 如何分配好系统资源已经变的更加容易, 但技术的要求也更高了, 需要提高和更新的知识也更多了, 作为工作在一线的技术工作者必须与时俱进、不断适应新的要求, 根据转播车的设备特点制定更加合理、有效的系统解决方案, 不断演练, 挖掘转播车系统的应变功能, 才能为节目录制提供更高、更强的制作水平。

摘要：本文介绍了河南电视台八讯道数字转播车的外部级联系统概况, 并根据在转播中的应用, 对视频系统、音频系统、告示系统、通话系统以及同步系统的级联设计进行了全面阐述。

百亿级话单存储查询系统设计与实现 篇9

随着广东联通业务量的不断发展以及运营商间市场竞争日益激烈,客户对话单详单查询要求也越来越高,查询方式也日益丰富。为支持客户通过营业厅、自助终端机、互联网终端及移动智能终端等方式随时随地进行详单查询,迫切需要建立一个支持高并发、查询响应快速、支持长期历史数据查询的详单查询系统,提升详单查询的服务能力,提高客户满意度。本文以短信话单为例子,广东联通全省的短信量一天就达到2~6亿条,尤其是月初,会有大量的SP短信下发,短信存储周期为三个月,如何在将近300亿条短信记录中快速查询并且得到快速响应成了首要问题。原系统采用RMD-BS技术,随着广东联通用户量的不断增长,虽然点对点短信有逐年下降的趋势,但是SP短信数据量却是在节节攀升。原系统在此时已经不能满足快速查询响应的需求,导致影响客服人员处理投诉时的效率。在此背景下,广东联通实现了采用HBase分布式列式存储数据库为核心的短信话单存储查询系统,在百亿条话单记录中查询能达到秒级的效应,大大提高了查询效率,为客服人员解决客户投诉问题带来了巨大的便利。

2 研究背景

2.1 HBase简介

HBase是分布式、面向列的存储系统,提供实时读写和随机访问海量数据集。最基本的单位是列Column,一列或多列形成一行,并由唯一的行键Rowkey来确定存储。一个表中有若干行,其中每列可能有多个版本,默认版本号是在单元格插入时由HBase自动分配的时间戳Time Stamp。一行由若干列组成,若干列又构成一个列簇Column Family,常见的引用列的格式为family:qualifier,qualifer是任意的字节数组。

2.2 系统架构

广东联通短信存储查询系统是采用基于Hadoop的HBase分布式列式数据库实现的,该系统由Client(客户端)、Zookeeper(协调系统)、Master(管理者)和Region Server(存储数据)四个角色组成,广东联通短信存储查询系统架构图如图1所示。

系统共6台x86服务器,由三台Zookeeper服务器组成Zookeeper cluster,四台Region server服务器组成Region server cluster,一台服务器可同时担任Zookeeper角色和Region server角色,一台作为Master,一台作为Client。Client包含访问HBase的接口,维护一些cache比如Region的位置信息等,可以加快对HBase的访问。Zookeeper存储了所有Region的寻址入口,可以实时监控Region Server的状态,将Region Server的实时动态消息通知Master。Master为Region Server分配Region,负责Region Server的负载均衡。Region Server维护Master分配给它的Region,处理Region的I/O请求。

短信话单数据导入到HBase集群后,HBase中所有的数据文件都存储在Hadoop HDFS文件系统上,以HFile的格式进行存储,HFile是HBase中Key Value数据的存储格式,HFile是Hadoop的二进制格式文件,Store File是对HFile做了轻量级的包装,即Store File底层就是HFile。

短信记录查询时,HBase Client端连接Zookeeper Qurom,通过Zookeeper组建Client获得管理-ROOT-Region的Server,Client访问管理-ROOT-的Server,-ROOT-表存储了-META表的Region索引,在-META-中记录了HBase所有表信息,从而获得Region这一行的信息。短信记录定位的算法流程如图2所示。

3 系统实现

3.1 话单数据入库

HBase数据入库有三种方式:(1)生成HFile方式,使用bulkload导入工具生成HFile的过程比较慢,生成HFile后写入HBase非常快,基本上就是HDFS上的mv过程,但是适合初次入库;(2)Map Reduce方式,开始会很快,但是由于Mapreduce和HBase竞争资源,到一个特定的时间点会变很慢;(3)Java API方式,多客户端,多线程同时入库,目前看来是最好的方式,Client和Region Server分开,硬盘读写分开,瓶颈只在网络和内存上,但是只提供API,易用性是短板。

本系统采用Java API的入库方式,Java的API方式是采用Put进行入库,但是该方式每添加一条记录默认就会调用一次RPC,影响入库效率。于是将HTable的set Auto Flush设置成false,使其支持客户端批量更新,用Scanner来控制一次性缓存量,当Put填完客户端再一次性调用RPC发送到服务端,并且修改WAL方式,将wirte To WAL设置成false提高了部分性能。在大量数据入库时往往会因为触发compaction而影响入库效率,我们经过优化将major_compaction修改成闲时触发,而不是在入库时触发compaction,大大提高了入库效率。

此测试是为了研究多线程导入速率与线程数的关系,因此只是将数据导入同一个表,测试程序中每个线程分别读取一个本地文件,同时写入一个表中,结果见表1。

可见,增加线程数可以在一定程度上提高导入速率。本系统最后采用单客户端同时启动10个线程导入方式。

3.2 存储表结构设计

HBase是以表的形式存储数据,最基本的单位是列(Column),一列或多列形成一行(Row),若干列又构成一个列簇(Column Family),并且由唯一的行健(Row Key)来确定存储,一个Column Family的所有列存储在同一个HFile里。库表结构设计得好与否直接影响到系统的查询性能,最关键是库表的Rowkey的设计,HBase的Table每一行存在一个唯一的Rowkey,并且是按照字典序列进行排列,Rowkey的设计如下所示:

Row Key=Phone Number+Time+Random

Phone Number是用户的手机号或者SP端口号,Time是指该条话单记录的时间,Random是五位随机数,由于SP会在同一时间内发送大量记录,为了确保Row Key的唯一性,所以加入了5为Random数。

在逻辑上,HBase的表数据按照Rowkey进行字典排序,Row Key实际上是数据表的一级索引(Primary Index),由于HBase本身没有二级索引(Secondary Index)机制,基于索引检索数据只能单纯地依靠Rowkey,为了支持多条件查询,一般的做法是将所有可能作为查询条件的字段拼接到Rowkey字段中,但是无论怎么设计,单一的Rowkey固有的局限性决定了它不可能有效地支持多条件查询。为了同时满足一条话单记录支持主叫号码查询和被叫号码查询,不局限于单一的Rowkey在复杂查询上的局限性,本系统提出了建立二级索引表很好地解决了该问题。

短信分为两种:SP短信和点对点短信,SP短信是指通过SP端口号批量下发给用户的短信,而点对点短信是指两个用户之间互相发送的短信,两种短信记录需要分开,本系统总共涉及4张表,表结构如下所示:

(1)sp信息表

sp(sp Rowkey,columns:calling Num,columns:called Num,columns:sc Call Type,columns:first DVTime,columns:registerTime,columns:send Out Time,columns:language Type,columns:retry Count,columns:message Status,columns:message Length)

其中sp Rowkey是唯一标示符,是由called Num+registerTime+random组成,calling Num表示主叫号码,called Num表示被叫号码,sc Call Type表示呼叫类别,first DVTime表示首次下发时间,register Time表示MO时间,send Out Time表示MT时间,language Type表示编码方案,retry Count表示重发次数,message Status表示发送返回状态码,message Length表示消息长度。

(2)sp索引表

sp_index(sp Index Rowkey,columns:sp Rowkey)

其中sp Index Rowkey是唯一标示符,是由calling Num+register Time+random组成,而sp Rowkey即sp信息表的Rowkey,由called Num+register Time+random组成。

点对点信息表

sp(p2p Rowkey,columns:calling Num,columns:called Num,columns:sc Call Type,columns:first DVTime,columns:registerTime,columns:send Out Time,columns:language Type,columns:retry Count,columns:message Status,columns:message Length,columns:message Info)

其中p2p Rowkey是唯一标示符,是由calling Num+register Time+random组成,calling Num表示主叫号码,called Num表示被叫号码,sc Call Type表示呼叫类别,first DVTime表示首次下发时间,register Time表示MO时间,send Out Time表示MT时间,language Type表示编码方案,retry Count表示重发次数,message Status表示发送返回状态码,message Length表示消息长度,message Info表示短信内容(经过加密处理)。

(3)点对点索引表

p2p_index(p2p Index Rowkey,columns:p2p Rowkey)

其中p2p Index Rowkey是唯一标示符,是由called Num+register Time+random组成,而p2p Rowkey即点对点信息表的Rowkey,由calling Num+register Time+random组成。

3.3 查询性能测试

查询情况分为三种情况:只输入主叫号码、只输入被叫号码、既输入主叫又输入被叫。根据查询的需求,结合HBase的Rowkey唯一性,如果只输入被叫号码,直接查询sp表即可,如果只输入主叫号码,则先查询sp_index表找到sp表的Rowkey,再查询sp表。

点对点表结构设计和SP的表结构类似,只是比SP的少了一列短信信息详情,如果只输入主叫号码,直接查询p2p表即可,如果只输入被叫号码,则先查询p2p_index表找到p2p的Rowkey,再查询p2p表。

使用单线程查询客户端,在指定时间范围内的所有HBase表中查询某个指定手机号的所有记录。HBase会按顺序依次查询所有时间范围内符合条件的记录,测试结果见图3,其中横坐标表示天,纵坐标表示查询耗费时间,单位为秒。

4 结论

本文介绍了基于分布式列式数据库HBase的百亿级话单存储查询系统方案设计与实现,该系统不仅提高了话单存储查询系统的查询效率,对百亿级的话单数能够达到秒级的响应,而且还提高了系统的灵活度,HBase提供了横向扩展的能力,可以随时根据业务量的发展情况添加或减少集群的节点,并且不会影响到集群其他节点的正常工作。此外还提高了系统的健壮性和可靠性,HBase集群内部的Balance机制,可以使数据均匀分布在各个节点上,不会出现旧系统的设备存储不均衡的情况。集群的数据有冗余备份,如果某台设备出现宕机,集群的Master节点会将该台设备的数据拷贝到其他节点上进行存储,这种灵活的机制确保了集群数据不丢失。

摘要：随着广东联通市场规模的扩大,产品与技术的不断发展,业务数据量呈现指数级增长,客户对话单详单查询的要求越来越高,对海量数据的高效插入和读取变得越来越重要。面对上百亿条话单记录,如何保证查询的高效性、高可靠性、高可用性成为了首要科研课题。本文提出利用HBase技术可在廉价服务器上搭建起大规模结构化存储集群,而且查询速率可以达到秒级。

关键词：话单查询,HBase,高效性,高可靠性

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系统级设计 篇10

该系统需要充分考虑系统的安全、实用、可靠和方便, 要将先进的技术应用到系统设计中去, 这样既方便对系统的维护, 又方便实用。电网自动化调度系统设计基本要求要做到:先进和实用性、安全和可靠性、实时和共享性、灵活和易维护性并存。

2 电网自动化调度系统设计

电网自动化调度系统涉及了多种复杂的专业技术, 主要由通道、主站端、运动终端等部分组成。如图1 为县域级电网自动化调度系统设计结构图, 其中命令执行子系统和信息采集设置在变电站的运动终端中, 运动终端和主站配合实现遥信、遥测、遥控和遥调等功能。信息传输子系统采用数字传输和数字光纤、数字微波。信息采集处理和控制子系统用于收集变电站的实时信息, 并对其进行分析和处理, 产生结果控制系统。人机联系子系统从电力系统收集信息, 进过计算机加工处理后, 通过显示装置反馈给运行人员。运行人员根据信息进行深入、充分、及时的分析, 掌握电力系统实时运行状态, 作出决策后, 通过键盘、鼠标等操作手段对电力系统进行控制。

3 电网自动化调度系统实现

县域级电网自动化调度系统主站系统网络采用双网平衡设计, 以增加带宽和通信可靠性。运行管理和维护工作站采用C/S模式, 用户可以被授权进行控制操作和修改数据库, 其他全采用B/S模式, 授权后工作站采用IE浏览器, 可以访问电网自动化调度系统的各类数据和画面, 但是不能对其进行任何修改。

3.1 SCADA子系统。 SCADA子系统的数据采集模块设计结构主要由WEB子系统模块、 SCADA/GIS/DAS一体化、人机界面模块和数据采集模块。 SCADA子系统的数据采集模块主要包括基本的数据采集功能、通信功能、多元数据处理功能、路径概念和端口冗余功能、前置分组采集功能、强大转发功能和强大内存查看功能。 SCADA子系统的人机界面模块主要有基本的调度操作功能、图模一体化绘图建模和版本升级工具功能等。

3.2 图形功能。采用全图形工作方式, 支持多画面分层、变焦、覆盖、漫游和自动切换。人机界面中有中文字符显示, 画面操作采用人机交互方式。能够显示多种用户画面, 并可以根据要求设置修改, 例如:功率总加图、负荷潮流图、饼图、系统时间、周波、电力系统电力接线图等。

3.3 模拟屏显示功能。可以显示隔离开关、断路器的实际位置;发生事故后, 优先显示断路器变位信号, 并发出不对应信号, 有声光报警。事件发生时, 可自动推出报警画面, 并伴有声音或语音报警, 根据故障级别可以分为长报警声和短报警声, 支持语音录入和语音报警。调度员确认或报警原因消失后, 报警自动关闭, 全网功率总加、系统频率;主要遥测量和潮流方向;日期、使命和安全日。

3.4 打印功能。可以由用户自己定义打印机的打印参数, 定时打印/ 召唤打印、操作记录打印、用户定时/ 召唤打印数据内容、用户定时/ 召唤打印表格内容, 可以随时打印, 数据状态记录、事故记录、 RTU启停记录、数据越线记录。

3.5 其他功能。可以根据用户的级别来设置口令, 用以确定各工作站的操作权限范围, 进行负荷预测, 完成负荷管理和统计。提供全图形方式的作图制表、系统文件检查和图元生成等工作软件包。调度运行操作/ 命令可作为资料存档管理。电网设备技术参数可形成文件并归档管理。对调度模拟屏进行模拟量、状态量、脉冲量、数字量显示驱动。

3.6 系统实现。以基于D5000 智能电网调度技术支持系统的电网备用调度系统为基础平台, 建立电网自动化调度系统, 采用D5000 系统标准设备来扩充系统硬件、操作系统资源, 充分利用D5000 系统的数据管理、消息传输、信息交换、公共服务和图形管理系统资源, 将电网自动化调度系统作为一个基本功能模块, 与D5000 系统无缝集成。

4 结束语

本文利用项目管理知识, 并结合管理信息系统的开发方法, 对电网自动化调度系统进行了切合实际的设计与实现, 从系统分析和系统设计的角度出发, 基于电网的实际开展了大量的自动化调度系统的建设研究工作, 并取得了一定的成果。电力产业是我国的国民经济支柱产业, 其发展与否关乎着我国基础产业的发展, 关乎着民生。随着我国电力产业的快速发展, 电网自动化调度系统对整个电网的都起到重要的作用, 为了电力事业的发展和满足电力用户的需要, 电网还需要继续对电力调度新型化进行全新的开发和研发, 以满足人们对电网的需求。

摘要：随着县域级电网的不断发展和无人值守变电站的实现, 县域级电网自动化调度系统在电网的实时监控、负荷预测、故障处理和电网的经济、安全、稳定运行等方面发挥着日益重要的作用。本文详细介绍了电网自动化调度系统的结构、功能特点以及技术采集、监控系统、通信系统等和其他相关软硬件选型功能实现, 并对电网自动化调度系统技术进行探究。实践表明, 县域级电网自动化调度系统设计需要集自动化、电能量计费、配电管理系统、馈线自动化于一体。

关键词：县域级电网,自动化调度,系统设计

参考文献

[1]冯利民、范国英、郑太一、李群英、李育发、王绍然.吉林电网风电调度自动化系统设计[J].电力系统自动化.2011

[2]杨建华、董晶、刘文琦.县级电网调度系统图形组态软件的设计[J].基础自动化.2001