新型智能

新型智能（精选十篇）

新型智能 篇1

本设计来源于生活观察, 自动寄存柜可节省人力和营业面积, 并方便了顾客。适用于饭店等公共场所。

本系统由键盘、电机驱动与控制、液晶显示、上位机实时监控等几部分构成。系统上电时, LCD显示提示语“请选择操作方式”, 此时等待您键入“存”或“取”, 若为“存”则柜门自动打开等待用户放入要存的物品;此时LCD显示“请设置密码”, 等待用户键入密码;按“确定”键后柜门自动关闭, LCD显示“您的柜号为N, 可以离开”。若是取包则键入“取”, LCD则提示“输入柜号”, 此时键入柜号并确定;随后LCD提示“请输入密码”, 若密码正确、可取物离开。

一、系统结构

系统结构框图如图1所示。

1. 电源

采用双电源供电, 电机驱动电源与单片机电路电源完全隔离, 利用光电耦合器传输信号。可以将电机干扰彻底消除, 提高了系统稳定性。电路如图2所示。

2. 电机驱动电路

本作品需要精确控制转角且电机必须有一定的自锁能力, 所以选用步进电机。

(1) 电机驱动电路如图3所示。1脚为TL494输出信号, 2脚为单片机发出的控制信号。用光耦作为隔离元件以消除干扰。Q2、Q3为互补管, 为MOSFET快速通断提供条件。

(2) TL494是电压驱动型脉宽调制控制芯片, 1脚为采样端;2脚为基准端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为间歇期调理, 其上加0～3.3V电压时可使截止时间从2%变化到100%;5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容, 本电路振荡频率为10k;7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端, 该脚接地时为并联单端输出方式, 接14脚时为推挽输出方式;14脚为5V基准电压输出端, 最大输出电流10mA;15、16脚是误差放大器2的反相和同相输入端。电路如图4所示。

(3) 电机驱动电路见图5, Q5～Q8为MOS-FET管, D2～D5为续流二极管, L1为步进电机的单相绕组, R0为采样电阻。

二、系统介绍

本系统以盛群单片机为核心, 配置上位PC机以实现监视和历史存档等管理, 构成智能化的现代存储设备。当单片机完成一次存取动作后向上位机传送信息, 上位机接到信息后, 对其进行分析, 并进行适当动作。主要包括:显示更新、历史存档、报警等。除此之外还有历史查询、数据统计等功能。

LCD显示器带有汉字显示功能, 实现存取过程人机交互使操作使用方便。

本系统硬件电路主要是步进电机恒流斩波驱动器, 调试的过程中遇到了不少问题, 首先是布线问题, 其走线要尽可能短而粗, H桥上桥的MOSFET要进行隔离驱动, TL494电路要严格按照技术资料上边的要求设计, 否则闭环效果不好, 选择光耦等元件时要注意其响应速度。软件调试时的困难:

(1) PC机键盘的等待输入与程序实时循环扫描的矛盾。解决方法是利用BIOS调用来解决;

(2) 向上位机发信息, 由于24系列单片机内无集成收发器, 所以利用软件模拟的方法产生收发协议及时序, 存在于上位机频率的一致性问题。经反复测试最终解决;

(3) 按下键盘LCD显示乱码, 经查找发现是键盘抖动问题, 加上一定消抖程序, LCD显示正常。

新型智能笔作文750字 篇2

作为一名学生，平时接触最多的是笔。而现在的笔，无非就是图案不同，功能基本没两样，顶多是按一下能出铅的自动笔，能吸墨水的钢笔。这样的.笔，太不“与时俱进”了，实在是不能满足我们学生“学习、趣味、实用”等多重需求。所以，我最想发明一种新型智能笔。这是怎样的一种笔呢?让我来一一告诉你。

这款智能笔将解决我们学生最苦恼的一个问题―丢失。据不完全统计，我仅在六年级上学期就丢失了1支钢笔、2支圆珠笔和4支自动铅笔，损失“惨重”。因此，设计一款有“防丢”功能的笔刻不容缓。这款笔的一侧安装有一个超微型“报警”器，每天你只要按一下上面的红色按纽，启动它的“防丢”功能，它一旦离开我们两米以外，就会发出萌萌的警报提醒“别丢下我”，“ 别丢下我”这样的笔，既充满趣味又不会丢失，怎不值得拥有?

这款智能笔还有报时提醒功能，通过语音提醒你去做该做的事。比如：刚刚下课，智能笔就提醒我：“下节课是英语课，请立即准备好英语书和笔记本。”我听到这句话，就自觉先准备好英语书和笔记本再出去玩。又比如：周末时光，我正在玩手机游戏，设置的时间一到，智能笔又会及时语音提醒我：“游戏时间已过，请开始阅读，请开始阅读!”我就会立即放下手机，拿起书本，进入阅读状态。智能笔能有这个功能是因为它的笔头上安装有一个微型电子智能仪，对我们学生来说，语音提醒功能非常实用，可以防止我们偷懒，有助于我们养成良好的生活和学习习惯。

智能笔还将是我们生活中的小老师，因为它有一个超强的功能―电子字词典功能。我在它的电子智能仪中储存了5000多个汉字字词，在学习过程中只要遇到不认识、不理解的字或词，只要用笔头扫描一下，智能笔就能立即识别出它的读音，说出它的释义。

一种新型智能口罩的设计 篇3

摘 要：当前，随着社会经济的持续发展，在高速发展的同时，日益恶劣的空气质量给广大人民的工作和生活带来不便，甚至严重威胁健康。基于此，笔者设计了一款新型智能口罩。该口罩能大幅降低对空气中有害颗粒的吸入量。在能高效防尘的基础上，滤芯外侧的PM2.5感应器能够将用户所处环境中的环境情况通过手机APP实时反馈给用户，由滤芯中内外感应器构成的监测系统能够通过数据比较达到当滤芯失效后的报警功能，通过这项功能来避免使用者二次吸入粉尘的现象发生。针对大范围，多层次的人群，该产品能满足广大用户日常出行、工作的需要。

关键词：DID口罩；高粉尘环境；智能；健康

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0001-02

1 概 述

当前，随着社会经济的持续发展，在获得高速发展的同时，人们的生存环境质量也随之变得越来越差，给广大人民的工作和生活带来不便，甚至严重威胁健康。一方面，随着空气中PM2.5浓度的持续增加，人们患呼吸系统和心血管系统疾病的机率越来越高。另一方面，我国有大量工作于粉尘环境的产业工人，此类特殊人群罹患尘肺病等呼吸系统疾病的机率更高于普通人群。每年尘肺病给国家造成的直接经济损失达几十亿元。因此，防治粉尘危害、预防尘肺病是当前亟待解决的课题。针对当前的情况，目前国内常见的防护措施多采用自吸式防尘口罩，其特点是结构简单、成本低，口罩密合性较差，如果口罩与面部接触不严，就会泄漏而降低防尘效果。同时，这种口罩会随着滤尘量的增多而增大吸气阻力，使佩戴者产生憋气感，会造成工人不愿佩戴防尘口罩，从而加大了工人罹患尘肺病的概率。由此看来，现有口罩并无法实现广大用户的日常需求，也无法达到特殊人群的需要。因此，笔者将开发一种舒适的、滤尘效果好的智能口罩，解决现有防尘口罩防尘效果差等问题。

2 常见口罩防护效果

目前我国颗粒物防护口罩有不同的过滤效率级别，不同级别由产品所适用的标准所规定。根据中国国家标准GB2626-2006，防颗粒物口罩被分为KN和KP类。KN类的口罩只能过滤非油性颗粒物，比如：粉尘、酸雾、漆雾、微生物等。KP类口罩则既可过滤非油性颗粒物，又可过滤油性颗粒物。油性颗粒物比如：油烟、油雾等。此外，还有国际上还有美国NIOSH （国家职业安全健康研究所）认证 、欧洲标准（EN）认证 。而能达到此类标准的已经是专业级别的防尘口罩，通过原理是在风机的作用下，气体从入风口进入测量腔中，检测仪可以检测测量腔中的PM2.5值的实验发现，3M口罩N95级别的产品过滤效率可以达到98%。带夹层滤芯的口罩，由于空气不但从滤芯中穿过，而且从周围的布料上穿过，过滤效率达到47%。医用一次性口罩因其价格低廉、佩戴方便、质地轻盈、无需清洗等优点而受到很多人的选择，滤性是43%。棉口罩，几乎没有过滤PM2.5的效果，过滤效率仅为4%。

3 方案设计

针对以上情况，笔者设计了一款智能产品——DID智能口罩。DID智能口罩能够大大降低对空气中有害颗粒的吸入量。在能高效防尘的基础上，滤芯外侧的PM2.5感应器能够将用户所处环境中的环境情况通过手机APP实时反馈给用户，由滤芯中内外感应器构成的监测系统能够通过数据比较达到当滤芯失效后的报警功能，通过这项功能来避免使用者二次吸入粉尘的现象发生。

另外，由于口罩带的柔性织物特殊材质，能够实现监测使用者心率的功能并且通过手机APP向用户进行反馈。为了方便用户使用，口罩滤芯和口罩可分离，随时进行滤芯的更换，口罩再也不是一次性的消耗品了，更加环保符合市场需求。

另外为了避免口罩无法及时更换造成二次吸入污染物，通过采集口内外设置的两个PM2.5传感器模块进行实时数据监测，当内外传感器计量接近一致时说明口罩失效，对人们发出更换滤芯的信号。

此外，DID智能口罩的口罩绑带采用了柔性织物材料，能够对人体机能进行检测，通过手机APP向用户提供数据。综上所述，DID智能口罩能够向大众人群提供：监测，预警，防护三项服务。

4 传感器模块主要技术指标

本设计方案的核心部件为夏普公司的GP2Y1010AU0F 粉尘传感器模块。GP2Y1010AU0F 是一款光学空气质量传感器，设计用来感应空气中的尘埃粒子，能检测出室内空气中的灰尘和烟尘含量。用夏普GP2Y1010AU0F灰尘传感器价格较低廉，可有效降低产品成本。GP2Y1010AU0F 粉尘传感器电路结构，如图1所示。

检测原理：

其内部对角安放红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到。传感器中心有个孔可以让空气自由流过。发光二极管定向发射LED光，通过检测经过空气中灰尘折射过后的光线来判断灰尘的含量。如图2所示。

GP2Y1010AU0F 粉尘传感器主要参数：

①灵敏度：0.5 V/（0.1 mg/m3）；

②输出电压（无灰尘）：0.9 V（TYP）；

③消耗电流：11 mA；

该传感器具有非常低的电流消耗（最大20 mA，典型值

11 mA），可使用高达7VDC。该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓度成正比。可测量0.8微米以上的微小粒子，感知烟气、花粉，房屋粉尘等.体积小，重量轻，便于安装。

5 关键部件设计与实现

5.1 过滤材料

DID智能口罩以无纺布作为基本材料，母体由抗菌面料形成的保护层，材质为碳纤维毡垫、高分子织物、多层超细纤维、无纺布。口罩滤芯是由内外PM2.5感应器及PM2.5感应器之间的多层织物构成，多层织物由碳钎维布和过滤布构成，碳纤维布是加入了无粉尘颗粒活性炭、经过纳米银杀菌剂技术处理的滤片。每个滤片都经过微静电处理细微颗粒主动吸附在过滤片上，能够达到多层过滤，的效果，从而起到防气味、防低毒、防油烟、防灰尘、防雾霾、防PM2.5的作用。

5.2 智能传感材料

DID智能口罩的口罩采用不同于传统口罩带的SOFTCEPTOR柔性织物材料。SOFTCEPTOR柔性织物是珠海安润普公司基于新型柔性织物传感技术而开发的。SOFTCEPTOR技术将传感技术与柔性织物融合，将碳基导电材料涂层在弹性织物基底上，通过织物的拉伸、压缩等形变以及生物电的采集，可以连续监测人体呼吸、心率、运动、睡眠、步态等信息。相比于传统的半导体、金属等硬的传感器，不仅具有灵敏度高、弹性好、稳定性好、耐疲劳、材料体系安全等优点，还可以像普通衣服一样折叠、水洗、甩干。在DID口罩的设计中，通过该柔性织物与传感芯片连接，可对过滤器所采集到的数据进行分析，并将结果发送至移动终端，实现数据统一管理。该柔性织物材料的性能和价格较为适中，加之制造口罩做采用的材料较少，因此SOFTCEPTOR柔性织物符合本设计方案的要求。

6 目标用户

当前预防粉尘吸入的主要手段是个体防护，即从业人员佩戴口罩等防护设备。个体防护是职业健康防护的最后一道防线，是有效预防尘肺病的重要手段。随着机械化水平提高，在提高工作效率的同时，产尘量和粉尘浓度也大大提高，虽然工人作业时佩戴普通防尘口罩，防尘效果亦差强人意。针对粉尘环境工作的特殊工人，患呼吸系统疾病的机率更高于普通人群。DID智能口罩的材质特殊，透气性较好，在保证防尘功能的情况下同时能够保证工人不会因为佩戴口罩出现缺氧的状况。另外，口罩能够及时提醒工人更换滤芯避免二次吸入粉尘，还能向管理人员进行实时提供工人身体机能数据，以便于合理的进行工作安排。

7 结 语

本文针对当前雾霾问题愈来愈严重的现状，面对大范围，多层次的人群，设计了一款新型智能口罩。通过对该新型智能口罩的设计与分析，充分证明了该设计的可行性，具有广阔的应用前景。这种基于GP2Y1010AU0F 粉尘传感器和SOFTCEPTOR柔性织物材料的新型口罩对当前处于恶劣环境作业或出行的人群提供了较好的的防护力，能满足广大用户日常出行、工作的需要。因此，该新型只能口罩设计方案具有很高的实用价值。

参考文献：

[1] 兰冰芯，谌海云.基于单片机的PM2.5测试仪的设计与实现[J].物联网 技术，2014，11.

[2] 田军.防PM2.5口罩现状及发展方向[J].中国安全生产科学技术，

2015，05.

[3] 吴楠，刘才容，王康建，防尘口罩密合性检测方法及相关标准[J].轻工

科技，2015，01.

[4] 彭明军，曾其莉.市场抽样口罩对空气PM2.5防护效果研究[J].中国消 毒学杂志，2014，09.

新型智能固态断路器研制 篇4

关键词：固态断路器,IGCT,仿真

0 引言

20世纪90年代初,美国电力科学研究院(EPRI)曾组织专家对配电网络进行专门调研,提出了使用门极可关断晶闸管(GTO)发展固态断路器(SSB)以及具体的设计和应用要求[1]。文献[2]针对13 k V电压等级详细研究了基于GTO的SSB的控制原理及拓扑结构模型,文献[3]对使用GTO和集成门极换向晶闸管(IGCT)的几种开关拓扑结构进行了比较,表明基于IGCT的SSB各方面性能有较大优势。文献[4鄄7]通过电力仿真软件PSIM建立了IGCT的有效功能模型并进行了相应的验证。本文借鉴了智能化开关的部分思想[8鄄13],研究设计了一种基于非对称型IGCT(AS-IGCT)的10 k V新型智能化SSB。

1 新型SSB的应用分析

由于SSB动作快速,可以准确地控制开关时刻,但比常规的机械式断路器成本高,所以一般应用于一些对电能可靠性要求较高的场合[14]。图1是将SSB应用于敏感负载的馈线支路上,配合静态无功发生器(STATCON),为其提供高质量电能。设敏感负荷只能容忍不大于半个周期的停电时间,正常时机械式断路器QF2处于开断状态。馈线1发生故障时,SSB可在小于半个周期内迅速断开系统侧,这时将由STATCON暂时维持敏感用户母线电压水平。机械式断路器QF1几百毫秒后将故障馈线1断开,互为备用的馈线开关QF2闭合。当检测到供电正常后SSB合闸,恢复对负载的供电。负载侧发生短路时,SSB和STATCON快速断开,同时将短路限流开关打开并延时10~15个周期后若仍有故障则关断电路。

2 开关主体的拓扑结构及控制策略

开关主体的拓扑设计是SSB设计的核心部分。根据前面分析,由于SSB长时间处于导通状态,通态损耗是其非常重要的一个技术指标。SSB的动作时间至少要小于半个周期,且动作可靠。

当前,技术较成熟的全控型大功率半导体开关器件主要有GTO、IGBT、IGCT。作为SSB的开关器件,不仅要求有低的通态损耗,而且要易于控制。而新型开关器件IGCT不仅采用缓冲层设计使其取得了比GTO更低的导通及关断损耗,而且其硬驱动技术使得器件能够类似于IGBT一样均匀关断,所以成为了中压兆瓦级SSB较为理想的开关器件。本装置选用的是相对通态压降最低的非对称型IGCT(5SHY35L4512)作为断路器的开关器件。

电网电压等级是10 k V,考虑到电网尖峰电压的波动,断路器的设计耐压等级至少为13 k V,再加上一个器件的冗余,所以开关主体由2个9 k V开关模块串联组成。开关模块拓扑结构见图2,由反并联的2路IGCT串联模块组成,分别导通正负半周期的电流。每路IGCT串联模块中需加一个9 k V的整流二极管,以保护开关元件。与IGCT并联的有d u/d t缓冲电路、均压电阻以及压敏电阻。由于IGCT的过流能力低,在开关模块串联构成断路器时需增加d i/d t缓冲电路。

SSB的控制策略也是关系到其整体性能优劣的一个关键因素。正常情况下,SSB采取软开关控制策略,即开关在电压为零时开通,在电流为零时关断。在系统侧发生故障时,断路器应立即断开故障馈线以保护敏感负载正常运行。当负载侧出现短路故障时,先快速关断开关,若半个周期内故障被排除则闭合开关;否则,开通并联的限流开关使得故障电流限流导通最大15个工频周期以保护负载侧装置。

3 整体结构设计

固态断路器的整体结构见图3,主要分开关主体和测控系统2部分。

开关主体部分由AS-GCT开关模块、门极驱动模块、保护模块、强力风冷系统等组成。其中,门极驱动模块由测控系统通过光纤进行控制。由于5SHY35L4512是通态损耗很低的非对称型IGCT,所以开关模块冷却装置采用强力风冷系统,完全能满足模块散热需要且具有比水冷系统更好的安全性。为了在发生过流、过压故障时保护整个装置及其周边器件,增加了保护模块。

测控系统部分可分为基于双核DSP处理器的控制模块、光纤电压、电流温度传感器组成的探测模块以及由通信模块、人机接口等构成的外围模块。装置选用了TI公司生产的双核定点处理器为控制核心。该处理器集成了基于TMS320C54X核的DSP子系统和基于ARM7TMDI核的RISC微控制器子系统,能够满足系统实时控制和实时快速地实现各种数字信号处理算法的双重需要。整个系统任务的调度分配由RISC微控制器子系统完成,而数据的快速处理由DSP子系统完成。基于测控子系统的稳定性、实时性和开发维护的方便性,在处理器上移植了μC/OS2Ⅱ嵌入式实时操作系统。

4 仿真试验数据及结果分析

根据5SHY35L4512特性(1),借鉴部分已有的等效模型[4鄄7]建立了IGCT的模型,并利用测试电路验证其有效性。

图4是IGCT关断时的电压(uIG)和电流(iIG)波形。从图中可看出IGCT关断时由于电路中电感将产生较高的关断电压,构成断路器开关模块时须添加过压缓冲电路以保护IGCT元件。

根据前述的开关拓扑结构建立SSB仿真模块。图5为简化的测试原理图。利用交流电源和电感模拟配电网,用理想零电阻模拟负载短路故障。图6为测试的电路电流(iTS)、电压(uTS)波形。

从上面仿真图形可看出,在发生短路故障时,SSB迅速断开了短路电流,使得电流尖峰只上升到正常工作最大电流值2倍左右,下游负载受到较小的电流冲击,有效地保护了负载的运行安全。

5 结论

创新型智能科技人才培养探索论文 篇5

信息社会的智能化进程孕育了对智能科技人才的巨大需求。这一进程需要什么样的智能科技人才?W家教育体系如何满足时代发展对智能科技人才的耑求?高等学校如何培作符合时代;/,_i求的高素质智能科技人才?等等-系列问题，必须引起政府、高校的高度关注，并应尽快上升为高等教育的国家战略。

学会先行

12月，在北京召开的中国人工智能学会第九次全国学术会议CAA卜9在我国智能科学技术教育史上留下了两个历史性的贡献：一是大会接受了时任中国人丨:智能学会副秘书长的韩力群教授等学者提出的在我国智能科学技术领域逐步建立本科专业的建议，并由钟义信理事长提议将该新专业的名称确定为“智能科学与技术”;二是大会成立了中国人工智能学会教育工作委员会(王万森教授任主任)，并把筹建智能科学与技术本科专业的任务交给了中国人工智能学会教育工作委员会。

12月13日，由中国人T.智能学会教育工作委员会主办、首都师范大学和北京航空航天大学承办的第?届全能科学4技术教育学术研讨会在北京航空航天大学H开,,这次大会在认真研究和充分讨论的基础上，向全国高校发表了“加快矜能科学4技术学科发展的建议”，该建议也被称为“锊能科学~技术北京宣言”，在国内部分髙校引起了强烈的反响。作为我国智能科学技术教ff先驱的北京大学智能科学技术系，其“智能科学与技术”本科专业设置申请，分别于10月26日、11月26日和12月5日通过了专家论证组、学部和学校评审，并于12月15日前报到教宵部备案，同年年底权教育部备案通过。

自北京大学智能科学与技术本科专业首届学生入学至今，我国智能科学技术教育已经走过了九年的不平凡历程。截至3月，全国经教育部正式批准设立该专业的院校已达24个。并且，智能科学与技术专业也已被正式列入教育部版《普通高等学校本科专业目录》，新的专业代号为080907T。北京大学的“一大基础，三个核心”;中南大学的“精品工程建设”;北京邮电大学的“意识-情感-理智三位一体理念”;西安电子科技大学的“从培养学生科研兴趣入手”;重庆邮电大学的`“以智能技术的前沿性+信息处理和系统的跨学科性作为专业特色”;武汉工程大学的“创新?工程科技人才培养体系”;大连海事大学的“结合学校行业特色规划培养目标”;上海理工大学的“理论教学与工程实践相融合“;以及各高校在教育教学，实验实训等方面的经验等，都是创新型智能科技人才培养的宝贵经验，值得学习和推广。

北京大学智能科学与技术专业选择了一条将国外引进与自身提高相结合的道路;西安电子科技大学依托优秀创新团队，采取的是国内外引进和国内外合作交流相结合的办学方法。其他髙校也都采取了相应的有效建设措施。就全国高校智能科学与技术专业师资队伍而言，最大的一个优势是具有博士学位的教师比例较高。这一优势为建设高水平师资队伍提供了一个很好的基础。

十余年来，中国人工智能学会教育工作委员会以其对我国智能科技人才培养的社会责任感，以倡导、协调、推进、创新我国智能科学技术教育为宗旨，在开创、引导、发展、繁荣我国智能科学技术教育事业的过程中做了大量的创造性工作，先后组织了18次各种类型的活动，打造出了一个又一个活动平台。例如，面向全国智能科学技术教育教学工作者的“全国智能科学技术教育暨教学研讨会”;面向全国智能科学技术学科、专业研究生、本科生的“华为杯全国大学生智能设计大赛”等。

在这些平台，对我国智能科学技术学科、专业建设和发展，对我国智能科学技术人才培养都起到了积极的推动作用。

成绩虽然可喜，前路依然漫长，我国智能科学技术教育目前还存在诸多问题和困难。几个亟待解决的问题包括：增设”智能科学与技术”博士学位授权一级学科，尽快完善我国智能科学技术教育体系;进一步优化专业核心课程体系、突出专业整体特色、凝练特色专业方向;加快制定专业核心课程教学大纲和专业实验教学大纲;进一步汇聚高水平师资队伍等，具体表现在一级学科增设、专业规范确定、实验平台设置、实训基地建立、教材编写规划、教学资源建设上还需要花大力气，下大功夫。

多方向红外测距新型智能导盲杖 篇6

关键词： 红外探测器； Arduino控制器； 导盲杖； 语音报警

中图分类号： TN 215文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.05.017

引言国内目前约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%。盲人在行走引导方面具有很大的困难，目前引导盲人行走的方法主要有三种：（1）传统的手杖引导；（2）盲道引导；（3）导盲犬引导。其中传统的手杖引导通过敲击地面告知盲人前方是否为可行路线，它无法告知盲人周围障碍物的空间分布和距离[1]；盲道存在一定的局限性；而导盲犬的培训周期长，并且成本很高[2]。为此，文中提出了一种引导盲人行走的便捷方案，用三个红外线探测器同时探测前、左、右三个方向障碍物距离数据，控制器对这些数据进行处理判断，然后通过MP3语音模块的提示音和蜂鸣器提示盲人周边障碍物的距离，扩大盲人的感知空间。图1三角法测距原理图

Fig.1The schematic diagram of

triangular surveying1系统工作原理

1.1红外线探测器测距原理导盲系统中，采用红外线探测器测量身体与障碍物之间的距离。该红外线探测器是基于三角测距原理完成身体与障碍物之间距离测量的，被测障碍物是具有一定漫反射性质的反射体，如墙壁、纸张等[35]。三角法测距的基本原理是基于平面三角关系。三角形的三个顶点分别为光线发射端、接收端和障碍物，红外线发射端按照一定角度θ发射红外光束，遇到障碍物时光束就会反射回来，反射光线照射到接收端的CDD检测器上，在检测器上相对中心位置有一个偏移量X，随着探测器与障碍物之间距离d的变化，偏移量的大小也随之发生改变。利用三角关系，在知道了发射角度θ，偏移距X，中心矩D，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离d就可以通过几何关系计算出来[6]，图1为三角法测距原理示意图。光学仪器第34卷

第5期马宏平，等：多方向红外测距新型智能导盲杖

一般的红外探测器的结构是固定的，光线发射角度θ、中心矩D、滤镜的焦距f都是常数，所以障碍物的距离d只与发射光线在CCD检测器上的偏移量X有关[7]。红外线探测器的模拟输出电压信号与反射光线光斑中心位置有关，即与偏移量X之间有一定的比例关系，所以探测器输出的电压信号与障碍物的距离d之间存在着一定的函数关系，通过对红外探测器件输出的电压信号进行采集、运算处理就可以获得传感器与被测物体表面之间的距离信息。

新型智能电表的应用及发展 篇7

智能电表作为新时代的电力计量设备不但具有传统电表的功能, 同时还具有实时监控以及信息交流、智能控制以及数据处理等功能, 作为新型电网建设的终端设备, 实现了智能化电能管理、交费。用户交费后将IC卡插入电表中电表才可以供电, 当卡中余额不足时, 电表就会自动断电。通过该功能, 免去了上门抄表难以及电费收取难的问题。另外, 通过智能电表, 管理系统可以直接获取用电终端的设计情况, 实时的管理、查询并进行统计、收费, 为电力工作提供了巨大的便利。

二、新型智能电表技术分析

(一) 分类

目前, 我国智能电表从结构上通常分为两大类, 一是机电一体式智能电表, 是在原机械式电度表上附加一定的部件, 让电表完成所需功能。这种智能电表具有降低造价、易于安装, 设计方案不破坏现行计量表原有物理结构、不改变其国家计量标准等优势。二是全电子式智能电表, 主要是由电子元器件构成, 是先通过对用户供电电压和电流的实时采样, 再采用专用的电能表集成电路, 对采样电压和电流信号进行处理, 并转换成与电能成正比的脉冲输出, 最后通过单片机进行处理、控制, 把脉冲显示为用电量的电表。

(二) 系统组成

感应系测量机构已经被新型智能电表所淘汰, 在智能电表中电功率测量主要通过乘法器进行。乘法器中不再含有旋转机构, 所以该种电表又被称作固态电表或者静止电度表。随着技术的发展, 电表型号不断的革新, 功能也向着更加多元化的方向发展, 但是其系统、结构大致相同, 具体分析为: (1) 智能转换器。该结构主要是同采集器进行数据通讯, 通过智能转换器还可以对采集器进行电量数据冻结命令的下达。采集器采集到的数据会定时的想转化器进行发送, 另外, 智能转换器还可以针对性的对某组电表或某一电表进行数据的接收, 并同主站进行通讯。 (2) 智能系统管理软件。该组成部分主要功能为通讯, 通过其同管理软件进行连接, 完成相关参数的设置;并且通过管理软件可以完成电表的管理, 设置相关状态、地址以及参数;费率管理等都可以可设置多种费率, 以及管理用户的结算方式等功能。 (3) 智能远传表。远传表是在传统计量表之上增加爱脉冲输出功能后的计量表的统称, 其计量方式基本同于传统计量表。但是其功能中多了脉冲输出功能, 因而在进行计量的过程中, 会发出脉冲信号, 并通过采集器进行远传输出。 (4) 智能采集器。其功能主要用于针对远传表中所产生的脉冲信号进行有效的收集, 并对信号进行处理转换, 将脉冲信号变为可识别的物理量, 继而将这些数据几种储存在采集器储存介质中。继而通过管理计算机, 对所采集的信息进行查询, 即对任意用电数据信息进行查询, 并依照管理计算机命令对信息进行处理。

(三) 优势

智能电表作为新型电子集成电路电表, 具有先进的设计理念并且在功能上远远优于传统电表, 不但能够进行远传通讯, 同事还能够同电脑互联, 通过软件进行控制, 实现智能化管理。具体分析, 智能化电表优势主要包括以下几方面: (1) 功耗非常低。一块电子元件设计方式的新型智能电表功耗仅有0.6~0.7W左右, 如果是多用户集中式的智能电表, 平均到每户的功率则几乎可以忽略不计。而一块传统的感应式电表的功耗达到1.7W之多。 (2) 精度非常高。新型智能电度的精度非常高, 据有关数据监测:2.0级电子式智能电能表在5%~400%标定电流范围内测量的误差为±2%, 而传统的感应式电表的误差范围则却高达+0.86%~-5.7%。 (3) 过载能力强、工频范围宽。新型智能电表有较宽的量程, 过载倍数通常可以能达到6~8倍。其工作频率也相对较宽, 可以达到在40Hz~1000Hz的范围。 (4) 功能强大。采用了电子表技术新型智能电表能够通过相关的通信协议与计算机进行联网, 可以通过编程软件实现对硬件的控制管理。

三、智能电表已经成为未来电表发展的必然趋势

(一) 推广意义

虽然电力系统已经得到了飞速的发展, 但还是无法有效解决我国国内用电矛盾。很多问题亟待解决, 这就需要从根本上提高电力管理工作质量, 对不合理用电现象予以制止, 从而实现用电的基本需求目标, 达到综合管理的目的。所以智能电表的使用已经成为了必然的趋势。智能电表不但可以实现精确的电能计量和统计, 还能够有效控制用电终端。若电力充足, 使用新型智能电表还可以降低电价, 鼓励用电。另外, 智能电表的收费系统操作方便、计量计算精确, 不但提高了工作效率减少了人员的劳动量, 还可以避免用户和相关单位的纠纷。

(二) 发展趋势

作为国家发展不可或缺的能源物质, 电力成为了社会进步以及经济发展的推动者。而智能电表的应用, 成为了电力系统进行输配电网改革的重点内容, 由于电表是电网终端的重要设备, 因此受到了广泛的关注。而我国经济不断发展的同时, 也逐渐的在吸收和借鉴国际先进的管理经验, 智能电网概念便是其中之一。在智能电网建设的过程中, 我国开始逐步的开展农网改造以及全面智能电网的建设工程。而智能电表的使用便是其中重要的环节, 随着市场容量的不断扩大, 其便利性也逐步体现出来。另外在智能电表技术中, 我国的科研人员还会继续进行技术革新和研发, 以网络管理作为基础环境, 加强集中式智能管理系统的应用。并结合网络通讯技术, 通过科学的电能计算方式满足供需要求。另外, 还会进一步加强电力系统的谐波检测等管理功能, 提高电能质量监测功能。在未来, 智能电表将会在电网的监测、电力的管理中发挥重要的作用, 具有广阔的发展空间。

参考文献

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[2]杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安电子科技大学出版社, 2001.

智能新型太阳能热水器 篇8

现在市场上的太阳能大都处于一个固定的放置角度, 即此地的最佳光照角度。然而地球在不停的绕太阳旋转, 所以在不同时段不同地点太阳的相对位置都不尽相同, 因此并不能保证太阳能每一时刻都处在最佳的光照位置。

基于此, 为使太阳能得到最大程度的利用, 本文介绍一种基于现有的太阳能热水器改进而来的新型智能热水器, 使之能随太阳的移动而改变太阳能光板的朝向。

2 主要思路

2.1 工作原理

在现有的太阳能热水器配备一个感应装置和传动装置。通过感应装置, 感应太阳光的朝向, 并把此信息传递给单片机进行分析, 然后单片机按照预定的程序带动传动装置, 使之按照一定的方向带动太阳能集热板进行转动, 从而使集热板处于最佳的光照方位。安放在太阳能光板上不同位置的七个传器, 可以感应来自不同方向的太阳光, 通过不同传感器感应的光照不同来判别太阳的方向。传感器在太阳能光板上排列图如下图1:

通过电气连接, 单片机接收传感装置传来的信号, 按预定程序带动电机按某方向转动, 电机上的小齿轮带动大齿轮转动, 从而给转动杆力的作用, 使转动杆带动太阳能热水器转动。而集热板处触地处的两个万动轮帮助使之转动, 如图2, 3。

2.2 创新点

(1) 本产品电源可选择太阳能电池, 节约能源, 无环境污染。

(2) 本产品只对现有太阳能热水器做稍许改变, 便于应用和推广。并且可伸缩支撑杆可按照各地的经纬度调节真空管的角度。

(3) 充分利用了太阳能, 可以提高阴雨天以及太阳辐射不强地区太阳能热水器的温度。

(4) 产品造价低, 符合广大用户的需求。

3 应用前景

能源问题是当今世界上困扰人类发展的重大问题之一。传统的燃料能源正在一天天减少, 环境对人类造成的危害日益突出。太阳能的利用日益被重视, 而随着太阳能热水器的普及, 也出现了一些问题。譬如阴雨天光照不强的时候, 或是一些方地区日照偏弱的情况下, 怎样才能更有效地利用太阳能为我们的热水器供热呢?

本文所介绍的新型太阳能热水器只需在原有的基础上做少许改进就可投入使用, 并且改进花费较低。它切切实实为广大老百姓解决了某些时候太阳能热水器供热不足的情况。所以, 我们相信, 如果本产品投入市场, 肯定会受到广大消费者的欢迎。

摘要：对新型智能太阳能的设计思想及应用前景进行探讨。

一种新型智能功率模块(IPM) 篇9

随着科学技术的发展,电力电子半导体器件在现代电力电子技术中占据着重要的地位,它正向高频化、大功率化、智能化和模块化方向发展。目前,市场上的IPM产品来源基本上都为进口,被国外垄断,价格昂贵,致使变频空调市场价格持高不下,用户难以接受。近年来以中国自行开发的IPM产品打破国外企业的产品与价格的双重垄断,促进了变频技术的研究和应用,从而带动家电及相关产业的发展。

IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)是变频空调器主要组成部件之一,相当于一个功率变换器的核心。它是一种较为理想的电力电子器件,通过与单片机的接口,可以实现对电机的变频调速控制,同时这一技术也广泛应用到其他领域。IPM技术是在半导体芯片IGBT的问世和不断升级的基础上才得到迅速发展的,目前,国外IGBT芯片已发展到第四代、第五代,开关速度不断提高,饱和压降不断降低,因而IPM模块的技术性能也随之提高。本文中所论述的模块是以IGBT为功率器件的新型模块,它将多元的IGBT芯片与其栅极驱动电路、短路保护、过流保护、过温保护、欠压锁定电路等集成封装于一体。该产品具有更低的饱和压降、更丰富的内置功能和更高的速度,其内置二极管采用新型芯片,改善了反向恢复特性。也就是说在抑制电磁干扰噪声时,可以采用较少的恢复电荷和较快的恢复特性。由于具有上述优点,系统设计者可以在诸如电路优化设计、提高可靠性、降低成本和缩小尺寸等方面节省大量时间。以下介绍的智能驱动模块型号为ZGM30C600(600 V/30 A)。

1 ZGM30C600智能功率模块介绍

1.1 封装形式

封装采用平板式,如图1所示。管脚由上部引出,底部采用铝基覆铜板,器件两端的安装孔与底部加装的散热器通过螺栓固定。

1.2 电气性能

该模块可通过的最大电流为30 A,最高阻断电压为600 V。

表1～表3给出了应用时的推荐参数,图2给出了工作时序图。

1.3 ZGM30C600智能功率模块工作原理

IPM是变频空调器主要组成部件之一,变频控制技术被用于提高电机的效率,也大量应用在其他工业控制领域。IPM是将多元的IGBT芯片与其栅极驱动电路、短路保护、过流、过温保护、欠压锁定电路等集成封装于一体,实现系统的高可靠性和对控制信号的快速响应,达到节能、高效和小型化的目的。

(1) 自保护功能

IPM有良好的内置保护电路,以避免系统相互干扰或承受过应力而使功率器件损坏,所设置的故障检测和关断序列允许最大限度地利用功率器件的容量而不牺牲其可靠性,内置保护功能如图3所示。如果模块中有一种保护功能动作,IGBT栅极驱动单元就会关断,并输出一个故障信号(FO)。

(2) 控制单元欠压锁定(UV)

内部控制电路由一个15 V直流电源供电,如果由于某种原因,这一电源电压低于规定的欠压动作数值(UV),将会使驱动电路产生的驱动脉冲的幅值下降,致使功率器件不能饱和导通,即IGBT将工作在放大区。这样,即使负载电流较小,也会因集电极之间的电压过高致使功率损耗过大,从而将功率器件烧坏,为避免这种故障的发生,功率器件将被关断,并输出一个故障信号,如果毛刺干扰时间小于规定的tduv,则不影响控制电路工作,欠压保护电路不动作。要恢复正常工作,电源电压必须要超过复位的数值UVr,并且要清除CPU的锁存。欠压锁定保护电路时序图如图4所示。

(3) 过热保护(OT)

功率器件虽然不会出现高倍数的过流故障,但会因长期超过额定电流或散热条件达不到要求,会使功率器件的结温超过允许范围而损坏。为避免这种故障的发生,在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装温度传感器,如果基板的温度超过过热的动作数值(OT),模块内部控制电路将截止栅极驱动,并向CPU输出过热信号,直到温度恢复正常,从而保护功率器件。当温度回落到过热复位值(OTr)以下,并且控制输入为高电平(关断状态),功率器件被复位,将接收下一个低电平(开通状态)输入信号,从而恢复正常工作,过热保护时序图如图5所示。

(4) 过流保护(OC)

通过检测IGBT发射极PN结压降的大小,来判断通过IGBT上的电流,如果流过IGBT的电流超出过流动作值(OC)的时间大于Toff(OC),IGBT将被关断。超过过流动作数值,而时间小于Toff(OC)的电流短脉冲并不危险,过流保护电路不动作。当检测出过流发生时,IGBT将被关断,同时输出一个故障信号。过流消失后,清除CPU的锁存要,从而恢复正常工作。这一电流监控技术能检测到各类电流故障,实验结果如图6所示。

(5) 短路保护(SC)

如果负载发生短路或系统控制器故障而导致功率器件上下臂同时导通,为抑制器件上的峰值电流,IPM内置短路保护电路将关断IGBT。如果流经IGBT的电流超出电流动作阈值(SC),控制关断部分立即动作,并输出一个故障信号。短路故障解除后,清除CPU的锁存,从而恢复正常工作。新型IPM采用了实时电流检测技术RTC(Real Time Current Control Circuit)。过流及短路保护时序图如图7所示,采用RTC技术前后的对比如图8所示。

1.4 ZGM30C600智能功率模块工艺

通过研究国内外产品进行工艺比较,在保持各项指标达到国外同类指标甚至更高的情况下,简化了原有变频控制器的电路设计,节约了制造成本,提高了生产效率,工艺采用IMST(Insulated Metal Substrate Technology,绝缘金属板组装技术)如图9所示。

(1) 芯片组装工艺技术:

6个IGBT和6个FWD总体,分别采用低共熔焊工艺,焊在热熔块上,热熔块镀镍(或铝),再通过再流焊工艺连接其他片式元件,装配在AIN板上。

(2) 粗线键合工艺技术:

因为焊接工艺中焊接点在贴片生产过程中会有千分之几的不良率,同时在封装的测试中也会存在虚焊、假焊、漏焊等一系列问题,导致产品不良率升高。即使成品测试通过,在日常使用过程中由于线路板上的焊点长期暴露在空气中,容易受到潮湿、静电、物理磨损、微酸腐蚀等一系列自然和人为因素影响,极易导致产品出现短路、断路、甚至烧毁等情况。因邦定生产过程极其安全稳定,几乎不存在产品质量问题,而且产品的一致性强,使用寿命长,因此采用了此工艺,其操作如图10所示。用粗线键合机分别键合芯片电极和AIN板焊点,键合后采用硅橡胶点涂保护。在键合时应注意两点:力和能量。恒定的大力会造成线下沉、大的心部未连接上、结点根部断裂;采用变化而控制的力会使得起始低而后高,要求最大的力应接近线的强度。如图11所示。恒定的能量会使线过度变形、大的心部未联接好、接点根部开裂,而采用变化而控制的能量会使起始较低而后高,如图11所示。过量的联接与好的联接如图12所示。

(3) PCB板的装配工艺技术:

PCB为双面玻璃纤维环氧覆铜板,需进行单面的表面组装和分立器件组装。首先在印刷机上将印焊膏传送到贴片机,进行元器件贴装,送热风回流焊机进行焊接,之后插入分立件,进行波峰焊、清洗。

(4) 总装工艺技术:

把装配好的AIN板和PCB板进行互连,采用成形的连接器互连,在PCB板对应焊盘上焊接。支架装配采用底面涂粘接环氧料,压入AIN板并压紧固化。灌封工序用灌封机把已脱泡搅拌均匀的有良好绝缘性的环氧灌封料注入产品内腔。装配结构的选择是IPM较为关键的技术,采用铝基覆铜板上装配IGBT、FWD芯片和温度传感器,有利于散热和温度采集,PCB板上装配控制电路、保护电路等,然后分层连接,这样的设计有利于提高产品的可靠性。

2 ZGM30C600智能功率模块应用

随着电力电子技术和微电子技术的飞速发展,变频调速技术也在日新月异地进步。智能微控制器的不断完善和智能功率模块的更新换代更加促进了变频调速技术的进步。近十多年来,以半导体功率器件为基础的PWM变频及脉宽调速技术在各个领域得到了广泛的应用。目前众多的单片机厂家突出了带交流电机变频控制功能的单片机,它内置的变频控制也是基于脉宽调制技术而从硬件上实现的,PWM信号由单片机送出,使得控制逆变电路变得简单, 型号ZGM30C600的智能功率模块系列功率模块如图13所示,其与当前使用最多的IPM相比有下列优点。

开关速度高,死区时间小(普通IPM为2.5～5 μs,该模块为0.8 μs),工作时发热量小,驱动效率高,损耗小;与CPU接口简单,该功率模块可与CPU接口,无需光耦隔离(控制信号走线尽量短);供电电路简单,该功率模块只需一组共地的+15 V与+5 V的电源供电,无需四组相互隔离的电源,抗干扰能力强;内置电压及电流采样电路,降低了控制电路成本;保护电路的完善,使故障或电流保护动作后自锁,确保硬件安全;内有相关的外围电路,缩短开发周期。

整个IPM模块接口电路如图14所示。

3 结 语

采用变频技术控制空调最大的优点是:省电、静噪音、迅速强劲的制冷制热或改变动力状态,符合消费者的愿望,加上这种智能功率模块又采用新型温控技术,可实现精确的控温效果,加上成熟的PAM控制技术、变频空间矢量算法、高效压缩机、高效变频芯片MCU、多元光触媒等技术,大大提高了空调的舒适度指标。该模块已经成功运用在某电系统中,适应市场经济的规律,因此可广泛应用于变频空调和其他应用变频调速控制的领域。

摘要：介绍一种新型智能功率模块的功能、工艺及应用。该功率模块将多块IGBT芯片与其栅极驱动电路、短路保护、过流(OC)保护、过温(OT)保护、欠压(UV)锁定电路等集成封装于一体,具有供电简单、开关速度高、死区时间小、驱动效率高的特点。在技术方面,对IGBT芯片、续流二极管芯片(FWD)、控制驱动电路及封装结构等方面采取了多种优化处理措施,从而使其具有很高的性能价格比。

关键词：智能功率模块,IGBT,保护电路,邦定,变频

参考文献

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[7]康怡,杨鲁发.IPM在光伏并网逆变器中的应用[J].现代电子技术,2009,32(20):209-211.

新型游艇无线智能驾驶设计与研究 篇10

关键词：游艇,无线通信,智能驾驶,船模

1 引言

所谓智能驾驶是信息时代的必然产物, 是高新技术应用的集合体, 主要包括4 C技术, 即计算机技术 (Computer) , 控制技术 (Contral) , 通讯技术 (Communication) , 图像显示技术 (CRT) 。智能驾驶能够提供高度精确的信息资源, 提供舒适环境提高工作效率, 确保游艇及内部设备的安全性, 同时节约管理成本, 达到短期投入, 长期受益的目标。对于游艇的驾驶, 根据每个人的具体情况对其的掌握能力并不尽相同, 所以有一套完备的无线遥控智能驾驶系统对于驾驶者来说是非常重要的。

本文旨在通过单片机运用无线发射接收模块对游艇进行控制, 以达到游艇可以运用无线电控制的设想, 通过无线电对船载的电器设备进行控制, 简单模拟现实生活中的游艇。文中应用AD采集进行数据采集, 经过单片机的特定端口转换后供给控制端口, 从而控制伺服端。使用P1.3和P1.4口产生PWM脉冲信号控制舵机的偏角, 从而使船体转向。

2 系统的总体设计

手持发射端发射控制信号全部由船载接收端接收, 然后识别是哪部分的控制信号。若控制信号是电器接收端的信号, 由船载端的发射接收端口发射数据包给相应的接收发射模块, 操作相应的电路, 称为间接控制。若是对船载的控制, 则直接操作控制, 系统结构的原理图以及方案如图1所示。

本文利用间接控制方案来控制整个系统的稳定性。间接控制随不及网络接收的稳定性高, 但是它以其廉价的成本和无可挑剔的简洁模式更容易让人接受。对后期的编程和实现提供优势, 编程趋于简单化, 简洁化。

3 控制电路硬件系统的设计及实现

控制电路硬件系统总体包括STC12C5A60S2的最小系统、液晶显示屏OLED12864、无线发射接收模块24L01、按键模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、电器控制模块等。

(1) 液晶显示模块OLED 12864:OLED, 即有机发光二极管 (Organic Light-Emitting Diode) , OLED由于同时具备自发光, 不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性, 被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。本设计使用的液晶12864模块的外观及详细引脚功能标注如下图2所示。 (2) 无线发射接收模块24L01:Nrf24L01+PA是一款工作在2.4GHZ世界通用ISM频道的远距离无线单片收发器芯片。广泛运用于无线收发单元的Nrf24l01+芯片配合使用集成度很高的射频前端芯片, 使模块的最高输出功率达到+22d Bm。当工作在发射模式下的发射功率为+22d Bm时的电源消耗为160Ma, 接收模式为22m A, 掉电模式时仅仅为2u A。配置四种工作模式:收发模式, 配置模式, 空闲模式, 关机模式。

4 船模的图纸与制作过程

船模设计是一个考究细心能力和空间想象能力的工作。本文所设计是经过多次尝试后设计出来的一种以木质结构为基础的仿现代豪华游艇的可航行的船模。

5 结语

本文运用单片机STC12C5A60S2为主控芯片, 其机器周期短, 反映更灵敏, 动作更快, 采用2.4G国际通用ISM免费频段作为信号的载体, 实现空中传输速率2Mbps, 快速大量的传输数据, 实现数据的交换和回馈。通过无线网络, 把单位中的所有发射接收器链接起来, 实现物联的效果。采用有刷直流电机来作为动力源, 并完成各电路的设计, 船模的设计以现有的游艇为基础, 以木材为基础设计的一款可拼装的便携式机构。

图2液晶12864模块外观与引脚标注

参考文献

[1]肖景, 赵健.无线电遥控组件及其应用电路.北京:人民邮电出版社, 2004.6.

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