汽车中的智能网联技术

2023-03-15

第一篇:汽车中的智能网联技术

新能源与智能网联汽车关键技术产业化

实施方案(2018-2020年)

一、实施背景

(一)产业发展现状

在政府大力扶持和市场快速发展的双重带动下,我国新能源汽车产业快速发展。截止2017年5月,我国新能源汽车保有量超过120万辆,占全球新能源汽车市场比例超过50%。

首先,产品技术水平大幅提升。动力电池产品可靠性、安全性、一致性取得重大突破,高速电机、电机控制器及高功率电力电子等关键技术实现突破,部分关键零部件产品成功进入国际知名整车制造企业配套体系。其次,制造装备及工艺全面升级。企业生产线自动化和智能化水平得到提升,产品生产效率及性价比进一步提高,自主产品配套规模和市场占有率进一步扩大。另外,企业创新能力明显增强。通过引进和培养高级科研人才、完善研发管理体制、强化上下游企业合作,企业协同创新体系不断健全和完善,综合创新能力持续提升。

(二)存在的差距

我国新能源汽车产业整体发展态势良好,但关键技术和产业化水平仍有待进一步突破,产业核心竞争力仍需进一步增强。 与国外先进水平相比,我国汽车智能驾驶技术研究整体起步较晚,研发基础薄弱,车载级环境感知等智能传感器、集成化驾驶辅助系统等技术水平及研发能力落后,面向自动驾驶技术的示范、测试体系处于起步阶段;高性能动力电池及关键制造设备研制、动力电池回收利用水平仍有待提升;新型动力驱动系统集成和控制、功率芯片集成设计和模块封装等方面还明显低于国际水平;燃料电池先进材料研制、系统集成、产业链建设等方面需加强协同攻关;整车轻量化材料、成型工艺及装备水平相对落后,亟需快速提升跨产业、跨学科的汽车轻量化产业水平。

(三)实施必要性

车辆电动化、智能化、网联化是汽车产业新一轮技术革命的必然趋势,世界传统汽车强国和优势整车制造企业均已完成战略布局,新一轮的全球竞争格局已初步形成。

为持续提高我国汽车产业技术水平和核心竞争力,促进我国汽车产业转型升级,我委将继续组织实施新能源与智能网联汽车关键技术产业化实施方案(实施期限为2018-2020年)。

二、主要任务及预期目标

根据我国中长期发展规划目标,结合国外新能源及智能网联汽车产业最新发展形势,围绕智能网联汽车、高性能动力电池、高性能纯电直驱动力系统、燃料电池系统及关键零部件、车身结构和轻量化等方向,择优支持产业前景好、市场需求大、企业能力强的产业化项目,突破一批重大关键核心技术并实现产业化,全面提升我国新能源汽车与智能网联汽车的产业核心竞争力。

(一)智能网联汽车 鼓励建立智能网联汽车产业协同创新实体平台,实现整车制造企业、互联网公司及关键零部件企业优势互补和高度融合, 推动不同级别智能驾驶、车联网等关键技术协同创新、成果转化和产业化应用。

支持智能网联汽车关键部件产业化。重点支持基于高性能车载摄像头、毫米波雷达等车载传感器技术的智能视觉增强安全辅助系统,突破图像识别处理、多源传感器信息融合、决策与控制策略集成等核心关键技术。

支持智能网联汽车整车集成系统产业化。重点支持具备自适应巡航、车道偏离预警、防碰撞预警等智能驾驶辅助功能的整车集成系统。提升集成环境感知、决策控制及执行系统的单项或多项智能化辅助驾驶系统自主开发能力。

支持智能网联汽车规模化示范应用。重点支持面向行业的智能网联汽车测试示范区建设,突破无线通信传输、车载数据交互与管理等关键技术,实现车车、车路等协同控制运行,提升整车安全、经济性;建立监控及大数据管理平台,实时采集示范区内车辆的运行环境及状态信息数据,为智能网联汽车的实证测试及推广应用提供支撑。

(二)高性能动力电池

以提升动力电池产业链综合竞争力为目标,发展专用智能化制造装备、研制高性能动力电池及完善动力电池回收利用体系,开展动力电池标准化战略研究,推进动力电池标准化生产及回收利用,建立动力电池产业闭环生态圈。 支持动力电池高效高精度智能化关键生产设备产业化。提高我国动力电池制造装备的自动化水平、工作效率及控制精度,促进高性能搅拌机、涂布机等核心装备自主开发与应用。

支持高安全、长寿命、低成本的高能量型、高功率型车用动力电池及系统集成产业化。实现高比容量正负极材料、高性能隔膜及功能性电解液等关键材料自主化研制,提高动力电池安全防护水平,完善安全评价技术与测试体系。实现动力电池单体及集成生产过程智能化制造和数字化管理,提升产品一致性水平,推动我国高性能动力电池产业发展达到国际领先水平。

支持高效、安全、环保的车用动力电池回收与利用。开发动力电池单体、模组、系统的自动化拆解先进工艺及专用设备,实现镍、钴、锰等高价值化学材料的高效定向循环再利用以及隔膜、电解液无害化处理。建立电池后处理综合信息数据库,实现电池循环利用信息可追溯,实现资源全过程清洁化再生利用。

(三)高性能纯电直驱动力系统

支持高性能轮毂、轮边直驱系统及车用高性能功率器件的产业化。突破新能源汽车新型动力驱动系统集成与控制、轻量化等关键技术,提高生产工艺和测试设备技术水平,实现新能源汽车高效、高性能驱动;突破基于IGBT芯片、碳化硅等的电力电子元件集成、控制及封装关键技术及工艺,实现高功率器件级集成开发及产业化应用,推动我国新能源汽车产品的综合性能达到国际领先水平。

(四)燃料电池系统及关键零部件 支持低成本、高功率密度燃料电池系统及关键部件产业化。研制高一致性、高可靠性及高环境适应性的燃料电池系统及关键零部件,开发高性能专用电堆检测设备,建立自动化智能化生产线,实现产品整车集成和批量化应用,提升我国燃料电池汽车技术水平和产业化能力。

(五)车身结构和轻量化

支持低成本车用碳纤维材料及成型工艺。提升碳纤维材料在线模塑成型、注射成型、模压成型、树脂传递模塑成型等低成本高效率先进工艺水平,突破胶粘连接等异种材料连接、车身和零部件结构优化设计等关键技术,促进产业链上下游联动,推动低成本、轻质、高强度轻量化材料在新能源汽车领域的广泛应用,提升整车综合性能。

三、组织形式

(一)实施路径

整合产业链优势资源,建立上下游企业和产学研联合攻关的机制,集中力量重点突破核心技术的产业化应用。

按照“成熟一批、启动一批、储备一批、谋划一批”的原则,建立产业化专项储备管理机制,持续支持关键重大领域产业化突破,并积极开拓新兴领域谋求跨越式发展;科学合理制定项目实施方案,滚动推进项目筛选和;优化项目审批流程,加快推进项目前期准备、开工建设等工作;建立项目事中事后监管及评估机制,保证项目顺利实施。

项目储备。聚焦国家新能源及智能网联汽车产业发展规划,统筹考虑行业发展需求,选择发展前景好、市场需求大、带动能力强的产业化支持方向,及时将目前在建以及拟于当年和未来三年开工建设的项目纳入投资项目储备库,动态调整,滚动储备。 项目遴选。组织行业专家,对储备项目的承担主体、资金配套、风险管理、项目内容、项目指标及预期成果等方面开展评估调查,优选出具有完全自主知识产权、具有一定规模和经济效益、具备一定产业基础、产品质量及技术水平领先、切实能够增强产业核心竞争力的产业化政府投资项目。

项目推进。对于符合支持条件的产业化项目,全过程强力推进项目前期准备、开工建设等项目各环节工作,切实加快项目组织实施。统筹安排中央预算内资金适当支持,充分发挥政府资金引导作用,吸引社会资本加大投入力度,保障项目资金需求,推进重点领域突破关键技术实现产业化。

过程监督。根据《加强和完善重大工程调度工作暂行办法》(发改投资[2015]851号)要求,地方有关部门和中央企业对重大工程包项目建设进行动态监管,定期向国家主管部门报送项目实施进展情况,协调解决主要问题,保证项目按计划顺利实施。 项目验收。项目竣工完成后,由地方相关投资主管部门负责对项目完成情况、资金使用情况等进行验收,并向国家主管部门报送项目验收情况报告。

项目评估。项目完成后,委托第三方专业技术支撑机构,全面评估总结产业化专项实施总体情况,归纳分析项目取得的成绩和存在的问题,为未来项目支持方向、重点任务、支持方式及项目管理等提出意见,不断推动关键技术突破和产业化。

(二)实施主体

项目主体。产业化专项主要依托具有自主研发能力和先进技术关键零部件生产企业,联合产业链上下游相关企业,明确项目技术路线,共同完成产业化项目的申报及实施,实现产品在新能源汽车上的产业化应用。

管理主体。建立由国家主管部门、地方主管部门及第三方专业支撑机构组成的联动项目管理体系,协同推进项目顺利实施。 国家发展和改革委员会主导产业化专项实施,编制、修订产业化专项重点支持方向、预期目标及指标要求,并按照工作程序、支持方式、时限要求等,审核批复项目资金申请报告,全过程推动项目实施和投资计划落实,监督项目实施进展情况,协调解决关键问题。

地方投资主管部门围绕产业支持方向征集优质项目,督促协助企业开展项目申报,监督项目实施进程及国家投资补助资金使用,组织行业专家开展项目验收评审,向国家主管部门报送项目进展情况及关键问题。

第三方专业技术支撑机构主要起桥梁纽带作用,协助国家主管部门开展项目调研、筛选、评审及验收等工作。项目建设完成后,积极衔接地方主管部门及项目承担主体,全面评估产业化专项实施效果,为未来项目储备和政府投资方向建言献策。

(三)支持方式

采用中央预算内投资补助方式,优先支持以联合体方式申报的项目,项目相关指标要求见《新能源(电动)汽车关键技术产业化项目指标要求》。

对于先进动力电池及系统集成、先进专用制造装备、动力电池高效循环利用、高性能纯电直驱动力系统、燃料电池系统及关键零部件、车身结构和轻量化、智能汽车规模化示范应用等项目,给予项目固定资产投资一定比例的中央预算内投资补助。智能化关键部件及系统集成项目按照年度自主品牌智能化系统采购总价的一定比例给予中央预算内补助。地方政府可结合本地实际情况制定配套支持政策,对承担项目企业,由企业注册地地方政府给予一定比例财政奖励。

四、保障措施

(一)提高申报准入门槛

通过提高产业化项目申报准入标准,择优扶持拥有自主化技术并达到国内外先进水平的项目,确保申报项目质量。

(二)鼓励产业协同创新

鼓励整车企业、零部件企业、科研院所及第三方行业组织等联合申报,开展产学研用协同创新,促进重大关键技术切实突破及产业竞争力全面提升。

(三)强化项目组织协调

国家发展改革委会同有关部门加强对方案实施的组织协调,委托技术支撑机构和专家开展项目调研遴选、方案实施跟踪评估,及时协调解决实施过程中的问题,必要时调整支持方式、内容及相关指标要求。

(四)完善动态监管机制

加强项目的事中和事后监管,充分发挥技术支撑机构作用,定期组织项目节点检查和动态抽查,项目主体定期提交项目实施进展报告,对项目建设进度和资金使用情况进行监督,及时发现和解决项目实施过程中出现的问题。 附件:

新能源与智能网联汽车关键技术产业化项目

指标要求

一、智能化关键部件及整车系统集成

(一)智能视觉增强安全辅助系统产业化。基于高性能车载摄像头、视觉增强技术及结构共用的智能驾驶辅助系统架构,实现车道线识别准确率大于98%、偏离报警漏警率小于2%、偏离报警误警率不大于3次/千公里、车辆识别准确率不低于95%,车辆识别距离不低于100米、碰撞报警漏警率小于3%,碰撞报警误警率不大于3次/千公里,产品性能达到国际先进水平;生产纲领不低于5万套/年,成本较国际同类产品降低30%以上,产品至少批量应用于3家主流自主品牌整车企业。

(二)智能化系统整车集成应用。支持整车生产企业应用自主品牌智能化系统开发生产智能汽车,要求车辆实现自适应巡航、自动紧急刹车、碰撞预警、车道线偏离报警等智能辅助驾驶功能;实现车辆周边无盲区环境感知范围0.1至150米、单一目标检测准确率不低于97%、多目标分类准确率不低于95%、多目标跟踪到线控执行动作响应时间不高于200毫秒,智能化水平达到SAE 2级(或其他同类国际标准)及以上;实现千辆级以上智能新能源汽车应用。

二、关键零部件先进专用制造装备

(一)基于动力电池生产工艺和设备智能化设计,提升动力电池产品一致性、安全性和使用寿命;生产装备稼动率不低于98%,产品直通率不低于99%,设备国产化率不低于60%。

(二)整线装备生产纲领不低于50套/年,至少批量应用于3家主流整车或动力电池生产企业,实现动力电池产能不低于150亿瓦时/年。

三、先进动力电池及系统集成

(一)高能量型动力电池单体能量密度不低于250瓦时/千克,循环寿命不低于1500次,单体产品生产纲领不低于40亿瓦时/年;高功率型动力电池单体功率密度不低于4000瓦/千克,循环寿命不低于3000次,快速充电至80%以上SOC状态所需时间不超过15分钟,单体产品生产纲领不低于5亿瓦时/年;产品至少为3家整车企业批量配套。

(二)动力电池系统集成效率大于70%,满足安全性等国标要求和宽温度使用范围要求,并符合ISO 26262 ASIL-C功能安全要求及行业标准要求。乘用车电池系统集成产品生产纲领不低于20万套/年;商用车电池系统集成产品生产纲领不低于5万套/年。

四、车用动力电池高效循环利用

(一)实现车用电池模组、单体全流程自动化物理拆解;金属铝、金属铜、溶液镍、溶液钴等单项材料回收率不低于90%;镍钴锰氢氧化物(三元动力电池正极材料前驱体材料)综合回收率达不低于98%、纯度不低于99%,镍钴锰三元素含量符合相关国家标准要求。

(二)废旧动力电池回收处理规模不低于10万套/年,生产镍钴锰氢氧化物不低于3万吨,全球市场占有率超过20%,至少与3家企业达成车用动力电池材料循环再利用供货关系。

五、高性能纯电直驱动力系统

(一)产品实现在大型公交车、中轻型客车整车产品上产业化应用,生产纲领不低于2万套/年。

(二)纯电直驱系统电机功率密度达到2.7千瓦/千克以上,系统效率不低于94%;大型公交车用纯电直驱系统最大输出转矩不低于10000牛米,实现最高车速大于85公里/小时、最大爬坡度大于26%、续航里程大于250公里;中轻型客车用纯电直驱系统最大输出转矩不低于4000牛米,实现最高车速大于130公里/小时、最大爬坡度大于30%、续航里程大于250公里;电子差速控制系统设计具有创新性,提高整车操纵稳定性、安全性和通过性。

六、燃料电池系统及关键零部件

(一)燃料电池系统模组功率密度不低于180瓦/千克,耐久性不低于12000小时,最高效率不低于60%,铂用量不高于0.6克/千瓦,燃料电池发动机噪音小于83分贝。

(二)实现系统整车集成和批量应用,燃料电池模组生产纲领不低于1000套/年,制造成本不高于7000元/千瓦。

七、车身和结构轻量化

(一)实现碳纤维复合材料规模化应用,车身、底盘及零部件生产纲领不低于150万件/年。

(二)实现碳纤维复合材料在底盘、车身核心部件的应用,产品抗拉强度、屈服强度等主要机械性能指标高于行业平均水平15%以上,零部件减重30%以上,车身总重量减重20%以上,达到国际先进水平。

第二篇:《汽车智能制造技术》课程教学大纲

课程代码:020242024

课程英文名称:

Intelligent

Manufacturing

of

Vehicle

课程总学时:24

讲课:24

实验:

0

上机:0

适用专业:车辆工程

大纲编写(修订)时间:2017.9

一、大纲使用说明

(一)课程的地位及教学目标

本课程是车辆工程专业的一门专业选修课。通过本课程的学习,使学生了解工业4.0智能制造在汽车生产中的应用,通过相关章节的学习,使学生能够掌握汽车智能制造理论、智能制造工艺、智能制造设备、智能管理系统等方面的知识,使学生能够学习到汽车生产制造中的前沿思想和技术,紧紧的把握汽车生产制造的发展方向。

(二)知识、能力及技能方面的基本要求

通过本课程的学习使学生掌握智能制造在汽车生产过程中的应用,包括:智能制造在机械加工、冶金及塑料成型的应用;智能制造在发动机箱体、连杆、曲轴及装配中的应用;智能制造在底盘悬架、轴类、制动系统、车轮及装配中的应用;智能制造在车身冲压、装焊、涂装中的应用;智能制造在总装中的应用。重点掌握制造设备、工艺及其管理系统。使学生能够掌握工业发展的前沿知识,具备将前沿技术与汽车实际生产过程相结合能力。

(三)实施说明

1.教学方法:以讲授教学为主,包括对主要原理和理论的讲解,对重点和难点问题,采用实例教学、启发式教学,增强学生对知识点的理解和记忆,并增加学生的互动环节,如分组讨论并进行讲解,课堂提问等形式,调动学生的积极性及课堂的参与度。

2.教学手段:结合本课程内容特点,以多媒体教学为主,通过电子讲义展示智能制造相关的内容、视频及图片,使学生能够直观的学习工业4.0的智能制造,避免教材内容晦涩,不直观的缺点,提高课堂信息量及学生学习效率。

(四)对选修课的要求

本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有:汽车构造,汽车理论,汽车制造工艺学。

(五)对习题课、实践环节的要求

对课堂所讲授的重要知识点,在课堂上安排习题或者思考题,增强学生的思考能力和解决问题能力,通过对习题或思考题的讲解,增强学生对知识的理解和记忆。

(六)课程考核方式

1.考核方式:考查

2.考核目标:重点考核学生对智能制造的理解及智能制造在汽车生产中的应用。

3.成绩构成:本课程的总成绩主要由两部分组成:平时成绩(包括课堂表现、出勤情况等)占30%,期末成绩占70%(期末成绩以小论文或者课堂测试的方式进行)

按优、良、中、及格、不及格五等级给出最终成绩。

(七)参考书目

《智能制造》,国家制造强国建设战略咨询委员会编,电子工业出版社出版,

2016

《智能制造之路:数字化工厂》,陈明等编,机械工业出版社,2016

《智能制造:关键技术与企业应用》,谭建荣等编,机械工业出版社,2017

《汽车制造工艺及装备》,丁柏群等编,中国林业出版社,2014

二、中文摘要

课程围绕汽车智能制造的相关知识展开,涵盖了智能制造在汽车发动机、底盘零部件、车身制造、总装等方面的应用,通过课堂讲解及演示,使学生学习智能制造在汽车未来生产中的应用,提高学生对智能制造的认识和理解。

三、课程学时分配表

序号

教学内容

学时

讲课

实验

上机

1

汽车智能制造概论

2

2

2

汽车零件智能制造基础

4

4

2.1

机械加工

2

2.2

冶金及塑料成型

2

3

汽车发动机智能制造

6

6

3.1

箱体类零件制造

2

3.2

连杆、曲轴制造

2

3.3

发动机装配

2

4

汽车底盘智能制造

4

4

4.1

底盘零部件制造

2

4.2

底盘总成装配

2

5

车身智能制造

6

6

5.1

车身冲压

2

5.2

车身装焊

2

5.3

车身涂装

2

6

汽车智能总装

2

2

合计

24

24

四、大纲内容

第1部分

汽车智能制造概论

总学时2学时

讲课

2学时

实验0学时

上机0学时

具体内容:

1)汽车智能制造背景和内涵

2)汽车智能制造基础

3)汽车智能制造的发展路径

点:

汽车智能制造基础设备,自动化在汽车行业的应用,信息化在汽车制造中的应用

点:

汽车智能制造的理论基础

习题内容:

如何描述智能化技术?

第2部分

汽车零件智能制造基础

总学时4学时

讲课

4学时

实验0学时

上机0学时

第2.1部分

机械加工(讲课

2学时)

具体内容:

1)智能制造在铸造、锻造中的应用

2)智能制造在冲压、焊接、切削中的应用

点:

智能铸造系统,智能切削技术的设备及加工过程

点:

智能切削技术的原理

习题内容:

智能切削技术可以应用于汽车哪些零部件的加工?

第2.2部分

冶金及塑料成型(讲课

2学时)

具体内容:

1)智能制造在冶金中的应用

2)智能制造在塑料成型中的应用

点:

智能化设计在钢铁冶炼中的应用,3D打印技术在塑料成型中的应用

点:

钢铁冶炼中管控架构及物理架构

习题内容:

智能化钢铁冶炼有哪些优势?

第3部分

汽车发动机智能制造

总学时6学时

讲课

6学时

实验0学时

上机0学时

第3.1部分

箱体类零件制造(讲课

2学时)

具体内容:

1)数控技术在箱体加工中的应用

2)柔性生产线在箱体加工中的应用

点:

柔性生产线的组成,数控技术加工箱体的具体方式

点:

柔性生产线的原理

习题内容:

柔性生产线与传统生产线的主要区别?

第3.2部分

连杆、曲轴制造(讲课

2学时)

具体内容:

1)智能制造在连杆加工中的应用

2)智能制造在曲轴加工中的应用

点:

曲轴、连杆加工中的智能制造设备,工艺及流程

点:

曲轴线自动监控管理系统的基本原理

习题内容:

连杆的智能制造设备有哪些特点?

第3.3部分

发动机装配(讲课

2学时)

具体内容:

1)发动机装配线智能管理

2)发动机装配线智能设备

点:

发动机混流装配线的智能管理,智能检测装配系统

点:

发动机混流装配线管理策略

习题内容:

发动机装配线智能设备有哪些?

第4部分

汽车底盘智能制造

总学时4学时

讲课

4学时

实验0学时

上机0学时

第4.1部分

底盘零部件制造(讲课

2学时)

具体内容:

1)智能制造在悬架中的应用

2)智能制造在轴类中的应用

3)智能制造在制动系统中的应用

4)智能制造在车轮、轮胎中的应用

点:

减振器,弹簧的智能加工,轮胎的智能加工

点:

制动系统的智能加工

习题内容:

悬架智能加工设备有哪些?

第4.2部分

底盘总成装配(讲课

2学时)

具体内容:

1)底盘总成装配的自动化生产

2)底盘总成装配的智能设备

点:

底盘总成装配自动化流程,底盘总成装配主要设备及原理

点:

自动化生产的基本原理

习题内容:

智能制造如何应用在底盘总成装配过程中?

第5部分

车身智能制造

总学时6学时

讲课

6学时

实验0学时

上机0学时

第5.1部分

车身冲压(讲课

2学时)

具体内容:

1)计算机辅助冲压技术

2)模具智能制造工艺

点:

计算机模拟技术,计算机虚拟技术

点:

模块式冲压技术基本原理

习题内容:

计算机控制技术是如何提高冲压质量的?

第5.2部分

车身装焊(讲课

2学时)

具体内容:

1)焊接机器人

2)

装焊生产线

点:

装焊机器人组成及分类,装焊机器人在装焊线的应用

点:

装焊生产线机器人布局策略

习题内容:

装焊生产线机器人一般如何布局?

第5.3部分

车身涂装(讲课

2学时)

具体内容:

1)智能涂装材料及工艺

2)

涂装生产线智能控制

3)涂胶机器人

4)喷涂机器人

点:

水性涂装材料,柔性运输系统,生产线能耗控制

点:

涂装生产线的实时监控

习题内容:

智能生产线如何对能耗进行控制?

第6部分

汽车智能总装

总学时2学时

讲课

2学时

实验0学时

上机0学时

具体内容:

1)总装自动化

2)物流系统智能控制

点:

总装自动化设备及生产线布局,数字化物流配送系统及其设备

点:

数字化物流的信息监控原理

习题内容:

AGV系统的基本构成

第三篇:21世纪汽车驾驶智能化技术

汽车智能驾驶技术为车辆驾驶提供了巨大方便,并大大减轻了驾驶压力,特别是安全系数大大提高,有效地减少了交通事故的发生。专家预言,汽车驾驶的智能化将是21世纪汽车发展的一个重要方向。目前已研制成功的车载智能化技术主要有8种。

车载雷达防碰系统

日本马自达公司和丰田公司研制出的激光雷达,美国TRW公司研制出的24GHz波段微波雷达,已经在载货车和公共汽车上投入使用。车载雷达通过障碍物探测器,利用微波、超声波、光等作为测距媒介,将测得的信息转换为指令,控制汽车换挡、减速、制动等;有的是为驾驶员提供减速、制动、转向、停车等警示信息,使驾驶员从容地驾驶汽车,防止汽车与汽车或障碍物碰撞。声音导航系统

丰田汽车公司推出了声音合成技术导航系统。该系统采用10个中央处理器,其基本功能包括:应用传感器、全方位系统和图示匹配来展示车辆所处位置;根据地址和地名为驾驶员展示出要到达地方的参考图:计算和展示从现场到达目的地的路线;用声音和交叉路线图示指示出所选择路线的有关信息:通过人造卫星和汽车传感器传出的信号来确定车辆位置,计算行驶时间,显示出路线交叉口的地形图,以及重新推断出新的路线等。

超声波防撞报警器

据初步调查统计,15%的汽车交通事故是由汽车倒车“后视”不良造成的。因此,增强汽车的后视能力,尤其是增强大型、重型车辆的后视能力,对提高行车安全,减轻司机的劳动强度和心理压力十分重要。为此,我国华南理工大学研制出一种单片机控制的超声波汽车倒车防撞报警器。该报警器利用超声波回声测距的原理,测量车后一定距离内的物体,并以MCS-51系列单片机作为中心控制单元。这种新型防撞报警器可及时显示车后障碍物的距离和方位,显示范围为0.5m-9.9m,当距离大于2m时,显示车后障碍物的方位;当距离小于2m时,除了显示其方位外,还可根据三段不同的距离分别给出三种报警信号,以警示司机有三种不同程度的紧急状态,使司机据此作出相应的操作,防止因倒车而发生交通事故。该报警器安装方便,性能可靠,价格低廉,易于推广,是驾驶员的好帮手。

全球卫星定位系统

济南市警方研制开发出一套与“110”报警电话联动的GPS(卫星定位)系统。泉城警用GPS系统包括空中定位、地面监控、车载移动、无线通信等多个子系统,主要功能是警力调度、车辆报警、目标监控。该系统启用后,重要警车的地理位置和工作状态均可动态显示,可随时赶往案发地点。当运钞车、邮政车等特种运

输车辆遇到紧急情况时,GPS系统能按预设的功能使车辆熄火,并调度就近警车赶赴现场。以上仅仅是全球卫星定位系统中极为普通的一例。

牵引力控制系统

丰田公司研究开发的该系统可以通过安装在四个轮子上的车轮速度传感器和安装在转向盘上的转角传感器测定驱动轮的速度和车体方向的变化,然后根据汽车实际状态将燃料供给量和点火时间调节到最佳状态。此外,还能根据路面情况,辅助驾驶员进行加速操作。

交通阻塞指示仪

该产品为英国通用逻辑控制设备公司推出,长为15.24cm,高为12.7cm,可安装在汽车仪表盘上。司机只要按下电钮便可接收到由交通控制中心发出的信息,了解哪条道路阻塞,从而选择捷径。目前,该产品在英国伦敦已经投入使用。疲劳驾驶警报装置

日本丰田公司研制的疲劳报警装置,只要驾驶员在操纵转向盘时有一点迟钝,或脉搏有一点异常变化,该装置就能测出这些反应,并发出警告,令座垫振动或自动刹车。日本东京大学研制出的疲劳测试器,可戴在司机的手腕上。该测试器内部装有一小型氧气电池电极,能测量司机汗液中的乳酸、氨和酒精含量,然后通过小型无线电发射器把数据传送到研究中心。研究中心通过电脑分析,判定司机的疲劳程度,及时向司机发出警告,避免交通事故的发生。

自动刹车眼镜

德国人发明了一种奇特的眼镜,这种眼镜有一个灵敏的光电开关,与驾驶室里的电灯和声音发生器连接。司机在途中打瞌睡,眼镜里的光电开关会自动接通电源,使司机眼前的灯光发亮,引起司机警觉。如未奏效,声音发生器会发出更大的声音。如司机仍未清醒,开关会接通制动器,强制停车。

第四篇:基于智能交通系统的汽车行驶主动安全技术

摘要:汽车行驶主动安全技术是智能交通系统的重要研究内容之一。本文针对智能交通系统环境下车辆行驶主动安全所涉及的主要内容,研究了车辆运动中对周围障碍物的感知技术和方法、车辆行驶危险或安全状态的动态辨识方法、汽车主动避撞控制及执行技术等关键技术问题,并开发了相关系统。文中通过仿真及实验结果验证了各相关技术的正确性及合理性。

关键词:智能交通系统 汽车主动安全 汽车主动避撞

利用信息感知、动态辨识、控制等技术与方法于一体提高汽车的主动安全性,是ITS 的主要研究内容之一。世界各大汽车公司在政府的支持下,都在开展这方面的研究开发工作,例如:日本由各大汽车公司及大学等研究机构参与的先进安全汽车(ASV)项目,通过概念设计、单元技术实用化及系统综合技术研究开发、试验车制作、实车试验的实施等步骤,已取得实用化成果[1][2]。美国交通部(DOT)主导的 ITS 中的 AHS (Automated Highway Systems)开发项目结束后,于1998 年开始了以主动避撞系统CAS (Collision Avoidance System)为中心的初级智能汽车IVI (Intelligent Vehicle Initiative)项目,并取得阶段成果[3][4]。国内对智能交通环境下汽车行驶主动安全技术的研究起步较晚,只对其中涉及的局部技术进行了一些尝试性的探讨 [5][6] 。

本文针对智能交通系统环境下车辆行驶主动安全技术所涉及的关键内容进行了研究。研究了车辆运动中对周围障碍物的感知技术和方法,解决了探测雷达信号处理中的干扰和实时性问题;研究了车辆危险或安全状态的动态辨识方法,提出了基于驾驶员感觉的安全距离确定方法;研究了汽车主动避撞控制技术及控制执行技术,针对车辆纵向控制系统中存在的问题,设计了控制算法及控制执行器系统。通过对各关键单元技术的研究,系统解决了智能交通系统环境下车辆行驶主动安全的关键技术问题。通过相应的仿真及实车实验结果,对各关键技术的研究成果进行了验证。

1 基于智能交通系统的汽车行驶主动安全系统

基于智能交通系统的汽车行驶主动安全系统指利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶人员的感知能力,将感知技术获取的外界信息(如车速、其它障碍物距离)传递给驾驶人员,同时在路况与车况的综合信息中辨识是否构成安全隐患;在紧急情况下,能自动采取措施控制汽车,使汽车能主动避开危险,保证车辆安全行驶,也就是通常所说的汽车主动避撞系统。国内外对车辆行驶主动安全技术的研究主要集中于车辆行车信息感知及行车安全状态辨识技术、车辆主动避撞系统控制技术及车辆控制执行技术等方面。系统中所涉及到的关键技术及相互关系如图1 所示。

图1 汽车主动避撞系统关键技术

2 汽车行驶主动安全关键技术研究

2.1 车辆行车信息感知及安全状态动态辨识技术

车辆行车信息感知及安全状态动态辨识技术,就是利用安装于汽车上的各种传感器,实时的对车辆运行参数进行检测,并通过必要的信号处理及信息融合获得车辆的行车安全状态的动态信息。测距雷达信号处理技术和行车安全距离动态算法是其中最关键的技术。

2.1.1 测距雷达信号处理技术

经测距雷达传来的目标物距离信号含有随机误差,必须要对原始数据进行处理,才可以在系统计算中应用。另外测距雷达传来的只是车辆间的距离信息,必须从这些距离信息中比较准确的提取出车辆间的相对速度以及相对加速度信息。过去采用的办法是直接对距离信号取微分,得相对速度值,再对相对速度值取微分得相对加速度值,这种方法经实践证实是不可行的。问题主要有两点:一是距离误差对相对速度以及相对加速度的影响较大,实际计算得到的相对速度及相对加速度值难以应用。二是由于算法所限,系统实时性不好。在控制工程中常用的Kalman 滤波算法是一种实时滤波算法,并可以得到系统状态向量的平滑估计,本研究将Kalman 滤波算法应用于汽车主动避撞系统的雷达信号处理,可以有效地弥补上述两点不足。

图2 是对一次试验记录数据的滤波结果对比图。首先,Kalman 滤波由于是实时滤波,保证了系统处理的实时性。其次,从相对距离对比图中可以非常直接的看出,经Kalman 滤波处理后,由测量误差带来的距离值的突变得到了有效地抑制。从相对速度对比图可以看出,采用对距离值直接微分的方法得到的相对速度值波动非常巨大,实际计算中根本无法使用,而用Kalman 滤波方法得到的相对速度值则去掉了相对速度值的大的波动,反映了实际相对速度值的变化情况。

图2 Kalman 滤波结果对比图

2.1.2 行车安全距离动态算法

传感器正确获取车辆行车信息之后,需要进行各种信号的融合,进行车辆危险或安全状态的实时辨识。需要确定的是当前情况下的行车安全距离。本研究提出了一种基于驾驶员模型的安全距离确定方法。实际行车时,驾驶员总是要对车辆的运行进行一下预测,以决定当前的操作[7],本系统所采用的驾驶员模型以此行为为基础。驾驶员预测t 秒后车间距离,将此车间距离与驾驶员认为的界限车间距离Xlim 进行比较,如认为车间距离将小于Xlim,则在当前时刻制动,当前时刻的车间距离即为极限安全距离。即

(1)

其中,Xsa 为极限安全距离;ΔV 为相对速度(Vc-Vt);Vc 为自车速度;Vt 为目标车辆速度;at 为目标车辆减速度; 接近静止目标时:

(2)

(3)

接近运动目标时:

其中,thw 表示驾驶员的主观车头时距;ac 为驾驶员主观认为的自车最大制动减速度,其取值与路面附着系数有关;at、ΔV、Vc 通过传感器测量或信号处理得到, t,ac 以及thw 通过实验获得。这样,通过上述公式(2)、(3)、(4)、(5)就可以进行安全距离的计算。本模型的优点是通过实验手段,获得驾驶员主观特点数据,避免了由于路面附着系数不准确等因素带来的较大的安全距离计算误差。

2.2 汽车主动避撞控制技术

纵向汽车主动避撞系统对车辆进行控制的目的是将自车到前车的距离保持在安全水平。整个汽车主动避撞系统控制结构由上位控制器和下位控制器两部分构成,如图3 所示。要进行上位和下位控制的研究,建立车辆纵向动力学模型是基础,因此,车辆主动避撞控制技术包括车辆模型的建立、上位控制及下位控制策略的确定。

图3 汽车主动避撞系统控制结构图

图4 车辆纵向模型

2.2.1 车辆纵向动力学模型

车辆控制方法的评价是基于系统仿真及实验的结果,作为仿真评价的基础,首先需要建立比较准确的车辆动力学模型。本研究使用的实验车辆是某型自动变速器轿车,发动机排量1.8L。汽车纵向动力学总成包括:发动机、液力耦合器、自动变速器及车辆驱动系。各总成的特性参数及相互间的动力传递如图4所示。针对车辆纵向动力学各单元总成的特性,运用混合建模技术,得到整车纵向动力学仿真模型。基于Matlab/Simulink 软件平台的车辆模型如图5 所示。此模型的输入量有两个:节气门位置和制动压力,输出量是车辆速度和加速度。

图5 车辆仿真模型

为验证车辆纵向动力学模型的准确性,设计实车实验对车辆模型进行了验证,实验条件如表1所示。

表1 车辆模型验证实验条件表

分别记录各实验的节气门输入信号、制动压力输入信号、车辆的速度及加速度输出信号,按相同条件,进行车辆的模型仿真实验,记录仿真模型的速度及加速度输出,并将实验及仿真结果进行对比,得到对比图如图6 所示。

图6 实车实验结果与仿真结果对比图

2.2.2 上位控制方法研究

目前,国内外对上位控制器的设计已经做了很多工作[8][9],PID 方法、LQ 理论,滑模理论以及模糊理论都被应用于上位控制器的设计,但基于以上方法的上位控制器基本以提高系统某一性能为目标,未能使控制精度和响应时间两方面都得到改善。本研究提出了基于混合策略的上位控制器设计方法,理论分析和仿真试验结果表明,该方法满足主动避撞系统对安全性和驾驶舒适性两方面要求的同时,降低了系统的响应时间。

所谓基于混合策略的上位控制器是指结合了LQ 方法和基于时间-能量最优控制方法优点的控制器。控制规律如图7 所示。基于LQ 方法的上位控制器取状态误差和控制量的二次型作为性能指标,所以该控制器的稳态误差小,控制过程中加速度也相对较小,但是由于性能指标没有直接体现系统的响应时间,所以系统响应相对较慢。基于时间-能量最优的上位控制器以响应时间和控制量的大小作为性能指标,较基于LQ 方法的上位控制器响应速度有所提高,但是该控制器不能稳定在原点。基于混合策略的上位控制器将LQ 控制稳态误差小和基于时间-能量最优控制响应速度快的特点结合,获得了较好的控制效果。

图7 基于混合策略的上位控制规律

针对汽车主动避撞对象的LQ 控制方法、基于时间-能量最优的控制方法以及基于混合策略的控制方法的仿真结果如图8 所示。从仿真结果可见,基于混合方法的上位控制器针对汽车主动避撞系统的特点,巧妙地结合了上述两种控制器的优点,即在保证良好的稳态精度的同时,改善了系统的响应速度。虽然该控制器的控制量相对较大,但仍然在舒适性的要求范围内。

a) 车间距离响应曲线 b)被控车速响应曲线 c)被控车加速度响应曲线

图8 三种控制器的仿真曲线

2.2.3 下位控制方法研究

由于车辆制动、驱动力特性中含有强烈的非线性,同时车辆质量变动、道路坡度及风阻等外部干扰因素的存在,车辆下位控制器设计时控制系统的鲁棒跟随性和鲁棒稳定性往往不能得到兼顾[10]。针对这一问题,本研究设计了基于模型匹配方法的二自由度控制器来实现车辆主动避撞系统下位控制的控制性能。 控制器结构如图9 所示。此处的二自由度控制器是指参考输入信号和控制对象的输出信号情报分别独立使用,就是既有反馈又有前馈的控制器。此控制器的特征是闭环目标值应答特性可以通过反馈特性的设计来独立设定。在这种情况下,利用前馈补偿器设定目标值的应答特性即模型匹配特性,利用反馈补偿器的设计实现反馈特性即系统的鲁棒跟随特性和鲁棒稳定特性。

图9 二自由度模型匹配控制器

针对汽车主动避撞系统下位控制模型匹配控制器性能,进行了如表2 所示内容的实车实验。实验结果如图10 所示。从实验对比结果可见,对于车辆及环境中存在的不确定因素对控制结果的干扰,模型匹配(MMC)控制器能在一定范围内予以消除,使系统具有很好的鲁棒跟随性及鲁棒稳定性。

表2 下位控制器性能验证实验条件表

a)实验1 结果对比图 b)实验2 结果对比图

图10 下位控制器控制效果对比图

2.3 车辆控制执行技术

汽车主动避撞系统所用执行器有两个:节气门伺服执行器和制动作动器。对于节气门伺服执行器,采用脉宽调制(PWM)控制的直流电机来实现。对于制动作动器由于制动系统的好坏直接关系到驾驶员的生命安全,所以要求自动制动系统响应要快,可靠性要高;由于目前汽车内可用空间较好,所以要求自动制动系统体积尽量小;为能够直接、迅速、广泛地在国内轿车上得到应用,要求自动制动系统对原车的改动要尽量小。在汽车行驶过程中,仍然以人为主,只当汽车间距小于安全距离而人又没有采取措施时自动制动系统才会起作用。在自动制动作用过程中,只要人一踩制动或加速踏板,则控制权便交给驾驶员,自动制动系统不起作用。所以在自动制动系统和原制动系统之间应当有电控切换装置。本研究设计的自动制动系统采用液压系统,原理图如图11 所示。本系统输出压力的控制采用高速开关阀结合脉宽调制(PWM)

控制来实现。

图11 液压自动制动系统原理图

3 结束语

使汽车具有主动安全性,集信息感知、动态辨识、控制等技术与方法于一体是ITS 的主要研究内容之一。世界各大汽车公司,都在开展这方面的研发,目前日本、欧美汽车企业在汽车主动避撞技术方面已取得实用化成果。这些技术虽然其理论研究成果可以借鉴,但涉及具体技术属于公司保密范围,国内企业难以得到具体技术资料,且中国的道路及驾驶习惯与国外不同,不能直接引进使用国外技术。本研究在车辆运动中对周围障碍物的感知技术和方法、车辆行驶危险或安全状态的动态辨识方法、汽车主动避撞控制及执行技术等关键技术问题的研究方面取得了一定的突破和创新,为解决智能交通系统研究开发过程中的汽车行驶安全问题,提供了理论及技术支撑。

参考文献

1 水越 雅司.自動運転の現状と将来.日本自動車技術, 1999,Vol.53(1):27-32

2 安間 徹,罔林 繁,村本 逸朗等.大型トラツクの追突警报装置.自動车技術会学术演讲会前刷集881,昭和63-5:105-108

3 Masayoshi Tomizuka.Advanced Vehicle Control System (AVCS) research for automated highway systems in California PATH. 1994 vehicle navigation & information systems conference proceedings, 1994:41~45

4 Richard Bishop.Intelligent vehicle application worldwide.IEEE intelligent systems, January/February 2000:78~81 5 屠大维.用于车辆防撞控制的行车环境传感研究.中国机械工程第10 卷第6 期,1999 年6 月:701~703 6 李晓霞,李百川,侯德藻等.汽车追尾碰撞预警系统研究.中国公路学报第14 卷第3 期,2001 年7 月: 93~95

7 橋本 佳幸,里中 久志,重松 崇.衝突回避シスたムの開発.自動车技術会学術講演会前刷集943,1994 年5 月:57~60

8 Shinjiro Endo, Hiroshi Ukawa, Kazushi Sanada,etc.A study on speed control law for automated driving of heavy-duty vehicles considering acceleration characteristics.JSAE Review 20,1999:331~336

9 Matsumura S, Omatu S, Higasa H.Improvement of speed control performance using PID type neurocontroller in an electric vehicle system.IEEE World Congress on Computational Intelligence,1994

10 大前 学.プラトウーン走行の高度化を実現するための制御システムに関する研究.日本东京大学: 1999 年12 月

11 孙增圻.计算机控制理论及应用.北京:清华大学出版社,1989(end)

第五篇:通信技术在智能电网中的应用

广东电网公司肇庆供电局

周亚光

摘要:随着通信技术、计算机信息技术的发展和电力生产调度自动化水平的提高。建设强大的智能电网已成为必然的发展趋势。智能电网就是以稳定的电网框架为基础,以通信网络和计算机信息网络为平台,对电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度等方面进行智能控制,实现电力、信息、业务的高度融合。在智能化电网的建设过程中,通信技术在其中起着至关重要的作用,本文将详细介绍通信技术在智能电网建设过程中的应用。

关键词:智能控制、数据采集、数据传输、通信协议、综合数据网、工业以太网设备

一、智能电网的产生背景;

1、电网规划与建设面临着严峻的用电高峰和电网建设费用的压力,同时规划和建设的合理性的合理性也面临考验。

2、电网的运行方面,用户对供电可靠性的要求越来越高、同时运行单位对电网设备的运行状况需要有更多的了解。

3、资产维护:设备的当前健康状态、设备维修和更换的最佳时机、设备的维修质量电力作业的费用需要得到合理的安排

4、电力营销:需求侧管理服务水平、电费回收率、窃电损失需要及时的掌握。

建设智能电网可应对上述的挑战:

A、通过收集电网各种数据,指导电网和设备的投资,使得设备在逼近设备容量或实际能力的情况下运行,充分挖掘设备的潜力。

B、通过电网的实时重构和优化运行方式,使得设备在其实际容量范围内运行,延长设备使用寿命。

C、充分利用实时信息,缩短停电时间。 D、加强需求侧管理,提高效益。 E、为合理的电网投资提供决策支撑。

在传统电网的基础上,智能电网进一步扩展了自动化的监视范围,增加了信息的收集和整合以及对业务的分析和优化,实现了电网的智能化。可帮助电网企业提高管理水平、工作效率、电网的可靠性和服务水平。

智能电网分五个层面:

1、电网数据采集

2、数据传输

3、信息集成

4、分析优化

5、信息的展现

(1)、电网数据的实时采集

实时数据是智能化电网的重要支撑,包括以下三方面的数据,A电网运行数据,B设备状态数据C客户计量数据

目前,因为电网公司的数据采集主要关注电网的运行数据上,对另两方面的欠缺,只有增加了这两方面的数据采集,才能使整个电网可视化,为走向智能化作准备。 (2)、数据传输

基于开放标准的数字通信网络保证客户计量和设备状态数据以及电网运行数据的可靠传输。 (3)、在信息集成、分析优化、住处展现三方面,主要集中了计算机信息网络技术的应用。

通过采集和通信网络传送上来的数据为电网的规划设计、运行和资产的优化提供决策支持

1、 电网设计优化

A、通过对用户负荷模式的分析,能够很清楚的确定需要改造的、可能存在过负荷的线路。

B、利用设备生命周期分析的结果,可以对电网检修计划进行优化。C、通过对每个用户负荷模式详细信息的掌握,提高三相负荷平衡,减少网络损耗。

2、电网运行分析A、故障定位,网络重构,隔离故障,快速恢复供电B、故障信息的离线分析,指导抢修人员迅速定位故障 C、避免为了通过更大的故障电流而对开关设备的更换

E、实时潮流分布,避免过负荷线路的出现,从而避免或延迟对线路的改造

3、电网资产分析

A、通过对设备历史运行记录的分析,可以预测设备的预期剩余使用寿命。 B、利用实时监视数据和离线数据,掌握设备健康水平,提高对设备寿命的预测水平。 C、在设备发生故障前,提前检测到设备可能存在的缺陷(比如,变压器中的油色谱分析)。

二、智能电网中的的通信需求

从前的通信网络主要表现为区域性的网络,且带宽不足不具备对整个电网的实时数据的监控能力。现代的电网对通信网络的要求逐渐提高,具体表现如下:

1、对SCADA系统的数据传送效率要求提高。

2、监测和计量的表计自动化。

3、对数据通信的带宽要求更高。

4、要求有开放的通信规约。

5、要求有可扩展的监测。

目前通信网络的现状:

1、 随着光纤通信技术的发展,光缆的敷设范围逐渐延伸。

2、 随着计算机技术的发展,数据的处理能力越来越高。

3、 Internet网络的普及以及ICP/IP网络协议的广泛应用,使得不同地点的信息的查询越来越方便。

下面介绍以下基于IP的网络架构信息传送的优点:

1、多点到多点的网络拓扑使事件的发布和数据的订阅更灵活

2、将网络更灵活、响应更快

3、减少定制代码和专有系统的限制

4、电力公司可以更有效的监测网络,同时减少运营成本

5、规约中立允许任何格式的数据发送到网上

6、安全协议和监测能力

7、设备及应用无关

8、开放标准保护投资

三、通信设备在智能电网中的应用

建立智能电网首先要从配网的自动化入手,在主网中可以现有的SDH网络和综合数据网络为依托做数据的接入。而配网的自动化仍为空白。下面详细介绍以下配网的自动化中的通信设备应用。

骨干层:

采用工业级冗余环网交换机构成冗余光纤环形网络结构,环形网络设备采用工业以太网产品,用光纤链路连成环状拓扑结构,此结构充分利用了工业冗余环网结构的优点,当通信链路发生故障时其网络传输的恢复时间被控制在`50毫秒以内,而如果用普通民用以太网交换机构造链路冗余网络,其恢复时间长达`30秒以上,显然无法满足数据传输的不间断需求,这也是工业以太网交换机与民用以太网交换机相所具有的一个明显优势。另外,此环形拓扑结构便于工程扩充和维护,安全性能高。采用网络监控软件对网络控制器进行网络实时监控,同时和电网测控系统进行有机协调,保证互不影响。

接入层:

测控点数据量较多且距离光纤网络较近的区域,推荐采用数字工业级配电载波设备构成树型或链型网络结构,环形网络设备采用工业以太网交换机产品,此结构充分利用了载波通信系统的优点,使用现有电缆资源作为通信介质,地埋电缆和架空电缆均适用选择不同的耦合设备即可,载波通信通道建立时间小于`300毫秒,针对电缆干扰的情况有四个频点可供通信设备选用,设备端接受灵敏度可达-70dB,并可在无中继情况传输5公里,载波设备有多种通信接口可供选择如RS2

32、RJ45,方便级联进上层网络。

采用上述载波设备,由于各地配网的特殊性,需要做实地测试方可采用。

在光纤铺设不便且载波传输距离受限的区域,推荐采用工业级GPRS通信设备体积小、安装、使用方便。可快速的投入使用。

(一)工业以太网交换机方案具有以下几个特点:

1、链路自动冗余备份

在冗余环网中,工业以太网交换机,它能自动冗余备份,能自动协商到达最近节点的路径,如果一处线路损坏,网络拓扑重新配置,达到正常网络状态只需50毫秒,支持工业环境电压18-36VDC。

2、 较长的传输距离

环形结构采用光纤介质类型,在传输中有低损耗的特性,使得传输线路的无中继传输距离变长,相邻站之间最大长度多模光纤可达2KM,单模光纤可达20-60KM。

3、 具有较大的带宽

环网传输带宽为100Mbps,同时采用新的多数据处理技术,使得网络在重负荷情况下,仍能保持很高的带宽。

4、 可靠性高

环型结构在网络出现故障时仍能自行重构,保证系统安全可靠,同时传输光纤具有对电磁和射频干扰掏能力,在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响,也不影响其它设备。由于光纤传输的是光信号,两端的电源相对隔离,所以有效地解决了光纤两端电源和地线对设备可能造成的严重威胁。

5、 安全性好

光纤在通信时光束在纤维内部传输,水会产生任何形式的辐射,可防止传输过程中被分接,也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的通信介质。

(二)载波通信系统方案具有以下几个特点:

1、通信通道建立时间短:在300ms内即可建立通道。

2、充分利用现有电力电缆资源,节省通道投资费用,分层分级组建配网网系统,合理优化了网络。

3、频点切换功能:侦测传输通道的干扰情况,自动切换频点数传数据。保证了数据的可靠传输,降低了误码率。

4、前向纠错技术

5、提供标准的RS232和RJ45通信接口,连接方便。可以与其他电力设备,光纤设备、计算机设备、通信设备等完全兼容。

(三)GPRS无线通信方案具有以下几个特点:

1、体积小、安装灵活方便、工期短投入使用快速。

2、受地理位置限制小,在有公网信号覆盖的区域即可使用

3、带宽高、速率快可满足通信的要求。

智能电网必须以可靠的通信网络做依托,必须选择可靠的设备建设可靠的网络。 今天,全球越来越多的工业设备采用以太网+TCP/IP协议作为其通信与控制标准。工业自动化系统要求其网络通信设备具有比民用网络通信设备(如:民用网络交换机)更可靠和坚固耐用的性能。一般来说,这类以太网设备在工业控制网络中,负责连接不同的厂站网络区段的重要的自动化设备,可靠性要求极高,但是一般的民用网络通讯设备,设计和制造并未考虑到工业自动化对设备的稳定性和可靠性的较高需求,而仅仅针对连接办公室或空调环境的计算机等办公设备,无法适应工业现场环境(如高温、低温、灰尘、强电磁干扰、震动、冲击等)的要求。因此,采用工业级以太网通信设备做配网自动化的数据接入可以很好的保障智能电网通信系统的可靠性及安全性。

四、总结

目前,我国已经提出建设具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的智能电网的目标,国家将分阶段推进智能电网的建设。第一阶段;重点开展智能电网的发展规划工作和试点建设工作。第二阶段;加强城乡电网的骨架建设,初步形成智能电网的运行控制和互动体系,关键技术和重要设备的广泛应用。第三阶段;全面建设统一的坚强的智能电网,技术和装备全面达到国际先进水平。在整个建设过程中,通信技术将得到越来越多的应用并发挥着至关重要的作用。

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