光纖傳感技術論文范文

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篇1

關鍵詞：光纖傳感；軍隊人才培養；課程建設與改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）09-0065-04

一、引言

光纖傳感技術是一門基礎理論與工程應用緊密結合、理論與實踐能力并重的系統學科，既要求學員有扎實的光學、電學基礎，又要求學員能夠擺脫課本的束縛、根據實際工程應用靈活運用已學到的知識。為適應這一形勢，2006年以來，我們針對技術類本科生、軍事指揮類本科生、碩士研究生和博士研究生的不同特點和未來適應部隊工作的不同要求，建立了光纖傳感技術系列課程。

作為一門應用學科，“學以致用”是光纖傳感技術系列課程的特色之一。為此，課程建設非常注重學員對課程知識的實踐應用能力培養，在教學實踐中，結合課程特點和授課對象的學習特點，大力推進教學方法與手段的研究改革，在多層次一體化課程體系建設、教學方法與手段改革、創新人才培養、教師隊伍建設等方面取得了較大成績，下面分別進行介紹。

二、光纖傳感技術多層次一體化課程建設

我校早在上世紀90年代就開設了《光纖傳感技術》課程，并作為光纖傳感專業研究生的必修專業基礎課，為培養光纖傳感技術人才起到了不可替代的作用。然而隨著光纖傳感技術在現代化信息戰爭中的應用越來越廣泛，部隊對光纖傳感專業的人才數量和質量要求越來越高。我校原有的只針對研究生展開的《光纖傳感技術》課程已經遠遠不能適應培養部隊所需人才的緊迫要求。從2004年開始我院開始醞釀對光纖傳感技術課程進行深入改革，將授課對象拓展到全校本科生和本院研究生，并從2006年開始實行。經過6年多的系統建設，最終建立起了完備的多層次光纖傳感系列課程。

由于本科生和研究生、本專業和非本專業學員、技術類和軍事指揮類學員的知識基礎和應用方向差異太大，如何科學劃分課程層次、清晰明確課程內容、準確定位課程目標是光纖傳感系列課程建設的重點和難點。

在廣泛調研軍隊需求、不同類別學員的知識積累和興趣及國內外學校同專業的課程設置基礎上，我們建立起了分別面向本科生和研究生、技術類和軍事指揮類、本院專業和全校學員的光纖傳感系列課程。新增了技術類《光纖傳感技術》、軍事指揮類《光纖傳感技術》，面向全校本科生專題研討課《基于虛擬儀器的光纖傳感技術》三門課程，原有針對研究生的《光纖傳感技術》則改為《光纖傳感系統》[1，2]。

（一）建立起針對本院技術類本科生的《光纖傳感技術》課程內容體系，以“扎實廣泛的技術基礎為核心，典型的系統應用為亮點”

考慮到授課學員在學習本課程之前已經在《光纖通信》、《光電檢測技術》等課程中對光纖和光纖器件等有初步了解，在本課程中首先介紹光纖傳感技術的概念和內涵，然后針對光纖傳感系統的特點，介紹光纖、光纖器件、光纖傳感原理和光纖傳感信號解調原理。這四部分內容涵蓋了強度型、偏振型、波長型、相位型和分布式光纖傳感的系統構成、傳感原理和關鍵技術，為光纖傳感基礎知識，具有信息量大、知識點多、覆蓋范圍廣泛的特點；最后以2-3種典型的光纖傳感系統為例，向學員示范在系統中如何對基礎知識進行靈活應用，啟發學員根據學到的基礎知識來分析理解新型光纖傳感系統。

（二）研究生的《光纖傳感系統》課程以“系統應用技術為核心，系統設計為亮點”

與原有的研究生《光纖傳感技術》相比，新的課程內容和標準進行了大幅度的改革，突出“系統應用”，大幅度削減了光纖傳感基礎知識，而是以四大類典型光纖傳感系統為授課重點。課程中的四大類典型光纖傳感系統選取了目前應用最為廣泛或技術難度較高的光纖水聽器系統、光纖陀螺系統、分布式光纖傳感系統和光纖光柵傳感系統，針對每一類對其應用背景、系統組成、系統指標和關鍵技術進行詳細分析，構建課本知識到實際工程應用的技術橋梁。在講解完每一類典型光纖傳感系統后，特別設計了光纖傳感系統設計環節，要求學員以分組的形式，根據特定應用背景設計出光纖傳感系統，闡明系統特色和關鍵技術。

課程調整所面臨的最大難題在于：學習本課程的研究生既包括本校本專業的學員，也包括來自于外院和外校的本科非光信息專業的學員。對于前者，通過本科生階段的《光纖傳感技術》學習已經具備了良好的基礎，在新課程學習中應盡量避免內容重復；對于后者，直接學習典型光纖傳感系統中的關鍵技術存在一定難度，需要對光纖傳感基礎知識進行介紹。為此，在研究生的《光纖傳感系統》課程中，首先設定了3個課時對光纖傳感基礎知識進行回顧和總結，并點明各部分基礎知識所涉及的參考書。同時由于使用了與本科生《光纖傳感技術》課程同一系列的教材，為解決學員基礎參差不齊的難題提供了有效的解決辦法，而面向全校的《基于虛擬儀器的光纖傳感技術》則為畢業于本校其他專業的研究生學員提供了學習本課程的基礎。

（三）軍事指揮類本科生的《光纖傳感技術》課程以“完善學員知識結構為重點，突出軍事應用特色為亮點”，為學員提供裝備相關知識基礎

課程針對軍事指揮類本科學員培訓的主要目標，將軍事指揮類本科生《光纖傳感技術》課程的主要任務確定為拓展軍事指揮類學員的知識面，完善知識結構，了解最新軍用傳感器技術，一方面可以充分發揮我軍現有裝備的作戰效能，另一方面可以掌握外軍作戰手段，有效克敵制勝。課程簡化了基礎知識部分內容，擴充了典型光纖傳感部分，特別是注重光纖水聽器、光纖陀螺和分布式光纖傳感器在軍事中的應用，并拓展光纖水聽器在聲納系統應用中的相關知識，讓學員在進行工作崗位后可以更快的掌握相關裝備的使用和維護。

（四）面向研究生的《虛擬光纖傳感技術》以“引導學員自主學習為核心，激發學員獨立思考為亮點”

課程以光纖傳感技術中相干檢測技術為背景，以虛擬儀器技術為手段，通過一個具體實例為研討對象，讓學員一邊學習新知識，一邊動手做實驗，一邊學會自主學習。課程首先在學員高中已經具備的光學知識基礎上講解干涉型光纖傳感的基本內容，然后引導學員自習LabVIEW虛擬儀器語言，通過研討學習心得讓學員掌握LabVIEW基本知識，最后要求學員利用所學知識和工具完成光纖傳感中一個典型信號處理問題。整個課程以學員自己動手動腦為主，精選了一門易學好用的虛擬儀器語言LabVIEW，使學員可以在四到五次課的時間內學會，并結合光纖傳感技術系列課程的建設成果，讓學員可以在課程上針對典型的干涉型光纖傳感系統進行信號處理實驗，一方面提升了學員的學習的積極性，另一方面加強了學員的自信心，并為學員以后的創新實踐奠定了基礎。

三、教學方法與手段改革

在教學過程中，在教學方法和教學手段上也進行了一系列的改革，使用了大量的新技術、新手段、和新的教學方式。主要體現在以下幾個方面：

（一）充分運用科研成果和虛擬儀器技術的特點，增加了大量的課堂演示實驗環節

在光纖傳感技術系列課程中引入堂演示實驗，對于加深學員對知識的理解效果最為明顯。在課程建設中，充分利用所在實驗室在光纖傳感技術研究上的優勢，在每門課程講授中都加入了1～2個課堂演示實驗。

與專門的實驗課不同，課堂演示實驗的側重點在實驗效果上，通常都是完整的光纖系統，包括光源、光傳輸鏈路、光接收模塊、顯示模塊等等，并注重演示效果。以往的光纖系統雖然功能性明顯，但結構復雜。近年來，課題組所在的實驗室在光纖傳感系統的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便攜式高可靠性的光纖傳感集成模塊在科研項目中得到廣泛應用；這些科研成果的突破使得在課堂上演示一些復雜的光纖傳感系統實驗成為可能[5]。另一方面，由于虛擬儀器技術在光纖傳感技術中的廣泛應用，復雜的信號解調可以通過電腦直觀的顯示在課堂多媒體系統中，“所見即所得”的方式使得課堂演示實驗的效果非常直觀和可信。以研究生的《光纖傳感系統》課程為例，我們選取了光纖光柵應變系統作為課堂演示實驗內容。在硬件上，這套系統的光收發模塊為集成化的便攜式光纖光柵解調儀，采用法蘭盤對接可串接起多個光纖傳感陣列；而復雜的信號解調系統則全部通過虛擬儀器技術在電腦上軟件實現，解調結果直接顯示在電腦程序界面中。通過這套系統，我們完整地演示了光纖傳感器設計、光纖傳輸鏈路構成、復用光纖傳感網絡、和光纖傳感信號解調等多項知識內容，學員普遍反映通過這一演示實驗對光纖傳感系統有了清晰深刻的了解。

（二）借鑒國外大學相關專業的教學模式，在考核中引入小型綜合設計環節，充分考察學員的綜合素質

課題組的兩位教員具有國外留學的經歷，在課程建設中充分參考國外大學在光纖傳感技術課程的教學方法，在作業環節引入小型光纖傳感綜合設計內容，并將其作為課程考核評價標準的一部分，實現對學員綜合素質的培養和考核評價。

光纖傳感綜合設計參考了香港理工大學和英國南安普頓大學的教學經驗，以對知識的綜合運用為主要考察目標。本科生光纖傳感技術采用適當的綜合設計題目難度，重視對知識融會貫通和綜合應用能力的考察，一般在授課過程中只進行1次；研究生除了要求基礎知識綜合應用能力，更注重對實際工程應用系統的完整性和前沿問題的拓展性考察[6]，一般則開設2～3次。綜合設計作業由學員分組完成，小組內成員根據資料調研、方案設計、報告撰寫等工作內容的不同進行明確分工，并推選一位組員參加課堂專門設置答辯環節。

（三）針對授課內容的層次劃分和授課對象的學習特點，科學合理設置研討專題

研討式教學我校近年來大力推廣的教學方式之一。由于光纖傳感技術具有經典與前沿相結合、理論與工程應用相結合的特點，在系列課程建設中，課題組在原有研究生《光纖傳感技術》的研討式專題內容基礎上，進行了深入的思考和大膽的拓展，將課程中的研討專題劃分為三大類：經典理論知識的研討、前沿研究的研討和學位論文研究方法的研討。

經典理論知識的研討要求學員在授課之前對相關內容進行預習，并在課堂上對全體學員講解自己對該問題的理解。如在進行“光纖干涉儀傳感系統”的授課時，要求學員預習時弄明白兩個問題：什么是隨機相位衰落？什么是偏振誘導信號衰落？進行研討時不要求學員對這兩個問題進行深入剖析，但要求學員用精煉的語言闡明問題的物理含義。學員普遍認為這種研討專題不是特別復雜，通過預習教材即可，但大部分學員會準備PPT課件，且自愿上講臺講述的學員一般在以往的學習過程中接觸過與該專題相關的研究工作，因此在其課件上還會加入自己以往的工作、自己對該問題的擴展認知及自己尚未弄明白的問題等。這種教學效果是在深入了解學員的知識積累基礎上，通過巧妙設置研討專題取得的。

前沿研究的研討要求學員進行大量的資料查閱，特別是光纖傳感前沿研究課題的查閱。對于某一個問題，由于課堂講授的時間受限或者教材中沒有系統的描述，對該問題的課堂講授可能不夠全面，在這種情況下，教師會提供相關信息，要求學員查閱該文獻并進行精讀，然后在課堂上進行研討。這種研討專題分為兩種：一種是教師提供明確的檢索信息，由學員查閱到該文獻后精度文獻，分析文獻的精華及不足；另一種則是教師提供所要解決的問題，由學員對該問題進行解讀，提煉關鍵檢索信息，進行檢索后，對檢索文獻進行初步分析，總結該問題的研究現狀。學員反映這種研討專題的難度稍大于第一種，但一般稍花時間都能解決。

學位論文研究方法的研討目的在于：無論是本科生還是研究生，在學習完相應的光纖傳感技術課程后馬上就要投入到學位論文工作中。通過對這類問題的研討，學員逐漸掌握了在未來從事學位論文研究中必須具備的研究方法，這類的研討主要培養學員的仿真計算能力和光纖傳感系統的設計能力。例如在講授完光纖光柵的基本理論之后，學員反映耦合模理論的公式很繁瑣，難以一眼看出其中的物理特性，為此，我們安排了相關理論的仿真計算研討，要求學員根據課堂講授的公式進行理論仿真，計算光纖光柵反射光譜，并繪制帶寬、反射率等關鍵參數隨著光柵參數的變化曲線。學員在課堂研討時要講述自己的關鍵參數設置和仿真結果。通過這種研討方式，學員對光纖光柵的反射譜特性建立了深入的了解，效果遠遠好于課堂直接講授相關結論。

根據光纖傳感課程層次劃分，不同的光纖傳感技術課程對三種研討專題的應用程度也不相同，本科生的光纖傳感技術課程以經典理論知識的研討為主，并設置1～2次前沿研究的研討；研究生的光纖傳感技術課程則以前沿研究的研討專題和學位論文研究方法的研討專題為主，對特別重要的概念設置少量經典理論知識的研討專題。

四、以光纖傳感技術課程為支撐的創新型人才培養

光纖傳感技術的應用范圍極廣，一套實用的光纖傳感系統可以很龐大很復雜，也可以很小巧靈活。針對這一特點，課題組教師在學院本科生和研究生的各項教學活動中，積極開展與光纖傳感技術相關的各項活動。

針對本科生的光纖傳感技術系列課程，在授課結束后，在光電設計大賽、畢業設計等教學活動中開設了大量關于光纖傳感技術應用的課題，引起學員濃厚的興趣和廣泛的參與熱情。一方面，參與光纖傳感技術相關的本科畢業設計學員數量大幅度提高。以技術類本科畢業設計為例，2013、2014年參與光纖傳感技術相關課題的學生均達到光信息專業學員總數的50%以上。另一方面，學員完成課題的質量也得到大幅度提升，近年來有8名本科生獲得學校創新資助，從側面反映出光纖傳感技術課程教學效果的日漸提高。這些競賽成果也作為評價授課效果的標準之一，并將學員在課外延拓活動中的效果和意見及時反饋到教學過程中[3，4]。

針對研究生的光纖傳感技術系列課程，一方面鼓勵學員在課程學習的基礎上努力拓展研究深度，在光纖傳感研究領域不斷創新。在課題組所在實驗室所培養的研究生中，有3名研究生獲得學校創新資助，1名研究生獲得湖南省創新資助，其課題都是光纖傳感領域的研究重點和難點。此外還有5項研究生參與申請的光纖傳感技術相關專利；另一方面，鼓勵學員積極參與到與光纖傳感技術相關的科研項目中，在實際工程環境中對課程知識進行融會貫通。目前在光纖信息專業的畢業研究生中，參加過光纖傳感相關的湖上或海上試驗的學員達到95%以上，為其真正走向工作崗位后充分適應部隊對光纖傳感技術人才的需要積累了寶貴的經驗。

五、高素質教師隊伍建設

作為教育的重要媒介，教師是活動中的主要因素。教員整體素質的高低，直接影響著教學質量的高低。因此，建立一支教學水平高、結構合理的高素質師資隊伍顯得尤為重要。

（一）從教學和科研兩個方面錘煉教師隊伍，使教師的教學水平和科研能力相互促進共同提高

科學研究是教師工作的重要組成部分，是提高教學水平的重要手段，也是提高自身素質的重要途徑。對于光纖傳感技術系列課程而言，學即能致用是其重要特點之一，教學和科研的相互促進作用尤為明顯。課題組全部教員均參加了多個重大科研項目。通過重大科研項目的歷練，教員的學術水平得到很大的提高，一方面教員接觸了學術前沿，開拓了學術視野，經歷了科研實踐，在課堂教學中自然會將科研最新成果、專業發展動向帶進課堂，另一方面，教員在參與重大科研項目時對光纖傳感的技術內容有了更加深刻的認知，對于在課堂上清楚明白的講好各個知識點至關重要。同時，通過教學活動中對課程內容的反復推敲及與學員之間展開的研討交流，可以加深教員對技術環節的領悟，甚至激發教員的靈感。通過在科研和教學兩個方面同時錘煉，促進教師知識更新和自身進步，提高教師的創新能力和教學質量，將真正做到科研教學一體化。

（二）鼓勵教員進行對外交流，充分借鑒國內外同類專業課程的教學經驗

課題組有兩名教員具有國（境）外留學經歷，其他教員也多次參加國內外的學術活動和教學活動交流，在課程建設過程中充分利用了這一優勢。在教員已經帶回的國外大學教學經驗的基礎上，鼓勵教員在回到學校后仍然定期與留學單位交流，及時獲取留學單位最新的課程設置和教學安排信息，并通過交流，不斷補充自身的不足，更新課程內容，豐富教學手段，提高自身教學水平。在對外學術活動交流中，有意識的了解其他院校同類專業課程的教學情況，對于感興趣的單位積極主動與對方聯系進行實際考察。活躍的對外交流活動極大地激發了教師的教學熱情，并不斷提高其教學水平。

（三）加強青年教師的教學技能培訓

目前，課題組教員是一支相對年輕化的隊伍，很多才剛剛博士畢業，青年教師充滿熱情，思想活躍，比較了解學員的思想，與學員進行交流方面具有優勢。但是，他們大多沒有經過系統的教學技能訓練，普遍缺乏教學經驗。為了使青年教師盡快掌握教學技能，提高業務能力與水平，課題組指定認真負責、教學經驗豐富的老教師擔當青年教師的導師，對青年教師實行“一對一”的“傳、幫、帶”指導，指導青年教師備課、編寫教案；采取措施督促教員投入足夠的精力。教員上崗前，必須經過教研室、系所、學院三級試講，每次授課必須重新編寫教案、編寫課件、編制教學日歷；在教學過程中，教學指導委員會、督導組、院系領導經常性聽查課，督促教學水平的提高。

通過從科研和教學兩方面錘煉教學隊伍，課題組教員自身水平得到了大大提高，多次在全軍和全校獲得教學優秀獎，其中獲軍隊院校育才獎1人次，優秀研究生導師獎3次，校本科“研究型”教學比賽三等獎1人次，校研究生教學優秀三等獎1人次，教員在國內教學期刊上發表高水平教學論文10篇，課題組已經成為了一支能獨立承擔授課任務的高水平教師隊伍。

參考文獻：

[1]孟洲，胡永明，姚瓊，宋章啟.《光纖傳感技術》研究生課程改革探討[J].中北大學學報（社會科學版），2007，23（2）：98-100.

[2]孟洲，姚瓊，曹春燕，梁迅，張學亮.光纖信息技術本碩博系列課程體系研究與實踐探索[J].高等教育研究學報，2012，35（1）：50-53.

[3]周建華，邱琪，周曉軍，光纖通信實驗教學改革探討[J].電子科技大學學報社科版，2003，5（2）：89-91.

[4]胡昌奎，楊應平，黎敏，劉辛，易迎彥，光電信息類專業光纖系列課程教學內容與課程體系的改革[J].高等理科教育，2008，（2）：16-18.

篇2

【關鍵詞】 布里淵 分布式 光纖傳感

隨著社會發展，安防已經變得越來越重要，及時發現入侵對我國安防建設有種重要的意義，別的安防系統監測距離短且容易受到電磁的擾動，而本文中敘述的安防系統不僅監測距離長而且不容易受到電磁的干擾，對安防領域具有重要意義。光纖傳感入侵定位監測系統可以通過監測光纖應變或震動等確定事件發生的位置，已有傳感定位系統多采用Sagnac干涉環結構或者馬赫-增得干涉結構實現定位，但無法同時滿足高精度和長距離探測。這樣的話就必須采用BOTDR原理，利用自制的光纖縱模分布反饋激光器，結合邊緣濾波調解技術，建立一套分布式光纖傳感入侵定位系統監測，實現了對入侵事件的實施快速定位監測，空間分辨率也相應高了起來。

一、布里淵散射傳感原理

布里淵散射原理是基于光纖中光波與聲波在傳播過程的相互作用，這兩者的相互作用會使光產生頻移，該頻移的產生相當于入射波被一個聲光柵散射產生了反射光子，我們利用這個頻移，通過測得其頻移方向和大小，來實現傳感物理量的轉換。光纖所處溫度、所受應變皆可通過布里淵頻移間接計算得出。在實際工程使用中，由于入侵事件都是不確定的，所以需要一套具有實時監控能力且無盲點的監測系統才能完全監測到入侵、避免出現遺漏，而光纖作為傳感原件是沿線路連續分布的，這就避免了線路中產生盲點。通過對光纖中布里淵散射頻移量大小的監控，可以分析得出被入侵點的準確位置，以及被入侵程度，這就是目前布里淵散射在光纖傳感入侵定位監測系統中最有效的應用方式，達到了兼備高精度、無盲點、長距離、實時性等諸多優異性能。

二、實驗與分析

由于本項研究處于早期階段，所以此次試驗都是采用自制的激光器、自制傳感光纜以及其他自制光信號解調器。并參考了各類中外文獻，以及前輩所寫的論文，保證本次試驗和分析能夠得出更為準確的結論，更好的為國家安防事業做出貢獻。我們將激光輸出進行一定的比例分束，然后小比例的一束作為本振光，另外一個大比例的經偏振控制器調整偏振態，通過電光調制器進行脈沖的調制，經過摻鉺光纖放大器1放大之后，波分復用器濾過自發輻射噪聲通過擾偏器和環形器，輸入到單模傳感光纖里面去。散射回的信號此時變得非常非常弱，必須得通過摻鉺放大器2來放大，然后再經過一個環形器，通過自己制造的窄帶可調諧光纖光柵濾波器之后的布里淵反射光和本振光相干，通過高速光電探測器的監測，然后得到了實驗的最終結果---后向布里淵散射信號。

在實驗中，波分復用器濾波的通道為1550nm，帶寬30nm，隔離度大于20dB，損耗小于0.15dB，和本振光相比，相對有一定的偏移量，能滿足實驗的要求并且監測到相干信號。放大之后的布里淵信號只有um量級，采用高速光電探測器前置放大濾波電路對信號再次放大濾波，然后通過邊緣濾波，將布里淵信號的平移變化轉換成強度變化，并通過累加平均處理，平均2的12次方次后，得到最K監測結果。其中前置放大濾波電路實現對微弱電信號的放大并抑制信號頻帶以外的噪聲，其濾波中心頻率為11GHz，3dB快帶為1Hz，插入損耗小于0.1dB。實驗系統采用50ns脈寬的光脈沖，重復頻率為10KHz，傳感光纖長度為10km。因此，完成2的12次方次累計平均處理所需時間小于1s，即系統的監測周期小于1s，可滿足快速監測入侵事件的要求。

經過實驗分析表明。實驗系統在室溫25度環境下且光纖不受外力時，布里淵信號的中心頻率在10.9GHz左右。因此當應變和溫度引起的頻移總和超過初始中心頻率100MHz時，信號將越過帶通濾波器的單邊上升沿的邊界，導致信號幅值減小，從而引起錯誤判斷，限制了系統的監測范圍。采用更大帶寬的帶通濾波器并合理的選擇其中心頻率，可以擴大系統監測的動態范圍。

至于如何消除緩變溫度的影響，適應野外環境下的應用，以及進一步提高系統的應變分辨率，將在后續的工作中研究。

結論：在BOTDER原理中用單縱模光纖光柵到帶通濾波器理論結合實際的實驗中表明，系統可以在1s對10km范圍的傳感器進行測量，并達到5m的空間分辨率和200uε的應變分辨率。這項實驗表明本系統在監測入侵領域的能力，即便現在所處階段并不成熟，也能對國家安防領域起到很重要的積極意義，而且經分析判斷和實驗結論，基于布里淵散射的分布式光纖傳感入侵定位監測系統在長距離入侵定位方面有著良好的前景。

參 考 文 獻

篇3

[關鍵詞]分布式光纖振動傳感器；馬赫-曾德（M-Z）干涉儀；相位

中圖分類號：TN818 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0122-02

0 引言

廠區安全，逐漸變成人們關注的焦點。為了保證一個廠區的周邊安全，往往需要安排大量的安防人員進行定時定期的巡檢，此種方法不但復雜而且消耗大量的人力物力，無法實時監測廠區安全狀態和及時發現廠區的入侵破壞行為。而隨著科技的發展，人們開始將光纖傳感技術應用于廠區周界的安全防護上，由此一些公司開始研發周界安防產品，與其它周界防護方法來說該系統有著無法比擬的優勢。

振動光纜周界防護系統是新一代信息化安全預警系統，采用光纜作為傳感器件，無論是通過對光纖的直接接觸，還是通過承載物間接接觸，都將引起光纜的擾動。當光纜產生振動后，系統從光纜中采集擾動數據，進行分析處理，處理后交給后端服務程序進行智能識別（智能識別可以判斷出不同的外部干擾類型，報警程序可根據智能識別結果實現系統預警或實時告警功能，從而達到對設防區域進行入侵監測的目的。該系統以光纖作為傳感單元，可實現高靈敏、長距離，大范圍的周界防護，非常適合于廠區周邊的入侵防范應用。

本文采用M-Z干涉技術，結合實際應用條件，實現了一種振動光纜周界防護系統。系統結合廠區周界防護環境和綜合信息平臺，實現對廠區的實時監控，實現廠區安全的監測預警，避免惡意入侵行為的發生。

1 系統原理

系統采用在監測區域鋪設光纜作為振動光纜的探測設備，對監測區域環境的振動信息進行連續的分布式的監測，并根據振動信息的異常點處激光信息正反向傳輸達到振動設備主機的時間差值，進行振動異常點定位。

振動光纜周界防護系統是基于M-Z干涉技術為基礎進行設計。由激光器發出連續激光，經過耦合器1分為兩束，分別進行順時針方向傳輸和逆時針方向傳輸。順時針方向直接進入到耦合器2和耦合器4搭建的M-Z干涉儀中感受外界振動信息，經耦合器3輸出被探測器2探測到；逆時針方向經過耦合器3，進入到耦合器4和耦合器2搭建的M-Z干涉儀中感受外界振動信息，耦合器2直接輸出被探測器1探測到。

M-Z干涉儀分為信號臂和參考臂，信號臂主要用于感受外界振動信息，參考臂提供相位參考值作為相位變換對比。由干涉原理可知同頻率同振動方向的兩束光波發生干涉時，該點干涉的光強為：

式中，、分別為發生干涉的兩束光的初始光強，為兩束光之間的初始相位差。光通過耦合器進入干涉儀兩臂傳輸后再發生干涉。此時發生干涉的兩束光的相位差可以看作是由于兩條光纖臂本身光程不對稱等原因造成的初始相位差，壓力作用造成的相位差，以及應變導致光纖長度變化產生的相位差三者的迭加。即：

由于通過光電探測器可以探測到光強，而初始相位差是一個定值，因此光強的變化只與后面兩項所表示的相位差和的變化有關，所以在測得光強的變化后可以得出兩束光的相位差的變化。通過對相位差的分析，就能得到作用在干涉臂上的振動壓力的情況。

系統的定位算法，是通過檢測兩路攜帶相同振動信息的干涉信號分別被兩個探測器探測的時延差而進行定位的，其計算公式如下：

其中X為振動信號到達監測主機的光纜長度；L為3芯傳感光纜的長度；ν為光在光纖中傳輸的速度；Δt為兩個探測器探測到信號的時延差。

時延的計算可通過正反兩個光路的光信號的互相關函數求取。假設兩端信號為：

其中，分別為兩個探測器檢測到的信號，為管道的振動信號，為噪聲，為比例系數，為兩個信號之間的時延。

通常是互不相關的平穩隨即過程，則兩探測器信號的互相關函數為：

互相關函數中，時，會出現峰值。確定獲得最大值所對應的值，可確定兩個測試信號之間的時間差。

2 系統架構和功能

振動光纜周界防護系統根據設備安裝和使用環境分為中央控制室和工業園區兩部分。整個系統架構如圖2所示。

中央控制室主要包含主機、報警器、中心數據庫和監控顯示端；工業園區主要包括傳感光纜和光模塊。

系統主要通過傳感光纜感受到外部振動信息，并將信息傳送給主機進行分析判斷，主機針對探測信息進行相位信息變化判斷。當有非法入侵產生時，相位信息會產生特殊變化，結合智能識別算法進行相位信息變化判斷，排除環境干擾信號影響因素，確定出非法入侵的特性并確定出準確位置。

系統探測到非法入侵的報警信息，通過局域網傳輸給綜合信息平臺進行報警界面顯示和報警器、攝像頭等設備聯動；同時也將報警信息存儲到中心數據庫，用于報警信息查詢、分析和處理。

振動光纜周界防護系統根據組網可包含如下軟件平臺，分別為監控平臺、控制平臺和數據處理平臺，三個平臺相互連接形成三級管理體系。

信號處理平臺主要實現對探測區域的振動信號進行實時檢測，并實現光信號到微弱電流信號、微弱電流信號到電壓信號的轉換，完成信號的提取，并對轉換后的信號進行預處理；對采集的不同振動信號濾除環境干擾信號，進行特征向量提取，根據信號持續的時間長度、振動強度、光學相位變化趨勢和信號的頻譜等特征進行分類學習；對非法入侵事件根據時延差進行定位計算。

控制平臺起到連接信號處理平臺和監控平臺的橋梁，將信號處理平臺的報警信息數據上傳給監控平臺；同時能夠對數據處理參數和區域進行調整，保證報警信息真實有效。

監控平臺根據現場情況自主定制圖形化操作界面，便于用戶操作和報警查看，以生動的圖像形式向用戶展現報警信息；支持報警歷史記錄管理、記錄、查詢，提供短信、郵件報警通知，提供脅迫密碼報警功能；可提供聯動視頻、聲光報警器等外部報警器等功能。

3 應用研究

在某工業園進行應用，工業園總長度約為7050米，為保證人為入侵能夠準確被測量到，采用振幅為1米的正弦波光纜鋪設方式，該方式鋪設，光纜使用長度約為工業園總長度的2倍，同時為了維修方便，在部分位置留有預留光纜，鋪設光纜總長度為20000米。采用光纜為4芯直埋光纜，留有1芯作為備用芯。

振動光纜鋪設一共分為4層，自底層往上依次為底層土工布、格柵（光纜固定于格柵上）、上層土工布、草坪。其鋪設示意圖如圖3所示。

圖3 鋪設示意圖

底層土工布為可滲水土工布，位于最底層，深度約為5厘米，土工布上擺放格柵，選用尼龍扎帶將光纜綁扎在格柵上，每30厘米作為一共綁扎點，正弦鋪設寬度約為1米，放置好格柵和光纜后，鋪設上層可滲水土工布，并覆蓋上約為3厘米土壤，最后將綠化草坪鋪設于上部，進行隱蔽布置。

在該種鋪設條件下，進行不同體重的人為走動、翻墻跳躍等不同方式的模擬入侵，系統能夠及時探測到，并聯動聲光報警器進行報警提示，同時監控端構圖界面對應位置顏色發生變化，且顯示報警信息；經過幾百次模擬入侵，系統能夠準確報警定位，定位平均誤差小于15米；系統誤報率極低，完全可以滿足需求，可有效實現周界安全的防護和監控。

4 結論

振動光纜周界防護系統可以有效的監測廠區周圍的各種入侵行為，并且可以聯動視頻對現場的情況進行拍照取證。警務人員接到報警后立即出警，避免的復雜的巡檢工作，節省了人力物力。

目前該系統已經應用于安全防護項目中，根據現場使用情況來看，該系統具有較高的靈敏度和定位精度，系統通過與人防的緊密結合，實現了人防聯動，防護廠區安全等方面發揮了舉足輕重的作用，有效地保護了廠區的安全，保證了生產工作的順利進行，為廠區的發展做出了貢獻。

參考文獻

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篇4

關鍵詞：交通，智能交通，ITS，GIS，GPS

中圖分類號：C913文獻標識碼： A

交通工程學科是研究交通發生、發展、分布運行與停駐規律，探討交通調查、規劃、設計、監控、營運、管理、安全的理論方法以及有關設施、裝備、法律和法規，協調道路交通中人、車、路與環境之間的相互關系，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒適、方便、經濟的一門工程技術學科。

交通學科中的道路運輸系統是有人、車、路、環境等幾個要素組成的一個系統的、動態的、復雜的系統。

一、交通工程學科面臨的問題

城市交通的擁堵問題是目前以及今后相當長的一段時間內交通工程學科必須應對的問題。探討城市的交通擁堵問題，至少需要涉及的學科有系統工程、城市規劃、土地利用規劃、經濟學、行為心理學、社會學、公共政策學、管理學等。跨學科的研究方法有移植、滲透與融合等，關鍵是如何將其應用于城市交通問題。

隨著計算機技術、信息傳感技術的飛速發展，智能交通系統應運而生。智能交通系統于90年代至21世紀初被引入交通工程領域，重點研究交通系統的智能化，并逐漸成為解決交通工程關鍵問題的主要方法。

二、智能交通系統的定義和組成

智能交通系統（Intelligent Transportation System， ITS）定義為：在比較完善的基礎設施之上，將先進的信息技術、通信技術、控制技術、傳感技術和系統綜合技術有效的集成，并應用于地面運輸系統，從而建立起大范圍內發揮作用的、實時、準確、高效的地面運輸系統。

智能交通系統按照組成部分來劃分，主要包括如下幾方面：

（1）交通檢測技術：通過感應圈、紅外、微波、閉路電視攝像、衛星定位技術，對交通車輛、道路進行檢測，收集交通數據和圖像信息；

（2）交通控制技術：包括先進的交通信號系統，匝道信號控制、信號燈控制等技術；

（3）通訊技術：包括高密度波分復用技術，光纖傳輸及接入技術，無線傳輸技術等；

（4）數據處理：車流數據、收費數據、監控信息數據等數據的處理；

（5）信息提供：提供出行信息，如交通狀況、最佳行車路線等；

三、智能交通系統體系的主要功能

（1）信息采集：綜合交通信息平臺提供與各應用系統之間的通信聯接和數據接口，從各應用系統中提取各類相關信息，用于后續的信息處理和信息服務。所提取的信息通常不是各應用系統的原始信息，而是經過各系統處理后的二次信息。這樣一方面能減少平臺信息處理的工作量，另外也能節省信息存儲空間。

目前在交通工程領域采集數據主要利用傳感技術，具體如下：

利用紅外線，超聲波，微波雷達，感應圈等傳感器，對通過道路某一點的車輛，其數量、大小、重量、速度等進行統計分析。

利用浮動車系統，可以通過安裝有GPS（全球定位系統）的公交車或計程車了解到該車輛通過某路段的時間速度，從而在一定程度上間接地推測出當前路面的交通狀況。但是由于所獲取的交通數據，其采樣精度及密度均受制于有限的GPS設備，且無法獲得浮動車以外其他車輛、行人等的交通數據，該技術對于微觀交通行為的分析、管理優化，存在一定的局限性。

利用可見光攝像機，紅外線攝像機等視頻傳感器，不僅能夠對路段上車輛的通行狀況，比如通過數量、大小、速度、顏色、車牌號等進行定量地統計，同時能夠對某些特定行為，比如闖紅燈、倒車、轉彎， 交通事故等在一定程度上進行自動檢測。特別是利用視頻數據可以對這些特定行為的前因后果進行分析。

激光掃描儀是一種新興的傳感器。與視頻等技術相比，激光測距掃描儀及其應用技術還大多處于研發階段。

（2）信息處理：采用分類、統計、關聯、序列分析等方法，將從各應用系統提取的信息進行處理和標準化，生成滿足應用系統需要的特定格式的信息。

（3）信息存儲：對各類交通信息按照一定的規則和組織方式進行保存，便于數據的查詢、更新和維護。信息存儲的形式可采用傳統的關系型數據庫方式，也可以采用數據倉庫方式。另外，由于交通信息大多與地理屬性有關，因此，利用GIS技術對部分數據進行組織、存儲和顯示，可以提高數據管理的效率。

（4）信息服務：綜合交通信息平臺的最終目的是為各應用系統提供其所需要的信息。由于不同的用戶和應用系統可以獲取或訪問的信息各不相同，因此，需要建立完善的數據分層管理和權限管理，對無權獲取特定信息的用戶進行信息屏蔽，使不同用戶既能獲得各自所需要的數據，同時確保各應用系統數據交換和共享過程的安全性。

四、智能交通系統的主要構成

1．智能化交通管理系統

智能化交通信號控制系統和智能化交通監控系統，集成起來就構成了先進的交通管理系統的主要部分。

智能化的信號控制系統可以通過設在路上的傳感器，檢測路段和路口的交通狀態，根據路口各個方向以及周圍相鄰路口的交通狀態，改變路口各方向紅綠燈信號的持續時間，使得路口的使用效率得以提高。智能化交通監控系統就是為此開發。它包括安裝在主要交通干線上的攝像機和傳感器(如電磁感應檢測器、微波檢測器、紅外檢測器、激光檢測器等)、通信和傳輸系統、交通監控中心(包括數據存儲、信息處理與顯示、指揮控制等子系統)、信息系統和執行系統等。其功能主要包括：（1）對道路上的交通信息以及與交通相關信息的采集應該是盡量完整和實時的；（2）交通參與者(包括駕駛員、乘客、行人等)、交通管理者、交通工具、道路管理設施之間的信息交換可以做到實時和高效；（3）控制中心對執行系統的控制是強制和高效的（4）交通監控中心計算機系統(包括城市、高速公路的監控中心、運輸管理中心等)配備有功能強大的軟件和數據庫，具備自學習、自適應的能力。

2．電子不停車收費技術

電子不停車收費系統(簡稱ETC)是智能交通系統中最先投入應用的系統之一，主要應用技術是自動車輛識別技術(英文簡稱AVI)。使用該種收費方式的用戶必須在事前購買專用的電子標簽并安裝在前擋風玻璃上，當車輛駛入收費區域時，該系統安裝在門架上或路側的微波天線查詢車載電子標簽中存儲的識別信息，如電子標簽ID號碼、車型、車主等信息，以辨別車輛是否可以通過不停車收費車道。在采用封閉式收費制式的高速公路上，在進入高速公路時，車道天線要向電子標簽寫入入口車站信息，在離開高速公路時，再讀出入口信息以便系統計算通行費。

自動車型分類系統利用裝在車道內和車道周圍的各種傳感器裝置來測定通過車輛的類型，并與車載電子標簽存儲的車型數據進行核對，防止故意換卡違章使用，保障電腦系統按照正確的車型實現收費。

3．基于GPS和GIS的車輛定位與導航技術

GPS(Global positioning System)技術，即全球衛星定位系統技術，是利用分布在高空的多顆人造衛星對地面上的目標進行測定并進行定位和導航，它用于對船舶和飛機及其它飛行物的導航、對地面目標的精確定時和定位、地面和空中的交通管制以及空間和地面的災害監測等。

GPS可以用于車輛導航，實現的主要功能有：車輛跟蹤、航線設計、按計劃航線進行導航、查詢功能等。車輛導航系統主要由GPS接收機、微處理器、顯示器、車輛導航軟件和地理信息系統組成。GPS用于車輛運營管理，實現的主要功能有，查詢功能、多屏幕，多車輛跟蹤功能、指揮與車輛跟蹤相結合、報警與意外處理等。

GIS(Geography Transportation System)技術，即地理信息系統，綜合了數據庫、計算機圖形學、地理學、幾何學等技術，以地理空間數據為基礎，采用地理模型和分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，從而為存放和管理定位導航信息提供信息服務。GIS用于車輛導航與監控，實現的功能包括，電子地圖顯示功能、標注當前車位、地物信息分類索引、最佳路徑選擇、行車路線導航等。

GIS用于道路實網數據和屬性數據以分路段的方式和地理坐標聯系起來，可以對路面質量、路況和路面維護進行管理，另外也可以對橋梁、隧道及其他各種道路管理設施如信號裝置、可變情報板等進行測量和管理，從而保證各項設施正常運轉，交通管理和控制措施得以順利實施。

在基于GPS+GIS的車輛定位與導航技術及應用方面，比較有市場前景的有兩個方面。一是終端設備提供；二是增值運營服務。這兩者相輔相成，終端設備市場的規模形成，離不開增值運營網絡的建成與內容服務的增加，而增值運營服務的提供，最終又需要通過終端設備傳遞給用戶。

目前，在國內增值運營服務這個市場正在逐漸為產業界所關注，但是，從發展的角度來說，目前缺少的是內容提供，而內容提供的瓶頸在于數據收集的手段有限。

五、結論

智能交通系統是隨著人類科學技術的進步而不斷發展的。同時實踐也證明，智能交通系統是緩解現代交通問題的有效手段。隨著人類社會進入信息時代，智能交通系統將是現代化交通運輸體系的發展方向。

可以預見，智能交通系統的服務功能將更加完善，信息服務將呈現出多元化、個性化和細化發展；技術水平也將越來越高，系統處理、處置水平智能化程度將更高；系統的運營方式也將日趨多樣化，系統運營將更加高效經濟。

總之，隨著智能交通系統的整合速度逐漸加快，多出行方式相關的ITS整合速度也將加快；智能化交通設施將得到逐步的發展；交通信息提供將更傾向于智能化發展水平。

參考文獻：

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篇5

［關鍵詞］網絡拓撲;路由交換;光纖通信;匯聚層

0引言

因為“互聯網+”時代的發展，人們基于互聯網提出了許多新型應用，比如“互聯網+醫療”、“互聯網+制造”、“互聯網+旅游”、“互聯網+金融”等，擴大了互聯網的應用領域，并且產生了車聯網、物聯網等新型網絡模式，互聯網的拓撲架構也在不斷的發展和改進，從傳統的星型網絡、總線網絡、樹型網絡發展到了有線、無線混合模式的網絡［1］．智能終端的使用，使得接入的設備開始向移動終端發展，比如智能手機、傳感器、平板電腦、無線AP等，因此構建一個強大的互聯網拓撲結構，確保網絡管理簡單、運行維護方便，具有重要的作用［2］．

1網絡通信需求

隨著互聯網的廣泛使用，人們對網絡通信的要求也會比較多，比如用戶已經對IPTV、WLAN業務、視頻通信等高帶寬業務的需要漸漸增加，用戶對帶寬要求已經越來越明顯;工業生產對網絡通信有很高的實時性與專用性，需要保證互聯網的通道是安全的、獨占的［3］．具體需求描述如下:(1)高速的寬帶上網業務需求．現在ADSL方式接入的下行最高可以達到512Kbps速率已經不能滿足寬帶用戶高速上網業務的需要，必須使用更高的速率才能夠滿足高清晰數字電視、交互性網絡游戲等需求，比如需要采用4M的帶寬滿足4K畫質的電影，甚至玩大型的網絡游戲需要10M的帶寬資源，并且個性化點對點的通信業務也迅速增加，對于寬帶的通信要求大幅度提升．(2)面向IPTV的高清晰數字化視頻業務．隨著中國通信的三大運營商推出IPTV，該業務已經深入到人們的家庭娛樂生活中．許多用戶選擇IPTV業務作為電視業務進行觀看，是因為該業務不僅能夠實現數字電視的許多相關功能，同時可以實現回訪、點播等一系列的強大的視頻交互功能，各類型業務需求的主要是直播與點播功能，使用的是下行流量，可以采用不同的格式的編碼設置不同的碼流，需要達到2M－4Mbps．(3)WLAN上網業務需求．目前，許多家庭、飯店、酒店、企業在部署了光纖網絡之后，為了提高設備接入的便捷性，利用無線路由器構建了多個WLAN，可以接入多個智能手機、Ipad、筆記本等無線終端，可以通過智能手機看電視、看視頻、玩游戲、看新聞等等，同時需要消耗大量的數據流量，普通的帶寬資源不能夠滿足，帶寬需要達到2M－4Mbps．(4)VoIP視頻電話業務．視頻電話業務與IPTV業務有許多的相似之處，用戶端都需要用到互聯網網關，利用網關的以太網端口根據不同的業務種類進行VLAN劃分，這樣OLT就可以VLAN業務進行有效的透傳，目前視頻電話業務發送的多為多媒體語音資源，為了保證通話質量和流暢性，需要采用光纖改造提高帶寬資源，傳輸語音信息．(5)物聯網業務．物聯網是一種新型網絡，物聯網是信息技術發展的一個新的階段，其可以使用多種通信傳感技術，實現人與物、物與物之間的信息交換，幫助人們構建新型的工業生產控制、軍民通信傳輸等網絡．物聯網包含的節點類型很多，這些節點集成在一塊需要利用先進的路由傳送技術，從而可以完成數據采集、數據傳輸及數據處理．因為物聯網接入數量大，為了更便于管理，希望通過動態方式獲取IP地址，但是對于傳統的服務器，比如Web、DNS、認證計費服務器等等，為了用戶能更好的訪問需要設為固定的IP．

2網絡拓撲組建模式設計

2．1網絡拓撲組建設計原則

網絡拓撲組建需要遵循以下幾條原則:

(1)可擴展性．網絡拓撲結構需要保留較多的接口，以便未來根據通信需求增加終端設備和服務器，增加之后不影響原先網絡的配置就能實現通信．

(2)安全性．網絡拓撲結構組建最為關鍵的目的就是實現數據通信和傳輸，數據傳輸會由于組網介質、接入設備的不同產生沖突，也可能收到外來黑客、病毒或木馬的攻擊，因此網絡拓撲組件需要保證網絡的安全性［4］．

(3)數據傳輸速度高．新型網絡為了滿足高清晰度、數字化多媒體通信需求，需要保證很高的帶寬，采用光纖網絡、三層交換機或陣列路由器提高數據傳輸速度，滿足大容量數據通信需求．

2．2網絡拓撲組建模式

網絡拓撲組建模式采用三層架構模式，分別是核心層、匯聚層和接入層［5］．核心層可以完成較高速度的數據轉發，可用構造的光纖資源建一個快速的通道，還可以不負責任何的設備的管理，只完成數據轉發，也不需要為網絡管理分配負載．匯聚層可以完成數據信息的路由聚合、流量收斂功能，其可以使用當前最為先進的光纖路由器或三層交換機，采集網絡拓撲結構的物理設備信息，構建一個完整的路由轉發表，并且利用先進的路由聚合協議、流量收斂規則等網絡管理模式構建一個冗余的、快速的管理系統，實現網絡路由更新和維護．接入層面對用戶終端，其可以有效的完成網絡訪問控制功能，并且限制VLAN工作網站和終端的接入功能，這種設計模式可以有效的避免網絡產生擁塞，并且可以更好的保證快速定位、解決網絡故障．網絡拓撲架構是組件模式的物理實現，拓撲架構設計的目的就是確定每一層物理設備的類型和種類．為了能夠更加突出的展現網絡拓撲設計情況，本文針對產業園區網絡進行設計．具體的，產業園區需要架設的服務器包括Web服務器、DNS域名服務器、FTP服務器、計費認證服務器;產業園區網絡關鍵業務為高清晰視頻業務、在線網絡游戲業務，因此需要滿足公網用戶對產業園區網站服務器訪問的速率保證，實現服務器數據庫高速率并發訪問．由于訪問產業園區網絡的PC數量非常多，為了更便于管理，通過動態方式獲取IP地址，對于Web、DNS、FTPsystem、認證計費服務器為了方便用戶訪問需要設定為固定的IP．不能由于產業園區用戶P2P下載流量而影響其他用戶的正常使用;實現基于用戶的計費和認證;網絡運行不能由于產業園區內的某條線路故障而影響整個園區的網絡穩定．園區網絡拓撲結構設計最為關鍵的工作就是確定每一層的物理設備硬件，這些設備硬件可以使用核心交換機進行相關的流量沖擊測試，并且能夠匯聚每一個單元和樓層的設備．三層是系統的核心層，為了便于提高系統數據轉發的能力，采用相關的SW00N交換機，該交換機是一個三層交換機，同時具備轉發和路由功能．

產業園區網絡的主干網絡組建時，其可以采用千兆以太網，這樣就可以支持更高的數據傳輸帶寬，連接多種物理傳輸介質，并且可以提供服務質量保證．主干網使用的數據幀格式為IEEE802．3幀，同時可以滿足用戶全雙工、半雙工模式的通信服務，并且能夠在共享模式下使用CDMA/CD協議，便于網絡的向后擴展和兼容功能，傳輸速度比傳統的以太網高出數百倍．產業園區網絡覆蓋的范圍較大，比如一棟寫字樓包含多個政企單位，一個政企單位又可以劃分為多個部門，因此為了能夠保證互聯網的正常運行，產業園區網絡路由交換部分設計是需要保持高帶寬、高吞吐、高穩定的特征，同時可以提高各個園區網絡之間的路由交換能力．另外，產業園區為了為了提高各個政企單位靈活部署、便于管理的需求，可以使用VLAN劃分為多個子網絡，比如按照Mac地址、IP地址、政企單位或內部部門等進行劃分，確保產業園區網絡的訪問控制規則發揮作用．VLAN劃分之后，路由交換協議可以采用VLAN鏈路聚集協議和VLAN間路由協議［6］．VLAN鏈路聚集協議是指將匯聚交換機設置為一個強大的VTP服務器模式，就可以將其配置入交換機內部，實現一個VTP客戶端模式，因此配置匯聚交換機時需要詳細的配置整個網絡的VLAN路由協議，并且將所有的交換機都接入到這個VANL中．園區的許多寫字樓都需要按照企業部門的劃分，歸屬于不同的VLAN，但是VLAN能夠將相關的流量隔離到一個相關的廣播域或子網中，如果各個VALN部門之間需要進行相關的數據傳輸和通信，為了能夠實現相關的VLAN通信順暢，論文針對產業園區三個層次的匯聚交換機實現路由通信傳輸功能，并且可以將VLAN的網關指向相關的匯聚交換機，同時可以終止本地VLAN通信的傳輸內容，保障網絡隔離情況，防止廣播風暴擴散到局域網．

3結束語

隨著光纖通信、移動通信的發展，互聯網組網時需要融入更多的智能設備，比如智能手機、傳感器等，這些設備通常采用無線接入模式，因此網絡拓撲結構設計時還需要充分的考慮這些設備的移動性、無線性，采用更加先進的網絡拓撲結構和聚合協議，這樣就可以在提供高速度、高安全數據傳輸的同時，更好的滿足設備的靈活接入，以提升網絡吞吐率和并發處理性能，進一步改進網絡拓撲結構能力．

參考文獻

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篇6

論文摘要:體育教育是高校教育的重要組成部分，是實施素質教育的重要手段，體育教育信息化對體育教育教學訓練、高校體育管理機制改革和教師素質的提高都將產生強大的推動作用，也是構建現代社會終身體育教育體系的基礎

1引言

信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢。自進入02世紀90年代以來，隨著多煤體枝術和因特網的口益普及，信息技術正在改變人類社會的生產方式、工作方式、生活方式和學習方式，同時對教育思想、教學方祛和教學乎段也產生了深遠的影響。

信息枝術是指信息的收集.傳遞，處理等技術。現代信息技術以微電子技術為基礎包括通信技術、自動化枝術、微電子技術、光電子枝術，光導技術計算機技術和人工智能機技術等。其中，最主要、最典型的是計算機技術、通信技術和傳感技術。信息技術最重要的特征，就是將計算機枝術、通信技米、傳感技術結合成具有信息化、智能化和綜合化的信息網和各種智能信息系統，不儀包括傳統的電話通信，還包括光纖通信、數據通信、衛星通信和其它無線通信等現代通信，也包括廣播電視等信息傳播教育信息化〔卜Education)是當代全球教育發展的一個熱點教育信息化是將信息作為教育系統的種基本構成要素，并在教育的各個領域廣泛地利用信息技術，促進教育現代化的過程.同時，它是素質教育的玉要組成部分，是在實現素質教育的過程中所體現的新的教學內容和教學形態。

體育教育是學校教育的重要組成部分，是實施薄;質教育的重要手段，教育信息化對體育教育和教學必將產生深遠的影響。前國氛奧委會主席薩馬蘭奇在為《中華體育網》題詞時說:一互聯網在信息傳遞和進行教育中有著特殊的作用’他充分強調r信息枝術在末來體育教育中的作用。《全國普通高等學校體育課程教學指導綱要》在課程結構、課程內容與教學方法、課程建設與課程資源的開發等方面也都提到要充分利用信息技術這-現代化輔助手段，以便于更好地實現高校體育課程的目標。《綱要》在“因時因地制宜開發各種課程資源的途徑”中，指出“充分利用各種媒體(廣播、電視、網絡等)獲取信息，不斷充實、更新課程內容’。

2信息技術在體育教學中的運用

2 1體育教學法與多媒體技術的整合

以多媒體技術為代表的信息技術使教學手段、法的形象化、具體化，有利于學生理解比較復雜的、抽象的技術動作。可以把難以理解的技術內容生動形象地展現出來，幫助學生掌握技術的難點和重點。例如在跳高課的教學過程中，傳統的教學方法是教師采用“講解示范”的形式進行授課，由下示范動作瞬間完成，學生難以看清其過程;在山羊分腿越的教學中，學生初學時，教師的講解示范學生不一定能完全聽懂、看清地，對勸作的了解多數依賴于觀察，但是此項動作迅速連慣，不一定讓學生看清楚，分解教學又容易使學生產生錯誤認識，形成分解做動作的習慣忽視了迅速連慣的特點.如果我們利用多媒體設備，將緊密銜接的階段用多媒體演示出來，對十重點與難點進行反復慢放，并用特定的聲音、圖象顯示，突出重點與難點，讓學生直觀、主動、立體、全面的掌握動作，化動為靜.化抽象為形象，增強學生的感性認識，能獲得較好的教學效果

2 .2體育教學與互聯網技術的整合信啟技術打破了學習時空的局限，使學生都可隨時、隨機地通過計算機網絡進行學習，并及時掌握教學內容，完成教學仟務而且通過先進的通訊設備，還可通過現場直播的方式授課，學生能與教師面對面的交流實現講授提問和答疑。同時實驗、疑難解答、作業，討論、參考資料等都可作為教學資源在網上供學生自由選用，從而大大提高學生學習的卞動性和靈活性，達到根據需要自主學習的目的對休育教學而言，學習者可在仟何時問地點從網絡上學習各種運動技能、達動科學，而無需受場地‘時間或氣候等的影響。

2 . 3體育教學與虛擬技術的整合

在上海科技館的虛擬實驗室中，有一個虛擬足球場景。話動參與者可以對照著人屏幕，把真實的足球踢向屏幕上的‘球門”，而屏幕十的“門將”會根據你踢出球的方向和速度做出判斷，進行，緊張、激烈地對抗這就是虛擬化的體育教學方式。虛擬技術也是現代信息技術發展的一個重要方向體育教學情景是體育教學活動得以進行的場景‘它直接影響著體育教學過程中學生認知的數徽與質篡。體育教學情景虛擬化怠味著教學話動可以在很大程度上擺脫物理空間和時間上的限制，通過計算機仿真技術和多媒體技術可以使體育技術教學內容中涉及到的技術動作模擬在學生面前，使得學生學習如身臨其境，使其對所學的內容易于理解，還可以使學生對學習活動本身產生興趣。

3信息技術在體育訓練中的運用

3 .1讓運動技術分析更加準確

體育運動是一門人體運動科學對人體運動的研究需要科學的方法和大最的數據分析為濃據。以計算機技術為基礎的信息技術r為體育訓練提洪r超越人體運動極限的科學基礎。運動技術分析基T計算機多媒體技術基礎之上。利用計算機具有快速和高效率的反饋這一特點，可以大大提高訓練效果.由于計算機具有儲存信息的功能，可把各種訓練和機能指標的數份儲存起來以便日后進行分析對比。所以，依靠計算機的幫助教練員可以根據運動員在一次課中完成的情況根據機能評定的某此指標來判斷運動員的訓練水平。井利用計算機來了解對手的技、戰術的信息、及時反饋給自己的教練員和運動員，以便采取有針對性的訓練，從而提高運動成績。 3 . 2促進體能監測的科學化

運動訓練過程中一個重要的環節是對運動員進行體能監測.通過計算機處理反饋出運動訓練負荷并加以合理調整，從而達到科學的訓練效果。體能監測是一個長期的過程借助丁電子信息技術可以使體能監l$J準確化，對運動訓練的科學分析，為科學分析提供了新方法和新平段，并可以保存大最的厲史數據，有助干休育統計與分析研究。目前信良技術在體能監測中應用主要有使用紅外光點測定人體空間位置，運用_維人體重心板連機，測試射擊運動員的德定性和運動技術特征數據快速反饋系統的建立;運用高速攝影、攝像連機，定量解析技術運動采用電r遙測技術研制的心率儀、遙側心電儀、遙測肌電儀，對運動員在運動中的心率、心電、肌電進行測定從而對運功員的機能狀況進行科學診斷。為運動負荷監控和制定技1.伐術提供理論依拋。

3 . 3使運動訓練計劃更加合理化

運動訓練的全過程包括初始診斷、建立訓練目標、制定訓練計劃、組織訓練實施、進行檢查評定和實現訓練目標。這些訓練過程，如配合使用計算機與網絡技術將更加科學有效。我們可以建立一個庫，將每名運動員或運動隊的各個階段的訓練計劃、比賽成績、素質指標、技術指標、心理狀況等大量數據存入其中。在組織訓練時，調出有關數據，經過各種因素的綜合計算和處理，再通過網絡獲取該項目目前國內外的發展現狀和優秀運動員的各種技術指標，并加以對比和分析，從而制定一個科學的訓練目標，得出一份合理的訓練計劃，為提高運動成績莫定基礎。

4信息技術與高校體育管理的整合

科學化的信息處理是高校體育管理科學發展的重要前提條件。體育教學管理涉及的內容和方面十分廣泛，信息化管理可以加快工作進度，提高工作效率。計算機儲量大、獲取資料速度快等特點、可以使它對體育管理‘包括體育教學、體育競賽、課余體育活動、體育合格標準、資料文檔等的管理，實現管理上的智能化和人性化。尤其是體育中的一些具體工作，繁瑣括燥，單調重復。如田徑運動會，從報名準備，編排程序冊，到成績記錄、統計總分;隨著現代信息技術的發展，基干體育教學實際需要，對體育教學管理等軟件系統進一步的開發與運用，體育教學管理的自動化會得到更大的發展。

5信息時代對當代高校體育教師素質提出更高的要求

信息時代的突出特點是開放性和跨時空性。信息時代教學對所有地區、所有學校和每一個人來說都是全新的挑戰，體育教師只有不斷努力學習，充實自己，才能站在時展的前沿，把握時代脈搏迎接新時代的挑戰，真正成為實現現代化教育跨越式發展的生力軍。學生鍛煉興趣的培養，關鍵干體育教師，體育教師教育學觀念的改變不僅是時展的象征，而且對體育教育的發展起著至關重要的作用。教師通過正確、合理，高效的利用互聯網的資源，不僅可以培養自我獲取知識與更新知識的能力，而且可以通過計算機與網絡的強大功能探索新的教育體制與教學模式，培養出適應信.急時代需求的新型人才從而確保有較高的教學質量與教學效率，以便干“知識爆炸”和知識迅速更新的發展趨勢相適應。使“以人為本”的作用能充分發揮出來，從而最大限度的發揮網絡資源的潛能，構建學習的良性循環，培養終身體育鍛煉的習慣，達到全面育人的目的。

篇7

關鍵詞：農村信息化，信息技術，理論模型

 

我國農村人口占全國人口的絕大多數。2001年城鎮居民人均可支配收入與農民人均收入之比為2.90：1，超過了1978-2000年間的最高水平，2002年進一步擴大到3.11：1。據世界銀行1997年對36個國家的分析，城鄉居民的收入比率一般低于1.5：1，極少超過2：1。如果考慮到各種補貼，勞保福利和社會保障等各種因素，據有關專家估計，目前我國的城鄉居民收入差別大約為4：1。[1]而且這種差距還在不斷擴大。

造成這種現象的主要原因之一就是農村信息化建設嚴重滯后于城市信息化建設。俗話說“要致富，先修路”，農村信息化的作用主要體現在三個方面：擴展了農村居民的視野；促進了農業的發展，將農作物的生產和市場的需求有效地聯系起來：使得農業乃至于整個國家經濟結構都發生重大的變化。那么，農村信息化都包含哪些內容呢？

1.信息化內涵及其內容

1.1信息化內涵

最初的信息化概念是從社會產業結構演進的角度所提出的，按照當時日本專家學者的理解，所謂信息化，指的是從物質生產占主導地位的社會向信息產業占主導地位的社會發展的過程。。

隨著信息化實踐的發展，信息化對社會進步的意義已得到廣泛的認同，人們對信息化概念的認識也在逐步深化和豐富。。到90年代，國內外關于信息化的定義已呈現出百家爭鳴，百花齊放的局面。比較有代表性的是1993年11月，中國社會科學院與“21世紀電訊、信息與經濟合作組織(TIDE2000)”在北京召開的一次大規模、高層次的“信息化與經濟發展國際研討會”。與會的國內外代表就信息化的含義進行了熱烈的討論，最后該次大會歸納出信息化的五種觀點。[2]

1.1.1信息化是指通訊現代化、計算機化和行為合理化的總稱。行為合理化是指人類活動按公認的合理準則和規范進行；通訊現代化是指社會活動中的信息交流基于現代通信技術基礎上進行的過程；計算機化是社會組織和組織間信息的產生、存儲、處理(或控制)、傳遞等廣泛采用先進計算機技術和設備管理的過程。

1.1.2信息化不僅要求計算機化，而且要求通信現代化和網絡技術的現代化，即涉及三個“C”(Computer, Communication, Control)，所以，信息化的概念不能僅僅局限于計算機化，如果沒有通信技術和網絡服務的現代化，就無法實現信息化，從而現代化也無法實現。

1.1.3電子信息技術在通信、網絡管理和計算機運用中出現了“匯流”(Convergence)的趨勢。信息技術的匯流，即交換與傳輸的數字化、計算機通信和網絡管理技術的發展、網絡智能的分散化以及以計算機為基礎的具有高附加值的電信和信息服務，是當今信息化社會的主要內容和進入信息現代化的主要標志之一。

1.1.4信息化從內涵的角度考察，包括多個層次，一方面指信息技術的利用非常廣泛，信息概念深入人心，另一方面指信息技術產業的高度反戰，信息咨詢服務業的高度發達和完善；從外延的角度考察，它是指一個國家或地區的信息環境，只有建立在行進的信息技術產業、發達的信息服務業和完善的信息咨詢服務體系基礎上的信息環境，才能稱之為信息化環境。

1.1.5信息社會是信息產業高度發達且在產業結構中占據優勢的社會，而信息化是向信息社會前進的動態過程，它反映了從可觸摸的有形物質產品起主導作用向難以觸摸的信息產品起主導作用的根本性轉變。

目前，對于“信息化”這一概念較為普遍的觀點是：“信息化”是指普遍采用信息技術和電子信息裝備，建設先進的信息基礎設施、發展信息技術及產業，更有效地開發和利用信息資源，使信息產品及服務在經濟發展中的地位逐步提高，直到占據主導地位，從而加快經濟發展和社會進步，把現階段工業社會或農業社會狀態推進到嶄新的信息社會發展狀態的過程。簡言之，“信息化”就是把現階段社會推進到信息社會的過程。

1.2信息化的內容

1.2.1裝備信息化。即各級組織、機構、團體、單位越來越多地把計算機設備、通信設備、網絡設備等應用于作業系統，輔助作業順利、高效地完成。

1.2.2信息技術應用化。即主動采用信息技術，如信息獲取技術—傳感技術、遙測技術；信息傳輸技術—光纖技術、紅外技術、激光技術；信息處理技術—控制技術、自動化技術等，以改進作業流程，將作業的完成質量推向更高的層次。

1.2.3信息內容數字化。即將各類信息的開發提到一個前所未有的高度。一方面將設計信息、生產信息、經營信息、管理信息等各類作業系統信息生成和整理出來，另一方面將上述各類信息規范化、數據庫化，以利于查詢和管理。

1.2.4信息服務完善化。無論是系統內部還是外部都建立起信息服務體系。比如聯機服務、咨詢服務、系統集成等，通過信息服務將信息設備、信息技術、信息內容組成一個整體，使其發揮“整體大于各部分之和”的功效。

1.2.5信息人才遞增化。。即各級組織、機構將日益加強對信息人才的培養和重視，使信息人才的比例不斷增加、結構不斷合理。

1.2.6信息投資傾斜化。即每年的財政預算或投資計劃中，對信息化實施投資傾斜政策，重點支持信息人才的培養、信息設備的裝備、信息技術的應用、信息內容的開發和信息服務體系的完善，有目的有計劃地推進信息化建設。

1.2.7信息政策健全化。即政府各級組織制定各項規章、制度、條例，并使這些政策逐步完善、配套、不留漏洞，為各項信息工作提供指導和規范。

2.農村信息化體系理論模型

農村信息化是指在農村生產與生活中，充分利用現代信息處理手段和網絡通信技術，將農村中的各種信息資源加以整合并充分利用，從而提高農村運行效率，提高農村人民生活水平，促進農村經濟、社會經濟全面發展。

結合中國農村信息化實踐的實際和特點，在參考汪向東(1998)[3]提出的信息化模型的基礎上，本文提出農村信息化體系及理論模型。

圖2-1農村信息化體系理論模型

此模型分為三個層次：信息化基礎設施層、信息服務支持層、信息應用層。信息化基礎設施層包括信息網絡的建設、數據庫以及網站等的建設；信息服務支持層包括信息化所需要的信息資源的支持、信息技術、信息化所需要的各種政策環境以及人才隊伍等；信息應用層表示的是應用實效，它包括根據信息確定市場需求、選擇產品生產與供應等各個方面，這是農村信息化效果的具體體現。

其中，信息化基礎設施建設好比農村信息化中的“硬件”，信息服務支持體系就好比農村信息化中的“軟件”。“硬件”建設和“軟件”建設相互制約、相互影響，只有協調處理好，才能有利于農村信息化的建設。農村信息化建設是對農村的一次革命，是對農村舊思想、生活方式、文化習俗等的一次大變革。忽視了“硬件”建設，“軟件”建設就是一句空話；片面地追求“硬件”建設，忽視“軟件”建設，這樣的農村信息化只能是形式主義、徒有其表，違背了農村信息化建設的真正目的。因此，農村信息化建設中必須“軟”“硬”兼施，決不能單純把農村信息化理解為只是信息基礎設施建設，從而把精力和重點只放在搞農村信息高速路、架設網絡等硬件建設上。“軟”“硬”結合、雙管齊下才能保證農村信息化建設的成效。

[1]宋洪遠，龐麗華，趙長保：《統籌城鄉，加快農村經濟社會發展——當前的農村問題和未來的政策選擇》 (第二版)，中國財政經濟出版社，2004年版，第12－17頁。

[2]汪向東：信息化——中國21世紀的選擇[M]，社會科學文獻出版社，1998年，第4-6頁。

[3] 汪向東：信息化——中國21世紀的選擇[M]，社會科學文獻出版社，1998年，第16-19頁。