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关键字蜜罐,交互性,入侵检测系统,防火墙
1引言
现在网络安全面临的一个大问题是缺乏对入侵者的了解。即谁正在攻击、攻击的目的是什么、如何攻击以及何时进行攻击等,而蜜罐为安全专家们提供一个研究各种攻击的平台。它是采取主动的方式,用定制好的特征吸引和诱骗攻击者,将攻击从网络中比较重要的机器上转移开,同时在黑客攻击蜜罐期间对其行为和过程进行深入的分析和研究,从而发现新型攻击,检索新型黑客工具,了解黑客和黑客团体的背景、目的、活动规律等。
2蜜罐技术基础
2.1蜜罐的定义
蜜罐是指受到严密监控的网络诱骗系统,通过真实或模拟的网络和服务来吸引攻击,从而在黑客攻击蜜罐期间对其行为和过程进行分析,以搜集信息,对新攻击发出预警,同时蜜罐也可以延缓攻击和转移攻击目标。
蜜罐在编写新的IDS特征库、发现系统漏洞、分析分布式拒绝服务(DDOS)攻击等方面是很有价值的。蜜罐本身并不直接增强网络的安全性,将蜜罐和现有的安全防卫手段如入侵检测系统(IDS)、防火墙(Firewall)、杀毒软件等结合使用,可以有效提高系统安全性。
2.2蜜罐的分类
根据蜜罐的交互程度,可以将蜜罐分为3类:
蜜罐的交互程度(LevelofInvolvement)指攻击者与蜜罐相互作用的程度。
⑴低交互蜜罐
只是运行于现有系统上的一个仿真服务,在特定的端口监听记录所有进入的数据包,提供少量的交互功能,黑客只能在仿真服务预设的范围内动作。低交互蜜罐上没有真正的操作系统和服务,结构简单,部署容易,风险很低,所能收集的信息也是有限的。
⑵中交互蜜罐
也不提供真实的操作系统,而是应用脚本或小程序来模拟服务行为,提供的功能主要取决于脚本。在不同的端口进行监听,通过更多和更复杂的互动,让攻击者会产生是一个真正操作系统的错觉,能够收集更多数据。开发中交互蜜罐,要确保在模拟服务和漏洞时并不产生新的真实漏洞,而给黑客渗透和攻击真实系统的机会。
⑶高交互蜜罐
由真实的操作系统来构建,提供给黑客的是真实的系统和服务。给黑客提供一个真实的操作系统,可以学习黑客运行的全部动作,获得大量的有用信息,包括完全不了解的新的网络攻击方式。正因为高交互蜜罐提供了完全开放的系统给黑客,也就带来了更高的风险,即黑客可能通过这个开放的系统去攻击其他的系统。
2.3蜜罐的拓扑位置
蜜罐本身作为一个标准服务器对周围网络环境并没有什么特别需要。理论上可以布置在网络的任何位置。但是不同的位置其作用和功能也是不尽相同。
如果用于内部或私有网络,可以放置在任何一个公共数据流经的节点。如用于互联网的连接,蜜罐可以位于防火墙前面,也可以是后面。
⑴防火墙之前:如见图1中蜜罐(1),蜜罐会吸引象端口扫描等大量的攻击,而这些攻击不会被防火墙记录也不让内部IDS系统产生警告,只会由蜜罐本身来记录。
因为位于防火墙之外,可被视为外部网络中的任何一台普通的机器,不用调整防火墙及其它的资源的配置,不会给内部网增加新的风险,缺点是无法定位或捕捉到内部攻击者,防火墙限制外向交通,也限制了蜜罐的对内网信息收集。
⑵防火墙之后:如图1中蜜罐(2),会给内部网带来安全威胁,尤其是内部网没有附加的防火墙来与蜜罐相隔离。蜜罐提供的服务,有些是互联网的输出服务,要求由防火墙把回馈转给蜜罐,不可避免地调整防火墙规则,因此要谨慎设置,保证这些数据可以通过防火墙进入蜜罐而不引入更多的风险。
优点是既可以收集到已经通过防火墙的有害数据,还可以探查内部攻击者。缺点是一旦蜜罐被外部攻击者攻陷就会危害整个内网。
还有一种方法,把蜜罐置于隔离区DMZ内,如图1中蜜罐(3)。隔离区只有需要的服务才被允许通过防火墙,因此风险相对较低。DMZ内的其它系统要安全地和蜜罐隔离。此方法增加了隔离区的负担,具体实施也比较困难。
3蜜罐的安全价值
蜜罐是增强现有安全性的强大工具,是一种了解黑客常用工具和攻击策略的有效手段。根据P2DR动态安全模型,从防护、检测和响应三方面分析蜜罐的安全价值。
⑴防护蜜罐在防护中所做的贡献很少,并不会将那些试图攻击的入侵者拒之门外。事实上蜜罐设计的初衷就是妥协,希望有人闯入系统,从而进行记录和分析。
有些学者认为诱骗也是一种防护。因为诱骗使攻击者花费大量的时间和资源对蜜罐进行攻击,从而防止或减缓了对真正系统的攻击。
⑵检测蜜罐的防护功能很弱,却有很强的检测功能。因为蜜罐本身没有任何生产行为,所有与蜜罐的连接都可认为是可疑行为而被纪录。这就大大降低误报率和漏报率,也简化了检测的过程。
现在的网络主要是使用入侵检测系统IDS来检测攻击。面对大量正常通信与可疑攻击行为相混杂的网络,要从海量的网络行为中检测出攻击是很困难的,有时并不能及时发现和处理真正的攻击。高误报率使IDS失去有效的报警作用,蜜罐的误报率远远低于大部分IDS工具。
另外目前的IDS还不能够有效地对新型攻击方法进行检测,无论是基于异常的还是基于误用的,都有可能遗漏新型或未知的攻击。蜜罐可以有效解决漏报问题,使用蜜罐的主要目的就是检测新的攻击。
⑶响应蜜罐检测到入侵后可以进行响应,包括模拟回应来引诱黑客进一步攻击,发出报警通知系统管理员,让管理员适时的调整入侵检测系统和防火墙配置,来加强真实系统的保护等。
4蜜罐的信息收集
要进行信息分析,首先要进行信息收集,下面分析蜜罐的数据捕获和记录机制。根据信息捕获部件的位置,可分为基于主机的信息收集和基于网络的信息收集。
4.1基于主机的信息收集
基于主机的信息收集有两种方式,一是直接记录进出主机的数据流,二是以系统管理员身份嵌入操作系统内部来监视蜜罐的状态信息,即所谓“Peeking”机制。
⑴记录数据流
直接记录数据流实现一般比较简单,主要问题是在哪里存储这些数据。
收集到的数据可以本地存放在密罐主机中,例如把日志文件用加密技术放在一个隐藏的分区中。本地存储的缺点是系统管理员不能及时研究这些数据,同时保留的日志空间可能用尽,系统就会降低交互程度甚至变为不受监控。攻击者也会了解日志区域并且试图控制它,而使日志文件中的数据不再是可信数据。
因此,将攻击者的信息存放在一个安全的、远程的地方相对更合理。以通过串行设备、并行设备、USB或Firewire技术和网络接口将连续数据存储到远程日志服务器,也可以使用专门的日志记录硬件设备。数据传输时采用加密措施。
⑵采用“Peeking”机制
这种方式和操作系统密切相关,实现相对比较复杂。
对于微软系列操作系统来说,系统的源代码是很难得到,对操作系统的更改很困难,无法以透明的方式将数据收集结构与系统内核相结合,记录功能必须与攻击者可见的用户空间代码相结合。蜜罐管理员一般只能察看运行的进程,检查日志和应用MD-5检查系统文件的一致性。
对于UNIX系列操作系统,几乎所有的组件都可以以源代码形式得到,则为数据收集提供更多的机会,可以在源代码级上改写记录机制,再重新编译加入蜜罐系统中。需要说明,尽管对于攻击者来说二进制文件的改变是很难察觉,一个高级黑客还是可能通过如下的方法探测到:
·MD-5检验和检查:如果攻击者有一个和蜜罐对比的参照系统,就会计算所有标准的系统二进制文件的MD-5校验和来测试蜜罐。
·库的依赖性和进程相关性检查:即使攻击者不知道原始的二进制系统的确切结构,仍然能应用特定程序观察共享库的依赖性和进程的相关性。例如,在UNIX操作系统中,超级用户能应用truss或strace命令来监督任何进程,当一个象grep(用来文本搜索)的命令突然开始与系统日志记录进程通信,攻击者就会警觉。库的依赖性问题可以通过使用静态联接库来解决。
另外如果黑客攻陷一台机器,一般会安装所谓的后门工具包,这些文件会代替机器上原有的文件,可能会使蜜罐收集数据能力降低或干脆失去。因此应直接把数据收集直接融入UNIX内核,这样攻击者很难探测到。修改UNIX内核不象修改UNIX系统文件那么容易,而且不是所有的UNIX版本都有源代码形式的内核。不过一旦源代码可用,这是布置和隐藏数据收集机制有效的方法。
4.2基于网络的信息收集
基于主机的信息收集定位于主机本身,这就很容易被探测并终止。基于网络的信息收集将收集机制设置在蜜罐之外,以一种不可见的方式运行,很难被探测到,即使探测到也难被终止,比基于主机的信息收集更为安全。可以利用防火墙和入侵检测系统从网络上来收集进出蜜罐的信息。
⑴防火墙
可以配置防火墙记录所有的出入数据,供以后仔细地检查。用标准文件格式来记录,如Linux系统的tcpdump兼容格式,可以有很多工具软件来分析和解码录制的数据包。也可以配置防火墙针对进出蜜罐数据包触发报警,这些警告可以被进一步提炼而提交给更复杂的报警系统,来分析哪些服务己被攻击。例如,大部分利用漏洞的程序都会建立一个shell或打开某端口等待外来连接,防火墙可以记录那些试图与后门和非常规端口建立连接的企图并且对发起源的IP告警。防火墙也是数据统计的好地方,进出数据包可被计数,研究黑客攻击时的网络流量是很有意义的。
⑵入侵检测系统
网络入侵检测系统NIDS在网络中的放置方式使得它能够对网络中所有机器进行监控。可以用HIDS记录进出蜜罐的所有数据包,也可以配置NIDS只去捕获我们感兴趣的数据流。
在基于主机的信息收集中,高明的入侵者会尝试闯入远程的日志服务器试图删除他们的入侵记录,而这些尝试也正是蜜罐想要了解和捕获的信息。即使他们成功删除了主机内的日志,NIDS还是在网内静静地被动捕获着进出蜜罐的所有数据包和入侵者的所有活动,此时NIDS充当了第二重的远程日志系统,进一步确保了网络日志记录的完整性。
当然,不论是基于误用还是基于异常的NIDS都不会探测不到所有攻击,对于新的攻击方式,特征库里将不会有任何的特征,而只要攻击没有反常情况,基于异常的NIDS就不会触发任何警告,例如慢速扫描,因此要根据蜜罐的实际需要来调整IDS配置。
始终实时观察蜜罐费用很高,因此将优秀的网络入侵检测系统和蜜罐结合使用是很有用的。
4.3主动的信息收集
信息也是可以主动获得,使用第三方的机器或服务甚至直接针对攻击者反探测,如Whois,Portscan等。这种方式很危险,容易被攻击者察觉并离开蜜罐,而且不是蜜罐所研究的主要范畴。
5蜜罐的安全性分析
5.1蜜罐的安全威胁
必须意识到运行蜜罐存在的一定的风险,有三个主要的危险是:
⑴未发现黑客对蜜罐的接管
蜜罐被黑客控制并接管是非常严重的,这样的蜜罐已毫无意义且充满危险。一个蜜罐被攻陷却没有被蜜罐管理员发现,则蜜罐的监测设计存在着缺陷。
⑵对蜜罐失去控制
对蜜罐失去控制也是一个严重的问题,一个优秀的蜜罐应该可以随时安全地终止进出蜜罐的任何通讯,随时备份系统状态以备以后分析。要做到即使蜜罐被完全攻陷,也仍在控制之中。操作者不应该依靠与蜜罐本身相关的任何机器。虚拟机同样存在危险,黑客可能突破虚拟机而进入主机操作系统,因此虚拟蜜罐系统的主机同样是不可信的。
失去控制的另一方面是指操作者被黑客迷惑。如黑客故意制造大量的攻击数据和未过滤的日志事件以致管理员不能实时跟踪所有的活动,黑客就有机会攻击真正目标。
⑶对第三方的损害
指攻击者可能利用蜜罐去攻击第三方,如把蜜罐作为跳板和中继发起端口扫描、DDOS攻击等。
5.2降低蜜罐的风险
首先,要根据实际需要选择最低安全风险的蜜罐。事实上并不总是需要高交互蜜罐,如只想发现公司内部的攻击者及谁探查了内部网,中低交互的蜜罐就足够了。如确实需要高交互蜜罐可尝试利用带防火墙的蜜网而不是单一的蜜罐。
其次,要保证攻击蜜罐所触发的警告应当能够立即发送给蜜罐管理员。如探测到对root权限的尝试攻击就应当在记录的同时告知管理员,以便采取行动。要保证能随时关闭蜜罐,作为最后的手段,关闭掉失去控制的蜜罐,阻止了各种攻击,也停止了信息收集。
相对而言保护第三方比较困难,蜜罐要与全球的网络交互作用才具有吸引力而返回一些有用的信息,拒绝向外的网络交通就不会引起攻击者太大的兴趣,而一个开放的蜜罐资源在黑客手里会成为有力的攻击跳板,要在二者之间找到平衡,可以设置防火墙对外向连接做必要的限定:
⑴在给定时间间隔只允许定量的IP数据包通过。
⑵在给定时间间隔只允许定量的TCPSYN数据包。
⑶限定同时的TCP连接数量。
⑷随机地丢掉外向IP包。
这样既允许外向交通,又避免了蜜罐系统成为入侵者攻击他人的跳板。如需要完全拒绝到某个端口的外向交通也是可以的。另一个限制方法是布置基于包过滤器的IDS,丢弃与指定特征相符的包,如使用Hogwash包过滤器。
6结语
蜜罐系统是一个比较新的安全研究方向。相对于其它安全机制,蜜罐使用简单,配置灵活,占用的资源少,可以在复杂的环境下有效地工作,而且收集的数据和信息有很好的针对性和研究价值。既能作为独立的安全信息工具,还可以与其他的安全机制协作使用,取长补短地对入侵进行检测,查找并发现新型攻击和新型攻击工具。
蜜罐也有缺点和不足,主要是收集数据面比较狭窄和给使用环境引入了新的风险。面对不断改进的黑客技术,蜜罐技术也要不断地完善和更新。
参考文献
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智能化的交通管理系统组成如下,这些系统之间都是相互联系、相互作用的关系,缺少任何一个系统环节都无法实现系统的稳定运行。(1)交通信号控制系统;(2)闭路电视交通监视系统;(3)交通信息采集处理系统;(4)车辆定位系统;(5)交通诱导信息系统;(6)交通管理地理信息系统;(7)交通信息系统;(8)信息移动查询系统。智能化交通管理系统的主要功能是:对道路交通的实时运行信息进行采集、分析及处理,并将处理后的信息实时传输到交通管理控制中心,以实现对道路交通运行进行有效调度,保证道路交通畅通无阻。通过及时道路交通信息,尤其是车流量大、车辆易拥堵路段,可采取相应的疏导措施,引导司机驾驶行为,避免发生交通事故。通过交通信息数据库对道路交通运行状态进行评价,对道路交通的未来发展态势进行预测和预报,为道路交通管理规划工作提供重要参考依据。
2视频采集技术及其特点
因环形线圈检测器具有稳定的可靠性和高质量的精密度等优点,被广泛应用于交通检测系统中。但随着应用的广泛化和普遍化,环形线圈的缺点也逐渐暴露出来:(1)环形线圈运行过程中出现故障维修和维护需要花费的成本比较高;(2)环形线圈对混合交通车流不能进行准确的检测,检测结果存在很高的不确定性;(3)环形线圈针对不同的路况信息,检测结果有较大差异,尤其对于复杂路况往往检测功能发挥欠佳。随着科技的发展,视频检测技术的出现有效的解决了以上缺点。利用计算机视觉技术和图像处理技术,并结合现代通信手段和数字化手段,视频采集技术通过摄像机对多个车道的车辆进行跟踪,定位,拍摄,将获得的相关车辆信息(如车型、车流量、车速等)进行图像数字化处理,再对信息进行分区处理,最后经过特征提取和检测分类,将所收集的数据反馈给交通信息数据库。数据库依据所得到的相关车辆的信息来辨认车辆。采用这种技术不仅可以获得多个区域的交通车辆图像信息,还可以对覆盖区域的路面交通状况做出全面精准的判断。视频采集的技术特点主要以下几方面:(1)视频采集装置安装施工便利,不会因为施工而影响道路交通系统的正常运行;(2)不会因为施工而对道路的相关设施造成破坏;(3)可实现多车道的信息采集;(4)具有良好的扩展性,能有效提高道路交通系统运行效率;(5)可以实现对车流量信息进行实时监测,统计和区分等一系列步骤;(6)对所采集到的数据进行检测和识别,并实现对异常交通状况的紧急报警。
3视频采集技术在智能交通管理系统中的应用
3.1视频采集技术应用于交通信号控制系统
依靠采集数据控制交通流,使得交通信号控制系统能够通过相关路段设置的视频车辆检测器来获取交通参数。信号控制机对参数进行接收并加以处理,进一步分析改路段的实际交通运行状况,并以此为依据在有效地时间内自动的选择出符合该地面路况的交通信号控制方案。通过这种方式对路面交通视频进行采集,如车辆流量,然后采用合理的疏导手段和措施对交通进行控制,可大大地提高了道路交通运输效率。交通信号控制系统具有数据采集功能和对交通流组织控制作用,是智能交通管理系统的最为重要的子系统之一。交通信号控制系统采用的视频技术实现对道路交通信号的采集,是在交通路段的关键位置(路口),设置视频车辆检测器对该路段的交通断面参数进行采集,然后将这些参数传输到信号控制机,经信号控制机处理后制定出科学性的交通信号控制方案,实现交通系统正常运行。
3.2视频采集技术应用于交通动态信息采集系统
城市交通检测中心普遍采用以视频采集技术为主的方式来采集交通动态信息,这样可以更加合理的管理交通运行状况。通过光纤网络将视频交通信息采集系统与环形线圈采集系统,超声波交通信息采集系统等结合在一起,通过运用多路协议转换器将综合交通动态信息存入数据库,用以指导道路交通的畅通运行。为了更好地评估交通工程和交通管理措施,为今后交通规划提供决策依据,城市交通管理部门都需要安装交通动态信息采集系统采集交通动态信息,交通动态信息采集系统可以以视频技术为主,结合其他采集技术来完成交通动态信息采集任务。
3.3视频采集技术应用于检测交通安全
视频采集技术在交通安全方面有两个应用方向:①视频采集技术对道路交通事故进行采集,及时将采集到的信息反馈至交通管理部门,以提升事故现场处理的效率;②对道路拥堵信息进行采集,便于交通管理部门及时疏导交通。
4结语
一、电力信息采集系统
电力信息采集业务是对用户的用电信息进行采集、监测和处理,实现用户用电信息计量异常监测以及用户用电信息采集、分析和管理,同时也让电能质量被实时监控等,在用户服务、市场管理、电费实时结算等多方面提供实时、可靠的数据。电力用电信息采集系统分主站层、通信信道层和采集设备层三层。[1]主站与其他应用系统和公网信道是由防火墙分离开来,单独组网。在主站层里有前置采集平台、营销采集业务应用以及数据库管理三部分组织。前置采集平台管理和调查各种与终端的远程通信;营销采集业务应用让系统的各部分应用功能得到充分得到充分发挥;数据库管理实现用电终端的用电信息有效管理,并担负起协议解析职责。实现这三种功能,需要由前置采集服务器、营销系统服务器以及相关的网络设备组成主站网络的物理结构。采集设备层的主要任务是收集和提供整个系统的原始用电信息,是整个系统的底层,又分为计量设备层、终端子层两个子层,分别负责实现电能计量和数据输出和收集用户计量设备的信息、处理和冻结相关数据,并实现与上层主站的交互等。而主站层和采集设备层之间的最重要使是通信信道,为主站和终端信息交互提供平台。目前有230MHz电力无线专网、GPRS/CDMA无线公网以及光纤专网等通信信道,而无线技术的应用更能满足系统需要,其可靠性和稳定性成了当前的研究重点。用电信息釆集系统主要有五大功能,分别是系统数据采集、系统接口、运行维护管理、数据管理及控制和综合应用。数据采集主要是根据业务要求编制自动采集任务,例如任务类型和名称、采集周期和群组、正常补采次数以及执行优先级等信息,对任务执行情况进行管理;系统接口主要是与其他应用系统进行连接;运行维护管理功能是对密码、权限、档案、通信与路由、终端、运行状况、故障记录、报表等方面的内容进行有效管理;数据管理及控制功能包括对数据的计算、检查、分析、存储等内容进行管理以及对电量、功率、费率、电缆催收等内容进行控制;综合应用功能主要是提供异常用电分析、有序用电管理、自动抄表管理、用电分析、电能质量数据统计等服务。用电信息采集首先由主站对集体终端进行对时,统一时间后终端进行采集工作状态,按设定的时间间隔进行定时抄表、存储并通过无线信道传数据到后台,如无线信道不稳定时,后台会自动再次生成相应的补救命令追补数据,最后后台对数据进行处理。整个采集过程,业务通信具有整点时刻定时抄表,重传补数的特点,保证在业务通信失败的情况下还可以再次重新传采集数据,实现信息采集可靠性。
二、无线通信信道技术特点与数据丢失规律分析
1.无线通信信道技术的特点利用信道的统计特征进行分析是无线通信信道技术的重要特征之一。无线通信信道分为小尺度衰落和大尺度衰落两种衰落大体。小尺度传播是指信号在短时间内瞬间产生的变化,而大尺度传播指的是在相关长的一段时间内信号平均功率的变化。信道的相位、振幅会受到多径传播和多普勒频移两者的影响,产生信号频散和时间选择性衰落。衰落也根据大小将小尺度衰落分为选择性频率衰落和平坦衰落。在电力系统无线通信应用中通常有如高斯噪声、白噪声、窄带高斯噪声等多种噪声陪随着信号的传输,短时衰减是他们其中最大的特点,最大可以达到60~70dB。无线通信信道技术噪声有突发性的脉冲噪声、自然噪声、同步周期性脉冲的噪声、异步周期性脉冲的噪声。突发性的脉冲噪声顾名思义是指网络上开关的操作或者发生闪电时产生一系列脉冲噪声影响到非常宽的频带,以致脉冲噪声密度比背景噪声的功率谱密度高出50dB;自然噪声即是指如闪电、雷击、电焊等自然界各种各校的电磁波造成的自然噪声;同步周期性脉冲的噪声是电力设备按照50Hz或者100Hz来工作的频率产生的脉冲,功率随频率增加而减少;异步周期性脉冲的噪声是由于大功率电器的开关发生周期星的开闭动作导致噪声产生,重复率主要集中50~200范围之内。2.电力无线通信数据丢失规律不同地区电力负荷的特性不同,影响电力负荷的因素也不完全相同。[2]电力用电信息采集业务的主要任务是对居民用电信息进行采集与监控,无线通信往往会受到电磁干扰的影响。对用电信息采集无线通信网络进行数据分析,指在根据电磁干扰造成数据丢失规律,结合信息采集业务的应用环境特点,调整选用合适的控制策略,以保证用信息采集业务的可靠性。分析数据丢失规律,首先要统计出24小时内居民用电负荷与时间的关系特性,并结合用电负荷量得出阶梯奖业务量模型,再根据模式作出规律性变化分析。在统计电力用户用电负荷状况时,节选广州某居民区生活和工作用电负荷24小时规律变化为例,通过采样、统计、整理得出一天内的用电负荷曲线,如图1所示:其中,负荷比值=瞬时负荷量/24小时平均负荷量。由图1可以看出,01:00~05:00时间段为居民的休息时间,全天进行用电量低谷;05:00~08:00时间段,居民起床、做饭、上班等,用电量略有所回升;08:00~12:00时间段为居民上班时间,使用各种电器设备,用电量明显上升,而12:00~13:00为午餐午休时间,用电量随着部分活动的停止而呈小幅下降;13:00~18:00又进入工作期间,用电量也相应上升;18:00~20:00时间段是居民回家做饭时间,用电量逐渐增加;20:00~23:00时间是大多数人在家休息,如电视、空调等大功率电器大幅启动,多数娱乐场所也进行一天的高峰,此时处于用电高峰期,在21:00附近进入一天用电最高峰,随后便有所下降,至24时多数居民已休息,用电量又逐渐步入一天的低谷。电力无线通信数据丢失率与电磁干扰因素呈正相关关系,一般而已,电磁干扰因素越大,电力无线通信信道数据据丢失率就越大。结合居民用电负荷曲线,将一天分成五个时间段,依次为K23:00-6:00;K6:00-12:00;K12:00-18:00;K18:00-20:00;K20:00-23:00。五个时间段的居民用电量呈递增趋势,设20:00的用电负荷比值为K20:00,那么K20:00-23:00段的平均负荷比值为:K20:00-23:00=(K20:00+K21:00+K22:00)/3同理可求得其他四个时间段的平均负荷比值,可以得到五个级别的通信数据丢失率阶梯模型,可以总结电力无线通信数据丢失规律是随着用电量的变化而变化。在接入过程中应当充分根据此规律的特点而设计不同的控制方式,从而最大限制提高无线资源的利用率。
三、无线通信技术在系统中的应用
用电信息采集系统通信分为有线通信和无线通信。无线通信又分为无线专网和无线公网。一般而言,变电站采集终端采用有线的光纤通信方式,保证采集实时性强;高压客户采用230MHz专网或无线公网方式;而低压客户几乎都是采用无线公网通信方式。由于居民用电信息采集中,一个公用配变电下有大量的电力用户,而且具有用电容量小、计量点分散等特点,本地信道方式将大量的电力用户信息集中再往系统主站传输是一个低成本的无线通信技术应用方式。因此,用电信息采集系统无线技术的应用主要介绍微功率无线通信、低压窄带电力线载波、低压宽带电力线载波三种本地信道通信方式的应用。[3]微功率无线通信是指采用WSN(WirelessSensorNetworks)技术的无线通信方式。WSN是一系列微功率通信的总称,综合了嵌入式系统技术、传感器技术、网络无线通信技术、分布式信息处理技术等,通信微型传感器节点对用户进行实时的感知和监控,利用每个传感器具有无线通信功能组建成一个无线网络,将数据传输到监控中心,非常适用于低成本、测量点多、范围分散的低压场合。应用WSN技术克服了传统数据对点无线传输模式的局限性,自组织性、拓扑结构动态性、网络分布式特性等较为明显,而且通信能力、抗干扰能力都比较强,无需要安装,功耗低,具有很强的成本优势。无线数据支持双向传输,既可以上传电能表的数据,又可以接收集中器下发的命令,还可以中继来自其他节点数据。通信流程如图2所示:电能表通过无线采集节点传输到中继节点,并由集中器进行处理。集中器下发命令数据,目标无线采集节点就会通过多个中继节点收到命令,甚至可以直接收到,然后转发给电能表。还也可以利用无线网络实时性强的优点,将突发事件通过无线节点主动上传到后台,有效地实现故障报警、实时监控、防窃电。对于测量点相对分散、集中装表、用户负载变化大、载波不稳定等场合非常适用。低压窄带电力线载波通信指的是载波信息范围限制在500kHz以内的低压电力线载波通信。配电线主要用于传输50Hz大功率电力,配电线连接各种设备将会影响到传输的通信信号,特别是近年来变频家用电器大量使用,对信道的稳定性造成巨大的干扰,主要表现为阻抗不稳定、噪声显著、信号衰减严重,并且这两个因素随着时间和频率变化而变化。窄带载波通信技术可以双向传输,不再需要另外通信线路,具有较强的适应性,而且具有容易安装的特点,对于低压用户数据采集是个很好的应用。但其数据传输速率较低,容易受到噪声大、信号衰减的影响,在通信可靠性方面还存在着一定的技术障碍。因此,在应用时应当利用软硬件技术结合,完成组网优化窄带载波通信,对于一些用电负载特性变化较小、电能表分散布置困难的区域具有一定的应用价值。宽带电力线载波系统工作在1~40MHz频率范围,成功避开了kHz频段带来的干扰,并通过扩频调制或者正交方式来获得兆级以上的传输速率。这种电力线宽带通信调制技术把信道带宽分成N个正交的子信道,每个子信道呈现相对性和平坦特性,将这些子信道看成理想信息。由于低压台区电力线上的高频传输信号往往会衰减得比较快,需要通过时分中继、自动中继、频分中继和智能路由计算等多项技术手段实现整个低压电力通信网络重构并通信。这种通信技术具有较高的抗干扰能力,适应性强,可以同时承载多个业务并对各个任务进行并发处理。同时有单跳通信距离受限、信号衰减大等局限性。在应用时还需要采用路由、中继等行之有效的优化措施。根据宽带载波的短距离和少分支特性,应当重点应用于城乡公变区供电区域、电表集中安装居民区等,电能表数据采集效果和经济性均优于其他的抄表方式。
四、结语
1.1系统的整体结构设计整个系统采用了模块化的设计,各模块布局合理,整体的结构紧凑。主要功能是数据的传输和程序下载,USB转TTL模块的作用是给单片机供电以及上位PC机和下位单片机之间的电平转换,其原理图如图1所示。单片机与PC机是使用USB转TTL模块进行串口通信,它可以将USB虚拟成一个串口,解决笔记本电脑用户无串口的烦恼。此模块传输速度、传输准确性都满足实验需求,而且价格便宜,使用方便。
1.2系统各部分的功能介绍模拟信号采集部分的目的是为了采集所需要的原始的数据,即本系统中所需要的电压和电流。下位机以AT89C52RC单片机为控制单元,16路A/D转换芯片AD7705采集电压和电流信号转换为相应的数字信号,便于单片机后续的处理并以一定的协议将数据通过串口发送至PC机,最终通过运行在上位PC机的程序对接收到的数字信号进行处理和显示。微控制器STC89C52RC以一定的的协议将数据通过串口发送至PC机。单片机的晶振电路和复位电路是单片机正常工作的先决条件。PC机通过串行USB转串口接收单片机发送的数据,并进行实时处理和显示。
2系统硬件部分设计
2.1MCU芯片的选择STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗和超强抗干扰的CMOS8位微控制器,采用经典的MCS-51内核,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。工作电压:5.5~3.3V(5V单片机)/3.8~2.0V(3V单片机)工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHZ,用户应用程序空间为8k字节。
2.2A/D转换器选择及采样设计模数转换器,是把经过与标准量(或参考量)比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器,简称ADC或A/D转换器。本系统模数转换器采用的是芯片AD7705,AD7705是AD公司推出的16位Σ-ΔA/D转换器,该转换器采用SPI兼容的三线串行接口,能够方便地与各种微控制器和DSP连接,也比并行接口方式大大节省了CPU的IO口,能直接将传感器测量到的多路微小信号进行AD转换。这种器件还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用[7]。本系统是采集两路信号(电压和电流),AD7705芯片精度为16位(Δ=(5/65536)V≈0.076mV,其精度满足实验需求),高精度A/D转换芯片AD7705有两个双端模拟信号输入通道,分辨率为16位无丢失代码,增益、信号极性以及更新速率等可由软件设置[8-10]。片内可编程增益放大器的增益范围为1~128,这使AD7705可与多种传感器直接相连,无须外接放大器,并且内置可编程的自校准电路,通过对零点和满度的校准,可有效去除零点漂移和增益误差的影响。接口为SPI串行总线,因而与单片机的接线大大减少,简化了硬件的设计。在测量电流时,我们对两种实验方案进行了比较,第一种是利用电流变送器进行电流的测量;第二种是利用采样电阻进行电流的测量。采用了第二套方案,原因是其价格低、精度满足实验要求。
3系统软件部分的设计
PC端主程序框架如图2所示。
3.1数据采集PC端软件设计PC端软件是基于MFC对话框进行程序的编写,其主要包括以下几部分:1.窗口界面的绘制(包括开始界面绘制、控件绘制、坐标系绘制、网格绘制、LIST表格绘制等);2.串口通信控件的连接、初始化和设置;3.数据库的嵌入(包括数据库的连接、读写、修改等);4.采集数据时的动态响应(包括动态图形绘制、动态数据表数据显示等)。
3.2界面介绍首先是开始界面,如图3所示。1.菜单栏区域:包括串口设置、开始采集、暂停、停止采集(同时关闭串口)四部分是本程序所有功能的体现;2.绘图区域:包括两个TABLE,一个是励磁电流不变、励磁电流变化两个子窗口。每个窗口中包含一个二维坐标系进行图形的绘制;3.数据表区域:包含一个LIST控件,对实时采集的数据进行显示;4.系统控制区域:与菜单栏区域功能相同,都是对采集整个过程进行控制,同时能够实时的对数据进行一个显示、也能够对偏差的数据进行手动删除,避免实验错误对绘制出的图像造成的影响,而影响实验效果。根据端口信息,选择串口端号,点击打开串口后,绿灯变为红灯,打开串口按钮变为灰色,表示串口已经连接,可以进行串口通信(即采集可以开始)。选择两种模式,“励磁电流不变”、“励磁电流变化”,并点击进入相应的子窗口。然后就可以进行采集。传输电流电压时,图像会实时显示,数据表也会同时显示。图5显示了励磁电流不变时,工作电流和霍尔电压之间的关系曲线。
4结论
电池管理系统多通道高精度数据采集电路具体设计方案如图1所示。图1中左侧是电池组检测的相关模拟量数据,包括12路单体电压数据、充放电2路电流数据、电池组工作温度及环境温度数据,这些数据对应的物理量可能是电压、电流、电阻,考虑到A/D转换只能以电压的形式实现模拟量的获取,因此相应的设计了信号转换电路,实现不同类型信号的电压转换;考虑到A/D转化模拟量量程的需求,设计了不同的信号放大电路;为了防止超量程的模拟量对A/D器件造成的影响,设计了对应的保护电路;为了防止干扰信号对数据准确性的影响,设计了滤波电路。16路电压模拟量产生后,A/D器件在MCU的控制下逐次对16个通道数据进行A/D转换,转换后的数字量用于实现对电池管理系统的SOC评估及其它管理工作。
2硬件电路设计
2.1动力电池电压信号检测电路设计
动力电池组是由众多单体电池串联而成。本设计中,选取12个单体电池串联而成的动力电池组,相应的就有12个电压模拟量信号。图2所示为电压采集电路设计。动力电池组中,各个动力电池串联而成。在地参考点的作用下,各个电池正负极对地参考电压近似比例增大,为实现输出的是电池电压,最有效的实现途径是借助由运算放大器“虚短”与“虚断”原理构成的减法电路。图2中,由双运放运算放大器LM358构建2级网络:第1级即为由R1~R4组建的差分放大电路形成减法电路,第2级构成电压跟随器,起到缓冲及隔离的作用。LM358使用单5V电源供电。
2.2动力电池双向电流检测电路设计
电池组在充放电过程中,由于只有一个充放电通道,理论上而言电流检测通道只有一个。根据电路理论电流在其参考方向下存在正负之分,因此必须单独设计充电电流、放电电流各自的检测信号。图3所示为集成的双向电流检测硬件电路设计。从电路中可以看出,该电路的设计非常类似于电气中的互锁电路。从采样电阻中采集的电阻两端电压在电阻分压网络下,产生不同的电压。结合运放的差分放大功能,分别引入LM358运算放大器的2组不同的运放输入端,由于引入同相输入端和反相输入端的电压不同,使得2组运放各自工作在线性工作区与非线性工作区中。当电池组中有任意方向的电流时,均会产生一组运放工作在线性放大区域产生对应的模拟电压信号同时另外一组运放工作在非线性区域而作为电子开关输出供电电源的参考地电压。在实际的电动汽车中,通常选用100AH的动力电池组为电动汽车提供动力源,这样,采样电阻的选择就有了依据。本设计中,选用0.05R/2W的采样电阻多个并联成0.01R的功率电阻作为充放电电流检测元件。
2.3动力电池组温度检测电路设计
温度检测保证电池组工作在可靠温度范围内而不引起电池故障,是电池管理系统中必不可少的有效组成部分。温度检测传感器选用PT100系列温度传感器。最新制造工艺出产的PT100体积小,精度高,比较适合应用在电池管理系统温度检测单元中。本设计中,选用三线式桥式测温电路,其最大优点在于将地线单独引出,参考电阻网络的地线电阻可以与PT100的地线电阻匹配,减小电阻差异带来的偏差问题,提高温度测量精度。其设计原理同电压采集电路基本相同。
3调试数据与分析
设计完毕后,对该套电池管理系统的硬件电路进行了制版调试。在解决了焊接遗留的硬件问题后,通过MCU的监测获取了大量数据。调试过程中某一时刻点的状态量。从测试数据可以看出,无论是电压、电流、还是温度,其相对误差都控制在1%以内,特别是电压检测数据,精度更是达到了3‰,这样的误差在电池管理系统误差允许范围之内,达到了电池管理系统数据采集前端模块硬件电路设计的目的。
4总结
(1)具有整体秩序感。为了创造出阅读视觉不易疲劳的简洁形态,高校教材书籍设计整体具有秩序感,赋予了各形态要素新的秩序。秩序化是一种视觉美,在一个统一的整体中,规范各种各样的设计要素。人的视觉总是想把握物体的全部,在看某一种形态的时候,沿着形态的主要运动方向,目光会不自觉的移动,从而使各个视觉连成了一个整体的形象。一旦视觉移动没有规律,就会导致心情烦躁,因此,高校书籍设计对各种设计要素进行了理性的组织,进行了有秩序的群化。有规律的引导读者视线的流动,产生了节奏和韵律,同时也使读者产生了愉悦的感觉。
(2)具有强烈的认同感。知觉审美过程中一个重要的部分就是认同感。书籍设计在为读者服务的同时,读者审美心理的认同感是被读者接受的设计关键。视觉具有很强的选择性,在情感上,不同的民族、时代和个人都具有产生共鸣和乐于接受的艺术形态。高校教材书籍的设计是根据书的内容和学生来定位自己的风格和形式的。因此,高校教材书籍设计能够得到学生的“偏爱”,学生会根据自己理想去完善、补缺和想象存在的不足。
(3)具有形态上的新奇感。学生对事物、形象、甚至周围的一切,都具有明显的求新心理,具有新奇感的书籍设计总是能够引起学生的关注,求新的心理反映在了学生的诸多方面,同时也影响到了高校教材读者和设计者的审美观。随着社会不断的发展,一些新的建筑、服装、图书等等,都层出不穷。时代的发展直接影响到了人们的审美情趣和评判标准,新的事物使人们产生了兴趣,因此,高校教材的书籍设计打破了固定书籍设计的定势,使人们产生了形态上的新奇感,给人耳目一新的感觉,满足了读者的审美欲望。
(4)具有动态时间感觉。书籍动态时间感表现早对图书翻阅的每一个瞬间。如封面、扉页等等的欣赏中。在这个动态中,书籍设计的每一个要素都影响着读者的视觉心理。如多侧面性、视觉的相继性等等。在《书籍装帧创意设计》中,邓中和指出:“为了把设计转化为‘完形’整体的能力,在书籍装帧设计中,要具备多侧面、复杂的、连续、相对独立的单位,要确立动态书的多侧面设计观。”因此,高校教材书籍设计要像景观设计那样,给人以明确的方向、统一的感觉,使迂回、循环形成视觉流程组织的空间,形成一整套完整而富有变化的序列空间,给人一种自由流动的连续空间感,就像乐曲一样,在翻阅中,使读者产生了音乐般的韵律感,诱导读者的视线循序渐进,让阅读空间成了时间性的审美过程。
2结语
1.1电子技术应用行业现状及发展趋势近年,重庆市电子信息产业快速地发展。2009年,电子信息产业销售收入就达863亿元,首次突破千亿大关,成为支柱产业之一。2010年,电子信息产业销售收入预计达1350亿元,比上年增长56.4%,2011年达3000亿元。目前,惠普、宏碁、富士康、英业达、广达、思科、中航等一大批项目入驻渝,未来几年,重庆将建成亚洲最大的笔记本电脑基地、亚洲半导体产业旗舰基地和中国西部领先软件及服务外包基地,电子信息产业销售收入达1万亿元,使其成为第一支柱产业。
1.2电子技术应用专业对应的职业岗位分析通过调研分析发现中、高级工及以上需求约占37%,中级工需求约占38%,初级工占25%。这说明了近年“招工难”现象,导致企业“饥不择食”,从全局看,企业提高对员工的技能要求是主流。另外,岗位需求较大的依次是生产装配、设备维护、产品测试、产品质检、市场营销。
1.3电子技术应用专业人才招聘渠道分析调研过程中,我们重点了解了企业中对应用电子专业人才的招聘渠道、时间、毕业生来源、录用优先考虑因素等情况。得出以下数据:44%企业不限工作经验,有56%要求1年以上的工作经验。女性、男性和不限性别的分别占全部需求人数的56.3%、38.3%和5.4%。另外,约有70%的企业对中职毕业生工作称职情况的综合评价较好,30%的企业对中职毕业生评价一般,但好、非常好的却没有,这就说明我们对学生综合能力和素质的培养还有待于进一步提高,学校有必要进行深入的研讨,制定出更加完善的人才培养方案。
2电子技术应用专业现状调研
通过调研,在此主要列举电子技术应用专业教学情况及存在的主要问题一是课程设置和教学方法:专业技术课程、实践训练课程及素质教育课程不能很好地结合和相互渗透;二是实训条件:这方面的主要问题所在是各学校发展良莠不齐,基础实验设施建设差距较大。部分学校由于资金问题、实训设备更新、维修、保养以及利用率不是很高,造成资源相对浪费;三是师资队伍:教师队伍成分复杂,素质参差不齐,年龄分配不均衡,“双师型”教师总体质量有待提高;四是培训基地软、硬件资源先天不足;五是职校师资准入标准较低。六是职业资格认证,含金量不够,社会认可度不够高。
3电子技术应用专业建设改革与建议
3.1培养目标与专业方向调整建议一是使学生具有良好的政治素质和道德素养,热爱祖国,坚持四项基本原则,具有正确的世界观、人生观、价值观,遵纪守法,养成良好的社会公德和职业道德;二是使学生掌握本专业所必需的数学、英语、电路分析、电子电路、单片机控制技术、高频电子等基础理论,具有较强的计算机操作能力、计算机工具软件的应用能力、电路分析设计能力、实践动手能力,形成良好的心理素质、身体素质,并且具有较快适应第一线工作岗位的能力。
3.2课程设置的原则建议具体来讲应该把握好三个方面:一是注重电子技术应用专业课和基础课的衔接互促。以应用为目的,以必需、够用为度,基础课程与专业技术理论课程、实践课程及素质教育课程紧密结合、相互渗透。二是根据职业能力标准,结合行业、企业调研结果,构建“职业素养模块+基础模块+专业方向模块”的适应本专业的“模块化”课程体系。三是在专业课程设置上以岗位需求为依据,在“贴近生产、贴近工艺、贴近装备”思想指导下,以电子产品设计、生产、安装、调试、检测及维护能力培养为核心,适时的调整课程内容,将企业的生产标准引入整个教学过程。
3.3教学改革建议一是坚持“专文并重”的教学理念。以就业为导向,注重培养学生良好的职业精神面貌,知识、技能和文化于一体实施教学才能真正实现高素质技术技能成才目的。其次,根据本专业特点,注重“项目任务驱动、理实一体化”相结合的教学模式的构建,将学习内容项目模块化、单元化,通过项目层层分任务,如电子产品的设计及生产,是通过细分项目任务来实施“教、学、做”融为一体的教学过程。三是坚持“多元结合”的评价观。坚持教师、学生两大评价主体,过程与结果并重的多元评价体系,真正做到促进教学质量提升、促进学生发展为目的。
论文摘要从园地土肥水管理、树体管理两方面介绍石榴采后管理技术,以供石榴种植户参考。
石榴在10月份采果后至越冬前(11月中旬),是树体营养由采前向果实输送而转向积累时期。一般在9月份,石榴处于第1次花芽分化结束,第2次花芽开始分化并逐步达到分化高峰期。通常来说,第1~2花芽分化高峰期间所分化的花芽,在翌年则为第1~2茬花,占产量的比例很大,达80%以上。同时,石榴树树势的强弱,与其对冬季低温的抗性有很大的关系。生产实践证明:石榴采摘后的技术管理好坏和树势恢复的优劣,对石榴树的安全越冬和翌年的产量影响很大。石榴采后管理主要包括园地土肥水管理、树体管理等内容;其中树体管理又包括树体的修剪、病虫害的防治等内容。
1园地土肥水管理
1.1果园深翻
深翻可以改善土壤理化性状,提高土壤肥力及土壤孔隙度,为根系的生长、扩展及养分吸收创造良好的理化条件;同时还能将部分在土壤中越冬的害虫翻出冻死。果园深翻可结合施基肥进行,对新建果园实行扩穴深翻;对成年果园根据立地条件进行隔行、隔年轮换进行,深翻深度为40~60cm。
1.2采果后及时追肥
采果后,石榴树处于“休养生息”的树势恢复期,及时追施化肥,对于补充树体营养、恢复树势将起到重要的作用。追肥多以环状、放射状、条状等方法施入。追肥的目的是为了速效,因此通常采用尿素、三元复合肥、硫酸钾复合肥等速效性化肥。施肥量应根据树龄的大小、当年产量而定,壮年树、当年产量大的树,一般每株施尿素0.2~0.5kg,三元复合肥或硫酸钾复合肥以每株1.0kg左右为宜。追肥的时间一般在9月底至10月上旬进行。
1.3叶面施肥
采果后,为了尽快恢复树势,结合采后的追肥,及时对石榴树进行叶面喷肥。石榴叶面喷肥的肥料一般为尿素(0.3%~0.5%)、磷酸二氢钾(0.2%~0.4%)、硫酸钾(0.3%~0.5%)、硫酸铵(0.3%~0.4%)、硫酸锌(0.4%~0.5%)等。为了增加和补充树体的营养,在叶面喷肥时可加入0.2%~0.3%的蔗糖。
1.4早施基肥
早施基肥,可使肥料早分解、早吸收、早利用及早恢复树势,以便提高树体抵御冬季的寒害和各种不良环境对树体的伤害。施肥时间在10月中下旬,施基肥时应当结合果园深翻;施肥的种类以充分腐熟的猪粪、羊粪、鸡粪、厩肥、人粪尿等农家肥、有机肥为主;使用量可根据树龄大小和产量水平而定,每株50~100kg不等;施用方法同追肥,施肥部位应当与追肥施肥部位错开。一般而言,早施基肥时可在树冠垂直投影的树盘外缘开沟施肥。
果园内如有杂草、秸秆类可先将其压进施肥沟的下部,上部压以肥料,尔后埋土封沟。若是10月中下旬气温较高,可以边挖沟,边剪根(将施肥沟内露出的根,均用修枝剪剪断),边施肥,边回填,以免晾根时间过长。
1.5肥后浇水
在追施化肥和沟施基肥后要及时浇水,以解除秋旱、沉实土壤,促使肥料分解、吸收,进而达到尽快恢复树势和充实花芽分化之目的。在干旱、无灌溉条件地区,可在雨后趁墒追施化肥。
1.6松土保墒
浇水后要及时进行中耕松土保墒,保持水分,防止土壤板结,特别是盐碱地区,浇水后松土保墒,可以防止土壤反碱的作用。
2树体的管理
2.1摘净残果
将树上残留的达不到商品果要求的残、次果和没有商品价值的裂果、病果和虫果、僵果等全部摘除,以便于节约树体营养,同时防止其作为传播石榴病(果腐病、干腐病等)、虫(桃蛀螟、桃小食心虫、龟蜡蚧、康氏粉蚧、石榴绒蚧等)害的自然载体。一般而言,上述的病、虫、残、次、裂、僵果应在9月底,最晚不超过10月上旬全部摘除,并在果园外深埋处理掉。
2.2清除杂草
杂草传播病害、滋生害虫,同时杂草丛生时由于与石榴争夺养分而影响石榴产量。因此,应当在杂草不超过20cm时,就予以铲除,结合挖沟深施基肥,与肥料一起埋入地下。
2.3适度修剪
此时适度修剪,不仅有利于恢复树势,而且还有利于养分的积累,进而充实花芽,促使花芽的形成,为安全越冬和翌年丰产打下良好的基础。石榴树的萌芽、成枝力均较强,在修剪方法上应多疏少截;时间上应以冬剪为主、夏剪为辅,同时贯彻修剪三大原则:上稀下密、外稀内密、大枝稀小枝密。
通常,对于初果期的树,以培养树形骨架为目的,促使树冠扩大,采取轻剪长放,多用撑、拉、吊等方法,多留枝条,缓和树势,促进花芽分化,从而达到整形、结果两不误,并多培养斜生、下垂状态的各类枝组。对着生于树冠外冠的长枝进行短截回缩和剪除树体基部萌蘖枝,培养中型结果枝组。对于盛果期树,主要调整树体营养与生殖生长的平衡。应运用多种修剪技术控制树冠扩大外移,改善内膛光照,合理负载,杜绝“大小年”。
(1)疏枝。即疏去背上的直立枝、大剪口的萌条枝、过密的营养枝、上下临近的重叠枝、水平相邻的平行枝、已感染病害的带病枝、被虫蛀空的“空心枝”、过于拥挤的结果枝等。
(2)短截。短截已结过果的果台枝及被茎窗蛾、蚱蝉、豹纹木蠹蛾危害的虫害枝。
(3)回缩。要回缩因结果压弯的下垂枝、生长势不强的衰弱枝和尖削度较小的“两头停”枝。
总的来说就是:以轻为主,轻重结合,保持树冠原有结构;疏除或短截直立枝和竞争枝,减少树冠上部和枝数量,让阳光透进内膛;对过密、干枯、病虫枝全部剪除,集中营养,改善光照。
2.4病虫害防治
此期主要防治对象为桃蛀螟、桃小食心虫、茎窗蛾、刺蛾、中华金带蛾、金毛虫等虫害及干腐病、果腐病、褐斑病等病害。防治方法为结合修剪,采取以下措施。
(1)刮老皮。八年生以上的成龄树,随着树龄的增加、树皮的更新和干腐病等病菌的侵染,使树干的老皮逐渐增多而出现翘裂现象。为了防止干腐病等病菌的再侵染,在石榴采摘后,及时刮除老皮,并用50%甲基托布津或50%多菌灵可湿性粉剂100倍液,也可用50%退菌特可湿性粉剂100倍液,涂刷刮老皮后的树干,对树干有保护和防治病害的作用。同时,将刮掉的老皮火烧或深埋处理。
(2)树体喷药。石榴采摘后的9月下旬及10月,防治蚜虫可用25%的吡虫啉2000倍液或1%阿维菌素乳油3000~4000倍液或5%氟氯氰菊酯(百树得)2000倍液液进行叶面喷雾;防治枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧可用25%的甲氰菊酯(灭扫利)乳油2000~3000倍液进行防治;若防治蚜虫与枣龟蜡蚧和榴绒粉蚧,可用25%的吡虫啉2000倍液+20%氰戊菊酯(速灭杀丁)2000倍液混合液进行防治;若蚜虫、枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧、石榴巾夜蛾、中华金带蛾一起防治,可用25%吡虫啉可湿性粉剂、25%灭幼脲、20%甲氰菊酯乳油与水,按(0.4∶0.3∶0.3)∶2000的比例,进行树体喷杀防治。在后期应尽量减少有毒农药的使用量。
参考文献
关键词:USBLabVIEW数据采集
通用串行总线USB(UniversalSerialBus)作为一种新型的数据通信接口在越来越广阔的领域得到应用。而基于USB接口的数据采集卡与传统的PCI卡及ISA卡相比具有即插即用、热插拔、传输速度快、通用性强、易扩展和性价比高等优点。
USB的应用程序一般用VisualC++编写,较为复杂,花费的时间较长。由美国国家仪器(VI)公司开发的LabVIEW语言是一种基于图形程序的编程语言,内含丰富的数据采集、数据信号分析分析以及控制等子程序,用户利用创建和调用子程序的方法编写程序,使创建的程序模块化,易于调试、理解和维护,而且程序编程简单、直观。因此它特别适用于数据采集处理系统。利用它编制USB应用程序,把LabVIEW语言和USB总线紧密结合起来的数据采集系统将集成两者的优点。USB总线可以实现对外部数据实时高速的采集,把采集的数据传送到主机后再通过LabVIEW的功能模块顺利实现数据显示、分析和存储。
1USB及其在数据采集设备中的应用
USB自1995年在Comdex上亮相以来,已广泛地为各PC厂家所支持。现在生产的PC几乎都配置了USB接口,Microsoft的Windows98、NT以及MacOS、Linux等流行操作系统都增加对USB的支持。USB具有速度快、设备安装和配置容易、易于扩展、能够采用总线供电、使用灵活等主要优点,应用越来越广泛。
一个实用的USB数据采集系统硬件一般包括微控制器、USB通信接口以及根据系统需要添加的A/D转换器和EPROM、SRAM等。为了扩展其用途,还可以加上多路模拟开关和数字I/O端口。系统的A/D、数字I/O的设计可沿用传统的设计方法,根据采集的精度、速率、通道数等诸元素选择合适的芯片,设计时应充分注意抗干扰性,尤其对A/D采集更是如此。在微控制器和USB接口的选择上有两种方式:一种是采用普通单片机加上专用的USB通信芯片;另一种是采用具备USB通信功能的单片机。USB的另一大优点是可以总线供电,在数据采集设备中耗电量通道不大,因此可以设计成总线供电。
一个USB设备的软件一般包括主机的驱动程序、应用程序和写进ROM里面的Firmware。Windows98提供了多种USB设备的驱动程序,但还没有一种专门针对数据采集系统,所以必须针对特定的设备编制驱动程序。尽管系统已经提供了很多标准接口函数,但编制驱动程序仍然是USB开发中最困难的一件事。通常采用WindowsDDK实现,但现在有许多第三方软件厂商提供了各种各样的生成工具,如Compuware的DriverWorks、BlueWaters的DriverWizard等软件能够轻易地生成高质量的USB驱动程序。单片机程序的编制也同样困难,而且没有任何一家厂商提供了自动生成的工具。编制一个稳定、完善的单片机程序直接关系到设备性能,必须给予充分的重视。以上两个程序是开发者所关心的,而用户却不太关心。用户关心的是如何高效地通过鼠标操作设备,如何处理和分析采集进来的大量数据。因此还必须有高质量的用户软件。用户软件必须有友好的界面、强大的数据分析和处理能力以及提供给用户进行再开发的接口。
2LabVIEW及其外部动态链接库的调用
LabVIEW是美国国家仪器(NI)公司开发的一种基于图形程序的虚拟仪表编程语言,其在测试与测量、数据采集、仪器控制、数字信号分析、工厂自动化等领域获得了广泛的应用。LabVIEW程序称为虚拟仪器程序(简称VI),主要包括两部分:前面板(即人机界面)和方框图程序。前面板用于模拟真实仪器的面板操作,可设置输入数值、观察输出值以及实现图表、文本等显示。框图程序应用图形编程语言编写,相当于传统程序的源代码。其用于传送前面板输入的命令参数到仪器以执行相应的操作。LabVIEW的强大功能在于层次化结构,用户可以把创建的VI程序当作子程序调用,以创建更复杂的程序,而且,调用阶数可以是任意的。LabVIEW这种创建和调用子程序的方法使创建的程序模块化,易于调试、理解和维护。LabVIEW编程方法与传统的程序设计方法不同,它拥有流程图程序设计语言的特点,摆脱了传统程序语言线形结构的束缚。LabVIEW的执行顺序依方块图间数据的流向决定,而不像一般通用的编程语言逐行执行。在编写方框图程序时,只需从功能模块中选用不同的函数图标,然后再以线条相互连接,即可实现数据的传输。
LabVIEW虽有接口卡的驱动和管理程序,但主要是针对NI公司自己生产的卡。对于普通的I/O卡,还不能直接被LabVIEW所应用,必须采取其他方法。其中可以用LabVIEW的PortIn和PortOut功能,但此法应用简单,无法实现较复杂的接口功能。而采用动态链接库,可以根据具体需要编写适当的程序,灵活利用LabVIEW的各项功能。用户可以自己编写DLLs实现LabVIEW与硬件的链接。用VC++6.0编制动态链接库,首先生成DLL框架,AppWizard将自动生成项目文件,但不产生任何代码,所有代码均需用户自己键入。DLL需要的文件有:①h函数声明文件;②c源文件;③def定义文件。H文件的作用是声明DLL要实现的函数原型,供DLL编译使用,同时还提供应用程序编译使用。C文件是实现具体文件的源文件,它有一个入口点函数,在DLL被初次调用的运行,做一些初始化工作。一般情况下,用户无须做什么初始化工作,只需保留入口点函数框架即可。def文件是DLL项目中比较特殊的文件,它用来定义该DLL项目将输出哪些函数,只有该文件列出的函数才能被应用函数调用。要输出的函数名列在该文件EXPORTS关键字下面。
3基于AN2131Q的单光子采集系统
该采集系统由笔者自行开发并用于单光子计数种子活性快速检测仪中。它主要由将光子信号转为电信号的光电倍增管(PMT)及其辅助电路和基于AN2131Q的USB采集卡组成。PMT及其前置放大器、放大器、甄别器等辅助电路能将微弱的光子信号转换为15ns的标准TTL脉冲信号,脉冲信号经过分频处理后再被USB采集,USB将采集的结果实时地传给主机处理。
3.1USB采集卡的硬件组成
该采集卡由微控制器、USB通信接口、主机以及数字I/O端口组成,如图1所示。
笔者设计了一种同步传输方式的单片方案,应用了内置微处理器的USB设计——EZ-USBAN2131Q。它是Cypress公司的一种内嵌微控制器的80脚USB芯片,包含三个8位多功能口,8位数据端口,16位地址端口,二个USB数据端口,二个可定义16位的定时/计数器和其他输入输出端口。其采用一种基于内部RAM的解决方案,允许客户随时不断地设置和升级,不受端口数、缓冲大小和传输速度及传输方式的限制。片内嵌有一个增强型8051微控制器,其4个时钟的循环周期使它比标准8051的速度快3倍。采用同步传输方式将单片机的计数值实时传送给主机,而主机对计数器的控制信号则采用块传输方式传送。EZ-USB是Cypress公司推出的USB开发系统,它为USB外设提供了一种很好的集成化解决方案。EZ-USB在其内核已做了大量繁琐的、重复性的工作,这样就简化了开发代码,进而缩短了开发周期。此外,开发商还提供了配套的开发软件(包括编译软件uVision51、调试软件dScope51、控制软件EZUSBControllPanel)以及驱动程序GPD(GeneralPurposeDriver)接口,以便于用户进行开发使用。
图2开启设备和获取采集数据的流程图
3.2USB采集卡的软件构成
在USB的Firmware中,采取同步传输(IsochronousTransactions)和块传输(BulkTransactions)两种传输方式。同步方式用来实时传送采集的数据,块传输主要用来传输主机命令信号和USB的状态信息。块传输中利用端点(Endpoint)2。两种传输方式的核心中断程序如下:
voidISR_Sutok(void)interrupt0//块传输方式
{
//initializethecoutersinthe8051
TMOD=0x05;
TCON=0x10;
TH0=0;
TL0=0;
Thb=0,
TH0=0;
TL0=0;
thb=0;
EZUSB_IRQ_CLEAR();
USBIRQ=bmSUTOK;//ClearSUTOKIRQ
}
voidISR_Sof(void)interrupt0//同步传输方式
{
if(TCON&0x21){//Dealwiththecounteroverflow
TH0=0;
Tl0=0;
THB++;
TCON&=0xdf;}
IN8DATA=TH0;//3Bytescounterresult
IN8DATA=TL0;
IN8DATA=THB;
EZUSB_IRQ_CLEAR();
USBIRQ=bmSOF;//ClearSOFIRQ
}
在LabVIEW应用程序中设计了一Usb.dll文件作为LabVIEW与USB的驱动程序。由于EZ-USB开发系统中已经提供了底层驱动程序(GPD)接口函数,用户只需调用这些函数即可与USB设备连接。因此在DLL的编制中只需调用它提供的函数,大大节约了开发时间,提高了开发速度。创建的Usb.dll文件中包含了如下五个输出函数,功能说明如表1所示。
表1Usb.dll包含函数的功能说明
Control主机对USB设备的控制
ReadResult获取USB发送到主机的数据
StartIsoStream启动设备的同步传输流
StartThread得到标准设备的设备描述符
StopThread关闭设备的同步传输流
其定义如下:
LPSTR_declspec(dllexport)_stdcallControl(intinput);
int_declspec(dllexport)_stdcallReadResult(void);
int_declspec(dllexport)_stdcallStartIsoStream(void);
int_declspec(dllexport)_stdcallStartThread(void);
int_declspec(dllexport)_stdcallStopThread(void);
开启设备和获取采集数据的过程如图2所示。它的主要功能有:开启或关闭USB设备、检测USB设备、设置USB数据传输管道(pipe)和端点(endpoint)、实时从USB接口采集数据、显示并分析数据。
移动通信技术紧跟市场需求,明确岗位定位。移动通信技术培养从事移动通信运营和移动通信制造行业的应用型技术人才和销售服务人才。毕业生能够掌握移动通信技术的基础理论和专业技能,能够从事通信工程安装、调试、设备管理与维护,移动通信相关产品、检修、测试、营销工作。从事的岗位主要是网络优化工程师,基站运维工程师,室内分布工程师,数据传输工程师等。
2、我校移动通信技术结合外国的办学经验和我校的办学特色
总结多年来校企合作办学的经验,构建“专业知识+通识教育、课堂学习+课外活动、理论知识+实践教学、学校+企业、知识能力+技术技能”的新的培养模式,推进我校移动通信技术专业教学改革与实践。应用型人才的培养,更注重知识与一线生产实践的结合,更加重视实践性教学环节。所以在教学过程中,更多的采用案例教学法,项目教学法,任务教学发等,更加注重项目实训和企业实习,并将此作为融会贯通学生有关专业知识和专业技能,并将此转化为生产力。
3、构建新的教学环节
“基础课程———专业基础课———专业拓展课”专业教学课程体系以及“理论———模块实践———整体项目实训”的实践教学环节开展全面的校企合作,适应现代社会工作新需求的发展需要,合理的改革相关专业课程,并且与企业共建专业课程,加强校内校外实践基地的建立,培养学生具有一定的管理和操作技能,还要有创新设计和开发能力。
4、积极促进教师团队的建设
教师队伍要强调学术和实践的统一。教师队伍要一手抓学习,一手抓研究,面向全体,突出骨干,循序渐进,在较短的时间里让教师的工作能力有了迅速地提高。随着信息时代的到来,终身学习成为我们生活和工作的重要内容,知识更新变化特别快,尤其是通信领域,每一年都有很大的变化,前两年3G才刚刚普及,现在4G就已经飞速发展,所以作为老师也要不断学习,提升自己的专业水平,“要想给学生教授一杯水,自己要有一桶水”。
1.1完井工程技术
完井工程技术是目前最成熟的采油技术之一,整个采油工程主要通过钻井来实现,但钻井的施工由于石油工程是想独立的状态。当钻井作业完成之后,即可实现向井下输送套管进行固井作业,包括射孔、排液、管柱安装等一系列过程,都是完井工程的必要构成部分。完井工程技术的密封性很好,普遍适用于直井、斜井、水平井类型,在二次和三次采油技术应用中发挥了很好的基础作用。
1.2人工举升技术
人工举升技术是采油过程中最常见的手段,又被称之为“机械采油”技术,主要针对与一些由于压力减弱,需要利用人工力量向油井下补充能量,促使原有不断被开采出来的方式。我国在人工举升技术的应用的实践持续了半个世纪之久,在技术研发方面取得了显著的成果,目前基于这一技术存在的的有电动潜油泵采油技术、水利活塞技术等。
1.3分层注水技术
分层注水技术主要利用在二次采油过程中,油井下方是多层油藏,其关键在于提高注水行为在地下形成的波及效率。这一技术在我国上世纪九十年代开始普遍采用,目前也达到了国际先进水平。
1.4热超导技术
热超导技术的原理是利用了物质的热阻差别,主要根据化学技术原理,在密封的管体内填充化学介质,促使它的热阻趋近于零;由于化学机制在受热情况下产生不均有的变化(相变),导致汽化潜热中产生巨大的声速传递能量。热超导技术的的特点是作用明显、成本低、效率高,同时对地下油井的影响业很小,具有环保亲和性,是一种安全性较高的技术。
2采油技术中存在的问题和解决方案
就财税政策而言不仅包括激励型的政策还包括环境方面的政策,这种政策主要是为企业技术创新打好基础,让企业技术创新活动可以在一个良好的氛围中进行,避免外部不良因素的干扰和影响。例如,对知识产权的保护;对金融发展的扶持等等。这些政策涉及的范围很广,涵盖了企业内部管理,外部经营,以及政府采购等多个方面,有效的完善了企业的技术创新条件,对企业的技术创新给予了一定的保障。财税政策中涉及创新环境方面的政策,在评判标准上与激励政策相同,都将企业作为了进行评判的主体,通过了解企业的认可度,判断财税政策的合理性。通过对企业的走访与调查,我们可以知道,进行技术创新的企业最急需的是可以进行技术研发的人才,因此与人才培养相关的政策更容易受到企业的欢迎。除此之外,产业政策也是企业关注的重点之一,该项政策关系着行业的发展。值得注意的是,无论政府出台何种财税政策,其都是企业技术创新的外部助力,影响企业技术创新的根本性要素还是企业自身。也就是说企业实力的强弱、规模的大小,都会影响到财税政策在企业中作用的发挥。也正是因为此,实际工作的过程中,同一财税政策在不同的企业中进行应用,往往会得到不同的认可度。通常情况下,企业发展的越好,规模越大,政府财税政策促进企业技术创新的效果就越明显,反之则稍显不足。为了明确该现象产生的原因,笔者进行了深入的走访,调查显示,小型企业在信息接收上存在迟缓,没有对国家财税政策予以关注,并且国家财税政策对小型企业扶持的力度不够,仍难以提供小型企业进行技术创新的条件。
二、对财税扶持政策的建议
(一)完善补贴体系,发挥导向作用
通过上文的介绍我们可以知道,政府财税政策的作用效果,关系着企业技术创新的发展情况。因此我国政府应把握住二者之间的关系,深度发掘财税政策的作用,对财税政策进行进一步的改革与完善,使得政府财税政策可以符合现代经济社会的发展需要,通过扶持政策的提出,分担企业技术创新方面的压力,促进我国高新技术产业的发展。首先,政府要在原有财税扶持政策的基础上,完善补贴体系,对企业进行技术创新给予更大的优惠和照顾。例如,提高所得税的抵扣比例,扩大税款减免的范围等等。其次,重视财税政策对企业技术创新的导向作用,引导企业的技术研发方向,使其可以在环保、节能等方面的技术上有所提升,实现绿色发展、低碳发展。与此同时,为了对企业的科技创新进行保护,在财税政策方面还应进一步强化与创新环境有关的政策,深化知识产权的保护,推进产业的升级等等。
(二)进行针对扶持,强化激励机制
就目前来看我国政府的财税扶持政策在促进国有企业技术创新方面取得了一定的成绩,但是在对非国有企业进行扶持的过程中,却存在着一定的局限性,形成隔靴搔痒的现象,无法真正的解决非国有企业技术创新方面的问题。鉴于此,在今后工作的过程中,我国政府可以采取有针对性的扶持办法,制定出一些专项政策,主要对非国有企业进行扶持。例如,扩大抵扣范围、降低融资限制等等。同时,我国政府还要通过财税政策的应用,为非国有企业营造出良好的技术创新氛围,稳定市场环境,避免非国有企业受到外部不良因素的冲击,影响技术研发进程。除了要针对非国有企业进行针对扶持外,对于国有企业我国政府也应给予一些个性化的关注,通过强化激励机制的方式,让国有企业在技术创新方面获得更大的进步。
(三)增加优惠政策,大力扶持中小企业
由于受到资金、场地等各方面条件的限制,中小企业在技术创新方面一直不具优势,一些小型企业甚至忽视了企业内部的技术创新工作。因此为了弥补我国中小型企业在这一方面的不足,我国政府应对中小型企业进行大力的扶持,通过增加优惠政策的方式,激发中小型企业技术创新的积极性。中小型企业在技术创新过程中最大的困难是经济实力不足,我国政府在制定财税政策时可以在这方面下功夫。例如,提高税收抵扣幅度;给予贷款贴息等。同时,在中小型企业技术创新成功后,政府还应通过出台财税政策的方式,帮助中小型企业进行创新技术的应用。相对于中型企业而言,小型企业在技术创新方面更加的困难,所以在对中小型企业进行扶持的过程中,我国政府应有侧重的加大小型企业的扶持力度,首先,政府要向小型企业进行财税政策的宣传,让其对相关优惠政策有所了解,树立创新意识。其次,要建立技术创新基金,解决小型企业研发资金不足的问题。最后,对税收减免政策、抵扣政策进行完善,为小型企业提供更大的优惠。
三、结束语
师资队伍建设是实施实践教学体系改革的关键,一个学科要有好的发展,必须建设一支数量充足、质量合格的具有较高素养的教师队伍。而加实践教学师资队伍建设,提高教师的理论水平和实践教学能力,是确保实践教学质量的基础。生物技术专业教师队伍具有理论基础较厚、学历高、学术水平较高的特点。但要想培养出能够满足企业需求的高技能应用型人才,就必须加强师资队伍建设,建设一支具有“双能型”的专业教师队伍,以满足人才培养的需要。一方面,教师能站在学科前沿,在学科领域中有突出成就,又能掌握整个学科发展方向。另一方面,教师要积极改变自己的教风和观念,使自己要有创造性。
二、拓宽校内外实践教学交流平台,开设就业创业实习,增加学生就业渠道
现有生物技术专业与校外相关企业的交流一般较少,来自生产一线技术的知识极为有限。因此,学生对生物技术领域的生产、研发以及现状往往缺乏深入的了解,从而对专业的兴趣和前景不可避免的产生了迷茫。解决这一问题的关键即是要拓宽校内外的实践教学交流平台,以企业为依托,积极的建立校外实习、实训基地。实践能力的培养必须要有一个良好的实践环境,学生除在实验室进行验证性实验外,更重要的是要给学生创造一个适合本专业动手操作的实习、实训场所,提供真实的职业环境,只有这样才能培养出一大批业务熟练、技术过硬的专业人才。鼓励学生自主进入生物技术类公司进行工作前见习和学习,学生在企业一边实习、实训,一边进行专业课学习,缩短了教学与企业的差距,大大增强了学生学习的主动性、针对性,激发学习热情,掌握了知识,增长了才干,学到了本事,成为就业有优势、创业更有能力、继续深造有基础、持续发展有空间的有用人才,受到企业的欢迎。推进学校与企业建立更系统、更密切、更持久的战略合作关系,促进校企共同发展。
三、传统生物技术人才培养存在的问题
关键词:花椰菜;主要用肥;性能;施用技术
花椰菜栽培中除了调节好温度、光照和水分外,肥料的合理施用也是影响花椰菜品质和产量的重要环节。掌握各种肥料的性能和施用技术对花椰菜的生长发育和产量有着十分重要的作用。为了提高花椰菜的品质和产量,根据长期的实践经验,笔者推荐以下肥料及用法,以供参考。
一、厩肥
厩肥是家畜粪尿、垫料和饲料碎屑的混合物。厩肥养分齐全,肥效持久,是农作物及蔬菜栽培中常用的肥料。其浸出液也可作为追肥施用,施用浓度在10%左右。但都必须发酵腐熟后方可使用。花椰菜栽培中作基肥使用,一般用厩肥12~15t/hm2。
二、禽粪
禽粪包括鸡、鸭、鹅的粪便。禽粪中的养分含量高于家畜粪尿,大多呈有机态,其中氮以尿酸态为主,较易分解。其发酵温度较高,属热性肥料。禽粪是含磷量较高的有机肥料,使用得当能使花椰菜生长发育充实,肥效显著。因其发酵时会发出高热,故必须充分腐熟后才能加以使用,以免造成根系灼伤,影响植物生长。但施入菜地,易滋生蛴螬等地下害虫,使用前最好在肥堆上浇灌辛硫磷500倍稀释液。作为液肥追施,应进行稀释,一般取1份液肥上清液加4~5份水,混合均匀后浇施。如腐熟后用作追肥,用量为300~375kg/hm2。可条施或穴施,施后需覆土,以防养分损失。
三、饼肥
饼肥也称饼粕肥,是油料作物种子榨油后剩下的残渣,供作肥料用时称为饼肥。饼肥是含氮较高的有机肥料,平均含有机质75%~80%,含氮2%~7%,含磷1%~3%,含钾1%~2%。饼肥可作基肥,也可作追肥,是花椰菜栽培中使用较多的肥料,是一种良好的有机肥料,对花椰菜生长发育和孕育花球有很好的促进作用,但必须经发酵腐熟后方可使用。作追肥使用时,可配制成矾肥水(黑矾、豆饼、猪粪、水,可按1∶3∶5∶100的比例放入缸内混合发酵,腐熟后上部的黑色液用来浇菜),取上清液对水90%左右浇菜。
四、骨粉肥
骨粉肥是一种迟效性肥料,富含磷质。可提高花椰菜品质及加强花球茎强度,与其他肥料混合发酵使用效果更好,可较长时间地供给花椰菜生长发育所需的磷素。一般多作基肥使用。在沤制有机肥时,难免会散发出一些难闻的臭味,在沤肥容器内放几块橘子皮,可减少臭味。
五、草木灰
草木灰是指被燃烧的柴草灰肥。它是一种钾肥,肥效较高,但易使土壤固结。可拌入培养土中使用,也可以拌入苗床使用,以利起苗。
六、石灰
石灰可以中和土壤酸性及促进肥料分解,但花椰菜生长对石灰的需要量不是很大。在我国南方酸性土壤中适量使用,对花椰菜的生长发育很有利,可以提高花椰菜的储存时间。
七、复合肥
蔬菜上常用的复合肥,氮、磷、钾含量有8%-8%-8%、15%-15%-15%、19%-19%-19%等类型。另外,还有蔬菜专用复合肥。蔬菜复合肥氮、磷、钾总养分的含量小于20%的为低浓度复合肥,20%~40%的为中浓度复合肥,大于40%的为高浓度复合肥。土栽蔬菜上施用的一般是中浓度复合肥,如氮、磷、钾含量分别为10%、7%、8%的复合肥。花椰菜施用复合肥应注意以下几点:一是应优先满足氮的需要;二是施用时应以作基肥为主;三是要施到10~20cm深的土层中;四是应与有机肥料同时配合施用。
八、尿素和硫酸铵
它们是速效性氮肥,肥力大、见效快,但持效期不长,一般作追肥使用。尿素偏碱,硫酸铵偏酸,用时最好加水1000~1500倍稀释,然后浇灌,不要撒施,否则因施用量不准而将花椰菜烧死。
九、过磷酸钙
过磷酸钙是速效性磷肥,呈微酸性,肥力比较柔和。用时可按1∶100的重量比与培养土相混合,或在种植前撒入菜地,翻耕后作基肥。追肥时需先加水100倍,浸泡一昼夜后取上面的澄清液浇灌。
十、磷酸二氢钾
磷酸二氢钾是高级速效磷钾肥料,肥效显著,又相当卫生,对花椰菜的生长发育效果显著,能使植株健壮,叶色翠绿,花球繁多、硕大,色泽艳丽。施用时应溶于500~1000倍水中稀释,然后浇灌。:
十一、硫酸亚铁
为了防止花椰菜叶片黄化,可定期浇灌硫酸亚铁500倍稀释液,每隔15~20d浇1次,既能中和土壤中的碱,又能补充铁离子。浇灌时现配现用,不能存放,更不要干撒在盆土上,否则会氧化失效,而且对根系有害。
十二、硼酸
硼是植物营养中的微量元素,对促进花球分化、孕育花球有显著功效。在花球前和花球后向植株上喷几次2000~2500倍硼酸稀释液,可大大增加花球的数量和提高花椰菜的质量。
十三、结语
花椰菜生产作为近几年无公害蔬菜生产发展的主要品种,已经越来越引起人们的重视,应提高花椰菜品质、顺应市场标准化对花椰菜质量的严格要求,防止因施肥措施不当造成花椰菜中硝酸盐、亚硝酸盐及镉、铬等重金属超标,产品质量达不到要求。因此,要根据花椰菜产区的实际情况充分发挥肥料效应,克服经验施肥,使花椰菜优质高产。
参考文献
[1]刘桂芬,李艳华.合理利用有机肥的技术措施[J].内蒙古农业科技,1998(S1):193-194.
[2]蔡绵聪,李淑仪,陈真元,等.花椰菜氮磷钾施肥效应研究[J].北方园艺,2009(1):1-5.
多路视频数据实时采集的软件实现
常永亮(飞行试验研究院测试所陕西西安710089)
【摘要】介绍了视频数据的采集、多路视频数据间的切换、视频数据的保存及基于C/S结构的实时视频数据传输与显示,在对四路飞行视频数据进行实时采集的运行时,各项需求已达到要求。
【关键词】视频数据、Divx编码、RTP/RTCP协议、TCP/UDP协议、媒体流、帧
1引言
随着信息技术的不断发展,人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域,用计算机处理视频信息和用数字传输视频数据在很多领域已有广泛的应用,在我们的飞机试飞中也被大量的应用。
视频图像采集的方法较多,基本可分为2大类:数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新;除了要对采集模式进行设定外,主处理器不参与采集过程,我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据,这种方法,无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高,但成本高。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集,其特点是数据采集占用CPU的时间,对处理器的速度要求高,成本低、易于实现,能够满足某些图像采集系统的需要。
此系统要求每秒采最大25帧(设为可调),客户端实时显示最大25帧(设为可调),保存为MPEG4格式,画面要求为最大分辩率为1024X768。
多路视频实时采集使用的是VisionRGB-PRO卡(英国Datapath公司),此卡可同时实时采集两路视频数据,基本达到了本系统的要求,再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集。
2硬件环境的构建(硬件框架)
图一系统硬件框架图
上图为整个采集系统的硬件框架。
此采集系统主要实现对前端四路视频数据的人为切换式实时采集,在服务器端可同时采集和储存两路视频数据(在此只用一个视频采集卡),也可以一次只采集一路视频数据,再经网络实时传输到客户端显示,服务器端也实时显示所采集的视频。
在进行视频切换方面可在服务器端或客户端自行切换,在服务器端可通过串行口操作VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换,在客户端可通过网络-服务器程序相应模块-串行口-VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换。
3软件实现概述
3.1服务器端的实现
图二服务器端程序流程图
上图为服务器端实时采集视频的程序流程图。视频数据量较大,这就要求视频数据处理系统具有实时采集,大容量存储和实时处理的特点。在服务器端的实现是整个系统的关键,在此也承担了大量的工作,因此对软件和硬件方面要求也很高就成为必然。
软件要实现对视频数据的实时采集(最多两路)、控制视频接口、把视频数据实时编码保存并发送到多个客户端。以上就是要在服务器上实现的主要功能。
在采集方面最主要的是要有实时性,在此以事件驱动的方法从端口获取数据,采集到视频数据流在桌面显示的同时再编码保存,视频采集的数据要经软件的相应模块将其设为位图型式的视频帧,以利于在服务器端的显示和编码保存,在此采用Divx编码,Divx编码后形成以帧为格式的MPEG4流。Divx解码也是以帧的格式解压,因此有利于向客户端发送数据时以帧为单位发送视频数据流。
此处用到Divx编码就不得不把Divx编码作简要的介绍。
DivX由DivXNetworks公司开发的,即为我们通常所说的DVDrip格式,它采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术,也就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩,同时用MP3或AC3对音频进行压缩,然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。这种编码对机器的要求也不高,所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式,实际上Divx=(视频)MPEG4+(音频)MP3。
媒体流分为四个流:视频流、音频流、文本流、MIDI流,用视频卡采集的是两路视频流,保存时每路视频流多加了一个文本流,文本流主要应客户要求加入的服务器时间和一些人为输入的文本信息,在记录两个媒体流时一般有两种记录方法,在此采用的是将视频流和文本流记到一个文件中的方式,这样有利于文件以后的保存和查阅。
在采集软件实现方面主要应用了相应的SDK(Softwaredevelopmentkit)和API(应用编程接口),还可用VFW(VideoforWindows)。但后一种方法实现简单单路视频采集卡可以,对于多路视频的采集用第一种方法更加灵活,但实现比第二种复杂的多。在服务器实现软件方面主要有以下几大块:一是采集;二是保存;三是向客户端发送;四是串口的通行;五图像的形成;六是桌面显示;七是对图像亮度、颜色、位置等的调整;采集通道、采样率、采集时间的选择;等等。
在服务器端各方面协调工作是关键,程序启动首先默认上次设定的视频采集卡通道,如有视频数据就显示、保存,如果没有视频数据就等待,如果要调整视频采集卡通道可用串口给VGA矩阵切换器发送相应的命令让VGA矩阵切换器进行相应的输入输出通道切换。也可经客户端经网络到服务器串口到VGA矩阵切换器进行VGA矩阵切换器相应的输入输出通道切换(在后面介绍客户端时再介绍)。每次切换后将自动保存原视频文件,如切换后有视频数据将自动重新生成一个新的视频文件。
在服务器桌面显示的画面是没经任何编码处理的,但网络传输和保存的视频数据是经Divx编码的,这样有力的减轻了网络间传输和服务器的负担。
用局域网实时传输视频数据已在一些领域大量的应用,局域网以有线局域网居多,因为有线局域网技术成熟、传输速度快,但是长时间传输大量视频数据时也会引起传输速率不稳定,引起数据堵塞,会导致视频传输的质量大幅度下降,容易引起画面的重影、抖动、花屏、延迟等现象。
为了在局域网上有效的、高质量的实时传输媒体流,需要多种技术的支持,包括网络传输层协议的选择、编(解)码技术,网络传输层质量控制技术等等。
实时传输协议RTP是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议,实时传输控制协议RTCP负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息,RTP/RTCP协议只适合服务器端和客户端相对动态的实时多媒体数据流传输。但是,对于图像采集速度固定的实时视频采集,有时会引起采集的数据来不及压缩而直接丢弃而达不到实时的要求,所以没有采用RTP/RTCP协议,而是从发送端出发,实时判断网络状况,采用暂停发送的控制策略进行实时传输。
网络传输层质量控制技术采用的是TCP/UDP协议,UDP是一种不可靠的、无连接的协议,UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。它不提供检错和纠错功能,一旦网络出现堵塞时,大量的数据报文会丢失。对于Divx编解码技术,是以帧为单位进行编解码的,分为关键帧和非关键帧。在传输过程中,由于压缩率比较高,只要一帧中错一比特位,将影响其后的更多的比特位,直接造成图像的模糊、花屏等现象。只有等到下一次关键帧的到来才有可能恢复图像的清晰。为了保证传输的正确性,自己需要在应用层制定协议。如此一来,只能选择使用TCP来进行网络通信,TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。再辅助以暂停发送的控制策略,较好的解决局域网中实时视频传输容易引起的重影、抖动、花屏的问题。
为了达到视频传输的实时性,总的思想是最少的发送冗余信息,最大程度上发送最新的视频。
在服务器端视频采集采用从VisionRGB视频采集卡捕获视频图像,得到的是位图型式的视频帧,然后用Divx编码进行压缩,通过Winsock实现压缩后的视频数据在局域网中的实时传输,在客户端接收完的数据交给Divx解码器解压,最后实现视频显示。如图三所示:
图三网络间传输流程图
如果局域网通信速率很高且状态稳定,则进行实时视频传输就可以达到非常好的效果。但是在网络出现异常时会导致数据传输率不稳定或明显下降,造成发送端数据积压。此时就要采取一定的策略来控制发送端(服务器端),以达到实时性的要求,暂停发送策略很好的解决了这一现象。使用此策略有时会有丢帧的现象(100M局域网没有发现丢帧现象),但就客户端的要求是满足的,在服务器端的采集、显示、保存不受暂停发送策略的影响,也就是不会有丢帧的现象,虽然应用了暂停发送策略,但已经能够满足在客户端实时监控需求了。
3.2客户端的实现
在上面讲服务器端的实现时已经大概讲到客户端的实现,因为只要把服务器端实现好客户端实现难点就小的多。如图四所示:
图四客户端程序流程图
在客户端也可以自行选择要采集的通道,但对服务器端的采样率等都不能通过客户端进行设置,实现客户端时主要是要实时监听和服务器网络连接状态和判断接受的视频数据是否正常是否启用暂停发送策略等。每秒接收的帧数可自行调节,但不能大于服务器端每秒采集的帧数。
在客户端还要实时Divx解码,如果不解码就无法显示,Divx解码速度是完全可以达到实时显示的要求。Divx解码和显示在不同的两个线程中实现的,这样做主要是为了显示流畅。可以在两个不同客户端显示两个不同的视频通道采集的数据。
4结论
本系统作为电视跟踪系统的一部分,负责多路视频数据的实时采集、存储和视频编解码算法的实现、基于C/S结构的实时视频数据传输显示,在通过各种测试后在试运行期间已达到本系统的预期要求,本系统还支持事后的视频回放。
本系统的开发难点和重点在服务器端,服务器端的开发直接影响到整个系统开发。
参考文献
[1]《Windows核心编程》Microsoft公司〔美〕著