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工业通信技术应用范文1
关键词：信息技术；控制系统；数据处理；智能分析
引言
新一代信息技术与工业企业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。数据为工业企业转型升级开辟了新途径。处于数据化的时代，企业获取、管理和利用到的数据量越来越大、种类越来越多，若能对数据进行科学的采集、组织、分析与利用，为产品全生命周期和企业生产经营各环节提供有价值的决策参考，就能提高生产率、利润率和企业综合发展水平。数据处理平台为数据的价值挖掘提供了基础能力，机器学习算法为数据的价值挖掘提供了有效手段。随着生产信息化应用的逐步深入，如何将生产过程数据整合并进行分析挖掘，从海量数据中获取更大的价值、向数据要生产力成正逐步成为企业思考和解决的问题。
1现状分析
兖矿集团国宏化工公司年产50万t甲醇，工业自动化生产能力较强，生产过程基本实现全流程DCS/PLC自动化控制，技术和工艺水平处于国内前列，产品质量稳定，生产效率较高,目前整个厂区锅炉、合成/净化/气化、空分装置均使用DCS系统进行远程控制，水处理和煤储运系统使用PLC控制系统。主要工艺环节都建设了信息系统，生产过程中的关键设备实时状态、控制开关操作能在调度系统中即时展示，数据通过IOServer应用和现场设备进行通讯，采集现场数据并存储到调度服务器中合并存储，服务器存储数据库是SQLserver，无法应对更大量数据存储，且厂区内只有当天数据被存储，其他历史数据通过公共机远程传输到远程服务器中长期存储。
2存在问题
装置运行的稳定性不高。由于化工生产工艺繁杂，从上游的水煤浆制备到气化反应制合成气，再到煤气的变换、低洗、甲醇合成，中间很多工艺虽然实现了小回路自动化控制，但装置级的大回路难以实现自动控制，对于关键的参数设置和调节仍然主要依靠人的经验，特别是当装置来料发生波动的时候，人操作也难比保持装置的稳定性，装置的波动往往造成能耗物耗的增加，甚至影响装置的正常运行。现场存在危险因素。化工企业还有部分工序需要人员亲自现场巡检，由于化工工艺原因，不可避免的产生存在CO、CO2等有毒有害气体，特别是事故状态下可能导致泄露。化工企业高温高压管道、储罐较多，会对巡检和紧急处置人员带来较大的安全隐患。节能增效空间较大。化工企业是高能耗的工艺,主要的原料是煤和水，提升装置的运行效率，提高产能、降低生产水蒸气的单位煤耗、单位产品的蒸汽消耗，则对企业效益产生较大影响，据测算，甲醇生产综合煤耗每降低0.1%，每年可节约成本1000万元。
3设计方案
针对企业工艺较为复杂、安全生产数据量大的实际情况，通过开发应用先进的数据处理工厂对企业系统数据、工厂设备数据、传感器数据、人员管理数据等多方工业企业数据进行汇集，借助算法工厂的语音交互、图像/视频识别、机器学习和人工智能算法，激活海量数据价值，用人工智能技术解决化工生产管理中的难点问题（如图1所示），从而实现节能降耗，为企业智能化升级提供技术支撑。按照大数据“存通用”的方法论，在数据接入到大数据平台后，首先对原始数据进行存储。在原始数据与最终结果之间，需要通过ETL（ExtractTransforma-tionLoad）等手段进行清洗、转换、脱敏、整理，主要包括：预处理接待，去除或补全有缺失值的数据、去除或修改格式和内容错误的、逻辑错误的、不需要的数据，尽量达到数据的完整性，唯一性，合法性和一致性。提供数据开发平台，便于更好的进行ETL、数据建模、数据管理与数据运维的工作。机器学习平台，更好的进行在算法建模过程的可视化的拖拉拽的开发者服务。数据分析平台，更好的基于大数据的分析工作。
4技术路线
数据处理工厂从逻辑上分为数据采集层、平台层、算法模型层以及应用运行层（如图2所示）。数据层：数据采集接入层负责将数据从DCS/PLC各级相应系统中将数据实时、离线采集到大数据处理平台。数据采集层工具和套件要支持从数据库、文件、数据流等多种类型数据源中采集数据，支持各种类型传输协议。工具平台层：提供数据采集、存储、计算、机器学习、可视化等一整套工具和平台。大数据平台支持海量数据存储，根据数据类型和应用场景将数据存储到平台相应的资源中，如：结构化数据、非结构化数据使用不同的存储策略。同时，平台支持实时计算、离线计算、流计算等多种计算框架。针对实时性要求高的场景，如：锅炉燃烧工艺参数推荐、精馏塔工艺优化等业务场景，采用流计算架构进行处理，整个计算过程可在秒级完成。实时计算支持上层快速BI分析。算法模型层：工业大脑包含算法工厂功能，可以基于机器学习平台进行算法建模，并进行算法管理、运行调试，并能到本地运行。应用运行层：提供一个本地化运行环境，让能耗优化模型稳定运行，实时推荐优化参数，供操作人员进行控制操作。同时提供数据可视化模块，实时展示生产运行状态和生产管理效益数据。
5技术效果
5.1有效消除数据孤岛
由于企业不同DCS/PLC生产系统中布置的多个生产控制系统，数据都分布在各自独立系统中，数据导出较为繁琐，数据标准不统一，形成多个数据孤岛，对数据应用造成非常大的困难。数据处理工厂实现了不同工业场景下多种主流协议的接入、多源异构数据（如文本文件、日志文件、消息流、数据库、工业OPC协议数据等）的实时接入和处理，从而保障了复杂的工业生产环境下多种设备所产生的复杂数据的采集与集中打通的需求。对全链路的工业体系数据进行组织管理，打通企业信息化与制造设备、生产物料、人力资源等各种资源之间的数据关联，构建人机料法环统一数据模型,形成新工业数据仓体系，完成工业数据的资产化，并结合阿里云针对不同工业场景下的算法模型，以数据+算法的技术实现产业价值的提升。提供成熟的工业元数据管理设计服务、完善的数据安全保护方案、灵活的工业大数据标签体系。
5.2全面提供支撑平台
数据处理工厂提供了人工智能计算平台、数据挖掘建模平台、算法管理工厂等核心功能，降低了人工智能应用开放和管理成本，给本项目智能化应用提供了技术支撑。作为一个基础工作平台，工业大脑为企业信息化员工和其他信息化服务厂商提供了一个技术创新的环境，支持后续开发更多智能化应用，为企业持续创新提供了技术保障。
5.3逐步实现智能化应用
从海量生产数据的集成、打通到数据知识图谱的构建，将企业的生产数据资产化，在此基础上，运用工业数据智能服务套件针对企业业务进行提升，如：产品质量提升/良品率提升、生产设备的预测性维护、生产设备故障监测、供应链智能管理、生产能耗优化、企业废料监测与处理、智能图像质检，通过智能化应用逐步实现企业全面智能化升级。
工业通信技术应用范文2
关键词：嵌入式系统；通信管理机；工业自动化；开发与应用
中图分类号：TP3-05 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.028
Based on Embedded Technology Communication Management Machine Development and Application
DUaN De-gong, DING Ying-liang
( Henan Province, Anyang Institute of Technology, Henan Anyang 455000, China )
【Abstract】this paper focuses on the technology of embedded system, the embedded industrial communication management machine development and application, focusing on analysis of the embedded industrial communication management machine design, application development, combined with the actual project application, the future industrial communication management machine developments are discussed, for reference.
【Key words】embedded system; Communication management machine; Industrial automation; Development and application
0 引 言
目前来看，工业用户的生产自动化、继电保护领域因没有一个统一的标准，多数配套厂家均按日常的习惯对通讯方式与规约进行设计，导致通讯方式混乱复杂，彼此之间难以兼容，这就给系统集成造成了巨大的压力。但以嵌入式技术为基础的计算机硬件和软件技术的出现（尤其是在工业通讯数据处理上），使其数据处理能力增强、功能更加完备、系统稳定可靠，成为新时期取代传统工控机模式的新技术[1]。
1 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统特点
嵌入式系统主要是以计算机应用层的开发为中心，将系统应用硬件与软件融为一体，其中硬件可进行配置，而软件可进行裁减的一种专用系统。嵌入式系统比较适合于对实时性、可靠性、多任务性、成本、体积以及功耗综合指标要求比较严格的场合。其应用过程中表现出来的特点如下：第一，嵌入式系统具有技术密集、不断创新以及起点高等特点，是一种知识集成性系统。由于嵌入式系统的升级换代与具体产品是同步进行的，因此其生命周期较长；第二，嵌入式系统中的软件与硬件都要有高效率的设计，去除冗余，并在同样资源基础之上实现更高性能。其中，硬件系统多是为特定的用户群进行设计的，它可以将计算机应用系统中的众多任务集成于主板之上。从结构形式上来看，它具有功耗低、电子存储、无风扇、体积小、抗干扰性强、集成度高以及安装便捷等特点。需要注意的是嵌入式系统自身没有自发的开发能力，开发设计时必须要有开发工具与适宜的环境才能顺利完成。[2-3]
1.2 嵌入式系统中的硬件及软件
嵌入式系统的硬件设备主要由处理器与接口共同组成，其中处理器是嵌入式系统运行的核心所在。嵌入式处理器与一般的处理器有所不同，嵌入式处理器大主要是为特定的用户群专门设计的一种系统，它是将一般处理器中由板卡完成的任务集成到芯片之上，这样可以使整个系统趋于小型化，并具有高效率与可靠性特点。所谓设备，主要是指在嵌入式系统中，用于完成数据的存储、调试、通信以及显示等功能的辅部件，比如Flash、RS、以太网接口。
嵌入式软件系统主要是指操作系统，它不仅具有向上提供与用户接口和向下提供与相关硬件设备接口的一般，而且还在嵌入式系统的实时性、软件固化性、硬件依赖性以及应用专用性方面，具有鲜明的特点。嵌入式系统本身的特点决定着嵌入式应用软件一定要准确、安全和稳定，同时还要尽可能的优化代码，以减少系统资源消耗、降低成本[4]。嵌入式（Linux）操作系统具有以下特点：第一，开发系统成本较低。嵌入式（Linux）操作系统的源码具有一定的开放性，它可以允许任何人获取并适当修改这些源码。如此便大大降低了系统开发的成本，同时也可以有效的提高开发产品之效率。第二，硬件平台应用广泛。嵌入式（Linux）操作系统可支持Power PC、X86、ARM、MIPS、XSCALE、SH、Alpha、68K以及SPARC多种结构与硬件平台，对于经费和时间受限制的系统开发项目而言，具有很强的吸引力。其中Linux主要采用了框架对硬件的管理模式，两个硬件平台之间的改动和上层的应用没有太大的关系。第三，性能优异，网络支持能力强。嵌入式Linux操作系统中的内核比较精简、稳定高效，可以充分发挥系统硬件的高效功能，比其他的操作系统运行效率要高；同时其占用资源比较少，运行起来更加的稳定、快速。Linux的内核结构非常完整，可以提供对十兆位、百兆位甚者千兆位以太网、令牌环以及光纤和卫星支持。
2 嵌入式工业通信管理机的开发构想
以下主要就嵌入式工业通信管理机的应用功能进行设计：
2.1 装置的通信
由于嵌入式系统主要采用的是进程方式的通讯模式，各进程之间是相互独立的，并且通讯进程和管理进程之间是严格按照统一接口方式实施通讯。这样一来，可以使每一个通讯接口集中关注于通讯规约解析，不再关注其它通道类型，从而减少了工作过程中出现问题的可能性。
2.2 数据的转发、合并与整理
数据转发主要是指依据装置层传送的信息，严格按照预定的通讯方式与协议，将相关信息过滤后上传至监控中心，从而完成信息的汇总和筛选。数据合并主要是根据实际需要将具有共性或者工程需求的告警信息，合并以后上传至监控中心；数据的整定主要是根据实际需要，将遥测类型的信息严格按照特定系数和格式整理以后上传至监控中心。
2.3 系统校时与通道管理
实践中可以利用工业通信管理机自身的功能，来实现对连接装置的周期性恢复和对时性工作。当系统装置的通讯恢复以后，可以主动的向装置发送一些校时命令；在系统正常运行时，可以实现周期性的装置校时，并保证系统时钟的同步性。通道信息数据统计，主要包括发送的报文帧数、接收到的报文帧数以及错误帧数，利用这些帧数可以有效的实现通道信息的高效管理。通道管理过程中出现异常情况时，可实现及时告警。利用该系统中的管理工具，可实现通道的自动复位，并控制单一通道的开启和停止。
2.4 其他方面的设计
可利用配置的工具，来实现对通信管理机通道信息的实时监视，其中包括发送的报文，正确报文的接收以及通道中的我原始报文等；同时还可以监视正在运行着的通道工况是否受到了干扰。通过通信管理机的程序编制与配置工具自身的附加功能，可以有效的实现对该系统运行程序版本的有效管理。可以利用配置工具来实现对配置文件及运行程序上传下载的功能，从而防止出现文件上传缺漏情况。通过系统配置工具，可以对实时库信息与转发库信息的监控。通过配置相关文件，可以有效的实现对现场系统运行工况的监控和告警输出，并提供电铃、电笛等告警设备。
3 嵌入式工业通信管理机的应用
从实践来看，嵌入式通信管理机主要是用来将那些分散在工厂各变电所、生产车间中的类型不同、规约各异的智能设备，通过通信总线与通信管理机有效连接，并将收集到的信息通过特定检索模式进行汇总，上送至工业企业的数据监控中心，从而实现对操作现场运行参数的实时采集与管理，同时还可以实现对操作现场相关设备的实时控制。目前来看，嵌入式工业通信管理机可以实现的功能主要有以下几个方面：接口的转换、规约的解析、通道的管理、信息的过滤、系统的校时、数据的存储以及系统的报警等。目前来看，嵌入式工业通信管理机的应用范围非常的广泛，尤其是在工业生产领域可以实现通讯数据的准确处理，必将取代传统的工控机模式。嵌入式工业通信管理机的主要应用模式如图1所示：
随着工业化和信息化进程的不断加快，工业生产中的智能设备应用（比如嵌入式工业通信管理机）的应用范围将越来越广。笔者认为信息技术的不断提高为工业通信管理机的应用带来了新的发展契机，未来的发展方向是接口的多样性、网络化和集成化。工业环境比较复杂，各种现场的设备通信标准也呈现出多样性的特点，需要能够兼容和支持多种模式的系统出现，信息技术的提高为支持多种接口的模式准备好了条件。随着计算机和网络技术的不断进步，为工业生产企业的信息化发展提供了技术支撑，因此必将成为嵌入式工业通信管理机未来发展的重要方向。
4 结 论
嵌入式工业通信管理机具有功能强、运行可靠以及性能可靠等特点，必将在工业系统的信息化管理过程中也发挥主要的作用。
参考文献：
[1] 钱建波,于正永.基于嵌入式技术的自助系统研发[J].无线电工程,2011(11).
[2] 陈杰,杜伟春,王振岳,柳大海.基于嵌入式技术的工业通信管理机的开发及应用[J].电力系统保护与控制,2010(20).
工业通信技术应用范文3
1.1较短的呼叫平均持续间隔据统计,计算机通信中,1s的数据通信时间能大约传输1/4的数据,5s的数据通信时间能大约传输1/2的数据。而普通电话通信平均持续间隔约为4min左右;另外计算机通信的呼叫建立时间最大值仅为电话通信呼叫建立时间最大值的1/10。即相比电话通信而言,计算机通信用户的等待时间大大减少。因此,与电话通信相比,计算机通信的平均持续间隔要短的多,占有绝对优势。
1.2具有良好的抗干扰能力在计算机通信中,采用二进制方式实现数据和信息的传输以及处理。这使得在通信过程中减少或者消除各种干扰以及噪声变得更容易实现,更简单。因此,计算机通信具有更高的传输质量。
1.3安全性较高二进制的传输方式使得在计算机通信中数据加密、解密等安全措施容易进行。由于不知道密钥,黑客即使截获加密后的数据,也很难破译成功。另外,目前计算机通信中经常采用奇偶校验法、CRC校验等形式检查数据的完整性,确认在传输中是否存在信息丢失的现象。这些措施使得计算机通信具有良好的保密效果。
2计算机通信技术的应用
随着计算机通信技术的迅猛发展,现在,工业、农业、电信以及国防等几乎所有的领域都广泛应用计算机通信技术。而计算机技术尤其是计算机网络技术的不断发展和提高,更加促进了计算机通信技术的进步与应用范围的扩展。目前计算机通信技术已经成为人们工作、学习、生活中不可或缺的一部分。
2.1在信息处理和管理系统中的应用近些年来,各企事业单位逐渐利用信息处理和管理系统来提高工作效率,因此,信息处理和管理系统的需求越来越多,其数量也在急剧增加。为了加强企业内部以及企业间的交流,很大企事业单位又将计算机通信技术应用于各种信息处理和管理系统中。计算机通信技术方便了信息的传递和使用,进一步减轻人们的工作负担和提高工作效率。现在,计算机通信技术已经成为企业联系客户、内部管理、业务处理等的重要渠道。一些大企业通过VPN技术,实现了异地业务的处理。
2.2在多媒体领域中的应用计算机通信技术的应用使得多媒体技术不仅仅局限于传统的电视、计算机中,还可以通过对多媒体信息的采集、处理以及传输,实现语音、数据、视频等一体化。因此,多媒体技术与计算机通信技术的结合推动了网络电视、手机(网络)视频通话、远程教育等技术的飞速发展以及广泛应用。这些也逐渐成为未来生活娱乐、办公教学、沟通的新方式。
2.3在即时通信中的应用即时通信工具,如QQ、MSN、微博、微信、E-Mail等的应用改变了人们传统的面对面的交流和沟通方式,能够方便人与人之间交流。而这些当前广泛应用的即时通信软件全部都要依赖于计算机通信技术。它们在具体实现时都通过计算机通信技术实现终端(主机或者手机)——服务器——终端(主机或者手机)的信息交换,从而达到通信的目的。这些通信工具让人们可以及时交流信息,还可以实现在家办公,甚至网上购物。
2.4在分布式任务中的应用分布式计算是将需要非常巨大的计算能力才能解决的大问题首先分成许多小的部分,然后把这些小部分再分配给许多计算机,最后把每台计算机的计算结果综合起来得到最终的结果。这种分布式任务给人们的工作和生活带来了便捷,便于全球多个计算机(用户)并行进行工作。分布式数据库、分布式控制系统等分布式任务与分布式计算思想很相似。在各个分布式节点通信时,需要借助于计算机通信技术完成。
2.5在远程控制中的应用21世纪的物联网技术带来了智能家居领域的发展,为其未来的普及奠定了基础。今后,家庭终端设备可以与电话、电视、计算机等互通互联。人们可以通过语音、指令等远程控制家庭的设备。这些家庭设备的远程控制必须依赖计算机通信技术。
工业通信技术应用范文4
关键词：无线通信技术 人才培养 企业战略发展规划 培养策略
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-0-01
随着计算机及网络技术的不断更新与发展，作为通信领域重要分支的无线通信技术，为企业构建无线网络平台提供了技术支撑。作为一家先进的、发展迅速的无线通信技术企业，如何结合企业的未来发展规划来实施人才的引进和培养，将人才的培养目标与企业的人才战略协调起来，以适应行业发展的实际需求。作为当前流行的热门技术，无线通信技术人才的培养上也需要通过一定的策略来实施。笔者将就相关问题展开论述，并提出相应的措施和方法。
1 在无线通信行业里，企业实施人才培养的指导思想
作为一家科技含量很高的无线通信企业，在实施人才培养的过程中，需要结合企业的发展战略，来适应社会对无线专业技术人才的培养目标。注重员工的综合能力，不仅包括对无线通信行业所拥有的丰厚的技术性知识体系，还应该将员工的动手实践能力作为一项基本素养，为此，加大实践环节的学习和训练，让员工从实际工作中来提升自身的能力和水平，为企业培育更多的、高技术、应用型、复合型人才。为此，结合无线通信技术专业培育实际，从企业的各部门、各岗位进行全面分析，不断调整培育模式，以适应通信技术不断更新发展的现状，并将企业人才战略培育计划中，将规范的人才培养标准，建立在员工能力训练的基础之上，优化企业培训队伍建设，强化企业员工的教学管理能力，切实推进企业对高素质通信技术人才培养目标的
实施。
2 无线通信专业工程实践能力的措施
2.1 对人才培养目标进行重新定位
随着社会化网络的形成，大规模的网络建设和业务也随之蓬勃发展，同时也使得无线通信领域的相关研究、开发、设计等环节也日趋复杂化与专业化，所以社会对于无线通信专业的人才需求量也在迅速增加。市场的需求决定了人才的定位，人才的定位决定了人才培养策略的具体构成。面对当前企业的具体实际，将无线通信专业所培养的人才定位于应用型、复合型人才的培养目标上。结合当前与生产第一线的设备制造、应用开发、运行维护和管理工作的应用型工程师技术要求，以适应当前无线通信产业发展的人才需要，锻炼员工扎实的专业基础，突出学习通信系统和通信网络方面的基础理论，学习信息传输、交换、处理的关键技术和系统知识，以达到具有现代无线通信领域的设计、开发、调试和工程应用基本能力的复合型应用人才。
2.2 分专业方向进行培养
无线通信技术发展迅速，对于专业技术人才的要求也越来越细化，信息产业部人事司将通信工程师分为九种类别，包括有线传输工程、无线通信公告称、数据通信工程等。企业培训部门结合具体的工作岗位，在进行分专业培养时，要结合企业发展战略需求情况，利用现有的培训队伍和实践能力训练条件，从员工的兴趣和基础出发，有针对性的开展分专业方向的培养计划的实施，为此，开展分专业方向的无线通信专业培训计划，可以实现员工的自主选择，也能够调动员工的工作积极性，促进其更深入的参加专业研究和实践的过程中去。
2.3 优化专业技能培训课程
应当结合市场和岗位的要求，归纳出企业在人才培养过程中，所需要的知识和对应的技能要求，并在此基础上构建相应的课程培训计划和结构。比如在核心课程群中，应该将数据通信与网络课程群、通信理论课程群等作为重点来实施。
在课程教学中应当从知识与技能的整体培养着手，针对应用型符合人才培养的特点，密切关联企业人才岗位和职责能力的要求，突出无线通信专业必须的基础课程和专业基础课程，进一步的突出课程的实践性和针对性，提升员工学习的效果与实践能力。
2.4 实践技能和能力的培养
根据应用型无线通信技术专业人才的要求，应当加强实践教学环节，增加综合实训、综合设计与科技制作等实践环节，带领员工从实践中来发现问题，展开讨论，解决实际问题，以适应无线通信技术对专业应用型人才的要求。在对专业理论知识进行实践过程中，比如对电磁场与电磁波的学习和分析，对高频电路的实践和分析，对对微机原理和接口技术的学习和实践中，充分发挥员工对知识的认知和理解，从实际工作中来加强其对具体设施、设备的综合性运用，以提高对工作岗位的胜任力。
2.5 加强对通信工程职业化训练
作为通信工程和研究的工作人员，必须从各种通信业务和设备中了解和分析其在通信工程中的作用，从而结合相应的通信协议和接口参数，来改进和提高通信设备的利用率和工作效率。比如了解所在行业的通信设备的安装和设计规范，国内与国际通信过程中所须遵循的技术要求和标准等，提升员工的职业化素养。
总之，无线通信技术专业人才的培养，必须建立在企业发展的规划上来，结合岗位对员工的实际需求，从应用型、综合型的人才战略上来调整培训课程和计划，使得员工在理论知识的指导下，利用实践训练和工程应用，来建立知识与能力之间的桥梁，从而实现对企业通信技术人才的全面发展。
参考文献
[1] 蔡丽.高校应用本科人才培养模式实施效果的研究[D].西南大学，2009.
工业通信技术应用范文5
[关键词]光纤通信 煤炭企业 稳定性
中图分类号：U285.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0396-01
1、引言
光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A.Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想。近几年，光纤通信技术脱颖而出，已经成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
2、光纤通信
2.1 光纤
光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成，是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅，里面掺有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纤芯外面有包层，包层与纤芯有不同的光折射率， 纤芯的光折射率较高， 用以保证光信号主要在纤芯里进行传输。 包层外面是一层涂料，主要用来增加光纤的机械强度，以使光纤不受外来损害。光纤的最外层是外套，也是起保护作用的。
光纤的两个主要特征是损耗和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或损耗，用db/km表示，该参数关系到光信号的传输距离，损耗越大，传输距离越短。光纤的色散是由光纤中传输的光信号的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播而产生的，光纤的色散现象对光纤通信极为不利，光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。
2.2 光纤通信的原理
光纤通信的原理是：在发送端首先把要传送的语音信号变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度变化而变化，并通过光纤发送出去。在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
2.3 光纤通信的特点
（1）频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有更大的传输带宽。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps。
（2）损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0―20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。
（3）抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界中雷电、电离层变化的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高电压输电线平行架设。这一点对于强电领域的通信系统特别有利。
（4）无串音干扰，保密性好。光波在光纤中传输，因为光信号被完全的限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，泄漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点外，光纤还有径细、重量轻、柔软、易于敷设，光纤的原材料资源丰富、成本低，温度稳定性好、寿命长等特点。
3、光纤环网通信
光纤环网是为了防止光纤网络中任何一条连接线断掉，影响连接中的一个区域所带来的网络安全隐患。它能防止任意一处连接发生故障而影响整体网络，使网络处于冗余模式，大大提高了通信系统的稳定性。
3.1 光纤环网通信的原理
光纤环网在物理连接上成环形，但在工作时整个网络成链状结构，环网上的每一个设备都知道并且能随时通知其他设备自己的状态。一旦有某一段网络发生故障，临近交换机就会马上通知其他交换机，在极短的时间内这一信息就会传遍整个网络，当所有设备都知道这一信息时，原来没有数据通过的那段链路马上进行数据传输。当损坏的网络修复后，网络便会恢复到初始的工作状态。所以，如果在系统工作时交换机的连接介质发生故障，环网的环形结构将会在设定时间内切换成拓扑结构的网络，从而保证系统的可靠性。
3.2 光纤环网通信在煤矿企业中的应用
近些年随着开采技术的迅速发展，很多大中型煤炭企业的采掘面延的伸距离远远超过了通信电缆的通信距离，通信质量不能满足生产需要。研究显示光纤通信具有频带极宽、损耗低、抗电磁干扰能力强、无串音干扰、资源丰富、成本低、温度稳定性好、寿命长等优点。因此，更多大中型煤炭企业相继引入了光纤环网通信。
（1）煤矿工业以太环网组建。工业以太环网可将煤矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业视频图像、数字语音、调度数据等信息集成到环网中。
（2）煤矿工业以太环网中各子系统组建。井下工人员定位系统、无线通讯系统、安全监测监控系统、电力监控系统等各子系统的建设，在煤矿工业以太环网建成以后，可以统一接入以太环网进行数据传输，可以省去光纤线路的重复敷设。
（3）电话信号传输。主要用于企业部门之间、井上下员工及企内较远距离的电话信号传输及调度。
（4）局域网信号传输。主要用于各内部办公网络、销售网络、财务管理网络等。通过上述范围的光纤应用，各办公及井下各采区工作面的通信达到了快速清晰，计算机网络数据得到了快捷稳定的传输，给职工工作来了极大的便利。井下人员作业情况、环境情况、设备运转情况等都能通过以太环网集成后传到调度指挥中心，调度指挥中心能够高质高效地对煤炭生产各环节、各子系统的监控监测信息进行实时显示，使调度室和相关人员能够及时掌握矿井安全生产的信息，以达到集中控制和指挥调度，使企业的安全生产有了有力保障。
4、结束语
光纤通信在煤矿企业中的应用，各办公电话通信达到了快速清晰，井下监测网络数据得到了准确的传输。而且计算机网络数据的快捷稳定的传输，为煤矿企业的安全生产提供了强有力的保障，确保煤矿的安全生产。
参考文献
工业通信技术应用范文6
5G快来了，它到底是什么？
5G，狭义来讲是指第五代移动通信技术的无线接入网技术；广义来讲是指第五代移动通信技术，泛指包括无线接入网、核心网及相关支撑系统的完整的技术体系。在讲5G之前，我们先回顾下之前的四代移动通信技术。如果从移动通信技术代际划分的角度来看，提供公众移动通信服务的移动通信技术经历了如下发展：
1G，是指以在欧洲及中国规模部署的TACS系统和北美规模部署的AMPS系统为代表的第一代移动通信系统：模拟蜂窝通信系统；2G，以北美IS-95/CDMA系统、日本PDC系统及其他国家和地区广泛部署的GSM系统为代表的第二代移动通信系统：数字蜂窝通信系统；3G，以中国的TD-SCDMA、日本欧洲广泛部署的WCDMA和北美韩国中国规模部署的CDMA2000为代表的第三代移动通信系统；4G，以全球广泛部署的FDD LTE和TD-LTE为代表的第四代移动通信系统。
5G技术虽然在中国、欧洲、北美、日韩等国家和地区的通信管理机构、高校和相关学术机构、通信系统和设备供应商、运营商等从业及相关群体中开始广泛的讨论，但是，目前业界尚未达成关于5G的统一的认识，离形成具体的技术规范体系还有较大距离。但在很多大方向上，业界已经达成了共识。
Q：什么时候能用上5G？
A：将于2020年前后投入商用。
移动通信行业通常是10年换一次代：第一代移动通信技术出现在上个世纪80年代初；第二代移动通信技术于上个世纪90年代初开始部署；日本于2001年部署全球第一张3G商用网络；瑞典和挪威于2009年12月部署全球第一张LTE商用网络。所以业界才有理由相信，5G系统将于2020年前后投入商用。业界普遍预期，借诸如世界杯等举世瞩目的盛事的东风，2017～2018年可能有5G的预商用系统投入规模测试，2020年前可能有行业先驱运营商开始部署 5G商用网络以迎接2020年奥运会。
Q：5G技术有什么好处？
A：将带来更大的系统容量、更高的系统速率、更低的系统时延及更可靠的连接。简单言之，就是更快更安全。
这是5G技术研发并投入商用后，对我们日常生活可能最密切相关的一点，5G技术会比目前的移动通信技术更加快和安全。
随着ICT技术的快速发展，除了人与人间的传统语音通信、以微信为代表的社交通信等方式外，机器类型的通信（MTC）、设备与设备间的通信（D2D）等正随着物联网（Internet of Things）的飞速发展而日益普遍，万物互联的时代正离我们越来越近，这对现有移动通信系统包括4G移动通信系统的系统容量、系统速率提出了重大挑战。为此，5G技术需在系统容量和系统速率方面具备显著的优势。业界通常认为，5G的系统峰值速率应该超过10Gbps。
而现有移动通信系统包括4G移动通信系统在应对诸如车联网技术的自动驾驶技术等方面，在系统时延和连接可靠性上尚存在差距，比如以120公里每小时行驶的汽车，每秒行驶33.3米，假如系统时延100毫秒（考虑通信系统时延和处理时延），则汽车已行进3.3米，可能已经造成不安全的后果。因此，业界通常认为5G的系统时延应该控制在1毫秒级。同样道理，采用双连、多连等相关技术手段，提升连接的可靠性也是5G需要实现的重要的系统特性。
Q：5G技术有那么厉害吗？哪儿厉害了？
A：5G可能将会采用更高频率的频谱和更先进的天线技术。频率高意味着稳定、快速，也意味着覆盖的广度和深度都不如低频率。
要实现更大的系统容量和更高的系统速率，按香农定理，频谱带宽越大越好，频谱资源越多越好。运营商通常倾向于采用频率较低的频谱：较低频率频谱具备更好的传播特性，更适合实现更深、更广的覆盖，是运营商以较好的成本效率实现更广、更深覆盖的重要资源。
然而，低频率的频谱基本被现有移动通信系统、电视广播系统、卫星系统、导航系统、航空航天系统、工业民用控制系统等系统占用，难觅足够带宽的空闲频谱。因此，5G系统可能不得不采用6GHz之上的频谱。6GHz以上的频谱资源的优劣势与较低频率频谱反过来：比较容易找到足够带宽的空闲频谱；但是因为频率高，传播特性不适合深度覆盖和广域覆盖，或者说实现深度覆盖、广域覆盖的成本太高、代价太大。
家里有2.4G和5G双频无线路由器的用户应该更加能够体会，2.4G网络下，传输速度不如5G，但是穿墙性能和覆盖更好；5G网络下，传输速度更快，但是穿墙性能和覆盖也更差。在理论上，5G移动通信技术采用更高频谱会遇到相同的问题。
而采用先进天线技术，实现多收多发（MIMO）、多流是实现更大的系统容量和更高的系统速率的一个重要技术手段。4G系统已经开始广泛使用先进天线技术，业界通常认为，5G将采用更加先进的天线技术，比如阵列天线（Phased Array Antenna）和大规模多收多发（Massive MIMO）。目前，业界先驱进行的5G技术演示，也纷纷使用了阵列天线（比如128阵元天线）和大规模多收多发。
Q：那3G、4G是不是就要被取代了？
A：并不会，至少短时间内不会。5G可能是对当前移动通信技术的一个补足，而不是立刻取代。同时在5G部署之初，4G/LTE仍将持续发展和演进。
正如前文所言，受限于5G技术可能采用更高频率的频谱，预计5G系统将在比较长的一段时间内与工作在较低频率的其他移动通信系统相互补足，传统移动通信系统实现更好的深度和广度覆盖及传统的已胜任应用的承载，5G系统承载有更大容量、更苛刻系统时延要求的应用。
业界有观点认为，5G可能采用全新的无线接入方式，虽然目前具体采用何种新型的接入方式尚无明确定论，但业界通常认为，现有工作在较低频率的系统仍将以现有接入方式存在并按现有接入方式演进比较长的一段时间。
目前， 4G/LTE除了演进到LTE-A的智能立体网络、多点协调（CoMP）、载波聚合（CA）等技术之外，LTE部署在3.5GHz频谱上的LTE-Hi、LTE授权和非授权频谱聚合（LAA）等4G演进技术也正在蓬勃发展，爱立信的5G演进方案―LTE-E，将率先在2016年底逐步实现商用，并最终通过LTE-E和LTE-NX的紧密协同完成向5G的升级。
