西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8代理订购

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1 前言
广东省梅县丹竹水电站位于梅州市境内，是梅江干流中的一个梯级。电站内装设4台灯泡贯流式水轮发电机组。单机容量为8500KW，发电机额定电压6.3KV，额定功率因素0.9，电站采用扩大单元（两机一变）接线方案。电站共装设2台主变压器，高压侧电压为110KV，两回110KV线路接入梅州110KV电网。该电站机组已经投产发电。配置五套LCU，分别为机组LCU1, 机组LCU2, 机组LCU3, 机组LCU4,和公用/厂用电/开关站LCU。所有LCU均以GE90-30PLC 为进行实时数据采集和处理，顺序控制，和提供（机组）有/无功调节，事故追忆和提供现地人机界面等功能。在PLC梯形逻辑编写和调试过程中，充分考虑了软件的可移植性和通用性，软件按功能划分，既为一个整体又相互立。

系统接受梯调的调度指令，实现AGC、AVC、厂内经济运行、自动监测和闭环控制，提高电厂运行经济效益，提高电厂运行水平，改善职工运行条件及提高电能生产的质量。现地级监控层LCU直接控制和监视主设备的运行，在整个系统中，它作为一个智能终端，但也可以作为立的装置单运行。

2 现地级机组LCU的功能
2.1 数据采集及处理
1) 开关量采集及处理
状态开关量的采集及处理：机组LCU按周期扫查全部开入量，进行状态检查，新数据库，在开关量发生变位时，可以产生事件记录，并根据控制流程进行动作处理或接点复归处理。处理内容事先由设计人员根据机组的运行要求编写在控制流程之中。当事故类信号变位时，LCU根据流程控制机组进行事故停机。如属于故障类信号变位时，LCU则进行登录和报警处理。所有事件记录，流程的执行情况不仅保存于机组LCU，还全部送厂级监控层。在状态开关量中，有一种综合开关量，这实际是一种若干个开入量按一定逻辑关系得到的一个中间变量，此量可供其他LCU或装置使用，如机组空载状态，机组发电状态等即属于这一类，往往以开出的方式引出，或仅作为LCU本身内部的一个宏变量供流程使用。机组LCU状态开关量共有90多个，这些量包括：断路器的开/合，导叶的位置，油位的高低，油泵的启、停等。
中断开关量的采集与处理：中断开关量具有中断能力，响应速度快（<10ms），可按其变位发生时间的先后形成事件顺序记录。水轮机、发电机、瓦温过高、压力油泵、过速信号、机组的励磁、保护等事故信号作为中断开关量输入，共20多点。机组LCU一旦收到这些表明机组发生事故的信号，会立即中断当前的工作，快速转到事故流程进行处理。并按要求形成事件顺序记录。

脉冲量采集与处理：每台机组LCU为2路脉冲量，分别采集机组有功和无功电度。脉冲信号分别取自有功及无功脉冲电度表，根据每台机组的PT/CT变比和脉冲电度表每度的脉冲个数，即可计算出每台机组的电度累加值。计算结果可与电磁式电度表计值进行比较和修正，以保证计量的准确性。

2) 模拟量采集与处理
交流模拟量：通过GE程90-30的PTM模块实现机组的交流采样，采集参数包括：电压、电流、有功、无功、频率、功率因素等电量。

一般模拟量：主要包括直流电量及非电量性模拟量（温度量除外），主要有：转子电流及电压、导叶开度、差压、机组的工作水头等信号。这些信号由变送器转换为4~20mA信号供PLC采集。

温度量：温度量将采用48路智能温度巡检装置进行采集，采用二线制接线方式输入，测温电阻为PT100，采集对象包括水轮发电机空气冷却器、发电机定子、轴承等共计30多路。温度巡检装置根据测温电阻在不同的温度下具有不同电阻值的原理，将电阻转换成相应的电量供计算机处理。PLC将通过RS485接口定时进行采集。根据运行需要，设置以上模拟量低低限（LL）、低限（L）、高限（H）、高高限（HH）报警值，系统提供越复限报警及处理功能。

2.2 控制与操作
机组LCU可以接受上位机或LCU操作面板上的输入命令，执行相应操作。机组LCU都是通过其开出继电器的空接点去动作现场设备，共使用单接点形式的开出点50多点，分别作用于各种管路的电磁阀、电路的断路器、高压油泵、润滑油泵、漏油箱油泵的电动机等现地设备输入点。

机组的控制操作需要编写以下主要流程：
1) 机组顺序控制流程。该流程包括以下几种工况：停机—空载；空载—发电；发电—空载；空载—停机。
2) 紧急停机流程。
3) 发电组事故报警流程。
4) 发电组事故报警及停机流程。
5) 高压起油泵控制流程。
6) 润滑油泵控制流程。
7) 漏油箱油泵控制流程。
8) 故障、事故音响处理流程。
9) 其它流程。

2.3 机组的有功和无功调节
LCU装置对机组有功（P）、无功（Q）调节是根据LCU控制面板或主机设置的P、Q值，通过对机组的导叶开度和励磁电压进行调节，使机组按给定的P、Q值运行。对于P、Q的调节，LCU输出的调节量采用脉宽的方式，调节脉冲均通过中间继电器输出给微机调速器和微机励磁调节器，在P、Q的调节中还设立了发电机电压、电流、P、Q负荷差等多种调节保护，确保P、Q调节在的范围内进行。PLC直接通过以太网与厂级网络进行通讯，可确保当现地LCU中操作面板出现故障，监控系统仍能从远方监控所控设备（包括机组开、停机控制、增减有、无功率等）。

2.4 人机接口
机组LCU配置操作面板作为人机交互的窗口。运行人员通过操作面板可以进行机组的启、停，断路器的分、合，有功、无功的给定等多种操作。对于操作中的错误或不合法的命令，LCU拒绝控制命令的执行。对合法的命令，显示控制的过程及终结果。在操作面板上可对机组的动作情况和当前的工作状态以及各种电流、电压量、温度量、有功、无功值进行监视，LCU的这种完整的操作显示功能使它即使脱离上位机仍能立运行。操作面板发生故障，不影响系统的正常运行，主机仍能对机组LCU进行监控。

2.5 诊断功能
机组LCU具有对本身的硬件及各控制单元进行的保护性自我检验功能，并根据检验结果采取相应的保护性措施，防止出现不良。LCU同时向主机报告诊断的结果，根据自诊断记录，值班维护人员可以了解LCU装置工作是否良好，指导处理异常情况。

2.6 通信功能
1) 机组LCU与厂级监控层的通信。通过以太网实现，通信的主要内容有：将LCU到的各种信息、正在执行的控制操作、内部自诊断结果即时送上主机。接受主机的时间设定值和GPS时钟同步信号。接受主机的P、Q设定值及控制命令等。
2) 机组LCU与微机保护装置的通信。通过RS485总线将运行状态、报警等 信号采集并传送到厂级监控层主机。
3) 与其他设备的通信。LCU能够通过硬布线的方式，将调速器、励磁装置的运行状态、报警等信号采集并传送到厂级监控层主机。

2.7 准同期功能
机组LCU上装的微机准同期装置可以万无一失地捕捉到次出现的准同期时机，而且能保证发电机在无相差的情况下并入电网。由于采用深圳智能公司生产的新型的SID-2CV全中文智能准同期装置，主机和LCU可通过RS485接口与准同期装置直接通信，实行远程监视。

3 公用和开关站LCU功能
由于公用和开关站LCU采用与机组LCU相同的控制结构及设备，因此，其数据采集与处理，控制与操作，人机接口，自诊断，通信等方面的基本功能，与机组LCU大致相同。公用LCU有两面盘柜，面盘柜主要安装PLC、操作面板，完成数据采集和控制。二面盘柜主要安装全部开出量中间继电器、GPS、线路准同期装置等。综合电量变送器安装在开关站现地屏上。UPS及电池安装于计算机室。
3.1 公用LCU监控项目
1） 2台厂用变高低压侧断路器；主变的高低压侧断路器、隔离开关及隔离闸；2回110KV断路器、隔离开关及隔离闸；400V厂用电I－－-II段母线联络开关；厂用电至闸坝的电源断路器；6.3KV母线至船闸的电源断路器；10KV外接电源变压器，高低压侧断路器。
2） 1~2号技术供水水泵； 1~2号渗漏水泵；1~2号消防泵；1~2号中压气机；1~2号低压气机；火灾报警控制器总火警信号。对1~2号技术供水水泵、 1~2号渗漏水泵、1~2号中压气机、1~2号低压气机等公用设备的数据采集，公用LCU可通过Genius总线和以上设备相联。在公用LCU的I/O点设计时暂不考虑。
3） 上下游水位；上下游水位差；直流母线电压。
4） 1~2号厂变；1~2号船闸变的有功电度；110KV线路的有功及无功电度；1~2号主变高压侧有功及无功电度；有功及无功电度的测量方法同机组LCU。

3.2 公用LCU控制流程
主要控制流程有以下几个：
厂变高压侧断路器控制流程；
厂用电I、II分段，断路器控制流程；
110KV线路断路器控制流程；
110KV线路隔离闸控制流程；
主变110KV高低侧断路器控制流程；
主变110KV高低侧隔离闸控制流程；
故障、事故音响处理流程。

4 结束语
广东省梅县丹竹水电站计算机监控系统在系统实施过程中广泛应用了自动控制技术、计算机技术、数据库技术、总线技术等，提升了整个水电站的自动化监测和控制水平，提高了系统控制的性、性，实现了工程管理的科学化、现代化，充分发挥了工程经济效益和社会效益。从现在已投入的系统运行来看，技术、可行、稳定，为国内外同类型的水电站项目计算机技术推广应用提供尝试。

0 引言
目前我国火电厂制粉系统中使用多的磨煤设备——球磨机除了运行、对煤种适应性强之外，还有维护简单及检修等优点。然而，由于其运行时电耗高，钢球及衬板磨损量大，又较难投自动和优化运行，所以经济性较低［1］。
常规中储式制粉系统自动控制的设计是采用热风门控制球磨机出口温度，再循环风门控制入口负压，给煤量控制球磨机负荷，形成3套立的PID控制回路。但是这3个自动调节系统之间存在着很强的耦合［2］，所以可以将球磨机对象分解为一个单回路对象和一个两输入——两输出对象。对于前者，利用给煤量来控制球磨机负荷，可以采用模糊控制算法，并根据其纯延迟的特性采取预估系统进行控制；而对于后者，是文中的主要研究对象，利用球磨机的冷热风门来控制入口负压和出口温度，采取神经网络自整定的PID控制器及解耦补偿调节器。
随着计算机技术的发展，神经网络的理论分析和实用研究都了可喜的进步，使得神经网络在非线性系统的动态辨识和建模方面显示出强大的优越性，受到越来越多的学者的关注［3，4］，该文提出了利用DRNN神经网络来进行PID控制器的KP、KI、KD参数的自学习，调整权值，达到优控制效果［5］。

1 球磨机出口温度和入口负压控制系统的动态特性
1.1球磨机的工作特性
由于锅炉空气预热器来的热风温度一般在250～300 ℃左右，原煤的温度等于环境温度。在其他条件不变时，热风门开大，热风量增加，球磨机的出口温度升高。同时，在空预器送来的热风对原煤进行干燥时，为了保证制粉效率，防止球磨机内的煤粉跑出，球磨机的入口负压一般应保持在－0.5 kPa左右。热风门阶跃变化时，磨出口温度和入口负压响应曲线分别如图1中的曲线a、b所示。





球磨机制粉系统中，送入球磨机的冷风可以分为再循环风和大气冷风。一般的系统会采用再循环风来调节球磨机内的通风量，当球磨机的出口温度过高或停磨时，才打开大气冷风门，这种系统中，再循环风对磨出口温度影响不大，因而控制系统设计较为简单。笔者所研究的系统主要是依靠球磨机的冷风来调节制粉系统的通风量。由于冷风直接来自大气，它的温度比磨出口温度要低，因此冷风对磨出口温度有显著的影响。当冷风作阶跃变化时，磨的出口响应曲线如图2中曲线c所示，它与曲线a类似，但变化方向相反，且变化幅值要小一些。变化方向相反的原因是显而易见的，变化幅值小一些的原因是因为冷风的管道比热风管道要细，在同样的阀位变化下，热风量的变化要比冷风量的变化多。而且，热风温度与磨出口温度之间的温差要比冷风与磨出口温度之间的温差要大。冷风门开度对磨入口负压的影响与热风门开度对其影响基本相同，但前者的影响幅度要小些。冷风门阶跃变化时，磨入口负压的响应曲线如图2中曲线d所示。

2 控制方案
2.1控制的目的
在机组负荷较低时，二次风温度较低，磨煤机的干燥通风量大于磨煤通风量，控制系统为了维持磨煤机出口温度，将开大热风门，增加热风，由于热风量增加，磨煤机入口负压降低。为保持磨煤机入口负压不变，再循环门将关小，若关闭后，磨煤机出口温度仍设定值，则热风门将继续开大，造成磨煤机入口负压降低，甚至出现正压和喷粉，严重影响磨煤机的经济运行。而在制粉系统中，若负压升高，为了维持负压稳定，再循环门将打开，但是磨煤机出口温度和干燥输出降低。在磨煤机正常运行时，通过再循环门来调节磨煤机入口负压，会降低磨煤机输出，故不经济。
球磨机出口温度表征了煤粉的终温度。球磨机出口温度过高会产生自燃现象，太低将使制粉系统输出降低。
因此，要使制粉系统正常地运行，保证球磨机的入口负压、出口温度的值在一定范围之内。当通过改变热风流量维持出口温度时，会影响到磨煤机的入口负压；冷风量的改变同样也会对磨煤机出口温度有较大的影响。因此在两输入、两输出对象中的两个回路即温度回路与负压回路之间仍有很强的关联，所以对该对象控制系统的解耦设计是必要的。另一方面，热风流量改变到引起磨煤机出口温度变化是一个大惯性、大滞后的过程，对于一个存在大惯性的高阶被控对象，经典PID控制器的参数难以整定，不可能获得满意的控制品质。
2.2控制策略
在解决了一次风总风量、球磨机进口热风量、再循环风量、冷风量的软测量后，可以将入口负压和出口温度两个控制回路结合起来形成一个相互补偿的双输入、双输出系统。如图3所示。




控制系统中采用了结构简单、稳定性和性都较高的PID调节器，并且利用解耦控制策略解决了系统中的耦合问题。当出口温度偏低时，增大热风门开度，同时减小冷风门开度；当出口温度偏高时，关小热风门开度，同时开大冷风门开度。当入口负压偏低时，开大冷风门开度，同时关小热风门开度；当入口负压偏高时，关小冷风门开度，同时开大热风门开度。
同时采用了的DRNN网络作为辨识器，根据环境信息的变化，对PID调节器的3个调节参数进行自学习在线整定，改变网络权值，跟踪对象输出。
2.3DRNN神经网络算法
DRNN就是在部分递归网络Elman的基础上，将隐层权值矩阵WD做了进一步的简化，变为对象阵，即隐层的每一个神经元仅接受自己输出的反馈，而与其他神经元无反馈连接。DRNN网既保持了自反馈特性，又减少了需调整的参数，从而大大减少了计算量，缩短了训练时间，它比Elman网为简单，与传统的前馈神经网络(FNN)相比，也能实现动态映射，具有动态记忆能力。
DRNN神经网络的算法为：


其中，WＤ和WO为网络回归层和层的权值向量，WＩ为网络输入层的权值向量，Ii(k)为输入层I个神经元的输入，Xj(k)为网络回归层j个神经元的输出，Sj(k)为j个回归神经元输入总和，f(·)为S函数，O(k)为DRNN网络的。
DRNN作为网络辨识器，y(k)为被控对象实际输出，ym(k)为DRNN的输出。将系统输出y (k)及输入u(k)作为辨识器的输入，将系统与网络的误差作为辨识器的调整信 号

1 样气处理系统在在线分析系统中的地位
样品处理系统如果只限于过程气体分析系统领域，就该称为样气处理系统。
在在线分析工程技术行业内，本文所述的样气处理系统，过去却一直叫取样预处理系统、预处理系统、样气预处理系统、取样及预处理单元等。由于长期带着“预”字，好像只是在线分析器的附加部分，并未受到应有的重视。
GB/T 19768—2005《在线分析器试样处理系统性能表示》的，其实JB/T 6854—1993的机械部标准，早就在处理系统之前取消了“预”字，从中必然引申出；样气处理系统和样气处理部件的技术概念和术语。令人遗憾的是，长期以来并未得到本人士的关注和认可。
本文着力阐述的样气处理系统技术，自身有相对立性、严密性、系统性，PLC可编程序控制器的自控功能及其软件就是一个证明。德国H&B公司的60S型干法高温取样探头在中国市场单销售有数十套之多，售价135万元，算是另一个颇具说服力的证明。
为了推进在线分析系统工程应用技术的发展，我们应有一种新的技术观念：在线分析面对诸多十分艰巨复杂的技术难题，样气处理系统技术是在线分析系统的和关键技术，期待样气处理系统技术从此走上提升和发展的轨道。

2 在线分析器工程应用对样气处理系统技术的依赖和要求
2.1 1986年以前，国内各分析器器厂的在线分析器器几乎全是以单机销售的形式投放市场，而德国H&B公司的在线分析器却大约有三分之二是以在线分析系统（包括分析小屋）的形式投放市场，那时样气处理系统有个“预”字并不冤。
以川分的红外等三项技术引进为契机，同时从H&B公司引进了在线分析系统技术，并两次培训系统设计和工程应用人才，使川仪无意中充当了一次在线分析器工程应用的角色，设计水平、应用水平、生产规模都有长足进步。

在线分析器工程应用的症结和途径
在线分析器的长期连续、适时的检测分析，必然要求连续取样和严格的样气处理技术，要求样气真实和传输快速，样气进入分析器时，要求达到近于标准气的品质。在线分析系统长期连续运行的性和性，以及近于免维护的易维护性，都依赖样气处理系统技术的针对性设计。
根据每项在线分析系统的现场应用条件和取样条件，要采用化、规范化，针对性设计的型在线分析系统，由具有长期工程实践经验的制造商生产这些在线分析系统，并承担全过程技术服务。
对于完善的过程气体分析，起决定作用的是使样气处理系统与千差万别的生产工艺条件和环境应用条件匹配得当、组合完善。在线分析器对样气处理系统的这种依赖，使在线分析器以在线分析系统形式供货既是在线分析工程技术发展的必然，也在业界各方人士的情理之中。

3 复杂的样气条件和干法样气处理技术
3.1 复杂的样气条件是过程气体分析面对的大困难：
高温或低温、高粉尘、高水分或液雾、高压负压、腐蚀性和爆炸性危险；
较高的自动化程度，少维护甚至近于免维护的应用要求；
防尘及、防腐蚀、防爆炸等方面苛刻的防护及要求；
较快的反应速度，滞后时间一般要求＜60s ；
保证必要的检测准确度等。
3.2 干法样气处理技术的必要性
干法样气处理技术有利于有效保持样气的真实性，进而保证必要的检测准确度。
干法样气处理技术能使样气干燥、洁净，达到近于标准气的品质，可能发生的腐蚀性也大为降低。所有这些都有利于保证在线分析器连续、稳定、、准确地运行，延长其使用寿命，我见过某石化企业使用过20年的红外分析器。
干法样气处理技术已成为的主流技术。当然湿法样气处理技术也并未淘汰，如焦炉煤气O2分析系统，湿法对付焦油为有效。

4 样气处理系统技术的体系性特征
在线分析系统如果去掉在线分析器和某些应用条件部分，就是样气处理系统，体系性地简述样气处理系统如下：
4.1 采样探头 通常称为取样探头，是样气处理系统重要的样气处理部件，根据不同的取样条件，就一定有不同的针对性强的探头，常用的是650℃的中温通用型探头。取样探头还应包括压缩空气加热（180℃）反吹单元及其程控反吹技术。
4.2 样气输送管线 通常多采用Φ6×1不锈钢管，为避免发生冷凝，常采用伴热保温技术（120℃），伴热方式以自控温电伴热带较为经济实用。
4.3 过滤器 过滤器就其用途来说，以下三类较有代表性：一是探头过滤器，在取样点就地过滤粉尘，避免在其后产生粉尘沉淀和堵塞的危险，目前的水平是0.3μｍ 99％。二是后级膜式过滤器，以保护分析器为主要目的，目前的水平是0.05μｍ 99％。三是分析器内部的微型过滤器，以在线分析器的自保护为目的，并不属于样气处理系统。
4.4 样气冷凝器 使样气冷凝至低露点、以干燥样气为目的。
压缩机式样气冷凝器能使样气由140℃冷至2℃露点，效果，成本；
半导体制冷样气冷凝器，入口样气温度一般只能是45℃；
涡流致冷样气冷凝器，能使样气温度降低20℃以上，大的优势是使用压缩空气，本安防爆；
使用水源的样气冷却器（即交换器）也有很多应用。
4.5 采样泵 通常称为抽气泵，样气压力为负压或微正压时，也能为分析器提供规定的样气流量，隔膜式抽气泵用得较多。另外，常用蠕动泵来排放冷凝液。
4.6 气液分离器 气液分离常是十分棘手的技术难题
旋风自洁式分离器 对分离＞5μｍ粉尘和液雾较为有效，相当于70μｍ粒度以上的重力分离；
凝结式分离器能对付小粒度的微小液雾；
特定项目型（如乙烯裂解）的气液分离是技术含量很高的综合技术；
简单的气液分离器仅是圆筒中加上一根管子；
现在已有采用聚合膜方式过滤液雾的研究。
4.7 样气流量测量及控制
样气流量一般用球形转子流量计，流量控制用针形阀调节。切换和关断气路要采用各种阀件，以“五通切换阀”被看重。
4.8 样气压力测量与调节
高压的减压、稳压与调节是项困难任务，各种阀的原理及规格的选择也很有性。
高压力样气在取样点根部阀处就地减压很有必要，以避免降低反应速度。
4.9 部件材料的正确选用
以O型密封圈选材为例：连续使用温度的高低依次为，氟橡胶包覆聚四氟乙烯、氟橡胶、硅橡胶、丁晴橡胶。
4.10 设备外壳及防护
一般采用的机柜称为仪表盘，组装后称为分析（仪器）柜；
人可以进入的机柜称为分析小屋；
机柜对粉尘、水的防护等级以IPXX表示；
机柜对可燃性气体和蒸气的防爆等级。如 dⅡCT6。
4.11 机柜的气候调节
机柜的气候调节可分为降温、加热、换气等三个大的方面。
4.12 自控单元
样气处理系统的连续、稳定、近于免维护的运行，以及各种报警，都离不开PLC可编程序控制器为的自控单元。
4.13 标准物质 即标准气，是在线分析器的计量标准，现在已采用99.999%的高纯氮作为零点气。
4.14 快速回路设计，提高分析系统的反应速度。
4.15 尾气和冷凝液的排放。
4.16 数据处理及远程传输。
4.17 工程现场安装的施工设计。

5 用于水泥窑尾的干法高温取样探头系统
5.1 炉窑负压型样气处理系统 负压或微正压样气，只要压力不大于0.01MPa，往往都采用某种原理的抽气泵这一标志性部件，才能满足样气流量的规范要求。（个别炉窑负压型在线分析系统也需要防爆，例如焦炉煤气。）

LKP 101S 型干法高温取样探头系统

5.5 干法高温取样探头实际上是一套综合技术的复杂系统、成套设备或成套装置，称为高温探头系统。它是在线分析系统的技术之一。

6 防爆分析小屋
6.1 化工、石化领域的样气基本都是正压力，并有严格的防爆要求，就该采用正压防爆型样气处理系统，当然在线分析器也要严格选择隔爆型的，样气处理部件也要采用防爆型的。
6.2 防爆分析小屋。防爆级别dⅡCT4
• 规格：2.7m高，长和宽可在订货时选择。
• 结构：钢板结构，厚度50mm 充填阻燃绝热离心真空保温棉；
外墙为抛光磨砂不锈钢板，内墙是镀锌喷塑钢板，部为304SS；
外开门，防爆视窗、紧急逃生锁；
内置标准气瓶和载气瓶以及固定架；
整体排点接地保护；
“地”为人字钢板，δ=5；
全封闭集管排放系统，带阻火器的放空罩。
• 电器设备：防爆空调器（1.5P）、防爆排风扇、防爆照明灯、防爆电源接线箱、防爆信号接线箱、防爆防腐蚀开关、防爆报、防爆型CO报警器等。
• 技术特点：、规范的全封闭结构防爆系统。
6.3 防爆分析小屋是在线分析系统的另一个技术。

7 样气处理系统技术的发展趋势
7.1 样气处理系统技术发展的动力
在线分析器，特别是国外公司的在线分析器近几年出现高速发展与进步，如：19″标准机箱的六组分在线分析器。由于节能、环保、资源和的国家长期产业导向，使国内在线分析系统显现高速增长的、开放的市场特征。这成为样气处理系统技术发展的两种主要动力。
7.2 样气处理系统技术发展的某些趋势
• 持续改进的理念非常适合于样气处理系统技术的发展：例如成都倍诚分析技术研究所的涡流致冷样气冷凝器已经改进了五代，该公司的防爆分析小屋可代表该领域的国内水平。
• 冲击样气处理系统技术的：川分的干法高温探头连续几年近80%的份额。
• 小型化是技术发展总的内在规律之一：美国世伟洛克公司研发出如同糖葫芦串态势的“集成”式新型样气处理系统，总体积非常小，价格高昂，技术适应性也较窄，尚不具备推广条件。英国士富梅公司的氧化锆反吹气路为Φ2的焊接三通气路，氧化锆传感器比大手指头还小。
• 样气处理系统技术的大面积提高尚需时日：如探头过滤器和后级过滤器虽然已经达到0.3μｍ 99%和0.05μｍ 99%（单级）的水平，而另一些公司，包括一些参与竞争的国外公司却分别停留在2μｍ和0.5μｍ左右的原有保守水平。
• 样气处理系统技术的研发出现走向深入的苗头：
组合式样气处理部件（如水洗分离器）；
样气处理部件（如水冷却分离器）；
自洁式免维护样气处理部件（如旋风自洁式过滤器）；
性高的样气处理部件（如可拆式化工取样探头）；
新原理的样气处理部件（如自吹洗综合过滤器）；
不使用样气电子冷凝器和蠕动泵的本安型样气处理系统技术已在研发之中；
开始出现化的样气处理部件研发公司和营销网站。

8 新型样气处理部件实用新型（技术）解析 （发明人 金义忠等）
自吹洗综合过滤器
• 目前的各种过滤器均针对粉尘，对液雾不但无能为力，还常会堵塞或损坏过滤薄膜，从而造成膜式过滤器失效。有的厂家不得已，采用了水份报警型膜式过滤器。
• 有一种具有纳米特性的聚合薄膜材料有非常特的性能，
过滤精度 0.3μｍ 可达99.9999%
0.05μｍ 也能达到99%
油雾过滤率 0.0001% （水雾过滤率也该是这一技据）
疏水特性（如荷叶对于水） 聚合膜即便被水泡湿了也不会影响其透气性。
气流阻力 ≤7mmH2O（60L/h下，Ф50膜片）
有较好的抗张强度，不容易损坏。
• 新型自吹洗综合过滤器
既能过滤0.05μｍ的粉尘99% ，也能过滤0.05μｍ的液雾99% ，
过滤出的粉尘和液雾可自清洁，然后由旁路流排出，维护量大为降低。

9 对样气处理系统技术发展的期待
9.1 样气处理系统技术的发展单靠分析器的发展和市场的扩张来推动是不够的。在线分析工程技术理论的和样气处理系统技术本身技术的也是样气处理系统技术发展的强劲动力。
9.2 通过本次技术论坛，我们期待样气处理系统技术的发展能有一个坚持“持续改进、持续”理念的全新的发展方向。

1 轨道交通通信传输系统组网现状
从1965年北京地铁一期工程开工，到目前全国多个城市多条线的同步建设，已开通城市轨道交通的有北京、上海、天津、广州、长春、大连等城市，除北京地铁一号线和环线外，其余都是九十年代后修建的。众多地铁线路，传输制式不尽相同，各有优缺点，表1列举一些地铁项目的传输系统现状。
采用OTN传输制式一般组成一个自愈环，采用SDH传输制式组成单个或多个自愈环，采用ATM传输制式组成单环或多个环，采用MSTP传输制式组成单个或多个自愈环。一般SDH、MSTP组网方式，环网节点多14个。轨道交通传输网选择的保护方式均为自愈环保护方式。

2 传输技术比较
2.1业务承载能力
承载能力包括能否保业务传输质量要求，能否提供相应业务接口等方面。
2.1.1OTN
OTN是专为轨道交通开发的一种传输技术，具有特的帧结构，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。
OTN可以直接提供工业标准的通信协议接口，如话音(具有2线/4线、模拟/数字、带信令/无信令)、El、RS-232/422/423/485、高质量音频(15kHz带宽)、10/100Mb/5Ethernet、4/16Mb/5TokenRing、标准复合视频(M-JPEG压缩算法)等接口，而不需借助接人设备。
OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛。其不足是设备家生产，售后服务对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非OTN网络连接能力较弱。
2.1.2ATM
ATM虽然可以承载实时性业务中的TDM业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计)，所以ATM技术一般不用于TDM业务的承载。另外，ATM没有低速率接口，需增加接人设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务QoS问题，因此可以实现承载。
对于非实时性业务的传输，存在带宽利用率较低的问题，ATM没有音频等低速接口，需设接入设备。
2.1.3IP
IP技术对数据业务的承载有一定的优势，对于传统TDM业务，IP技术可以承载，但传送时间和业务恢复时间要比SDH长，不是的承载技术。对于接口来说，IP没有音频等低速接口，设备一般不提供ZMb/S接口，需增加辅助设备。
2.1.4SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)
SDH是适合实时性业务中TDM业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一，仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM一le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时，需增加接人设备(PCMD/l设备);无直接的视频和LAN接口，需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器;对Ethernet业务，一般只提供ZMb/s的传输带宽，存在性能瓶颈;对地铁/轻轨中的广播音频业务，仅提供3kHz的传输带宽，难以满足高保真的广播效果;一般只提供点对点的通信信道，难以满足地铁/轻轨环境下大量共线式通信信道的要求。
同时SDH只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进行统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。
MSTP克服了SDH设备在地铁/轻轨应用中的一些不足，随着技术不断的发展成熟，越来越适合轨道交通业务的承载，但仍需增加接人设备。
2.1.5RPR
对于实时性TDM业务，RPR技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。
对于数据业务，RPR具备的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3一4倍。RPR还可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性。
对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来数据业务的实时性，在实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术，而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频市场的主流设备提供商，都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术，以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口，因此，由RPR技术来承载视频系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。提供严格的延时和抖动机制，视频图像清晰、画面流畅，达到高速铁路/公路监控图像的要求。业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样，借助于接人设备来提供低速数据接口。
2.1.6承载能力
对于实时性业务中的TDM业务，SDH、OTN能提供非常好的解决方案。对于实时性业务中的数据业务，OTN、RPR、ATM承载能力都比较强。对于非实时性业务，OTN、IP、RPR都比较适合。对于业务接口能力，OTN能力，可以直接提供丰富的通信协议接口，不需借助接人设备，其他技术均需借助辅助设备。
2.2带宽利用率
OTN:开销<2%，带宽利用率较高。
ATM:开销约为12.8%，带宽利用率低。
IP:开销与所传数据包大小密切相关，不是很固定，带宽利用率比较高。
SDH:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。
RPR:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大提高。
2.3环网保护能力、性
OTN:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50ms。
ATM:主要进行VC保护。
IP:可以做路由保护，保护时间与网络结构及协议选择有关，一般以秒计。
SDH及MSTP:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
RPR:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
2.4成熟度及发展前景
OTN:在轨道交通领域已得到较多运用，做为西门子的技术比较成熟，在专网需求方面能够予以专属研发和新，发展速度较快。
ATM:技术、设备复杂，随着IP技术的发展，IP问题的解决，对ATM技术应用带来较大冲击，其发展前景不好。
IP:技术相对成熟，是目前通信业研究热点，有好的发展前景。
SDH及MSTP:SDH技术很成熟，有着广泛的应用基础;MSTP是在SDH基础上发展起来的，目前还在不断完善，功能越来越强。
RPR:目前还未得到较大规模的应用，需在实践中进行验证，但其技术，发展前景好。
2.5价格
OTN设备价格相对较高，随着市场竞争在逐渐下降;ATM技术复杂，生产厂家不多，设备价格偏高;IP、SDH生产厂家众多，应用广泛，价格较低;基于二层交换的MSTP生产厂家多，技术成熟，价格较低;内嵌RPR的MSTP由于是新技术，价格较高，但应用前景较好;价格可能在将来会有所下降。

3 小结
OTN就技术角度比较适合轨道交通传输网，虽然互联互通能力相对较弱，但在业务接口层面互联的前提下可以满足互联需求，随着市场竞争价格也趋于合理，可以作为轨道交通传输网组网的一种选择。
IP技术在业务方面对轨道交通数据业务的承载越来越合适，但对TDM业务的支持仍是弱项，因此应与其他技术联合组网。
RPR技术的发展与标准化，对数据业务的承载提供了越来越完善的平台，但对TDM业务的支持效果不理想，网络管理缺少SDH的端到端性能监视和配置手段。与IP相似，可专门解决数据业务，适合与其他技术联合组网。
MSTP对各种数据业务，尤其是带宽需求大、传送质量要求高的视频业务，能提供较佳的解决方案。近年来MSTP技术在轨道交通中得以广泛应用，成为主流解决方案之一。
综上所述，传输网技术选择不应该是单一的，只要符合轨道交通传输技术发展方向都在可选择范围内，这样有利于降。
轨道交通传输网制式上的选择可以是一个制式立组网，也可以是多种制式混和组网，应根据具体线路、具体情况及当时的技术发展来确定。一个制式单组网可以选择OTN，也可以选择MSTP。目前MSTP技术对数据业务解决还存在一定局限性，可以采用MSTP与RPR或IP混合组网，由MSTP承载语音业务及低速数据业务，RPR或IP来承载视频和数据业务。
无论选择什么制式组网，所选择的设备均应是在该制式下相对成熟的、的、的，冗余配置，并且便于运维。