發布時間：2023-04-11 17:18:51
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的遠程控制系論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
隨著我國信息事業的持續、快速發展,通信基礎設施日臻完善,固定電話、移動電話用戶總數接近兩億.利用現有的個人通信終端,實現基于PLMN(陸基移動通信網)和PSTN(公用電話交換網)的電話遠程控制系統,既可以節約投資,又便于推廣.電話遠程控制系統(ITRCS),以CCITT及我國標準共同規定的部分標準程控交換信令(DTMF雙音多頻信號,振鈴信號,回鈴音信號等)作為系統控制命令,以PLMN與PSTN通信網作為傳輸介質,使用戶可以在遠端利用固定電話或移動電話發送DTMF雙音多頻信號,實現對近端電器設備的遠程控制.信令傳輸示意圖如圖1所示.
2電話遠程控制系統的體系結構
電話遠程控制系統接收遠端發送來的DTMF信號,并對其進行解碼,解碼后的信號再由中央處理單元采集處理;為了方便用戶使用,系統設計了語音提示界面;電話遠程控制系統一般工作在元人值守環境,所以應具有自動離線、上線、復位功能;為了符合智能化要求,系統采用80日作為中央處理器.同時,電話遠程控制系統正常工作還需電源供電電路、驅動電路等輔助電路.智能電話遠程控制系統的體系結構如圖2所示.
可以看出,系統主要由DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、離線/上線/復位電路、中央處理單元、驅動電路、電源電路等組成.
3各部分電路及工作原理
3.1中央控制電路
中央控制電路的主要功能是接收鈴流檢測電路和DTMF解碼電路的中斷信號,發送對上線/離線/復位電路和受控設備的控制信號,對語音錄放電路進行尋址操作,接收DTMF解碼電路的四位二進制數據(見圖2).
3.2DTMF音頻解碼電路
DTMF(DualToneMultiFrequency)雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話(固定電話、移動電話)、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的集成電路.它包括DTMF發送器與DTMF接受器,前者主要應用于按鍵電話作雙音頻信號發送器,發送一組雙音多頻信號,從而實現音頻撥號.雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號,CCITT和我國國家標準都規定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號的對應關系如表所示.
表電話撥號數字對應的高低頻率組合關系
電話遠程控制系統采用MITEL公司生產的MT8870DTMF接受器作為DTMF信號的解碼核心器件.MT8870主要用于程控交換機、遙控、無線通信及通播系統,實現DTMF信號的分離濾波和譯碼功能,輸出相應16種頻率組合的四位并行二進制碼.MT8870具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調功能,所以在設計MT8870DTMF解碼電路時,只需外加一些阻容元件即可.DTMF解碼電路如圖3所示.
遠端用戶發送的DTMF信號,經搞合電容的隔直流作用后,由MT8870接收并進行譯碼,輸出的四位并行二進制數據直接與8051單片機的P0.0～P0.3連接,MT8870在DTMF信號碼變換完成后,由CID端發送中斷信號INT1,通知8051數據準備好.
3.3語音提示電路
電話遠程控制系統利用語音提示電路實現用戶和系統的交流.語音提示電路預先存儲若干段系統提示音,8051中央處理單元電路判斷用戶發送的DTMF信號后,對語音提示電路進行尋址,播放相應的提示音,從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作.
本系統選用美國ISD公司的ISD2590單片語音錄放集成電路作為語音提示電路的核心部分.ISD2590采用E2PROM存儲器,信息可永久保存,零功能存儲;它還采用了DA盯直接模擬量存儲技術,因而能較好地保留語音信息中的有效成分,提高錄放音的清晰度.ISD2590可以存儲長達90s的語音,能夠實現1～600段語音分段,每段錄放音均有一個起始端,該起始端地址選擇由A0～A9確定.ISD2590的電路也非常簡單,只需少許阻容元件即可,并且它易與單片機接口,實現分段尋址功能.ISD2590的內部功能如圖4所示.
系統在接收遠端用戶發送的DTMF信號以后,根據軟件設定,對語音電路進行尋址放音.例如系統收到用戶發出的"1234'''',用戶密碼信號時,若密碼正確,則尋址播放語音提示"密碼正確",否則,尋址播放語音提示"密碼錯誤".需要提出的是,ISD2590".只有A0～A910根地址線,顯然不能對480K模擬存儲陣列直接尋址,從圖4可以知道,ISD2590的地址線是先經過解碼器解碼后再對480K模擬存儲陣列進行尋址的.
3.4系統上線／離線/復位電路
當DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶電話線連通時,我們稱系統處于上線(Odine)狀態;反之,當DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶電話線斷開時,我們稱系統處于離線(Offline)狀態.只有在電話遠程控制系統工作時,系統才應處于上線狀態.這樣做的目的是避免用戶呼叫系統時的高壓振鈴信號(可達120VMS)及線路上其他高壓噪聲對DTMF信號解碼電路及語音提示電路產生危害.上線/離線/復位功能的實現,也是由系統硬件電路和軟件共同實現的.
3.4.1系統上線電路
系統上線電路的功能是檢測程控交換機發送的振鈴鈴流信號,然后通過中斷方式通知8051單片機,根據軟件設定,閉合系統上線/離線/復位開關電路,開啟UrMF信號解碼電路和語音提示電路與電話用戶線的連接.上線電路的主要部分是鈴流檢測電路.鈴流信號是當遠端用戶呼叫電話遠程控制系統時,由程控交換機向電話遠程控制系統發送的控制信令.系統采用TCA3385芯片作為鈴流檢測電路的核心部件.TCA3385是一種性能穩定的振鈴信號轉換、檢測器件,常用于電話機、應答器等儀器儀表.它的PDO端(如圖5)是振鈴檢測輸出端,在振鈴信號穩定后,此端會變為高電平輸出.RDO端可直接與8051單片機相連,作為8051的中斷信號INT0.TCA3385的內部功能及外部電路如圖5所示.
當電話遠程控制系統處于離線狀態時,只有鈴流檢測電路與用戶電話線相連,而TCA3385能承受較高電壓的沖擊,保證了系統的完全穩定性.
3.4.2離線/復位電路
用戶對電話遠程控制系統操作完成后,發出結束命令,8051單片機斷開系統上線/離線/復位開關電路,系統離線.如果用戶出現誤操作或忘記發送結束命令時,系統根據軟件設定,斷開系統上線/離線/復位開關電路,使系統離線,并初始化軟件設定.
3.5驅動電路
電話遠程控制系統對受控設備的控制,要通過8051單片機對繼電器的閉合才能實現,因此,在8051單片機與繼電器之間必須設置一個繼電器驅動電路.本系統采用摩托羅拉公司的MC1413,來關閉與開啟繼電器開關(圖6).
4系統軟件
如何利用有限的16種DTMF信號實現多樣的系統控制功能,是系統成功與否的關鍵,借助于軟件編程,系統可以對16種DTMF信號的任意組合進行解釋,從而大大豐富了系統功能.系統軟件的流程結構并不復雜,這里只介紹系統軟件主要功能要求:
(1)系統身份認證功能為了保證只有合法用戶才能操作系統,電話遠程控制系統上線以后,用戶必須輸入密碼,待系統確認后才具有對系統的操作權限.
(2)用戶信令解釋功能對收到的用戶信號,系統按照軟件設定加以解釋,并決定對語音提示電路尋址,播放相應的系統提示音,實現用戶和電話遠程控制系統間的交互操作,或者對外部受控設備發出相應的驅動信號.
(3)軟件定時功能系統軟件設定系統自動復位的軟件定時器,定時器的設置值規定了系統一次上線工作的最大時間.若一次工作超時,系統自動離線,進入待機狀態.
5結束語
關鍵詞： 自動化監控；閘門控制；數據采集；GPRS傳輸
中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0310024－02
1 GPRS閘位聯控系統研究的理論意義及應用價值
水閘是水利系統最基礎的工程，在防洪排澇搶險過程中扮演著重要角色，對保護工農業生產和人民生命財產安全以及環境保護等諸多方面都發揮著巨大的積極作用，但是我國的水利自動化技術比較落后，每年會由于洪澇災害造成巨大的經濟損失[1]，因此閘門的即時合理控制問題，是關系到水利工程的安全，關系到保護工農業生產和人民生命財產安全，以及綜合利用水資源的問題，因此GPRS閘位聯控系統具有極高的應用價值。
2 系統構成及功能描述
GPRS閘位聯控系統主要功能為：水閘現場監控平臺是基于產品化、模塊化、通用化思想而研制開發出來的新一代水閘遠程監控系統，該系統主要用于水庫、灌區、河道、供水渠的閘門現地控制和遠程控制，可在現地單控、群控，也可在異地遠程遙控。
GPRS閘位聯控系統由水利系統的流域管理中心、各縣市設立的分中心監測站、以及水閘現場的水文遙測單元構成的三級網絡組成。通過建立GPRS閘位聯控系統，將可以改善水文信息的采集、傳送和信息處理的手段，縮短數據采集和信息處理所需的時間，還可以提高信息采集和傳輸的可靠性，提高流域各種監測信息的處理能力。
3 總體設計方案
3.1 閘位控制原理
1）GPRS閘位聯控系統原理：GPRS閘位聯控系統主要工作原理將各種傳感器的流量、水位、雨量模擬量和閘門、水泵的開關量數據傳送到各監測站，通過 WLB-268型遠程測控終端機完成數據的采集，并把采集的數據通過 GPRS網絡無線數據傳輸方式主動傳輸至調度中心，調度中心控制機能夠實時監測水閘泵站現場的情況，并可以遠程控制閘門、水泵的開關，實現監測點的自動化控制。
2）GPRS閘位聯控系統特點：
① 技術先進：系統采用了當今最先進的無線高速數據分組傳輸技術，在數據采集和傳輸方面具有無可比擬的先進性，可以實時在線運行任意查詢、加報、自動傳送信號。
② 安全可靠：系統采用了多級管理和權限控制，強大的系統安全管理和數據保護措施，對水利設施的日常監控提供了安全保障。
③ 實用耐久：GPRS閘位聯控系統適應性極強，功能完善，性能穩定可靠。
④ 管理方便：系統采用C++語言開發的大型檢測軟件，操作界面充滿人性化；可用于現地顯示與控制，還可以異地遠程集中顯示，測量準確，操作簡單，工作可靠，維修方便。
3.2 組成原理
GPRS閘位聯控系統主要由傳感器檢測模塊、控制模塊、執行模塊、遠程監控通信模塊等部分組成，各部分具體原理分析如下：
3.2.1 傳感器檢測模塊
1）傳感器檢測的要求
GPRS閘位聯控系統的控制對象為水位，由于水位參數的特性，使它受環境影響比較大，如果采用一般方法測量水位流量等，將無法達到精度要求；而且由于水閘現場工作環境較為復雜，單個傳感器獨立使用的場合很少，更多的是有多個傳感器同時應用，來實現多參數的測量和多對象的控制。
因此，在GPRS閘位聯控系統中，傳感器檢測模塊采用了多組多種傳感器進行數據采集，為了防止采集的數據信號出現失真，由多個傳感器組成的檢測網絡應滿足以下要求：① 能夠協作地實時監控、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對信息進行處理，獲得詳盡準確的信息，并傳送這些信息到控制中心。② 為了增強操作性，傳感器網絡建立了開放的、分層的體系結構。
2）數據采集PLC
① 可編程序控制器PLC的功能
數據采集的核心為PLC，由PLC進行所有采集數據的處理，由傳感器網絡采集的數據送入PLC輸入單元，經過轉換模塊進行數據處理[4]；PLC按照設置的程序完成對水位流量的自動測量控制，實現水閘的自動控制、數據信息的傳送；系統能實時記錄數據。
② 可編程序控制器PLC的優勢
采用PLC裝置進行數據采集，操作簡單，系統運行安全、可靠、穩定；通過可編程控制器為核心組成的傳感器數據采集系統，自動化程度高、功能齊全，能夠實現自動控制、自動保護及信息傳遞等功能，能可靠地實現系統自身故障診斷，判斷設備故障的狀況，出現故障時可及時發出警報信息；數據顯示功能為檢查和分析設備的運行情況提供依據，從而提高了綜合管理水平。
3）傳感器檢測模塊的組成
主要由浮子式水位計、壓力式水位計、雨量計、水位差計、XZK-3型無線閘門開度檢測儀、XHZ-3型閘門開度荷重測控儀、閘門開度傳感器、閘門荷重傳感器、閘門數據采集終端等組成，數據采集方面使用三菱PLC可編程控制器。
3.2.2 控制模塊
1）控制原理
GPRS閘位聯控系統閘門控制的是水位和流量，由于水位流量值是具有較大滯后時間常數的控制對象，以往采用的位式或者連續控制等技術，控制質量不高，存在很多問題，如超調量 大、穩定時間 長等。為避免控制質量不高的問題，在GPRS閘位聯控系統中，采用了PID控制器來加強對水閘的控制。
PID控制器具有穩定性好、工作可靠、調整方便、結構簡單等優點，當水位流量數據不準確時，即其它控制技術難以應用時，水位流量數據參數必須依靠經驗和現場調試來確定時，采用PID控制技術最為方便，PID控制器中比例項的主要作用是糾正偏差；積分項用于消除系統的穩態誤差，提高控制精度；微分項的作用是減小系統的超調量，增加系統的穩定性。
2）PID控制器的參數整定
① 利用臨界比例法進行 PID控制器參數的整定，步驟如下：
首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；
僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期；
在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然后根據調節效果修改：
對于液位系統： （%）20-80， （分）15；
對于流量系統： （%）40-100， （分）0.11；
對于壓力系統： （%）30-70， （分）0.4-3。
② GPRS閘位聯控系統PID控制器主要是由研華工控機WLB-268型遠程測控終端機來實現的，主要包括AT89S51單片機、1片RAM6264、1片EEPROM2861A、用于8位LED顯示和鍵盤接口的可編程I/O接口芯片8255A，以及其他的必要的邏輯器件組成。
3.2.3 執行模塊
1）執行模塊工作原理
GPRS閘位聯控系統的執行模塊主要是控制連接水閘的電動機，當控制系統的運行指令發出后，執行模塊根據指令操作，完成水閘的啟閉控制，執行模塊的好壞是直接影響整個系統的質量的關鍵因素。
① 閘門控制采用閉環控制方式，是應用最為廣泛的控制方式，這種控制方式的控制精度較高，只要被控量偏離了給定值，系統就會自行糾偏，具有抑制內外干擾對被控量的影響的能力，因此，閘門控制采用了閉環控制方式。
② GPRS閘位聯控系統的執行模塊工作原理：采用單片機作為智能控制器件，利用其精確定時能力，根據水閘行程 等于速度 與時間 的乘積關系，在預先設定控制高度 條件下，根據上升、下降、定位、鎖定等信息，計算出定時時間，自動完成水閘升降定位控制。
2）執行模塊的組成
執行模塊主要由一個12位的 轉換器、功率放大電路和電機組成。 轉換器接收來自單片機的控制信號，并轉換為模擬信號，經放大控制電動機的運行，從而達到控制水閘的目的。為提高轉換精度，采用分辨率為12的DAC1230，其輸出電流穩定時間為 ，非線性誤差為0.018%FSR，功耗為20mW。
3.2.4 遠程監控通信模塊
監控中心通過移動網絡實現遠程數據通信，采集的數據通過GPRS網絡主動傳輸至水利調度中心，調度中心的控制機可以監測現場的實時情況，并可以遠程控制現場水閘的開關，如果通信線路出現故障，能夠自動發出報警提示，采用GPRS無線數據傳輸的通訊方式，很好地解決了制約水利控制系統的遠程數據傳輸問題。通過GPRS遠程設置和短信息設置功能，可以方便地對水情要素如水位、雨量、流量等環境數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。
GPRS模塊主要用于數據的發送、接收以及短消息的接收；ARM模塊完成傳感器數據的編碼和TCP/IP封裝，控制GPRS模塊將數據發送到監控中心，并接收和執行監控中心發送的控制命令；監控中心為通過以太網卡連入Internet中的一臺具有固定IP的計算機，采用開發工具調用Winsock控件編寫監控軟件，用于接收、處理和顯示各個監控點發送的數據，并對監控點發送控制命令。
GPRS模塊采用MC35，MC35模塊主要由射頻天線、內部Flash、SRAM、GSM基帶處理器、匹配電源和一個40腳的ZIF插座組成。GSM基帶處理器用來處理外部系統通過串口發送AT指令。射頻天線實現信號的調制和解調，以及外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換[5]。
4 結論
本文通過對GPRS閘位聯控系統總體框架的研究和分析，在此基礎上，進行了系統的軟硬件的設計，包括現場數據采集傳感器模塊，邏輯控制模塊，以及數據通信網絡等，通過研究，實現了一個完整的水閘監控系統的設計，減輕了運行人員的現場監控量，提高了泵站自動化水平，GPRS閘位聯控系統系統將發揮其更加積極的社會經濟效益。
參考文獻：
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關鍵詞：AMR，CAN，總線，電力集中抄表系統，ARM，LPC2294
引言
隨著計算機技術和通信技術的迅速發展，將眾多的計量點數據進行采集、傳輸、處理已經成為現實。自動抄表（the Automatic Meter Reading）技術，簡稱AMR，得益于八十年代的計算機技術，正成為抄表技術的發展趨勢。
1 電力集中抄表系統的構成
本文提出的電力集中抄表系統采用三層體系結構如圖1所示：第一層是主站服務器，其主要作用是負責存儲多功能電表的數據、實現對儀表的遠程監控、遠程控制等功能。服務器安裝在客戶服務中心的抄表主站通過GPRS/GSM來查收各個多功能電表的相關數據和參數。第二層是集中器，集中器通過GPRS/GSM與主站服務器相連，通過CAN總線與第三層的采集終端相連。主要有兩項任務：一是完成與采集器的數據通信工作，向采集器下達電量數據凍結命令，定時循環接收采集器的電量數據，或根據系統要求接收某個電表或某組電表的數據。另外的任務就是根據系統要求完成與主站服務器的通信，將用戶用電數據等主站需要的信息傳送到主站數據庫中。第三層是采集器。在采集器中嵌入了各種標準通信規約，可實現對各種各樣電表的采集。采集器可同時采集、存儲64塊電表的數據，采集器除了完成電表的電量數據采集工作以外，還要根據系統的要求完成與集中器之間的數據通信，將需要傳送的電量數據送到集中器中。系統信道包括GPRS/GSM 無線通信、CAN 總線。主站服務器與集中器之間的GPRS/GSM 無線通信，集中器與采集器之間采用CAN 總線通信。通過GPRS/GSM無線通信，能夠及時、方便地進行系統的遠程信息傳輸，與主站服務器實現信息交換；每臺集中器通過CAN總線，可以管理最多110 個采集器(CAN 節點)。
圖1 基于ARM 的CAN 總線的電力集中抄表系統示意圖
2 CAN 總線通信系統設計
2.1 CAN 總線簡介
CAN(ControllerArea Network)即控制器局域網，CAN總線是國際上應用最廣泛的現場總線之一。它最早是由德國Bosch公司推出的，CAN通信協議是一種用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信協議。作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網絡通訊控制方式，CAN總線已被廣泛應用于各個自動化控制系統中。論文參考網。例如，在汽車電子、自動控制、智能大廈、電子系統、安防監控等各領域中，CAN總線具有不可比擬的優越性。本設計給出CAN總線節點方案。它采用內置多路CAN總線控制器LPC2294作為主控制器，使得該節點體積小、功耗低、抗干擾性好，因而特別適用于汽車、工業控制以及醫療系統和容錯維護總線中。
2.2 CAN節點硬件電路組成
CAN節點硬件電路如圖2所示，由ARM微控制器LPC2294、CAN總線收發器TJA1050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。
圖2 CAN節點硬件電路原理框圖
(1)控制器特點
本設計選用的LPC2294是PHILIPS公司新推出的一款功能強大的超低功耗的具有ARM7TDMI內核的32位微控制器。論文參考網。論文參考網。144腳封裝、兩個32位定時器、八路10位ADC、四路CAN通道和PWM通道以及多達九個的外部中斷，內部嵌入256K字節高速Flash存儲器和16K字節靜態RAM，包含76（使用了外部存儲器）～112（單片）個GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿足一般的工業控制的需要，同時還可以減少系統硬件設計的復雜度。另外，LPC2294支持JTAG實時仿真和跟蹤、128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，使32位代碼能夠在高達60MHz的操作頻率下運行。LPC2294內部集成有四路CAN控制器：符合CAN規范CAN2.0B,ISO 11989-1標準：總線數據波特度均可達1Mbps；可訪問32位的寄存器和RAM；全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11位和29位Rx標識符；驗收過濾器為選擇的標準標識符提供了FullCAN-style自動接收功能。作為本設計的核心部件，LPC2294不僅擔起主控制器的作用，同時還作為CAN網絡的節點控制器，與網絡中的其它節點實現數據傳輸與交換。
(2)收發器特點
收發器TJA1050T是CAN協議控制器和物理總線之間的接口，它與“ISO 11898”標準完全兼容。CANH和CANL理想配合，可使電磁輻射減到更低。除此之外，TJA1050T不上電時，總線呈現無源特性，這使得TJA1050T在性能上大大優于以前的CAN總線收發器。TJA1050T有兩種工作模式：高速模式和靜音模式（它們由引腳“S”來控制）。在高速模式中，總線輸出信號有固定的斜率，并且以盡量快的速度切換。高速模式適用于最大位速度和最大總線長度的情況，而且此時其收發器循環延遲最小。靜音模式時發送器是禁能的。它不管TxD的輸入信號。靜音模式可以防止CAN控制器不受控制時對網絡通訊造成堵塞。
3 CAN 總線通信系統軟件設計
對于LPC2294微處理器來說，CAN控制器完全是基于事件觸發的，即在本身狀態發生改變時，CAN控制器會把狀態變化的結果告訴微處理器。因此中心微處理器可以采用中斷的方式或者輪詢的方式對CAN控制器做出相應的處理。各CAN節點按規定格式和周期發送數據到總線上，同時根據需要各取所需報文。對于接收數據，本系統采用中斷的方式實現，一旦中斷發生，即將接收的數據裝載到相應的報文寄存器中。此時利用屏蔽濾波寄存器對接收報文的標識符和預先在接收緩沖器初始化時設定的標識符進行有選擇地逐位比較，只有標識符匹配的報文才能進入接收緩沖器，那些不符合要求的報文將被屏蔽于接收緩沖器外，從而減輕CPU處理報文的負擔。
3.1 CAN 控制器初始化
初始化CAN控制器的操作包括：硬件使能、軟件復位、設置報警界限、設置總線波特率、設置中斷工作方式、設置驗收濾波器工作方式、設置工作模式并啟動CAN等。初始化程序如下：
HwEnCAN(CanNum)；//硬件使能，CanNum=0～3，指四路CAN控制器
SofiRstCAN(CanNum)；//軟件復位寄存器
CANEWL(CanNum).Bits.EWL_BIT=USE_EWL_CAN[CanNum]；//設錯誤警告界限
CANBTR(CanNum).Word=USE_BTR CAN[CanNum]；//初始化波特率
VICDefVectAddr=(UINT32)CANIntPrg；//初始化中斷為非向量中斷
VICIntEnable |=(1<<19)|(1<<(20+CanNum))|(1<<(26+CanNum))；
CANIER(CanNum)．Word= USE_INT_CAN[CanNum]；
CANAFMR.Bits.AccBP_ BIT=1；//配置驗收濾波器(旁路狀態，即屏蔽驗收濾波器)
CANMOD(CanNum).Bits.TPM_BIT=USE_TPMCAN[CanNum]；//初始化工作模式
CANMOD(CanNum).Bits.LOM_BIT=USE_MOD_CAN[CanNum];
SoftEnCAN(CanNum)；//啟動CAN
3.2 數據發送
將待發送的數據打包成符合CAN協議的幀格式后，便可寫入發送緩沖區，并啟動發送。在寫發送緩沖區前必須查詢其狀態。LPC2294中的每個CAN控制器有三個發送緩沖區，它們的狀態可通過查詢CANSR得知。只有當其中有空閑的發送緩沖區時才可將數據寫入。在發送大量數據時，這一步顯得尤其重要，否則發送可靠性將不能保證。啟動發送成功后，只能通過查詢CANGSR的TCS位或配合發送成功中斷來判斷數據是否發送成功。
3.3 數據接收
接收數據可采用查詢方式或中斷方式。在某一段時間內，CAN總線并不總是在活動，為了提高效率，可采用中斷方式。在初始化程序中必須使能接收中斷。在中斷服務子程序中，讀取CANICR，判斷是否有接收中斷標志，有則讀取接收緩沖區數據。為了防止接收緩沖區數據溢出，可開辟一個循環接收數據隊列來暫時存儲數據，主程序則通過查詢該隊列來獲得總線數據。
4 總結
基于ARM 的CAN 總線的電力集中抄表系統的數據通信具有很強的實時性、可靠性和抗干擾性，該系統的樣機正在進行掛網測試，以期通過研究和改進，進一步提高程序的通信處理、糾錯和容錯能力。
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伴隨社會經濟的全面進程，新建成的樓宇設施也大量融合的科技元素，近年來集成化的樓宇設施監控系統也被逐漸重視。例如電梯系統、配電系統與照明、供暖、制冷系統，上述集成化設備監控系統在樓宇中具有非常重要的作用，經對樓宇內電氣設施的全面管理，能夠從根本深化電氣設備監控系統的有效性，同時為節約型社會的發展奠定良好的基礎。
關鍵詞：
集成化；樓宇電氣設備；監控系統
1集成化的樓宇電氣設備監控系統的現狀
自上世紀八十年代，樓宇電氣設備監控系統在國內得到廣泛應用。此系統的構建機制是依附于差異化功能系統予以區分，也就是電氣設備的構建及管理分為兩個體系，同時設計以及施工直到完成所有過程，即經差異化的施工單位所完成。這就導致了下述問題：（1）因為生產商存在差異，造成設備間出現不兼容現象，因此造成系統交互過程出現問題；（2）因為子系統的功能存在差異，同時系統之間存在獨立特性，造成資源在予以互換時出現問題。此類構建舉措致使樓宇的電氣設備在使用環節存在隱患。所以集成化的樓宇電氣設備需要每一個子系統結構互同，協議與接口也要有統一的指標，因此規避子系統互聯與硬件設施互操作所存在的弊病，達到資源與信息共享的目的。
2集成化的樓宇電氣設備監控系統結構
集成化的樓宇電氣設備監控系統的功能室能夠控制管理樓宇中的給排水、空調以及照明等電氣設施。為確保樓宇的電氣設備可靠運行，我們要深化軟硬件的穩定性。舉例說明，為樓宇實施最簡單的供電及配電過程中，我們要保障電路與電流的穩定。同時對升降壓設施溫度指標，電流的穩定性等因素都要予以實時的管理及檢測。為匹配于可持續發展的相關需要，樓宇要側重于節能減排，樓宇能耗主要來源于空調、照明以及供暖等電氣設施，為控制資源浪費，對集成化的樓宇電氣系統控制的研究勢在必行。舉例說明在樓宇內，我們要對衛生間、走廊以及停車場等地予以電路設計，可以擇取聲控傳感設備；同時擬定相匹配的電路監測，予以各水位及壓力的控制，達到節能控制的基本要求；針對空調系統，設計完善的啟動與停止控制系統，不但可以減少樓宇的負荷，同時可以達到節能減排的要求。
3集成化的樓宇電氣設備監控系統設計
集成化樓宇電氣設備監控系統，是把電氣監控系統與智能化控制進行有機的結合，自動檢測樓宇的基礎電氣設施，同時予以控制及保護，舉例說明，供配電系統的監測，檢測過程可以利用通信系統的綜合性以及自動性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎；而且，通過互聯網，對網絡內外的資源與予以全面利用，因此達到自動化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據；經上述舉措，能夠實現電氣設施的集成化管理，而且最大化的節能。在監督合控制功能的基礎上，達到全面監視樓宇內電氣設備的工作情況，我們要予以參數采集。因為在實施參數收集與監控要經通信對參數予以傳輸，此措施不但有遠程通信的優勢，同時還具有一定的廣度。在此環節，要予以大量的參數處理。因為具有一定的監控廣度，參數存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應速度，在求得響應速度的基礎上要確保全硬件的監控有效性，而且，要保障系統的穩定性。
4集成化的樓宇電氣設備監控系統設計的一些建議
站在行業角度來分析，全面利用現前沿的技術，對常規技術實施改造。舉例說明，把信息技術與集成化技術進行有機結合，對常規的電氣產業予以智能化的改造?？照{與配電設施經改進后會有自動監測及控制功能；綜合建筑內，把一些設備予以聯網改造，能夠達到集成化管理的要求。為匹配于科技的發展，一些生產廠房在予以樓宇電氣設備的生產過程中，進行了一系列功能完善，其中包括空調的生產。在配電設施的智能化功能方面，能夠在常規的基礎上，深化智能化的檢測控制系統，這樣不但能夠具備基礎功能，還可以傳輸相關電量參數，同時予以遠程控制設備。常規的空調設施以及配電設施等加裝智能化系統，所生產的產品本身具備智能化的監控功能，在樓宇應用過程，無需設置BA系統，僅將設備予以聯網，就能夠實現集中管理的電氣設備自控系統?，F階段一些大型的樓宇電氣設備生產企業已經以此為側重點予以研究，比如空調冷機廠商，目前的產品大部分均為具有智能化控制系統的設施，其控制設施能夠對所有設備予以整體的監控，所控制的設備其中涵蓋冷水出口溫度、壓縮機、冷卻水出口溫度、冷水入口溫度、閥門開度、冷卻水入口溫度與冷凍泵等設施，經整體開、?？刂?，達到啟動速度快與停機時間縮減的目的，可以解決耗能，深化了中央空調系統的穩定性。而且實施各機組間設備的啟、停具有連鎖及時間順序控制、相關機組運行時間自動調節，同時可以確保機組的穩定運行，對相關數據予以了保護。對相關參數予以長久的在線儲存，構建歷史報表以及歷史趨勢指標。重要的參數能夠經網絡傳輸至控制中心，在控制中心予以遙控等操作，具有智能化特點，具備BA系統所有的監控及管理功能，同時較之常規的樓控系統對設備的管理更為全面。舉例說明，智能化的開關配電設施，是在常規的開關柜上，予以智能化系統的完善，在常規配電柜的先決條件上架設了智能化的監控模式，不僅能夠實現常規BA系統的電量參數傳輸以及交流接觸設備遠程控制等功能，同時還具備常規BA系統所沒有的管理功能，其中包括故障錄波等，使設施趨于全智能化，同時使配電柜本身具備遠程監控能力，這樣就能夠在中心控制室內對配電設施予以整體性管理。在柜電柜、冷凍機以及電梯等設備上，現階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少，如一臺組合式的中央空調機組，其予以室內溫度以及濕度收集，同時和設定的溫度與濕度進行對比，依附于公式，對相關加熱器、調節閥以及加濕器等設施予以控制，調節溫度、濕度，以達到相關需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統完成。而很多空調及電氣設施在一幢大廈內，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統對其予以整體的管理?？照{以及電氣設施制造企業在此類產品中，已然有一定的開發空間，所以要深化智能化系統在上述設備中的應用價值。目前各廠商所開發具有智能化控制系統的樓宇電氣設備，在應用環節，怎樣將相關電氣系統集中至一個建筑設施監控體系的平臺中，是亟待解決的一個內容。要達到相關電氣設備的集成，那么就要在研發智能樓宇電氣設備過程中，全面顧及到設備要具備一個指標化的終端接口。例如產品接口支持微軟OPC功能，這是一類相對理想的解決措施。OPC功能能夠經軟件在中央控制系統上對下屬系統OPC接口予以參數交互，僅需向集成用戶出示接口技術的相關規格以及說明即可，在此基礎上用戶經接口軟件通過監控系統對系統予以網絡監控。只要在產品研發過程中顧及到此類接口功能，那各廠家的設施就可以十分方便的集成到一起，進而達到建筑設備監控系統的相關需要。擇取指標化的現場總線技術實施樓宇電氣設備及集成，這也是未來發展的大趨勢。在研發樓宇電氣設備過程中，各電氣系統全部依附于指標的現場總線技術予以設計，這樣能夠便捷各廠商的設備的集成。如通過LONWORKS技術的智能樓宇電氣設備，只要匹配于LONMARK認證指標，則相關系統就能夠很便捷的集成至一個平臺，進而達到建筑設備監控系統的相關需要。近年來有一些產品匹配于LONMAR論證，空調設備與配電系統等廠商在研發產品的過程，要盡可以應用此技術。
5總結
綜上所述，為確保樓宇的電氣設備可靠運行，我們要深化軟硬件的穩定性。舉例說明，為樓宇實施最簡單的供電及配電過程中，我們要保障電路與電流的穩定。同時對升降壓設施溫度指標，電流的穩定性等因素都要予以實時的管理及檢測。為達到可持續發展的相關需要，樓宇要側重于節能減排，樓宇能耗主要來源于空調、照明以及供暖等電氣設施，為控制資源浪費，對集成化的樓宇電氣系統控制的研究勢在必行。把電氣監控系統與智能化控制進行有機的結合，自動檢測樓宇的基礎電氣設施，同時予以控制及保護，舉例說明，供配電系統的監測，檢測過程可以利用通信系統的綜合性以及自動性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎；而且，通過互聯網，對網絡內外的資源與予以全面利用，因此達到自動化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據；經上述舉措，能夠實現電氣設施的集成化管理。因為在實施參數收集與監控要經通信對參數予以傳輸，此措施不但有遠程通信的優勢，同時還具有一定的廣度。在此環節，要予以大量的參數處理。因為具有一定的監控廣度，參數存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應速度，在求得響應速度的基礎上要確保全硬件的監控有效性?，F階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少，如一臺組合式的中央空調機組，其予以室內溫度以及濕度收集，同時和設定的溫度與濕度進行對比，依附于公式，對相關加熱器、調節閥以及加濕器等設施予以控制，調節溫度、濕度，以達到相關需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統完成?？照{與配電設施經改進后會有自動監測及控制功能；綜合建筑內，把一些設備予以聯網改造，能夠達到集成化管理的要求。為匹配于科技的發展，一些生產廠房在予以樓宇電氣設備的生產過程中，進行了一系列功能完善，其中包括空調的生產。而很多空調及電氣設施在一幢大廈內，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統對其予以整體的管理。在柜電柜、冷凍機以及電梯等設備上，現階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少。要達到相關電氣設備的集成，那么就要在研發智能樓宇電氣設備過程中，全面顧及到設備要具備一個指標化的終端接口。
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早在1988年，Peter Drucker就在《即將到來的新組織》一書中預言，“對一個組織來說，最重要的是該組織所擁有的知識資源，對其加以有效管理是組織成功的最關鍵因素?！盵1]學術機構是人才和知識的集中地，收集、管理、利用其成員在學術科研等多方面的高質量數字信息資源，對增強機構實力、贏取競爭優勢等都具有重要意義。時至今日，各學術機構成員可在互聯網上以各種方式發表、傳播和交流學術信息，這給組織、管理這部分信息帶來了相當大的困難的同時，傳統出版模式的局限性也日趨明顯，不利于學術交流的開展。有鑒于此，2001年，俄亥俄州立大學的高級行政官員和該館館長布蘭寧(Joseph J.Branin)在探討開開發遠程教育體系時，提出并著手建立俄亥俄州立大學知識庫(Ohio State University Knowledge Bank)，以保存該校師生員工的數字知識資源，這也成為機構庫（Institutional Repository，以下簡稱IR）最初的雛形。2002年，麻省理工大學(Massachusetts Institute of Technology，MIT)和惠普公司(Hewlett-Packard Corporation)合作推出DSpace，宣告IR的正式誕生。同年，在“第六屆歐洲數字圖書館先進技術研討會”上，MacKenzie Smith做了《DSpace：來自MIT圖書館和惠普實驗室的機構庫》的學術報告，詳細介紹了DSpace的構建原理、運行情況及在開放學術交流和數字資源長期保存中的重要作用[2]，這一報告引起了各國學者的關注，也促成了世界范圍內關于IR的大規模理論與實踐研究。
2 機構庫的定義
關于IR，目前尚無統一的定義，比較有代表性的兩種觀點是：
(1)美國網絡信息聯盟(Coalition for Networked Information)的常務董事Clifford Lynch認為，IR是指大學為方便其共同體組織、整理、存儲和利用師生員工相關的數字知識資源而提供的一系列服務[3]。此定義強調IR的目的是為用戶提供一系列服務，但服務對象局限于IR所屬的機構成員，服務的目的是協助大學共同體組織、利用其師生員工的數字知識資源。
(2)加拿大研究圖書館協會(Canadian Association of Research Libraries，CARL)則提出，所謂IR就是指搜集、存儲學術機構成員的知識資源，并提供檢索的數字知識庫，同時認為IR可以作為一個全球知識庫的子庫，為世界范圍內的網絡用戶服務[4]。此定義認為IR是一個聚集數字信息資源的知識庫，其資源對任何國家的所有網絡用戶開放，但該定義遺漏了一個重要的內容，即IR中的絕大部分資源可免費獲取。
據此，筆者認為：所謂IR，就是以搜集、組織、存儲學術機構（大學、大學共同體等）相關數字知識資源為主要任務，并將其中絕大部分資源對任何網絡用戶免費開放的知識庫。
3 機構庫產生的原因及其主要特點
2.1 機構庫產生的原因
IR之所以在人類剛跨進21世紀的時候興起，原因是多方面的，但最為根本的原因在于：
(1)網絡給信息組織帶來的困難。網絡環境下，學術機構成員可以通過各種方式（如個人網站、blog等）在互聯網上發表、傳遞各種學術信息資源，據MIT的統計數據表示，43%的學者會把預印本(preprint)上載到個人網站上，60%的人則通過e-mail傳遞預印本文獻[5]。發表、傳遞方式的多樣性雖然在一定程度上促進了學術交流，但由于這些方式的隨意性太強，使得搜集、組織、存儲、利用某一學術機構的知識資源就相當困難，給相關機構造成難以估量的損失。這也是建立IR最根本的原因。
(2)傳統的期刊出版模式帶來了學術交流障礙。近年來，隨著出版機構的兼并和商業化，期刊價格大幅度攀升，大大超過了圖書館經費所能承受的范圍。美國研究圖書館協會(Association of Research Libraries，ARL)的統計表明，在1986-2000年之間，科學、技術和醫學方面的學術期刊價格增長了226%，同期商品零售價格指數增長幅度為57%，在此期間，圖書館購買期刊的經費增長了192%，但購買的期刊品種卻下降了7%[6]。雖然圖書館也嘗試通過館際互借、加大數據庫的購買力度、遠程文獻傳遞等措施來緩解經費短缺的壓力，但效果并不理想，也沒有從根本上解決學術交流的問題，從而促使人們思考傳統的期刊出版模式之不足，并探討新的方式以促進學術交流。
(3)網格技術和開放源代碼的推動。網格計算源于元計算(Metacomputing)，其初衷是將分布的多臺超級計算機連接成為一個可遠程控制和訪問的元計算系統，網格體系根據高速和共享兩大特征，正在不斷向基于更大的網、共享更多的資源、構建更大的計算能力的目標邁進。網格技術將有助于解決大并發量訪問、海量信息檢索以及資源共享等方面的技術問題。而開放源代碼的意義則在于將人類大量寶貴的創造力從“重復創造”中解放出來。近年來，開放源代碼在數字圖書館領域的應用已經相當普遍。美國的OCLC，英國的UKOLN，以及新西蘭的DL項目都是圖情領域推動開放源代碼應用的代表[7]。網格技術和開放源代碼為IR的建立奠定了關鍵的技術基礎，使IR思想的實現和快速發展成為可能。
3.2 機構庫的特點
(1)綜合性。IR不僅包括常見的研究性學術資源，如期刊論文、電子預印文本、技術報告、會議論文、學位論文、數據庫及數字圖書館資源，還包括部分學術數據庫所不收錄但又具有較高價值的資源，如工作文件、圖像、音頻和視頻文件、學習資料等[8]。這樣IR即可全面系統地反映所屬學術機構的教學和科研成果，不僅有利于分析自身教學、科研的優勢與不足，衡量現有的研究水平和明確今后的發展方向，還可作為對外展示其綜合實力的窗口，以提高該學術機構的知名度和影響力。
關鍵詞：強化培訓；光學工程；虛擬儀器
中圖分類號：G642.2文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2014）01―0046―03
一、引言
碩士研究生教育是我國教育體系中培養高層次人才的重要環節，肩負著培養高素質、創新性人才的重任，對于提高我國綜合實力和實現民族復興有著至關重要的影響。我國碩士研究生教育經過幾十年的發展，在教學觀念、教學內容、教學方法和考核方式等方面有了長足進步，取得了斐然的成績，培養了大批優秀專業人才。碩士研究生教育是由基礎課程教學、課程考核、社會實踐和學位論文等諸多環節組成的一個縝密、嚴謹的知識架構和體系，它直接服務于研究生培養目標。為了提升碩士研究生培養質量，各研究生培養單位采取優化頂層設計、深化教學內容改革、豐富教學方法和強化學位論文研究等多種手段。
國防科學技術大學為推進研究生培育機制創新，深化教學模式改革，促進拔尖創新人才培養啟動了“碩士研究生強化培訓計劃”。計劃以滿足“拔尖創新人才成長需求，以夯實數理基礎，培養實踐技能，提升外語水平，拓展學術視野，強化創新能力”為主要著眼點，進行專題性強化培養，為拔尖創新人才脫穎而出奠定基礎。本論文以主要面向光學工程專業碩士研究生的《虛擬光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程建設實踐為例，從碩士研究生強化培訓課程設立的必要性、教學內容選擇和教學過程應注意問題等幾個方面探索碩士研究生強化培訓課程建設。
二、碩士研究生強化培訓課程設立的必要性
多年來，國內研究生培養單位對碩士研究生課程教育進行了有益的創新和改革，在教學內容和教學模式方面取得了巨大的進步，但是仍然存在一些不足。首先，碩士研究生課程學習中知識性課程仍偏多，實踐性課程偏少。我校光學工程一級學科碩士研究生培養方案中課程學習要求24個學分，其中實驗課程僅3個學分，可選的課程也只有2門。這導致一般碩士研究生在專業實踐能力上培訓不足，在進入課題研究時，對專業研究所需的重要手段、實驗儀器和實驗技術掌握不夠，致使部分研究生課題開展前期進展緩慢。其次，課程設置普遍性較強，針對性不夠。近年來，國內研究生培養單位鼓勵跨學科人才培養，碩士研究生的來源比本科生和博士生都要復雜，學生經歷也千差萬別。有些學生在本科階段即經過了創新實踐訓練，動手能力較強，而有些學生則完全沒有基礎。跨專業報考學員對本專業知識了解較少，部分導師會要求學生選修部分本科生課程來彌補專業知識的缺失。面對不同知識結構和能力層次的生源，我們缺乏因材施教的教學內容和方案設計。第三，教學內容與前沿技術脫節。碩士研究生課程內容以基礎專業知識為主，雖然有部分涉及學科前沿的800級課程，但多為介紹性質，而相應的研究手段、測試技術以及實驗方法幾乎沒有涉及。碩士研究生了解和掌握的學科研究技術與實驗室實際使用的技術存在較大差別。
產生以上不足的主要原因是：現有課程體系靈活性不足，培養方案與教學內容改革通常要求一定的穩定性，改革還具有一定的周期性，因此最新的學科發展成果不可能及時在教學中得到體現；其次，研究生進入課題后的研究方向比較分散，不是所有學員都對某方面技術感興趣，組織開課比較困難；另外，最新的科學儀器和實驗技術通常價格昂貴、數量有限，科研工作安排也非常繁重，科研人員一般不愿將其投入到教學中去。
但是我校碩士研究生的研究課題通常以教研室當前項目為依托，一般要應用到最新的實驗儀器、測試手段和研究方法。而這些學員又沒有得到培訓，這就造成了課程學習與課題研究之間的脫節。學員需要較長時間，通過邊干邊學的形式逐步掌握。但是這種方法的不足是培訓效率低，學員進入角色慢，加之碩士研究生課題研究時間有限，在掌握專門技術后用于真正課題研究的時間就不足了。我們調研了英國南安普頓大學的光電研究中心和加拿大渥太華大學的物理系對研究生的培養情況，發現他們研究生跨學科的現象較為普遍，但是不少跨學科研究生可以在較短的時間內進行獨立研究，并取得較好的成績，這與他們在研究生入學后的專題技術培訓有關。他們采取的措施是針對研究生課題研究中可能用到的實驗技術和科學儀器，結合前沿研究內容開展集中培訓。該培訓既可以讓學員在短時間內對研究室的研究內容有一個深入了解，又可掌握最新的實驗技術和科學儀器。學生在學習過程中不僅可以對以往知識進行復習整理，更重要的是可以學習如何將所學知識應用到實踐中去解決問題，同時對知識的了解更加深刻，因此學生學習積極性很高。
三、碩士研究生強化培訓課程教學內容的設計及案例分析
1.基礎性
強化培訓課程雖然是一種專題培訓，但目標是針對特定學生群體的能力培養，而不僅僅是教一些具體的技巧。同時為了擴大收益面，應盡量選擇適合面更廣的教學內容。我們在《虛擬光電儀器與綜合實驗》碩士研究生強化培訓課程內容選擇過程中，通過調研發現，雖然我們光學工程的學員在本科階段都學習過c、fortran等編程語言，但不少學員從來沒有利用這些語言解決一個實踐問題。究其原因是因為這些語言與硬件結合困難，例如在實際工作中學員往往會選用單片機、DSP或FPGA來實現數據采集和設備控制，完成這一任務需經歷硬件知識學習、電路制作及軟件編程等幾個階段，同時要開發硬件，導致開發周期長，甚至會讓部分學員望而卻步。虛擬儀器技術是利用高性能的模塊化硬件結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。LabVIEW是集成高效軟件和模塊化硬件的開發平臺，可以充分發揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強和開發時間短的優勢。碩士研究生如果掌握了基于LabVIEW的虛擬儀器技術，配合必要的硬件模塊，對于完成課題研究將會有很大幫助。因此，我們選擇基于LabVIEW的虛擬儀器技術作為強化培訓課程的基礎內容，并以此為基礎開展專業實驗儀器和測量技術的教學工作。
2.實踐性
在目前，我國研究生教育的教學方式主要以課堂授課為主，多認同性而缺乏創造性。分析原因，除了長期“單向灌輸式”教育方式的慣性外，硬件制約也是非常重要的因素。一方面研究生專業方向多，實驗儀器要求多樣，使得配備實驗設備困難。加之儀器設備更新速度較快，易使實驗設備過時。另一方面，這些年碩士研究生招生規模不斷擴大，使得實驗條件更難滿足需求，最終導致碩士研究生教學的實踐性較差?！短摂M光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程的目的就是要培養碩士研究生的創新實踐能力，為開展研究生課題研究奠定技術基礎，因此非常重視實踐性，要求每次課都有操作或練習內容。利用虛擬儀器技術的模塊化硬件可以大大降低學生實踐操作所需的成本，縮短實驗的時間。在講授數據采集技術時，我們購置了一批NI公司的MyDAQ多功能數據采集卡，并結合實驗室已有數據采集設備，保證上課的學生都可以動手操作，甚至可以把設備帶回去繼續練習。在儀器控制與遠程通訊教學過程中，我們為學員筆記本電腦配備了USB轉RS232數據線，使學員不僅可以相互之間進行串口通訊，還可以帶回實驗室對光電儀器進行通訊和遠程控制練習。
3.針對性
針對性是強化培訓課程的重要指標。強化培訓課程教授的內容應該是針對傳統課題教學的薄弱環節、研究生創新實踐能力方面的短板進行有益的加強。我校光學工程碩士研究生在計算機測試應用能力方面存在不足，一般學員只能利用計算機進行數值模擬或數據處理，但是不會用計算機進行信號采集、信號處理和設備控制?！短摂M光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程主要針對碩士研究生計算機測試應用能力不足，利用虛擬儀器技術，并結合典型光電測試系統開展信號采集、數據處理和儀器遠程控制方面的培訓。
4.前沿性
我國研究生教育非常注重前沿性，一方面要求課堂教學內容設計上與時俱進，另外開設專門課程介紹學科前沿技術。但是，一般課程教學以前沿技術理論介紹為主，對最新的實驗儀器、測試手段和研究方法涉及較少。不少碩士研究生會感覺當前科技很先進，但是自己掌握的手段很落后，很難完成課題研究。其實，我校光學工程學科通過985和211項目的支持，已經建成了非常現代化的實驗室，各種先進實驗儀器已頻繁地在科研中得以應用，《虛擬光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程的一項重要任務就是向學員介紹一些常用先進光電儀器的操作和應用。
四、《虛擬光電儀器與綜合實驗》研究生強化培訓課程實施
1.招收確實需要的學員
強化培訓課程是面向各個學科方向的有特定需求的學員開設的專題選修課，目的是提升他們的創新實踐能力，尤其是在課題研究中所需的能力的提升。比如，生物學方面的學生希望采用光學的方法進行相關課題研究，這種強化培訓課程對他們是十分有益的。因此，我們采取廣泛宣傳和導師推薦相結合的方式進行招生。我們通過宣傳讓學員和導師準確地知道本強化培訓課程的定位和教學內容，學員根據自己能力提升或課題研究需要，并經導師同意后申請報名。通過這種形式，基本保證學員都是帶著目的來學的，不要浪費學員自己的時間和寶貴的教學資源。
2.實踐環節成為課程主題
強化培訓課程是針對碩士研究生某方向能力的專題培訓，目的是要在有限的時間內使學員的實踐能力得以提升，并具備在后續課題研究中應用的能力，因此實踐性尤為重要?！短摂M光電儀器與綜合實驗》課程的主要目的是使學員掌握光學工程相關研究中的數據采集、儀器控制、基本信號處理和簡單控制反饋方法，因此每次課我們都安排了課堂練習。比如在數據采集教學過程中，我們配備了數據采集卡給學員，讓他們在課堂上對實際信號進行采集；在儀器控制教學過程中，我們利用USB轉RS232數據線，讓學員實現相互之間的計算機通訊和與多種光電儀器進行數據通訊。最后我們還設計了光纖邁克爾遜干涉儀，要求學員利用學習的知識實現信號調制、數據采集、信號處理和報告生成完整過程，充分體驗科研實踐的全過程。
3.解決學員的實際問題，提高學員學習的積極性
虛擬儀器技術不僅具有強大的功能，而且具有巨大的靈活性，可以解決碩士研究生課題研究中的絕大部分問題。如果一門課程可以解決學員在實際工作中遇到的問題，將極大地提高學員的學習積極性，并能引發學員探索鉆研的興趣。因此，我們在開課初期就對學員征集科研過程中的工程問題，通過對問題的整理，我們提煉出典型案例，并給出初步解決方案，在課堂上進行分析，讓學員知道哪些課程內容可以解決相應問題。比如，有學員提出多光路大功率激光泵浦的安全監測問題，我們設計了用NI6251對32路溫度傳感器進行同步采樣，通過LabVIEW平臺進行信號處理，并用電腦內部音頻輸出設備發出報警信號的方案。還有同學提出如何對飛秒激光器相位補償單元進行控制的問題，結合系統的硬件條件我們提出了利用LabVIEW圖像處理插件進行誤差量解算，再通過多功能卡輸出控制電平調整相位補償單元的方案，學員對整個工作豁然開朗，明白了自己的核心工作應該在誤差信號的解算上，其他問題通過虛擬儀器技術就可以完全解決。學員帶著問題來學習，主動性會大幅增強，問題得到解決后成就感也較高，教學效果明顯好于灌輸式教學方法。
五、結束語
碩士研究生強化培訓課程是研究生培養體系改革的重要創新探索，通過專題培訓的方式可以對碩士研究生能力薄弱方面進行針對性訓練，使研究生的創新實踐能力得到全面提升。本文以《虛擬光電儀器與綜合實驗》碩士研究生強化培訓課程的建設為例，探討了碩士研究生強化培訓課程建設應該重視的特點及在課程教學過程中應該把握的重點，為碩士研究生強化培訓課程建設提供一定的參考。
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[3]林軍，鄧艷，王昆.對全日制專業學位研究生課程體系設置的思考[J].吉林省教育學院學報，2012（05）.
論文摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。此簡述機電一體化技術的基本情況和發展背景，綜述國內外機電一體化技術的現狀，分析機電一體化技術的發展趨勢。
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。
1機電一體化概述
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
2 機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
3 機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
3．1 智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。 轉貼于
3．2 模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。
3．3 網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3．4 微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3．5 環?；?/p>
工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
3．6 系統化
未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。
參考文獻
關鍵詞：會話初始化協議；私網；公網；應用層網關
中圖分類號：TP393.08文獻標識碼：B
DISCUSSING AND DESIGN OF SIP ALG
ZHENG Chang-bo1, ZHANG Han-jie1, CHEN Xiao-liang1, LIU Cui-fang1
(1.Guangzhou University SonTan College, Guangzhou, China 511370)
Abstract: It’s hard for the network based on SIP like digtal home network to pass NAT/FireWall, this paper has analyze the characteristic of SIP, it’s give the method “Application Layer Gateway (ALG)” based on SIP to pass NAT/Firewall. This paper discussing and analyzing the ALG, and accomplish it at last.
Key words: SIP; private network; public network; ALG
引言
SIP (Session Initiation Protocol)稱為會話初始協議[1][4]，是一個與HTTP和SMTP類似的、基于文本的協議，SIP獨立于傳輸層協議和其它會話控制協議，可以與其他協議（如RSVP，RTSP等）一起構建多媒體通信系統如智能家居網絡、視頻會議[2]等。
NAT/防火墻（FW）為私網提供統一的對外出口，從而隱藏內部網絡的拓撲結構，提高了私網的安全性[3]。但這也給私網的遠程控制應用帶來很大的麻煩。對于NAT，其功能是在公網IP地址及端口和私網IP地址及端口間進行映射，工作在傳輸層，它只對TCP/UDP包頭中的地址、端口進行修改，而SIP協議需要在信令消息中內嵌IP地址和端口號[5]，這些地址、端口在應用層上才可見，因此NAT不會對其中的地址信息進行修改，導致信令消息中的IP地址和端口不能指向正確的地址，因而通信也不能正常進行；對于FW，對公網打開的端口通常是固定的(Fw不會在運行過程中動態的打開或者關閉這些端口)，且數目有限。而基于SIP構建的私網的遠程控制應用要求FW不但能夠提供對信令協議的功能，而且要求FW能夠在通信過程中動態的打開一些端口進行媒體流數據的交流，現有的FW難以滿足這個要求。
鑒于上述原因，本文提出了“SIP應用層網關”技術，并將其應用于網絡通信中來建立相對合理、完善的SIP網絡，以解決SIP私網遠程控制中穿越NAT/FireWall的難題。
SIP私網穿越NAT/防火墻方法分析
由于所有NAT和Firewall都是對于TCP/IP層以下進行處理和過濾的，而SIP是應用層控制信令協議，SIP與下面的傳輸層和網絡層協議無關。所以必須采用其他的途徑來解決基于SIP的私網穿越NAT/防火墻這一問題，主要有以下不同的解決方案：1.UpnP（通用即插即用）；2.TURN(Traversal Using Relay NAT)；3.STUN(Simple Traversal of UDP Through network Address Translators)；4.ALG(Application Layer Gateway，應用層網關)。
其中前3種都是由SIP Client(包括UA和Proxy)通過某種手段或協議在INVITE之前獲取自己的公網地址和端口。需要SIP Client提供額外支持，并且也不適應所有的NAT方式。ALG(Application Layer Gateway)[2]適應所有NAT方式，并不需要SIP Client做任何額外的支持。它對Application層的SIP信令進行處理和修改，從而做到透明轉換地址。該思想的基本思路是通過在NAT/FW中加入協議認知(Protocol Awareness)能力，使NAT/FW能夠在SIP信令消息通過時修改其內容中的地址信息，ALG修改SIP消息里面的SIP地址和端口，并為分配給呼叫雙方的地址和端口進行綁定，這樣，以后的媒體流數據能夠通過NAT/FW指定的端口穿過。本文主要討論的是基于SIP的應用層網關方法。
SIP應用層網關原理分析
“SIP應用層網關”是為解決基于SIP的私網控制應用穿越NAT/FW的問題，實現私網內的SIP用戶與公網上的SIP用戶之間的互連而提出的解決方案，從功能上來說，SIP應用層網關是一種為私網內的SIP終端提供連接到公網的功能的SIP設備或軟件。下文中提及的“應用層網關”和ALG(Application Level Gateway)都是指SIP應用層網關。
為了實現SIP應用層網關的功能，同時保持與已有SIP應用的兼容性，必須把ALG設計成一個SIP兼容的應用。但是對于私網上和公網上的SIP應用而言，ALG提供的功能并不完全相同：對于私網的SIP終端，SIP應用層網關的角色是一個SIP意義上的服務器(Proxy)，它不但需要為通往公網上的呼叫提供，同時還需要為私網內部不同SIP終端之間的呼叫提供；另一方面ALG必須允許私網內部SIP終端進行注冊，因為只有通過注冊才能使SIP終端明白ALG是它們的服務器，因此，SIP應用層網關同時也是私網上的SIP注冊服務器。而對于公網上的SIP終端而言，私網內部是不可見的，唯一可見的是處于公網上的SIP應用層網關，因此對它而言，ALG只是一個SIP終端，公網上的SIP設備就能夠直接對它進行呼叫或者接收它的呼叫。
綜上所述，SIP應用層網關功能在私網和公網上是非對稱的，可劃分為：1.對內功能：SIP應用層網關是私網上的SIP注冊服務器和服務器，同時，對于跨網呼叫的情況，SIP應用層網關除需為私網終端提供SIP消息的，還須提供媒體流數據的，這種媒體數據的功能對通信雙方是透明的；對外功能：在公網上，SIP應用層網關作為一個普通的SIP終端而存在，它能夠與公網上的其它SIP應用建立互連關系，并隱藏ALG與私網內部SIP應用之間的關系。
SIP應用層網關的實現
本節前面部分詳細的介紹了SIP應用層網關實現的理論基礎，本節介紹ALG的軟件實現方式，軟件開發平臺是Windows2000，開發工具是Visua1C++ 6.0，采用的是OSIP協議棧，開發的語言主要是C。
結構及工作流程
圖1: SIP應用層網關的結構框圖
圖1是SIP應用層網關的結構框圖，從圖中可以看到，按照各部分功能上的差異，可以將ALG劃分成“信息數據庫接口”、“基于SOCKET的消息接收與應答”、“媒體會話”、“信息管理”和“SIP消息處理及對話維護”五個模塊。
這里ALG被分成兩個部分：ALG主體部分和SIP URI信息管理系統部分，這兩部分被設計成是兩個相互獨立的程序。ALG主體部分的功能是處理各種流向上的SIP消息、管理呼叫環境以及跨網絡呼叫時，在通信雙方之間進行RTP數據包的轉發；SIP URI信息管理系統部分的功能是負責私網內部SIP URI及其綁定信息的管理和維護，該系統及其維護的數據庫放置在私網內部的其它主機上運行。兩部分之間通過UDP/TCP進行通信，這樣可以減小來自外網上攻擊的風險，從而提高數據信息的安全性。 由于ALG主體無法直接對SIPURI的數據信息進行訪問，因此必須在這兩部分之間提供訪問的接口，“信息數據庫接口”模塊就是為 ALG訪問SIP URI信息管理系統的接口。
SIP應用層網關的主要工作由一個SIP消息的監聽線程、一個與SIP URI信息管理系統進行通信的線程、一個SIP消息處理線程(包括對話的管理和維護)和數量不定的RTP數據包轉發線程完成。RTP數據包轉發線程能夠根據需要而動態的生成和釋放，因此數量不定。
SIP應用層網關的基本工作流程如下：
應用程序初始化完畢以后，啟動SIP消息監聽線程、URI信息數據庫訪問線程和SIP消息處理線程。SIP消息監聽線程對ALG的所有SIP端口(包括私網和公網)進行監聽，如果收到SIP消息，它把消息連同其源IP地址和端口以及消息本身的長度封裝成一個簡單的數據結構放入一個先入先出的隊列(FIFO)當中，然后繼續監聽，它不對消息進行進一步的處理。
一旦FIFO中有了SIP消息，SIP消息處理線程就被喚醒，并投入運行，它從FIFO中取走消息，然后開始對這個消息進行處理：首先它對消息進行解析以及例行的語法檢查，然后根據SIP消息的源地址和目的地址將其分成四類：
（1）內部消息，其源地址和目的地址都在私網內部。
（2）對外消息，其源地址是私網地址，目的地址是公網地址。
（3）對內消息，其源地址是公網地址，目的地址是ALG的公網地址。
（4）外部消息，其源地址和目的地址都是公網地址。
SIP消息被分成以上四類后，ALG對它們進行不同的處理。第(1)類消息稱為“內部消息”，第(2)類和第(3)類消息統稱為“跨網絡消息”；第(4)類消息稱為“外部消息”，它會被無條件丟棄，ALG不對其作進一步的處理。SIP消息處理線程在對“跨網絡消息”消息進行處理的同時，對呼叫的上下文環境進行管理和維護，并在必要的時候，啟動新的RTP數據包轉發線程，使其完成對跨網絡通信的RTP數據包的轉發工作。
基于SOCKET消息接收與應答功能模塊
由于UDP包的接收是異步的，ALG無法預測何時會有SIP消息到來，因此在SIP應用層網關的設計中，用單獨的線程對SIP端口進行監聽。由于SIP應用層網關處在兩個網絡的邊界上，并在兩網之間轉發數據，因此ALG的SIP端口也相應的分為私網和公網兩部分，在任何一邊的網絡上，都可以打開一個或者多個與套節字(SOCKET)相聯系的SIP端口。并且每隔一定時間試圖從所有監聽的SIP端口相關聯的SOCKET上讀取數據，如果讀到了數據，就對數據做簡單的封裝，然后把它放入應用層網關的SIP消息FIFO當中。
信息數據庫接口模塊
出于安全性的考慮，SIP URI信息管理系統從SIP應用層網關中分離出去，這個系統的功能并不復雜，一方面它接受來自ALG的訪問；另一方面，它必須對自身的信息數據庫進行維護。ALG本身必須通過信息數據庫接口模塊對其進行訪問。
ALG需要從SIP URI信息管理系統得到的信息有兩類：一類是用戶信息，包括用戶名和密碼；另一類是SIP URI綁定信息，這一類信息的交互是雙向的，不同的REGISTER請求會要求ALG添加、修改、刪除或者僅僅是獲取SIP URI的綁定信息。本文用統一的數據結構來表示這兩類信息，這樣只需要一次訪問就能夠獲取所需全部信息，可以縮短ALG處理SIP消息所需的時間。
信息管理模塊
SIP應用層網關需要很多信息才能完成工作，有些信息是動態的，例如SIP URI的綁定信息，不同用戶不同時間的綁定信息是不同的，因此只有在需要的時候應用層網關才從數據庫中進行動態的訪問；而另外一些信息則是相對穩定的，如ALG本身的域名、IP地址等等。這些信息很多，但并不復雜，大多是字符串、數值或者布爾型的變量，信息管理模塊的功能就是維護和管理它們。
“媒體會話”模塊
當SIP應用層網關為跨網絡呼叫的終端之間建立起媒體會話(視頻、音頻)的連接后，雙方之間主要的交互將是RTP數據流(媒體數據被打包成RTP數據包)的交互，“媒體會話”模塊的功能主要就是在通信雙方之間進行RTP數據包的轉發工作，每一個RTP數據包轉發器能夠為多路RTP連接提供數據包轉發服務。
當ALG需要為一路RTP連接提供數據包轉發服務時，它試圖從轉發器環境中得到一個空閑的RTP數據包轉發器，如果環境中的轉發器都已經被占用，環境會試圖創建一個新的RTP數據包轉發器，并把它加入到環境當中，并將它返回給ALG使用。另一方面，當一個轉發器不再為任何RTP連接提供轉發服務時，環境會把它刪除，并釋放相應的資源。
“消息處理及對話維護”模塊
這是SIP應用層網關的核心模塊，它的功能是對收到的SIP消息進行解析和處理，完成對SIP消息的，對跨網絡呼叫的上下文環境進行維護以及在必要時啟動對話的RTP。這些功能之間是相互關聯的，統一由SIP消息處理及對話的維護線程完成。圖2是SIP消息處理線程的工作流程圖。
圖2: SIP消息處理線程的工作流程圖
本文小節
SIP協議憑借其簡單、易于擴展、便于實現等諸多優點越來越得到業界的青睞，越來越多的基于SIP協議的網絡如VOIP、視頻會議、智能家居系統被開發實現，本文實現的SIP應用層網關正是SIP網絡對NAT/Firewall的穿越的關鍵技術，但這一方案仍存在著不足之處，由于SIP應用層網關必須對跨網絡的所有SIP消息進行解析，導致這些消息須以明碼的形式傳輸，降低了SIP應用的安全性，進一步研究表明：這要求我們對SIP協議進行適當擴展來實現信息的加密。
本文創新點：綜合分析了基于SIP的網絡如何穿越公網私網技術，提出并實現了基于SIP協議的ALG方法。
參考文獻
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[2] 葉德謙，基于SIP集中式多媒體視頻會議系統中對私下會議問題的研究[J]，微計算機信息 2006.1-3 P78-79、P268。
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[5] Arkko J, Torvinen V, Camarillo G, Niemi A, Haukka T. Security mechanism agreement for the session initiation protocol (SIP)[S]. Internet RFC 3329, 2003.
作者簡介：鄭昌波（1977－），男，湖北松滋人，廣州市廣州大學松田學院講師，碩士（畢業于武漢大學），主要研究方向：多媒體通信與傳輸技術。
