接口协议范文

导语：如何才能写好一篇接口协议，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

    关键词:PS/2接口;串行通讯;单片机;键盘;CD4052

    1 PS/2接口标准的发展过程

    随着计算机工业的发展,作为计算机最常用输入设备的键盘也日新月异。1981年IBM推出了IBM PC/XT键盘及其接口标准。该标准定义了83键,采用5脚DIN连接器和简单的串行协议。实际上,第一套键盘扫描码集并没有主机到键盘的命令。为此,1984年IBM推出了IBM AT键盘接口标准。该标准定义了84~101键,采用5脚DIN连接器和双向串行通讯协议,此协议依照第二套键盘扫描码集设有8个主机到键盘的命令。到了1987年,IBM又推出了PS/2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84~101键,但是采用6脚mini-DIN连接器,该连接器在封装上更小巧,仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集,同时支持17个主机到键盘的命令。现在,市面上的键盘都和PS/2及AT键盘兼容,只是功能不同而已。

    2 PS/2接口硬件

    2.1 物理连接器

    一般,具有五脚连接器的键盘称之为AT键盘,而具有六脚mini-DIN连接器的键盘则称之为PS/2键盘。其实这两种连接器都只有四个脚有意义。它们分别是Clock(时钟脚)、Data数据脚 、+5V(电源脚)和Ground(电源地)。在PS/2键盘与PC机的物理连接上只要保证这四根线一一对应就可以了。PS/2键盘靠PC的PS/2端口提供+5V电源,另外两个脚Clock(时钟脚)和Data数据脚 都是集电极开路的,所以必须接大阻值的上拉电阻。它们平时保持高电平,有输出时才被拉到低电平,之后自动上浮到高电平。现在比较常用的连接器如图1所示。

    2.2 电气特性

    PS/2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock(时钟脚)同步,并通过Data(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯时,只需要把Clock(时钟脚)拉到低电平。如果是PC机和PS/2键盘间的通讯,则PC机必须做主机,也就是说,PC机可以抑制PS/2键盘发送数据,而PS/2键盘则不会抑制PC机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz,大多数PS/2设备工作在10~20kHz。推荐值在15kHz左右,也就是说,Clock(时钟脚)高、低电平的持续时间都为40μs。每一数据帧包含11~12个位,具体含义如表1所列。

    表1 数据帧格式说明

    1个起始位总是逻辑08个数据位(LSB)低位在前1个奇偶校验位奇校验1个停止位总是逻辑11个应答位仅用在主机对设备的通讯中

    表中,如果数据位中1的个数为偶数,校验位就为1;如果数据位中1的个数为奇数,校验位就为0;总之,数据位中1的个数加上校验位中1的个数总为奇数,因此总进行奇校验。

    2.3 PS/2设备和PC机的通讯

    PS/2设备的Clock(时钟脚)和Data数据脚 都是集电极开路的,平时都是高电平。当PS/2设备等待发送数据时,它首先检查Clock(时钟脚)以确认其是否为高电平。如果是低电平,则认为是PC机抑制了通讯,此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权(一般PS/2键盘有16个字节的缓冲区,而PS/2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据)。如果Clock(时钟脚)为高电平,PS/2设备便开始将数据发送到PC机。一般都是由PS/2设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在Clock(时钟脚)为高电平时准备好,在Clock(时钟脚)的下降沿被PC机读入。PS/2设备到PC机的通讯时序如图2所示。

    当时钟频率为15kHz时,从Clock(时钟脚)的上升沿到数据位转变时间至少要5μs。数据变化到Clock(时钟脚)下降沿的时间至少也有5 μs,但不能大于25 μs,这是由PS/2通讯协议的时序规定的。如果时钟频率是其它值,参数的内容应稍作调整。

    上述讨论中传输的数据是指对特定键盘的编码或者对特定命令的编码。一般采用第二套扫描码集所规定的码值来编码。其中键盘码分为通码(Make)和断码(Break)。通码是按键接通时所发送的编码,用两位十六进制数来表示,断码通常是按键断开时所发送的编码,用四位十六进制数来表示。

    3 PS/2接口的嵌入式软件编程方法

    PS/2设备主要用于产生同步时钟信号和读写数据。

    3.1 PS/2向PC机发送一个字节

    从PS/2向PC机发送一个字节可按照下面的步骤进行:

    (1)检测时钟线电平,如果时钟线为低,则延时50μs;

    (2)检测判断时钟信号是否为高,为高,则向下执行,为低,则转到(1);

    (3)检测数据线是否为高,如果为高则继续执行,如果为低,则放弃发送(此时PC机在向PS/2设备发送数据,所以PS/2设备要转移到接收程序处接收数据);

    (4)延时20μs(如果此时正在发送起始位,则应延时40μs);

    (5)输出起始位(0)到数据线上。这里要注意的是:在送出每一位后都要检测时钟线,以确保PC机没有抑制PS/2设备,如果有则中止发送;

    (6)输出8个数据位到数据线上;

    (7)输出校验位;

    (8)输出停止位(1);

    (9)延时30μs(如果在发送停止位时释放时钟信号则应延时50μs);

    通过以下步骤可发送单个位:

    (1)准备数据位(将需要发送的数据位放到数据线上);

    (2)延时20μs;

    (3)把时钟线拉低;

    (4)延时40μs;

    (5)释放时钟线;

    (6)延时20μs。

篇2

随着通信网技术的进一步发展，越来越多的互连网设备（如路由器、开关、网关、存取装置）中的串行接口在广域网（Wide Area Network）中被设计成能够支持多种物理接口协议或标准。广域网串行口协议包括RS－232，RS－449，EIA－530，V．35 ，V．36以及X．21等。图1所示是一个简单的串行通信接口示意图。由图可知，实现多协议串口通信的关键是将连接器送来的不同传输方式?平衡、非平衡?和不同电气信号通过收发器转换为终端能够识别并处理的、具有TTL电平的信号。

1 传统多协议通信的特点和问题

1．1 “子板”方式

广域网串口应用中的通用实现方法是为所需的每一种物理协议提供一个独立的子板。一个支持EIA－232，EIA－449及V．35协议的系统，通常需要三个独立的子板以及三个不同的连接器。这种方法由于每种协议要求配置一块子板，因此系统需要对PCB子板、收发器芯片、连接器等进行管理，这样既浪费资源，又会使管理工作复杂化。

    1．2 通用连接器方式

为解决“子板”方式的缺点，可使用一块母板及通用连接器。一个母板上有多种收发器芯片，可以满足多串口协议的要求，并可共用一些通用器件，同时可减少资源的浪费。在配置中，应注意因连接器的管脚较少而带来的问题，较好的办法是根据信号而不是根据协议来分配管脚，即给每一个信号分配一个通用管脚，而不管其物理协议如何定义。如对EIA－232，EIA－449，EIA－530，V．35和V．36来说，其TxD信号可连至连接器相同的管脚。即SD?a?信号连接到管脚2，SD?b?信号连接到管脚14。然后利用这对管脚来描述所有协议的发送信号TxD。

这种方法同样也会带来一个问题，即所有收发器的I／O线至通用连接器的管脚必须彼此共用。例如，一个V．28驱动器芯片中的发送数据信号线的接连接器DB－25的管脚2；同时，一个V．11驱动器芯片中的发送数据信号线要接至连接器的管脚2和14；而V．35驱动器芯片中发送数据信号线也会接至连接器的管脚2和14。这样，通用连接器的管脚2将同时接有三根信号线，管脚14接有两根信号线。这样，在这一配置中，所有的驱动器都必须具有三态特性，以禁止不必要的输出。若收发器没有三态特性，则需要使用一个多路复用器来选择相应的输出端。由此带来的另一个问题是收发器在禁止使用时会产生漏电电流。如果选择了V．28协议，其输出电压理论值为15V。此时对于V．11协议的驱动器会被禁用，而处于三态时，其输出漏电电压就必须足够低，才能使得连在同一连接器管脚的V．28协议的驱动器信号不受影响。如果在发送器与接收器之间有隔断开关，则开关也要考虑漏电情况。

1．3 串口的DTE／DCE模式切换

DTE／DCE的切换可通过选择不同的连接器转换电缆来实现，这样，在实现DTE／DCE转换时可最大程度地减小收发器的复杂性，但缺点是需要更换电缆，尤其是设备放置位置不便或DTE／DCE需要频繁切换时这一点尤为突出。

如果保持传输电缆不变，则可将收发器配置为两套以分别支持DTE、DCE方式。而将DTE收发器的驱动器输出与DCE收发器的接收器输入相连，而将接收器输入端与DCE收发器的驱动器输出相连。为了控制DTE或DCE方式，驱动器或接收器的输出必须为三态。当选择为DTE方式时，DCE芯片禁止，其驱动器和接收器处于三态，反之亦然。

该方法虽然解决了对电缆的频繁更换问题，但由于多用了一套收发器而使得设计成本大为提高，且串口板的体积也大了很多。

2　多协议串口通信的实现原理

传统设计中，针对某种协议通常应选择相应的收发芯片，如对于RS－232协议，常用DS－1488／DS－1489、MAX232或SP208等收发器芯片；而对于RS－449协议，则常使用SN75179B、MAX488、MAX490等收发器芯片。当同时使用RS－232、RS－422和V．35协议时，就需要多个收发器芯片来支持不同的协议。

现在，一些收发器的生产厂商研制出了多协议收发器芯片。Sipex是第一家生产出RS－232／ RS－422软件可选择协议芯片SP301的公司。这种芯片可将RS－232和RS－422收发器的电气特性综合到一个芯片中实现。其中SP50X系列产品最多可支持8种协议标准。其它生产厂家如Linear公司生产的LTC154x系列、LTC284x系列芯片也具有以上功能。用户可根据自己的需要选择适当的芯片。

图2为采用分立的收发器芯片与采用一片多协议收发器芯片实现多协议串口通信的通信卡。从图可知，前者实现的复杂度要远远大于后者，具体的性能比较如表1所列。

表1 两种方法实现串口通信的性能比较

分立器件板综合器件板供电电压+5V，-5V，+12V，-12V+5V所需收发器芯片数121支持的物理层协议RS-232，RS-422，RS-449，EIA-530，V.35，V.36RS-232，RS-422，RS-449，RS-485，EIA-530，EIA-530A，V.35,V.36协议选择方式跳线或开关软件或硬件（通过内部译码）串口板大小除了15个收发器芯片外还需其它硬件支持非常小功耗大约1W大约100mW～250mW除此之外，与分立收发器芯片相比，多协议收发器对驱动器使能控制和对输出漏电电流的处理要容易得多。当通过软件或硬件方法选择某一协议时，驱动器和接收器的电气参数将调整至适当的大小，电路内部将自动控制驱动器的输出电平、接收器的输入门限、驱动器和接收器的阻抗值以及每一物理层协议的常用模式范围。

另外，由于外部网络终端对V．35的需求，使得与V．35收发器的连接不能象其它协议那么简单。当使用分立收发器芯片时，常常通过采用昂贵的继电器开关电阻在选择其它协议接口时将V．35网络终端断开，或者要求用户每选择一个新的接口标准就改变一次终端模块，这样既浪费资源又会使接口电路变得复杂，因而不是一种理想的实现方法。而多协议串口芯片则自动提供适当的终端和片上开关来符合V．10、V．11、V．28和V．35电气协议，从而解决了电缆终端转换问题。

3 基于LTC1546／44的多协议通信

为了说明多协议串口芯片的工作原理，现以Linear公司的LTC1546／1544芯片为例进行分析。

3．1 LTC1546／LTC1544的性能

LTC1546芯片是一个3驱动器／3接收器的收发器，其主要特点如下：

带有软件可选的收发器可支持RS232、RS449、EIA530、EIA530A、V．35、V．36和X．21协议?

可提供片上电缆终端?

与LTC1543引脚兼容?

与LTC1544配合可完成完整的DTE或DCE?

工作在5V单电源?

占位面积小。

LTC1544芯片是一个4驱动器／4接收器的收发器，其主要特点有：

软件可选的收发器支持RS232、RS449、EIA530、EIA530A、V．35、V．36和X．21协议?

采用LTC1344A作为软件可选的电缆终端?

采用LTC1543、LTC1544A或LTC1546可实现完整的DTE或DCE端口?

与LTC1543同样工作于5V单电源。

这两种芯片均采用28引线SSOP表面贴封装，图3所示为其引脚排列。

由LTC1546／ LTC1544可组成一套完整的软件可选择DTE或DCE接口，以应用于数据网络、信息业务单元?CSU?和数据业务单元(DSU)或数据路由器中，它支持多种协议，电缆终端可在片上提供，因此不再需要单独的终端设计。其中，LTC1546每个端口的一半用来产生和适当终止时钟和数据信号。LTC1544则用来产生控制信号及本地环路返回信号(Local Loop－back，LL)。接口协议通过模式选择引脚M0、M1和M2来决定，具体选择方式见表2。

表2 通信协议的模式选择

LTC1546模式名称M2M1M0DCE/DTED1D2D3R1R2R3未用（缺省V.11）0000V.11V.11V.11V.11V.11　RS530A0010V.11V.11ZV.11V.11V.11RS5300100V.11V.11ZV.11V.11V.11X.210110V.11V.11ZV.11V.11V.11V.351000V.35V.35ZV.35V.35V.35RS449/V.361010V.11V.11ZV.11V.11V.11V.28/RS2321100V.28V.28ZV.28V.28V.28无电缆1110ZZZZZZ未用（缺省V.11）0001V.11V.11V.11ZV.11V.11RS530A0011V.11V.11V.11ZV.11V.11RS5300101V.11V.11V.11ZV.11V.11X.210111V.11V.11V.11ZV.11V.11B.351001V.35V.35V.35ZV.35V.35RS449/V.361011V.11V.11V.11ZV.11V.11V.28/RS2321101V.28V.28V.28ZV.28V.28无电缆1111ZZZZZZ由表2可知，如果将端口设置为V．35模式，模式选择引脚应当为M2＝1，M1＝0，M0＝0。此时，对于控制信号，驱动器和接收器将工作在V．28(RS232)模式；而对于时钟和数据信号，驱动器和接收器将工作在V．35模式。

模式选择可通过控制电路?或利用跳线将模式引脚接至地或Vcc?来实现对引脚M0、M1和M2的控制，也可通过适当的接口电缆插入到连接器上实现外部选择控制。若选用后者，则当移开电缆时，全部模式引脚均不连接，即M0＝M1＝M2＝1，此时LTC1546／ LTC1544进入无电缆模式。在这种模式中，LTC1546／1544的供电电流将下降到500μA以下，并且LTC1546／ LTC1544驱动器输出将被强制进入高阻状态。同时，LTC1546的R2和R3接收器应当分别用103Ω端接，而LTC1546和LTC1544上的其它接收器则应通过30kΩ电阻接到地。

通过DCE／DTE引脚可使能LTC1546中的驱动器3／接收器1、LTC1544中的驱动器3／接收器1和驱动器4／接收器4；LTC1544中的INVERT信号对驱动器4／接收器4起使能作用。可以通过下面两种方法中的一种将LTC1546／LTC1544设置为DTE或DCE工作模式：一种是将专门配有适当极性的连接器接至DTE或DCE端；另一种是通过专用DTE电缆或专用DCE电缆发送信号给LTC1546／LTC1544，同时使用一个连接器构成一种既适合DTE又适合DCE的工作模式。

3．2 典型应用

图4为一个带有DB－25连接器端口并可被设置为DTE或DCE工作模式的多协议串口通信电路，图中LTC1546／LTC1544芯片一边与连接器相连，另一边接至HDLC芯片，M0、M1、M2及DCE／DTE引脚接至EPLD硬件控制电路以实现对通信协议和工作模式的选择。其中DTE或DCE工作模式需要连接对应的电缆以保证正确的信号发送。例如，在DTE模式中，TxD信号通过LTC1546的驱动器1发送到引脚2和14。在DCE模式中，驱动器则将RxD信号发送到引脚2和14。

图4中，LTC1546采用一个内部容性充电泵来满足VDD和VEE。其中，VDD为符合V．28的正电源电压端，该端应连接一只1F的电容到地；VEE为负电源电压端。一个电压倍增器在VDD上将产生大约8V电压，而电压反相器则将在VEE上产生大约－7．5V的电压。四只1μF电容均为表面贴装的钽或陶瓷电容，VEE端的电容最小应为3．3μF。所有电容耐压均应为16V，同时应尽可能放置在LTC1546的附近以减少EMI干扰。

图4 用LTC1546/LTC1544芯片实现多协议串口通信（DTE/DCE可选）

    在V．35模式中，LTC1546中的开关S1和S2将导通，同时应连接一个T型网络阻抗，以将接收器的30kΩ输入阻抗与T网络终端并联起来，但不会显著影响总输入阻抗，因此对于用户来说，这种模式下的电路设计与其它模式下完全相同。

由于LTC1546是3驱动器／3接收器的收发器，LTC1546是4驱动器／4接收器的收发器，所以如果同时采用RL、LL和TM信号，则LTC1546／LTC1544就没有足够的驱动器和接收器。因此，可用LTC1545来替换LTC1544。LTC1545为5驱动器／5接收器的收发器，它能够处理多个可选的控制信号，如TM和RL。

所有LTC1546／LTC1544接收器在全部模式下都具有失效保护功能。如果接收器输入浮置或通过一个终端电阻短接在一起，那么，接收器的输出将永远被强制为一个逻辑高电平。

篇3

“写了好多位芭蕾舞大师，”一时间，我感觉自己的舌头仿佛化作了舞鞋，在那些名字间跳跃：鲁道夫・纽瑞耶夫、玛格・芳登、埃里克・布鲁恩……最后，停在汤姆身前：“但我最喜欢老鞋匠汤姆的故事，他手工制作的舞鞋举世无双，舞迷们甚至去戏院后面的垃圾箱翻抢被穿坏的舞鞋，他根据脚的草图就能判断出脚所经历的人生，他――”。

“哦！”他不感兴趣地将书放下。

戴维・洛奇指责媒体人的声音一时间在我耳畔响起：“我们为创造一个想象的世界所奉献的艺术，所付出的心血，都被这些人糟蹋了，他们只关心细枝末节的事实！”（《作者，作者》）唉，抱歉了科伦・麦凯恩！你小说中所展现的诗意语言和叙事技巧，也被我“糟蹋”了――我不该只关注鞋而忽略“脚尖上的悲喜人生”！

若用一条线索，将自己从小到大读过的书穿连起来，编出一部个人阅读史，我会毫不犹豫地选用――嗯，一根鞋带！作为一名“鞋控”，我的阅读眼界就是这样“低”，“低到尘埃里”：在我看来，读书就是寻宝，宝就是一双鞋，而鞋就是一道窄门，引我从低处走进广阔的文学世界。

阅读《红楼梦》，以鞋为索引。起先，目光追随着大观园里小姐们的莲步轻移，可只在“琉璃世界白雪红梅”一章，看清过黛玉穿着掐金挖云红香羊皮小靴，湘云穿着鹿皮小靴，余下的时间里她们的鞋均藏在裙裾下，养在深闺不给人识。

倒是对宝玉穿的鞋子，作者常给一笔细致的描述：初见黛玉时，宝玉穿着“锦边弹墨袜，厚底大红鞋”；夜访潇湘馆时，他趿的是“蝴蝶落花鞋”；雪中赏梅时，他披蓑戴笠，登着一双“沙塘屐”……哪个贴身丫鬟为他搭配的呀？有品味！看到小说结尾，已是出家人打扮的宝玉道别父亲，赤着脚，归隐于白茫茫一片旷野时，我曾想：如果说黛玉的命运是“质本洁来还洁去”，那宝玉的命运就是“足本赤来还赤去”――人生莫不就是如此？！

读懂鲁迅先生，从“一只小鞋”开始：小说《祝福》中，众人寻找祥林嫂丢失的儿子阿毛寻到山里，看见“刺柴上挂着他的一只小鞋”，知他遭了狼。那只小鞋挂在我的记忆里好多年，由此懂得了：最弱微的细节，能向吃人的封建礼教发出最有力的抗议和控诉！

喜欢上海子的诗，同样缘于“一双白鞋子”。在最早为海子带来广泛声誉的《亚洲铜》中，鞋子镶嵌在我最爱的诗句间――“看见了吗？那两只白鸽子，它是屈原遗落在沙滩上的白鞋子/让我们――我们和河流一起，穿上它吧”，穿上了海子的“白鞋子”，我行遍了厚厚的《海子诗全编》，串串足迹穿起来的，是我对诗人海子由衷的敬慕和礼赞。

专注“读鞋”好多年的我，任自己赤足的目光，去书里寻找一双合脚的鞋，寻来寻去发现：每一双鞋，都是一段人生的结论。

帮我读懂青春的，是鞋子。少女时代的成长路上，始终与三毛为伴，从《撒哈拉的故事》开始，那些如骆驼脚印般延展到时光深处的三毛作品，是我测量人生的标尺，世界的广度、人性的深度和爱情的亮度，都经由一部部、一步步地被测算出来。三毛如此，我亦如此：“社会的繁华复杂，人生的变化、欢乐和苦痛都是小说里去看来的，我的生活，就像那双球鞋似的一片雪白”（《赤足天使――鞋子的故事》）。

我从不喜欢穿高跟鞋，却喜欢穿凉鞋，不是因为《格调》一书指出：“名牌牛仔裤配极高的高跟鞋”，是刚搬到郊区的上层贫民女孩的搭配，而是以鞋子来决定心情的宁静与舒泰的三毛，曾这样赞美过凉鞋：“这样的东西踩在脚下，一个人的尊严和自由才真正流露了出来”，穿着“几根带子绑在脚上”的凉鞋，三毛行遍了世界，而我通过穿起凉鞋，体味那种“人生自然的态度，生命的享受，简简单单的脚下释放”，进而读懂的青春。

通过鞋子，我理解了婚姻。小时候读格林兄弟的童话故事《灰姑娘》时，最难忘的是：那双“光亮的丝质舞鞋”，穿在灰姑娘脚上，“就像专门为她做的一样”，而两个继姐妹，又得切脚趾又得削脚跟才能穿上它……长大后才明白：格林兄弟是用舞鞋来教导年轻的姑娘们，婚姻如一双鞋，适合你脚的才是完美。因此，关于婚姻这件事：“所有的经验之谈都无济于事，你只需在半夜时分，倾听你脚的感觉”（毕淑敏）。

在《东京日和》一书中，摄影师荒木经惟与妻子阳子，用鞋子来表达爱：阳子将她与荒木的跑鞋并排放在一起，将鞋带系在一起。可是系紧的鞋带，仍抵不住死神的镰刀，阳子往生后，荒木拍摄如同废墟一般的家，仍“把阳子和我的鞋摆在一起拍”，这一次，两只鞋一前一后，仿佛阴阳相隔。在一个东京日和的好天气，荒木终于决定出去走走，把拍出来的相片献给阳子，穿什么鞋呢？荒木想：“运动便鞋不行，一定得穿上锃光瓦亮的皮鞋”时，那份沉默的爱意让我的眼泪瞬间而至……

篇4

张 蕾（1982），女，浙江杭州人，浙江工商大学经济学院硕士生，主要研究方向为国际贸易理论与政策。

基金项目：浙江省哲学社会科学规划重点课题（Z05LJ03），教育部省属高校人文社科重点研究基地――浙江工商大学现代商贸研究中心重点资助课题。

摘 要：本文在回顾了国内外关于对外直接投资与对外贸易关系的理论和文献的基础上，利用浙江省1989-2005年宏观经济数据，对浙江省对外直接投资与对外贸易关系进行了实证研究。分析结果表明，浙江省对外直接投资与对外贸易存在长期稳定关系，短期均衡关系显著，对外直接投资对进出口贸易产生了积极的促进作用，两者之间存在较强的互补关系。

关键词：对外直接投资；协整检验；误差修正模型

改革开放以来，浙江对外贸易发展迅速，进出口总额从1978年的0.7亿美元增加到2005年的1073.91亿美元，年均增长31.2%，高出全国同期年均增长速度14.2个百分点。尽管浙江对外直接投资与对外贸易相比仍有较大差距，但在政府实施“走出去”战略之后迅速增长，对外直接投资额从1989年的499万美元增加到2005年的17000万美元，处于全国领先水平。可见，浙江的对外直接投资与进出口贸易都呈现不断增长的态势。为了衡量对外直接投资对进出口贸易的影响，有必要进行相应的实证分析。在国内，有关外商直接投资与中国对外贸易关系的研究已经取得了不少成果，但对于我国对外直接投资与对外贸易之间关系的研究却很少，实证研究尤其是具体到某一省份的实证研究就更少。究其原因，主要是我国的企业开展对外直接投资的时间较短，对外直接投资的数量少，占GDP和进出口的比重都不大，对中国经济的影响尚不显著。随着我国对外开放程度的不断深化和经济实力的增强，对外直接投资对我国经济，尤其是对进出口贸易的影响会进一步凸现，研究这一经济现象无疑具有重要的现实意义。

一、文献回顾

迄今为止，虽然对各国对外贸易与对外直接投资关系的研究为数众多，但众多的理论分析所得出的代表性结论只有二个：一是以芒德尔为代表的相互替代关系理论(Mundell,1957)；二是以小岛清 (1987)为代表的相互补充关系理论。芒德尔于1957年提出了著名的贸易与投资替代模型。芒德尔认为，由于受贸易保护主义的影响，一国的对外贸易常常遇到难以逾越的障碍，而对外直接投资可以有效地避开贸易壁垒，成为对外贸易的替代物，从而也就出现了“贸易替代型对外直接投资”。而小岛清的互补模型则认为，国际直接投资并不是对国际贸易的简单替代，而是存在着一定程度上的互补关系：在许多情况下，国际直接投资也可以创造和扩大对外贸易。小岛清模型的基本含义是：在要素可以自由流动、生产函数不同的条件下，一国对另一国的直接投资可以扩大对方的生产可能性边界，改变双方的比较优劣势的态势，从而直接创造了对外贸易。无论是芒德尔的替代模型，还是小岛清的互补模型，都是从传统理论的分析框架上衍生出来的，并没有经过实证的检验。这既有统计数据残缺不全的限制，也有统计方法与工具上的瓶颈。

从总体上看，对外直接投资与投资国对外贸易之间的互补性要大于替代性，为数不少的经验统计显示，贸易与直接投资是相互促进、相互补充的。Lipsey、Ramstetter 和 Blomstrom(2000)依据日本、美国、瑞士的统计数据，研究了这些发达国家对外直接投资对母国出口贸易的影响。研究结果表明，发达国家的对外直接投资对同行业的国际贸易更多地显示的是正面的积极影响。Markuson(1983) 和Svensson (1984) 对要素流动和商品贸易之间的相互关系做了进一步的分析, 指出它们之间表现为替代性还是互补性, 依赖于贸易和非贸易要素之间是“合作的”还是“非合作的”，如果两者是合作的, 那么，贸易和投资表现为互补关系，如果两者是非合作的, 那么，贸易和投资表现为替代关系。以上主要是对发达国家国际贸易与对外直接投资关系的理论分析,而对于有其自身特点的发展中国家的对外直接投资和国际贸易关系的分析,最具代表性的是Agarwal(1986)对印度进行的分析，研究结果表明，对外直接投资对贸易既有积极影响又有消极影响。

上述结论的差异表明，在对外直接投资与对外贸易之间并不存在清晰的替代或互补关系，且这些研究大多数是针对发达国家，对于处在转型经济的中国来说意义甚微。由于国内对对外直接投资与对外贸易关系的实证研究甚少，而具体到某一省份对两者关系的研究更鲜有人为之，本文试图弥补这方面的不足。本文基于浙江省的历年统计数据，采用协整分析方法，分析对外直接投资对国际贸易的影响，研究两者之间的长期均衡关系，并在此基础上，建立误差修正模型，研究两者之间的短期均衡关系。

二、实证分析

（一）数据选取

由于浙江省对外直接投资起步较晚，加之统计数据并不完善，样本仅设定在1989－2005年之间。本文选取浙江年鉴和2005年浙江省国民经济和社会发展统计公报中的对外直接投资额（CFDI）衡量对外直接投资量，以外商直接投资（FFDI）衡量外商对浙江省直接投资量，以出口额（EX）、进口额（IM）来衡量对外贸易。蔡锐和刘泉(2004)认为, FFDI 在中国发挥作用时，中国的吸收能力存在时滞问题,同理,浙江省对外直接投资的效应也可能存在时滞问题。所以本文在模型中加入了到上一年度为止累计的浙江省内外向对外直接投资值总和(ACFDI、AFFDI )。同时浙江省经济增长较快,其影响不容忽视,于是引入变量“浙江省生产总值指数（GDP）”来度量浙江省经济规模和经济增长。

（二）时间序列的平稳性检验

在对经济变量的时间序列进行最小二乘回归分析之前，首先要进行单位根检验，以判别序列的平稳性。只有平稳的时间序列才能进行回归分析。在此对序列采用ADF检验，其结果见表2。由表2可知，LnGDP、LnCFDI、lnACFDI分别在1%、5%、10%的显著性水平上通过了平稳性检验，表明这些变量是平稳的时间序列变量，即零阶单整。LnEX和LnIM在5%的显著性水平上都没有通过平稳性检验，而其差分后的两个变量在5%的显著性水平上都拒绝了存在单位根的假设，表明这两个变量是一阶差分平稳的，即一阶单整。同理可知，LnAFFDI差分后在10%的显著性水平上拒绝了存在单位根的假设，表明该变量也是一阶单整。对LnFFDI进行二阶差分后，在5%的显著性水平上通过平稳性检验，即二阶单整。

综上所述，序列lnEX、lnIM、lnCFDI、lnACFDI、lnFFDI、lnAFFDI、lnGDP均为二阶单整序列。依据协整理论，对于通过平稳性检验且为同阶单整序列来说，可以进行协整检验，分析它们之间的协整关系。

（三）协整检验

近年来，不少国内外研究对外直接投资与对外贸易关系的文献均重视对外直接投资对出口的拉动作用，着重分析两者直接的相互影响关系，得到出口贸易与对外直接投资有长期均衡关系而进口与对外直接投资没有长期稳定关系（张如庆,2005）。其研究的重点只放在对外直接投资对出口贸易的作用上，低估甚至忽视了对外直接投资对进口贸易的滞后推动作用。因此，本文为避免忽视进口的作用，首先单独分析浙江省对外直接投资及其滞后因素、外商直接投资及其滞后因素与出口、进口之间的关系，建立如下模型：

lnEXt=a0+a1lnCFDIt+a2lnACFDIt+a3lnFFDIt+a4lnAFFDIt+a5lnGDPt+ε1t （1）

lnIMt=b0+b1lnCFDIt+b2lnACFDIt+b3lnFFDIt+b4lnAFFDIt+b5lnGDPt+ε2t （2）

综合考察这些变量之间的协整关系,并依据DW值与t值，运用向后回归法进一步筛选可以被替代的变量，删除t值不显著变量，同时消除模型中的多重共线性和自相关。

对浙江省对外直接投资、外商直接投资（解释变量）与出口额、进口额（被解释变量）做OLS回归分析，结果见表3。其残差序列平稳性检验结果如表4所示。

回归方程(1)表示LnEX与LnCFDI、LnFFDI、LnAFFDI、LnGDP之间的线性关系；回归方程(2)表示LnIM与LnCFDI、LnAFFDI、LnGDP之间的线性关系。根据表3与表4结果，可以得出如下结论：

浙江省对外直接投资额、外商直接投资额对出口总额、进口总额的作用较显著，模型拟合优度较高，且不存在序列相关与异方差。模型估计式(1)、(2)的残差序列为平稳性，变量lnEX、lnIM与lnCFDI、lnFFDI、LnGDP之间存在协整关系，即浙江省对外直接投资、外商直接投资与对外贸易存在长期稳定关系。

由回归方程(1)可知，CFDI每增长1%，EX将增长0.0709%；FFDI每增长1%，EX将增长2.5622%；AFFDI每增长1%，EX将减少0.312821%；GDP每增长1%，EX将增长2.2407%。原因在于浙江省的对外直接投资(CFDI)起步较晚，相对于外商直接投资(FFDI)来说总量较少，所以对出口的贡献程度没有外商直接投资来得明显，但由回归结果可知，对外直接投资已经对出口贸易产生了正向影响，即通过对外直接投资，带动了浙江省出口贸易的发展；从短期来看，当年外商直接投资对出口贸易产生正向影响，而从长期来看却对浙江省出口贸易产生负面的影响，与一般看法和直接统计结果相反。这从一个侧面反映了外商直接投资中跨国公司赚取垄断利润的动机越来越明显，市场导向型外商直接投资与出口贸易的替代作用将逐步显现。

由回归方程(2)可知， CFDI每增长1%，IM将增长0.054923%；AFFDI每增长1%，IM将减少0.241292%；GDP每增长1%，IM将增长2.333%。同理，浙江省的对外直接投资(CFDI)对进口的贡献程度也没有外商直接投资来得明显，但由回归方程可知，浙江省对外直接投资导致了进口的增长,说明对外直接投资中为了获得自然资源、技术与管理经验的投资对浙江省进口贸易有一定的促进作用，符合浙江省自然资源相对缺乏、原材料稀少的实情，从而带动了浙江省进口贸易的发展；而外商直接投资对浙江省进口贸易产生负面的影响，说明更多的外商在浙江省实现了生产和销售的本土化,需要进口的原料更多地来自本土,从国外的进口减少了。

（四）误差修正模型

误差修正模型（Error Correction Model）是一种具有特殊形式的计量经济模型，成为协整分析的一个延伸。若变量之间存在协整关系，即表明这些变量之间存在着长期稳定的关系，而这种稳定的关系是在短期动态过程的不断调整下得以维持的。如果由于某种原因短期出现了偏离均衡的现象，必然会通过对误差的修正使变量重返均衡状态，误差修正模型将短期的波动和长期均衡结合在一个模型中。

由协整检验可以知道浙江对外直接投资额、外商直接投资额、浙江省生产总指数与进、出口贸易之间存在着惟一的协整关系，因此可对各模型分别建立误差修正模型，结果如下：

lnEXt=0.027ΔlnCFDIt+0.099ΔlnFFDIt-0.346ΔlnAFFDIt+2.412ΔlnGDPt-1.062ECMt-1

t :(0.839666)(1.154311)(-2.395444)(5.941397) (-3.837613)（3）

lnIMt=0.042ΔlnCFDIt-0.313ΔlnAFFDIt+2.425ΔlnGDPt-1.115ECMt-1

t ： (1.332574)(-2.847501)(6.042488)(-3.679680)（4）

在误差修正模型(3)中，协整关系对EX的增长起到了反向修正作用，当超出对外直接投资的均衡约束(ECMt-1)时，则误差修正作用降低了当期EX(弹性系数为-1.062)，EX的动态调整过程具有一定稳定性，而且误差修正模型ECM项对应t值较高，说明浙江对外直接投资、外商直接投资与出口贸易之间短期比较稳定。

在误差修正模型(4)中，协整关系对IM的增长也起到了反向修正作用，当IM超出对外直接投资的均衡约束(ECMt-1)时，修正作用也降低了当期IM(弹性系数为-1.115)。IM的动态调整过程具有稳定性，这体现着短期内浙江对外直接投资、外商直接投资与进口贸易的稳定关系。

三、结论与建议

通过浙江对外直接投资额CFDI、外商直接投资额FFDI、生产总指数GDP与进口贸易额、出口贸易额之间的协整检验，并在此基础上建立误差修正模型来分析对外直接投资与进口增长、出口增长之间的关系，可得出以下结论：

（1）从长期关系看， CFDI、FFDI、GDP与出口贸易之间存在惟一的协整关系。浙江省对外直接投资对出口贸易产生促进作用，两者之间存在较强的互补关系。究其原因，在浙江省加大对外直接投资规模的若干年内,对外直接投资在浙江省已经逐渐转型,从追求人力资源优势的生产型投资逐步转向追求市场的市场型投资。这样的转变从长期的趋势来看是十分明显的,无疑明显影响到了浙江省出口的增长规模。同时，对外直接投资也能产生出口引致效应，即由于对外直接投资而导致的原材料、零部件或设备等出口的增加。

从前文实证分析来看，CFDI、FFDI、GDP与进口贸易之间也存在惟一的协整关系，即它们之间存在长期稳定的均衡关系。浙江省对外直接投资表现为对进口贸易增长的促进作用。究其原因，首先在于对外直接投资有利于母国原材料的进口（邱立成,1999）。浙江省经济实力虽位于全国前列，但资源极其匮乏，人均资源占有量很低，许多重要的资源，如黑色和有色金属矿产资源、森林资源等，几乎完全依赖外省或是从国外进口。因而通过对外直接投资能在国外获取自然资源、先进的技术和管理经验，而它们对进口贸易无疑有强劲的促进作用。其次，随着浙江省国际贸易地位的提高，已经或者将要遭受到越来越多的外国政府为保护本国利益所设置的关税和非关税壁垒的限制。为规避贸易壁垒而进行的对外直接投资能缓和双边经济关系，化解贸易（张如庆,2005），从而进一步促进对外贸易的发展。

纵观全局，现阶段浙江省对外直接投资额与贸易额相比,比重还很小,2005年对外贸易与对外直接投资比例为1∶0.00158（注：根据2005年浙江省统计年鉴相关指标计算得出。），而世界对外贸易与对外直接投资比例为1∶0.5634(注：根据2004年《世界数据报告》相关指标计算得出。）。表明浙江省的对外直接投资尚处于起步阶段。通过加快对外直接投资带动国际贸易的发展是非常必要的, 也是可行的。

（2）从短期关系看，浙江省对外直接投资CFDI与出口贸易短期均衡关系显著。从误差修正模型可以看出，其中CFDI与出口贸易的关系存在着一个由短期向长期均衡调整的机制，且t值显著,证明了对外直接投资能促进母国出口贸易（邱立成,1999）。浙江省对外直接投资可以说经历了一个从无到有、从限制到鼓励的发展历程(齐晓华,2004)。由于其规模太小,对进出口的影响还不及外商直接投资FFDI来得大。但据权威研究报告预测（王亚平，2004），“十一五”期间我国对外直接投资将进一步扩大。浙江省作为全国经济强省也首当其冲，必然大幅提高对外直接投资额。随着浙江省对外直接投资金额的进一步增大，对外直接投资与出口贸易直接的正相关关系将逐渐增强。

本文实证表明，浙江省CFDI与进口贸易也存在短期均衡关系显著，CFDI与进口贸易的关系也存在着一个由短期向长期均衡调整的机制。相比之下，CFDI对进口贸易的短期调整作用更强。

从浙江省当前贸易战略出发, 政府相关部门有必要充分重视对外直接投资的作用，对能产生进出口贸易互补、创造效应的对外直接投资给予各种政策优惠,从而鼓励企业积极“走出去”进行对外直接投资。以往政府有关对外直接投资政策的制定大多涉及与对外直接投资有关的贸易措施,而并不直接制定与贸易有关的对外直接投资政策。我们必须跳出这种思维模式，直接制定切实可行的对外直接投资政策,使浙江省企业步入国际化发展阶段,逐步建立自己的跨国公司,提升产业结构。

对企业界而言，加入WT0 后,国内市场上国内外企业的竞争日趋激烈,如果只是固守本地市场而放弃进入国际市场,那么其国内市场份额势必逐渐被吞食。在世界经济一体化的大背景下，浙江省企业必须增强国际竞争意识,积极“走出去”,进行对外直接投资，进一步拓宽企业的生存空间，增强企业的国际竞争力，以投资促进贸易，为国际贸易的发展注入新的血液，在国际竞争中掌握主动权。

参考文献：

蔡锐,刘泉.2004.中国的国际直接投资与贸易是互补的吗? ――基于小岛清“边际产业理论”的实证分析［J］.世界经济研究(8).

齐晓华.2004.当代国际直接投资现状与趋势分析［J］.投资研究(3).

邱立成.1999.论国际直接投资与国际贸易之间的联系［J］.南开经济研究(6).

小岛清.1987.对外贸易论［M］.天津:南开大学出版社:437-442.

王亚平.2004.“十一五”期间中国经济参与国际分工趋势展望［J］.经济研究参考(49).

张如庆.2005.中国对外直接投资与对外贸易的关系分析［J］.世界经济研究(3).

AGARWAL J P.1986.Third world multionals and balance of payments effects on home countries: a case study of India［M］//KHUSHI M K.Multinationals from the Sowth.London:Maemillan.

MUNDELL R A.1957.International trade and factor mobility［J］.American Economic Review, (6):321-335.

MARKUSON J R,JAMES R M.1983.Factor movements and commodity trade as complements［J］.Journal of International Economics,14:341-356.

LISPEY R E, RAMSTETTER E D,BLOMSTROM M.2000.Outword FDI and parent exports and employment: Japan, The United States, and Sweden［R］.NBER Working Paper,No.7623.

篇5

关键词： 放水塔； 钢板衬； 施工工艺

中图分类号： TV54 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2013）03-0019-02

1工程概况

黑河亭口水库工程地处陕西省咸阳市长武县境内，坝址位于黑河干流下游，枢纽建筑物主要由大坝、泄洪排沙洞、溢洪道、输水洞、坝后电站等五部分组成，属综合利用的Ⅱ等大（二）型工程。泄洪排沙洞布置于右岸，靠近大坝坝肩位置，主要功能为水库运行期泄洪、排沙，施工期兼顾导流度汛。泄洪排沙洞洞身段总长度260m，园拱直墙型断面，衬砌后断面尺寸7.5m×10.565m。放水塔为钢筋混凝土结构，进口采用压力孔口，进口放水塔为矩形塔体，尺寸（22.413.0）m，塔内设检修闸门和工作闸门各一道。

根据泄洪排沙洞运行要求，平均每年需过水一次，黑河水泥沙含量较大，为减小泄水过程中推移质对闸室造成冲刷，在放水塔闸室段四周侧壁全部采用2205+Q345C复合不锈钢板衬砌，规格为4+16mm，钢板背面采用I25b工字钢作肋板，并用16mm厚Q235B钢板作连接筋板。钢板衬共29块，其中闸室底板8块，左、右侧墙各10块，顶部1块，单块最大尺寸8.5m×2.62m，单块最大重量5.787t，总重量139.2t，所有焊缝为焊角高不小于6mm的连续角焊缝。钢板衬与一期砼之间间隔75cm，采用联系筋固定，待钢板衬安装就位后浇筑二期砼，并进行接触灌浆处理。

2钢板衬安装工艺方法及主要技术措施

2.1钢板衬安装工艺流程

钢板衬安装工艺流程见图1

2.2安装主要施工方法与技术要求

（1）钢板衬安装定位

钢板衬安装后其桩号、高程、中心位置偏差不应超过±2mm。为防止加固焊接时，因焊接收缩造成钢板衬位移，加固型钢有一端焊缝，应为搭接焊，且应在最后焊接。加固完，再复测中心线、高程、桩号，作好记录。

（2）安装衬缝组装

衬节单元安装、衬缝对装应符合图纸的要求。衬缝对装时尽量采用活动压杆配合千斤顶逐段装配，外壁可辅助短定杆配千斤顶调整。安装时，不得随便在钢板衬本体上焊接脚手架、脚踏板等。

（3）衬缝焊接时采用2～3人对称焊接，每条焊缝焊接必须连续完成，不得中断。

3钢板衬焊接工艺

3.1焊接工艺流程

3.2焊接工艺评定与规程

进行焊接工艺评定是确保工程质量的一项重要措施。焊接工艺评定执行标准为《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004的规定。

选用与钢板衬主材相适应的焊接材料对钢材进行焊接工艺评定试验，试板厚度选择符合规范要求并适用于本标所有钢板衬。

3.3焊接条件

（1）凡参加钢板衬焊接的焊工，均按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004的规定通过考试，并取得相应的合格证。

（2）无损检测人员经过专业培训，通过国家专业部门考试，并取得无损检测资格证书。评定焊缝质量应由Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测人员担任。

（3）焊接材料按要求进行烘焙，烘焙温度符合规范规定，焊条放在保温筒内随用随取。焊条的重复烘焙次数不超过两次。

（4）风速大于8m/s（气体保护焊时大于2m/s）时或环境温度低于-5℃、相对湿度大于90%以及雨天和雪天露天施工，在采取有效措施（加保温棚和防风、防雨棚）后才进行施工。

（5）施焊前，对主要部件的组装进行检查，有偏差时及时进行校正。焊前将坡口两侧各50～100mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清理干净，每一焊道焊完后清除干净焊渣后再施工。

（6）施工前按照焊接工艺评定成果编制焊接工艺计划。焊接工艺计划内容包括：焊接位置和焊缝设计；焊接材料的型号、性能；熔敷金属的主要成份，烘焙和保温措施；焊接顺序；焊接层数和道数；每道焊缝焊接的顺序及电弧能量范围；电力特性；定位焊要求和控制变形措施；预热、后热和焊后热处理措施；生产性焊接工艺试验；焊接工作环境要求；质量检验的方法和标准。

3.4焊接预热

钢板衬焊接前进行预热可使接头附近的温度梯度平缓，减少残余应力、热应力和收缩应力的产生，可防止裂纹出现和减小变形、减小热影响区的硬化程度、防止氢脆化引起的裂纹、同时可减少气孔的形成和熔敷金属中氢的含量。

对于环境温度低于-5℃时，焊接前用远红外温控加热仪对焊缝两侧进行预热，预热温度由试验确定，一般为100～130℃，预热宽度以焊缝中心线两侧各3倍板厚，且不小于100mm为宜。焊接工艺要求需要预热的焊件，在定位焊前也要进行预热，较主缝预热温度高20～30℃，定位焊可采用氧、乙炔焰加热，以焊接处为中心，至少在150mm范围内预热。焊接过程中层间温度控制在150～200℃为宜。使用监理人同意的表面温度计测量焊缝预热温度，距焊缝中心线两侧50mm处对称测量，每条焊缝不少于3对测点。

3.5焊接

3.5.1焊接工艺要求

（1）一类焊缝中的定位焊缝用碳弧气刨全部清除。

（2）所有焊缝尽量保证一次性连续施焊完毕，严格按“焊接工艺规程”的要求进行所有焊缝的焊接。

（3）施焊前，对主要部件的组装进行检查，有偏差时及时校正。

（4）为尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定合适的定位焊焊点和焊接顺序，从构件受约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。

（5）纵缝焊接设引弧和熄弧用的助焊板，不在母材上引弧和熄弧，定位焊的引弧和断弧在坡口内进行。

（6）多层焊的层间接头错开并避开纵缝位置。

（7）每条焊缝一次连续焊完，当因故中断焊接时，采取防裂措施（加保温棚布）。在重新焊接前，将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。

（8）焊接完毕，焊工进行自检。一、二类焊缝自检合格后在焊缝附近用钢印打上钢号，并作好记录。

3.5.2定位焊

拟焊项目均采用已批准的方法进行组装和定位焊。定位焊可留在二、三类焊缝内，构成焊接构件的一部分，对于一类焊缝的任何焊缝的定位焊，应在后焊的一面坡口内焊接，正缝焊完后应将背缝的定位焊段刨掉再焊。定位焊位置距焊缝端部30mm以上，其长度在50mm以上，间距为100～400mm，厚度不宜超过正式焊缝高度的二分之一，最厚不宜超过8mm。施焊前，认真检查定位焊质量，如有裂纹、气孔、夹渣等缺陷及时清除干净再焊。

需预热的焊缝在施焊前用远红外温控加热仪进行加热，将加热片均布于钢板衬外侧的焊缝两侧。钢板衬焊接过程中，利用两端的防风、防雨棚布来保证施工场所无穿堂风通过或雨、雪进入焊接场所。

3.6焊接检验

3.6.1外观检查

所有焊缝均按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004的规定进行外观检查。

3.6.2无损探伤

进行探伤的焊缝表面的不平整度应不影响探伤评定，高出部分用砂轮磨平。焊缝无损探伤遵守《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004的规定。焊缝无损探伤的抽查率按施工图纸规定采用。抽查部位按监理人的指示选择在容易产生缺陷的部位，并抽查到每个焊工的施焊部位。

3.7焊缝缺陷处理

焊缝内部或表面发现有裂纹时，进行认真分析，找出原因，提出缺陷返修部位和返修措施。返修后的焊缝，按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004规定进行复检。

焊缝内部缺陷用碳弧气刨或砂轮将缺陷清除并用砂轮修磨成便于焊接的凹槽，焊补前要认真检查，如缺陷为裂纹，则用磁粉探伤或渗透探伤，确认裂纹已经消除方可焊补。

当焊补的焊缝需要预热、后热时，则焊补前按前述规定进行预热，焊补后按规定进行后热。

根据检测结果确定焊缝缺陷的部位和性质，制定缺陷返修措施再处理缺陷，返修后的焊缝按规定进行复验，同一部位的返修次数不宜超过两次。

3.8衬壁表面缺陷修整

在钢板衬壁上严禁有电弧擦伤，如有擦伤应用砂轮将擦伤处作打磨处理，并认真检查有无微裂纹。打磨清除钢板衬表面的突起处。

钢板衬表面的局部凹坑若其深度不超过1mm时，使用砂轮机打磨，使钢板厚度渐变过渡。焊补前用碳弧气刨或砂轮将凹坑刨成或修磨成便于焊接的凹槽，再行焊补。缺陷焊补若需预热或后热，按规定执行。焊补后用砂轮机将焊补磨平，并认真检查有无微裂纹。

篇6

【关键词】EPC核心网接口协议封装效率带宽计算

AbstractBased on the research EPC core network architecture and interface functions， on the basis of the agreement，EPC core network interfaces for various types of packaging efficiency were analyzed，On this basis， proposes various EPC core network interface bandwidth calculation method，And by way of example for the actual calculation，So that in the future EPC core network planning and design to provide effective help。

KeywordsEPC core network，Interface Protocol，Encapsulation efficiency，Bandwidth calculation

一、EPC核心网网络架构

EPC核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）、存储用户签约信息的HSS和策略计费控制单元（PCRF）等组成。对比2G/3G网络，在EPC核心网中，MME和SGW一起实现了SGSN功能，PGW实现了GGSN功能。

MME是EPC核心网唯一的控制面设备，它的主要功能是负责信令处理。S-GW位于用户平面，主要功能是负责数据转发。HSS负责保存跟用户相关的信息。PCRF主要负责计费、策略控制。EPC核心网的接口均基于IP承载，网络架构和接口如图1所示。

可以看出，EPC主要的接口包括S1-MME接口，S1-U接口，S6a接口，S10/S11接口，S5/S8接口，SGi接口、Gx接口等。下面就上述接口带宽流量进行分析与研究。

二、EPC核心网接口协议分析

EPC核心网接口协议分为控制面和用户面。图2是控制面协议栈，图3是用户面协议栈。控制平面实现信令传输，包括S1-AP信令、NAS（非接入层）信令、GTP-C信令以及Diameter信令。S1-AP支持eNodeB和MME间的一系列信令功能和过程；NAS信令包括会话管理、用户管理、安全管理和计费；Diameter信令是MME和HSS之间的消息，类似于MAP功能；GTP-C主要用于核心网承载的建立维护以及核心网节点之间的其它信息交互。用户平面最重要的协议是GTP-U，用来在核心网节点之间传输用户数据。

EPC的主要接口和协议栈如表1所示。

各层协议头部开销如下：

三、EPC网络接口带宽设计

3.1带宽计算基本概念

（1）协议封装效率。协议封装效率指的是业务净荷与所需物理层带宽的比值，与采用的协议封装格式以及业务净荷长度相关。协议封装效率只应用于用户面带宽计算。本文假定用户平均包长为500字节，那么S1-U接口的协议封装效率为500÷（500+62）=0.89，S5/S8接口与S1-U接口一样，SGi接口的协议封装效率为500÷（500+26）=0.95。

（2）峰均比。峰均比等于峰值/均值，峰值定义为保证98%的流量能够正常通过的带宽取值，均值为流量的算术平均值。在实际网络部署中，应根据QoS要求及网络成本综合考虑峰均比取值，一般取定为2即可满足要求。

（3）物理带宽利用率。物理带宽利用率= 1×（1-控制协议开销）×（1-物理层传输开销），其中以太网接口的控制协议开销约为5%，物理层传输开销约为10%。以太网接口的物理带宽利用率为0.86。

3.2用户面带宽计算

用户面S1-U/S5/S8/SGi接口带宽计算方法如下：

首先根据话务模型及用户数计算得到平均净荷流量，然后平均净荷流量÷协议封装效率得到接口平均流量，乘以峰均比得到接口带宽需求。

以1万用户为例，同时使用业务用户比例取定10%，用户平均单向最大流量取定为500kbps，可以按照上面方法计算得出S1-U接口带宽需求为1124Mbps，SGi接口带宽需求为1053Mbps，S5/S8接口带宽需求用户面与S1-U带宽大致相等。

3.3信令面带宽计算

S1-MME接口流量包括MME与eNodeB之间的S1-AP信令消息及UE与MME之间的NAS信令消息，信令流程及消息长度如表2所示。

注：上表中（）内数值为本文假定的话务模型参数。

S6a接口流量主要包括鉴权、位置更新、插入/删除用户数据等信令消息，信令流程及消息长度如表3所示。

注：上表中（）内数值为本文假定的话务模型参数。

按照上表可以计算得出，S6a接口各个流程的信令总字节数为1109.7，接口流量=用户数×1109.7×8/3600 kbps。1万用户在S6a接口的信令消息流量为24.66kbps。

S10/S11接口采用GTP-C协议，信令流量包括会话控制消息和承载控制消息。计算方法与S1-MME/S6a一致。S5/S8接口控制面带宽需求与S11接口带宽大致相等。在实际工程中，一般按照S5/S8接口用户面流量的1%～3%估算S5/S8接口信令面流量即可满足需求。

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关键词 物联网；自动识别；数据采集

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0049-03

Research on Present Situation of Standards of Automatic Identification and Data Capture Technologies//Lei Yunhe， Xue Yaofeng

Abstract The present situation of standards of automatic identification and data capture technologies developed by ISO SC31 workgroup are introduced. The development trend and content of these standards are analyzed. It provides references for developing standard framework and standards of automatic identification and data capture technologies.

Key words internet of things； automatic identification； data capture

随着总理的“感知中国”、欧盟的“物联网行动计划”和美国IBM公司“智慧地球”概念的提出，物联网技术受到国际国内各界的关注。自动识别和数据采集技术作为物联网关键技术之一，目前已广泛应用于商业、工业、运输、仓储等行业，为国家信息化建设作出重要贡献。与此同时，各标准化组织都制定了相关技术标准，具有代表性的主要有国际标准化组织（International Organization for Standardization，简称ISO）、非盈利性组织EPC Global以及日本的泛在中心（Ubiquitous ID）[1-3]。其中国际标准化组织是由各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性的联合会。ISO的技术委员会通常负责完成国际标准的制定工作。1995年，国际标准化组织ISO/IEC联合技术委员会JTC1（Information Technology）设立了子委员会SC6、SC17、SC31、SC38、WG7等工作组，专门负责物联网标准化的工作[4]。本文主要研究ISO/IEC JTC1中的SC31工作组制定的自动识别与数据采集技术标准。

1 ISO关于自动识别与数据采集技术的标准进展

国际标准化组织ISO技术委员会的子委员会SC31专门负责制订自动识别与数据采集技术标准，到2012年8月12日，已及正在制订中的标准有138条。按其公布日期的年份划分，详细信息见图1，其中包含Published（83条）、CD（5条）、FDIS（14条）、TR（17条）、NP（11条）、DIS（5条）、FCD（1条）、Undeveloped（2条）等8种状态[4]。

从图1可以看出，2005年左右，自动识别与数据采集技术标准化工作处于起步期；2005—2010年，自动识别和数据采集技术标准化工作处于上升的状态，发展速度基本稳定；2010年以来，发展速度迅速提高，表现出明显的上升趋势。

对ISO的标准进行详细分析，发现其近年来标准化的工作主要在数据编码、接口、应用程序以及测试规范等方面陆续展开。2004年标准的制定处于起步前期，为应用需求分析标准。从2005年公布的标准情况看，内容集中于数据协议，制订了几条数据协议及编码方面的标准。2006年制定的标准涉及接口方面，并制订了QR2005条形码符号规范。2007年公布的标准主要进展表现为陆续制订几种条形码符号规范，并开始涉及性能测试方面。从2008年至今公布以及预计公布的标准情况来看，近几年自动识别与数据采集技术标准化的工作取得很大的进展，其内容包含数据编码协议、惟一标识符、接口通信协议、应用管理协议以及质量测试、性能测试和一致性测试规范等。其中，最明显的进展表现为接口标准和应用协议方面。要加快自动识别与数据采集标准化的进程，标准的制定还需进一步完善。

2 具体标准分类描述

2.1 数据协议标准

ISO的SC31工作组制订了涉及数据编码、压缩、转换、识别等处理流程的一系列数据协议标准，涵盖惟一标识符、条形码、词汇表、光学字符识别等方面。

自动识别与数据采集系统中物品的标识信息是通过标识符来区别的。ISO/IEC 15418定义了GS1应用标识符、ASC MH10数据标识符及其维护。ISO/IEC 15424定义了数据载体标识符。ISO/IEC 15963射频标签的惟一标识符规范，具体规定了RF标签的编号系统。该惟一标识符可用于：集成电路制造过程中的质量控制追踪，RF标签制造过程和整个生命周期中的追踪，通过读写器中多标签防碰撞机制完成多天线配置环境中的数据读取，RF标签所附着物品的追踪。ISO/IEC 15459系列标准（包括15459-1、15459-2、15459-3、15459-4、15459-5、15459-6、15459-8等七部分）定义了惟一标识符规范，分别定义了相关项目的惟一标识字符串[4]，主要包括运输单元的惟一标识符规范、登记规程、惟一标识符的通用规则、单个项目、可回收运输品的惟一标识符规范、产品分类的惟一标识符规范以及运输品的分类规范等。

条形码符号规范主要规定条形码的数据编码特点、符号格式、尺寸、印刷质量、误差修正、解码算法等参数。目前已制定很多条形码编码体系，如128码、EAN/UPC条形码、PDF417条形码等。此外，ISO/IEC 24723：GS1（中文全称：全球第一贸易标准化组织）复合条形码符号规范，包括一维符号和二维符号[4]。

ISO/IEC 19762系列标准定义了自动识别和数据采集领域的相关专业术语——词汇表[4]，用以保障非专业人士和该领域的专家之间进行无障碍的交流。该系列标准主要由五部分组成：第一部分，自动识别和数据采集（英文缩写：AIDC）的一般术语；第二部分，光学可读介质（英文缩写：ORM）；第三部分，无线射频识别（英文缩写：RFID）；第四部分，有关无线电通信的一般术语；第五部分，定位系统。

光学字符识别（英文缩写：OCR）标准定义了字符的识别和打印规范。ISO 1073标准（包括OCR-A和OCR-B两部分）规定了打印图像的格式、字母数字字符的大小以及光学字符读取中的图形符号和标识；ISO 1831标准内容涵盖了OCR纸张和印刷的基本定义、测量要求、规范和建议等方面，并说明了OCR媒体的三个主要参数：纸张的光学性质、光学识别字符的光学性质和油墨图案的尺寸、OCR字符在纸张上的基本要求[4]。

此外，ISO/IEC15434协议规定了高性能ADC媒体语法，规定了交易双方使用高性能媒体时信息和数据格式的转换结构、语法、编码格式等。ISO 15962规定了项目管理用RFID的数据协议，包括数据解码规则和逻辑存储功能等。ISO 29162定义了在AIDC媒体中的数据结构使用准则（AIDC包括线性码、二维码和其他AIDC媒体）。ISO 29160定义了RFID徽章符号。ISO24720为直接部分标记准则[4]。

2.2 接口与通信协议

1）传感器与驱动器的智能传感器接口。ISO/IEC/IEEE 21451系列标准定义了传感器和驱动器的智能传感器接口[4]，主要分为四部分：第一部分，网络可容纳应用处理器信息模型；第二部分，传感器与微处理器交流协议，以及传感器电子数据表（英文缩写：TEDS）格式；第四部分，混合模式交流协议和TEDS格式，定义了模拟传感器与物品数字信息的交流协议和接口；第七部分，传感器与RFID系统交流协议以及TEDS格式，定义了RFID系统与智能RFID标签间通信的数据格式。

2）应用系统与读写器之间的接口规范。读写器和应用系统之间的数据交换是通过一个中间件完成的。ISO/IEC 15961系列标准规定了应用系统与读写器之间的接口标准[4]，具体分为四部分：第一部分，应用接口规范，它是用于处理应用系统的信息接口，具体规定了应用程序和数据协议处理器之间的接口，包括语法转化规范、应用程序命令和响应规范等；第二部分，RFID数据架构规程；第三部分，RFID数据架构；第四部分，电池辅助和传感器性能的应用接口规范。

3）应用于单品管理中的大范围和小范围的空中接口规范。ISO/IEC 24730系列标准定义了资产管理中实时定位系统的两个空中接口协议和一个应用程序接口[4]，以保证不断增长的RTLS（中文全称：实时定位系统）市场中产品的兼容性和互操作性。目前主要内容包括以下几部分。

①第一部分：应用程序接口（英文缩写：API）规范。API是RTLS系统的技术标准，也是应用软件与RTLS设备连接的桥梁。该规范描述了RTLS服务及访问方法。

②第二部分：直接序列扩频（英文缩写：DSSS）2.4 GHz空中接口协议。它建立了一个全球可用的2.4 GHz频段实时定位系统的技术标准，能够提供更新频率更高的定位；定义了在系统控制区域内定位资产的空中接口，如仓库、校园和机场中的查询定位范围可精确到3米；规定了建立一个RTLS系统所需要的空中接口协议，包括多种可使用的定位算法；还定义了一个网络定位系统，其中提供XY坐标和数据遥测。

③第五部分：2.4 GHz线性调频扩频（英文缩写：CSS）的空中接口通信协议。该协议定义了使用2.4～2.483 GHz CSS频段的空中接口协议，支持读者和RTLS标签之间的双向交流。

④第六部分：超宽带空中接口协议。

⑤第二十一部分：直接序列扩频（DSSS）2.4 KMHz空中接口协议，采用DBPSK数据编码和BPSK扩频方案、以单一扩频码工作的发射机。

⑥第二十二部分：直接序列扩频（DSSS）2.4 KMHz空中接口协议，采用QPSK数据编码和沃尔什偏置QPSK（WOQPSK）扩频方案、以多种扩频码工作的发射机。

⑦第六十一部分：低脉冲重复频率超宽带空中接口。

⑧第六十二部分：高脉冲重复频率超宽带空中接口。

3）应用于项目管理的RFID空中接口通信协议。ISO 18000为项目管理用RFID通信协议系列[4]，主要分为10个部分：第一部分，参考体系和标准参数定义；第二部分，低于135 KHz的空中接口通信参数；第三部分，13.56 MHZ的空中接口通信参数；第四部分，2.45 GHZ的空中接口通信参数；第六部分，860～960 MHz的空中接口通讯参数；第七部分，433 MHz的主动式空中接口通信参数；第61、62、63、64分别为860～960 MHz之间的A、B、C、D型的控制接口通信参数。

ISO/IEC/IEEE 8802-15-4为局域网/城域网通信协议具体规范的第十五部分[4]，低速率无线个域网WPANs的无线媒体接入控制MAC和物理层协议PHY。定义了在10米的个人操作范围内，使用不带电池或耗电量极低的便携式移动设备进行低数据无线连接时的PHY和MAC协议。

ISO/IEC/IEEE 21450定义了用于传感器和制动器的智能传感接口，包括通讯功能、通讯协议和TEDS格式[4]。

2.3 应用管理方面的协议

1）空中接口的相关服务管理协议。ISO/IEC NP 29167系列标准主要是空中接口的安全服务协议和文件管理协议[4]。第一部分，RFID框架安全服务和文件管理的空中接口协议；第十部分，AES128安全服务加密包的空中接口；第十一部分：PRESENT-80加密包的空中接口；第十二部分，ECC-DH加密包的空中接口；第十三部分，Grain-128A加密包的空中接口。

2）RFID软件系统应用管理协议。ISO/IEC24791定义了一个企业应用系统和RFID读写器之间的操作软件系统基础设施[4]。RFID软件系统由RFID读写器、中间件软件系统和应用程序三部分组成，主要功能包括应用控制和空中接口操作，标签和传感器的信息交流以及系统组件的健壮性和绩效管理。ISO/IEC 24791系列标准（包含两部分）内容包括软件系统基础设施概述、相互关系、基本组成部分和提供的服务等，具体内容包括数据管理规范、设备管理规范和设备接口规范。

2.4 质量检测及性能测试规范

1）系统性能测试方法。ISO/IEC 18046定义了RFID设备的性能测试方法[4]，该规范建立了绩效评估的基本框架，所定义的测试方法可以被修改。用户可以根据应用程序的细节修改本测试规范以适应自身需求。ISO/IEC 18046系列标准主要包括：第一部分，系统性能测试方法；第二部分，讯问性能测试方法；第三部分，标签性能测试方法，规定了单品管理中RFID标签的性能测试方法，以及应用程序设备选择的一般要求和测试要求。最终形成的测试报告将以统一的标签数据表形式呈现。

2）条形码的质量检测与测试规范。ISO/IEC 15415条形码印刷质量检验标准-二维符号[4]。该标准规定了两种具体的二维条形码符号的测量方法，一种适用于多行条形码符号，另一种适用于二维矩阵符号。它也定义了评价分级的方法和形成总体评价的方法。ISO/IEC 15416标准内容是条形码印刷质量检验标准-线性符号[4]。

ISO/IEC 15419规定了条形码的数字化成像和印刷性能的测试方法[4]。ISO/IEC 15421定义了条形码的主要测试规范，涵盖了各种形式的条形码[4]。ISO/IEC 15423定义了条形码扫描仪和解码器的性能测试方法[4]，包括作为集成阅读系统和独立单元的条形码扫描设备和解码设备，内容涵盖设备的性能以及组件等方面。ISO/IEC 15426系列标准（包括两部分）定义了条形码检验一致性规范[4]，其中第一部分为线性符号，第二部分为二维符号。ISO 19782定义了光泽和低基质透明度对条形码符号读取的影响[4]，它提供了光泽和透明度的测量方法，决定是否适合于条形码的读取，以及不能读取时的解决办法。

3）空中接口的性能测试方法。ISO/IEC 18047系列标准规定了与ISO/IEC 18000系列标准各部分相对应的一致性测试方法[4]。该系列标准规定的讯问和标签一致性参数包括：包含标称值、公差的特定模式的一致性参数；直接影响系统性能和互操作性的参数。它不包括高层次数据编码一致性测试参数。具体内容包括以下几部分。

①第二部分：低于135 KHz空中接口通信的测试方法，与ISO/IEC 18000-2相对应。

②第三部分：13.56 MHz空中接口通信的测试方法。

③第四部分：2.45 GHz空中接口通信的测试方法。

④第六部分：860～960 MHz空中接口通信的测试方法。

⑤第七部分：433 MHz主动空中接口通信的测试方法。

4）空中接口通信的测试方法。ISO/IEC TR 24770定义了2.4 GHz空中接口通信的测试方法[4]，定义了确定2.4 GHz RTLS设备性能特征的测试方法，包括标签、阅读器和符合ISO/IEC 24730-2具体应用的激励器等方面。ISO/IEC 24769系列标准，定义了空中接口通信的测试方法[4]，对应于ISO/IEC 24730系列标准的相应部分。ISO/IEC TR 24769规定了2.4 GHz空中接口通信测试方法。该规范定义了与ISO/IEC 24730-2相应部分对应的2.4 GHz RTLS标签的一致性测试方法。ISO/IEC NP 24769-5定义了2.4 GHz CSS的空中接口通信测试方法[4]。

3 结束语

自动识别与数据采集技术是物联网应用中的关键技术。物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的焦点，因此也成为世界各国的国家战略和跨国大型企业的发展战略。物联网目前处于发展初期，关键技术标准化是其进一步发展应用的重要制约因素。本研究期望能够为自动识别与数据采集技术标准化的发展进程提供参考，利于标准化工作进一步的开展和进行，以推动物联网产业的快速发展。

参考文献

[1]谭民，刘宇，曾隽芳.RFID技术系统工程与应用指南[M].北京：机械工业出版社，2007：32-53.

[2]张有光，杜万，等.全球三大RFID标准体系比较分析[J].中国标准化，2006（3）：61-63.

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关键词 OPC；DCOM；远程访问；OPC Client

中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）47-0194-02

1 概述

OPC协议是一个工业标准,是由OPC基金会制定的。它规范了过程控制和自动化软件与工业现场设备之间的接口。

OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，提供给用户用于过程控制和工业自动化应用。Microsoft的OLE/COM技术主要用于各种不同的软件部件如何分享数据和交叉使用，OPC能够提供通用的接口用于各种过程控制设备之间的通讯。复杂数据规范OPC技术的实现由两部分组成：OPC服务器和OPC客户应用部分。OPC服务器主要的任务是采集现场设备的状态信息，经过标准的OPC接口发送至OPC客户端作为应用。OPC客户端则通过标准的OPC接口接收相关现场设备状态信息，并进行显示。在不同的工作场合，用户可以挑选使用相应的规范。

2 OPC协议

OPC协议内容包括了数据访问规范、历史数据存取规范、报警和事件规范、数据交换规范、OPC安全性规范、合成数据规范、命令规范、公共I/O规范等。

OPC协议设计系统有以下的好处：

1）应用OPC协议标准的Windows体系接口，硬件制造商只需要为其设备提供一个接口程序，另软件开发商也只需要开发一套通讯接口程序而不需要考虑硬件；

2）各个子系统可以相对独立，同时分布于同一网络的不同节点上。因为OPC规范技术基础是OLE/COM/DCOM，而OLE/DCOM与TCP/IP等网络协议相互支持；

3）用户通过OPC可以从底层的开发中脱离。因为OPC按照面向对象的原则，这样使得客户对软件有透明的认识；

4）扩展了系统的应用范围。通过OPC远程调用，应用程序的分布与系统硬件的分布独立开来，系统硬件配置方便快捷，大大扩展了系统的应用范围；

5）便于系统的日常维护。采用OPC规范，系统的组态方便，大大简化系统复杂性，从而缩短软件开发周期，同时软件运行更加的可靠和稳定，便于系统的升级与维护；

6）实现了系统的开放性。OPC规范了接口函数，客户以统一的方式去访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口。

OPC应用领域也很广泛：

OPC是为了提供数据信息源和用户之间连接的一个软件接口标准。数据信息可以来源PC、PLC，DCS，监控系统、条形码读取器等控制设备。不同构成的控制系统，数据源的OPC服务器可以是和OPC应用程序在本地OPC服务器，也可以是在远程OPC服务器。

3 远程访问OPC接口

综合以上技术可以实现远程访问OPC接口，在中控室直接访问装卸船机CMS电脑上的OPC Serve相关数据。该系统主要有3大部分：

1）PLC ：收集现场设备数据，并实现控制；

2）CMS ：服务器端的通用软件，安装有OPC Client，可以提供远程访问OPC接口；

3）客户机：通过远程访问OPC接口来获取数据，从而掌握设备现状；远程访问OPC接口的网络拓扑结构图如图1所示：

3.1实现条件

1）为了统一设置DCOM，要访问OPC的电脑的登录用户名与密码必须公开；

2）要实现中控机访问CMS，中控机和CMS必须在同一局域网内，允许处于不同或者相同的工作组；同时由于DCOM通讯技术只支持局域网，故DCOM不能跨越网关和路由器。

3.2具体实现

1）首先注册ABB的OPC ServeABB公司提供一个注册表文件，方便在客户机上注册ABB的OPC Serve。

2） 配置DCOM

（1）打开 开始运行 键入dcomcnfg.exe；

（2）展开左侧目录数“控制台根目录”“组件服务”“计算机”“我的电脑”，点击落在菜单中选择“属性”；

（3）选择“默认属性”，“在此计算机上启用分布式COM”复选框前已打勾，同时设置“默认身份验证级别”为“无”；

（4）选择“COM安全”选项卡，单击“访问权限”中的“编辑默认值”按钮，然后选择“ANONYMOUS LOGON”的权限，确认远程访问的允许下打勾；

（5）重新启动计算机，才能使以上设置生效。

3.3 防火墙的设置

Windows操作系统会自动打开系统防火墙，要使DCOM设置生效,可选择以下方法中的一种：

最为直接的方式就是关闭防火墙；

开户防火的TCP/IP协议的135端口；

在防火中允许相关的OPC程序的运行。

4 结论

通过OPC接口，中控机可以实时高效的掌握装、卸船机的工作状态，为技术人员提供了实时的数据库数据。随着OPC协议的成熟及应用的推广，其应用也受到厂商高度的重视，很多公司都在原来产品的基础上添加了对OPC协议的支持。OPC协议统一了数据访问的接口，使控制系统进一步走向开放，实现信息的集成和共享，用户能够得到更多的方便。而且OPC协议技术改变了原有的控制系统模式，给工业自动化领域带来了勃勃生机，也给国内系统生产厂商提出了一个发展的机遇和挑战。而且在实时数据库开发中OPC协议的应用，也使得人们开发的实时数据库软件可以更好的符合实际的应用。应用OPC协议，可以高效实时的进行数据采集；在数据存储中，对实时数据和历史数据的存储都能保证实时性；在数据库管理中，能够及时对现场事件进行处理。同时通过远程访问OPC接口，使信息和资料更好更快的进行传递。

参考文献

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关键词： 实时操作系统； LwIP； Modbus/TCP； 客户端/服务器

中图分类号： TP 273文献标识码： Adoi： 10.3969

引言所谓工业以太网，是根据国际标准IEEE802.3，设计应用于工业控制系统现场的需要，它的特点主要有系统安全性高和数据实时性强等。近年来，工业以太网控制技术和网络协议设计技术快速发展，协议设计也有了突破性的进展，工业以太网技术得以迅速发展。ModbusIDA组织是由施耐德公司成立的，就是为了专门对Modbus协议进行研究和开发的。在国内，Modbus TCP/IP协议已经处于比较成熟的阶段，并对其广泛应用。为了让Modbus广泛有效地使用，提出了一种支持多线程实时应用的方案，即基于AT91R40008的微处理器，在实时操作系统uC/OSII和ARM7内核的软硬件平台上，通过移植TCP/IP协议栈[1]LwIP到ARM开发平台并结合Modbus/TCP协议实现通信处理器模块通信的功能。1Modbus/TCP协议模型Modbus/TCP协议[23]是在TCP/IP标准中，应用层采用工业领域事实标准Modbus实现的。经过国际公认，502端口被专门用于Modbus TCP/IP应用层，且其串行总线方式支持各种介质的rs232、rs422、rs485接口，网络通信模式如图1所示。

图1Modbus/TCP的网络通信模式

Fig.1The network communication mode of

Modbus/TCP

图2Modbus/TCP通信结构

Fig.2Modbus/TCP communication structure

在一个客户端与服务器的以太网TCP/IP协议为基础的网络上，Modbus报文传输服务提供商的设备之间可以进行相互的通信，且支持Modbus请求、响应、指示和证实这4 种类型的客户端/服务器模式报文。Modbus/TCP客户端首先要通过启动事务报文处理，并在网络上发送一个Modbus请求，服务器端接收到该报文请求，产生Modbus指示信号，当服务器收到该请求时，会自动产生一个Modbus响应，并向客户端发送此响应，当客户端接收到信息时，也会做出响应的反应，即产生Modbus证实来确认已经将Modbus请求发送完毕。Modbus TCP/IP的通信系统可以包括不同类型的嵌入式设备，例如TCP/IP网络可以通过网桥或交换机与串行链路子网相连，且客户端串行链路和服务器端串行链路通过TCP/IP网关连接到MODBUS TCP/IP上，最终可以相互之间进行通信，其通信结构如图2所示。光学仪器第35卷

第1期李慧燕，等：Modbus/TCP协议的通信处理器模块设计

Modbus/TCP功能组件结构模型[4]主要由四个层次组成，由下到上是TCP/IP栈、TCP管理层、通信应用层和用户应用程序。其中，在Modbus/ TCP通信的应用层中包含了Modbus客户端、Modbus服务器、Modbus客户端接口和Modbus服务器接口四个部分，是系统的核心所在。 Modbus设备可以提供客户端/服务器Modbus接口和Modbus后台接口，而后台接口包括四种数据类型：离散输入Discrete Input、离散输出Coil、寄存器输入Input Register和寄存器输出Holding Register。Modbus客户端完成对用户的远程控制和设备间的交换信息，用户发送一个Modbus请求到客户端接口，然后调用一个Modbus等待，最后再确认该事务处理。 Modbus客户端接口允许用户应用程序生成，并通过提供的Modbus服务请求接口访问Modbus应用对象。 Modbus服务器的主要功能是等待接收一个Modbus请求来读取和写入，然后生成Modbus响应。Modbus的后台接口仅仅是一个Modbus服务器的应用程序对象之间的接口。图3系统硬件开发平台框图

Fig.3The block diagram of system hardware

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【关键字】 气象 短信 网关接口 CMPP协议

一、CMPP协议概述

CMPP（China Mobile Peer to Peer）协议即中国移动点对点协议，是中国移动通信互联短信网关接口协议。

CMPP主要提供两类操作：短信发送和短信接收。对于短信发送功能需要前转的MO操作主要可分为八步：（1）源ISMG接受手机发出的数据请求；（2）源ISMG返回响应；（3）源ISMG在本地无法查询到要连接的SP，向GNS即汇接网关发送路由请求信息；（4）GNS返回路由信息；（5）源ISMG根据GNS返回的路由信息将请求前转给目的ISMG；（6）目的ISMG返回响应；（7）目的ISMG将请求信息送往SP；（8）SP返回响应。随后，SP返回响应被目的ISMG接收到后会生成MO状态报告发送至源ISMG。而以上所述八个步骤中三至八步骤皆使用CMPP协议。

短信接收与短信发送是逆向的，也可分为八个步骤：（1）源ISMG接收SP发出的数据请求；（2）源ISMG返回响应；（3）源ISMG在本地数据库中无法找到目标手机号段对应的网关代码便向GNS发送路由请求信息；（4）汇接网关返回路由信息；（5）根据路由信息，源ISMG将请求前转给目的ISMG；（6）目的ISMG返回响应；（7）目的ISMG将请求信息发送给SMC；（8）SMC返回响应给目的ISMG。而对于以上短信接收的八个步骤，步骤一至六皆使用CMPP协议。

二、网关接口系统

一系列逻辑通信机组成了网关接口层，接口层接入各地市的移动短信网关，建立一条各移动的短信网关与短信平台之间的信息传输通道，实现短信的流量控制和存储转发。通信接口层接收到业务层群发服务器提交的需要下发的短信，并将短信发送至移动的短信网关，再经由移动短信网关向用户发送短信。通信接口层接收移动的省短信网关汇集的全省移动用户发送的短信，再转发到业务逻辑层应用服务器进行逻辑处理。

2.1流量控制算法

网关发送的流量控制直接影响到发送的成功率和发送速率，SP的发送流量会受到运营商网关一端资源、处理能力以及短信中心承载能力等因素的限制。若要使资源得到充分利用，以最快速度完成发送任务，则SP一端需要保持发送速率小于等于运营商分配的流量。控制方法可分为三步：①在每个连接上设立发送计数器，按照设定好的时间粒度在间隔时间内统计短信条数，计数器达到分配的流量则暂停发送，下一个时间间隔开始后重新启动发送过程。②在发送失败率提高时将发送速率适当向下微调。③发送速率低于下限值关闭当前连接重新建立新连接。

2.2网关发送加速过程

本文采用以下三种措施解决网关发送速度慢的问题：①动态配置协议模块。每个协议处理模块皆可根据网关分配的流量来工作，一个运营商网关可以承载多个协议处理模块，在协议处理模块的TCP连接上有一个滑动窗口来控制底层的通讯流量，一般设定为16，根据端处理能力和网络条件判断，来对这个值进行调节。②配置发送任务生成模块。某些时刻发送任务生成会受到数据库和计算机任务调度的限制，无法满足发送速度所需。所以系统对模块的个数会依据发送和生成速度来动态增加和减少，及时将发送短信放入缓冲池。③缓冲池管理。采用最近、最少使用法管理发送接收缓冲池，有效提高发送性能和缓冲池利用率。

2.3协议处理和协议跟踪实现

协议处理，首先将需要发送的气象短信发送到缓冲池，等待系统调度，当网关成功接收到短信并建立长连接，缓冲池中的有关信息与系统业务代码建立对应关系，然后将气象短信通过网关发送给用户。同时为了保证完整性，系统会依据用户接收状态判断是否重发。

协议跟踪，协议跟踪功能使得用户可以监视系统运行情况，在系统异常和用户反映时可以利用消息跟踪对错误原因进行分析，同时重要错误信息可产生告警记录，根据用户号码、业务接口号和服务类型进行统计可使用户明确掌握系统日常运行情况。

三、总结

目前，手机用户发送接收短信已经非常自由，信息技术不断发展，用户需求不断提高，对于气象的动向掌握越来越重视。本文应用中国移动点对点协议CMPP，基于气象实时数据库，讨论并设计了气象短信网关接口系统，为气象移动互联网形成了“一点接入、全省服务”的服务体系。

参 考 文 献

[1]李廷兰.基于CMPP协议的短信接口程序开发设计.电子科技大学.2010（10）