节点设计论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇节点设计论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

引言

LonWorks(LocalOperatingNetworks，局部操作网络)总线是由美国Echelon公司推出的一种现场总线技术。由于LonWorks控制网络的开放性、高速性和互操作性，它已广泛用于工业、楼宇、家庭、办公设备、交通运输、能源等自动化领域。EIARS-232-C/RS-485通信网络在控制系统中应用最为普及，许多设备大都只提供RS-232或RS-485/422接口，不能直接接入LonWorks网络。因此，需要将现场LON网络介质上的信息转换为RS-232-C/RS-485标准的信号，或将RS-232-C/RS-485标准信号转换为包含LonTalk协议的数据，从而实现不同网络间的数据传输，同时也为上位PC机、底层工作站提供转换接口。本文所设计的LonWorks智能通信节点方便地与EIARS-232-C/RS-485标准的串行I/O设备进行通信，轻松实现现场节点与上位PC机或其它RS-232-C/RS-485控制设备之间的可靠、准确、快捷数据传递。

1LonWorks智能通信节点的硬件结构

1.1节点硬件电路设计

智能节点以Neuron神经元处理器芯片为核心，其硬件电路还包括收发器、EEPROM、双口RAM、译码电路和service电路等。以神经元芯片构成网络接口，由它通过LonTalk协议与网上的其它智能节点通信，并通过双口RAM的访问实现与其它网络系统的数据交换。节点中用双口RAM充当不同网络通信过程中现场信息的接收、发送缓冲区，完成最近发送到达的交换数据的存储转发功能，缓解和避免系统缓存紧张和瓶颈的产生。用非易失性存储器EEPROM存放LonTalk网络协议固件、多任务调度程序、网络适配器通信管理程序以及网络配置信息等。节点的硬件组成结构如图1所示。

智能节点的基本结构可分为两部分：以Neuron3150神经元芯片主构成的LonWorks现场总线一侧，其基本功能是实现LON网络上的智能节点功能；另一侧是由单片机系统构成的串行通信接口，其功能是实现EIARS-232-C/RS-485标准的串行通信。在这两部分间采用了双口RAMCY7C130芯片作为数据共享区。CY7C130通信接口电路的左端口与Neuron3150芯片连接，右端口与8051单片机系统连接，如图2所示。双口RAM的两端都有独立的数据线、地址线和控制线，两端都可对双口RAM的任意单元进行操作。只要两端不同时对同一地址单元进行操作就不会发生冲突。BUSY显示本端口想要存取的地址正在被另一个端口操作，发生硬件冲突时，后操作一端的BUSY信号有效。

在应用中分别对双口RAM1KB的存储空间进行定义，即CY7C130的同一存储单元对于Neuron3150芯片及8051单片机系统各有一个地址，这样两个系统均能对其进行存取操作。在智能节点中，Neuron3150芯片对1KB空间的地址为D000H～D3FFH。8051单片机系统对它的定义为0000H～03FFH。值得注意的是，CY7C130芯片3FFH和3FEH两个单元被用作固定用途：当左端Neuron3150芯片向3FFH单元写入数据时，将产生中断信号INTR；同理，当右端8051单片机向3FEH单元写入数据时，将产生中断信号INTL。利用这两个信号，可以将系统设置为中断工作方式，达到节省通信时间的目的。由于双向数据信息的交换，可以这样来划分双口RAM存储区间：000H～01FFH单元存入Neuron3150芯片向8051传送的信息，而200H～3FFH单元存放由8051向Neuron3150发送的信息，并将同类但不同次的信息放在固定的存储单元，每次都以新的数据覆盖上次的数据。这样就不必进行标志的判断，只需要固定单元取数据就可以进行处理，既节省时间，又安全可靠。

1.2硬件的抗干扰

LonWorks设备往往工作在复杂的电磁环境中，其自身各部分与周围其它电子设备之间，都不可避免地存在各种形式的电磁干扰和静电放电。为了保证通信的准确无误，延长硬件使用寿命，该通信节点在设计上结合LonWorks电路自身特点，采用有关接地、屏蔽和滤波的适当处理，有效减小了电磁干扰的影响。针对收发器FTT-10A，设计抗干扰电路时，应主要围绕印刷电路板上星形地结构和火花隙的设计。对于静电放电（ESD），在印刷电路板（PCB）设计中，采用火花放电隙，能够削弱到达收发器和后续缓冲器电路的ESD能量，使用箝位二极管，能大大增强节点承受来自网络连接端的ESD能力。对于电磁干扰，应尽量保证强噪声源（如DC/DC变换器、时钟电路等）远离收发器FTT-10A。

2LonWorks智能通信节点的软件设计

在LON网程序设计中使用NeuronC语言。NeuronC是一种基于ANSIC且带有网络通信和高级硬件设备接口扩展语句的高级不应该。它增加了对I/O、事件处理、消息传递和分散数据目标的支持，扩充了包括软件定时器、网络变量、显示消息、一个多任务调度程序以及其它各具特点的函数等。采用NeuronC语言开发的应用程序，可直接在Lonbuilder神经元仿真器上进行调试，因此应用程序的开发可独立于硬件设计进行。智能节点通信流程如图3所示。

程序中，节点Neuron3150侧使用显示报文通信，能有效实现智能节点与单片机进行双向通信的功能。用NeuronC语言进行节点设计编程时，必须首先查询IO_6和IO_7的内容。定义两个比特类型的输入变量INTL和BUSYL，通过查询这两个变量的内容来确定程序的运行流程。编程如下：

//*****包含文件*****

#include<string.h>

#include<control.h>

//*****公共变量声明*****

#defineTlon_4850xd000//定义从LON网上所接收数据在双口RAM存储单元首址

#definT485_lon0xd0200//定义从单片机侧所接收数据在双口RAM存储单元首址

IO_6inputbitINTL;//定义IO_6,IO_7为比特类型的输入变量

IO_7inputbitBUSYL;

Msg_tagtag_out1;//定义输出消息标签

//****系统主程序********prioritywhen(msg_arrives)//显示网络消息事件

{unsignedint*p;//存储从LON网上接收的数据

inti;

p=(unsignedint*)(Tlon_485);

for(i=0;I<30;i++)

{*p=msg_in.data[i];

p++;

}

}

}

when(io_in(INTL)==0)//当单片机侧有数据时申请中断

{when(io_in(BUSYL)==1)

{unsignedint*u;

intj;

u=(unsignedint*)(T485_lon);

msg_out.code=1;

msg_out.tag=tag_out1;

for(j=0;j<30;j++)

{msg_out.data[j]=*u;

u++;

}

msg_send();//向LON网其它相关节点发送数据

}

}

篇（2）

要先遵循满足建筑物基本功能的节能原则，即需要满足建筑的基本照明亮度、空调温度和建筑内部楼道畅通无阻等日常基本用电需求。另外，还要满足现代化特殊工艺的要求，例如，在一些大型娱乐场所中，需要设计一些独特的照明系统，以提高亮化程度，满足工艺照明的需求，同时还能起到亮化、美化的作用。

1.2充分考虑经济效益

电力节能活动需要根据当前我国的国情科学开展。要充分考虑经济效益，避免盲目性，不能因为过度节能而浪费不必要的资金，增加运行成本。

1.3减少不必要的能源耗费

对一些高层建筑而言，由于楼层较高，内部人口较多，所以，需要消耗大量的能源来维持其正常运行。但是，在这个过程中，往往会出现一些不必要的能源浪费隋况。为了有针对性地解决这个问题，可以有效调查高层建筑中的日常能源使用情况，详细掌握每个环节对能源的使用程度，进而采用先进的节能技术减少无谓的能量消耗，在不影响建筑物内正常使用电能的前提下，减少用电设备，降低不必要的能耗。

2建筑节能在建筑电气设计中的应用

2.1配电系统中的节能技术设计

在设计配电系统时，相关设计人员和施工人员需要结合配电系统的实际容量、配点距离和电气设备的功能、特点等内容合理设计，尽可能地缩短变配电所与负荷中心之间的距离。这样做，不但能够大大节省输电材料，还能够有效降低输电过程中消耗的电能，从而发挥出节能的作用。同时，设计人员还要合理选择电源变压器的数量和容量，改变变压器的结构设计，进而起到一定的节能效果。另外，在完全放电的状态下，电容器才能充电。如果电容器中还有电就充电，会增加电能的耗费。因此，在实际工作中，要防止这种问题出现。

2.2照明系统节能设计

根据我国目前照明系统的实际情况来看，设计理念老旧，不能满足当今建筑对于照明设计的需求，例如建设的工程中灯具选择存在很大的问题，相互之间存在一定的差距，使得光照环境混乱，照明启动器还有照明方式的选择并不适用于当前建筑工程，对于电器线路的分布也十分的混乱，没有相对合理的规划，最终导致照明系统不仅耗能量巨大，同时照明效果和综合服务性能也很差，不能很好地满足人们对于照明系统的正常需求，导致人们生活、工作、学习的质量受到严重的影响。绿色照明理念在新时期被提出来，绿色照明对于整个照明系统有着多方面的要求，不仅仅要求在电能的损耗上大幅度降低，同时不能影响人们对于照明系统使用功能的需求，详细的描述就是绿色照明无论在照明强度还是相应的光色上都要符合相应的标准，保证人们的照明环境健康稳定，从而提高大家在照明环境中的工作效率、学习效率等。避免能源浪费现象，同时要注重减少投资消耗。

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随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。在以往接地设计中，接地网的均压导体都按3m，5m，7m，10m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。本文结合在建工程220kV新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。

1接地网优化设计的合理性

1.1改善导体的泄漏电流密度分布

面积为190m×170m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10m等间距布置和平均10m不等间距布置。沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线。从此可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%)；对于中部导体③、④、⑤，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。

1.2均匀土壤表面的电位分布

由表1的计算结果可知，不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。

表1计算结果比较

布置

最大网孔电位Vmax／kV

最小网孔电位Vmin／kV

最大接触电势Vjmax／kV

接地电阻

R／Ωδ／%

等间距

5.709

5.081

0.799

0.523

12.2

不等间距

5.544

5.506

0.315

0.519

0.7

注：1)δ=(Vmax-Vmin)／Vmin；

2)地网面积为190m×170m；

3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。

1.3节省大量钢材和施工费用

如果按10m等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角网孔，其值为0.799kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%，见表2。

2接地网优化设计的方法

在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10m左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。

表2使用钢材量的比较

表2使用钢材量的比较

布置

n1

n2

Vjmax／kV

钢材长度L／m

等间距

18

20

0.799

6860

不等间距

12

14

0.756

4700

Lik=L.Sik，

式中L——地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m；

Lik——第i段导体长度，m；

Sik——Lik占边长L的百分数。

Sik与i的关系似一负指数曲线，即Sik=b1×e-b2i+b3，

式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：

当7≤k≤14时，当k＞14时，

对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。

3结论

a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。

b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。

c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。

篇（4）

1.1做到配电设计工作的完善

在开展设计活动的时候，首先应该考虑到的一点就是电力系统的可实施性。这一特性的达标要从两个方面来观察，第一整个系统的负荷能力的高低，第二是系统中所有设备的安全可靠性，同时不同的设备仪器要有配套的使用说明与技巧。在配电的过程中，要确保整个系统能够便于操作、调控，要运转灵活、高效、稳定。在电力设计过程中要达到系统的稳定性与安全性的效果，首先要做的就是提高材料的绝缘性能，最后再进行线路铺设的时候要确定线路之间的距离满足绝缘性的要求。

1.2提高电气系统的运行效率

为了提高整个系统的能源利用效率，达到节能的目标，在进行系统内部仪器装备使用的过程中就应该选择那些具有节能性的设备。此外，我们还可以通过负荷的均衡性、减少消耗等措施手段来提高系统运行过程中的节能效果。例如，在进行配电规划设置的过程中，要对配电负荷系数的确定也应该加强力度。在进行设备安装组合的过程中注意选择最佳的结构形式，也能够达到提高设备运行效率降低能源消耗的目的。

2电气系统中的节能设计技术

2.1减少电能在线路上的传输损耗

在设计阶段主要的目标就是达到节能降低消耗的目的，只有坚持这一理念，才能从根本上降低配电系统的运行压力，维持系统的正常、高效运转。因为在电力传递过程中，存在着过多的电阻压力，所以会对功率产生影响。通过电阻力的控制能够起到降低线路消耗的巨大作用。导线所能产生的电阻量和线路长度成正相关，与线路横截面积成负相关。所以，为了达到降低电阻的效果，我们可以从下面几个角度入手解决问题：

（1）选用电阻率小的材料来完成线路的铺设，工业电气设计中已较少采用铝芯电缆，多采用铜芯电缆。

（2）将导线的长度控制在规定的范围以内。减少线路铺设过程中的弯度，尽量选择直线型架线。此外，变为了缩减供电距离，最好在电压中心区设置变压设备。

（3）扩大导线的横截面。在国内经济初步发展的阶段，因为经济条件有限，所以进行线路设计铺设的时候我们对于线路运行长远经济效益的考虑总是不够。当前，对工程建设越来越重视整体和长远的合理性。在电力和建筑电气工程中推行按经济电流选择电缆截面是实现线路设计合理化的第一步。

2.2无功补偿

在整个电力体系中，无功功率占有的容量属于大部分，这在无形中增加了线路的压力，从而使得电网的电压处于不稳定阶段，对于电网的有效运行产生了极为不利的影响。对于电能使用者来说，从外观上来看无功功率的因数不足，当它达到0.9时，使用者就要根据实际情况上交一定的罚款，所以也会增加使用者的经济成本，这就要求我们要从下面几个方面出发进行相应的调整，以维持良好的经济效益：第一，将电容器作为最主要的补偿设备，通过该容器的容纳量来对参数进行详细的确定，希望通过这些数值来完成计算工作；二是考虑电网的运行情况，要十分了解补偿线路和负荷情况，如果固定负荷较多，应该采用静态补偿方式，反之，对于变化的、不连续的负荷较多应考虑动态补偿方式。第三，完成接地装置，能够遵循就近原则，就能够实现运电系统效能的降低。

2.3滤波器

因为系统中电气装备仪器的不断增多以及其它一些因素的影响，所以出现的谐波电流量也会不断地增多，而这些电流所导致的电压的产生会引起电压的畸形转变，导致电网仪器装备出现一些错误的举动。所以，为了降低电压，就应该采取有效的措施进行谐波的消除，为了达到这个效果最好的途径就是使用消波仪器。

2.4其他形式的节能

为了达到节能的效果，除了使用上面的一些措施以外，还可以通过其它一些方式，比如：通过光能的有效使用，在耗电活动中，家庭照明所占的比例占了大部分，所以，选择一些具有良好的节能型的照明设备将会起到良好的节能效果。这样也能起到系统性的节能作用。

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2电力隧道结构设计

2．1电力隧道地层荷载研究

当前，作用在隧道结构上的荷载主要为以下三种:主要荷载、特殊荷载和附加荷载。主要荷载指的是一种具有长期作用的荷载，包含地层的压力和自身的重力等，而附加荷载指的是不经常作用的一种荷载，其包含施工荷载等，主要是由一些施工操作过程中出现的问题而造成的。最后是特殊荷载，其指的是一些由于特殊的原因，像自然灾害等造成的荷载。以上所说的荷载是所有的隧道建设过程中都存在的，除此之外，还有像地层的压力等都会对隧道形成一定的荷载。为了能够更好的解决这些问题，人们随着对这些问题认识的深入，逐渐发现这些问题主要是由周边的围岩和支护结构两个部分造成的，两者之间存在着相互作用。而对于周边围岩主要有两个作用:一个是作用在结构上，承担一定的荷载;另一个作用是作为结构的一部分。根据当前国际上比较流行的模型设计，可以将地下结构的设计模型分为以下几种:首先是经验设计法，这种方法主要是利用过去的设计经验，然后比对当前的建筑工程进行相应的隧道建设，另一种是约束法，其主要是根据现场的数据测量，将测量数据作为基础进行地下隧道的设计，第三种是作用和反作用模型，在这种模型中，通过弹性地基圆环计算公式等，对需要进行建设的隧道结构进行计算，得到最佳的设计方案，最后一种是连续介质模型，这种模型中包含了解析法和数值法两种，通过这两种计算方法的结合，得到最佳的隧道设计方案。本文主要介绍的是荷载—结构模型的设计方法，在这种方法中，将支护和围岩分开进行考虑，其中，作为承载主体的是支护结构，而地层仅仅是在地下结构上产生一定的荷载，然后通过一定的计算方法，在荷载作用的基础上，形成一定的内力和变形。在进行设计时，将围岩按照一定的标准进行分级，然后通过弹性支撑实现对支护结构的变形约束，而对于围岩的承载能力，则需要在围岩的压力和弹性支撑约束能力确定后再进行考虑。在这种模型中，围岩所能承载的能力越大，支护结构所需要承担的压力则越小，相应的，弹性约束支护结构的变形反弹力就越大，总的来说，支护结构的作用就显得越小。

2．2电力隧道断面的选择

电力隧道在进行建设时，会涉及到各种各样的地形，因此，会出现各种不同的电力隧道断面，每种断面的用途和优势各有不同，为了选择最合适的隧道断面设计方法，需要对各种电力隧道断面进行数据测量和整合，从而找到最佳的受力情况。电力隧道断面的形式主要分为七种，分别是直墙无仰拱形式和直墙仰拱形式等，为了能够得到不同断面的数据，需要利用AB-SYS14．0软件对电力隧道进行相应的模拟，然后根据荷载的计算方法得到相应的隧道断面图。通过对电力隧道断面进行对比，我们可以找到最佳的断面。根据数据显示发现，圆形断面和上下层断面形式具有更小的弯矩，因此，在建设过程中出现的变形较小，具有较大的安全性，更加适合于浅埋暗挖电力隧道的建设，因此，在进行该种隧道的建设时，需要优先考虑这种断面，能够增加电力隧道运行过程中的安全性。此外，在电力隧道的运行过程中，容易对电缆进行维修工作，在电缆出现故障时，能够更加便捷的进行维护，保障了电力的正常传输。

2．3平面线路的规划

电力隧道线路的规划需要根据中心城区的电网分布情况等进行确定，尤其是对于中心城区的电力隧道受地下建筑等的影响较大，在进行电力隧道的建设时，需要同各个相关部门进行协商，寻找合适的线路走向。在路径规划基础上，隧道内电缆的合理布置也尤为重要。电力隧道在进行选择时，一般会沿着城市中路幅宽且长度较长的主要干道，这样在电力隧道内的电缆出现问题时，能够更加方便的进行维修。如在路电力隧道中，北起新疆路，南至复兴中路的电力隧道，有一段隧道会穿越南京路地下行人通道和苏州河，然后通过一些著名的建筑物，对于顶管轴线的平面直径最小要求在300m以上。通过这些事例可以发现，电力隧道在建设过程中会受到较多的阻碍，这时，可以通过设立一些工作井来减小建设过程中隧道的转弯半径，从而满足线路的走向改变。为了减小建设过程中的难度，需要遵循以下几点原则:首先，在进行线路的选择时，需要将规划的道路网作为基础，然后选择合适的隧道走向，在走向选择完成后，将其进行统一的建设和规划。其次，电力隧道应尽量选择在市政道路的下方一侧，且方向一致，在进行建设时需要距离道路5m～10m，这样能够保证工作井的位置同高层的建筑物之间存在一定距离，保护建筑物的安全。最后，隧道的建设是一项非常耗费财力的工程，因此，在进行线路的选择时，需要选择尽量简短的路径，这样既能保证线路沿着直线进行，同时，还能保证电力隧道周边建筑物的安全，降低建设成本。

2．4电力隧道设计的新技术研究

随着电力隧道的作用被发现，其在建设中的设计受到越来越多的关注，各种新技术层出不穷，当前，双孔电力隧道以其断面的巨大优势，使用越来越广泛。通过对其模拟数据的分析可以发现，其结构更加适合电力设施的运行，在进行开挖过程中，地层的变化和地表的沉降均能满足该技术的应用。其中，整体式的双孔电力隧道能够更加充分的利用进站道路地下空间，从而使地下的建筑物不再需要进行迁改，这样大大节约了工程的投资，也保证了设备运输的安全性。

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二、电子设备结构电磁兼容设计的目的

当今社会中，电子设备的正常运行，是基于电磁兼容的基础上，电磁兼容能够保证电子设备的运行不受电磁的干扰，就能够很大程度上避免电子设备细节部分和个别部位的不良反应，使电子设备的性能达到最大化，提高电子设备的运行效率，提高整个行业的生产率。众所周知，当前社会科学技术的不断发展促进了电子设备应用的广泛性，与各个行业各个领域息息相关，一旦运行的电子设备出现某些一时间不可解决的故障，就会影响整个行业的经济发展，极大地威胁整个行业的安全稳定。因此，电子行业在设计电子设备的时候，首先要考虑到影响电子设备电磁兼容的条件和因素，考虑到电磁不兼容的种种迹象和表现，以尽快采用技术手段进行调整解决，以免电子设备投入使用后出现电磁不兼容的情况，影响电子设备的正常运行。电磁兼容，简而言之就是控制电磁干扰，消除电磁干扰，使电子设备与其他的设备在特定的电磁环境中工作运行时，保证彼此的和谐稳定，保证电子设备各部分性能的正常。一个可以投入广泛使用的电子设备不仅不会辐射有害能量，而且也不会受到不相关的辐射影响。因此，电磁兼容设计的目的是为了电子设备的正常运行和广泛应用，是当今社会电子行业发展的整体走向和目标。

三、电子设备结构设计中保证电磁

兼容的方法和措施在电子设备结构设计中，需要通过采用特定的技术手段保证电子设备的电磁兼容性，以减少甚至消除电磁干扰，避免部件受到不良辐射反应而损坏，降低电子设备的整体性能和运行效率，影响整个行业的发展。新型电子产品研究开发之初，首先要对电磁兼容有一个概念性的把握，并在后期研发的时候充分考虑到电磁兼容的影响因素，进行相适应的电磁兼容开发设计，避免重复开发和资源浪费。在设计之初采取措施保证电磁兼容是最最经济节约的方法，避免了后期维修调整的人力物力的浪费。现实生活中，很多已经投入使用的电子设备如果出现电磁兼容问题维护成本极高，甚至根本没有解决办法，因此，电子设备的结构设计要做到未雨绸缪，减少不必要的麻烦和损失。目前，最常见的电子设备电磁兼容的方法有滤波、屏蔽、接地三种，这是有效消除电磁干扰的重要举措。

1电磁滤波

电磁滤波，是常见的影响电磁兼容性的因素，是压缩信号回路所致，并且会对频谱产生严重干扰，电磁滤波的存在不仅能影响干扰源的发射，而且会有效抑制干扰源频谱分量对其他设备元件如敏感设备、电路、元器件的影响。简单地讲，电磁滤波通过某种特定方式过滤信号中的特定波段频率，这种方式能够有效抑制干扰，因此，在处理电子设备结构设计中的电磁兼容问题时可以考虑在内并加以应用实施。在电子设备的运行过程中，正在运行的电路会产生一些较强的干扰信号，这些干扰信号能够通过电源线、信号线以及控制线等方式对整个电路产生巨大的干扰作用，因此，设置滤波电路已然成为当前公用电源线的发展走向和趋势，这是保证电路安全稳定，减少电路干扰，提高电子设备安全稳定的重要方式。滤波电路的设置需要掌握一定的方法和技巧，铁氧化体磁环\穿心电容、三端电容是最常见的选择器件，是有效改善电路特征的重要元件。在滤波电路设置中，还需要保证所有的电源滤波器外壳与电子设备的接地点连接在一起。只有保证滤波电路设置的合理性，才能提高电磁滤波的效率和质量，提高电磁兼容，保证电子设备正常运行和整个电子行业的发展。

2电磁屏蔽

电磁屏蔽是目前解决电磁兼容问题的最有效方法，电磁屏蔽的优点是有效地将内部电磁辐射控制在一定范围，即限制内部电磁越出既定的领域，与此同时，还能够防止外部电磁辐射的入侵，切断电磁波，减少不必要的损害。当前，电子设备出现的大多数电磁兼容问题都能够通过电磁屏蔽这种技术解决，这种方式还能够保证电路的正常工作。

2.1电磁屏蔽的作用

电磁屏蔽的作用是极大的，通过对两个不同的空间区域进行金属隔离，达到控制整个电场、磁场、电磁波的目的，使一个空间区域对另一个空间区域的辐射和感应控制在可控范围。也就是充分发挥屏蔽物体的作用，将诸如电缆、元部件、电路、组合件甚至整个系统的干扰源包围控制，阻断干扰电磁场的对外扩散；与此同时，还需要充分利用屏蔽物体将系统、电路、电子设备有效包围起来，以防止它们受到外界电磁场的影响。目前，电磁屏蔽技术是当前有效解决电磁辐射的方法，能够有效保证电磁兼容，促进电子设备的正常运行。

2.2电磁屏蔽的注意事项

2.2.1电磁屏蔽的时候，一定要注意电磁屏蔽板的放置，一定要将其尽可能地靠近被屏蔽的机械设备，同时电磁屏蔽板要尽可能地与地面相接，这是有效发挥电磁屏蔽效果的关键，越靠近被屏蔽的器械元件，电磁屏蔽板所分布的电容容量就会相应地越大。

2.2.2电磁屏蔽板的时候，电磁屏蔽板的整体屏蔽效果还会相应地受到屏蔽板本身形状的影响，实践证明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形状是全封闭状态，并且最好是金属盒电场。

2.2.3电磁屏蔽的时候，电磁屏蔽板选择材料的时候要求也很高，经过实践调查研究，良性导体材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常见的有铜、铁、铝等，与此同时，还需要注意屏蔽材料的厚度，这个需要根据实际强度灵活把握，只要屏蔽材料的厚度符合强度要求即可。

3接地技术

电子设备结构设计的电磁兼容，还会充分运用到接地技术，接地，并不是字面上理解的与土地地面相连，而是为电源和信号提供回路和基准电位。接地技术的使用有一定规则和标准，而不是随意的。接地技术的使用必须保证接地的安全性，电子设备所使用的金属质地的外壳一定要与地面相接，这是充分保障生命财产安全的重要举措，还能够确保电子设备的有效性和稳定性，保障电子电路的正常运行，杜绝静电损坏等不良情况的出现。接地技术的使用还包括工作接地，工作接地这种方式相信大家都不陌生，主要指的是单板，母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，这些参考点或参考平台相当于信号回流的安全性通道，原则上认为这个通道的阻抗性是极低的。在使用接地技术的时候，一定要保证工作接地的正常，因为他的好坏直接影响整体的信号质量。因此电子设备结构设计中，熟练掌握工作接地的方法极为必要，不仅能够最大限度地减少电路间的电磁干扰，而且确保了电子设备的电磁兼容，提高了电磁兼容的可能性和稳定性。以下将简单接受接地的主要目的。电子设备接地技术的目的很明晰，就是为了最大程度上减少甚至避免电路之间的彼此干扰。通常我们提到的接地技术的目的有以下三个：

（1）接地技术的使用能够使整个电路系统中的单元电路有一个公共的参考零电位，这是保证电路系统稳定工作必要条件。

（2）接地技术能够有效防止外界电磁场产生的不良干扰。为了避免电荷形成的高压引起电子设备内部起火放电产生不良干扰，可以选用机壳接地，这样可以使大量电荷得以释放，这些积累在机壳上的大量电荷的排放可以减少电磁干扰，保证电子设备的正常运行。此外，要想获得较好的屏蔽效果，还需要根据线路对屏蔽物体进行挑选，并为其选择合适的接地，这样才能保证电子设备的有效运行。

（3）接地技术能够有效保证工作的安全性，如果发生直接雷电的电磁感应，可以有效保护电子设备，避免电子设备的意外毁坏；如果工频交流电源的输入电压由于绝缘不良的原因与机壳直接相通的时候，可以有效保护操作人员的人身安全，以免发生触电事故。因此，接地技术也是有效防止电磁干扰的重要方法，正确使用将会大大减少电子设备使用后的故障发生频率，保证电子设备的正常运行，促进电子行业的发展。

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在变电站接入电网时总会出现各种各样的问题，有时由于工作人员的疏忽，在没全面检查变电站各种基础设施和供电设备时就接入了电网之中，这样不仅是对工作的不负责任，而且也是对自己的生命和其他工作人员生命极其不负责任的现象，一旦接入了电网，那么就会有源源不断的电力输送到变电站当中去，如果变电站中的设备不足以承受住这样的电力，或者变电站中的设备出现问题，这些情况都会导致电力在变电站中发生重大的电力事故，事故对变电站和变电站中工作人员的安全都会产生重大的影响，直接或间接造成的损失不可估量，变电站发生事故也会对用该变电站的用户和企业单位造成影响，要知道当今生活大部分都是需要电力来维持使用的，离开了电力就会全部陷入瘫痪之中，间接的损失那也是相当大的。

1.2变电站接电网时变电站中设备的损坏导致的问题

一般来说，现在的变电站建造时间已久，变电站中的很多设备比较陈旧，经常会出现一些问题。变电站一般会定期检查机器设备，然而有时的一些设备的损坏也是人们不能预想的，变电站中机器设备比较复杂，有时一些问题平时检查很难查出来。在变电站接入电网中时发生了机器设备零件的损坏现象，不仅会直接破坏变电站接入电网的进程，而且还可能导致机器着火等事故，这将直接危险到了电力系统工作人员的安全问题。还有可能会使变电站各个系统的稳定造成威胁。

1.3变电站接电网时出现断电造成的问题

在变电站需要接入新的电网时，可能会出现一定时期的断电现象，但是这段时间不会太久，由于一些用户或者企业未能及时收到通知说明要断电的情况，一些用户或者企业在工作时间段发生断电的现象，对机器和企业的效益造成重大的损失，这些问题追究起来都是变电站未能在断电前让用户和企业都能了解到断电的通知。彭宁宁桂林丰源电力勘察设计有限责任公司

1.4变电站中电力的稳定性影响

变电站对其电力的电流电压和频率的稳定性也是有要求的，一般性的小波动对变电站是没有太大的影响的，然而在通入频率较大的电流时就会对变电站的稳定性造成影响，可能会造成变电站的运行受到影响，出现停运现象，严重的可能会对变电站系统内部的各方面造成损坏，从而会造成变电站系统的瘫痪，造成下路的用户和企业的断电并造成各种经济的损失。总之，稳定安全的变电站系统是经济快速发展的前提和保障。

二、110kV变电站接电网时接地的重要性

变电站接电网时接地的步骤是必不可少的，接地的作用可以在发生走电漏电时起到作用，有了一个良好的接地系统的保护，变电站才能在原有的基础上发挥出更稳定更安全的性能。对于变电站接地设计要满足不同安全规范的要求，使其在变电站中防电防雷接地、保护接地和工作接地三者能够有机的结合起来。接地还可以满足系统电磁兼容的要求，能够有效的提高变电站弱电设备的抗干扰能力，具有很重要的影响。造成变电站接地系统不能正常运行的因素有很多，主要因素是接地网电阻过大，接地网电阻过大可能是由于施工工艺和施工人员焊接的不好造成的。在接地系统完成后，要对挖出的泥土填埋回去并要夯实，因为不同的土质对接地网的阻值会有重大的影响。而且在不同的温度和季节接地的阻值也会大不相同。在变电站接电网之前要对其进行电阻的测量后再进行。

三、变电站接电网的优化措施

针对变电站中工作人员的疏忽问题，应该在检测机器的重视度上在工作人员之间得到重视，在全面检查过后再接入电网之中去，不能有一丝的松懈出现。在机器的检查方面要多做几次检测，在多次检查过后发现没有问题之后再接入电网之中，不要拿自己的生命和其他人的生命开玩笑，所以应最大程度上的避免这一问题的发生。针对变电站中设备的自身损坏的问题，需要相关工作人员在定期检查中对发生问题的机器零部件进行及时的修理或更换，等到发生问题时就已经晚了。在定期检查时也要按时进行检查，不能疏忽大意，要对机器的每一个部件都进行详细的检查。针对变电站接入电网时发生断电的现象，要提前在用户可以见到的地方贴停电的通知，避免居民的担心，并说明原因和情况，特别是在夏天要尽快回复电力。接地在变电站接电网中也是相当重要的，影响接地的阻值也要进行优化，对于泥土的阻值过高的问题可以采取降阻剂或者进行局部的换土，这种方法可降低接电网附近的土地电阻率，并可以尽量的减少接触电阻。在接地效果不理想的情况下，还可以适当的增设接地体，通过增设水平接地体并且加深深埋垂直接地体从而达到降低阻值的效果。

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2无人机载光电平台升降结构的设计思路

由于无人机在飞行过程中容易受到飞行阻力，从而影响到无人机的飞行时间。随着科学技术的发展进步，为了提高无人机的飞行时间，研发出了一种结构简单、易操作的无人机载光电平台升降结构。无人机载光电平台升降结构的工作过程就是：当无人机载光电平台在正常工作的时候，升降结构可以伸出机外；当无人机载光电平台结束工作的时候，升降结构收入机腹，以减小无人机的飞行阻力。无人机载光电平台升降结构的质量问题，也影响着无人机的续航能力，目前，升降结构使用碳纤维铝蜂窝夹层的复合材料代替传统的铝合金材料，质量减轻了几千克，使无人机的续航能力得到了一定程度上的提高。无人机载光电平台的升降结构是无人机工作系统中的一项重要的设备，它的操作简单，却是整个工作系统中必不可少的，假如升降结构出现问题，无人机的工作将会受到严重的影响，甚至无法开展工作。因此，无人机载光电平台升降结构的设计思路是十分重要的。

2.1无人机载光电平台升降结构的工作原理

目前无人机载光电平台升降结构的类型主要有：连杆机构、链轮机构等等，在无人机中使用的光电平台升降结构的设计原理也是特别简单的，只要满足稳定性强、刚度强就可以。升降结构的工作原理就是：当电机轴开始旋转，电机轴上的齿轮也会随之旋转，从而大齿轮和丝杠也开始转动，丝杠上的丝母沿着丝杠的轴做直线运动，升降盘和丝母连接在一起，通过丝母的运动，升降盘也得以升降。无人机载光电平台升降结构的工作原理简单，功能简单，除了工作时间，升降结构只需稳定就行，因此，无人机载光电平台升降结构的设计思路应该满足：稳定性强、坚固等等。

2.2无人机载光电平台升降结构的设计思路

由无人机载光电平台升降结构的工作原理可知，升降结构在设计过程中应该首先满足稳定性强、坚固的要求。此外，由于无人机对质量方面的要求是极其严格的，无人机载光电平台升降结构的质量应该尽可能的轻。这样说来，无人机载光电平台升降结构的自身承重应该尽可能增强，自身质量要尽可能减轻，研究表明升降结构的自身质量约为承重质量的0.17，这就表明升降结构的设计应该采用一种特殊的方法来满足。在升降结构的设计过程中，不应采用传统的设计方法，而是采用了四根丝杠，这样当电机通过齿轮旋转带动丝杠转动时候，也带动另外三根丝杠同步旋转，从而带动升降盘上下运动，四根丝杠的设计思路是每一根丝杠都既可以起到承重的作用，又可以起到导向的作用。四根丝杠的设计方法，不仅仅增强了无人机载光电平台升降结构的稳定性，同时又减轻了升降盘的质量，这样比传统的两根丝杆升降结构更加稳定。丝杠的设计上，采用了梯形的螺旋纹，这样以来可以减小因摩擦造成的缝隙。此外，为了保证丝母的锁定功能，还要采用单头的螺纹。升降盘的设计应该采用一种质量较轻的材料，目前一般是由碳纤维复合材料，这样的材料承重能力强而且自身质量较轻。

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1引言

在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完成，但其实现方式有两种：一种是由MCU力口驱动芯片实现，如键盘显示控制芯片SK5279A，串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219等等，这时显然MCU没有LCD的驱动功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I／O设备访问形式控制键盘和LCD实现人机对话。这里的MCU主要有世界各大单片机生产厂商开发的各种单片机，其中TI公司的MSP430系列因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注，在国内外的发展应用正逐步走向成熟。

2LCD简介

LCD(LiquidCrystalDisplay)，即液晶显示器。液晶显示是通过环境光来显示信息的，它本身并不发光，因而功耗很低，只要求液晶周围有足够的光强。LCD是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT／CathodeRayTube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生。LCD由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险、平面直角显示以

及影像稳定不闪烁等优势，逐渐占据显示的主流地位。

LCD的类型，根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD显示内容的不同可以分为段式LCD和点阵LCD。根据LCD驱动方式的不同可以分为静态驱动和多路驱动。

3MSP430F44X简介

MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集单片机[2]。该系列单片机性价比相当高，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在各种要求极低功率消耗的场合，特别适合用于智能测量仪器、各种医疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。

3.1系统结构

MSP430F44X的系统结构，主要包括：CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器／通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比较器A(精确的模拟比较器，常用于斜边(Slope)A／D转换)、复位电压控制／电源电压管理、基本定时器(BasicTimerl)、定时器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中，具体选择MSP430F449作为人机接口电路的设计具有许多独到的优势。这一点，读者可以根据TI公司相关的数据手册进行比较。

3.2片内外模块特性

MSP430F44X具有丰富的片内模块，其明显的特点是：具有48条I／0口线的6个并行口P1-P6，其中P1、p2具有中断能力，同时具有2个可用于UART/SPI模式选择的串行口(USART0和USARTl)；内含12位的A／D转换器ADCl2，快速执行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到结果的硬件乘法器；多达160段的LCD控制器／比较器，可以实现多种方式的驱动显示；可以实现UART、PWM、斜坡ADC的16位Timer-A和16位Timer-B；非常灵活的时钟系统，既可用32768Hz的钟表晶振产生低频时钟，也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时钟，同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO；多达几十kB的Flash空间，这样数据既可以保存在片内的Flash信息存储器，也可保存在程序的Hash中的剩余空间。

4接口电路设计

4.1接口电路简图及说明

典型应用电路示意图。在该图中，LCD类型和键盘种类及数目的选择、下拉电阻的数值大小都必须认真考虑，硬件设计要满足一定的工作时序关系，复位时预留缓冲时间和悬空部分引脚，晶振的选择要在适当的数值，必须保证交流驱动的频率在30Hz-1000Hz范围内，其具体的情况请详细参考TI公司的相关资料[3]。

4.2段型液晶显示屏EDS820A简介

一般而言，LCD分为笔段型和点阵字符型及点阵图形型。笔段型主要是显示数字，常用于计数、计量和计时；点阵字符型用于显示数字和西文字符；点阵图形型用于显示图形及字符。本设计中用到的EDS820A就是由西安新敏电子科技有限公司生产的笔段型LCD。是该显示屏的各个引脚的逻辑功能表。

显而易见，该产品EDS820A是5位的液晶显示屏，它只有4个DP，用于显示小数点；COM端也只有一个，所以该LCD与MSP430F449的管脚连接应该引起足够重视.

5软件设计

硬件连接电路图为例，编写了键盘控制及显示程序，程序在IAREmbeddedWorkbench编译通过。全部主程序包括详细的发射和接收子程序，及初始化和等待键盘输入转换、显示等等，值得注意的是发射与接收的控制要适当。

该程序是用汇编编写的。程序实现的是等待按键输入，读取键值，最后进行键值处理和显示的功能。

检测是否有键按下是通过KEY是否有高电平信号。平时，KEY为低电平，当有键按下时为高电平，它发送一个脉冲给单片机MSP430F449，当单片机检测到该信号时，判断按键的功能，从而进行相应的处理。

6人机接口电路在体内电刺激器中的应用

医学上，在进行疾病控制时，通常可以通过电极以一定波形(如方波、正弦波等)、频率、幅度、占空比等电信号对神经或肌肉进行刺激，以使其支配相应的功能或肌肉产生收缩／舒张动作，从而有利于症状的减轻。由于不同部位的神经或肌肉对电刺激发生的敏感水平不同，不同强弱和不同性质的电信号所产生的刺激效果是不一样的。我们研制的体内电刺激器，可以产生手术时所需要的具有不同的频率、幅度、占空比的不同波形信号。该仪器幅度、占空比准确，频率稳定，各参数均可以精确的调节。而且，由于使用了LCD显示，它与单片机的连接简单。LCD具有质量轻、体积小、电压低、功耗小、显示内容丰富等优点，其人机界面相当友好。但人机接口电路设计的优劣直接影响到整台仪器的使用效果。

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2电气工程及其自动化中存在的问题

2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献，但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端，其中，摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性，被应用的范围逐步扩大，对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主，作为当下最为先进的技术之一，对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小，并且准确有效，所以，就需要大批量的电气设备共同运作，如此，对于电能的消耗可谓是不计其数，与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言，电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升，但纵观整体发展情况而言，其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年，人们对于生活追求的品质不断攀升，相应地也加大了对电气自动化水平的要求，但是我国对这一领域研究的时间还不是很长，对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控，特别是在自动化工厂的生产环节，相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是，众所周知的是，如果电气的生产质量得不到有效的保证，就会发生一系列的用电事故，严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现，需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。　顾名思义，集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作，上文已经提到过，虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛，但由于起步过晚，　虽然在努力的向集成化方面靠拢，确切的来说，现在还处于自动化阶段，技术水平发展有限，集成化技术还不成熟，各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以，还达不到及时实现资源的有效共享，在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥，使电气自动化工程技术滞后。

3对电气自动化工程中节能设计技术

3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变，所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以，可以从这几方面做起，减少导线电阻：（1）使用功率较小导线；（2）使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路，减少人员的工作量，有效减少电能耗损，同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离，也是减少供电的距离；（3）使用截面积大较大的导线，如果条件允许，可以选用较大截面积的导线，有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中，配电设备中的无功功率占有较大的容量，所以存在较为严重的电能耗损的情况，不仅影响到电压，还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说，无功功率主要表现在功率低，尤其是当功率过低的时候，用户需要向相关部门缴纳一定的罚款，因此如果说能够使用合适的无功补偿设备，就可以保证功率的平衡，有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损，从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响，那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收，同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用，因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候，有几处要格外注意：（1）利用电容器在进行无功补偿的时候，一定要根据电压容量，电压负荷，自然功率，目标功率等参数来确定电容器的容量，同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波，需要通过串联定量电抗器来消除谐波；（2）以参数的物理量来确定无功的电流，功率的参数，从而有效避免投切振荡现象。

4结束语

综上所述，电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念，也是为了响应可持续发展的需求，同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步，但是随着社会的发展，电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展，不断优化配电设计，在科学利用电力资源的同时，还需要不断提高电力系统的运行效率，并最终达到节能的目的。

作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司

参考文献