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中圖分類號 TP311.52 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）22-0109-04
農業數據的采集與傳輸具有網絡覆蓋面大、地形復雜、數據傳輸量小、監測點多、設備成本小、設備體積小、數據傳輸安全可靠、采用電池供電等特點[1]。隨著信息技術在農業領域的廣泛應用，農業信息技術已經成為引導農業生產、管理、教育、科研進一步發展的強大動力。農業信息的采集技術包括數據采集技術、數據通訊技術、計算機數據采集技術以及傳感器技術等。測量精細農業中各種差異的農業信息，可以使用成本低、實時快速、高性能的傳感器系統，農業信息采集一般包括土壤肥力、土壤含水量、SOM、作物苗情分布、土壤菏怠⒑妥魑鋝 ⒊妗⒉鶯及耕作層深度等信息的采集。原始信息的精確度由信息采集決定，只有具備先進、完善的采集技術才會使原始信息的真實性與及時性提高，通過后續的信息技術過程使最終信息得到有效利用。
信息采集技術包括傳統手工技術和現代技術。傳統的信息采集的方式主要包括有目的的專項收集、以及自下而上廣泛采集、隨機積累3種；現代信息采集技術主要包括遙感技術、全球定位技術、自動監測技術以及地面各類調查等，采集不同的農業信息需用不同的采集技術。信息采集應在注重經濟效益的前提下，根據特定使用目標及時準確的使其盡快發揮效用。
田間信息大致可以分為農田周圍環境信息、位置信息、作物產量信息、作物生長信息和土壤屬性信息等，具有多維、時空變異性強、量大、稀疏性、不確定、動態、不完整等特點。本文主要分析了幾種關鍵技術在農業信息采集中的應用及國內外研究現狀，分析了現有農業信息采集技術的不足并在此基礎上提出農業信息采集技術研究的發展方向。
1 農業信息采集系統的工作原理
農業信息采集系統在農田獲得的信息是通過攝像頭和各種傳感器（土壤含水量、土壤pH值、土壤肥力、溫濕度等傳感器等）進行采集的，采集的信息通過無線通訊模塊反饋給控制臺。控制臺根據信息采集系統的運行情況，對信息進行進一步的分析與統計處理，將有價值的信息存儲到農田信息庫，此時無線通訊模塊發出指令到系統控制器，實現信息采集系統的下一步的工作指令，實現對農田作物生長情況的動態實時監測、生長環境及農田信息化管理[2]。
2 國內外農業信息采集技術研究現狀
2.1 農業信息采集系統研究現狀 農情信息采集系統的開發有：以單片機為核心進行開發；在便攜式計算機上進行開發；基于掌上電腦的嵌入式農情信息采集系統的開發；應用solidworks三維建模與仿真技術進行開發；結合無線通訊技術進行開發等。
于雅輝[3]利用以計算機集成技術、“3S”技術、網絡技術為核心的高新技術提出了以圖像分析軟件和地理信息系統為平臺，以高速寬帶網為信息傳輸手段的農業信息采集監測系統的技術路線，系統由全球定位系統；基于遙感圖像的信息提取系統；動態監測；人工報送網絡四部分構成，此檢測系統可以實現信息的收集、傳輸、存儲、分析、管理、查詢、更新及動態監測等功能。閆潤和史德林[4]提出了一種基于RS485總線技術的設施農業信息采集及組網技術（組網技術包含網絡信息節點探測模塊、通訊指揮模塊、組網模塊、通訊錯誤處理模塊4個模塊），在設施農業中該技術使各信息節點形成了完整的信息網絡及控制網絡，組網過程不受信息點的個數的限制，真正做到設備的在線組網；上位機的控制信息能夠及時下發至下位機，設施農業中的各個信息節點的信息能夠及時上傳。郭志越[5]等應用solidworks三維建模與仿真技術建立農田信息采集系統系統的虛擬模型并進行仿真研究，通過分析對比實驗結果，證明了該系統可以在大棚內進行信息采集，并將信息傳送至附近的接收點，解決了以往農業大棚信息節點采集繁瑣和困難的問題。韓芝俠[6]基于ZigBee技術本文采用低功耗微控制器PIC18L F4620單片機及Smart RF CC2500射頻收發器，設計出了用于農業信息監控的無線傳感器網絡系統，此系統適合農業信息傳遞過程中所遇到的地形復雜等問題，且具有組網靈活、功耗小、成本低的優點，支持網狀拓撲結構、可以順利讀取農業環境的光照、土壤溫度、濕度等信息。羅軍[7]等結合設施農業空間位置分布規律及其在高分辨率遙感影像上的紋理特征體現，并基于GIS組件開發了基于高分辨率遙感影像的設施農業信息采集系統，此系統具有效率高，精度高的優點加強了設施農業管理精度需求。孟志軍等[8]介紹了使用Microsoft數據庫訪問組件對象ADOCE對Pocket Access數據庫的操作方法，一種基于DGPS/背夾式CPS設備和掌上電腦的農田信息采集系統的開發過程。設計和實現了基于嵌入式GIS組件技術的農田信息采集系統，實現了矢量農田地理信息的顯示、操作、查詢等基本GIS功能同時，系統能夠采集多種影響作物生長的環境差異性信息與農田地物分布，實現了對嵌入式農田信息采集系統中農田信息的有效管理。系統由基于WinCE的基本GIS功能模塊、農田信息采集功能模塊、CPS實時通訊和數據處理模塊組成，該系統能夠實現掌上電腦環境下GPS、GIS功能的集成。王昕[9]通過分析移動通訊技術在我國農業中的應用基礎情況提出了利用SMS短信服務來實現文字型信息采集模式、利用MMS彩信服務來實現報表型、數字型信息采集模式農業即時信息采集模式和多種農業即時信息服務模式。
2.2 精細農業中農業信息采集方法及技術研究現狀 快速精確地采集農業信息是發展精細農業迫切需要解決的基礎問題。在精細農業研究中，目前優先需要考慮的是作物苗情分布信息、土壤壓實、土壤水分、土壤養分、作物病蟲草害和及耕作層深度等，要求能夠精確、快速、連續地測量。
在土壤水分信息采集方面。測定土壤水分的方法，一類是變動位置取硬舛ū熱綰娓煞ǎ另一類是原位取樣測定比如電阻法、時域反射儀法（TDR法）、頻域發射儀法（FDR法）、中子法、射線法、駐波率法、傳感器法等[10]。Sun Y[11]等基于邊緣場效應電容式水分傳感器設計了一個復合水平貫入儀，此儀器能夠同時測量機械阻力和土壤水分。胡建東等[12]設計了參數調制式探針電容土壤水分傳感器的檢測電路和數據處理系統，通過參數優化得到了一種能夠實現在線測試土壤水分的檢測儀器及探針電容傳感器。趙燕東[13]通過對SWR型土壤水分傳感器研究得出：SWR型土壤水分傳感器是一種快速測量土壤含水率的傳感器，它具有可靠性高、精度高、受土壤質地影響不明顯的優點，性價比遠遠高于TDR和FD型傳感器更適合市場的需求。
在土壤電導率信息采集方面。土壤電導率的測量方法主要有兩種，電流―電壓四端法與基于電磁感應原理的測量法[14]。李民贊等[15]開發了一種基于電流―電壓四端法便攜式土壤電導率實時分析儀，實驗結果表明：適應設施栽培與大田裸地的實時測量；適合中國較小地塊應用。Myers[16]等利用電磁感應實現了土壤電導率的非接觸式檢測。Domsch[17]通過大地電導儀EM38直接測量表層土壤電導率來評價土壤的質地，此方法已廣泛運用于土壤質地情況調查及農田土壤鹽分普查。Carter等[18]開發了基于電磁感應原理車載式測量土壤電導率的設備。
在土壤pH值信息采集方面。適合精細農業要求的土壤pH值的測量方法主要有pH―ISFET電極測量、數字照片可見光光譜提取法，光纖pH值傳感器測量，多光譜圖像檢測法等[19]。Adamchuk V I[20]等實現了土壤pH值的車載自動測量與繪圖，此技術是基于離子選擇電極的直接測量方法，并且已經市場化。楊百勤[21]等研制了一種可直接測定內部pH值、糊狀物表、固體以及半固體的新型全固復合pH值傳感器，可直接無損測量土壤pH值，其具有測量范圍寬、響應快、內阻低的優點。
在土壤養分信息采集方面。精細農業中土壤養分的快速測量是一個難題，土壤養分的測量分為直接監測方法和間接監測方法，兩種方法結合可以有效提高測量的全面性與精度[22]。快速測量土壤養分的儀器有：土壤主要礦物元素含量測量儀器（基于離子選擇場效應晶體管集成元件）、土壤養分迸測儀（基于光電分色等傳統養分速測技術）、土壤肥力水平快速評估的儀器（基于近紅外技術通過葉面反射光譜特性）此儀器可直接或間接對農田土壤肥力進行檢測。Maleki等[23]開發了車載變量磷肥施肥系統，此系統是以可見光―近紅外土壤傳感器為核心進行開發，通過變量施肥和統一施肥的比較試驗，結果表明變量施肥可以更有效地檢測土壤磷肥的空間變異性，變異性降低且玉米產量有明顯提高。如YN型便攜式土壤養分速測儀[24]，盡管每個項目指標測試所需時間仍在40～50min之間，相對誤差為5%～10%，但其測量精度滿足農村定量測土施肥的要求，其速度與傳統的實驗室化學儀器分析對比提高了20倍。Hummel等[25]預測土壤的含水率和有機質，通過NIR土壤傳感器測量土壤在1 603～2 598nm波段的反射光譜進行測量，含水率和有機質的相對誤差分別為5.31%和0.62%。
在作物病蟲草害識別、產量及長勢方面。病蟲害、雜草信息的識別方法是基于計算機圖像處理和模式識別技術，此類方法的研究目標為診斷判讀作物植株的根、莖、冠層等的形態特征。病蟲害、雜草信息的識別方法有紋理特征分析法、光譜特征分析法、形狀特征分析法，雜草―作物的區分有人工區分、光學傳感器區分、遙感技術區分等。Malthus[26]等研究了蠶豆和大豆受斑點葡萄抱子感染后的反射光譜，所采用的儀器是地物光譜儀。Adams[27]等利用黃瘦病光譜二階導數對大豆病情評價進行了研究。土壤耕作層深度和耕作阻力信息的采集有兩種方法：連續測定方法與非連續測定方法（利用硬度計測量或土壤圓錐儀測定）。作物產量分布信息的采集主要是利用作物產量傳感器技術[28]。作物長勢信息采集技術的研究基于宏觀和微觀兩個方面：宏觀角度上利用RS遙感的多時相影像信息研究植被生長發育的節律特征；微觀角度上在田塊或區域的尺度上，近距離直接觀測分析作物的長勢信息[29]。向子云[30]等采用多層螺旋CT三維成像技術實現了植物根系原位形態構型，實現了快速、準確、無損地的測量。吳素霞[31]等探討了冬小麥在不同生育期內葉片葉綠素相對含量利用TM遙感影像估算的可行性，通過對地面實測葉綠素相對含量與遙感變量結果進行對比分析，建立了冬小麥長勢監測遙感定量估算模型。白敬等[32以冬油菜苗期土壤和雜草為研究對象，通過ASD便攜式光譜分析儀采集田間常見得土壤和雜草光譜數據，通過逐步判別分析法篩選特征波長點，建立的貝葉斯判別函數模型及其典型判別函數模型比較穩定，而且能能較好的識別冬油菜苗期田間雜草。
3 農業信息采集技術發展展望
（1）研究多傳感器信息融合技術。在國外車載田間信息自動測量系統和測量設備已經形成產業化，國內目前自主開發的可用于生產的田間信息采集設備較少，多數依賴進口，自主開發的設備功能單一，不能同時測量多項參數。運用多傳感器信息融合技術開發集多傳感器為一體的采集設備，以降低數據采集的成本，提高數據采集效率，消除數據冗余、增強數據互補使其能夠同時測量多項參數，以提高可靠性、測量精度、擴展探測范圍作為今后農業信息采集技術的研究發展方向。
（2）研究高光譜遙感技術。高光譜遙感技術可以快速、無損測量水分脅迫、病蟲害及作物和土壤養分變化等，為農田信息的監測提供了的新手段。加強對作物土壤養分、作物病蟲害及水分脅迫等農田信息的敏感波段的研究是目前要解決的技術難點。圍繞這些技術開發無損測量、精確度高、速度快、低成本的監測儀器，將是今后農業信息采集技術的研究發展方向。
（3）研究無線傳感網絡技術。無線傳感網絡技術可以為農田信息的遠距離數據采集及管理利用提供了良好的途徑，該技術可有效地解決農業信息智能監測、控制及遠程采集等問題。無線傳感網絡技術需要解決通訊協議不完善、安全性低、無線模塊成本高等問題，這也將成為今后農業信息采集技術的研究熱點。
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采集皮紋的方法雖然很多，但在皮紋學研究中常用的方法可分為直接觀察法、捺印法、拓印法、化學顯現法、照相法和掃描儀攝入微機法等幾種。捺印法是在有嵴線的手、足表面涂上染料后直接捺印在紙上，以顯現皮紋。印泥捺印法是歷史悠久、常用，又很經濟的方法。我國古代留存的指掌紋圖就是用印泥捺印法取得的。此法既能得到清晰的紋印，又能長期保存。所用器材簡單，只要一盒印泥、一塊泡沫海綿片及紙、筆即可。印泥捺印是一項細致的工作，一份清晰的皮紋圖本身就是一份珍貴資料。采集皮紋時，直接用泡沫海綿片將印泥均勻地蘸在手、足有嵴線的部位，注意只能將印泥蘸在嵴線處，而不能來回擦拭，否則皮溝內充滿印泥，捺印的紋型圖上就看不清嵴線。油墨法也可得到很好的效果，常被司法機關用作鑒定。油墨捺印法比印泥捺印法稍復雜些。必要的器材有印刷油墨、油墨滾筒（一般手推油印機墨滾可代替）、調油墨板(33×24cm2的有機玻璃板較適用)、泡沫海綿墊和質地較好的紙。取樣時，把少量油墨加到調油墨板上，用墨滾滾成均勻的一層薄膜，然后把要印的區域壓在油印板上，注意要使整個區域都有油墨覆蓋，將有油墨的皮紋區域捺印在紙上[1,6]。為了獲得滿意的印紋，需要適量的油墨和壓力，這兩個因素決定能否成功取得合格印紋，必須在實踐中摸索。印泥法比油墨法更易于清洗，似優于后者。油墨法和印泥法雖然經濟，但如果涂擦不勻，往往影響捺印效果，且污染手足，大規模采集時群眾不易接受。尋找新的皮紋采集方法，一直為皮紋學工作者所關注。拓印法是先將皮紋拓印在不同的介質上，再移到紙上做永久記錄。由于介質的不同，又有不同的方法。B觟觟k曾使用白色粉筆和纖維帶記錄皮紋[1]，Cotterman用墨汁代替粉筆拓印嬰、幼兒的手、足紋[1]。筆者分析了上述方法的利弊，試用透明膠帶法拓印皮紋。筆者試用炭精—透明膠帶法[7]拓印皮紋。即在有嵴線處用毛筆涂上一層炭精粉(美術用品商店有售)，再將透明膠帶分別貼在此處，要保證所有嵴線都能涂到炭精粉和接觸到透明膠帶。然后取下膠帶依次移到紙上做永久記錄。此法雖然費時，卻克服了采集印紋時的困難。但是在將膠帶移到紙上粘貼時要防止膠帶重疊。值得注意的是，用炭精粉法得到的印紋和直接在手、足上觀察到的圖像是一致的；而與用捺印法得到的印紋則是互為鏡像的。此法是先將白色粉筆浸入碳素墨水（普通墨汁膠質太多不能用）中，約3個小時取出晾干備用[7]。取紋時，將已浸過碳素墨水的黑色粉筆在有嵴線處均勻滾過，貼上透明膠帶，依次移到紙上做永久保存。用此法得到的皮紋印同炭精—透明膠帶法一樣。根據筆者的經驗，粉筆—碳素墨水—透明膠帶法要優于炭精—透明膠帶法。此法拓印的指紋、指節紋和趾紋的嵴線都很清晰，避免了由于炭精粉粒較粗而致使紋型不均勻的缺陷。靈長類的手、足由于皺褶較深，加之不能配合，取紋較難。印取手足畸型患者的皮紋也是難題之一。用筆者設計的印模法[7]可得到滿意的結果。較適用于皮紋學研究的有以下兩種：所用材料是自凝牙托粉和自凝牙托水（一般醫藥公司有售）。操作時用自凝牙托水將牙托粉調成糊狀，稍停片刻，把調好的糊狀物自手掌近端鋪向遠端，待其變硬后取下，即成皮紋印模。需要注意的是，皮溝在印模上是凸起的，皮嵴反而是凹陷的。與拓印法一樣，所得樣本與手足上的紋型是互為鏡像的。用材料為橡皮泥（一般文具商店有售）。將橡皮泥均勻地鋪在手掌和足跖部，再小心取下，即可得到清晰的皮紋印模。注意事項與牙托印模法相同。日本學者[8]用柔軟的鉛筆在較硬的紙上涂黑，然后被試者的指端自尺側向橈側滾動，可見手指指紋表面粘有一薄層鉛筆芯粉，再自尺側向橈側滾印在白紙上，即可得到清晰而完整的紋印。用此法捺印指紋可得到較好的效果，但指印不易永久保存。成分或無機成分起化學反應，生成用肉眼能看到的有色物質，從而達到顯現潛在紋型的方法，稱化學還原反應顯色法。此法為筆者設計[9]。我們從氨基酸的成色反應得到啟發，試用味精[谷氨酸鈉RCH(NH2)COONa]代替氨基酸，設計了茚三酮—味精成色反應法。茚三酮的分子式為C9H4O3•H2O，是一種白色結晶，是測定氨基酸和蛋白質的一種專門試劑。在蛋白質分子中的某些基團與顯色劑作用，可產生特定的顏色反應，不同蛋白質所含氨基酸不完全相同，顏色反應亦不同。汗液中除水和各種無機鹽外，還有氨基酸等。茚三酮7.5～10.0g氯化鎘（或氯化鈷）5.0g無水乙醇100ml蒸餾水900ml因茚三酮在常溫下溶解較慢，可先用乙醇使茚三酮溶解，再加入蒸餾水，使成0.75～1.0%的水溶液，保存于棕色瓶中。加入氯化鎘（CdCl2）或氯化鈷(CoCl2)的目的是為了使皮紋樣本能長時間保存。整個制備過程需戴醫用手套操作，以防紙上留下操作者的手印。選擇質地較好的白紙（80克輕磅道林紙較適用），切成16開大小。將茚三酮溶液倒入平底搪瓷盤或塑料盤中，用竹鑷夾住紙的一邊在溶液中浸濕，取出在室內陰干，避光保存備用。稱取10g味精溶入100ml蒸餾水中,配制成10%的味精水溶液，倒入中、小型的搪瓷盤或塑料盤中，放入泡沫海綿片，制成印盒。取紋前，洗凈手、足上的油漬，輕輕在印盒的海綿片上捺壓，操作者用紗布擦去過多的味精溶液，待手、足不干不濕時，捺壓在茚三酮反應紙上（夏天汗多，汗液中含有氨基酸和氯化鈉的混合物，可不擦味精，直接捺印）。不久，即顯現出紫紅色的皮紋。反應開始時，味精被茚三酮分解出氨（NH3）,同時，水合茚三酮被還原。隨后，過量的茚三酮起縮合作用，生成二茚酮—二酮茚胺的取代鹽（紫紅色絡合物）。此法避免了油墨法或印泥法對手、足的污染，被試者樂于接受，便于大規模調查。山東濟寧醫專的研究者[10]建議用2.5%的亞鐵氰化鉀水溶液[K4Fe(CN)6•3H2O]制備反應紙，晾干備用；2%的三氯亞鐵水溶液(FeCl3•6H2O)制成印盒，手足在印盒捺壓后其表面留有三氯亞鐵溶液，再捺壓在亞鐵氰化鉀反應紙上，即可顯示藍色的皮紋。Aubert在研究皮膚病和汗液分泌時，將硝酸銀（AgNO3）涂在紙上能顯現出皮紋，成為隱性顯現第一人。此顯現法現仍然在刑偵機關應用[11]。AgNO3與汗液中的氯化鈉（NaCl）和氯化鉀（KCl）中的氯離子起化學反應，生成氯化銀（AgCl）和硝酸鈉（NaNO3）、硝酸鉀（KNO3）。AgCl在光照下光解，形成細微的黑色銀粒，從而顯現出指紋。AgNO3﹢NaCl﹢KCl—AgCl﹢NaNO3﹢KNO32AgCl—2Ag(黑色銀粒)﹢Cl2硝酸銀顯出手印后，可將其手印浸入40%的淀粉溶液中約1分鐘，或2%硫代硫酸鈉（Na2S2O3）水溶液5～10分鐘進行固定，然后用水漂洗、晾干即可較長時間保存。碘（I2）顯指紋法是德國的WilliamEber設計的，現在仍然是刑偵機關提取隱性指紋的方法之一[11]。碘顯法操作較復雜，一般采用熏染法，顯示的手印浸入0.5-1%的氯化鈀（PaCl2）水溶液中數秒至1分鐘取出，經水洗晾干；或用軟毛刷蘸此液涂于碘手印上，經水洗晾干，手紋嵴線呈棕褐色被固定下來。筆者認為，由于普魯士藍法仍有污染的缺點，硝酸銀法和碘顯法手續較繁且不能長期保存印紋，目前都已較少應用。在化學還原法中，還是茚三酮—味精成色反應法較為適用。其他方法采集皮紋的方法很多，還可以用照相法、皮膚射線照相、皮紋圖像自動化識別、指紋自動識別等方法。
不同部位皮紋印的采集
不管用哪種方法采集皮紋，一定要注意能完整地印取到所有嵴線區域的紋型。除手掌和足底外，嵴線也往往沿著掌、指和跖、趾的側緣向背側延伸，這是采集皮紋時必須考慮到的。筆者推薦用印泥法或粉筆—碳素墨水—透明膠帶法采集指紋。采集時，操作者可站在被試者左側，以自己的左手食指和拇指捏住被捺印指的指尖，以右手食、拇指捏住手指中節，被試者其他手指稍彎曲。手指自尺側向橈側滾動，這樣就能得到清晰的指紋印。捺印時用力要均勻，只能滾動一次，不能挪動、停頓、重復或倒轉，否則嵴線會模糊不清。不論用哪種方法采集指紋，一定要照顧到手指的掌面和手指的橈、尺兩側，即三面的花紋，采集十指滾印指紋。一個好的手指印紋應該是矩形的，遠端盡量錄全，近端至少要有一個指褶。以便能全面且正確地進行檢測分析。采集時應按一定的程序，如沿小、環、中、食、拇指的順序一一進行。不管用什么順序，都要及時注明左、右手和指別。如有遺漏，應立即重印。傷殘或缺指（趾）、多指（趾）等應注明。建議用印泥法結合酒瓶滾印采集掌紋。一份合格的掌紋圖至少要錄下腕橫紋、各指根處的指掌褶紋、指三叉、軸三叉、主要掌紋線走向和掌褶等內容。由于手掌心凹陷，取紋時往往在取紋紙下面墊一塊泡沫海綿片，但效果總不理想，掌心部位的嵴線常有空缺。日本學者岡島道夫[8]曾試用酒瓶滾印法印取小兒的手紋。我們將其用于成人，將取紋紙放在橫臥750ml空葡萄酒瓶上（葡萄酒瓶避免了由于普通酒瓶短小而使手紋印歪斜），從指端開始向前推滾至腕橫紋[9]，即可得到滿意而完整的指、掌紋圖。指節紋是指手指基節和中節掌面及兩則面（橈側和尺側）的花紋。國內已發表幾篇資料，分析的僅是平面捺印的指節紋，未能反應其全貌。筆者建議用炭精—透明膠帶法或粉筆—碳素墨水—透明膠帶法[7]可以拓印清晰而完整的三面指節紋。此法雖然費時，但卻克服了采集不到完整指節紋的困難。趾紋印圖要求與指紋一樣，也要采集到三面的趾紋。趾紋的采集很難，由于足長期禁錮在鞋中，致使足趾變形，一般捺印法采集不到完整的趾紋。筆者用粉筆—碳素墨水—透明膠帶法[7]可克服由于足趾變形所遇到的困難，拓印得到完整的趾紋。具體方法和采集指節紋一樣，將浸有碳素墨水的粉筆在趾端有紋線處涂擦，用膠帶拓印再移到紙上。只是由于足趾間距較小，涂擦浸有墨汁的粉筆時要特別小心，防止足趾間互相摩擦而影響印紋質量。跖紋的采集較難。合格的跖紋印圖應能錄下拇趾球區、足小魚際遠側、近側區、足弓區、足跟區的紋型，此外趾三叉、p三叉、趾間紋、跖紋主線走向等結構都應顯示清楚。但由于足弓的存在，往往錄不全所需指標。由于足穿在鞋襪里，清洗較難，大規模調查時群眾不易接受。建議采用無污染的茚三酮—味精成色反應法[9]，受試者容易接受。采集時可試用橡皮筋將取紋紙固定在葡萄酒瓶上，由足跟向足趾推滾，可得到較完整的足底紋印，但由于跖紋嵴線往往向腓側延伸，用上法僅可得到較滿意的足底面的紋印；如在采集紙下墊一塊泡沫海綿片，足底印好后再將腓側的海綿片連同取紋紙一同托起，則可采集到完整的跖紋印圖。如能兩法配合應用，將采集到的兩份印紋對照分析，足底延伸到腓側的紋型即可顯示出。唇紋是人唇紅部位的紋理。采集唇紋可使用紅色唇膏。用唇膏在被采集者的唇部均勻涂抹，將捺印紙從中間對折，被采集者上下唇沿捺印紙對角線抿合進行捺印[12]。采集各種紋型時，除及時簽定知情同意書外，應標明印紋編號、姓名、性別、年齡、民族、籍貫，注明左右手及指、趾別等內容。若是疾病皮紋圖形，還應寫清臨床癥狀、主要病史及診斷結果等內容，最好能附有照片。
遵偱皮紋研究的CDA標準
近30年來，我國皮紋學研究雖然發展很快，但由于標準不夠統一，可供利用對比的資料還不到半數，其原因主要是沒有執行國際通用的皮紋研究標準。為此，中國皮紋研究協作組先后于1991年[13]和2012年[14]公布了我國皮紋研究的技術標準。協作組建議，《ADA標準-CDA版本》和CDA標準作為皮紋研究的技術標準和項目標準。ADA是美國皮紋學會（AmericanDermatoglyphicsAssociation）的縮寫；CDA是中國皮紋研究協作組（ChineseDermatoglyphicsAssociation）的縮寫。自1982年以來，經過中國皮紋研究協作組會7次會議討論，形成今天的標準文件。實際應用表明，本標準具有可操作性和先進性。CDA標準是借鑒了《ADA標準》，并對其進行了補充和完善。依據CDA標準，模式樣本分為三級等次：1級模式樣本（firstclassmodelswatch）:含有指紋的A、Lu、Lr、W和TFRC項目。2級模式樣本（secondclassmodelswatch）:包含1級模式樣本項目和掌紋的a-bRC、T／Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和H項目。3級模式樣本（thirdclassmodelswatch）:包含2級模式樣本項目和足紋的hallucal(A、L、W)、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、H和calcar項目。在三個級別的模式樣本中，其他項目多而不限。在今后的研究中，提倡向三級模式群體的規模努力，2級模式是起碼的要求[14]。隨機群體，男女身體健康，家族內無已知遺傳病；樣本量在1000人或以上，男女人數相同或相近；祖上三代為同一個民族，來自聚居區的樣本；在知情同意原則下采樣。
皮紋鑒定工具
鑒定紋型時，一般用放大5～10倍的放大鏡就夠了，但在計數嵴條數和追蹤主線走向時，必須全神貫注。由于視網膜中視覺物質的消耗，致使眼球發脹，有損健康，且易出現差錯。筆者建議用體視顯微鏡鑒定紋型，計數嵴線數和追蹤主線止區。并用針灸針尖端指示計數和追蹤部位，大大提高準確性，且保護了視力。若體視顯微鏡帶有攝像頭并連接到計算機，可在視頻上觀察紋型、嵴線計數和追蹤主線走向，效果更好。
關鍵詞：用電信息采集系統；竊電技術；供電企業
中圖分類號： TM734 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-180-2
0 引言
電能是維持公眾日常起居生活、保障工業系統穩步運作的關鍵因素，為此，必須要采取有效措施以確保電力供應工作的質量。目前，各式各樣的竊電技術對電力系統造成了干擾，影響了電力供應工作的質量。今天，竊電技術的智能化、信息化程度較高，為此，有必要研發先進的、基于用電信息采集系統的反竊電技術，從而最大程度地提升反竊電工作的質量。
1 常見的竊電方式
1.1 在電壓線圈上串聯分壓電阻或斷開電壓聯片
通常情況下，竊電分子會松開電壓聯接片，這是一種較為低級的竊電方式，竊電分子在竊電過程中不必打開表封。除此之外，竊電分子還會通過在電壓線圈上串聯分壓電阻的方式來達到竊電的目的。竊電分子在打開電表外蓋后在電壓線圈上串接一個電阻，使用絕套管或絕緣膠布套住電阻，使得人們不易發現串接上去的電阻。串接在電壓線圈上的電阻能夠起到分壓作用，在電表運行過程中，一部分電壓被電阻所分擔，此時，電壓線圈兩端的電壓將降低，如此，電表計量數目將顯著減小。
1.2 對短路計量裝置的電流線圈進行改動
一般來講，竊電分子會選擇在電能表相線輸出端與輸入端中插入導線或者并接電阻，使得并接電阻或導線發揮分流作用。結合物理學常識可知，導線的電阻極小（接近于零），因此在電能表相線輸入端與輸出端插入導線后，大部分電流會由短接導線通過，在此狀況下，電能表會因幾乎沒有電流通過電流線圈而發生停轉。在電能表中接入（并接）電阻值遠低于電流線圈阻值的電阻后，并接電阻與電能表電流線圈將形成并聯電路，此后，并接電阻上將通過大部分電流，電能表的電流線圈幾乎沒有電流通過，此時，電能表會慢轉甚至停轉[1]。
1.3 斷零竊電
在應用斷零竊電技術前，竊電分子需要斷開電能表進線端的開關。某種意義上，斷零竊電法與調接竊電法的流程較為相似，二者皆要自設或者另接地線，此外，還需要將倒閘開關安裝在室內。電流線圈在斷開電表輸入零線后依然能夠通過電流，電壓線圈則會失去電壓，在此狀況下，竊電分子實施竊電行為后用戶的電能表不會計量，竊電分子也就成功地實現了竊電的目的。
2 傳統的反竊電技術
2.1 對電能表鉛封設計進行改進
未經改進的電能表鉛封具有易復原、易被撬開的缺陷，從而給竊電分子竊電行為的實施提供了便利的條件。現階段，供電部門開始推廣使用封口壓下后無法復原的電能表鉛封封法，并為所有鉛封提供一個編號，實現了對電能表鉛封的統一管理[2]。
2.2 集中安裝電能表，封鎖與加封電能表屏柜
常規的竊電方式需要對電能表進行處理，所以加封與封鎖電能表的屏柜能夠有效地強化防竊電效果。現階段，城市小區等住宅密集區域已大規模普及了采用屏柜加封與封i設計的電能表。供電企業調查數據顯示，在推廣使用屏柜被加封與封鎖的電能表后，竊電行為的發生率與成功率顯著下降。
2.3 應用具有止逆功能的電能表
目前，許多竊電分子采用使電能表反轉的方法來實施竊電行為，在此狀況下，供電企業開始大規模應用具有止逆功能的電能表。近年來，江蘇等用電大省推廣了電能表輪換改造工作，為用戶安裝了止逆功能的電能表，有效地降低了反向電流竊電行為的發生率。
3 用電信息采集系統的反竊電技術
3.1 負荷電量預測以及分析
預測方法、基礎資料與預測手段的質量決定了電力負荷預測工作的準確性。需要特別指出的是，在電力負荷預測工作中要保障基礎資料的豐富性以及準確性。數據采集是電力負荷管理系統的重要功能，電力負荷管理系統所采集的用戶數據是重要的基礎資料，該資料具有較強的準確性與及時性。電力負荷管理系統具備采集電流、電量、負荷以及電壓等用戶用電數據的功能。用電信息采集系統擁有豐富的電力數據資源，不同類型用戶的歷史數據是分開建立的，不同類型用戶的歷史數據擁有對應電費負荷結構類型。用電信息采集系統能夠對每個用戶開展單獨預測工作，對負荷電量的預測誤差進行單獨性的控制，隨后利用總加的方法獲得供電區域的預測電荷量[3]。
3.2 反竊電技術的應用
用電信息采集系統具備強大的在線監視功能，系統能夠及時有效地發現用戶的竊電行為。用電信息采集系統會對電量信息進行采集，并將電量信息傳回主站，主站接收到電量信息后，后臺會自動地對用戶的用電狀況進行分析，主要分析用電過程中存在的欠壓、失壓、三相不平衡以及斷相等問題。與傳統的防竊電方法相較，應用用電信息采集系統來開展防竊電工作能夠最大程度地縮小可疑用戶的排查范圍。
用電信息采集系統能夠采集、分析以及比較相關歷史用電數據，如此，系統便能夠較為及時地發現電能表的計量異常狀況，實現對竊電風險的事中管理與事后管理。傳統的反竊電技術頗有“馬后炮”的意味，在防竊電工作中擔任“事后發現者”的角色，也就是說，傳統的防竊電技術難以有效預防竊電行為，只能夠在竊電行為發生后開展補救工作。在用電信息采集系統應用后，供電企業能夠實現對竊電行為的事中管理，及時有效地發現竊電行為。用電信息采集系統能夠記錄異常用電數據，為竊電行為的證實工作提供證據。
用電信息采集系統結合了先進的信息技術，其中包括各類有線與無線技術，信息技術的應用賦予了系統優秀的監視能力，系統能夠嚴密、全面、細致地監視每一位用戶的用電信息。與傳統的防竊電手段相較，用電信息采集系統的用電信息巡查效率更佳，能夠實現每十分鐘檢查一次轄區內所有用戶用電信息的目標。
4 基于用電信息采集系統反竊電技術的具體應用
4.1 確定竊電范圍
在應用先進的用電信息采集系統后，電力技術人員能夠及時確定存在著高線損的用電區域，對區域內用戶的用電情況進行核查，借助用電信息豐富的數據資源來縮小核查范圍，進而熟悉準確、快速地找出竊電行為的發生地點。用電信息采集系統幫助電力技術人員確定竊電分子的準確位置后，技術人員能在第一時間內前往竊電現場，對相關竊電裝置開展拆除工作，并且可以加固線路保護裝置以及電能表，從而避免二次竊電現象的出現。
4.2 準確排查高線損區域
將一個線損的結構系統設置在用電信息采集系統的內部，則線損結構系統能夠發揮監測線損信息的作用，有效地排查高線損區域。技術人員為用電信息采集系統植入了功能性的計算機程序，線損的結構系統可以依據計算機程序的設定來開展用戶用電量以及用戶數量的比對工作。如果某區域發生竊電現象，則該區域的用電數據將發生較大的波動，用電信息系統會及時察覺數據波動，從而迅速發現區域內的竊電現象。
4.3 對數據進行智能核查
現階段，用電信息采集系統能夠實現對電能表用電信息的遠距離抄錄工作。在用電信息抄錄過程中，工作人員將用戶的標號輸入至用電信息采集系統之中，隨后將用戶的用電記錄從系統中調出，對用戶的用電信息進行全面的核查，查看用戶用電信息是否存在異常。如果用戶的用電信息完全正常，則技術人員需要開展對用戶供電線路的排查工作，主要任務是確認供電線路的電壓與電流是否正常，大量事實表明，此種數據核查方式的效果非常顯著，能夠較為有效地降低技術人員的工作量。
4.4 現場檢查
在應用基于用電信息系統的智能反竊電技術后，技術人員可以鎖定竊電用戶。在確定竊電用戶后，電力工作人員應當跟進質量合格的現場檢查工作，主要工作內容是加固電能表外部保護裝置、確認電能表內部機構是否正常等。為了防止二次竊電現象的發生，需要及時更換受損的電能表。
5 結語
新的發展形勢下做好基于用電信息采集系統的反竊電技術開l與應用工作具有重要的現實意義，供電企業應當積極提升技術研發人員的綜合素質，致力于優化用電信息采集系統的性能，推廣應用新型電能表與反竊電技術，從而最大程度地促進電力行業的健康、和諧發展。
參 考 文 獻
[1] 陳文瑛，陳雁，邱林，趙加奎，王樹龍，張劍，劉洋，朱平飛，歐陽紅.應用大數據技術的反竊電分析[J].電子測量與儀器學報，2016（10）.
關鍵詞：信號處理器 雷達 ADSP2181芯片
中圖分類號：TN957.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)07-0062-01
在傳統信號處理系統設計中，在實現信號采集和處理時，微處理器(MPU)有比DSP芯片有著更廣泛地應用范圍。但在實現信號實時處理時，DSP芯片有比微處理器有著更適合進行字信號處理的結構。所以，為了滿足高頻地波雷達所要求的采樣速率快、信號實時處理的功能，本設計提出了基于AD公司的定點DSP芯片ADSP2181的雷達信號采集系統的設計。
1、信號處理系統的硬件設計
本設計中的雷達信號采集處理系統具有ISA總線接口，能夠直接插接在PC機的總線插槽中，和PC機構成主從系統。在本系統中，PC機是主機，控制用戶程序的加載和運行。雷達信號采集處理系統是從機，主要是完成信號的實時采集與實時處理。此雷達信號采集處理系統的硬件電路主要由數字信號處理器ADSP2181、IDMA接口、串行信號接口以及輸入輸出接路組成。
1.1 數字信號處理器ADSP2181
ADSP2181芯片是由AD公司生產的性能較好的16位數字信號處理器，它除了具有普通微處理器所具備的高速運算與控制功能外，還能夠在一個機器周期內完成乘、邏輯與、累和等操作的組合。本芯片的內部具有3個獨立的運算單元，它們分別是算術邏輯單元ALU、乘法累加器MAC以及狀態移位器．3個單元通過總線BUS相互連接，任何一個運算單元的輸出寄存器可直接作為剩余其他單元的輸入來處理。
1.2 串行通信接口
ADSP218芯片的串行口具有獨立的接收和發送信息的硬件結構，可以實現全雙工通信，可以自動接收或者發送一整塊循環緩沖區內的數據而不需要附加編程，具有自動緩沖功能。并且僅當指向循環緩沖區的指針發生變化時，才產生1個中斷請求。還具有多路選擇接收和發送功能。
1.3 IDMA通信接口
PC的位數據線經過雙向數據緩沖后接入DSP芯片的16位地址復用線，通過l8位數據線傳送數據和地址指針。DSP的地址鎖存信號ALE是由PC機的地址寫信號組合生成的，ALE的下降沿把IMDA地址信號鎖存到DSP中的緩存中。IDMA的選擇地址鎖存和數據讀寫中都應是有效的，由PC機的地址譯碼信號直接產生。
1.4 輸入/輸出接口
本設計中的雷達信號采集處理系統要求同時對8個通道的回波信號進行處理，然后在ADl847的設計了一個輸入/輸出的接口電路。每次都選中一個2路信號通過運放電路進入ADl847的輸入端，這樣以來就構成了ADl847的輸入接口電路。它的輸出接口電路和輸入接口電路是類似的。在雷達信號采集處理系統中，ADSP2181芯片是整個系統的核心控制器。它負責協調整個系統的工作，保證FFT算法、串行通信以及和計算機的IDMA通信都可以正常運行。
2、雷達信號處理系統的軟件實現
為了保證硬件能正常進行數據采集，雷達信號處理系統的軟件設計分為DSP引程序以及ADSP2181主程序兩個部分。DSP引導程序的主要任務是把用戶程序通過IDMA接口寫入DSP的的程序進行儲存操作。然后啟動DSP運行。ADSP2181主程序來完成福利葉變換，得到需要的回波信號的頻率與相位信息，然后將處理后的數據傳送給計算機，等待進一步的處理操作。
作為整個控制系統的核心程序，ADSP2181主程序主要進行以下的操作：(1)初始化控制系統的各種標志位和狀態。(2)對采樣數據進行傅立葉變換。(3)把處理好的數據快速地傳入計算機內存。初始化系統的各種標志位和狀態主要是對ADSP2181以及ADl847的可供配置的寄存器寫入命令字。由于DSP對片內存儲器的訪問時間小于對其他存儲器的訪問時間，如果采集的數據存儲在片內，將會大大增大數據處理的時間。
其次，ADSP2181具有80K的片內RAM，其中包括16K*24位的程序存儲器，16K*16位的數據存儲器。ADSP2181配置有兩個數據塊來存儲所采集的數據。RAMl主要是分布在數據存儲器中，RAM2則分布在程序存取器中。兩個數據塊都是在主程序的控制下，進行來回的切換。當RAMl中的數據溢出后，數據的存儲就切換到RAM2中。同時，對RAMl中的數據進行傅里葉變換，在操作完后將數據通過IDMA通信接口送入計算機的內存。在RAM2溢出后，DSP就執行同樣的操作。采用這種方法能夠使采集數據、數據處理和數據傳送并行運算，大大地提高了數據采集處理系統的運行效率。
3、結語
總的來說，本設計具有以下特點：雷達信號采集處理系統可以很好地滿足高頻雷達要求的采樣速率快、信號實時處理的功能。同時，它還可以為多通道的信號并行采集和預處理提供一個統一的硬件平臺。因此可以在高頻雷達設計中得到廣泛的運用。
參考文獻
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一直以來，條碼掃描都是物流領域最為常用的高級數據采集形式，無論是在倉庫通道、貨站入口還是貨場，它都擁有著極高的“人氣”。雖然當今條碼掃描可能仍代表著數據采集應用的主流，但在不遠的將來，RFID、語音或直接部件打標(DPM)等解決方案將會博得客戶青睞。
“融”與“合”
目前各種高級數據采集技術可以說是“百花齊放”，它們在實現數據采集的自動化和零錯誤方面發揮著重要作用。
舉例來說，在倉庫中，條碼掃描、語音指示應用程序和RFID既可以單獨使用，也可以強強聯手，在它們強大功能的支持下，標準倉儲職能將得以自動實施，而從接貨到理貨、補貨、出貨、分揀、包裝和裝運，整個流程也將得到大大簡化。RFID將帶來更細化的實時庫存監控，其廣泛的優勢無疑會惠及倉儲流程甚至整條供應鏈。
在貨場中，RFID能夠即時識別進出貨場的集裝箱、運輸工具或其他資產。條碼掃描可提供特定車輛的完整維護記錄，讓用戶清楚預定的維護任務，從而簡化車輛的維護工作。
所以說無論選擇哪種技術，工作效率都將得到提高，實時的庫存監控會幫助您做出更有效的戰略決策，實時訂單狀態有助于您進一步提升客戶服務水平，同時資產的利用率也會大幅提高。目前物流環境中部署條碼掃描產品是比較常見的，或許在不遠的將來，企業戰略、供應商指示或政府法規都可能需要在特定的業務領域引入RFID功能。也許說不定哪天，需要借助直接部件打標功能來對車輛、飛機等交通工具中攜帶的重要資產進行端對端跟蹤。
同時，數據采集技術的擴展也帶來了不少難題。引入新的數據采集技術就要部署和管理全新的系統，所帶來的高資產和運營費用會不會抵消掉它們的優勢，讓用戶覺得得不償失；能否有效地融合這些高級技術以更好地滿
足企業需求，這些都是需要慎重對待的問題。
潛在需求
企業在當今甚至將來很長一段時間都要面臨的一個事實是，需要在各業務領域分期部署多種不同的數據采集技術。為了經濟高效地滿足這一關鍵業務需求，一款高度靈活的協同架構必不可少，它要能夠讓當今和未來的高級數據采集技術“和平”共存，在必要時還能支持在倉庫、貨場或其他領域高效地引入數據采集功能。這款解決方案不會“挑剔”數據采集的類型，無論是1維/2維條碼、RFID標簽還是直接部件標記，它都應照單全收，同時，它會讓單一IT基礎架構擁有最大的靈活性，而不會造成技術混雜的局面。
這樣，用戶不但擴展了功能范圍，同時又控制了技術采購和管理相關的資產和運營費用，而移動數據采集解決方案帶來的諸多優勢定會讓用戶受益匪淺，業務流程的自動化和零錯誤也將進一步改進客戶服務水平和企業盈利能力。
目前大家都在尋找一款能夠支持當今所有RF技術(Wi-Fi、RFID、網狀網絡、WiMax和固定移動網絡融合[FMC])的無線網絡平臺，讓用戶不但能夠自由地選擇網絡設計來滿足眼前的需要，同時還可充分發揮現有技術投資和未來技術的作用。
對于設備來說，能否提供多種現成可用的數據采集技術，或者是否支持在將來引入特定技術同樣是要考慮的因素。舉例來說，如果當前需要條碼掃描和RFID兩種技術，那么購買一款多用途設備來減少設備和管理成本相比來說更為經濟有效。但如果用戶只需要條碼掃描，而對于是否在倉庫或貨場引入RFID技術尚猶豫不決，那么用戶應購買一款能夠支持RFID功能添加的設備，以保護投資。一般來看，企業的員工從事著形形的工作，因此，就需要一系列外觀大小各異的設備來滿足不同員工和職能的需求，比如說手持式/佩戴式/車載式設備或內置到其他設備中的設備。
最后，從設備的管理來考慮。如果從部署到支持都需要相關人員親臨設備，那么這對IT員工的影響將是巨大的。設備管理工作相關的時間和成本會讓它的優勢化為烏有，而IT員工也會迷失于支持工作的“大海”中不知所措，集中精力完成更高級別的企業戰略目標更是無從談起。為了避免這一耗時耗力又耗錢的局面，采用一定確保選擇的移動設備能夠充分支持遠程管理。
應時而生
摩托羅拉一直以來都在致力于推動高級數據采集技術的研發、商業化和部署工作。正是這種進取精神促使摩托羅拉準確洞察商機，先行推出了能夠支持各種數據采集和RF技術的環境，有了這一環境，企業能夠輕松容納雨后春筍般涌現的新興技術，滿足不斷變化的企業需求。
強大的開放式平臺
無線LAN平臺支持所有RF技術。配備了摩托羅拉新一代無線(Wi-NG)架構的無線交換機為當今和將來RF技術的支持奠定了基礎―從Wi-Fi和RFID到網狀網絡、WiMax和固定移動網絡融合(FMC)無所不包。802.11a/b/g支持會讓您在選擇無線網絡設計時擁有極大的靈活性，專利移動功能將為您提供高度可靠的無線連接，給您的工作人員帶來卓越的無線體驗。網狀網絡讓企業能夠輕松將無線LAN連接延伸到貨場或其他領域，無需借助纜線和光纖。這帶來的就是擴展性極強的無線LAN，能夠將無線通信功能帶到企業的新領域，進一步提高工作效率，降低無線移動解決方案的總擁有成本(TCO)，提高投資回報(ROI)。
同時，與WiMax的兼容可以在廣闊的室外貨場環境中部署穩定且經濟高效的無線連接。另外，通過FMC可將臺式電話功能部署到移動語音設備，讓企業更充分地利用在現有電話設備上的投資。催生的無線LAN能夠支持所有移動技術和協議，讓用戶自由地設計無線網絡，以更好地滿足眼前的需求，同時能夠集成將來的技術，實現更佳的投資保護。
遠程管理
由于無線交換機擁有集中的智能性(這并非像基于第一代存取點的無線LAN中那樣分散)，因此該平臺還支持對無線LAN基礎架構以及移動設備的集中和遠程管理。
IT人員可以輕松地在全球任何地方安裝新設備，只需按一下按鈕即可完成對所有設備的軟件和固件更新安排，同時還能夠監控一系列統計資料，用于從遠程對大多數技術支持問題進行故障診斷和修正。借助遠程管理功能來管理整套移動解決方案，IT部門將能夠更好地為遠程用戶提供高級支持，同時還能把精力更多地放在其他重要IT計劃上。
移動設備平臺
摩托羅拉移動設備基于通用技術平臺構建，這種平臺能夠支持一種或多種高級數據采集功能。也就是說，同一款設備可以執行條碼采集、直接部件標記讀取、語音指示分揀以及RFID標簽讀取等多項任務。這種方案為企業選擇單一設備來滿足多項數據采集要求提供了巨大的靈活性，大大降低了移動設備和基礎設施的購置和管理成本，有效減少了多款移動解決方案帶來的混亂。
多種移動設備形式
關鍵詞：動態交通信息 采集 浮動車
在ITS的發展過程中，“3S”技術發揮著越來越重要的作用，它可為智能交通系統提供了必要的空間數據和交通信息的獲取、處理、分析和可視化理論和技術支持。動態交通信息傳統的采集手段主要有感應線圈、視頻、微波、超聲波、紅外及激光雷達等車輛檢測器。近年以來，隨著傳感技術的發展，基于低空遙感平臺的大范圍交通信息高精度快速獲取成為一種有效地動態交通信息采集方法。
1、動態交通信息概述
動態交通信息主要是指道路上所有移動物體所具有的特定信息，這些信息根據實際的交通狀況時刻變化，主要包括交通流信息和交通事件信息。交通流信息包括交通量、平均車速、占有率和車型等；事件信息包括事件或擁堵的類型和位置等。
動態交通信息采集有歷史數據和實時數據之分。歷史數據主要是離線應用，用于對歷史交通狀況的統計分析；實時數據時在線應用，用于實時交通狀況的分析與控制，絕大多數的交通管理的功能都是依靠實時數據。
2、基于浮動車的交通信息獲取
目前，GPS車載設備和GPS指揮調度系統已被成功地應用于我國的城市公交交通、商務車運營、危險品運輸、物流管理和防盜報警等多個行業。因此，基于浮動車的交通信息獲取在我國具有應用基礎。基于浮動車的交通信息采集技術的主要步驟和關鍵技術包括：
（1） 海量浮動車數據預處理與質量控制
剔除錯誤數據和不可用數據，對缺失數據進行修補，對數據精度作以評價等，旨在得到干凈、高質量的交通數據。
（2） 海量浮動車數據地圖匹配
地圖匹配是浮動車數據用于交通狀態估計的關鍵步驟之一。對于海量浮動車數據而言，既要保證匹配精度，也應考慮匹配效率（單位時間內完成地圖匹配的浮動車數量）。
（3） 最小樣本量和置信區間
浮動車定位的精度已知，數量越多則對道路交通流參數估計的精度越高，但是也會增加通信、存儲成本和數據處理量。最小樣本量和置信區間就是研究不同浮動車樣本量條件下交通流參數（平均速度等）的置信度，并且找到樣本量增加但估計精度不顯著增加的“拐點”，尋求全局最優解。
3、基于低空平臺的動態交通信息獲取
基于低空遙感平臺的大范圍交通信息搞精度快速獲取是以無人機/飛艇等低空飛行器為載體，由差分GPS/INS集成定位系統、CCD、激光掃描儀與無線傳輸設備等多傳感器集成的低空遙感平臺，實現大范圍異常交通信息的快速獲取、多源交通數據的融合與處理，以及非常態條件下實時路網信息與交通流信息一體化聯動分析與交通狀綜合評價等。基于無人機/飛艇的非常態交通信息獲取的低空遙感平臺具有尺寸小、無人駕駛、機動靈活、安全可靠、可低空飛行、適應環境強等優點，不僅能克服線圈等地面固定交通信息采集凡事無法移動的不足，也能擺脫非常態條件下車載等地面移動交通信息采集方式不可到達的束縛，成為一種在有效的大范圍交通信息快速采集技術與方法。
4、動態交通信息獲取新型技術
隨著計算機技術、移動通信技術等的快速發展，交通信息的獲取技術從靜態采集技術向動態采集技術快速發展，尤其出現了一些新型的交通數據獲取的新方法，如利用移動通信技術、無線射頻（RFID）技術、藍牙、WIFI以及平流層飛艇等新技術，實現交通信息的獲取。
4.1 移動通信
通信技術的快速發展與先進通信工具的日益普及，使得利用手機的定位技術進行交通信息采集已成為可能，基于移動通信網絡的交通信息采集技術最近幾年在世界范圍內得到了快速發展。利用手機的定位技術進行交通信息采集，利用移動通信技術，通過在運動車輛中的移動通信工具盒移動通信網絡的蜂窩機構，通過手機的定位信息來推算車流狀況，從而獲取相應的交通信息。
4.2 移動通無線射頻識別（RFID）
無線射頻識別技術是一種非接觸式自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取數據信息。該識別無須人工干預，可工作于各種惡劣環境，并可同時識別多個目標對象，操作快捷方便。
4.3 平流層飛艇
平流層飛艇是指在平流層高度范圍內能長期低速機動飛行或定點懸停的巨型無人駕駛飛艇，既可以應用于國民經濟領域，也可以作為軍事工具。基于平流層飛艇的交通遙感平臺是一種非常有力的用于大規模社會事件，如災害、集會等路面交通管理的技術手段。該交通遙感平臺分別由空中和地面兩個系統組成，利用該平臺可以進行大范圍區域交通的連續觀測、非常態條件下的交通應急指揮與調度以及多源大范圍交通數據的快速獲取。
5、交通檢測器組合應用優化方法
【關鍵詞】高碼 率圖像 處理
一、前言
當前，圖像采集和處理技術的發展十分迅速，它和計算機技術一起，在很大程度上幫助了我國進入數字化時代，越來越多的場合需要用到數字圖像技術，多樣化的圖像和視頻應用，形象生動的表達了傳統的媒體所不能傳遞的信息，結合強大的通訊網，很大程度上豐富了人民的業余文化生活。同時由于很多行業需要使用高清圖像的實時監測和數據分析，高碼率的圖像采集方法也已經成為工業中的重要技術之一。
在監控、高清電視轉播、衛星圖像傳送等領域，傳統的壓縮嚴重、碼率較低的圖像已經不能滿足當前社會發展的需求，由于軟硬件技術的飛速發展和市場的需求，高碼率甚至是無損的圖像以及視頻數據已經不是硬件資源的瓶頸所在。發展先進的高碼率數字圖像采集和信號處理技術，成為目前科研院所和企業研究的熱點。
二、研究現狀
我國電子技術的發展滯后于西方國家，體現在核心技術上專利和技術積累的不足，近年來國家層面上對集成電路等技術的支持力度十分顯著，標志著我國芯片技術的從無到有，從弱到強。而這些硬件技術的發展，對高碼率數字圖像在內的新興行業帶來了蓬勃的生機。
成像設備的是數字圖像技術發展的基礎，我國當前生產CMOS以及CCD模塊的廠家數量逐年增加，例如中安視訊公司采用PCle xl接口的視頻采集卡，在兩路模擬視頻信號采集下已經可以實現720x576x24bit的速率，達到的水平也逐漸躋身國際前列。
但是，我們應該看到，在高清成像技術的高端市場上，索尼、尼康、蘋果、Coreco等老牌的圖像廠商無論是在硬件核心器件，還是在后期圖像的算法處理上，都處于絕對的領先地位。
Coreco的一款圖像采集卡系列甚至達到了1GB/s的高速數據量吞吐。但是，中國市場的巨大帶來的研發熱潮是其他國家和地區所不能比擬的，處于高速發展時期的中國，無論是在高清電影拍攝等民用或者工業市場，還是在國防、勘探等關系到國家利益的重大層次，都對高碼率的圖像采集和處理技術保持著研發的熱情。
三、高碼率圖像采集處理的技術實現要求
全高清時代的到來，使得硬件設備更新換代的速率不斷提高。傳統的低碼率圖像傳輸使用場合受到的限制越來越多，而對傳統設備和技術的改進是一項巨大的工程，特別是我國這樣龐大的一個基數量級。設計和研究高碼率的圖像采集和處理技術，需要注意以下幾點：
1、系統的開放性以及兼容性：眾多的老設備不可能在很短的時間內迅速更換，要最大程度的保留兼容的解決方案，同時，采用開放的系統接口，滿足不同設備的最低開銷的使用；
2、技術實現下的經濟效益最優化：在滿足技術指標的同時，盡可能使用性價比高的設備以及容易實現的軟件方案，保證系統的實用性和經濟性；
3、靈活的框架以及維護的便捷性：高碼率圖像采集和處理技術的核心部件價格昂貴，用戶可以根據需求選擇外部組件的配合使用，保證了物盡其用。同時，靈活的框架允許維護的過程更加簡單，節約了人力物力；
4、安全性和穩定性：圖像數據大部分存儲在機器本地，需要進行嚴格的分級加密保存和提取。但是涉及到需要使用網絡進行遠程傳輸的信號，需要算法加密，防止信息截取。
四、高碼率圖像采集處理技術的方法研究
隨著電子技術和大數據時代的激發，圖像以及視頻處理領域對更大的數字信號數據量的存儲和處理需求提出了更高的訴求。
一般的，高碼率數字圖像的采集涉及到很大的數據帶寬，這就需要很高的信號處理芯片級別，傳統的單片機肯定是無法滿足要求的，多數情況下，使用ARM處理器，嵌入式的Linux系統以及高速的DSP+FPGA方案實現。
硬件方面，高碼率的圖像信號采集和處理技術主要基于FPGA和高速并行DSP處理器完成數字信號的檢測和處理，同時對硬件的設計加以優化，對程序控制中的時序進行嚴格把控，使系統的穩定度和處理效果達到較好的水準。在高速信號處理過程中，信號的傳輸質量始終關系到整個系統的運行。
傳統的單端信號傳輸方式，功耗和速度都已經難以適應芯片的發展。采用高速差分信號傳輸，是一種抗共模干擾能力很強的新型數據傳輸方案。LVDS是滿足FPGA和DSP之間高速高效數據傳輸的常見的差分接口，主要用于諸如高清視頻轉發、遙感數據采集等高速數據傳輸連接之中，是一種低壓、差分信號的傳輸。LVDS規定了驅動器和接收器的電氣特性。使用LVDS的模數轉化器，不僅可以保證其高性能的轉化，并且能夠實現高速數據傳輸。
在高清電影拍攝、高清視頻實時轉播、衛星圖片傳輸等系統采用的高碼率傳輸設備，數據量可以達到甚至是超越Gbps，這就需要除了控制硬件采集信號的質量之外，對軟件算法不斷加以優化。
在視頻壓縮與編碼部分，不同的壓縮算法決定了圖像的質量和編碼效率。在DSP+FPGA的高碼率圖像數據采集和處理方案中，軟件系統采用合適的無損/有損壓縮，配合優化的通訊協議和存儲規則。在FPGA上實現實時的高速算法，確保成像質量。
【關鍵詞】智能電表；信息采集；電網；技術
1 當前我國智能電表的應用情況簡介
隨著電網改造的深入，智能電表也隨之普及起來。各個行業目前采用的智能電表都是采用微處理器的多功能電能表。此種智能電表具有精確、快速的處理功能，內置芯片可以準確記錄出電表刻度、峰值曲線、用電參數等數據，并能夠自動將其傳輸至供電企業，以供它們參照和使用。實踐中，此種智能電表最大的優勢就是具有便捷的信息傳輸功能，可以自動傳輸電網信息和用電情況，也可以實現快捷網絡支付等功能。
1.1 用電網絡和載波智能電表
自動傳輸系統是智能電表的一個重要智能化體現，它的自動傳輸功能和抄表功能是在PLC網絡中實現的。該網絡將載波智能電表作為中轉站，一端連接著通訊節點，另一端連接著輸入和輸出節點。信息交換是在集中器的輔助下實現的，通常在家庭用電電壓即220伏電壓中傳輸。載波智能電表通常有兩個關鍵部分：計量電能電路和載波耦合電路。在這兩個電路中，通過FSK、PSK等通信模式，把相關電能信息與主流電線相通，主流電線具有載波信號調節器，通過這個端口可以將電能信息自動保存到智能電表的儲存器上。
PLC網絡信息讀取是通過220伏電線進行傳遞的。通常來說，載波智能電表不僅能夠非常精確地計算電量，而且還要具備相應的耦合電路。耦合電路主要是為了把用電信息和相關數據與電線連到一起，以便于電網信息采集。一般常見的收集和傳輸模式有FSK、ASK和PSK等。在實際工作中，位于相同線路的電量信息一般以載波信號的不同分類進行解調，當信息采集之后，將電網信息分類歸納并保存到智能存儲器中。通過這樣一個工作原理，載波智能電表通過安裝在其兩端的端節點和輸入、輸出節點，在集中器的協助下進行信息交換，在一般家用電壓中，將電線作為整個電網信息傳輸的工具和渠道，即形成了PLC網絡。
當然，由于電能損耗和電壓波動等因素的影響，客觀上對通信的傳輸距離產生一定的影響。這個問題對PLC網絡提出了新的課題，要求智能電表除了能夠精確、快速、安全地傳遞電能信息的基礎上，還必須具備穩壓、抗電磁干擾、隔音等功能。
1.2 智能電表的相關傳輸技術
隨著現代通信技術、網絡技術和計算機技術的發展，全球移動通信傳輸系統和GPRS技術已經在智能電表中廣泛應用起來。與互聯網通信是智能電表的突出特點，通過GPRS和GSM的幫助，可以實現與萬維網的實時對接與信息傳輸。
這些技術的應用，可以大大提高通信效率和通信質量，同時設備維護起來較為簡便。鑒于此，智能電表的自動信息采集技術通常采用無線連接的方式與萬維網通信。這樣，電力企業員工不僅能夠及時、高效采集電網信息，還能夠對客戶進行微觀管理，對用電信息、故障定位、電荷管理等信息都能實現實時采集。
1.3 智能電表工作流程
整個智能電表的傳輸系統主要由四部分組成：信息服務器、讀表系統、信息管理器和收費系統。通常來說，智能傳輸系統一般采用C/S加B/S式網絡架構，在互聯網技術的幫助下，完成客戶電表信息采集、計算、電費收取、意見反饋等過程。這個流程具體表現為以下四各方面：
第一，信息數據服務器對電網信息和客戶用電情況采取統一管理，確保整個電網信息精確、安全和可靠。
第二，讀表系統是通過智能人機對話，系統按照管理者設定的統一程序進行有條不紊地傳輸信息，并妥善地將這些信息儲存起來。
第三，信息管理器是對智能電表搜集到的電網信息統一按照一定流程進行管理，如計算階段、核實階段、計價階段、結算階段和維護階段等。
第四，收費系統主要對象是用電客戶。該系統主要負責電費收繳、信息查證、提交報表等業務。通常用戶可以在互聯網和手機APP上都可以快速實現繳費。
2 智能電表在電網信息采集中的應用前景
隨著我國智能電網的建設和發展，智能電表技術也將采用先進的AMI 計量體系，并走向模塊化、系統化和網絡化，在實現自動抄表和便捷付費的基礎上，發揮其以用戶和供電企業的信息交互為基礎的多項功能。
2.1 先進的 AMI 計量體系
AMI計量體系采用大量的智能電表和先進的傳感器等設備，結合雙向通信與監視系統，對用戶端用電狀況、電網設備的健全狀態及網絡安全狀態實施監測，達成各種遠程資料讀取、提供、設定及控制等多種功能。除自動抄表外，還進行用戶負載控制與用戶用電品質管理。AMI搭配顯示器，增強了用戶與電力系統之間的靈活互動，為用戶提供能源使用信息、自發性節能及不同電價費率服務。
2.2 模塊化運作
智能電表采用功能模塊化設計，僅需更換部分功能模塊就能實現電能表的升級換代；其標準化的功能模塊和結構，為規范電能表研制和開發通過便利條件；通過現場或遠程升級更換故障模塊，能提高運維水平，節省維護費用。
2.3 網絡化運作
利用電力線載波網PLC、光纖與同軸電纜網HFC、固定電話網PSTN和無線移動網GSM/GPRS/CDMA等通信網絡，將智能電表采樣和存儲的電能數據信息實時傳輸到用電信息管理系統，并通過數據共享和綜合分析。在建設過程中，要投入光纖，并且要入戶。這樣，就可以用光纖取代電話線、網線、有線電視等線路，從而實現集約運營，資源共享。因此這種方式可以同時實現智能電網的系統化和智能化，可以為客戶提供更加便捷、高效的服務，同時也降低了電網運營費用。
2.4 電網的系統化運作
在電力系統不斷升級換代，提升智能化的同時，也提高了電力系統自動化和信息化。在這樣一個運營策略下，可以將大量的電網信息進行有效處理和分析，再經過系統管理和儲存，可以分別管理不同的數據，將電能管理和電能開發功能徹底分離，既提高了電力管理的水平，也能促進電力開發的能力，進而提高整個電網的系統管理能力。
3 結束語
隨著智能電網和智能電表的不斷普及，電力企業對于電力信息的管理水平整體又提高了一個檔次。智能電表技術可以增強信息處理、交互技術和通信能力，在AMI系統中可以實現數據的實時傳輸和存儲，不僅能夠優化電能管理，還具有自動分析處理電力信息，實現自助繳費等功能。通過智能電表技術，還可以促進供電企業與用電客戶之間的信息互通，讓供電企業能夠真實、快速地了解客戶用電信息，以制定相應的供電策略；同時又可以幫助客戶制定節能節電計劃，降低電能浪費，促進節能減排。
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關鍵詞：實施采集視頻系統；工作原理；硬件
中圖分類號：TN792；TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01
由于在迅猛發展的科技背景下，更為廣泛的在工農業生產、軍事、醫療衛生、科研等領域應用數字化處理圖像。視頻信號擁有特別大的數據量，相對具備比較復雜的信號，這就使得應該具備實時采集視頻處理信號系統，該系統所具備的特點是實時處理與大容量存儲。以往實現傳統數字圖像處理系統相當一部分是借助于專用DSP、單片機或者是計算機加軟件等。通過對這些采用的傳統方法進行分析，或者是擁有比較慢處理速度，這就對當今現代處理圖像系統的實時性要求無從談及；或者是受到過強專業性的影響，這就限制系統應用。正是出于以上所做分析，那么在本文中開創性提到基于FPGA+DSP技術實時采集視頻系統。
一、系統結構與原理
無論哪個處理視頻圖像系統要想完整，這不但應該實時顯示圖像，存在采集圖像信號功能，還應該根據相應要求對分析與處理圖像信號算法完成。往往這些算法具備特別大的運算量，這還應該對實時顯示要求滿足，針對這樣的情況，系統數據處理核心的單元選取高速DSP芯片，這具備比較快的運算速度，擁有一定優勢在復雜乘加運算處理，可是這對于設備復雜硬件邏輯控制特別難完成。僅僅借助于DSP或者是單片機對高速數據采集系統要求的同步性與實時性特別難滿足。除此之外，系統在通用性滿足的過程當中，還應該按照應用的不同與新處理方法的不斷出現，這就應該為系統擴展與改進功能提供便利。按照這樣的思路，整個系統處理與采集圖像則選取的結構為FPGA+DSP的形式。DSP芯片就是處理信號是通過對通用的或者是專門數字信號處理的應用這樣的數字計算方法，其優點是高可靠性、強抗干擾性、靈活、小體積、精確、快速處理等，這就能夠對實時、精確、快速控制與處理信號要求有效滿足。底層預處理信號算法在處理圖像系統當中存在特別大的處理數據量，還具備比較高要求處理速度，可是擁有相對比較賤的算法結構，適用的范圍則是FPDA實施硬件實現，這就可以對靈活性與速度兩者共同兼顧。而分析高層處理算法就可以了解到，其處理數據量比較低層算法少，可是其算法存在特別復雜的控制結構其實現的使用范圍則是DSP這樣的超強通信機制、靈活尋址方式、快運算速度的芯片。
二、系統硬件環境設計
一是設計采集圖像單元。在本系統當中通過先進CCD成像技術這樣的采集圖像系統，CCD能夠把光信號向電信號進行轉換，把模擬電信號實施A/D、濾波、放大前端解碼芯片轉變為數字格式圖像信號。首先是針對器件地址與從地址的寫操作，在此基礎上將一個4BH進行發送，隨后就能夠實施接受數據操作，當結束傳輸數據的時候就會對終止信號發送。
二是設計處理圖像單元。根據對系統進行分析，FPGA、存儲設備、DSP這是處理圖像單元的核心部分。DSP核心處理模塊按照處理數據精度與實時性要求，這就必須選取DSP處理器則是TI公司的TMS320DM642浮點這種，其擁有改進的哈佛總線結構，其內部的高性能存儲器擁有2.25M的容量，還具備一個64位總線擴展接口與一個外部存儲器擴展接口實施存儲器的異步與同步擴展。通過對先進的VLIW結構內核的使用，能夠做到單周期發生多條指令，以便做到很高的指令級并行效率實現。設計TMS320DM642選取的頻率則是600MHz，將50MHz的外部時鐘提供給外部。為確保可以做到整個系統正常工作，那么采取的做法就是配置為乘以12的內部鎖相環模式，以便對600NHz的時鐘在內部獲得，該部分屬于整個系統的核心環節。該環節能夠實施分析、分割以及濾波實時處理采集到的圖像信號。系統通信則是借助于芯片上的HPI接口和主機實施，將主機控制命令予以接受，還做到將采樣數據向主機傳輸。而在FPGA邏輯控制模塊的設計過程當中，出于對部分復雜結構算法處理擁有特備強大的DSP功能，可是擁有相對比較弱的控制功能的影響，那么在采集高速數據的過程當中，FPGA時鐘擁有比較高的頻率，與此同時，內部時延小，那么在邏輯控制整個系統、預處理信號、A/D采樣控制就能夠使用FPGA。選取的方案就是FPGA的XC25300E。那么在設計DSP和FPGA的接口的過程當中，由于受到不管是DSP還是FPGA所具備的處理數據速度都顯得特備高，怎么協調這兩個器件的處理速度，往往就會對整體系統運行速度造成直接影響，而更為形象的提到這一問題就是FPGA究竟怎樣接口DSP問題。處理這一問題的關鍵就是配置FPGA的片內RAM與選擇TMS320DM642接口方式。HPI與EMIF這是主要的兩者和外部存儲器的接口方式。借助于TMS320DM642和SDRAM用EMIF的方式接口，這一就能夠有機的連接FPGA與DSP。
三、結束語
總而言之，本文研究基于FPGA與DSP結構的處理圖像系統，以便能夠對視頻輸入是NTSC制式或者是PAL制的標準視頻信號提供支持，這不僅可以動態處理與采集動態信息，還能夠靜態采集與處理圖像。并且該系統借助于穩定性與應用性測試軟硬件環境，其擁有的市場前景顯得比較好。
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