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风云天下
导航 日志 水库大坝远程图像监控————韩永全
2010-09-27 17:09:33
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小 水库大坝远程图像监控 网络视频监控系统 技
1. 2. XXXX监控系统概述
1.1背景
为科学应对复杂、严峻的水库安全形势，进一步加强社会水库安全防控，高效、精确打击犯罪分子，快速处置突发公共事件，提升城市现代化管理水平，着力打造“平安湘乡”，建设“和谐湘乡”，根据中央综治委和公安部总体部署，按照陕西省公安厅的具体要求，结合湘乡市水库安全防控和城市管理实际需求，决定建设湘乡市‘平安城市’电子防控系统。
1.2总体目标
湘乡市‘平安城市’电子防控系统项目建设的总体目标：将完成全市1个市级指挥中心平台，视频传输网络，包括城市出入口、城区交通要道、路口、案件多发区、金融商业区、重点单位、要害部位等。以规范技术应用为重点，以增强技术设施的实际应用效能为核心，通过技术集成，建立和完善覆盖面广、资源共享、综合应用的各级报警和监控系统的技术平台；通过机制创新，建立健全报警与监控的工作机制，切实提高安全技术防范的整体效能。通过系统的建设，实现对湘乡市重点公共区域的安全管理，建立统一的管理指挥调度中心，实现视频信息的纵向管理和横向共享，构建以科技为支撑的湘乡城市报警监控平台，构建打、防、控一体化的城市社会水库安全防控体系，探索突发事件应急反应机制，实现公安机关重点防范、精确打击和全面监控，从而提升湘乡市的综合管理水平。
本次建设的系统应当是以打击、预防违法犯罪为目的，通过报警与监控系统实现对城区重点区域、路段和要害部位，如：主要道路、车站广场、首脑机关、商业中心、娱乐场所、重点单位、城市出入口、居民小区等场所实施远程实时监控，将监控图像实时传输到湘乡市公安局指挥中心，指挥中心能直观地了解和掌握监控区域的水库安全动态情况，并进行录像存储。通过报警与监控联网管理及应用平台实现市、队、派出所的多级监控和报警，信息共享，起到社会水库安全综合治理的效果。本次报警与监控系统，应成为城市水库安全综合管理指挥的最佳信息共享和实战应用工具。
湘乡市城区报警与监控系统要达到以下主要目的：
1、提高我市公安机关对案情的实时发现率和响应速度。尤其要提高 对“两抢一盗”的防、控、打能力。
2、提高我市公安机关对案情的回查发现率，提升取证的效率和效益，以提高破案率。
3、提高我市对紧急事件的及时响应和处理能力，以及对特定事件的预案管理能力。
4、实现视频信息共享和互联互控，支持相关单位授权访问，提升整个湘乡城区视频报警监控系统的综合效益。通过综合利用各方面资源，使之成为重大事件的辅助决策工具。
5、通过多级用户权限管理和日志管理，提高监控系统的使用安全性和管理水平。
6、通过报警与监控系统设备配置和后台管理软件平台简捷、直观的操作，提高系统操作效率和响应速度。
7、通过智能交通管理系统子项目的建设，进一步提升湘乡城区交通科学管理水平。
1.3建设原则及标准
1.3.1建设原则
本次项目建设遵循的原则：
1、实用性：按照实用性的原则，整个系统以实用、操作方便、简洁、性能高效为原则，既满足快速反应的特点，又满足决策层、管理层及时了解各项信息，进行业务处理和综合管理的实用要求。
2、高可靠性：由于本次项目系统涉及面广，使用环境的特殊性，必须保证系统工作稳定可靠。各子系统能稳定独立运行，操作系统及数据库构架采用成熟可靠的体系，重要数据要备份，系统考虑冗余设计。系统还必须适应湘乡高温、潮湿、酸雨、多尘等环境和具备防雷击、鼠害和人为破坏的功能。
3、先进性：由于计算机技术和信息技术发展迅速，在兼顾系统的实用性和高可靠性的同时，系统的设计和建设中必须具有一定的前瞻性，尽可能的采用先进的技术和开发工具，以保证系统和产品的先进性；但也要避免采用不成熟的技术以保证系统稳定性。 4、安全性与保密性：本系统运行的数据多为敏感、涉密信息，专业数据采用分布存放。网络及重要数据要安全管理措施。
5、开放性与标准性：系统涉及的部门众多，应是一个开放的、易扩展的、分布式的系统。系统设计所涉及的技术和选用的产品应是行业入围的主流产品，符合业界最新的标准，并具有良好的开放性，能够与相关系统进行相连和数据共享。
6、易操作性与易维护性
系统操作简便、应用软件操作界面友好，信息处理工作简单、方便、快捷。业务流程清晰，符合公安业务管理的工作模式。系统数据备份及数据恢复快速简单。系统维护、系统配置、应用软件***等应简单，高效。在满足技术参数的要求和价格同等的条件下，优先考虑使用本地产品。
2.1. 2.2. XXXX网络视频监控系统的建设将按照“统一规划、分级建设、属地管理、资源共享”的指导原则，利用数字视频技术和网络传输技术，从企业水库安全监控和管理需求出发，达到以下目的。
1．管理作用 （1）通过实时监控，及时全面地了解掌握企业各厂区的生产现场动态 （2）出现重大安全事故和品质事故，可通过录像资料追查原因和事故责任人 （3）对现场管理、操作人员能起到监督和警示的作用，以提升现场工作人员的工作规范性和工作效率 （4）企业高层管理人员出差在外，可通过远程监控客户端随时了解所辖部门或分厂的现场经营状况
2．安全作用 （1）可以实现对企业厂区重要场所（厂区出入口、厂房、办公楼、宿舍楼、周界围墙、仓库等重点区域）进行实时全天候实时监控，确保厂区的经营安全 （2）出现重大偷盗事故，可通过录像资料进行取证和排查
3．宣传作用 （1）对于外地或海外客户，可通过远程视频给客户展示企业的规模和实力（包括生产现场的设备、规模、管理水平，厂区的形象） （2）监控中心可作为客户参观了解企业的一个窗口 （3）通过引入先进的IP监控技术，提升企业的经营形象和管理形象
在设计XXXX网络视频监控系统时，以技术先进、系统实用、结构合理、产品主流、低成本、低维护量作为基本建设原则，规划系统的整体构架。
1、先进性
采用最新的高清百万像素网络摄像机，图像清晰度达到高清720p（1280*720）全实时，实现对所有监控点的远程高清监控。在产品设计上，整个系统软硬件设备的设计符合高新技术的潮流，媒体数字化、压缩、解压、传输等关键设备均处于国际领先的技术水平。在满足现期功能的前提下，系统设计具有前瞻性，在今后较长一段时间内保持一定的技术先进性。
2、合理性
根据用户的网络情况，量身设计监控系统结构，使监控系统达到最优性能；监控系统结构与用户的管理机构相吻合，方便系统管理与维护。同时，在系统设计时，充分考虑系统容量及功能的扩充，方便系统扩容及平滑升级。
3、经济性
在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本，采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用。
4、实用性
在设备选型时，主要依据需求的实际情况，结合目前市场上占有率高的各类产品，选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。
5、规范性
控制协议、编解码协议、接口协议、媒体文件格式、传输协议等符合相关国家标准、行业标准和公安部颁布的技术规范。
6、可维护
管理系统操作简单，实用性高，具有易操作、易维护的特点，系统具有专业的管理维护终端，方便系统维护。并且，系统具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，能得到及时、快速的维护。
7、可管理
系统具有专业的管理终端，进行系统设备和用户的集中、统一管理，实施对所有远端设备的控制、设置，保证系统高效、有序、可靠地发挥其管理职能。
8、安全性
系统采取全面的安全保护措施，防止雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的安全性和保密性。
2.3. 本系统设计充分考虑安全管理系统总体的协调性、统一性和兼容性，进行集成设计、综合设计和优化设计，提高系统的适用性、可靠性、稳定性，降低系统建设成本。系统设计主要依据以下标准或规范：
? GB50348-2004安全防范工程技术规范；
? GA/T379-2002报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议；
? GA/T388-2002计算机信息系统安全等级保护操作系统技术要求；
? GA/T388-2002B计算机信息系统安全等级保护管理要求；
? GA/T390-2002计算机信息系统安全等级保护通用技术要求；
? GA/T368-2001入侵报警系统技术要求；
? YD/T 1171-2001IP网络技术要求--网络性能参数与指标；
? DB35/T114—2001住宅小区安全技术防范综合报警服务系统设计规范；
? GA 308—2001 安全防范系统验收规则；
? GA/T 367—2001 视频安防监控系统技术要求；
? GB4943-2001信息技术设备的安全；
? GB8898-2001音频、视频及类似电子设备安全要求；
? GA/74—2000 安全防范系统通用图形符号；
? GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则；
? GB16796-1997安全防范报警设备安全要求和试验方法；
? GB50057-1994建筑物防雷设计规范；
? GA/T75—1994 安全防范工程程序与要求；
? GB7401彩色电视图像质量主观评价方法；
? GA/T75—1994安全防范工程费用概预算编制方法；
? GB50198—1994 民用闭路监视电视系统工程技术规范；
? 其它相关国标及部标，相关规定等。
陕西省城市报警与监控系统建设选型入围产品目录》第一、二、三批或省公安厅技防部门的入围证明（入围厂商的升级产品不受限）
陕西省城市水库安全电子防控系统建设领导小组办公室下发的《关于全球眼建设模式是否符合建设考核标准的回复》
《陕西省公共安全技术防范管理规定》（陕西省人民政府第188号令）
《安全技术防范产品管理办法》（国务院第421号令）
《关于开展城市报警与监控技术系统建设工作的意见》公安部
《城市报警与监控系统建设方案设计要素》
《城市报警与监控系统建设指导性技术文件》
《城市监控报警联网系统通用技术要求》
《安全防范系统验收规则》
《陕西省城市报警与监控系统建设参考资料》
《安全防范系统通用图形符号》
《中华人民共和国道路交通安全法》
《防盗报警中心控制台》
《视频安防系统技术要求》
《用电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范》
《报警图像信号有线传输装置》
《公安交通指挥中心建设与发展的若干意见》
《公安计算机信息系统九五规划》
《道路交通科技发展九五计划和2010年规划》
《交通管理信息系统建设框架》
《安全防范技术规范》GB50348-2004
《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94
《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB02198-94
《计算机软件开发规范》GB8566-88
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92
《中国电气装置***工程施工及验收规范》GBJ232-90.92
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《以太网10BASE-T标准》IEEE802.3
《以太网100BASE-T标准》IEEE802.3U
《1000M以太网标准》IEEE802.3Z/AB
3. 总体设计思路
3.1. 本监控系统采用先进的网络视频监控架构，整个组网架构分为三层：接入层、汇聚层、核心层。
图2-1 XXXX网络视频监控联网系统示意图
接入层：通过高清百万像素网络视频监控设备，实现对前端各监控点的高清接入。视频清晰度达到720p（1280*720）全实时。
汇聚层：实现对各分厂所有网络监控前端设备的接入汇聚，在各汇聚点，架设一台分控主机，并配置实现对所有分控点的实时监控、存储和转发。
核心层：实现对所有监控前端的远程集中监看、控制、管理和存储。在核心层，架设一台中控主机，通过访问各分控主机实现对各分控点的实时监控、存储和转发。
图2-2 XXXX网络视频监控联网系统架构图
3.2. ? 灵活部署，便于平滑扩容
系统架构灵活，根据目前和将来的系统规模，可以灵活部署平台设备，节省建设投资，便于系统后期平滑扩容。
? 分级管理
可根据管理权限的不同***和架设多级管理服务器，实现对整个监控系统的分级管理、控制和存储。分控中心可实现对分控区域所有视频监控点的集中监看、存储和转发，总部监控中心可实现对各分控中心实时图像和录像数据的调取。
? 分级存储
通过分控中心架设的专用大容量IP-San存储设备，实现对各分控点录像数据的集中式存储，并确保存储数据的安全性和可靠性。生产部部分监控点的监控数据录像保存时间为三个月，其他单位的录像保存时间为1个月
4. 网络视频监控系统设计
4.1. 4.1.1. 网络传输需求
视频专网应满足下列传输基本要求：
1、网络传输协议要求
共享平台联网系统的网络层应支持IP协议，传输层应支持TCP和UDP协议。
2、媒体传输协议要求
视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议；视音频流的传输格式应满足GA/T 669.4-2008中第7章的要求。
3、端到端的信息延迟时间
当信息（包括音频信息、控制信息及报警信息等）经由网络传输时，端到端的信息延迟时间（包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间）应满足下列要求：
1）前端设备直接接入监控中心的信息延迟应≤2s；
2）前端设备与用户端设备间端到端的信息延迟时间应≤4s。
根据监控中心网络带宽的估算公式
监控中心所需的带宽≥并发联接的视频路数×单路视频码率
单路视频图像要求达到720P（130万像素），25帧/秒（全实时），传输码率不低于1500k 。
监控中心内部及各级监控中心之间互联的网络性能指标应符合YD/T 1171-2001中规定的1级（交互式）或1级以上服务质量等级。具体指标如下：
1）网络时延上限值为400ms；
2）时延抖动上限值为50ms；
3）丢包率上限值为1×10-3；
报警触发后，在本监控中心内触发并启动视频显示和记录所需的直接联动响应时间应≤4s。
经由视频专网传输的图像应保证图像信息的原始完整性，即在色彩还原性、图像轮廓还原性（灰度级）、事件后继性等方面均应与现场场景保持最大相似性（主观评价）。系统的最终显示图像（主观评价）应达到四级（含四级）以上图像质量等级，对于电磁环境特别恶劣的现场，图像质量应不低于三级。图像质量的主观评价见GB50198-1994中的4.3。
4.1.2. 网络拓扑结构
本次建设完全采用先进的全IP高清网络视频监控架构，网络视频平台的承载网络将采取XXXX IP承载骨干光纤专网，通过分布在全厂区监控点的网络接入点，将前端IP高清监控设备接入到该IP承载专网。
各分厂的监控网络单独组网，按千兆以太网的标准进行设计，通过千兆交换机接入到集团的IP光纤骨干网上去。
XXXX网络视频监控拓扑图
2）ADSL方式和3G传输
对于一般的监控点，可以采用ADSL接入方式。ADSL线路可以提供合理的上网资费、带宽，而且可以提供VCD质量的视频流，对于没有光纤接入且视频要求不高的地区也是理想的接入方式。ADSL接入方式组网示意图如图4-6所示：
图4-6 ADSL接入方式组网示意图
传输带宽选择
根据传输网络速率的不同，可以达到的视频传输效果不同。网络带宽与视频效果之间的关系基本如下：
速率满足在1.5M 或以上时可实现全实时25f ,D1格式（DVD质量,分辨率704×576）视频的编码传输，视频延迟400ms。
速率在512K －1M 时可实现全实时25f ,CIF（VCD质量,分辨率352×288）视频的编码传输，视频延迟400ms。
速率在384K －512K 时可实现高质量15f ,CIF（VCD质量,分辨率352×288）视频的编码传输，视频延迟400ms。
速率在384K 以下时可实现中等质量10f ,CIF（VCD质量,分辨率352×288）视频的编码传输，视频延迟400ms。
针对市动态网络监控系统建设传输带宽建议如下配置：
1）公共复杂场所监控资源建设
道路、路口、繁华地段、治安卡口、广场等目标监控系统要求监控图像清晰度较高，可使用双码流的网络视频服务器进行接入，传输链路使用2M光纤。
2）重点场所监控资源建设
重点单位、金融、居民住宅小区、危险品生产经营使用单位等重要目标监控系统要求监控图像清晰度较高，自建监控室，可使用双码流的DVR,进行本地录像和远程图像调用，传输链路使用2M/10M数字光纤。
单用户一般以小型商业企业，如连锁店、商铺以及家庭。这样的客户一般以***一个摄像机外加简单的报警装置组成。编码设备使用中的单路视频服务器，通信链路使用ADSL（***）。报警装置可使用紧急按钮、入侵探测器等，利用编码器的报警输入端子。
小型用户以歌厅、***、超市、幼儿园、网吧等为主。这样的用户一般以***2-4个摄像机外加简单的报警装置组成。可使用低档4路DVR作为编码器和本地记录装置，通信链路可使用ADSL。报警装置可使用紧急按钮、入侵探测器等，利用编码器的报警输入端子。
大中型用户以商场、酒店、宾馆、大型歌厅、***、超市、中学、大学、大中型工业、企业、事业等为主。一台高档8-16路DVR或多台16路DVR作为编码器和本地记录装置，通信链路可使用2M/10M光纤。报警装置可使用紧急按钮、入侵探测器等，利用编码器的RS232端子输出报警信息。
4.2. 监控中心
报警监控中心由多媒体交换单元（数字矩阵）、电视墙、多媒体客户端和网络交换机等组成。市动态网络监控系统设一、二、三报警监控中心（分别为市局、分局、派出所报警监控中心），其网络结构图如图4-9所示。
图4-9 某市社会动态网络监控系统报警监控中心网络结构图 其中，多媒体客户端是报警监控中心的控制、管理设备，可以进行图象显示、告警设置、报表统计、对现场视频进行聚焦、调光、拉近、拉远，以及调用存储视频显示等。
进行视频显示时，报警监控中心主要通过电视墙、多媒体客户端和IE终端三种方式实现。多媒体交换单元是硬解码设备，实现数字视频还原回模拟视频，通过电视墙显示。多媒体客户端实现对视频的软解码，通过专业的客户端软件，用户能够查看指定的摄像机视频，能够控制摄像机的云台和镜头，并且能够显示现场报警通知等功能，一台多媒体客户端可以同时显示最多16路摄像机。通过IE浏览器软件，可以通过普通PC实现远程视频监控，有权限的用户可以对远程的摄像机、云台进行控制，为用户提供更加方便的视频查看方式。
报警监控中心是一个基于TCP/IP协议的视频管理系统。提供视频浏览、控制、保存、显示、回放以及告警管理等功能，所有功能提供C/S和B/S两种实现方式，用户既可以使用专用的客户端软件实现，也可以通过IE浏览器实现。
1）监控中心设置原则
公安监控中心采取分级设置的原则，市局设置一级监控中心，分（县）局和交警、消防等警种设置二级监控中心，派出所设置三级监控中心。
2）监控中心视频显示部分
市局监控中心：应由DLP、CRT拼接屏、单元电视机混合电视墙组成；
分局监控中心：应由DLP、CRT拼接屏、单元电视机混合电视墙或单元电视墙组成，16—54个显示单元；
派出所监控中心：选用液晶显示器、普通电视机、计算机作为显示单元。
3）监控中心视频显示控制部分
市局监控中心：根据实际情况选用4—8台16路输出的网络数字视频矩阵来组建一个矩阵系统。通过切换控制器将多台网络数字视频矩阵连接起来，利用切换控制器和视频巨阵配合将监控视频分别在不同监视单元内显示。
分局监控中心：选用1—3台16路输出的网络数字视频矩阵来控制视频显示。
派出所监控中心：采用单台计算机进行视频显示控制。
4）监控中心接入网络
接入带宽
市局监控中心：选用2条1000M光纤，保障承载120路以上视频流畅传输； 分局监控中心：选用100M光纤，保障承载50余路视频流畅传输； 派出所监控中心：选用光纤或ADSL2+做为接入网络。
网络性能指标
参照GA/T 669-2006之6.2.2、6.2.3、6.2.4标准执行。
图像传输质量性能指标
参照GA/T 669-2006之6.2.5标准执行。
5）监控中心软件平台功能
监控中心软件应具有网络运行维护、权限管理、实时图像切换显示、录像回放、前端摄像机控制等功能。 1、网络运行维护功能：应实现对前端摄像头、编码器状态，传输线路，存储设备，后台解码、数字矩阵运行情况进行全程监控。
2、权限管理功能：应根据不同需要设置用户权限，包括实时监控、图像回放、摄像机姿态控制。
3、实时图像切换显示功能：
应支持电视墙、专业客户端和IE客户端三种视频显示方式，支持单画面、4画面、6画面、9画面、16画面及全屏显示方式。
对于每路视频，系统应提供实时优先和流畅优先两种视频浏览模式，在网络带宽不足情况下，用户可以选择合适的播放模式。
应具有自动切换现场视频，轮换巡视的功能。可以设置多个自动轮巡列表，一个列表中摄像机的数量无限制，自行设定视频切换时间，在指定的窗口进行视频轮回显示。
摄像机应具有预定的轨迹转动功能，全面获取现场视频信息。可以设置启动摄像机巡航的时间、预置位、巡航轨迹等。
除了显示现场的视频信息外，应能在视频画面上叠加相应的视频地点、时间、告警标示等信息。可以编辑某一路视频的标识字符，自动叠加时间信息，可灵活设置字符在视频上显示的位置。
应具有视频遮盖功能，针对某些特定区域进行遮盖，保证特定人员的隐私不被他人获取。
摄像机的位置信息应与电子地图相关联，支持一机双屏功能，同时显示视频信息和电子地图信息。
4、视频文件检索和录像回放功能。
应能实现视频文件检索功能，按照摄像机名称、存储日期及时间、告警信息等进行多条件组合查询录像文件。
应能实现视频回放功能，对于存储的视频文件，支持在线回放和下载本地回放功能，并且，具有同时回放多路视频的功能。
5、前端摄像机控制等功能。
应能实现在本地或者通过网络远程控制监控现场摄像机的云台和镜头。通过云台，控制摄像机上、下、左、右转动，全方位了解现场视频信息；通过摄像机镜头拉远、拉近，以及焦距的调整，准确定位监控目标。
应能实现在多个控制中心同时控制一台摄像机时，级别高的控制中心优先控制。当无法控制摄像机时，应提示当前控制者信息。
4.2.1. 对减少延时系统设计
本监控项目对于监控视频实时浏览的清晰度和流畅度都有较高的要求，在减少视频浏览延时，增强其观看流畅度方面，本设计主要从两方面来实现：
1、 传输网络设计
本设计的网络传输主要采用裸光纤铺设的监控专网；在前端与汇聚点之间采用千兆局域网，完全满足前端2M的720P高清视频流的上传；在汇聚点与监控中心之间采用千兆光纤传输，监控中心设置一台千兆交换机，在网络的带宽和交换机的处理能力上完全能够满足各区所视频监控的规模和今后的扩容。从而有效的避免了由于网络带宽和交换机处理能力而产生的网络延时。
2、平台管理软件设计
整个视频监控平台的软件采用模块式的设计，将流媒体平台与管理平台独立设计，使媒体流和信令流分离，从而避免了在大规模组网时大量视频流对管理平台的冲击，造成网络堵塞。
4.3. 设计
XXXX网络视频监控系统分为前端设备、分控中心、总控中心三大部份。
前端设备：按监控点的监控需求选择相适应的百万像素高清网络摄像机。包括百万像素CCD网络***机、百万像素CCD红外网络***机、百万像素CCD网络高速球。（备注：有6个监控点选配标清红外网络低速球）
分控中心：在各分厂各设一个二级分控中心，根据相应的管理和存储需求配置相应的管理服务器和IP-San存储设备。分控服务器上***流媒体服务、录像服务、客户端等软件模块。
总控中心：在XXXX信息中心设一个一级监控中心，在总控中心设置网络视频管理平台，视频管理平台包含信令管理平台和流媒体平台，信令平台负责数据库的统一管理和信令调度，主要包含有目录服务、流媒体服务以及相应软件模块。
4.4. 前端监控点共分为四类：
（1） 固定式监控点（支持低照度）
选用固定式百万像素高清网络***机，支持IP66防水、防尘标准，支持在低照度（0.1Lux）情况下监控场景清晰可见。
（2） 固定式监控点（支持红外夜视）
选用固定式百万像素高清网络红外***机，支持IP66防水、防尘标准，支持红外夜视，要求在无灯光情况下30米监控区域内图像清晰可见。
（3） 可控式监控点（支持PTZ控制）
选用固定式网络高清高速球机，支持IP66防水、防尘标准，支持高速旋转（水平控制速度达到250?/秒,垂直控制速度达到150?/秒），内置日立宽动态高清一体机，18倍光学,4.7-84.6mm，彩色0.5 Lux\黑白0.02 Lux
（4） 可控式监控点（支持PTZ控制、支持红外夜视）
选用固定式红外网络标清低球机，支持IP66防水、防尘标准，支持低速旋转（水平控制速度6°-15°/秒,垂直控制速度6°-15°/秒），支持18倍光学变倍，12倍电子变倍，两组红外灯/照射距离100米。
前端网络摄像机功能：
? 对外接口
提供1路音频输入接口
提供1路音频输出接口
提供1路10BASE-T/100BASE-TX接口
提供1路RS485接口
提供1路DI输入接口
提供1路DO输出接口
提供SD卡存储接口
? 音视频功能
编码标准支持H.264 Mai Profile@Level 3.0，支持标准播放器播放
视频分辨率达到高清720p（1280*720）全实时
支持双码流编码，主次码流编码参数可单独设置
音频编码支持G.726标准
支持通道名、日期时间、码流信息叠加，叠加位置用户可调
具有视频移动侦测报警功能
? 网络功能
支持HTTP、TCP/IP、UDP、SMTP、DDNS、DNS、SNTP、BOOTP、DHCP、FTP、SNMP、RTP、UPNP网络通讯协议
支持断线重连和断线报警
? 控制和管理功能
支持设备远程复位、远程控制、远程升级功能
支持远程时钟同步操作
前端镜头选型：
镜头类型
手动光圈高分辨率 定焦镜头 自动光圈高分辨率 定焦镜头 手动光圈高分辨率变焦镜头
自动光圈高分辨率变焦镜头
镜头型号
EV04510MC
EV04510DC
镜头品牌
适用机型
百万像素高清机型
设备图片
4.5mm~10mm
4.5mm~10mm
光 圈(F)
80.48～37.18
80.48～37.18
尺 寸(mm)
φ32×45×40
φ32×45×40
φ32×45×41
φ32×45×41
前端网络摄像机选型： （4）标清红外网络高速球机（CCD型）
细介绍：
一. 产品说明 6915系列红外球摄像机它是普通球型高速云台技术和红外夜视技术的完美组合！它彻底解决了以往的普通球型云台摄像机需要***超低照度一体摄像机（独立外置红外光源）成本高，夜视效果差，球罩反光等一系列历史难题！球机***简便！监视范围大，无监控死角！可随意调整摄像头的方向和监视不同远近的物体，是普通红外摄像机和普通球型云台摄像机不可替代的优秀产品，是未来摄像机发展趋势所在！这款红外高速球型云台摄像机现已广泛用于：公园，学校，住宅小区，监狱，工厂，政府机关，火车站，汽车站等场所，是维护社会稳定，保护人民财产和生命安全的强有力的保障！是建设平安城市，构建和谐社会的首选！
技术参数 Specificatio :
二. 6915红外高速球性能特点
· 专利结构设计，LED灯隔离设计，内置加热、排风装置，彻底解决红外高温问题。
· 快装设计，采用安普(AMP)插座设计，***更方便，连接更可靠，工作稳定性强。
· 配置多角度LED灯，不同角度红外灯根据镜头可视角度变化进行自动智能调节，有效利用红外光源和延长使用寿命，完美解决透明罩起雾现象，可适应不同的气候环境。
· 原装进口超大功率红外灯，超长使用寿命，杜绝国产红外灯寿命较短的状况。
· 采用红外灯和摄像机隔离设计，在任何环境下摄像机都不会受到红外灯影响。
· 实现红外灯控制和一体机滤光片同步切换，达到完美的红外夜视效果。
· 灯罩采用外置全铝设计，优化的红外灯组合更是让灯光与景物远近挂勾，更合理地发挥光源作用。
· 采用恒流-恒压电路和PWM脉宽调制控制电路设计，保证红外灯能长时间稳定工作。
· 10级灯光分段控制，有效降低温度和和解决“手电筒”现象。
· 独立MCU红外控制系统，可灵活设置多种红外模式，可远程升级红外系统配置。
· 球体全部密封，有效避免元器件老化，防水等级达IP65等级。
三. 红外参数
红外高速球
DVS-PD6915C
DVS-PD6915
12颗大功率3W白光灯
12颗超大功率原装进口红外光源
驱动方式
光源恒流恒压驱动，PWM脉宽调制控制电路设计，工作稳定,不受温度影响,有效避免温升、灯管负温度特性、电流间的恶性循环
红外距离
可见白光灯
150米看清人的五官，250米发现距离
红外寿命
12颗原装进口超大功率白光灯
先进的加工工艺保证稳定可靠地长时间工作
原装进口国际大厂红外灯可24小时连续工作,累积工作10000小时红外的光强度衰减值不超过10%
元件本身采用大容量散热技术，射灯电路板背装专用散热片，配合强制风冷使产品的光转换效率提高15%以上，使寿命大大延长
白光灯是节能环保的新型绿色照明灯具，是一种可见光，属于冷光源，广泛用于道路监控工程中卡口摄像机摄取过往卡口的机动车牌号的辅助照明工具。
室外150米深夜无光实际效果
四. RDC系列红外高速球性能指标
电源 AC24V±10%/3A，50Hz
功率 ≤72W（含摄像机）
≤72W（含摄像机）
可视有效距离
60米白光
白光灯40mil=12颗
850nm红外 80mil=12颗
红外灯开启
0.01-0.02LUX
手动水平速度
0.01°～200°/ (1-63级随意设定)
手动垂直速度
0.01°～60°/s
预置位最大速度 350°/s
预置位精度 ±0.025°
旋转范围 水平0～360°连续旋转，垂直-2～90° 预置位 255个，数据断电记忆
预置点的停留时间
1-63级随意设定
自动扫描 10条 ，速度和方向可调。
自动巡航 9条 ，预置点滞留时间可调。
花样扫描
1条 (可选配4条)
守望位功能 具备多种模式选择 菜单功能 中英字符视频叠加菜单，NTSC或PAL制式输出可选(选配) 时钟功能 定时自动启动特定功能(选配) 报警功能 7路输入,1路输出(选配)
通讯方式 RS-485 ，全自动识别协议、波特率
通讯协议 TUOAN、PELCO P/D 、SAMSUNG等，支持3D定位（点击放大）
自动翻转
比例降速
防雷功能 电源接口4KV；通讯接口和视频接口3KV,带三级浪涌保护，可耐一定持续高压
工作环境
-30℃～+60℃（选配加热组件）＜90%RH
防护等级 符合IP66FCC CE及通过中国公安部测试标准，防暴（选配） 摄像机
兼容绝大部分一体化摄像机(可定制特定摄像机协议)
视频冻结
预置点调用过程中实现视频冻结(需摄像机支持)
全铝外壳, 防酸雨, 刚度高
自动温控范围
加热组件(选配)：自动控制0℃±5℃开启， 15℃±5℃关闭
浪涌（冲击）抗扰度
GB/T17626.5～1999 4级
***方式
多种***方式可根据应用环境进行选择（壁装、吊装、吸顶装等）
毛重/净重
6.8kg / 3.4kg
4.5. 分控中心设计
分控中心设置在各监控分厂的管理办公区，配置1台高性能服务器和1台大容量IP-San存储阵列。服务器***分控软件（包括流媒体服务、录像服务、客户端等软件模块），实现分控区各监控点的实时监看、存储和转发。IP-San存储阵列用于分控区所有视频流的保存。
本系统共设计有10个分控中心。
4.6. 总控中心设计
总控中心设置在信息中心机房或管理办公区，配置1台高性能服务器，服务器***总控软件（包括流媒体服务、目录服务、客户端等软件模块），实现对各分控区分控主机的统一管理，及各分控区监控点的实时监看和选择性存储和转发。IP-San存储阵列用于分控区所有视频流的保存。
总控中心暂不设置IP-SAN存储及电视墙显示，如后续有需要时可随时进行扩展和添加。
4.7. XXXX网络视频管理平台设计
网络视频监控平台是监控系统的核心，本系统监控平台采用HiCenter大型平台软件，可支持多服务器管理和多级联网。系统由目录服务、流媒体服务、录像服务、转发服务、客户端组成。其中，目录服务只能有一个，流媒体服务、录像服务、转发服务、客户端可以有多个。监控平台除了具备媒体浏览、控制、存储等业务功能外，同时具有系统用户管理、设备管理、控制管理、存储管理、调度管理、告警管理等系统管理功能，实现公司全网监控系统集中、统一管理。
具备如下管理模块：
1、数据库管理
? 存储监控系统的核心信息和部分业务信息，主要包括：用户信息、设备信息、系统参数、日志信息、业务告警信息、系统异常信息等非视音频信息。
2、中心管理
? 注册管理：设备注册验证，自动更新设备的IP地址，以及实现用户认证、鉴权和管理功能；
? 控制管理：处理用户对云镜的控制，完成设备的参数设置、重新启动、设备查询等服务；
? 告警管理：接受来自接入管理单元的告警信息，将告警信息分发给当前操作用户，以声、光或短消息等方式通知相关人员；支持客户端的告警联动设置，在条件成立时，完成告警联动功能；
? 调度管理：合理分配媒体转发单元负载，实现用户的视频请求；
? 系统管理：对设备及网络状态变化数据进行收集、存储和查询，分配管理媒体和存储资源，为业务终端和管理终端提供统一的访问接口。
3、接入管理
? 前端管理：前端网络摄像机接入管理服务；
? 告警管理：接入前端网络摄像机的状态和告警信息，传递给中心管理单元；
? 控制管理：中心管理单元下发控制命令给前端网络摄像机，实现云台、镜头的控制以及外部控制输出。
4、媒体存储
? 通过配置专业的IP-San存储设备，在中心平台实现辖区范围内媒体信息的长时间存储，具有存储文件查阅和集中回放的功能，便于用户调用历史媒体信息
在中心管理平台集中管理下，根据今后建设规模可以建设二级存储/转发平台进行辖区范围内媒体信息的转发和存储，实现媒体信息就近转发和存储。在用户需要查看相关媒体信息时，媒体转发单元将相应的媒体信息分发给各级监控中心。系统的媒体信息分发采用“即需即调”方式设计，有效地降低网络压力及媒体转发单元的负载，采用此种设计方案，系统具有极高的可靠性。
5、多媒体客户端
? 运行专业客户端软件，集中管理监控中心显示系统媒体信息输出方式，远程设置视频参数，远程控制云镜等服务。
系统采用模块化设计，根据系统建设规模及可靠性要求的不同，可以灵活设计系统的结构，通过合理匹配软件方案，能够充分发挥系统硬件的性能，为用户建设一套经济、高效的监控系统。
6、媒体转发
? 转发管理：在中心管理单元统一调度下，用户获取到媒体转发单元的地址，并告知要访问的现场监控点网络摄像机，媒体转发单元获取相应的媒体流，并且转发给用户。
? 分发管理：一路媒体流通过媒体转发单元可以被复制成多路媒体流，发送给不同的用户，实现多个用户同时访问同一路媒体流的需要，充分利用监控现场的媒体资源。
软件界面：
1、服务配置界面 2、系统设置界面
3、客户端软件界面
4、本地回放界面
5、远程回放界面
6、告警管理界面 7、电视墙管理界面
4.8. 录像信息是用户取证的主要来源，媒体存储是监控系统的重要功能之一，合理的媒体存储方案，能够提高监控信息的可靠性与安全性，并且能够有效地利用用户存储设备的投资。
本系统存储采用DigiOcean高性能IP-SAN专用存储设备（3U机架式，16/24个热插拔磁盘位，1个主机SAS接口，冗余电源，冗余风扇），单台IP-SAN最大可配置16/24块1TB/SATA 7200rpm 企业级带托架硬盘，确保存储数据的高安全性和可靠性。
高性价比、高可靠性、简单易用的统一IP监控存储平台（IP-SAN/NAS）
理想的IP监控存储平台
DVS产品系列是专门为大型监控系统中多媒体数据集中存储而设计的统一IP存储设备。结合多年的产品研发及行业应用经验DigiOcea VS产品能够完全满足监控存储运行环境较差，业务连续性要求高，使用和维护简便，成本低廉的要求，并通过对NFS、CIFS、HTTP、iSCSI等协议的支持，实现了用户无间断地访问IP-SAN和NAS共享数据。
高性能和扩展性
DVS产品系列能够灵活的满足从区域到分中心到主中心的多级别监控数据存储需求。单一设备可以平滑的提供从100MB到1000MB的实际写读带宽和从8TB到128TB的裸存储容量，能够满足用户各种配置需求。
高数据安全性和可靠性
作为安防数据的集中存储设备，在满足使用要求的同时还要保证电信级别的业务连续性和数据安全性。DigiOcea VS产品系列通过高硬件冗余设计，高度可靠的阵列控制模块和完善的用户配置、使用界面，能够最大限度的减少用户的计划外宕机和数据丢失。
简单易用、方便的集中管理
DVS系列提供基于Web的中文图形管理界面，与平台无关的HTTP协议保证了用户可以在任何支持Web浏览器的平台上对监控系统中任何一台DVS产品进行集中管理。
向导式的操作界面可以让非专业技术人员也能轻松完成从RAID的创建、创建文件系统、在线扩充分区到映射目录等功能，并对监控使用中的设备维护也提供了向导式的操作流程，能够最大限度的减少用户对人员的专业要求和误操作。
标准的SNMP接口，可以让监控平台厂商轻松实现统一网管，大大降低监控系统的维护成本。
产品系列先进特性
l 采用全64位软硬件架构
l 64位文件系统HPA支持可达PB的大文件和大文件系统
l 使用对称多处理技术提高性能
l 使用Kernel Thread服务进程，文件拷贝时间大大减少
l 多种RAID保护机制，包括：0、1、5、6、10，Hot are
l 支持多链路冗余和聚集（即Trunking技术）和网络适配器高可用冗余技术
l 独立SAS/SATA磁盘通道保证I/O传输的高速度
l 广泛支持各种文件共享协议、文件操作系统和主机平台
产品规格
Sony感红外日夜转换型一体机
球机参数
旋转速度： 水平控制速度6°-15°/秒,垂直控制速度6°-15°/秒
预置位： 64个预置位,预置位精度小于0.05度
结构尺寸： 7寸球
视频制式
PAL或NTSC
视频扫描
海思Hi3512
最大图像分辨率
704*576(PAL制），704*480（N制）
视频帧率
PAL制：1-25帧/秒，N制：1-30帧/秒
视频压缩码率
32K ～16M 可设
音频压缩格式
视频压缩格式
H.264 Mai Profile@Level 3.0 / MJPEG可选
语音对讲输入
1路，MIC接口
音频输出
1路，线性输出
字幕叠加
支持通道名、日期时间、码流信息叠加，叠加位置用户可调
控制接口
1个RS485接口
报警输入
1路开关量输入，常开常闭可设
报警输出
1路开关量输出，120VAC 1A/24VDC 1A
邮件报警
FTP协议
RTSP协议
手机监看
支持Window Mobile、Symbian、iPhone平台智能手机监看
防护等级
符合IP66标准
输入电压
DC15V/4.0A
设备功率
设备尺寸
Φ224mm * 312mm 增加
注意：由于所有视频数据是24小时连续写入，因此在选择磁阵时不仅要参考磁阵的容量，还要参考磁阵的最大读写带宽能力，并合理分配磁阵的写带宽和读带宽，才能保证视频流畅的存储和流畅的调看历史图像。
系统支持分布式部署，网络、数据处理支持负载均衡部署且可扩展，系统各组成部分应支持平滑扩容；当需要扩容前端监控点时，只需增加相应的硬件设备（如服务器、存储磁阵），存储阵列按照一期工程的视频路数来配置硬盘，后续扩容时再进行增加。
4.9. 平台互联互通设计
（1）一般情况下，有直接隶属关系的监控中心，上级中心应能调用下级中心的图像，即一级监控中心可调用所属二、三级监控中心的图像信息；二级监控中心可调用所属三级监控中心的图像信息。
（2）没有直接隶属关系的监控中心之间，要求接入或传输图像信息时，应经共同的上级主管部门批准或按预先的约定进行图像信息的接入或传输。
（3）发生重特大案件、事件或公安业务工作急需时，应根据最高一级监控中心的指令，打破隶属关系或区域界限，实施相应图像信息的接入或调用。
4.10. 4.10.1. 自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球每年因雷击造***员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。
雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。
雷击造成的危害主要有四种：
（1） 直击雷：带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。
（2） 雷电波侵入：电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。
（3） 感应过电压：雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针）、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
（4） 地电位反击：如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害电子设备。同时，在未实行等电位连接的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花放电的危险。
定义一个地区的雷电强度，是以雷暴日Td来计算的。
雷暴日：在一个地区，在一天内只要听到一个雷声，就算一个雷暴日。
雷电强度的划分：Td≤15天——少雷区，Td≥40天——多雷区，Td≥90天——强雷区。
XXXX股份目前最多一年有约40个雷暴日，部分地区可以算是多雷区，因此在建设城市水库安全视频监控系统时，必须要考虑到系统设备的防雷问题。在《湖北省共享平台建设方案》也规范了系统防雷所需达到的要求。
4.10.2. 1、高风险防护对象的安全防范系统的电源系统、信号传输线路、天线馈线以及进入监控室的架空电缆入室端均应采取防雷电感应过电压、过电流的保护措施；
2、安全防范系统的电源线、信号线经过不同防雷区的界面处，宜***电涌保护器；系统的重要设备应***电涌保护器。电涌保护器接地端和防雷接地装置应作等电位连接。等电位连接带应采用铜质线，其截面积应不少于16mm?；
3、系统应等电位接地。接地装置应满足系统抗干扰和电气安全的双重要求，并不得与强电的电网零线短接或混接。系统单独接地时，接地电阻不大于4Ω，接地导线截面积应不大于25mm2；
4、室外装置和线路的防雷和接地设计应结合建筑物防雷要求统一考虑，并符合有关国家标准、行业标准的要求。远端摄像机可就近供电，但设备应设置电源开关、浪涌抑制器、熔断器和稳压等保护装置；
5、系统集成选择的设备应有防雷击措施和设计，选用的设备应符合电子设备的雷电防护要求；
6、系统的接地，宜采用一点接地方式。接地母线应采用铜质线。接地线不得形成封闭回路，不得与强电的电网零线短接或混接；
7、系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω；采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω；
8、光缆传输系统中，各监控点的光端机外壳应接地，且宜与分监控点统一联接接地。光缆加强芯、架空光缆接续护套应接地；
9、进入监控室的架空电缆入室端和摄像机装于旷野、塔顶或高于附近建筑物的电缆端，应设置避雷保护装置， 架空电缆吊线的两端和架空电缆线路中的金属管道应接地；
10、系统的防雷接地与安全防护设计应符合现行国家标准《工业企业通信接地设计规范》、《建筑物防雷设计规范》和《30MHz～1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》的规定。
4.10.3. 为了保证整个系统的安全，进行合理的系统防雷设计非常重要。雷击防护主要通过屏蔽、雷击浪涌能量泄放和设备之间的均压等电位连接来实现，设备***位置的选择、线缆的布防方式、接地方式和设备端口的防护能力都会影响到整个设备的雷击防护能力。
多媒体集中监控系统通常由前端网络摄像机、各级监控中心和传输网络三部分组成。从设备***的位置来看，又分为室内***设备和室外***设备两部分，其中室外***设备主要是前端网络摄像机，其他设备基本***在室内。
对于室内***的设备，要求设备所在的建筑物必须符合GB50343－2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的要求，建筑物的防雷接地电阻必须小于4欧姆。室内设备防雷系统设计时应当遵循如下原则：
? 室内***设备间互联信号电缆应尽量布置于大楼中间位置，垂直布线时应尽量远离大楼立柱特别是大楼四角的立柱（最好相距在5m以上）；
? 信号电缆布线时，交流电源线和直流信号线必须分开布设；
? 所有室内***设备的金属外壳应通过专用接地电缆妥善接到机房的保护地排上，对于用电量小于16A的设备，采用4mm2黄绿色电缆接地；对于金属机架，采用16mm2以上黄绿色电缆接地；
? 室内***设备的交直流电源端口浪涌防护能力应当大于3000V，信号端口浪涌防护能力应大于2000V。如果无法满足上述要求，设备之间互联电缆长度大于50米时，应当加装信号线防雷器，防雷器的浪涌防护能力应当大于5KA。
对于室外***的设备，***位置必须选择在防直击雷区域内。***时，应当满足如下指标：
? 网络摄像机信号端口的浪涌防护能力大于1000V、电源端口的浪涌防护能力大于2000V；
? 网络摄像机供电电源前端加装电源防雷器，防雷器浪涌防护能力20KA；
? 网络摄像机网络端口前加装信号防雷器，信号防雷器浪涌防护能力5KA；
? 防雷器应***在室外防雷箱之中，防雷箱与相邻通信机房的保护地排之间通过16mm2专用保护地线互联；
? 网络摄像机与通信机房互联的电源、信号、保护地线应埋地布线，所布线缆埋地深度应当在50cm以上；如果必须架空布放电缆时，上述电缆应穿镀锌铁管后架设，应保证镀锌铁管的电气良好导通，镀锌铁管的两端应通过焊接方式连接到保护地；
? 用于固定摄像机的立杆、防雷器的机箱、网络摄像机金属外壳接保护地；
? 所有电缆从金属立杆的内部布设，以便于电磁屏蔽；
? 网络电缆引入通信机房时，必须在入口处***信号线防雷器，防雷器的浪涌防护能力5KA；如果是***外线，可不***防雷器。
接地系统设计示意图
系统应在每年的雷雨季节到来之前进行一次全面的维护。
4.11. 4.11.1. ? 环境清洁、无尘，防止任何腐蚀性气体、废气的侵入，机房内不允许水、气管道通过，空气调节设备应能满足设备正常运行的温度与湿度要求。
? 温 度：＋15 ℃～ 30 ℃，最佳22℃；
? 湿 度：40％ ～ 60％，最佳55％；
? 机房附近无线电杂波干扰应低于0.5V/M(f=14kHz ～ 1GHz)；
? 防尘要求：严密防尘；
? 噪声：室内噪声≤70分贝；
? 照明采光：应避免阳光直射，以防止长期照射引起电路板等元件老化变形，平均照度为300～450LX，无眩光；
? 大气压要求：1.08×105至5.1×104pa（-500mm至+500mm）；
? 空气污染要求：机房内无腐蚀性气体及烟雾，机房内禁止抽烟。
4.11.2. ? 施工现场应有性能良好的消防器材。
? 机房内不同电压的电源插座，应有明显标志。
? 机房内严禁存放易燃、易爆等危险物品。
? 楼板预留孔洞应配有安全盖板。
? 机房的耐火等级不应低于二级，建筑物所用材料应采用符合上述要求的耐燃或阻燃材料。
? 消火栓不应放在生产房间内，应放在明显易于取用的地方。机房内严禁使用自动水喷洒装置。
? 机房构造应满足相关抗震设防要求。 5. 各单位详细监控说明及列表
各单位监控点类别有：安全防范监控、生产安全监控、高危工作岗位、车辆监控和展示类等五类。
安全防范监控类监控点主要是指以贵重物品防盗、重要仪器防盗等主要目的的监控；主要分布在一、二、三、冷加工厂、装备厂；根据现场监控要求，在镜头监控范围内以能识别人脸为要求，详见具体设计点表。
生产安全监控类监控点主要是指在生产过程中的以安全操作为主要目的的监控；主要分布在一、二、三、冷加工厂、装备厂、动力厂；根据现场监控要求，在镜头监控范围内以能识别人脸与行为举动为要求，详见具体设计点表。
高危工作岗位监控类是指对在高温、高压、高粉尘、高噪音的工作岗位为主要目的的监控；主要分布在铸造厂、动力厂；根据现场监控要求，在镜头监控范围内以能识别人脸和整个区域图像为要求，详见具体设计点表。
车辆监控类，以车牌监控为目的的监控点；主要分布在厂区出入大门、主要交通道路等；根据现场监控要求能分辨车牌号码，详见具体设计点表。
展示类摄像机需要高清晰的图像进行车间图像展示。
各单位详细监控列表见《XXXX集团监控系统设备配置表》
6. 方案
6.1. 6.1.1. 一般要求监视目标的环境最低照度应高于摄像机要求最低照度的10倍以上，零照度环境下必须采用红外光源或其他光源。
镜头的焦距应根据视场大小和镜头与监视目标的距离确定，并按下式计算：
式中F——焦距（mm）；
A——象场高（mm）；
L——物距（mm）；
H——视场高（mm）。
摄取固定监视目标时，可选用定焦距镜头；当视距较小而视角较大时，可选用广角镜头；当视距较大时，可选用望远镜头；当需要改变监视目标的观察视角或视角范围较大时，宜选用变焦距镜头。
应根据监视目标的照度选择不同灵敏度的摄像机。监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。
6.1.2. 摄像机的设计位置、摄像方向及照明条件应符合下列规定：
1、摄像机宜***在监视目标附近不易受外界损伤的地方，***位置不应影响现场设备运行和人员正常活动。***的高度，室内宜距地面2.5～5m；室外应距地面3.5～10m，并不得低于3.5m。
2、电梯厢内的摄像机应***在电梯厢顶部、电梯操作器的对角处，并应能监视电梯厢内全景。
3、摄像机镜头应避免强光直射，保证摄像管靶面不受损伤。镜头视场内，不得有遮挡监视目标的物体。
4、摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，并应避免逆光***；当需要逆光***时，应降低监视区域的对比度。
1. 图6-1 摄像机***效果示例图
6.1.3. (粗、细、防水焊缝、接口等)
立杆的工艺要求如下：
立杆的制造工艺、及***工艺，主要有如下几个方面需特别注意：
1、a、b、c、d处需要密封焊接；
2、c 处的螺丝需用不锈钢材质的；
3、c 和e 的连接处需用橡胶密封垫，加以作防水处理；
4、e和f处防水胶要加入连接处内部，不只是涂在连接处外表面，而且先要在螺杆上缠绕所配的生料带做防水处理。
立杆主要有如下几种尺寸，以下高度样式仅供参考。实际高度按合同配置要求调整。
1、无挑臂，***壁挂球机的3米立杆设计图。
2、******机的3米立杆设计图。
3、***吊装球机的3米立杆设计图。
6.1.4. 6.1.5. 1、地锚、地笼的尺寸
2、地锚、地笼的效果图
6.1.6. 摄像机摄像工作需要现场有一定的亮度，以保证摄像效果。应根据所配置的摄像机的灵敏度配置不同的附助照明方式，只有感光录敏度0.01LUX的摄像机可以利用星光或路灯等其它微弱光源摄像。监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。
6.2. 开关信号分为有源、无源两种，以电压、电流的有无来判定信号状态的是有源开关信号，以继电器或其他开关的通断来确定信号状态为无源开关信号。
开关信号的来源一般包括：
? 电压、电流的有无。
? 各类设备的继电器开关触点输出。
? 三极管等电子器件的通断状态输出。
? 熔断器通断状态等。
以上所要监控的内容及其数据采集方法，我们采用相应的采集设备或多媒体接入设备。
开关控制输出：
? 小容量开关控制输出，与其它中间控制设备配合对外围设备进行控制。
6.3. 监控设备的***一方面要考虑与用户原有设备协调，另一方面要有利于系统布线。
? 就近***：监控现场大多是强电磁干扰环境，传感器、变送器应尽量靠近原始测量点，以提高测量精度和安全性；
? 隐蔽***：传感器、变送器除被测部分外，应尽量利用机柜或防护箱***；
? 尽量减少对用户设备的改动。
6.4. 多媒体集中监控系统是系统集成项目，由前端视频信号采集(摄像机和采集模块)、传输、控制、网管和显示4部分组成，系统选用的各种配套设备的性能及技术要求应协调一致。
工程中可根据不同的系统的技术和功能设计四个部分的实现方式和方法。
? 根据系统的技术和功能要求，确定系统组成及设备配置；
? 根据建筑平面或实地勘察，确定摄像机和其它设备的设置地点和***方式；
? 根据监视目标、环境的条件和视频质量要求，确定摄像机类型及防护措施和供电方式、光照需求；
? 根据视频信号传输距离、环境干扰、施工难度、现有的环境条件、工程和维护成本综合考虑，选择性价比最优的传输方案；
? 根据用户对监控系统的定位，设计监控中心场所管理等级和防范措施、视频信号的控制切换方式、告警处理方式；
? 根据用户对监控系统的定位，设计网管，包括显示方式、回放方式、视频质量等级、视频存储时长。
6.5. ? 1、多媒体监控设备供电具有多样化，远端设备可适应直流－48V或交流220V电源供电，中心网管设备交流220V供电，电源要求为稳频稳压不间断电源。
? 稳态电压偏移不大于±2%；
? 稳态频率偏移不大于±0.2HZ；
? 电压波形畸变率不大于5%。
? 2、电源安全要求 电源应具有防雷和防漏电措施，具有安全接地
? 3、多媒接入系统如果集成于安全防范工程之一部分，要求监控中心必须设置专用不间断电源配电箱。
? 4、摄像机宜采用集中供电；当供电线(DC12V或AC24V)与控制线合用多芯线时，多芯线与电缆可一起敷设。
6.6. 6.6.1. 1、传输电缆、光缆、网线的选择应满足衰减、带宽、屏蔽、防干扰、弯曲、强度、防潮等方面的要求。
2、电缆、光缆的应根据布设的环境和方式(如直埋、管道地沟、架空、室内、水下)不同而选择不同护套材料的电缆、光缆。
6.6.2. 1、电缆、光缆、网线传输线路路由的设计和敷设，应满足下列要求：
2、路由应短捷、安全可靠、施工维护方便；
3、应避开恶劣环境条件或易使管线损伤的地段；
4、与其它管线等障碍物不宜交叉跨越。
5、室外传输线路的敷设，应符合下列要求：
? 当采用通信管道（含隧道、槽道）敷设时，不宜与通信电缆共管孔；
? 当电缆与其它线路共沟（隧道）敷设时，其最小间距应符合下表的规定；
电缆与其它线路共沟（隧道）的最小距离（m）
6、当采用架空电缆与其它线路共杆架设时，其两线间最小垂直间距应符合下表的规定；
电缆与其它线路共杆架设的最小垂直距离（m）
7、当线路敷设经过建筑物时，可采用沿墙敷设方式；
8、室内的电缆、控制线的敷设宜设置地槽；当属室内已有走线桥架或室内不宜设置地槽时，也可敷设在电缆架槽、电缆走道、墙上槽板内，或采用活动地板；
9、在任何情况下都不允许将屏蔽线做信号线；
10、所布线缆必须用套管加以保护，如PVC管、PVC线槽、金属软管、蛇形软管、绕线管等；
11、所有线缆必须加标签；
12、线路敷设应符合现行国家标准《工业企业通信设计规范》的规定。
6.7. 标准
工程设计必须按照安全防范工程技术规范、民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198－94、 lt lt;视频安防监控系统要求(2004-12-19)的相关规定，多媒体集中监控系统的软硬件设备的功能、性能、接口、结构符合国家的相关标准。 评论这张
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{/list} 书 名: 网络管理员教程
作 者：严体华，张凡
出版时间： 2009-8-1
: 9787302206460
开本： 16开
定价: 52.00元
内容简介
本书按照全国
（水平）考试要求编写，内容紧扣《网络管理员考试大纲》。全书共分8章，分别对计算机网络基本概念、互联网及其应用、局域网技术与综合布线、
、应用服务器配置、Web网站建设、网络安全和网络管理进行了系统讲解。
本书层次清晰、内容丰富、注重理论与实践相结合，力求反映
的最新发展，既可作为网络管理员资格考试的教材，也可作为各类网络与
培训的教材。
图书目录
第1章
1.1
1.1.1 数据通信的基本概念
1.1.2 数据传输
1.1.3 数据编码
1.1.4
1.1.5
1.2 计算机网络简介
1.2.1 计算机网络的概念
1.2.2 计算机网络的分类
1.2.3 计算机网络的构成
1.3 计算机网络硬件
1.3.1 计算机网络传输媒体
1.3.2 计算机网络互连设备
1.3.3 计算机
1.4
1.4.1
1.4.2 TCP/IP协议
1.4.3 IP地址
1.4.4 域名地址
1.4.5 IPv6简介
第2章 互联网及其应用
2.1 互联网入门
2.1.1 互联网简介
2.1.2 我国的互联网
2.1.3 接入互联网的方法
2.2 WWW基本应用
2.2.1 WWW的概念
2.2.2 利用IE浏览Web网页
2.2.3 WWW搜索引擎
2.2.4 利用WWW服务下载文件
2.2.5 设置IE的WWW浏览环境
2.3
2.3.1
的基本概念
2.3.2 在线收发电子邮件
2.3.3 利用Outlook Expre 处理电子邮件
2.4
2.4.1 FTP基本概念
2.4.2 FTP客户程序
2.4.3 FTP客户程序FTP.exe
2.4.4 FTP客户程序Cute FTP
2.5 其他互联网应用
2.5.1 BBS
2.5.2
2.5.3 IP Phone
2.5.4 网络娱乐
2.5.5 虚拟现实
2.5.6 电子商务
2.5.7 电子政务
第3章 局域网技术与综合布线
3.1 局域网基础
3.1.1 局域网参考模型
3.1.2
3.1.3 局域网
3.1.4 无线局域网简介
3.2 以太网
3.2.1 以太网简介
3.2.2 以太网综述
3.2.3 以太网技术基础
3.2.4
3.3 交换机与
的基本配置
3.3.1 交换机的基本配置
3.3.2 配置和管理VLAN
3.3.3 路由器
3.3.4 路由器的配置
3.3.5 配置路由协议
3.4 综合布线
3.4.1
3.4.2 综合布线系统设计
3.4.3 综合布线系统的性能指标及测试
第4章 网络操作系统
4.1 网络操作系统概述
4.1.1 什么是网络操作系统
4.1.2 网络操作系统的结构
4.1.3 常见的网络操作系统
4.2 Windows Server 2003的***与配置
4.2.1 Windows Server 2003及其特点
4.2.2 Windows Server 2003的***
4.2.3 Windows Server 2003的基本配置
4.2.4 终端服务配置
4.2.5 远程管理
4.3 Red Flag Server 4.0
4.3.1
4.3.2 Red Flag Server 4.0的***
4.3.3 Red Flag Server 4.0的使用
第5章 Windows Server 2003应用服务器的配置
5.1 IIS服务器的配置
5.1.1 IIS服务器的基本概念
5.1.2 ***IIS服务
5.1.3 Web服务器的配置
5.1.4
5.2
5.2.1 DNS服务器基础
5.2.2 ***DNS服务器
5.2.3 创建区域
5.2.4 配置区域属性
5.2.5 添加资源记录
5.2.6 配置0NS
5.3
5.3.1 DHCP简介
5.3.2 ***DHCP服务
5.3.3 创建DHCP作用域
5.3.4 设置DHCP客户端
5.3.5 备份、还原DHCP服务器配置信息
5.4 活动目录和管理域
5.4.1 Active Directory概论
5.4.2 ***活动目录
5.4.3 Active Directory的备份
5.5
5.5.1 电子邮件服务器的***
5.5.2 邮箱存储位置设置
5.5.3 域管理
5.5.4 邮箱管理
5.6
第6章 Web网站建设
6.1 使用HTML制作网页
6.1.1 HTML简介
6.1.2 HTML常用元素
6.2 网页制作工具
6.2.1 Flash简介
6.2.2 Fireworks简介
6.2.3 Dreamweaver简介
6.2.4 Photoshop简介
6.3 动态网页的制作
6.3.1 ASP
6.3.2 ISP
6.3.3 PHP
6.3.4 AD0数据库编程
6.4 XML简介
6.5 Web网站创建与维护
6.5.1 Web网站的创建
6.5.2 Web网站的维护
6.6 使用HTML与ASP编程实例
6.6.1 实例一
6.6.2 实例二
第7章 网络安全
7.1
7.1.1 网络安全基本概念
7.1.2 黑客的攻击手段
7.1.3
评估标准
7.2
7.2.1 防火墙简介
7.2.2 防火墙基本分类及实现原理
7.2.3
***、配置基础
7.2.4 防火墙系统***、配置实例
7.3 入侵检测
7.3.1
7.3.2 入侵检测系统基本原理
7.3.3 入侵防护系统
7.4 漏洞扫描
7.4.1 漏洞扫描系统简介
7.4.2 漏洞扫描系统基本原理
7.4.3 漏洞处理策略
7.5 网络防病毒系统
7.5.1 计算机病毒简介
7.5.2
7.5.3 基于网络的防病毒系统
7.6 其他网络安全措施
7.6.1 物理安全
7.6.2 电磁泄密及防护
7.6.3
7.6.4 CA认证中心建设 第8章 网络管理
8.1 网络管理简介
8.1.1 网络管理概述
8.1.2 网络管理的模型
8.1.3
8.1.4 网络管理标准
8.2
8.2.1 SNMP概述
8.2.2 管理信息库
8.2.3 SNMP操作
8.3 网络管理工具
8.3.1 Cisco Works for Windows
8.3.2 HP Open View
8.3.3 IBM Tivoli Ne Wiew
8.3.4 Sun Net Manager
8.4 基于Windows的网络管理
8.4.1 Microsoft
8.4.2 SNMP服务执行
8.4.3 Windows下SNMP服务的***与配置
8.4.4 测试Windows SNMP服务
8.5
的新发展
8.5.1 网络管理技术的发展趋势
8.5.2 基于Web的网络管理
8.5.3 基于CORBA技术的网络管理
8.5.4 基于主动网的网络管理
8.5.5 TMN网络管理体系的发展
8.5.6 智能化的网络管理
图书信息
书 名: 网络管理员
作 者：全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试办公室
出版社：
出版时间： 2010年5月1日
ISBN: 9787040285994
开本： 16开
定价: 60.00元
内容简介
《网络管理员教程》是全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试教学用书。内容紧紧围绕《
大纲与培训指南》（2009版），对网络管理员考试中所涉及的相关内容进行具体讲解。全书共分为11章，分别对数据通信基础、
、网络接入技术与因特网应用、小型
的构建、交换机与路由器的基本配置、小型计算机局域网服务器配置、网页制作、web网站的建立、管理与维护、网络安全基础知识、网络管理基础知识，以及标准化与信息化基础知识进行系统讲解和实例分析，并在最后给出局域网组建、管理与维护综合实训。
《网络管理员教程》兼顾基础、突出实用、层次清晰、内容丰富，注重理论与实践相结合，力求反映计算机网络技术的最新发展动态，既可以作为网络管理员考试的教学用书，也可以作为通信工程、
等专业相关课程的教材或教学参考书，同时也可供
技术人员及管理人员自学使用。
图书目录
第1章 数据通信基础
1．1 数据通信基本概念
1．1．1 数据信号
1．1．2 信道
1．1．3 数据通信模型
1．1．4
1．2 数据传输
1．2．1 传输模式与同步技术
1．2．2 数据传输方式
1．2．3 数据传输形式
1．2．4 差错控制
1．2．5
1．3 数据编码
1．3．1 数字数据转换为模拟信号
1．3．2 模拟数据转换为数字信号
1．3．3 数字数据的数字信号编码
1．4 多路复用技术
1．4．1
1．4．2
1．4．3
1．4．4 码分多址
1．4．5 空分多址
1．5 数据交换技术
1．5．1 电路交换
1．5．2 报文交换
1．5．3 分组交换
1．5．4 信元交换
1．6 传输介质
1．6．1 双绞线
1．6．2 同轴电缆
1．6．3 光纤
1．6．4
1．7 试题分析
1．8 模拟训练
第2章 计算机网络基础
2．1 计算机网络的基本概念
2．1．1 计算机网络的概念
2．1．2 计算机网络的分类
2．1．3 计算机网络的构成
2．2 计算机
2．2．1 计算机网络协议
2．2．2
的结构及功能
2．2．3 TCP/IP协议
2．2．4 IP地址
2．2．5 网络互连设备
2．3 局域网技术基础
2．3．1 EEE802参考模型
2．3．2 局域网拓扑结构
2．3．3 局域网
技术CSMA/CD
2．3．4 以太网技术基础及IEEE802．3帧结构
2．3．5 以太网的分类及性能特点
2．3．6 无线局域网
2．4 网络新技术
2．4．1 IPv6
2．4．2 3G
2．5 IP地址规划与子网划分案例
2．5．1 IP地址规划及子网划分需求
2．5．2 IP地址规划分析
2．5．3 子网划分
2．5．4 案例小结
2．6 试题分析
2.7 模拟训练
第3章 网络接入技术与因特网应胃
3．1 因特网应用基础知识
3．1．2
3．2 接入网技术
3．2．1 接入网概述
3．2．6 移动通信
3．2．7 其他网络接入技术简介
3．3 因特网应用
3．3．1 WWW应用
3．3．2 电子邮件
3．3．3
3．3．4
3．3．5 远程终端协议Telnet
3．3．6 电子商务
3．3．7 电子政务
3．4 试题分析
3．5 模拟训练
第4章 小型计算机局域网的构建
4．1 网络规划
4．1．1
4．1．2 网络系统方案设计阶段
4．1．3 分层设计方法
4．2 组网技术选择
4．2．1 局域网技术选择
4．2．2
4．3 组网设备选择及部署
4．3．1 组网设备选择
4．3．2 交换机的部署
4．4
4．4．1
4．4．2 综合布线系统设计
4．4．3
和测试指标
4．5 应用案例分析
4．6 试题分析
4．7 模拟训练
第5章 交换机与路由器的基本配置
5．1 交换机的基本配置
5．1．1 访问交换机的方法
5．1．2 采用命令行接口访问交换机
5．1．3 采用Web方式访问交换机
5．2 VLAN的配置
5．2．1 VLAN概述
5．2．2
5．2．3 VLAN的配置
5．3 路由器的基本配置
5．3．1 路由器的配置模式
5．3．2 路由器的基本配置命令
5．4 路由协议配置
5．4．1 静态路由配置
5．4．2
5．4．3 动态路由协议的配置
5．5 试题分析
5．6 模拟训练
第6章 小型计算机局域网服务器配置
6．1 网络操作系统基础知识
6．1．1 网络操作系统概述
6．1．2 Windows Server2003的***、配置和基本应用
6．1．3
的***和配置
6．1．4 Linux操作命令
6．2 Web服务器的配置和维护
6．2．1 WWW服务的基本原理
6．2．2 ***和使用Windows web服务器
6．3 DNS服务器的配置和维护
6．3．1 DNS服务的基本原理
6．3．2 ***和使用Windows DNS服备器
6．4
器的配置和维护
6．4．1 电子邮件服务的基本原理
6．4．2 电子邮件的相关协议
6．4．3 ***和使用windows SMTP服务器
6．5 FTP服务器的配置和维护
6．5．1 FTP服务的基本原理
6．5．2 ***和使用Windows FTP服务器
6．6 代理服务器的配置和维护
6．6．1 代理服务器的基本原理
6．6．2 ***和使用windows代理服务器
6．7 DHCP服务器的配置和维护
6．7．1 DHCP服务器的基本原理
6．7．2 ***和使用Windows DHCP服务器
6．8 试题分析
6．9 模拟训练
第7章 网页制作、web网站的建立、管理与维护
7．1
基础知识
7．1．1 www的概念及应用
7．1．2 主页和超链接的概念及应用
7．2
7．2．1 HTML的基本语法
7．2．2 HTML举例
7．3 常用网页设计工具
7．3．1 Dreamweaver
7．3．2 Flash
7．3．3 Photoshop
7．3．4 Fireworks
7．4 动态网页设计
7．4．1
7．4．2 JSP动态网页编程技术
7．4．3 ADO的概念和使用
7．5 Web网站的创建、管理与维护
7．5．1 网站的创建
7．5．2 网站的管理和维护
7．6 试题分析
7．7 模拟训练
第8章 网络安全基础知识
8．1 网络安全基础
8．1．1 网络安全基本概念
8．1．2 网络安全威胁
8．1．3 黑客与
8．1．4 网络安全控制技术
8．1．5 可信计算机系统评估准则
8．2 加密、认证、
等安全技术
8．2．1 DES和RSA的基本概念
8．2．2 认证
8．2．3 数字签名
8．2．4 安全电子邮件
8．2．5 HTPS
8．3 防火墙基本原理
8．3．1
8．3．2 数据包过滤
8．3．3 代理服务
8．3．4 防火墙的类型
8．3．5 防火墙体系结构
8．3．6 防火墙的策略分析
8．4 入侵检测系统的功能和基本原理
8．4．1 网络攻击步骤分析
8．4．2 入侵检测的基本模型
8．4．3 入侵检测体系结构和方法
8．4．4 K侵检测策略分析
8．5 漏洞扫描系统的功能和基本原理
8．5．1
8．5．2 漏洞检测技术分类
8．5．3 实用漏洞检测系统
8．5．4 漏洞处理策略分析
8.6 网络防病毒系统和功能的基本原理
8．6．1 计算机病毒工作原理
8．6．2 常见计算机病毒现象分析
8．6．3 计算机病毒的特征
8．6．4 计算机病毒分类
8．6．5 网络病毒
8．6．6 恶意代码
8．6．7 病毒防范技术
8．6．8 常见病毒处理方式
8．7 CA中心建设的概念和基本原理
8．7．1
8．7．2 数字***
8．7．3
8．8 网络灾害与应急处理
8．8．1 网络系统风险评估
8．8．2 网络容灾系统
8．8．3 网络应急处理技术
8．9 Windows 2003服务器安全机制
8．9．1 Windows Server 2003账户保护安全机制
8．9．2 Windows Server 2003系统监控安全机制
8．9．3 使用Windows Server 2003安全配置向导
8．10 试题分析
8．11 模拟训练
第9章 网络管理基础知识
9．1 网络管理的基本概念
9．1．1 网络管理的概念
9．1．2 网络管理功能领域
9．1．3 网络管理体系结构
9．1．4 网络管理标准
9．2 简单网络管理协议SNMP
9．2．1 SNMP概述
9．2．2 管理信息库
9．2．3 SNMP操作
9．2．4 RMON规范
9．3 网络管理应用案例分析
9．3．1 网络管理需求分析
9．3．2 选择
9．3．3 网络管理系统平台
9．3．4 网络管理应用案例
9．4 简单网络故障的分析、定位、诊断和排除
9．4．1 网络故障检测方法
9．4．2 常见网络故障和案例分析
9．4．3 网络管理基本命令
9．4．4 小型网络的维护策略、计划和实施
9．4．5 网络系统性能分析与评估
9．5 数据备份和
9．5．1 数据备份需求分析
9．5．2 数据备份技术
9．5．3 数据备份和数据恢复案例分析
9．6 试题分析
9．7 模拟训练
第10章 标准化与信息化基础知识
10．1 标准化基础知识
10．1．1 标准化的基本概念
10．1．2 标准的分类
10．1．3 标准化组织
10．1．4 标准的代号和编号
10．1．5
10．1．6
10．2 信息化基础知识
10．2．1 信息化的概念
10．2．2 全球信息化、国家信息化和企业信息化
10．3 知识产权基础知识
10．3．1 知识产权的概念和特征
10．3．2 知识产权的分类
10．3．3
10．3．4 专利权
10．3．5 商业秘密权
10．3．6 商标权
10．4 试题分析
10．5 模拟训练
第1l章 局域网组建、管理与维护综合实训
11．1 园区网需求分析
11．1．1 园区网络建设目标
11．1．2 网络设计步骤
11．1．3 网络设计需求
11．2 园区网络总体设计方案
11．2．1 确定组网技术和园区
11．2．2 网络总体系统结构
11．3 详细设计方案
11．3．1 核心模块及广域网接入模块
11．3．2 网络设备选型
11．4 综合布线
11．5 局域网配置
11．5．1 IP地址规划与子网划分
11．5．2 局域网路由配置与管理
11．6 应用服务器
11．7 服务器的基本配置与管理
11．8 局域网的安全设置与管理
11．8．1 局域网安全
11．8．2
11．8．3 局域网运行管理与维护
11．9 模拟训练
附录1 本书中出现的缩略词索引
附录2 模拟训练参考***
参考文献
图书信息
书名:网络管理员教程(全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试指定用书)
ISBN:730208898
作者:张国鸣/曲振英/严体华
出版社:清华大学出版社
定价:46
页数:0
出版日期:2004-7-1
版次:
开本:16开
包装:
简介:编者在撰写本书时紧扣《网络管理员考试大纲》，对考生需掌握的内容进行了全面、深入阐述。全书共分八章，对计算机网络基本概念、互联网及其应用、局域网技术与综合布线、网络操作系统、应用服务器配置、Web网站建设、网络安全和网络管理进行了系统讲解。需要指出的是，计算机网络管理既具有较强的理论性，又是一门实践性很强的实用技术。所以，希望读者在学习过程中注意理论与实践相结合。本书是全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试网络管理员教材，也可作为初级网络管理工程技术人员的参考书。
目录:
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机系统的组成
1.1.1 计算机硬件结构
1.1.2 计算机软件系统
1.2计算机工作原理
1.2.1计算机中数据的表示
1.2.1计算机中数据的表示
1.2.2 中央处理器CPU
1.2.3 存储器
1.2.4 输入设备
1.2.5输出设备
1.3 计算机体系结构
1.3.1 体系结构的发展
1.3.2 计算机体系结构的分类
1.3.2 计算机体系结构的分类
l.3.4 存储系统
l.3.5 I/O通道
1.3.6 总线结构
1.3.7 并行处理技术
第二章 计算机网络概论
2.1 计算机网络的形成和发展
2.1.1 早期的计算机网络
2.1.2 现代计算机网络的发展
2.1.3 计算机网络标准化阶段
2.1.4 微机局域网的发展时期
2.1.5 国际互联网的发展时期
2.2 计算机网络的分类和应用
2.2.1计算机网络的分类
2.2.2计算机网络的应用
2.3 我国互联网的发展
2.3.1我国互联网络的建设
2.3.2我国建成的四大互联网络
2.4计算机网络体系结构
2.4.1计算机网络的功能特性
2.4.2开放系统互连参考模型的基本概念
2.5几种商用网络的体系结构
2.5.1 SNA
2.5.2 X.25
2.5.3 Novell NetWare
2.6 OSI协议集
2.6.1物理层协议
2.6.2数据链路层协议
2.6.3网络层协议
2.6.4传输层协议
2.6.5会话层协议
2.6.6表示层协议
2.6.7应用层协议
第三章 数据通信基础
3.1 数据通信的基本概念
3.2 信道特性
3.2.l 信道带宽
3.2.2 误码率
3.2.3信道延迟
3.3 传输介质
3.3.1双绞线
3.3.2同轴电缆
3.3.3光缆
3.3.4 无线信道
3.4 数据编码
3.4.1单极性码
3.4.2极性码
3.4.3双极性码
3.4.4归零码
3.4.5不归零码
3.4.6双相码
3.4.7曼彻斯***
3.4.8差分曼彻斯***
3.4.9多电平码
3.5 数字调制技术
3.5.1幅度键控（ASK）
3.5.2频移键控（FSK）
3.5.3相移键控（PSK）
3.6 脉冲编码调制
3.6.1取样
3.6.2量化
3.6.3编码
3.7 通信方式和交换方式
3.7.1 数据通信方式
3.7.1 数据通信方式
3.7.2 交换方式
3.8 多路复用技术
3.8.l频分多路复用
3.8.2时分多路复用
3.8.3波分多路复用
2.8.4数字传输系统
3.9 差错控制
3.9.1检错码
3.9.2海明码
3.9.3循环冗余校验码（CRC）
第四章 广域通信网
4.1 公共交换***网
4.1.1***系统的结构
4.1.2本地回路
4.1.3 调制解调器
4.1.4 信令系统
4.2 X.25公用数据网
4.2.1 CCITT X.21接口
4.2.2 流量和差错和控制
4.2.3 HDLC协议
4.2.4 X.25 PLP协议
4.3帧中继网
4.3.1 帧中继业务
4.3.2 帧中继协议
4.3.3 交换虚电路
4.3.4固定虚电路
4.3.5 帧中继的应用
4.4 ISDN和ATM
4.4.1 综合业务数字网（ISDN）
4.4.2 ATM物理层
4.4.3 ATM层
4.4.4 ATM高层
4.4.5 ATM适配层（AAL）
第五章 局域网和城域网
5.1 LAN技术概论
5.1.1 拓扑结构和传输介质
5.1.2 LAN/MAN的IEEE82标准
5.2 逻辑链路控制(LLC)子层
5.2.1 LLC地址
5.2.2 LLC服务
5.2.3 LLC协议
5.3介质访问控制（MAC）技术
5.3.1 循环式
5.3.2预约式
5.3.3 竞争式
5.4 CSMA/CD协议和IEEE82.3标准
5.4.1 ALOHA协议
5.4.2 CSMA/CD协议
5.4.3 CSMA/CD的性能分析
5.4.4 IEEE82.3标准
5.4.5高速以太网
5.5 令牌总线和IEEE82.4标准
5.5.1令牌总线的MAC协议
5.5.2令牌总线的物理层规范
5.6 令牌环和IEEE82.5标准
5.6.1 令牌环网的工作特点
5.6.2令牌环的MAC协议
5.6.3令牌环的性能分析
5.6.4令牌环的物理层规范
5.7分布队列双绞线和IEEE82.6标准
5.7.1 DQDB网络的组成
5.7.2 DQDB协议
5.8光纤环网和FDDI
5.8.1 FDDI环网的工作特点
5.8.2 FDDI的容量分配
5.8.3 FDDI的物理层编码
FDDI协议
5.9 ATM局域网
5.9.1 ATM局域网的系统配置
5.9.2 ATM局域网仿真
5.1无线局域网
5.1.1无线局域网的基本概念
5.1.2 WLAN的关键技术
5.1.3 IEEE82.11 WLAN体系结构
第六章 网络互连和互联网
6.1 网络互连设备 188
6.1.1 中继器 188
6.1.2 网桥 189
6.1.3 路由器 19
6.1.4 网关 191
6.2 局域网的互连 192
6.2.1 网桥协议的体系结构 192
6.2.2 生成树网桥 195
6.2.3 源路由网桥 198
6.3 广域网互连 2
6.3.1 OSI网络层内部结构 2
6.3.2 无连接的网际互连 21
6.3.3 面向连接的网际互连 24
6. 4 Internet协议和组网技术 25
6.4.1 IP地址 26
6.4.2 IP协议 28
6.4.3 ICMP协议 211
6.4.4 域名和地址 212
6.4.5 网关协议 217
6.4.6 路由器技术 221
6.4.7 多层交换技术 225
6.5 Internet应用 229
6.5.1 远程登录（Telnet） 229
6.5.2 文件传输协议（FTP） 23
6.5.3 简单邮件传送协议（SMTP） 232
6.5.4 WWW（环球网） 234
第七章 网络安全
7.1 网络安全的基本概念 237
7.1.1 网络威胁的类型 237
7.1.2 网络安全漏洞 238
7.1.3 网络攻击 238
7.1.4 安全措施的目标 238
7.1.5 基本安全技术 239
7.2 信息加密技术 239
7.2.1 数据加密标准（DES） 239
7.2.2 IDEA 241
7.2.3 RSA密码系统 243
7.3 认证 244
7.3.1 报文摘要MD5 244
7.3.2 安全散列算法（SHA） 246
7.4 数字签名 247
7.5 数字*** 248
7.5.1 数字***介绍 248
7.5.2 ***的获取 249
7.5.3 ***的吊销 249
7.6 密钥管理 25
7.6.1 概述 25
7.6.2 密钥管理体制 251
7.7 SSL和IPSec 253
7.7.1 Web的安全问题 253
7.7.2 安***接层（SSL） 254
7.7.3 IPsec 255
7.8 虚拟专用网 257
7.8.1 IP-***网络的参考模型 257
7.8.2 ***的分类 257
7.8.3 ***的特点 258
7.8.4 ***安全技术 258
7.8.5 ***的安全性 258
7.8.6 ***的解决方案 259
7.9 SHTTP和SET 259
7.9.1 SHTTP 259
7.9.2 安全电子交易(SET) 261
7.1 可信任系统 262
7.11 Kerberos 263
7.12 防火墙 265
7.12.1 防火墙概念 265
7.12.2 防火墙的基本类型 266
7.12.3 防火墙的设计 267
7.12.4 功能和网络拓扑结构 268
7.12.5 采用的技术 269
7.12.6 防火墙技术的未来 269
7.13 病毒防护 271
7.14 入侵检测 273
7.14.1 异常入侵检测技术 273
7.14.2 误用入侵检测技术 274
7.15 网络安全的发展趋势 275
第8章 网络操作系统 277
8．1 网络操作系统的功能 277
8．1．1 网络操作系统简介 277
8．1．2 网络操作系统功能和特性 277
8．1．3 网络操作系统的功能结构 279
8．1．4 网络操作系
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2009/9/15 10:54:19
本文首先对全球光网络的发展态势进行了简要介绍，然后详细阐述了新一代光网络的几种形态和相应的关键技术。 关键词： 城域光网络；长途光网络；多业务传送平台（MSTP）；弹性分组环(RPR)；多协议标记交换(MPLS)、波分复用(WDM)；拉曼放大器（Raman Amplifier）；自动交换光网络（ASON）；通用多协议标记交换（GMPLS） 1. 概述 上个世纪末、新世纪以来，全球电信市场产生了泡沫，光网络市场发生了严重的衰退，运营商也不再盲目追求大容量和高带宽，而是更为注重资金支出（CAPEX）、运营支出（OPEX）以及投资回报（ROI）等财务指标，更为看重系统设备的性能价格比，更为重视多业务解决方案，更为关注能够节省人工费用的智能化配置和调度功能。经过几年的磨砺和震荡，2004年以来，光网络市场复苏的迹象尤为明显。 光网络毕竟是基础网络，一旦业务有所增长，光网络的承载压力就会相应增大。如果说长途光网络追求高带宽、大容量的话，那么城域光网络则追求多业务和灵活性。迄今为止，全球长途光网络的带宽趋于饱和甚至过剩，运营商在长途光网络上的投资比例逐渐减少或保持稳定。然而，由于实际工程的紧迫需要，超长距离传输引起了各方面的强烈关注，一些技术瓶颈也得到了解决，商用化步伐正在加快。此外，包括存储网（SAN）业务在内的数据业务正在兴起，图像和多媒体业务颇具潜力、必成气候。众多运营商正朝多业务运营商（MSO）方向演进，语音、数据和图像的齐头并进使得“Triple Play”这个字眼非常炫目。运营商如火如荼建设城域网，真正目的是为了实现网络优化，是为了在长途骨干网与用户接入网之间消除“断层”现象。我们知道，城域光网络是城域业务网络的承载体，如果光网络（比如传统的SDH和WDM）只是“傻瓜式”地传送业务信号，那么业务层的压力就非常巨大。现在，老牌运营商正在修正他们的建网思路，新兴运营商更是一步到位，均采用新一代的光网络设备跟业务层设备进行联合组网。 2. 关于新一代光网络 这里不提下一代光网络，就是为了不让大家认为是遥远的事情。换言之，新一代光网络的说法更实用、更贴切。 由于话音业务和TDM业务不可能即刻消失得无影无踪，“新一代SDH”尽管被归为过渡技术，但的确具备顽强的生命力，那种“SDH从一种系统退化到一种接口”的说法为时尚早，尤其是针对第三世界和次发达地区得运营商。新一代SDH的两大特性就是多业务和智能化，多业务表现在从SDH演化为MSTP，智能化表现为引入GMPLS/ASON控制平面来实现带宽的灵活分配、业务的端到端调度以及动态的保护和恢复功能。 一直以来，业界对WDM的要求就是大容量和透明传送。但新一代WDM设备除能提供大容量、高带宽、长距离传输的同时，还能提供对多业务的快速接入和自身的光层保护能力。 3. 关于新一代WDM网络 长距离传输是新一代WDM网络的关键技术之一。目前，全世界范围内的知名光通信系统厂商均提供超大容量、超长距离传输的DWDM系统，支持SDH/SONET/GE等多种业务接口，容量可以平滑扩展到T比特级别，波长范围覆盖C＋L波段，可在G.652、G.655光纤上实现几千公里的无电中继传输。其关键技术包括：分布式Raman与EDFA的混合放大技术、超强带外FEC技术、NRZ及RZ调制码型、动态功率均衡、分布式色散管理技术等。其中，分布式Raman放大器具备大增益带宽、增益平坦、可根据信号分布自动调整增益频谱等特点。目前，针对Raman放大器的新标准G.665已经在ITU-T SG15获准通过。 新一代WDM网络的亮点之一就是针对城域网有诸多独特的设计，包括多业务OTU、T-MUX、光层保护等。举例来说，城域WDM可以不依赖于客户层（比如SDH）的保护倒换设施，而具备自身的光复用段共享保护和光通道共享保护能力。部分城域OADM设备采用串行/并行光开关综合设计方式，利用独特的“升级接口”真正保证“在线升级”而不会中断现有业务。此外，针对城域接入网络的应用场合，运营商可以选购紧凑型、高性价比的CWDM设备，从而实现快速的容量扩展和网络优化。 系统分类:
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2009/9/15 10:53:38
LXI是成熟的以太网技术在测试自动化领域应用的拓展。其具体的设想是将成熟的以太网技术应用到自动测试系统中，以替代传统的测试总线技术。目前已经得到绝大多数仪器行业厂家的支持，主要原因是：
（1）以太网、标准PC和软件在测试行业中广泛使用，技术已经非常成熟，而且得到众多计算机厂家不断的研发投入和升级支持.
（2）IEEE 1588网络同步标准的实施，可以在实验室环境中得到纳秒级的时钟同步误差。
（3）标准的网络接口已经极为普遍。
国际LXI协议初步将基于LXI的仪器分为A、B和C三个等级。等级C具有通过LAN的编程控制能力，可以与其它厂家的仪器很好的协同工作；等级B具有等级C的一切能力，并且加上了IEEE 1588精密时钟同步协议；等级A具备等级B的一切能力，同时具备硬件触发能力。
LXI总线具有以下几方面的特点：
（1）集成更为方便，不需要专门的机箱和零槽控制器。
（2）LXI模块既可以单独使用，又具备模块化的特点，可组成功能强大的复杂测试系统。
（3）LXI模块可与老的平台集成在一起，***在标准机架上。
（4）LXI规模可大可小，小到一个模块，大到分布在世界各地，十分灵活。
（5）可以利用网络界面精心操作，无需编程和其它虚拟面板。
（6）LXI平台提供对等连接。
（7）测试项目改变时，LXI在LAN上的连接不必改变，从而缩短了测试系统的组建时间。
（8）连在LAN上的LXI模块可采取分时方式工作，同时服务于不同的测试项目。
（9）LXI模块的通风散热、电磁兼容等方面的设计比较简单。
测试总线历经了70年代的GPIB总线，80年代的VXI总线，90年代的PXI总线，总线技术在工业、军事、航空航天的测试领域中的作用越来越重要，被应用的范围也越来越广，因此对总线技术的研究与发展从来没有间断过，2004年发布的新一代总线标准LXI标志着总线发展上了一个新台阶。
最近十年，测量和控制领域产生了几种发展趋势：
（1）日益增长的系统复杂性和更多的系统协调需求
（2）越来越多的采用分布式系统结构
（3）网络通信技术的应用
（4）成本限制
随着信息技术的发展，近十年来被测对象发生了很大的改变，总的来说，现在的测试对象有如下几个共同点：测试对象具有不同等级的分布式特性，大到分布在几百上千公里的范围内，小到分布在几十米的范围内；测试对象越来越复杂，测试数据量大，为了完成测试任务，需要大量的测试设备，如对3G通信网络的测试需要成百上千个测试设备；对于某些测试任务，要求某些测试设备具有协同操作的特性，如某些工业自动化的动作控制部分要求100 的时钟同步性能；某些测试对象需要远程测试和控制。
自动测试总线包括传统的GPIB、VXI、PXI总线，用这些总线构建自动化测试系统时测试节点数受限，且成本较高，这些总线自身不能构建分布式测试系统。因此传统的测试总线由于自身的缺陷不能满足分布式和复杂系统的测试需求，向分布式体系结构的转变被看作是解决问题的必然选择。
国际LXI联盟曾经在众多系统集成商和工程师中作过调查，所得到的是几乎一致的结论：
首先要降低系统的成本和集成的复杂性，采用容易使用的人机界面。其次在保证系统紧凑的同时要保证仪器的性能和兼容性，减少复杂的连线。希望有多种高速的触发方式，高速的I/O，减少机架和机箱的空间的浪费，还要非常容易的发现系统的故障。在编程的时候希望使用自己最熟悉的软件。利用通用的PC接口和总线，而不是昂贵的测试测量专用接口总线。
LXI测试总线技术是信息化、网络化发展的必然趋势。在短短的3年间，LXI总线已经得到了国内外几十个厂家的支持，其中包括美国国防部，北京航天测控技术开发公司也加入了LXI总线联盟。从标准推出至今，一些大的仪器厂商陆续推出了100多种LXI总线仪器，LXI总线技术的诸多优势必然要在工业、军事、航空航天等众多领域中发挥不可估量的作用，下图分别给出了LXI总线在汽车生产、火箭、飞机测试中的应用。 图1 LXI测试总线技术在火箭测试中的应用 图2 LXI测试总线技术在汽车自动化测试生产线中的应用 图3 LXI测试总线技术在飞机电子设备测试中的应用 系统分类:
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2009/9/15 10:51:46
EtherCAT 技术协会 EtherCAT技术协会是为来自于各种工业领域的主要用户公司和领先的自动化设备制造商提供的平台，旨在共同支持，推广及发展EtherCAT技术。 目标
EtherCAT是开放的技术。ETherCAT技术协会倡导这种方案并确保每一个对该技术感兴趣的公司都可以实施和应用EtherCAT。
同时，EtherCAT技术协会通过定义功能的要求，一致性测试和技术认证等，确保EtherCAT实施产品的兼容性。
该技术协会确保EtherCAT技术满足并超过最广泛的应用要求。为了实现这个目标，该协会联合了来自机械制造，系统集成，最终用户及自动化设备供应商领域的控制及应用专家为现有的技术的应用提供有价值的反馈，并为该规范在未来的扩充提供建议。
EtherCAT技术协会定期组织用户和制造商会议，回顾并讨论最新的EtherCAT技术发展。 获益
会员优先得到规范草案，白皮书，原型评估产品及首批产品，从而可首先进行评估，使用或者实施EtherCAT技术。
会员有权参加工作组，从而可以影响EtherCAT技术规范在未来的发展。
会员单位可以使用EtherCAT及EtherCAT技术协会的Logo，以此显示支持这种技术。
目前无需缴纳会费。 系统分类:
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2009/9/15 10:51:04
1. 引言 现场总线已成为自动化技术的集成组件，通过大量的实践试验和测试，如今已获得广泛应用。正是由于现场总线技术的普及，才使基于PC的控制系统得以广泛应用。然而，虽然控制器CPU的性能（尤其是IPC的性能）发展迅猛，但传统的现场总线系统正日趋成为控制系统性能发展的“瓶颈”。急需技术革新的另一个因素则是由于传统的解决方案并不十分理想。传统的方案是，按层划分的控制体系通常都由几个辅助系统所组成（周期系统）：即实际控制任务、现场总线系统、I/O系统中的本地扩展总线或外围设备的简单本地固件周期。正常情况下，系统响应时间是控制器周期时间的3-5倍。 在现场总线系统之上的层面（即网络控制器）中，以太网往往在某种程度上代表着技术发展的水平。该方面目前较新的技术是驱动或I/O级的应用，即过去普遍采用现场总线系统的这些领域。这些应用类型要求系统具备良好的实时能力、适应小数据量通讯，并且价格经济。EtherCAT可以满足这些需求，并且还可以在I/O级实现因特网技术 （参见图1）。
图1：传统现场总线系统响应时间 在现场总线系统之上的层面（即网络控制器）中，以太网往往在某种程度上代表着技术发展的水平。该方面目前较新的技术是驱动或I/O级的应用，即过去普遍采用现场总线系统的这些领域。这些应用类型要求系统具备良好的实时能力、适应小数据量通讯，并且价格经济。EtherCAT可以满足这些需求，并且还可以在I/O级实现因特网技术。
1.1 以太网和实时能力 目前，有许多方案力求实现以太网的实时能力。例如，CSMA/CD介质存取过程方案，即禁止高层协议访问过程，而由时间片或轮循方式所取代的一种解决方案；另一种解决方案则是通过专用交换机精确控制时间的方式来分配以太网包。这些方案虽然可以在某种程度上快速准确地将数据包传送给所连接的以太网节点，但是，输出或驱动控制器重定向所需要的时间以及读取输入数据所需要的时间都要受制于具体的实现方式 。
如果将单个以太网 帧用于每个设备，那么，理论上讲，其可用数据率非常低。例如，最短的以太网帧为84字节（包括内部的包间隔IPG）。如果一个驱动器周期性地发送4字节的实际值和状态信息，并相应地同时接收4字节的命令值和控制字信息，那么，即便是总线负荷为100%（即：无限小的驱动响应时间)时，其可用数据率也只能达到4/84= 4.8%。如果按照10 μs的平均响应时间估计，则速率将下降到1.9%。对所有发送以太网 帧到每个设备(或期望帧来自每个设备)的实时以太网方式而言，都存在这些限制，但以太网帧内部所使用的协议则是例外。
2. EtherCAT运行原理 EtherCAT技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。EtherCAT从站设备在报文经过其节点时读取相应的编址数据，同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文中（参见图2）。整个过程中，报文只有几纳秒的时间延迟。
图2：过程数据插入至报文中
由于发送和接收的以太网帧压缩了大量的设备数据，所以有效数据率可达90%以上。100 Mb/s TX的全双工特性完全得以利用，因此，有效数据率可 大于100 Mb/s（即大于2 x 100 Mb/s的90%）（参见图3）。
图3：带宽利用率的比较
符合IEEE 802.3标准的以太网协议无需附加任何总线即可访问各个设备。耦合设备中的物理层可以将双绞线或光纤转换为LVDS（一种可供选择的以太网物理层标准[4，5]），以满足电子端子块等模块化设备的需求。这样，就可以非常经济地对模块化设备进行扩展了。之后，便可以如普通以太网一样，随时进行从底板物理层LVDS到100 Mb/s TX物理层的转换。
3. EtherCAT技术特征
3.1 协议 EtherCAT是用于过程数据的优化协议，凭借特殊的以太网类型，它可以在以太网帧内直接传送。EtherCAT帧可包括几个EtherCAT报文，每个报文都服务于一块逻辑过程映像区的特定内存区域，该区域最大可达4GB字节。数据顺序不依赖于网络中以太网端子的物理顺序，可任意编址。从站之间的广播、多播和通讯均得以实现。当需要实现最佳性能，且要求EtherCAT组件和控制器在同一子网操作时，则直接以太网帧传输就将派上用场。
然而，EtherCAT不仅限于单个子网的应用。EtherCAT UDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP数据报文（参见图4），这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。显然，在这种变体结构中，系统性能取决于控制的实时特性和以太网协议的实现方式。因为UDP数据报文仅在第一个站才完成解包，所以EtherCAT网络自身的响应时间基本不受影响。
图4： EtherCAT：符合IEEE 802.3 [3]的标准帧
另外，根据主/从数据交换原理，EtherCAT也非常适合控制器之间（主/从）的通讯。自由编址的网络变量可用于过程数据以及参数、诊断、编程和各种远程控制服务，满足广泛的应用需求。主站/从站与主站/主站之间的数据通讯接口也相同。
从站到从站的通讯则有两种机制以供选择。一种机制是，上游设备和下游设备可以在同一周期内实现通讯，速度非常快。由于这种方法与拓扑结构相关，因此适用于由设备架构设计所决定的从站到从站的通讯，如打印或包装应用等。而对于自由配置的从站到从站的通讯，则可以采用第二种机制—数据通过主站进行中继。这种机制需要两个周期才能完成，但由于EtherCAT的性能非常卓越，因此该过程耗时仍然快于采用其他方法所耗费的时间。 按照文献[3]所述，EtherCAT仅使用标准的以太网帧，无任何压缩。因此，EtherCAT 以太网帧可以通过任何以太网MAC发送，并可以使用标准工具（如： 监视器）。
3.2 拓扑 EtherCAT几乎支持任何拓扑类型，包括线型、树型、星型等（参见图5）。通过现场总线而得名的总线结构或线型结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器的数量。
图5：灵活的拓扑结构：线型、树型或星型拓扑
最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合。因为所需接口在I/O 模块等很多设备中都已存在，所以无需附加交换机。当然，仍然可以使用传统的、基于以太网的星型拓扑结构。
还可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用100BASE-TX模式传送信号；塑封光纤（PFO）则可用于特殊应用场合；还可通过交换机或介质转换器实现不同以太网连线（如：不同的光纤和铜电缆）的完整组合。
快速以太网的物理层（100BASE-TX ）允许两个设备之间的最大电缆长度为100米。由于连接的设备数量可高达65535，因此，网络的容量几乎没有限制。
3.3. 分布时钟 精确同步对于同时动作的分布式过程而言尤为重要。例如，几个伺服轴同时执行协调运动时，便是如此。
最有效的同步方法是精确排列分布时钟（请参阅IEEE 1588标准[6]）。与完全同步通讯中通讯出现故障会立刻影响同步品质的情况相比，分布排列的时钟对于通讯系统中可能存在的相关故障延迟具有极好的容错性。
采用EtherCAT，数据交换就完全基于纯硬件机制。由于通讯采用了逻辑环结构 （借助于全双工快速以太网的物理层），主站时钟可以简单、精确地确定各个从站时钟传播的延迟偏移，反之亦然。分布时钟均基于该值进行调整，这意味着可以在网络范围内使用非常精确的、小于1 微秒的、确定性的同步误差时间基（参见图6）。而跨接工厂等外部同步则可以基于IEEE 1588 标准。
图6：同步性与一致性：相距电缆长度为有120米的两个分布系统， 带有300个节点的示波器比较
此外，高分辨率的分布时钟不仅可以用于同步，还可以提供数据采集的本地时间精确信息。当采样时间非常短暂时，即使是出现一个很小的位置测量瞬时同步偏差，也会导致速度计算出现较大的阶跃变化，例如，运动控制器通过顺序检测的位置计算速度便是如此。而在EtherCAT中，引入时间戳数据类型作为一个逻辑扩展，以太网所提供的巨大带宽使得高分辨率的系统时间得以与测量值进行链接。这样，速度的精确计算就不再受到通讯系统的同步误差值影响，其精度要高于基于自由同步误差的通讯测量技术。
3.4 性能 EtherCAT使网络性能达到了一个新境界。借助于从站硬件集成和网络控制器主站的直接内存存取，整个协议的处理过程都在硬件中得以实现，因此，完全独立于协议堆栈的实时运行系统、CPU 性能或软件实现方式。1000个I/O的更新时间只需30 μs，其中还包括I/O周期时间（参见表1）。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为300 μs。
过程数据 刷新时间
256个数字量I/O 11 μs = 0,01 ms
1000个分布式数字量I/O 30 μs
200个模拟量I/O (16位) 50μs -- 20 kHz
100个伺服轴，每轴分别有8字节输入和输出数据 100 μs
1个现场总线主站——网关（1468字节输入和1468字节输出数据） 150 μs
表1：EtherCAT性能概貌
100个伺服轴的通讯也非常快速：可在每100μs中更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于1微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步通讯，如TCP/IP、下载参数或上载诊断数据。
超高性能的EtherCAT技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。EtherCAT使通讯技术和现代工业PC所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O可能比大多数本地I/O接口运行速度更快。EtherCAT技术原理具有可塑性，并不束缚于100 M 的通讯速率，甚至有可能扩展为1000 M 的以太网。
3.5 诊断 现场总线系统的实际应用经验表明，有效性和试运行时间关键取决于诊断能力。只有快速而准确地检测出故障，并明确标明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在EtherCAT的研发过程中，特别注重强化诊断特征。
试运行期间，驱动或I/O 端子等节点的实际配置需要与指定的配置进行匹配性检查，拓扑结构也需要与配置相匹配。由于整合的拓扑识别过程已延伸至各个端子，因此，这种检查不仅可以在系统启动期间进行，也可以在网络自动读取时进行（配置上载）。
可以通过评估CRC校验，有效检测出数据传送期间的位故障——32 位CRC多项式的最小汉明距为4。除断线检测和定位之外，EtherCAT系统的协议、物理层和拓扑结构还可以对各个传输段分别进行品质监视，与错误计数器关联的自动评估还可以对关键的网络段进行精确定位。此外，对于电磁干扰、连接器破损或电缆损坏等一些渐变或突变的错误源而言，即便它们尚未过度应变到网络自恢复能力的范围，也可对其进行检测与定位。
3.6 高可靠性 选择冗余电缆可以满足快速增长的系统可靠性需求，以保证设备更换时不会导致网络瘫痪。您可以很经济地增加冗余特性，仅需在主站设备端增加使用一个标准的以太网端口（无需专用网卡或接口），并将单一的电缆从总线型拓扑结构转变为环型拓扑结构即可。当设备或电缆发生故障时，也仅需一个周期即可完成切换。因此，即使是针对运动控制要求的应用，电缆出现故障时也不会有任何问题。
3.7 安全性 不管是使用硬件还是使用专用的安全总线系统，传统观念总是认为，自动化网络应与安全功能相分离。但EtherCAT所实现的安全功能可以在同一网络中将安全相关的通讯和控制通讯融合为一体。安全协议基于EtherCAT应用层，不受低层协议的影响，并遵循IEC61508 标准认证，满足安全集成级（SIL）4的要求。数据长度可以变化的，因此该协议既完全适合于安全 I/O 数据，也适合于安全驱动技术。和其它EtherCAT数据一样，安全数据可以通过无安全功能的路由器或网关实现路由。目前，首批获得完全认证的EtherCAT安全产品已经上市。
3.8 EtherCAT取代PCI 随着PC组件急剧向小型化方向发展，工业PC的体积日趋取决于插槽的数目。而快速以太网的带宽和EtherCAT通讯硬件的过程数据长度则为该领域的发展提供了新的可能性——IPC 中的传统接口现在可以转变为集成的EtherCAT接口端子（参见图7）。除了可以对分布式I/O进行编址，还可以对驱动和控制单元以及现场总线主站、快速串行接口、网关和其它通讯接口等复合系统进行编址。
图7：分布式现场总线接口
即使是其他无协议限制的以太网设备变体，也可以通过分布式交换机端口设备进行连接。由于一个以太网接口足以满足整个外围设备的通讯 （参见图8），因此，这不仅极大地精简了IPC主机的体积和外观，而且也降低了IPC主机的成本。
图8：EtherCAT使控制器的体积显著减小
3.9 设备行规 设备行规描述了设备的应用参数和功能特性，如设备类别相关的机器状态等。现场总线技术已经为I/O设备、驱动、阀等许多设备类别提供了可利用的设备行规。用户非常熟悉这些行规以及相关的参数和工具，因此，EtherCAT无需为这些设备类别重新开发设备行规，而是为现有的设备行规提供了简单的接口。该特性使得用户和设备制造商可以轻松完成从现有的现场总线到EtherCAT技术的转换过程。
3.9.1 EtherCAT实现CANopen (CoE) CANopen设备和应用行规广泛用于多种设备类别和应用，如I/O组件、驱动、编码器、比例阀、液压控制器，以及用于塑料或纺织行业的应用行规等。EtherCAT可以提供与CANopen机制[7]相同的通讯机制，包括对象字典、PDO（过程数据对象）、SDO（服务数据对象），甚至于网络管理。因此，在已经***了CANopen的设备中，仅需稍加变动即可轻松实现EtherCAT，绝大部分的CANopen固件都得以重复利用。并且，可以选择性地扩展对象，以便利用EtherCAT所提供的巨大带宽。
3.9.2 EtherCAT实现遵循IEC 61491的伺服驱动框架(SoE) SERCOS interfaceTM* 是全球公认的、用于高性能实时运行系统的通讯接口，尤其适用于运动控制的应用场合。用于伺服驱动和通讯技术的SERCOS框架属于IEC 61491标准[8] 的范畴。该伺服驱动框架可以轻松地映射到 EtherCAT中，嵌入于驱动中的服务通道、全部参数存取以及功能都基于EtherCAT邮箱（参见图9）。在此，关注焦点还是EtherCAT与现有协议的兼容性（IDN的存取值、属性、名称、单位等），以及与数据长度限制相关的扩展性。过程数据，即形式为AT和MDT的SERCOS数据，都使用EtherCAT从站控制器机制进行传送，其映射与SERCOS映射相似。并且，EtherCAT从站的设备状态也可以非常容易地映射为SERCOS协议状态。
图9：同时并存的多个设备行规和协议
3.10 EtherCAT 实现以太网(EoE) EtherCAT技术不仅完全兼容以太网，而且在“设计”之初就具备良好的开放性特征——该协议可以在相同的物理层网络中包容其它基于以太网的服务和协议，通常可将其性能损失降到最小。对以太网的设备类型没有限制，设备可通过交换机端口在EtherCAT段内进行连接。以太网帧通过EtherCAT协议开通隧道，这也正是***、 PPPoE (DSL) 等因特网应用所普遍采取的方法。EtherCAT网络对以太网设备而言是完全透明的，其实时特性也不会发生畸变（参见图10）。
图10：对所有以太网协议完全透明
EtherCAT设备可以包容其它的以太网协议，因此具备标准以太网设备的一切特性。主站的作用与第2层交换机所起的作用一样，可按照编址信息将以太网帧重新定向到相应的设备。因此，集成万维网服务器、电子邮件和FTP 传送等所有的因特网技术都可以在EtherCAT的环境中得以应用。
3.11 EtherCAT实现文件存取(FoE) 这种简单的协议与TFTP类似，允许存取设备中的任何数据结构。因此，无论设备是否支持TCP/IP，都有可能将标准化固件上载到设备上。
4. 基础设施成本 由于EtherCAT无需集线器和交换机，因此，在环境条件允许的情况下，可以节省电源、***费用等设备方面的投资，只需使用标准的以太网电缆和价格低廉的标准连接器即可。如果环境条件有特殊要求，则可以依照IEC标准，使用增强密封保护等级的连接器。
5. 小结 EtherCAT 拥有杰出的通讯性能，接线非常简单，并对其它协议开放。传统的现场总线系统已达到了极限，而EtherCAT则突破建立了新的技术标准——30 μs内可以更新1000个I/O数据，可选择双绞线或光纤，并利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成。使用 EtherCAT，可以用简单的线型拓扑结构替代昂贵的星型以太网拓扑结构，无需昂贵的基础组件。EtherCAT还可以使用传统的交换机连接方式，以集成其它的以太网设备。其它的实时以太网方案需要与控制器进行特殊连接，而EtherCAT只需要价格低廉的标准以太网卡(NIC) 便可实现。
EtherCAT拥有多种机制，支持主站到从站、从站到从站以及主站到主站之间的通讯（参见图11）。它实现了安全功能，采用技术可行且经济实用的方法，使以太网技术可以向下延伸至I/O级。EtherCAT功能优越，可以完全兼容以太网，可将因特网技术嵌入到简单设备中，并最大化地利用了以太网所提供的巨大带宽，是一种实时性能优越且成本低廉的网络技术。
图11： 网络结构形式多样 6. 参考文献
[1] EtherCAT Technology Group,
[2] IEC/PAS 62407: Real-Time Ethernet Control Automation Technology (EtherCAT)
[3] IEEE 802.3: Carrier Se e Multiple Acce with Collision Detection (CSMA/CD) Acce Method and Physical Layer Specificatio [4] IEEE 802.3ae-2002: CSMA/CD Acce Method and Physical Layer Specificatio : Media Acce Control (MAC) Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for 10 Gb/s Operation
[5] ANSI/TIA/EIA-644-A, Electrical Characteristics of Low Voltage Differential Signaling (LVDS) Interface Circuits
[6] IEEE 1588-2002: IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems
[7] JEN 50325-4: Industrial communicatio su ystem based on ISO 11898 (CAN) for controller-device interfaces. Part 4: CANopen
[8] IEC 61491: Electrical equipment of industrial machines - Serial data link for real-time communication between controls and drives
7. 实施 EtherCAT技术是面向经济的设备而开发的，如I/O 端子、传感器和嵌入式控制器等。EtherCAT使用遵循IEEE802.3标准的以太网帧。这些帧由主站设备发送，从站设备只是在以太网帧经过其所在位置时才提取和/或插入数据。因此，EtherCAT 使用标准的以太网MAC，这正是其在主站设备方面智能化的表现。同样，EtherCAT在从站控制器中使用专用芯片，这也是其在从站设备方面智能化的表现——无论本地处理能力是否强大或软件品质好坏与否，专用芯片均可在硬件中处理过程数据协议，并提供最佳实时性能。
7.1 主站 EtherCAT可以在单个以太网帧中最多实现1486字节的分布式过程数据通讯。其它解决方案一般是，主站设备需要在每个网络周期中为各个节点处理、发送和接收帧。而EtherCAT系统与此不同之处在于，在通常情况下，每周期仅需要一个或两个帧即可完成所有节点的全部通讯，因此，EtherCAT主站不需要专用的通讯处理器。主站功能几乎不会给主机CPU带来任何负担，轻松处理这些任务的同时，还可以处理应用程序，因此EtherCAT 无需使用昂贵的专用有源插接卡，只需使用无源的NIC卡或主板集成的以太网MAC设备即可。EtherCAT主站很容易实现，尤其适用于中小规模的控制系统和有明确规定的应用场合。
例如，如果某个单个过程映像的PLC没有超过1486 字节，那么在其周期时间内循环发送这个以太网帧就足够了。因为报文头运行时不会发生变化，所以只需将常数报文头插入到过程映像中，并将结果传送到以太网控制器即可。
EtherCAT映射不是在主站产生，而是在从站产生（外围设备将数据插入所经以太网帧的相应位置），因此，此时过程映像已经完成排序。该特性进一步减轻了主机CPU的负担。可以看到，EtherCAT主站完全在主机CPU中采用软件方式实现，相比之下，传统的慢速现场总线系统通过有源插接卡方可实现主站的方式则要占用更多的资源，甚至服务于DPRAM的有源卡本身也将占用可观的主机资源。
系统配置工具（通过生产商获取）可提供包括相应的标准 XML 格式启动顺序在内的网络和设备参数。
图12：主站实施的单个过程映像
7.1.1 主站实施服务 可通过生产商获取主站代码、实现服务和技术支持，可用于多种硬件平台与操作系统。可登陆EtherCAT网站[1]，了解该方面信息。EtherCAT网站还提供开放的源代码实现方式和相应的RTOS开放源代码。
7.1.2 主站样本代码 另一种EtherCAT主站的实现方式是使用样本代码，花费不高。软件以源代码形式提供，包括所有的EtherCAT主站功能，甚至还包括EoE（EtherCAT实现以太网）功能。开发人员只要把这些应用于Windows环境的代码与目标硬件及所使用的RTOS加以匹配就可以了。该软件代码已经成功应用于多个系统。
图13：主站样本代码结构
7.2 从站 目前，有多家制造商均提供EtherCAT从站控制器。通过价格低廉的FPGA，也可实现从站控制器的功能，可以购买授权以获取相应的二进制代码。
从站控制器通常都有一个内部的DPRAM，并提供存取这些应用内存的接口范围：
串行SPI（串行外围接口）主要用于数量较小的过程数据设备，如模拟量I/O模块、传感器、编码器和简单驱动等。该接口通常使用8位微控制器，如微型芯片PIC、DSP、Intel 80C51等。
8/16位微控制器并行接口与带有DPRAM接口的传统现场总线控制器接口相对应，尤其适用于数据量较大的复杂设备。通常情况下，微控制器使用的接口包括Infineon 80C16x、Intel 80x86、Hitachi SH1、ST10、ARM和TI TMS320等系列。
32位并行I/O接口不仅可以连接多达32位数字输入/输出，而且也适用于简单的传感器或执行器的32位数据操作。这类设备无需主机CPU。
图14：从站硬件：带主机CPU的FPGA
图15：从站硬件：带直接I/O的FPGA
7.3 从站评估工具包 从站评估工具包使接口操作变得简便易行。由于采用了EtherCAT，无需功能强大的通讯处理器，因此，可将从站评估工具包中的8位微处理器作为主机CPU使用。该工具包还包括源代码形式的从站主机软件（相当于协议堆栈）和主站软件样本包。 系统分类:
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2009/9/15 10:46:38
1 引言 需求的转变产生工业以太网专题"工业以太网。在大型控制系统中，大多采用专门为控制系统而设计的实时控制网络，称为现场总线系统（FCS）。FCS是顺应智能现场仪表而发展起来的，它的初衷是用数字通讯代替4～20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，使FCS在控制领域内引起了一场前所未有的革命。 在过去的十几年间，在工厂自动化和过程自动化领域中，FCS是现场级通信系统中的主流解决方案。不过，随着技术的不断进步和发展，传统现场总线越来越多地表现出了其本身的局限性。一方面，随着现场设备智能程度的不断提高，控制变得越来越分散，分布在工厂各处的智能设备之间以及智能设备和工厂控制层之间需要连续地交换控制数据，这使得现场设备之间数据的交换量飞速增长；另一方面，随着计算机技术的发展，企业希望能够将底层的生产信息整合到统一的全厂信息管理系统中，于是，企业的信息管理系统需要读取现场的生产数据，并通过工业通信网络实现远程服务和维护，因此，纵向一致性也成为热门的话题，用户希望管理层和现场级能够使用统一的、与办公自动化技术兼容的通信方案，这样可以大大简化工厂控制系统的结构，节约系统实施和维护的成本。 基于这样的需求，以太网技术(Ethernet)开始逐渐从工厂和企业的信息管理层向底层渗透，以太网技术开始应用于工厂的控制级通信。以太网具有传输速度高、低耗、易于***和兼容性好等方面的优势，由于它支持几乎所有流行的网络互联协议，所以在商业系统中被广泛采用。但是传统以太网是为面向办公自动化等实时性要求不高的领域而设计的，它采用总线式拓扑结构和多路存取载波侦听碰撞检测（CSMA/CD）通讯方式,在实时性要求较高的场合下，重要数据的传输过程会产生传输延滞，这被称为以太网的“不确定性”。研究表明：商业以太网在工业应用中的传输延滞在2～30ms之间，这是影响以太网长期无法进入过程控制领域的重要原因之一。因此对以太网的研究具有工程实用价值，从而产生了一种新型以太网——工业以太网专题"工业以太网。
2 工业以太网专题"工业以太网的技术特点 工业以太网专题"工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性甚至本质安全等方面能满足工业现场的需要。
2.1 实时性和确定性 随着快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。首先，以太网的通信速率从10M、100M增大到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。以太网交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再发生碰撞；同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），因此使以太网通信确定性和实时性大大提高。
2.2 稳定性和可靠性 以太网进入工业控制领域的另一个主要问题是，它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如冗余直流电源输入、高温、低温、防尘等），故商用网络产品不能应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。 随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschma 、Jetter AG等公司专门开发和生产了机架导轨式集线器、交换机产品，***在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB-9结构。台湾四零四科技(Moxa Technologies)在2002年6月推出工业以太网专题"工业以太网产品—MOXA EtherDevice Server（工业以太网设备服务器），特别设计用于连接工业应用中具有以太网络接口的工业设备（如 PLC、HMI、DCS系统等）。 最近刚刚发布的IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
2.3 工业以太网专题"工业以太网协议 由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求，满足互操作条件。 对应于ISO/OSI七层通信模型，以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层，而在其之上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IP（传输控制/网间）协议为主（已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准）。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、HTTP（WWW协议）、SNMP（简单网络管理协议）等应用层协议进行信息透明访问的，它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。 为满足工业现场控制系统的应用要求,必须在Ethernet+TCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，制定有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。为此，各现场总线组织纷纷将以太网引入其现场总线体系中的高速部分，利用以太网和TCP/IP技术，以及原有的低速现场总线应用层协议，从而构成了工业以太网专题"工业以太网协议。
3 基于TCP/IP的以太网在工业控制领域的应用
3.1 基于TCP/IP的以太网 Ethernet仅仅只有物理层和链路层规范，它通常与TCP/IP等平台无关的协议结合应用。我们所指的Ethernet实际上是指基于TCP/IP协议的Ethernet，即Ethernet/IP。Ethernet/IP(Ethernet Industrial Protocol)是以太网工业协议的缩写，它是罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)公司推出的一种开放的工业联网标准。 现在罗克韦尔自动化网络一般采用三层网络结构，即设备层、控制层和信息层的体系。在这个体系中,数据可以双向流通、层与层之间可以交换数据,对某一具体应用可以选择其中某层或某几层,而且每层之间可能存在层叠。其目的是,采用一个开放的、扁平的、满足高性能系统需求的、降低整体系统费用的（包括提高网络/设备诊断能力、减少接线、***、系统调试时间，提高纠错能力）的网络体系,如图1所示。 图1 罗克韦尔自动化网络三层体系机构
3.2 应用案例 广州市自来水公司西洲水厂的PLC系统就是采用罗克韦尔公司的PLC系统。西洲水厂的取水泵站是在远离厂区的东江下游的刘屋洲岛上，与西洲水厂相隔十几公里远。为了生产调度的需要，刘屋洲取水泵站的PLC系统必须与西洲水厂的PLC系统通信，但却没有过江的通信电缆与外部联系。因此刘屋洲取水泵站通过微波通信与西洲水厂组成无线以太网网络。这个无线以太网实现两大功能，一是PLC系统之间的工业以太网专题"工业以太网通信，用于传送实时生产数据，二是生产调度通讯，用于传送生产监控图像和IP***数据。在西洲水厂不但可以详细了解刘屋洲取水泵站的实时生产数据，而且可以收到刘屋洲取水泵站的实时图像。西洲水厂值班人员还可以与新塘水厂和刘屋洲取水泵站的值班人员利用IP***进行通话，传达生产调度的命令。这个无线以太网的网络结构如图2所示。 图2 西洲水厂无线以太网络结构图
4 工业以太网专题"工业以太网发展趋势和前景 目前以太网已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。未来工业以太网专题"工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。 由于工业以太网专题"工业以太网技术展示出来“一网到底”的工业控制信息化美景，即它可以一直延伸到企业现场设备控制层，所以被人们普遍认为是未来控制网络的最佳解决方案，工业以太网已成为现场总线中的主流前沿技术。
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2009/9/15 10:44:08
现在越来越多的工程师了解到工业以太网专题"工业以太网交换机与民用以太网交换机是有区别的，而且在大多方面是明白其差别之处的，但是详细、系统的整理材料并未曾见。下面仅将截至目前总结的一些工业以太网交换机与民用以太网交换机的区别整理如下，仅供参考。
1. 工业以太网专题"工业以太网交换机与民用以太网交换机相比，工业以太网交换机产品在设计上以及在元器件的选用上，产品的强度和适用性方面都能满足工业现场的需要。
2. 工业以太网专题"工业以太网交换机包括机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、气候环境适应性（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN 50081-2、EN 50082-2、EN 50082-3、EN 50082-4、FCC、GB/T17626、IEC61000等标准。
3. 工业以太网专题"工业以太网交换机产品要适应工业控制现场的恶劣环境。在工业现场使用网络设备必须通过IEC61000-4-5、GB/T17626.5等标准进行浪涌测试，通过IEC61000-4-8、GB/T17626.8等标准进行工频磁场抗扰度测试，通过IEC61000-4-9、GB/T17626.9等标准进行脉冲磁场抗扰度测试，可按标准IEC61000-4-11、GB/T17626.11等进行电压变化抗扰度测试。
4. 工业以太网专题"工业以太网交换机大都宽电压设计，工作电压18VDC～36 VDC，220VA、220VDC、110VDC等。
5. 工业以太网专题"工业以太网交换机电源一般为冗余双电源设计，民用以太网交换机为单电源。
6. 工业以太网专题"工业以太网交换机***方式DIN导轨、机架等。民用以太网交换机***方式桌面、机架。
7. 工业以太网专题"工业以太网交换机工作温度宽工作温度（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃），民用以太网交换机工作温度范围窄。
8. 工业以太网专题"工业以太网交换机散热方式无风扇外壳散热，民用以太网交换机风扇散热。
9. 电磁兼容性EN50081－2（EMC、工业）EN50081－2（EMC、办公室）EN50082－2（EMC、工业）EN50082－2（EMC、办公室）。工业以太网专题"工业以太网交换机满足EN50082－2（EMC、工业）。
10. 工业以太网专题"工业以太网交换机外壳材料合金外壳，强度高塑胶外壳，强度低。
11. 工业以太网专题"工业以太网交换机防尘性全封闭结构，防尘性较好。
12. 工业以太网专题"工业以太网交换机链路故障恢复时间＜300ms。民用以太网交换机30秒以上。
从上述各项指标来看民用交换机难以胜任工业环境需求，因此现在在越来越多的工业自动化领域里，众多用户均为了保证工业安全性，选择使用了工业以太网专题"工业以太网交换机。 系统分类:
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2009/9/15 10:43:27
摘要：分析了工业企业综合自动化要求，提出用以太网智能工厂各层次网络的重要性。从工业控制网络的通信特点出发，结合以太网最新发展技术，分析了EPA实时以太网的技术特点
关键词：智能工厂； EPA ；实时以太网
随着科学技术的进步和生产的发展，工业自动化系统不仅包括各种自动化调节系统、顺序控制逻辑控制系统、自动批处理控制系统、联锁保护系统等，也包括生产装置先进控制和优化，根据市场和生产状态反馈所制定的生产计划和调度排产系统、生产管理系统和售后服务系统，涉及到产品生命周期的所有过程，为企业提供全面的解决方案。
一般来讲，工业企业综合自动化系统由企业资源管理系统ERP、生产执行系统MES和生产过程控制系统PCS等三大子系统组成，如图1所示。
其中，过程控制系统PCS（如DCS、FCS、PLC、IPC等）以整个生产过程为对象，对工业生产过程的信息、数据进行及时的检测和监视，并代替人工对工业生产过程进行自动控制。
制造执行系统MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供一个统一平台，系统地集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能。通过MES，能够根据实时生产管理信息调整生产，作出调度，并将有关资源利用和库存情况的准确信息实时的提供给ERP系统，同时将生产目标及生产规范自动转换为过程设定值，并反映到阀门、泵等控制设备的参数设置。MES在ERP与过程控制之间提供信息的转换，是ERP和PCS之间的信息纽带。
企业资源计划系统ERP则负责生产计划制定、库存控制和财务管理，侧重于企业生产组织、生产管理、经营等方面的优化，使财务管理、销售管理、库存管理、采购管理、车间管理、计划管理、成本管理集成统一，保证企业安全、稳定、长期、满负荷、优质生产。
由此可见，要实现工业企业综合自动化，必须从PCS、MES到ERP等三个层次提供一体化的智能工厂整体解决方案。为此，企业首先建立完善的管控一体化网络，实现各层次信息的有机集成，使各方面资源充分调配、平衡和控制，最大限度地发挥其能力；其次，必须形成市场、经营、生产和研发之间紧密的协作链，提高市场反应的敏捷性和产品转型的灵活性，时刻保持产品高质量、多样化和领先性；再次，必须实现企业生产制造资源与其它资源管理的一体化集成，实现生产现场在线设备动态管理，降低成本。
工业控制网络作为智能工厂的核心基础，可分为管理层、制造执行层（或过程监控层）和现场设备层等三个层次。
其中，最上层的管理层网络，主要用于企业的计划、销售、库存、财务、人事以及企业的经营管理等方面信息的传输。其特点是，数据报文通常都比较长，吞吐量较大，而且数据通信的发起是随机的、无规则的，因此要求网络必须具有较大的带宽。管理层层网络主要由快速Ethernet（100M、1G、10G等）组成。
中间的制造执行层网络主要用于监控、优化、调度等方面信息的传输，其特点是信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽，以前由专用网络如令牌网组成，如今这一层网络则主要由传输速率较高的网段（如10M、100M Ethernet等）组成。
而最底层的现场设备层网络，与变送器、执行机构等现场设备相连，采集现场数据，并将控制数据送入设备。其主要特点是，数据传输的及时性和系统响应的实时性、可靠性等要求比较高。一般认为，以太网由于采用了CSMA/CD介质访问控制机制，其通信具有不确定性的特点，不适合作为现场设备层的网络。因此，这一层次的网络目前主要由低速现场总线网络（如FF、Profibus、Devicenet等）组成。
由此可以看出，作为一个综合自动化系统，各个层次上的应用系统由于采用不同的网络技术和网络协议，无法实现真正的无缝信息集成。用以太网统一各个网络层次，已成为自动化技术发展和智能工厂建设的趋势。
事实上，随着以太网技术的发展，可以根据现场设备间通信特点，在以太网协议（ISO/IEC 8802-3）基础上增加一些改进措施，以太网完全可以用于现场总线。为此，在国家科技部“863”计划的支持下，浙江大学、浙大中控、中科院沈阳自动化研究所、重庆邮电学院、大连理工大学、清华大学等单位联合成立了浙江中控技术股份有限公司总裁金建祥教授为组长的标准起草工作小组，经过两年多的技术攻关，起草了我国每个拥有自主知识产权的现场总线国家标准《用于工业测量与控制系统的EPA通信标准》（以下简称《EPA标准》），使以太网直接应用于工业现场设备间的实时通信。
1 实时性
一方面，随着以太网技术的发展，Ethernet的通信速率从10M、100M到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，也就意味着网络碰撞机率大大下降。
另一方面，采用Ethernet交换技术和全双工通信技术，可以使Ethernet交换机的各端口之间数据帧的输入和输出不再受CSMA/CD机制的约束，同时一对通信线缆上可分别同时接收和发送报文帧，从而避免了冲突，为以太网应用于现场设备间的通信提供了可能。
另外，工业现场设备间的通信有着下列特殊性：
(1) 信息长度较小；
(2) 周期与非周期信息同时存在，正常工作状态下，周期性信息（如过程测量与控制信息、监控信息等）较多，而非周期信息（如突发事件报警、程序上下载等）较少；
(3) 信息流向的单一性较强，如测量信息由变送器向控制器传送，控制信息由控制器向执行机构传送，过程监控与突发信息由现场仪表向操作站传送，程序下载由工程师站向现场仪表传输等。
(4) 工业现场设备向网络上发送数据都遵循严格的时序。
因此，在EPA系统中，将控制网络划分为若干个控制区域，每个控制区域即为一个微网段。每个微网段通过EPA网桥与其他网段进行分隔，该微网段内EPA设备间的通信被限制在本控制区域内进行，而不会占用其他网段的带宽资源。
处于不同微网段内的EPA设备间的通信，需由相应的EPA网桥进行转发控制。EPA网桥至少有两个EPA接口，当它需要转发报文时，首先检查报文中的源IP地址与目的IP地址、EPA服务标识等信息，以确认是否需要转发，并确定报文转发路径。因此，任何广播报文的转发也将受到控制，而不会发生采用一般交换机所出现的广播风爆。
而连接在每个微网段的EPA设备，通过其内置的通信栈软件，分时向网络上发送报文，以避免两个设备在同一时刻向网络上同时发送数据，避免报文碰撞，用户可以预知其发出的信息在可预知的时间内到达目的站点。
2 分层的网络安全控制策略
EPA作为一个开放系统，其潜在的安全风险是不可避免的。因此，在《EPA标准》中，增加了网络安全应用导则，通过必要的安全措施和工具，以保证在这个开放的环境中能够安全地操作，保护内部的系统、资源和正常的生产秩序。
EPA安全主要解决EPA控制网络内部资源与数据通信的安全性问题，以保障系统正常的运行，或在受到攻击时能够迅速地发现并采取相应的安全措施，使系统的安全损失减少到最小。并在受到攻击后能够迅速地恢复。
一般来说，现场层网络上的设备资源有限、实时性要求高；监控层网络上的设备具有较丰富的资源和较高的实时性要求；而管理层网络上的设备则资源丰富、而实时性则不是主要要求。
因此，在组建EPA控制网络时，要在明确本控制网络的业务定位、提供的服务类型和提供的服务对象的基础上，根据EPA网络系统面临的安全风险及其出现的层次和可能受到的攻击类型，分级实施不同的安全策略和措施。主要包括以下内容：
（1）对各种服务进行正确描述和划定安全等级。
（2）根据服务功能划分，确定网络拓扑、隔离手段、依赖和信任关系。
（3）设备和数据的物理安全及其保障措施。
（4）网络安全管理职能的分割与责任分担。
（5）用户的权利分级和责任。
（6）击和入侵的应急处理流程和灾难恢复计划。
（7）口令安全管理。包括口令的选择、保存、更改周期、定期检查、保密等。
EPA系统中，根据组网方案和应用层次的不同，根据系统拓扑结构（如图2所示）的三个应用层次采取不同的安全技术措施。
图2 EPA网络系统安全架构
其中，EPA 网桥实现访问控制、操作授权、报文过滤（包括IP、端口、EPA 报文标识）、流量控制、网段划分；EPA 代理实现报文过滤（包括IP、端口、EPA 报文标识）、流量控制、转发控制、时间戳控制；防火墙与防病毒网关采用VLAN、***或防火墙等技术手段，实现访问控制、报文过滤、时间戳控制、网络安全漏洞扫描、网络入侵检测、网络防病毒、备份与恢复等；无线EPA接入点：无线局域网或蓝牙接入点、无线局域网或蓝牙网关。而在EPA设备中，则通过定义网络安全管理功能块，对入侵的非法访问和非法数据进行安全过滤。
3 互可操作性
由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。
但是，ISO/IEC8802-3只规定了物理层、数据链路层规范，而TCP/IP协议作为基于以太网的“事实上”的标准，也只规定了网络层与传输层规范，其中网络层规定了基于IP的网络连接、维持和解除，即规定了基于IP的路由选择；而TCP协议（包括UDP）则规定了开放系统之间的数据传送控制、收放确认、差错控制等。显然，仅仅采用以太网TCP/IP协议只能解决设备的互联，设备之间能相互发送和接收信息，但是如果没有高层协议（特别是应用层协议），这些是设备就无法识别、理解这些信息，更无法根据这些信息作出正确的响应，因此就无法实现互可操作。
为此，EPA实时以太网标准为此在ISO/IEC8802-3和TCP/IP协议基础上，定义了应用层服务和协议，使应用进程之间能通过这些服务相互传递信息；定义了基于XML可扩展标记语言的设备描述方法。这样，在设备生产出来后，只要设备制造商提供关于该设备的资源描述文件，用户应用程序就可以根据该文件对设备进行组态，将来自于不同制造商的设备集成为一个分布式控制系统。
3.1 EPA应用层
EPA应用层规范为EPA设备之间周期和非周期的传输数据提供通信通道和服务接口。它由EPA实时通信规范和非实时通信协议两部分组成。其中EPA实时通信规范是专门为EPA实时控制应用进程之间的数据传输提供通信通道和服务接口。而非实时通信协议则主要包括HTTP、FTP、TFTP等互联网络中广泛使用的技术。
EPA在应用层应用了两个实体，即EPA应用访问实体和EPA系统管理实体。
(1) EPA应用访问实体
EPA应用访问实体定义了应用对象模型和一系列必要的服务，从而保证各个设备在开放、互连的环境下实现分布式控制功能。这些服务可以分成三类。
第一类服务是域管理服务。域是一段存储区，可以存储数据，也可以存储程序。域管理服务包括上载（UpLoad）服务和下载（DownLoad）服务。域下载服务用于向EPA设备中的域下载数据或程序；域上载服务用于将EPA设备中域对象的内容上载到用户组态、监控程序。
第二类服务是事件管理服务。事件管理的主要功能是从一个EPA设备发送重要的事件信息到其它设备，并由用户予以确认，以便作出正确的处理。
第三类是变量访问服务，提供了对变量对象的读写访问。变量访问服务包括读服务（Read，用于读取变量数值）、写服务（Write，用于设置变量数值）以及信息发布服务（Distribute，用于传送简单变量、数组变量和结构变量的具体数值，使现场设备功能块之间的输入输出参数实现相互传递）。
(2) EPA系统管理实体
EPA系统管理实体主要执行EPA设备的管理功能：一是设备管理功能。支持EPA设备识别、对象定位、地址分配、时钟同步以及功能块调度等功能，以实现不同EPA之间的互相识别和互操作。二是对功能块之间交换信息的链路进行管理。通过EPA系统管理实体，可以将EPA网络上的多个设备集成为一个协同工作的控制系统。
3.2 基于XML的设备描述
EPA标准采用开放的XML结构化文本语言为EPA设备描述语言工具，定义了基于XML的设备描述文件规范，规定了EPA设备资源、功能块及功能块参数等网络可见元素的描述格式和描述方法。设备描述文件可以电子化文件的形式提供，也可以直接写进EPA设备中的非易失存储区，以一定的方式从设备中获取。
对EPA设备描述文件的解释可采用Microsoft○R提供的通用DOM技术，无需专用的设备描述文件编译和解释工具。
4 EPA产品与应用
在《EPA标准》起草的同时，标准起草单位已分别开发了多种基于EPA的产品，包括基于EPA的变送器、执行器、现场控制器、数据采集器、远程分散控制站、无纸记录仪等产品，基于EPA的分布式网络控制系统已在化工厂得到成功应用。
5 结束语
一个技术标准的生命力取决于它的被接收程度和推广应用情况。
为此，《EPA标准》起草工作组一方面已开始规划一些技术交流和培训工作，另一方面，与实时以太网应用行规国际标准IEC61784-2相配套，标准起草工作组已着手EPA标准的认证、测试工作，以便为EPA产品的开发、应用提供一致性的认证、测试平台。
通过这些工作，一方面希望广大控制系统、仪器仪表开发制造企业、研究院所共同支持、开发和应用EPA技术，开发和应用EPA产品，另一方面也希望广大工控界专家一起来完善、发展EPA技术。 系统分类:
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2009/9/15 10:43:26
摘要：分析了工业企业综合自动化要求，提出用以太网智能工厂各层次网络的重要性。从工业控制网络的通信特点出发，结合以太网最新发展技术，分析了EPA实时以太网的技术特点
关键词：智能工厂； EPA ；实时以太网
随着科学技术的进步和生产的发展，工业自动化系统不仅包括各种自动化调节系统、顺序控制逻辑控制系统、自动批处理控制系统、联锁保护系统等，也包括生产装置先进控制和优化，根据市场和生产状态反馈所制定的生产计划和调度排产系统、生产管理系统和售后服务系统，涉及到产品生命周期的所有过程，为企业提供全面的解决方案。
一般来讲，工业企业综合自动化系统由企业资源管理系统ERP、生产执行系统MES和生产过程控制系统PCS等三大子系统组成，如图1所示。
其中，过程控制系统PCS（如DCS、FCS、PLC、IPC等）以整个生产过程为对象，对工业生产过程的信息、数据进行及时的检测和监视，并代替人工对工业生产过程进行自动控制。
制造执行系统MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供一个统一平台，系统地集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能。通过MES，能够根据实时生产管理信息调整生产，作出调度，并将有关资源利用和库存情况的准确信息实时的提供给ERP系统，同时将生产目标及生产规范自动转换为过程设定值，并反映到阀门、泵等控制设备的参数设置。MES在ERP与过程控制之间提供信息的转换，是ERP和PCS之间的信息纽带。
企业资源计划系统ERP则负责生产计划制定、库存控制和财务管理，侧重于企业生产组织、生产管理、经营等方面的优化，使财务管理、销售管理、库存管理、采购管理、车间管理、计划管理、成本管理集成统一，保证企业安全、稳定、长期、满负荷、优质生产。
由此可见，要实现工业企业综合自动化，必须从PCS、MES到ERP等三个层次提供一体化的智能工厂整体解决方案。为此，企业首先建立完善的管控一体化网络，实现各层次信息的有机集成，使各方面资源充分调配、平衡和控制，最大限度地发挥其能力；其次，必须形成市场、经营、生产和研发之间紧密的协作链，提高市场反应的敏捷性和产品转型的灵活性，时刻保持产品高质量、多样化和领先性；再次，必须实现企业生产制造资源与其它资源管理的一体化集成，实现生产现场在线设备动态管理，降低成本。
工业控制网络作为智能工厂的核心基础，可分为管理层、制造执行层（或过程监控层）和现场设备层等三个层次。
其中，最上层的管理层网络，主要用于企业的计划、销售、库存、财务、人事以及企业的经营管理等方面信息的传输。其特点是，数据报文通常都比较长，吞吐量较大，而且数据通信的发起是随机的、无规则的，因此要求网络必须具有较大的带宽。管理层层网络主要由快速Ethernet（100M、1G、10G等）组成。
中间的制造执行层网络主要用于监控、优化、调度等方面信息的传输，其特点是信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽，以前由专用网络如令牌网组成，如今这一层网络则主要由传输速率较高的网段（如10M、100M Ethernet等）组成。
而最底层的现场设备层网络，与变送器、执行机构等现场设备相连，采集现场数据，并将控制数据送入设备。其主要特点是，数据传输的及时性和系统响应的实时性、可靠性等要求比较高。一般认为，以太网由于采用了CSMA/CD介质访问控制机制，其通信具有不确定性的特点，不适合作为现场设备层的网络。因此，这一层次的网络目前主要由低速现场总线网络（如FF、Profibus、Devicenet等）组成。
由此可以看出，作为一个综合自动化系统，各个层次上的应用系统由于采用不同的网络技术和网络协议，无法实现真正的无缝信息集成。用以太网统一各个网络层次，已成为自动化技术发展和智能工厂建设的趋势。
事实上，随着以太网技术的发展，可以根据现场设备间通信特点，在以太网协议（ISO/IEC 8802-3）基础上增加一些改进措施，以太网完全可以用于现场总线。为此，在国家科技部“863”计划的支持下，浙江大学、浙大中控、中科院沈阳自动化研究所、重庆邮电学院、大连理工大学、清华大学等单位联合成立了浙江中控技术股份有限公司总裁金建祥教授为组长的标准起草工作小组，经过两年多的技术攻关，起草了我国每个拥有自主知识产权的现场总线国家标准《用于工业测量与控制系统的EPA通信标准》（以下简称《EPA标准》），使以太网直接应用于工业现场设备间的实时通信。
1 实时性
一方面，随着以太网技术的发展，Ethernet的通信速率从10M、100M到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，也就意味着网络碰撞机率大大下降。
另一方面，采用Ethernet交换技术和全双工通信技术，可以使Ethernet交换机的各端口之间数据帧的输入和输出不再受CSMA/CD机制的约束，同时一对通信线缆上可分别同时接收和发送报文帧，从而避免了冲突，为以太网应用于现场设备间的通信提供了可能。
另外，工业现场设备间的通信有着下列特殊性：
(1) 信息长度较小；
(2) 周期与非周期信息同时存在，正常工作状态下，周期性信息（如过程测量与控制信息、监控信息等）较多，而非周期信息（如突发事件报警、程序上下载等）较少；
(3) 信息流向的单一性较强，如测量信息由变送器向控制器传送，控制信息由控制器向执行机构传送，过程监控与突发信息由现场仪表向操作站传送，程序下载由工程师站向现场仪表传输等。
(4) 工业现场设备向网络上发送数据都遵循严格的时序。
因此，在EPA系统中，将控制网络划分为若干个控制区域，每个控制区域即为一个微网段。每个微网段通过EPA网桥与其他网段进行分隔，该微网段内EPA设备间的通信被限制在本控制区域内进行，而不会占用其他网段的带宽资源。
处于不同微网段内的EPA设备间的通信，需由相应的EPA网桥进行转发控制。EPA网桥至少有两个EPA接口，当它需要转发报文时，首先检查报文中的源IP地址与目的IP地址、EPA服务标识等信息，以确认是否需要转发，并确定报文转发路径。因此，任何广播报文的转发也将受到控制，而不会发生采用一般交换机所出现的广播风爆。
而连接在每个微网段的EPA设备，通过其内置的通信栈软件，分时向网络上发送报文，以避免两个设备在同一时刻向网络上同时发送数据，避免报文碰撞，用户可以预知其发出的信息在可预知的时间内到达目的站点。
2 分层的网络安全控制策略
EPA作为一个开放系统，其潜在的安全风险是不可避免的。因此，在《EPA标准》中，增加了网络安全应用导则，通过必要的安全措施和工具，以保证在这个开放的环境中能够安全地操作，保护内部的系统、资源和正常的生产秩序。
EPA安全主要解决EPA控制网络内部资源与数据通信的安全性问题，以保障系统正常的运行，或在受到攻击时能够迅速地发现并采取相应的安全措施，使系统的安全损失减少到最小。并在受到攻击后能够迅速地恢复。
一般来说，现场层网络上的设备资源有限、实时性要求高；监控层网络上的设备具有较丰富的资源和较高的实时性要求；而管理层网络上的设备则资源丰富、而实时性则不是主要要求。
因此，在组建EPA控制网络时，要在明确本控制网络的业务定位、提供的服务类型和提供的服务对象的基础上，根据EPA网络系统面临的安全风险及其出现的层次和可能受到的攻击类型，分级实施不同的安全策略和措施。主要包括以下内容：
（1）对各种服务进行正确描述和划定安全等级。
（2）根据服务功能划分，确定网络拓扑、隔离手段、依赖和信任关系。
（3）设备和数据的物理安全及其保障措施。
（4）网络安全管理职能的分割与责任分担。
（5）用户的权利分级和责任。
（6）击和入侵的应急处理流程和灾难恢复计划。
（7）口令安全管理。包括口令的选择、保存、更改周期、定期检查、保密等。
EPA系统中，根据组网方案和应用层次的不同，根据系统拓扑结构（如图2所示）的三个应用层次采取不同的安全技术措施。
图2 EPA网络系统安全架构
其中，EPA 网桥实现访问控制、操作授权、报文过滤（包括IP、端口、EPA 报文标识）、流量控制、网段划分；EPA 代理实现报文过滤（包括IP、端口、EPA 报文标识）、流量控制、转发控制、时间戳控制；防火墙与防病毒网关采用VLAN、***或防火墙等技术手段，实现访问控制、报文过滤、时间戳控制、网络安全漏洞扫描、网络入侵检测、网络防病毒、备份与恢复等；无线EPA接入点：无线局域网或蓝牙接入点、无线局域网或蓝牙网关。而在EPA设备中，则通过定义网络安全管理功能块，对入侵的非法访问和非法数据进行安全过滤。
3 互可操作性
由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。
但是，ISO/IEC8802-3只规定了物理层、数据链路层规范，而TCP/IP协议作为基于以太网的“事实上”的标准，也只规定了网络层与传输层规范，其中网络层规定了基于IP的网络连接、维持和解除，即规定了基于IP的路由选择；而TCP协议（包括UDP）则规定了开放系统之间的数据传送控制、收放确认、差错控制等。显然，仅仅采用以太网TCP/IP协议只能解决设备的互联，设备之间能相互发送和接收信息，但是如果没有高层协议（特别是应用层协议），这些是设备就无法识别、理解这些信息，更无法根据这些信息作出正确的响应，因此就无法实现互可操作。
为此，EPA实时以太网标准为此在ISO/IEC8802-3和TCP/IP协议基础上，定义了应用层服务和协议，使应用进程之间能通过这些服务相互传递信息；定义了基于XML可扩展标记语言的设备描述方法。这样，在设备生产出来后，只要设备制造商提供关于该设备的资源描述文件，用户应用程序就可以根据该文件对设备进行组态，将来自于不同制造商的设备集成为一个分布式控制系统。
3.1 EPA应用层
EPA应用层规范为EPA设备之间周期和非周期的传输数据提供通信通道和服务接口。它由EPA实时通信规范和非实时通信协议两部分组成。其中EPA实时通信规范是专门为EPA实时控制应用进程之间的数据传输提供通信通道和服务接口。而非实时通信协议则主要包括HTTP、FTP、TFTP等互联网络中广泛使用的技术。
EPA在应用层应用了两个实体，即EPA应用访问实体和EPA系统管理实体。
(1) EPA应用访问实体
EPA应用访问实体定义了应用对象模型和一系列必要的服务，从而保证各个设备在开放、互连的环境下实现分布式控制功能。这些服务可以分成三类。
第一类服务是域管理服务。域是一段存储区，可以存储数据，也可以存储程序。域管理服务包括上载（UpLoad）服务和下载（DownLoad）服务。域下载服务用于向EPA设备中的域下载数据或程序；域上载服务用于将EPA设备中域对象的内容上载到用户组态、监控程序。
第二类服务是事件管理服务。事件管理的主要功能是从一个EPA设备发送重要的事件信息到其它设备，并由用户予以确认，以便作出正确的处理。
第三类是变量访问服务，提供了对变量对象的读写访问。变量访问服务包括读服务（Read，用于读取变量数值）、写服务（Write，用于设置变量数值）以及信息发布服务（Distribute，用于传送简单变量、数组变量和结构变量的具体数值，使现场设备功能块之间的输入输出参数实现相互传递）。
(2) EPA系统管理实体
EPA系统管理实体主要执行EPA设备的管理功能：一是设备管理功能。支持EPA设备识别、对象定位、地址分配、时钟同步以及功能块调度等功能，以实现不同EPA之间的互相识别和互操作。二是对功能块之间交换信息的链路进行管理。通过EPA系统管理实体，可以将EPA网络上的多个设备集成为一个协同工作的控制系统。
3.2 基于XML的设备描述
EPA标准采用开放的XML结构化文本语言为EPA设备描述语言工具，定义了基于XML的设备描述文件规范，规定了EPA设备资源、功能块及功能块参数等网络可见元素的描述格式和描述方法。设备描述文件可以电子化文件的形式提供，也可以直接写进EPA设备中的非易失存储区，以一定的方式从设备中获取。
对EPA设备描述文件的解释可采用Microsoft○R提供的通用DOM技术，无需专用的设备描述文件编译和解释工具。
4 EPA产品与应用
在《EPA标准》起草的同时，标准起草单位已分别开发了多种基于EPA的产品，包括基于EPA的变送器、执行器、现场控制器、数据采集器、远程分散控制站、无纸记录仪等产品，基于EPA的分布式网络控制系统已在化工厂得到成功应用。
5 结束语
一个技术标准的生命力取决于它的被接收程度和推广应用情况。
为此，《EPA标准》起草工作组一方面已开始规划一些技术交流和培训工作，另一方面，与实时以太网应用行规国际标准IEC61784-2相配套，标准起草工作组已着手EPA标准的认证、测试工作，以便为EPA产品的开发、应用提供一致性的认证、测试平台。
通过这些工作，一方面希望广大控制系统、仪器仪表开发制造企业、研究院所共同支持、开发和应用EPA技术，开发和应用EPA产品，另一方面也希望广大工控界专家一起来完善、发展EPA技术。 系统分类:
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2009/9/15 10:42:41
今年，TIA/EIA委员会正式发布综合布线六类标准（标准号：ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1），TIA568B从此真正成为一个能够全面满足目前的网络发展状况，解决网络建设的基础标准集。 尽管网络的发展日新月异，但就网络建设来说，千兆网络即将成为网络建设的普遍需求时，作为网络的骨架，六类标准的推出可以说成为千兆网络的及时雨，为建设基于千兆以太网的企业新一代网络在物理层面打下了坚实的基础。
六类布线系统在传输速率上可提供高于超五类2.5倍的高速带宽，在100MHz时高于超五类300%的ACR值。在施工***方面，六类比超五类难度也要大很多。
六类布线系统的施工人员必须按照国际标准要求的规范去执行。因为"越是高级的铜缆对外界的异常就越敏感。随着传输速率的上升，***施工的正确与否对系统性能的影响就越大"。不合理的管线设计，不规范的***步骤，不到位的管理体制，都会对六类布线的测试结果（包括物理性能和电气性能）带来影响，而且有些会成为难以修复的故障，甚至只能重新敷设一条链路来更替。
从推出六类布线系统至今，强者网络积累了大量的现场施工经验，强者网络公司指出，企业在施工时应该注意以下六大注意事项。
注意事项之一
由于六类线缆的外径要比一般的五类线粗，为了避免线缆的缠绕（特别是在弯头处），在管线设计时一定要注意管径的填充度，一般内径20mm的线管以放2根六类线为宜。
注意事项之二
桥架设计合理，保证合适的线缆弯曲半径。上下左右绕过其他线槽时，转弯坡度要平缓，重点注意两端线缆下垂受力后是否还能在不压损线缆的前提下盖上盖板。
注意事项之三
放线过程中主要是注意对拉力的控制，对于带卷轴包装的线缆，建议两头至少各安排一名工人，把卷轴套在自制的拉线杆上，放线端的工人先从卷轴箱内预拉出一部分线缆，供合作者在管线另一端抽取，预拉出的线不能过多，避免多根线在场地上缠结环绕。
注意事项之四
拉线工序结束后，两端留出的冗余线缆要整理和保护好，盘线时要顺着原来的旋转方向，线圈直径不要太小，有可能的话用废线头固定在桥架、吊顶上或纸箱内，做好标注，提醒其他人员勿动勿踩。
注意事项之五
在整理、绑扎、安置线缆时，冗余线缆不要太长，不要让线缆叠加受力，线圈顺势盘整，固定扎绳不要勒得过紧。
注意事项之六 在整个施工期间，工艺流程及时通报，各工种负责人做好沟通，发现问题马上通知甲方，在其他后续工种开始前及时完成本工种任务。 系统分类:
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2009/9/15 10:42:03
随着工业自动化系统的发展，工业以太网专题"工业以太网成为越来越受欢迎的网络。如果您从事过评估网络的工作，那么您就会了解到这样一个决定的重要意义以及在选择阶段可能出现的困惑。关于什么是标准的？什么不是标准的？以及什么技术适合工业应用？这些问题都有大量不同的主张和看法。由于如此多的自动化供应商都声称他们的以太网网络是“标准的”，问题出现了，什么才是真实的而什么是虚构的？而原因又是什么呢？
本文将剖析市场说法的各个层面并分析究竟是什么构成了标准以太网。另外，本文将总结使用标准的、未修改的以太网作为工业网络与偏离了一种或多种标准的基于标准的网络相比的关键优势。然而，在开始之前，首先请让我们来仔细地定义一下是什么构成了“标准以太网”的标准。
I. 标准以太网定义
以太网，与其它现代通讯协议一样，符合OSI七层通讯模型。OSI模型是抽象的概念，用于描述一种通讯协议是如何设计的。
虽然OSI模型中将网络划分为了七层，然而标准以太网一般分为3个部分: 在最下层是IEEE 802.3，中间是TCP/UDP/IP协议族，而在最上面是应用层。这种未经修改的以太网网络的典型应用包括您在Internet上所使用的网页和电子邮件。工业协议使用的是标准的、未经修改的以太网，其中包括EtherNet/IP、Modbus/TCP 和PROFInet CBA (Version 1)。
图1- 标准的、未经修改的以太网协议栈
标准以太网工业网络的第一部分是IEEE 802.3，它所指的是共同定义了OSI模型底部两层的一组标准。第一层，也就是物理层，指定了所有兼容的媒介、电缆以及架构设备（如交换机、路由器和集线器）的需求。IEEE 802.3标准还包括第2层，第2层为数据链路层指定了媒介访问控制（MAC）协议。这为以太网设备之间的数据包移动定义了单一的帧格式。
组成标准以太网网络的第二个关键部分是TCP/UDP/IP协议族，对应的是OSI模型的第3、4层。传输层协议如TCP和UPD使网络上的两个设备能够交换数据，它位于IP网络层协议的顶端。IP协议的目的在于指定以太网数据包的格式以及合适的寻址方式。IEEE 802.3和TCP/UDP/IP层共同为网络打下了功能强大的基础，能够支持流行的Internet功能如电子邮件(SMTP)、网页浏览(HTTP)、文件传输(FTP)、语音传输(VOIP) 和网络管理(SNMP)等功能。在全球范围内有超过20亿人正使用着这些功能，而这些功能实际上是应用层(OSI 第七层) 的协议，他们位于IEEE 802.3和TCP/UDP/IP协议栈之上。
为了满足工业应用需求，标准的以太网网络需要第三部分也是最终的部分。这个最终部分由一种额外的应用层协议所组成，这种协议是位于IEEE 802.3和TCP/UDP层之上的，与前面提到的各种其它应用层协议共同位于应用层。在这层上所要完成的典型工业功能包括配置、数据采集、HMI信息通讯、操作员控制、I/O控制和变频器控制。为了使以太网能够作为一个有效的工业网络来工作，应用层必须能够处理额外的实时需求功能，如设备安全、运动控制以及时间同步。“实时功能”指的是系统在所有的操作环境下、在所有的期望时间限制内对所有可能出现的事件做出正确反应的能力。许多网络评估人员也在寻找整个工业网络协议能够获得一些组织的认可，如IEC1并满足相应的欧洲标准2。这些组织和标准帮助用户确保了网络能够满足工业应用的要求。
上面所说的三部分共同构成了使用标准的、未经修改的以太网的工业解决方案。下一步，我们将来看看经过修改的以太网网络与标准以太网有什么不同以及这些不同是如何影响最终用户的。
II. 什么不是标准的?
今天，许多自动化网络供应商违反一条或多条上面提到的构成标准以太网的原则，希望能够提供更加高速的性能、使工业流量和产品具有更高的优先级，从而使网络能够更好地适应恶劣的工业环境。然而，为了迎合客户，他们声称他们的网络是“基于标准的”。这种声明对于那些想要使用以太网网络的人们来说产生了巨大的混淆，并扭曲了对于工业以太网专题"工业以太网的真正定义。下面我们将分析真正的标准以太网网络和“基于标准的”或者“兼容标准的”工业以太网技术在技术方面的区别。
“基于标准的”和“兼容标准的”这两种说法单独来说并不能保证网络与所有的以太网标准相兼容。究竟是什么构成了“基于标准的”或者“兼容标准的”工业以太网专题"工业以太网网络呢？***很简单：所有更改了IEEE 802.3、绕开或者修改了TCP/IP协议族，和/或缺少合适的应用层的解决方案，而这些都不是标准的。在许多案例中，网络供应商开始提供的是未经修改的以太网协议栈的各层，然后对其进行修改和添加，在其中加入软件、协议、硬件或者将以上三者都加入到协议栈中。
所有更改了IEEE 802.3、绕开或者修改了TCP/IP协议族，和/或缺少合适的应用层的解决方案都不是标准的。
图2 以太网实时方法分类
对于IEEE 802.3的修改 (物理层和数据链路层)
几乎所有的以太网解决方案都声称自己与标准、普遍使用的以太网硬件相兼容，其中包括交换机、电缆和连接器；然而，这种声明将会误导用户。例如像PROFInet IRT (Version 3) 和EtherCAT 这样的网络在最终设备中使用了专有的(不兼容IEEE 802.3)硬件以及内置的自定义交换机。这些设备需要设计者应用额外的规则、为标准以太网增加了复杂性，而且可能无法使用标准的网络管理和故障解决工具。
基于标准的网络所修改的另一个方面通常是标准以太网模型的数据链路层。IEEE 802.3 定义了标准以太网中的数据链路层要使用载波侦听多路访问以及冲突检测(CSMA/CD)，这是一种定义了在网络上以及设备之间进行传输的单一帧格式的网络控制协议。一些网络供应商绕开这种协议，声称因为数据包有冲突因此它并不是确定性的。然而这种观点是陈旧的而且是有误导性的，由于标准交换机避免了冲突的可能性，从而能够提供优异的确定性。其他供应商声称交换机为网络定时增加了可变性，或者说是“抖动”；然而，引入的抖动数量在所有的自动化应用中都是可以忽略的(数量级为100钠秒级)，即使是要求最严格的应用也不例外。
一般来说，非标准以太网网络对数据链路层所进行的修改包括将网络的更新周期“限制”为离散的时隙、使用非标准的媒介访问硬件来控制网络上的设备和/或使用特殊的轮询时程来在主设备和从设备之间进行通讯。虽然这些机制增加了网络的确定性，但是他们可能会为客户引入额外的问题，例如无法使用COTS以太网设备、对专用硬件的需求、网络拓扑支持的限制，以及由于时程的修改造成复杂度的增加。另外，COTS以太网设备并不了解任何专用的传输时程或者在数据链路层上使用特殊的轮询机制，因此这可能会极大地降低正常TCP/UDP/IP 流量传输的带宽宽度。
图3- 标准和非标准以太网协议栈
修改或绕开TCP/UDP/IP (传输层和网络层)
标准以太网通讯使用TCP/IP，这本身就是非确定性的并拥有几百毫秒的响应时间。然而，像远程I/O控制和运动控制这样的应用要求只能有几毫秒的响应时间或者更少。为了增强确定性，许多基于标准的网络都修改或者绕开了TCP/UDP/IP协议族。这些网络取而代之地在以太网协议栈的传输层和网络层使用了其它的、通常是自定义的技术。一些非标准网络声称与TCP/IP“兼容”，但实际上，这些网络只不过是使用TCP/IP作为补充的频道来提供非实时的数据传输。真正的实时数据是使用专用的时分或轮询时程来传输的。另外，这些机制通常在网关设备构成方面需要更多额外的专用硬件。
由于绕开了TCP/IP协议，这样的专用网络限制了用户对于标准、不用定制的以太网产品的使用，如路由器、交换机、防火墙等等。这种限制将破坏标准以太网的一条最基本的优势– 对于低成本、现有商用产品以太网硬件的可用性。
图4-非标准OSI协议栈实例
对标准以太网协议进行修改的另一个弊端是会导致网络对于IT流量无法访问的现象将会增多。例如，当工厂的IT部门需要大量的数据来通讯的时候将会发生什么？时分技术和轮询机制通常会修网络计时行为，从而使网络可以处理可能会遇到的高级别TCP/UDP/IP流量。由于这些网络将时分数据优先于其它数据，那么这将会造成TCP/UDP/IP流量多大的延迟呢？而且，这种性能对于IT部门来说是未知的。
当标准以太网的各层受到修改，IT部门员工对于这些新的、专用技术的培训将会造成重大的挑战以及额外的费用。IT人员一般来说都是标准以太网技术和像IEEE 802.3这样协议的专家，然而，当以太网协议栈中插入了像轮询时程、时分这样的专用技术和自定义硬件时，对于整个IT部门来说通常需要陡峭的学习曲线，耗费大量的时间和精力。另外，IT所首选的传统以太网工具和基础设施，如标准网络管理工具(例如网络分析仪)和一些功能(例如VLAN和标准安全协议)可能与新的网络并不兼容。
专用以太网网络造成了工厂工程人员和IT人员之间的冲突，因此，每个团队都需要做出巨大的妥协，例如牺牲IT部门对于最喜欢的标准以太网工具和设备的使用而去接受网络性能一定程度上的不确定性。另外，IT员工必须花费相当多的时间来学习新网络的硬件和软件的各个方面。
III. 标准的、未经修改的以太网与专用的、“基于标准的”网络相比的优势
标准的、未经修改的IEEE 802.3
符合标准以太网协议栈最下两层与那些“兼容”或者“基于”IEEE 802.3的网络相比将会有明显的优势。符合IEEE 802.3的网络可以确保它末端节点之间的协同工作能力，从而使所有的符合IEEE 802.3的标准COST设备可以在网络上使用而不必使用自定义的交换机、网关或者自定义的ASIC，而且不必考虑特殊的设计准则。目前，有大量带有工业特性的标准设备可供使用并且非常的经济。
标准TCP/UDP/IP协议族
在过去，标准以太网技术限制了网络的性能，只能够进行半双工通讯，将网络的速度限制在10 M ，并需要使用集线器和中继器。今天，标准以太网可以提供100+ M 的性能、全双工的通讯和智能交换机来管理网络流量– 所有这些所产生的确定性级别将超过今天所使用的大部分工业网络，并且远远
