分析光技术在电视传媒的应用文章来源3edu教育网
摘要:本文主要介绍了现阶段以蓝光盘为代表的最新光记录技术,以全波光纤和密集波分技术为代表的光传输技术,以及光记录技术和光传输技术在相关电视技术领域中的应用和优劣,并且设想了以光技术为基础的新型电视台媒体资产业务网络。
关键词:蓝光盘密集波分复用
随着蓝光盘摄像机和录像机的出现,电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步,却是广电科技与时俱进的一大步。以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。
一光存储
资讯对储存容量需求日增,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术(Blue-VioletLaser)、磁光盘存储技术、做为硬盘(HDD)技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术(SuperRENS)、3D立体储存技术(MultiLayers;MultiLevel)以及荧光多层光盘技术FDM(FluorescentMultilayerDisc)等相继问世。
传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层,和许多肉眼看不见的凹凸,它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据,由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束,射向旋转中的光盘片,然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置,而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上,数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码,而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(PhaseShift),而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置,反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号,从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大,无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度,必须使用短波长的光源;或者使用高折射系数的介质;或者提升透镜的NA(数值孔径)值。显然在一个存储容量巨大的盘片上,红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短,因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸,盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘",还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD(高级光盘,暂定名)"规格,只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言,没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。
1、蓝光盘技术
蓝光盘技术属于相变光盘(PhaseChangeDisk)技术,它与传统光盘记录不同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息,而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读操作时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。在资料转换率方面,蓝光盘可以将高清晰度的电视节目,以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上,并能维持节目品质。另外,它还具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。
在兼容性方面,由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术,因此它同时适用于数字广播系统,可执行电视台多种视频记录与播放。
另外,在资料安全性部分,蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式,可确保资料安全,并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。
2、高密度光存储技术的发展趋势
(1)采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统,使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场,从而能够得到超精细结构信息,突破衍射极限,获得更高的分辨率,可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级,面密度提高4个数量级。(3)三维多重体全息存储,利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像,包括二值的或有灰阶的图像信息,由于全息图像对空间位置的敏感性,这种方法可以得到极高的存储容量,并基于光栅空间相位的变化,三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。
(4)利用当代物理学的其它成就,包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应,以及借助许多新的工具和技术,诸如扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、光学集成技术及微光纤阵列技术等,提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。
3、新型光盘技术的应用
大量的信息要求有大容量的存储设备,光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展,将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统,组成光盘库、光盘塔、光盘阵列,实现提高整个系统的容量、数据传输率及
多数据存储的可靠性。如果将光盘库、光盘塔及光盘阵列与自动换盘系统有机结合,可以大大提高系统容量、数据传输率和显着改善存储数据的可靠性。
在技术上,磁带已经基本上没有潜力了,而且与非线性的编辑系统存在明显的矛盾;专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带,但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。Sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材,这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质,充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如:PDW-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型),它可记录和重放IMX/DVCAM格式,具有完善丰富的输入输出接口,包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索,图像索引功能和光盘的随机访问功能,可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力,使得任意定位素材段成为可能,跳过不必要的素材。特别值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上,高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出,低分辨率素材可用于编辑,浏览等等,低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。
二光传输
让我们再来看看光传输,现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号,在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知,光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展,光纤工艺的提高,以及光纤技术和IT技术的相互渗透和融合,光传输技术有了相当大的发展,这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动作用。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。
1、光纤技术的介绍
(1)单波长技术
对于业务量和距离长度要求不大时,普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10Gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40G的带宽,虽然这已经是单波长所能够传输的极限,并且实用的传输容量也没有这么大,但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。
单波技术基于电时分复用(ETDM)技术,但由于微电子技术和光纤色散的限制,微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10Gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素,且随着比特率越高而影响越大。
(2)密集波分复用
对于传输量更大,传输距离更远的要求,仅靠提高单信道系统的速率已没有空间,另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种,目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用,尤其是DWDM--密集波分复用。(DWDM:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)
DWDM技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号,使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到DWDM,不能不提掺铒光纤放大器(EDFA)。EDFA的出现使得DWDM得以实用。EDFA是一种全光放大器,它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式,突破了光电、电光转换的速度瓶颈,使长距离、大容量、高速率的光纤分析光技术在电视传媒的应用分析光技术在电视传媒的应用：电视包装与电视节目产业化后现代主义及其相关音乐电视栏目纪录片的特性探析
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通信成为可能,是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm,对波分复用中的每个波长补充功率,并经过若干个EDFA再用再生器来消除色散的影响。
使用DWDM,可以大大提高光缆传输容量,节省光纤,降低传输成本。DWDM目前可商用的水平,我国的传输容量为80Gbps,国外如朗讯公司的传输容量为400Gbps,实验室的水平则已超过Tbps。
(3)新型G.655光纤
(4)全波光纤由于开放了这一低损窗口,全波光纤的可用波长范围增加了100nm,使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加,而且在上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。同时,由于波长范围大大扩展,一方面可以将不同的波长分配不同的数据流,从而改进网络管理;另一方面,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,从而降低整个系统的成本。
此外掺镨光纤放大器(PDFA)的研制成功也解决了1310nm波长光的中继问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口,以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中,可分别使用PDFA和EDFA对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。
无论是工作在1550nm的G.655光纤,还是使用1310nm的全波光纤,最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量,这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈,在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息,包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路。
2、因特网技术和光纤技术的结合
随着因特网技术的快速发展,ATM、SDH、IP等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是IPoverWDM技术,其中比较成熟的解决方案是GEOverDWDM(GE:千兆以太网)。GEOverDWDM对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级,同时可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太网无缝连接,能降低系统的成本和复杂性,保护广电系统的投资。
IPoverDWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送,减少网络层之间的冗余部分,能够省去网络运营商的成本,同时也降低用户使用通信业务的费用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一种廉价方式,适用于广电系统城域IP骨干网的建设。
千兆以太网(GE)技术是目前技术成熟的最快速以太网技术,它可以提供1Gbps的带宽,由于采用和传统10Mb/s、100Mb/s以太网同样的帧格式和帧长,因此GE可以
在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上,使用千兆以太网技术,具有一定的现实经济意义。可以预见,GEOverDWDM技术将成为广电网络中城域网的理想方案。
随着各种光传输技术不断地投入使用,整个电视台的网络架构将会发生巨大改变,而全光网和光接入网的建设和发展,使这种趋势越来越明显。
三光应用
由以上光记录和光传输的介绍,我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台IT制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性:
1.首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。
2.由于光盘录像机的出现,文件化的素材交换方式得以实现,解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。
3.具有智能化的网络监控管理功能。
4.整个网络具备可扩展性,强容错性,高兼容性以及与其他网络的互换性。
我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网,当然这里的全光目前不会是完全的光技术,也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集,光盘摄像机可以是高端的SONY的PDW蓝光盘摄像机,它的记录文件格式是MPEG24:2:2P@MLIMX或者是DVCAM格式;也可以是低端的东芝的家用DVD光盘录像机,它的记录格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的DVD碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站,由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作,各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中央存储部分的光盘库中,一方面用于播出。另一方面,可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载,便于以后的索引和节目调用。基于SNMP(简单网络管理协议)技术的系统监控单元通过与各单元交换信息,实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式,用于数据的迁徙,设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中央存储单元,其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库,节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库,作为媒体资源有原则的开放,不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体,容量以电视台内部人员充分使用即可,它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体,满足包括播出,节目制作,节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体,为海量存储,它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务,另外为电视台以外的用户提供VOD或者媒体资源再利用和交换的宿求。
以上设想的网络比较现今的网络,由于光技术的使用,可以突显出高速共享的精神,达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。
【关键词】太阳能；光热发电系统；技术；应用
中图分类号：TK511文献标识码：A
前言
目前，世界各国开始慢慢重视太阳能光热发电系统技术的应用，但是，技术水平还有待于提高，太阳能的利用效能也有待于提高。所以，研究太阳能光热发电系统技术还非常有必要。
1太阳能光热发电系统技术
1.1太阳能发电系统分类
目前，较为成熟的太阳能发电技术是太阳能光伏发电和太阳能光热发电。太阳能光热发电技术又分为塔式太阳能光热发电、槽式太阳能光热发电和碟式太阳能光热发电。目前槽式和塔式太阳能光热发电站实现了商业化示范运行，而碟式发电系统仍处于示范阶段。
1.2槽式太阳能光热发电系统
利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能光热发电系统简称分散型系统。
该系统一般由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置（如锅炉）等组成（图1）。槽式抛物面将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装管状集热器，以吸收聚焦的太阳辐射能，常将众多的槽式聚光器串并联成聚光集热器阵列。槽式聚光器对太阳辐射进行一维跟踪。
图1为90年产的SEGSI电站太阳能光热发电系统示意图，该系统采用双回路设计，集热油回路和动力蒸汽回路分离，经过一系列换热器交换热量，利用导热油作为
集热介质，293℃的低温导热油从储油罐中泵入槽式太阳能集热场，被加热到391℃，然后依次通过再热器、过热器、蒸发器、预热器等，将收集到的太阳热能交换给动力回路中的蒸汽，产生10.4MPa/370℃的过热蒸汽，进入汽轮机中做功。
当太阳能供应不足时，利用辅助加热器（天然气）加热导热油，从而实现系统的稳定、连续运行。由于槽式聚光器的几何聚光比低及集热温度不高，使得抛物槽式太阳能光热发电系统中动力子系统的热转功效率偏低，通常在35%左右。因此，单纯的抛物槽式太阳能光热发电系统在进一步提高热效率、降低发电成本方面的难度较大。
1.3塔式太阳能光热发电系统
塔式太阳能光热发电系统也称为集中式太阳能光热发电，利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上，聚焦的辐射能转变成热能，然后传递给热力循环的工质，再驱动汽轮机做功发电。塔式太阳能光热发电系统（图2）主要分熔盐系统、空气系统和水/蒸汽系统。无论采用哪种工质，系统的蓄热至关重要。由于太阳能的间隙性，必须由蓄热器提供足够的热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能的不足，否则发电系统将无法正常工作。
（1）塔式水/蒸汽系统。水/蒸汽系统以水为传热介质。
在这类系统中，过冷水经泵增压后被送到塔顶吸热器，在吸热器中蒸发并过热后被送至地面，驱动汽轮机做功发电。
图2为美国SolarOne试验电站示意图。SolarOne的吸热器是一个外圆柱式吸热器，由24块管板组成，每块管板有70根吸热管。整个吸热器实际上就是一个将水直接加热到过热蒸汽的“太阳能锅炉”。吸热器出口的蒸汽参数为516℃、10.1MPa，直接用于驱动汽轮机。
过热蒸汽也可以送入一个“油-沙石”蓄热系统进行能量的存储。尽管SolarOne电站成功地证明了塔式发电技术的可行性，但蓄热系统不能提供足够的蒸汽用于汽轮机发电。电站最主要的运行模式是将太阳能接收器和汽轮机耦合起来，蓄热系统设置为旁路，系统所产生的多余蒸汽进入蓄热系统实现能量存储，蓄热系统只产生辅助蒸汽，用于系统的启停和离线运行时保温。
（2）塔式熔盐系统。熔盐吸热、传热系统（图3）一般以熔融硝酸盐为工作介质，系统低温侧一般为290℃，高温侧为565℃。低温熔盐通过熔盐泵从低温熔盐储罐被送至塔顶的熔盐吸热器，吸热器在平均热流密度约430kW/m2的聚焦辐射照射下将热量传递给流经吸热器的熔盐。熔盐吸热后温度升高至约565℃，再通过管道送至位于地面的高温熔盐罐。
来自高温熔盐罐的熔盐被输送至蒸汽发生器，产生高温过热蒸汽，推动汽轮机做功发电。以熔盐为吸热、传热介质，主要有以下几个优点：①除克服流动阻力外，系统无压运行，安全性提高；②传热工质在整个吸热、传热循环中无相变，且熔盐热容大，吸热器可承受较高的热流密度，从而使吸热器可做得更紧凑，减少制造成本，降低热损；③熔盐本身是很好的蓄热材料，系统传热、蓄热可共用同一工质，使系统极大的简化。但是，熔盐介质也有其缺点：①熔盐的高温分解和腐蚀问题，相关材料必须耐高温和耐腐蚀，使系统成本增加、可靠性降低；②熔盐的低温凝固问题，在夜间停机时高、低温熔盐储罐必须保温，以防止熔盐凝固，清晨开机时也必须对全部管道进行预热，这都将增加系统的伴生电耗。图3为SolarTwo塔式太阳能发电系统示意图，该电站是目前世界上最大的塔式太阳能热电站，装机容量达到10MW。该系统由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，可由微机控制实现最佳聚焦，始终对准太阳，捕获并聚集太阳辐射能到高塔顶端的外露式吸热器。
利用硝酸盐作为蓄热介质，290℃的液态低温熔盐从冷熔盐罐中泵入塔式太阳能吸热器，被加热到565℃，然后存回热熔盐罐。热熔盐通过泵送到蒸汽发生器，产生的过热蒸汽进入汽轮机做功发电。熔盐储罐同时作为蓄热系统，满足动力系统的启停和机组在日照不足时的用汽需求。SolarTwo的试验研究证实了熔盐技术的可行性，进一步降低了技术和经济风险，促进了塔式光热发电技术的商业化。
2全球太阳能光热发电系统系统技术应用现状
2.1槽式太阳能光热发电现状
表1列出了当今世界主要槽式太阳能光热发电站的基本参数。
2.2塔式太阳能光热发电现状
目前，全世界已建成10余个塔式太阳能光热发电试验示范电站。主要的塔式太阳能光热发电站的参数见表2。
2008年底建成20MW（PS20）塔式太阳能热电站，PS20电站塔高160m，占地约90万/m2，采用1255片定日镜，每片120m2。
随着技术的进步，塔式电站的年平均发电率已达13.7%，建造费用降低到4000美元/kWe。塔式电站的单位投资成本和发电成本随着容量的增加而降低。
因此，大规模太阳能光热发电技术是今后太阳能光热发电走向实用化的必由之路。
2.3中东地区太阳能光热发电现状
基于中东地区丰富的太阳能资源，他们把太阳能发电作为替代油气发电的一大方向，当前，阿联酋和沙特正引领中东地区的光热发电产业一路前行。
【关键词】PFTTH组网技术OPLC
一、绪论
PFTTH即电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC），将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。随着科技的发展，人们用电将趋向智能化以及信息化，这必然要求电网的发展将和通信行业联合在一起来中创造出一条新的适应未来人们需求的发展路线。
二、PFTTH的组网技术研究
2.1PFTTH关键技术
PFTTH（PowerFiberToTheHome）即电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC），将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。
在运用PFTTH技术组网建设智能用电小区的时候，实际运用到的技术是很多的，其操作也是相当复杂的，本文无法将所用到的全部技术都一一介绍，本文重点就光纤复合低压电缆（OPLC），以太网无源光网络（OPLC）以及光纤技术等相关关键技术作较为详细的介绍。以期更多的人能了解这样的一个新兴技术。
1、OPLC。
电力光纤，实际上就是低电压电缆内复合了一根光纤，更确切地说，是光纤复合低压电缆（OpticalFiberCompositeLow-voltageCable，简称OPLC；OpticalFiberCompositeInsulatedPowerCableforLowVoltages，简称OPIC），从英文缩写分析，有称OPLC的，也有称OPIC。光纤复合低压电缆是一种具有电力转输和光通信能力的绝缘电缆，简单点说就是一根既可以传输电力同时可实现光纤通信传输的电缆[2]。传输电力的线芯以及传输信号的光单元可共同组合成光纤复合低压电缆，其中电力电缆线芯是由铜或铝材质的金属导体和绝缘层组合而成，其结构及要求都应符合GB/T12706.1-2008标准。若干根光纤、松套管、加强件和护层共同组合而成光单元，且需将阻水油膏填充在松套管与光纤束之间。因为正常运行时电力缆线芯中的导体最高温度可达到90℃，而光单元中光纤比较脆弱且受温度影响较大，一般其工作温度需要控制在70℃以下，所以必须使光单元受导体工作温度影响较小即远离电力电缆线芯。
2、EPON技术。
EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3EFM（EthernetfortheFirstMile）最先提出。EPON是点到多点的网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台以及TDM时分MAC（MediaAccessControl）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带综合接入技术。可以提供数据、语音、居民用户用电信息采集以及视频的综合业务接入，并且具有良好的经济性能。
3、光纤技术。
光纤是光导纤维的简称，光纤是用光脉冲的形式来传输信号的，材质是以玻璃或者有机玻璃为主的网络传输介质。众所周知，光纤的优点是传输容量大、体积小、质量轻、衰耗小、成本低和抗氧化腐蚀性强，另外它没有电磁辐射（不受电磁干扰），运行稳定，电气绝缘好等特性，因此它是金属传输媒质无法相比的。此外也只有光纤具有这种特殊的电气以及电磁性能，也只有这种性能才能够把光纤与电力导体复合在一个结构实体里，另外任何其它传输介质都是行不通的。其次，光纤传感、光纤器件以及光纤通信技术正在广泛地应用到通信业的生产、经营以及管理当中，光纤网络到户将成为未来全世界信息通信的最终目标。
4、PFTTH相关技术标准。
电力光纤到户技术作为一项新生事物，要进行规模化推广，建立标准体系是相当重要的。首先需要将光纤复合低压电缆进行规范，另外还需在检测、组网设计、施工、验收和运行等方面制定一系列标准，目前我国在电力光纤到户技术方面正在建立起标准体系。电力光纤到户所涉及到的标准大都是跨行业的结合，包括电力电缆以及光纤行业，前者是电力行业，后者为通信行业，因此在制定标准方面需开拓性地借鉴光纤通信和电力电缆的标准，并对其进行了融合再创造。当然，这里面还有其特殊性，如寿命、温度、机械应力和电磁干扰等问题，通过实验、检测等方式发现问题并解决问题，最终把它用标准规范下来。实际上，针对电力光纤到户所制定的相关标准和电力光纤到户技术一样也是一种创新。
2.2PFTTH组网分析
将光单元加入传统的电力系统中以实现集电力传输网、广播电视网、计算机通信网以及电信网为一体，即为“多网融合”已成为国际研究的重要课题。2010年电力光纤到户试点工程项目以被相关单位在多个城市出台，并研制出了一系列适用于不同环境以及不同布线方案的光纤复合电缆。在用PFTTH进行组网时考虑到现代化农村、高档写字楼、智能别墅区以及高层居民区住宅楼的用户类型以及分布状况，将PON技术加以运用并改进以运用到PFTTH组网中，建立起一套“多网融合”的PFTTH方案。
在光电机房里，普通的电力电缆需进行电压变换，而光单元在OLT中完成业务处理以及数据汇聚分发等功能，带有信息流载体和电流，最终在光电机房内交接为一根光纤复合电缆。从光电机房出来后，将电力电缆送入各地区的光电交接箱以进行电力配送以及光单元的交接，且将PON技术加入光单元中，来实现光信号的无源分配。而光分路器安置则不怎么受限制，可以放置在光电交接箱内、光电机房里或者光电分线箱中。在组网时若考虑用户分布状况以及用户类型，可将PFTTH方案划分为农村、智能别墅区、高层居民住宅区以及商住写字楼等的PFTTH方案。
由于农村用户较多且分散性较大，电力系统方面单个家庭适用的载流量不是很大，导线截面积也较小，而光单元方面单个用户所需带宽也不是很高。因以上原因，在PFTTH组网时光信号在光电交接箱中需进行一级分光、而在光电分线箱中则进行二级分光后用入户光纤复合电缆进入每个家庭。
在电力光纤组网时智能别墅区的情况与农村很是相似，由于电力电缆的载流量以及设备类型多样化，在智能别墅区组网时入户用光纤复合低压电缆可能会用到三芯。
高层居民住宅区的组网不像农村和智能别墅区那样用户较分散，在光电交接箱中出来以后进入高层楼房内光电分线箱，在光电分线箱里进行一级分光后引出到入户用光纤复合电缆。
由于电力电缆供电半径一般不超过1公里，光信号在光电机房内需进行一级光功率分配，并依据用户数量来选配光纤数量以及电力单元，光单元从光电机房出来以后只分纤而不分光。光纤可依据农村、智能别墅区和高层居民住宅区、商住写字楼等各段用户量来匹配，并依据用户电量需求选配电力单元。由于PON技术的特点，在各段可灵活运用光分路器，并采用一级或二级分光。在完成配网以后，可根据电力配网三相平衡原则，且结合用户类型，用入户光纤复合电缆至各用户。
2.3PFTTH组网模型
在电力光纤组网时，光纤复合低压电缆用于10kV以下低压配电线路，即从10kV变电站到楼宇配电箱，再到楼层电表箱，最终到达用户家庭配电箱，以实现电力以及光纤同时入户[12]。OPLC技术在电力光纤到户系统用来构建电力高速数据网络平台，为用户提供数据、语音和视频等业务的融合。在110kV变电站或10kV变电站配置光线路终端设备，为用户提供网络集中以及接入服务，可完成带宽分配以及控制各信道连接，实时监控、管理和维护等功能。
在用户家内以及楼层电表箱位置安置光网络单元设备，用以太网协议，实现用户数据、语音和视频业务的透明传送以及电表数据的上下传输功能。ONU功能集成在光纤电表中的光接口位置，可直接和OLT通信，以实现电表数据的采集以及控制等。
PFTTH系统的基本组成包括：光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分布网络（ODN）三部分，其系统模型图简化示意如图1所示：
图1PFTTH系统模型
系统中各部分的作用如下：
1.光线路终端（OLT）――OLT主要实现语音、数据和视频业务网络的网络管理服务且提供互联接口服务。
2.光分配网络（ODN）――ODN主要负责连接OLT和其所对应的ONU。ODN主要为OLT和ONU之间提供光传输手段，光信号功率分配是其主要功能。在PFTTH系统中ODN一般由光纤复合低压电缆、普通光纤光缆、光交接/配线设备、光连接器、光分路器和安装连接这些器件的配套设备等构成。
3.光网络单元（ONU）――ONU主要负责向终端用户提供一些业务接口。
在光电机房内，普通的电力电缆进行电压变换，而光单元在OLT中完成数据汇聚分发和业务处理等功能，携带电流和信息流载体最后在光电机房内交接统一成一根光纤复合电缆。从光电机房出来，进入各地区的光电交接箱进行电力配送和光单元的交接，并在光单元中引进PON技术，实现光信号无源分配。而光分路器根据需要可以放置在光电机房内、光电交接箱内或光电分线箱。
三、总结
电力光纤到户技术能够统一承载能源流、信息流是其非常大的优势，其在满足智能电网客户端信息交互的同时，又可为通信和广电运营商提供可选的公共接入服务，电力光纤技术符合未来电力通信的发展要求。
参考文献
【关键词】光纤通信技术电力通信应用技术
当今，随着光纤通信技术的不断完善和发展，这一技术已经广泛的应用于市场之中，并且还在技术方面不断的进步，已经在现代通信方面扮演了非常重要的角色。电力通信系统已经成为我国电力系统能够安全、稳定运行的一大支柱。
一、光纤通信技术的特点
光纤通信技术能够得到广泛的应用，得益于它在飞速发展的信息技术方面能够更好的适应诸多的要求。作为光纤通信系统中传播载体，光波频率远远高于电波的频率，传输容量明显扩大；作为传输介质，光纤大大降低了传输中的损耗；光纤的主要是由石英制成的，石英的一大特性就是绝缘性，所以在传输信号的过程中，不需要解决接地回路的问题，能够防止雷电等自然现象对传输过程造成的干扰；由多光芯、纤纤芯构成的光缆直径很小，所以其构成的传输系统所占的空间也较以前小了很多；光纤与光纤之间的串绕距离更加紧密，使传输信息不会遭到窃听或者泄露。
二、电力通信的发展特点
社会的不断进步对电力通信的运行提出了更高的要求，主要表现在可以快速传输大量的、复杂的信息，具有可靠性和灵活性，有较强的针对性、专业性和扩展性等。社会的正常运行离不开电能的供应，自动化程度不断提高的电力系统的正常运行离不开信号的传递，因此，电力通信系统必须具有很高的可靠性，不然将会给社会的经济发展造成严重的后果。同时我国正在推行建设节约型社会，所以在电力通信系统的建设方面一定要遵循可持续发展，减少能源的浪费，并且降低对环境的破坏程度。
三、光纤通信技术在电力通信中的应用
1、相对于铜线和电缆来说，光纤的频带极宽，有很大的传输宽带，可以有效提高信息传输的内容量和速度。随着信息技术的发展，人们需求的增多，电力通信网面临着更多的挑战，承担了许多重要的新任务。发展迅速的电力系统、数字化的电网和不断加快发展的信息化建设使电力系统需要传输的信息量不断增长。所以光纤通信技术大容量信息传输特性的在电力通信领域发挥了不可替代的作用。2、光纤通信技术在信息的传输过程中损耗远远低于其他材质的传输材料，还有光纤可以长距离传输，即光纤通信技术可以不需要中继站而传输更远的距离，明显的减少了中继站的数量。中国经济不断发展，电力通信的建设范围也在不断扩大，例如有线电视在偏僻农村的发展，数字电视的更新等，电力通信网、电信干线传输网和广播电视网等在我国飞快的扩大涉及范围，其规模也随之不断扩大、工程系统也更加复杂。光纤通信技术的应用减少了传输过程中的损耗，也节省了中继站建设的费用。3、光纤的绝缘性，抗腐蚀性、防外界干扰性等特点加上光纤在传输过程中有防窃听和防信息泄露的特点，保证了电力系统的安全和稳定，为社会的正常运行提供了可靠性的保障。4、相对于其他公用网公司，电力系统在通信技术方面有着自己的要求，所以通常电力通信在建设过程中，会根据其特有的要求采用不同类型的光纤进行通信建设。电力特种光缆就是为电力通信网所服务的特种通信光缆，在我国主要采用ADSS和OPGW这两种光缆。因为他们的特殊性体现在其自身结构和安装方面，虽然材料本身价格较高，但是其寿命长、耗损少、安全性能好、与地线相复合等又从另一角度上减少了电力通信系统的建设成本，同时提高了电力通信的质量。
结语：当今光纤技术仍在不断的创新中，光纤的发展将会成为未来电力通信方面的主导技术。随着光纤通信技术的应用与发展，传统的电力通信方式发生而来很大的变化。要想完善电力通信系统，就要紧跟光纤通信技术的发展脚步，在未来的通信技术发展中，普通光纤和电力特种光纤将会得到更广泛的应用，他们的合理使用，将推动电力通信的技术发展，以保障电力通信的安全顺畅运行。
参考文献
[1]肖博兴.光纤通信在电力通信网中的应用探讨[J].黑龙江科技信息，2012（02）.
1光电子技术的发展现状
1.1国内发展现状
1995年光电子技术总产值约10亿美元，2001年中国光电子产业产值超过800亿元，目前继续高速发展中。近年来，中国光电子技术的研究水平已大体上趋于与国际同步发展的态势，整机系统以及器件的生产、制造等相关产业如雨后春笋般涌现，并呈现出一定的发展势头，我国光电子信息产业链基本形成。
近几年，由于光电子技术研究开发体系的不完整，促使训练一批高水准的光电子技术研究开发队伍成为迫在眉睫的任务。二十世纪以来，中国科学院建立了半导体研究机构，武汉邮电科学研究院建立信息发展研究部，中国科学院在长春建立了光学精密研究所，一些大学，如清华大学、吉林大学、天津大学、东南大学、南开大学、华中科技大学等也先后建立了光电子技术研究所，并同时组建起高水平的研究开发队伍。截止到2016年，各高等院校及研究机构已经在光电子材料、制作技术、器械等方面取得了突破，并有了显著进展。
1.2国外发展现状
在国内外光电子产业中，对于光通讯产业来说，在2003年其增长速率跌落到谷底，与此同时，其回升斜率缓慢，但是，光电子技术、光显示技术以及光存储技术在各个产业中慢慢显露头角，应用范围越来越广，在照明装置及各类信号指示器中，半导体发光二极管取得了极高的使用率，若照这样发展下去，人类有望在固态照明的新领域开拓出一片绿洲。
光电子产业中，以美国和欧洲的发展为领头羊，美国和欧洲在光电子产业中的发展决定了整个产业的走向。发达国家早就已经意识到，光电子产业是一个朝阳产业，人类对其认识还尚处在皮毛阶段，光电子技术的发展空间广阔，可以渗透到各行各业并发挥出色。在二十世纪初，发达国家的科学家们就开始进行大量的基础研究工作。世界光电子技术产业的布局目前由传统的仪器设备和元器件，向高技术为主的产业技术转换的趋势。就目前来说，从技术高新、竞争激烈度和推动作用大致分为：现在技术，如激光和液晶技术；未来技术，如太阳能技术和LED技术。液晶技术又可以细分为显示屏的尺寸，显示屏的分辨率及刷新频率；激光技术里有固体、气体，输出功率等指标。不过，LED技术目前只有亮度这一单一技术指标。对于未来技术中的太阳能来说，关键之处在于高效的把太阳光线聚集到足够小的体积内，并且，用高分子材料作大口径聚焦镜不单是空间重量问题，也是技术加速降低成本的关键。
2光电子技术应用与推广
近几年，光电子技术如洪水猛兽，迅猛发展，越来越多的领域意识到其重要性及不可替代性。同时，光电子技术凭借其普适性，不仅在微加工这类基础工业中发挥出色，更是在微机电系统、系统集成这种精密系统中起到了关键作用。特别突出的是，光电子技术在激光产业、LED产业、太阳能产业有着重要的作用。
2.1激光产业
2.1.1科学技术
激光具有很好的相干性、方向性、单色性和高能量密度，正是因为这些特点，在各个学科领域，激光都或多或少有所涉及，并形成了新的学科。如：激光材料加工、激光信息存储与处理、激光光谱学、激光医学及生物学、激光印刷、军用激光技术、激光核聚变及激光化学等，激光的应用在一定程度上促进了这些领域的科学技术进步与发展。
2.1.2国民产业
激光现在我国正逐步成型，其中包括激光音像、激光加工、激光医疗、激光全息及激光印刷设备等，这些产业对我国经济增长起到了举足轻重的作用。例如，目前为止生产激光音像设备的企业举国上下已有400多家，1998年激光产业已逐渐发展成为年产值90亿元以上的新兴产业。又如，将激光全息技术做一个拓展，应用于装饰装修业及全息模压防伪商标，不仅生活得到了极大的便利，相关国民产业也得到了迅猛的发展。
2.1.3医疗产业
激光医疗技术在医疗卫生方面现已起到不可或缺的作用。对眼科来说，屈光性角膜切除术、虹膜切除术、巩膜切除等手术均需要激光设备方可实施。激光在医疗诊断方面也效果出色，如激光荧光光谱测量技术被利用于诊断腹内肿瘤，激光多普勒技术用于探测细胞的流动及轨迹。
2.2太阳能产业
2.2.1太阳能发电
二十世纪末，由于各国工业水平的提高，能源的需求量也日渐增加，因此，人类开始进入了能源短缺的时期。能源是否高效，是否清洁成为了能源能否为人类长期使用的先決条件。目前，人类能源供应主要还是以煤炭为主，而煤炭是不可再生资源，消耗殆尽是迟早的事。为此，各大能源科研机构绞尽脑汁想找出新的可替代能源。而太阳能光伏发电不失为一种极好的替代选择。只要在光伏发电中应用光电子技术，使用得当的话，光伏发电的转换效率可以得到很大的提高，前景广阔。太阳能发电的方式通常有两种，其一是半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等；另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。
2.3LED产业
2.3.1交通灯
适用于交通管制的信号灯，现已由LED制成。LED信号灯占到整个LED市场的10%。LED主要有以下两个优点：一是寿命长，由于交通信号灯需要在户外使用，易损耗，而寿命长的LED灯可以保证使用多年而不需要更换。与交通信号灯易损坏完美的契合。二是节能环保，LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗，电光功率转换接近30%，在相同照明效果条件下比传统光源节能近80%。
2.3.2景观灯
在照明领域里，景观灯占据LED材料应用一席之地，原因是，在光强相同的条件下，它所消耗的电能仅有普通白炽灯的百分之十，相比于一些大功率的射灯、气体灯，电能的节约效果越发明显。
3结论
作为时下新兴的一门朝阳学科，光电子技术凭借其在能源，材料，基础技术等方面的杰出表现，成功的被大家公认为最有前途的新技术。若加以有效的发展及应用，必将有效的推动社会科技的进步及经济的发展
参考文献
[1]吕晶晶.浅谈光电子技术的应用[J].科技资讯，2010（30）：6.
[2]李强.光电子技术及产业发展[J].中国新技术新产品，2008（15）：97.
[3]于静，车俊铁，张吉月.太阳能发电技术综述[J].世界科技研究与发展，2008（01）：56-59.
作者单位
湖北省黄石市第二中学湖北省黄石市435003
矿山项目一般都地处偏远的地理环境，在通信过程中信号容易受到传统通信技术上的限制，存在通信中断或者不良的现象，对整个矿山的作业参数和电力系统运行中出现的情况不能做到很好的监控和反馈，矿山的作业在地下空间中进行，空间狭小、结构复杂，噪音大、信息传输过程中受到的电磁干扰非常严重，总体的作业环境很恶劣。目前矿山中传统的通信线缆以铜芯为主，这种通信技术存在数据传输慢、信号不稳定、体积大诸多问题，不利于矿山监控和管理，所以构建一套高效的通信传输系统是矿山通信工作的迫切需要。
2光纤通信技术的概述
光纤通信技术是一种全新的信息传输方式，它的传输载体是光导纤维，在和传统的铜芯传输方式相比较上具有重量轻、抗干扰能力强、构建价格低、体积小等优势特点。矿山基础设备正常运转需要有完善的电力系统作为支持，所以电力系统的稳定性和持续性供电是一切的基础保障，因此采用一套监控系统对矿山的电力系统运转中出现的问题进行报警以便及时进行处理确保作业安全，是矿山电力系统建设中必须要完善的一项内容。在现阶段的引入光纤作为通信手段替代传统的通信方式的矿山项目中，已经很好的形成一套电力实时的监控系统并且已经呈现出一定的优势。
3光纤通信技术的优势
3.1传输容量大
在光纤通信系统中，电波和光波作为两种载体在频率的比较上电波要稍微低很多，而光纤做为新的传输介质在损耗上又比传统的同轴电缆和导波管要低很多，在经济性上面要具有比较明显的优势。并且光纤的传输容量对比传统的通信传输方式和微波传输方式要大很的多，因此从性价比和技术性上面光纤都具有显著的优势。光纤传输方式又分为单波长传输和密集波传输，单波长传输往往会因为传输设备的限制而影响到带宽大发挥不出原有的性能，需要借助辅助手段来增加传输容量，而密集波在技术上能够很好地避免这个问题。所以光纤通信的技术优势就是容量大和距离远，这些都是传统传输方式所不能相比的。矿山作业需要强大的电力作为支持，在电力系统的监控过程中会产生大量的过程信息，在技术上来讲就需要强大的传输系统作为这方面数量传输的支持，传统传输方式在容量上达不到要求，不能够满足现下矿山作业的技术支持。而光纤通信技术的种种技术优点能够完全取代传统传输方式，满足矿山作业和电力系统监控要求。
3.2抗干扰性强
光纤是采用绝缘材料石英做成的，具有很好的抗干扰性能。（1）具有很好的抗电磁波干扰能力，电波在传输过程中会出现电磁波溢出的现象，会对周围的电路造成电磁干扰影响到电路的独立性，而采用绝缘性能很好的石英材料制作而成的光纤则能够的回避这一点，不受电磁波的干扰；（2）具有强大的抗雷电干扰，雷击会造成电路或者传输设备的烧坏，所以雷电对传输过程中影响是很关键的，有可能会因为雷击而造成线路中断信号中断等情况，而光纤的高抗雷击性能则能够应对矿山的自然天气条件，发挥出良好的信号传输功能。
3.3损耗低
石英是很好的绝缘材料，在传输过程中具有很小的损耗率，并且具有超远距离传输功能，可以免去传统传输方式需要建立中间站的问题，在传输系统的构建上简易化很多，而且也节省了很多开支。矿山一般都是处于偏僻的山区里面，恶劣的自然环境形成艰苦的作业环境，低损耗高性能的传输系统建设才是最适合矿山这种自然环境的传输方式，所以光纤技术在矿山整个作业项目中具有的重要性就不言而喻了。
3.4稳定性强
在光纤通信具有很高的稳定性，在线路不受破坏的情况下是不会造成通信中断，并且光纤技术结构负责具有好的保密性，在与传统传输方式的比较上具有明显的技术优势和强大的稳定性。所以在目前的矿山电力系统中光纤技术可以保证系统检测稳定运行，对系统运行的各种能够及时地传输和反馈。
4光纤通信技术在矿山供电中的应用
4.1对特种光线通信技术的分析
传统的传输方式单模而光纤的传输方式则是多模，并且传输速度则是以Gb/s取代了传统的Mb/s，而且由于矿山特殊的地理自然环境条件，使用的光纤也是需要特殊定制的。在矿山的光纤线路铺设中都是以稳定性为主要考虑，所以都是选用稳定性较强的复合电线，通过架空电线与光缆相结合的方式，能够和其他电路设备和通信设备更好地进行连接，并且安装过程不复杂，不用借助其他辅助设备进行安装，具有很高的稳定性和安全性，是矿山电力通信系统的第一选择。
4.2特种光纤通信技术在矿山供电中的应用
目前国内的矿山通信系统建设还不够完善，技术也不够发达，在一些小型的矿产企业中对这方面的建设更疏忽不重视，造成矿山电力系统监测能力低下容易出现事故。在目前矿山企业中传统的供电监控系统只是由简单的设备所组成，譬如：配电柜、漏电器、继电器、防雷器和防爆开关等组成，而且也没有和互联网进行连接，没有形成完整的通信系统网络。矿山的地理环境复杂天气多变对电力供应造成的影响也比较大，因此对电力系统形成实时的监控则是保障电力供应的前提。光纤采用复合电线加上具有优势的传输技术条件能够很好地解决矿山电力系统监控问题，为系统提供自动化管理合理的调度保障稳定的供电。建设完善的矿山电力系统监控网络需要在以下几个基础上实现。（1）采用以太网的网络技术来提升监控数据的传输速度，由于以太网能够实现智能化控制，能够对系统数据进行及时的反馈和处理，在安装上也很简单并且具有强大的兼容性，是系统构建的主要技术核心；（2）将光纤通信和多媒体技术进行结合，光信号和电视信号交替对矿山整个作业和电力进行全面监控，对矿井下的情况第一时间进行了解，就算出现故障问题，联合系统也能够自动切断电源并且对故障地点进行定位，减少矿井下不必要的事故发生概率；（3）利用特殊定制的光纤来提高系统对电路故障的敏感度进行纵联保护，防止矿井作业时因为越级跳闸而发生的安全事故。
5结束语
