0 引 言

随着陆地资源的枯竭，海洋资源的开发利用对人类的发展越趋重要[1-3]。ROV是一种水下有缆遥控机器人，因其具有安全、高效、灵活、能长时间在水下作业等特点，目前已经成为海洋资源勘探开发必不可少的工具。ROV系统一般分为水面控制平台、脐带缆和水下潜体3部分[4]。脐带缆除了能给水下潜体供电外，还是水面控制平台和水下潜体间的通信信道，即两者之间视频、数据、控制信号交换都是经过脐带缆进行的。通信系统一旦工作失效，水下潜体将失去控制从而导致作业失败，所以ROV对通信系统的稳定性和可靠性有着极高的要求。

以往的ROV通信系统，多采用混合通道，即视频采用模拟信号单独传输，数据和控制命令采用另外的导线。这种方式存在着一些弊端：(1)多通道设计，占用了较多导线，容易导致脐带缆线径变粗，成本上升；(2)模拟视频信号易受干扰，特别是数据交换或供电电流发生变化时，往往会出现雪花、条纹、变色等失真现象。

为此，本文针对所设计的浅水ROV系统，利用工业以太网通信成熟稳定的特点[5]，设计基于以太网通信技术的ROV视频、数据、控制信号综合传输的通信系统。

1 通信系统需求及总体设计

1.1 通信系统功能需求分析

ROV在工作时，水下潜体除了要根据控制信号完成作业任务外，还需要不断地向水面控制平台传输视频信号和数据信号；而水面控制平台则需要实时播放视频和显示水下潜体返回的数据，并根据作业人员的操纵向水下潜体下发控制信号。这就要求通信系统必须具备视频、数据和控制信号全双工并行传输的功能。其次，为保证水下潜体的作业质量，作业人员必须要能够实时地观测水下周围环境的视频，即在水下潜体上会安装多个摄像头从不同的角度对水下环境进行观测，这就要求通信系统必须具备在短时间内完成多路模拟视频信号或网络视频信号的远距离有线传输的功能。最后，由于水下潜体的密封舱空间大小有限，只能使用小型的通信设备来进行信息的高速率传输。

1.2 通信系统总体结构

在以往的ROV通信系统中，数据和控制信号通常是采用两线制的RS485进行传输，视频信号则是以模拟视频信号的形式进行传输[6-7]。在这种情况下，数据和控制信号只能实现远距离半双工传输；对于模拟视频信号传输，当需要传输多路视频信号时，需要增加脐带缆的芯数或在电路中增加视频信号选通电路，增加通信系统的硬件成本和复杂度。

基于以太网通信的ROV通信系统如图1所示。

  

图1 ROV通信系统结构

STM32F103RCT6是数据和控制信号收发的核心控制部件。为了保证ROV操纵的实时性，控制信号利用中断来接收，而控制信号的解析和水下数据的打包发送则在主函数中完成，程序架构采用典型的单片机前后台系统，该架构如图4所示。

上位机是在Windows 10环境下，利用Visual Studio 2010窗体应用程序开发和C#编程语言进行开发的。上位机可以划分为视频信号处理和与USR-K2建立连接并进行数据和控制信号收发两个线程。

2 通信系统硬件设计

水面控制平台的硬件结构简单，主要由无线路由器、显示器、键盘和终端设备组成，系统硬件结构如图2所示。

  

图2 水下潜体通信系统硬件结构

该硬件结构主要由电源管理模块、前/后网络摄像头和STM32最小系统3部分组成。电源管理模块通过DC-DC降压稳压芯片MP1584和HT7833将锂电池的输出电压(即图中2中的BATT+)分别转为12 V、5 V和3.3 V，为水下潜体内的各种设备器件进行供电。网络摄像头以T568B接线标准通过RJ45与小型交换机连接，接入到局域网内，以实现终端设备直接读取网络视频信号。前后网络摄像头均采用1 920×1 080的分辨率，一共需要8 Mbps的通频带宽。无线路由器和小型交换机所采用的带宽均为100 Mbps。微控制器采用STM32F103RCT6。微控制器通过串口服务器USR-K2接入到局域网内。

USR-K2可实现单片机串口到局域网间的数据双向透明传输[7]。USR-K2对数据流进行了格式转换，使之可以在以太网中传输的数据帧；同时USR-K2对数据帧进行判断，并解析成串行数据发送至单片机串口。

3 通信系统程序设计

本文将通信系统程序分为水面控制平台和水下潜体两部分来设计，水面控制平台选择工作在客户端模式，水下潜体选择工作在服务器端模式。

对于多路的视频信号，上位机采用实时流传输协议(RTSP)直接读取各个摄像头的视频信号[8-9]；对于数据和控制信号，上位机采用TCP/IP通过串口服务器与水下潜体的微控制器进行信息交换。上位机采用多线程编程技术以实现同时传输这3种信号。

3.1 数据(控制)信号通信协议设计

由于微控制器和局域网之间使用串口服务器进行通信，串口服务器实际的通信方式和串口通信一样，在设计通信协议时，可以参考串口通信协议来进行设计。

[5] 冯冬芹，金建祥，褚 健. Ethernet与工业控制网络[J].仪器仪表学报，2003，24(1)：23-26，35.

对于串口接收中断，当STM32F103RCT6接收到一个字节的数据时，就会自动触发一次串口接收中断服务函数，其处理流程如图5所示。

ROV通信协议数据包如表1所示。

 

表1 ROV通信协议数据包

  

功能字节数数值起始标志Byte00x55Byte10x7F数据(控制)信号Byte20x00～0xFF......Bytei-40x00～0xFF求和校验Bytei-30x00～0xFFBytei-20x00～0xFF结束标志Bytei-10x0DBytei0x0A

数据包由起始标志、数据(控制)信号、求和校验和结束标志4部分组成，各部分的功能如下：

(1)起始标志。占2个字节，表示开始发送一个新的数据包，本协议中规定为0x55和0x7F；

(2)数据(控制)信号。存放所要发送的数据或控制信号。在该协议中，每个控制信号占1个字节，用0至255表示不同的含义，每个数据信号占4个字节，存放不用类型的数据；

(3)求和校验。占2个字节，存放所有数据或控制信号求和后的值；

(4)结束标志。占2个字节，表示一个数据包发送结束，本协议中规定为0x0D和0x0A。

3.2 上位机设计

作业人员只需要通过终端设备接入无线路由器的Wi-Fi，登录客户端软件，即可获取水下潜体的视频和数据信号，对水下潜体进行操控。

在程序中，上位机先创建TcpClient类的实例，然后使用TcpClient类的Connect()方法与服务器USR-K2建立连接，一旦连接成功，则说明上位机与USR-K2的通信信道建立完成，上位机可利用网络流NetworkStream类的Write()方法来发送控制信号和Read()方法来读取水下潜体返回的数据信号。当上位机窗体关闭时，上位机则调用NetworkStream类的Close()方法和TcpClient类的Close()方法与USR-K2断开连接。

高血糖是糖尿病的主要临床特征和致病因子之一。仙草中的齐墩果酸和熊果酸具有降血糖作用，此外，齐墩果酸具有明显升高肝糖元和血清胰岛素的作用。刘莹等[51]报道，仙草提取物能使由外源性葡萄糖、肾上腺素所致高血糖小鼠的血糖降低，这可能与仙草提取物促进糖原合成、促进葡萄糖氧化分解和抑制糖的异生作用有关。

  

图3 上位机与USR-K2通信流程

对于数据和控制信号的收发，上位机是在Microsoft. NET Framework 3.5组件下进行开发的，该组件提供了TcpClient类，可为上位机提供客户端连接和数据的收发[11-12]。在该组件下，上位机与USR-K2通信流程如图3所示。

对于视频信号，上位机是利用RTSP进行传输的。RTSP是一个多媒体流控制协议，在Visual Studio 2010窗体应用程序开发环境下无法对RTSP进行直接解析从而播放ROV的实时视频，所以在开发环境中内嵌一个VLC多媒体播放器。VLC多媒体播放器支持RTSP，可调用VLC相应的函数。在程序的实际操作中，首先对VLC和与其对应的pictureBox控件进行初始化，然后调用VLC的视频播放或存储函数并传递需要操作的网络摄像头的RTSP地址，即可读取或存储该网络摄像头的视频信号。

3.3 单片机程序设计

对于视频信号，本研究对前、后摄像头均采用网络摄像头直接与小型交换机连接，将网络视频信号经过小型交换机和无线路由器传输至终端设备；对于数据信号，本研究采用串口服务器将微控制器输出串口量转化为以太网信号，经过小型交换机和无线路由器传输至终端设备；对于控制信号，作业人员输入的控制命令经过无线路由器和小型交换机传输至串口服务器，串口服务器再将控制信号(以太网信号)转化为串口量给微控制器控制水下潜体的运动。终端设备只需与水下潜体各个设备的IP地址建立连接，即可与该设备进行信号交换。该通信系统本质是在水面控制平台和水下潜体之间搭建一个星型拓扑结构的局域网，视频、数据、控制信号可共用小型交换机到无线路由器这一链路，即脐带缆中无需增加其他导线，电路中无需增加视频信号选通电路，水面控制平台就可以和水下潜体同时传输这3种信号。

[13] Trisnanto, AM Adhy, “Etnis Tionghoa Juga Bangsa Indonesia”, Suara Merdeka, February 18, 2007, http://www.suaramerdeka.com/harian/0702/18/nas04.htm(登陆时间：2017年11月12日)。

对比且分析两组（研究组和参照组）受检人员的各项指标结果，包括：LVM（左室重量）、LIMI（左室重量指数）、LVESD（左室收缩末内径）、LVEDD（左室舒张末内径）、LAD（左房内径）、LVEF（左室射血分数）、LVFS（左室短轴缩短率）和E/Ea（二尖瓣口舒张早期最大血流速度/二尖瓣舒张早期最大运动速度）。

  

图4 水下潜体程序架构

前台是串口接收中断，每当上位机将控制信号发送过来时，程序就会自动进入中断开始接收控制信号；后台是一个无限的循环，程序会根据数据(控制)信号通信协议对接收到的控制信号进行解析进而对水下潜体的运动进行控制，水下数据则根据数据(控制)信号通信协议进行打包然后发送到上位机。

为提高数据发送效率，降低收发双方程序复杂度，所有的数据(控制)信号都是打包后再发送，而终端设备和STM32F103RCT6则使用相同的通信协议，对数据(控制)信号进行打包或解析。

2017年，全球油气平均操作成本为6.9美元/当量桶，油砂、重油和深水项目超过10美元/桶，其他油气类型均在10美元/当量桶以下。在美国二叠纪盆地、鹰滩和巴肯等致密油主产区，盈亏成本点低于60美元/桶的致密油产量已占3个区致密油总产量的87%。油砂的开发成本降低较为明显，蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）开采成本从2014年的79.9美元/桶下降到2017年的51.33美元/桶，降幅达到36%。

  

图5 串口接收中断处理流程

在串口接收中断服务函数中，首先会判断是否接收到起始标志，若连续接收到的两个字节数据分别为0x55和0x7F，即起始标志，单片机就会开始接收控制命令并将其保存在数组中；当单片机在接收的数据中判断到有两个连续的字节分别为0x0D和0x0A时，即结束标志，则认为一个数据包已经接收完成，接收完成的数据包交由后台程序进行处理。

然而，深入探究发现，我国现有航空材料基础标准体系中只存在部分用于设计、研发航空发动机金属材料的标准，且我国航空用金属材料虽然集中了前苏联、美、英、法等其他国家的航空材料标准的特点和要求，但是标准的通用化和系列化不高，尚没有形成统一、完备的标准体系。

4 通信系统测试

完成通信系统的硬件和软件设计后，需要对通信系统的可行性和工作性能进行测试。对于硬件部分，本研究通过DOS窗口利用Ping命令(Ping+空格+IP地址)可检查到前后摄像头和USR-K2的网路已经接通，即设备都已接入了ROV通信系统的局域网内。

对于视频和数据信号，可通过上位机界面来观察传输情况，ROV上位机如图6所示。

  

图6 上位机界面

在传输距离超过60 m的情况下，上位机界面能够正常显示实时视频和水下潜体返回的数据，视频没有出现卡顿和乱码的现象，网络传输流畅。

对于控制信号，首先，水下潜体通过STM32开发工具IAR Embedded Workbench进行在线调试，通过在线调试窗口可观察到控制信号传输正确。然后，将水下潜体放入水中对运动姿态进行测试，进一步验证控制命令传输的正确性。

本研究通过上位机对水下潜体进行控制，水下潜体能够按照作业人员的操纵完成前进和后退、左转和右转、上升和下潜、前倾和后倾4个自由度的运动，反应灵敏、响应速率快。测试结果表明：控制信号传输正常，网络传输稳定可靠，延迟较小。

本文以Django框架为开发基础，使用MySQL数据库设计了高校医院体检管理系统。使用传统的动态网页语言进行Web应用开发效率比较低下，开发周期较长。 采用Django框架开发Web应用，不仅能提高开发效率，降低系统开发的复杂度，还可以简化系统后期的更新和维护。采用的B/S模式，方便用户使用系统，减少了下载和管理等成本，提高了系统的易用性。

5 结束语

本文采用以太网通信技术设计了一套ROV通信系统，并通过实验测试验证了该通信系统的可行性。

In conclusion, pain in pancreatic cancer has a complex physiopathology. It eminently implies a neuronal invasion and a neurogenic inflammation.

整个通信系统的设计过程表明：基于以太网的ROV通信系统硬件结构简单，通信系统只需搭建一个星型拓扑结构的局域网即可完成ROV的通信任务。与以往的ROV通信系统相比，该通信系统的大部分功能都可通过软件来实现，大大减少了硬件的开发成本和难度。测试结果证明了该通信系统具有较强的稳定性和实时性，能满足ROV控制系统的需求，而且通信质量良好，具有较强的抗干扰能力。

首先，培养目标不明确。究竟是培养操作人才还是管理人才，许多旅游院校，目前目标不明确，在自身缺乏明确定位的情况下拿来主义似乎是似乎成为不二的选择，造成各院校培养目标千篇一律，缺乏自身特色，脱离市场需要。许多旅游专业学生在毕业前也没有清晰地职业规划，这都需要在教学过程加强对学生的就业指导和职业教育。

参考文献(References):

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纸浆洗涤过程，其操作优化的核心思想是：在不增加额外生产设备和不改变现有工艺流程的前提下，优化纸浆洗涤质量，提高洗后出浆量，降低洗涤水用量；以提高综合经济效益为目标，通过实时监测纸浆洗涤过程的状态信息，当条件参数和状态参数发生改变时，对关键操作参数进行及时、合理的调节，从而使整个纸浆洗涤过程处在优化的运行状态。

[3] 魏晓霞，蒲小琼，冯 常.基于水下爬行机器人的机器手结构设计[J].机械，2015(4)：77-80.

[4] 甘 永，王丽荣，刘建成，等.水下机器人嵌入式基础运动控制系统[J].机器人，2004，26(3)：246-249，255.

在ROV通信系统中，数据信号是一帧一帧进行发送的，每帧数据有8位数据位，即每帧数据仅能发送一个字节的数据。而ROV所要传输的数据中存在超过一个字节的情况(例如浮点型数据)，所以在设计通信协议时，发送端首先会通过指针读取每个数据在内存中所实际存放的值，即把每个数据转换为若干个字节的数据，然后再打包发送出去；接收端则利用C语言中的memcpy()函数将若干个字节的数据重新转换为原来的数据[9-10]。

金融监管的实践证明，金融监管制度的漏洞与失误必然会带来金融市场运行的振荡与波动这一顺周期性风险。从各国金融监管的实践来看，在金融运行中建立科学的贷款损失拨备机制是缓释监管中顺周期性的重要方式。“特别是考虑到有可能的通货膨胀和资产泡沫，在经济上行周期提高金融机构的资本金要求，建立与新增贷款超常变化相联系的动态拨备要求等，以解决金融体系的顺周期性。 ”[15]

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云南某露天采场属大型露天矿山，是一个生产多年的老矿山，具有剥采比大、剥离岩石量大、边坡高差大等特点，加上多年以来重采矿、轻剥离，造成矿山剥离欠账严重，工作面分散且落差较大，矿山开拓运输复杂。矿岩石运输均采用公路—汽车运输开拓，车辆拥挤，安全隐患较大。排土场设置较远，矿山岩石运输成本较高，按矿山目前外包承包价计算，排土场6.3 km的平均运距，每立方岩石采剥成本需要37.8元，其中运费就占到了25.20元左右，占采剥成本的66.7%，明显不合理。

[12] 许真珍，徐红丽，封锡盛.基于C/S模式的多水下机器人仿真平台网络通信研究[J].微电子学与计算机，2006，23(5)：97-101.