安全技术性能评估

关键词： 仪表

安全技术性能评估（精选七篇）

安全技术性能评估 篇1

在工业控制领域,安全仪表系统是过程控制的重要组成部分,是企业实施风险管理与降低风险的重要手段。然而,在国、内外现行的标准中并没有明确给出计算安全仪表系统各项性能指标的统一方法,这种情况严重削弱了标准化带来的益处。为此,笔者基于白盒测试的思想把安全评估方法抽象成具有特定功能的模块并对其进行测试,以衡量各种安全评估方法的适用性。

1 安全完整性等级与安全仪表系统

安全完整性等级(SIL)是设计安全仪表系统的重要依据,是衡量安全仪表系统运行水平的重要指标。IEC 61508对SIL的定义是:在一定时间、一定条件下,安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全完整性水平的目的是通过降低风险发生的概率,把系统的风险降低到可以接受的水平。从另一方面讲,每一个SIL值代表一个风险降低的数量级,如一个SIL2的安全功能装置能使一个事故发生的频率降低两个数量级。有关于SIL的各种术语中,要求时失效率PFD是一个重要概念,选择安全完整性水平的实质就是选择要求时失效概率PFD的数量级。

SIL贯穿于安全仪表系统的整个生命周期,将安全仪表系统生命周期的3个阶段(分析阶段、实现阶段、运行阶段)有效地联系起来。在分析阶段,设计人员根据需要降低的风险为安全仪表系统中的某个安全仪表功能选择适当的SIL,然后选择能够满足结构约束条件的结构,并采用定量或定性的方法确认系统由于随机硬件失效引起的安全功能失效的概率是否能够满足要求的目标失效量,即某一安全功能的PFD值。

目前有关SIL采用的IEC 61508、IEC 61511、ISA-S 84.01和GB/T 20438标准中,各种定量和定性方法差异较大,而且没有明确给出在何种情况下采用什么方法来选择和验证SIL水平,过高的SIL水平会造成安全仪表系统的投入、产出比下降;而SIL过低的安全仪表系统则不能满足安全要求。笔者选择几种主流定量或定性的选择、验证SIL方法进行对比分析,并根据结果确定该方法在何种情况下具有较高的置信度。

2 安全评估方法简介

安全仪表系统的生命周期中,在分析阶段为安全仪表功能选择适当的SIL水平,在实现阶段确认某个安全仪表功能是否达到要求的SIL水平是一个十分重要的环节。在各个标准中采用的方法主要分为定量和定性两种。

2.1 定性计算SIL等级的方法

2.1.1 风险矩阵法

风险矩阵法是一种基于分类的方法。首先创建一个矩阵,后果和可能性分别构成矩阵二维坐标中的一个,矩阵元素对应一个SIL等级。确定哪个元素对应于选择的后果和可能性分类,该元素就是要增加的安全仪表功能必须达到的SIL[2]。

2.1.2 风险图法

风险图法可以通过对与工业过程和基本过程控制系统有关的风险因素的了解,来确定安全相关系统的安全完整性等级[2]。

2.1.3 保护层分析法

保护层分析法(Layer of Protection Analysis,LOPA)主要用于分析阶段的系统风险分析。在使用该方法确定SIL等级时,使用者首先确定每个保护层降低的风险,然后得出安全仪表系统所要降低的风险,即SIL值[3]。

2.1.4 基于专家经验的方法

基于专家经验的方法主要是基于具有一定专业知识的技术人员依据个人经验,与以往类似系统进行对比分析后确认安全仪表功能是否达到设计的SIL水平[4]。

2.1.5 失效模式和影响分析

失效模式和影响分析(Failure Modes and Effects Analysis,FMEA)由系统内所有部件的一个详细列表开始,一次一个部件地分析整个系统。FMEA是自底向上的方法,不能得出明确的PFD[1]。

2.2 定量计算SIL等级的方法

2.2.1 故障树分析法

故障树分析是一种自顶向下识别系统故障的分析方法,它把系统故障状态或故障事件作为故障树的顶点,然后找出导致故障或事件的全部因素,依此类推,直至找到故障机理或概率分布都是已知的因素为止。

2.2.2 可靠性框图法

可靠性框图是用图形的方式来表示系统内部组件的串、并联关系,将表决方式的链接关系也转换为串、并联方式,从而得出系统PFD。

2.2.3 马尔可夫模型法

马尔可夫模型是将系统归于不同的若干状态,每个状态会以某种概率转移到其他状态,进而得出系统某个状态在某个时间段的失效率。

3 功能安全评估方法性能分析

借助于白盒测试的思想,计算SIL等级的各种方法可以看成是具有特定功能的模块,各种输入信息通过模块分析处理后得到相应的输出信息[5]。输入的信息可以是定量的,也可以定性的。分析处理过程则是基于专业人员的判断或者是严格的数学计算,处理的结果可以是直观的SIL等级或者是可以转换为SIL的PFD。

3.1 输入信息对比

笔者对SIL分析处理过程需要的各种输入信息进行对比分析(表1),主要包括系统结构、失效模式、失效影响及维修策略等。

注:a.必要的系统基本布置信息;b.带有诊断功能的系统;c.必要的诊断和维修策略。

分析表1可以得出以下结论:

a.定性方法,如专家法一般不需要详细的系

统结构信息,但需要有明确的安全目标;而FEMA法则正好相反,其目的并不是获得具体的安全目标,而是全面地分析系统每个元件的失效模式及其产生的后果。

b.定量方法,如可靠性框图法只需要系统功能级或部件级的信息即可;而故障树法或马尔可夫法要想获得更为准确的数据,则需要系统元件完整的信息。

c.在测试和维修时,故障树和马尔可夫模型法获得的结果能更真实地反映实际情况。

3.2 分析处理过程

对上述获得SIL方法的处理过程进行对比分析(表2),表2中序号表示各项工作在每种方法的顺序,F1为允许风险频率,Fnp是SIL的要求率。

注:a.采用技术是否符合设计要求;b.依据使用者的经验选择;c.Ft/Fnp;d.依据专家个人经验得出SIL水平。

分析表2可以得出如下结论:

a.有些定性方法(如风险图法、风险矩阵法及专家法等)处理过程首先从确认安全指标开始;有些方法从系统失效或可能造成的危害开始(如故障树法和LOPA分析法);有些方法从元件列表开始(如FMEA);另一些则从系统功能分析开始(如可靠性框图法)。

b.对于定量分析法来说,确认系统失效造成的影响及其失效数据是必不可少的。

c.故障树法和可靠性图法处理过程一致性强,人为因素干扰小,所得结果的统一性好。3.3输出信息分析输出信息表(表3)可以得出:每种方法得出的结果在特定的应用环境下都具有较高的置信度,不同的应用环境下各种方法的有效性并不一样;定量方法得出的结果通常都可以验证系统SIL的有效性;对于由定性方法得出的结果,一般需要对结果进行校准(校准采用的方法必须一致);运用某些方法后(如FMEA、LOPA),可以获得详细的系统文档。

注:a.非规范文档;b.根据不同顶事件得出不同结果。

4 结论

4.1 笔者介绍的几种验证SIL的定量方法还可用于计算安全仪表系统其他的一些可靠性指标。

4.2 定性方法依赖于使用者的个人经验以及是否有类似的在役系统可供参考,定量方法则依赖其数学模型的准确性、适用性和所需数据是否清晰准确。

4.3 通过FMEA分析法可生成详细的安全系统文档,有助于生命周期中其他工作的展开,为定量分析提供有效的数据。由于系统中每个元件均被看作是独立的,因此FMEA分析法并不能识别复合失效或共因失效。

4.4 故障树法适合在已知事故后果的情况下,逐步向下寻找引发事故的一系列原因,是一种演绎的分析方法,因此对于故障树来说选择一个合适的顶事件尤为重要。

4.5 与其他验证SIL水平定量的方法相比,马尔可夫模型法涵盖了系统的多个可靠性指标(如系统失效率、失效模式、测试周期及维修周期等)的同时,也带来分析过程复杂及计算空间爆炸等问题。

4.6 对比各种评估方法,马尔可夫模型最为复杂而定性的方法则最为简单,而且模型越复杂其

模型描述能力也越强。

摘要：针对安全仪表系统的各种安全评估方法适用性不明确的问题,基于白盒测试思想把安全评估方法抽象成具有特定功能的模块,测试该模块的过程就相当于衡量各种安全评估方法适用性的过程。最后,由比较结果给出各种安全评估方法的适用范围及其在特定环境下的置信度。

关键词：安全仪表系统,安全评估方法,白盒测试,适用范围,置信度

参考文献

[1]白焰,董玲,杨国田.控制系统的安全评估与可靠性[M].北京:中国电力出版社,2008:2-4.

[2]IEC 61508,Functional Safety of Electrical/Electronic/ Programmable Electronic Safety-related Systems[S]. Geneve:Bureau Central de la Commission Electrotechnique International,2000.

[3]白永忠,党文义,于安峰.保护层分析——简化的过程风险评估[M].北京:中国石化出版社,2011:14 -25.

[4]Marszal E M,Fuller B A,Shah J N.Comparison of Safety Integrity Level Selection Methods and Utilization of Risk Based Approaches[J].Process Safety Progress,1999,18 (4):189-194.

图像配准技术性能评估及实现概况 篇2

图像配准技术性能评估及实现概况

图像配准是解决图像融合、图像镶嵌和变化检测等问题的必要前提,其应用遍及军事、遥感、医学和计算机视觉等多个领域.首先概括了图像配准技术的研究内容,然后全面论述了配准技术的.性能评估及其系统实现问题,最后指出了该领域存在的主要问题,并展望了进一步的发展方向.

作 者：刘松涛 杨绍清 LIU Song-tao YANG Shao-qing 作者单位：海军大连舰艇学院信息与通信工程系,辽宁大连,116018刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL年，卷(期)：14(3)分类号：V243 TN911.73关键词：图像配准 性能评估 系统设计

安全技术性能评估 篇3

关键词：后座椅；安全带；性能设计；CAE的驱动

中图分类号：U463.83 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）06-0049-03

Based on a Rear Seat Intermediate Belt

Design and Research on NVH Performance CAE Technology

XIA Tang-zhong，WANG Ping-ping，LIU Wen-hua，LIU Pan，LU Zhi-chen，YUAN Zhi

（Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company LTD，Technology Center Vehicle Department，Wuhan 430056，China）

Abstract：Using CAE technology to drive the design of product performance，it has become the world vehicle design of the key technical means. This paper takes a vehicle seat safety belt after the middle of the pull noise performance problems and analyzes and solves process to describe the CAE technology based on the driving performance of the importance of design.Based on the large scale general pre and post processing software HYPERWORKS and its computing solver and completed its noise source analysis and improvement scheme and analysis of work ； and by part of the experimental data to verify the CAE optimization and improvement project.

Key words：rear seat；safety belt；design of performance；CAE driver

1 概述

随着中国逐步成为世界汽车大国，CAE技术的广泛应用，给国内、外（合资）汽车企业的产品研发带来巨大的经济效益和市场竞争力，并已将“基于物理样机试验的传统设计方法”带入并转换为基于“虚拟样机仿真的现代设计方法”。基于CAE技术驱动的性能设计可以获得比试验更多的性能数据，能够快速、正确地定位性能弱区，并给出经过计算分析的解决方案，因而可以大幅缩短产品开发周期、开发成本，提高企业产品在国际市场中的竞争力。在中国汽车工业发展趋势中，各种自主品牌轿车日渐成为国内汽车厂家的发展战略目标，数字化轿车设计已成为其必经之路。现代设计方法表明，产品设计虽然只占整个产品成本的5%，但它却影响整个产品成本的70%，CAE仿真技术可以很好地解决产品设计中的问题，并大幅减少各类设计更改、人力资源、模具修改等，缩短产品上市周期，其优势日显突出。

本文基于CAE分析技术对某车型后座椅安全带在整车产品试验中出现的拉拽噪声的性能质量问题，展开设计性能计算分析和实验分析工作。为了探寻改善后座椅安全带拉拽噪声的解决方案，产品设计人员进行了大量的试装、对比工作（如在安全带卷收器固定板下增加橡胶垫、更换侧面没有噪声的安全带卷收器、增加隔音罩等措施），但是均没有收到效果，这个问题最终提交到CAE NVH工程师的面前。

作为CAE NVH性能工程师，第一步需要开展现场问题的了解和感受，并对结构特征进行了解、分析。实验中采集的噪声值及频率分布如图1所示，在掌握了第一手真实情况的基础上，根据积累的知识、经验开展相关的实验和计算对比分析，从而找出产生噪声的根源，并由此对改进方案进行计算分析，最终根据仿真结果提出的优化改进方案进行相关实车物理验证。

遵循上面的科学程序，针对该噪声性能问题，首先展开了噪声频率响应、噪声回放分析的实验分析，确定了影响噪声性能的噪声频率范围。根据初步的结构分析，同时展开后座椅左右及中间安全带安装固定点处的NVH动态刚度和整车局部模态计算、分析，结合试验数据和仿真数据的对比分析，发现了原设计方案的缺陷及产生振动噪声的根源。根据该车型行李箱后隔板处的结构特性，依据CAE计算分析获得的详细信息和积累的知识、经验，通过改变原中间安全带固定点的位置和固定方式来优化、改进其NVH性能；并对此更改方案进行计算、分析。其计算结果显示，该优化方案满足动态刚度、振动传递函数性能的要求，具有结构变化、模具修改量小、实施周期短的优点。

2 安全带固定区域的动态特性的计算分析

根据现场对后座椅中间安全带拉拽噪声的研究、分析，初步认为噪声产生的区域不在卷收器固定板局部区域。为了快速验证分析结论，在准备计算分析模型的同时，对该区域采用了排出法的实验分析手段，即在卷收器固定板局部区域粘贴阻尼片、进行拉拽噪声频率响应、噪声回放分析的实验分析。其实验结果是没有产生任何改善效果，但是确定了拉拽噪声的噪声频率范围（见图1）。因此根据该车型结构特点，CAE工程师开展了模态计算分析、安全带卷收器固定点动态刚度及局部模态共振点处的振动传递函数的计算分析。

图2显示了在行李箱后隔板的局部模态计算分析结果，其局部模态共振点不在中间卷收器固定点的安装连接零件区域上。因此初步分析认为，加强该固定安装连接零件不会产生拉拽噪声问题的改善。

图3中的曲线分别显示了安全带卷收器固定点动态刚度、局部模态、共振点处的振动传递函数的计算分析对比结果。从对比曲线可以看到，中间卷收器固定点动态刚度、局部模态、共振点处的振动传递函数的性能数据明显低于没有拉拽噪声的左右两侧卷收器固定点的性能，并且在拉拽噪声的频率范围内降级非常明显。

3 原方案后座椅中间安全带固定区域刚度增加对振动传递性能的影响

为了验证加强中间安全带卷收器固定安装连接零件不会改善拉拽噪声问题的分析结论，分别进行了加强前、后其动态刚度、局部模态共振点处的振动传递函数的计算对比分析。从图4对比分析曲线可以看到，中间卷收器固定安装连接零件刚度的加强并没有产生性能的明显改善，该结论也通过在中间卷收器固定安装连接零件下表面粘贴阻尼片的实验测试得到了验证。

4 改变后座椅中间安全带固定位置及安装方式对动态刚度和振动传递性能的影响

据上面的计算、分析，原设计方案没有考虑到安全带拉拽过程中会产生动态的交变激励，从而导致局部的共振噪声。为了消除这个共振噪声，需要从提高安装固定点本身的动态刚度和降低共振区的振动传递函数这两个性能设计因素出发。

首先我们通过对现有结构特征的分析，参考左右两侧没有拉拽噪声问题的安全带固定点的动态刚度性能情况，将中间安全带卷收器固定点定位到行李箱后隔板上靠近其前下横梁处（见图５），另外再通过中间安全带卷收器固定连接板的振动衰减匹配来大幅降低共振区的振动传递函数。这样的性能设计方案变化，对原行李箱后隔板子系统并没有产生大的结构特征变化，因此其模具修改量小、实施费用低、计算分析工作量小。

根据上述的NVH性能设计方案，对此开展了动态刚度、共振区的振动传递函数的计算分析，并与原设计方案的对应性能数据进行了对比分析（见图６）。从图6中的对比性能曲线可以看到，新方案的动态刚度性能和振动传递性能在拉拽噪声频率范围内大大好于原设计方案，并与左右两侧没有拉拽噪声问题的安全带固定点的动态性能相当，因此该方案解决了后座椅中间安全带拽噪声问题。

5 结论

从以上分析、解决某车型后座椅中间安全带拉拽噪声性能问题的整个过程可以得出以下结论：

1）通过计算、分析改变后座椅中间安全带卷收器的安装固定方式来提高固定点处的动态刚度能够降低振动的传递响应。

2）在提高固定点动态刚度的同时，降低了共振区的振动传递函数从而消除了中间安全带拉拽的共振噪声。

参考文献：

［1］ 夏汤忠，王萍萍，刘文华，刘盼，袁智.408白车身动态刚度计算方法与性能优化［J］.神龙汽车，2011，2.

安全技术性能评估 篇4

为解决我国建筑外墙外保温系统的防火安全性能评估技术问题,公安部天津消防研究所承担完成了公安部消防局重点攻关计划项目《建筑外墙外保温系统防火安全性能评估》,该项目成果已通过专家验收。

该项目以我国当前建筑节能中所使用的各类 保温材料和制品为目标,采用小尺度、中尺度和实尺度等多尺度试验相结合的方法,对模塑聚苯乙烯泡沫、挤塑聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、岩棉等常见保温材料进行中小尺度的燃烧特性评估,研究了不同防护面层对聚苯乙烯类和聚氨酯类外保温系统整体防火性能的影响;以我国目前市场常见的各类保温材料为基础,选取薄抹灰、厚抹灰、保温装饰一体化、幕墙保温及防火隔离带构造等类型构成外墙外保温系统,进行了实尺度的防火安全性能测试,得到了系统试验数据和评估结论。

安全技术性能评估 篇5

关键词：仿古石塔,石斗拱,结构安全性,抗震性能

0 引言

我国是一个历史悠久、幅员辽阔、山水众多的国家, 随着我国经济文化和旅游事业的发展和提高, 在我国大江南北, 都新建和开发了不少的园林景点。在这些园林景点中, 存在着各种各样的仿古建筑。园林景点中的这些仿古建筑主体多为石混或钢筋混凝土结构, 主要是利用钢筋混凝土梁柱的刚性节点代替木结构的各式榫卯结合, 能获得较大的刚度、强度及整体性, 提高了其承载力与抗震性能, 而后在外部装修装饰上采用传统古建筑的造型, 从而达到建筑上的仿古目的。

1 石塔概况

本塔矗立于县城北山之巅, 外围轮廓呈八角形, 现为7 层7 廊石砌体与钢筋混凝土混合结构的仿古建筑, 石砌墙体、现浇混凝土楼板、屋盖; 塔身承重墙体采用外墙面铺浆砌筑较为平整的细料石、内墙面铺浆砌筑表面稍加修整的平毛石, 并在内外墙面中空浇筑细石混凝土; 每层在塔身西侧沿内壁布置弧状旋转式现浇钢筋混凝土楼梯。经现场测绘, 塔身各层高度如下: 室外地面至室内地面高为1. 5 m, 1 层~ 7 层层高为3. 2 m, 5 层楼板到塔顶高为6. 0 m ( 未包括塔尖) , 该塔室外地面至塔顶 ( 未包括塔尖) 的总高度为25. 2 m。该塔身平面内径为一直径6. 5 m的圆筒, 外围轮廓为正八面体, 底层塔宽8. 0 m, 顶层塔宽为7. 2 m, 层层缩进; 1 层墙体厚1. 4 m, 2 层墙体厚1. 3 m, 3 层墙体厚1. 2 m, 4 层墙体厚1. 1 m, 5 层墙体厚1. 0 m, 6 层墙体厚0. 9 m, 7 层墙体厚0. 8 m, 每层墙体外边均向内缩近0. 1 m。石塔立面见图1, 石塔标准层建筑平面见图2。

该塔建于1988 年, 在使用过程中于2012 年3 月份期间3 层、4 层外廊石斗拱挑梁局部断裂, 共坠落4 处, 产生安全隐患。为确切的了解该塔的结构安全性能及斗拱的坠落原因, 我院相关技术人员对石塔进行上部结构安全性分析及抗震性能评估。

2 石塔结构安全性分析

2. 1 挑廊板结构分析评估

现场分别对转角石柱斗拱梁处挑檐结构做法、转角石柱左右两侧斗拱梁处挑檐结构做法、门洞处挑檐结构做法、外挑走廊结构做法进行全面检查, 主要斗拱挑檐做法大样见图3。

现场检查该塔外廊采用挑板结构, 外廊挑板采用不截断的连续配筋方式与室内楼板相连; 现场采用非金属板测试仪检测挑板平均厚度为150 mm, 采用钢筋扫描仪检测挑板板面受力钢筋平均间距为150 mm; 现场采用剔凿法检测到的挑板板面受力钢筋规格为14。挑板外挑结构分为外挑走廊及挑檐两部分, 其中外挑走廊宽度约0. 9 m, 外挑走廊外侧设置挑檐, 宽度为0. 6 m, 做成坡屋面形式, 上铺红色琉璃瓦, 使自然排水及建筑美观巧妙地融合在一起; 在挑板上距外墙700 mm处布置与外墙平行的走廊挡板, 在每段走廊挡板上设置3 根截面尺寸为250 mm ×200 mm、高度为500 mm的钢筋混凝土短柱, 短柱上平铺一道截面尺寸150 mm × 200 mm的钢筋混凝土拉梁, 拉梁与挑檐斜板相连。

根据现场挑板检测的截面尺寸、挑板混凝土强度等级并考虑挑檐上各种装修、装饰荷载的作用, 对挑板承载能力进行计算分析, 挑板实测截面配筋满足结构承载能力及正常使用的要求。

2. 2 石斗拱梁结构分析评估

斗拱作为华丽的象征, 是中国古建筑中最赋有地方民族特色的一种装饰构件, 广泛用于亭、台、楼、阁等木结构建筑上; 石斗拱是由若干根石梁及拱件, 相互搭交而成的既具有悬挑作用, 又具有装饰效果的支撑构架, 它在古建筑中的作用, 可以归纳为以下四点:1) 它可以增加屋檐宽度、延长滴水距离; 2) 它能将檐口荷载进行均匀传布; 3) 它能丰富檐口造型, 增添装饰效果; 4) 它能增强抗震能力, 提高建筑安全度。

该塔正八面体转角立倚柱, 柱顶置栌斗, 斗上出华拱, 层层托出, 既缩小了上部石梁的跨度, 又使石斗拱变化的梯度能够满足脆性材料对刚性角的要求, 这样不但减少了石斗拱上梁、板的跨度和弯矩, 而且改变了石梁的受力形式, 克服了石梁抗弯性能差易被折断的不足之处, 同时又充分发挥了石结构材料抗压性能好的特点;石斗拱梁根部及石斗拱梁下的石榫均稳固地嵌入墙体, 石斗拱梁上外端与混凝土梁连接处石榫嵌入钢筋混凝土板, 而采用榫卯连接, 则增加结构阻尼, 在地震作用时起到耗能作用。石斗拱梁做法见图4 ~ 图6。

现场检查斗拱的实际做法表明, 斗拱梁为自承重结构, 并不承受上部挑板传来的荷载, 该塔共有6 处位置的外檐石斗拱梁出现齐根部断裂现象, 见图7, 主要是斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板的连接处均无足够的耗能空隙, 混凝土挑板在长期的使用中, 产生一定的向下挠曲变形后, 板上荷载直接传递至斗拱梁上, 而斗拱梁石材具抗压强度高、抗弯性能差、易折断的特性, 故在荷载作用下, 斗拱梁根部产生较大弯矩, 最终折断、脱落, 产生安全隐患, 建议对该塔斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板连接处做法无足够的耗能空隙的节点进行处理, 为混凝土挑板的挠曲变形留有余地, 消除安全隐患。

2. 3 承重墙体结构分析评估

现场测绘石塔平面内筒直径为6. 5 m, 外边为正八面体, 1 层塔宽度为8. 0 m, 塔顶 ( 未包括塔尖) 总高度为25. 2 m, 该塔结构平面密度接近60% , 塔高与塔宽的比值为3. 2。1 层塔身墙体厚度为1. 4 m, 塔身墙体厚度随塔高而逐渐变薄, 7 层塔身墙体厚度减至0. 8 m, 1 层塔身墙体高厚比为2. 3, 5 层高厚比为4. 0, 远小于《砌体结构设计规范》中对无筋砌体墙体的最小容许高厚比的限值要求。

2. 4 塔体结构抗震性能评估

1) 该塔显著的特点是采用石斗拱和榫卯连接, 塔梁支座采用仿木石斗拱, 沿外筒壁对称排列, 层层托出, 既缩小了上部石梁的跨度, 又使石斗拱变化的梯度能够满足脆性材料对刚性角的要求, 这样不但减少了石斗拱上梁的跨度和弯矩, 而且改变了石梁的受力形式, 克服了石梁抗弯性能差易被折断的不足之处, 同时又充分发挥了石结构材料抗压性能好的特点; 而采用榫卯连接, 则增加结构阻尼, 在地震作用时起到耗能; 现场检查部分斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板的连接处均无足够的耗能空隙, 应采取处理措施。2) 该塔现为7 层7 廊石砌体与钢筋混凝土混合楼阁式仿古建筑, 建筑平面外边为正八边形, 内为等直径塔筒, 在立面上, 塔体自下而上内筒保持等直径、外筒半径逐层减小, 形成7 级阶梯, 每阶截面不变的阶形建筑; 塔体每层每边设一门或一龛, 门龛位置逐层、逐边互换, 这种布局不但立面壮观, 而且避免结构在某一侧面引起应力过于集中, 同时使得结构的质量和刚度沿任一对角线都是对称分布, 塔体的质量中心和刚度中心能较好地重合, 在水平地震力作用下不易产生扭转振动; 塔体结构类似筒体, 有较好的抗震性能。3) 塔体采用现浇钢筋混凝土楼板、屋面板, 在每一层的楼板、屋面板标高处均设置钢筋混凝土圈梁, 环形圈梁对塔筒墙体起到了侧向约束作用, 加强了塔体结构的整体性, 保证了水平地震作用下结构的均匀受力和同时抗御外力的作用, 对该塔抗震性能有利。

3 结语

1) 由于该石塔当初建造时的设计资料缺失, 又由于现场检测条件的限制, 检测手段和检测仪器的局限, 本文识别了石斗拱的受力属性, 仅对挑板承载力进行了验算, 未能对塔体主体结构建立力学模型进行抗震承载力验算分析, 未能对塔基结构安全性进行分析评估。2) 该塔为高耸结构, 高耸结构的动力特性直接关系其抗震性能和破坏形式。通常动力特性的研究有两种途径, 一种途径是采用脉动法通过现场实测的方法获得, 第二种途径是近似按变截面悬臂杆力学模型采用结构动力学的方法获得。本工程由于客观原因未能对该塔进行结构动力特性测试, 有待后续建立力学模型利用数学求解的方法或通过实测的方法补充和完善该塔的抗震性能评估。

参考文献

[1]姚道平, 张艺峰, 谢志招, 等.石结构古塔抗震性能研究[J].世界地震工程, 2009, 25 (1) :111-116.

[2]袁建力, 李胜才, 刘大奇, 等.砖石古塔抗震鉴定方法的研究与应用[J].扬州大学学报 (自然科学版) , 1998, 2 (3) :54-58.

[3]GB 50292—1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].

[4]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].

光伏电站发电性能评估现场检测技术 篇6

伴随着我国光伏装机容量的逐年递增,大多数研究机构和电网公司更多考虑的是大规模光伏发电并网带来的电网安全稳定因素,针对光伏并网安全问题国家电网公司于2011 年相继出台了企标Q/GDW - 617《光伏电站接入电网技术规定》和Q/GDW- 618《光伏电站接入电网测试规程》,国家质检总局于2012 年颁布了GB/T 19964 - 2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》和GB / T 29319 - 2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》。标准中对并网光伏电站的电能质量、低电压穿越性能、电网适应性能和防孤岛保护性能指标做了明确的要求［1 － 4］。

而针对光伏系统工程本身建设质量问题没有引起重视,电站集成商和运营商更为关心的是光伏电站发电效率和年发电量指标,本论文主要研究光伏电站的光伏组件衰减率、系统性能比PR、光伏阵列串/ 并联失配率、逆变器转换效率等现场测试技术［5 － 6］,并结合实际电站给出了测试案例,为光伏电站的发电性能提出有效的评价指标和评判结果,提高光伏发电系统的发电效率和年发电量。

1 检测方法

1. 1 光伏组件衰减率测试

光伏组件光电转换效率直接影响光伏发电系统发电量,光伏系统发电量往往是光伏电站运营商最为关心的因素,年发电量直接影响电站运营商的年收益情况。标准规定多晶硅组件1 年内不超过2. 5% ,2 年内衰降率不超过3. 2% ; 单晶硅组件1 年内衰降不应超过3. 0% ,2 年内衰降不应超过4. 2% ,薄膜组件不应超过5% 。现场对光伏组件进行转换效率测试显得尤为重要,现场测试时抽选同一类型组件随机抽取多块开展测试,每一组件测试3 次。记录组件的测试数据: IM—最大工作电流( A) 、VM—最大工作电压( V) 、G0—实测辐照度( W/m2) 、T0—组件背板温度( ℃ ) 。

式中IM － STC为辐照度为1 000 W/m2条件下的组件最大电流;VM － STC为温度为25 ℃ 条件下的组件最大电压; PM － STC为实验室标准条件下的组件最大电压; α 为电流温度系数; β 为电压温度系数。

按上述公式对测试数据进行辐照度和温度进行修正,计算得到光伏组件标准实验室环境下的功率,最后用修正后的功率与组件名牌功率进行比较得到组件的衰减率。

1. 2 光伏电站性能比PR测试

光伏电站性能比PR( 见图1) 计算公式如下:

式中E为一定时间内电站发出的电能; P0为电站额定装机容量; Hi为一定时间内光伏电站单位面积上吸收的光照能量; G为标准测试条件辐照度1 000 W/m2。

光伏电站性能比PR目前的测试方法是利用功率采集装置监测电站并网点功率,同时利用一台气象参数测量装置检测电站的辐照度和光伏组件的背板温度,为了体现光伏电站的典型气象参数,该气象参数测量装置一般架设在光伏电站的物理中心位置。由于大型地面光伏电站的占地面积往往很大,一座30 MW光伏电站占地面积约为500 000 m2,若采用一台气象参数测量装置监测的数据不足以代表光伏电站全局气象。为提高光伏电站性能比PR测试精度,利用四台气象参数测量装置优化分布于光伏电站四个物理点处进行测量,将四台装置测量数据进行对比,当测量值偏差不超过5% 时,即代表光伏电站整站的气象参数一致,取四台测量装置的监测参数平均值来进行系统效率评价; 如果偏差超过5% ,则认为电站的气象参数不一致,则不能采用该时刻点的气象参数值进行系统效率评价。

1. 3 光伏阵列串并联失配率测试

光伏电站的失配损失主要包括组件到组串的失配损失即光伏组串串联失配,组串到汇流箱的失配损失即光伏组串并联失配,以及汇流箱到逆变器的失配损失。

光伏组串串联失配测试,断开选定组串,对串内每一个组件进行I - V特性测试,同时记录辐照度和组件背板温度; 再对组串进行I - V特性测试,并记录辐照度和组件背板温度; 将测试数据修正到统一辐照度和统一温度( STC或NOCT) 条件下,串联失配率= ( 组串内各组件修正功率之和- 组串修正输出功率) / 组串内各组件修正功率之和 ×100% 。光伏组串并联失配测试,断开选定汇流箱,对箱内每一个组串进行I - V特性测试,同时记录辐照度和组件背板温度; 再对汇流箱进行I - V特性测试,并记录辐照度和温度; 将测试数据分别修正到统一辐照度和统一温度( STC或NOCT条件) 下,并联失配率= ( 汇流箱内各组串修正功率之和-汇流箱修正输出功率) /汇流箱内各组串修正功率之和 ×100% 。

1. 4 光伏逆变器转换效率测试

现场测试时按照图2 光伏电站逆变器转换效率测试示意图测量逆变器直流侧电压、电流与交流侧电压、电流,连续测量一天时间,尽量达到逆变器的额定功率,按式( 4) 计算逆变器在不同功率等级下的转换效率。

式中 η - 光伏逆变器转换效率; UDC，i- 输入电压采样值;IDC，i- 输入电流采样值; UAC，i- 输出电压采样值; IAC，i- 输出电流采样值; ΔT - 数据间隔周期; n - 选取数据总数。

2 检测案例分析

光伏发电性能现场测试抽签原则按表1 进行。

光伏电站现场气象参数测试条件: ( 1) 辐照度测试条件: 辐照度> 700 W/m2; 修正方法: 线性等比例修正,仅对电流进行修正,不对电压进行修正( 认为700 W/m2以上光强的变化对光伏工作电压无影响。因此,光强对功率也可以采用线性修正; ( 2)温度检测条件: 无温度范围限制; 精确修正: 按照GB/T18210 -2000 的方法A根据实测光伏背板温度推算结温,或方法B根据不同辐照度下开路电压推算结温。依据推算出的结温和温度系数对电流、电压或功率进行修正［7］。

2. 1 光伏组件衰减率测试

对西北地区某地面光伏电站开展光伏组件衰减率测试。该光伏电站共有6 种类型光伏组件,按照抽检原则对每种类型组件抽取10 块进行测试,将原始测试数据进行STC修正,得到测试结果示例如表2 所示。

由表2 知,抽检的20 块某型号230 W光伏组件最大输出功率的均值为220. 38 W,平均衰减率为8. 18% 。由于该光伏电站投运时间不满两年,按照标准规范判定,该型号组件衰减率过大,不满足标准要求。

2. 2 光伏电站性能比PR测试

对西北地区某光伏电站开展光伏电站性能比PR测试。取光伏电站2 号方阵21 号方阵并网点为测试点,采集2015 年4 月23 日7: 07: 46 ~ 20: 30: 26 时间段内该点的光伏阵列单位面积接收辐照度、光伏电站并网点发电量,按照公式( 4) 计算,求得测试周期内光伏电站性能比PR:

2. 3 光伏阵列串并联失配率测试

对西北地区某光伏电站开展串并联适配率测试。对原始数据进行STC修正,得到测试结果如表3、表4 所示。

由表3 知,光伏电站1 号光伏发电单元06 号汇流箱02 号组串串联适配率为0. 92% 。未超过标准规定的1% 限值。由表4知,光伏电站8 号光伏发电单元05 号汇流箱共有16 串,其并联失配率为0. 79% 。未超过标准规定的2% 限值。

2. 4 光伏逆变器转换效率测试

对西北地区某光伏电站开展逆变器转换效率测试。该光伏电站采用两种类型逆变器,包括500 k W型号A逆变器和1 MW型号B逆变器。现场对12 单元型号A逆变器、17 单元型号B逆变器进行测试,按照公式( 5) 对原始数据计算处理,以逆变器直流输入功率为横轴,逆变器转换效率为纵轴,得到逆变器转换效率变化曲线,如图3、图4 所示。

将图3、图4 中被测逆变器效率按照负载点进行统计,得到被测逆变器效率统计如表5 所示。

表5 中,Pdc为逆变器直流输入功率,Pdc_r为逆变器额定直流输入功率。其中,5% 、10% 、20% 、30% 、50% 、75% 等6 个负载点的取值范围均为该值大小的 ± 2. 5% ,由于逆变器一般难以达到满载,有云天气或辐照不好的地区甚至难以达到90% 负载,因此放大100% 负载点的取值范围到87. 51% ~ 100% 。

2. 5 光伏电站发电量评估

采用光伏电站现场测试得到的组件参数、损耗参数以及电站提供的光伏电站常年辐照度、组件与逆变器的匹配情况等信息,通过发电量评估仿真软件对光伏电站整体发电量进行仿真评估。现场对西北地区某30 MWp光伏电站开展了光伏电站发电量评估。该光伏电站只采用一种类型光伏组件,单板组件容量为250W,匹配逆变器为某型号1 MW光伏逆变器,组件Ⅰ - Ⅴ测试结果如表6 所示。

测试得到的光伏电站主要损耗参数:组件适配损耗为0.79%,组件积尘损耗为3.22%,线缆损耗为1.50%。仿真得到光伏发电站逐月PR值,如图5所示。统计得到光伏电站全年发电量为47 790.00 MW·h,电站投运首年PR为81.53%。取第二年后年功率衰减为0.8%,得到未来二十年发电量评估结果,如表7所示。

3 结束语

从光伏电站工程建设质量出发,给出了光伏电站组件衰减率、组串串/并联失配率、光伏系统性能比PR、光伏逆变器转换效率的现场测试方法,并结合光伏电站给出了实际检测结果,最后根据各项指标的测试数据带入仿真软件,计算得出光伏电站逐年的发电量评估值,为光伏电站工程验收、质量检查以及后期运行维护,以及为提高光伏电站发电效率和发电量给出了工程测试依据。

摘要：针对目前我国光伏发电迅猛发展的形势,大多研究机构和电网公司更多考虑大规模光伏发电并网带来的电网安全稳定因素,而忽略光伏电站发电性能引起的经济性与失效性,提出了针对光伏发电工程本体建设质量的现场验收技术,并通过对某光伏电站实例检测验证了检测技术的通用型和高效性。

安全技术性能评估 篇7

随着人们对移动和无线业务需求的日益增加,移动通信系统需要提供更大的系统容量和更高的数据传输速率。使用了OFDM和MIMO技术的3GPP长期演进系统(Long Term Evolution LTE),致力于提供更快的传输速率,下行峰值100Mbps,上行峰值50Mbps;更大的系统带宽,最大带宽为20MHz(1.4-20M);更广的小区覆盖,提高小区边缘用户服务质量;更低的传输延迟,使得用户面延迟不超过5ms,控制层延迟不超过100ms,以及更高的频谱效率,是HSDPA的3-4倍,HSUPA的2-3倍[1]。以此来满足用户日益增长的带宽需求并使户得到更好的使用体验。

在未来系统中,TDD双工方式由于具有可以利用信道的对称特性提高传输效率、不需要复杂笨重的频率双工器、可以灵活地分配上下行信道的无线资源、不需要对称频带等优点,在LTE以及未来IMT-Advanced系统应用中变得越来越重要。

同时,随着智能移动终端的大量涌现,迅猛增长的数据业务给现有小区的系统容量和覆盖面积带来了沉重的负担。简单而有效的提高现有小区容量与覆盖范围的技术成为了关注的核心。诺基亚西门子公司提出的HPSS(High Performance Site Solution)技术,在WCDMA系统中可以提高80%的系统容量和40%的覆盖范围,为解决这一难题提供了方案。同时,在[2]中只是在FDD-LTE下行中进行了仿真,并没有TD-LTE以及上行方面的结论。

本文按照3GPP Release8标准,对TDD系统中上行PUSCH链路的表现从接收天线类型,上下行时隙配置,小区规模,系统带宽,载波频率这些不同的维度进行了广泛而详细的评估,并将其与FDD情况进行比较。同时,为了检验HPSS技术在TD-LTE上行链路的表现,对其性能进行了评估。

本文大纲如下,第1部分分析LTE系统中TDD区别于FDD的特征,第2部分介绍HPSS技术的原理与实现细节,第3部分详细列出仿真假设与参数,第4部分给出仿真结果并分析,第5部分总结全文。

2 TD-LTE系统介绍

根据ITU-R对3G系统频谱的划分,3G频谱被划分为供FDD使用的成对频谱和供TDD使用的非成对频谱。LTE被定义成为3G技术的演进。根据LTE系统需求,需要支持在成对频谱和非成对频谱中部署,以使用现有的3G频段,并在将来可以重用2G系统退出后留出的频段。故LTE具有两种双工模式。

在LTE中,TDD与FDD这两种不同系统的根本区别在双工模式。其中,TDD的双工方式在非成对频段内发送,由于其上下行信号占用的无线信道资源可以通过调整上下行时隙的比例灵活配置,非常适合3G,LTE以及4G等以IP分组的数据业务为核心的移动通信系统。TDD系统的上下行信号在相同的频段内发送,可以充分的利用信道的对称性。这对于信道估计、信号测量以及多天线技术的应用会带来明显的好处。

FD-LTE与TD-LTE的基本区别在于帧结构不同。

FDD帧结构如下[3]:

TDD帧结构如下:

具体而言,FDD的上下行信道频谱上分离,而TDD则是在时间上分隔。并且TDD中在下行帧和上行帧之间存在特殊子帧,用来防止上下行干扰。如表1所示,由于特殊子帧的引入,会导致同样带宽资源下,若使用Configuration#1(上下行平均分配资源),TDD可用于数据传输的资源总量较FDD少约20%。

正是由于帧结构的不同,导致了FDD与TDD系统在HARQ,信道估计等方面有所差异。

3 HPSS技术原理与实现

随着移动用户数量与其大量使用数据业务所带来的通信数据量猛增。运营商必须扩大小区的数据容量与覆盖范围。面对这一挑战,最常用的是增加新的站点或者更加有效的使用频谱资源以及提高室内覆盖率等扩容方法。然而,这些方法并不总是可行或在投入产出上性价比最高。在这种情况下,HPSS技术应运而生。

简单说来,HPSS即将传统的1个小区3个Sector,扩展为1个小区6个Sector,从而极大地增加了单位覆盖面积上的无线资源数量,同时,由于是在原基站处操作,故极大地节约了扩容成本,原理如图3所示。

由3 Sector变为6 Sector后,天线的式样发生了变化。式1为ITU.M2135[4]中基站天线模型的规定。

式中θ为与小区天线主瓣方向的夹角,为3dB瓣宽,Am是天线最大衰减。如表2所示,由于6 Sector使得主瓣宽度减小一倍,故其主方向上的增益就会比3 Sector增加一倍,即从14dBi增至17dBi。同时边缘角度上的最大衰减也会增加3dB,即从20dB增加为23dB。图4给出了3 Sector与6 Sector方向角与增益的对比关系。其中3Sector时,两个Sector之间的重叠为60°,6Sector时,重叠为40°。虽然单个Sector之间重叠角度变小,但是由于Sector数量增多,故就整个Site而言,Sector之间重叠角度总量增大。这意味着Sector之间干扰会增强。

4 仿真假设

4.1 仿真描述

仿真平台是基于高斯动态分布用户的L T E静态系统级仿真器。小区的布局采用惯常的19sites,57sectors和wrap-around技术。链路级到系统级的映射是基于AVI表格[5],即每种MCS下的SINR与BLER的对应关系。由于是静态仿真器,即每一个用户并没有实际的位置变化,仅有瞬时速度,故对于每一个UE而言,大尺度衰落和阴影效应造成的接收信号衰减是固定的。但同时,根据ITU Typical Urban power delay profile,每个TTI用户所经历的快衰是变化的。传播模型使用3GPP的Macro Cell Case 1与Macro Cell Case 3[6]。

对于TD-LTE Uplink的仿真,主要集中在比较小区容量和覆盖,同时包括频谱效率。小区容量即由小区中UE的平均吞吐表示。而覆盖由小区边缘用户的吞吐来表示。小区边缘用户吞吐定义为,将小区中UE按其吞吐排序,在5%处的值即为小区边缘用户的吞吐。

上行用户的频谱效率定义为:

对TD-LTE Uplink的性能评估从以下几个方面进行:

1,不同的接收天线类型;2,不同的上下行时隙配置;3,不同的小区规模;4,不同的系统带宽;5,不同的载波频率。

仿真参数中包括了三种天线,1x2即传统的2根单极化天线,1x2s是一组+45°和-45°的双极化天线,1x8s则为4组+45°和-45°的双极化天线,如图5所示。双极化天线是一种新型天线技术,组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线,同时工作在收发双工模式下,每个小区仅需一组双极化天线。相比单极化天线而言,双极化天线具有以下优势:1,基站上天线数量的减少;2,由于天线间隔离度以及空间分集技术的要求,基站若为传统单极化天线即需占用较大空间,而双极化天线本身的极化正交性即满足了隔离度的要求。3,双极化天线使用极化分集接收,比传统的空间分集技术增益提高约2dB。

对于6 Sector的评估,是在全部小区皆变为6 Sector这样的网络拓扑中进行的。同时,由于每个Sector中用户数,6 Sector是3 Sector的一半,故在6 Sector中,每个用户所分的PRB数量为3 Sector的一倍。根据上行功率控制中的负载自适应理论[7],基本保持每个用户发射功率不变为最优,故6 Sector时,用户的功率控制工作点Po减小3dB。

3.2 仿真参数

5 仿真结果

5.1 TD-LTE Uplink评估

在LTE系统上行仿真中,使用协议规定的部分功率控制时,功率控制参数Po和α设定不同,系统的吞吐也不同,而且不同工作点下系统吞吐差异很大。故为了保证TDD与FDD工作在同一个功率点上,两者每个UE所拥有的PRB数目一概设置为6个。

上图为TD-LTE(20M20UE)与FDD-LTE(10M10UE)之间在频谱效率上的比较。同时也可以从中看出,在TD情况下,1x8s比1x2,1x2s天线配置要更有优势,多天线极化分集增益明显。由于极化不完全,1x2s天线的系统吞吐比起1x2要差一些。FDD 1x2的频谱效率较TD情况差一点,是因为TD 20UE带来了多用户增益。

5.1.1 不同上行时隙配置

图7中表明了不同上行时隙配置,在同一种天线类型下,无论是系统平均吞吐还是边缘用户吞吐,基本满足时隙比例。如在#1配置下,1x8s的平均吞吐为508kbps,而#2配置,1x8s的平均吞吐为259kbps.,基本是#1吞吐的一半。

如图8所示,虽然上下行时隙配置不同,但是系统在同一天线类型下,保持了几乎一致的频谱利用率。同时反映出1x8s天线的优势。其频谱利用率比1x2约提高了48.2%。

4.1.2 不同小区半径

在仿真中发现,小区设置参数中天线的下倾角对于小区的吞吐量产生至关重要的影响。对于小半径小区,天线下倾角要大一些,而对于大半径小区,天线下倾角要小一些。故在Macro1中设定15°下倾角,而Macro3中下倾角为6°。

从图9中可以明显看出,随着小区半径的增大,小区中用户的平均吞吐和小区边缘用户吞吐都有大规模的下降。小区用户平均吞吐下降约30%,而小区边缘用户则平均下降62%,是平均吞吐下降的一倍多。这说明了小区边缘用户更容易受到小区规模的影响。对于1x2s天线而言,其小区边缘用户下降比例较1x2和1x8s少20%左右,这是由于1x2s天线本身没有完全极化,所以边缘用户的吞吐本来就比较低,故在大小区环境下,性能下降也没有太多空间。

4.1.3 不同系统带宽

如图10所示,随着系统带宽的增加,虽然每个被调度用户所得到的资源块(PRB)数量并没有改变,但是由于系统可调度的资源增加,在执行调度算法时可找到更适合于被调度用户的PRB,故用户的频谱效率有所增加。

4.1.4 不同的载波频率

根据自由空间传播模型,其信号损耗公式为:

其中,F为信号载频,D为用户与基站距离。由式可知,随着无线载频的提高,用户信号的损耗也越大,故用户的SINR下降,从而导致用户只能选择低阶的MCS,于是其传输的数据量就会下降。从图11中,可以看出用户的频谱效率随着载频的上升,有所下降,但是下降幅度并不大。

4.2 HPSS在TD-LTE上行系统中的评估

虽然HPSS能带来较高增益,但同时,由于Sector的覆盖面积减小,使得同一小区中同频干扰加剧,由于无线接入系统属于干扰受限系统,从而使得小区的吞吐不会成倍增长。

对于小区平均吞吐而言,在Macro1与Macro3中,6 Sector比3 Sector分别提高了30%和40%。Macro3比Macro1平均吞吐涨幅较高是因为Macro3有这更广阔的小区覆盖范围,从而使减小Sector面积带来Sector之间干扰加重影响较Macro1轻。从图14中也可以明显看出,在Macro3情况下,6Sector与3Sector平均SINR之间的差值较Macro1情况下小。这里的平均SINR与Average Throughput相对应,故说明在大小区情况下,HPSS有这更高的增益。

对于小区边缘用户吞吐,从图12,13中可以看出,也有明显的提高,对于在Macro1中,1x2s天线下,HPSS比正常3Scetor的吞吐提高比例比其他天线更多,从图15中就可以找出答案,因为Macro1在1x2s这一点有着和正常3Sector最为接近的SINR。对于1x8s天线,在Macro1时,出现了负增长,而在Macro3时,却有着和其他天线相似比例的增长,平均提高了62%。这来源于干扰受限系统本身的特点,负增长说明在Macro1,1x8s天线配置以及其他条件一定情况下3Sector,已经是最优的小区配置。

5 结论

TD-LTE在1x8s天线配置下,比FDD 1x2有着高出0.453kbps/Hz,约48.2%的频谱效率。TDD在不同上下行时隙配置情况下,无论是小区平均吞吐还是小区边缘吞吐,都基本保持线性变化,而频谱利用率基本不变。Macro1与Macro3相比,小区用户平均吞吐下降约30%,而小区边缘用户则平均下降62%,是平均吞吐下降的一倍多。这说明了小区边缘用户更容易受到小区规模的影响。得益于带宽增益,系统带宽越大,吞吐量也越大,但增幅很小。随着载频的增高,系统吞吐下降。

HPSS应用在TD-LTE中后,上行平均吞吐在Macro1下上升30%,在Macro3下上升40%。

对于边缘用户而言,Macro1,1x8s由于干扰受限,在3Sector时已经得到其最优吞吐。在Macro3时,边缘吞吐平均提高了62%。说明HPSS技术更适合使用在面积较大的小区中。

参考文献

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[2]Sanjay Kumar,I.Z.Kovács,G.Monghal,et al.Performance Evaluation of 6-Sector-Site Deployment for Downlink UTRAN Long Term Evolution[A].In Vehicular Technology Conference,2008.VTC2008-Fall.IEEE 68th,1837-1842.

[3]3GPP TS36.211V8.9.02010,Physical channels and modulation[S],2010-1.

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[5]S.Hmlinen,P.Slanina,M.Hartman,et al.A novel interface between link and system level simulations[A].In Proceedings of ACTS Mobile Communications Summit 1997,Vol.2,Aalborg,Denmark,Oct.1997,pp.599-604.

[6]3GPP Technical Report 25.8142006,version 7.1.0,Physical layer aspects for Evolved UTRA[S],September 2006.