電力火災防控方案范文

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關鍵詞：剩余電流漏電探測器電氣火災監控系統

中圖分類號：X928.7文獻標識碼： A 文章編號：

引言

鐵路站房作為鐵路設計的關鍵部分，其投資巨大、設備運行系統復雜、人員密集，一旦發生火災，特別是在候車廳、售票廳等人員密集場所，雖然能夠快速疏導，仍會造成很大損失，對鐵路運營造成重大影響。

根據消防局《中國火災統計年鑒》統計，2007年以來，在發生的火災中，因電氣原因引起的火災很多，占火災總數的比例很大，如何使得電氣火災逐年下降，將是當務之際；電氣火災的發生并無明顯征兆，依靠傳統的人工檢修與巡視，很難在在火災發生之前察覺，電氣火災監控系統起到了關鍵作用。

電氣火災監控系統，特別是在漏電監控方面屬于先期預報警系統，能有效避免火災的發生。在鐵路站房內此系統主要通過對供電線路剩余電流的探測，直觀、全面地監測整個建筑供電線路的剩余電流數據，進行剩余電流報警，了解供電線路失電狀態等信息，從而及早發現電氣老化、潮濕等原因引起的電氣火災隱患，降低火災發生的風險，由此電氣火災監控系統廣泛應用于鐵路電氣設計中。

本文以京滬高速鐵路中間標準站房為例，闡述電氣火災監控系統在鐵路站房中的應用。

一、電氣火災監控系統概念

規范GB14287-2005《電氣火災監控系統》中，電氣火災監控系統定義為：當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。

二、電氣火災監控系統的基本構成

電氣火災監控系統由電氣火災監控設備和電氣火災監控探測器組成，電氣火災監控探測器分為剩余電流式，測溫式，線型感溫火災探測器。

站房多選用集散分布的電氣火災監控系統，系統由中央主機、多路系統總線、區域監控單元和現場探測器組成，系統方案為在站房變電所低壓配電出線回路上設置現場探測器；在變電所內設置一臺多回路監控器對變電所出線回路的所有探測器進行區域集中監控管理；另在站房的消防控制室配置一臺中央監控管理主機。系統模型如下：

圖1：集散式電氣火災監控系統示意圖

電氣火災探測器是用于采集多種電氣火災隱患信息的現場終端器件，一般裝于被監控配電回路斷路器下方。一般分為漏電型和過流型兩種，本項目選用漏電型。

監控單元具有監控報警和通訊故障的歷史數據記錄、存儲，查詢等基本主機功能，同時也是連接于系統總線（一級總線）上的一個現場器件。

中央監控主機承擔對工程電力系統電氣火災監控的值班管理和事故處理等任務。中央監控主機主要由PC主機、顯示屏以及操作打印、中央報警、電源管理等單元組成。本項目選用琴臺式主機，設置在消防控制室內。

三、電氣火災監控系統的工作原理

電氣火災監控設備與多個探測器通過二總線構成一個完整的數字化總線通訊系統。電氣火災監控設備通過二總線與探測器連接，通過現場總線向探測器發出巡檢命令，接收探測器的狀態信息( 報警、故障、供電回路失電、剩余電流數值) ，當電氣火災監控設備監測異常信息時，進行聲光報警并顯示相應信息和信息類型。電氣火災監控設備還可通過RS232 串行通訊將信息傳給圖形顯示系統，圖形顯示各種信息，并將信息數據儲存在其數據庫中，以備日后查詢。

四、電氣火災監控系統的應用設計

設計理念及依據

電氣火災監控系統的設計是以“預防勝于救災”和“預防為主，防消結合”的理念為基礎的。以GB50016-2006《建筑設計防火規范》、GB14287-2005《電氣火災監控系統》、GB50116-2008《火災自動報警系統設計規范》等有關國家標準規范為標準。

2、設計選型

2．1、電氣火災及其原因分析

由于電氣方面原因產生火源而引起的火災，稱為電氣火災。電氣火災的直接原因是多方面的，例如接觸不良、過載、短路、雷電或靜電等都能引起火災，從電氣防火角度看，電氣火災大多數都是因電氣工程，電器產品質量以及管理等問題造成的。電氣設備質量不高，安裝使用不當，保養不良、雷電和靜電是造成電氣火災的幾個重要原因。目前，從統計的電氣火災事故中，其中約有60%以上電氣火災事故的起因源自電氣接地故障中電弧性對地短路，俗稱“漏電”。

2． 漏電探測器的選擇

本項目僅選擇漏電（剩余電流式）探測器是因為發生電氣火災的主要原因是電力系統和設備的帶電部分對地漏電產生電弧所引發，雖然溫度監控也是探測火災發生的一種有效手段，但電氣火災監控是承擔火災發生前的預防任務，其反應滯后的物理特性決定了溫度監控不適宜作為電氣火災預防的主要手段。

因此，在本項目中，系統通過對站房變電所低壓配電出線回路的漏電檢測報警，以實現對站房電力線路及電氣設備的電氣火災實施預防性監控。

火災監控系統設備的監測對象及安裝位置

監測范圍：低壓開關柜中所有回路、環控電控柜中除風閥外的所有回路。

安裝位置及方法：安裝在低壓開關柜饋出回路斷路器的下方，相線和N線必須一同穿過剩余電流互感器，PE線不能穿過互感器。安裝圖如下：

圖2：現場探測器安裝圖

電氣火災監控系統的技術要求

4.1.系統結構由二級總線組成，全部為二線制，工程布線采用RVS-2*1.0雙絞線。第一級總線為系統總線，用于系統主機與監控器之間的通訊連接；第二級總線為現場總線，用于現場監控器與電氣火災探測器之間的通訊連接。

4.2.系統的總線統一采用RS-485通訊格式配合實時監控軟件的自動識別功能，使二級總線具有全兼容的特性。

4.3.主機的功能和性能應符合國標GB 14287.1-2005的規定。此外，為便于值班監控管理，中央主機還應具有以下主要功能：

4.3.1 對所有監控節點具有實時監控報警功能，被監控電力線路和設備的漏電流達到動作閾值時，主機在15 sec.內發出聲光報警，并在顯示屏上顯示有關的報警數據。

4.3.2 對監控系統本身具有故障自動巡檢功能，發生系統故障時（如探測器故障、信號總線開路、短路等），在30 sec.內發出區別于監控報警的聲光報警信號，并在顯示屏上顯示有關的故障報警數據。

4.3.3 監控報警具有優先功能，不管在任何監控查詢狀態，發生監控報警時均能在主機上第一時間報警和顯示。當發生多個監控節點的漏電越限報警時，主機應能根據事件發生的先后優先依次報警和顯示。這種情況下，即使進行過消音操作，聲報警亦應能重復啟動，光報警應持續保持。

4.3.4 平時監控狀態下，探測器液晶顯示屏上應能顯示和查詢所有監控節點的實時漏電流值（正常情況下為該監控回路和設備的固有泄漏電流），在以監控節點的實際漏電流為基準值時，所顯示的漏電流值誤差不應超過±3% 。主機顯示屏上的實時漏電流顯示范圍應不小于20～1200 mA。

4.3.5 主機應具有對漏電監控的預警功能，以提醒運行值班預先警覺，早期排除隱患，避免故障擴大。當現場任一監控節點的實時漏電流值達到設定值的50%時，主機應發出漏電預警的聲光信號，其聲信號應與監控報警時有明顯區別。

4.3.6 主機顯示屏應具有圖形顯示功能，能以監控系統圖和監控平面圖方式實時顯示系統監控狀態。當發生任一監控預警、監控報警或故障報警時，在主機發出聲光報警信號，以便值班運行迅速發現和判斷故障地點位置

4.3.7主機顯示屏應具有數據查詢功能，數據查詢界面應由基本參數和實時參數兩部分組成?；緟抵辽賾ㄅ潆娀芈繁O控節點的安裝部位、多路出線的回路序號、安裝部位中文描述、配電回路主開關熱脫扣電流、漏電流報警設定值、脫扣延時值等項內容；實時參數至少應能顯示實時漏電流以及報警事件性質等項內容。

4.3.8 主機系統應對監控節點具有漏電報警時的脫扣輸出設定功能，即對任一監控節點，系統均應可將其設定為僅報警或報警時輸出脫扣信號兩種保護方式之一。為滿足對配電回路漏電監控分級跳閘保護的動作選擇性要求，系統應具有對脫扣輸出的延時值設定功能，延時設定范圍不宜小于0～10 sec.。

4.3.9主機對監控報警和故障報警事件應具有實時打印事件編號、監控部位、事件性質、報警參數及日期時間等數據的功能。報警事件數據應專門儲存，有獨立的查詢界面，并不可修改，以供故障責任分析之用。

4.4.區域監控單元應具有基本參數和實時監控參數顯示、設定和查詢功能，并應具有參數越限或監控節點故障時的聲光報警功能。

4.5.現場探測器應符合GB 14287.2-2005中的非獨立式監控探測器功能和性能要求。此外，尚應滿足下列要求：

4.5.1為現場安裝接線方便，探測器的剩余電流互感器和信號處理模塊應為一體化的結構。

4.5.2考慮探測器的可用性和適用性，其工作電源由系統自身解決，低壓柜回路不提供其工作電源。

4.5.3 現場探測器設置脫扣輸出信號端子，供需要時用，該端口為無源開關量，輸出能力不低于220V（阻性）。

4.5.4 現場探測器為穿心式工作方式，與配電系統一次回路間無電聯系。

總結

電氣火災監控系統是一種新型的以預警為特點的實時系統，應用于鐵路站房中，能準確監控電氣線路的故障和異常狀態，發現電氣火災的隱患，及時報警提醒運行管理人員消除這些隱患，對電氣火災進行有效的預防?，F場運營使用過程中，要注意對漏電報警閥值進行準確設置，避免漏電探測器發生誤報，保證系統裝置運行正常。隨著研究的深入和工程實踐的積累，相信電氣火災監控系統能夠更好的發揮作用。

參考文獻

《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》GBl3955―2005

《電氣火災監控系統第l部分：電氣火災監控設備》GBl4287．I一2005

《電氣火災監控系統第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》GB 14287．2―2005

《工業與民用配電設計手冊 (第三版)》 北京：中國電力出版社．中國航空規劃設計研究院等編，(2005年)

Enabling rapid wireless system composition through layer-2 discoverySud, S. ；Want, R. ；Pering, T. ；Rosario, B. ；Lyons, KIEEE Network 2008, 22(4)

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關鍵詞：ZigBee協調器；路由器；STM32F107；Cortex網關

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）03-0284-02

物聯網目前的應用已遍及智能交通、環境監測、智能家居、智能醫療等多個領域，它的三項基本技術分別為傳感器技術、RFID技術以及嵌入式系統技術。隨著物聯網技術的普及，在互聯網+技術的推動下，物聯網對環境監測有了更加積極的作用。本文主要講述的是物聯網技術在環境監測及火災防控方面的作用，環境監測系統是專門為森林環境監測、糧倉環境監測、智能樓宇環境監測等開發設計的智能控制系統。物聯網技術應用到環境監測以后，既可以有效減少資源損失也可以降低因為火災引起的人員傷亡。

本文主要針對環境監測系統的物聯網網關的設計展開，從 STM32+uC/OS-2軟硬件平臺的搭建到uC/OS-2操作系統上應用程序的設計等，旨在實現一個基于ZigBee無線傳輸技術的網關設計，詳細分析ZigBee協調器與Cortex網關的串口通信實現、網關對ZigBee數據包的分解、uC/GUI界面設計、uC/OS-2操作系統多任務的實現及網關對ZigBee節點的反控過程。

1 系統硬件平臺

該環境監測系統是基于STM32F107芯片構建，運行uC/OS-2嵌入式操作系統。利用ZigBee技術組建無線傳感器網絡，實現對各個環境數據的監測和采集，匯總各監測節點的數據到協調器，經處理后顯示在uC/GUI界面上，最后通過串口發送到上位機。

1.1 STM32F107微處理器

STM32F107芯片集成了各種高性能工業標準接口，且STM32不同型號產品在引腳和軟件上具有完美的兼容性，可以輕松適應更多的應用。STM32F107連接線系列采用高性能的ARM Cortex-M3 32位處理器，高速嵌入式儲器（快閃存儲多達256個字節與64字節），所有設備提供通用16位定時器，以及標準和先進的通訊接口。

1.2 網關的硬件接口

1.2.1 網關與ZigBee協調器的硬件接口設計

Cortex-M3網關與ZigBee協調器模塊通過串口實現通信，ZigBee協調器的串口0通過擴展插槽連接Cortex-M3網關的串口4。ZigBee協調器的硬件接口圖如圖2所示，CC2530的P0.2和P0.3是串口0的接收發送管腳。

1.2.2 LCD硬件接口設計

LCD采用128×64液晶顯示屏，CC2530之間通信時采用串行接口，進行信息顯示時需要進行LCD庫函數的移植，在應用層調用庫函數，以實現用戶需要顯示的信息。其中LCD_RS是Data與Command的切換信號，對LCD的控制IC初始化。LCD_WR的作用是寫入數據。

2 系統軟件設計

系統的軟件平臺基于uC/OS-2操作系統，uC/OS-2是一個可以基于ROM運行的、可裁剪的、搶占式、實時多任務內核、具有高度可移植性的實時操作系統。uC/OS-2可以視為一個多任務調度器，具體實現系統啟動任務、網關對ZigBee協調器數據包的分解任務、觸摸屏顯示任務和蜂鳴器報警任務。

2.1 ZigBee協調器數據處理過程

路由器監測節點加入ZigBee網絡后，采集環境數據發送至協調器，協調器封裝監測節點的數據依次串口傳輸至Cortex-M3網關，同時協調器還可以接收網關發送的指令對監測節點進行反控。

2.2 網關對ZigBee協調器數據包的分解

網關對ZigBee協調器數據包接收通過UART4中斷服務函數實現，在中斷的處理函數中，把接收到的數據依次發送至上位機，同時每接收一個節點的10字節的數據就拋出消息郵箱。網關主程序端通過申請接收消息郵箱獲取每個節點的環境數據，并顯示在uC/GUI界面上。

2.3 網關主程序設計

網關主程序的設計圍繞著系統硬件的初始化、GUI庫的初始化、uC/GUI界面的顯示、uC/OS-2多任務的處理來設計。網關uC/GUI界面能夠顯示每個監測節點的溫濕度，火焰，光照等數據。超過設定溫度報警數值，蜂鳴器報警。uC/GUI界面操作可以對ZigBee監測節點進行反控。

3 實驗結果

ZigBee網絡構建后，ZigBee節點加入該網絡并進行數據傳輸。網關的ZigBee模塊接收到數據后對其進行處理，并按照在ZigBee數據處理任務函數里邊規定的輸出方式進行輸出，在網關uC/GUI界面上進行顯示，并通過串口在上位機上顯示。下圖為環境監測系統的網關界面：

4 結束語

本文主要設計一個基于ZigBee技術的無線環境監測系統。該系統監測節點采用CC2530單片機作為MCU，并且結合ZigBee協議架構進行編程設計，來構建ZigBee傳感器監測節點。實現基于CC2530的傳感器數據采集系統設計，并在IAR集成開發環境中進行基于ZigBee架構的編程，節點模塊的調試。實驗過程中各方面運行良好，且成本較低，可以實現在智能樓宇、森林火情、糧倉環境等領域中的環境監測。

參考文獻：

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[2] 韓敬海，倪建城.Cortex-M3開發技術及實踐[M]西安電子科技大學出版社，2014.1.

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[4] 李華.MCS-51系列單片機實用接口技術[M] 北京：北京航空航天大學出版社，1993：594-599.

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關鍵詞：地理信息；GIS；應用；發展

中圖分類號：C952文獻標識碼： A

引言

GIS以地理空間數據庫為基礎，交叉了地理學、測量學、計算機科學以及地圖學等多門學科，通過采用地理模型分析方法將多種空間的和動態的地理信息適時提供給工作人員，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統?，F階段，GIS的應用領域在不斷擴大，甚至已延伸到了企業信息化的過程中。

一、地理信息系統概述

GIS的全稱是地理信息系統，這是一種特定的十分重要的空間信息系統，它是一個在計算機硬件、軟件支持下，對整個或部分地球表層空間中的地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、模擬、分析、顯示和描述的系統，兼具“工具”、“資源”和“學科”三大屬性。其“工具”屬性是指為人們采用數字形式表示和分析現實空間世界提供了一系列空間操作和分析方法；“資源”屬性是指將單一分散的數據資料和科學積累集成起來，成為研究和解決空間問題所需的綜合信息資源?！皩W科”屬性是指其有著相對獨特的研究對象和技術體系，正在逐步地發展形成一門關于空間信息處理分析的科學技術。

經過了近半個世紀的發展，GIS理論與技術已經相當成熟，并且得到了廣泛的應用。在資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、交通運輸、水利電力、農林牧業等領域，GIS的作用和貢獻十分顯著。

二、地理信息系統的發展現狀

地理信息系統發展是從60年代的探索時期，70年代的發展時期，80年代趨于成熟，到90年代開始普及與應用，然后逐漸步入用戶時代。社會對GIS的認識普遍提高，需求大幅度增加，GIS已經成為許多機構(特別是政府決策部門)必備的工作系統。GIS理論和技術得到了迅速發展，尤其是GIS、RS(遙感)和GPS(全球定位系統)結合的3S技術，有力地推動了GIS的發展。RS是GIS重要的數據源，GPS為GIS則提供了空間定位信息，GIS利用這些數據和信息完成管理和分析功能。

目前，GIS在我國逐漸得到了普及應用，服務領域不斷擴展，也獲得了廣泛的認可。但從技術實現方面看，大多數的GIS都是在現有的成熟技術上進行的開發，對新技術的追求力度還遠遠不夠。例如，GIS開發者大多關注于如何實現空間查詢，或者如何提高查詢效率，但是卻忽視了從查詢結果中用戶能得到什么樣的結果，對用戶有什么幫助，這時，GIS開發者是否可以借助智能專家系統來深入分析查詢結果，提供更有價值的信息。再者，從數據可視化方面看，GIS開發者可能更多地追求傳統的矢量和柵格數據的調度與展示，但是卻也忽視了多媒體、動畫、三維、虛擬現實等這些更現代的表現形式，以及多點觸控、光電感應和重力感應這些逐漸興起的操控方式。最后，從系統應用方面看，大多數GIS還不能夠真正做到面向市場的企業級GIS，功能實現上也往往是常規的大眾化的應用功能，沒有能夠從用戶角度出發來完成某一領域內的深層次開發。

三、地理信息系統的應用

1、GIS在資源環境管理中的應用

資源清查是地理信息系統最基本的職能。利用GIS的分析和統計功能，提供資源環境管理的各種基本信息，并通過對應用模型的建立，為政府的決策提供依據和幫助。該系統通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛星遙感數據信息，建立了潛在的威斯康星地區的土壤侵蝕模型，據此，探討了土壤惡化的激勵，提出了合理的改良方案，達到對土壤資源保護的目的。

2、GIS在道路交通管理中的應用

近年來，GIS在交通方面的應用得到了廣泛的重視，并形成了專門的交通地理信息系統GIS-T，以滿足道路交通管理方面的要求。GIS在交通管理方面的應用主要有路廊設計、道路管理，主要是指動態分段管理、流量和路徑分析。

3、GIS在城市規劃中的應用

通過地理信息系統將城市數據信息歸并到一個統一的系統中，然后進行城市與區域的開發和規劃，包括城鎮總體規劃、城市建設用地適宜性評價、環境質量評價、道路交通規劃、公共設施配置，以及城市環境的動態檢測等。這些功能的實現是以地理信息系統的空間搜索方法、多種信息的疊加處理和一系列分析軟件加以保證。

4、GIS在災害監測中的應用

利用地理信息系統，借助遙感遙測數據，可以有效地進行森林火災的預測預報、洪水災情監測和洪水淹沒損失的估算，為球在搶險和防洪決策提供及時準確的信息。如在地震災害中利用遙感遙測數據和實地統計數據，通過GIS技術建立災情系統，在疾病監測、重點基礎設施保護、應急指揮與管理、移動和車載制圖、資源跟蹤和管理、災害損失估計以及相關信息的等功能的實現，為抗震救災做出相應的貢獻。

5、GIS在醫療衛生中的應用

地理信息系統在醫療衛生中的應用主要包括兩個方面：一方面是GIS與流行病研究；另一方面是GIS與醫療設施分布。其中GIS與流行病研究主要是應用于對流行病的數據可視化、空間數據分析以及流行病模型的建立。GIS與醫療設施分布中，應用于醫療設施規劃，通過分析由調查統計獲得的數據，并對其進行社會經濟分類，然后建造合理的小社區診所。GIS在醫療衛生中的另一個重要應用就是將上述兩個方面結合起來，建立空間決策支持系統。該系統包括對流行病分布情況、醫療設施的分布情況進行可視化表達，以及對感染人群的流向等方面的控制，為流行病的防控提供決策支持。

6、GIS在軍事和國防中的應用

現代戰爭的一個基本特點就是與“3S”技術的緊密結合，從戰略構思到戰術安排各個環節。通過遙感遙測等手段獲得數據，然后利用地理信息系統對獲得的數據進行分析和處理，再結合全球定位系統對目標攻擊點進行定位。

四、地理信息系統的發展趨勢

1、GIS網絡化

對于GIS的發展，計算機網絡技術是起到質變作用的重要技術。萬維網的發展給GIS數據在更大范圍內的、出版、獲取和查詢提供了有效可行的途徑。網絡瀏覽器的使用從視覺上給提供和使用地理數據的人們帶來了方便。地理數據不僅可以按照地理位置、專題內容、生產機構、使用價格等進行搜索，甚至可以直接在網上進行數據的各類空間操作，使用網絡提供的各類模型進行模擬，直接產生新的數據結果，真正地實現“網絡就是計算機”這一新的概念模式。

2、GIS標準化

GIS發展到今天這個規模，能夠在各種領域得到使用，使人們不斷意識到軟件、硬件、數據等要素進行必要的標準化才能實現更有效、更廣泛地對GIS的使用。其中內容可能包括GIS的各個組成部分、各個操作過程、各種數據類型、軟件硬件系統等。標準化真正實現將使人們能在一個共同理解的基礎上共享信息和資源。

3、數據商業化

地理數據的開發、更新和維護既費時又費力，在GIS界曾經有認同結果，GIS硬件、軟件和數據的造價比是110100，所以如何更有效地生產和維護地理數據將會是GIS未來面對的主要挑戰之一。

4、系統專門化

目前，GIS軟件和系統還是作為一個整體獨立存在。許多軟件提供全面的GIS功能，可以在任何一種需要GIS的部門使用，沒有具體專業領域的限制；而從使用機構的角度來看，很多機構都只需要GIS軟件中的部分功能。軟件的部件見化是這個趨勢的前兆，也為GIS軟件的專業化做了必要的準備。將來的各類應用系統中，GIS可能會作為一個必備的部件存在。

5、GIS全球化

網絡技術的發展縮小了世界的空間，使人與人之間的距離也縮短了。在這個環境里，GIS越來越發展成為一種有效的工具來幫助人們了解他們所生存和依賴的自然條件狀況和社會變化狀況。GIS的標準化也將進一步促進它在國際范圍內的推廣和使用。

6、GIS大眾化

GIS不僅在國際舞臺上已經越來越受到人們重視，甚至在人們日常生活中也起到了越來越重要的作用。在GIS界有人曾經說過，全球80%的人都離不開GIS，所以GIS的大眾化是不可避免的。

結束語

近年來，隨著GIS(地理信息系統)理論與技術的不斷發展，GIS的應用日益廣泛，其在地學學科中大規模的應用和全面發展，同時也涉及到所有空間信息分析處理的領域中。因此，著重對地理信息系統的應用與發展進行研究是非常重要的。

參考文獻

[1]江彬,周榮福,許保瑞,徐海林,鄭睿博,吳向楠.地理信息系統的應用及發展趨勢[J].中國高新技術企業,2010(15):61-62.

[2]郭宏慧.地理信息系統的應用現狀和發展趨勢分析[J].河北農業科學,2009(01):140-142.