【上好生命“必修课” ~应急救护学起来,志愿行动“救”在身边!】为深入贯彻落实中国红十字会总会关于开展2021应急救护推进年活动的精神,助力保障广大人民群众的生命健康与安全,10月3日,徐汇区红十字会联合铁路上海南站、南站管委办组织20余名红十字志愿者在上海南站开展以“关爱生命、救在身边”为主题的应急救护志愿服务活动。https://t.cn/A6MX88zC

#你不知道的科学那些事儿# 【可见光通信了解一下[来]没有辐射隐忧,使用起来更安全[鼓掌]】可见光即电磁波谱中人眼可以感知的部分,除了提供给人类丰富的色彩世界、照亮夜晚的黑,业已被科研人员逐步发掘出更多潜力,可见光通信便是其中之一。

可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管(LED)的驱动电流上,使LED灯具以极高的频率闪烁。

闪烁频率可以躲过人眼,却绕不过光电探测器,后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息,就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控,还可以让计算机、手机连接上互联网。

近日,电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文,系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展,及其LED器件的性能改进和器件创新,探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略,尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi(Light Fidelity)等应用场景。

可见光的妙用

谈到无线网,人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G,皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展,光的传输又重回大众视野。其实,早在19世纪80年代,电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念,即将语音信号调制在太阳光中,可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”,但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。

“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号,还是现在的光纤通信乃至可见光通信,原理并无太大差异,都是由发射器发出信息,再由接收器‘翻译’,主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态,但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码,传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0,无遮挡是1,那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”

在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中,一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明,还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起,只需呼唤智能音箱,使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时,智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。

作为实验室负责人,他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难,先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年,通过主持可见光通信国家重点研发计划项目,陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。

在他眼中,可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡,影响信号传递,但反过来想,光是直线传播,虽然无法穿透不透明的阻隔,但如果在光线直射下,信号则会更强,而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯,也不会互相产生影响,反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为,可见光通信的信号使用安全性高、可见易控,靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域,同时能通过肉眼观察信号覆盖区域,并能有效防止信息泄露,是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。

就目前研究结论看,LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外,还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言,可见光没有辐射的隐忧,使用起来更安全。此外,像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合,可见光通信也能派上用场。由此,可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题,也解决了能源环保问题。

为什么是LED

既然可见光通信具有独特的优势,那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术,而非得是LED时代呢?受访专家解释说,首先,LED具备多方面的优势,例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等,被普遍认为属于下一代主流照明技术;其次,用固态半导体芯片作为发光材料的LED,更容易被人“控制”。

而让LED成为可见光通信的载体,先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中,存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰,同时随着传输距离的加大,接收机接收到的信号十分微弱,因此需要更灵敏的接收器,同时要对信号进行前置处理,摒除干扰。

之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前,LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统,编码方式大多为二进制开关键控(OOK)编码,传递效率较低,也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。

另外,还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中,LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角,光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中,由于LED单元灯分布位置不同,以及大气信道中存在的粒子散射,导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸,每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内,产生码间干扰(ISI),此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码,降低ISI的影响。

随着研究的深入,除了最初的白光LED,国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED,以及激光灯都进行了相关研究。

陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下,能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年,他们在Optics Express期刊上发表的成果显示,OOK调制速率可达550Mbps;2020年,在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下,OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时,没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5,系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。

未来可期

“随着环保节能减碳日益受到重视,半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低,虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材,但是随着通信技术的积累与材料的拓宽,可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。

在论文中,巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如,像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件,或者柔性生物传感器,再或者水下通信,以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为,可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容,是增量的过程,而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说,“不久前郑州遭遇内涝时,基站罢工,手机信号全无,造成出行困难。如果可见光照明可以应用,那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点,用于应急通信。如果遭遇大面积停电,使用无人机替代也可。”

不仅如此,如果将可见光与柔性织物相结合,那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。

“既然光能传递信号,那么以后的电视广告,也不再需要在屏幕上显示二维码,有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说,“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚,例如在金属密闭空间内,电磁波因为强反射可能会产生严重干扰,但是可见光不会,希望有机会与有需求的机构合作,拓宽可见光通信的应用范围。”

最后,巫江表示,虽然可见光应用领域广泛,但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合,以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe

上海一男子走在路上突然飞了起来?意外身亡的真相是…

林先生发生的这场意外,实际上是由先后发生的两起交通事故造成。

2019年12月9日傍晚,四十岁的林先生被人发现躺在上海闵行朱建路一处绿化带里,已经没有了呼吸。

民警调查事故时在公共视频中,发现了一段林先生遭遇意外时的模糊影像。

视频显示,这天下午2点39分左右,林先生正在正常行走,当他走过一个公交车站时,毫无征兆地就飞了起来。

走路走得好好的林先生为什么就突然飞到了半空中呢?

经过进一步调查,警方在另一段公共视频中发现了端倪:在林先生发生事故的同时,边上的马路中央,还发生了一起交通事故:一辆途经这里的面包车,突然失控,停在了马路中央。

原来,一根断落在地面的电缆线被卷进了这辆面包车的车轮里,将面包车拉停。与此同时,卷入车轮的电缆线被突然拉直,恰好击中了路过此地的林先生。林先生被弹飞后,直接撞到一旁的电线杆后掉落,最终不幸身亡。

由于面包车事故发生在路中央,众人并未第一时间留意到林先生。直到几个小时后的傍晚,林先生才被人发现。

那么问题来了...这场飞来横祸究竟是如何造成的?那根不偏不倚击中林先生并将他弹飞致死的电缆线到底从何而来?它又为何正正好好地落在马路中央呢?

警方继续深入调查,通过案发当天事发路口附近的另一个监控,警方发现,在当天中午11时46分许,也就是林先生发生意外的3个小时前,一辆红色重型货车装载着水泥预制板经过该路口,将该路口一根东西走向的架空线拉断...

进一步证实,货车司机周某某当天驾驶的货车涉嫌严重超标,车身装载了水泥预制板之后,车身高度已达4.88米。

而这根电缆线的所有人难以查明,但用来架设电缆线的两根电线杆,其中一根属于电信公司。

所以,林先生发生的这场意外,实际上是由先后发生的两起交通事故造成,先是大货车超高运输拉断了电缆线,三小时后,电缆线被卷入了经过这里的面包车车轮引发拉拽,最终致林先生意外身亡。这突如其来的意外,让林先生的家人陷入了无尽悲痛,更给他们的生活带来巨大的困难。

林先生家属委托律师将大货车驾驶员周某及其所属公司、面包车驾驶员叶某、两辆车投保的两家保险公司、某电信公司以及某路管所等一起告上法庭,向7个被告索赔包括律师费在内共计189万余元。

然而,几位被告却在庭审时都喊“无辜”:

大货车驾驶员周某:从我将电缆挂断到死者出事,中间有两个多小时,现场已经改变,我不应当承担那么多,具体由法院判决。

周某所在公司:周某确系我司员工,事发时在履行职务。但如果法院认定周某有责任,我司也不认为周某应当承担原告要求的50%责任。周某虽然将电缆刮挂在地,但周某没有发现电缆落地,到死者死亡事发间隔3个小时,期间有车辆不断路过,都可能导致线缆落地位置发生改变,(如果周某有责任)那么将电缆位置发生改变的车辆也都应当承担责任。该起交通事故认定书中,认定林某系意外事故死亡,而且被告周某也不是该起事故认定书中的当事人(当事人系小客车驾驶员叶某),故公司不承担本次事故责任。

周某车险投保公司:涉案车辆在我司投保了交强险及商业三者险,含不计免赔,但我方认为,这是一起意外事故,电线掉落与林某死亡是两个独立件事,所以我司不承担责任。

小客车驾驶员叶某:事发时我是正常行驶,应当由我购买保险的公司承担责任。周某将电线挂落地面,没有及时处理。如果不是周某将电线挂落,我也不会碰到电线引发事故。我因为该事故行政拘留了一个月。我是正常行驶,没有违规操作,我当时也没有看见电缆。事发后我下车查看,并且有一个协管员也过来查看事故现场,我们都没有发现死者。我的车辆也没有损坏,我不知道死亡,我就走了。,如果我知道事发情况,我肯定会报警处理的。虽然我之前因“交通肇事逃逸”被行政拘留,但警方调查清楚后,拘留处分已经被撤销了。

叶某车险投保公司:叶某的车辆在我司投保了交强险及商业险200万元,含不计免赔,事发在保险期限内。我司同意在交强险限额内承担赔偿责任。根据双方签订的保险合同第二十二条第二款规定,驾驶人员逃逸现场的,保险人不承担保险赔偿责任,故在商业三者险保险合同内不予理赔。针对原告提出我司承担30%责任,我方认为该事故为交通意外事故,并且被告叶某在行驶过程中无违法行为,属于正常行为,我方不认可责任比例30%。

某电信公司:对原告要求我司承担责任10%不认可。根据事故认定书,林某死亡系意外事故,我司不属于事故认定书中载明的当事人主体,我司与本案无关,对死者死亡无因果关系,不承担责任。

路管所:该起事故与我们无关。我们在日常道路养护过程中,无原告指出的有清理路障的义务,只在应急情况下有清障职能,但是事发前我所并未接到任何单位或个人的清障通报。我方与死者的死亡无因果关系,不应当承担相应的责任。 https://t.cn/R2Wx8nc


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