科研成果论文:医院科研成果档案归档论述 1医院科研成果档案特点 1.1形成的周期长,连续性强 医学科研具有研究时间长、涵盖内容多、涉及范围广、知识连续性强等特点,而科研档案形成是与科研活动密切相关的,因此,医学科研特点决定了其档案形成也具有周期性长、内容丰富、归档要求高和档案不易整理等特点。 1.2档案专业性强,综合性强 医学科研成果档案具有专业性强的特点。医学科研中,不同学科具有鲜明的学科特点。研究课题都是按学科专业范围来进行研究的,对于某一方面的研究、课题或者课题的一部分,都有明确的专业分工。因此,科研档案也有明确的专业分类,档案归档也体现出专业性的特点。医学科研过程中,很多交叉学科和边缘学科的出现使其体现了较强的综合性,这就要求必须加强学科之间的协作配合,从而完成研究工作。学科之间融合也造成了医学科研课题研究的形式多样,数量大,涉及范围广和内容复杂,故在档案归档时,兼顾各个学科的相对独立性和专题的综合性性有一定难度。 1.3档案数量大,形式多样 正是由于医学研究的领域宽泛,内容复杂,研究对象记录形式多种多样,如各种标本、仪器检测结果、照片、音频、视频等材料,因此对于每一项医学科研,其档案量大,档案载体形式趋于多样化。 2医院科研成果档案归档存在问题 2.1档案管理制度不健全,缺乏监督 医院对科研档案归档管理缺乏完善的制度,缺乏系统性。一方面,医院相关部门并未把科研档案归档工作纳入管理之中,没有完善的、切实可靠的规章制度来保证医院科研档案的完整性,何时整理收集、哪些归档整理、出现意外情况如何补救等问题都缺乏完备的制度,因而医院科研档案管理工作缺乏指导和约束,导致科研归档工作无法顺利有效进行。 2.2相关人员责任心不强 医学科研档案管理人员整体素质不高、工作能力不强,影响医学科技档案归档再利用。许多档案管理工作者不熟悉文件材料的归档范围,实际工作中常常出现归类不当和数据保存以及归档不及时的现象,导致科研数据的缺失,造成较大损失。除此之外,科研档案归档工作缺乏有效的监督和检查,造成了档案管理人员工作缺乏积极性和责任感,不能很好地指导和协助科研人员做好科研文件形成、积累、整理和归档工作,导致科研档案归档材料不够齐全详实,完整率和归档率低。 2.3档案管理技术落后 传统的医学科研档案管理,管理技术和设备落后,归档材料以纸质材料为主,易损坏、低效率、不便于存储和调出[2]。随着信息技术的发展,尤其是办公自动化的普及,计算机、网络和信息处理在医学科研档案管理中扮演越来越重要的作用,已经成为科研档案管理现代化的重要途径和手段。但在一些基层医院,科研档案管理还基本上是手工操作,利用先进技术手段进行科研档案管理没有得到普及,这就造成非纸质形式的材料如图像、光盘、磁带等科研记录材料不能有效归档,造成记录不全,无法完整全方位反映医学科研实际情况。 3.医院科研成果档案归档管理对策 3.1完善管理制度,创新管理方法 科学合理的档案管理制度是医学科研成果档案管理的可靠保证。运用科学手段对档案实行统一管理,这就要求从科技档案的整理、归档、保存、再利用等每一个环节都应有具体而明确的规定。比如,设立档案盒,存放每个科技项目的项目申请书、合同书、成果证书、、专利等重要资料存放其中,并制作归档目录,记录项目归档材料,使档案资料便于查找。另一方面,要明确档案管理部门各自的职责,责任到岗,责任到人,促进科研档案管理水平的不断提高。从医院科研实际出发,创新档案管理办法。利用现代化的管理方法,提高档案信息化服务水平;运用先进信息技术,对科研成果进行管理,让使用者能够准确、迅速、完整、多渠道地对数据库中的信息进行检索。达到科研档案管理现代化、规范化、信息化的要求,使科研档案的积累、归档等环节得到科学的保障。 3.2提高档案管理人员的整体素质 医院相关部门应对科研人员进行档案意识的培训,加强档案及时归档的教育力度,提高科研人员的及时归档的意识,使其认识到科研档案归档工作的重要性,有利于调动科研人员的主观能动性,并在科研过程中自觉积累、保存科研档案资料,从而一定程度上配合档案管理工作人员的工作,提高档案归档的快速、完整和准确。档案管理人员自身也要端正工作态度,增强工作责任心,主动学习档案管理知识,积极参与各项培训,相互交流经验,提高的自身综合素质。在信息化时代,科研档案管理人员必须认真学习并掌握文件的归档与管理知识,学会使用信息化管理手段,将所学的熟练运用于工作实践中。同时要熟练操作各类现代化办公设备,如打印机、传真机和计算机等,另一方面,也要掌握常用办公软件,如Word、PPT和Excel等,从而有利于采用合理的手段进行相关文档进行维护,满足科研档案管理的需要。 3.3提高管理技术,加强信息化建设 通过手工操作管理医学科研档案,工作质量和效率都十分低下,难以满足发展的需要。随着当代信息化、网络化高度发展,医学科研档案的管理也要适应时代的发展,这就要求在管理过程中要推进档案的信息化管理[3]。医院要着力加大信息化投入,及时更新设备或配备新设施,如电子计算机、打印机、刻录机、扫描仪等,便于收集整理科研档案以及实现科研资料的共享,如电子文档、图片和光盘等,逐步建立科研档案的现代化、信息化、标准化管理系统。要运用科学合理的信息技术,加强对不同载体科研档的积累、编录、索引、归档等工作的监督指导,保证归档的文件系统、完整和安全。同时规范制作数据与检索标识,提高科研档案数据检索的准确性和完整性,使利用者可以迅速准确、多途径、多角度地对数据库中的信息进行检索。 4结语 医院科研工作中必须重视科研档案的收集、整理、归档与利用。医院科研档案管理是现代医学科研管理工作的重要组成部分,科研档案管理人员要在实践中总结经验教训,提高自身能力和素质,更好地管理和开发利用科研档案,医院本身也要完善制度,运用新理念、新方法去强化内部管理,积极采取新的管理手段,提高管理的信息化程度,不断开发利用科研档案信息,更加有效地为医学科学发展服务。 科研成果论文:基础教育科研成果推广路径 1缺乏科学高效的基础教育科研成果推广应用机制 科学高效的管理运行机制是基础教育科研成果推广应用工作的重要保障。深究当前我国师范院校基础教育科研工作的种种弊端,不难发现推广应用过程中矛盾重重。一是在对基础教育科研成果推广应用上缺乏严格的制度约束和高效的激励机制,导致教育科研人员不去关心成果是否进行推广应用以及推广应用的程度和成效如何,进而严重影响到教育科研人员积极性、创造性的发挥。二是在当前的教育科研体制机制下,科研工作者从项目选题立项、申报审批到科研成果的鉴定、评审、评奖等一系列程序,往往只注重学术成果,而对科研成果的推广应用,即向现实生产力转化的重视程度不够。在这种避重就轻、重心发生偏移的机制引导下,许多科研工作者处于自身利益的考量,将更多精力和时间倾注于学术论文和科技成果数量的追求上,而对这些科技成果能否得到推广应用、实际价值有多高根本漠不关心,导致基础教育科研工作的推广应用本末倒置。三是师范院校基础教育科研工作的后续管理不足。部分师范院校由于对基础教育科研工作缺乏科学高效的后续管理措施,对已取得的科研成果没有进行登记、整理、公布,加之管理不得力、对外沟通不顺畅,导致一些科研成果的推广应用率不高,许多含金量较高、应用价值较大的教育科研成果被束之高阁,从而造成科研资源的巨大浪费。 2加快师范院校教育科研成果推广应用的路径选择 2.1做好管理工作,引导教育科研工作者树立正确价值取向 正确的价值取向是确保教育科研工作者潜心研究,积极进取的必备措施。深刻反思近年来我国师范院校科研成果推广应用工作进展较为缓慢的重要原因,就是科研人员在对待本职工作上缺乏科学正确的态度和价值取向,对教育科研是第一生产力等同于直接生产能力,错误地认为教育科研成果可以直接转化为教育效益。在这种错误观念的主导下,教育科研人员过分注重取得的科研成果的数量,忽视对教育科研成果的推广应用。同时,由于科研成果可以取得立竿见影的效果,而教育科研成果的推广应用是一个较为缓慢或具有周期性的过程,因此部分科研人员在急功近利心态的驱使下,将更多的精力和时间投入在成果的取得上。因此,学校管理部门要加强科研队伍的管理工作,积极教育引导科研人员自觉摒弃错误的观点和认识,实现由重数量、轻质量,重成果、轻应用,向既要重视成果数量,更要重视科研成果质量和应用的转变,把科研成果的推广应用作为科研工作的终极目标和价值取向。 2.2以供需为导向,提高成果推广应用的效益和水平 师范院校基础教育科研成果的推广应用工作是一个问题的两个方面,即科研成果的取得与推广应用二者是密不可分,有机统一的。科研成果只有得到推广应用,才能实现自身价值,而科研成果得到推广应用的首要前提是成果的优秀和优质。要实现二者的有机统一需相关部门和人员做好以下工作——一是提高教育科研成果的质量。教育科研成果的研究只有立足教育实践才能具有旺盛的生命力。教育科研工作者在做好基础教育科研的同时要加强开发应用研究,努力做到基础教育理论知识与应用实践相结合,制定切实可行的教育改革方案,为基础教育科研工作提供第一手资料。积极顺应当今时代的发展要求,根据相关课题的性质和内容,组织相关的一线教育者和长期从事科研的工作人员共同参与到课题的研究之中,提高课题研究质量,努力推动教育科研成果的推广应用。二是加大对教育科研成果的提炼升华。实践证明,那些已经推广转化为现实教育生产力的重大科研成果,之所以贡献巨大,归根结底在于这些科研成果的信度和效度上。相反,一些科技成果存在的推广难、应用难现象,归根结底是由于可靠性的缺失引起的,经不起实践的检验。因此,对待基础教育科研成果的取得一定要进行细致缜密的分析论证,从中提炼总结出精髓和要点。还要将这些科研成果与教育实践相结合,去伪存真、去粗存精,提炼精华,增加科研成果的信度和效度。三是建立科研成果研发单位与应用单位利益共享、风险共担的捆绑机制。一方面,作为教育科研单位要把加大成果研发力度作为自身使命,勇于突破,善于创新,对自身的科研成果既要充满信心,又要有接受实践检验,发现不足立即纠正的勇气和魄力。另一方面,对科研成果推广应用单位讲,要充分考虑科研成果是否与本校的办学目标、教学条件与自身特色相适应,切忌脱离自身师资水平、人才培养目标和科研水平。科研成果研发单位与推广应用单位二者之间只有真正合作,密切协调,利益共享,风险共担,进行捆绑式研究,才能不断把基础教育科研成果及其推广应用工作引向深入。四是制定科学缜密的推广计划,积极开展推广活动。对师范院校而言,一项基础教育科研成果从研发到推广应用是一个十分复杂的过程,特别是在成果推广阶段,由于师资状况、学生状况、体制机制、市场风险、受众群体等因素制约,而困难重重。因此高度重视成果推广工作,加大人力、物力投入,制定严密的组织推广计划,完善各项程序环节,对加快科研成果向现实教育生产力的转化显得尤为紧迫和必要。 2.3建立健全科学规范、运转高效的激励评价机制 激励机制的导向作用至关紧要。对师范院校基础教育科研工作来说,科学规范的激励机制能够引导科研工作者将更多时间和精力投入到对科研成果的研发和推广应用中来,进而推动教育科研事业的发展和人才培养模式的创新,营造人人尊重科研、支持科研和参与科研的浓厚氛围;反之,则会导致更多人把科研工作当成为己谋利、逐名逐利的工具和跳板,引发更多的学术腐败和不正之风。因此,加快建立科学高效、运转协调的激励机制,已成为深化我国师范院校基础教育科研成果推广应用工作的重要内容。实践证明,科学高效的教育科研激励机制应是个人理性约束和激励约束的有机统一。个人理性约束主要包括:对在教育科研工作中做出突出贡献,取得显著经济社会效益的科研人员根据有关规定予以财物方面的重奖,将科研成果推广应用与个人奖励直接挂钩,通过入股或参与分红等方式从科研成果的推广应用中取得更多经济利益;另外,还有对科研人员社会地位和价值的认可,对在基础教育科研工作中做出突出贡献的个人或单位借助媒体的力量进行大力宣传,在全社会营造一种尊重科研人才的氛围和观念。激励约束主要是指鼓励科研人员深入基层,加大科研成果推广应用力度,创新产学研合作方式,建立科研成果研发者、推广者、应用者、接受者相互之间的风险共担、利益共享机制,达到有效降低科研风险、平衡利益分配、促进教育科研成果转化的目的。 作者:王洪 单位:曲靖师范学院 科研成果论文:通信工程专业科研成果研究 摘要: 通信工程专业是一个重视实验实践环节的应用型专业,需要大量的动手操作深化理论知识的理解与掌握。专业教师的科研成果与信息技术产业的发展方向有着密切的联系,通过将教师的科研成果引入实验教学,使学生深刻理解专业知识,明晰应用领域,促进了教学与科研的紧密结合。同时,学生参与科研项目,有利于激发学生的创新思维,培养创新能力。 关键词: 科研成果;实验教学;创新思维;创新能力 伴随工业4.0时代的到来,具有创新能力的应用型人才是大势所趋,也是高校人才培养的主要方向。我国《高等教育法》明确指出“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”是高等教育的主要任务[1]。通信工程专业是一个重视实验、操作性极强的工科专业[2],实验教学目前多为课内实验[3],每门专业课结合自身的核心内容或重要知识点设立若干个实验项目,这些实验多是结合课内章节进行设计仿真或利用实验箱动手操作观察实验结果。如“通信原理”课程中的“常规双边带调幅与解调实验”“模拟通信系统实验”等,这样的实验可以使学生直观感受学科基本理论所产生的现象,但是并不利于学生对所学理论的深入理解和知识的融会贯通。很多学生反映每门课程都很用心的学习,对所学每章知识点都很理解,通过实验教学也能很好地验证或观察到结果或现象,学透了理论,联系了实际,但离开书本仍然对所学专业研究的具体内容和应用方向没有概念。究其原因是缺乏承载所学知识的载体,对理论的理解再透彻,也只能推导公式,对具体应用理论解决实际问题仍就一片茫然。随着大学本科教育的普及和研究生教育门槛的提高[4],当前的实验教学模式已经不能满足学生及社会对实验教学的要求[5],急需对传统的实验教学方式进行创新和突破,将教师的科研成果引进传统的实验教学,改变传统的照本宣科,将研究生阶段的研究学习模式提前引入本科实验教学,激发学生的创造热情,发掘学生的潜力。 1目前通信工程专业的实验教学模式 实验步骤五分法包括:提出问题、设计方案、实施操作、处理数据、分析和解释结果五个部分,根据学生在整个活动中的参与度,大致分为基础验证性实验、应用设计性实验和科学研究性实验三类[6,7]。 1.1基础验证性实验最为普遍基础验证性实验是目前高校实验教学中占比最大的实验课程设置方式,是学生理解消化理论知识的手段,通过动手,验证理论知识的正确性,解决“为什么”和“怎么做”的问题。教学方式以提示为主,即教师通过讲解、示范、指导等提示活动,学生被动接受、理解、做实验、消化教师所提示的内容。根据实验步骤的五分法,“提出实验问题”“设计实验方案”两步由教师完成,学生完成后三个步骤,学生参与度60%。如“ASK、FSK、PSK(DPSK)调制解调实验”中,教师预设实验目的为“理解ASK、FSK调制的工作原理及电路组成”,设计了实验方案为“观察ASK等调制信号的波形”,学生真正操作的步骤只有将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步提取模块、频谱分析模块固定在指定实验箱内,接通电源并观察各种解调模式下的图像即可。简而言之,学生在这个实验中的主要参与行为就是观察,解决的问题就是验证理论,可发挥主观能动性的空间极少,没有创造性。 1.2应用设计性实验比例逐步提升应用设计性实验较基础验证性实验对学生和教师的要求更高,学生的自主性更强,实验结果的多样性对教师评判实验的成功性负担更大,但因其能更好地激发学生的创造性,此种模式的课程设置比例正在逐步增长[8]。与基础验证性实验相比,应用设计性实验要求学生自己设计实验方案,“如何设计”是比“怎么做”更高的要求,教学方式除提示外,师生还需要通过教学对话、课堂讨论等教学形式,共同思考、探求、解决学生设计实验方案中的问题。根据实验步骤的五分法,“提出实验问题”由教师完成,学生完成包括“设计实验方案”的后四个步骤,学生参与度80%。如“模拟信道传输实验”,教师提供实验设备,学生自行设计信道传输的过程,包括信道中噪声的叠加、信号的调制与解调、滤波器的设计等环节,最终完成信号在信道中的传输。由于方案及实践过程均由学生自主完成,学生间也可作为小型竞赛,以信噪比最小的方案为最佳方案,激发学生的学习热情。 1.3本科阶段科学研究性实验较少科学研究性实验是指在不预设结论的情况下,根据所学所知,主动提出问题,并在此基础上设计实验步骤验证问题真伪的实验教学模式。此种模式的实验课程设置在高校本科阶段较少,更多的是在研究生阶段才有所参与。与基础验证性实验及应用设计性实验相比,科学研究性实验的目标是“做什么”比较明确,教学方式不再是教师的提示,而是在学生提出问题和解决问题的过程中,教师采用指导和研讨的方式参与其中,从而在实验过程中最大程度的发挥学生的主观能动性和创造力。根据实验步骤的五分法,从“提出实验问题”到“分析和解释实验结果”几乎全部由学生完成,学生参与度100%。 2科研成果引进实验教学的优势 2.1提升实验教学教师整体层次科研成果是教师科研水平的集中体现,对科研成果转化的期望是科研成果引入实验课程的潜在动力,将科研成果引入实验教学实践,让学生在实验过程中对科研成果的含金量产生感性认知,可以提升教师的成就感。与此同时,将科研成果引入实验教学,也对从事实验教学的教师形成倒逼机制,催生更多优秀科研成果,达到科研和教学相互促进的良性循环。 2.2优化实验课程设置将科研成果引入实验教学,可以优化实验课程设置[9],在基础验证性实验课程居多的情况下,适度增加应用设计性实验和科学研究性实验,让各种模式的实验课程达到均衡配置,获得最佳的教学效果,培养学生的创造性思维,使学生在大学教育中完成学习———实践———应用的三步转化,适应当前社会对人才的需求。 2.3丰富实验教学内容教学内容必须与时俱进,教学实验课程的设置也应及时更新,科学研究位于专业技术领域的前沿,更能反映出本专业的主要发展趋势。将科研与教学实验相结合,不断充实实验内容,可使实验教学更具新颖性和先进性,解决学生所学课本知识与社会科技发展相脱节的问题[10]。 2.4激发学生创新意识和热情在研究性实验中,教师只给出若干思路,实验前学生并不知道实验结果,由学生根据实验条件和研究目标,自行查阅相关资料,设计实验方案、步骤,处理数据和分析结果,可能实验的结果不如人意,但通过综合训练,使学生对科研的基本方法和过程有了初步的认识和体验,有效调动了学生参与实验的积极性,既提高了学生的动手能力,又使学生养成了自主式、合作式、研究式、开放式学习方式。 2.5增强学生的专业认知通过与学生接触发现,很多学生在报考大学之初根本不知道专业研究什么,学习四年之后对于要报考的研究生专业同样也是一片茫然,因为不了解专业发展方向及研究内容,很大程度上导致了学习的盲目性和个人发展方向的错位。通过将科研成果引入实验教学,使学生在实验教学过程中深入了解本专业最前沿的知识,明确本专业的发展方向,对准确自我定位起到了很好的促进作用。 3改进后实验教学效果显著 天津商业大学通信工程专业将部分科研成果与“通信原理”课程实验相结合,设计了基于Matlab软件的研究性虚拟实验,旨在使学生了解前沿的信号处理、消除干扰等技术。以蚁群算法[11~13]为例,利用其较强的适应性、正反馈性和鲁棒性优化神经网络[14~16]的初始权值,能够有效提高神经网络的收敛速度,避免陷入局部最优,将其用于盲均衡算法[17]进行信号处理,通过Matlab仿真取得了良好的效果。通过实践发现,学生完成实验后,不仅对先进的算法和应用理论有所了解,还通过动手操作及程序的编写增强了实践动手能力,使学生真正体会到学以致用的成就感。 3.1实验问题的提出实验课前,教师将蚁群算法、神经网络、盲均衡算法的基本思想、公式推导、程序分析等提前教授于学生,使其理解消化。对信道传输过程中,信号所受影响及可能存在的畸变加以诠释,使学生对实验背景及应用意义得以了解,也为后续实验提出问题奠定基础。针对神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点,引导学生利用具有较强适应性、鲁棒性的蚁群算法对其进行改进,使学生自己找到合适的切入点,将两种算法结合,并应用在信道的盲均衡中,体现其实用价值。 3.2实验内容的设置采用Matlab软件对算法进行编程,给学生提供开放的源代码进行学习,并要求在实验中修改相应的参数评测可靠性。输入信号设为2PAM信号,神经网络结构为7-9-1,仿真信道选取普通信道H1(z)和典型电话信道H2(z),其传输函数分别为H1(z)=1+0.5z-1+0.25z-2+0.125z-3(1)H2(z)=0.005+0.009z-1-0.024z-2+0.854z-3-0.218z-4+0.049z-5-0.016z-6(2)实验中给出各参数的参考值,系统权值个数Dim=72,蚂蚁数为权值数的2倍,即M=144,最大迭代次数为NC=40,信噪比为20dB,信息素蒸发率ρ=0.02,迭代步长μ1=μ2=0.02。这些参考值都是可变的,但其变化会对实验的结果产生影响。 3.3实验结果的解析根据文献[18]中的结果,蚁群算法优化神经网络的盲均衡算法和遗传算法优化神经网络盲均衡算法在普通信道与典型电话信道中的收敛曲线进行了比较,如图1和图2所示。该曲线是经过了10次仿真实验后的平均结果。从图中可以看出,在普通信道中蚁群算法优化的神经网络盲均衡算法和遗传算法优化的神经网络盲均衡都能达到快速收敛的效果,收敛后的均方误差没有遗传算法的稳定,收敛速度明显高于普通神经网络盲均衡算法。在典型电话信道中蚁群算法优化的神经网络盲均衡收敛速度高于遗传算法优化后的结果,体现了蚁群算法的优势。图3和图4分别给出了在普通信道与典型电话信道中各算法的误码率比较曲线。可以看出,蚁群算法优化神经网络盲均衡算法具有较低的误码率。由于学生对程序的改进方式略有不同或参数设置不同,以及迭代和实验次数的不同,实验结果会有所差异,如在正常收敛范围内均可认定实验的正确性。本实验设计内容意为学生对算法的理解和分析,并与遗传算法优化神经网络盲均衡算法相比较,使学生更能理解优化算法的优势所在。 4结语 将科研成果引入实验教学不仅可以提高实验教学的层次,丰富实验内容,优化课程设置,还可以促进成果的转化,激发学生的创新意识,使学生将所学用到实处,深切感受所学如何所用,同时在大量的实验过程中推动科研的进程,两者相辅相成,相互促进,对师生都有极强的推动作用。而且消除了学生的迷茫,对今后的学习深造或参加工作都起到了很好的启迪作用,对培养创新性应用人才起到了积极的促进作用。 作者:耿艳香 张立毅 徐文超 单位:天津商业大学天津大学电子信息工程学院 科研成果论文:科研成果宣传情况报告 随着教育教学改革的不断深入,学校教科研成果也不断涌现。学校在加强教科研建设,提高教师教育教学水平的同时,需要引进外面的一些适合于本校实际的教科研成果,也需要将本校教师的教科研成果予以推广应用,来营造学校教科研氛围,提高教师教科研水平,提升学校“科研兴校”的品位。现将我校教科研成果推广情况介绍如下: 一.从本校实际出发,因地制宜做好教科研成果推广工作。 1.召开教师课题或论文成果学习研讨会。 教师课题或论文成果学习研讨会,每学期开一次。研讨会的举行,采取分组学习方式(如分文理科组),在研讨会上,先让获得课题或论文成果奖的教师介绍自己的教科研成果,要求着重介绍自己的有效的经验做法和取得的成果,介绍时不照论文原稿读,而辅之以讲解,并有时间限制,然后围绕着学校教师的教科研成果交流学习的体会,分组展开研讨,着重谈自己对教科研成果的体会,说说哪些做法值得自己借鉴,哪些做法值得商榷,提出进一步深入研究的做法、建议。研讨时有记录人做好研讨情况汇总,并由代表在全体教师大会上作汇报。这种做法能提高教师的参与程度,使教科研成果深入人心,使教科研成果在学校得以有效推广应用。 2.借助校本培训的有效方式推广成果。 (1)校级教研制度化,校际教研经常化。学校专门制订了校本教研的制度和计划,提倡教师相互听课,共同探讨教育思想和教学规律,研究改进教学方法,努力提高课堂教学效果。(2)继续实行备课组每周一次、教研组两周一次的教研活动制度。要求:每个组根据组内教师的空课时间合理安排,可以分时段;每次活动要有专题、有记录、有实效。方法:推行教法研究、问题会诊、案例分析、实践反思、观摩讨论等,并积极倡导即时交流、即时研讨和即时反思。(3)实施“蓝青工程”,重视青年教师的培养,提高教师队伍整体素质。学校以新课程改革为契机,以师资培训为突破口,对青年教师提出了“三年成型,六年成才,九年成名”的奋斗目标,每个学年都为教龄未满三年的新教师举行隆重的新老教师结对仪式。平时通过听课、学习、交流、指导,促进新老教师共同提高。期末,学校组织首席教师从课堂教学、听课、汇报课、教学成绩、获奖及特色等方面对其进行全面考核。 3.每年召开一次教科研成果推广现场会。 我校把召开教科研成果推广现场会作为学校教科研工作的重要组成部分,每学年召开一次,由教科室直接负责。对于在推广会上交流、推广的课题成果和获奖发表的论文,学校教科研领导小组认真筛选。做到先布置,认真准备,印好交流材料,人手一册。同时,学校还举行课题成果汇报课。就是让取得教科研成果的教师上成果实践课(指与课堂教学联系密切的成果),一般把上课放在开会之前进行,那些能充分体现教师教科研成效,又能结合课堂教学得以展示的课题实践课,是教科研成果推广最有效的见证。 4.创办校刊、宣传栏,宣传推广教科研成果。 校刊和宣传栏是推广学校教科研成果的主阵地,是学校教科研建设的重要内容。目前我校正着手创办校刊,内容包括一些固定栏目:如(1)学校教科研活动信息报道;(2)教师课题研究过程中相关论文选登;(3)教师在报刊上发表或在上一级论文评比中获奖的论文选登;(4)本校师生作品选。也设一些不固定栏目,如(1)外校先进的教育教学经验和教科研成果选登;(2)上级教育政策法规或学校规章制度选登;(3)教育教学热点问题探讨等。 二.加强对外合作交流,让教科研成果走出校门。 1.与西苑中学实行连锁办学。在教学上,两校规定各备课组每两周进行一次教学交流。公开课,两校教师互听互评;新教师汇报课,由两校的评委一起听课、打分、评课。这一崭新的办学模式,实现了名校带新校、两校优势互补、携手共进的发展目标,开创了金华教育领域的先河。近两年的连锁办学,使南苑中学的教育教学稳步朝着“更高、更快、更强、更实”的方向发展,使西苑中学快速步入正轨,校园环境建设、教育教学管理方面都取得了本质性的变化。 2.经常与上级教科研部门保持联系,争取教科研工作的指导。积极参加教研片区活动,认真承担活动任务。如婺城区、金东区、开发区的语文、数学、自然、英语等学科教研活动,多次争取到我校举行。从教育教学管理、教科研开展、优质课展示等方面起到积极的示范作用。如年2月,金华教育学院政史专业学生在我校实习;10月,浙师大课程与教学研究学会会员来校进行教学研讨;11月,徐霞老师到金华四中参加新教材课型展示暨经验介绍活动;12月,金玉石校长应邀参加省教育学会“适应新时代、创建特色学校”研讨会,并在会上作典型发言;同月,金华教育学院校长提高班45位校长来校参观学习,等。 3.与兄弟学校教科室经常联系,加强信息沟通和工作交流。如年3月,金华江南五校课改研讨活动在我校举行。不定期请有关专家、领导、名师来我校举办教科研讲座,进行教育实验工作指导。同时经常走出去或者通过网络,学习人家的教科研经验,以促进我校教育科研工作向着正规、科学、深入的方向健康发展。 4.通过报刊,推广成果。 通过报刊,推广教科研成果是我校教科研建设的重要一环。教师将成果写成论文,通过投稿,发表到省市或国家级刊物上,教科研成果推广范围广,其价值也逐级升高。近年来,我校教师在各级各类报刊杂志已达近百篇。 5.充分利用学校网站上的教科研主页进行学习指导和交流,运用现代信息技术对我校的教科研工作起到宣传推广的积极作用。 科研成果论文:老师学期科研成果之以研导教 新的一学期又开始了。谈及新学期的教科研设想,我们会坚持自己的做法,那就是:以研导教,以教促研。 在x中学,老师们对教科研不再陌生,因为x中学的教科研就是解决老师们在教学中遇到的实际问题。新学期伊始,展望前面的教科研之路,老师们对自己,对学校都充满了信心。作为学校教科室成员,在以校为本的教科研前提下,为实现“培名师,育优生,出高质,创名校”战略,我们将落实“以研导教,以教促研”,具体做到“一个中心”,“两个基本点”。 “一个中心”,就是以教育教学为中心。 我们知道,产品的质量是企业的生命。同样的道理,教育教学的质量也是学校的生命。因此,学校的教科研,必须以教育教学为中心。以教育教学为中心的学校教科研,不应该只是一句空话,要落实到具体行动上。我们将进一步作如下努力。 首先,教科研课题的选择要体现教育教学。新学期第1——2周的时间,可以让老师们提出教学中遇到的困惑和问题,再由学校科教室将老师们的困惑和问题汇总,并结合区教科室规划的教科研选题拟好科研专题,交学校各教研组选择一个或两个探究专题,来明确新学期学校各教研组的教科研任务。这样教科研课题的选择更切近教育教学实际,且课题是由教师们自己选择的,那老师们对教科研课题会有着浓厚的兴趣,并积极参与课题的研究。 其次,是课题研究过程不脱离教育教学。只有在教育教学的过程中研究出来的成果,才会对教育教学有真正的指导价值。否则,会误人子弟。事实上,各学科有()各学科的特点,哪怕是对同一课题的研究,不同的学科也会有不同的收获。将各学科在教育教学过程中的教科研成果进行分析并推广,就可以使各学科间相互取长补短,共同提高。这也是我们所说的以研导教吧。 “两个基本点”,是指课堂观察和案例研究。 教科研要深入学生,深入课堂。离开了学生,离开了课堂,我们的教科研将是纸上谈兵,没有多大的价值。课堂观察在我们学校进行了将近一年的时间,本学期我们会进一步加强课堂观察的落实。 课堂观察作为研究课堂的一种方法越来越受到教育界的关注。我们教师参与的课堂观察是方法与行动的结合,教师参与的课堂观察是有系统、有计划的观察活动。教师在实践中参与课堂观察要经历课前会议、课中观察与课后会议三个环节,才能构成一个完整的课堂观察活动。而课堂观察的意义最终指向学生的学习。像这样在教育教学过程中完成的教科研才更有生命力。 案例研究是教师记录耳闻目睹的教育教学个案,当然也可以是自己的亲身感受。教师对案例进行分析研究,不再是个人行为,应有同伴的参与。这样分析更透彻,研究更深入。老师们从分析研究中总结经验,吸取教训,就能有所感悟。用这些感悟再去指导教育教学,就能使自己的教育教学技能得到进一步的提高。老师们从自己的亲身感悟中学习,比从其它任何方面学习都要来得快,来得真切,且更具有实效。 教研过程实际上是教育教学的设想与尝试,在这些设想与尝试的过程中,预设与生成之间总会有这样与那样的差距。分析差距的原因,调整预设,从而达到更好的教学效果,实现出高质的目标,这是我们应作的努力。 除此之外,教科研对常规工作也不能放松。常规常抓,常抓常新,那么我们就离工作目标不远了。 具体工作进程安排如下。 九月份: 1、各教研组召开教师会,了解教师对教育教学的需要。 2、召开教研组长会议,拟定教科研课题。 3、课题交学校审核后,反馈到各教研组,并告知全体教师。 4、召开教科研积极分子会议,邀请有关专家来校作教科研讲座。 十月份: 1、配合学校的各级各类竞赛,再竞赛中推动教科研进一步发展。 2、收集教师课堂观察的材料和案例。 3、召开教科研积极分子会议,邀请有关专家来校参加会议,共同分析研究堂观察的材料和案例。 4、会后要求教科研成员上交一篇感悟材料。 十一月份: 1、召开教科研积极分子会议,探讨老师们上交的感悟材料。 2、课题专题研讨。邀请专家作材料写作培训讲座 3、对材料作修改、补充、完善。 十二月份: 1、召开教科研积极分子会议,对教科研专题作进一步的研究,审查修改后的材料。 2011年元月份: 1、整理教科室各类课题材料,对课题研究研究进展情况分类汇总。 2、教师在全校交流一学期来教育教学研究成果。 3.完成教科研工作总结。 科研成果论文:高职院校科研成果档案数据分析 采用计量分析的方法,分科研项目、论文、著作、作品和专利类别,对湖南工艺美术职业学院2008-2015年的科研成果进行了统计与梳理,全方位、多角度的呈现了学校近8年的科研成果,便于学校充分掌握其科研现状,为学校制定科研发展规划、制定科研政策提供有效依据。文中所采用的数据来源于湖南工艺美术职业学院科研成果登记档案,纳入统计的均为第一作者或独著署名为湖南工艺美术职业学院的成果。 12008-2015年学校科研成果基本情况 1.1成果数量和科研人员数量 2008-2015年学校有档案记录的科研成果共计1577项,参与科研的人员累计648人。具体的科研成果数量和科研人员数量年度分布情况见图1。从图1可以看出,学校科研成果和科研人员基本保持持续增长的趋势,特别是近三年,科研成果数量增长迅速,2015年成果数量是2008年的3.68倍:一方面是学校加强内涵建设,逐步重视科研工作,2012年成立了独立的科研管理部门,出台了一系列科研政策措施,如科研奖励制度、科研项目管理办法,有效调动了教师科研积极性;另一方面学校规模化发展,教师规模扩大,到达年限需要晋升职称的青年教师数量增加,有限的职数增加了职称评审的竞争压力,客观上也调动了教师科研积极性。值得注意的是,2010年成果数量相较于2009年有一个回落,诸多因素综合作用造成了这一现象:2010年学校集中力量申报国家骨干高职院校建设项目,全校教职工全力投入申报工作;科研工作具有周期性,科研成果的出版具有滞后性。 1.2科研项目情况 2008-2015年学校获得立项的纵向科研项目共125项,其中国家级项目3项,包括国家艺术基金项目1项,全国教育科学规划课题1项,教育部人文社会科学项目1项,省级各类项目97项,市级项目5项,校级项目19项,总研究经费818万余元。具体的纵向科研项目年度立项情况见表1。从表1可以看出,纵向科研项目立项数保持平稳增长趋势,2010年相较2009年立项数减少,2009年湖南省教育厅新增了职业院校教育教学改革研究项目的申报,学校有4项课题获得立项,之后两年该课题没有组织申报;2013年立项数达到顶峰,之后有所回落,2013年学校组织了第一批校级课题的申报,资助了19项课题研究。 1.3和书籍出版情况 2008-2015年学校共1101篇,其中核心期刊26篇,出版各类书籍75部,其中教材62部。具体的和书籍出版年度分布情况如图2所示。从图2我可以看出,2008-2013年数保持平稳,稍有增长,2013-2015年数迅速增加,这与学校成果数量增长趋势保持一致:学校一系列科研激励政策,教师科研积极性的提高,更直观地通过呈现出来,论文占据成果总量的69.8%。书籍出版平稳增长,2009年、2014年数量高于相邻年度:出版的书籍中教材占82.7%,教材的更新、修订有一定的周期性,这两个年度是学校教材集中修订、出版的时间。 1.4艺术作品获奖和专利情况 2008-2015年学校教师参加由各级政府和美协、文联等主办的展览获奖的作品共245项,取得专利37项。具体的作品获奖和专利年度情况见表2。从表2可以看出,艺术作品获奖数量波动较大,没有明显的趋势:一是作品创作需要一定的积累,具有周期性;二是各级展览分布不均衡,有的年份多,有的年份少。2011年学校实现了专利零的突破,2015年获得授权的专利迅速增加至31项,但2014年没有专利:一是学校日益重视社会技术服务,将专利纳入科研奖励、职称评审范畴,鼓励教师申请专利;二是专利从申请到授权需要较长的时间,就出现了从2014年的零项到2015年31项井喷式发展这一现象。 2存在的不足 一是科研人员方面:学校近几年发展迅速,教师规模不断扩大,2015年已有专任教师400多人,但取得科研成果的教师仅122人,多集中为当年或次年需要晋升职称的教师。二是科研项目方面:省厅级项目多,高级别项目难有突破,校级课题有待稳定。在省厅级项目中,立项单位集中在教育厅,社科系统、科技厅、文化厅等部门的项目较少。三是科研论文方面:随着教师科研积极性的提高,论文数量大幅度增加,但论文质量有待进一步提升。近8年发表的1101篇论文中,核心论文仅占2.36%,如何改变唯数量论英雄的局面,引导教师潜心开展研究,确保科研成果具有代表性、创新性,构建标志性成果评价体系是科研管理部门亟需解决的问题。四是科研管理方面:高职院校科研管理工作起步晚,对科研的重视性不够,科研实力较弱。近年来,为提高教师科研积极性,学校出台了一系列激励措施,有效提升了教师科研积极性,但仍存在不少问题:基本保持单打独斗,没有形成稳定的科研团队,表现为论文基本为独著,项目多是主持人一人完成,没有团队导致竞争力弱,高级别项目和奖项拿不下来;科研成果的转化力较低,教师社会技术服务没有很好的纳入学校管理。 3建议 一是加强学术交流和合作:学校应加强同其他高校、科研院所、行业企业的合作,引进高级别人才,这是提升科研实力的重要途径;鼓励、支持科研人员参加国内、国际的学术交流活动;加强高职院校师资队伍建设,提升教师专业能力和水平,在新进人才时,注重专业的连续型、发展性。二是健全科研政策和计划:在已有科研政策的基础上,进一步健全科研管理制度,根据艺术类高职教育的特点,明确近期、远期科研目标,引进专业学术带头人,形成科研梯队,确定研究课题,连续滚动支持,形成稳定的科研团队;落实考核制度,切实将科研业绩纳入教师年度考核、中层干部考核、部门考核,形成竞争机制;强化社会服务功能,建立和完善教师社会服务的制度与政策,引导教师面对行业企业开展技术服务;根据艺术类高职教育的特点,建立柔性的评价管理机制,对基础理论型人才和应用技术型人才分类评价,将项目、论文、著作、艺术作品、专利、社会科技服务、学术交流等多项定量和定性指标纳入评价标准。三是优化科研环境:高度重视科研工作,将科研与教学同等对待,教学科研两手抓;加大科研经费投入,建立科研平台,培养科研队伍,改善科研硬件软件条件,为教师申报各级各类项目提供便利条件;就学校重点专业和专业群设立专项科研经费,鼓励标志性成果的产出,形成以研促教,以教促研的良好局面。 作者:包文婷 单位:湖南工艺美术职业学院 科研成果论文:科研成果在美术教学中的应用 摘要:在美术院校教育中长期存在重教学、轻科研的问题,已不能适应当今社会需求。因此本文从教学与科研的关系入手,旨在更好的将学术研究成果运用到教学中去,达到教学牵引科研,科研促进教学,形成教学、科研、教学的良性循环,从而实现美术院校办学水平的全面提高。 关键词:美术教学;科研 邓小平同志指出:院校的任务,“一是教学,二是科研”。美术院校既是科学研究的前沿力量,又是中坚力量。只有逐步增加科学研究的比重,认真搞好科学研究,才能把美术院校建设成为既是教学的中心,又是科学研究的中心。美术院校的职能、任务与教学对象,都客观地要求我们把科研与教学结合起来,多出成果,多出艺术人才. 一、科研与美术教学的关系 对于一名大学的美术导师而言,应具备系统的美术、教育理论知识及过硬的专业技能,科学的教育方法和较强的教学能力,同时,还要具备一定的科研能力。因为只有这样才能够保障整个教学工作的顺利进行。在教学工作中,教学和科研是两个相辅相成的部分,这两个内容的协调和平衡是教师发展的重要内容,同时也直接关系着学校的发展和社会的进步,因此必须得到充分的重视。综合来看,教学和科研是既对立又统一的关系。从多年的教学经验中可以看出,教学和科研在一定程度上是对立的,但是同时在一些方面又是相对统一的。首先,从对立面来看,不可否认的是,教学和科研是存在冲突的,教学目的和科研目的具有明显的不同。对于教学而言,最主要的目的就是进行知识的传输,提高学生的知识水平,而科研则是对知识的创新与创造;从对个人素质的要求方面来看,教学除了专业技能之外还需要道德、人格以及表达能力等方面的要求,但是在科研方面则主要侧重对知识的创造性和智力的高要求,对表达能力、口才等方面要求较低;最后从时间上来看,因为一个教师的精力是固定并且有限的,更多的精力投入到教学中去自然会减少科研方面的投入,从而影响到科研成果的质量和科研能力的提高,反之也是如此,因此处理好科研与教学之间的关系是一个尤为重要的方面。从另外一个角度来看,可以得到的结论则是教学与科研是相对统一的,同样从目的角度来看,教学和科研的目的虽然在细微的方面有一定的冲突,但是在大的方向上都是以推动社会发展为共同目标,是社会进步的重要动力,因此可以说二者是统一的。另外在长远的影响上来看,教学和科研是相辅相成的,互相起到促进和提高的作用。对于教学而言,首先,科研的创新能够提高教学的质量,是教学内容的丰富和深化的基础,并且能够将教学的方式和方法多元化,从而最终实现教学质量的提高;其次,教学对科研也是有促进作用的,教学的最终目的是教育出优秀的人才,而优秀的人才同时也是在为未来的科研工作奠定良好的基础,另外在教学的过程中由于师生之间的互动和总结也会深化科研的内容。对于个人而言,教学是果,科研是根,所以要真正做到教学与科研的统一和谐就需要不断研究教学手段和内容,避免出现教学的空洞,培养出优秀的人才,同时要想得到优秀的教学成果必须加大对科研的投入力度,奠定好根基才能够更好的结出教育的果实。从上面的分析我们可以看出,教学和科研是辩证统一的关系,所以在我们具体的工作和考核过程中要根据不同的需求和工作性质来进行权衡。对于一位高校的美术教学和科研工作者而言,科研重于教学的方式更为适合。因为大学生对于教师的学术水平要求更高,相对而言对于教师的表达和口才能力则要求较低。所以对于一位高校教师而言,保障更高的教学质量需要以学术质量为基础,尤其对于大学的美术教学而言,科研不可忽视,没有科研学校就难以出现名师。 二、美术教学中应用科研成果对美术院校教学质量的提高具有重要意义 科研与教育不是单纯的对立或者互不相关,从大量的科研成果实践工作中我们可以看出,“应用”、“推广”、“转化”,是关于科研成果的三个重要的推广方式,虽然在一些理论书籍中没有对相关概念进行明确的解释和分类,但是它们之间还是具有一定的区别的。首先,“应用”是指的科研成果被一些相关人员的小范围使用,使用范围相对较小。“推广”则具有更大的范围,主要是指某些成果在更大的空间范围内得到广泛的应用,范围小的情况下不能算作推广,只能算是应用。例如在农业方面有的科研学者表示,当某项科研成果推广的覆盖面应达到适宜推广面积的15%以上方可称之为推广。在美术科研方面也是如此。“转化”则是在应用的基础上,更多的强调了理论向成果的转变,将效益转变为现实。这三个概念都包含了理论和实践的充分结合。本文针对科研成果的应用主要从两个方面进行分析,一方面是选择一些对学生专业发展有利的成果,提高学生的学习兴趣,丰富学生的学习经验,提高学生的理论水平;另一方面是运用一些科研知识进行课堂教学,从而丰富课堂内容,提高教学效率,培养学生科研能力,促进学生主动学习,最终提高美术的教学质量,更好的为社会输送人才。因此,在美术教学中科研成果的应用对美术教学质量的提高具有重要意义。 1、应用科研成果有利于美术专业学生观念的更新 观念的更新是美术专业学生成长的重要环节。然而,现行的美术教材已不能满足这种需要。我国现在发行的美术教材,大都存在内容陈旧落后,缺乏时代性,国际性和最新的艺术思想与学术信息等问题。如果美术教学仍然根据教材照本宣科,不能把那些新的科研成果及时传授给学生。那么,学生就会跟不上社会前进的步伐,像井底之蛙一样眼界狭窄,这对他们的专业发展是非常不利的。因此,必须结合教学内容,有重点,有选择性地把最新、最先进的科研成果纳入教学内容中来,不断摈弃陈旧的知识,提高学生的专业理论水平,使新的、先进的理念内化为美术学生的专业素质,促进学生的专业成长。 2、应用教育科研成果有利于培养学生的科研能力 现在我国大部分中等本科院校的教学都存在“重教学,轻科研”的现象。教师缺乏科研能力是重要的原因之一。由于教师缺乏科研能力,他们不能将新近的教育科研成果应用于自己的实践中。结果事倍功半,成效不大,使教学工作很难提高到更高一层的水平。如果教师具备了一定的科研能力,就能批判性地选择和接受新的教育理论,并将自己的科研成果运用到教学中去。在教学进程中学生受到教师的启发,可以激发学生的研究兴趣,培养学生的研究意识,促使他们向研究者的角色转变。 3、应用科研成果有利于培养学生的实践能力 在教学中应用科研成果,就必须加强实践教学环节,这样能够大大提高教学质量,避免学生出现读死书的情况。教师在教学过程中应用科研成果,还可以通过借鉴性的研究,鼓励学生进行创新和思考,通过课题的自主选择和调查研究来提高学生的实践能力,促使学生转变为主动的“学习者”,最终保障教学质量。 三、科研成果在美术教学中的应用 如果将科研和教学进行形象的比喻,那么可以联想到车的两个轮子,科研和教学作为两个轮子承担着整辆车的运行,而车轴则是结合与运用,只有通过结合与运用才能够实现教学成果的充实,教学课堂的优化,科研成果在教学中的应用,结合与运用是一个必不可少的内容。 1、运用科研成果,既要“遵书”又要“求新” 科研成果的运用首先要做到的是“遵书”,所谓“遵书”就是紧扣教学大纲,根据教材内容来进行讲授。但是,同时科研成果运用到美术教学工作中还要“求新”,所谓“求新”就是在现有的课堂内容和教学基础上不断的深化教材内容,创新教学方式。对于教师而言,教材是教师授课的工具。对于学生而言,教材是获取知识的媒介。“遵书”能够将教材精华内容系统的传授给学生。“求新”则能够紧随社会动态,将最新的科研成果补充到课堂上,避免在教学中照本宣科,满足不了学生对知识的需求。书上的成果固然是精华,但新的科研成果也是尤为重要的。所以在课堂的授课过程中,必须充分把握教材的观点,围绕教材内容进行学术研究的观点介绍,从而扩大学生视野,启发学生创新,促进学生自主思考,增强学生解决问题的能力。 2、运用科研成果,要概括精辟 科研成果的运用必须在进行总结和研究之后才能够在课堂上进行讲授,高于现用教材并且成熟的科研成果才能够让学生真正的体会到科研成果的新。所以在科研成果的运用过程中要注重科研内容的精辟概括,保障科研成果的实用性,让学生受到启发,引起学生的思考。 3、科研成果的运用必须恰当 如果将科研成果的恰当运用比喻为一部电影中的插曲,那么插曲的应用得当可以让整个电影水平升华,推动剧情的发展,反之则会成为败笔。所以在课堂教学过程中,如何提高教学质量,优化教学内容就需要对科研成果进行正确的运用。首先,科研成果的应用必须扣紧主体。这就需要教师根据科研成果的内容进行大量的积累和筛选,从而抓住真正有价值的内容,在教学过程中渗透,提高学生的理解能力。另外需要注意的是,科研成果的运用终究只是辅助,不能够喧宾夺主,必须有个范围的保障,以教材为基本点,相互配合,避免将课堂做成学术讨论会。所以科研成果的运用必须把握好度。 4、运用科研成果,要巧妙安排 “凡事预则立,不预则废”。科研成果运用于课堂教学,不能随心所欲、临堂应付。这就要求科研成果的运用必须是符合基本的教学要求。教学的目标和大纲是学生接受教育的基础,科研成果的运用必须与之配合,运用到什么地方,什么时间更适合都需要进行斟酌,不能再课堂上信马由缰。在应用中需要注意的是,教师要综合课堂教学的目的和全局结构,采取科学安排,将科研成果的理论渗入到教学课堂中去,从而达到教学的目的。在教学过程中,科研成果的运用要注重一个活字,通过准确生动的插入和讲解让学生更多的思考。除此之外,学生参加科研也是一个重要的教学方式。通过教师的指导,发挥学生主体性,提高学生积极性。通过学生的自主参与来培养独立学习的能力。通过业余时间的研究活动来更好的得出学术价值高的科研成果。对于教师而言具有更好的教学效果,对于学生而言也有更好的学习效果。总而言之,在美术院校的教育中,将教学和科研结合起来,通过科研和教学的有机权衡来实现科研兴教的目标,真正的将教学科研提到办学的中心上来,以教学目标来引导科研,以科研成果促进教学,真正形成一个教学和科研的良性循环,从而促进学校的办学水平的全面提高。 作者:吴秋萍 胡博 单位:黑河学院美术与设计学院 科研成果论文:教师科研成果管理系统设计论文 摘要:科研管理的信息化、网络化,使科研管理工作实现动态实时跟踪,提高科研管理效率,是高职院校科研管理工作的需要。本文分析了教师科研成果管理系统设计目标、功能模块,探讨了基于浏览器/服务器模式的教师科研成果管理系统数据库设计,为使科研管理规范化、科学化进行了有益的探索。 关键词:教师科研成果管理系统;数据库设计;浏览器/服务器(B/S)模式;ASP;SQL数据库 随着院校科研实力日益增强,我院科研项目和科研成果迅速增长,科研管理部门针对论文及成果的管理难度加大,传统的科研项目管理思维、管理方法、管理模式面临着严峻的挑战。越来越多的高职院校为适应自身发展的需求,以院校科研管理为应用背景,纷纷采购或者自主研发符合院校自身的信息管理系统,实现对科研项目和论文的信息化管理,实现信息资源的共享,使科研项目管理科学化、规范化,进一步对科研项目实施流程监控,已成为各院校科研管理工作的发展趋势。 1目前我院教师科研成果管理存在的问题 1.1科研信息收集管理人工操作,缺乏系统、规范的信息管理手段 以往科研管理人员对科研论文、申报文件的主要处理方式是基于文本、表格等纸介质的手工处理,对科研信息的处理是通过人工统计、查询来进行,工作量大,容易出错,运做的效率低下。若能通过科研管理软件,发挥计算机管理、网络共享的优势,将会及时、准确、有效的进行学院科研情况的处理,提高信息处理的速度和准确性。 1.2管理部门重视不够,成果经常处于沉淀状态,成果利用难展示少 教师科研论著作为一种特殊的文献信息资源,学校管理部门忽略了对本校教师科研成果完整性、连续性的收集和管理,缺乏对科研成果的宣传和开发利用,广大师生不了解教师科研成果的作用和价值。只有在需要时,例如教师进行职称评比的时候,或者进行国家级和省级自然基金申请时,或者当学校向上级统计汇报科研成果时,才会对教师的科研成果进行集中的管理,这在很大程度上会影响学院科研水平的提高。 1.3科研项目流程管理资料不健全,缺乏科学有效的管理 在此次研究项目之前,我院教师科研成果管理还没有统一规范;在科研项目的管理中,项目申报、项目中期管理、项目结题、科研成果登记等流程管理资料部分缺失,而科研项目这些连贯又交错的业务流程都是密切关联的,致使所收集的信息缺乏系统性、完整性和连续性。为提高系统设计水平,我们在项目初期走访了兄弟院校后了解到,在具体管理中,大部分学校的科研成果由科研部门统计收集,有的由院系资料室负责统计收集,也有些学校是图书馆作为专题负责统计收集。各校数据库建设标准各异,用户检索语言、检索界面、数据的标引、分编、检索点不统一,缺乏统一的建设和质量控制规范。考虑到建设教师全文数据库的难度和工作量很大,可以先期实施科研成果管理系统,等到累积一定的经验后将全文数据库检索和展示作为以后的研究目标,所以我们拟建立陕西职业技术学院教师科研成果信息管理系统,应用本系统对本校教师科研成果进行管理,为专任教师、专业技术人员提供教科研工作衡量标准和有效的考评依据,立足系统具体实施应用,进行系统实践的探索,为其他院校建设本校成果库提供借鉴和参考。 2系统分析及设计实施 2.1教师科研成果的范围 教师的科研成果类型主要有:专著、专利、论文集、学术论文、学术报告、精品课程与试点专业、教师获奖、指导学生竞赛、参展作品及其它成果等。 2.2系统功能设计及模块结构 2.2.1系统功能设计原则 在教师科研成果管理系统设计的过程中,我们以技术适用、系统实用、结构合理、运行可靠稳定、低成本、低维护量作为基本建设原则,遵循阶段开发原则,将整个工作划分为多个目标和阶段,明确各个阶段的工作目的、步骤和要求;在实际开发中,注重实用性和先进性的结合,充分考虑系统的容量及功能的扩充,具有与其他应用软件进行数据交换和数据共享的能力;后期运行中,充分考量服务器安全、数据的备份和安全访问机制,以确保数据信息的安全性,综合考虑系统的建设、升级和维护费用。 2.2.2系统功能模块 系统主要包括三个工作模块:“系统管理员模块”“,科研管理工作模块”和“科研人员(教师)模块”三部分组成“。系统管理员模块”用于科研人员创建及用户权限分配“,科研管理工作模块”用于进行科研成果申报及审核、科研文档管理、科研成果跟踪、科研经费管理、信息查询统计“,科研人员(教师)模块”用于进行各类科研成果的登记、信息变更、统计查询。 2.2.3系统结构及功能 1)用户权限管理:为了保证管理系统的安全性,需要建立用户、角色和权限数据库表,按角色不同享有不同的权利,对于不同的用户可以分配不同的权限,根据系统设置的安全策略,用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。2).查询统计系统:应当建立不同的搜索机制,可以对不同信息项目进行搜索。科研成果信息项目包括项目名称、项目来源单位、项目审核状态、项目组成员、课题起始时间和结束时间、项目备注信息等。可以按照多种条件进行搜索,例如科研项目状态为正在申报,还是通过审核后的状态。系统中进行查询时,可依据不同的用途加载查询项,多维度显示不同的检索结果:可以按成果题名,主题/关键词,著者,著者部门,所属学科,出版/发表/结题时间,成果出处,获奖时间,基金资助等检索点来查询。查询输出功能,还应根据查询项统计结果,具备输出各种报表的功能,以方便统计某一年或月的所有成果量或某学科、某专业及某课题的成果量,方便统计历年来本校全部科研人员或者某部门教师所发表的科研成果篇数、专著专利数据等。3)项目类别管理:将不同类的科研项目划分不同的项目种类。4)项目流程管理:项目申报管理、项目审批管理、项目结题管理5)系统管理:用户管理、权限管理、密码管理。6)系统帮助 3数据库设计 通过分析,本系统需要输入的数据如下:1)学院:包括学院编号,学院名称。2)行政机关:单位名称,单位地址。3)系:系名称,学院编号,联系电话。4)教职员工:职工编号,姓名,系名称,单位名称,性别,出生年月,政治面貌,籍贯,毕业院校,联系电话。5)科研活动的信息:承担课题,发明专利,撰写论文,创作著作。6)科研项目的信息:课题(立项,鉴定,获奖),专利,论文,著作。7)课题:课题编号,课题名称,承担单位,合作单位。8)专利:专利号,专利名称,授予时间,主持人,人员,专利类型。9)论文:论文名称,主编,副主编,出版刊物名称,刊号,刊物级别。10)著作:书名,出版社,出版时间,职工编号,姓名,著作类别。11)课题立项:立项编号,课题编号,课题来源,参与人员,职工编号。12)课题鉴定:鉴定编号,课题编号,成果等级,参与人员,职工编号。13)课题获奖:获奖编号,课题编号,获奖级别,姓名,职工编号。我们在SQL数据库设计阶段,根据系统的需求情况设计了若干个数据库表,如项目信息表,个人信息表,学院信息表、项目申报管理表、项目申报批次管理表、表等,并设置了表与表之间的关系,力求满足实际使用中各种多变的需求。 4系统运行环境及开发工具 本系统采用浏览器/服务器(B/S)模式进行设计,由客户端(IE浏览器)、WEB服务器(Windows2003Server+IIS)和数据库服务器(SQLServer2005)组成。采用ASP(ActiveServerPage)、VBScript、Dreamweaver等软件作为开发工具。 5系统运行效果及存在问题 教师科研成果管理系统服务于科研管理人员,实现了对科研项目的有效管理,及时地将教师所发表的论文、获得的奖项、科研项目流程信息等内容进行数据库存档管理,能够做到对科研活动从申报到结题的全程跟踪,为教师和学校管理层提供界面美观一致的科研信息查询和统计平台,既能实现对科研活动的高效管理和控制,又能够为高校对院系的评价以及院系对教师的评价提供依据,避免职称评定中一些虚假信息的负面影响,满足学院的决策者对科研活动的宏观管理与决策的需要。系统采用ASP架构分层明确、便于扩展和复用,采用B/S架构,系统安装部署和后期维护简单,采用IE浏览器访问,界面相对统一,缩短了软件的学习培训时间,便于科研人员使用。经过近三个月的运行,系统发生故障或者错误的概率在预定范围内。由于采用B/S模式开发,难免会出现一些兼容性或者服务组件的可用性等问题,这些通过我们的协调和努力基本能够得到解决。 目前,我院正在进行数字化校园建设,教师科研管理系统为“数字化校园”的一部分,需要和教务管理系统、办公OA、人力资源系统、财务系统、资产管理、邮件服务器等系统整合为一体,出现了一些新的问题。如何使各个子系统兼容,需要构建统一的数据标准平台,建立数据中心,对业务流程进行整合,使业务数据同步兼容,将在随后继续努力解决。 作者:赵蕊荣 王文通 张 骞 马晓荣 单位:陕西职业技术学院 科研成果论文:科研成果价值评价企业激励体系实施论文 编者按:本文主要从企业创新能力激励指标的选择、样本与数据来源;数据分析;结论与建议进行论述。其中,主要包括:企业是最能了解市场现实需求和潜在需求的主体、样本选择与数据来源、指标确定和说明、企业内部激励因子、企业创新程度指标、评价企业自主创新能力的指标一般可分为四大类、采用Pearson简单相关系数分析方法、企业投入的R D经费直接影响企业的自主创新能力、企业在R D活动中的主体地位进一步增强、企业更加重视自主创新、主要经济产出指标保持良好增长势头、企业职工的平均工资有待提高、提升自主创新能力是企业形成核心竞争力的关键因素等,具体请详见。 企业是最能了解市场现实需求和潜在需求的主体,能够有效地把握自主创新的方向,在技术创新中起着最重要的作用。为使自主创新的技术、产品等成果符合社会需要,企业本身在自主创新过程中投入大量资金和人力资源。企业可以通过市场将投入的科技成果转化为商品而收回研发成本,并取得收益,以此体现科研成果的作用和价值。因此,科技成果产出的价值则成为评价企业激励机制实施效果的最直接要素。 一,企业创新能力激励指标的选择、样本与数据来源 1,样本选择与数据来源 本文以我国大中型工业企业为对象,采用数据分析的方法,将研究时间界定为2002—2008年之间,以样本的历史数据为基础,研究其历年来的技术创新能力,研究过程中收集了评价期内相关的数据资料。 2,指标确定和说明 (1)企业内部激励因子 企业对技术创新的激励体现在创新资源的投入上。创新资源投入包括两个部分:资金的投入和人力资源的投入。资金的投入主要是投入到R D活动中的资金。而人力资源的投入主要可以用企业科技人员及全体员工的平均工资指数来计量。因此,本文选取企业R D投入、企业R D人员、平均工资指数这三项指标代表企业对技术创新的激励程度。见表1。 (2)企业创新程度指标 评价企业自主创新能力的指标一般可分为四大类:创新投入指标、创新环境指标、创新资源指标和创新程度指标。其中企业创新程度指标最能直观评价大中型企业投入资源的成果,因此选取企业高技术产品工业产值、主营业务收入、新产品销售收入、工业增加值和年末从业人员数等五个指标,包含了技术创新的深度和创新的广度。其历年数据见表2。 二,数据分析 采用Pearson简单相关系数分析方法。使用SPSS14.0forWindows统计软件中的Pearson简单相关系数计算功能,对表1的企业内部激励因子和表2的企业创新程度指标的数据进行相关系数分析,结果如下: 从表3中的相关系数数值可以看出,在检验年度内企业R D投入与评价创新程度五个指标均呈正相关,并且相关系数均达到0.900以上,相关程度很高,具有统计学意义。可以体现出企业投入的R D经费直接影响企业的自主创新能力,从而进一步提高了到其自身的经营成果,为企业带来良好的业绩。 企业连续五年的R D从业人员数成增加趋势,并与评价创新程度五个指标有很高的相关程度,其相关系数均超过0.900。从这一程度上说明大中型企业R D从业人员的递增会直接引起产品工业总产值的增加,导致新产品销售收入比重加大,使得企业总体销售收入呈现良好增长趋势。 在检验年度内的企业平均工资指数和创新程度五个指标的仍呈正相关,但相关程度明显小于企业R D经费的投入和R D从业人员与创新的相关程度,pearson值均低于0.900,该检验仍具有统计学意义。同时提高企业员工的平均工资指数,使其与企业的科技资源和人力的投入成正比,应该得到企业的重视。 三,结论与建议 1.企业在R D活动中的主体地位进一步增强 企业R D资金来源以政府资助和企业投资为主。统计数据显示,2007年企业R D资金中来自政府资金813.5亿元,企业资金545.3亿元,分别比2006年增长17.3%、9.0%,同时国外资金和其他来源的资金261.7亿元,增长10.9%。20世纪90年代以来,我国企业R D活动绝大部分依赖于国家财政的资助。近年来,企业R D经费的来源结构已经发生了明显的变化,政府对R D的资助保持在50%—60%,企业的投资超过三分之一。从R D强度来看,2008年,R D经费占主营业务收入比重为1.13%,也高于上年的1.09%,说明我国大中型工业企业已对自主创新给予了很大关注,创新投入强度不断增加。体现了在国家大力提倡自主创新过程中,企业已经逐渐成为自主创新的主体的趋势。 2.企业更加重视自主创新 2007年我国的R D经费总额实现高速增长,跃升至世界第五位。2008年,我国科技投入和人力资源总量继续增长,全社会投入科技活动和R D活动的人力数量达到历史新高。2008年我国科技人力资源总量达到4200万人,比2007年增加500万人,增长10.5%,与全国对科技资金的投入成同比例增长。其中大学本科及以上学历约为1800万人,比2006年增长12.5%。根据美国《科学与工程指标2008》,我国本科级以上科技人力资源总量已经赶上美国。仅2007年我国R D人员占科技人员的38.20%,而在为企业服务的R D人员就占全国R D从业人员的49.42%。直观的数据显示出,目前国家对培养企业自主创新能力的重视,以及企业无论从资金和人力的投入上都认识到提升自主创新能力已经是当务之急。 3.主要经济产出指标保持良好增长势头 根据2008年的数据统计,全国大中型企业全年营业总收入突破了5万亿元大关,达到5.93亿万元,工业增加值达到10715.4亿元,分别比上年增长了26.8%和25.8%。其中新产品的销售收入1.25万亿元,占总收入的22.78%,比2007年增长2.06%。全年完成工业总产值59736亿元,实现净利润3159.3亿元,上缴税额2614.1亿元,进出口总额达到2495.2亿美元,其中进口总额964.2亿美元,出口创汇1728.1亿美元。与2007年相比,工业总产值、主营业务收入、新产品销售收入和工业增加值分别增加14.42%、10.48%、4%、16.04%。均实现了企业经济实力的稳定增长。我国大中型工业企业创新能力不断提升,新产品的国际竞争力进一步增强。 4.企业职工的平均工资有待提高 以2002年为基准的连续六年职工工资平均指数虽然有所提升,但增长速度缓慢,只有2008年有显著提升,但排除通货膨胀的因素外仍旧增长较慢。可见企业在科技经费投入中对研究人员的薪酬激励没有与科技人员增长达到同步,这样会导致科研人员甚至普通员工不能实现个人满足,从而降低创新效率。企业自主创新能力的高低,取决于该企业人力资源素质的高低,取决于人力资源积极性、主动性、创造性的发挥,因此针对员工的激励对于企业经营业绩至关重要。激励机制的根本作用是正确地诱导员工的工作动机,使他们在实现组织目标的同时实现自身的需要,增加其满意度,从而使他们的积极性和创造性继续保持和发扬下去。激励机制运用的好坏在很大程度上会影响乃至决定企业自主创新的成败,对有创新精神的高管层、高素质的科技人才及员工进行有效的激励约束机制是企业创新成功的关键。因此,企业应加强对员工实行薪酬、绩效、福利以及自我发展的激励措施,以保证创新的有效进行,进而全方面提高企业自身的自主创新能力。提升自主创新能力是企业形成核心竞争力的关键因素,也是企业制定和执行激励机制的目标。激励机制将企业远景目标转化为具体行为,结合国家为企业提供的直接人力财力支持和间接的政策扶持,以及企业内部的动力,朝着组织所期待的目标做出持久努力。反之,自主创新能力能够给企业带来经济收益和竞争地位的提升,企业拥有了收益权、支配权,才能为企业自主创新活动注入资金,承担风险,为激励机制能够在企业内部顺利进行提供了物质上的保障。二者相辅相成,不可分割,共同为企业的可持续发展提供直接动力,同时企业的生存与发展才有了取之不尽、用之不竭的源泉。 科研成果论文:高校科研成果转化分析论文 一造成各种成果转化低下的原因 1.1高校科研成果脱离了社会的实际需要 科研成果本身的先进性、创造性、成熟度、可操作性是科研成果转化的关键因素。[1]首先,很多高等院校立项的初衷就偏离了为社会服务的方向,立项的原因主要是为了评职称、涨工资、买房子等个人利益,对科技成果转化的问题缺乏深刻认识,由此导致了立项的意义偏离社会和企业的实际需求;再者,由于长期以来受经济办学模式和研究模式的惯性所致,一部分从事科研人员在研究选题时,只注意文献的检索,专为学术而研究,成果远离市场需求,远离市场。在高校,许多教师和学生有很多奇思妙想,但是这些想法和实践得出的成果要转化为现实的产品,市场才是关键,科研成果需要十分契合市场的需求,有突出的竞争优势才能够吸引投资,得以转化,但是高校的很多科研成果在这些方面往往很难完全符合市场的要求,从而很难将投资者的目光吸引过来。 1.2企业的科研水平对高校的科研成果也严重的不适应 在市场经济条件下,企业是技术创新的主体,是科技创新和进步的主力军,技术创新是发展高科技、实现产业化、提高企业竞争力的重要前提。现代企业越来越重视可记得创新在企业中的作用,为了节省资金企业往往和乖哦等学校进行合作,利用高的那个学校的科研力量来增强企业的科研能力。但是企业对高校科技成果的消化、吸收高校的科技成果,最后必须通过企业的行为才能转化为生产力。一方面企业需要创新的知识和新技术、新工艺,采用新的生产方式和经营管理模式,高校也有许多这方面科研成果,但由于许多企业缺乏对高等学校科研情况的深入了解,特别企业是对高等学校科研运行机制了解的更少,对高校的研究能力和水平知之甚少,另一方面高校对企业的科技成果需求不甚了解,所以二者很难结合到一起。另外,一些企业热忠于所谓的“概念”炒作,不愿意真正投资于高新技术,致使许多高新技术的转化中途夭折。 成果考核制度缺陷。高校科研管理部门对科研成果的转化和商品化缺乏明确的计划和指标要求,对科研成果的转化软约束。大多数高校管理部门仍按教学机制运行,科技系统的结构格局和资源配置不合理。只重评估研究前期理论成果,不重评估后期成果社会效益,科技成果主要*相关专业人士进行“评估”,而不是按照成果的市场转化前景和可能效益来评估。 1.4资金的缺失使许多高校科研成果束之高阁 在我国,从课题研究到实验室成果的研究经费,大都是由高等院校自己组织或者通过国家科技项目拨款或自筹资金投入的,[2]虽然近几年来随着国家对科研的重视,对高校的投入也越来越大,但是同西方发达国家相比,教育经费在国家预算中的所占比例还明显偏低。资金上的欠缺使得某些高等院校,虽然有好项目,也有好的人才,就是缺乏资金和设备导致项目流产,或者进度缓慢,或者虽然已经取得成果,但是缺乏推广,形成不了生产力。因此,许多科研成果实际上成了放在保险柜里的一纸空文,如同鸡肋一样食之无味、弃之可惜。 二增强我国高校科研成果转化的手段 2.1建立合理的科研管理体制制度 最大程度地减少高校行政管理人员对科研项目是否入选的干预,关键是要在科研领域引入市场竞争机制和科学民主决策机制,建立科研项目“同行评审”机制。科研项目的评审人员,必须是科研和学术同行,对评审项目拥有足够的前沿知识,而不宜采用如候选人的职务、职称、资历、学术组织成员等与专业水平无关的标准。同时,要坚持利益相关时的回避原则,凡是评审者的个人利益会影响评审结果,或评审结果会影响评审者个人利益的,都应当实行回避,尤其要防止朋友、同学、学生、导师、同事等利益相关者之间的“相互评审”。最后,还要保证项目评审人员对评审对象做出独立评审,评审机构在综合所有评审人员的意见后,再得出最终评审结果。 2.2高等院校的科研立项要面向市场 要加强高等学校与企业、科研机构的联合协作。高校科研人员积极从事技术发明,并通过专利许可和技术转让等形式,为经济和社会发展服务。高校科研与人才培养紧密结合,在开展科技创新的同时,不断为社会提供经过严格科研训练的各类专业化人才。为了促进科研成果推广的顺利进行,要多方面采取措施。要面向市场需要,加强立项的审查工作;要积极采取那些技术开发与推扩使用紧密结合的组织形式;要采用各种形式,进行技术转让或入股;要加强技术培训和宣传工作;要面向广大企业的技术改造,采用新的技术成果,促进企业技术进步。只有这样才能促进科研成果的转化,使科研成果形成显示生产力,才能取得良好的社会效益。 2.3增加科研投入 科研的基础是科技经费的投入,高等学校要加大对科研经费的投入,尤其重点学科、重点项目的投入,使之有充足的资金组织精兵干将,有充足的资金购买各种试验设备,高校财务部门应及时掌握国家有关政策、教育主管部门的重大决策,协助院领导和各部门认真规划,加强预算的科学性性、可信赖性,尽量通过项目申报等方式来争取财政拨款。[3]为科研创造最好的条件和环境。同时,也要加大对科研成果转化的投入,建立起专业的科研成果推广人或者借助社会上专业的科研成果中介人,最大程度的利用社会资源,是科研成果转化为生产力,这不仅会创造良好的经济和社会效益,带回的资金又可以反过来增加对科研的投入,形成良好的资金循环链。再者,科研投入不单单是学校的事,也是政府的事情,事实上在中国主要是考政府的投入,政府要在资金安排上把对学校的投入放在最顶端,把科研投入作为重点,政府还要努力的做高等学校和企业的“媒人”,努力促成科研成果转化为生产力。 2.4高校要进一步完善其科技成果推广体系 要注重和技术需求方或潜在技术需求方进行多方面、多层次地沟通和交流,注意把研发人员、技术需求者以及投资机构、社会科技服务中介机构都吸引到统一的平台中来,通过多种形式进行科技成果的评估、检测、包装和推广。要完善科技成果转化的配套条件,这需要政府牵头,吸纳企业、高校、市场和技术中介等组织参与并使各方面共同努力。特别是各相关方需要协调利益关系,分担风险,共同推进科技成果转化的配套条件建设。 总之,基于高等院校组织结构与其职能上的独特性,要将我国传统上以教学为主的高等院校塑造成教学与科研并重的机构,就必须采取有针对性的措施,扬长避短,充分发挥高等院校在国家创新体系中的独特作用。 科研成果论文:科研成果评价研究管理论文 摘要近年各级政府和高等学校对科学研究的投入不断加大,公众对投资回报的期望值也日益增高,这就要求科研管理部门对科研的投入进行严格管理,并以强有力的手段对科学研究的过程与结进行绩效评估,以提高研究的质量、效益和效率。对国内外科研评价体系进行了较系统的分析和比较,以期对管理部门提高科学决策水平有参考价值。 关键词科研成果评价体系 1科研成果评价的概念及作用 科研成果即科研人员通过对一个问题的认识和研究,采用不同形式所表达出来的研究结果,如论文、著作、专利、标准、品种、产品、图纸等。科研成果的评价即用科学民主的方法对科研成果进行分析和评判,以此来考察管理部门在资助科学方面的政策及相关措施,审查科研经费的使用效果,证明科研工作的效率和成就,向公众展示科学研究的价值。 随着知识经济的到来,科教兴国已成为全国上下的共识,各级政府及高校都加大了对科技的投入。如何加强科研管理,尤其是如何评价投资效益,成了投资者和科研管理部门考虑的重要问题。 1.1为科研管理提供信息 科研评价的重要作用之一。在于详细地向资助机构报告科研的执行情况、存在的问题和取得的成就。资助机构常常需要这方面的信息,以考察他们所要投资的对象及其取得的各方面成就。可以说,评价是获取科研管理信息的一种重要来源。 1.2阐述职责及其履行情况 评价是公共部门阐明其责任的一种重要手段。公共部门不仅要让纳税人理解公共资金资助的科学研究提供了哪些收益,而且,需要通过评价证明它们的资助工作获得了有价值的结果,从而有助于争取更多的经费支持。 1.3为科研决策提供建议 评价可以对科研决策产生直接影响。例如,对科学政策进行评价,可以发现它产生的积极影响和消极后果,为下一阶段制定科学政策提供有价值的经验和建议。特别是对期限较长的研究活动,评价对研究决策的影响尤为显著,因为,它在下一阶段能否获得连续资助依赖于对上一阶段研究绩效的评价。 1.4提高质量与绩效 评价是资助者、管理者和研究人员认识其工作质量和绩效的一种机制。通过评价,可以提供成功与失败的有关证据,分析成功的经验和失败的教训,向人们揭示成功与失败的过程,同时也可以促进研究人员努力使自己的研究符合评价框架内确定的质量标准,从而影响研究人员的行为。由此,评价能提高研究活 动的质量和绩效。 2科研成果评价的主要方法 在我国高校科研评价经历了大约行政评价、同行评议、指标量化评价和国际科研计量评价四个发展阶段,主要使用的评价方法可以归纳为评议和计量分析。 2.1评议方法 评议是某一或若干领域的专家采用同一种评价标准,共同对涉及相关领域的某一事项进行评价的活动,其评价结果对有关部门的决策具有重要的参考价值。目前多采用同行评议,它也是合理判断研究绩效的最基本方法。 由于同行评议是一个主观过程,它依赖于评议者的看法和过去的经验,因此,在这种不完美的环境中,利用同行评议合理判断研究绩效不仅要遵循同行评议的运作机制、过程、方法与程序,而且更应该注重针对具体评价目标与对象,采用适当的评价战略。 2.2计量方法 计量方法可以把复杂现象简化为指标及相关数据,从而可以对研究活动进行数值上的比较。一般而言,有两种类型的计量方法:一是文献计量法。以出版物、出版物的引文和专利、专利的引文为对象;二是经济计量法。主要与资金的测度有关,范围包括从成本/效益分析到R D经费。 其中文献计量分析在研究评价中的作用是其他方法不能替代的,因为,对于某些组织性和结构性较强的问题,如某个国家与其他国家比较在各学科领域的研究影响力;国际合作的规模和特征;基础研究和应用研究在新技术开发中的作用;学科结构以及它们之间的相互关系,等等。尽管“学科同行”能根据自己的专长对它们进行定性评判,但是,这些评判一般都是零散的,而组织性和结构性较强的问题需要从整体上进行评价,特别是对于交叉学科研究以及具有特殊社会和经济目标的研究,经验证明,同行不能对它们做出较圆满的评判。而且,现代科学发展迅速,新的特征不断涌现,即使是科学家,也不能清楚地阐明科学研究的 资源和其他形式的馆藏资源。在成员馆之间实施公共检索、馆际互借、文献传递、联机合作编目,特别是发放大学城内各成员馆通用的图书证或读者证和复印优惠等,从而达到成员馆之间各种馆藏资源的共享,为大学城内各高校的教学和科研提供更高的文献保障水平。 (2)人力资源共享。各成员馆人力资源的积累是不同的,就专业人员而言,不仅是数量和水平层次的不同,更重要的是专业方向和特长的不同。通过联盟,使各成员馆的专业人员及其他各种人员实施互通有无,调剂使用,从而在整个联盟范围内实现人力资源的共享。 (3)信息资源共享。这里的信息资源,是指上述馆藏资源以外的,图书馆运行中各种经营管理信息如各种资源提供商信息、价格信息、读者信息、人才信息、技术信息等。这些信息资源的共享,对各成员馆自身的运行和经营管理有利。 (4)其他各种物质资源共享。尤其是馆舍和运输工具等,如举办各种学术报告、展览、联宜、学习等活动时所需馆舍的调剂使用;再如人员和物资运输时所用车辆的调剂使用等。通过联盟以实现资源共享。 2.3有利于协同发展 大学城图书馆联盟建立后,以资源共享为出发点,将各成员馆的发展纳入联盟的总体范围内,进行统一规划,协同发展。主要表现在以下几个方面: (1)馆藏建设。首先,各成员馆不要片面追求“大而全”、小而全”,在联盟的统一规划下,避免不必要的重复采购,扩大整个联盟馆藏的覆盖面,减少资金浪费;其次,对于某些价格昂贵的馆藏资源(特 别是电子资源,如具有多媒体功能的电子图书阅读器,不仅价格贵,而且产品升级快,不定型),小馆无力购买,合各成员馆之力共同购买,大馆节约了资金,小馆也获得了无力购买的资源。 (2)员工培训和继续教育。可以由联盟统一规划,多渠道组织员工开展继续教育;并集全联盟的力量,将各成员馆的员工合在一起,按不同专业方向和不同水平层次,有计划,有步骤地进行培训.不断提高员工的素质。 (3)馆舍和其他物质资源的建设。馆舍的新建、改建和扩建,在选址、规模、规划等方面,不仅要和本校的总体规划协调;而且还要和整个大学城图书馆联盟内各成员馆协同发展。除馆舍建设外,其他物质资源的建设,也可纳入联盟的统一规划之内协同发展。 2.4大学城图书馆联盟的独特优势 大学城图书馆联盟与其他的图书馆联盟相比,至少还有如下独特的优势。 (1)各高校图书馆的地理位置相近而且集中。结成联盟后,各高校师生可以更加方便地利用各成员馆的各种文献资源,有利于读者节约时间和费用。 (2)大学城内各高等院校是按整体规划建设的,其目的是为了各校的公共设施和后勤服务形成规模效应。因此,各高校图书馆的方方面面,也会随之形成规模效应,这对大学城图书馆联盟的建立和建设非常有利。 (3)我国大学城本身都是近年来的才兴起的。各高校图书馆的馆舍、各种设施和其他资源,有的刚建成不久的;有的还处在拟建或在建之中。因此大学城图书馆的联盟与其他图书馆的联盟相比,可以更具整体性、计划性和科学性。 (4)各高校图书馆在服务对象、开放时间、服务和管理方式等方面所具有的共性,使联盟更具可操作性。就服务对象而言,都以高校师生为主;就开放时间而言,都有相同的寒假、暑假和作息时间;此外在服务和管理方式也很类似。这是其他图书馆联盟所没有的独特的优势。 3大学城图书馆联盟的途径 大学城图书馆联盟建设的途径,主要包括联盟合同的订立;联盟机构的设置;联盟运行机制的建立等。对此,笔者有以下看法和建议。 3.1联盟的合同应由各高校校长订立 大学城图书馆联盟是通过订立合同创办的,但该合同不能由大学城内各高校图书馆之间订立,因为高校图书馆和公共图书馆不同,不是法人实体,没有民事行为能力,由此订立的合同没有法律效力。所以大学城图书馆联盟的合同应由各高校之间,并由各高校校长(法人代表)或受其委托的人出面依法订立。 同时,只有各高校校长统一思想,更新观念,高度重视,才能保证联盟的有效运行,因为每一个成员馆不仅仅拥有权利,还要承担义务。如每一个成员馆都是各种资源的输出馆;都要在联盟的统一规划下运行;各成员馆之间还要共担一定的风险。 3.2应设立专门的组织机构 大学城图书馆联盟是大学城内各高校的一种横向联系,需要强有力的组织形式才能达到预期效果,所以应当设立专门的组织机构。至于该机构是否法人实体应根据具体情况而定。 如有条件,最好将其办成非赢利性的有限责任公司(法人实体)。董事会由各高校校长组成,当然各高校可以根据自己的具体情况,由校长(法人代表)全权委托分管图书馆的副校长或图书馆馆长加人董事会。董事会下设执行机构,由该执行机构具体操作,并对董事会负责。须注意,该执行机构宜小不宜大,我国著名的图书馆联盟——中国高等教育文献保障系统(简称CALLS)的专职人员也只有9名。大学城图书馆联盟机构的专职人员应由各种专业人员担任,尤其是首席执行官,应由专业经理人担任。 其实,设立非法人实体的专门机构也不错。当然,有时会不大方便,如每一次集团采购合同的订立,都要由各校盖章签字。 3.3应建立行之有效的运行机制 要使大学城图书馆联盟获得预期的效果,还应建立一整套行之有效的运行机制。首先是制度,要制定切实可行的管理制度,按制度办事,联盟才能有效的运行;其次是流程,特别是要制定各种科学的操作规程,并要严格执行。严格按规程操作很重要,CALLS联机编目,约有90%的重复记录是由于人为原因造成的。第三是标准化,由联盟组织各方面的力量制定统一的标准,或选用同一标准,以供联盟和各成员馆共同执行。 科研成果论文:论高职院校开展科研成果评价的意义 摘要 科研成果评价是科研管理的重要环节,高职院校教师科研成果评价有效性如何,是充分发挥评价导向作用和激励作用的关键。通过创新科研管理的手段与方法,构建导向机制的评价体系,净化当前浮澡的学术风气,营造和谐的科研环境。通过建立产学研合作教育体系,加强成果的推广应用,来提高社会形象,服务经济建设,增强高职院校科研竞争力。 关键词 高职院校;科研成果;评价意义 高职院校应通过科学研究、技术开发、科技成果转化来服务于社会经济,促进地方经济发展。高职学院科研工作由其办学定位及层次所决定,其成果评价不能照搬普通高校的做法。现在一些高职院校无论是在院级课题还是省级立项课题的研究中,应用型的课题大多是以论文的形式结题,有些虽说能做出“样品”或“模型”,但社会是否需要?有无开发应用前景?能否产生社会效益和经济效益?急需建立一套完善的成果评价体系,不然投入巨额资金的研究课题,最终只能发表几篇档次并不高的论文或只能做出仅能成为教学模具的“成果”,那“产学研”功能就无法实现。因此,迫切需要在高职院校构建教师科研成果评价体系。 1 创新评价体系,形成导向机制 美国教育家斯塔费尔比姆认为:“评价最重要的意图不是为了证明,而是为了改进。”开展科研成果评价是为了更好地引导广大教师开展科学研究,并从中发现问题、找出不足,以不断获得完善和发展。科学合理的科研成果评价体系,对整合高职院校的科研资源、促进科研发展有着巨大的推动力,从而使高职院校整体科研实力得到提升。 建立教师科研成果评价指标体系是科研目标的具体化。从某种意义上说,构建以质量为核心的科研成果评价体系,对高职院校科学研究工作健康有序地开展起着积极地推动与导向作用。一方面使全体教师明白质量要求与标准,另一方面通过依据评价指标制定相应的考核标准和激励政策,使教师知道应朝什么方向努力,从而引导教师的科研行为,形成目标导向作用。高职学院应根据自身的办学定位及科研定位,来决定各专业、学科和应用技术的推广应用项目的研究,各专业的教师应明确自己的研究方向,对非专业范畴内的非学术性论文不能计算科研业绩,以防止不讲质量的急功近利倾向, 避免制造过多的学术泡沫,节约有限的科研经费。 2 净化学术风气,营造和谐环境 国家科学技术部、教育部等联合下发的《关于改进科学技术评价工作的决定》中指出:“科学技术评价应该有利于营造宽松的创新环境,激励科技工作者勇于从事原始性创新研究。”在高职院校开展科研成果评价,应当看其在本研究领域的实际创新和贡献,而不应简单地看其发表的论文数量;应看其在“产学研”中的社会效益和经济效益,而不是只看他的文字材料;应看其所在系部科研团队的整体协作能力,而不是看一两个人的“单打独斗”。 客观的科研评价指标是一堆量化了的规章,特别是在学术论文、科研成果、科研项目、科研奖励、发明专利等等都能建立数学模型来量化,它在约束与规范个体或集体科研工作任务的同时,还能够提供一种无人为因素或较少人为因素干扰的客观标准,为教师的职称评定、科研能手评定、专业带头人等荣誉的评定提供较为客观的依据。量化了的评价指标体系,其考核的核心是质量与实绩,关键是公平竞争,这种公平的考核能保证优秀的年轻教师有机会进入专业带头人、青年骨干教师队伍,使广大的青年教师感到有盼头、有劲头、有奔头,有利于引进和留住人才,有利于教师队伍特别是年轻骨干教师的稳定,更有利于那些热爱研究的人员可专心搞科研。 3 合理考核教师,构建激励机制 马克思对动力源泉最精辟的概括:“人们奋斗所争取的一切都同他的利益有关,每一个具体的现实的人,都有其自身的需要,并且总是在为满足需要而坚持不懈地努力。”华中师大张燮教授指出:“人的工作动力包括三个方面:内在动力、外界压力和目标吸引力。”科研奖励政策的实施主要是依靠科研评价指标体系的设立。目前,存在着急功近利、学术浮躁、甚至学术腐败,这些归根到底都是学术奖励制度与科研评价体系存在严重缺陷或弊端所造成。事实上,客观科学的科研评价指标体系,直接影响到教师的科研热情和发明创造潜能的激发,不仅能够吸引人才,更能够稳定人才,能够激发人才潜能高水平的发挥。反之,在科研成果数量大幅提升的同时,会出现科研水平滑坡、科研道德有所沦丧的情况。 高职院校教师承担着教学、科研双重任务,进行科研业绩评价,必须考虑学校定位和教师实际,科学、合理地处理好教学与科研的关系,使教学工作业绩和科研工作业绩可以相互比较和换算。避免采用同一标准评价所有科研工作的“一刀切”式的方法,达到质量和数量相统一、教学和科研相统一,真实地反映出教师的科研业绩。科研量化考核的结果与教师的职称评聘、岗位津贴、奖励惩处等紧密挂钩,通过量化考核,人人都知道自己的优势和差距,明确今后努力奋斗的方向。通过科研业绩评价,教师的阶段性科研劳动业绩得到认定,同时按照考评结果实施奖惩措施,能激励科技人员更加努力工作。 4 完善管理制度,实现规范管理 教育部社科委委员、山东大学教授曾繁仁指出:“学术评价体系的建立是学术管理工作走向科学化与正规化的标志之一。事实证明,一种科学的评价体系的建立必将对学者和学术工作产生极大的激励作用,对于学术的发展与创新产生重要的推动作用。”高校科研管理是一个复杂的系统工程,同时又是一个动态的过程,具有较大的灵活性。经过相关调查,目前在高职院校对教师科研成果质量进行评价的管理制度很少见,通过研究探索以质量考核为主体的绩效评价体系,能够使科研管理部门明确学院科研业绩的状态,有利于科技资源的利用率和功能发挥,同时也为科研决策提供依据,使科研管理从粗放型的成果统计管理向规范的科研绩效化管理转变。同时,对从事自然科学与哲学社会科学的成果实行不同的考核办法,使科研业绩考评更符合科学研究的规律。 5 提高社会形象,服务经济建设 湖南省委书记张春贤指出:“支持高校和科研院所建立技术转移中心,把应用研究放到重要位置,主动参与创新项目,加强与企业合作。要创新产学研结合模式,提升产学研结合层次和水平,积极构建网络化产学研结合体系,为企业提供更为有力的系统支持。”工学结合、校企合作是高职教育健康发展的成功经验,是今后加强内涵建设的核心内容。高职院校应通过开展“产学研”合作教育改革实践,积极参与企业技术服务活动,为企业解决生产第一线常出现的技术问题,这样既锻炼了教师队伍,提高了教师和学生的动手操作能力,又能更新了教学内容,使教学与生产紧密结合,将课堂搬到了社会。科研课题研究要与行业企业紧密结合起来,将“产学研”的一系列科研成果向公众媒体展示,向社会展现高职院校的科研实力,突出应用型研究和技术开发型研究这个重点,面向生产实践第一线,注重从社会中最热门、最需要的技术、工艺中找项目,使科研来源于地方、服务于地方、受益于地方,成为地方科技创新的助推基地。通过提升高职院校的科研实力,来改变社会、家长、学生、用人单位对高职院校的看法,最终达到提高高职院校的社会声誉与地位之目的。
医学虚拟仪器技术分析:虚拟仪器技术在医学影像实验课程中的应用及研究 摘要: 在科学技术的不断发展的情况下,逐渐兴起的虚拟仪器技术在我国教育体系中的地位越来越高。本文探讨了该技术在医学影像实验教学中的应用,构建了一个仿真的医学影像技术实验环境,采取人机交互方式实施实验,具有创新性、交互性、智能性、仿真性、开放性和可扩展性等优点。在增强影像技术实验教学效果、提高学生学习兴趣、培养学生操作技能和思维能力等方面取得显著效果。 关键词: 虚拟仪器技术;医学影像技术;课程评价;虚拟实验 1 概述 随着现代医学实验课程的不断发展,传统的医学仪器实验由于场地、维护费用等现实条件的限制,大部分医学院校的实验教学资源都比较匮乏,使得医学实验教学不得不寻求更新的更符合时代要求的实验手段。虚拟仪器技术即在计算机技术、数据库技术与网络技术等支撑下,架构支持真实实验环境的虚拟实验平台。虚拟实验平台形成了一个虚拟环境,在这种环境中进行操作、控制、分析、观察和实验,同时控制真实的实验环境。这一技术有许多的优点,如交互性很灵活、对硬件资源要求不复杂,更简易,因此在实验教学中广泛应用,成为解决可视化知识学习的又一重要媒体技术。而信息技术与学科整合,正是立足于时代的高度。虚拟仪器技术与课程整合,与传统的教学模式不同,在丰富学科知识、优化学生认知、优化课堂教学结构等方面影响比较大。 近年来,在医学类高职院校实验实践教学中,非常强调学生的实际操作和动手能力,所以基于虚拟仪器的实验教学更突出了其优势,因而该技术在医学高职院校的实验教学中得到了进一步发展和完善。 2 医学影像技术传统教学的缺陷 板书教学是医学影像传统教学模式,学生在实验室动手操作实验。医学影像实验教学在学生获取专业知识时具有极大的重要性。它在使学生深入理解理论知识、形成职业岗位能力等方面起到许多积极的作用。传统的实验教学并不完善,还有不少的不足。由于大型影像设备昂贵,验耗材较多,综合性实验和开放性实验无法或很少实现。实验资源有限,不能做到人手一机,分组过大,难以反复训练,造成实验教学难以达到预期效果,严重阻碍了学生能动性和实践能力的培养。 3 医学影像虚拟实验的设计和优势 医学影像技术专业要求学生能够操作大型的影像设备,如CT、MRI等,这些设备价格昂贵,体积庞大,操作使用复杂,需要学生长时间练习操作。一般院校很难满足这些大型设备的教学使用需要,而虚拟仪器技术可以解决和克服这一难题。我们学院和徐州医学院合作,利用计算机仿真、数据库、图像处理、虚拟实现和三维重建等编程技术对现有的影像设备实验教学进行改革,开发了系列化大型医学影像设备CT、MRI、PET-CT仿真操作训练系统。仿真当今主流CT、MRI、PET-CT扫描工作站的常规操作,不需要设备主机,形成相应的仿真工作站,模仿真实CT、MRI、PET-CT扫描工作站的操作流程;从而实现不需要投入大型设备,就能做到学生人手一机进行操作训练,满足学生学习和掌握大型医疗设备扫描操作基本技术的需求。 3.1 虚拟实验的设计理念 在现代信息技术的协助下,将其与传统教学手段结合起来,创建一个模拟的、开放的学习环境,逐步添加新的学习内容。让学生能够自主开放地学习影像技术,可自由选择实验内容,反复操作演练,将个性化学习体现的淋漓尽致。医学影像虚拟实验在解决难以反复训练的困难中发挥了重要的作用。 3.2 虚拟实验的设计思路 利用计算机技术、数据库、图像处理、虚拟现实和三维重建技术,采用Dreamweaver、Flash、.asp, SQL Server完成影像设备医工综合学习网站的设计,形成大型医疗设备仿真训练系统。如仿真CT扫描工作站的常规操作,做到全真模拟当今主流CT扫描工作站的工作流程,定位图像的扫描采用动态出现的方式,与真实CT模式相似,扫描图像与CT机扫描出现方式一样,使用户如同使用真实CT。同时具有强大的图像显示与处理的功能,图像源于CT,界面设计采用与真实CT界面同样的方式,使用户身临其境,在真实CT与本系统之间转换变化感觉不大。 医学虚拟仪器技术分析:医学超声诊断虚拟仪器的探索与开发 摘 要:超声诊断虚拟仪器在设计原理中不断应用了多普勒相干波的测试原理,而且在标配程序中还采用了C++语言的编程代码以及较高配置的硬件设备,使其能够实现远端控制技术以及动态测试分析数据读取的过程。这种技术的发开以及应用在今后医学界有着广泛的应用,对病人的数据信息的读取更加准确。 关键词:超声诊断;多普勒;血液测试;C++语言;远端控制 前言 根据当前的虚拟仪器的测定标准,主要采用超声波回波反射的原理进行数据的读取、信息的采集。其中这种仪器的设定标准是根据电子仪器以及微型计算机的复合应用共同完成的,并且在相关硬件和软件的驱动下仪器的运行才能发挥出原本的功能,使其能够在有效时间内读取信息的有效值。在运行电路数据读取过程中主要完成A/D之间数据的转换,其中在终端设备处完成的是模拟信息的读取然后在传输设备中完成模拟信息向数字信号转化的过程。 1 虚拟仪器系统的相关配置 1.1 软件系统的设定标准 虚拟仪器在软件程序设定标准程序中主要采用了C++的编程模式,使得能有正确读取各种编程语言的操作程序。其中软件系统设定的原始代码如下所示,这种代码的编辑程序,不但能够读取数据在信息采集过程中传输的信令代码,而且还对传输设备中相关数据信息的处理以及分析过程都可以进行细致的分化,使得以不同子列的形式输出至交换设备。在软件运行过程中会根据编程语言代码设定的逻辑结构进行数据运算及数据分析,并且还会根据C++语言设定的交叉性信息的读取进行对上层信息的再次进行分析,使之完成上层信息与下层信息的一致性。其次该编程兼容性较强,打破了传统设备制造厂商专用的循环程序,使得对各种系统都能得到应用,并且读取的有效值失真现象发生的可能性小,确保数据信息的有效性,其次在编辑代码中还融合了检错系统查询能力,在运行过程中出现意外性故障,该程序会自动运行其纠错代码指令,分析其错误报告。 1.2 硬件设备的配置标准 在硬件配置过程中主要考虑数据信息的容量以及输入和输出信息的显示问题,其中在硬件配置过程中加大了对信道传输的容量,使之完成信息的扩增功能。其中在压缩空间上采用了频分和时分共同压缩的模式,使其压缩速度快且信息有效性能高。分为频分压缩和时分压缩,根据传输信息源中频率的不同进行信息代码之间的压缩;其次是时分压缩是根据传输数据信息代码中时隙间的间隔进行有效性的压缩,使之完成有效信息的交换功能。这种双模式结合的形式,能够有效性压缩信息量,增大其传输信道的容量。 不会因信息数据量大造成存储空间小,运转效率达不到预先设定的标准,使其读取信息片面性的丢失现象减少,其次处理器的运行速度每秒能达20万次,传统的处理器的处理数据运算的速度只能达到几万次,使得不能有效性的处理数据之间的运算程序,造成数据逻辑性的差错,使之这种处理运算的速度能够在短时间内完成数据信息交换功能。在信息读取分辨程度上进行了改进分析,显示器的分辨率能够显示出数据处理程度的操作过程,使其能够分析仪器测量的标准动态。 2 虚拟仪器在医学界中的应用 虚拟仪器在实际原理分析应用中主要采用了脉冲回波扫描的动态测试分析以及多普勒相干波的检测。其中在脉冲回波扫描中主要适用于当前的B超的使用,对人体的肝脏结构以及其他器官扫描其空间断面图形。在脉冲回波扫描过程中主要是超声波回波检测的动态分析,其中在数据分析过程中采用了C++设定的编辑程序,使得能够有效的读取人体各个部位相关信息的分析情况。以此检测人体部位是否有病变可能的发生,假设仪器在动态分析过程中分析某部位可能有病变的可能,这种分析的扫描程序会经过软件设备的处理程序进行综合分析,然后再根据编辑代码中的操作命令进行环回综合评定,最后将读取的信息结果显示在显示屏幕上。 其次便是在血液测量中的分析检测,利用多普勒超声波的测试分析原理。其中仪器的感应探头便是发出超声波的感应光源,在人体血液检测过程中,感应探头发出的超声波根据反馈的动态信息进行标准测定,主要是利用不同反馈的波长进行血液中各成分的测量。然后将这种动态分析的标准结果显示出来,最终完成其动态信息评定的标准,在超声检测回波过程中,仪器根据标准人体血液中各组成部分的结构设定光波的波长,然后进行人体内部有效信息的扫描,最终完成数据读取的过程。 3结束语 随着现代信息技术的不断发展,虚拟仪器在技术改进中有了较大的改进,其中在软件和硬件设备中都做出了相应的规划调整。使之能够满足信息评定标准的结果,这种动态测试分析程序的设定,使之确保数据信息的有效性。 作者简介:郑旋(1985,10,16-),女,江西(吉安峡江县),硕士研究生,研究方向:计算机技术。 医学虚拟仪器技术分析:基于虚拟仪器的医学模拟人在临床实验中的应用 摘 要:基于虚拟仪器的医学模拟人仿真系统可以根据用户需求进行模拟病例的诊断,通过模拟大型医学影像设备MRI、CT的临床实践,不仅能为学生提供生动、逼真的实践环境,让学生达到身临其境的效果,而且还可以用虚拟设备和模型替代价格昂贵的实验设备和材料。建构了一个基于虚拟仪器的医学模拟人仿真操作系统,并在相应的临床实验课程中进行了应用。 关键词:虚拟仪器 模拟人 临床实验 目前,在我国临床医学教育中,普遍存在以下几个问题:第一,医学教育对临床实践技能的基本要求,强调能及时、有效地诊断和处理病人。但是,临床实践技能的培养一直是医学教育过程中的薄弱环节;第二,传统的临床实践教学多是通过观察或是重复老师、高年资医生的操作来进行,学习者只能学习到接触过的病例,而对于无法接触到的病例只能通过书本教材去想象。第三,医学临床实验一般使用活体动物较为普遍,但是,随着近年来学生人数大幅增加,学生实际临床实验无法得到保证。 医学模拟人作为一种新的临床实践手段,基本上可以解决以上难题。 基于虚拟仪器的医学模拟人是计算机科学、信息科学和医学相结合的系统。通过云计算数据库技术在医院、学校、教室以及实验室之间建立一个可共享的病例数据库,在客户端实现医学教学、研究和实验的目的。 中国正式开始对模拟可视人的研究,是2001年在北京香山会议上提出的,很快被列入国家“863”启动项目――“数字化模拟人若干关键技术的研究”。由于可视人体研究在与人体形态结构有关的众多研究领域具有重要的理论意义及广阔的应用前景,国内不少学者一直关注着这一研究领域的进展,并利用美国的VHP 数据集进行了卓有成效的研究。如清华大学利用VHP数据集,在基于模拟人体的计算机医学研究方面, 对人体多个器官的结构与功能进行了可视化显示;中国科学院自动化研究所构建了开放的虚拟人体试验平台, 对于数据压缩、图像分割、配准与融合、三维重建与绘制等算法进行了研究。 1 基于虚拟仪器的医学模拟人的构建 在构建基于虚拟仪器的医学模拟人仿真操作系统的过程中,具体完成了如下工作:(1)参照国内主流医学影像设备的操作界面来确定系统的功能和模式,根据相关原理、成像参数、各参数之间的关系及参数的选择对影像质量、显示效果的影响,确定系统的具体功能。(2)根据主流设备的共性,采用模块化设计来确定仿真系统的整体框架,通过编写软件流程图,绘制结构方框图,以达到最优化的仿真效果。(3)确定人体各成像部位图片与软件操作界面及各成像参数之间的对应关系。(4)建立仿真操作系统的影像图片数据库,确定人体各部位影像图片的格式、适用范围、质量要求等。重点研究了图像显示、数据调用、运行速度、仿真效果等要素。 技术要求:确定了模拟软件平台的主界面与从属扫描界面之间的功能链接,数据的调用、显示、保存。探索软件操作过程中与理论知识的结合点或切入点,让学生在牢固掌握论知识的基础上,正确完成各N选项和各项参数的设定,并能顺利保存扫描协议,启动仿真扫描进程;功能模块的选项及参数的设定在符合临床实际的同时,依照常规扫描限定参数的选取范围。并且,各选项和参数之间按照实际情况进行准确的互动和链接。其模拟仿真操作界面如图1所示。 该模拟仿真系统建立后,不仅能为学生提供生动、逼真的实践环境,让学生达到身临其境的效果,而且还可以用虚拟设备和模型替代价格昂贵的实验设备和材料,把具体的实验操作转化为使用鼠标、键盘等对模型的交互操作,可有效降低实验的成本和风险。 2 基于虚拟仪器的医学模拟人在临床实验中的应用 自2013年以来,该校对原来的课程体系进行了优化重组,增加了开设的《医学影像原理与技术》实验课程的学时,在以培养学生的创新精神和实践能力为核心的素质教育方面进行了有益的探索和实践,取得了令人满意的效果。从技术角度提出了《医学影像原理与设备》实践教学中虚拟现实技术选择的应用方案,引进设计了系列化大型医学影像设备CT、MRI、超声等仿真操作训练系统,使得实验环境条件得到很大改善。 经过2年临床实践教学应用,该模拟仿真系统获得师生的肯定。在虚拟仪器的配套仿真软件基础上,实现了临床理论与临床实践教学的有效衔接与互补,拓展了临床实践教学的深度和广度、提高了学生进行仿真实验的实效,同时也尽可能地减少了实验成本和避免了对患者的侵扰。教师在课堂进行理论教学时,利用专业的模拟仿真平台,采用多媒体技术,构建了具有高度真实感、直观性和精确性模拟仿真实验平台,实现了临床理论教学与临床实践教学的有益补充和创新。基于虚拟仪器的模拟人仿真平台除了在模拟MRI、CT大型设备的界面、功能、操作过程上具有高仿真度外,系统还具有参数设定范围限制、必选项规定、智能纠错、自动判断并提示参数及选项错误等特点。在临床实验、实训的同时促进对理论知识的理解和掌握。 该文利用赣南医学院医学影像技术专业和生物医学工程专业的样本数据,分析了基于虚拟仪器的医学模拟人仿真软件在《医学影像原理与设备》临床实验教学的应用效果。结果表明,模拟仿真软件在《医学影像原理与设备》临床实验课的使用效果受到学生计算机操作技能、软件的仿真度、实验教学与理论教学是否能相互配合、学生的学习兴趣以及实验室的设备情况等多种因素的影响。为了能够更好地发挥模拟仿真系统在《医学影像原理与设备》临床实践的效果,针对调查中的问题提出如下建议。 第一,将临床实验和理论同等重视,科学合理地安排临床实验教学课程。赣南医学院医学影像技术专业和生物医学工程专业模拟软件的使用多是设置在课程的实验部分,而未单独设课。通过扩充该专业实验课的学时或单独设置实验课程,更能激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的主动性和积极性。 第二,任课教师应使学生重视临床实验,认识到通过模拟临床实践教学的训练能够有效地提升学生动手能力和创新能力,对学生今后实际工作也有所裨益。 第三,可以尝试校企联合开发模拟软件,来提高操作系统的仿真度。通过学校与软件公司携手开发,一方面,企业具有的软件设计和程序设计的专业性可以保证仿真软件平台的专业性;另一方面,学校任课教师能够更准确地表述模拟仿真软件的功能需求,从而使得理论课程与临床实践相匹配,从而保证了临床实践中教师与学生的需求。 第四,加强该学科实验室的规划和建设。实验室的建设应根据学科的办学规模、专业设置以及教学和科研的需求,对实验室的功能和预期效果进行准确定位和分析,让仅有的资源效益最大化。
医学图像处理论文:远程高精度医学图像处理技术浅论 摘要:远程高精度医学图像处理技术是指满足医学质量及其要求,包含医学完整信息的高质量、高清晰、高精确的医学图像处理技术。它包括医学影像的采集、图像缝合、图像压缩、图像存储、图像传输及其图像的复原再现的过程。 关键词:远程医疗;高精度;医学图像;处理技术 一、远程高精度医学图像处理技术的概念以及特点 (一)远程高精度医学图像处理技术的概念 远程高精度医学图像处理技术是指满足医学质量及其要求,包含医学完整信息的高质量、高清晰、高精确的医学图像处理技术。它包括医学影像的采集、图像缝合、图像压缩、图像存储、图像传输及其图像的复原再现的过程。 (二)远程高精度医学图像处理技术的特点 通过国家构建的交互式计算机系统实现医学图像的静动态解析及其多点交互,完成了病理图像的无缝拼接,完善了医疗卫生事业的信息化、数字化的进程,无疑是中国科学技术的一大进步! 远程高精度医学图像处理技术运用计算机、通讯、 医学设备和现代技术,通过图像、数字数据信号、符号等将病人的病历资料远距离输送和传输,实现了医学专家和医生、病人之间在不同地方直接的交流和诊治。 二、国内外远程高精度医学图像处理技术的内容及方法 远程高精度医学图像处理技术与其他图像处理技术(传统高清视频会议系统)的区别和联系视频会议系统技术和高清视频会议系统(NETMEETING),一般的卫星传输,音视频压缩技术。 远程高精度医学图像处理技术的几个重要发展历程,远程高精度医学图像处理技术的技术实现及其高端设备全自动数字病理切片扫描仪的运用。 三、全自动数字病理切片扫描仪的应用 (一)全自动数字病理切片扫描仪的技术特点 远程高精度医学图像处理技术与其他图像处理技术的区别和联系:视频会议系统技术和高清视频会议系统一般的卫星传输。远程高精度多路医学动态解析转移及多点交互系统、远程静态医学图像交互式讨论系统、远程病理无缝缝合拼接及诊断数字技术系统病理工作站、远程手术指导系统、远程查房系统及其电子医院数码技术系统、远程高精度皮肤检查系统、体征检查内镜系统、远程医学影像阅片及讨论系统、及其远程培训及其教育系统。 实际上远程高精度医学图像的获得虚拟病理切片是利用电脑控制显微设备或者CCD镜头的上下运动,一张一张的通过面扫描自动采集放大后的图像,这种信号是计算机能够识别处理的数字信号,较以前的线扫描有了很大的提高,然后通过储存自动缝合拼结成一张信息完整的数字病理图片通过光纤发到服务器上或者其他计算机中,通过图象处理软件可以对图象进行编辑处理,这种能够虚拟观察的计算机可以被认为是虚拟显微镜,一个很大的图像通过软件的处理,可以压缩以后传到世界任何一个地方。 总体来说,数字病理切片技术应用显微图像数字化目前世界上和国内的应用上还停滞在局部图象扫描的数字化的水平上,就是通过显微镜或者摄象机或者数码相机中的CCD采集很多张或者上百张用来诊断病情或者做出分析并且复原出病理图象的照片,远程诊断和进行专家讨论,为专家提供了非常有用而真切的医学图像信息,使专家能够很快地浏览图片上的医学信息,非常方便而准确,节省了大量时间和资源,方便了医生和患者,它的推广给现代医学带来了观念性的技术变革。 (二)全自动数字病理切片扫描仪的应用实例分析 数字病理切片可以进行远程会诊和远程诊断病情,医院可以制作数字病理虚拟切片和一些病理资料通过软件进行查看和浏览,分析和判断并且得出病情的判断,医院可以收集病人会诊的病历资料进行局部的切片扫描,随意进行放大和压缩的进行观察也可以上传到服务器上,提供给大家查阅,对大病技术特别是肿瘤的病变有了很好的效果,也可以实现资源共享,完全达到病理资料的电子化、数字化、技术化。 四、高精度医学图像数字处理技术的发展展望 南非项目,西部为民工程,云南县县通工程,南方医院工程,协和医院,中山医院,瑞京医院的运用情况,印度运用情况,ATA年会及其科技部国际培训班情况,人类的安康,天下的福址,解决了人民的看病难看病贵,医疗资源分布的严重不均。天正在使用的绝大多数远程医疗系统采用了两种不同技术类型。一种叫做存储和传输,用于将数字图像从一个地方传到另一个地方。数字图像在原始拍摄处传输到另一个地方,这是一种非实时的典型应用。美国未来学家阿尔文托夫功多年以前曾经预言:“未来医疗活动中,医生将面对计算机,根据屏幕显示的从远方传来的病人的各种信息对病人进行诊断和治疗,”这种局面己经到来。 医学图像处理论文:“专题式”教学在医学图像处理课程中的应用 [摘要]目的: 探讨“专题式”教学在医学图像处理课程中的应用。方法∶ 对本教研室承担的《医学图像处理》课程进行授课方法改革,形成科学的培养方案,并对教师授课情况进行综合评价,对学生学习效果根据“形成式”考核方案,进行科学评价。结果∶ 通过对教师授课及学生考核评价改革后,极大的激发了学生学习的积极性,同时形成了科学的培养计划,学生反映良好,教师的授课满意度达到98%以上,学生学习效果较往届有明显提高,成绩优秀率在89%以上,同时学生真正接触到临床医学图像后处理环节。结论∶ “专题式”教学模式下不仅提高了授课的灵活程度,更有利于培养学生的学习能力,较好地体现了医学图像处理课程的教学目标和教学要求。 关键词 : 医学图像处理; 专题式教学; 评价 “专题式”教学模式目前已经广泛的应用于大学课堂教学中,这种教学模式主要指的是教师选取并紧紧围绕教学目标,以学科体系和课程教学大纲指导内容,把各知识点按教学任务分解为多个教学专题, 以专题的模式取代传统教材授课顺序,并辅以相应的教学方法和手段,通过对各专题的讲解,使学生掌握每个专题内容,从而完成教学任务[1]。本文主要探讨专题式教学模式在我院医学图像处理课程中的应用。 1数字图像处理专题教学模式的目标 “专题式”教学模式以学科体系和课程的教学大纲为指导,不受时间、地点和教材章节的限制。[2-3]医学图像处理专题教学模式,既要体现专题式教学的优点,即教学重点突出、信息量大、针对性强,讲述内容深刻,在授课过程中教师可以根据教学大纲的基本要求, 结合本学科研究的热点和重要成果,科学合理设置课堂授课内容,通过对各个相对独立内容进行深入探讨和学习,增强医学图像处理课的针对性和实效性,同时要求紧密结合计算机软件设计基础,充分调动学生学习的积极性,培养学生利用该技术进行大胆创新应用的能力,同时结合医院大影像科工作实际,了解最新图像后处理工作技术,并对各技术以专题的形式向同学们介绍。 2 “专题式”教学模式的前提要求 在“专题式”教学实施之前,首先要求教师转变教育思想、更新教育观念,并且要求渗透于教学工作的各个方面,贯穿于教学改革的全过程。随着临床医学影像技术的飞速发展,在容积扫描数据基础上,可以实现多种成像方式,所以要求教师能够认识到临床医学图像后处理工作的重要性,改革教育思路及观念,同时还要学习医学知识, 学习由计算机学和医学交叉所形成新学科,同时密切联系医学影像专业的教学目标和要求,掌握医学图像处理技术的新思路、新技术和新方法在临床工作中的应用, 拓宽知识面,了解前沿动态[4]。 3专题式教学模式的实施内容 3.1 教学实施专题化 充分利用我院网络实验室的教学资源,完成教学分组,3-5人一小组。将医学图像处理课程内容分为若干教学研讨单元,在每个教学专题授课前,教师讲解本专题的基础知识和原理并简单介绍各种图像处理算法实现的关键环节,同时要求每个有各自的学习及研讨任务,再次上课时,各组分别将负责的专题范围及应用领域进行汇集和整理,并对其内容进行阐述, 其他组员进行补充说明,外组同学可以提问题[5],由小组负责人进行解答,教师给予完善。 3.2 充分利用网络教学资源,加强网络实训 教师在某些专题提供专题分组讨论后,需要在计算机上强化处理,通过选用 MATLAB软件作为实验教学软件,针对专题特点设置相应的实验,例如,教师事先准备好在临床中采集的X线(包括CR、DR)、CT、MRI等图像,让学生直接对这些图像进行处理和改善,从而达到预期的视觉效果。再有,采集256CT容积重建扫描数据,让各小组在各角度,各断层对影像进行三维及各断层重建实训,培养学生实践动手能力。 3.3 增强“专题式”教学的评价效果 医学图像处理课教学效果要在教师和学生之间双向进行效果评价,要看学生是否能够真正掌握理论学习效果。充分根据医学图像处理的课程特点,采用多向性、多角度评价手段,增加师生之间的双向评价,教师评价学生,学生也评价教师,教研室之间还进行互评,同时邀请院内教学督导团队进行督导打分,最后根据学生评价、教研室教师评价、院内督导评价情况,最终确定教师的教学方法的可行性,并对各专题设置进行讨论,形成围绕教学大纲的专题设置,同时激励教师不断进行教学研究,用更新、更好的方法提高教学效果[6]。 传统的学生考核评价模式,效果单一,不能体现多元化的评价效果,针对专题式教学模式,我们主要运用自主式命题,并根据“形成式”考核方案,科学设置考核方案,其中笔试成绩占50%,实验报告成绩占20%,增设实验操作考核,根据各组间的操作情况进行综合评分,同时注重平时考核,根据学生搜集资料、课堂发言和作业的完成情况综合进行评价给分。 通过对教师授课及学生考核评价改革后,极大的激发了学生学习的积极性,同时形成了科学的培养计划,学生反映良好,教师的授课满意度达到98%以上,学生学习效果较往届有明显提高,成绩优秀率在89%以上,同时学生真正接触到临床医学图像后处理环节,有利于提高学生的专业学习效果。“专题式”教学模式下不仅提高了授课的灵活程度,更有利于培养学生的学习能力,较好地体现了医学图像处理课程的教学目标和教学要求。 医学图像处理论文:图像处理技术在医学领域中的应用及发展 摘要:介绍了图像处理技术在医学领域的发展,阐释了图像分割、图像融合和图像重建技术在医学领域的发展。提出了图像处理技术发展所面临的相关问题及其发展方向。 关键词:图像处理技术 图像分割 图像融合 图像重建 图像处理技术是20世纪60年展起来的一门新兴学科。近几十年来,由于大规模集成电路和计算机科学技术的迅猛发展,离散数学理论的创立和完善,以及军事、医学和工业等方面需求的不断增长,图像处理的理论和方法的更加完善,已经在宇宙探测、遥感、生物医学、工农业生产、军事、公安、办公自动化、视频和多媒体系统等领域得到了广泛的应用,成为计算机科学、信息科学、生物学、医学等学科研究的热点。 图像处理在医学界的应用非常广泛,无论是病理研究还是临床诊断都大量采用图像处理技术。它因直观、无创伤、方便安全等优点而受到人们青睐。图像处理首先应用于细胞分类、染色体分类和放射图像分析等,20世纪70年代图像处理在医学上的应用有了重大突破,1972年X射线断层扫描CT得到实用:1977年白血球自动分类仪问世:1980实现了CT的立体重建。随着科学技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学图像的信息处理,医学图像在临床诊断、教学科研等方面有重要的作用。目前的医学图像主要包括CT(计算机断层扫描)图像、MRI(核磁共振)图像、B超扫描图像、数字X光机图像、X射线透视图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像等。但由于医学成像设备的成像机理、获取条件和显示设备等因素的限制,使得人眼对某些图像很难直接做出准确的判断。计算机技术的应用可以改变这种状况,通过图像变换和增强技术来改善图像的清晰度,突出重点内容,抑制次要内容,来适应人眼的观察和机器的自动分析,这无疑大大提高了医生临床诊断的准确性和正确性。 一、图像处理技术及其在医学领域的应用 (一)图像分割 图像分割就是把图像中具有特殊涵义的不同区域分开来,这些区域使互不相交的每一个区域都满足特定区域的一致性。它是图像处理与图像分析中的一个经典问题。比如基于三维可视化系统结合fast marching算法和watershed变换的医学图像分割方法,能得到快速、准确的分割结果。图像分割同时又是进行三维重建的基础,分割的效果直接影响到三维重建后模型的精确性,分割可以帮助医生将感兴趣的物体(病变组织等)提取出来,帮助医生能够对病变组织进行定性及定量的分析,进而提高医生诊断的准确性和科学性。由于解决和分割有关的基本问题是特定领域中图像分析实用化的关键一步,因此,将各种方法融合在一起并使用知识来提高处理的可靠性和有效性是图像分割的研究热点。 (二)图像融合 图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性。对多幅图像问的互补信息的处理来提高图像的清晰度。利用可视化软件对多种模态的图像进行图像融合,可以准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状和它与周围生物组织之间的空间关系,从而及时高效地诊断疾病。目前的图像融合技术可以分为两类:一类是以图像像素为基础的融合方法:另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像特征为基础的融合方法原理上不够直观且算法复杂,但是实现效果较好。在图像融合技术研究中,不断有新的方法出现,其中小波变换、基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展,三维图像融合技术的研究也越来越受到重视。 (三)图像重建 图像重建是从数据到图像的处理,即输入的是某种数据,而经过处理后得到的结果也是图像。CT是图像重建处理的典型应用实例。目前,图像重建与计算机图形学相结合,把多个二维图像合成为三维图像,并加以光照模型和各种渲染技术,能生成各种具有强烈真实感的图像。 二、图像处理技术在医学领域未来发展方向 当前,医学图像处理面临的主要任务是研究新的处理方法,构造新的处理系统。未来发展方向大致可归纳为以下几点: (一)图像处理技术的发展将围绕研制高清晰度医学显示设备、更先进的医学成像设备,向着高速、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准化方向发展。 (二)图像、图形相结合,朝着三维成像或多维成像的方向发展。 (三)新理论与新算法研究。在图像处理领域近年来引入了一些新的理论并提出了一些新的算法,如小波分析(Wavelet)、分形几何(Fraclall、形态学(Morphology)、遗传算法(Genetic A190rithms,GA)、人工神经网络(Artificial Neural Net- works)等。这些理论及建立在其上的算法,将会成为今后图像处理理论与技术的研究热点。 图像处理技术经过初创期、发展期、普及期及广泛应用几个阶段,如今已是医学人士竞相研究并在医学领域广泛应用的一门科学。随着科学技术的进步以及医学界需求的不断增长,图像处理科学无论是在理论上还是实践上,将会取得更大的发展。 医学图像处理论文:医学X射线图像处理算法初探 【摘 要】针对DR图像的特点,主要论述了应用灰色系统理论进行图像分割的算法。通过计算各像素点与初始聚类中心的灰色关联度,将像素点进行归类。然后,进行迭代运算,更新聚类中心,使得灰色关联度总和最小,获得最佳分割效果。 【关键词】DR图像;图像分割;灰色聚类;灰色关联度 0 引言 DR(digital radiography)图像相对其他X成像技术获得的图像具有较高的分辨率,图像细节显示清楚,便于后期处理等优点。但与传统光学成像相比,图像的分辨率处于较低水平。由于采用DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)图像格式,因此,处理方法也与传统数字图像处理存在不同[1]。 1 DR文件的读取 DR图像采用的DICOM格式与传统PC机上常见BMP格式不同,因此,要在PC机上处理DR图像就必须进行转换。目前,由DR图像转换成BMP格式图像大多数为32位增强彩色图像,即除了颜色的三个分量(RGB)外还有第四个分量:透明度(alpha)。所以,DR图像转换后的一个像素就由四个分量组成。由于X成像技术本身的特点,一个像素的alpha分量一般为0,而RGB三个分量的值是相等的。也就是说,转换后的DR图像实质上是一幅灰度图像。因此,读取图像数据时应按照32位真彩色格式处理,在后续处理时按256级灰度图像处理。 2 DR图像的平滑处理 如上原因,DR图像的平滑处理应使用灰度图像处理方法,因此,图像处理的复杂程度较低。常用平滑处理算法包括均值滤波、中值滤波等。 均值滤波是典型的线性滤波算法,处理时以目标像素为中心,取其周围全体像素的灰度平均值来代替原来的灰度值。均值滤波运算速度快,但不能很好地保护图像细节,使图像变得模糊。 与之对应,中值滤波法是一种非线性平滑技术,以目标像素点邻域窗口内的所有像素点灰度值的排序中间值为该像素点的灰度值某。由于需进行排序运算,因此计算效率较低,但对图像细节有很好的保护效果,滤波效果也较好。 3 DR图像的分割 传统的图像分割定义:把图像分成若干个具有特殊意义的区域,是由图像处理到图像分析的关键步骤。常用的算法主要包括:基于阈值的分割方法和基于边缘的分割方法等。由于DR图像的特殊性,上述两种算法均不能很好的完成图像分割工作。图2(a)为使用经典最大方差阈值法处理后的结果,图2(b)为使用经典Sobel算子处理后的结果。最大方差阈值法处理后,图像细节丢失严重;使用经典Sobel算子处理后,图像的细节保留较好,但无法分清主次。 笔者应用灰色系统理论中的灰色关联度方法对DR图像进行处理[2-4],进行了灰色聚类处理,取得了较好的分割效果。本算法属于聚类算法,具体算法为:首先,根据实际需要确定聚类数目和初始聚类中心;然后,计算DR图像中每个像素与各聚类中心中心的灰色关联度,并按照关联程度将像素点归类;最后,进行迭代运算,更新聚类中心,目的是使得灰色关联度总和最小。 医学图像处理论文:基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统研究 摘要:目前,图像拼贴技术在医学图像处理领域的发展趋势是实现图像的实时自动拼接。本文探讨了基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统的主要技术和实现方案。 关键词:医学图像;图像采集;拼接技术;实时;自动 1引言 近年来,医学影像技术已成为医疗技术中发展最快的领域之一,图像拼接(Image Mosaic)是指将多幅具有重叠区域的序列图像通过图像预处理、图像变换、图像配准、图像融合等处理后,形成一幅包含各个图像序列内容的宽视角全景图像的技术。图像拼接技术是图像处理的重要研究领域,被广泛应用于卫星遥感、图像识别、医学图像分析及无人机监视和搜索、虚拟现实等方面。Shmuel Peleg等人在图像拼接理论和图像拼接方法上做了大量工作,为图像拼接在工程技术上的应用奠定了理论基础。Masanobu Shimada等人将图像拼接技术应用于雷达图像处理领域,用于监控森林植被的变化情况。国外Mustafa Suphi Erden课题组研制了针式共聚焦显微腹腔镜,在微创手术中截取部分视频图像,拼接成全景图像指导医生诊断治疗。国内的严壮志课题组提出基于特征检测、特征匹配、空间坐标转换和图像融合等方法的图像拼接技术,实现了连续X光片拼接的医学全景成像。 现有的传统医学成像设备,特别是显微成像设备,基本都是对组织的某一较小视野进行成像,设备最后采集到的是不同组织部位的多帧医学图像,需要医生对这些图像进行观察分析,根据自身医学知识与医疗经验来做出诊断。图像拼接技术的应用,能将多幅具有重叠区域的医学图像,通过图像变换、图像配准、图像融合等方法,自动拼接为大视野的清晰图像。该图像包含完整的医学病理信息,有助于医生全面了解病人病情。同时,系统能够自动追踪图像中的感兴趣区域,做出标记和注释,为医生提供诊断辅助。 2主要研究内容及关键技术 2.1主要研究内容 本系统的研究是通过研发基于实时自动图像拼接技术的医学图像分析系统,为医学实践中,实现显微镜、眼科设备、内窥镜等设备的数字化图像采集、图像自动分析处理,从而对医生的诊断、治疗起到辅助作用。 本系统的主要研究内容有基于CMOS的图像采集、实时自动图像拼接技术。 (1) 基于CMOS的图像采集 基于CMOS的高清图像采集系统的研发,包括图像和视频采集、图像的编码技术。兼顾红外光和可见光,实现图像的多波段自适应采集。具体功能还包括自动对焦、自动识别拍照功能,以及图像采集模块在各种医疗设备使用的适应性研究。 (2) 实时自动图像拼接技术 研究图像灰度处理、图像变换、图像配准、图像融合等算法,实现多帧医学图像或视频序列的实时自动图像拼接,输出具有计算机诊断辅助功能的大视野全景医学图像。能够自动跟踪图像中的感兴趣区域并做出标识和注释。 2.2关键技术 图像的拼接技术是本设计的关键,本设计提出对采集的多帧医学图像进行实时自动拼接,提供宽角度全景图像。同时,能够自动跟踪图像中的感兴趣区域并做出标识和注释。 3 系统设计思路 3.1 图像处理模块 图像传感器模块计划采用CMOS传感器为核心做成独立硬件模块,通过高速数据线与图像处理模块连接。这样设计的优点在于模块可以根据不同的应用场合,进行合理布置。 图像编解码和图像处理模块的方案计划采用TI的soc方案。该方案可以完成图像编解码、图像处理功能。 3.2实时自动图像拼接技术研究 图像拼接的核心技术是图像配准,关键在于准确找到相邻图像间重叠区域的位置及范围,进而通过图像融合的方法实现全景图像构建。图像配准通常有三类方法:基于灰度值的图像配准、基于变换域的图像配准和基于特征的图像配准。基于灰度值的图像配准方法实现方便,计算量小,但该方法对图像间的细微差别较敏感,抗干扰能力不强。基于变换域的图像配准可以缓解这个问题,且算法简洁,利于硬件的实现。不过该方法要求两幅图像的重叠区域不能少于50%,如果重叠区域过小,容易造成误配准。为了提高图像配准的精确度和速度,达到实时自动图像拼接的功能,本设计提出将基于灰度的网格配准和基于特征值配准相结合的方法。首先,对输入图像进行粗网格的分块处理,利用基于灰度的配准方法确定相似重叠区域。然后在重叠区域内进行基于SIFT(Scale-invariant feature transform)特征点提取和配准,这样就可以大大提高图像配准的速度。图像拼接算法的流程如图1所示。 4 结论 本文探讨了基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统的主要技术和设计思路,有了自动的图像拼接技术,就能将多幅具有重叠区域的医学图像,通过图像处理的方法,自动拼接为大视野的清晰图像,为医生的诊断提供参考。 医学图像处理论文:面向创新能力培养的“医学图像处理”实验教学改革研究 摘 要:以“医学图像处理”实验课程中培养学生创新实践能力为目的,以“医学图像处理”实验课程教学改革为例展开研究,通过实验教学改革,激发了医学院学生的学习积极性,培养了学生自主学习的能力,加强了学生学习的主动性,提高了学生的动手能力,提升了学生的创新能力和独立从事科研工作的能力。实践证明,教学改革方案对于提高学生解决实际问题能力和提高学生学习效率和学习效果有显著作用。 关键词:医学图像处理;实验改革;创新能力 医学科学的不断发展,有赖于医学自身认识能力的提高,更有赖富于独立思考能力和创新能力的医学人才的成长,在大学阶段培养和造就富于创新能力的医学人才,是时代赋予我们的神圣使命。 医学图像处理是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的较新的课程,实验教学在“医学图像处理”课程中起着越来越重要的作用,数字医学图像处理实验教学的目的在于让学生掌握医学成像和图像处理方面的基本原理、方法和发展趋势,培养学生解决该方面实际问题的能力。本文通过对医学图像处理实验课程进行改革研究,通过实践动手环节,有效培养医学生的独立思考和创新能力,并为医疗学科培养学生创新能力的实验教学模式提供借鉴。 一、培养学生的学习兴趣和独立思考的积极性 通过实验教学改革,设计新的实验方案,以培养学生的学习兴趣,增强主动参与意识。学生对实验内容产生了好奇,就会积极主动地查找相关资料,与老师和同学讨论。实验过程尝试多种教学方法,增强学生的学习动力,培养学生对实验内容的浓厚兴趣。同时,采用医院实际应用案例,培养学生独立思考的习惯和解决实际应用问题的能力。医学图像处理课程相关的数学理论抽象,算法难度偏大,给教师教学和学生学习造成了很大的困难。利用影像物理课程的“医学图像处理”实验教学中的Matlab软件使用Matlab图像处理工具箱函数将大大减轻图像数据的繁杂操作,使学生更加快捷地完成图像处理任务,可以把更多的精力倾注于各种图像处理算法的效果上。Matlab为医学影像专业的学生提供了一个很好的编程平台,使学生能够编程实现简单的图像处理算法,提高学生的独立思考能力和实际动手能力,使学生能更快、更好掌握图像处理和图像分析的基本理论和分析方法。对于医学图像处理这门课程的特点,布置大量上机操作训练,让学生体验图像处理的乐趣。例如,图像增强处理实验,图像增强技术是图像处理的重要内容,用来改善图像的质量,一幅视觉效果很差的图像,其灰度直方图都集中在很窄的一段区间内,为了增强该图像的对比度,提高图像的视觉效果,就需要采用一种图像增强方法。Matlab工具箱中有求直方图函数imhist和均衡化函数histeq函数,读取原始图像后,直接调用工具箱的相应函数就可以处理图像,可以让学生自己编写函数,尝试用不同的方法改善图像,将增强后的图像与原图像进行相比,观察处理结果,不断改进,这样就可以使学生对直方图均衡化图像增强方法产生兴趣。 二、通过开展研究性教学培养学生的自主学习和独立思考能力 开展研究性教学,培养学生在教学中的主动性和创造性,它是以培养学生的独立思考和创新实践能力为核心的一种教学活动方式,可以提高学生的观察、操作、研究的能力且开发其创新思维。具体实施步骤为:首先,教师根据课程内容,提出问题,解释实验题目的内容和研究目标。其次,学生查阅文献资料,找到感兴趣的课题题目。再次,在教师的指导下,学生提出解决问题的方案,激发学生自主学习和探究的动机,鼓励学生自己编程调试实现,学生开动脑筋,亲自动手,开发了学生的创造力并使其对该学科产生兴趣。最后,实验总结和评价。实验结束,有针对性地找出典型实验,对于最优解决方案和尚有不足的解决方案,分别对各方案的研究方法、技术路线、研究结论进行总结和评价。以医学图像处理的直方图知识点为例,首先教师解释该实验题目的内容和研究目标,认识直方图在图像处理中的基本概念,接下来需要学生对教材的知识进行系统的掌握,并且要查阅相关资料,根据课本上直方图的数学公式,利用Matlab软件仿真出一幅图像的直方图分布,进而得出的仿真图与利用Matlab图像处理工具箱的imhist函数得到的直方图分布图片进行比较,根据两者图像曲线的相似度来判断自己编写的程序是否合理。学生完成上述步骤后,教师需进行实验总结和评价并对本实验进行统一演示,对共性问题统一解决,对个别问题应进行单独辅导。 三、充分利用实验室条件,通过实验室教学,解决一些图像处理问题 配合20学时的理论课程,安排了12学时的实验课。设计了5个多达20学时的实验内容供学生选择,其中验证性实验2个8学时,目的是巩固和掌握在医学图像处理理论内容中的基本的原理、算法及思想;综合性实验2个8学时,使理论课程中的重要知识点的综合运用能力得到提高;设计创新性实验1个4学时,运用理论知识解决实际问题、与本学科前沿研究相结合、注重培养学生创新能力的有效手段。选择图像处理中最重要的算法作为实验课教学的主要内容,覆盖了医学图像处理中图像增强、图像压缩、图像分割、图像特征描述、彩色图像处理等各个重要部分,并利用实验室开放管理的模式为学生课下做实验提供了条件,以满足因材施教,体现以学生为主体的思想,以及满足不同层次学生的需要。 四、通过实训基地教学,开展拓展性探究学习 通过医学院附属医院实训基地教学,了解社会对该课程应用方向的实际需求情况以及创新技术进行项目开发,积累实践经验和工作技能,培养地科研、生产实践一体化的创新型人才。增加课外设计实验,鼓励学生对算法改进或提出新的解决算法,加强学生的动手能力。加强科研训练,培养创新实践意识,重视实际研究性问题实验,有针对性地提出研究性问题,让学生利用所学知识进行解决。例如,我们提出了附属医院实际MRI图像分割问题,让学生利用图像分割的方法去解决,提高学生开展科学研究的能力。这些科研训练能提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力,培养其创新实践意识,从而提高学生开展科学研究的能力,为今后工作打下良好基础。 总之,针对医学图像处理课程的特点,结合学科组多年的教学经验,在实验教学实践等环节中对如何培养学生的创新思维这个课题进行了一些具有改革性的尝试,结合实验教学案例,简要阐述了如何利用实际的案例来激发学生的学习兴趣和培养创新动机。通过教学效果能够看出该实践可以有效地激发学生的兴趣,在培养学生的动手能力同时可以加深学生对实际问题的理解,加强了学生对知识综合运用和创新研究的能力。 医学图像处理论文:计算机技术在核医学图像处理系统中的应用研究 【摘要】:本文以下内容将对计算机技术在核医学图像处理系统中的应用进行研究和探讨,以供参考。 【关键词】:计算机技术;核医学;图像处理系统;应用 1、前言 核医学影像系统是通过探测标记有发射性示踪同位素的药物在人体内的分布和代谢来获得人体信息的医学图像处理系统,其中,γ相机是两维的显像设备,主要由探头和计算机系统两部分组成,探头部分检测到γ光子并输出它的位置、能量及其它相关信息,与探头相连接的控制台获取这些信息,数字化后将数据读入到内存中进行处理并最终计算得到可用于临床诊断和研究的核医学图像,可见对其研究具有非常重要的意义。本文以下内容将对计算机技术在核医学图像处理系统中的应用进行研究和探讨,以供参考。 2、核医学影像系统软件的总体结构 其软件系统主要由四个子系统组成,即影像信息管理子系统、图像采集子系统、图像处理与临床规程子系统和影像信息交换子系统。各子系统在形式上时互相独立的应用程序,可以分别运行在控制台、辅诊台和服务器上。其中影像信息管理子系统是整个系统的核心,负责维护和管理整个系统的图像数据及病人,报告等其它相关信息。其它三个子系统的运行要依赖于该子系统的运行,它们不具备直接修改系统数据的权限,而只能通过影像信息管理子系统来获取、查询或更新系统的图像数据及其它信息。实际上影像信息管理子系统在其内部建立了一个数据库,它封装了对这个数据库的所有操作,这种集中式的数据管理保证了系统数据的安全性和一致性,也使得整个系统各模块的划分更加清晰和明确,同时也便于系统的扩展。 图像采集子系统完成数据的采集、成像和实时显示等工作,图像处理与临床规程子系统对采集得到的核医学图像进行显示、处理及进行定量的临床规程分析,影像信息交换子系统通过监听网络上的DICOM服务请求,核实后接受该请求,并响应其检索、存储以及获取图像的请求。 3、核医学图像处理系统总体框架设计及程序实现 数据库服务器总的来说有两种状态:监听状态和数据维护状态,在监听状态下,它能够接受来自采集端和处理端得请求,并分别调用相应的模块进行处理,在数据维护状态下,它能够完成通常的数据维护工作,同时,它也能够处理来自客户端的请求。因此,系统的总体框架是启动服务器后就立即进入监听状态,只有在维护人员登录以后,才启动相应的数据维护模块。 核医学影像系统的主要功能有两个,一个是实现数据库服务器功能,它在后台充当数据库服务器,可以提供数据查询、数据添加等功能;另一个是数据库维护功能,可以对数据库中的数据进行管理维护,分别介绍如下:第一,数据库服务器,其启动后,图像采集系统、图像处理系统和信息交换系统就可以连接到数据库上,完成数据查询、数据添加等工作。当数据库服务器启动后,系统就进入监听状态,可以处理客户端的请求。服务器在监听状态下,可以接受到网络上的连接请求,只有在检验用户名和密码后才接受查询和添加请求,这样大大提高了系统的安全性。客户端和服务器的链接是基于TCP/IP协议,按照我们自己定义的一套通讯协议来工作的。所有的这些操作都是在后台进行的,不需要任何人为操作,而且系统管理员可以通过查看日志来了解历史操作。第二,数据库维护功能。作为一个完善的数据库模块,必须提供一个安全可靠的数据库维护方案,ANMIS系统充分考虑到了这一点,其提供了许多方便安全的数据维护功能,系统可以为每个用户指定操作权限,不同权限的用户可以访问的数据和操作都是不同的,这样有利于系统安全。①数据显示模块,在该模块中,可以进行记录的逻辑删除和部分信息维护,可以选择多个病人,然后选择编辑即可编辑选中的病人记录。数据维护模块。在病人数据维护模块中,可以完成对病人数据信息的所有维护功能:编辑、添加、查找、逻辑删除、物理删除等。③数据备份和恢复模块。在图像文件的备份和恢复模块中,主要完成的功能是数据备份和数据恢复,其主要界面是两个树状控件组成,其中一个数控件显示未备份的图像文件,另一个显示即要备份的图像文件,选中文件可以通过中间的命令按钮,也可以通过菜单,甚至可以直接将图像文件从左边拖到右边。对于文件夹,则将其内的所有的图像文件全部选中,在选完文件后,按“备份”按钮即可备份。如果设置的是备份到默认目录,则系统自动向默认目录备份,如果设置的是指定备份目录,则系统提示选择备份目录,用户甚至可以为每一个文件制定备份目录。④用户管理模块。对于超级用户,他可以授权他人访问数据,设置其访问权限,也可以删除用户,同样,他也有权更改任何用户的密码,对于一些重要的系统参数,也只有超级用户才能更改。 4、结尾 利用计算机技术进行核医学图像处理显示出了科学技术的优越性,其可以为医生提供一个功能完备且强大,操作界面友好,自动化程度高,能够大大降低医生的劳动强度,相信,随着计算机技术的发展,其必将越来越广泛的被应用到医学的各个领域。 医学图像处理论文:医学图像处理与分析课程教学改革的探索 摘 要 医学图像处理与分析是生物医学工程专业的专业基础课之一。在简要介绍CDIO教学模式基础上,提出几点该课程教学改革的措施,包括融合多媒体教学和传统教学手段;引导学生整体把握知识点;调动学生的学习积极性;培养学生的实践动手能力;形成理工医结合的思维方式。教学实践证明,所提教改经验能全面培养学生的学习技能,激发学生的学习兴趣,很好地增强教学效果。 关键词 图像处理;图像分析;教学改革;教学模式;CDIO 医学图像处理与分析是研究图像处理的基本理论及其在生物医学工程中的应用的一门学科,是生物医学工程专业的专业必修课。该课程的任务是:系统介绍图像处理与分析的基本理论和基本方法,侧重使学生掌握其在生物科学领域的实际应用,目的是使学生系统掌握数字图像处理的基础概念、基本原理和实现方法,学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术,为在生物医学工程领域从事研究与开发打下扎实基础。 医学图像处理与分析课程理论抽象,涉及医学、计算机、数学、物理、信号处理等多个领域的知识,学科之间高度交叉、渗透,学生很难理解其中的相关知识和技术,因此课程起点高,教学难度大[1-2]。笔者在教学方法上也与时俱进,摒弃传统教学方法的弊端,引入新的教学模式和教学方法,实现培养高质量人才的目标。 本文提出笔者基于CDIO教学模式的医学图像处理与分析课程教学改革方面的一些经验。总体说来,该课程教学改革的主要思路是:以全新的教学理念为指导,以先进的教学手段和方法为桥梁,以学科交叉的眼光有机结合课程教学与课外教学、理论教学与实践教学、系统讲授与学生自学等多种方式,实现教学内容的完整性、前沿性、理论性与实践性,使学生掌握本门课程的理论框架与思维方法,掌握生物图像处理与分析的相关技能,能够采取合适的处理方法实现特定的医学图像处理目的。 1 CDIO教学模式 CDIO教学模式是近年来国外工程教育改革的最新成果,其中C代表构思(Conceive),D代表设计(Design),I代表实现(Implement),O代表运作(Operate)。CDIO模式是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,强调让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习工程,并以综合培养的方式使学生在多方面达到工程师的预定目标。实践证明,CDIO教学模式比传统教学模式适应面更宽,更有助于提高教学质量,尤为重要的是CDIO模式中的新评测标准,为工程教育的系统化发展奠定了基础[3]。 2 医学图像处理与分析教改措施 2.1 融合多媒体教学和传统教学手段 目前高校授课中普遍存在两种极端: 一种是只板书授课,形式单调,内容枯燥,课堂时间无法有效利用,知识容量小; 另一种则完全采用多媒体授课,课堂教学变成单纯地播放幻灯片,缺乏学生参与互动的空间和可能。 笔者强调打造“多媒体+板书”的高质量精品课堂: 一方面,优秀的教学课件能提升和精炼教材内容,通过利用图像、声音和动画等多媒体技术将教材中相关概念、算法、原理及应用转化成形象逼真的影像展示给学生,介绍和比较不同的图像处理方法应用于医学图像的不同效果,为学生提供生动的感性认识; 另一方面,将板书穿插于多媒体教学中,对图像处理算法的关键步骤进行推导和演算,同时展示教学进度、层次和重点,有利于学生对重要知识点的系统把握,有效避免知识讲授过程中的“碎片化”现象。 2.2 引导学生整体把握知识点 在教学过程中,引导学生从整体上把握学习的总体要求,理清教学知识点、学习难点以及学习技巧,对于落实课程的知识点非常关键。每一章教学伊始,首先提出本章主线,即要解决什么问题,以什么样的方法和步骤来解决问题,所介绍方法对于解决问题的优点何在。当教学内容章节较多,分成多次讲授时,这个主线将会反复强调,从而不断加强学生对有关内容学习目的性的认识,开展针对性的学习。 2.3 调动学生的学习积极性 德国教育学家第斯多惠认为:“教育的艺术不在于教授的本领,而在于激励、唤醒和鼓舞。”[4]心理学研究也表明,学习动机与学习效果之间的关系十分密切,不同性质的学习动机对于学习效果有不同的影响。学生的学习动机直接制约他们的学习积极性,影响学习效果。笔者在课堂教学中经常采用问题学习法(problem based learning,PBL),以提高学生的学习积极性,促进学生参与教学。学生通过图书馆以及网络等资源,查阅资料,系统分析,形成读书报告,再到课堂上讨论和交流,教师则主要起到布置任务和经典总结的作用[2,5]。这种启发式、互动式、讨论式、研究性等教学方法,能够充分调动学生的积极性和学习兴趣,培养学生的创新思维和研究能力。另外,还可以通过课程网站、在线聊天等现代交流手段,将课堂教学和课后辅导有机结合,建立多渠道的教学互动模式,使学生得到及时的指导,增强学生学习兴趣。 2.4 培养学生的实践动手能力 本课程是一门以实践为基础的课程,必须十分注重学生实践能力的培养和开发,使学生熟悉医学图像处理课程基本理论的同时,掌握如何通过计算机实现这些算法,能够将所学知识和设计的算法应用于医学图像处理和分析,能够根据具体临床需要对算法进行设计、改进和优化,使处理后的图像符合临床要求。为此,本课程设置了相关的课程设计环节,两周时间内要求学生完成5~6个实验,检验算法效果,最终形成实验报告。 2.5 形成理工医结合的思维方式 现代生物科学已经呈现高度综合和高度分化的发展趋势,作为生物医学工程领域的本科生,需要具备丰富扎实的理工科知识和一定基础的医学专业知识,才能在今后的工作中有所发展和创新。南通大学的生物医学工程本科专业设置于电子信息学院,隶属工科范畴,而学生的医学知识背景相对较弱。因此,本课程讲授时要注重与医学成像技术、医学电子学等课程的衔接和交叉,不仅在讲授某一种图像处理方法时突出重点、分化难点,更要将医学实例的处理融合于各章节,体现出理、工、医三者结合,对从方法论和认识论的较高层次上形成新的研究思维起到指导作用[2]。 3 结论 本文结合笔者多年来的教学经验,在简要介绍CDIO教学模式的基础上,针对医学图像处理与分析理论教学方面提出一些改革措施。实践表明,医学图像处理与分析课程教学应紧密结合医学实践,注重图像处理方法与具体医学应用的有机结合和交叉,激发学生的学习热情和创新思维能力。笔者今后还将围绕实践教学环节的改革开展一些有益的探索。 医学图像处理论文:双语教学在医学图像处理课程中的应用 摘 要 双语教学是一种新的培养人才的教育模式,通过在医学图像处理课程教学中应用双语教学,在各个教学环节进行研究与探索,发现在教师与学生英语水平、课堂教学方法、教材的选用及考核机制等方面存在一定问题,并提出相应的改进措施。 关键词 医学图像处理;双语教学;教材 双语教学是指除汉语外,用一门外语作为课堂主要用语进行学科的教学。作为一门国际化的语言,英语的重要性越来越被人了解。在高校中开展专业课的双语教学可以增强学生了解世界科技最新成果的能力,加快高等院校高层次教育与国际接轨的步伐。同时双语教学课堂可以为教师提供一个提高自身英语综合运用能力的训练机会,提高教师进行科学研究和国际学术交流的能力[1]。 医学图像处理是高校生物医学工程专业普遍开设的专业课程之一。近年来,河南科技大学医学技术与工程学院在开展多媒体教学的基础上,大胆尝试双语教学在本课程中的应用,根据教师的实际教学经验,结合大多数学生的反馈,总结在双语教学过程中发现的问题,并提出几项改进措施。 1 双语教学中存在的问题 1.1 从教师角度 学院生物医学工程专业的医学图像处理课程使用教材的是罗述谦等著的《医学图像处理与分析》,在应用双语教学之后,教材更换为Rafael C.Gonzalez教授所著的Digital Image Processing,该教材内容阐述清晰易懂,几乎覆盖了学生所必须掌握的全部基础知识。本书已被全世界500多所大学和研究所使用,是国际知名高校的经典教材。 对于担任本门课程的教师来说,需要反复理解中文和英文原版教材,在吃透教材内容的基础上,结合图像处理的最新技术制作多媒体课件,将原来准备好的中文课件转换为英文课件,并把原来已经讲熟练的课堂内容用英语讲授给学生。其中存在的问题有:1)教师之间对双语教学的认识有偏差,一部分教师认为双语教学应该完全用英语授课,而其他大多数教师认为既然是双语,那么可以用两种语言交叉授课,以学生理解为最终目的;2)教师的英语口语水平不够高,毕竟不是英语专业出身,平时用到口语的机会也不是很多,所以教师都对自己的口语不是百分百自信。 1.2 从学生角度 双语教学对学生的基础英语应用能力,尤其是听说能力要求较高。学生在课堂上本来就需要经过思考才能完全理解教师讲的内容,现在还要在听懂英语的基础上进行思考和继续听课,这对学生尤其是英语基础不是太好的学生来说是比较困难的。虽然大部分学生已经通过大学英语四级考试,甚至有部分学生已经通过大学英语六级考试,但他们的英语实际听说能力相对于应试能力却较为薄弱,仍然有可能听不懂教师的讲解,因此听说能力成为他们用英语进行学习和交流的主要问题。 医学图像处理课程中涉及许多医学图像,因此有关医学的英文词汇也出现不少。医学词汇较为难记,长单词较多,这也给学生的课堂听讲带来一定的困扰,影响了课堂内容的吸收,效果较差。 1.3 从考核角度 既然是双语授课,那么在考核时同样需要考虑到两种语言的问题。如果用全英文出试卷,恐怕会出现学生连题都看不懂的情况;如果用中文试卷,又无法体现双语教学的优势,难以考核教学的效果。 2 相应的改进措施 针对在双语教学中遇到的问题,思考后认为:在医学图像处理课程的双语教学中,应明确课程双语教学的目的仍是传授专业知识,这一点在教学过程中必须始终坚持,英语只是一种工具,否则专业课的双语教学就变成专业英语课。为实现这样的目标,结合师生的实际情况,提出相应的改进措施。 2.1 加强教师培训,提高讲课水平 双语教学成功与否取决于从事双语教学教师的水平,因此,加强授课教师的英语能力是十分必要的。学院与外语学院联系,请专业的英语口语教师为承担双语教学任务的教师开展英语培训,培训的内容包括教学过程中经常使用的教学专用术语以及学科中常用的英语阐述和评论能力。除此之外,学院还派青年教师到国内著名高校或国外学习进修,参加学术研讨会议和培训班等,提高教师的专业水平和英语能力。 除加强教师水平之外,还要更好地发挥多媒体教学手段在教学中的作用。对于较难理解的专业术语、句子等,在课件中用中英文对照帮助理解,这样可以保证即使英语水平较低的学生也能够领会教学中的基本内容。由于本课程是医学图像处理,因此在课件中可以多引入一些新型图像处理技术在医学图片中的应用。这些知识与本专业的其他专业课也有相关联之处,学生对这方面的内容较为感兴趣,课堂气氛活跃,教学效果良好。 2.2 发挥学生主体作用,增强学习兴趣 上课时教师应鼓励学生用英文发言、提问,加强师生之间及学生之间的英文沟通和交流能力,激发学生的学习热情和主动性,引导学生自主思维。授课结束,可由学生用英文做重点总结,然后教师补充。精选教学内容,对于一些常用的专业术语和句子,课堂上需要经常复习。引导学生逐步学会用英语结合专业知识进行思考分析,提高学生分析解决问题的能力,加深对授课内容的理解。双语教学难度大,只有充分调动学生的学习积极性,发挥他们的主体意识,才能取得良好效果[2]。 2.3 改进考核方法,提高教学质量 双语教学仍然是以学生为主体的,因此采取一个合理有效的考核方法能够激发学生的学习兴趣,取得良好的学习成绩。可以考虑作业、课后练习、实验报告采用全英文模式,在这种情况下,学生有时间在组织好英语答案的情况下进行回答。课堂上的讨论及问题回答以英文为主,必要时辅以中文解释,这样也可以锻炼学生的口语能力,并提高他们参与讨论的热情。最后的期末考试可以采取中英文结合的方式,对于一些相对简单的题目如填空题等可以用英文出题,要求英文回答;而一些较为复杂的问答或计算题,可允许学生用中英文作答。这些考核内容在最终成绩中所占的权重不同,如可定为平时成绩占总评成绩的30%,考试成绩占总评成绩的70%。这样的考核方式也可促进学生在平时的学习兴趣,加强日常的学习积累。 3总结 通过这些改进措施,能够提高学生对双语教学的学习兴趣,调动学习的积极性,使学生通过学习不仅能够学到专业知识,也提高了英语听说读写能力。双语教学作为一种较新的教学手段,仍然在实践中摸索,在教学过程中不断完善,只有不断地发现问题、解决问题、积累经验,才能更好地发挥双语教学的效果。 医学图像处理论文:医学图形图像处理在大专类医学院校医学信息学教育体系中的研究 【摘要】在信息高速发展的今天,医学信息学的涵盖已经悄悄的发生了变化,医学图形图像处理已经作为一个非常重要的内容而被纳入了医学信息学的范畴。国内的一些本科院校纷纷设置了相关专业,开设了相关教学内容。然而与此相比,大专类的医学院校,在这一块仍然处于空白状态。本文针对这一问题展开研究,拟提出医学图形图像处理在大专层次的教育当中的必要性与可行性。 【关键词】医学图形图像处理;信息学;大专;医学院校 一、引言 1999年6月9日,经纽约中华医学基金会(China Medical Board of New York,CMB)理事会批准资助,成立了国际医学教育专门委员会(1nstitute for Interna- tional Medical Education,IIME)。该委员会的任务是为制定医学教育“基本要求”提供指导。在该机构制定的培养要求当中,生物医学工程相关知识,特别是“医学图形图像处理”被作为基础知识要求被提出。[5][8] 当前我国数字化医院建设的重点是医院内部的数字化建设。为实现无胶片化,需要建立覆盖全院医疗和办公区域的网络和pacs系统,实现ct、核磁、x线、病理、彩超、电子胃镜等图像的网上数字化采集、传输、存储、调阅等功能。而这些方面,都需要从业者具备相关的专业知识。但是医学图形图像处理教学在专科层次教学当中处于盲区。经过调查国内各省的40多所相关大专院校,其中开展了医学信息教育的学校目前的有12所。[1]授课内容基本是信息检索,少数涉及到了一些医疗管理软件的应用,至于医学图形图像方面的课程,高专的医学信息学教育中没有涉及,因此在目前大专层次的医学信息学教育体系的现状是:医学信息教育停留在信息素养的培养的阶段,没有进一步的考虑医学信息的处理,也就是说没有提升到技能的层面上。 二、国内外关于医学信息学教育的现状分析 医学信息学是交叉学科,起源于美国。现今美国的医学信息涵盖面,已经不仅仅局限于医学情报,信息资源建设、检索,其内涵已经扩展到了转化研究信息学、医学图像信息学。[3][4] 德国是国际医学信息学会(IMIA)的官方国家成员,其医学信息学、生物测量和流行病学协会(GMDS)提出医学信息学(Medizinische Informatik,MI)内涵:应该包括医疗信息的收集、加工与提炼过程。具体研究内容包括:生物信息学,医学图像处理,信息检索、决策支持等。[9]国外一些发达国家,医学信息学已经从信息素养教育上升到了信息技术教育的程度,并形成了专科-研究生-博士研究生的完整培养体系。 20多年来,医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一,其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰,确诊率也更高。20世纪70年代初,X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命,与此同时,核磁共振成像象(MRI:Magnetic Resonance Imaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础,带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用,使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展,同时将各种成像技术得到的信息进行互补,也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。而医学图形图像作为一门交叉学科,成为了一般医学本科院校临床专业与生物医学工程专业的主要的学科。 三、国内政策对于医学信息教育的扶持与指导方向 卫医研教发[2007]01号文件指出:卫生部医院管理研究所在相关部委的支持下,决定在全国开展“医疗卫生信息技术普及教育”工作,旨在建立和完善我国“医疗卫生行业信息技术教育体系”,并使之成为指导我国医疗卫生行业信息化建设对各类IT人才需求的重要依据;成为我国医疗卫生信息技术人员和医学院校学生走出国门与国际接轨的桥梁和纽带;成为我国全体医务人员和医学院校在校生必须掌握的一门现代化工具,从而提高医疗卫生行业的整体服务水平,为更多的患者提供更加优质的服务。 卫医研教发[2007]02号文件指出:加速推进信息技术在医疗服务、预防保健、卫生监督、科研教育等领域的广泛应用,普及医疗信息化知识,充分利用现代远程教育手段为广大医务人员提供继续教育机会,快速培养符合我国医疗卫生行业信息化建设急需的专业人才,满足人民群众日益增长医疗卫生服务需求。 卫医研教发[2007]03号文件指出:随着信息技术在医疗卫生领域的广泛应用,对“医信”复合型人才的需求已成为各级医疗机构在医疗信息化建设、应用和管理中急需解决的首要问题。 作为国内的大专院校,其教学的宗旨与目的是为基层输送大量的实用型医学人才,同时兼顾了向更高层次医学教育输送可持续培养的医学生。无论是从实用出发还是从可持续的培养出发,医学生在医学信息学上的教育都不容缺失。 四、目前医学信息教育环节当中的拓展方向 医学信息学是医学和计算机学科的结合,是医学发展的必经阶段。[2]该学科的发展需要大批掌握相关计算机技术和医学只是的高素质符合人才。 当前社会对于医学信息处理方面的人才需求量大,通过课程建设能够培养出符合社会要求的懂得医学信息处理应用类人才。使学生掌握医学图像的相关概念与图像处理中的图像变换,增强,恢复,压缩,图像的分割及特征提取等基本理论;掌握医学图像处理的基本理论、技术、方法、应用和进展;了解医学信息三维可视化的技术和基本实现方法;并在此基础上掌握医学图像处理的整体结构框架,逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力,并通过图像处理算法的编程来提高学生的动手能力。这样的才能使学生在数字化医院建设的大背景下适应需求,提高竞争力。[7] 五、专科层次开展医学图形图像教学的必要性和可行性 医学图像处理是当今各医学领域应用和需求广泛的一门学科,是生物医学工程专业的必修课程,也是计算机科学与技术(医学应用和医学智能信息处理方法)的专业主要课程。设置本课程的目的是:(1)使学生掌握数字图像的相关概念与图像处理中的图像变换,增强,恢复,压缩,图像的分割及特征提取等基本理论;(2)掌握医学图像处理的基本理论、技术、方法、应用和进展,并在此基础上掌握医学图像处理的整体结构框架;(3)掌握数字图像与医学图像处理的基本方法,逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力,并通过图像处理算法的编程来提高学生的动手能力。[7][8] 目前国内的专科院校鲜有开展这门学科的基础教育,主要原因是相关的教学条件要求较高(师资,设备)。但是做为专科院校,无论是从向基层输送基层的医疗服务人才这个方向来看,还是从为本科医疗院校输送继续教育人才方面来看,我们都有必要把这门重要的学科,在医学类专科层次进行普及性的基础教学。最为恰当的方式就是在医学信息学的教学内容中补充丰富医学图形图像内容。 专科层次的学生有他们的特点:基础和自学能力有待强化,而且在校学习时间比较短,他们需要和能够掌握的是跟专业相关的简易并实用的医学信息概念和技术,而不是高深的理论。根据专科学校的特点和学生基础情况,以及各用人单位(基层医院)对医学信息技术的需求情况,查阅国内外各医学院校医学信息专业教学资料,在现有计算机课程内容基础上,引入一定课时的医学数字图形图像处理,通过实践教学进行论证之后,完善出一套适合专科层次的教学大纲和实验大纲。 通过对大专医药各专业学生进行实用的医学信息技术与医学图形图像学教育,其目的是使学生更能适应各专业岗位的需求,从而提高专科层次毕业生就业竞争力;提高基层医疗卫生行业的整体服务水平,为更多的患者提供更加优质的服务。 医学图像处理论文:医学图像处理课程的教学经验探讨 摘要:本文分析探讨了医学图像处理课程的特点,结合医药院校学生的实际情况,从课堂教学所用教案及实验教学所选软件和内容两个方面对医学图像处理课程教学方法进行了探讨。 关键词:医学图像;多媒体;Photoshop;MatLab 《医学图像处理》是以《数字图像处理》为基础,结合医学院校的特点和教学要求,以医学图像为处理方向,开展的一门课程。作为一门医科院校的工科课程,《医学图像处理》课程的对象是医学院校的工科学生,是生物医学工程、计算机科学等专业的必修课程。该门课程教授的是指将医学图像信号转换成的数字信号用计算机技术对其进行处理的算法和过程,要求学生既掌握基础的医学常识又有教深的计算机编程的经验。由于专业与课程的特殊性,导致该课程在教学过程中存在些许问题和困难:如学生没有较强的基础理论知识,听课过程中遇到困难,容易失去学习兴趣,不能掌握专业知识,或者只懂理论而不知道如何在计算机上编程实现应用。经过多轮的教学和不断的探索,将已有的一些经验做一个小结,以期对提升教学效果有所帮助。 1 多媒体动画教案的优势和应用 《医学数字图像处理》课程需要重点讲解的内容包括:图像运算、图像灰度变换、直方图处理、图像的空域增强及频域增强、图像分割、图像配准、图像复原、图像压缩编码、形态学处理等内容。图像处理课程涉及面广、跨度大、内容多,且具有较强的工程性,在教学上存在一定难度。多媒体动画教案的应用能将学生难以理解的抽象内容及复杂的变化过程,通过动态模拟和局部放大的手段,动态直观地展现在学生面前,将抽象的算法转换为浅显生动的形象[1]。 例如进行图像增强时常采用均值滤波和中值滤波算法,仅用数学公式教导的办法,因其较抽象导致效率低且效果不好,将算法步骤先用动画直观展现出来,再结合数学公式解释阐明,大大降低了学习难度,保证了学生的学习兴趣。又例如频域滤波法中的高通滤波算法可增强图像的高频分量而滤除图像的低频分量从而达到突出图像边缘的目的。这一算法是基于傅里叶变换及信号处理等抽象理论发展出来的,理解起来有一定的难度,在课堂上,首先给学生展示一张脑部CT图片及其对应的频域图,对应高通滤波算法逐渐改变滤波范围使原来的图像相应发生改变,让学生对脑部CT图片在计算机上进行逐步动态锐化,锐化后脑膜轮廓清晰可辨,达到了增强图像边缘的目的。利用多媒体教学,可以直观地看到图像在处理前后的明显变化,便于学生接受,增强了学生对重要概念的理解,提高了教学质量和课教学效率。多媒体的动态教学需要贯穿这个课程始终,例如讲解图像灰度变换时可以开窗算法为例,辅以显影效果不甚理想的医学图片如细胞显微图等讲解利用代数运算对图像进行处理的方法,并将处理后得到的增强图片与原图像加以比对,让学生真切地看到图像处理的作用,了解其价值和意义。此类例子还有很多,通过具体的医学图像实例进行直观生动的课堂演示,可以提高学生的学习兴趣让他们积极参与到教学过程中来,成为教学中的主体。 多媒体动画教案在教学中的作用不言而喻,因此制作合适的教案是能否成功完成教学任务的关键。经过多轮的摸索总结,我们发现教学案例的选择要结合实际,除了让学生掌握理论外,还要让他们知道学到的知识可以用到什么方面、怎么用。 2 实验教学工具与内容的选择 目前,医学图像处理教学选用比较多的软件有PhotoShop、Matlab和VC等。在实际教学中需根据学生的特点选择不同的医学图像处理教学软件,比如我们学院生物工程专业学生编程基础较弱,在学习医学图像处理时选择的是PhotoShop和Matlab,通过PhotoShop软件向学生展示各种医学图像处理算法的实现效果[2],而使用Matlab编程工具实现各种图像处理算法,另外调用Matlab图像处理工具箱中的系统函数可以实现医学图像的增强、分割等基本图像处理功能,可以让学生掌握一些基本的医学图像处理编程方法。而对于计算机专业的学生,由于他们系统地学过计算机课程,因此在医学图像处理实验教学时就采用VC编程实现各种图像算法。首先提供给学生一个用VC编写好的图像处理平台代码,然后交给学生如何在该平台上增删改他们所需要的图像处理算法。尽管直接使用VC++编写医学图像程序通常代码都比较长,学生比较难掌握,但是采用VC编程相对MatLab编程而言更容易实现可视化界面,编写出的程序可以模仿PhotoShop软件的部分功能,极大地提升了学生的学习兴趣。除此之外还可以使学生了解医学图像处理的每一个细节,彻底领悟医学图像处理各种实现算法的精髓,从而加深对抽象的医学图像处理理论的理解。 在实验内容的选择上多选用验证性算法,以期让学生通过实验巩固和加深对医学图像分析的各种常用算法的理解与掌握在我们的教学中;为了提高学生对实验的重视程度和实验积极性,将实验考核成绩引入总成绩,占到总成绩的10%-20%。 3 小结 本文对医学图像处理课程的特点,课堂教学方法及实验教学工具和内容的选择进行了探讨。由于医学图像处理课程难度大,理论性和实践性均很强,教师在教学时需根据医学院校学生理工基础弱,编程能力差的特点选择合适教学方法帮助学生克服困难,提升教学效果。 医学图像处理论文:计算机图像处理技术在医学中的应用 摘要:现代医学越来越离不开医学图像信息、医疗设备或系统的支持,在医学图像处理和医学设备中,超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。 关键词:计算机技术;医学图像;图像处理技术 1医学图像的种类 随着计算机技术和医学的发展,医学图像信息在临床诊断中起着越来越重要的作用。目前,供医学研究和临床诊断所需要的医学图像多种多样,如:B超图像、MRI图像、CT图像、PET图像、SPECT图像、数字X光机(DR)图像、X射线图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病例切片和显微镜下细胞图像等。利用计算机技术处理这些图像,不仅可以提高医学临床诊断水平,还能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供必要支持[1]。 2医学图像处理技术的内容 在医学图像处理中,计算机起着至关重要的作用。广义的图像处理技术包括:图像的获取、图像的存储、图像的传递、图像的处理和图像的输出,这些处理工作都需要用到计算机技术。狭义的图像处理主要研究计算机可以实现的算法,包括:1)几何处理:包括改变图像的大小,旋转、移动图像等。2)算数与逻辑预算:包括图像的加减乘除、与或非运算等。3)图像数字化:将模拟形式的图像转化成数字图像。4)图像变换:为了方便后续操作,改变图像的表示域和表示数据,如傅里叶变换、余弦变换、小波变换等等。5)图像增强:改善视觉效果和图像质量,如对比度增强、平滑、校正等等。6)图像复原:修复失真图像以尽量接近原始的未失真的图像,如频域中的恢复方法、最大熵恢复、运动模糊恢复等。7)图像压缩:为了有利于图像的传输和存储,将一个大的数据文件转换成较小的同性质的文件,如自适应编码压缩、基于人工神经网络和小波技术的压缩等。8)图像分割:将图像中感兴趣的部分分割出来,为后续图像分析和理解打基础,如边界检测、区域检测等等,具体可以参考文献[2]。9)图像的表示和描述:对已分割的图像进一步表示和描述,以更适合计算机进一步处理,如颜色提取、纹理提取、区域集合特性等等。10)图像分类识别:根据提取的特征来分类识别图像,如人工神经网络、支持向量机、模糊识别等。11)图像重建:将一组关于目标的某一剖面的一维(或二维)投影曲线,重构该剖面的二维(或三维)图像的技术,如投影重建、3D重建技术等。一般所说的图像处理指的是狭义的图像处理。 3计算机图像处理技术在医学中的应用 3.1图像处理技术在超声医学成像中的应用 超声成像过程中图像处理的方法有很多,其中主要的有图像平滑处理、图像伪色彩处理、图像纹理分析、图像分割、图像锐化处理,以及图像增强处理等图像处理方法[3]。在B超图像中,不可避免会出现噪声,噪声的存在对某一象素或某幅图像是有影响的,因此要平滑图像,去除噪声,为图像的后续处理做准备。为了使B超医生更好的识别B超图像信息,可以用不同的颜色来表示图像中的不同灰度级,达到图像增强的效果,可识别灰度差较小的像素,这种用彩色差别代替灰度差别而组成的图像,即为伪色彩图像。B超图像中存在颗粒状纹理,其主要有以下两种情况引起的,一种是B超图像本身的斑纹,是无用的信息,另一种是由被检查者的组织结构引起的,是有用的信息。正常和有病变的器官图像组织颗粒分布不同,即纹理也不同,因此,对B超图像进行纹理分析,从而判别病情。图像分割是将病变区域分割出来,以便测量其大小,体积等,为诊断提供必要数据。除此之外,还要用到图像锐化处理和图像增强等计算机技术处理B超图像。 3.2图像处理技术在CT和MRI中的应用 CT的本质是一种借助于计算机进行成像和数据处理的断层图像技术。虽然X线透视可使人们了解人体的内部结构,但只有CT通过计算机在排除散射线和重叠影像的干扰并对X线人体组织吸收系统矩阵作定量分析后,才从根本上解决了分辨率问题。计算机在CT系统中要完成图像去噪、图像的增强、图像重建等任务。没有计算机技术,CT设备的发展是不可想象的[4]。在磁共振中,图像处理技术包括图像去噪、图像增强、图像复原、图像三维重建等操作,磁共振成像也离不开计算机图像处理技术的支持。 3.3图像处理技术在图像引导外科手术中的应用 手术导航(Surgical Navigation)是近二十几年迅速发展的微创外科(Minimally Invasive Surgery,MIS)技术之一。图像引导外科系统利用医学影像和计算机图像处理技术,可在术前对患者多模态图像数据进行三维重建和可视化,获得三维模型,制定合理、定量的手术计划,开展术前模拟;在术中利用三维空间定位系统进行图像和病人物理空间的注册或配准,把患者的实际体位、手术器械的实时空间位置映射到患者的三维图像空间,对手术器械在空间中的位置实时采集并显示,医生通过观察三维图像中手术器械与病变部位的相对位置关系,对病人进行精确的手术治疗[5]。它把图像图形处理、空间立体定位、精密机械和外科手术等结合在一起。医学图像自动处理算法诸如图像分割、滤波、特征提取算法在图像引导外科中发挥着重要作用。 3.4图像处理技术在中医舌像诊断系统中的应用 计算机图像处理技术在舌象综合定量化研究中起着重要作用,也是舌诊现代化的发展方向之一。中医舌象诊断系统运用色度学、近代光学技术、图像处理技术和计算机硬件技术等学科技术,其中图像处理技术是关键技术之一。在该系统中,要对舌象进行预处理,包括去噪、图像分割等操作。建立颜色模型,根据模糊数学理论,确定有关舌象的定义域,进行特征提取和纹理分析等,这些都是计算机图像处理技术。 4结束语 现代医学越来越离不开医学图像信息的支持,在医学图像处理中,计算机技术起着至关重要的作用。在医学领域中,超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。随着计算机技术和医学的发展,计算机图像处理技术会在医学领域中得到更广泛的应用,医学领域也更离开不计算机图像处理技术。 医学图像处理论文:医学图像处理教学经验分析 1结合学科专业特点精选教学内容 我们开设的《医学图像处理》课程是以《数字图像处理》为基础,结合医学院校的特点和教学要求进行课程设计J。《医学图像处理》作为一门医科院校的工科课程,有其自身的优势和劣势。优势在于医科院校有大量的医学图像资源及相关科研项目,便于根据临床和科研实际要求,进行动手操作,通过理论联系实际的方式增加学员学习热情。劣势在于医科院校相关工科课程开设不足,学员基础理论知识存在脱节的现象,不够扎实牢固,在听课过程中遇到困难后容易失去学习兴趣,从而导致不能很好地掌握相关知识。另外,由于医学图像处理技术涉及面很广、学习内容繁多,要求学员在短时间内完全掌握医学图像处理具有一定难度。对于实验技术专业的学员,我们要求学员通过对本课程的学习能够掌握医学数字图像处理的基本概念、方法及原理,重点讲解图像的运算、图像灰度变换、直方图处理、图像的空域增强及频域增强等内容;对于生物医学工程专业的学员则适当增加课程难度,重点讲授医学图像增强、医学图像分割、医学图像配准等知识,并适当增加图像复原、图像压缩编码、形态学处理等内容。 2教学案例充分利用多媒体教学优势 通过具体的医学图像实例进行直观生动的课堂演示,可以提高学员的学习兴趣,让学员积极参与到教学过程中来,成为教学中的主体。比如讲解图像灰度变换时以CT开窗技术为实例,讲解图像代数运算时以数字减影、精子细胞活动度检测等为实例。教学案例的选择要结合实际,除了让学员掌握理论外,还要让他们知道学到的知识可以用到什么方面、怎么用。图像处理课程涉及面广、跨度大、内容多,且具有较强的工程性,因此在教与学上都存在一定难度。由于图像处理课程的实例较多,可演示性好,因此可充分利用多媒体技术来进行教学。多媒体教学具有图文并茂、知识密集、动态显示等优点,能向学员传输大量的信息J。在医学图像处理课程中讲述的算法较多,但这些算法最终都要在计算机上实现,并且图像处理算法中的参数选择不同,处理的效果也不同,因此图像处理课程教学不能脱离计算机。通过引入Matlab、Photoshop等软件讲述算法流程、算法的具体实现及处理结果。 3注重实践教学培养学员的动手能力 医学图像处理课程要特别注重实践环节,要科学合理地安排实验内容、实验时间与实验工具。实验内容的选择要与课堂上讲授的理论知识紧密相连,以加深学员对理论的理解。为了使学员在学习医学图像处理基本原理的同时尽快掌握典型算法,我们要求学员采用Matlab语言进行编程。因为Matlab只有一种数据类型,一种标准的输入输出语句,不用指针、不需编译,还具有强大而简易的绘图功能。利用Matlab图像处理工具箱在数学运算和算法验证上的优势,结合教学实际,使学员在学习和实践中充分体验医学图像处理的内涵和魅力。我们根据教学大纲的要求,从实验学时数(20个学时)出发,设计了一系列的实验,这些实验由易到难,同时兼顾了学员理解医学图像处理基本概念和自己动手设计算法的要求。实验包括图像的直方图均衡、图像的基本灰度变换、采用求和取平均的办法对噪声图像进行增强、空域平滑滤波器、空间锐化滤波器、图像的频率域滤波(低通、高通、同态滤波)等,基本覆盖了教学大纲的内容。总之,医学图像处理技术在课程体系的设计上,紧紧抓住理论与实践并重的原则,在课程教学中注重教学内容的可实践性及学员的参与性,尽量体现教与学的趣味性。实践证明,这种教学方法可以有效提高学员各方面的素质,有助于生物医学工程等专业学员更好地掌握医学图像处理的基础理论和基本技能,从而培养出高素质的复合型人才。 医学图像处理论文:医学图像处理技术分析 1医学图像处理技术 医学图像处理技术包括很多方面,本文主要介绍分析图像分割、图像配准和融合以及伪彩色处理技术和纹理分析在医学领域的应用和发展。图像分割就是把图像中具有特殊涵义的不同区域分开来,这些区域使互不相交的每一个区域都满足特定区域的一致性。它是图像处理与图像分析中的一个经典问题。目前针对各种具体问题已经提出了许多不同的图像分割算法,对图像分割的效果也有很好的分析结论。但是由于图像分割问题所面向领域的特殊性,至尽尚未得到圆满的、具有普适性的解决方法[2]。 图像分割技术发展至今,已在灰度阈值分割法、边缘检测分割法、区域跟踪分割法的基础上结合特定的理论工具有了更进一步的发展。比如基于三维可视化系统结合FastMarching算法和Watershed变换的医学图像分割方法,能得到快速、准确的分割结果[3]。图像分割同时又是进行三维重建的基础,分割的效果直接影响到三维重建后模型的精确性,分割可以帮助医生将感兴趣的物体(病变组织等)提取出来,帮助医生能够对病变组织进行定性及定量的分析,从而提高医生诊断的准确性和科学性[4]。 如何使多次成像或多种成像设备的信息得到综合利用,弥补信息不完整、部分信息不准确或不确定引起的缺陷,使临床的诊断治疗、放疗定位、计划设计、外科手术和疗效评估更准确,已成为医学图像处理急需解决的重要课题。医学图像配准是通过寻找某种空间变换,使两幅图像的对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致。要求配准的结构能使两幅图像上所有的解剖点,或至少是所有具有诊断意义以及手术区域的点都达到匹配[5]。目前医学图像配准方法有基于外部特征的图像配准(有框架)和基于图像内部特征的图像配准(无框架)两种方法。后者由于其无创性和可回溯性,已成为配准算法的研究中心。基于互信息的弹性形变模型也逐渐成为研究热点。 互信息是统计两个随机变量相关性的测度,以互信息作为两幅图像相似性测度进行配准基于如下原理:当两幅基于共同的解剖结构的图像达到最佳配准时,它们对应的图像特征的互信息应为最大[6]。图像配准是图像融合的前提,是公认难度较大的图像处理技术,也是决定医学图像融合技术发展的关键技术。近年来国外在图像配准方面研究很多,如几何矩的配准、利用图像的相关系数、样条插值等多项式变换对图像进行配准。国内研究人员也提出了一些相应的算法:对于两幅图像共同来估计其正反变换的一种新的图像配准方法,称为一致图像配准方法;采用金字塔式分割,进行多栅格和多分辨率的图像配准,称为金字塔式多层次图像配准方法;为了提高CT、MRI、PET多模态医学图像的三维配准、融合的精度,还可以采用基于互信息的方法[7]。 在图像配准方面,在努力提高配准精度的同时,目前提出的多种方法都尽量避免人工介入,力求整个过程自动化,其结果导致实现算法的过程复杂而耗费时间,文献[5]已进行研究,试图实现基于人机交互的快速图像配准策略,同时根据图像的不同成像模式选择合适的配准测度也十分重要。不同的医学图像提供了相关脏器的不同信息,图像融合的潜力在于综合处理应用这些成像设备所得信息以获得新的有助于临床诊断的信息。利用可视化软件,对多种模态的图像进行图像融合,可以准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状及它与周围生物组织之间的空间关系,从而及时高效地诊断疾病,也可以用在手术计划的制定、病理变化的跟踪、治疗效果的评价等方面。在放疗中,利用MR图像勾勒画出肿瘤的轮廓线,也就是描述肿瘤的大小;利用CT图像计算出放射剂量的大小以及剂量的分布,以便修正治疗方案。 在制定手术方案时,对病变与周围组织关系的了解是手术成功与否的关键,所以CT与MR图像的融合为外科手术提供有利的佐证,甚至为进一步研究肿瘤的生长发育过程及早期诊断提供新的契机。在CT成像中,由于骨组织对X线有较大的吸收系数,因此对骨组织很敏感;而在MR成像中,骨组织含有较低的质子密度,所以MR对骨组织和钙化点信号较弱,融合后的图像对病变的定性、定位有很大的帮助[8]。由于不同医学成像设备的成像机理不同,其图像质量、空间与时间特性有很大差别。因此,实现医学图像的融合、图像数据转换、图像数据相关、图像数据库和数据理解都是亟待解决的关键技术[9]。对一幅黑白图像,人眼一般只能辨别出4到5比特的灰度级别,而人眼能辨别出上千种不同的颜色。针对这一特点,人们往往将黑白图像经过处理变为彩色图像,充分发挥人眼对彩色的视觉能力,从而使观察者能从图像中取得更多的信息,这就是伪彩色图像处理技术。 医学图像大多是黑白图像,如X、CT、MRI、B超图像等。经过伪彩色处理技术,即密度分割技术,提高了对图像特征的识别。通过临床研究对X线图片、CT图片、MRI图片、B超图片、电镜图片均进行了伪彩色技术的尝试,取得了良好的效果,部分图片经过处理后可以显现隐性病灶。例如对X线图片,在乳腺照影中伪彩色处理能鉴别囊性病、良性和恶性肿瘤,同样,钡餐照影图片和各种X线图片也得到良好的诊断效果[10]。纹理是人类视觉的一个重要组成部分,迄今为止还难以适当地为纹理建模。为此有关专家进行了大量的探索研究,但未能获得有关纹理的分析、分类、分割及其综合的有效解释[11]。 有研究针对肝脏疾病难以根除、危害面广的问题,采用灰度梯度共生矩阵的方法,分别提取纤维化肝组织和正常肝组织的CT图像的纹理特征,提出了基于灰度梯度共生矩阵的小梯度优势、灰度均方差、灰度熵等参数作为图像的纹理特征量。通过选取的纹理参数,可以看到正常组和异常组之间存在显著性差异,为纤维化CT图像临床诊断提供了依据[12]。 2三维医学图像的可视化 三维医学图像的可视化通常是利用人类的视觉特性,通过计算机对二维数字断层图像序列形成的三维体数据进行处理,使其变换为具有直观立体效果的图像来展示人体组织的三维形态。三维医学图像可视化技术通常分为面绘制和体绘制两种方法。体绘制技术的中心思想是为每一个体素指定一个不透明度,并考虑每一个体素对光线的透度、发射和反射作用。医学数据的可视化,已成为数据可视化领域中最为活跃的研究领域之一。实现三维数据可视化的方法很多,空间域方法的典型算法包括:射线投射法、足迹法、剪切-曲变法(目前被认为是一种速度最快的体绘制算法)等;变换域方法的典型算法有频域体绘制法和基于小波的体绘制法,其中小波的体绘制技术显现出较好的前景[13]。 以上可以利用的三维可视化软件有AVS、Analyze、amira、3Dslicer等,其中Analyze是专为生物医学图像的研究而开发的图像可视化软件。利用二维断层数据进行三维重建,可以更为直观地显示人体器官的各个解剖结构的形态及它们之间的毗邻关系,为基础研究和手术规划及手术过程模拟提供参考。鼻部是人体内解剖结构比较复杂的部位之一,可以利用3DSlicer来尝试实现鼻部部分解剖结构的三维可视化,以此为可视化虚拟人体模型的建立探索一种精确的重建方法和显示手段,同时也可为医疗工作者提供更为细致、完全和快捷的观察方案[14]。 随着互联网技术不断发展,跨越空间限制的远程虚拟现实技术已经逐步成为可能。基于虚拟现实技术利用美国国家医学图书馆VHP(VisibleHumanProject)完整数据重建可视人体,综合VTK、VRML、OperGL等可视化平台的优势,采用三维互动、空间电磁定位、立体视觉等虚拟现实技术,实现了全数字可拆装人体骨骼的本地和远程互动学习。三维虚拟现实让“遨游”人体世界成为可能,可以呈现一个物理上并不存在但又实实在在“看得见”、“摸得着”的“真实”人体,使用者可以无数次地“解剖”这个虚拟人以了解人体的结构[15]。在临床方面,提出了一种用AVS/Express开发的基于PC的LeFortI手术模型系统原型。 利用AVS/Express大量预制的可视化编程对象模块,快速构建系统的结构框架和功能模块,生成的原型能对以DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine)格式存储的颅颌面CT序列断层图像进行预处理,并进行三维重建,在交互式操作环境中,显示颅颌面各种组织的解剖结构,进行相应的三维测量,模拟LeFortI手术的截骨头,对截骨段实行任意的平移颌旋转[16]。 在体视化方面一直致力于提高重建速度(实时显示利于交互操作),使重建效果理想,减少冗余信息及存储空间。具体需要考虑:1)不完全数据提出一个足够精确的数据提取方案2)什么算法能够快速准确地实现图像重建。人体器官是一个高精度庞大的结构,所建模型还应考虑临床实用方面的因素以及某些特殊部位的个体差异,针对不同的生理组织应采用不同的分割方法[17]。3针对PACS的图像压缩PACS(PictureArchivingandCommunicationSystem,图像存档及通信系统)是近年来国内外新兴的医学影像信息技术,是专门为医学图像管理而设计的,包括图像获取、处理、存储、显示或打印的软硬件系统,是医学影像、数字化图像技术、计算机技术和网络通信技术相结合的产物。显然,计算机网络是PACS的重要组成部分,它负责提供底层图像传输服务,是PACS的软硬件基础,正是通过各个层次的网络才将PACS中的图像获取、存储显示以及医疗数据的管理等单元连为一体,使之形成一个统一、高性能的系统。 PACS需要解决数据传输和图像存储的问题,如何利用有限的存储空间存储更多的图像,医学图像压缩是关键的技术之一。医学图像数据量是非常惊人的,建立PACS的许多技术困难都与之有关,如图像的存储、传输、显示等。从图像压缩还原的角度出发,图像压缩方法可分为无损压缩和有损压缩两大类,常用的无损压缩方法有差分脉冲预测编码、多级内插方法等。常用的有损压缩方法有离散余弦变换(DCT)、全帧离散余弦变换、重叠正交变换(LOT)、自适应预测编码和神经网络法等,近年来又出现了分形和小波变换编码[18]。如何对医学图像进行压缩,是近年来图像处理技术中的一个重点研究的问题[19]。 医学图像的压缩无疑是减低应用系统成本,提高网络传输效率,减少存储空间的一个重要途径。DICOM作为医学图像与通信的重要标准,加入了对图像压缩算法的支持。目前DICOM正在研究对最新的压缩标准JPEG2000支持的可能性。随着新一代静态图像压缩标准JPEG2000的发展,小波理论在这个领域成为研究的热点,在这方面文献[20]提出了面向任务的医学图像压缩的概念。医学图像是医学诊断和疾病治疗的重要根据,在临床上具有非常重要的应用价值。确保医学图像压缩后的高保真度是医学图像压缩首要考虑的因素,现在医学图像上常常采用无损压缩,因为它能够精确地还原原图像。但是无损图像压缩的压缩比很低,一般为2~4;而有损图像压缩的压缩比可以高达50,甚至更高。 所以将这两种压缩方法在保证使用要求的基础上结合起来,在获取高的压缩质量的前提下提高压缩比。因此,医学图像被人为地划分为两个区域:1)包含重要诊断信息的区域,其错误描述的代价非常高,所以此感兴趣区域(ROIRegionofInterest)需要高重构质量的压缩方案;2)非感兴趣区域则要求达到尽可能高的压缩比,即需要在某一框架下将无损压缩与有损压缩统一起来,这也是目前医学图像研究领域的一个热点。我们的工作就集中在小波理论框架下实现面向任务的医学图像压缩,由于并非所有的小波基都适合于分解图像,所以前期工作的重点在MATLAB的仿真上,考虑到部分所选医学图像的ROI区域和非ROI区域的对比度不很理想的情况,图像分割的最优算法是考虑的一个方面。 压缩比方面在满足一般性的图像条件下针对某些特殊图像也会有相应的考虑,目前的工作是在VC平台下实现面向任务的医学图像压缩。在医学图像压缩方面,许多学者结合模式识别、计算机视觉、神经网络理论、小波变换和分形理论等探索图像编码的新途径,同时人的视觉生理心理特性的研究成果也开拓了人们的视野,给从事图像编码技术研究的学者带来了新的启迪。但随着网络技术在医学领域的广泛应用,更加细致的要求也逐渐被提出来了。 4结束语 随着远程医疗技术的蓬勃发展,对医学图像处理提出的要求也越来越高。以“千禧年的技术挑战和全球机遇”为主题的IEEE生物医学信息学和生物医学工程学(BIBE)国际会议的一个重要议题就是“多媒体、虚拟现实、可视化、高级图像处理和机器人在医学中的应用”。医学图像处理技术发展至今,各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势,其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平,与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。总之,医学图像作为提升现代医疗诊断水平的有力依据,使实施风险低、创伤性小的化疗、手术方案成为可能,必将在医药信息研究领域受到更多的关注[21]。 医学图像处理论文:VBAI图像处理生物医学论文 1应用于微球内外径等尺度指标的自动测定 将微球投入溶液中,使其分布较均匀,并置于显微镜下观察,得到清晰的微球显微图像。根据我们先前的工作,通过测定微球的外径D以及其在溶液中所成像的黑环内径的d,可以根据有关理论方程来确定微球或其周边介质的折射率。因此,需要精确测定D与d。下面介绍我们用VBAI编写的程序如何实现对微球像D与d的智能自动测定。进入VBAI的InspectionState编辑窗口,可以编辑整个程序的主要过程。我们的设计是:先在“Inspect”过程中对图像进行预处理并找到物体,得到物体个数;然后在“GOON?”过程中判断检测到几个物体,是否已经检测完全部物体;随后在“Measure”过程中对当前序号的物体进行检测。进入每个过程进行具体步骤的编辑,只需双击右侧工具中的相应操作,就可以将该操作加入程序中,在属性窗口中对操作的各项参数进行设定。在“Inspection”过程中,我们首先打开图片,选中循环取图将依次获取目标文件夹中的每个图像文件。如要测量真实尺寸,则要对图像进行标定,VBAI中Calibrateimage有多种方式。通常实验室显微镜采用显微标尺进行标定,选择第一种模式,导入显微标尺的图像,标定完成后生成标定文件,检测时自动读取。 接着我们对图像进行预处理,这将打开visionassistant窗口,可对图像进行LUT变换、滤波、分割、形态学变换等多项操作,在本实例中将图像处理为适合寻找物体的二值化图像。然后对处理过的二值化图片进行DetectObjects操作,得到物体数列。SelectImage操作将原图像读入,代替处理过的二值化图像,为下一步检测做准备。SetVariable的操作是将DetectObjects操作中检测到的物体个数存入代表剩余物体数的X。“GOON?”过程中没有图像处理的具体操作,只在InspectionState编辑中有一个判断,在指向end的箭头定出编辑走向end的条件,为剩余物体数X<1,当X≥1时将执行默认箭头,走向“Measure”过程。“Measure”过程中,首先IndexMeasurements读取之前DetectObjects中检测得到的物体数列的的第X个物体。接着,要设置程序可以根据物体的位置、大小等自动建立相应的ROI,即检测区域,由于要进行微球图像直径的检测,因此区域类型选择圆环形。然后就可以在检测区域内进行圆的直径检测了,利用FindCircularEdge操作可以很方便地做到这一点。在直径检测中,程序在检测区域内沿径向生成一系列的检测线,曲线为沿检测线方向上灰度值变化曲线的一次导数曲线,反映了灰度值的变化速率,负数部分对应图像由亮变暗,正数部分对应图像由暗变亮,极值处即变化速率最快处,也就是边缘所在位置。曲线上方的参数设定包括判断边缘的阈值,平滑算子的大小,取样宽度,每条检测线之间的间隔等。由于是根据拟合出的曲线确定边缘位置,因此可以超越像素的限制,实现亚像素等级的超分辨率精确度。 检测程序首先得到每条检测线上的边缘点位置,再根据所有边缘点拟合出圆形边界,计算出直径数值,程序中给出精确到0.01个像素的结果。结果的稳定性还要取决于拍摄环境、光照、相机稳定性等。图像中微球边缘的黑环是由于光线折射造成的,根据我们先前工作,证明其粗细与微球与溶液的折射率比值成一定比例关系。因此,程序中通过分别测量各微球的D与d,调整FindCircularEdge操作中搜寻方向、边缘种类等参数可以搜寻到内径圆和外径圆。在精确测定D与d值后,可自动根据我们先前工作导出的方程式,给出微球的折射率或是其周边介质的折射率。Calculator是界面类似LabVIEW图像化编程工具的一项功能,可以由用户自己选择输入输出量、制定复杂的运算程序等,本实例中为利用文献的方程式计算出微球的折射率。DataLogging可以选择需要记录的数据写入指定的txt或csv文件,以便后续的数据分析统计。最后SetVariable将变量X减1。VBAI应用编写完成后可作为专用的检测软件使用,处理图片时将需要分析的图像放在同一目录下,进入VBAI文件,指定该路径,点击RunInspectioninLoop,就可以自动完成所以图片的分析,并得到记录有数据的txt或csv文件。这样生成的检测程序智能、客观、准确、快速,实现了图像中微球的识别寻位、移动ROI建立、两个直径的测量、折射率计算、数据保存等操作的完全自动化运行。而且整个操作与运算排除了人为操作中的主观性因素,精度亦达到亚像素水平,平均单个微球的测量时间仅需0.20s。为了检验其测定的准确性,在对拍摄系统和环境进行标定和控制之后,选择合适的微球作为检测对象进行多次检测。同时,用以往常用的油浸法对微球折射率作对照测定,测得的折射率与本VBAI生成系统测定结果高度吻合,说明VBAI检测程序的测量准确性可重复性较高。 2应用于细胞检测 2.1背景 细胞是生物医学研究的重要对象之一,通过分析细胞的显微图像我们可以得到很多有用的信息。红细胞是人类血液中存在的主要细胞,一直是研究的热点。正常的红细胞呈双凹圆盘状,而衰老和不健康的红细胞会呈棘形、双凹消失等不规则的形态。通过观察与分析显微图像中红细胞的形态可以评价其健康程度。所以这里以红细胞为例说明如何采用VBAI编写适合于进行细胞图像分析的技术过程。 2.2方法 将红细胞悬浮于缓冲液中,置于显微镜下观察,利用数码CCD摄像头拍摄下细胞的图像。检测程序上需要先寻找到各个细胞,再对每个细胞进行检测,与微球检测的过程类似,程序总体设计上依然可以利用上节中微球的检测程序的设计,但需要根据有关图像处理分析的内容更改具体的图像处理分析操作。在图像预处理操作中需要将原始图像处理为适合物体识别的二值化图像,利用VisionAssistant,先对图像转灰度图像、适当的LUT处理,在分割处理上,由于细胞边缘处明暗对比较大,边缘锐利,因此选用基于移动窗口分割的算法可以较容易地找到边缘。通过实验比较证明,选用Backgroundcorrection分割,可综合局部和全局的灰度变化信息。分割移动窗口大小设置为边长接近细胞边缘宽度2倍的正方形最为合适。分割完成后再对二值图像进行一定的形态学变换操作,将边缘尽量变得闭合并填充孔洞。最后进行DetectObjects操。接着将对细胞形态进行分析。首先根据DetectObjects操作中所检测到的物体列表,对每个细胞进行检测区域的建立,即设置ROI。然后依然使用FindCircularEdge操作,在该操作中调整参数,使得检测线能较准确的发现边缘。该操作完成后,将输出一项名为Deviation的参数,该参数代表了细胞边缘与标准圆的标准偏差。同时该操作还可以得到细胞直径等相关的信息。将Deviation除以直径后可以得到细胞边缘与标准圆的相对标准偏差,由于健康红细胞的图像是近似圆形的,因此Deviation参数可以一定程度上反映红细胞的健康程度。将实验中拍摄到的采用不同保存格式、保存不同天数的红细胞图片归类,用VBAI程序进行分析,结果保存在csv文件中。为较健康的细胞,图像中细胞外轮廓近似圆形,Deviation/R=1.2‰;为发生了一定形变的细胞,Deviation/R=3.2‰为严重变形的棘形细胞,Deviation/R=7.3‰。随着细胞变形程度加重,细胞的相对标准偏差值也随之增加。通过软件分析的优势在于:可以客观而定量地给出每个细胞的变形程度;可以快速自动地分析大量的图片,得到大量的数据,并对数据进行后续的统计处理,具有统计学意义。除此之外,还可以获得细胞的大小信息,通过视野内细胞个数,得到细胞分布密度信息等。 3应用于图像的改善 3.1背景 某些生物医学样品的显微图像,由于各种原因,其清晰度与对比度都不能满意,对此,也可以运用VBAI的图像处理的方式对图像进行改善。下面介绍花粉孢子断层扫描图像中噪音及对比度不理想的断层图作改善的技术过程。 3.2方法 首先对整幅图像中的噪杂进行去除,通常改善的方法有空域滤波和频域滤波,两种方法都可通过VisionAssistant中的算法实现。其中空域滤波的算子较多,功能更加丰富。不仅提供了低通、高通等10多种算子、每种算子3×3,5×5,7×7三种尺寸,还可以由用户自定义算子以满足特殊需要。整幅图像改善完成后对左右对比度及清晰度不理想的花粉孢子断层图像进行增强,首先建立一覆盖中央花粉孢子像的区域,使用一可旋转的长方形区域,长方形的方向与左右像平移的方向垂直,宽度等于左右像平移的距离。接着利用Calculator操作计算图11(a)左右像的位置。输入中央像的中心点(X0,Y0)、角度α和平移距离L,则左像、右像中心点(X1,Y1),(X2,Y2)分别为:X1=X0+L•cosαY1=Y0-L•sinαX2=X0-L•cosαY2=Y0+L•sinα以此为中心点坐标参数,长宽与角度参数使用中央区域的长宽与角度,分别建立覆盖左右像的区域,使用VisionAssistant对左右区域内的图像进行对比度、明暗度的调整增强。得到处理后的图像,三个层面的图像的对比度基本相同。利用VBAI对图像进行处理与改善,不仅功能丰富,适用性强,且操作简单,易于掌握,程序建立完成后还可以快速的对其他同类图片进行处理,大大节省了时间。 4结语 使用VBAI创建图像分析处理程序,可对各种生物医学对象进行分析和检测,可对图像进行处理与改善,其优势在于: (1)相比起人眼观测和手动测量,本方法能够提供客观和量化的数据,可快速对大量图像进行自动分析并保存检测结果。 (2)相比起通用化的测量分析软件,本方法针对性强,针对各种特定情况和需要制定适应的程序,准确性、有效性和实用性高。 (3)相比起使用VC等编程软件编写特定测量分析软件,本方法简单,有大量强大的模块化功能自由选用,程序开发周期短,工作量小,不需要专业编程技能,一般人易于掌握,且程序易于调整改进。综上所述,使用VBAI可简单快捷的针对不同生物医学图像建立相应检测处理程序,可快速自动地对大量图像进行分析,得到客观量化的数据。VBAI是实验室快速建立生物医学图像处理与分析检测程序的有力工具。 作者:查悦明 陀韦为 王卓 张刚平 黄耀熊 单位:暨南大学生物医学工程系
硬件设计论文:浅谈变电站综合自动化中监控系统的硬件设计研究 论文 关键词 测控系统总线现场总线型综合自动化系统 论文摘要 测控系统在变电站综合自动化系统中肩负着测量与控制任务,随着电网电压等级的提高,变电站综合自动化对测控系统的要求不断提高。根据变电站综合自动化系统的设计思路.对一种由总线组成的新型现场总线型测控系统的硬件设计进行研究。 一、引言 变电站综合自动化是在微处理技术、自动控制技术和远动技术 发展 到一定程度的基础上,为使变电站二次设备更合理、有效地运行而提出的一种变电站自动化模式。变电站综合自动化系统除了实现对现场的监测、控制和保护之外。更重要的是能实现当地和远方对现场的监控、调节和保护。 二、变电站综合自动化中的测控系统的功能要求 (一)遥信功能。遥信功能通常用于测量下列信号开关的位置信号、变压器内部故障综合信号保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号、自动调节装置的运行状态信号和其它可提供继电器方式输出的信号事故总信号及装置主电源停电信号等。 ( )j噩测功能。遥测功能常用于变压器的有功和无功采集、线路的有功功率采集、母线电压和线路电流采集、温度、压力、流量流速等采集、周波频率采集、主变油温采集和其它模拟信号采集。 (三)遥控功能。遥控功能常用于断路器的合、分和电容器、电抗器的投切以及其它可以采用继电器控制的功能。 (四)遥调功能。遥调常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其它可采用一组继电器控制的、具有分级升降功能的场合。 三、测控系统硬件设计研究 针对测控单元存在的不足之处.考虑到高压、超高压变电站的自动化特点及变电站综合自动化的发展对测控单元的要求,结合 电子 元器件发展、通信技术的进步和其它新技术的出现,提出了新型线路测控单元的模块化硬件设计方案。 线路单元测控装置的硬件构成主要包括80c196kc基本处理模块、电流型互感器模块、滤波放大电路、多路模拟开关、a/d转换电路、频率检测电路、遥信输入光祸隔离电路、遥脉输入光藕隔离电路、控制输出继电器、双can总线通信模块、串行通信模块。 (一)80c196k0 80c196kc是intel公司16位单片机系列的第三代产品,是目前应用最广泛的16位单片机,具有以下特点: 1 废除了cpu的累加器(acc)与算术逻辑运算部件(alu)的传统结构,采用了寄存器阵列/算术逻辑部件(ralu)。ooh-1ffh单元包含寄存器阵列、专用寄存器和256字节的附加ram。ooh—017h是专用寄存器区。018h—offh是寄存器阵列.可由ralu直接访问。iooh—1ffh是附加的256字节ram.这些ram通过“垂直寄存器窗”结构,也可以作为寄存器由ralu直接访问,因而给程序设计带来很大方便。 2 特殊功能寄存器直接控制i/o口,实现了i/o口的高速输入与高速输出。四个高速输入口最小能记录分辨间隔为1微秒的外部事件发生时间(时钟频率为16mhz);六个高速输出口,可在预定的时间内触发外部电路。 3 两个16位定时/计数器及四个软件定时器可以很方便地为众多的外部或内部事件提供定时与计数功能。所谓软件定时器就是对hso编程,可以按预定的时间产生中断。 4 具有高速运算处理器。80c196kc可以采用16eiz的晶振.其运行速度比12mhz的90c196kb快33%,比12mhz的8096bh快1倍。 5 3路d/a转换采用脉冲宽度调制输出(pwm),调制精度为8位,输出波形为占空比可变的方波,方波可经积分后变成直流电平.其电平随占空比变化有256级输出。 6 有16位watchdog监视定时器,用于监视软件运行是否发生故障,当系统由于干扰或其它扰动导致软件运行紊乱时,它能够使系统自动复位。 7 有高速数据交换能力。支持dma(直接存储器存取)方式数据交换和pts方式数据交换。 (二)测控单元的组成 80c196kc基本处理模块主要由80c196kcl6位中央处理器、128kbyte程序存储器eprom,64kbyte数据存储器ram,16kbyte的存储器eeprom及译码电路组成;电流型互感器模块完成将100v,5a的电压电流信号转化为+2.5ma的弱电信号,经过信号变换.放大滤波变成标准信号送入多路模拟开关,在cpu的控制下依次a/d转抉,将现场输入的模拟量转变成数字量,供cpu处理。频率检测模块对输入的交流正弦信号进行整形变成主波信号,输入cpu的高速输入口,通过测量跳变的周期测量频率及进行频率跟踪。遥信、遥脉输入光藕隔离电路完成信号变换及隔离功能,支持220v/110v/24v直流电压信号输入。键盘显示模块提供人机交互功能.采用薄膜键盘和带背光的128*64的点阵式液晶.屏幕一屏可显示16×8个 英文 字母或8×4个汉字。 为了满足不同应用的需要,本装置设计有5路通信接口:其中2路为冗余设计的can总线接口,用于与通信控制单元通信;1路光纤通信接口,用于与通信控制单元的通信或与智能设备通信;1路rs485接口,用于支持装置与总控单元的通信或与智能设各通信;l路为rs232接口.用于支持装置的组态功能,所有的通信接口均通过高速光藕进行光电隔离。 在继电器驱动电路中采用了一些保护措施,防止在分合直流电源时引起逻辑电路紊乱而造成继电器误动作,并在驱动电路与继电器之间加光电隔离,以提高抗干扰能力。本装置还采用自检闭锬功能和放电回路,防止由于硬件错误。 硬件设计论文:变压器冷却控制系统控制器的硬件设计 摘要:变压器的冷却装置是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去,以保证变压器可以安全正常的运行。本文所进行的主要核心部分就是对控制模块进行的设计,其中包括了可以对主变压器风扇投入与切除的温度范围进行自行设定,也可以按照用户的要求而变化。 关键词:变压器;冷却控制系统;硬件 1变压器冷却控制系统控制模块的设计总体思想 本文所进行的就是对变压器冷却控制系统控制器模块进行设计,其中包括了可以对主变压器风扇投入与切除的温度范围进行自行设定,也可以按照用户的要求而变化。在传统控制方式中,风扇投切的温度限制值是不能改变的,此外,风扇电机的启动和停止温度有一余量,不像传统的控制方式中是一个定值,避免了频繁启动的缺陷,此外还有运行、故障保护及报警等信号的显示及其与控制中心或调度中心的通讯,上传这些信息,如变压器油温、风扇运行状态有无故障等。至于风扇的分组投切设置是为了节约电能,具有一定的 经济 意义,但这个分组数不宜过多,以免控制复杂,且散热效果不佳。 控制器主要由at89cs1单片机、a/d转换器、键盘控制芯片,输出模块、通讯模块以及自动复位电路等组成,其中单片机是控制器的核心,aid转换器是把输入信号转换为数字信号。 2变压器风扇控制系统的硬件接线 基于以上的要求,我们设计的风扇控制器的硬件线路图如下页图1所示。变压器风扇控制中对控制模块进行改进是本文研究的重点,其中包括主要芯片的选用以及一些抗干扰元件的使用。所以在本章节中,我们重点将要介绍变压器风扇冷却控制模块中的主要硬件芯片的作用、选用以及它们之间的连接力一法。 (1)单片机at89c51(如图1)。 at89c51是atmel公司生产的一种低功耗,高性能的8位单片机,具有8k的flash可编程只读存储器,它采用atmel公司的高密度不易丢失的存储器技术,并且和 工业 标准的80c51和80c52的指令集合插脚引线兼容,其集成的flash允许可编程存储器可以在系统或者通用的非易失性的存储器编程中进行重新编程。at89c51集成了一个8位的cpu, 8k的flash。256字节的edam, 32位的i/0总线。三个16字节的定时器/计数器,两级六中段结构,一个全双工的串行口,振荡器及时钟电路。at89c51是完成系统的数据处理和系统控制的核心,所有其它器件都受其控制或为其服务。 在本文中,经过tlc 1543 a/d转换器后输出的数字量输入到at89c51单片机中,同时在进行了温度参数的设置以后,进行它的输出控制,其中包括了变压器的温度显示、状态显示、以及声音报警设备等等,也就是我们所研究的变压器冷却控制系统的核心部分。 (2)变压器的温度采集及温度处理模块。在变压器的风扇冷却自动控制系统中,第一步进行的就是对变压器上层油温进行的温度采集工作。变压器的温度采集是由变压器的温度控制器来实现的,其中包括铂电极、传感器以及变送器。经过温度控制器输出的信号进入变送器,变送器送出一个4一20毫安的电流信号,然后将此电流信号通过控制芯片上的电阻元件实现电流电压信号的转换,转换后的电压是在0.4一2(伏特)之间,然后将此电压信号输入到tlc 1543数模转换器,进行信号处理。变送器输出信号有电流和电压信号两种,考虑到变压器安装的位置(室外)距本控制装置(室内)有一定的距离,电流信号不易损失,故选择了4一20毫安的电流信号。 (3)11通道10位串行a/d转换器丁lc1543。 tlc1543 a/d转换器是美国ti公司生产的众多串行a/d转换器中的一种,它具有输入通道多、转换精度高、传输速度快、使用灵活和价格低廉等优点,是一种高性价的模数转换器。tlc 1543是cmos,10位开关电容逐次逼近模数转换器。它有三个输入端和一个3态输出端:片选(cs),输入/输出时钟(i/0 clock),地址输入和数据输出(dataout)。这样通过一个直接的四线接口与卞处理器或外围的串行口通讯。片内还有14通道多路选择器可以选择11个输入中的任何一个三个内部自测试(self-test)电压中的一个。 (4)bc7281 128段led显示及64键键盘控制芯片。 bc7281是16位led数码管显示器键盘接口专用控制芯片,通过外接移位寄存器(典型芯片如74hc164, 74ls595等),最多可以控制16位数码管显示或128支独立的led。 bc7281的驱动输出极性及输出时序均为软件可控,从而可以和各种外部电路配合,适用于任何尺寸的数码管。 bc7281各位可独立按不同的译码方式译码或不译码显示,译码方式显示时小数点不受译码影响,使用方便;bc7281内部还有一闪烁速度控制寄存器,使用者可随时改变闪烁速度。 bc7281芯片可以连接最多64键c8*8)的键盘矩阵,内部具有去抖动功能。它的键盘具有两种工作模式,bc7281内部共有26个寄存器,包括16个显示寄存器和10个特殊(控制)寄存器,所有的操作均通过对这26个寄存器的访问完成。 bc7281采用高速二线接口与mcu进行通讯,只占用很少的i/o资源和主机时间。 bc7281在本系统中主要用于驱动变压器温度显示的led以及显示风扇运行状态的指示灯。 前已提及,bc7281芯片内部共有26个寄存器,包括16个显示寄存器和10个特殊功能寄存器,共用一段连续的地址,其地址范围是ooh-19h,其中ooh-ofh为显示寄存器,其余为特殊寄存器。 (5)使用max232实现与pc机的通讯。 ①max232芯片简介 max232芯片是1viax工m公司生产的低功耗、单电源双rs232发送/接收器,适用于各种e工a-232e和v.28; v.24的通信接口,1viax232芯片内部有一个电源电压变换器,可以把输入的+5v电源变换成rs-2320输出电平所需±10v电压,所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的+5v电源就可以。 我们的设计电路中选用其中一路发送/接收,rlou t接mcs一51的rxd , t 1工n接mcs一51的txd, tlout接pc机的rd,rl工n接pc机的td1。因为max232具有驱动能力,所以不需要外加驱动电路。 系统中使用了此技术之后就实现了变压器风扇冷却系统的远程控制,工作人员可以在控制室对冷却系统进行控制,可以达到方便、准确、快捷的日的,这也是我们对传统的风扇冷却控制系统而做的一个重要的改进。 ②串行通讯 在此实现中,我们必须要对mcs-51串行接日和pc机串行接日的串行通讯要有一定的了解,串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上,以每次一个二进制位移动的,它的优点是只需一对传输线进行传送信息,囚此其成本低,适用于远即离通信;它的缺点是传送速度低;串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方一式,同步通信适用于传送速度高的情况,其硬件复杂;而异步通信应用于传送速度在50到19200波特之间,是比较常用的传送方式,本文中使用的就是异步通讯方式。 (6)“看门狗”电路ds1232 在系统运行的过程中,为了避免因干扰或其他意外出现的运行中的死机的情况,“看门狗电路”ds1232会自动进行复位,并且能够重读eeprom中的设置,以保证系统可以安全正常的运行。 美国dallas公司生产的“看门狗”(watchdog)集成电路ds1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点,应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力。 ds1232具有以下特点: ①具有8脚dip封装和16脚soic贴片封装两种形式,可以满足不同设计要求; ②在微处理器失控状态卜可以停止和重新启动微处理器; ③微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动复位微处理器; ④精确的5%或10%电源供电监视; 在本变压器冷却控制系统中,ds1232作为一定时器来起到自动复位的作用,在ds1232内部集成有看门狗定时器,当ds1232的st端在设置的周期时间内没有有效信号到来时,ds1232的rsr端将产生复位信号以强迫微处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效的,因为看门狗定时器的定时时间由ds1232的td引脚确定,在本设计中,我们将其td引脚与地相接,所以定时时间一般取为150ms。 3结论 本装置实现了通过单片机自动控制冷却器的各种运行状态并能精确监测变压器的油温和冷却器的各种运行、故障状态,显示了比传统的控制模式的优越性。(1)能够对变压器油温进行监测与控制;(2)实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切,延长了冷却器的使用寿命,有较好的 经济 意义; (3)实现了冷却系统的各种状况,如油温、风扇投切和故障等信息的上传,便于值班员、调度员随时掌握情况。 由于固态继电器实现了变压器的无触点控制,解决了传统的控制回路的弊端,同时此控制装置具有电机回路断相与过载的保护功能。由于使用了单片机,因而具有一定的智能特征,实现了油温、风扇的投入、退出和故障等信号的显示以及上传等。通过实际运行表明,该装置的研制是比较成功的。但今后,我们还应该对固态继电器本身的保护进行一些研究,以免主回路因电流过大而造成固态继电器的损坏,以使变压器风扇冷却控制回路更加完善。 硬件设计论文:浅谈变电站综合自动化中监控系统的硬件设计研究 论文关键词 测控系统总线现场总线型综合自动化系统 论文摘要 测控系统在变电站综合自动化系统中肩负着测量与控制任务,随着电网电压等级的提高,变电站综合自动化对测控系统的要求不断提高。根据变电站综合自动化系统的设计思路.对一种由总线组成的新型现场总线型测控系统的硬件设计进行研究。 一、引言 变电站综合自动化是在微处理技术、自动控制技术和远动技术发展到一定程度的基础上,为使变电站二次设备更合理、有效地运行而提出的一种变电站自动化模式。变电站综合自动化系统除了实现对现场的监测、控制和保护之外。更重要的是能实现当地和远方对现场的监控、调节和保护。 二、变电站综合自动化中的测控系统的功能要求 (一)遥信功能。遥信功能通常用于测量下列信号开关的位置信号、变压器内部故障综合信号保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号、自动调节装置的运行状态信号和其它可提供继电器方式输出的信号事故总信号及装置主电源停电信号等。 ( )j噩测功能。遥测功能常用于变压器的有功和无功采集、线路的有功功率采集、母线电压和线路电流采集、温度、压力、流量流速等采集、周波频率采集、主变油温采集和其它模拟信号采集。 (三)遥控功能。遥控功能常用于断路器的合、分和电容器、电抗器的投切以及其它可以采用继电器控制的功能。 (四)遥调功能。遥调常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其它可采用一组继电器控制的、具有分级升降功能的场合。 三、测控系统硬件设计研究 针对测控单元存在的不足之处.考虑到高压、超高压变电站的自动化特点及变电站综合自动化的发展对测控单元的要求,结合电子元器件发展、通信技术的进步和其它新技术的出现,提出了新型线路测控单元的模块化硬件设计方案。 线路单元测控装置的硬件构成主要包括80c196kc基本处理模块、电流型互感器模块、滤波放大电路、多路模拟开关、a/d转换电路、频率检测电路、遥信输入光祸隔离电路、遥脉输入光藕隔离电路、控制输出继电器、双can总线通信模块、串行通信模块。 (一)80c196k0 80c196kc是intel公司16位单片机系列的第三代产品,是目前应用最广泛的16位单片机,具有以下特点: 1 废除了cpu的累加器(acc)与算术逻辑运算部件(alu)的传统结构,采用了寄存器阵列/算术逻辑部件(ralu)。ooh-1ffh单元包含寄存器阵列、专用寄存器和256字节的附加ram。ooh—017h是专用寄存器区。018h—offh是寄存器阵列.可由ralu直接访问。iooh—1ffh是附加的256字节ram.这些ram通过“垂直寄存器窗”结构,也可以作为寄存器由ralu直接访问,因而给程序设计带来很大方便。 2 特殊功能寄存器直接控制i/o口,实现了i/o口的高速输入与高速输出。四个高速输入口最小能记录分辨间隔为1微秒的外部事件发生时间(时钟频率为16mhz);六个高速输出口,可在预定的时间内触发外部电路。 3 两个16位定时/计数器及四个软件定时器可以很方便地为众多的外部或内部事件提供定时与计数功能。所谓软件定时器就是对hso编程,可以按预定的时间产生中断。 4 具有高速运算处理器。80c196kc可以采用16eiz的晶振.其运行速度比12mhz的90c196kb快33%,比12mhz的8096bh快1倍。 5 3路d/a转换采用脉冲宽度调制输出(pwm),调制精度为8位,输出波形为占空比可变的方波,方波可经积分后变成直流电平.其电平随占空比变化有256级输出。 6 有16位watchdog监视定时器,用于监视软件运行是否发生故障,当系统由于干扰或其它扰动导致软件运行紊乱时,它能够使系统自动复位。 7 有高速数据交换能力。支持dma(直接存储器存取)方式数据交换和pts方式数据交换。 (二)测控单元的组成 80c196kc基本处理模块主要由80c196kcl6位中央处理器、128kbyte程序存储器eprom,64kbyte数据存储器ram,16kbyte的存储器eeprom及译码电路组成;电流型互感器模块完成将100v,5a的电压电流信号转化为+2.5ma的弱电信号,经过信号变换.放大滤波变成标准信号送入多路模拟开关,在cpu的控制下依次a/d转抉,将现场输入的模拟量转变成数字量,供cpu处理。频率检测模块对输入的交流正弦信号进行整形变成主波信号,输入cpu的高速输入口,通过测量跳变的周期测量频率及进行频率跟踪。遥信、遥脉输入光藕隔离电路完成信号变换及隔离功能,支持220v/110v/24v直流电压信号输入。键盘显示模块提供人机交互功能.采用薄膜键盘和带背光的128*64的点阵式液晶.屏幕一屏可显示16×8个英文字母或8×4个汉字。 为了满足不同应用的需要,本装置设计有5路通信接口:其中2路为冗余设计的can总线接口,用于与通信控制单元通信;1路光纤通信接口,用于与通信控制单元的通信或与智能设备通信;1路rs485接口,用于支持装置与总控单元的通信或与智能设各通信;l路为rs232接口.用于支持装置的组态功能,所有的通信接口均通过高速光藕进行光电隔离。 在继电器驱动电路中采用了一些保护措施,防止在分合直流电源时引起逻辑电路紊乱而造成继电器误动作,并在驱动电路与继电器之间加光电隔离,以提高抗干扰能力。本装置还采用自检闭锬功能和放电回路,防止由于硬件错误。 硬件设计论文:锅炉自动控温给水系统硬件设计 【内容摘要】本文重点研究了基于STC89C52RC单片机的锅炉自动控温给水系统的设计制作,该系统可以实现的功能有温度控制、液位控制、语音播报等。其中锅炉液位检测和温度检测控制通过单片机来加以控制,该系统成本较低、易于调试、各工作部分障碍互不干扰、维修方便。 【关键词】STC89C52单片机;液位控制;温度控制;语音报警 在现代社会中,居民区热力供应量、需求量越来越大,国内燃煤锅炉的数量仍居高不下[1]。基于此种情况,提高蒸汽锅炉的容量,对操作、控制过程严格要求,都有利于缓解热力供应压力。与此同时,对于锅炉液位和温度的精确控制是关系到人们自身和设备安全的重要问题。由于被控对象和过程的非线性、时变性,多参数间的强耦合、随机干扰等因素,使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难[2]。基于控制中的各种影响因素,传统的控制方法已经无法实现所需要的控制精度和系统稳定性。近些年随着单片机技术的迅速发展,利用单片机及其外围芯片实现复杂系统的控制已经成为现实[3]。锅炉自动控温给水系统就是利用单片机使锅炉系统具有较高的实用价值和优越性[4]。通过单片机自动控制、调节加热与给水系统,可使锅炉维持一个较稳定的系统,以正常供气供水,保证系统安全经济运行。 一、系统简介 设计的研究对象主要是锅炉的液位和温度,对其液位和温度实现自动控制。通过STC89C52RC单片机、温度传感器(DS18B20)、LCM(12864液晶显示屏)、语音模块(WT588D)、浮球式液位传感器、独立按键等实现系统温度、液位报警和控制,同时可以对锅炉当前状态的显示、控制和播报加以实现。系统的硬件设计主要是有以下几个模块:STC89C52RC芯片为核心的控制模块,液位采集模块、温度采集模块、键盘模块、液晶显示模块、语音报警模块、独立按键模块、继电器控制模块、电源模块、串口模块等。可实现的具体功能如下:一是系统启动后播放开机画面和开机音乐,显示系统默认的温度上下限值。二是显示当前的温度及温度是否在设定范围内,同时显示当前液位状态。三是当液位低至给定的下限液位时,放水水泵停止对锅炉放水,同时启动进水水泵对锅炉进行加水,直到液位到达指定值,LCM显示液位正常。四是当液位高至给定上限的液位时,进水水泵停止对锅炉加水,同时启动放水水泵对锅炉进行放水,直到液位到达指定值,LCM显示液位正常。五是如果温度传感器DS18B20损坏,系统停止工作,LCM提示错误。六是温度低于设定值,启动加热工作。温度到达指定温度值,停止加热工作。七是可以语音播报,并通过独立按键控制语音播报的开、关。八是通过按键实现温度上下限值的设定,最高上限值为70摄氏度,最低下限值为10摄氏度。 二、系统硬件设计 (一)单片机接口原理图。该部分主要由单片机芯片、上拉电阻、排阵等组成。原理图如图1所示。(二)温度采集模块。温度采集模块主要使用DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20。DS18B20为单线接口,性能较为稳定。用户可以设定温度报警上下限值,同时,该DS18B20超温度限可通过报警搜索命令加以识别。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中,需要很好地解决一些技术问题,才能够达到较高的测量精度[5,6]。在感温器件中,DS18B20适合于单片机构成智能温度测量和控制系统,其精度很高、易保证。体积小、无需标定、支持多点组网功能、可多点测温等特点都有利于在实际应用中取得良好的测温效果。温度传感器如图2,DS18B20的原理图如图3[7]。(三)液位采集模块。液位传感器采用的是浮球式液位开关。其结构简单,无复杂电路,使用方便,使用磁簧开关无需电源,接点寿命长,控制开关位置可随使用者订制。所有开关出线在同一接线盒,外部施工配线成本较低。由于磁簧开关和导线与被测液体是完全隔离,该液位开关可在高温、高压设备上安全使用。浮球式液位开关是采取直浮子驱动磁簧开关内部磁铁,达到开关瞬间动作的原理。当被测介质浮动浮子时,浮子在一定范围内上下移动,浮球内的磁体将吸引控制开关动作杆上的磁体,从而产生开与关的动作,实现液位的指示与控制[8]。液位传感器实物如图4,液位采集模块的电路图如图5。(四)继电器控制模块。继电器主要是来做自动控制作用的开关元件。在本次设计中共使用了3个电磁继电器,都是用+5V的直流电来控制12V的直流电,分别实现对进水水泵、出水水泵、加热器的控制作用。电磁式继电器可以用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、高电流的工作电路,能实现远距离操纵和自动控制。进水水泵、出水水泵和加热器的控制就可通过此原理得到远程自动控制。继电器控制电路如图6。 三、结构设计 本设计中使用的保温水桶是在成品的基础上进行部分加工所得。机械加工包括对桶壁进行开孔,加热器的定位、安装和密封,进出水水管的定位、安装和密封,液位传感器支架的设计安装,以及液位传感器和DS18B20温度传感器的安装、固定。在上液位传感器安装时,液位传感器的浮球下边缘和进水管平齐,当水位到达该液位传感器浮球下边缘时停止加水,防止进水管被完全淹没。下液位传感器安装时,浮球的下边缘略高于加热装置,当桶内液位低于该液位传感器上边缘时停止出水同时开始加水,防止液位过低而导致加热装置干烧。加工结果如图7。上下液位传感器的信号线分别从安装进出水管的孔里引出。DS18B20温度传感器安装在保温桶夹层内部并紧贴内壁,位置在水桶中部,信号线从和上液位传感器的信号线一路从进水孔引出,如图8所示。 四、应用分析 当保温桶内液位过低时系统控制继电器使进水水泵工作。当液位过高时进水水泵停止工作,出水水泵工作,直至液位正常。同时水的温度如果低于设定值,继电器控制加热器开始加热,直至达到设定温度,加热器(220V)停止工作,这些功能都要能够实现,而且整个过程都是自动完成,不需用户操作,用户只需按照自己的要求设定温度范围,既安全又方便。锅炉自动控温给水系统经过实验验证,已经可以实现开机画面的显示,显示默认的温度上下限值,可根据需要进行设定,系统会显示当前的温度和温度、液位状态是否正常。随着单片机技术的发展和日趋成熟,单片机不仅应用前景广泛,同时有助于发现可能存在的故障。锅炉自动控温给水系统就是利用单片机使锅炉系统具有较高的实用价值和优越性。 作者:伍广 邓传奇 陈帅 单位:安徽理工大学机械工程学院 硬件设计论文:封闭禽舍传感器节点软硬件设计 本文作者:曹元军1金濯2翟旭军2王新忠3作者单位:1.泰州职业技术学院2.江苏畜牧兽医职业技术学院3.江苏大学生物机电工程研究院 工厂化蛋鸡舍在结构上是一个全封闭的设施,鸡舍内部环境受设计结构的制约和影响,形成了不同于外部环境的“鸡舍小气候”。鸡舍气候信息主要包括室内的温度、湿度、光照、二氧化碳、氨气和硫化氢等环境因子。鸡舍设施的全封闭性决定了鸡舍与外界的物质与能量交换,这种交换会引起鸡舍小气候环境的变化,进而在一定程度上又会影响蛋鸡的生长及其产蛋率。鸡舍气候信息采集的智能化和信息化是实施工厂化蛋鸡养殖的关键技术之一,国内外已有科研人员将无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)技术应用于农田信息采集。为满足农业信息采集中监测周期长的需求,研究人员结合不同的应用场合,设计了多种专用的无线传感器网络节点[1-6]。由于封闭式蛋鸡舍设施的特殊性,鸡舍环境信息有线采集设备易出故障,且设备的投入成本与维护成本较高,因此,无线传感器网络的应用将尽显其优势。为此,笔者在尽可能延长无线传感器节点通信距离的基础上,合理地设计硬件系统和软件系统,以有效提高节点的生存周期。 1节点硬件设计 节点硬件设计通过自组网的形式将采集的信息发送至系统监控中心,实现对封闭式蛋鸡舍设施的温度、空气湿度、光照、二氧化碳、氨气和硫化氢等环境因子的采集。传感器节点由微处理器模块、无线通信模块、串口通信模块、传感器模块和电源模块组成,如图1所示。为了提升传感器节点的通信距离,微控制器(CPU)采用AVR系列单片机ATmega128L,对比普通51系列单片机而言,ATmega128L代码执行效率更高,抗干扰能力更强,同时,ATmega128L单片机具有低功耗的特点(1μA~25mA,WDT关闭时为100nA)。该设计的无线通信模块采用功耗低、发射功率可微调的nRF905模块,其高斯频移键控(GFSK)调制方式抗干扰能力强,能够很好地抑制噪声环境对信息采集系统的影响。设计节点的CPU时钟频率为7.3228MHz,nRF905设定在433MHz国家开放频段。温湿度传感器采用SHT11,光强度传感器采用美国TAGS公司的光强度数字TSL2561。有害气体浓度的监测传感器分别为:CO2浓度传感器选用美国FIGARO公司生产的TGS4160,NH3传感器选择的型号为MIC-NH3智能传感器,硫化氢传感器选择的型号为(H2S传感器)M-100。 2节点软件设计 针对上述节点硬件结构,结合封闭式蛋鸡舍设施信息采集周期性强、时间间隔短、单次数据传输量大的特点,设计了基于C语言的软件系统。 2.1节点软件构成 节点软件由操作系统和应用程序构成。WSN利用TinyOS操作系统,采用AVRStudio4.07开发平台,开发应用程序,包括各个硬件模块的驱动、数据采集和通信协议。在TinyOS环境下为节点用NesC语言编写了相应的执行程序。AVRStudio4.07平台采用面向对象的编程方法,1个TinyOS应用程序与多个组件(Component)连接,构成1个执行模块(Module)。组件是硬件的抽象概念,组件间由接口(Interface)互相连接。该设计传感器节点的TinyOS应用程序结构如图2所示。 2.2节点休眠的设计 无线传感器节点节省能量的最主要的方式是休眠机制。当传感器节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发传感数据时,关闭节点的无线通讯模块、数据采集模块甚至计算模块以节省能量。因而,一个传感任务发生时,只有与之相连的区域内的传感器节点处于活动状态,从而形成一个活动区域。如图3所示,活动区域随着数据向网关节点传送而移动,这样原先活动的节点在离开活动区域后可以转成休眠模式从而节省能量。 2.3同步控制 时钟同步是该设计分布式系统的重要组成部分,采用TDMA-MAC协议。具有休眠机制的无线传感器网络需要严格的时间同步机制,用来准确接入信道和及时唤醒。在传感器网络中,节点运行工作时的物理时钟依靠对自身晶振中断计数实现。如果节点晶振的频率误差和初始计时时刻不同,就会使节点之间物理时钟不同步。通过计算出物理时钟与逻辑时钟的关系,构造对应的逻辑时钟以达成同步。无线传感节点在应用基站充当时间基准点,发送数据包具有当前时钟读数的同步指令,当无线传感器网络内其他节点接收到该同步指令后,计算延时参数并调整本节点的逻辑时钟值,以和基站节点基准点构成同步。传感节点在和基站节点同步后作为新的基准点,一环接一环由里向外同步,直至覆盖整个无线传感器网络。 2.4节点程序的调试 无线传感器节点硬件和软件设计完成后,进行了程序初步调试。程序调试平台为AVRStudio4.07,调试步骤如下:①在启动AVRStudio4.07之前,将JTAG仿真器与PC机串口连接起来;②JTAG仿真器的数据电缆连接到目标板的JTAG接口;③在确认PC、JTAGICE和目标板正确连接后,按照下列顺序依次接通电源的操作:打开目标板电源,即SW1拨至“ON”处,然后接通JTAG电源,JTAG仿真器上的绿黄两灯同时亮表示连接成功,若有任意一灯不亮,就说明连接没有成功;④在PC上打开AVRStudio4.07,调试节点程序,如下图4、5所示。 3结语 为解决传统封闭式蛋鸡舍设施的温度、空气湿度、光照、二氧化碳、氨气和硫化氢等环境因子的监测中所存在的监测区域面积小、采样率低、工作量大等问题,该研究探讨了将无线传感器节点技术作为封闭式蛋鸡舍环境监测中数据采集和传输载体的可行性,设计和开发了无线传感器节点,并进行了节点程序的调试。下一步应采用所设计的无线传感器节点,构成无线传感器网络,通过进一步的封闭式蛋鸡舍环境因子信息采集试验,提高无线传感器网络系统的可靠性和实用性。 硬件设计论文:常规剧场舞台机械控制系统的软硬件设计 【摘要】根据国内剧场舞台机械控制系统的特点,探讨了软、硬件设计解决方案。根据实际工程经验从控制系统硬件设计组成、网络系统构建和软件功能要求三个方面进行了详细的论述。 【关键词】PLC;舞台机械;变频器;现场总线 常规剧院根据功能可以划分为歌剧院、戏剧院、音乐厅和多功能厅等。舞台机械是现代化剧场不可缺少的核心设备,通过舞台机械设备不断升降、平移、开合运动,并配合灯光、音响的不断变换,呈现在观众眼前的是一场场美轮美奂的视觉盛宴。常规剧场舞台机械设备一般可分为台上和台下两个部分,台上以卷扬类为主,台上设备的基本配置有防火幕、假台口、大幕、二道幕、景吊杆、灯吊杆、单点吊机、灯光渡桥、灯光吊笼等设备,有的还配置了反声罩。台下以升降、推拉、旋转为主,台下设备的基本配置有主升降台、左右车台、后车转台、升降乐池、各种补偿台、插销和安全网等设备。其中,台上吊杆类设备、台下升降台类设备和车台类设备是舞台表演空间的主要设备。随着计算机技术的不断发展,现在舞台机械控制多采用以可编程控制器为主的分布式控制系统。系统硬件由继电器、接触器和变频器等低压电器组成,网络采用开放式工业现场总线通讯技术,软件设计采用功能完备的人机友好界面和安全互锁保护。整个系统快速、方便地将分散在台上、台下的设备和核心中央处理器联系起来,其各种不同类型的控制模块通过硬件接口和软件组态可进行广泛组合,为舞台机械运行提供实时、安全可靠的运行保证。同时,由于采用计算机控制,系统具有处理速度快、系统资源裕量大、通讯能力强、故障排除快速、定位准确的特点。 1设备电器设计组成 舞台设备电器控制回路一般由各种安全保护单元(如限位、乱绳、超载、超速、安全急停链路)、位置测量单元(如编码器、减速开关、行程开关)、控制电路(如各种继电器、PLC输入输出模块)、驱动单元(如变频器、交流接触器)和执行单元(如三相异步鼠笼电机、伺服电机)组成,并通过以上电器环节的共同作用控制设备运动。国内舞台设备按控制方式包括常规定速控制和调速定位控制。 1.1常规定速控制 常规定速控制——通过PLC起停输出、设备的行程开关、保护开关、继电器组成的中间回路控制对应的三相电源的相序通断,从而达到直接控制电机的正反向运动,如舞台各种插销、安全网、升降栏杆、安全门。该方式广泛应用在对时间要求不高的舞台设备硬件设计上,对于在运动过程中有位置需求但定位要求不高的设备(如灯光吊笼、假台口侧片、灯光渡桥)来说,该方式并不能满足要求。从设计经济、硬件便捷的角度,通常在常规电机传动轴上加装轴套型增量编码器,将编码器信号接入具有位置采集功能的模板(如西门子编码器模块FM350),同时,在硬件选型时根据模板的采样频率和电机转速确定所选编码器的每圈脉冲值。采集的位置信号经过现场总线传送到中央处理器中,和预设的目标位置做比较,决定设备是否到位停止运行。在实际的硬件设计中,为了能及时响应到位置信号,需把采集模板的实际输出值串入控制电机正反转回路。考虑到常规定速控制设计中不具备调速功能,电机高速运动过程中收到停止信号后制动运行较长,影响设备控制精度,在应用中要根据设备实际制动距离,在软件调试中加入制动停止提前长度来修正设备停止响应距离,从而提高设备实际到位精度 1.2调速定位控制 调速定位控制——常规电机带有编码器,编码器接入具有位置控制功能的高性能交流矢量变频器,变频器通过本身的内置位置控制卡计算电机运行的实时位置和给定目标位置的差值,通过PID调节输出对应的频率和电压控制电机运转速度,中央处理器通过总线通讯方式比较变频器传回来的位置、状态特性,并根据变频器窗口到位值实现对所控设备的速度、位置精确控制,控制电路如图3所示。使用调速定位控制,降低了对机械设备的冲击,提高了设备的安全性和可靠性。因此,在国内中、大型剧场中,该控制方式是控制吊杆、升降台、车台等机械设备的主流方案。调速定位按控制电路功能一般可分为一对一控制和矩阵切换控制。对于前者,每个设备都是一个控制单元,控制电路结构相对简单,每个变频器的总线状态真实反应设备实际情况。由于只考虑单独控制回路,现场调试成本较小,出现故障排查相对容易,系统后期维护人工成本较小,但如果控制单元的任何器件发生故障,则直接影响调速设备运行,同时对于电器元件、变频器的成本支出较高。对于后者,由于采用继电器矩阵切换,控制回路采用冗余备份方式,每个调速设备在选定之前不对应固定变频器,如果某一个控制单元出现问题影响吊杆运行,通过切换矩阵的及时调整可以规避出现故障的控制单元,从而使设备更可靠地运行,提高了整个系统的风险抵御能力。同时,采用切换方式,节省了变频器数量,降低了电器成本支出。但这种控制方式电路结构复杂,软件互锁要求较高,一旦出现故障,排查和维护较繁琐。通常来说,台上调速吊杆采用切换矩阵方式,台下调速设备采用一对一控制方式。这主要是因为各种类型的吊杆大多功率在30kW以内,且功率较为相近,实际舞台演艺中同时运动的最多吊杆数远远小于总吊杆数,故采用切换方式。而台下升降类设备在演出时载有大量演员,功率较大,通常达到60kW以上,为了避免频繁切换对用电回路的冲击,并考虑到实际运行的安全性,故采取一对一方式。 2网络系统的构建 舞台机械控制系统从网路结构上分为三个层级:管理级、控制级和现场级。2.1管理级设备管理级设备包括控制台和服务器。控制台中主要设备包括工控机、触摸屏和电源、操作按键及操纵杆,主要为监控舞台设备状态、运行参数、报警信息,编场数据处理和控制设备起停,为操作人员提供友好的人机交互界面。服务器可记录操作人员和设备的实时数据,为演出设备历史追溯提供不可替代的手段。 2.2控制级设备 控制级设备主要包括可编程控制器的中央处理单元和各种适应现场总线的通讯单元。作为整个舞台机械控制系统的“大脑”,中央处理单元是系统核心,主要负责向上通过以太网传递现场的监控信息(如升降台、景杆等调速设备的位置、速度等实时参数,以及乱绳、电机过热等安全信号),向下对现场级设备下达动作命令,协调现场设备动作次序(如舞台机械设备的定位控制和设备延时启动等)。 2.3现场级设备 现场级设备:主要包括符合现场总线协议的相关舞台机械控制远程I/O站点、对应的变频器和电动机。现场级设备主要任务负责实现操作人员通过控制台发送的具体的运动方案,同时采集必要的现场信息,传递给上层作为参考。图4为采用标准三级网络设计的结构图。 2.4网络系统的构建中的关键问题 (1)控制系统的安全性设计要贯穿整个控制系统,包括核心控制器到单体设备的控制设计。控制系统应采用开放的现场总线技术,根据用户的实际需要,采用可靠的冗余技术,包括核心部件的冗余和网络的冗余。控制系统具有紧急停机系统,任意一个极限开关的动作会触发本设备应急线路,任意一个急停按钮应触发控制系统的急停链路。同时,急停系统和中央处理器通过安全总线进行信息交换。所有具有提升性能的驱动都采用双制动器,并且互相独立控制,保证驱动能及时有效地停止工作。(2)所有的舞台机械系统主控制台、移动控制台,应具备即插即用的特点。对于单一控制台,用户可根据实际情况方便地选择切换到不同的操作方式(如手控、程控、更改参数)对设备进行操作;对于不同控制台之间的切换操作,中央处理单元应具备统一的授权管理,保证同一设备在任意时刻只接受来自单一控制台的指令信息,防止设备由于接受不同控制台指令信息而造成控制紊乱。(3)保证关键信息响应的实时性和同步性(如舞台机械设备的启动命令)。对于调速定位设备,国内大多是通过每个变频器的内置位置控制卡控制设备,当多个设备同时运动时,由于网络传输的延迟性造成设备启动的不统一和设备运行中间过程中的实际位置偏差。在设计控制网络时,对于关键信息的传递需采用等式同步机制和数据优先级处理,保证数据传输的快速响应。 3软件设计要求 3.1操作功能要求 操作功能要求:对于舞台控制操作界面,应设有手动选择、运动参数设定、设备编组、场景运行、设备位置绑定、运动禁止、设备位置记录等功能,根据实际用户需求的不同,还应提供系统管理、维护和根据演出过程需要而附带的工程组态功能。同时,应提供演出中间的各种应急处理功能,如当在演出场景中编组的运行设备,设备出现报警停止运行时应具备手动快速介入,当设备撞到物理极限位后,应具备旁路控制使设备及时脱离危险位置。用户一旦误操作,不光有报警信息,同时提供相应的保护,规避可能发生的设备误动作引发的系统风险。 3.2设备互锁要求 设备运行互锁是舞台设备安全可靠运行必不可少的保障,互锁软件设计必须实时跟踪设备运行的数据。互锁软件应采用顺序控制程序,根据优先级管理机制,按照预先规定好的优先级动作顺序,对控制过程各阶段的设备互锁顺序进行自动判别和保护。每一个设备的运行条件都依存于其他相邻设备的位置,当检测到条件满足或不满足时,及时发送给设备数据块运行或受限指令,使设备安全可靠地运行。 3.3分布式管理要求 通过现场总线技术,把分布在舞台控制室的控制台、上位机、台上及台下控制柜间的现场驱动单元、现场采集单元等方便、快捷地联系起来。通过开放的现场总线控制通信网络把物理分散的设备构成为一个整体,用分布式数据库实现全系统的信息集成,进而达到信息共享,从而实现同时在多台控制终端上对舞台设备的集中监视、集中操作和集中管理。 3.4远程维护要求 控制系统工程师可通过互联网对现场控制系统进行远程诊断和维护。操作系统中出现的故障,应及时记录在上位机历史数据库中,用户通过Internet网以文本形式传送到远程诊断实验室,帮助用户排除故障。通过专门远程诊断软件,可实时跟踪链接到现场网络节点的舞台机械设备运动情况,及时帮助用户解决操作中出现的问题。 4小结 在控制系统建设规划中,要注重安全和效益并重的原则,适当降低建设成本和后期维护成本,同时还要从长远着眼,技术方案要有一定的前瞻性,充分考虑将来整个系统的整体升级、扩容问题。随着计算机和控制理论的不断进步,舞台控制技术逐渐趋于完善,带有自诊断功能和微机通信接口的PLC元器件也越来越普及,价格也趋向便宜。在国内以可编程控制器为核心的舞台机械控制系统已经形成了集网络化、集散化、自动化、智能化为一体的先进的自动控制模式。目前,广义舞台的概念已不再仅仅局限于正规剧场传统品字型舞台,随着电视剧场、演播厅、体育场馆等组合式舞台,以及各种类型的动感、多维影院、VA多媒体互动系统、科技馆等领域的异型舞台的出现,舞台机械控制系统的软、硬件设计也应随着舞台要求的变化不断发展更新。 作者:刘学信 刘建喆 单位:山东艺术学院 北京师范大学第二附属中学 硬件设计论文:高性能车载充电机硬件电路设计研究 电动汽车作为新型代步交通工具,车载充电机是其不可缺少的配套充电设备,对车载充电机的研究显得尤为重要。一款成功的高性能的车载充电机要能抑制谐波、功率因数高、效率高等特点。本文根据上述特点,设计了一款2kw的车载充电机。有源功率因数校正电路(APFC)能有效抑制谐波,提高功率因数。而软开关技术能有效提高充电机的效率。本文将二者结合在一起,设计了一款高性能指标的车载充电机,并进行了波形测试及实验验证。 1车载充电机硬件拓扑结构及原理 1.1APFC拓扑及原理功率 因数校正有多种拓扑电路,比如boost、buck、buckfly等电路。本文采用BOOST电路拓扑,如图1所示,因其电流连续、电流波形失真小、输出功率大、储能电感同时具有抑制RFI和EMI噪声的功能。状态分析:当S通、VD断时,假设此状态持续时间为T1,可得到状态方程,解得,其中为第K时刻的输入电压值。当S断、VD通时,假设此状态持续时间为t2,可得状态方程,解得:。当S断、VD断时,假设此状态持续时间为t3,得状态方程。由上述公式可知,是跟随输入电压变化的半波正弦函数,如图2所示,其相位基本相同且输入电流波形近乎正弦波,所以功率因数接近于1。当电感电流临界连续时,t3=0,可知电感电流的包络线仍为半波正弦函数形式。弱电感电流连续,则表现为电感电流正弦变化的基波上迭加随斩控频率变化的高频锯齿波,锯齿波的幅度与电感量及斩控频率有关。 1.2逆变整流拓扑及原理 逆变电路采用副边无源钳位软开关移相全桥拓扑结构,如图3所示S1、S3为超前臂,S2、S4为滞后臂。其软开关的实现,超前臂的零电压开关依靠变压器漏感和超前臂的并联电容实现,滞后臂的零电流开关通过变压器二次测钳位电容在换相期间钳位电压强迫一次侧电流复位到零实现。此种软开关结构,所需器件简单,不需要额外有源元件等优点。 2主回路参数设计 2kw高性能车载充电机的额定输出电压为96V,额定电流为20A,输入单相交流电160V-240V整流后经APFC电路得到400V直流母线电压,开关频率fs取50KHZ。 (1)apfc电感设计。 1)输入电流峰值的最大值确定:电感应当在最大电流时避免饱和。交流输入电压最小时,其峰值能达到最大,再考虑到期效率假设为0.92; 2)电感中纹波电流峰峰值。一般最大峰峰值可取输入电流的20%; 3)确定输入电压峰值时的最大占空比; 4)电感量的计算:经过试验,调整为1mh。 (2)主变压器的设计。 1)选定工作频率在100khz,铁氧体磁芯完全能够满足要求; 2)磁芯规格的选择。铁芯的窗口面积乘积为:通过查表选择双EE55磁芯。式中:V1I1为输入功率;V2I2为输出功率;K0为窗口利用系数,一般取0.2-0.4;Kf为波形系数,方波为4; 3)原边绕组匝数选择; 4)副边匝数选择 (3)钳位电容的设计。其作用主要有两个:一是钳位整流二极管的电压,从而降低二极管的电压应力;二是超前臂关断后,钳位电容上的电压反射到原边,抵消漏感的能量,使得原边电流迅速降低,实现滞后臂的零电流开关。本文中漏感选择20uh。电容上存储的能量为:一次测漏感能量为:为了抵消原边漏感的能量,电容上存储的能量要大于漏感存储的能量,即整理得:最终经过试验选择容值为200nf。 3实验波形及结果分析 蓝色为超前上桥臂驱动波形,黄色为超前上DS间波形,由上图可知超前臂实现了零电压开通关断;图中红色为滞后下DS间波形,紫色为回路电流波形,由图可知,滞后臂基本实现了零电流开通关断。 4结束语 随着电力电子技术的不断发展,人们对车载充电机的要求越来越高,高频化小型化高效化低谐波车载充电机成为发展的趋势。本文研究了带有源功率因数校正的移相全桥软开关车载充电机,对其工作原理和性能做了分析并对样机进行了实验,证明了充电机的可行性和有效性。 作者:王平来 李小伟 张立功 单位:山东省汽车电子重点实验室 山东省科学院自动化研究所 硬件设计论文:浅谈喷雾机的系统硬件设计与实验 1系统硬件设计 系统硬件设计系统工作时,药液由液压泵泵出,经主管道及喷杆后由喷头流出,通过转换接头流经流量传感器,最后由药液收集槽收集。为便于试验记录,将左侧喷头从上到下标记为喷头1~喷头3,右侧喷头从上到下标记为喷头4~喷头6。转换接头为自行设计的快捷转换接头。流量传感器输出频率信号,信号经频率转电流模块转换为4~20mA电流信号,同时压力传感器输出4~20mA电流信号,流量传感器与压力传感器输出的电流信号经4~20mA信号采集模块采集后,由RS-485总线上传至上位机界面显示。本系统可同时显示6路流量信号及1路压力信号。流量传感器选用GemsF6FT—110系列TurboFlow型流量传感器,输出频率范围58~575Hz;压力传感器选用WLB型压力传感器,输出信号为4~20mA电流信号;频率电流转换模块选用ART-阿尔泰A11FV11频率/电压、电流信号隔离转换模块,输入为0~1kHz,0~10kHz和0~100kHz频率信号,输出为0~5V,0~10V电压信号和0~20mA或4~20mA电流信号。本设计根据流量传感器输出信号选择输入档位为0~1kHz,并根据信号采集模块选择输出档位为4~20mA;4~20mA电流采集模块选用顺源ISOADA08型采集模块,可同时采集8路电流信号,通过RS-485总线上传至上位机界面。若喷雾机喷头较多,系统可对喷头进行分批次测量。 本转换接头可分为固定架、螺杆和接头体3部分。其中,固定架用于支撑接头,并将接头与喷头位置进行固定;接头体上端采用橡胶密封垫,可将喷头与接头接触部位进行密封,橡胶密封垫通孔直径为13mm,可用于测量多类喷雾机喷头。测量时,将橡胶密封圈与喷头喷嘴对接,卡钩卡至喷头上端,且保证两卡钩处于同一平面内,以保证密封性良好,旋转螺杆使转换接头固定至喷头上;药液经喷头体由胶管接头引流至流量传感器。本转换接头使用方便,操作简单,用于对单个喷头的测量;若喷雾机喷头数量较多,可使用多个接头进行测量。 2上位机软件设计 系统上位机控制软件采用C#编写,使用VisualStudio2008开发平台开发进行开发,可以运行于Win-dowsXP及以上环境。系统工作时,可根据不同试验条件在上位机界面显示不同的测量值。因本系统主要测量喷头流量值,根据拟合方程中流量与电流的关系,设定最大电流值与最小电流值所对应流量值以及压力值。系统启动后,上位机界面实时显示主管道压力值以及喷头1~6的流量值。数据采样间隔可根据用户要求进行设定,同时系统会将所采集数据在数据库中进行存储,可供试验后期数据分析处理。为了获得电流与流量关系曲线,试验时选用SCL600型喷雾机ALBUZ-ATR80型喷头,分别设定压力为0.3,0.7,1.1,1.5MPa,使用秒表记录测量时间,并测量在该时间范围内由量筒收集的药液体积,同时用万用表测量输出电流值,每个压力值下测量3次,取平均值。 3试验及结果分析 为测试本系统精度,试验时选用SCL600型喷雾机所配置的ALBUZ-ATR80型喷头进行试验,记录上位机界面所示流量值,同时用量筒测量一定时间流经流量传感器的药液体积,计算其平均流量(即实际流量),通过与试验测量流量(即上位机所示流量)进行比较,得到系统精度。为了测试系统精度,以喷头2为例,使用上位机软件,以0.4MPa为间隔,在0.3~1.5MPa范围内记录上位机界面所示流量值,并测量在一定时间内量筒所收集的药液体积。每个压力下测量3次,取平均值。试验数据表明,喷头在不同压力下流量不同,且随着压力的增加,流量逐渐增加;在流量为0.53~1.25L/m范围内,喷头平均流量与测量流量的最大相对误差为4.40%。为了测试系统精度,选择喷头1、喷头3及喷头4进行试验,使用上位机软件,试验设定压力为0.7MPa。同时,记录上位机界面所示流量值,并测量在一定时间内量筒收集的药液体积,每组测量3次,取平均值,试验数据表明:当压力为0.7MPa时,各喷头流量基本保持一致;当流量为0.83~0.91L/m时,喷头平均流量与测量流量的最大相对误差为3.88%。 4结论 本系统所设计的转换接头使用方便,密封性良好,对喷头寿命影响较小,可便于系统同时对多类喷雾机喷头流量快速测量,且系统操作方便,上位机界面可实时显示各喷头流量值,实现对喷雾机喷头流量在线测量,测量精度较高。 作者:单位:西北农林科技大学机械与电子工程学院 国家农业信息化工程技术研究中心 硬件设计论文:钻孔机械臂控制体系硬件设计与实现 0绪论 工业机械臂(以下简称机械臂)是近代自动控制领域中出现的一项新技术,作为多学科融合的边沿学科,它是当今高技术发展最快的领域之一,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。随着机器人系统设计应用的复杂化以及机器人系统对控制精度、实时性能、可靠性的要求不断变高,需要给机械设备装备嵌入式操作系统。嵌入式系统应用于机械的控制,将是机器控制领域的一个发展方向,为机器的智能控制的实现提供了广阔的平台。与传统的微处理器和DSP相比,ARM微处理器资源丰富,具有很好的通用性,其主要技术优点是高性能、低价格、低功耗,可以广泛的应用于各个领域,因此将ARM应用于机械臂控制系统不失为一种好的策略。 1机械臂功能设计 本文主要研究的是单臂式钻孔机械臂,这种机械臂需要完成的动作有:前行、后行、左行、右行、上行、下行。这些动作相互结合,完成相应的动作安排。根据上述动作要求,工艺流程如下:(1)本文研究的机器臂主要由底座(或躯干)、机械臂构成。底座的主要任务是支撑和完成手臂上下左右的移动,实现机械臂在工作空间中的活动;(2)机械臂的底座固定不动,机械臂的Y轴由伺服电机驱动在平行于底座的平面进行前后运动,即是在Y轴平面中的运动;(3)X轴在上位机对伺服驱动器发出指令后和Y轴同时移动,进行左右的运动,即在X轴平面中的运动,同时运动就可以实现机械臂在X-Y平面上的精确定位;(4)在X轴上安装一个气动式动力头,当在X-Y平面上精确定位之后,处理器通过控制电磁阀动力头进给,带动钻头旋转进行既定的钻孔。总结归纳可知,X-Y轴用于机械臂钻孔的定位,Z轴做往复运动进行钻孔;(5)机械臂完成上位机发出的脉冲指令,回到机械原点,等待下一次的指令。 工作过程如下:上位机对控制机发出脉冲指令,电机控制系统从控制器中获取指令数据,传感器系统检测在机械臂工作的范围之内有无障碍物,确定无障碍后开始动作,在系统运行中与电机同轴度编码器实时反馈机械臂所到达的位置,以判断是否完成规定动作。当控制器接受编码器反馈的数据判断出规定动作完成后系统暂停动作,等待下一次指令。为了使机械臂在接受到指令后高速准确的完成动作,本设计在硬件上采用了伺服驱动系统,软件上采用模糊控制算法。电机驱动系统由ARM处理器及其相关外围硬件和电机驱动器组成,ARM处理器发出指令脉冲下达给伺服驱动器,电机驱动器驱动电机运转,运行期间,ARM处理器根据编码器反馈的信息判断机械臂的运动状态,实现实时跟踪定位和位置定位。 2模糊控制算法在ARM控制系统中的实现 2.1输入量模糊化 模糊控制算法用在ARM中,则需使用在ARM中可以运行的软件实现模糊控制,这样就把能将原来的数字控制器改成模糊控制器,从而构成了一个基于ARM的模糊控制系统。由此可见,这种模糊控制器在本质上只是一种控制算法与硬件的结合,与其它的模糊算法的差别在于用ARM的语言来实现模糊化、模糊推理决策以及反模糊化过程。这种模糊控制器的优点是资源消耗少,灵活性高,通用性强,应用范围广等。必须注意的是设计过程中要考虑到ARM的内存空间,运算速度,以及模糊算法的执行效率和系统的实时性要求。在模糊控制器中,给定目标为r,将光电编码器检测到的电机转速作为反馈输入。然后计算得到转速偏差e(k)和转速偏差变化率Δe(k),量化和模糊化后作为模糊控制器的两个输入信号,反模糊后得到精确的PID参数,经过PID运算得到电机控制信号,此控制信号经过进一步的转换,可得到PWM控制寄存器的设定值,写入PWM寄存器后,从ARM的PWM输出端口将得到相应的PWM控制信号,经过驱动器驱动伺服电机,使钻孔机械臂达到计算机的控制运动要求。在机械臂硬件平台控制系统中,计算机通过串口与ARM处理器通信,发送控制命令控制机械臂的运动状态。用编码器检测电机的旋转速度。 电机转速的误差:式中:n是当前电机转速;n0是t0时刻对应的电机转速;当上次的电机转速为e(k-1)时,当前电机转速的误差变化为:根据e(k),Δe(k)的隶属度函数可知,我们必须把由上式计算得到的误差和误差变化率进行处理,使他们的值落在[-3,3]区间,再进行模糊化处理,才能进行模糊控制器运算。经过反复的试验,可以得到e(k),Δe(k)的最大值,分别为em,Δem由此我们进行归一化公式:当出现测量值大于我们的最大值时,我们就将其视为最大值em的值,所以以上公式是普适用的。 2.2建立机械臂模糊控制规则表 模糊控制规则在模糊控制系统中,是一种根据控制量偏差和控制量偏差变化率而推断出输出量的推理规则。这些规则是由误差和误差变化率状态的不同而形成的一系列条件语句。在模糊控制器选用单变量二维最常见的结构形式,设定误差e,误差变化ec及控制量输出u的模糊子集为{负大,负中,负小,零,正小,正中,正大},并简记为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},论域均定为[-3,3],模糊子集NB,PB分别选为Z型隶属函数和S型隶属函数,其余选为灵敏度高且在论域范围内均匀分布,等距离的三角形隶属函数。由于三角形隶属函数简单易行,计算效率高,且仅与直线的形状有关,适合于实时控制和在线调整的控制,因此,本模糊控制器的输入输出隶属度函数曲线如图1所示。 3钻孔机械臂控制系统硬件设计与实现 3.1LPC2138处理器 ARM内核采用精简指令集计算机(RISC)体系结构,具有大量的通用寄存器,指令格式使用统一和长度固定,寻址方式简单,内含2套指令系统(ARM指令集和Thumb指令集)。极低的功耗,适合对功耗要求较高的应用,如便携式产品。能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。 3.2传感器模块 本课题研究的钻孔机械臂是一个用于加工的机械装备,当上位机设定好要加工的参数且启动机械臂臂进行加工时,为了防止有意外的发生,需要加一些传感器进行保护,当检测到有人或物进入到机械臂加工的范围之内时,传感器将检测到的信号反馈给处理器,进行相应的动作。 (1)位置传感器:即行程开关,在X轴和Y轴上都装有3个行程开关,在Z轴的上下位置也装有两个行程开关,本系统中选用无触点感应式行程开关,两线制传感器,型号为TL-05MD1。原理:无触点行程开关又称接近开关,它可以代替有触头行程开关来完成行程控制和限位保护,还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。由于它具有非接触式触发、动作速度快、可在不同的检测距离内动作、发出的信号稳定无脉动、工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环境等特点,所以在机床、纺织、印刷、塑料等工业生产中应用广泛。无触点行程开关分为有源型和无源型两种,多数无触点行程开关为有源型,主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路3部分,一般采用5V~24V的直流电流,或220V交流电源等。当被控物体到位,电子行程开关动作,常开组导通(闭合)常闭组截止,(断开)。完成相应的动作。 (2)光电编码器:由伺服电机驱动器独立控制。 (3)红外光栅传感器又称为安全性光栅安全性光栅是一种保护各种危险机械装备周围工作人员的先进技术。同传统的安全措施,比如机械栅栏、滑动门、回拉限制等来相比,安全性光栅更自由,更灵活,并且可以降低操作者疲劳程度。通过合理地减少对实体保护的需求,安全性光栅简化了那些常规任务,如设备的安装、维护以及维修。 4总结 本文在分析机械臂嵌入式控制体系的基础上,进行了以LPC2138为主控制器的嵌入式系统硬件平台设计。合理规划机械臂的任务模块,设计应用程序,实现对各功能子系统的数据通信、控制管理。本文只对机械臂底层控制系统进行研究设计并介绍。因此,真正的实现伺服电机的精确控制还需要进一步要有专业人员研究。 硬件设计论文:计算机硬件设计安全问题与策略 摘要:随着时代的发展,信息逐步走进每个人的生活,与人们的生产与生活息息相关,在信息时代下计算机也在迅猛发展,但是随之暴露出来的问题也是不容忽视的,重点引起人们关注的问题就是计算机硬件设计安全问题,因为这关系到人们信息的安全。基于此,就重点针对这一问题进行分析研究,并根据现有问题状况提出几项策略。 关键词:计算机硬件;信息安全;创新技术 在现阶段中,世界已成功步入信息时代、科技时代,我国也不甘落后,我国有关计算机的科技技术也在迅猛发展,然而随着发展速度的加快计算机硬件的问题逐渐显现出来,相较于计算机的发展来说较为落后,尤其引起人们关注的就是计算机硬件设计安全问题,这是一个很严肃的问题,这个问题会对计算机系统、人们的信息数据造成或大或小的影响,所以,解决计算机硬件设计安全问题势在必行。 1计算机硬件安全的概述 在使用计算机的过程中,外部环境对计算机有很大的影响,所以对计算机运行时外部环境的要求很苛刻,要求计算机外部环境清洁度较高,计算机温度不能过高要适中,计算机四周电压要保持稳定,做到这些并保证外部环境良好就能够尽可能确保计算机硬件正常运行、不出故障。保证计算机硬件安全还有一个很重要的技术,这个技术叫做加固技术,计算机在设计生产中使用加固技术加固后能够防震、防腐蚀以及防水,这样的计算机能够一整天在野外工作,所以加固技术是一个很重要的技术。计算机的硬件除了自身有问题会影响自身安全外也会有其他多方面因素对计算机系统造成安全影响。例如,计算机的中央处理器内部都会存在一系列集成保密的指令代码,虽然说这些指令代码是保密的,但是到底是否是绝对保密、安全的并不能得知。据悉,我国的中央处理器或许存在着病毒指令代码或者陷阱指令代码,外国能够通过无线代码激活中央处理器内部的各种指令,使得计算机内所有的信息、资料泄露,同时也可能会使计算机崩溃,并且这一崩溃将是毁灭性的,一旦这一消息是真实的,那么我国的计算机系统将随时可能会被攻击,导致硬件泄密、信息泄露,甚至更严重的是硬件泄密还会很大程度上影响电源安全,从而导致产生电源泄密的情况。电源泄密是什么呢?电源泄密是计算机所发出的电磁信号顺着市电电线被传导出去后被人为使用特殊的手段和工具把这一电磁信号拦截下来并加以还原。其实,计算机就像是人的身体,有很多零部件,计算机中的零部件每一个皆是能够控制的,所以又出现了一个专业名词就是可编程控制芯片,一旦这一可编程控制芯片的程序被准确破解,那么就能够控制计算机,所以现在要做的就是保证芯片是不能够被控制的,因此,要做好计算机硬件安全防护工作,保证计算机硬件安全,保证计算机硬件的设计安全。综上所述,可以看出,计算机硬件的最主要也是最重要的安全问题就是信息安全问题,信息安全重点工作就是保密、集成、实用,想要保证信息是安全的,就需要工作人员教授计算机购买用户操作计算机的方式方法,从而确保计算机硬件安全以及整个系统信息的保密安全。计算机硬件一直在发展中,它的发展过程比较漫长,通过它的发展过程能够知道一点,那就是计算机硬件安全是什么,它指的就是一个安全系统,这个安全系统是由以下三点结合在一起产生的,这三点分别是集芯片设计、电路设计以及工程设计。 2计算机硬件的设计安全发展现状 计算机系统中有各种各样的元件,这些构件组合起来构成了物理部件,也就是所谓的计算机硬件。根据分析调查得出,现阶段,计算机硬件发生的安全问题基本上可以分为三种,相应的,产生问题的原因也大概能分为三种,包括输入设备、储存介质、输出设备。首先,就输入设备来说,以它为源头产生的计算机硬件安全问题大致有两种,一种是所输入的信息资料、数据资料存在问题引发安全威胁,一般情况下发生这种情况是因为输入的信息存在木马病毒,从而导致计算机系统信息数据安全受到一定程度的威胁。另一种是在输入过程中没有依法进行运作而造成安全问题爆发,一般情况下发生这种情况都会导致计算机内部信息数据被破坏与泄露,后果严重。其次,就储存介质来说,以它为源头产生的安全问题主要是计算机系统内部的储存介质没有给信息资料、数据资料提供安全保障,安全保护层没有搭建起来就会导致信息数据在面临被破坏以及非法拷贝时毫无抵挡之力。最后,就输出设备来说,以它为源头产生的计算机硬件安全问题主要是输出设备自身具备的记忆性能会导致信息数据输出时的操作动作留下痕迹被复制下来,这在一定程度上使得信息数据处于危险状态下。 3计算机硬件的设计安全分析 在信息时代迅猛发展的潮流下,计算机硬件设计安全问题逐步显现出来,相应解决这些安全问题的方案也逐渐被提出来,其中有一些新兴安全方案设计精妙,实用性高,并且成本不高、功耗不高,这类新兴安全方案的主要代表有设计多样性以及独特数字签名等。除此之外,在新兴安全方案出现的同时还有一大批新兴技术产生,如纳米技术、光纤技术、射频互联技术以及等离子技术等,新兴技术的出现使得新兴安全方案发挥出更大的作用,但是任何事物都有两面性,内在变异有好的一面也有坏的一面,它能够使得检测恶意攻击行为的复杂程度大大提升[1]。现阶段已普及使用的硬件系统主要有新的安全原语设置、硬件木马检测、新型综合技术、物理不可复制技术、硬件安全协议等。 3.1硬件木马 根据上述可知硬件木马检测已被普遍应用于计算机,硬件木马与病毒相似,都会对计算机硬件、计算机系统安全造成威胁,是一种较为恶意的程序,这一恶意程序主要针对的是计算机原始芯片,它会恶意改变原始芯片。尽管在现阶段看来仅有少部分硬件木马被发现,但是由于硬件木马对计算机硬件、计算机系统安全影响程度很大,所以现阶段大部分有关研究人员都积极对硬件木马进行研究。研究人员在研究过程中选用的研究模型有很多种,所以每个研究人员研究的难易程度不同,普遍情况下,那些过于标准规范的结构以及性能检测无法有效检测木马攻击。如果将工程变异忽略不计,那么检测木马的工作实际上就是针对一截输入序列的有关功耗进行测量,主要测量的功耗有两个方面,一方面是开关功耗,另一方面是泄漏功耗,然后将测量结果与研究所用的模拟模型进行对比。但是,之前忽略不计的工程变异对于硬件木马的检测工作来说,使得检测工作的困难程度以及复杂程度大幅度加大。若在不是关键的路径上安放木马,或者让已有的门电路和硬件木马连接在一起并且将其隐藏起来,会使得硬件木马检测工作难度、复杂度加大,这时对硬件结构或者对旁道进行的检测都无法达到预期效果。在近期又有新的检测方法被提出,它们能够避免前面提到的传统检测方法的弊端进行木马检测,如热调节技术。硬件木马检测方法仍在不断被提出,这对计算机硬件设计安全具有很大的意义。 3.2物理不可复制技术 计算机硬件设计安全发展至今普遍被研究的还有一个课题就是物理不可复制技术,物理不可复制技术是一个新兴的比较新的概念,物理不可复制技术前景广阔,它能够提供一组特殊的映射,该映射与芯片的制造工艺间存在依存关系,这种映射的方向是从输入开始到输出结束。其实物理不可复制技术采用数学或者是统计的方式实现逆向工程是很难的,这正是由于物理不可复制技术中存在的依存关系,除此之外,芯片的映射还存在不可预测的问题,这也使得实现逆向工程变得更加困难。现阶段,随着对计算机硬件设计安全问题以及物理不可复制技术的研究深入,越来越多的物理不可复制技术被研究人员提出,并加以试验,最终成功实现,然而,在很多现在被提出的物理不可复制技术方案里,仍旧存在输入到输出的映射数量有限、芯片结构存在线性或者偏低非线性特性等问题,这些问题使得物理不可复制技术的安全水平大幅度降低[2]。通常情况下我们所知道的物理不可复制技术的结构都或多或少存在一部分弊端,例如输入到输出数据库的指数级不稳定时常变化。物理不可复制技术中有一种是公开物理不可复制技术,它是一种能够轻易被反向工程的特殊物理不可复制技术,能够制造出一种刚刚兴起的加密系统,这种系统被叫做非对称加密系统。这种非对称加密系统里,相应的加密和解密密钥是不一样的。非对称加密技术中,加密密钥和解密密钥不相同。在很多种状态下,需要像物理不可复制技术或者公开物理不可复制技术以某种方式集成到设备电路的安全原语,有很多方式能够实现集成。 4计算机硬件设计安全的策略 4.1做好内置安全确认工作 想要很好保证计算机硬件设计安全,第一个需要做的事情就是做好内置安全确认工作,内置安全确认工作重点是在测试和制造计算机芯片时使用物理不可复制技术和外延平面集成电路技术以电路设计形式来保护硬件网络之间互联的协议也就是IP。那么怎样来进行内置安全确认工作呢?计算机硬件内置安全确认工作、保护工作的程序大概是下面的几步,首先,使用物理不可复制技术将最初设计好的集成电路在集成电路制造工厂中进行制造,在制造后能够获得一种发生变异的公开物理不可复制技术序列,再通过电子设计自动化工具进行编译工作,从而能够得到新的产物也就是物理版图,把前面已获得的公开物理不可复制技术序列和已经过加密处理的集成电路信息进行合成然后得到校验密钥,接下来就在刚刚得到的集成电路的物理版图中挑选关键区域,把校验密钥进行加密处理后得到验证模块,随后把验证模块加在最初设计好的已形成保护层的集成电路的物理版图上,最后将其应用到集成电路产品的生产制造中[3],从而就完成了内置安全保护工作。有关工作者通过对内置安全保护工作的了解和认识能够更好进行内置安全确认工作,从而更好保障了计算机硬件设计安全。 4.2检测外置辅助安全 想要更好改善现存的计算机硬件设计安全问题还需要采取的策略就是做好外置辅助安全检测工作。现阶段,大多数都会使用可靠性R、可用性A、可维修性S3个指标也就是RAS技术来进行对外置辅助安全的检测工作,与此同时,外置辅助安全检测工作还要依赖可以信任的密钥关机部门制造公开密钥以及私用密钥,其中公开密钥一般是被把信息数据进行加密然后保存在电路里面,而私用密钥一般被安置在用于检测外置辅助安全的密钥储存器内。 4.3研发时注重安全设计 计算机硬件设计安全问题是多方面存在的,所以在进行计算机安全设计的整个过程里不仅仅需要加强对技术领域的监管检测,还需要关注多方面,避免因为设计方案、设计想法、设计工作者以及实施工作时的重点这些因素产生计算机硬件设计安全问题。除此之外,现阶段存在的一个问题是计算机硬件的设计研发工作者不够了解计算机硬件,认识计算机硬件的程度不深,所以还需要提高他们对计算机硬件的了解与认识,与此同时,还需要更加注重计算机硬件的设计安全功能[4]。总之,在设计研发中要注意内置以及外置,搞好设计安全,制定计算机硬件设计安全检测制度以及相关检测程序,除此之外,还要注意评估输入设备、储存介质与输出设备,以便发现问题、解决问题。 4.4注重创新技术 计算机硬件设计安全问题的出现追根究底还是由于相关技术水平还有待提高,在目前来看无法适应时代的进步,所以,想要解决计算机硬件设计安全问题重点需要注意创新技术,进一步完善计算机硬件的安全设计技术。 5结语 综上所述,计算机硬件设计安全问题需要引起设计人员、研究人员、使用人士的广泛注意,不可以忽略问题、轻视问题,要敢于面对问题并采取正确的方式,研究更为有效的技术来解决问题,保证计算机硬件设计安全,保护计算机系统内部的信息数据。 作者:唐淑珍 单位:天津市静海区医院 硬件设计论文:EDA技术在计算机硬件设计的实践 【摘要】科学技术的发展离不开计算机硬件的发展,EDA技术的发展为计算机硬件的设计提供了全新的解决思路,以一种高效、快速、便于调试的方式,提升了计算机硬件的发展水平。本文简单介绍了EDA技术,并以UART的设计和实现为例,阐述了EDA技术在计算机硬件设计方面的应用。 【关键词】计算机硬件设计;EDA技术;实践分析 前言 电子设计从手工设计逐步走向了自动化设计,它的发展以EDA技术的发展为主要标志。EDA技术以计算机为操作工具,融合了最新的应用电子技术、计算机技术和智能化技术的成果,并且将设计人员从繁重且重复的劳动中解脱出来,使得电子产品的设计效率提升了。 1EDA技术概述 1.1EDA技术的基本内容 在没有EDA技术的时代,计算机硬件的设计需要通过人工手动完成集成电路的设计、布线等工作。而随着集成线路复杂程度的增加,基于手工的设计方式已经无法满足工作需求。因而人们开始寻求一种更为高效的硬件设计方式。EDA技术的诞生,成功改变了这一情况。它以计算机为操作工具,让学生可以在软件平台上,通过软件化的设计方式来描述计算机硬件。由计算机代替人工完成逻辑编译、优化、布线、仿真等工作。整个过程是自动的,直到能够完成对既定芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作[1]。 1.2一般设计流程 它创新性的颠覆了传统电子产品的设计方式。将设计的顺序从由下至上翻转过来。这使得硬件设计者能够从更为宏观的角度去掌控产品的开发。包括设计的质量、成本、功能需求、研发周期等。在拥有比较全面的宏观分析后,从系统设计出发,进行顶层功能模块的解构和划分。并能够按照方框图系统级的次序逐级完成仿真纠错和验证。从而能够使设计问题更早的被凸显出来。当所有的仿真和验证确认无误后,再用逻辑综合优化工具的门级逻辑电路的网表来实现硬件的物理级呈现。通过该项技术的应用,将设计者的设计强度减轻,仅需要通过软件平台,就可以实现硬件的电路设计和功能仿真。整体的设计效率被大幅度提升。硬件设计流程如图1所示: 2基于EDA技术的计算机硬件设计的实践探究 本文以可编程器件开发工具MAX+PLUSⅡ为开发平台设计,它的运行速度快,界面统一,功能集中。同时该开发平台具备十分完整的可编程逻辑设计环境,能够完成从指标设计、输入、编辑综合处理、校验直至编程下载的EDA设计的全过程。设计者可以按工作流程选用工作模块。适用于多平台操作,是一种理想的开发平台。本部分就计算机的基本硬件之一通用异步收发传输器基于EDA技术的设计实现进行了简要的阐述。 2.1UART的基本介绍 通用异步收发器(UART),是计算机中不可缺少的组成部分,它是一种短距离串行传输接口。能够作为微机与下位机的通讯串口,来实现有效通讯。根据当前的计算机运行机制,需要进行数据的交换和传输。但是并行数据并不能够直接发送到调至解调器中,而必须要经过异步传输才能够解决。UART就是此过程的必要部件。它将信息有序的发送到调制解调器中,实现计算机的正常运转。 2.2硬件设计 在进行硬件设计时,考虑各项功能模块的调试工作,设置了三个按键输入来实现UART的复位、接收和发送数据功能的启动。整体硬件结构如图2所示。 2.3模块设计 (1)基本设计思路UART在工作中主要涉及两个过程,发生和接收。在设计时,考虑模块化的方式来进行设计。发生的过程即并行数据的准备阶段,UART按照既定的格式,将信号进行转换。在此过程中涉及到关键的时钟信号。需要通过波特率发生器来产生与本地系统同步的时钟信号。而接收的过程,就是在信号转换成RXD串行信号后,转换成调制解调器需要的并行数据信号。在整个进程中,由于本地时钟信号与UART的时钟信号会产生一定的延迟和误差。当这种误差产生持续性的积累时,会产生接收偏差。使得UARD的功能不能够被顺利的实现。因此,在进行设计时,需要采用一个远远高于波特率的本地时钟信号对输入信号RXD不断地采样,来保持工作过程中UARTDE接收和发生不会出现步调不一致。(2)奇偶校验位发生器模块设计奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法,以保证串行数据的准确性。在基于EDA技术进行UART奇偶校验位发生器设计需要考虑几个关键点。一是该模块能够执行奇偶校验规则,正确的选择数据。从而实现系统既定二进制数据与输入的串行数据校验位的合理比较。验证输入的正确性。二是该模块必须要满足计算机功能的持续拓展性。在计算机工作中,会产生不确定的并行校验位的增加。那么该模块应该能在后续定义的规则基础上进行校验位的添加。对已经设计完成的奇偶校验位发生器模块采用EDA的工具mod-elsim12.0进行功能的仿真,对仿真结果进行详细的分析,以确保所有期望的功能都已经实现,对于发生问题的地方及时进行修订。(3)波特率发生器模块设计此模块的主要功能就是能够根据时钟的频率和既定的波特率来计算出波特分频因子。分频因子就是分频数。对于波特率发生器的系数一般在现场可编程门阵列实现时基本上是固定的,但是当实现出现变化时,波特发生器的系数就要发生改变。在UART中采用的是专用的芯片,使得波特率的改变变得比较困难,需要加上相应的接口来实现波特率的变动。在使用硬件描述语言的parameter语句(VerilogHDL)或者Generic语句(VDHL)就可以实现UART专用芯片的波特率的改变。那么就不需要通过后续的接口添加来改变系数,也就减少了设计和调试的难度。该发生器的分频时钟与波特时钟的频率比设置为16:1.那么信号采样的准确性就会增高,使接收和发生保持在同一步调上[2]。(4)顶层模块设计UART顶层模块是硬件的综合模块。它涵盖硬件中全部接口定义。主要是为了接收和发生与其他模块的通讯和连接。若通用异步收发器的波特率为9600bit/s,分频因子则为9600*16*2。运用EDA仿真软件,在进行发送功能仿真时将能够得到相应的仿真结果。对该模块的仿真结果进行详细分析的时候可以发现,等待发送的数据在接触发生信号后,其串行信号发生了改变,由01010101001010101[3]。利用EDA技术进行UART的实际,能够实现利异步串行通信功能,同时可以利用EDA仿真工具就功能模块进行分别和整体的仿真校验,解决了计算机硬件设计问题发现晚的劣势,能够在设计的过程中及时调整设计方案。 3结束语 EDA技术是计算机硬件设计向软件化转变的重要标志,它为计算机硬件设计提供了全新的思路。这种设计方式使得计算机的硬件设计具备可视性、直观性,且可以在设计过程中进行实时的控制和调整,解决了复杂电路设计问题发现滞后的问题。 作者:景帆 单位:中煤科工集团西安研究院有限公司 硬件设计论文:电子产品硬件设计如何提升产品实用性 【摘要】随着我国信息化技术研发应用水平的不断提高,电子产业的发展呈爆炸式,电子产品的市场功能持续扩展。就电子产品的设计而言,硬件设计作为重要组成部分,既要实现产品的基本性能,又要兼顾产品的使用效果,提升消费者的使用满意度。做好硬件设计以提升产品实用性,对于电子产业的长足发展而言意义重大。本文首先就电子产品硬件设计进行概述,进而指出硬件设计的主要流程,最后提出了设计当中提升产品实用性应注意的方面以供参考。 【关键词】电子产品;硬件设计;实用性;提升 在互联网技术的推动下,电子产品在市场中的火爆程度越来越猛烈,电子产品作为信息交流的工具越来越成为当今社会的必须。我国电子产业作为成长速度最快的行业之一,其产品设计发挥的作用尤为突出。保证产品功能性的同时,突出产品的实用性,才能让消费者更加满意,积极追随产品的更新迭代。电子产品硬件设计注重产品实用性,对于电子产业本身的长足发展十分关键。 1电子产品硬件设计概述 电子产品硬件设计即依据产品需求、基于规格和成本进行产品硬件设计,在满足产品功能性和电磁辐射、可生产性的前提下,进而实现硬件产品设计完整性,以进入产品量产和销售环节。对于电子企业而言,产品硬件设计尤为重要,产品设计承载的价值远大于生产成本,产品销售成本在设计成本上占据优势,则能够在电子产品市场获得更大的企业收益。硬件设计需追求信号完整性和产品散热、功耗等方面的水平达标,保障产品多方面功能优势的前提下,追求省电环保,提高电源电路的效率,才能确保电子产品硬件设计不断优化以受到市场青睐[1]。 2电子产品硬件设计流程分析 2.1基于设计项目作前期分析准备 电子产品硬件设计之初需对硬件设计项目作前期的分析和准备。首先明确电子产品的功能需求,对各个功能模块作划分并对各自的实现电路进行设计和分布。其后对各电路所需的器件进行品牌选择,确保产品质量与生命周期。设计电子电路方案并作验证试验,记录试验步骤和结果以确定项目的可行性,为下一步的功能模块原理图设计和硬件整体设计作好基础。 2.2参考电路绘制功能模块原理图 完成项目设计前期分析准备工作后,为项目产品进行原理图设计和绘制。依据功能模块对电路所需元件、电路布置等进行绘制,于原理图中明确功能块,在功能块之间以网络标号作连接和分隔。完成功能模块原理图后,对整体原理图作检查分析,确保原理图无错误和纰漏后,确定各个功能模块元件封装,即可进入下一步的设计环节。 2.3绘制 PCB图并布局设置元器件经过前几项准备环节后,进入PCB图的绘制环节。将原理图中各个功能模块的元件封装导入到PCB图当中,按照原理图的连接关系对元件进行排列,确保相互之间的有序性,避免出现重叠和交错现象。依据前期的项目设计需求,确定电路板的尺寸及固定方式,并以此作硬件元件布局,明确元器件位置,完成机械定位,注意布线的规范性,完成关键部位的电气布置,满足硬件功能块的功能性[2]。 3电子产品硬件设计中产品实用性提升策略 3.1简化调整机构设计,避免产品使用故障 电子产品实用性的表现之一便是产品使用流畅,故障发生率低,不影响消费者的正常使用。为此,在硬件设计中应当对调整机构的设计作相应简化,避免设计中出现元件的磨损或者飘移造成产品故障的发生。如主要功能元器件易发生局部损耗,则在设计时可对其进行优化设计,更换为拆卸方便的组合件,便于局部更换,也可在出现故障时快速调校和修复[3]。产品不易发生故障,产品实用性和使用体验也就相应得到提升。 3.2权衡设计产品功能,强化产品可维修性 权衡设计产品的功能,对于产品可能出现的相似功能进行整合,或对不必要功能作相应的删减,实现硬件体系的轻便和一体性。在达到功能需求的前提下,对产品层次进行简化,减少组成单元数量,使得零件形状得以简化,方便产品的顺畅运行。同时,追求产品外观、操作和硬件设计的统一性,在确保产品外观时尚和舒适操作体验的前提下,又要确保产品的可维修性,既保证产品使用便捷又达到维修成本降低的目的。 3.3优化电路功率设计,避免无用功率过大 电子产品电路功率设计予以优化,尽可能减少无用功率设计,提高功率因素。在电子元器件的选择上,通过计算该元器件在电路中的功耗,选择合理的电子元器件。当该元器件上流过的电流比较大的时候,我们要保证这两边的压差不要太大。元器件功耗得当,则产品使用中发热问题将得到有效控制,对于用户使用体验而言将更加舒适。 4结语 电子产品在现代社会中的普及率越来越高,产品使用性能和体验是否突出将直接决定了产品的市场表现。对于电子产品设计而言,关注硬件设计,突出硬件设计对于产品实用性的影响,并从调整机构设计、产品功能设计和电路功率设计等方面入手进行设计优化,才能在满足产品基本功能需求的同时实现产品实用性的提升。 作者:乔卫杰 单位:河南辉煌科技股份有限公司 硬件设计论文:计算机硬件实验平台设计研究 摘要:针对当前高职院校计算机硬件平台中存在的不足,提出了一种基于云技术的计算机硬件实验平台的设计方法。分析了当前计算机硬件实验平台存在的不足,阐述了云技术在计算机硬件实验平台设计中的优势,有针对性地给出了云技术的计算机硬件实验平台的设计方案。该方案改变了传统计算机硬件试验平台的实验模式,能够降低成本投入、提高实验数据的安全性,具有重要的参考价值。 关键词:云技术;计算机;实验平台 1概述 在高职计算机教学领域,人们对计算机教学信息化、智能化的需求也越来越高[1],特别是在计算机硬件的教学中,不仅要对教学内容进行创新,同时还要不断加强教学基础设施的建设,从而全面提高计算机教学的水平[2]。计算机硬件专业是一门实践性很强的课程,学生只有通过实际操作实验才能真正理解和掌握该课程的理论知识。因此,在计算机硬件教学中,计算机硬件实验平台的建设是重要的一部分[3]。一个技术先进、硬件设施完善的实验平台是学生快速学习计算机硬件知识的重要场所。当前,传统的计算机硬件实验平台存在着维护难度大、安全性较低等不足,已经越来越不能满足计算机硬件教学的实际需要。为此,提出一种基于云技术的计算机硬件实验平台的设计方法。在计算机硬件实验平台的建设中引入云技术,以云技术为支撑,使学生能够根据自身的实际需求获取计算机硬件实验平台中的各类信息,从而提高了计算机硬件教学的水平。 2计算机硬件平台的问题以及云技术的优势 2.1存在问题 当前阶段,很多院校的计算机硬件实验平台已经难以满足计算机硬件教学的实际需求,其存在的问题主要体现在以下几点:(1)维护难度大。当前,一个计算机实验平台经常服务于多门专业或者课程,为了满足不同专业或者课程的教学需要,维护人员经常需要花大量的时间去安装和更新各类软件,从而极大地增加了计算机硬件平台的使用成本。(2)安全性较低。计算机硬件实验平台在使用过程中会产生大量的实验数据,同时U盘等移动存储介质的使用也会使计算机硬件实验平台引入大量的计算机病毒。若仅依靠还原卡来防范病毒,不仅会清除各种实验数据,同时也会清除各类软件升级数据。因此,如何防范计算机病毒已经成为计算机硬件实验平台建设中的一个重要课题。(3)软件难以及时更新。在现有的教学模式下,计算机硬件实验平台中的软件经常需要手动更新,一些计算机考试软件的运行也需要特殊的软件才能运行。若准备时间较短,计算机硬件实验平台中的一些软件就不能被及时更新,从而对相关计算机课程的考试计算造成影响。(4)实验数据保存中的难题。学生知识水平往往存在着较大差异,为了满足不同学生学习、实验的连贯性,需要为学生保留一些实验数据,在进行实验数据拷贝的过程中,计算机病毒的防范又是个难题。 2.2云技术在计算机硬件实验平台中的优势 利用云技术对计算机硬件实验平台进行设计,具有以下显著的优势:(1)降低了成本投入。由于所有的教学程序都是在云端运行的,用户端无需更高的存储空间或者处理器,同时可以省去光盘驱动器等配置,因此可以大幅度降低用户端的投入。教师和学生在进行计算机硬件实验中需要的所有服务都从云端获取,学校仅需投入较低的云端接入设备即可。利用云技术能够很好地满足不同用户对数据运算的需求。云技术既降低了硬件的投入成本,同时也降低了人工维护成本。利用云技术可以对实验平台中的每一台用户终端中的应用程序进行批量安装和升级,节省了大量的时间。(2)提高了平台的性能。利用云技术能够使实验平台中的计算机避免占用程序和后台运算能力,提高了用户终端计算机的启动速度和运算速度,从而使实验平台的整体性能得到大幅度提高。(3)安全性高。在计算机硬件的实验平台中,往往有多人共同使用同一台设备,因此实验数据难以有效保存,安全性较低。而利用云技术,只需一个账号,就能安全的保存各类实验数据,且几乎没有容量限制。本地实验平台无需保存任何实验数据,因此不用担心实验数据被窃取、破坏或者病毒感染等。同时,即使实验平台中的系统崩溃,也不会影响实验数据的安全性。因此,云技术能够极大提高实验数据的安全性。 3系统设计 计算机硬件实验平台设计的目的,就是为了使师生更好的利用现有的硬件资源和软件资源,从而提高计算机硬件实验平台的效率,提高教学水平。因此,计算机硬件实验平台应该充分利用云技术等现有的IT技术,突破传统的计算机硬件实验室的观念,最终将单纯的计算机硬件实验平台转变为各种计算机硬件教学资源与实验相结合的实验平台。云技术的计算机硬件实验平台可分为云技术平台部分、教学资源部分、信息系统部分等3个部分。 3.1云技术平台 虚拟化技术是云技术中的一个重要分支,利用虚拟化技术能够将所有可用的硬件资源组合成一个资源池,并将虚拟功能将资源池中的资源按照不同用户的需求提供用户。虚拟化是通过虚拟机实现的,虚拟机是一种封闭运行的软件容器,在其内部可以独立运行操作系统和应用软件,如同一台真实的物理计算机。虚拟机包含自己的虚拟CPU、RAM存储器和网络接口NIC。云技术平台的结构包括虚拟中心服务器、虚拟化操作系统、用户端和数据库等4部分构成。(1)虚拟中心服务器(vCenterServer)。中心服务器采用的是两台型号为曙光天阔A840r-G的服务器,其配置为两路12核2.1GHzCPU、64GECCDDR31333Registered内存、4个1TB2.5英寸的SAS硬盘、1块双口千兆网卡、1个双口8GbFCI-E光纤HBA卡、1+1冗余电源模块。利用虚拟化技术能够将服务器中的处理器、内存、硬盘及网络资源等虚拟化为多台虚拟机,虚拟机可从服务器中运行的ESX/ESXi获取各类资源。硬盘阵列采用的是曙光DS600-F20,25块2TBSATA硬盘能够提供50T的存储空间。(2)虚拟化操作系统(VMwarevSphere)。虚拟化操作系统至少存在于虚拟中心服务器中,在一台高性能的服务器中安装虚拟化操作系统,能够为实验平台提供基本的数据服务,如访问权限控制、提供个性化配置等功能。它能够将所有硬件资源和网络资源进行统一分配,使所有虚拟机共享资源。虚拟化操作系统的应用环境中需要必要的域环境。若域环境具备则可直接使用,否则必须搭建必要的域环境。(3)用户终端(ViewClient)。师生用户需要在物理机中通过用户终端远程访问虚拟桌面,用户终端是用户与虚拟化操作系统进行交互操作的桥梁,因此可将其作为虚拟机的控制台和虚拟操作系统的管理界面。(4)数据库。数据库的作用是对虚拟操作系统中所有的配置数据进行组织分配。系统管理界面(ViewComposer)必须与虚拟化操作系统安装在同一个虚拟机中。 3.2教学资源 计算机硬件实验平台的教学资源包括计算机原理、汇编语言、接口技术、JavaEE课程、C/C+课程、以及其他实训课程。实验平台设计的目的就是能够将学生将理论与实践融合在一起。平台中的教学资源可作为软件既服务(SAAS)部分,所有的计算机硬件教学资源都是以服务的形式提供给师生用户用于实验,也可以提供给国内外其他院校使用。平台中的教学资源都是计算机硬件方面理论与实践相结合的资源,其核心是计算机硬件的实验资源。将理论资源与实验资源相结合用于计算机硬件的教学,能够极大地提高教学质量。 3.3信息化系统 平台中的信息化系统主要包括教学实验、计算机实训、实验管理等3个子系统。教学实验子系统负责计算机理论课与实验课的教学;计算机实训子系统负责对学生进行计算机硬件实际操作培训;实验管理子系统负责对整个计算机硬件教学过程和实验过程中产生的数据进行管理。信息化系统以WebService的数据格式为师生提供访问接口,用于访问3个子系统。实验平台中各类资源能够同时服务于计算机硬件的理论教学、案例教学、学生实践、实验管理、教学质量评价等方面。 4结语 基于云技术的计算机硬件实验平台的设计,能够降低各类高职院校计算机硬件实验平台的硬件成本和维护成本。实验平台中的软件和操作系统的下载、更新等都可以通过网络及时进行更新和维护,从而简化了计算机硬件实验平台的管理工作。师生通过云技术的计算机硬件实验平台获得个性化服务,为计算机硬件的教学提供了可靠的技术保障。 作者:王冠虎 单位:天津青年职业学院 硬件设计论文:计算机硬件测试系统设计与实现 摘要:分析了计算机硬件测试系统的设计规范,研究了各测试功能模块的实现。 关键词:计算机;硬件测试;设计与实现 引言 计算机硬件是计算机系统中各种物理装置的总称,并且按照系统结构的要求可以将其形成一个统一的有机体,从而有利于实现对计算机内各种软件正常运行的有效维护。因此,对数据和程序进行输入和存储,按照程序加工数据是计算机硬件的主要功能。 1计算机硬件测试系统的设计规范 1.1通用设计方面的要求1)基于XML文件对测试时间和次数等通用参数的支持,配置时所输入的文件必须为该形式的文件,其中测试时间指的是测试所能够持续的时长;测试次数则是在指定测试时间内配置所完成的次数,每个测试所包括的不同可选测试项目的配置都是由XML文件指定的。2)每个测试工具只要是硬件相关,便都必须具备硬件显示信息的基本功能,如硬件测试的厂商、端口号、型号以及驱动的版本等,以UI模块的设计为准则实现对每个测试工具UI的设计。测试完成后,程序的返回值只有0与非0两种情况,其中0代表的测试正常,非0则表示测试过程中程序出现自定义的错误。3)测试模块需要设计成自动运行,即不要安装任何软件便可以自动运行,在同一目录内使用测试所需要的非Windows自库文件和相关执行程序。同时,编写者在测试模块要封装成相关测试构件的形式。1.2文档需求测试模块在进行交付和验收时需要提交完整的文档:1)交档的目录需要经过一定的交付流程;2)文档在设计过程中会涉及到多种软件的应用,如高层设计、组织结构、相关的文件关系图、数据流图以及流程图等;3)代码源程序,主要包括各种文件,如资源、程序代码以及其他文件等;4)代码所对应的各种程序设计文档,函数和全局变量的说明、函数输入输出以及关键数据的结构等;5)编译和使用过程中会用到相关的说明书,如各种执行文件的编译和生成、安装包的部署和发行、测试模块所使用的各种说明书以及要求Word和PDF所提供的各种格式以及众多版本等。1.3测试构件测试构件是由运行测试机上众多的个体模块构成的,而测试模块主要是每个单独测试项目所需要的各种文件的集合体以及按照各种要求完成对相关文件和数据的配置,如对处理器、内存以及硬盘的测试等。同时,在服务器或者PC等测试系统中,各种测试项目需要在同一个目录内进行集中统一的存放和管理。但是,测试构件可能是自行开发的也可能是集成第三方开发的,又或者是商业所集成的各种测试工具等。因此,测试构件构成的要求非常严格,不仅能够直接运行各种执行程序文件,支持和满足第三方程序的执行,将各种测试结果的数据收集起来经过整理确保其格式的统一性,并且对于各种商业测试还能实现自动安装以及完成相关的执行处理操作等。1.4目录结构定义测试流程是在测试构件中所引用的最小测试单位,但是如果测试程序是相同的,测试流程和参数不同,则生成的测试构件有很多个。但是这些测试构件所指的测试程序都是相同的,只是所包含的测试和数据配置有所不同。同时,测试构件在系统中是以目录文件的形式存在的,其名称的区分主要是目录名。 2各测试功能模块的实现 2.1处理器测试1)设计要求。处理器的测试往往分为功能和压力测试,对功能的测试是对处理器厂商、型号、类别、当前运行的频率、支持的指令集合以及标称频率的测试;压力测试则是对单核和多核并行压力的测试。2)总体设计功能的实现。一方面,可以显示CPU的各种信息,鼠标相关信息的安装,如驱动等,左右键的调换以及具体移动的数据;另一方面,还能测试CPU的速度。3)部分代码实现。CPU速度测试的原理原本就十分简单,即在规定时间内统计和记录CPU运行的次数以及变化情况,然后相应地计算出其具体的速度。本模块的模型是对话框形式,通过对各控件变量进行一定的类向导映射,以及定义相关时间类,通过单击相关事件按钮便能够测试速度的功能。另外,完成相应的测试之后,还会在相应的目录下面生成result.txt文件,以此来对本次测试的相关信息进行记录。2.2存储器测试1)设计要求。硬盘是电脑重要的外部存储器之一,不仅拥有超大的容量,并且运行速度非常快,并且其作为机械部件的一种,指标非常多,寻道时间、主轴转速都存在,单碟容量和内部所传输的速率是性能方面的主要体现。其中性能被限制主要与硬盘的子系统有关,虽然硬盘的外存很快,但是其速度相对于CPU内存而言非常慢。另外,存储器的测试主要包括对基本信息和读写的测试。2)总体设计。在Windows和Linux系统中都可以把设备当作相关的文件来操作,对于Windows系统而言,可以将串口1、2当作com1、2传递给CreateFile函数中,其中利用文件放路径的形式将所需要进行访问和操作的硬件设备全部指明是参数COM1和COM2的根本目的。这在一定程度上与所要访问的串行端口十分相似,并且还能实现对磁盘扇区的访问。值得注意的是硬盘操作的标识并不需要用disk1和disk2来标识。基于逻辑扇区在逻辑分区的上面,在对磁盘逻辑分区进行访问的过程中需要指定某种特定的格式。3)算法实现。Windows磁盘本身具有相对较大的缓冲区,在读取相关的磁盘数据时,系统实际读取数据的长度可能会比指定数据长,这样的好处便是当你下次再读取相关数据时,如果缓冲区保留了你所要读取的数据,便不需要读盘直接复制过去即可;在磁盘中写入数据时,系统会自动提醒你将数据复制到缓冲区,待写入成功之后,系统后台会逐渐在磁盘中写入数据。若编写程序时没有对上述因素进行考虑,则所测试的结果可能并不准确。 3结语 本文通过对计算机硬件测试系统设计规范的探究,掌握其在通用设计、文档、测试构件以及目录结构方面的具体要求,在此基础上从处理器和存储器测试两方面对各测试功能模块的实现进行了深入的研究和分析。 作者:郝幸之 单位:江苏无线电厂有限公司
1基于5G技术的智慧文化创意平台概述 智慧文化创意平台是通过5G技术把文创园区当中的媒体、资源、用户、设备等进行结合,产生一个全方位、相互连接的文创图景。在文创平台建设的过程中,5G技术和大数据技术、人工智能技术等进行融合,不仅能够给人们提供更加便利的服务,而且也可以给生产者提供有效的客户信息,给管理者提供科学的管理方式。对于智慧文化创意平台而言,利用MySQL数据库作为信息支持建设系统,可把各项数据信息传输到智能云端,其中包括四个子系统,各个系统都体现出了智能的设计特点[1]。 2智慧文化创意平台建设存在的主要问题 首先,专业团队建设力度有待加强。在智慧文化创意平台建设的过程中,需要一支专业的人才队伍,其中包括5G技术人才、管理团队以及研发设计人员等。但是目前来看,专业团队建设力度有待加强是平台建设过程中需要解决的重点问题。一方面,5G专业型人才不足,不能满足市场的需要,而且对管理人员的专业性要求较高,需要引入大量的复合型人才;另一方面,需要引进研发设计人员,建设优秀的文创设计队伍[2]。其次,管理模式的落后。由于文化创意平台的宣传范围小、时间短,且和5G相关的制度还处于探索的阶段,因此文化创意平台的管理模式较为落后,不能适应文创产业的发展。另外,平台的管理模式没有形成体系化,使得管理工作受到传统模式的束缚,缺少科学制度的约束,从而使得管理局面较为混乱,管理效率难以提高,最终影响到文创产业的持续发展。最后,技术的发展与升级问题。作为现代化新兴技术,5G技术的应用范围存在局限性,因此在文化创意平台建设的过程中,会存在5G技术引进不足等问题。信息技术不能满足平台获取信息的实际需求,故而用户不能通过平台信息得到多元化的体验。此外,对于VR技术等,各个技术的融合程度不高,技术含量较低,并且新兴技术和文创产品结合缺少科学性,所以给文化创意平台的建设工作带来不利影响[3]。 3智慧文化创意平台建设思路 3.1全方位的智慧导向体系 对于智慧导向系统而言,文创园区能够完成导航地图的动态变化,并且可完整地还原各种文创物品,智慧停车场、卫生间等也为消费者提供了极大的便利性。文化创意导览系统充分应用了5G技术、虚拟仿真技术等,从而获取到周边的地址信息,以便建设实景三维模型,给人们提供三维动态地图。另外,文化创意平台中的智慧导向系统能够给人们提供最佳的旅游路线以及停车位的参考,同时按照不同消费者的实际需要,提供定制好的路线规划方案以及不同语言风格的语音播放内容。通过虚拟现实技术,呈现出更加真实的场景画面,还原历史文物,不仅可以加强文创产品的开发和保护,而且有利于消费者进行沉浸式的体验。通过使用AI算法,可以对人们购物的种类和数量进行总结和整理,这样在系统识别人流的时候,就可以引导游客进行购物,从而提高服务水平。最后,利用智慧导览系统,能够实时、动态监控管理者、游客、园区设备等,并且结合5G技术和AI算法实现人流预警、消防预警等功能,有效识别风险情况,采取引流措施,避免危险的发生[4]。 3.2多功能的智慧宣传系统 将5G技术应用到智慧宣传系统当中,使得文化传播、消费理念等产生了一定的变化。网络的发展推动了文化的多样化,丰富了文创产品的类型,扩大了文创产品的宣传范围,8K+VR直播平台给用户提供了真实的体验。文化创意平台中智慧宣传系统主要包括两个方面,一方面,商家对用户的宣传。通过5G技术,利用自媒体的形式播放和文创产品相关的视频、图片等,从而丰富文创产品的内涵表达,使得用户了解到产品的价值理念。另外,商家使用5G技术和VR技术,通过仿真实景直播的方式,使得用户可以更加直观地了解到文创产品,提高文创产品的获取性。另一方面,文创产业的管理者对商家及消费者的宣传。管理者可以在智慧文化创意平台中发布设施设备的改造、活动的宣传、景点介绍等视频或者图片,从而吸引更多的商家及消费者的关注与参与。此外,利用智慧文化创意平台能够选出最具人气的商家,加大对优质商家及文创产品的宣传力度。充分利用5G技术的优势建设智慧文化创意平台,可以极大提升宣传效果,吸引更多的用户使用文创平台。 3.3多元化的智慧交流系统 在智慧交流系统中,5G技术和IoT的结合可以完成万物互联,使得文创园区处于智慧的、动态变化的网络当中,推动了平台联动的文创产业模式的改革发展。文创平台利用“5G+社交”技术,构建多功能的智慧交流系统,强化了用户对文创园区的了解,具有强化合作等作用。第一,强化商家之间的沟通与合作。文创平台具有线上交流与线下预约学习等功能,能够加强商家之间的联系,完成经验分享及信息互换等。第二,实现不同文创园区之间的交流与合作。充分利用5G技术的优势,建设文创产品讨论模块,实现文创产品管理者、商户之间的零距离沟通,促进文创园区的资源共享。第三,加强文创园区和用户间的交流。用户可以在文创平台交流系统中分享拍摄的照片和参观路线,并且将文创平台中的内容分享到其他平台中,从而完善文创平台的建设[5]。 3.4多领域的智慧互动系统 智慧互动系统能够将文创产品的管理者、商家及用户等进行结合,加强信息的传输,同时,平台能够带动游戏、影视、音乐、文化等文创产业的协同发展,提高经济效益。文化创意平台要以5G技术为支撑,加强文创园区内各个部分的互动性。首先,5G技术可以给商家和用户搭建互动的平台,利用手机设备进行扫码能够得到相关产品的介绍信息,从而增强消费者对产品的了解程度。其次,管理者要利用文创平台给用户提供良好的服务,建设网络互动媒介,确保交互信息的合理性,可以把人脸识别功能加入到物品存放系统当中,并且设置景点介绍、文化宣传、活动开展等模块,通过人机交互功能,提高用户的体验感。 4基于5G技术的智慧文化创意平台建设路径 4.15G技术实现文创平台建设的智能化 以5G技术为核心,能够实现智慧文化创意平台建设的智能化发展。在平台建设的过程中,主要包括智慧导览、智慧宣传、智慧交流以及智慧互动等部分,各个部分之间有着密切的联系,并且通过5G技术实现信息交流功能,确保平台的科学运营。文创平台建设结构如图1所示,其中,智慧导览和智慧宣传主要完成信息的共享工作,而交流和互动系统可以把相关信息传输到智慧宣传模块当中,从而完成数据的交叉传输。此外,资金、技术以及人才等给平台提供了大量的资源输入,在平台运行的过程中,提高文创的主体收入,促进文创产业的经济发展。通过智慧文化创意平台的交叉运行,实现用户的价值共创,减少文创园区的活动成本,从而提高园区的经济发展。 4.25G技术实现文创平台建设的数字化 通过应用5G技术,可以给数据的收集工作提供极大的便利性,并且加强信息的流通传输,实现文创平台建设的数字化发展。5G技术具有高速度及低延时等特点,因此能够极大地提升数据传递的时效性,而数字化也是文创园区发展的主要内容和动力。智慧文化创意平台的数据传输过程如图2所示,将5G技术和3D成像、云计算等技术进行结合,能够在文创平台当中得到大量的数据信息,然后利用计算机的协同过滤功能完成信息的转换和过滤等操作,再利用应用平台使得用户可以获取到有价值的信息内容。此外,该平台也具有云端数据库,给数据信息的储存及同步等功能的实现提供了便利性。对于文化创意园区而言,具有丰富的非物质文化、创意性文化以及工业文化等,通过应用5G技术,可以把杂乱无章的数据进行集合,完成数据资源的优化,体现出数据的溢出效应,从而实现文化创意平台的数字化[6]。 4.35G技术实现文创平台建设的场景化 通过5G技术能够加强用户的沉浸式体验,实现文创平台建设的场景化。和场所相比较,场景和人们的感官有着密切联系,是人们和空间密切结合与互动的一种体现。对于大部分文创园区而言,具有多种类型的厂房遗址,这些建筑物以及墙上的标语等都代表了场景元素。在5G技术的支持下,智慧文化创意平台的建设可以应用更多的场景元素,构造真实的场景互动模式。 5结束语 本文通过对基于5G技术的智慧文化创意平台建设路径的探析,阐述了5G技术的发展给智慧文化创意平台的建设提供了全新的思路和方法,使得文创平台能够实现智慧管理、智慧经营等功能,并且促进文化创意园区朝着智慧文创平台的方向发展。通过应用5G技术,实现文创平台建设的智能化、数字化、场景化建设,同时,针对智慧文化创意平台建设中存在的不足,需要完善管理模式及制度,积极引入先进技术,广泛开展宣传工作,及时更新理念,从而让更多的人了解到智慧文化创意产品,促进文化创意产业的升级发展。 作者:李楠 单位:江苏工程职业技术学院艺术设计学院
软件测试论文:嵌入式计算机软件测试关键技术初探 摘要:嵌入式计算机是计算机行业中一种比较先进的计算机技术。随着科学技术的不断发展,嵌入式计算机的使用范围也越来越广,在嵌入式计算机使用的过程中,能够有效地保证对需要的功能的实现。但是,由于嵌入式计算机软件的结构相对于其他类型的计算机来说比较复杂,这就要求我们要能够按照使用需要,及时对嵌入式计算机软件技术进行测试。文章根据现阶段嵌入式计算机与嵌入式计算机软件的概念,针对开发使用的技术进行分析,找出如何使用相关的技术对嵌入式计算机的软件进行测试。 关键词:嵌入式;计算机软件;测试;关键技术 前言 随着我国的工业不断地进步,科学技术的不断发展,嵌入式计算机技术也得到了很大程度的提升。我们身边普通的计算机并不是嵌入式计算机,嵌入式计算机指的是专门针对某一个项目或者是某一个行业进行开发的专业计算机。嵌入式计算机不仅仅能够实现对需求开发的功能,有效地提升工作的效率。嵌入式软件是嵌入式计算机中安装的软件,一般情况下,嵌入式软件都需要根据不同的工作需要,完成相应的功能,这就要求嵌入式软件要具备一定的稳定性,对嵌入式计算机软件进行测试,能够很好地保证嵌入式软件的正常工作。 1什么是嵌入式计算机 嵌入式计算机指的是针对某一种技术,或者是某一种网络、某一种功能等专门开发的计算机系统,利用计算机技术,加入嵌入式系统,能够实现对计算机硬件和软件功能的增多,能够更加适合实际运用的需要。嵌入式计算机针对某一种功能的需要进行开发,对开发的成本、功能的可靠性以及计算机的大小等因素,都有十分严格的要求。通过对计算机处理器、硬件、系统、应用等进行嵌入式技术的操作,能够更加有效地保证计算机技术的实现。嵌入式计算机大多被应用在工业生产中,能够提升工作效率,保证工作的质量[1]。 2什么是嵌入式计算机软件 嵌入式计算机软件指的是在嵌入式计算机中使用的软件,能够进行独立功能的操作,嵌入式计算机软件包括嵌入式微处理器、传感器、控制器、定时器、储存器等等。在嵌入式计算机中使用的电子芯片或是电子器件,将嵌入式计算机软件安装到嵌入式计算机中,能够有效地实现常规计算机不具备的功能,比如:实时监控功能、对设备的管理功能、数据处理功能、进行移动计算等等,真正地实现了现代化自动化的电子处理,是实现现阶段自动化与智能化的社会生产力的重要途径,嵌入式计算机软件就是自动化的核心部分[2]。我们可以将嵌入式计算机软件分为:简单嵌入式系统和复杂嵌入式系统两种。简单的嵌入式系统只能够完成一项功能,比较典型的简单嵌入式系统就是单片机。单片机通过ROM技术就能够实现对系统的使用,能够达到对程序控制的目的。复杂嵌入式系统的功能与普通的计算机系统功能并没有什么过大的区别,只不过在复杂的嵌入式系统中,安装了一些微型的嵌入式操作系统,以及嵌入式应用软件在计算机中,能够使计算机的功能得到相应的完善,这就是嵌入式计算机软件的作用[3]。 3什么是嵌入式计算机软件的测试 嵌入式计算机软件相比普通的计算机软件来说,更具有专业性,嵌入式计算机软件只能够在某一个制定的平台或者系统中运行。但是嵌入式计算机软件的开发环境与运行的环境还存在很大的差异,不能够使用同一网络环境。嵌入式计算机软件需要使用交叉开发的形式,在进行开发的计算机中,安装并运行开发工具,开始对软件进行编译,再将编译完成的软件通过下载的方式,将软件发送到目标计算机中,当开发计算机与目标计算机都有了嵌入式软件,就能够建立通讯连接,并且能够对软件下达命令、下载数据等等。两台计算机的操作系统不同,计算机的处理器也有着一定的差异,这样的方式会增加嵌入式软件开发过程的步骤,增加了开发步骤的复杂性[4]。我们将对嵌入式软件进行开发的计算机称为宿主机,对软件进行接收并运行的称为目标机。宿主机对使用开发工具,利用宿主机的操作系统对计算机软件进行开发,通过通信连接将计算机软件发送到目标集中,尽管这一系列的操作看似很简单,但是却需要强大的系统和硬件的支持。在这种形式下进行运行的嵌入式计算机软件开发的活动,一般情况下,宿主机都是我们平时工作生活中使用的通用计算机,也可以是开发微机或者是软件工作站等等。目标机与宿主机不同,目标机能够承载宿主机开发的嵌入式计算机软件的运行,将嵌入式计算机软件安装在目标机中,就能够实现嵌入式软件的功能[5]。 4对嵌入式软件测试关键技术进行研究 4.1对宿主机进行测试的技术研究 宿主机指的是对嵌入式软件进行开发的计算机,对宿主机进行测试的方式有两种,即静态测试与动态测试两种,这两种方式使用的是代码逻辑的方式对宿主机进行测试。4.1.1静态测试技术很多计算机软件开发的专家,在对计算机软件进行检测的时候,通常使用的都是人工检查的方式,由设计人员组成一个小组,小组的成员之间互相交流对软件开发使用了哪些程序、使用的是什么算法进行的计算,并交代设计数据与软件的模块之间有什么样的关系等。这样的方式虽然能够在一定程度上找出软件中是否存在相关的问题。但是,由于现阶段嵌入式计算机软件的结构越来越复杂,设计的步骤越来越繁琐,软件设计的规模也在逐渐扩大,这就要求在一款软件的设计过程中,可能会有很多的软件设计师、工程师等一起参与到软件的开发工作当中,每个工作人员的分工也大有不同,再使用从前的方式对软件进行检查,就会加重检查工作的负担[6]。这就要求我们,要根据现阶段的计算机软件开发的实际情况,找出最合适现阶段软件开发的检测技术,对原始的计算机软件的检测工作进行优化升级,能够使计算机软件的检查工作更加简便。在检查的过程中,加入适当的检测技术,先对整个嵌入式计算机软件的开发软件系统框图进行整理,并且对其设置自动连接的相关量,软件的源代码编程能够通过自动化技术进行查找。这样的方式能够使软件审查工作的工作效率有很大的提升,能够使验证工作的结果更加准确有效。我们可以通过静态测试的方式,得到软件中相关信息[7]。(1)软件的源代码程序绘制过程的逻辑图,以及对软件进行控制的工作流程。(2)软件系统完整的逻辑框图,系统内部关系调节的网络图。(3)软件程序运行的路径分析图。(4)软件生成的不同部分的显示图。(5)软件不同部分显示图的位置信息,操作的频率等信息。这些信息都能够在静态测试中得到实现,首先要使用静态测试的系统对软件的操作逻辑和控制系统进行分析,能够有效地将软件分析的更加精确,在进行软件测试的过程中,能够使测试的结果更加准确,并且能够将测试结果更加精准的表现出来,检测出软件系统中是否存在相关的问题,并以此对软件的系统进行改善。4.1.2动态测试技术对宿主机的动态测试主要指的是对软件的代码进行测试,能够有效地检测出代码的执行能力,并且分析软件代码的覆盖率,能够有效地检测出软件的功能。能够有效地了解到软件的性能,还能够通过分析更加了解软件中代码的执行情况,这样的检测方式能够促进对软件系统的改进,推进了软件系统的发展,可以根据检测的结果,对软件的功能进行优化和完善[8]。动态测试技术还能够对软件设置的完成程度进行测试,能够对其中已经开发完毕的数据进行检测,检查其中是否存在缺少的数据,这样的方式能够为软件的开发工作提供重要的依据。动态测试技术能够将软件中的每个函数的情况,以及对内存的分配情况等进行检测,能够将软件中各种元素的分配情况进行显示,并且能够同时对相对应的数据、代码、函数等进行显示。 4.2对仿真机进行测试的技术研究 仿真机作为宿主机与目标机之间重要的环节之一,通过仿真机的使用,能够有效地完善计算机软件测试的功能以及软件自身的性能,比对宿主机的测试更加直观、更加真实,并且能够对软件中主要的技术进行仿真测试,使测试的结果更具有说服力。其测试的结果既能够作用于宿主机,还能够作用于目标机。4.2.1仿真机测试数据获取技术现阶段,针对仿真机的数据监测,一直都是技术上很难实现的问题之一,很多对嵌入式软件的检测都需要在测试的过程中先提供软件设计的源代码,这样的方式需要使用的数据量比较大,这就要求我们要针对这类数据的准确性进行技术的提升,才能够保证检测数据的精准性。仿真机监测技术能够从一定程度上保证数据信息的完整性,在对数据进行完全的缓存后,再使用测试工具进行修改,能够从很大程度上保证数据的正常输入,在测试结束之后,还能够对已经进行缓存的数据进行读取,并将数据整理保存到计算机中。但是,需要注意的是,使用这种方式进行测试,还要保证数据缓存的大小不会超过测试的容量,测试才能够顺利的运行[9]。4.2.2仿真机仿真测试技术对嵌入式计算机软件进行仿真测试,能够在测试的过程中,对数据进行集中地管理和处理。仿真测试需要一定的技术支持,能够将数据进行仿真模拟,在模拟的过程中,能够看到技术的使用过程,再按照每款软件不同的性质,分类仿真,使测试的结果更加真实可靠。还要保证在对数据的检测过程中,传输信号是能够稳定运行的,才能够保证仿真测试的数据是实时的。 4.3对目标机进行测试的技术 目标机相对于其他部分来说,在测试的过程中,更需要注意目标机的综合能力,还要能够测试软件自身的交互能力,并且测试软件是否安全可靠,目标机测试的结果能够更加真实地体现计算机软件的性能[10]。4.3.1故障注入技术嵌入式计算机软件在计算机中运行的状态,可以通过人为的方式进行设置。但是,这就要求目标机的部件能够具备一定的功能,能够按照设置的时间、设置的运行方式等进行运作。故障注入技术指的是在目标机中,通过对某一部分的测试,能够更加有效地检验目标机中的性能,比如:鲁棒性测试、边界测试等等。使软件在运行时的状态能够表现的更加明显。4.3.2内存分析技术嵌入式计算机的系统,一般情况下内存都会比较小。使用内存分析技术,能够有效地保证在分析的过程中,找出计算机内存存在的问题。在问题的分析过程中,能够防止内存中的某些内存会产生分配错误的问题,很多的计算机软件故障都是因为内存分配的错误造成的。这就要求我们要通过内存分析的技术,来对内存进行判定。一般情况下,我们都会选择硬件的方式进行分析,但是硬件分析的方式需要耗费的资金比较多,而且分析工具具有一定的环境限制,但是软件分析会对计算机的代码产生一定的影响,并且会影响内存的运行。这就要求我们在进行内存分析的过程中,要能够按照不同的情况对测试的方式进行选择[11]。4.3.3程序性能分析技术在嵌入式计算机运行的过程中,还有一个十分重要的因素就是程序的性能。一般情况下,嵌入式计算机对程序的性能都有一定的要求,能够在已经设置的时间内,对某一数据进行中断处理或者是生成处理,这就要求我们要在测试的过程中,要能够根据实际情况决定先对那一部分的代码进行优化,因为嵌入式计算机的优化程序的时间是很宝贵的,要尽可能地避免对一些没有必要的程序的优化工作。使用程序性能分析技术,能够将计算机内的数据进行整理,并按照消耗的时间,消耗的类型,消耗的历时等进行分析。按照这些数据,能够对计算机中的数据进行判断,决定先对哪一部分的程序进行优化,才能够保证对数据检测的工作效率,保证对程序的优化是有效的。使用程序性能分析的工具,不仅仅能够显示计算机中每一部分的优化需要多少时间,还能够按照需要优化的程度进行排序,引导工作人员对系统程序进行优化分析[12]。在对程序进行测试的过程中,可以先对计算机软件中的代码进行分析,能够找出已经被使用的代码,以及计算机接口的工作效率等等。可以在测试的过程中使用插桩的方式进行测试,分析完毕后在可执行的代码当中适当地融入嵌入式软件,并将二者进行综合测试,得到的结果就能够明确地看出,其中的代码哪些已经执行,哪些被遗漏,或者是哪些数据的信息覆盖还不够全面。需要注意的是,使用这类分析工具进行分析,很可能会影响到计算机软件代码的运行,导致软件运行出现故障问题。 5结束语 嵌入式计算机与我们的生活之间的关系十分紧密,能够产生巨大的影响,我们身边很多部分都使用了嵌入式计算机进行功能的完成和实现,比如:飞机的飞行控制器,或者是我们家中很多的家用电器,冰箱、洗衣机等等,都在一定程度上使用了嵌入式软件技术。随着科学技术的进步越来越快,嵌入式技术也越来越繁琐。这就要求我们要在不断地使用中对嵌入式技术进行完善,对嵌入式技术进行优化升级,能够从一定程度上保证嵌入式技术的发展,对软件进行测试,能够大大地提升嵌入式计算机软件的稳定性。 作者:王琨 单位:西安外事学院工学院 软件测试论文:软件工程中软件测试的应用 1软件工程中的软件测试 1.1软件测试的含义 软件测试根据用户的使用目的,将成功开发的软件进行相应的纠错动作,从而披露该软件的各种问题及缺失因素,促进研发人员进行相应的改进,从而达到完善软件的目的。 1.2软件测试的关键性阶段 主要有以下两个关键性的检测阶段。第一阶段是软件开发过程中各主要单元模块完成后进行测试。这一阶段测试可以将缺陷控制在最小单元模块内,给研发人员最快的测试反馈,促使其完善单元模块的功能,达到用户的使用要求;第二阶段测试是软件系统全部完成后,进行全方位的综合测试,查找系统在使用过程中可能存在的问题。此时,需要根据系统要实现的功能进行多种测试工具的应用,以其找到系统不符合要求的功能或性能瑕疵。 1.3软件工程中软件测试的方法 对软件工程进行软件测试时,不同软件可以运用不同的测试方法。现阶段,主要以软件测试在测试过程中是否需要将程序进行完全运行来判断测试方法,不需要系统程序运行就能完成测试的方法称为静态方法;需要系统时时传送相应数据,并通过相应程序检测系统是否达到用户的期望值,是否存在运行逻辑上的问题和算法上的缺陷等的测试方法称为动态方法。目前,静态测试方法应用较广的有静态排演法、软件检查法和软件审查法。随着软件测试方法的不断创新和完善,新兴的测试方法如静态自动分析、分析模型等方法不断得到应用;动态测试方法随着精细化测试进程的深入逐渐细分为单元测试方法、集成测试方法、系统测试方法。这些测试方法相较于静态测试方法,具有范围广、测试成功率高、内容覆盖面大、应用程度高等特点。如白盒测试、代码覆盖测试等。 2软件测试在软件工程中的作用分析 2.1软件工程项目需要软件测试进行全方位的辅助管理 所谓软件工程项目就是将用户的要求进行立项管理,通过建立项目组、研究用户的使用目标来确立项目目标,对目标现状进行系统研究与分析、总体目标细分阶段性目标以及规划项目总体方案等,将软件开发过程建立在项目管理过程中。在这一过程中,各阶段性成果都需要软件测试来校验其可行性,从而辅助软件工程项目步入更完善的项目管理中。首先,软件工程项目需要精细化项目管理和集中项目管理两者协调统一。因此,需要设立软件测试机构,能够对项目细分的各阶段、各模块进行软件测试。其次,项目组人员组成和责任落实要依照规章制度实施。要体现软件测试的重要性和实际意义,测试机构负责人为项目组组长的最佳人选。其组员为各项目负责人和其他测试人员组成。软件测试结果必须立即反馈到软件研发人员、程序员及系统分析人员等相关人员手中,以期促进其团结协作,将软件各部分呈现出的问题解决。最终满足用户的使用要求,实现软件设计的目标。可见,软件测试的辅助作用,对于软件工程项目的精细化管理、软件相关技术的综合管理等至关重要。 2.2软件工程项目实施反促软件测试发展 研发一个新的软件系统时,其核心内容包括目标确定、框架设计、分支设计和编码应用等,这些核心内容均需要软件测试来实现其统一性和兼容性。系统目标是软件测试的最终目的,软件测试需要围绕系统目标进行缺陷的发现和反馈,从而实现各阶段测试的统一性和完整性,从而促进系统的协调和完善。经过软件测试的系统,必须保证达到项目目标,且在长时间运行下无重大bug。从这一过程来看,软件测试是在软件工程项目实施中得以发展的。软件测试机构并不是真正意义上的独立,其“独立”仅是功能上的独立。实际上,在进行软件工程项目实施的整个过程中,无论是整体设计还是精细化管理,都需要软件测试参与其中,以测试角度对软件工程项目的设计和实施进行指导和辅助,从而纠正一些设计上的错误和细节上的缺陷。这种参与的直接性促进软件测试必须紧跟项目研发现状,才能提出及时有效的参考意见,促进项目顺利开发。软件编码规范是软件研发团队必须规范执行的,而这种规范的编码刚是软件测试机构的首要任务,制定规范要严肃,执行规范要严格,才能给用户呈现出高质量的软件产品。 2.3软件测试原则 软件测试的原则是在其测试的基本目的和要求下产生的,因此,在进行软件测试时,必须注意其原则性。(1)坚持用户使用目的,坚持项目总体目标和阶段性目标的实现原则;(2)测试“精细化”即细分分支、单元模块、阶段性成果、系统全面测试等随时进行;(3)测试时间要越早越好,频率越高越好;(4)测试中逻辑性检测和算法检测要注重;(5)测试要结合数据检测进行;(6)保证测试的严肃性;(7)测试坚持第三方进行原则;(8)不合理条件值都要进行测试;(9)测试过程、方法、用便、结果、完善等都要记录在案,便于故障定位和日常维护。 3自动化软件测试技术分析 随着智能化技术和自动化技术的不断深入应用,在软件测试中,自动化软件测试技术得到创新和发展,并在软件开发中应用得越来越广泛。所以,人们将各种自动测试的效果进行评估,将成功案例进行相似引用,来判断检测的可行性。最初的自动化测试具有较严格的针对性,运用特定的测试原则和测试方法,将统计指标运用其中,从而得到测试结果,并对其进行全面评估,从而得出自动化测试的严密性。随着自动化测试的不断深入推进和创新,其测试准则和自动测试技术越来越成熟,逐渐过渡到自动测试模型化阶段。逐渐形成自动测试的等级制度,使得自动软件测试技术成为测试控制能力高低优劣的一个重要判断依据。 4结语 总之,软件测试已经发展成为软件工程中一个必不可少的重要组成部分,软件测试不仅能够对软件的质量进行一个系统的评价,而且是目前确保软件质量的主要途径之一。并实现软件产品整体质量与企业经济效益的整体提高,进而提升软件企业的核心竞争力。。 作者:栾新亮 单位:鄂尔多斯市特种设备检验所 软件测试论文:嵌入式软件测试环境研究 1嵌入式软件的特点 嵌入式系统的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键,其主要特点如下: 1.1软件开发环境和运行环境不同 嵌入式系统软件的开发通常采用交叉编译方式,即软件的开发在通用计算机上进行,而软件的运行环境却是在嵌入式专用设备上。开发环境被认为是主机平台,运行环境为目标平台,相应的测试被称为主机测试和交叉测试。 1.2缺乏可视性 嵌入式软件缺乏可视性主要表现在两个方面:(1)数据的可视性方面:嵌入式系统通常没有显示设备和存储设备,只有在线实时观测或是将数据传输到主机上才能进行结果分析;(2)编程的可视性方面:由于嵌入式软件的开发环境和运行环境不同,在进行开发时,一方面不能实时观察程序的运行效果,另一方面程序在仿真环境和目标设备中的运行效果可能存在差异。 1.3实时性要求较高 多任务嵌入式系统中,对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每项任务及时执行的关键,单纯通过提高处理器速度是无法完成和提高效率的,这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成,因此实时性是系统软件的基本要求。 1.4软硬件紧密结合 在嵌入式系统软硬件体系结构内部,各层次、模块之间的耦合度比通用计算机更强,这是嵌入式系统要求高效的结果,而通用计算机出于可扩展等要求更强调系统的模块化、层次化和标准化。 2嵌入式软件仿真测试环境 嵌入式软件测试不同于传统的通用软件测试,由于其嵌入性、实时性、反应性、专用性等特点,它比一般的通用软件测试更加困难。因此,根据不同测试阶段的需求,建立恰当的测试环境是避免嵌入式软件测试瓶颈、提高测试效率、保证测试质量的唯一出路。由于嵌入式系统通常采用软硬件并行开发的方式,在进行软件设计与测试时,真实目标设备常常不能及时提供,而且对于单片机、DSP这些深嵌入式系统来说,数据的显示采集、测试用例输入等都需要专门的软件来实现,因此在进行嵌入式软件测试前,必须首先建立嵌入式软件仿真测试环境。嵌入式软件是软硬件耦合系统,把软硬件分离开来,建立嵌入式软件独立的运行环境是建立嵌入式软件仿真测试环境的关键。一个完整的嵌入式系统包括处理器、I/O接口以及各种外部设备,在建立嵌入式软件仿真测试环境时,需要考虑软硬件的分离原则,即哪些采用真实硬件设备,哪些需要用软件仿真实现,哪些需要用硬件仿真实现,不同的嵌入式系统以及软件测试阶段,需要建立的仿真测试环境也不相同。 3嵌入式软件仿真测试环境分类 根据运行环境和实际环境的差异,嵌入式软件仿真测试环境可分为全数字仿真测试环境、半物理仿真测试环境和全物理仿真测试环境。 3.1全数字仿真测试环境 全数字仿真测试环境是指仿真嵌入式系统硬件及外围环境的一套软件系统。全数字仿真环境是通过CPU、控制芯片、I/O、中断、时钟等仿真器的组合在宿主机上构造嵌入式软件运行所必需的硬件环境,为嵌入式软件的运行提供一个精确的数字化硬件环境模型。 3.2半实物仿真测试环境 半实物仿真测试环境是利用仿真模型来仿真被测系统的外围系统,而被测系统采用真实的系统。测试环境模拟被测软件运行所需的真实环境的输入和输出,并且能够组织被测软件的输入来驱动被测软件运行,同时接收被测软件的输出结果。外部仿真设备:为目标机提供激励信号输入,接收并处理目标机输出数据,保证软件的连续、不间断运行,实现自动化测试;可以采用软件仿真或硬件仿真(ADS2等)。并不是所有的外设都采用仿真实现,可以随着项目的进展以及根据外设的复杂性,有选择性的加入真实外部设备。 3.3全实物仿真测试环境 在全实物仿真测试环境中,被测软件处在完全真实的运行环境中,直接将整个系统和其外围的物理设备建立真实的连接,形成闭环进行测试。全物理仿真测试环境是基于真实目标机的系统测试,是对整个嵌入式系统软硬件的综合测试,只有在系统研制的后期,所有硬件研制工作都已完成后才能进行。 4嵌入式软件仿真测试环境的构建方法 根据嵌入式软件及测试环境的特点,不同测试阶段的测试环境搭建方法如下: 4.1单元测试 单元测试是针对软件设计最小单位模块而进行的内部测试。由于目标机环境资源少、实现难度大,因此嵌入式软件的单元测试主要采用白盒测试的方法,一般在宿主机上,利用集成开发环境或测试工具(Clockwork、TestBed、Cantata++等)的全数字仿真模拟器来进行,找出单元编码时产生的错误以及与软件需求设计的偏差。在极特殊情况下,也可以在目标机上进行,利用单元测试中的驱动模块和桩模块进行。 4.2集成测试 集成测试是把经过单元测试的模块按软件的结构组合在一起作为一个软件部件或部件集来进行的综合测试。嵌入式软件的集成测试可在宿主机环境上利用Clockwork、TestBed、Cantata++等测试工具来完成,也可在目标机上搭建仿真测试环境来完成,具体依赖于软硬件耦合程度和集成级别。 4.3软硬件集成测试 软硬件集成测试主要是在软件集成测试完成后,形成独立的配置项,加载到相应的硬件平台上测试其运行情况,以确定软硬件能够正确协调工作,实现软件需求规定的功能、性能等要求。软硬件集成测试必须在目标机环境下进行,交联设备可以采用仿真模型替代。可以利用半实物仿真测试工具搭建测试环境来进行确认测试,比如:ADS-2、dSPACE等。 4.4系统测试 系统测试是将被测软件和硬件资源都综合起来构成完整的应用系统进行测试,确保整个系统达到研制任务书的要求。嵌入式软件的系统测试对测试环境有严格的要求,必须在真实目标机环境下进行,包括运行平台、交联设备都要是真实的,目的是要确保嵌入式软件能够在最终的真实硬件环境下正确运行。 5结束语 嵌入式系统在人类生活中发挥着重要的作用,软件所占的比重越来越大,也越来越复杂,保证嵌入式软件的可靠性正面临严峻的挑战。由于嵌入式系统的实时性和嵌入式特性,使得嵌入式软件的测试也面临一些特殊的问题。根据嵌入式软件设计过程中不同阶段的测试需求,建立合适的测试环境,才能提高嵌入式软件的测试效率,保证软件设计工作的顺利进行。另外,虽然日前已经有一些针对嵌入式软件的测试和调试工具,但是在有些方面仍存在不足,需要进一步对嵌入式软件的测试环境和测试技术进行研究,完善和研制更先进的测试工具。 作者:于慧媛 单位:中国人民解放军91413部队 软件测试论文:软件测试在软件开发过程中的应用研究 1软件测试对于软件开发工作的重要意义 软件测试是软件开发中不可缺失的工作内容,通过有效的软件测试步骤,能够帮助软件开发工程人员减轻工作负担,在很大程度上提升了软件的实用性能。因为电子软件的生产过程极为复杂,在开发的过程中需要经历许多环节,每个环节的数据要求都极为严格,很有可能因为极小的差异造成软件应用的失误。软件测试就是为了实现对于软件开发后的使用作出初步的评估,保证下一个生产环节能够正常执行,也为了确认软件的使用具有质量保证。软件的测试能够涉及整个软件设计、开发,以及未来升级的过程。首先,能够帮助软件开发商确认软件的使用质量。其次,还能够为工程师提供有效的信息反馈,帮助工程师进行软件系统操作的风险预警评估。还有,就是实现为未来软件系统升级奠定基础,能够保证软件在未来的开发计划中添加有效的性能价值[1]。软件测试的工作具有相当高的行业地位,能够帮助工程师和开发商尽早发现问题,并且给予充足的时间去解决问题,进而提升了大众对软件的使用效果,满足了推动科学技术进步的时代要求。 2软件测试的具体步骤和方法 2.1软件测试的对象 软件测试的对象主要是针对于软件使用过程中出现的逻辑操作,其中包含软件的使用规则,还有在软件应用中的程序设定是否满足人们的应用习惯,还要考虑到软件开发的初期设计是否能够满足社会大众的需求,能够实现广泛的普及,并且获得大众的喜爱。因为软件测试与其他方式的应用测试不同,软件的测试需要遍布整个软件的设计完成过程,要求软件能够实现具体使用的功能性。 2.2软件测试的种类 软件的测试工作也分成两种形式,一种是静态的检测试验,另外一种是动态的检测试验[2]。首先进行静态种类的具体划分解释,其中的工作内容具体实施不必要展开软件的运行功能,只要进行人力的代码查询工作审核就可以了。这期间可以对整个软件的设计脚本进行分析,得到房中数据的编码,保证在网络中展开的数据时正确有效的。与此同时能够展开对软件编程的评估,其中的数据值都在控制范围内,不能超过最低的数值要求。编写数据程序的人员在结束初始工作后还要展开对程序的审查,其中的大部分工作内容需要依靠合作完成。专业的人员通过技术手段结束数据的参考值评估,要求在人工审查的途径中实现数据的核对工作。总结的角度来评定静态测试的作用,就是通过人工和数据参考工具实现对编程的审核。另外一种就是动态的测试种类,这种方式需要进行软件的启动,在运行的过程中通过既定的数据进行测试评估。按照专业的白盒与黑盒方式进行测试实验,达到动态测评的目的。白盒的功能就是测试软件的逻辑性,能够满足人们使用的正常运作,黑盒则更倾向与想软件的使用功能,以及软件的数据管理进行测试。白盒与黑盒的测试功能满足了对于软件测试的基本要求,实现了为软件后续开发提供数据的重要任务。 2.3软件测试的方法步骤 将软件的测试方法进行归纳和综合,发现主要的测试方法来源于对于测试种类的需求。将白盒和黑盒的测试程序运用到软件的测试中去,实现人工和技术的双层数据收集,实现对于软件的数据编程、应用操作,以及未来升级的发展需求都进行监管。由白盒协助人工进行数据的整理,达成数据外接的基础使用。再由黑盒的运行操作达成对于内置程序、数据的检测和观察,保证软件进入正式使用中的功能性。软件测试的整体步骤,都由数据的支持进行操作,具体的步骤首先是进行功能性检验,然后将外因排除后执行内因运行,之后找寻可能导致程序出现问题的原因,最后结合参数的运算和总结,达成软件测试的目的[3]。 3软件测试在软件开发过程中的应用实施 软件的开发是一个十分复杂的过程,为了成功的实现软件的应用和升级,就需要工程师进行严密的设计、开发,以及研制,最后成就的科学技术产品。因为人们日益增长的科学需求,完美的软件必须还要经过不断的推敲和升级。 (1)软件测试的应用主要考察软件的实用性和需求。软件的创作和制造都是为了满足人们生活的需求,在开发的过程中要考虑产品的功能性,还要考虑开发商的开发成本是否能够支持整个软件的制作完成。 (2)软件的整体设计是否合理,需要通过软件测试得到论证。工程师进行软件的数据编写,是为了满足人们的生活需要,各项开发和功能的深入研究都是为了实现软件的实用性。软件的测试能够检测出软件开发中的问题,进行及时的补救工作实施,尽量做到不浪费开发成本的目的。 (3)要求在软件测试应用实际作用于软件的后期拓展。无论是学习软件还是工作软件,甚至于游戏软件,都必须要满足未来的发展和升级要求,实现能够无限开发和研制的目的,保证软件具有创新性。软件测试很大程度上也是为了找寻软件的功能延续性,促进软件的再开发和再创造。 (4)软件的测试需要应用到软件的最终检测和维护环节中去。每款软件开发后都应该得到检测,只有质量能够达到标准才能保证软件的出售。再者就是应用到软件出售后的软件维护,保证软件高质量运行[4]。 4结语 在信息技术不断摸索前进的过程中,软件的应用托陈出新不断进步,实现了人们生活、工作,以及学习的全面提速。为了保证软件在人们生活中的使用质量,以及适用程度,进行软件开发前期的软件测试是必须严格执行的工作步骤。 作者:丁旻昊 单位:中国特种飞行器研究所 软件测试论文:软件测试实验教学设计论文 软件测试是保证软件质量的重要手段之一。目前社会上对软件测试人才需求非常旺盛,据报道其人才缺口高达30万人[1],高校学生毕业后直接从事软件测试工作的占据了软件测试行业从业人员的48%[2],许多高校都开设了软件测试课程,如苏州大学[3],北京工业大学[4]等,以培养相应的软件测试人才。我校计算机科学与技术专业2008版教学设计中新增了软件测评课程,含理论课28学时及实验课8学时,于2011年首次在大四上学期开设。软件测试主要是一门技能型课程[5],其理论性相对较弱,且和软件工程概论课存在较多内容的重复。吸取了首次授课时重理论轻实践的教训,我们将软件测试课程的目标定位为在一定理论基础的指导下使学生熟练掌握软件测试的技能,因此2012年第二次授课时将理论课减少为24学时,实验课增加到12学时。借鉴同济大学朱少民教授[6-7]的经验,实验课着重讲述一些常用开源软件测试工具的使用,包括功能测试工具Selenium和AutoIT,单元测试工具Junit,代码覆盖工具Emma以及性能测试工具Jmeter等。Jmeter是Apache组织开发的一个用于压力测试和性能测试的纯Java桌面工具,可用于对服务器、网络或对象等模拟繁重的负载来测试它们的强度或分析不同压力类型下的整体性能[8]。性能测试是保证应用程序后能够稳定可靠运行的必要手段之一。以我们为某机场开发的战略规划管理系统为例,由于前未进行全面的性能测试,客户使用一段时间后经常反映系统响应速度慢。利用Jmeter对主要模块进行了性能测试,结合测试结果对数据库进行了优化,此后客户再也没有反映过响应速度慢的问题。本着科研服务于教学的宗旨,以该系统为原型,完善了基于Jmeter的性能测试及数据库优化实验教学设计。 1Web应用程序性能测试实验 这部分实验目的是使学生熟练掌握使用Jmeter测试Web应用程序的一般流程和方法。实验任务测试绩效考核子系统中的评分模块。评分人登录系统后进入评分环节,选择其未完成的评分项目(若有多个未评分项,则需要全部对其评分)。每个评分项中包含对多个部门的评分,部门数大于等于3个时需符合正态分布,如可评出优秀3个、良好6个、合格4个、基本合格2个,否则可任意评分。按照循序渐进的原则,设计了3个步骤:一是Jmeter的基本应用,包括脚本录制、添加http请求、添加断言以及查看测试结果等;二是Jmeter的逻辑控制结构,如分支和循环等;三是Jmeter的高级应用,如参数值可变以及参数个数可变等。 1.1Jmeter的基本应用 Jmeter可以手工添加脚本,但更方便的是使用脚本录制软件Badboy[9]。Badboy录制的脚本可以保存为Jmeter格式,然后在Jmeter中直接打开和修改。脚本主要是一系列的http请求,其中可以设置请求的URL,请求方法(get/post)及请求参数等,如图1所示。通过添加断言(如是否含有特定字符串)检查请求是否返回正确结果。添加查看结果树并运行测试脚本查看程序的测试结果。 1.2Jmeter的控制结构 Jmeter具有丰富的逻辑控制结构,包括控制器,switch控制器,while控制器以及forEach控制器等。实验重点练习控制器和forEach控制器。控制器判断Jmeter变量是否满足给定条件,若满足则执行其包含的测试元素,否则不执行。ForEach控制器对Jmeter变量的每一个取值都执行一遍其包含的测试元素。图2是一个控制器,其条件为变量COUNT小于10且变量VAR等于字符串“abcd”。图2Jmeter的控制器图Jmeter的变量引用使用${变量名}的方式,变量一般提取自返回页面中的某些信息,如满足特定条件记录的行数或某个特定位置的字符串取值等。变量提取可采用正则表达式或Xpath进行匹配,讲解其匹配原则并现场演示。图3利用正则表达式提取需评选优秀的单位个数,其中引用名称youxiu就是变量名。匹配失败则取设置的缺省值0。如对于页面中返回的html代码“…您当前可以评出优秀<spanid="ltYSMsg">3</span>个…”可提取出优秀个数为3。 1.3Jmeter的高级应用 本部分着重解决实际测试过程中的一些常见问题,如参数内容可变及参数个数可变等。测试登录环节时需模拟不同的用户登录行为,即图1的http请求中txtUserName一项的值应是变化的。Jmeter提供的CSVDataSetConfig可解决这一问题,如图4所示。将所有评分人的信息存储在一个CSV文件中,把其中的列名填入VariableNames项,之后将图1中的txtUserName值改为userAccount(即CSV文件的第1列)实现参数值的动态变化。进入评分项后需根据情况选择优秀和良好等的个数,且要反映在http请求的参数中。由于参评单位的个数因评分人和评分项各异,因此无法在GUI界面中一一添加。需动态添加的参数包括评分列表中的name及其value,value的取值从优秀到基本合格依次为1234。为简单起见,我们按顺序对单位进行评分。如系统要求评出3个优秀,则测试中前3个部门打优秀,其余依次类推。由于同一部门的优秀良好等单选按钮的name值相同(如图5所示),我们选择提取该组唯一的ID号,然后将其转换为name,其对应关系是用$代替下划线(如ID号为gbBSCExamList_ctl02_rbExamerLevel,name为gbBSCExamList$ctl02$rbExamerLevel)。Jmeter的Beanshellpreprocessor可在提交http请求前动态调整参数个数及参数值。下面给出了Beanshellpreprocessor的代码。其中ExamerLevel_matchNr为Jmeter的系统变量,提供了正则表达式匹配项ExamerLevel匹配成功的个数(即参评单位的个数)。如前所述匹配数量小于3时可任意评分,为简单起见我们均将其评为优秀。N=Integer.parseInt(vars.get("ExamerLevel_match-Nr"));(N>=3){YX=Integer.parseInt(vars.get("youxiu"));LH=Integer.parseInt(vars.get("lianghao"))+YX;HG=Integer.parseInt(vars.get("hege"))+LH;BHG=Integer.parseInt(vars.get("jibenhege"))+HG;for(i=1;i<=N;i++){item=vars.get("ExamerLevel_"+i);item=item.replace("_","$");(i<=YX){sampler.addArgument(item,"1");}else(i<=LH){sampler.addArgument(item,"2");}else(i<=HG){sampler.addArgument(item,"3");}else(i<=BHG){sampler.addArgument(item,"4");}}}else{for(i=1;i<=N;i++){item=vars.get("ExamerLevel_"+i);item=item.replace("_","$");sampler.addArgument(item,"1");}}设计了含35个并发线程的线程组,模拟实际35个评分人的评分过程。全部线程在1秒钟之内启动,比实际情况更严格。得到聚合报告如图6所示,其中点击考核评分页面响应时间最长,为335毫秒。且测试过程中无错误发生,说明系统评分模块可靠。 2数据库性能优化实验 除应用程序外,数据库设计的优劣亦影响系统性能。这部分实验目的是使学生熟练掌握使用SQLServer测试数据库性能的一般流程和方法,并进行简单的数据库调优。为减少复杂性,设计一个简单的由三张表组成的人员组织结构数据库:user、or-gan及userorgan表。其中user表含4586条记录,or-gan表含1722条记录,userorgan表含6804条记录(一人可在多部门任职)。实验任务根据账号查询其姓名及所在单位信息。 2.1SQL语句执行计划对应用程序中频繁执行的SQL语句检查执行计划非常重要。初始时,三张表均未建立任何索引,下面SQL语句的执行计划如图7所示。由图7知,三张表均采用全表扫描的方式。对大表全表扫描可能涉及多次磁盘I/O,非常费时,应尽力避免此种情况。SQLServer报告由于缺少索引影响了查询性能,并给出了相关建议。selectA.vcAccount,A.vcName,C.vcNamefromtest.dbo.[user]Ainnerjointest.dbo.[useror-gan]BonA.vcAccount=B.cnvcempidinnerjointest.dbo.organConB.cnvcorgid=C.nNodeIDwhereA.vcAccount='testuser'为表格建立以下索引:indexIND_USERACCOUNTontest.dbo.[user](vcAccount)clusteredindexPK_ORGANontest.dbo.[organ](nNodeID)indexIND_USERORGANontest.dbo.[userorgan](cnvcempid,cnvcorgid)再次运行后显示执行计划如图8所示。可见所有表扫描均已替换为相应的索引查找,且SQLServ-er未报告缺少索引影响查询性能。两次执行查询的磁盘I/O和CPU时间见表1,可见为表添加正确的索引可提高查询性能。 2.2索引建立原则总结 建立索引的一般满足原则如下[10](篇幅所限,未给出实例):(1)为主键所在的列创建索引。为经常进行连接但未指定为外键的字段建立索引。(2)在频繁进行排序或分组的字段上建立索引。(3)在条件表达式中经常用到的不同值较多的字段上建立索引,在不同值较少的字段上不建立索引,如性别字段。不在查询很少引用的列上创建索引。(4)若经常同时使用多个字段排序,可在这些字段上建立复合索引。要尽量使关键查询形成索引覆盖,其前导字段一定是使用最频繁的字段。(5)查看索引并删除不使用的索引。需频繁进行数据查入操作的数据库应有较少的索引,需频繁进行读取操作的数据库应有更多的索引。(6)在聚集索引中,避免包括不必要的列,尽可能使用较小的数据类型。(7)在支持排序和范围查询的字段上考虑使用聚集索引。(8)具有高选择性的列是索引的好候选列,具有高密度的列是索引最糟糕的候选列。 3结语 软件测试是保证软件质量的关键步骤。在软件正式前一般都需要经过性能测试,以保证软件在一定负荷下的平稳可靠运行。Jmeter是一款优秀的开源性能测试工具,可测试繁重负载下的系统表现。软件性能表现还取决于数据库设计的优劣,建立适当的索引可减轻数据库查询和处理负担,进而提高系统处理能力。通过本教学设计实验学生普遍反映认识到了性能测试的重要性,了解了执行计划在数据库性能优化中的作用。 作者:张志远冯兴杰单位:中国民航大学 软件测试论文:软件测试与软件开发探究 摘要: 在IT行业,人们对于软件开发与测试关系的研究热度不减;同时软件的开发与测试,也一直是软件项目团队的中坚力量,要想保证软件开发产品的质量,就要有测试人员对于质量进行验证,所以测试人员也相当于质检人员,但是两者之间的关系还有更加深入的关系,对此本文就软件测试与软件开发关系展开分析,希望对于软件设计水平的提升,起到积极促进的作用。 关键词: 软件测试;软件开发;关系 0前言 软件开发是一个系统性的过程,包括概念阶段、计划阶段、开发阶段等,而软件开发工程与软件测试工程师分别对应着软件产品生命周期的开发与验证阶段。表面看似两者是一个上下游的关系,但是不同工程师所占的立场不同们对于软件的认识也呈现差异化,对此需要工程师共同讨论等,继而确定最佳的产品方案。 1概念分析 软件开发与软件测试是软件工程的重要阶段,前者是在客户需求的基础上进行软件系统制造的过程,也包括系统设计、编码程序等内容。而后者主要是将前者各个阶段,存在的漏洞等利用测试用例找出,是对于软件需求等的最终审核,也是对于产品的质检。 2工作内容 2.1开发人员 其工作内容主要体现在以下几点;第一、加强软件需求分析,明确软件开发方向。第二、编写软件详细设计文档,包括程序流程、函数等内容;还包括单元、集成测试等文档的编写。另外只有审核完写好的文档后,才能进行代码的编写。第三、代码编写是非常重要的,直接关系着软件程序的功能发挥;而软件开发不仅仅就是写代码,还包括很多其他的内容。第四、程序编码结束后,需要由开发工程师,对其进行系统自测,保证程序正确编写;自测合格后,以及文档编写好后,一并交给软件测试人员进行检测。 2.2测试人员 第一、通过对于软件需求说明书的审核,明确软件功能开发方向。第二、积极建立测试环境,也就是指软件运行的条件,包括软硬件设施的设置等。对于软件实际工作环境的模拟,也是测试环境构建的主要内容,继而保证软件的实际应用不会出现问题,对此可见测试环节还原现场环境的重要性。第三、将配套软件进行运行,检查其是否存在缺陷、功能是否充分的发挥,对于检查出来的问题,组织相关的工程师进行软件问题的修正工作。第四、协助并指导工作人员安装软件程序。 3关系 软件开发和软件测试主要的工作目标在于用户需求的实现,保证交付软件的质量,开发与测试并存,首先由开发人员进行软件实现,然后由测试人员找出软件中存在的程序问题,最后提交开发修复,两者之间是相互合作、相互影响的关系,继而除去软件开发中的的程序问题,保证软件的高品质。两者的工作交集,在于软件缺陷,但是软件开发工程师、软件测试工程师,工作岗位不同、对于软件的看法不同,对此难免会存在意见分歧,所以测试工程师加强与软件开发师之间的关系处理尤为重要,继而更好的形成向心力,保证软件开发的高效性和该品质性。好的软件开发,不仅仅要狠抓软件开发与软件测试两个环节,更要注重产品开发的全过程;另外更不能倾向于某个环节,而要让软件开发和测试都要硬,从而更好的保证后续工作的顺利进行。 4关系处理办法 4.1尊重开发成果 测试人员的综合素养、综合技能等,直接影响着软件开发的进度与质量等,为了更好地处理测试与开发之间的关系,测试人员要抱有一定岗位职责、职业素质,本着公平、公正的心理尊重软件开发环节的工作成果;软件开发会可能会存在一系列的隐藏程序漏洞等,这都是非常正常的,而测试工程师的主要职责就是找出这些漏洞,提高开发进行修正,从而另一个角度来说也是在帮助开发工程师成长;但是实际上,部分的测试人员在检查开发提交的测试软件时,会因为发现问题而出现一系列消极的情绪,对于软件开发工程师进行谩骂侮辱等,不仅降低了软件开发工程师的工作积极性,也影响了两个工作层面的关系,最终延长了软件交付的日期,以及软件的质量。开发工程工作内容繁琐且任务重,不可能全面顾及,导致程序开发存在一定的问题,而测试人员作为软件品质完善的关键,要在尊重软件开发作品的同时,积极的进行漏洞检查,实现良好的团队协作氛围。 4.2缺陷技巧的提交 由于软件开发与软件测试工作埃的交集就是程序缺陷,对此测试人员就要做到以下几点,继而保证缺陷技巧的有效提交,保证软件开发人员的更好接受。 4.2.1换位思考测试 人员在接受软件开发提交的作品时,首要的就是了解软件开发工程师对于测试结果的关注内容、范围以及关键点等;一般软件开发人员对于测试结果最注重的就是软件逻辑、数据流转等方面的内容,对此测试人员就要合理的采用测试技巧,有效的调整程序漏洞的提交方案。软件测试也是一个复杂且繁琐的过程,首先测试工程师要按照指定的测试流程,对软件作品进行系统逻辑的测试,找出影响系统正常运转的错误逻辑问题,将其第一时间反馈给开发工程师;测试环节接触到的其他问题,但并不是影响系统逻辑的漏洞点,按照漏洞提交顺序进行依次提交更容易被开发工程师所接受。 4.2.2漏洞描述要精准 测试人员的测试结果,是开发人员漏洞改进的关键,一个精准的的Bug描述,对于开发人员来说帮助性是非常大的,能够帮助开发人员更加精准的进行漏洞定位。这就要求测试人员在进行Bug描述时,要注重语言的干练简明,语气要肯定,避免使用好像、不确定等词汇,继而模糊开发人员的工作思路。其次描述的内容要突出重点,忌讳全面开花。最后根据以往的经验,给软件开发人员提出一系列的建议,像可能会出现漏洞的部位等,继而实现软件的高品质。 4.2.3注重普遍问题的提交 软件开发人员一般工作都非常的忙碌,而重复漏洞或是无效漏洞的提交,会大大的影响其工作的心情、工作量与工作进度等,对此测试人员在测试系统漏洞时,要养成Bug分析的好习惯,分清其问题的独立性还是普遍性,若是普遍问题可以提交一个。这就要求测试时人员要加强对于软件系统的熟练度,包括业务要求、操作以及使用等,当测试人员也不确定漏洞是否存在时,可以与其他测试人员进行沟通,或是与开发工程师进行沟通,继而精准定位程序漏洞。 4.2.4加强有效沟通 考虑到测试人员与开发人员之间的矛盾问题,主要的原因在于缺乏沟通或是交流无效,对此首先测试热源就要占到用户的角度上,正确的表达出自己的想法,让开发人员也占到用户的角度进行讨论。其次由于两者工作理念不同,对此难免会存在争议,对此测试人员保持自己观点,可在下个版本中完善。最后加强两者之间的沟通,明确对方的工作想法,保证系统认知的更加深入、全面,并灵活的运用测试手段,从而更好的保证软件高品质。 5总结 综上所述,通过对于软件测试与软件开发关系的分析,发现作为软件产品全生命周期的关键环节,更要加强沟通合作,提升企业研发的凝聚力,做到就事论事奔着相同目标共同努力,从而更好的保证软件产品的进度和质量。 作者:侯中原 单位:商丘医学高等专科学校 软件测试论文:计算机软件测试技术及开发应用 [摘要] 随着我国计算机网络的不断普及和发展,无论是人们的日常生活还是工作,甚至是休闲娱乐,都离不开互联网的支持,可以说,计算机软件已经受到越来越多人的应用,并且逐步成为了影响人们生活的重要技术。随着人们对计算机应用软件需求量的不断增加,计算机应用软件的开发也越来越频繁,因此,要对其开发流程以及开发需求进行深入的分析。文章将对计算机软件测试技术与开发应用进行了研究。 [关键词] 计算机软件;测试技术;开发应用;相关研究 计算机软件测试技术对于软件开发而言具有重要的作用,能充分保障软件的精确性,为软件开发工作带来安全保证。笔者将从计算机软件开发的重要性、计算机软件开发流程、计算机软件测试技术在软件开发中的有效应用,三个部分进行阐述。 1分析计算机软件开发的重要性 相对于应用软件而言,计算机仅仅只是作为一种辅助工具,计算机之所以能够帮助人们有效地解决这类问题,促进社会迅猛发展,最重要的就是计算机内的软件应用,可见,软件的开发极为重要。随着国家经济体系的不断改革,各行各业已经逐步面向现代化发展,互联网的普及无疑为人们的发展奠定了结实的基础,也给应用软件的进一步研究开发提供强有力的保障,计算机软件的应用已经在人们的生活中得以普及,而人们的日常生活也已经离不开网络的支持。计算机软件的应用不断丰富了人们的日常生活,使人们更加重视精神的自我培养,此外,计算机网络也在不断推动着人们前进。 2计算机软件开发流程 2.1分析开发需求和设计概要 在开发计算机软件之前,对其进行需求分析是开发应用软件的首要环节,亦是最重要的环节之一。软件开发需求分析质量,会直接对应用软件开发造成影响,一般情况下研究人员要根据软件需求内容,对软件的概要进行设计,并且结合软件的功能需求情况设计出软件程序流程图,若是利用类似于C语言等的高级语言实施程序编写,还应当根据软件模块设计各模块的应用功能。概要设计为软件的开发提供了程序框架,后续的开发工作都是在这个框架基础上进行操作,可见这个框架不但能够决定计算机软件程序功能,而且还能对软件运行的效率产生一定的影响。在基于软件程序具体的开发过程中,想要实现其特定功能,可选择多个语句或者逻辑关系等来实现,但不同的逻辑关系与语句也会从一定程度上影响软件。软件开发及其需求越来越复杂,如何编写简洁而又不会存在漏洞的应用程序,已经成为了各软件开发人员最终的目标,因此,在实际研究过程当中,研究人员要十分重视概要设计环节的工作,并且保持思路清晰,设计完程序流程图之后要进行全方位的审核,不断简化软件的逻辑关系,最终实现科学合理的软件逻辑关系。 2.2详细的编码与设计 紧跟需求分析和概要设计后的一个环节就是进行程序的具体编写工作。在编写程序的过程当中,首先应当选择计算机语言,经过长时间的发展,高级计算机语言出现提高了软件的开发效率。人们按照开发软件的实际需求,有针对性地研究了很多种类的计算机语言,例如:如常见有JAVA、C语言等,到了现在出现了VF与VB等可视化的编程软件,这类软件的研发使研究人员即便没有专业知识也可完成简单的软件开发。此外,在实际编码前,研究人员应进行详细设计,在已设计的框架上,按特定的逻辑关系将软件所需实现的一些功能进行设计,根据详细设计流程进行编码。目前,计算机软件设计使用最多的是C语言,这种语言的模块形式较为简单、语句便于理解,所以非常适合在开发、维护软件过程中运用,受到研发人员的青睐。 3计算机软件测试技术在软件开发中的有效应用 软件程序的编写完成之后,研发人员还要对其实施相应测试,监测这款软件的应用效果以及功能等是否能够达到预期效果,一般情况下,测试软件的方法就是随机输入一些数据到计算机中,然后再看结果是否达到要求,为了能够确保软件功能的精准性,常常会选择几组随机数据配合一些特殊参数进行检测。如果检测出来的结果和软件功能相符合,那么则说明通过测试,反之,则不符合。近几年以来,计算机的软件开发技术得到迅猛发展,研究人员也开发了一些专门针对软件测试的程序,但是由于受到技术水平因素的影响,使用测试软件受到一定的局限,比如:一个测试软件只能对一种软件实施检测,并且测试结果只能当作参考,测试结果的准确率还需要提升,但是不管怎样,测试软件的研发就足以标志着计算机软件程序的未来发展方向。新开发软件通过检测以后,需要交予需求方进行使用,为了保证软件能满足人们的实际使用需求,使用方也会进行验收,软件验收方要求极为严格,但是验收方式基本和测试方法相似,同样采取输入参数来进行验收,因此,就增加了不必要的验收程序。研发人员还应当继续研究,争取研发出更多的测试软件,使软件的测试结果更加精确。软件测试技术作为软件开发过程中最为重要的组成部分,该技术主要目的是为了将软件产品中存在的问题及时找出,并将测试报告交给软件开发人员予以修改。可见,在软件开发工作中,软件检测技术的应用是不可缺少的环节。 4结语 总而言之,计算机网络技术已经在人们的生活中得以广泛应用,而软件就是应用计算机的关键,随着人们各类需求不断增加,开发计算机软件已经成为了研究人员的日常工作,在具体的软件研究过程中,软件测试技术的使用是必不可少的,因此软件开发人员还应切实做好相关工作,解决软件开发所面临的困境,不断提升自己的开发水平,对软件开发工作进行深入研究,促进软件事业的持续发展。 作者:高俊 邹金萍 单位:江西生物科技职业学院 软件测试论文:人才培养的软件测试课程改革 摘要: 本文针对软件测试课程的教育现状,结合软件测试的课程特点和培养目标,从面向应用型人才的培养方式出发,提出了以案例式教学为主导,走教学产业化发展的软件测试改革方案。 关键词: 软件测试;应用型人才;案例式教学;教学产业化 随着我国IT行业的发展,越来越多的企业意识到软件测试的重要性,因此软件测试人员成为当前IT业界亟需的热门人才。面对软件测试人员紧迫的需求形势,应用型人才培养单位应该扩大软件测试人员的人才培养规模,提高培养质量。 一、《软件测试》课程教育现状 我国软件测试技术发展已有十余年,但IT市场对于测试人员仍然呈现出供不应求的势态。目前国内高校对软件工程专业几乎都会开设软件测试课程,甚至有些高校已经设置有软件测试专业。2011年11月,教育部主办了“2011年高等学校软件测试课程教学论坛”,对测试人才的培养及测试领域的全面发展起到了积极地推动作用[1]。高校系统化的专业教育体系为学生奠定了扎实而科学的学科基础,并对软件测试技术的理论化和系统化发展起到了不可替代的作用。利弊相依,传统的人才培养模式对软件测试课程设置和培养方案上还是会存在以下不足。 1.重理论轻实践在传统的软件测试课程设置中,大多采用教师在课堂上讲授理论知识,学生上机时完成实验操作的教学方式。实验的目的只是为了检查学生知识点的理解和掌握,实验题目大多比较陈旧,不能与时俱进地与当前的最新技术或最热门的应用相结合,使得学生的测试知识体系过于单薄。 2.重学生个体知识积累,轻团队协作能力培养团队协作在软件工程中的重要性无须多述。软件测试作为软件工程中重要一个环节,贯穿于整个软件生命周期,测试人员与系统分析员、软件设计师、程序员、维护人员之间的沟通必不可少,良好的团队协作才能有助于项目的进行,有助于高效、正确地开发出高质量的软件产品。传统的教学模式中,很少引入分组协作的环节去锻炼学生的沟通和交流能力,更不能设计出测试人员和开发人员的沟通场景,不能满足学生在项目中去加深理解、巩固提高的需求。 3.重即有知识,轻科学创新一直以来,软件测试课程在高校的课程体系中受到重视并不多,课程结束后并没有延续测试知识的后续课程。因此,学生不能在后面的学习和实践中进行总结提升。知识在母体中是要经过消化、适应、转化、演进、创新、融合、活化,而后才称为组织的“行动知识”,现有的教学模式不能很好的产生知识发酵效果。 二、《软件测试》课程特点和培养目标 软件测试是一门应用型较强的学科,应注重理论联系实践。一个合格的软件评测师除了要掌握即有的测试理论和软件知识外,还必须具备对软件测试行业的深刻理解,必须具备对计算机专业知识,包括编程技能、数据库、网络、中间件等知识的系统掌握,必须具备沟通能力、团队协作精神。软件测试是为了尽可能多地发现并排除软件中潜藏的错误,最终把一个高质量的软件交给用户,这并不是一项简单的工作。要做好软件测试,测试人员不仅需要站在客户的角度思考问题,真正理解客户的需求,具备良好的分析能力和创造性思维能力,完成功能测试和界面测试,而且要能理解软件系统的实现原理和各种使用场景,具备扎实的技术功底,能使用测试工具完成相应的性能测试、安全性测试、兼容性测试和可靠性测试等更具挑战性的任务[2]。从这个角度看,一个优秀的测试工程师需要掌握更多的知识和技能。 三、《软件测试》课程教学改革方案 以上可以看出,当前高校对于测试课程的不重视,以及当前的软硬件设施及教学方法都不能满足对应用型测试技术人才的培养要求。为了适应软件产业发展对测试人才的迫切需要,实现软件人才培养的持续性发展,针对软件测试课程调整培养方案,展开深入的教学改革和实践活动十分迫切和必要。 1.加大师资力量,构建完善的软硬件测试平台教师素养的提高是软件测试教学改革得以顺利开展的前提。此前,国内对软件测试并不重视,致使国内软件测试人才短缺,大部分高校内虽然有计算机系,但多以重开发轻测试,测试教师的专业素质和数量都远远不够。因此,不仅要重视对教师测试专业技术的培训,提供更多的学习机会,也应该认真开展软件测试教学研究,构造专业的软件测试教学团队。作为一门实践性较高的课程,软件测试必须建议专门的、完备的实验教学体系和环境。目前,高校普遍缺乏软件测试的软、硬件环境,致使学生无法通过项目实践来深入理解和提高测试相关知识和技能。 2.运用案例教学,丰富软件测试项目实战案例在教学活动中,学生总是对最新、最流行的项目和案例感兴趣,陈旧的案例既不能满足当前市场上对测试人才的技术需求,又不能很好的激起学生的兴趣。运用案例教学最重要的环节就是丰富案例素材,保持案例的“鲜活性”与“生命力”。高校可以采用历年本科毕业设计中运用了流行的技术、难度适中、功能较为完整的应用作为软件测试课程的测试案例,不但可以保证素材的延续性,也使得学生毕业设计完成的质量有所提高。 3.加强校企合作,走教学产业化发展之路[3]企业需要人才,高校为企业输送人才,校园中学习的技能最终要接收用人单位的考验。所以与软件企业合作,建立对口的学生实训基地,是应用型人才培养的重要途径。软件测试技术的掌握与提高离不开项目实战,让学生在真正的软件工程过程中从事测试工作,不仅能使学生深刻体会到软件测试在整个项目中的作用,掌握测试方法和技巧,对于学生的沟通交流能力、团队协作能力都有积极的促进作用。 四、小结 软件测试是保障软件质量,验证软件可靠性的重要环节,其重要性不言而喻。重视软件测试应从企业用人的实际需求出发,高校应加强面向企业需求的软件测试改革,切实培养学生的动手操作能力,使学生掌握最新的测试方法和技巧,让企业需求促进和推动高校教学发展。 作者:于营 单位:三亚学院 软件测试论文:软件测试质量管理论文 1测试流程不合理 1.1测试设计重点偏离使用QC软件测试发现bug统计,如表1所示。根据表1工作量统计,25人/日为5个中级测试工程师一周的工作量,但是根据测试用例发现的bug数量仅占bug总量的44.18%,该比例显示测试用例的设计重点严重出现偏离。需要在测试用例设计的方向上进行调整。 1.2测试过程不可控QC软件测试计划中测试执行阶段为2013.3.8-2013.3.27,执行三轮测试;实际测试时间为2013.3.23-2013.4.20,执行测试三轮,计划完成时间严重偏离,表2为原计划与实际计划的对比。表2显示测试计划进行了较大调整,计划截止时间比原计划延迟23天。延迟原因经分析主要为开发提交测试时间延迟,开发提交版本问题较多,测试计划安排不合理,在两轮测试间为安排开发修改bug时间等。想要解决该问题,不仅需要对测试过程进行管理,同时也需要对开发提交的测试版本质量进行管理。 2软件质量管理改进对策 2.1需求工程管理软件开发过程中,需求不明确会带来需求的频繁变更,浪费了很多时间。针对此项问题,可对需求相关的活动进行统一管理,其需求管理结构图如图2所示。加强需求开发和需求管理的有机结合,不仅减少了需求的变更次数,还解决了工程师对需求不能理解到位的问题。需求开发和需求管理同样重要,只有两者互相配合才能做出用户满意的产品。 2.2立项管理为了使有限的资源发挥更高的价值,公司可通过立项管理流程进行立项管理,立项管理流程分为立项建议、立项评审和立项筹备三个阶段,其具体流程图3所示。 2.3测试流程管理针对测试流程中发现的问题,可对整体的测试流程做如下的改变:(1)测试部门可进行需求学习及需求讨论,对理解不清楚及有疑问的需求,由研发设计部门进行解答,研发设计部门不能解答的由其联系用户确认后作出解答;(2)需求确认后,针对系统功能和性能等指标,由测试工程师进行测试测用例的设计,设计从两个方面进行,一方面测试工程师根据需求进行测试用例的编写,另一方面测试工程师可根据用户反馈问题进行分析汇总;(3)使用QC功能测试工具对应用软件兼容性、操作系统兼容性进行测试,以便于使用测试工具完成多种环境下的功能和兼容性测试;(4)进行自由测试以便于对系统测试用例进行补充,分析测试用例未覆盖问题的原因;(5)定期分析缺陷库中的问题,分析问题产生的原因,进行测试用例的修改。 3结论 本文指出了软件质量管理过程中可能会引起软件质量问题的原因,对软件质量管理的相关问题进行了分析,归纳和总结,这些问题在软件开发人员中具有一定的普遍性。实践表明,通过对这些问题进行分类,开发人员可以清楚地知道在软件设计中容易出现的问题,能够及时采取相应的措施,推动软件质量的全面提高。 作者:翁婕丁铁乔扬单位:南京莱斯信息技术股份有限公司质量与技术管理部 软件测试论文:软件测试团队建设的软件工程论文 根据权威机构统计部门调查数据显示可知,在常用的软件开发项目环节中,软件测试工作大约能够占到软件开发工作总量的42%以上,而软件测试所需投入的研究经费成本也将占到总额数的50%。由此可知,软件测试环节对于整个软件工程开发应用具有十分重要的意义。然而,如何建立一支高效软件测试团队对于构建更加完善的软件工程起着直接导向性作用。BarryBoehm曾阐述了人的因素在软件测试中的重要作用,人为所占因素甚至超过了其他环节性因素,其代表理论构造性成本模型认为由于软件测试分析师与程序员的原因会导致其工作效率相差数倍。因此,加强软件测试团队的高效率建设对于构建高质量软件应用程序具有重要作用。 1高效软件测试团队建设的可行性策略 1.1软件测试团队的特质建设 软件测试团队的素质建设对于整个软件工程质量而言具有非常重要的作用,人是测试工作中最具价值也是最重要的资源。因此,应该积极构建合格的、高质量的合作团队。(1)软件测试以及软件工程开发都需要程序员具备足够的自信心,对软件检测结构以及程序的缺陷要如实汇报。对于软件项目工程中出现的各种问题要认真处理,以此减少客户可能遇到的种种问题。(2)软件测试人员还要具备足够的怀疑精神,对可能存在的漏洞性错误要及时予以检测和纠正,进而提高其自我创造力。(3)软件测试团队要积极构建沟通协调能力。可以通过与客户进行必要的沟通来及时发现软件运行中存在的不足之处,其中测试者可以针对模拟环境下用户对于软件环境的应用情况进行科学分析,以此对软件编写过程和总结文档进行反复检查检测,提高软件的运行效率和正确性。(4)必备的检测技术能力。软件测试团队必须具备重要的专业技能,需要精通数据库、通信、网络、GUI测试、测试工具、自动化测试脚本和相关业务领域等,以此全面提升他们的测试能力和测试积极性。 1.2软件测试团队的制度性建设举措 一个优秀的软件测试团队必定拥有一套完善的团队管理制度,拥有明确的职责分工和高端测试人员,通过不断规范团队管理制度,做到扬长避短,及时提升整体测试质量。其中,软件测试团队需要不断加强汇报制度建设、工作总结制度建设、奖惩制度建设、测试审核制度建设、会议制度建设等,通过科学合理地分配职责关系来进一步强化团队成员的素质建设。在此过程中,还要注重对于资深测试人员的正确引导和建设,加强彼此间的沟通交流,不断丰富团队的测试知识库,通过科学吸收先进的测试管理知识来提升整体测试技能和技巧,以此减少开发团队协同工作中的一些领域瓶颈。 2结语 综上所述,本文对目前国内软件工程的发展应用现状以及其中出现的漏洞不足之处进行了分析。只有不断加强对软件测试团队的整体素质和综合开发技能的教育,才能从根本上提升其软件测试技能,要在不断建立健全团队管理制度的基础上加强相关软件工程建设,以此全面提高测试人员的软件工程技术水平。 作者:段炼单位:郑州银行科技开发部 软件测试论文:软件工程中软件测试的必要性 1软件工程提升软件健壮性分析 软件工程目前一直缺少一个明确的定义,但是目前业内专家都一致认为软件工程一般分为需求分析、设计、编码及测试4个环节。其中前面3个环节是整个软件的编写,而最后1个环节的软件测试,则是通过各种专业测试方法来测试软件是否满足软件工程下的10种特性:可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性。 2当前软件测试的现状 从对软件工程的分析来看,软件测试是保证软件最终健壮性的最后一个工序。但是,当前很多软件设计公司,在软件测试方面投入的人力物力都非常低,甚至没有专门的软件测试部门,而是由一些软件设计人员兼职。虽然这样也有了所谓的软件测试这道工序,显然因为软件设计人员本身的先入为主,所以在软件测试的过程中,往往不容易发现潜在的问题。另外有的软件测试人员仅仅把软件推到市场上,部分使用人员来进行测试,虽然这也是一种测试方法,但是这种由用户测试的软件测试环节,更多的是在软件的操作体验的测试,并不能够发现软件潜在的bug,正确的软件测试流程,应该设计专业的测试软件,通过白盒测试的方法来针对软件代码进行测试。而上述的仅仅测试界面和操作,那只是软件测试中的黑盒测试法,只有综合白盒和黑盒,才可能获得更好的软件测试效果。但是,目前能够综合这2种测试方法的专业软件测试部门,还是非常稀缺的。这自然导致了国内整个软件行业的软件健壮性存在缺陷的主要原因之一。 3软件测试重要性分析 3.1软件危机下凸显软件测试的重要性 软件危机一直是IT行业的最重要的话题,其实在软件危机这个名词出来之前,软件工程就已经初步有了核心流程,不过正是因为很多专家有着自己的理论,所以让软件工程这门技术的解释出现了很多不同的版本,不过在众多版本中,软件测试始终占据一个重要的模块。软件危机常见的表现就是因为软件在开发的过程中,成本失控、时间跳水、稳定性和兼容性欠缺等诸多问题,而不得不一而再再而三的重新开发,特别是软件在设计的过程中,对于可维护性、可修复性不重视,导致维护的成本占据了整个软件生存周期的90%以上,这很明显是不正常的。通常而言,软件维护的成本应该是软件生存周期的70%以下,超过70%,这个软件最终的结局一定会失败。软件测试的过程,除了针对软件的运行是否稳定,同样也会对软件的可维护性进行有效的判断,尽可能的避免软件危机的产生,所以从软件危机的角度上来看,软件测试在软件工程中的地位无疑是非常重要的。 3.2软件测试的必要性 (1)是交流的问题,容易导致软件接口处的错误。现代软件设计已经不是单人作战的模式,已经上升到团队甚至全球软件工程师通过互联网这个大平台进行合作,这种方式显然对软件工程规范要求更高。其中交流往往就成了一个很重要的问题,很多软件工程师在设计的过程中,尽可能的将自己负责的模块做到完美,甚至也能够考虑到模块间的借口问题。但是因为交流上的不便,或者忽视交流,往往会产生2个模块接口不兼容,甚至还会发生软件需要重新改写的问题。 (2)软件结构有越来越复杂的趋势。虽然软件开始实施模块化设计方式,将一个软件整体拆解成无数个小的系统模块进行设计,然后将设计好的模块进行统一封装。这种化整为零的软件设计方式的确有效的改善了软件复杂性的问题,但是同样也面临着模块间的兼容问题,不同设计师的设计风格可能会导致软件可维护性降低及可移植性降低,特别是一些软件开发公司,根本就没有软件工程的概念,其研发的软件产品,更是漏洞百出,自然很难保证软件产品的健壮性。 (3)程序代码的设计问题。目前一个软件的诞生,往往会有好几千万行的代码,而且在软件正式代码编写之前,还需要撰写概要设计代码和详细设计代码,这些往往都给错误埋下伏笔。如果程序设计代码撰写不规范,没有相应的注释,没有相应的模块设计,往往计算式发现了软件的错误,最终维护起来,也很难让维护工程师定位,甚至连测试工程师也很难找到错误的地方。 (4)设计文档的组成非常少。一个软件产品的诞生,除了优秀的代码设计之外,还要一份完善的代码文档,包括软件的可行性研究、需求分析、详细设计、代码编写,以及软件测试等工作流程中所需要的一切的代码文档。如果代码文档贫乏,甚至没有,那么一旦在软件测试环节,或者在软件使用环节,出现错误时,那就很难进行维护调试了。这时候的维护成本往往会比重新编写一款软件的成本还要低,可见设计文档的错误撰写给软件健壮性的影响。 (5)一些软件测试工具和开发工具本身的问题,往往导致软件出现严重的bug。而且在设计阶段,还很难发现,因为是本身软件测试工具和软件开发工具引起的,因为软件测试工具和开发工具实际上也是一种软件,如果这些软件的健壮性有问题,自然也会导致测试结果出现偏差,最终影响到软件的健壮性。 3.3软件测试成本过半证明了软件测试的重要性 软件工程虽然在很多专家和权威机构的定义有所偏差,但是无一例外,对于软件成本构成的分析上,软件测试的成本一直占据了主要部分,最低的认为,软件测试成本要占据30%,最高的则认为占据到50%。如果将后期维护成本也放在软件测试板块中,那么这个测试成本就会变得更高。因为软件进入维护期时,一旦出现软件需要进行调试,那么修复后的软件依然要进行软件测试,否则很难保证调试后软件依然能够保证健壮性。作为一个软件系统的所有代码,都是牵一发而动全身,修改了某处代码,可能会影响到另外一个模块的功能,所以在维护期内,对软件的任何变动,都需要进行软件测试,才能够保证软件接下来的健壮性。但很明显,如果将软件测试工作放在软件推出市场之前,就来进行有效的测试,那么对于软件整个生命周期的成本,将能够得到有效的降低。软件测试的成本的高低,往往和软件的质量成正比,而软件质量提升了,后期的维护成本就能够有效的降低,所以综合起来,软件测试这部分的成本支出是非常有必要的。 4软件测试流程分析 (1)建立独立的软件测试部门,测试部门领导应该对这个专业非常精通,而不是简单的由开发人员兼职,这个测试部门需要从可行性研究开始就应该着手对软件研发进行测试,可行性研究的最终确认应该也有软件测试主管部门的签字确认才能够进行下一步的工作。 (2)软件测试工作不是等到软件全部开发完毕才来进行测试,而是跟随软件设计的整改生命周期,针对每一个环节进行测试,软件测试部门应该拥有独立的物理部门和独立于开放环境的测试环境,这样才能够提供更加完善的软件测试,尽可能的将软件bug扼杀在摇篮里。 (3)软件模块测试,因为现在软件设计都已经进入模块化设计标准,比如一个完整的软件是S,它有A、B、C、D等模块构成,那么对于A模块的软件设计过程中,就应该有独立的软件测试人员进行跟踪,直到A模块被测试证明没有隐患。以此类推,分别对B、C、D等模块分别进行测试,合格以后,组装后的软件依然进行测试,这样才能够最终提升软件健壮性。在软件设计的过程中,其实测试人员是和软件开发人员并行工作的,而不是等到软件设计完毕之后,再来对模块进行测试,这种方法才能够提升软件测试的效果。 5结语 软件测试随着软件系统复杂性的不断提升而变得越来越重要,如果现在的软件设计公司依然按照传统的软件研发,只注重软件的功能设计,而忽视软件测试,通过不断的压缩测试成本,希望以此来提升软件最终的利润作法已经行不通了,只有将软件测试做好、做精,才能够提升软件的健壮性,才能够提升软件的生存周期,才能够降低软件的整体成本。 作者:董倩范亚斌单位:石家庄学院 软件测试论文:探微软件测试在软件工程的重要性 1关于软件测试的认识 在软件开发的每一个阶段中,人员的参与都是离不开的部分,而人的工作以及人们之间的通信质量有很难做到完美无缺,这就导致了错误是不可避免的。另外,伴随着计算机控制对象越来越复杂,且软件的功能及规模也在不断的提升,这也使得错误相对而言更容易发生,比如对于WindowsNT操作系统来说,其代码约为3200万行。总体来看,在软件设计阶段,人们所犯的错位是引起软件失效的主要原因,而软件缺陷的根源则在于软件的复杂性。在确保软件可靠性以及质量的过程中,软件测试属于最为主要的手段,以当前的软件工程来看,多以结构化分析及设计作为核心,因此在开发阶段,需求分析以及设计都是以工程管理以及技术评审作为质量的保障手段,而工程管理以及技术评审又存在着主观上的缺陷,很容易遗漏错误使其延续至开发阶段。客观来说,软件测试在发掘软件中隐藏缺陷的过程中的确有着很好的效果,以英国的SHOLIS项目来看,这一项目使用形式化方法对软件规约进行描述及证明,而且利用程序正确性证明方法对前期的很多缺陷进行排除,但是通过软件测试却依旧发现了整个过程15.175%的缺陷。此外,随着人们对软件测试重要性的认识越来越深,其所在软件开发周期中所占的比例也越来越高,当前很多软件开发机构已经将其40%的研制力量投放到了软件测试中,而对一些比较重要的软件来说,其测试的费用往往会高达其他阶段费用的3至5倍,由此可见,不管从哪个角度出发,软件测试都是非常重要的。 2软件测试分类 当前的软件测试技术主要可以分为动态测试以及静态测试,其中,静态测试主要是指在不执行程序代码的情况下找到程序中有可能存在的缺陷或者对程序代码进行评估的过程中,广义上看,静态测试还包括软件需求分析以及技术评审。至于动态测试,则是通过抽样测试数据对程序进行运行以起到检查程序中存在的缺陷。在动态测试的过程中,其核心内容主要包括测试用例、运行正与以及对于程序运行结果进行验证这3部分内容,此外还包括一些数据管理、文档编制、操作规程等辅助方面的工作。 3软件测试的对象 在软件测试的过程中,不单单进行一些比较简单的程序测试,也就是说仅对程序能否运行进行测试是远远不够的。具体来看,软件测试要贯穿在软件定义以及开发的整个过程中,因此软件测试的对象包括需求分析、系统设计、程序编码以及各阶段说明文档。此外,因软件开发过程中各个阶段之间有着非常金敏的衔接,因此如果前一阶段出现问题必然会对下一阶段段的工作造成影响,所以为了确保每一个阶段的正确性,我们要做好确认及验证工作。具体来看,确认主要是对需求规格以及程序进行确认,这既含有静态确认,又有动态确认,其中静态确认大多数是由人工进行分析,而动态确认则是利用动态分析以及程序测试对程序执行的情况进行检查。至于验证,则主要是采取一定手段对程序执行情况进行检查,进而证明软件各阶段中的完备性、正确性以及逻辑协调性。举例来说,我们验证的对象包括测试用户需求和系统分析员报告是否想和、设计说明书和测试需求说明书是否匹配等。 4软件测试目的及原则 4.1软件测试目的 测试目前因立场的不同又可以分为两种,从客户角度来看,总是会希望通过测试来发现软件中的缺陷及隐蔽错误。而从软件开发者角度来看的话,则是希望产品少出现错误,对软件已经符合客户需求进行验证,在这种思路下,测试人员会使用一些导致程序失效概率小的测试模块进行测试,并对容易导致错误暴露的测试用例进行回避,而且对于有可能出现副作用的语句也并不会去刻意的检查。基于此,在程序中,还存在很多预料不到的问题,而这类问题往往要在一些比较特殊的环境之下才能够表现出来。从以上分析我们可以看出,在对软件进行测试的过程中还是要更多的站在用户角度对问题进行考虑。 4.2软件测试原则 (1)“尽早和不断的进行软件测试”,只有时刻牢记这一原则才能够降低软件开发中由于工作多样化、人员配置复杂化所带来的不利影响。具体实践的时候,我们首先要端正态度,对各阶段技术审核要认真进行,另外,我们还要将软件测试贯彻到每一个环节中,进而早对错误进行发现和预防。 (2)测试用例选择的过程中要有输入数据和以及和输入数据相对应的预期输出结果,具体来看,在我们进行软件测试的过程中要选择比较适合程序段的测试用例,这些用例可以对程序员所编制的程序是否存在错误进行分析,而给出预期的输出结果则可以对程序段是否存在错误进行更为快捷的判断。 (3)要避免程序员对自己的程序进行测试,在软件测试的过程中,冷静的情绪以及客观的态度是不可避免的,而人又很难对自己的劳动成果进行否定,因此在程序员对自己程序进行检查的过程中会从主观上出现偏差,导致测试结果不准确、不客观。 (4)设计测试用例的过程中要注意使用不合理输入套件,所谓不合理输入条件主要包括输入异常或者会导致异变的条件。在软件正常使用的过程中,不合理输入是不可避免的,轻则会导致运算错误,严重的时候甚至会使软件失效。 (5)对测试工作中的群集现象进行注意,针对测试过程中错误较多的程序段,要对其进行详细认真的检查,这是因为从经验上看,程序段中残存的错误于已发现的错误往往会成正比。 (6)对测试要认真执行,这是指我们要做好一个详细的规划,具体来说,规划主要包括:软件功能、输入、输出以及每一功能测试的进度安排等。 (7)对测试计划、用例、出错统计以及分析报告等进行妥善的保管,进而为日后的软件维护提供更为便捷的服务。总体来看,在我们的工作中如果能够把握住以上原则必然能够对提升测试工作的效果起到很强促进作用。 5结语 在软件开发工程中,软件测试属于一个重要的环节,一旦缺乏了这一环节,所开发出的产品必然难以满足用户的要求。本文关于软件测试必要性的分析还存在很多不足之处,也希望各位测试人员能够对其进行补充及指正,进而共同促进这方面研究水平的提升。 作者:楼炜单位:同济大学软件学院 软件测试论文:软件测试技术在铁路产品开发中的作用 按照软件特征分类,软件测试可分为:功能测试和性能测试。功能测试是黑盒测试的1个方面,它检查实际软件功能是否符合用户的需求。一般分为:逻辑功能测试、易用性测试、安装测试和兼容性测试等。性能测试主要有时间性能测试和空间性能测试2种。通常还包括:一般性能测试、可靠性测试、负载测试、压力测试。其它分类还包括:回归测试、冒烟测试、随机测试。回归测试是指对软件的新版本测试时,重复执行上一版本测试时的用例。冒烟测试是指对一个新版本进行系统大规模的测试之前,先验证一下软件的基本功能是否实现,是否具备可测性。随机测试是指测试中所有的输入数据都是随机产生的,其目的是模拟用户的真实操作,并发现一些边缘性的错误。 软件测试过程一般来说,软件测试工作从立项后就开始了,主要经历以下几个主要环节,如图1所示。需求分析是软件测试的1个重要环节,测试人员对这一环节的理解程度将直接影响后续测试工作的开展。一般而言,需求分析包括软件功能需求分析,测试环境需求分析,测试资源需求分析等。测试计划的依据主要是项目开发计划和测试需求分析结果而制定,测试计划指导整个测试过程。测试设计在测试活动的各个阶段,对测试策略、测试方法、测试用例进行制定和编写。测试环境搭建要尽可能模拟实际应用场景,满足项目的设计要求,从而达到理想的测试效果。测试执行和测试记录由测试工程师完成,主要是查找软件的错误和缺陷,并记录测试活动中出现的问题。缺陷管理是对测试活动中出现的BUG进行管理和跟踪,保证每个BUG得到及时修复。软件评估是在测试活动的最后,对软件进行全面地分析和总结。 铁路产品开发过程中容易忽视软件测试 铁路产品供应商普遍重视占领市场份额,追求利益的最大化,提升产品的服务质量,但是却容易忽视保证产品质量的软件测试,这给铁路安全运输带来巨大安全隐患。项目的开发过程通常是确定项目负责人和项目参与人、项目的方案以及项目需要完成的时间,然后投入项目的开发。研发过程中采用团队协作,项目分工到人,经过程序编写、调试,最后集成为产品,并在实验室和现场环境下进行测试实验。对于项目进展情况的掌握是通过不定期的召开会议和单独询问主要开发人员以及研发人员汇报来实现的。 在这种开发模式下,因为项目的开发过程中没有系统和独立的测试过程,所进行的测试也是以正向思维为主,重点验证软件是否实现了相应的功能,而不是软件在异常情况下的响应和处理。软件开发和软件测试本来就是不同的活动,开发人员的工作目标是创建相应模块,实现特定功能,从而会不自觉地朝这个方向努力,挑选那些使程序出错可能性较小的测试数据和手段,无法保证软件被全方位进行测试,会给项目带来隐患。正是认识到这一情况,才大力主张产品开发应进行科学和规范性管理,加强软件测试队伍建设,任命专职人员从事测试工作。利用软件领域中的相关技术,对软件进行科学、合理的测试。 如何在企业内部实施软件测试 企业想要在产品开发过程中,对产品软件展开相关测试,首先应建立合适企业特点和开发模式的测试流程;其次,对不同测试阶段和不同产品的软件和硬件的特点,拟采用不同的测试技术和策略。另外,在产品开发过程中,项目的配置管理、质量保证的等方面都应形成明确的制度。 1测试流程 企业应全面规范项目开发管理流程,对项目进展的各个阶段进行明确划分。软件测试是建立在软件开发的成果之上,即测试的对象就是软件开发的阶段性成果,如设计文档、程序代码和可执行的程序。 软件测试和硬件测试的侧重点有所不同。对于软件测试,采用比较通用的测试流程,如图2所示。软件项目的开发从项目立项开始,测试人员介入项目组,明确需求分析阶段的用户需求,针对不同测试阶段的工作重点,制定各阶段的测试计划。在设计测试阶段,测试人员需要确定各测试阶段的测试方法和必要的测试工具,搭建测试环境,编写相应的测试用例。接下来,按照测试计划分别进行单元测试、集成测试和系统测试,形成各阶段的测试报告,对测试过程中发现的缺陷进行跟踪,保证缺陷得到及时修复。为了保证软件在现场环境下能够正常运行,测试人员针对现场实际情况,制定现场验收计划,确定现场验收策略,对软件进行现场验收和评估。当软件通过了各阶段的测试,且全部缺陷得到修复,将进入到软件的阶段。软件阶段通过对软件版本的管理和控制,实现软件、维护和升级等。 对于硬件测试,需要面向硬件编程,即在硬件环境下,编写代码,实现采集、控制、通讯等功能。由于硬件产品的开发不能脱离硬件环境,因此,测试活动与硬件产品开发、过程调试、硬件联调都是密不可分的,软件测试作为硬件产品开发过程中的重要环节,“验证”和“确认”产品满足项目的设计需求,硬件产品开发流程如图3所示。硬件产品的开发,首先要明确硬件需求,预计产品达到的效果。在硬件总体设计阶段,获取硬件需求,并根据功能进行模块划分,定义模块之间的接口。在详细设计阶段,对各模块进行编程,搭建相应的硬件电路。过程调试可分为:软件过程调试和硬件过程调试两种,软件过程调试指的是在硬件电路的环境下,进行软件调试的过程,保证软件能够正确控制硬件电路和读取相应数据;硬件过程调试指的是产品电路部分的调试过程,验证电子器件之间逻辑是否符合系统设计要求,保证硬件产品稳定、可靠,不受干扰。各硬件功能模块调试成功后,需要进行整体硬件联调,各硬件模块被连接成1个整体,形成产品的雏形,在此阶段,主要验证各模块之间的接口是否符合设计要求,是否能够实现系统设计的各项功能。硬件产品经过整体联调后,形成样机。测试工程师根据产品的硬件需求说明,制定测试计划,确定测试方案和测试方法,并搭建测试环境,对样机进行硬件测试,确认产品符合硬件产品设计要求。 2软件测试技术在各阶段的运用 在软件测试实施的各个阶段,所采用的测试方法和测试策略也各不相同。下面对于测试过程的各阶段进行分别叙述。 2.1设计和代码审查 设计审查是由项目组和测试组成员组成评审组对软件设计和开发的输出进行评价,以判断确定设计和开发的输出能否实现软件产品预先定义的规格,同时通过审查标识出与项目需求之间的偏差。设计审查按《项目计划》所规定的评审点进行。因临时变更引起的突发性的评审随时进行。代码审查实际上属于静态测试。在代码审查之前,首先要对代码进行静态分析,其目的是通过对源程序分析、目测,但不执行程序,找出源代码中可能存在的错误和缺陷,对程序设计的结构属性,如分支、路径、转移等进行审查,尽可能地掌握程序的结构,为单元测试的测试用例的设计和执行提供信息。代码审查的目的是检查源程序编码是否符合详细设计的编码规定,确保编码与设计的一致性和可追踪性。检查的方面主要包括:书写格式、子程序或函数的入口和出口,数据,参数,程序语言的使用,存储器的使用,可读性,逻辑表达式的正确性,代码结构合理性等。静态分析和代码审查通常可以同时进行,通过静态分析掌握源程序结构,通过代码审查,尽量减少书写错误和隐含的逻辑错误,为单元测试提供比较稳定的环境。 2.2单元测试 单元测试是软件测试的基础,集成测试、系统测试都是建立在单元测试之上。单元测试是用来检验每个软件单元能否正确地实现其功能,满足性能和接口要求,还要验证程序和详细设计说明的一致性。从广义上来讲,单元测试包括静态测试和动态测试。静态测试就是上面介绍的“代码审查”,而动态测试则是通过测试用例、测试工具来执行程序,检验程序是否存在缺陷的过程。单元测试一般采用白盒测试方法,手工测试和自动测试相结合,针对程序内部的结构和逻辑来展开,单元测试工具一般针对不同编程语言和开发环境而设计开发的,种类很多。我们利用白盒测试进行代码测试,利用黑盒测试进行功能性测试,利用回归测试保证维护代码的完整性。单元测试工具固然有用,更重要的是测试策略,以及测试用例的设计。这也提醒我们在做单元测试的过程中,不可避重就轻,要抓住项目核心,进行科学、有效的测试,只有这样才能达到事半功倍的效果。 2.3集成测试 集成测试阶段采用白盒测试和黑盒测试相结合的方式,将每个独立的功能模块进行关联和集成,便于进行功能测试、界面测试、结构测试、数据正确性测试等。在进行集成测试前,测试工程师要搭建测试所需的硬件和软件环境,尽量模拟设备实际的工作环境。结合项目的不同特点,测试过程可以采用手工或自动测试。在进行多次重复测试和回归测试的情况下,可采用自动化测试工具对软件进行功能性检测。 2.4系统测试 在系统测试阶段,不仅要进行功能测试,还要对系统的性能、安全性、兼容性和可靠性等进行测试,系统测试涉及人机交互和复杂逻辑,因此系统测试多采用黑盒测试的手工测试方法。系统兼容性测试要考虑软、硬件的兼容性。项目开发的硬件和软件要在指定的环境下,进行多次反复的安装和反安装测试,以验证接口数据调用和驱动程序是否达到设计标准。安全性测试和软件的安全策略密切相关,安全性测试主要包括:用户访问权限、数据库安全性、文件安全性等。性能测试、负载测试等必须借助测试工具来实现。过分强调测试工具的作用,极力追求各种软件测试工具,是软件测试本末倒置的表现。实际上,测试过程中80%以上的缺陷是手工测试发现的,仅有不到20%的缺陷是靠工具测试发现的,而且这还得要求测试人员合理地使用工具。 3采用的测试模型 企业对产品开发应重点关注产品开发的过程控制,以及测试、管理。保证产品质量从源头开始。因此,测试过程更适合采用W模型,如图4所示。在W模型中,测试过程和开发过程都贯穿项目开发过程的整个生命周期,两者同时开始,同时结束,相辅相成、始终保持着同步的关系。这样做的原因是:测试工作尽早介入,软件存在问题的可能性就会降低。项目正式立项后,测试人员既可参与到项目组中,通过学习和阅读相关文档,加强对项目的了解,对项目有个整体认识,形成初步的测试思路。同时测试越早介入项目就能够越早发现问题,解决问题所花费的成本越小。如果在软件的最后阶段进行测试,发现功能设计不合理或性能不好,需要修改需求和设计,不得不返工到系统设计或需求定义阶段,会造成很大的代价,所以有必要将软件测试延伸到需求、设计阶段,对需求、设计进行验证。有资料表明,60%以上的软件错误不是程序错误,而是分析和设计错误。若把软件分析、设计上的问题遗留到后期,可能造成设计、编码的部分甚至全部返工,从而增加软件开发成本及延长开发周期等后果。同时,需求和设计阶段所产生的缺陷具有放大效应,严重地影响软件质量。因此,为了更早地发现并解决问题,降低修改错误和缺陷的代价,有必要将测试延伸到需求分析和设计阶段中去,使软件测试贯穿于整个生命周期,提倡软件生命周期测试的理念,即软件测试是对软件形成过程中的所有工作产品(包括程序以及相关文档)进行的测试,而不仅仅是对程序的运行进行测试。测试在对需求和设计阶段的测试活动主要是通过需求评审和设计评审来实现,可以更早发现问题,及时修改问题。即对软件开发阶段中的阶段性产品进行评审、走读或者回忆评审,发现其中的问题,是一种静态测试。通过静态测试,可以更早地发现问题,把问题消灭在萌芽中,将每个阶段产生的缺陷及时清除。 总结 软件测试作为专业性比较强的技术在我国起步较晚,受重视程度不够,但它是保证软件质量的终极手段,目前越来越受到了人们的关注。铁路行业的生产企业,认真做好产品质量把关,合理运用相关检测技术,将软件缺陷消灭在萌芽阶段,保证铁路运输和人们生命财产的安全。 作者:朱剑辉单位:哈尔滨铁路局科学技术研究所
卫星通信论文:卫星通信课程实验教学探索 摘要:针对实验设备成本制约卫星通信实验课程发展的问题,该文分析了本科生和研究生两种教学对象的特点,对卫星通信实验课程的开设内容以及实验条件建设进行了探讨与摸索。本科生实验教学设计采用低成本实验设备,突出感性认识;研究生实验课程突出学习的自主性,引导学生发现问题,激发学生学习兴趣,并在实际教学中取得了较好效果。 关键词:卫星通信;实验教学;卫星广播电视 截至2015年底,中国在轨运行的卫星数量已超过140颗,仅次于美国,位居世界第二。然而,伴随着卫星数量的突破,我国的卫星产业发展却相对滞后,尤其是地面应用系统的发展还不够。除投入不足外,人才缺乏也是一个重要原因。卫星通信课程作为高校电子通信类专业的主干课程在激发学生对卫星通信领域的学习兴趣、培养卫星通信领域的人才等方面有着不可替代的作用。 1实验课程开设背景 由于卫星通信设备昂贵、通信卫星资源紧缺,传统的本科《卫星通信》课程主要以理论教学为主,以实验演示和参观观摩为辅,实践教学的比例非常少。卫星通信的频率很高,常规的仿真平台很难实现全系统仿真,因此,有条件的院校开设的仿真实验仅限于卫星通信的中频部分[1],让学生观察信号在中频部分的处理与传输过程,深化学生对通信基本理论的认识,但这些改善无法让学生体会到真正的卫星通信过程,也很难激发学生对卫星通信领域的学习热情和兴趣。另外,随着卫星通信技术的迅速发展,《卫星通信》课程的教学内容需要不断更新,与工程实际结合也更加密切,实验教学的重要性越来越突显。与理论教学相比,由于学时有限、实践环节组织困难,实验教学已成为卫星通信教学改革与发展的瓶颈。 2实验教学内容设计 为提高卫星通信课程的教学质量,激发学生的学习热情,对卫星通信课程实验教学的内容和方法进行了探索,在教学实践中取得了一定效果。具体而言,该校在通信工程专业的本科生教学中开设了《卫星通信》课程,在研究生教学中开设了《现代通信新技术》(其中包含了卫星通信的相关内容),针对不同的培养对象,教学的内容、方式方法有很大差异。 2.1本科实验教学 本科教学中学生数量众多,传统的《卫星通信》实验课程受限于实验设备的成本,只能让学生进行卫星通信的演示和观摩,无法让学生切身体会卫星通信的过程。随着技术的发展,作为一种最廉价的卫星通信方式之一——卫星广播电视已进入千家万户,它主要由天线(及其支架)、卫星电视接收机、电视机以及电源等设备组成。该系统属于卫星通信中的单向接收地球站,而卫星通信中的反向发射链路与接收链路相似,因此,该系统完全可以作为学生体验卫星通信过程的实验设备。然而,虽然电视机在该系统中仅作为通信的终端设备,与卫星通信实验课程的教学目的关联性不强,但电视机的成本却占据该套实验系统的70%以上;另外,卫星广播电视实验的开设通常需要在室外开阔地域进行,此时系统的室外供电也将成为课程开设必须考虑的因素;上述两个原因导致卫星电视接收系统在《卫星通信》实验课程的开设过程中无法得到推广。为解决该问题,通过市场调研,将卫星电视接收机和电视机的功能改由寻星仪来实现。寻星仪是融合了卫星电视接收机、电视机以及频谱仪简易功能的一体化设备,采用锂电池供电,不需要市电,便于室外实验的开设。整套系统成本低于1000元,其简易的频谱仪功能还可以开设卫星信标的接收实验。寻星仪的操作界面与常规的卫星电视接收机完全相同,可以设置卫星名称、高频头本振、接收频率、符号率、极化方式等参数;连接卫星电视接收天线后,当天线对准目标卫星时即可接收到该卫星上的信号(即接收的信号强度和信号质量高于卫星接收机门限);若目标卫星上有公开的电视节目,还可以直接使用该终端收看卫星广播电视。在该系统上开设的实验课程可以让学生熟练掌握卫星通信中天线对星的基本流程与操作技巧,明确天线三维指向的参考基准与天线精确对准卫星的判断标准,使学生对卫星通信的整个过程进行全面、整体认知,锻炼和培养学生的实践动手能力。本科生的实验教学重点在于突出学生的感性认识,通过卫星实验,使学生能够掌握卫星通信的基本原理,明白卫星通信中对星的标准是什么,并掌握对星的常见技巧。对于学有余力的学生,启发他们更深入了解卫星通信发展的新技术、新方向。 2.2研究生实验教学 与本科生相比,研究生具有更大的学习自主性,理论讲授不仅要细而专,还要广而泛。在本科现有卫星通信内容的基础上,重点讲授与卫星通信相关的天线技术、阵列信号处理技术以及通信技术等的发展现状,为研究生下一步的课题选择提供参考。作为小班教学,研究生的卫星通信实验课可以采用完全自主的形式——将固定卫星地球站、便携式地球站、卫星动中通地球站以及宽带无线通信系统、无人机视频采集等设备交给学生进行自主组合,按照系统搭建由简单到复杂,地球站由固定到移动,通信业务由话音到视频的渐进过程,让学生体会卫星通信在实际生活中的各种应用场景以及还存在亟需解决的问题,激发学生投身卫星通信领域技术研究的兴趣。 3结语 卫星通信实验课程的开设可以强化学生对卫星通信基本原理的理解和掌握,激发学生对卫星通信领域的学习兴趣。该文针对本科生和研究生两种教学对象,对卫星通信实验课程的开设内容以及实验条件建设进行了探讨与摸索,在实际的教学过程中取得了良好效果。然而,适合于不同对象、不同接受能力的实验内容和教学方法的改革是永无止境的,如何取得更好教学效果还需要与广大高校的卫星通信课程教师共同探讨。 卫星通信论文:民航TES卫星通信系统功率研究 【摘要】由于民航C波段卫星网的极化隔离度指标下降,各站发射功率超标,卫星转发器处于长期功率饱和,严重影响转发器工作状况和寿命,本文研究对民航C波段卫星网的功率调整的方法。及功率调整理论依据。从而改善C波段卫星网工作状况。 【关键词】民航TES系统;卫星通信;功率调整 1电话调整方案 首先,选择一路具有ICM卡的CU板直接连接电话机,如无配置请提前准备,并确认电话号码。准备一根电话线与一部普通电话,将电话通过电话线与CU板“telco”相连。打开所在的TES卫星机箱电源,开启ODU电源。只开起该CU板所在的机箱,待该CU板上线,并显示数字“4”后,拨打网控卫星电话(号码为168(1、2)和166)。然后,由网控进行发射功率比较,指导标定功率。 2发射调制波方案 (1)准备英文版操作系统的电脑笔记本和CU版监控线。(2)具体调整方案。打开cutunet软件,敲击showfolde(显示文件夹)按钮,选定frequency power。(频率和功率)。发射频点是经过联络网络控制工程师获得分派的,而后将gainsettings(发射功率)应用默认设置。选择条目modula-tion rate。Datarate选择19.2K。Modulation选择BPSK。FECrate选择1/2。选中scrambler diff.encoder。选中TXenable。选中Qinvert。敲击OK按钮直至CU板上呈现“—/E.”交替出现为止,调整若不成功,需多次尝试。(CU3慢选APPLY后OK.)。 3功率调整 调整功率需要调整地球站点室内和室外设立的衰减器,正常先调整室外ODU,而后微调各机架的室内衰减器。调整室内衰减器:地球站需要对每一组衰减器所属的机箱进行调整,衰减增大减小功率,衰减减小增大功率。调整室外衰减器:3.1agilisodu上下行衰减值的调动(1)AGILIS监控电缆的制作;(2)AGILISODU监控显示。3.2efdataODU的上行链路和下行链路的衰减值调整(1)制作efdataODU监控电缆;(2)设置通信参数;(3)监控显示。3.3vitacomODU的上行链路和下行链路的衰减值调整(1)制作vitacomodu监控电缆;(2)启动超级终端;(3)VITACOM超级终端的通信参数设置。终端仿真:DECVT-100。速率:9600bps。停止位:1。数据位:8。奇偶校验:无。流量控制:关闭。(4)VITACOMODU监控显示3.4V2ODU监控界面VSATUUtility———RFM———ConfigureRFM———RFM。 4接收功率调整 调整完发射功率后,需要对地球站的接收电平进行标较。以下方法对地球站接收电平的调整。首先,地面站把机箱的接收中频电缆连接到频谱分析仪,在频谱分析仪上电自检完成以后,频谱分析仪参数设置为以下:70.125MHz的中心频率,跨度SPAN为300kHz,RBW为3kHz,VBW为300Hz,而后调整接收到的信号电平衰减器在近68dBm。 5调整结果功率调整的理论研究 5.1卫星通讯体系中的功率控制原理 卫星通信体系中的功率控制,是在用户通讯质量被保障的前提下,将发射功率降低,以削减系统干扰,提升系统容量。它是先对接收端的接收信号强度和信噪比等指标进行评价,然后改动发射功率来抵偿无线信道中的途径消耗和衰败,实现既保障通讯质量,又不会对卫星通信体系中的别的用户发生分外的影响。卫星通讯体系是一个功率受限体系的典范,用体系功率控制来保证卫星通讯体系正常工作,提升卫星通讯体系通讯容量,节约卫星通讯体系资源。功率控制算法主要从两个层次分析和研究。全局层次和局部层次。可以将功率控制分成不同的类型。根据功率控制在卫星系统中的链路方向不同分为:上行功率控制和下行功率控制。根据功率控制信息的获取方式分为:开环、闭环、外环。其中闭环又称为快速内环。开环功率控制是指发射端根据自身测量得到的信息对发射功率进行控制。不需要接收端的反馈。开环功率控制控制在TD-LTE系统中主要用于随机接入过程。由于系统上下行链路在一个载频上传送,通过对导频信号的路径损耗估计。接收端可以对发送信号的路径进行准确估计。相应调整发送功率。开环功率控制的基本原理可描述为:Pnest(dBm)=Ploss(dB)+Pdes(dBm)其中Pnest(dBm)为开环功率控制调整后的终端发射功率。Ploss(dB)为测量得到的链路路径损耗。Pdes(dBm)为基站期望收到的目标功率。开环功率控制不需要反馈信道。算法相对于闭环功率控制反应更灵敏。它可对移动台发射功率的调整一步到位。即信道衰落多少节补偿多少。但是在深衰落的信道环境中,开环会使功率幅度调节过大产生误调。恶化系统性能。所以开环功率控制在目前的标准中仅在无线链路建立时使用。闭环功率控制是指需要发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程。它分为功率调节和功率判决两个部分。因此,功率调整的延迟较大。 5.2上行链路功率控制 链路上行FDMA在云,雨,雪和雾影响的气候前提下,卫星接纳端的信号接纳电平具有很大变化,对上行信号的接收有很大影响。功率控制调整,由地球站和网控完成。网络控制检验上行信号的Eb/N0(信噪比),并且用专项使用信元方法及时向各个地球站广播,网络控制判断是否上行信号的接受Eb/N0(信噪比)高出阈值:阈值是一个窗口,确保接受Eb/N0(信噪比)在固定范围内的上行链路信号。如果接收Eb/N0值大于设定的(Eb/N0)max则适当减小其发射功率;如果Eb/N0值不大于设定的(Eb/N0)max则判断其是否小于(Eb/N0)min,如果Eb/N0值小于设定的(Eb/N0)min,则适当增加其发射功率,如果接收值在(Eb/N0)max和(Eb/N0)min之间就不对其发射功率进行调整。 作者:唐秋红 单位:民航东北空管局 卫星通信论文:客户关系管理在卫星通信的应用 摘要:客户、客户关系是企业的战略性资源,客户关系管理有助于提高客户满意度、忠诚度和企业竞争力,为了实现国际化和规模化发展,我国卫星通信运营企业需要全方位加强客户管理管理。 关键词:客户关系管理;卫星通信运营 1引言 资本、设施、员工、客户等资源是企业生存和发展的基础。客户所具有的稀缺、价值等特性决定了它是企业的战略性资源。随着市场经济的不断完善和全球一体化程度的不断加深,客户在市场中的地位愈发突出,市场竞争也随之由产品竞争、技术竞争扩展到服务竞争、客户竞争。互联网和知识经济时代的到来一方面缩短了产品生命周期,增加了市场竞争剧烈程度,另一方面也为企业优化客户服务流程、整合客户服务渠道、开发客户资源,即实施客户关系管理建立了基础。其目的在于提高客户满意度和忠诚度,创造客户价值,增强企业市场竞争力。卫星通信运营属于信息传输服务业,这种服务是基于信息技术系统,类似于产品的服务,主要特点是生产与消费同时发生。与产品型和一般服务型企业一样,卫星通信运营企业同样需要自己的客户关系管理。目前,我国卫星通信运营业总体规模相对较小,产业化程度相对较低,客户关系管理尚处于初级阶段。随着我国卫星通信运营国际化程度的不断提高,以及基于Ka宽带通信系统的公众服务能力的逐渐形成,加强客户关系管理将是必然的要求。 2客户关系管理释义 2.1客户关系管理的内涵 一般来讲,客户关系管理具有下面三个层面的含义:首先,客户关系管理是一种先进的企业管理理念和策略。其核心思想是将客户和客户关系视为企业的重要资源,要求企业在经营过程中始终坚持以客户为中心,选择和管理高价值客户,通过深入的客户分析和完善的客户服务来满足客户需求,创造客户价值,提高客户满意度、忠诚度和企业经营效益。其次,客户关系管理是一类新的企业管理模式和运营机制。它贯穿于企业市场营销、销售、客户服务三大业务环节。基于优化的企业组织体系和业务流程,一系列获取、保持和增加可获利客户的方法和过程,以及全面和个性化的客户资料,这些业务部门能够协同建立和维护卓有成效的客户关系,向用户提供快捷和周到的优质服务。第三,客户关系管理是一套完整的信息管理和应用解决方案。它将现代商业理念与电话、互联网、移动互联网、电子商务、数据挖掘、数据仓库等信息技术紧密结合在一起,为企业市场营销、销售、客户服务及战略决策等活动提供了一个高效的运作平台。由此可见,客户关系管理是管理理念、管理模式和信息技术的结合体,它以信息技术为手段,通过对“以客户为中心”的业务流程的重新组合和设计,形成一个自动化的解决方案,以提高客户的满意度和忠诚度,最终实现企业经营效益的提高和利润的增长。“以客户为中心”是客户关系管理的核心所在,客户关系管理内涵主要包含客户价值、关系价值和信息技术三个方面,如图1所示。由图1可知,客户价值和关系价值之间存在某种互动关系。通过关系价值的管理,企业将资源和能力集中在关系价值最高的客户身上,为其提供高质量的产品和服务,满足其需要,进而实现客户价值最大化。同时,客户价值能够提高客户的满意度和忠诚度,促进客户关系的质(如客户消费更多更广)和量(如客户生命周期的延长)的全面提升,进而增加客户关系价值。客户价值与关系价值的互动过程就是客户价值和企业收益的最大化过程,即企业和客户的双赢过程,信息技术在其中发挥了支撑作用。 2.2客户关系管理的作用 客户关系管理的作用主要体现在以下几个方面:一是效率提高。借助于信息网络技术,客户关系管理可以提高市场营销、销售、客户服务等业务处理流程的自动化程度,实现企业范围内的信息共享,提高企业员工的工作能力和服务质量,加快企业的运转速度,降低企业运作成本。二是市场拓展。通过网络营销、电子商务等新的经营手段,客户关系管理可以扩大企业经营活动范围,帮助营销人员发现目标客户群,进行精准的市场投放和目标客户跟踪,从而及时和准确地把握市场机会,有效地占领市场份额。三是客户保留。客户关系管理有助于整合营销和服务渠道,增强客户响应能力,提供更个性化、专业化和主动化的服务,提升企业形象,提高客户感知价值以及客户满意度和忠诚度,帮助企业留住更多老客户,吸引更多新客户。四是决策支持。利用数据仓库和数据挖掘技术,客户关系管理可以准确掌握客户需求信息,进而为企业的客户划分、产品选型和功能设计、合同谈判、信用政策等决策提供有力地支持。五是管理创新。客户关系管理是企业内部管理体系的基本要素,是践行客户导向理念的重要保证。通过客户关系管理系统反馈的信息,企业可以快速图1客户关系管理的内涵检验内部管理体系的科学性和合理性,及时调配组织资源、调整政策和制度、优化业务流程。六是文化变革。客户关系管理有利于强化企业管理人员和员工对于客户关怀、服务质量、工作效率、协同配合、资源整合、流程优化、战略联盟、商业生态等理念的认知,进而形成以客户为中心的企业文化。2.3客户关系管理系统的结构客户关系管理理念的落实、流程的实施需要客户关系管理系统来支撑。其建设目的是对电话、互联网、现场访问等客户沟通渠道进行有机整合,对企业市场营销、销售、客服三部分业务活动提供信息化和模块化的功能支撑,对产品、客户、销售等数据进行挖掘处理,为企业经营管理、战略决策提供支持。典型的客户关系管理体系结构主要由市场、渠道、活动、功能和数据等层面构成,如图2所示。企业与客户之间的交互有电话、互联网、现场访问等多种途径,市场营销、销售、客服等活动开展是建立在市场分析、客户跟踪、问题解答等系统功能之上,而这些功能的实现是建立在数据库系统之上。作为解决方案的客户关系管理集成了包括互联网、电子商务、多媒体技术、数据仓库、数据挖掘、专家系统、人工智能、呼叫中心等当今最新的信息技术,落实以客户为中心的管理理念,实现了信息共享、业务协同、流程优化、商务智能、科学决策。 3客户关系管理在卫星通信运营中的应用 客户关系管理是一个系统工程,其应用涉及到企业经营观念、组织结构、业务流程、产品质量、信息技术、客户价值等各个方面。相对地面通信运营业以及国际卫星通信运营业而言,现阶段我国卫星通信运营业的市场化、产业化发展程度还较低,运营企业客户管理管理的实施需要从如下多个方面同步进行:(1)转变管理理念。客户关系管理要真正发挥有效作用,要求运营企业人员转变思想观念、思维方式,将客户视为一种稀缺资源,将客户关系管理视为一种企业战略,树立以客户为中心的服务意识和文化风尚,与客户结成利益共同体,在经营目标上把客户满意作为判断工作的标准之一。(2)优化组织机构。以客户为中心要求运营企业建立灵活的组织机构、高效的人员队伍、统一的服务界面,以快速地调配企业资源,对客户,特别是大客户需求做出相应,因为卫星通信客户主要是大客户。由于卫星通信与互联网等信息技术密切相关,必须加强客服人员信息技术和服务管理综合培训。(3)再造业务流程。运营企业应从业务流程角度分析公司的市场营销、销售、客服现状,尤其要站在客户的立场上体验其购前、购中、购后的感受,发现导致客户不满的原因。再造业务流程要以客户需求作为流程的中心,重新整合企业流程和业务操作方法,使企业各部门的行动保持一致性,向用户提供高效的“一站式”服务。(4)整合营销渠道。卫星运营的服务渠道包括客户经理、商、电话专线、网站、自助终端、营业厅等多种形式。这些服务资源需要统筹规划,服务内容和形式需要统一标准,从而向用户提供及时、高质量的服务。(5)改善网络质量。网络质量是客户满意的前提,在客户选择网络供应商时起着至关重要的作用。运营企业要努力改善网络质量,改进业务监测方法,增强网络稳定性,优化信号覆盖范围和性能指标,从而做到保留老客户,不断发展新客户。(6)细分目标客户。对目标市场与客户进行细化是运营企业提供针对性服务的前提。按照价值大小,客户可以分为大客户、普通客户;按照生命周期,客户可以分为潜在客户、稳定客户、衰退客户。通过客户细分,运营企业能够充分掌握客户的状况和行为,针对不同客户群体的特点,实施差异、高效的营销策略和客户服务。(7)共享信息资源。分散于运营企业不同部门的产品、客户、销售等信息通常较为零散,表达方式也可能是不一致的。为了实现信息资源共享,需要对这些信息进行集中、整理、集成到主题导向的客户关系管理系统中央数据仓库之中,并通过数据挖掘和数据分析,以进行价值发掘。(8)提供特色服务。通信领域的同质化竞争必然要求运营企业借助客户关系管理系统的分析功能,不断发展特色业务,提供特色服务,如系统设计与集成服务、上行服务、设备托管服务、网络代维服务、卫星与地面通信捆绑服务、技术培训服务、咨询和资讯服务等。(9)开发信息技术。移动通信和智能手机代表信息技术的主要发展方向和客户关系管理系统应用开发的主要方向。移动商务使得原有客户关系管理系统上的客户资源管理、销售管理、客户服务管理、日常事务管理等功能可以平稳迁移到智能手机上。通过移动客户关系管理系统,运营企业可以随时随地与客户沟通。另外,基于智能手机的微博、微信、视频等均可作为客户信息收集的便捷渠道。 4结束语 “企业的惟一目的就是创造客户”是管理学大师彼得•德鲁克有一句经典名言,它道出了企业经营的本质,即企业的存在是为了服务客户,企业的壮大需要创造客户。在信息化、全球化时代,客户关系管理已成为企业服务客户、创造客户的必要手段。目前,我国卫星通信运营企业面临规模化、国际化发展的双重任务,面临地面通信运营商和国际卫星通信运营商的双重竞争,由粗放式经营模式向集约化经营模式转变是必然的发展路径。在经营理念、管理模式和信息系统等各个层面导入客户关系管理,必将为卫星通信运营企业注入强大的发展动力。 作者:沈永言 单位:中国卫通集团有限公司 卫星通信论文:卫星通信应用系统对水文工作的应用 摘要:2012年,水利卫星通信应用系统在黄委建设的50处卫星小站建成投运以来,在水情报汛和日常水文业务中发挥了备用信道作用,确保了黄河重要水情信息的传递,产生了很好的防洪减灾效益。介绍了水利卫星通信应用系统在黄河水文工作中的应用情况,就应用中发现的通话延迟、设备维修费用及与水利专网的互联互通问题提出了合理建议,以期为推广和应用新一代水利卫星通信平台,提高抗灾救灾能力提供帮助。 关键词:卫星通信;水文;黄河 1概况 2000年以来,随着国家加大水利基础设施投入,黄河水文通信取得了长足发展,固话、手机和互联网在基层报汛站逐步得到了普及和发展。目前,黄委水文局已建成了与所辖上游水文水资源局、宁蒙水文水资源局等6个水文水资源局相连的广域网络,通过GSM短信、北斗卫星以及公用网络取代了以往短波电台和电话的报汛方式,构建了覆盖全流域的水情报汛通信体系[1]。黄委所属雨量站和水位站全部实现了自动报汛,报汛工作的准确性、时效性和自动化水平得到了很大提高,职工劳动强度大为降低。为进一步提高水利通信保障水平,2012年,水利部在水利卫星平台基础上,建成了水利卫星通信应用系统,在全国七大流域机构建设了180个卫星小站,从而形成了水利专网、地面公网和空中卫星的有效结合、互为补充的立体通信格局。其中,黄委共建设50个卫星小站,包括15个水情分中心站和35个报汛站。水利卫星信道不但可以进行常规的数据传输,还可以进行语音、图像等防汛综合信息的双向实时传输,进一步提升了黄河汛情信息采集和传输。 2水利卫星通信应用系统概况 2010年水利部建成并投入运行水利卫星通信平台,2012年,水利部在水利卫星通信平台基础上建设了水利卫星通信应用系统,解决流域的水文报汛、应急抢险机动通信、工程视频监视、互联网接入等综合业务需求。水利卫星通信平台使用了亚洲5号和亚太6号通信卫星,拥有27.2MHz卫星资源,采用两种波段组合传输方案(Ku+C)。Ku波段使用亚洲5号卫星,带宽22.2MHz;C波段使用亚太6号卫星,带宽5MHz。水利卫星通信应用系统主要由卫星转发器和卫星通信地球站组成,其中卫星通信地球站根据功能又分为卫星主站、卫星小站两类。水利卫星通信应用系统组成见图1。 2.1卫星主站 水利卫星通信主站设在水利部,采用主流的DVB-S2技术标准、TDM/TDMA体制和Ku+C波段组网,实现了卫星信号接收、发送和语音软交换、IP数据广播、互联网接入、视频服务等功能。 2.2卫星小站 一期水利卫星小站主要设在全国流域机构的水文、水库站点,均使用亚洲5号卫星Ku波段转发器资源。其从功能上主要分为语音数据小站、综合业务小站和应急通信小站3类小站。3类小站由于功能定位不同,所使用的组网方式、解决方案与设备配置也有所差别,其中,语音数据小站具有语音数据通信、高速数据通信和数据采集组网功能,标准配置一般包括卫星天线、室外单元(BUC)、低噪声放大器(LNB)、室内单元(IDU)、语音网关(IAD)、交换机、串口服务器以及电话机等。综合业务小站主要在语音数据小站的基础上增加了视频监控功能[2],配置摄像机和硬盘录像机或带视频存储功能的视频服务器,将采集到的图像存储于本地供日常监控使用,也可将实时图像通过卫星信道传送至中心站。应急通信小站主要在综合业务小站基础上增加了自动对星模块和单兵系统,可以服务于巡测、抢险等外业或应急通信;目前,卫星小站中,黄委建设了47个语音数据站和3个综合水文站(吴堡、黑石关、花园口站)。在二期建设中,黄委还将建设75个卫星小站(含3个应急便携型卫星小站)。 3水利卫星在黄委应用情况 3.1卫星电话通信 卫星小站语音通信功能是利用主站配置的软交换(SoftSwitch)和相应的中继网关设备来实现。黄委卫星小站可以通过卫星链路经主站软交换直接与其他卫星小站用户互通,也可以通过卫星链路经主站软交换、VOIP网关、SDH专网与黄委各级专网用户互通。由于后一种通信链路实现了卫星电话接入黄委内线电话网,扩大了卫星电话通信对象,而且较前一种通信链路的卫星电话通话延时短,通话质量高,深受黄委卫星小站用户和内线电话用户欢迎,使用率较高。黄委水利卫星小站电话号码编码主要按照《全国水利通信网自动电话编号》标准(SL417-2007)编制。根据卫星小站位置和所属地区区号,黄委水利卫星小站共分配了12个局向号,分别为:93719、99319、99719、94729、93549、99349、99389、93989、93919、93799、95319、95469。 3.2高速数据通信 为充分利用水利卫星信道,黄委建立了与常规报汛信道并行,从报汛站到水情分中心再到黄委水情中心的水情传输卫星备用信道,采用“实时雨水情数据先到先入库,同一数据不覆盖”机制进行水情数据传输。为黄委10个水情分中心的卫星小站配置了应用终端和路由器,实现了卫星通信网络和所在办公局域网连通,使各卫星小站均能通过卫星信道访问水利专网,增强了报汛单位上下级间业务联系。按照《水利信息网命名及IP地址分配规定》的标准(SL307—2004),黄委50个卫星小站水利内网IP分配在10.253.28.X和10.253.29.X地址段。黄委水利卫星系统网络结构见图2。 3.3效益 水利卫星通信应用系统的投入应用,为黄河水文增加了一条水情报汛备份传输通道,将水情分中心和报汛站与黄委内线互通,实现了报汛站与上级单位利用卫星系统的VOIP电话互通和网络互通,增强了各级黄河水文间业务联系,提高了黄河水文对黄河防汛安全、水库调度运用、水资源管理等治黄业务的技术支撑力度。在2013年和2014年汛期水文工作中,黄委利用公网信道和卫星小站同时报送雨水情信息,解决了常规信道故障情况下无法及时进行网络传输和语音通信而影响正常报汛的问题,并在应急处置方面发挥了卫星通信的突出优势。 4水利卫星应用系统应用评价 4.1主要优点 (1)卫星通信不受地形影响,不需建中继站,通信距离远、信道稳定[3]、不受水毁、地震等突发灾情影响,特别适合于点多,面广、地理位置偏僻、公网通信线路不发达地区,而通信时效性、保障性要求高的报汛测站。水利卫星应用系统为各级报汛单位增加了一条与传统公众通信系统并行的卫星备份传输通道,可有效增强防汛通信保障能力,一定程度解决雨水情测报、预警和重点河段的工程视频监控等通信需求。(2)通信功能全。水利卫星通信与北斗卫星通信相比,增加了语音通信,数据广播、高速网络应用等功能,非常适合基层防汛通信应用。(3)基层用户单位运行维护成本低。水利部在建设新一代水利卫星通信平台时,一次性购买了水利卫星信道15年使用权,对于各使用单位则采取免收卫星转发器资源频率占用费、入网费、通信费,极大程度降低了卫星通信小站的运行成本。 4.2存在的不足 (1)水利卫星电话间的通话存在明显延迟,部分卫星小站通信不稳定。由于地面站到卫星中转站的距离远,根据使用感受,延迟接近1S,和普通电话相比,交流不够流畅。另外,可能由于存在日凌中断、星蚀和雨衰现象等原因[4],部分小站的语音通信不稳定,有少部分卫星小站电话存在时通时不通的情况,尤其在雷雨天气效果不佳。(2)基层单位普遍缺乏卫星系统备品备件和运行维护经费,设备维护困难。另外,卫星系设备技术复杂,需要经过专门培训的技术人员运行维护[5]。(3)由于一期项目缺乏配套的路由设备和应用终端,黄委还未能全面实现卫星网络和水利专网的互联互通,个别卫星小站还不能使用卫星信道的数据通信功能。 5工作建议 目前,水利通信的应用发展具有传输带宽越来越大、传输质量越来越高、技术手段更新越来越快的特点,在水利业务的应用上出现了精细化、动态管理的趋势[6]。2014年水利部已启动了流域偏远水文站信息传输卫星通信小站建设,项目将于2016年全面实施,项目实施后,黄委将形成拥有125个卫星小站的卫星报汛网,基本实现黄委所属干支流水文站的卫星通信全覆盖,将大大增强黄委水情报汛的保障能力。为进一步促进水利卫星通信系统推广应用,提出如下建议:(1)加强二期项目通信平台优化和完善,加强设备选型,提高系统稳定性;开展技术研究,提高水利卫星语音、数据及视频监控的传输质量。(2)为卫星小站配置一定数量的备品备件和专用维修工具,满足流域机构基础维修工作需要。(3)各级水利卫星应用部门应加强相关设备配套和运行维护工作,认真总结一期系统建设经验,确保系统正常运行。 6结语 新一代水利卫星应用系统从设施、设备软、硬件到技术特点上都非常适合防汛基层业务工作。投入运用以来,在2013和2014年黄河水情报汛工作中发挥了显著作用。随着水利信息化建设的不断深入,水利系统对信息传输的要求越来越高,卫星通信作为专网和公网的重要补充将继续发挥不可替代作用。在各级防汛部门推广和应用新一代水利卫星通信平台以进一步提高抗灾救灾能力,效益显著,很有意义。 作者:任伟 许卓首 虞航 杨会颖 单位:水利部黄河水利委员会防汛办公室 水利部黄河水利委员会水文局 卫星通信论文:卫星通信抗干扰技术发展趋势研究 摘要围绕卫星通信抗干扰技术的发展趋势,对其中的卫星通信传输信号系统干扰的类别和对抗干扰的方式分别做了陈述,突显其重要作用。 关键词卫星通信;抗干扰;技术 卫星通信技术作为新的媒体通信手段,其特点表现在大容量、高质量、大面积和组网方便等方面,它已经是现代化通信的主要发展方向,也是组建全球化通信的重要手段。但是在信号的传输过程中也容易受到各种因素的干扰。 1卫星通信抗干扰类别 1.1各系统之间的相互干扰 在进行卫星通过的过程中,由于各个通信系统之间使用的是相同的频率,而且相互的距离也非常近,在这种情况下就可能出现互相干扰的现象。 1.2电磁干扰 这主要是指在卫星通信和地面无线电系统之间受到的电磁干扰,这种干扰的来源有很多种,有广电系统的干扰、雷达系统干扰和微波通信系统的干扰。此外还有来自工业、科学和医疗等器械设备的电磁干扰,还有例如地球站质量的不达标或者不规范操作也将导致干扰产生。 1.3天电干扰 这是指自然界对系统产生的干扰,主要是由于银河系内的某些星体发生碰撞或者爆炸,产生巨大的能量和散发出各种射线,对卫星通信的信号对产生一定的干扰,有时流星雨也会产生这样的干扰。 1.4人为干扰 这种干扰就非常好理解了,主要是人为因素对卫星通信系统的传输上行与下行进行介入。以上几种类别的干扰都对卫星信号的传输产生了不同的干扰,因此需要根据干扰类型的不同来制定相应的抗干扰技术对策,这样才能保证卫星通信系统在信号传输过程中处于稳定状态,达到良好的通信质量的目的。 2抗干扰的技术手段 2.1天线抗干扰 由于卫星通信应用的普遍性,致使该系统具有分布广泛和空间覆盖地域大的特点,它是很容易遭遇干扰的。天线抗干扰是其中最常见和常用对抗干扰的技术手段,它的技术组成部分主要包括自适应调零、智能天线和相控阵天线等,分别的工作原理如下。1)自适应调零技术。这项技术拥有多波束的接收天线,当发生干扰信号时候,该系统就会关闭干扰方向的波束,达到抗干扰目的,这种技术对干扰信号的频率可以起到一定的减弱作用。2)智能天线技术。这种技术可以按照无线信道的环境自适应天线方向,从而实现天线的最佳性能。利用这种技术可以对抗来自不同方向信号的干扰,而且它能够提高信号比将近几十倍的效果。其组成部分有信号通道、自适应信号处理和天线阵列,运行原理主要是利用了天线自身特点来调整并优化了天线阵的方向图。这样就可以起到增加自身天线信号强度,减弱干扰信号强度地目的。3)相控阵天线技术。这也是在对抗干扰中的重要手段,在运作中也要据实际情况而改变,提高控制天线指向的有效性,而控制天线指向又与天线波束形态有关,所以在选择波束形状时,一定要保证具有较强的抗干扰性。 2.2自适应编码调制 在应用该技术时,首先应估计它的信道,其目的是在将状态信息通过回传信道传送到发送端时可以对信噪比进行分析,然后根据信噪比的区别进行编码和调制方式的自适应调整。当发现信噪比过高时,就应选用较高的信息速率。相反,当信噪比过低时,就应该选用较低的信息速率。通过这样的调整可以提高信道的利用率和传输的科学性与可靠性。其中,影响该技术性能的主要因素有调制编码方案的粒度、链路状态以及自适应回路的延时等等。此外,为了提高该技术的性能,应该综合考虑技术现状及发展趋势,尽量选择较大功率和更高频利用率的方案。 2.3无线光通信 这是一种通过大气传输光信号的技术,但只有在收发信号的端机之间没有视距路径的遮挡,且光发射功率充足的情况下才可选用该技术。组成无线光通信系统的技术主要包括信道、接收机和发射机三大部分。在传输信号时,两端都要安装光接收机和光发射机,以此完成全双工通信任务。其中,电信号的调整会对光发射机的光源产生一定的影响,这是基于它利用了光学望远镜和大气信道实现的传输。而光接收机是在利用望远镜收集的光信号后,采用光电检测器将光信号输出转换为电信号输出。 3卫星通信抗干扰技术的未来发展 研究卫星通信干扰的对抗技术绝非一朝一夕就能完成的,它将是一项长期的任务。同时,在研究中应该特别注重这几方面:首先在探索对抗干扰的技术时,也要积极开展对通信体制的研究,制定出预测干扰能力更强的通信系统。当然,这种系统除了要具备相关的信号处理技术外,同时也要保证其针对不同类型的干扰可以利用相应的对抗技术进行抵御和防治。与此同时,也要提高其支持业务的种类和组网能力的灵活程度。关于提高卫星通信系统性能的研究工作,主要可以从以下三个方面进行。首先,在智能天线研究方面需要逐步增强。主要包括天线反射面形状的研究、理想波束的设计研究、微带平面天线的研究,及盲波束形成技术和相控阵Mt3A技术的研究等。其次,就是对增强自适应扩频技术与混合扩频技术等相关技术领域的研究,对于这方面的研究,科研人员可以借助于依据密码序列和混沌序列的相关设计原理,来寻找到传输性能更好,发射频率更高的跳扩频码。最后,跟据卫星传输系统信号的特性,寻找最好的、最合适的信号抗干扰的方式,同时增强研究多数据率和多制式调制解调器的技术。 4结束语 在对抗卫星通信干扰因素中,已经发展出了多种有效的技术手段。但是,也要不断增强对相关技术的研究,提高其操作性并使之发挥更大的作用。 作者:杜祥春 单位:大庆钻探工程公司地质录井一公司信息中心 卫星通信论文:油田数据传输中卫星通信技术的应用 【摘要】现阶段,卫星应用早已广泛应用于我国社会多个领域的建设中,推动了社会的向前发展。卫星通信技术,对于油田数据传输具有至关重要的作用,能够极大程度的提升了数据传输的时效性和准确性,有利于提升油田工作效率。通过对油田数据传输工程中卫星通信技术模式的应用进行研究,希望能够为相关工作人员提供一定的理论借鉴。 【关键词】油田数据传输工程;卫星通信技术;运用 前言 随着我国科学技术的不断发展和完善,更多的技术在社会领域中发挥重要作用。石油资源是国家发展的重要能源,在油田的勘探、以及油田数据传输中,卫星通信技术发挥出了重大的作用,推动了我国石油事业的发展。因此,我国石油行业必须对卫星通信技术给与足够重视,充分发挥卫星通信技术的重要价值。 1卫星通信技术概述 在当前时期,卫星通信技术得到了较快的发展,已经广泛应用于社会多个领域中。而将卫星通信技术同油田施工项目有效结合,能够促进油田施工项目工作效率的提升,对于油田工作具有一定的积极作用。相对来讲,油田工程中所运用到的卫星通信技术,是一项较为系统、复杂的技术,需要对多方面进行综合考虑,特别是对人才的使用方面[1]。而石油勘探往往是在人烟稀少、荒凉偏远的沙漠、戈壁地区开展工作,同总部距离较为遥远,并且常规通信信号非常弱,恶劣的工作环境导致通信较为困难。而卫星通信模式的应用,就是充分发挥出人造卫星的功能,通过对无线信号的转发,实现相互之间的通信。卫星通信具有非常全面的优势,比如说较大的覆盖区域,较远的传输距离,并且通信不受到地理环境因素的影响,具有可靠稳定的特点。现阶段的卫星通信技术,经过过年不断的发展,进一步加强对宽带综合信息传输通道的应用,有效的提升其通信效果。对于油田在较为荒凉偏远的地区进行勘探,通过VAST卫星通信系统,可以解决油田数据传输问题。 2油田数据传输工程中卫星通信技术模式的应用 (1)网络通信。卫星通信技术模式能够全面覆盖实际施工场地,并且能够同总部有效连接。利用卫星通信技术,可以帮助施工人员更为方便的开展相关活动,在实际现场即可登录石油企业的内部网络,实现文件信息的上传和下载,实时接收和发送油田数据信息。(2)语音通信。利用卫星电话,能够同外线电话进行通信,油田总部人员能够利用任意电话实现同施工现场的连接,实时进行施工内容沟通,提出指导性意见,不仅为施工工作带来了便利,并且能够在一定方面节省了通信资金。(3)远程数据传输。在油田施工过程中,油田总部对数据信息的获取提出了很高的需求,必须保证油田数据信息的实时性和准确性,利用卫星通信技术模式,能够有效构建一套数据传输体系,充分结合数据的实时获取、数据的远程传输、以及数据信息的等内容,有效的将施工现场同总部连接起来,将现场油田数据信息及时传送到总部,保证了信息数据的准确性和实时性,并且可以以曲线图、或者数据表的形式进行展示,更为方便进行总结和分析,充分发挥出卫星通信技术的作用。总部管理人员、以及地质研究人员只需浏览器,即可实现对现场情况的全面了解,同时可以开展相关施工指导和命令的下达,保证油田工作能够安全生产[2]。(4)远程决策指挥。利用卫星通信技术,可以有效解决相关施工管理人员,频繁在现场与总部之间来往的情况发生,不仅有效的降低费用的支出、以及精力的浪费,并且能够有效解决油田数据信息传送不及时、不全面、不直观等问题。利用卫星通信技术,可以同视频会议系统充分衔接,构建远程远策平台,帮助总部及时了解现场动向,实现油田施工现场的远程指导。 3油田卫星通信系统的优化 ①由于油田施工的特殊性,对于数据传输提出了较高的要求,所以优化油田卫星通信系统,对于开展野外油田勘探工作相当具有必要性,有效提升工作效率和质量。通过控制油田数据量、以及传输率,能偶保证数据信息传递的有效性,满足卫星通信相关协议[3]。进一步了解卫星通信信息的双向不对称性,能够促进带宽接入的稳定运行,保证用户数据获取的需求得到满足。②利用Ku波段卫星室外设备,能够使油田数据信息的传递稳定性得到提升;在油田数据传递阶段,需要利用变频器、或者功率放大器,保证电源设备、以及微处理器都能够稳定运行。通过控制对Ku天线口径,有利于提升信息回传速率,及时解决油田工作所需,满足油田信息数据传输的需求。 4总结 卫星通信技术,为我国石油领域的发展开辟了全新的途径,在油田数据传输工程中,合理利用卫星通信技术,能够有效满足各项生产所需。总而言之,卫星通讯系统的成立,有效的保证数据传输的准确性和及时性,突破了传统管理模式中的限制,使油田数据信息可以以更为可靠、直接的方式传送到总部,进而提高管理水平,降低石油勘探风险。 作者:王博 单位:大庆油田信息技术公司创业分公司 卫星通信论文:卫星通信技术消防通信指挥系统研究 摘要:进入21世纪以来,尤其是近些年,我国自然灾害频发,安全事故也不断增加,这就对消防部门火灾扑救和应急救援工作提出了更加严峻的考验。消防现场通信指挥系统是处置各种灾害事故的关键,为使指挥更加灵活,对复杂条件下卫星通信技术的使用至关重要。文章拟就基于卫星通信技术的消防通信指挥系统研究展开论述,以期为现代消防指挥提出合理建议。 关键词:卫星通信技术;消防指挥 引言 一般而言,与消防相关的紧急事件都具有突发特点,体现在时间和地点的不可知性以及现场环境的不确定性。在救援活动中,指挥协调各参战力量,以达到协同配合、高效处置的关键在于消防通信指挥系统和手段的有效运用和高效运行。截至目前为止,消防部门各级、各战斗单元之间的联系主要依靠无线电台、公网电台、移动电话及公网音视频设备来完成,这些手段存在易受环境信号影响、受距离影响等不利因素,通信时有不流畅和对公网通信设施的高度依赖带来了严重的弊病,影响了救援现场尤其是复杂环境条件下消防作战行动的高效运作,因此,必须大力发展消防通信指挥系统,而现代卫星通信技术的发展给指挥系统的完善带来了可喜的发展机遇。 1消防应急通信指挥系统的发展现状和建设目标 如前所述,高效的消防通信指挥系统不仅是消防部门完成火灾扑救和抢险救援任务的重要保障,更是完成救援任务的根本要求。进入21世纪以来,尤其是近些年,我国自然灾害频发,安全事故也不断增加,如四川汶川地震、南方雨雪冰冻、甘肃舟曲泥石流及大连油港火灾、青岛地下输油管线爆炸、天津港“8.12”爆炸等灾害事故,这就对消防部门火灾扑救和应急救援工作提出了更加严峻的考验。消防现场通信指挥系统是处置各种灾害事故确保指挥决策高效的关键。消防通信指挥系统的目标是建立以无线、有线、视频图像传输、基础信息网络、卫星通信和移动通信指挥车为依托的快速应急通信保障系统,遭遇到突发的灾害事故时能够快速开通,及时建立起现场指挥与战斗单元、前方与后方、消防与各联动部门之间的信息交流,实现各项任务的部署、调整和推进,进而为快速完成应急救援处置任务,最大限度挽救人员生命与财产提供及时、高效、畅通的通信保障。由此可见,在灭火和应急救援行动中通信指挥系统可以看作为消防部门指挥的网络系统,对灾害事故的处置起到十分重要的作用。近些年来,我国有关消防信息化与通信建设方面虽然取得了长足的进步,但是与发达国家仍有距离,甚至与近邻日本相比仍不能望其项背。在一些突发事故的处置过程中我国消防通信指挥仍存在指挥不灵、组成单一、协同性差等问题。因此,在一些突发的自然灾害的应对行动中,必须依照现行《消防通信指挥系统设计规范》,建设完善的消防通信指挥系统,进一步借鉴国内外的先进经验,实现消防通信指挥系统的安全、可靠、准确、快速。为不断提高消防通信指挥的快速反应与科学决策能力,在系统建设过程中,要综合运用现代网络技术架构综合指挥系统,整合运用各种现代化通信技术手段,制定有针对性通信指挥和通信保障方案,同时要明确各级各岗位分工,并通过实战演练增强消防部队之间的密切程度,提高队伍信息化条件下的通信保通能力和指挥应对水平。 2卫星通信技术的特点及优势 在现代多样的通信技术手段中,卫星通信技术是依赖于人造地球卫星来实现的通信技术手段,它通常通过太空通信卫星来实现。通信卫星的种类页比较多,可大致分为以下几种:按使用领域不同,可简单分为民用通信卫星、国有通信卫星、商业通信卫星、工业通信卫星、军事通信卫星等;按使用对象的不同,通信卫星可简单分为小地区通信卫星、国家与地区通信卫星和全球通信卫星等;卫星通过发射无线信号实现地面站点之间或地面站点与太空卫星之间的通信。卫星通信主要有以下突出优点:(1)覆盖范围大。根据天文学知识,一颗静止通信卫星信号可覆盖地球表面的百分之三十,可供相距17000km的不同站点直接通信。所以理论上讲,在地球赤道上空的太空中布置三颗通信卫星便基本能够实现全球所有地区的网络卫星通信。(2)通信距离远。由于通信卫星的覆盖范围巨大,其可供通信的距离较其他通信设备更远,且通信质量更佳。(3)良好的机动性。通信卫星是不同地面站点之间的远距离通信载体。卫星能根据实际需要建立与各个方向的通信联系,已经成为现代无线远距离通信中的重要手段,在消防指挥中亦发挥着举足轻重的作用。当前,通信卫星技术不断发展进步,卫星通信技术的应用对于消防通信指挥意义重大。(4)大容量的通信。通常情况下,卫星通信设备较通常的移动设备而言大大扩充了电路容量,满足了传递大容量的高清图片及其他数据的可能,其通信容量较其他设备更大。(5)高质量的传输。通信卫星以其特有的优势使消防指挥不再受制于自然的地形条件、有限的公网设施及各种复杂的人为因素。因此,高质量的传输质量成为卫星通信的一大优势。 3浅谈卫星通信技术在消防通信系统中的应用 为提高消防部门在抢险救灾行动中的科学指挥调度水平,复杂形势任务条件下需要充分利用现代先进的卫星通信技术,通过卫星通信技术建立太空卫星与各地面站点之间的联系,摆脱对城市公网通信设施的高度依赖,提高指挥调度灵活度,应对大型地质灾害及远离城市救援区域应急救援行动,为消防部门作战行动的指挥决策提供可靠保障。此外,卫星通信指挥系统的计算机化、系统化、网络化也为科学决策提供了技术支持。根据现有的数据分析,一般在大型的火灾救援中,火灾现场情况复杂,地面通信指挥设施容易受到瞬息万变的现场情况的影响,直接影响到现场消防通信指挥。在执行消防救援任务尤其是抗震救灾、野外救援等任务时,往往会遇到公网手段失效、常规无线手段有限等尴尬局面。卫星通信技术作为一种新型通信技术,以其特有的优势完美地解决上述问题。我们可以大胆地推测,随着灾害现场通信闭塞问题的有效解决,消防通信指挥的效率也必将得到明显提高。消防卫星通信系统主要包括移动部分和固定部分两大组成部分。移动部分主要是指地面通信指挥车、卫星通信便携站、卫星电话终端等;固定部分主要包括卫星地面固定站及视频监控系统、视频会议系统等消防指挥指挥系统。在灾害事故救援行动中,以卫星通信指挥车为主体的卫星通信指挥系统主要负责保障现场通信指挥和进行现场图像采集,并通过太空通信卫星把包括语音、图像在内的各种数据传递给卫星地面站点,地面站点加工处理后再把数据传递给视频会议系统,实现超远距离的无线通信联络。同时后方的消防指挥中心也可以根据消防实地的其他数据进行远程决策、制定较为完善的调度方案,通过卫星链路、音视频系统搭建的视频会议进行会商、决策、指挥和调度。为满足当前消防救援作战需要,卫星通信指挥系统应向集成化、便携化和多功能迈进,不断适应复杂多样救援现场,满足消防部队快速反应、灵活机动的作战需求。卫星通信指挥系统运用卫星通信技术连接前后方,连接指挥机关和作战单元,及时获取现场信息和应对现场情况,提高了指挥决策的及时性和准确性,增强了复杂条件下通信指挥应对手段,为救援现场和后方指挥之间的联系提供了可靠的通信保障。 4结语 综上所述,消防指挥部门为了保障配备的通信系统高效运作,积极应对日益复杂的消防作战指挥需要,就必须建立完善的消防应急通信指挥网络,加强对包括卫星通信系统在内的新技术的应用,加强高精尖设备的维护、信息化人才的培养,确保在大型事故救援中充分发挥消防部队战斗力,有效维护人民群众的生命财产安全。 作者:王晶 单位:河北省承德市公安消防支队 卫星通信论文:天地一体化信息网对卫星通信发展的影响 摘要:天地一体化信息网作为我国重大战略需求和发展路线,是提升信息化水平的重要手段,我国正加速天地一体化信息网的实施布局。从水利卫星通信发展的内在需求,分析在结构体系、业务组网方式、运行维护管理业务等方面,天地一体化信息网将对水利卫星通信产生影响,指出创新、融合、统一是水利卫星通信及水利信息化的发展趋势。 关键词:天地一体化信息网;水利卫星通信;水利信息化;发展趋势 引言 2015年是卫星年,发生了以下卫星“大事件”:8月,北斗系统第18,19颗导航卫星首次实现星间链路建立,标志着我国成功验证了全球导航卫星星座自主运行核心技术;9月,第20颗北斗导航卫星发射,首次搭载了氢原子钟,同月,我国发射首颗Ka通信技术试验星;11月,40nm高精度北斗导航定位芯片正式,航天恒星了Anovo2.0卫星通信产品,国产VSAT系统首次采用国际标准,同月,“老挝一号”通信卫星发射升空,开创了中国航天“天地一体化+商业运营”的国际合作新模式。这些看似各自相对独立的卫星产业事件,其实是紧密联系在一起的,反映出我国卫星导航、遥感、通信等领域的“黄金期”已经到来,我国天基系统的基础实力正在显著提高,通过采用网络通信技术实现各种卫星系统之间的互连互通,构建星际互联网,将使各种卫星系统的效能实现本质的提升。谷歌,SpaceX,OneWeb也相继宣布投资建设近轨道卫星,用于向全球提供卫星互联网服务,“天地一体化+商业运营”已成为国内外运营商都在争夺的新阵地。种种迹象表明,星际组网、天地一体化通信网络的实现已进入倒计时,信息网络正在从地面、空间分割走向一体化[1]。未来天地一体化通信网的实现势必会对当前的水利卫星通信网发展带来巨大的影响甚至是变革。 1水利卫星通信网的局限性 水利卫星通信网作为保障防汛抗旱指挥调度应急通信的重要手段,自2009年进行卫星转发器更替及主站改造升级后,经过6年的发展,新一代水利卫星网已初具规模,已入网运行近600个卫星小站,在2014年云南鲁甸地震灾区发挥了重要的作用。尽管新一代的水利卫星网具有DVB-S2、Ku+C双星双波段技术体制,但点对点的垂直服务模式决定了其在技术性能、综合保障能力方面仍存在局限性,为此以水利卫星通信网在云南鲁甸地震灾区实战中的体现为例,分析卫星专网体制本身的局限性。1.1专网的局限性,使得响应时间较长鲁甸地震发生后,水利部信息中心迅速启动应急预案,派出技术人员携带多种卫星终端设备本抵达堰塞湖现场,为小站开通寻址,直至与水利部防汛指挥中心建立通信联系,时间已过24h。而地震发生后第一时间,“高分二号”卫星等多颗遥感卫星灾区就已经向指挥部传递了灾区第一手资料。水利卫星应急通信建立的时间一定程度上取决于抵达目的地的时间,而灾区如果处在边远山区、道路损毁严重等进入环境条件恶劣地区,通联时间很难得以保证。当水利卫星应急队伍还在“路上”时,灾区信息已遥感至“云端”。1.2与其他卫星专网功能上相互孤立,业务上不能互补在灾区应急保障中,终端卫星小站能够通过水利卫星专网实现语音、视频传输业务,现场视频效果是远超遥感卫星的图片信息,使现场情况更加直观。但随着各领域卫星专网终端设备陆续抵达堰塞湖现场,水利卫星小站的呼通率急剧下降。在这次堰塞湖处置中,除了水利卫星系统,还有来自中央、省、市级电视台的卫星专网,水文水位监测卫星系统,武警水电部队卫星系统等十多种几十套卫星设备,各系统(除水位监测系统)的主要功能相同,都是提供语音、视频传输业务,只是服务对象及传输目的地不同而已。尽管各行业卫星专网固定的组网模式在行业内起到了重要的信息支撑作用,但站在国家卫星事业发展的角度上,卫星通信专网是卫星事业发展初期,用户需要量低、基础设施少、使用费用高的特定时期的产物。行业间卫星专网系统重复建设现象也较严重,尤其在灾区的应急通信保障中,现场电磁情况异常复杂,极易发生相互干扰。1.3专网功能单一,缺少综合保障能力鲁甸灾区堰塞湖处置过程的应急通信保障任务中,水利卫星专网系统担负的是建立现场指挥部与各方的语音、视频传输业务通信保障任务,而堰塞湖现场水位监测是由地方的水位监测系统完成的。在堰塞湖现场环境突变,需要紧急撤离时,出现了因天黑能见度差、路滑坡陡、几乎迷路的情况,本用于通信保障的卫星终端因体量大、需固定建联的弱点,无法达成与各方的联系,这突显了水利卫星终端功能的单一性、局限性,以及综合保障能力的缺乏。此时,如果兼备北斗导航系统功能,能自动将工作人员当前具体位置及相关信息实时传回,监控中心便能在地图上动态显示监控终端设备及工作人员的具体位置,从而基于电子地图实现对工作人员的动态和可视化路线的规划,起到全方位综合保障作用。现有的各通信系统由于通信体制多样,致使各类通信网均有显著的封闭性,相互间互联互通实现比较困难,制约了现有通信资源效能的发挥,成为应急通信的瓶颈[2]。这些问题,也普遍存在于水利通信网中,制约着水利信息化的发展,但随着天地一体化通信网的实现将得到根本性的解决。 2天地一体化通信网的影响 天地一体化通信网是通过各种功能卫星星间、星地链路,将地面、海上、空中和深空的用户和飞行器及各种通信平台密集联合的,比如,地面和卫星之间可以根据应用需求建立链路,实现实时数据的传输[3]。天地一体化通信网会对水利卫星通信网在结构体系、业务组网方式、运行维护管理业务等方面产生影响。2.1结构体系的改变2.1.1空间段当前的水利卫星通信网以2颗通信卫星为空间中继;天地一体化通信网空间段是由不同轨道、性能的各种卫星组成的天基星座,不仅具有通信功能,还有遥感、导航、定位等多种功能。2.1.2地面段水利卫星通信网地面段是以固定、车载、便携卫星站等卫星终端,相互独立存在的;天地一体化通信网地面段则是庞大、复杂的通信终端物联网,不仅包括通信卫星终端、遥感、导航等各类卫星终端,还包括有线、短波等各类通信网终端,各类终端通过物联网平台实现统一调度、互通交互。2.2业务组网方式的改变水利卫星网是水利行业内“点对点”垂直保障组网模式,与其他通信网相互独立,无业务交集,业务模式如图1所示。天地一体化通信网采用“网对网”综合星际云服务保障组织模式,将天基卫星网络和包括水利卫星专网等各行业专网在内的地面物联网进行有机结合,业务模式如图2所示。应急保障中,不论是空间段还是地面段获取的灾区信息都可以汇聚到应急指挥中心,实现资源共享、统一调度,地面任意用户可以按需调用,能让地面物联网最大化辅助卫星网络的工作,使通信保障更完善。2.3运行维护管理业务的改变现有的水利卫星通信网是政府投资建设的,租用星上资源,地面主站系统及小站由政府管理运行维护,运维采用外包服务的方式,运维人员以掌握专网结构组成,主站及小站设备性能、运行指标、故障处理等维护技术为主;未来的天地一体化通信网不仅是技术手段的提升,而且是多层面的遥感、通信、导航综合应用,是跨领域资源共享与信息综合服务[4],将采用统一的公网运营商管理模式,面向网内所有用户提供服务,普通用户不需要自建主站系统,可直接免费或付费使用服务。这种商业化的公网运营模式,打破了行业卫星专网因自建主站,而需要投入高额建设管理经费的传统模式。因此,未来的水利卫星通信系统作为天地一体化通信网的子系统,由运营商提供运维服务的模式也将成为可能。运维单位也将因各综合通信组织的需要,由技术型向综合业务管理、各网系组织协调的业务型转变。 3水利卫星通信发展趋势的分析 尽管天地一体化信息系统实现之路,还面临研究天基信息处理、空间信息融合、天地系统的交互、地面系统互联互通、天地一体化信息系统与仿真、安全防护等系统应用效能提升的瓶颈问题,但在政策引导下[5],激光、量子通信等新技术不断涌现,这些技术壁垒终究会被攻克。水利卫星通信网应制定适应未来科技发展的顶层设计、总体规划,主动推陈出新,走创新、融合、统一的发展之路。3.1创新1)应用上的创新。为满足用户对未来应急网络综合性服务保障的需求,创新发展思维,开展多网协同、集成服务的应用研究,构建水利卫星综合应用体系;为满足未来激增的用户对卫星网提出的容量、速率向更高量级的发展需求,开展Ka频段宽带卫星通信系统等应用。2)技术上的创新。未来一体化网络对技术人员提出的不仅仅是掌握最新技术能力的要求,面对庞杂的网系结构,更是要具备较强的组织协调能力,因此不能满足目前技术服务外包的现状,要培养专业化的在职人员队伍,以创新和应用项目为契机,组织新技术研究、学习,甚至选派技术骨干参与相关国家重大课题项目科研活动。3.2融合未来的一体化网络,是一个星际、天地融合的庞大且复杂的综合网络,注定今后10年甚至更长时间的一个重要发展主题就是“融合”。水利卫星网应开展以下2方面的融合:1)行业间融合。2015年11月16日,水利部与交通运输部在北京召开座谈会,进一步深化2部合作[6]。2部都有各自的信息系统,而交通运输部的北斗导航系统在民用领域的应用是国家示范工程,2部应该以此为契机,展开在卫星网络上的资源整合和共享,率先展开行业间卫星网络的交流、合作。2)新技术与系统融合。要开展与国内在空天地科技领域处于领先水平的中国航天科工、中国航天科技、中国电子科技等集团在卫星领域的合作,加强物联网、云计算、大数据等新技术与水利卫星通信的业务融合,例如利用北斗导航系统在定位、授时、短报文功能上的特点,扩大北斗终端设备应用范围,开展公网未覆盖区域的水文测报、地下水监测等方面的技术应用合作。3.3统一未来的地面物联网是各类通信网络如卫星网、电话网、移动网、互联网进行安全可靠的信息交互和共享,网与网之间、数以百万计的各类终端设备之间能否互联互通得以实现的关键。因此,统一的技术体制、接口标准,对物联网的实现至关重要。要在水利行业内深入开展水利卫星通信系统与其他水利通信网融合的顶层设计和技术体系建设,统一协议标准,构建综合集成的网络信息体系,建立起一套能够实现不同通信系统的集中接入、统一调度、互通交互的物联网系统。 4结语 随着国内遥感、北斗导航、通信卫星等天基基础设施迎来前所未有的高增速长态势,天地一体化信息网将在政策引导下,新技术推动下,得以实现。通过分析,现有水利卫星通信网将在内在需求推动下,顺应信息时代的发展,转变现有的组织结构、应用管理模式,改拥有为使用,独享为共享,构建渠道与平台[7],走创新、融合、统一的发展之路,全面提升水利通信网的综合保障、应急处置能力,推动水利卫星事业的可持续发展。值得注意的是,目前,水利卫星通信网在多网融合之路已经迈出第一步,实现了水利卫星网和地面语音交换网的互联互通,正在研究开展与武警水电部队在应急通信领域的合作。 作者:刘庆涛 庞镭 杨非 严宇红 单位:水利部水利信息中心 首都经济贸易大学 卫星通信论文:卫星通信低信噪比编码与解调技术 摘要:本文分析了LDPC码与QPSK的概况,介绍了卫星通信低信噪比编码,同时阐述了LDPC码QPSK解调接收系统硬件平台,通过本文的研究,旨在为信号接收提供可靠、有效的传输方案,进而为深空探测与通信发展提供可靠的保障。 关键词:卫星通信;低信噪比;编码;解调技术 引言 随着科学技术水平的提高,探测技术与通信技术迅猛发展,在先进技术的支持下,人类对空间领域的探索取得了一系列的成就。但深空通信具有低信噪比的特点,严重影响着接收机的工作,在此情况下,为了提高信号接收的可靠性,信道编码与数字调制技术得到了广泛的关注,通过二者结合,旨在构建拥有良好性能的接收系统。 1LDPC码与QPSK的概况 数字通信主要是为了传输相关的信息,此时要求各信息应具有有效性。但通常情况下,受气候条件与地理环境等因素的影响,致使传输信息信道受噪声干扰,此时通信双方需要对传输信息进行处理,方可获得有效信息。为了避免噪声干扰,增加信号传输的可靠性,采用了两种手段,一种为信道编码,另一种为信号调制,前者是指在有效信息中加入冗余信息,后者是指对远距离传输的低频信号进行频谱搬移,借助高频信号从而保证传输目标的达成。 1.1LDPC码 信道编码有效提高了通信系统的误码性能,通过各国学者对信道编码技术的研究,提出了LDPC码,其特定为较强的纠错能力,较低的误码平台、较短的译码延时等。LDPC码作为线性分组码,可采用传统的高斯消元编码方式,虽然此方式的原理较为简单,但需要计算得出生成矩阵,而经矩阵变换后,矩阵原有的稀疏特性则会被破坏。在此情况下,基于具有下三角形式矩阵的编码方式,可采用通过校验矩阵的变化,以此实现编码过程。通过分析可知,LDPC的编码过程主要是借助校验矩阵的变化实现的,此时未辅助生成矩阵,因此,它的运算难度相对较小。同时,经构造获得的校验矩阵呈现出了准循环的特点,此时可进一步简化编码过程,凸显了LDPC码的实用性[1]。 1.2QPSK 现阶段,卫星通信系统设计中普遍应用的线性调制方式为相移键控,它主要是借助基带信号,控制载波相位,从而保证了信号传输。目前,常见的多相相移键控有二相相移键控与四相相移键控。对于多相相移键控而言,其在信号调制过程中,调制载波相位的取值具有M种可能;对于QPSK来说,它的取值可能有4种,实际运用过程中,常见的相位体系有两种,分别为π/2与π/4。QPSK解调主要是对原始基带信号进行分离,以解调过程是否需要提供载波信息为划分依据,其解调方式可以分为两种,一种为相干解调,另一种为非想干解调,由于QPSK属于双边带调制,因此,其解调方式仅能够选择后者[2]。 2卫星通信低信噪比编码——低码率QC-LDPC码 随着科学技术水平的提高,火箭卫星技术为人类探索空间提供了技术支持,在人类空间探索范围日渐扩大的背景下,深空通信技术的重要性日渐显著,它实现了对天空卫星飞行器的有效控制,但在信息传输过程中,受传输距离、太空环境等因素的干扰,导致传输信号出现了较为严重的衰弱。在此情况下,LDPC码的纠错能力需要进一步提高。通过信道编码的相关理论分析可知,通常情况下,纠错能力较强的码字具有较高的码字冗余度,如果码长相同,此时码率与编码增益呈负相关,即:前者越低,后者越高。因此,与较高码率相比,较低码率的纠错能力更强,但其传输有效性相对较低。同时,在低信噪比的环境下,受噪声干扰,高码率码字会受到较大的影响,特别是其译码性能会大幅度下降,甚至会出现译码无效的情况。当前,在卫星通信中应用较为广泛的码字为LDPC码,其具有较强的纠错能力与较高的编码增益,同时其借助不同的处理方法,获得了具有较高性能的低码率QC-LDPC码。它采用的校验矩阵结构具有准循环、校验节点优化线性分组码扩展等优点,从而弥补了传统LDPC码的不足,使其译码门限性能进一步提高。对于深空飞行器而言,为了满足其信号传输的需求,要求其符号信噪比应<2dB,在此情况下,要求LDPC码码率应低于1/2。本文设计了具有准循环结构1/6码率的LDPC码,其具有良好的误码性能[3]。 3LDPC码和QPSK解调接收系统硬件平台 QPSK属于恒包络调制技术,虽然其频率效率较低,但其优点为较低的实现复杂度与适中的解调门限要求。基于软件无线电技术,通过研究构建了LDPC码和QPSK解调接收系统。该系统的硬件平台由两块板卡构成,分别为KC705与MFC150,前者嵌入了XC7K325T-1FFG900芯片,以此保证了时序逻辑算法编程的完成,后者嵌入了高频ADC与DAC芯片,以此促进了数模信号间的有效转换。数字接收系统通信链路的核心模块主要有LDPC编码模块、成形滤波模块、数字变频模块、载波同步模块与相位模糊纠正模块,同时利用Modelsim仿真工具便可对此系统进行功能仿真验证,借助Chipscope分析系统的性能,从而证实了该系统的可行性[4]。 4总结 综上所述,深空卫星通信存在诸多的问题,如:较弱的传输信号、较低的信噪比与严重的多普勒效应,在此情况下,接收系统急需改进。本文介绍了卫星通信低信噪比编码与解调技术,在先进技术的支持下,构建了具有良好性能的数字接收系统,进而推动了深空探索工作的开展。 作者:高晓燕 单位:国家新闻出版广电总局572台 卫星通信论文:卫星通信网络跨层资源管理方法 【摘要】现阶段,全球的信息化以及网络化有着逐渐提高的需求,地面的通信网络已远远不能有效满足逐渐增加的多媒体通信方面的实际需求,通过卫星网络来高效及时的传输数据已经变为非常关键的一个解决方法。卫星通信技术的快速发展,这就造成卫星网络变为能够有效承载很多全新业务的一个重要载体,这就产生了跨层协议设计的相关思想。该设计方法对之前的分层协议结构的局限性进行了有效的打破,层和层间应该利用跨层交互信息来对网络性能进行有效的优化,有效提升无线网络资源的实际利用率。 【关键词】卫星通信网络;跨层资源管理;无线资源 众所周知,卫星通信系统当中频谱资源极其的宝贵,为了有效满足用户的相关需求,应该运用相对比较合理的无线资源管理的相关算法来进行有效的保障,该管理的具体目标是在相对比较有限的资源之下,为了对网络当中的用户终端有效提供业务质量方面的保障,最根本的出发点就是在网络的各种业务量的分布不是非常均匀、信道特性因为干扰以及衰弱而造成的起伏变化等相关的情况,对可以运用的资源进行灵活性的分配,进而对网络资源的利用率进行最大程度的提高。 一、对卫星通信系统跨层设计的思想进行分析 通常来讲,卫星通信系统的协议设计方式基本都是在开放系统互联(OSI)标准之上,一般情况下,OSI参考模型主要的目标是为了有效实现开放系统互联所构建的功能分层的模型,这为计算机的互联有效的提供了共同性的基础以及框架,进而为标准的兼容性以及一致性提供了一定的参考[1]。该模型已经在一定程度上有效提供了功能性结构以及概念性结构,该模型具体将计算机网络的结构分成了七层,分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层。这样进行划分存在着很大的优势,具体为:将相对比较类似的功能在同一层次上进行集中,进而对隔层当中的继承以及描述功能进行有效的完成,层与层之间的划分应该有效保证服务描述比较少,跨越边界的交互也应该相对比较少,各层之间的划分应该可以对接口标准提供一定的方便性[1]。在该模型当中,各个层所具有的功能都是相对比较独立的,也就是说,每一层都会对相对上一层进行服务。 二、对跨层资源管理优化目标进行分析 通常来讲,跨层资源管理的实际目标就是在相对比较有限的频谱资源之下来对业务的服务质量进行有效的提高。不同的服务质量需要对各协调层所具有的功能进行有效的协调,对业务提供满意的服务质量。服务质量能够在网络以及用户两角度来进行描述。站在用户角度,能够将其具体定义成:用户综合评价业务的服务满意的实际程度以及业务服务的性能。QoS表示网络能够提供给用户的实际服务质量,这些参数具体包含丢包率、吞吐量、传输延迟[1]。第一,丢包率:指的主要是数据包在网络当中进行传输时所丢失的数据包和已经发送的数据包总数之间的比值。当网络发生拥塞或者链路发生干扰进而引起衰落时,会导致数据包的严重丢失。第二,吞吐量:指的主要是网络当中数据包的传输速率,能够表示为峰值速率或者平均速率,取决于结点设备的端口速率以及链路速率,同时还包括网络的业务量实际状况。第三,传输延迟:指的主要是在网络当中数据包从源端直接发送到目的端所经历的实际传输时间的具体间隔【2】。导致网络发生延迟的非常关键的原因包括:排队延迟、信道带宽、链路的速度延迟等等。卫星网络当中主要包含两种业务类型,分别是非实时业务以及实时业务,其中,非实时业务主要包含Web浏览、电邮业务以及FTP文件下载等等;实时业务主要包含视频点播、视频会议以及话音业务等[2]。通常来讲,实时业务对延迟非常的敏感,应该运用传输的信息数量来进行描述。一般存在着非常严格的数据包丢失方面的要求,然而,对于一次传输完成不存在时间方面的限制。总的来讲,卫星网络跨层资源管理方法的具体目标是按照应用层所能够承载实际业务的服务质量,在无线资源的相关限制之下,利用相对比较科学合理的对各层协议功能进行调整,在卫星网络环境的动态变化当中,来对业务的服务质量方面的要求进行有效的满足。 三、对卫星通信系统当中的无线资源管理存在的问题进行分析 通常来讲,卫星通信系统当中的无线资源的概念是非常广泛的,可以说频率、码字以及时间等。在任何一个角度,卫星通信系统在资源方面都是受到一定限制的,并且,随着卫星网络支持业务的迅速增加和服务质量要求的提高,这就造成卫星网络提供的服务提出了全新的要求。所以,怎样有效利用有限的无线资源来对逐渐进行增长的业务要求进行满足,已变成急需进行解决的一个问题[3]。无线资源管理是对卫星系统当中的空中接口资源进行调度以及规划。具体的目标是在相对比较有限的无线资源之下,为所有的用户都提供相对比较满意的服务质量。通常来讲,卫星效率资源极其的宝贵,怎样对其进行科学合理的分配,应该依靠无线资源管理算法。这类算法具体有:数据包调度、接入控制以及带宽分配等相关的技术。下面对这些技术进行具体的分析:第一,接入控制:卫星网络的信道属于是相对比较开放的媒介,带宽资源也是受到了一定的限制,因此,所有的节点都需要利用竞争来发送数据。第二,数据包的调度算法:卫星通信系统当中的很多全新业务的引入会造成上行路以及下行路线路当中业务量相差非常大,其中下行链路业务是主要的,具体的发展趋势相似于固定的因特网。为了能够有效的适用上面的趋势并对卫星系统当中的下行链路数据的传输速率以及频谱效率进行有效的提高,这就需要有效以及高速的调度算法来作为保证[3]。该算法的主要功能是当卫星包调度算法当中存在很多的业务队列时,根据哪种顺序来调度业务队列来有效保证服务质量。因为卫星信道的高误码率特性以及长延迟造成地面的无线网络当中相对比较常用的调度算法在卫星网络当中会产生性能方面的降低。第三,带宽分配算法:该算法指的主要是在动态或者动态的资源分配的前提之下,将信道资源根据一定的方法向接入节点进行分配,保证节点能够传输数据。现阶段,卫星网络的带宽分配算法主要有根据恒定的速率分配,在连接的初始阶段对传输速率进行有效的协商,在整个的连接过程当中来对速率维持不变。 四、结束语 综上所述,对于卫星网络无线资源管理方法当中的数据包调度、带宽分配以及接入控制等相关的问题进行了深入性的研究。对跨层设计的思想进行有效的结合并给出了全新的思路以及方法,给出全新的研究结论,为之后的研究提供依据。 作者:魏鑫 单位:中国人民解放军理工大学通信工程学院 卫星通信论文:无线电通信技术对卫星通信的影响 摘要:随着社会经济快速发展,人们的生活方式发生着改变,生活质量和水平也不断提升,无线通信技术的广泛运用,使得人们的生活更加丰富多元,从而成为社会发展的有机组成部分。本文主要分析了目前无线通信技术的发展现状,全面探讨了该技术对广播电视卫星通信的影响,旨在促进整个电信行业的蓬勃发展。 关键词:无线通信技术;广播电视卫星;通信 随着现代化、信息化的不断发展,高新技术被广泛应用,在一定程度上提高了整个无线电技术的发展。随着3G向4G的逐步转变,无线技术日趋成熟。可见,在信息化建设过程中,卫星通信系统有着极为重要的意义和作用。卫星通信系统能够有效扩大信号的覆盖范围,增强无线信号的强度,在造福于人民的同时,有效推动了我国现代化建设的进程。 一、目前无线通信技术的发展现状 无线技术的日益发展为整个社会的信息传播提供了技术平台,技术的广泛应用也潜移默化的改变着人们的生活方式,从而提高了人们生活的质量和水平。在日常生活中,人们通过多种渠道和方式,便捷高效的获取大量信息资源,实时动态地了解和掌握相关资讯的变化和发展。随着科学技术手段的更新,互联网技术以及信息通讯技术成为了日常生活工作中不可或缺的有机组成部分,为人们的生活及工作带来了方便。但是,就目前的现状而言,通信技术在广泛应用中还存着一些问题,需要我们不断对其优化和完善。目前,最为关键的就是如何将有限的网络资源进行合理科学的整合和优化。尤其是在广播电视卫星的具体应用中,我们要将高新技术与当前的具体实际相结合,将其作为一切工作的出发点和落脚点,充分了解用户的需求,将用户的接入终端进行多元化分类,实现信息资源最大化的共享,从而达到资源优化配置的最终目的,进一步推动整个广电领域的可持续发展。在传统的广电信息传播活动中,主要是利用信号进行,电信所提供的也仅仅限于语音传播。随着社会的发展,人们也有了更加多元、丰富化的信息需求,三网融合成为了未来发展的趋势。在我国信息领域,利用三网融合,能够为整个发展提供更为有效优质的信息资源。在目前市场化的大背景下,为了更好地适应新环境,我们要充分借助卫星通信技术手段和途径,深入挖掘信息技术的内在潜能,使得信息资源能够最大化发挥其功能和作用。 二、无线通信技术对广播电视卫星通信的重要影响 科技手段的不断更新,信息技术日益发展,其中,3G向4G进行转变,无线通信系统不断进行着改进和完善。值得注意的是卫星通信技术,该技术的发展为整个通信行业提供了导向性的作用。在具体的实际应用过程中,无线通信技术要把握好卫星通信技术的自身优势,充分发挥该技术的功能和作用,在进行地面信息服务中,不断改进和优化卫星通信技术,进一步推动卫星通信和无线通信业务进行有机统一。随着4G通讯技术的产生与发展,国与国之间的交流更加密切,在历史发展中有着重要的作用和意义,加速了国际间各个方面的交流和融合,为整个广播电视卫星通信形成了积极地影响。 (一)有利于实现无线通信系统的现代化 通常,卫星通信技术主要针对突发事件的应急通信技术进行广泛应用,主要是应用于各类自然灾害中。因此,针对整个无线通信系统来说,存在一定的积极意义和影响。通过与地面网络服务进行统一应用,其信息传播速度和数据传播容量得到的提高,确保信息传播的安全性、全面性、高效性。此外,卫星技术与地面网络服务之间能够进行优势互补,从而实现了技术资源的有效利用和优化配置。两种高新技术的统一和融合,能够实现网络技术的快速发展,无线电系统也能不断丰富和扩大。由此可见,要想实现和加快4G技术的发展进程,我们要积极转变发展思路以及发展理念,充分发挥技术优势,不断进行技术改革和创新,提供技术支持的同时加大资金投入,从而有效实现无线通信系统的现代化的发展愿景。 (二)有利于发挥卫星通信系统的综合效用 随着无线通信技术的更新和优化,卫星空间段通信存在一些问题。因此,在新的发展环境下,通信技术需要明确发展目标,结合自身现实情况,快速融入到现代社会通信信息发展的浪潮中,完善相关的信息基础设施建设,有效提高信息通讯的技术和水平,充分发挥微星通讯系统的潜在优势,最终实现卫星通信技术的市场竞争力,在激烈的市场大环境中占据优势,推动我国广播电视行业蓬勃发展。就目前来说,卫星通信技术结合当前的发展现状,制定了以下几个发展方向:一是需要对不同范围和领域的资源进行科学合理的有效配置和利用;二是确保不同区域之间能够进行有效连接,实现不同信息资源共享;三是无论处于移动或固定状态,要确保相关用户拥有大容量的网络宽带;四是牢牢把握地面网络服务需求的多元化和丰富性,在此基础上对卫星通信系统的容量进行拓展;五是针对端口之间的连接要利用混合通信的相关业务模式,有效提升整个信息数据的定位能力;六是要充分重视和发挥卫星通信的优势功能,从而有效实现信息网络中数据传输的实时性、高效性以及长期性。 结语 随着现代化、信息化的不断发展,高新技术被广泛应用,在一定程度上提高了整个无线电技术的发展,为整个广播电视卫星通信提供了新的发展机遇。因此,我们要积极转变传统的发展观念,在保证现有系统正常运转的同时,有效提升信息传输的质量和速度,充分发挥信息技术对广播电视业的促进作用,从而推动整个电信行业的蓬勃发展。 作者:潘海燕 单位:国家新闻出版广播电影电视总局542台102445 卫星通信论文:卫星通信测控电量数据方案探讨 1主站系统结构设置 北斗卫星的自动化远程电量测控方案是利用卫星提供的信号通道以实现计量负控终端与多功能电能表的双向远程实时遥测通信。远程自动化遥测抄读方案主要由计量负控终端、卫星通信指挥机、信号接收机等组成,一台通信指挥机可与多只计量负荷管理终端和多台信号接收机联通。卫星通信指挥机又能与多台信号接收机之间通过卫星通信系统进行双向通信,一台信号接收机可实现对多只计量电能表的测控抄读。就目前技术而言,一个计量点只需配置一只计量负控终端和一台信号接收机,如当多个计量点互相距离较近时,也可共用配置一只计量负控终端和一台信号接收机。系统主站与计量负控终端之间通过GPRS无线方式或者以太网有线方式连接,采用计量自动化终端上行通信规约;计量负荷管理终端与卫星通信指挥机之间通过RS485总线连接,采用DL/T645《多功能电能表通信协议》;电能表与信号接收机之间通过RS485、电力线载波或者微功率无线方式连接,采用DL/T645《多功能电能表通信协议》。故此,无需修改现有计量负控终端与多功能电能表的通信协议,计量负控终端与多功能电能表的管理流程也可保持不变。 2联接卫星通信协议 北斗卫星通常以短报文的方式进行通信转输,其发送每条短报文都有严格的长度和频率限制,每台信号接收机每分钟只能发送一条短报文,每条短报文的长度少于100字节。目前,卫星通信的资费收取标准仍较高,为了降低通信成本,可对卫星通信指挥机与信号接收机之间的联星通信协议进行压缩及优化处理。联接卫星通信有2种工作模式:①信号接收机定时报送多功能电能表所累计的相关电能量数据;②通信指挥机定时主动遥测读取多功能电能表所累计的相关电能量数据,信号接收机立即响应读取命令并报送相关数据。信号接收机定时遥测抄读多功能电能表所累计相关电能量数据之后,只需将必要的电量数据报送通信指挥机。为了满足电能量曲线数据采集要求,建议以15条短报文(15min)为一个周期,每个周期应定时上报的有关电能量数据项列举部分如表1。 3遥测抄表作业原理 定时报送模式包括3个流转步骤:①信号接收机根据DL/T645规约定时测控抄读电能表所累计的电能量数据;②信号接收机将电能表所累计的电能量数据转换成联星通信协议的短报文,并将短报文及时发送给卫星通信指挥机;③通信指挥机将收到的电能表所累计的电能量数据按计量点、数据形成时间顺序储存在中间数据库中,供主站终端测控抄读。主动读取模式包括3个步骤:①终端向通信指挥机发送电能量数据读取指令;②通信指挥机先查询中间数据库是否已存有应读取的相关数据,如缺相应数据,则将测控读取指令发送给信号接收机;③信号接收机根据读取指令遥测抄读电能表所累计的电能量数据并上报给通信指挥机,通信指挥机再将相关电能量数据反馈给主站终端。 4测控抄读设置方案 卫星的远程测控抄读设置方案如图1所示,可选择某个供电区局或局本部作为计量负控终端与通信指挥机的设置点,信号接收机应就近设置于水电站或专变客户的计量点旁。卫星通信方案的计量负控终端改为合地点的集中安装,更有利于提高主站与计量负控终端之间的通信可靠性。 5相关建议 (1)因采用北斗卫星远程测控抄读方案的建设及运维费用仍较高,对于无线移动信号无覆盖或微弱区域的水电站或专变客户而言,应优先考虑把原有计量负控终端天线更换为户外增强型或将原计量点作适当迁移。对确实无法接入计量自动化系统的水电站或专变客户计量装置,才考虑采用卫星远程测控抄读方案。(2)采用卫星测控抄读电量方案时,对于就近的多个计量点,可共用一台信号接收机,以减少设备投资和运维费用。(3)卫星通信设备的安装要求严格,应充分做好防潮、防尘及防雷电冲击的环境配置。 6结束语 对建于较偏远区域的水电站或专变客户,因其通信网络的信号微弱或无法有效覆盖,会导致水电站或专变客户侧的计量负控终端无法与系统主站及时有效通信,并严重影响远程自动化抄读电量数据的成功率。而北斗卫星通信系统具备了覆盖区域广、无信号盲区等优点,其通信技术可作为偏远区域水电站或专变客户的远程自动化测控抄读发、用电量数据的最优方案之一。 作者:林佩瑜 林伟克 单位:中山供电局 卫星通信论文:WIFI对卫星通信的应用 1引言 无线局域网(WIFI)是目前应用最为普及的一种短程无线传输技术。随着地面移动互联网和物联网技术的迅速发展,WIFI凭借自身的优势逐渐得到了广泛的认知与认可,甚至演变成为一种热潮,无论是企业商务还是家庭生活娱乐都体现出了对WIFI与日俱增的需求。也正因为如此,WIFI技术显示出了极大的应用价值和良好的市场前景。当前,全球支持WIFI的终端设备越来越多,但是能访问互联网的人口不足60%。尽管智能手机和平板电脑等终端设备的价格不断下降,但是获取互联网服务仍有许多限制,必须在地面不断增加新的WIFI热点,以扩大WIFI网络的覆盖区域和接入能力。考虑到地面WIFI无线网络覆盖区域小、布局受限、安全性低以及成本高等问题,近年来有人提出将卫星通信与WIFI技术结合应用,充分发挥两种技术的优势,利用通信卫星实现WIFI信号的广域覆盖,使WIFI更广域、更灵活地服务于更多用户。根据WIFI技术在卫星通信系统中的使用位置,可以将卫星WIFI系统分为两大类:第一类是WIFI卫星,即利用空间段卫星直接播发WIFI信号,终端或用户可以直接接入卫星,享受WIFI服务;第二类是卫星WIFI,即以卫星为远距离中继传输的手段或通道,通过在地面段卫星终端接收数据、WIFI基站发射的方式,进行热点覆盖提供WIFI服务。对于第一类技术体制,美国在2014年初提出的“外联网”(Outernet)计划是典型的代表,该计划使用WIFI频段,拟在2015年发射数百颗立方体卫星,这些卫星面向地球持续辐射WIFI信号覆盖世界各地,从而免费为全球所有支持WIFI的终端提供无线互联网服务。2015年1月14日,一网公司(OneWeb)宣布计划投资15亿~20亿美元,在距离地球约1200km高的轨道上建设一个由648颗小卫星组成的星座,向地球发送互联网信号,预计2018年投入运行,该星座可提供更快速、范围更广的互联网接入服务。美国太空探索技术公司(SpaceX)也宣布,将耗时5年时间投资至少100亿美元建设一个由4000颗卫星组成的全球卫星星座,提供互联网接入服务。这种技术概念初看非常具有吸引力,但是仔细分析后发现其存在诸多技术难点。首先,WIFI标准设计初衷是适用短距离、相对静止状态下的室内高速无线通信。如果在低轨卫星和普通手机终端之间直接进行星地通信,受限于手机终端的接收灵敏度和立方体卫星的体积功耗,远远无法满足WIFI标准所支持的最低通信速率要求。另外,星地距离带来的长时延,低轨卫星高速运动带来的多普勒频偏和频繁切换,都是现有WIFI技术所无法支持的。因此,在不改变现有WIFI协议的条件下,该类体制技术不具备可行性。卫星与WIFI结合目前只能采用第二类技术体制,即卫星WIFI宽带通信系统。通过一套卫星通信终端和WIFI基站,形成服务区内的WIFI信号覆盖,支持覆盖区域内所有的手机、笔记本、台式机等具有标准WIFI接口终端的宽带接入,可实现网络电话、宽带上网、视频、数据传输等综合业务服务。 2国内外应用现状 在国外,卫星WIFI应用主要体现在高铁和民航飞机领域。欧洲于2007年率先在“欧洲之星”高速铁路上采用了卫星宽带接入互联网;日本的新干线于2009年通过卫星实现互联网无线接入;美国高速铁路起步较晚,但从2008年起美国列车的互联网接入均采用了卫星技术。卫星WIFI应用于民用航空领域主要有Gogo公司和卫讯公司(VIASAT)。Gogo公司是目前全球航空宽带连接市场最大的服务提供商,目前,该公司已经为全球超过2000架商用飞机和超过6000架公务飞机提供空中上网服务。Gogo公司合作伙伴包括12家大型航空公司,例如墨西哥航空、美国航空、加拿大航空、阿拉斯加航空、日本航空、联合航空、越南航空、维珍银河等航空公司。Gogo公司可提供2种服务模式:一站式解决方案和特定航线服务。其所采用的技术手段包括卫星、地面基站以及混合式方案。卫讯公司主要利用自己的Ka频段大容量宽带通信卫星给航空、海事等用户提供宽带连接服务,旗舰服务名为Yonder。卫讯公司的产品与服务支持全球各类飞机。在商用飞机方面,包括加拿大飞机与列车制造商庞巴迪公司生产的Global5000/XRS/6000等、波音公司的商用喷气式飞机;在政府飞机方面,包括C-130、KingAir300以及部分军用直升机。VMT-1500是其为商用喷气式飞机提供的典型终端,整套终端质量15.9kg,反射器天线口径30cm,已安装在500多架飞机上。对于国内市场,卫星WIFI应用仅仅在民航客机上做过链路试验。2014年7月23日,东航通过通信卫星实现了32Mbit/s的网络接入速率试验,能够满足机上200名乘客上网需求,实现网页浏览、话音聊天和空中购物,或满足40~50名乘客实现视频连线、在线视频播放。中国首个空中互联网产业联盟在2014年第十届珠海航展上成立,包括中国银联、新浪、京东、优酷土豆等企业,这意味着即使你在空中飞行,也可以随时购物、下单和支付。船舶宽带接入目前正在应用推广,而高铁宽带接入应用市场为空白。随着国家宽带战略的实施,我国卫星WIFI应用将迎来巨大的发展机遇。 3国内市场需求分析 高铁应用领域2013年,全国铁路累计发送旅客20.75亿人次,其中动车组运送旅客8亿人次,动车组的年旅客输送量以40%的速度增长,未来将超过铁路旅客发送量的50%。据调查,高铁人群以高话语权、高素质、高收入的“三高”人群为主,在高铁人群里,企事业单位和公司中高层管理人员所占比重高达33.5%,他们大都拥有良好的职业,在企业中有较高的话语权。高铁乘客出行目的调查结果显示,60%以上的乘客以公务/商务出差为目的,再加上乘客大多数是政府及企事业单位的中高层管理者,导致乘客经常需要在移动中处理公务,引发出上网等宽带通信需求。到2017年,中国的智能手机保有量将增长到7.01亿部,平板电脑的数量将突破4.2亿台,将极大地促进无线WIFI的应用需求。以中青年社会精英阶层为主体的高铁乘客,也是引领时尚的消费者,“处处寻WIFI”、“无处不WIFI”,对高铁移动WIFI有极强的需求。据调查,目前高铁列车上有近50%的旅客在旅程中使用智能手机和平板电脑进行各种活动以消磨时间,近75%的旅客有WIFI上网的消费需求。高铁商旅人群平均每月手机话费约300元,其中每月手机话费400元以上者占25%,这部分人群是通信服务的VIP客户,其通信消费能力强,消费积极,因此在高铁上提供高品质的网络接入和多媒体娱乐服务将会有很好的市场效果。据2014年度“中国卫星应用大会”相关报告预测,2015年底,全国铁路动车组列车开行数量将达到1500对。到2017年,全国高速铁路网列车数量将达到1940列,预计宽带需求58Gbit/s。如果采用传统地面移动网络解决,则面临列车高速移动带来的多普勒频移等技术问题以及铁路沿线高密度布基站等工程实施代价问题,卫星WIFI宽带通信系统将成为解决这些问题的有效途径。根据国内目前高速铁路的消费能力来看,以低收费的方式导入市场,卫星宽带WIFI服务仍是极具客户吸引力的。以我国高铁的运量来看,其流量收入及相关潜在的市场价值不可估量。“一带一路”海洋应用2013年9月,提出“一带一路”战略构想,旨在建立发源于我国,贯通中亚、东南亚、南亚、西亚乃至欧洲部分区域,东牵亚太经济圈,西系欧洲经济圈。为响应该战略,2014年我国投入运营的中星-11卫星的海洋波束正式为“海上丝绸之路经济带”服务,旨在为我国船舶及海上设施提供卫星通信服务,建立海上信息高速公路,为涉海行业提供信息化服务,我国大部分远洋船舶均可享受到通信卫星系统带来的福利。另外,我国即将开始研制的新一代大容量通信卫星—东方红-5首发星的应用也将在我国“一带一路”战略中有所作为,这些都为宽带WIFI卫星通信系统应用并服务于“一带一路”海上信息保障提供了条件。该领域市场主要是大中型渔政、海监、渔船和远洋运输船舶。目前,这类船舶所使用的通信设备主要有短波、超短波、“北斗”、海事以及甚小口径终端(VSAT)等,开展的业务主要包括话音通信、“北斗”定位和短信,以及窄带数据传输等传统业务。随着国家“海上丝绸之路”战略逐步推进,互联互通需求迫切,海上电子商务、移动互联网、船舶物联网信息回传等应用将越来越普及,必将促使各类航运船舶安装卫星WIFI系统。应用海上卫星宽带WIFI系统,可以方便在船上开展远程监控、视频会议、远程维修、远程医疗等工作,同时还可以使用IP电话、接入互联网,船员可免费与家人、朋友通电话并在网上冲浪;安装在船舶上的主机监控系统,可以实时获取船舶数据,通过卫星传输,坐在陆地办公室的人员可直接获取主机数据、油耗数据、设备健康信息等,经数据分析得出可靠的船舶运营决策,提高运营效率和效益;海上随时可能出现各类事故,系统可将船上的实时画面传输至陆地,第一时间形成海路一体联动机制,妥善处理各类突发事件;长时间从事远海枯燥乏味的工作,使员工工作激情下降,通过卫星WIFI接入互联网可使所有船员享受网上冲浪,提高工作效率。民航应用领域我国幅员辽阔,不同地区的经济社会发展程度不同,使用民航需求的地区也存在明显差异,航空运输是满足人们快速旅行和高速物流的需求。现有高频和甚高频通信系统在民用航空导航、交通空管、飞行运控等航空飞行运管信息传输方面远远不能满足需求。另外,随着移动互联网和个人智能通信的广泛普及使用,客舱宽带通信也是潜在的应用领域。而卫星通信与WIFI等其他技术和系统结合,可以为航空公司提供非常丰富的航空信息服务。2015年,我国民航客运量4.5亿人次,预计2020年达到7亿人次。据民航局统计结果表明,民航客运乘客包括商务、旅游和探亲等类型,其中,中高端商务人士占到50%以上,这些乘客对于旅途中互联网接入业务具有强烈需求。卫星WIFI宽带通信的速率可达数十兆比特每秒,能为航空运管提供话音和宽带数据通信业务,也可为客舱旅客提供互联网和实时电视等服务。2012年7月,国务院了《国务院关于促进民航业发展的若干意见》;2013年5月,工业和信息化部了《国家民用航空工业中长期发展规划(2013-2020)》,民航局了《航空公司运行控制卫星通信实施方案》,这些政策规划的实施都将加快推动卫星通信在航空领域的应用。对于通用航空市场,据民航局预测,预计未来5~10年,我国需要各类通用航空飞机10000~12000架,通用航空飞机数量的年均增长率将达到30%,通用航空将带动万亿市场规模。随着我国经济飞速发展,公务飞行、商用飞行、空中游览、私人飞机等正受到越来越多人的青睐。卫星WIFI宽带系统在通用航空领域也将迎来发展机遇。 4结论 卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、不受环境影响等优势,已经成为地面通信网络的延伸和补充,尤其是应急通信场合和地面网络不易覆盖的区域,卫星通信成为了唯一有效通信手段。相比传统的甚小孔径终端卫星通信,卫星WIFI可以有效降低用户成本和系统维护成本,提升卫星带宽利用率,将成为卫星通信应用市场的新动力。随着Ka频段大容量宽带卫星的发展应用,卫星转发器资费将不断下降,基于卫星WIFI的宽带接入应用将会迎来更广阔的应用前景。 作者:吕强 周志成 李峰 曹桂兴 张杨 单位:中国空间技术研究院通信卫星事业部 卫星通信论文:非线性抗干扰技术在卫星通信的应用 随着我国通信事业的不断发展,新型通信领域技术发展成为了我国通信技术研究的主要内容。在当前的通信技术研究中,卫星通信及相关技术的研究成为了技术研究的主要内容。但在卫星通信实际的应用中发现,受到地面信号以及卫星信号的交叉影响,卫星通信信号受到的干扰问题,其数量与类型变得极为复杂。在这种情况下,如何更好地利用卡干扰技术,提高卫星通信信号的安全稳定就成为了技术研究的主要内容。在研究中发现,非线性抗干扰技术的应用在卫星通信技术应用中发挥着重要作用。这一抗干扰技术的应用对于卫星通信的整体发展提供了有效的支持。因此,结合非线性抗干扰技术的主要技术特点与优势,开展了技术应用研究,为卫星通信应用质量的研究提供有力帮助。 1非线性抗干扰技术分析 在实际的非线性抗干扰技术研究中,首先研究了非线性抗干扰技术的主要概念与技术特点。这一研究包括了以下内容。 1.1非线性抗干扰技术概念分析 在卫星通信抗干扰实际过程中,非线性技术的应用是一项新兴的抗干扰技术。在实际的通信应用这一技术主要是利用非线性函数原理,对接收到的卫星通信信号开展分析、处理,在信息数据中提取出有效的通信信号以及干扰信号数据特征,并将其加入到抗干扰数据分析中,为卫星信号接收抗干扰提供数据参考支持,实现抗干扰工作的完成。 1.2非线性抗干扰技术主要特点分析 在实践的技术应用中,将非线性技术与线性信号处理技术进行了技术比较研究。在研究中发现,非线性技术在实际应用中具有以下特点。 1.2.1非线性技术应用更广泛 随着电子类产品与各种新型通信技术发展,在实践研究中发现,卫星通信信号的干扰性信号正在不断地增加与变化中。对于这种复杂性情况的出现,非线性技术在应用中比线性技术处理的信号类型更加广泛的特点。特别是对于非平稳信号等特殊的信号类型,非线性技术都可以进行有效处理。这就使得其在实践应用中,对于复杂的干扰信号处理,更加具有优势性也更加实用。 1.2.2非线性技术在信号宽带处理中更有优势 在实践中发现,非线性技术在实践中可以处理的信号带宽更宽。这就使得这一技术在抗干扰实际过程中,可以建立其更多的干扰信号模型,保证抗干扰工作的效率与质量。特别是随着卫星通信间内部信号干扰情况的增加,非线性技术的应用为特殊性干扰信号模型的建立提供了保障。 1.2.3具有线性技术的共同优势 在实际应用中发现,非线性技术不仅具有其特有的优势,还包括线性技术的技术优势。尤其是在信号数据筛选与分析过程中,2种技术的优势都得到了体现与保证,这就使其更加具有实用性的特点。 1.3当前非线性技术在卫星通信中的应用探析 正是因为非线性技术在信号抗干扰因应用中据有以上的特点,所以在实际的应用中,特别是卫星通信抗干扰应用中这一技术已经成为了较为常用的技术内容。尤其是随着卫星通信信号干扰类型以及干扰信号带宽的增加,通信干扰信号模型的复杂性也在不断地增加。在这种情况下,必须针对这些实际技术问题,开展的卫星通信非线性抗干扰技术实践研究就既可以提高卫星通信的整体质量与效率;同时,为通信技术整体发展提供了支持,时实用的技术研究工作。 2当前非线性技术发展探析 在非线性技术实践应用研究中,对其技术应用与发展进行了实践性研究工作。在研究过程中发现,在当前卫星通信抗干扰实践中,其主要的实践技术包括了以下3类。 2.1高阶谱分析技术在实践中的应用 在卫星通信非线性抗干扰技术的应用中,高阶谱分析技术的应用具有十分重要的实用性。在实际应用中这一技术主要用于处理和分析非线性、非高斯信号的过程。在抗干扰过程中,这一技术主要具有以下的特点。首先,可以在抗干扰过程中,高阶谱技术能够有效的抑制高斯噪声,起到特殊的抗干扰作用。其次,在技术应用中,这一技术具有高分辨率的特点;同时,可以获取到信号数据的相位信息、能量、相关非线性参数等各类实用性数据,为抗干扰提供数据支持。最后,在抗干扰过程中,这一技术可以很好按照相关处理要求,其他抗干扰技术开展结合式的工作,同时提取出通信信号中更为复杂的特点信息。正因为这一技术具有以上的特点,使其在有更高的应用发展潜力。 2.2自适应滤波与均衡技术在抗干扰数据分析中的应用 在卫星通信抗干扰技术应用中,以非线性函数为技术支持,发展出的对接收信号变换技术,对于抗干扰技术发展具有极大的实际意义。在这类技术的发展中,自适应滤波与均衡技术使其最为重要的技术代表。在实际的应用中,这项技术的主要应用如下。技术人员对通信信号进行变换处理,继而在通信信号中筛选出一定数量的正常信号或干扰信号数据。在这一过程中,筛选出的信号数据更加的精准与细化,提高数据信息自身的自适应滤波以及均衡性能,使信号抗干扰恢复工作效率与质量得到更好的提升。 2.3非线性优化算法对卫星通信抗干扰的作用 在卫星信号抗干扰技术应用过程中,非线性信号处理技术具有较为明显的优势性作用。但是在技术实践中发现,在信号数据的计算过程中,大部分技术过程中依然采用的是解析近似或者数值计算的方法完成。使用这些计算处理方式完成的非线性计算,很容易在计算过程中出现局部极值以及巨大的计算量的问题,继而造成数据计算错误或难以进行的情况出现。正因如此,在非线性数据处理研究中,如何更好的结合非线性数学计算方法,对抗干扰数据计算进行优化处理,就成为了当前技术研究的主要内容。在实际研究中技术研究者发现,在数学领域非线性计算方法主要包括了蒙特卡洛抽样、贡献因子等内容。在实际的非线性计算方法优化中,这些计算方法的使用很好的降低了非线性技术应用的复杂度;同时,为这一技术的发展提供了技术性的支持。 3国内外技术实践应用现状分析 在卫星通信过程非线性抗干扰技术应用实践研究中,分别针对国内外技术应用实践进行了调研工作。首先在国际技术实践应用中,卫星通信信号非线性抗干扰技术应用较早。如在美国戈达德航天中心的研究中,很早就针对非线性和非平稳信号的抗干扰问题进行了专项的设计研究工作,并以此为目的提出了HHT变换技术研究理论。随着美国等国家在航天、卫星通信等技术的不断发展,以及其对通行安全要求的增加,非线性抗干扰技术已经得到了极大的发展,甚至部分技术成果已经投入民用领域。在我国的技术研究中,虽然非线性抗干扰技术起步较晚,但是在实际应用领域已经得到了实践研究成果。如在北斗导航系统的卫星通信中,上非线性抗干扰技术就得到了良好的实践应用。这种应用的出现,表明了我国卫星通信中非线性抗干扰技术已经实现了从研究到实践应用的过程。 4结语 在卫星通信技术研究中,通信信号抗干扰技术研究占据着重要位置。在技术实践过程中,非线性抗干扰技术的实际应用发挥着重要作用。特别是针对当前卫星通信信号传输中遇到的干扰信号复杂、带宽较宽、干扰性大等问题,非线性抗干扰技术的应用具有极大技术优势,是卫星通信技术研究的主要内容。 作者:程超 单位:南京盛汇人力资源有限公司 卫星通信论文:自适应跳频在卫星通信抗干扰的应用 1多频时分多址技术 在卫星通信系统中,多频时分多址的帧结构中,会存在很多载波信道,这些载波会根据一定的规律被分成若干个时间帧,而每个时间帧还会被划分成一些时隙来实现卫星的正常通信。在这个过程中,每个载波进行通信的速率是各不相同的,通过这样的设计,能够让用户与业务在接入的过程中更加灵活,满足当前的实际需求,也在很大程度上提升了卫星信道的利用率。多频时分多址技术的另一个特点,是具备一个非常标准的时间基准,该指标在全网范围内都是统一的[1]。卫星在进行通信过程中,不可避免地会涉及到一系列的控制,如功率、频率以及定时等,这时,网内终端便会根据需求进行时隙跳变,从与之相对应的载波上实现突发通信的接收,而其他时间则固守“岗位”。因此,根据上述特点,多频时分多址技术能够很容易地与跳频技术相结合,从而实现卫星通信的抗干扰目的。 2自适应跳频技术 在现阶段的卫星通信系统中,比较常见的抗干扰方法主要是链路干扰,具体分为上行与下行2种;而以信号特点为基础则可以分为宽带、部分频带、多频连续波以及频率跟踪4种[2]。对以上干扰来说,自适应跳频技术都有比较良好的控制效果,能够有效地对干扰信号进行抑制与削弱。相比于常规跳频,自适应跳频增加了干扰检测装置,安装在系统的接收端,能够实现对信道质量的实时准确的评估,还可以通过自适应的方式,来实现干扰躲避。将自适应跳频技术应用到多频时分多址卫星通信系统中的过程中,一般要通过相应的检测技术,对信道的上行与下行链路进行质量评估,从而实现对干扰的有效识别,与此同时,自动选取最佳的躲避技术来降低干扰[3]。从多频时分多址的技术特点出发,可以通过定时基准来实现相应跳频图案的生成,并以此为基础,运用与之相对应的干扰检测技术,以实现对干扰频点的有效躲避。在进行跳频通信时,多频时分多址系统中所拥有的空间时隙会根据一定规律对空间站进行哑数据突发的实时发送,从而对系统中的帧结构与关键帧实现更有效的保护。 3卫星通信过程中干扰检测 想要实现自适应跳频,首先需要运用相应技术,对受干扰信道中干扰因素进行准确实时的估计,当前运用比较普遍的估计方法主要有FFT功率检测、信噪比判别以及误码特性等3种[4]。自适应跳频在通信过程中,其所运用的接收机可以对有效的频点利用以及定时等信息进行精确提取,因此,运用估计速度较快、估计结果较准确的FFT功率检测更合适。在特殊情况下,也可以运用另外2种方法对其进行辅助检测,以实现对不可用频点的有效识别。以自适应跳频卫星通信的主要特点为基础,在进行跳频通信时,干扰检测设备会对频带范围内所接收到的所有信噪比与功率进行分析与估计,进而得出与系统内各个频点相适应的干扰检测门限。设备在对数据进行接收的过程中,还会通过FFT对跳频带宽中不符合信号频点的所有功率进行快速准确的分析,从而实现对受干扰频点的确定。如果跳频的带宽相对较宽,或相应接收机没有足够的信息处理能力,也可以运用另一种方法进行受干扰频点的确定,即逐频带分析方法。需要注意的是,多频时分多址自适应跳频卫星通信系统在运行过程中,一般其解调器的配置不止一个,其原因在于这种配置方法可以实现大站与小站之间的有效组网,还能够在其接收能力内进行有效扩展[5]。在这个过程中,还能够实现对多载波中绝大多数突发数据的解调,利用自适应跳频技术进行通信时,能够通过多解调器系统中的其他解调器来实现对干扰的检测。 4自适应跳频对干扰的躲避 4.1自适应跳频干扰躲避方式 在自适应跳频中,想要实现干扰的自适应躲避,需要通过2种方式:(1)集中控制。这种控制方式主要指的是在干扰检测站中,装置干扰检测的相关设备,以此实时检测对应信道的状态,还可以将被干扰的频点下发,下发过程一般在控制或广播突发中[6]。如果入网终端对干扰频点的相关信息完成了接收,那么便可以在跳频频率中,对被干扰频点进行同步屏蔽,通过这种方式,能够在很大程度上提升干扰躲避效果。这种方式的特点在于,在干扰躲避过程中,不需要业务站的参与也能够对受干扰频点实现准确检测,另外,整个系统只需要一台抗干扰检测设备,在很大程度上节省成本的同时,运用能力更强的设备。(2)分布控制。这种方式主要指的是根据业务站的数量,将干扰检测设备划分成若干份,并将其有序分配到相应的业务站中,在其下行链路上进行干扰频点的检测。通过这种方式,业务站在对突发进行接收的过程中,还能够对下一个突发进行检测,主要是检测其发送与接收频点上的干扰信号,并以此为依据,对干扰进行躲避。该方法的实时性相对较强,如果干扰信号发生变化,该方法能够快速做出相关反应。 4.22种躲避方式的不足 以上2种方式主要适用于卫星通信过程中上行链路存在干扰的情况,但针对下行链路干扰的效果欠佳。运用集中控制方式进行检测,不能囊括其他区域业务站中存在于下行链路的主要干扰频点,另外,如果主站中的下行链路受到干扰,其他业务站也不能实现对被干扰频点的使用。运用分布式控制方式进行检测,可能会导致双方在通信过程中,对干扰的检测结果出现偏差,从而造成系统在躲避干扰的过程中出现丢帧现象。 4.3解决方法 为了解决上述不足,可以以分布式干扰检测为依托,提出一种与自适应跳频多频时分多址相适应的技术,实现对干扰的有效检测与躲避。在干扰技术中,对于网内的业务站,主要运用的是干扰检测设备与非主调节器进行相关检测,对其信道受干扰情况进行有效分析[7]。其可以在保留分布控制方式优势的同时,将准确的检测结果运用申请突发的方式,向主站进行发送,在主站收到突发以后,会运用与之相适应的方法对上行与下行干扰进行识别。如果识别出来的是上行干扰,则将被干扰频点进行下发处理,前提是要将其放在控制突发中,与此同时,整个网络终端都会在同一时间对被干扰频点进行评比;如果识别出来的是下行干扰,系统会对每一个相关站中受到干扰的频点进行记录,在进行信道资源分配的过程中,对每时隙的频点进行准确计算,之后以目的站中显示出来的被干扰频点进行时隙的调整与分配,从而实现对干扰的躲避。通过这种方式进行调整以后,能够对全网中的干扰进行全面系统的检测,并掌握干扰的分布状态,不仅具有较强的实时性,而且不会对其他区域中的业务站产生负面影响。 5结语 综上所述,本文以多频时分多址系统为基础,提出了具有更强抗干扰能力的自适应跳频技术。该技术以分布式干扰检测为依托,可以对整个网络中的干扰分布状态进行有效的综合分析,与此同时,还可以对卫星信道中上行与下行链路的相关干扰进行高质量躲避,并提升其频谱的干扰利用率,在很大程度上降低干扰对通信系统的负面影响,是当前非常好的一种卫星通信抗干扰技术。 作者:孟祥辉 单位:国家新闻出版广电总局无线局五四二台
设计论文范文:浅论电子政务公告系统的设计 电子政务的概念发源于美国,由英文E-government翻译而来,现为世界各国所采取。通俗地说,就是应用信息技术,尤其是网络技术进行政务管理。它能够使政务工作更有效、更精简、更公然、更透明,为使用者提供更好的服务,更利便的操作。 本次我做的电子政务公告系统是电子政务中的1个分支模块,针对于政务管理而开发的网上利用软件,该系统战胜了C/S结构的不足,采取了基于B/S结构的散布式Web利用程序结构。从实际利用问题的需要动身,该系统的设计环境采取了国内流行的MVC软件架构模式,网络开发平台J二EE的SSH框架、DB二数据库系统以及Java语言实现该系统。 通过该系统任何人均可以在网页上能了解到某个公司已经公然的不同栏目(如新闻, 通知等)的内容,和公司内部员工了解自己公司的1个新闻动态,和通知等。各部门可以发表栏目内容(如新闻,通知等),有关负责人对于需要的内容进行审批。需要注意的是,有的栏目(如新闻)必需经由审批才能,有的栏目(如通知)则不需要审批就能。该系统共设有4种权限:普通用户、管理员、内容管理、内容审核,系统管理人员要对于用户及其权限进行管理。内容管理可以新闻、通知,内容审核则负责评审提交的新闻,普通用户可以阅读新闻、通知。 电子政务系统也是将来的1种发展方向,公司可以将自己的东西及时到网上,可让公司员工更利便的了解1个政策,和看到公司的通知等、固然这些都仅仅是电子政务的1个小的方面,要想真正做到政务管理,还有良多技术、需求要斟酌。 设计论文范文:浅谈住宅楼室内燃气管道暗埋的设计与施工 摘 要:住宅室内燃气管暗埋是现代住房发展的必然趋势。由于国家颁布的《城镇燃气设计规范》对住宅室内燃气管道暗埋没有明确规定。故至今在室内燃气管道设计仍以明敷为主。笔者从事燃气设计工作多年,对燃气管道暗埋的设计和施工方面总结出几点心得,供大家参考。 随着生活水平的不断提高,人们对住宅室内装修的要求越来越高,而室内燃气管道的敷设方式直接影响到住宅室内的装饰效果。对住户来说,墙面光洁、平整是装修最起码的要求。现住宅室内强、弱电管线以及给排水管等已从原来的明敷逐步藏入隔墙及梁柱内进行暗设。但一直以来,室内燃气管道仍采用明敷方式,大大影响了装饰效果,给装修带来困难,被住户视为眼中钉。燃气管道暗埋成为燃气工程设计、施工发展的必然趋势;而1993年国家颁布的《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)对住宅室内燃气管道睛埋敷设没有明确规定。鉴于这种情况,我们在设计室内燃气管道时,根据用户的要求,将多栋住宅楼的室内燃气管设计为暗埋式;从投入使用情况看,效果良好,现对设计和施工服务方面谈点滴体会供参考。燃气管道暗埋虽有不影响建筑美观的优点,但其造价较高,泄漏后不易发现,易发生事故,且故障处理较困难,如何克服这些缺点,正是本文要探讨的问题。 1 如何处理防泄漏问题 (1)由于镀锌管一般采用螺纹连接,接头处容易发生泄漏;因此,我们在管材上选择了10号或20号无缝钢管;接头采有焊接连接。 (2)管道设计走向尽量选择梁底或墙角;并在墙面、楼板埋管位置尽量标明管线走向;以方便维修及防止住户钻孔凿穿管道发生危险。 (3)管道隐蔽前应做强度及气密性试验,检验合格后方可封管,其试验压力应为0.4MPa。 2 如何处理好防腐问题 燃气管道暗埋后,由于受墙面(或混凝土体)内碱性液和水气的作用,管道易被腐蚀;所以必须做好防腐措施,以延长管道的使用寿命。具体措施是: (1)采用聚乙烯防腐胶带或热收缩胶带作外防腐层,使燃气管道与外界隔绝。 (2)燃气管道周围不得存在有尖利锋日物体、碎片、垃圾或存积水气;防止防腐层被戏伤或破坏及水气的侵入。 (3)应确保燃气管道被混凝土或墙面批当完全包围,覆盖燃气管道的混凝土或墙面批当的厚度不得小于2cm。 (4)混凝土楼板内的燃气管道引出处应设套管。套管伸出地面5—10cm。套管两端应采用柔性防水材料密封。 3 如何解决好施工问题 燃气管道暗埋应在住宅楼主体施工时配合土建工程施工;在早期预埋好管线,防止后期凿楼板、梁、柱及墙面破坏主体结构,增加造价。此外,还应注意以下问题: (1)管端螺纹应在预埋前加工,并用堵头封日,以免杂物进入管内。 (2)燃气管道不得与其它金属结构(如钢筋)或中性导电体接触。避免燃气管带电的可能性。 4 体会 燃气管道的设计与施工是造福千家万户的事业,在有可能的条件下,应使设计更合理、周到,尽量使各家各户都满意。燃气管道晴埋能使家居环境更整洁、更实用,符合社会发展的趋势,就得到广泛的尝试、推广。同时,热切希望国家有关部门加快室内燃气管道暗埋的规范编写工作,使设计者做到有法可依。 设计论文范文:砖混住宅结构裂缝处理以及加固设计 1.国内建筑结构加固技术的研究现状及发展趋势 近年来出现的一些新加固技术,如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等,这些技术从一开始引进和出现在国内,就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析,国家也颁布了一些新加固技术规范,在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来,随着新加固技术的逐步成熟,一定会在工程中得到广泛应用。 1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势 我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚,发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用,并被定为国家“九五”重点科技攻关项目.随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固,并取得了较好的效果。 1.2纤维复合材料嵌入式加固技术 纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中,并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用,国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究,但尚未应用于工程实践。 2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因 2.1干缩裂缝:多发生在墙面抹灰层内,一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝,这种裂缝开始随时问而发展,以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝,此类裂缝宽度较小。产生的原因有:①抹灰用砂过细或含泥量较大;②水泥安定性不好;③砂浆过稀,抹灰不实;④抹灰层失水过快,养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。 2.2砖墙温度裂缝:一般有如下规律:① 顶层重,下层轻;两端重,中间轻;向阳重,背阳轻;且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有:① 屋面保温层,隔热保温性能差;② 砖墙砂浆标号较低,砌筑质量较差;③结构构造上处理不当,如采用半圈梁 。 2.3地基下沉裂缝:一般共同规律是:下层多,上层少;纵墙多,横墙少;外墙多,内墙少;斜向多,竖向少。产生的原因有:①地基不均匀下沉;②房屋过长未留缝,沉降不一;③平面复杂,转角较多;④ 高低层相差较大,未留沉降缝;⑤荷载与分布不均匀;⑥ 使用不当,地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区);⑦ 地基施工质量。 3.砌体裂缝的类型和防治方法 砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端,一般长度在1开间~2开间范围内,外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端,斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜,裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮~3皮砖的灰缝位置,一般沿外墙顶部连续分布,两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处,成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处,裂缝上宽下窄。 根据裂缝产生的原因,要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治,尽可能在夏季或温暖季节,浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层,并达到规定的厚度:这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差,避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝,提高结构刚度和施工质量,都能减少裂缝的发生。当然,处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。 4.常用建筑补强加固方法 4.1 加大截面加固法 加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料,通过增大截面的面积,提高构件的承载能力和刚度,达到对原构件进行加固的目的。 4.2 外包钢加固法 外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载能力和刚度,达到加固的目的。 4.3 外加预应力加固法 外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。 4.4 改变受力体系加固法 粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。 4.5 粘钢加固法 粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。 4.6粘贴纤维复合材料法 粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。 5.结论 裂缝对结构有较大的危害。论文参考。主要表现在如下几方面:1)冰冻的影响。混凝土有了裂缝,水可渗入,当气温降到2℃以下时,水分就会结成冰,结成冰的水分膨胀,会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次,这种散裂现象就会发生一次,这样裂缝符逐渐加宽:2)钢筋锈蚀 由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的碱度降低,丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时,若钢筋上有水溶液、氧和电位差,就会发生电化学腐蚀,使受力钢筋截面积不断削弱。另外,锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍~3倍,这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,致使混凝土裂缝继续扩张。论文参考。影响钢筋和混凝土的粘结力 3)破坏结构整体性,降低结构刚度、结构承载力、耐久性,发生渗漏 4)加快混凝土碳化脱落,降低抗疲劳能力:5)影响美观效果。所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高,延长建筑物的使用寿命,对国民经济的发展有着积极的作用。 设计论文范文:农田水利工程中水闸设计的探索 【论文关键字】农田水利工程 水闸设计 特点 【论文摘要】农业发展是一个国家的重要基础,而水利工程的建设对农业发展会产生直接影响,所以我们必须掌握水利工程建设过程中的相关技术,比如说水闸的设计和施工技术。接下来,我们就来探索一下水闸设计的具体内容,以及水闸工作的特点,希望能为我国水利工程的建设提供一些具有可行性的建议。 我国是农业大国,农业在我国有悠久的发展史,在很早以前我国就开始修建水闸。新中国成立以后,我国更是在农业发展区大力的兴修水闸,特别是在黄河、长江、海河以及辽河流域。水闸在进行防洪、航运、灌溉和排涝工作上都起到了极大的作用,为社会和经济的发展做出了巨大的贡献。 我国平原面积广阔,这些地区地势比较平缓,农业发达,很容易出现洪涝灾害,为了克服洪涝灾害,满足灌溉和航运需要,我国大部分水利枢纽都需要修建水闸。另外在各种各样的渠道中,要想有效的控制河流的流量、水位,防止泥沙沉积在渠道中也要建设水闸。我们可以用水闸挡水,也可以利用水闸泄洪。通过控制闸门还可以调节水位。 一般来说我们都将水闸建立在软土地基上,但是它也可以修建在岩基或者是土基上。一般来说水闸既可以泄水又可以挡水,而造成水闸工作条件复杂的主要有两个原因,一是水头低而且变化大!,二是水闸的地基条件差。所以,水闸和其它用于挡水的建筑不同,它有许多自己的工作特点。 1、水闸的具体工作特点 1.1稳定问题 在正常使用水闸时,拦截上游的水位一般比较高,这样就导致水闸上游和下游之间产生很大的水位差,会出现水平压力过大的现象,从而使水闸向下游方向移动。要想稳定自身,水闸必须拥有一定的重量。另外,水闸在建成以后,如果还没有挡水或者是在正常使用的情况下遇到无水期,就会产生很大的垂直荷载,这样基底的实际压力就会大大超过地基能够承受的承载力,从而出现地基变形或者是出现闸基土被挤出的现象,这很容易造成水闸与地基出现滑动的危险。所以,在修建水闸时必须保证基础的面积,这样才能有效的降低基底的压应力。 1.2渗流问题 水闸在进行挡水时,就会造成上下游水位出现差值,在这种作用下,就会在水闸、闸基与两岸的连接处出现渗流的现象。如果出现渗流,就会在水闸的底部产生向上的扬压力,这就会缩小水闸的重力作用,从而使水闸的抗滑稳定性大大降低。如果两岸和闸基都是采用土基,再出现渗流时也会带走一些细颗粒,这就会在闸后出现翻砂鼓水的现象。如果严重的话还会掏空两岸和闸基。另外,如果出现侧向渗透,会产生水平的压力,对两岸的连接建筑物都会有很大影响,使其稳定性大大下降。还有可能导致岸坡上出现渗透现象,从而加大闸底的渗透压力。如果渗流水量过大,还会对水闸的挡水功能产生影响,妨碍蓄水。 1.3冲刷问题 在开闸泄水时,如果水闸下游水位很浅或者是没有水,在水位差的作用下,就会加大水流的流速,这种巨大的能量会对下游有严重的冲刷。一旦冲刷的范围过大,就会掏空闸基,造成水闸失事。另外,一般在水闸的两岸都是软弱的岩层或者是土层,如果修建水闸时开设过多的闸孔,一旦开启某一个闸孔就会形成折冲水流,这就会严重冲刷下游河岸,对水闸的安全和稳定性都会产生影响。 1.4沉陷问题 软土具有很大的压缩性,如果将水闸建设在软土地基上,就会在水闸自身以及外部的荷载作用下出现沉陷现象。特别是在底板传到地基上的荷载分布不均匀时,或者是分布在地基土层的荷载不均匀时,更容易出现沉陷现象。这种地基沉陷还会导致水闸出现下沉,或者是闸室倾斜。如果严重有可能造成水闸断裂,这对水闸的正常运行会产生很大影响。 2、水闸的具体分类 2.1进水闸 通过在河道、水库、渠道或者是湖泊上修建水闸,就可以进行农业灌溉、水利发电或者是其他水利事业,而控制入渠流量的水闸就是进水闸。一般进水闸都修建在渠道的渠首位置,所以这种水闸又被叫做渠首闸。 2.2节制闸 一般来说用于调节流量和水位的水闸被称为节制闸。它主要是用于在枯水期截断河流,从而使水位升高,这样就可以在上游进行航运或者是满足进水闸取水的需要。而在洪水期,节制闸可以有效的控制下游的泄流量。由于这种水闸主要是为了拦截河流建造的,所以又叫做拦河闸。 2.3排水闸 一般在江河的沿岸都会修建排水闸。当出现外河水位上涨的现象时,就关闭闸门,这样就不会出现江河洪水倒灌的现象。如果河水水位推落时就打开闸门,这样就可以将渍水排出。这种闸门的闸身较高,但是底板高程比较低,而且要受到双向水头的作用,这是因为排水闸既要负责排除洼地的积水,又要负责挡住外河水位。 2.4挡潮闸 沿海地区遭受潮水的影响,为了防止海水倒灌入河,需修建挡潮闸。挡潮闸还可用来抬高内河水位,达到蓄淡灌溉的目的;内河两岸受涝时,可利用挡潮闸在退潮时排涝;建有通航孔的挡潮闸,可在平潮时期开闸通航。因此,挡潮闸的作用是挡潮、蓄淡、泄洪、排涝,其特点亦是受有双向水头作用。 2.5分洪闸 在江河适当地段的一侧修建分洪闸,当较大洪水来临时开闸分泄一部分下游河道容纳不下的洪水,进入闸后的洼地、湖泊等蓄洪区、滞洪区或下游不同的支流,以减小洪水对下游的威胁。这类水闸的特点是,泄水能力大,以利及时分洪。 3、水闸设计要点 3.1拦河闸基本型式和尺寸的确定 拦河闸承担的任务主要是拦断河流和壅高河中水位以保证引水的需要。需要壅高的水位,称为正常壅水位,亦称正常挡水位。对于灌溉取水工程,该水位是根据灌区规划对引水高程的要求确定的。洪水时期,拦河闸则开闸泄水。为了满足泄洪要求,拦河闸应具有足够的闸孔尺寸。泄洪时,闸前的洪水位往往要高于闸前的正常壅水位,故拦河闸的闸前最高水位取决于闸前洪水位的高低。为了满足引水要求而确定的闸前正常壅水位是拦河闸的正常挡水高程,而泄洪量的大小和闸前洪水位的高低,则直接影响拦河闸的高度、闸孔的型式和尺寸、闸的上游淹没损失以及对闸下游消能防冲的要求和工程量的大小等。 3.2进水闸基本型式和尺寸的确定 从天然河道取水,按取水方式一般可分为无坝取水和有坝(闸)取水两种方式。当天然河道水量丰富,水位也能满足引水要求时,可采取无坝取水方式,即直接在渠首修建进水闸引水;当天然河道水位不能满足引水要求或引水流最较大时,由于引水有困难,常需采取有坝取水方式,即除了在渠首修建进水闸引水外,还需在河道中修建拦河坝(闸 ),拦断河流,壅高水位,迫水入渠,以满足进水闸引水要求。 进水闸是修建在渠首按需要引水的建筑物,当不需要引水时,则关闸挡水,以免河水进入渠道。显然,进水闸不但要有足够的闸孔尺寸,以满足引水要求;还要有一定的高度,以阻挡河中水流和洪水漫顶,否则就不能完成按需要引水的任务。 4、结语 设计水闸必须有正确的和足够的资料,以便作出符合实际的设计。在以往的水利建设中,有不少工程,由于资料搜集不完善或者不正确,致使有的工程重新设计,有的工程不得不临时停工,或给施工带来很大的困难,甚至于造成失事等等;这样的教训不少,应予以重视。 设计论文范文:对人大许可的制度设计与实践思考 【关键词】人大许可;制度设计;实践思考 在我国的人民代表大会制度法律体系下,各级人大代表的言论和人身自由受到法定前提的保护,非经法定程序的许可,相关国家机关不能随便限制人大代表的人身自由,这就是我们通常所说的对保障各级人大代表执行职务而设定的“人大许可制度”。这一制度设计溯源于宪法第七十四条的规定:“全国人民代表大会代表,非经全国人民代表大会会议主席团许可,在全国人民代表大会闭会期间非经全国人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者刑事审判”。之后制定的地方组织法、代表法也相应赋予了地方各级人大及其常委会的人大许可权,尤其是2012年10月新修正的代表法对这一制度的设计更具目的性、更加具体化。下面,笔者从理论与实践的角度,就人大许可的制度设计与实践运用谈一管之见。 人大许可的制度设定和不断完善。 我国的人大许可制度与人民代表大会政体制度的确立是一致的。1954年9月20日经一届全国人大一次会议通过的“五四宪法”第三十七条就明确规定:“全国人民代表大会代表,非经全国人民代表大会许可,在全国人民代表大会闭会期间非经全国人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者审判”。由于受“”影响,国家政体制度受到冲击和破坏,“七五宪法”删除了人大许可的这一制度规定,“七八宪法”也没能及时恢复。经历拨乱反正、正本清源,人民代表大会制度得到恢复和不断完善。1982年制定的现行“八二宪法”恢复了人大许可这一制度,之后的1979年7月1日经五届全国人大二次会议通过的地方组织法将这一许可制度扩大到县级以上,当时法律规定要报请本级人大常委会“批准”,到1986年地方组织法第二次修正时,才参照全国人大的做法,改为“许可”。1992年4月3日经七届全国人大五次会议通过的代表法,在宪法、地方组织法等相关法律规定的基础上,进一步扩大了人大许可的范围:一是除规定逮捕和刑事审判需要许可外,采取法律规定的其他限制人身自由的措施,也应当得到许可;二是对采取法律规定的限制乡镇一级人大代表人身自由的措施,执行机关应当立即报告人大。 2012年10月新修正的代表法关于人大许可的制度设计更具目的性、更加具体化。新增了“人民代表大会主席团或者常务委员会受理有关机关依照本条规定提请许可的申请,应当审查是否存在对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形,并据此作出决定。”(代表法第三十二条第三款之规定)的规定,限定了人大许可的审查范围和重点,进一步完善了人大许可制度设计的目的:“对代表执行的保障”。 透视代表法第三十二条之规定,人大许可制度设定的法定前提有: 一是许可层级的法定。县级以上各级人大代表,不包括乡镇一级人大代表。乡镇一级人大代表只要事后“立即报告”即可,代表法第三十二条第四款规定:“乡、民族乡、镇的人民代表大会代表,如果被逮捕、受刑事审判、或者被采取法律规定的其他限制人身自由的措施,执行机关应当立即报告乡、民族乡、镇的人民代表大会”。 二是许可主体的法定。在人代会期间由主席团许可,闭会期间由人大常委会许可。 三是许可情形的法定。代表法第三十二条第一款规定:“县级以上的各级人民代表大会代表,非经本级人民代表大会主席团许可,在本级人民代表大会闭会期间,非经本级人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者刑事审判”;第二款同时规定:“对县级以上的各级人民代表大会代表,如果采取法律规定的其他限制人身自由的措施,应当经该级人民代表大会主席团或者人民代表大会常务委员会许可”。依法可见,许可的法定情形是“逮捕或者刑事审判”以及“法律规定的其他限制人身自由的措施”。 四是许可程序的法定。透过代表法第三十二条的一些关键用词(如:“非经……许可”,“不受……”;“采取……措施”,“应当经……许可”)不难看出:如果有关机关要限制人大代表的人身自由,必须要先行得到人大许可,否则就程序违法;除非是现行犯罪,才能事后报告,因为代表法第三十二条第一款只特别规定:“如果因为是现行犯被拘留,执行拘留的机关应当立即向该级人民代表大会主席团或者人民代表大会常务委员会报告”。 五是许可决定的法定,亦称审查范围的法定。代表法新增的第三十二条第四款规定了许可审查的两种情形,即:“应当审查是否存在对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形”;根据是否存在的法定情形,“并据此作出决定”,存在的应依法不予许可,不存在的应依法予以许可。 人大许可的程序操作与实践思考。 透视代表法第三十二条之规定,人大许可的程序应遵循先申请后许可的法定原则。具体来说,可通过以下步骤实现: 第一步,提出申请。由有关机关向人大提出书面许可申请,这里的“有关机关”是指能够依法限制公民人身自由的公检法机关,不包括党的纪检监察机关;因此,实践中出现的对党员干部的“双规”、“双指”,应该不属于人大许可的法定情形。这里的“人大”,如果在人代会期间向大会主席团提出申请,如果是闭会期间向人大常委会提出申请。许可申请的标题可以概括为“关于许可对×××采取强制措施的申请报告”,也可以具体到采取某种限制人身自由的措施,如《关于许可对县人大代表×××依法刑拘的申请报告》。许可申请的主要内容应包括:对拟采取限制人身自由措施的人大代表涉嫌违法违规的事实根据,拟依法采取何种限制人身自由的措施及后续可能,拟批准采取强制措施机关的审核意见,同时还应附相关事实根据的复印件。许可申请人一般应是拟采取强制措施的同级有关机关,如同级政府的公安机关和法院、检察院;如果是隶属的上下级机关,可以安排或报告同级相应机关提出许可申请;如果是不隶属的异地申请,应商情隶属的相应有关机关协同提出申请报告。 第二步,受理审核。如果在人代会期间,许可申请报告应交人代会秘书处,秘书处接到许可申请报告后应及时向大会秘书长进行报告,并根据秘书长的意见将许可申请材料交由人大及其常委会的相关机构(如:内务 司法机构、代表资格审查机构)进行初步审核;相关机构初步审核后,应向秘书处提出初步审核意见(许可还是不许可)。如果是闭会期间,许可申请报告应交人大常委会办公室,办公室接到许可申请报告后应及时向人大常委会主要负责人进行报告,并根据领导意见将许可申请材料交由常委会相关机构进行初步审核,再由常委会主任会议进行初步审查。 第三步,审查决定。人代会主席团(或人大常委会)对秘书处(或主任会议)提出的许可审核审查初步意见进行审议审查,决定是否许可;并向提请许可申请的机关作出书面决定。 纵观人大许可的实践案例,走人大许可程序仍有不可忽视的一些问题: (一)未经许可限制人身自由的问题。媒体曾报道,2012年,河南省横川县人大代表李万均未经许可被商丘市警方网上通缉并于4月30日至5月3日被非法羁押在商城县看守所;后经横川县人大方面交涉,才被释放。虽然说,早在2000年最高人民检察院就下发了《关于严肃查处非法拘禁人大代表犯罪案件的紧急通知》,但仍有少数地方司法机关人员置人大许可制度于不顾,非法拘禁人大代表。为有效避免类似于李万均事件的发生,一方面司法机关在限制公民人身自由的实践中,要落实好公民身份询问查询程序,以确认相关当事人是否具有人大代表身份;另一方面有人大代表身份的当事人一旦被限制人身自由,要主动表明自己的人大代表身份,以避免“误会”。笔者认为,限制县级以上人大代表人身自由必须坚持事前许可的原则,未经人大许可有关机关绝对不允许限制县级以上人大代表的人身自由,否则就要依法从严按涉嫌非法拘禁罪查处相关责任人。 (二)许可申请被否决的问题。关于人大否决司法机关限制人大代表人身自由的许可申请,实践中也时有出现。就媒体报道的李万均事件,横川县人大常委会就票决否定了商丘市警方的关于中止或取消李万均人大代表资格的请求。媒体还报道,2012年8月29日,浙江省温州市十二届人大常委会第四次会议,因投票表决赞成票不足半数,否决了广西玉林市公安机关对该市人大代表叶际宣采取刑事拘留强制措施的许可请求;不过在9月28日,温州市再次召开十二届人大常委会第五次会议,决定许可对叶际宣依法采取刑事拘留强制措施。以上两起许可被否定的案例有两个共同点:一是异地申请,二是投票表决。关于异地申请许可被否决,难免不让人联想到有“地方保护主义”在作祟;关于采取投票表决的方式否决许可对人大代表限制人身自由的申请,有所不妥。异地申请许可限制人大代表人身自由,应商请人大代表所在地的相应司法机关提出,最大限度地争取当地相关机关认同和协助。人大许可决定不宜采取投票表决的方式,应依据法定情形予以审查许可,有“对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形”,要依法予以否决,否则就应该许可司法机关的申请。笔者认为,法律设定人大许可制度,赋予人大代表的人身特别保护权,其目的在于保障人大代表执行职务言论免责和人身自由;人大机关不能滥用许可否决权,更不能让“人大代表”这一头衔成为违法乱纪的“挡箭牌”。 (三)主任会议代为许可的问题。关于人大常委会主任会议是否能够直接许可限制人大代表的人身自由,过去有过争议,实践中也的确有些地方就是主任会议许可,报人大常委会备案。2010年代表法修正时,草案征求意见稿就有“在本级人民代表大会常务委员会闭会期间,在紧急情况下,可以由主任会议决定许可,报下一次人民代表大会常务委员会会议确认。”的条款;但是代表法正式修正还是没有赋予主任会议许可权。笔者认为,新代表法第二次修正后,应该杜绝主任会议代行许可的现象出现,只要有司法机关的许可申请,必须经人代会主席团或人大常委会依法决定许可,主任会议不能越俎代庖。 (四)许可后代表职务的处置问题。实践中,一些地方人大在许可限制人大代表人身自由的同时,就决定其暂停执行代表职务。实际上,这一做法是有悖法律的。在许可限制人大代表人身自由的会议上,该代表的人身自由实际上还没有被限制,即使是要“被羁押”或“被判刑”符合代表法第四十八条规定情形的,也不宜在同一次会议上决定暂停其代表资格。笔者认为,在人大许可限制代表人身自由后,其代表职务的处置应顺其自然。代表涉嫌违法被许可限制人身自由后,如果“因刑事案件被羁押正在受侦查、起诉、审判的;”或“被依法判处管制、拘役或者有期徒刑而没有附加剥夺政治权利,正在服刑的。”符合暂停执行代表职务的情形,在下一次人大常委会上就应该依法暂停其执行代表职务;如果被判刑并“依照法律被剥夺政治权利的”,符合代表法第四十九条规定的代表资格终止,在下一次人大常委会上就应该依法终止其代表资格;代表因违法犯罪可以自行引咎辞职,也可以依法罢免,终止其代表资格。 (五)身兼多级人大代表如何许可的问题。2010年选举法第五次修正增加了“公民不得同时担任两个以上无隶属关系的行政区域的人民代表大会代表”(选举法第四十五条之规定),有效地防止了“梁广镇现象”的发生;但是,担任有隶属关系的多级人大代表的现象还是有的,也是合法的;那么,如何许可限制担任多级人大代表的人身自由呢?实践中,一些地方只报请最高一级的人大许可,如《锦州市人民代表大会常务委员会关于对市人大代表采取限制人身自由措施和实施刑事审判的许可办法》第二条第二款就规定“对担任两级以上人民代表大会的代表采取限制人身自由措施或者实施刑事审判,司法机关应当同时向相应的大会主席团或者人大常委会提请许可,由其中最高一级大会主席团或者人大常委会决定,并由其通报下级大会主席团或者人大常委会”。但是,这一规定没有法律依据,也不合法理。从法理上讲,上下级人大之间没有领导关系,有的只是一定的法律监督关系、业务指导关系和工作上的联系关系。只经最上一级的人大主席团或者人大常委会许可,实际上是剥夺了下级人大主席团或者人大常委会的许可权,不符合人民代表大会制度的设计。笔者认为,如果出现多级人大代表的许可,应依法多级分别进行许可;若出现许可不一致的,应以最高一级为准,因为上一级人大常委会依法有权“撤销下一级人民代表大会及其常务委员会的不适当的决议”(地方组织法第四十四条之规定)。 (六)对许可决定不服的问题。对人大许可决定不服,涉及两个方面:一是提请机关对人大的不许可决定不服,二是当事人大代表对人大的许可决定不服。如果是属于提请机关的申请报告不规范或材料不齐全等原因被否决的,应按要求补充材料再次提请许可;如果认为是被“莫须有”理由否决的,可以申请复议。申请复议的途径依法有三:申请人代会主席团或人大常委会再次复议许可;也可以申请该级人民代表大会审查复议,因为本级人大依法有权“改变或者撤销本级人民代表大会常务委员会的不适当的决议”(地方组织法第八条之规定);还可以通过上级相应机关申请上一级人大常委会审查复议,因为上一级人大常委会同样依法有权“撤销下一级人民代表大会及其常务委员会的不适当的决议”。如果当事人大代表对司法机关限制其人身自由不服的,可以依法行使公民的申诉权,向检察机关进行申诉,也可以向人大进行申诉;但是,这是涉嫌“罪 ”与“非罪”的实体申诉,而不是对人大许可程序的申诉。笔者认为,限制人大代表人身自由,司法机关不能对代表执行职务的言行进行追究,更不能打击报复代表执行职务的行为;人大行使许可权,应依据法定情形作出许可还是不许可的决定,不能“莫须有”地滥用否决权 设计论文范文:五觉设计原理的城市规划初探 1城市特色构成及评价 1.1东城新区城市特色概况 东城新区位于拉萨市东部,而拉萨本身就是一个特色资源富足区。自然生态方面,西藏有“世界屋脊”之称,野生动植物资源、水资源丰富,拉萨是世界上海拔最高的城市之一,光照充足,有“日光城”之称;历史人文方面,拉萨至今有1300多年历史,其建城制度和形制有着极高的学术价值和地方特色,拉萨拥有藏传佛教三大寺庙,是藏族朝敬的重要圣地,拉萨是国家级历史文化名城,有各级文物保护单位30处,其中有3处世界文化遗产。其次,拉萨在世界范围内具有极高的知名度和形象共识,“雪域高原、蓝天阳光、藏传佛教、低压缺氧、宁静虔诚”等是外来游客对西藏的典型评价,这为城市特色挖掘与总结奠定了良好的群众认知基础。 1.2城市特色采集及评价方法 城市特色采集按照“视、听、闻、味、触”五觉感知为线索,对拉萨市东城新区特色资源进行初级搜索整理。本次规划设置了评价项目和评价因子两个档次对旅游资源进行评估,评价项目包括资源要素价值(85分)、资源影响力(15分)两项,其中资源要素价值包含观赏游憩使用价值(25分)、历史文化科学艺术价值(25分)、珍稀奇特程度(25分)、规模丰度与几率(10分)4个评价因子;资源影响力包含知名度与影响力(10分)、适游期或适用范围(5分)2个评价因子。根据各类资源的价值、利用及影响力情况赋予不同分值,最终按照总分予以分档,形成一级(60~100分)、二级(30~59分)、三级(0~29分)三个档次,如表1所示。对城市特色资源的评价分类结果反映出了以下问题:(1)一级特色资源集中在自然资源和无形人文资源,即非物质文化资源,这说明东城新区的资源基底优良,有较多题材可以用来塑造城区特色。(2)三级特色资源集中在有形人文资源,即城市建成环境。通过实地踏勘发现,东城新区空间布局沿用了现代城市逻辑,因此其城市结构、城市肌理、道路系统、新建居住区模式以及各类建筑布局都与其他现代城市差异不大,仅仅在建筑立面装饰部分传达了藏式信息。在全国宏观层面比较,其特色较弱;在拉萨中观层面比较,与主城区传统风格有所差异,但其所表达的现代风格质量不高,与东城新区形象目标定位还有较大差距。(3)从五觉感知的角度来看,无论是外来游客还是本地居民对一处环境产生好感往往来自于多感官满足,比如每年4月日本富士山的樱花游,同时感受了雪山美景、樱花香味、乍暖还寒和拂面春风,所有感觉叠加形成的最佳体验吸引了大量人群。而目前东城新区特色资源的感觉类型过于单一,复合性较差,比如拉萨河、拉萨河湿地以及其他河网体系只能观赏,公共建筑包括二类特色资源中的西藏大学也只能停留在观赏层面,可以引发的感官刺激太少,则其发挥的作用就很有限,不具备长期吸引力。 2城市特色规划策略 2.1策略一:“五觉”设计策略——打造复合型感知体验 多感官复合体验,即打破单一的感知方式,根据体验对象特点进行策划,充分调动观赏者的感知器官,从而加深体验印象。在文化产业策划中,这是常用手段和发展趋势,比如音乐剧、演唱会、四维电影的流行,其舞台画面、完美音效以及观众的现场参与全面模拟了一个逼真的故事场景,使人印象深刻。在城市特色塑造中同样可以运用这种感知特点,根据特色资源特点,将视觉、触觉、味觉、听觉、嗅觉进行2~5种的叠合,产生多样的城市活动和场景效果,同时从需求角度推动了更多类型的城市空间产生(图2)。策划1:博物之城“博物之城”与“博物馆之城”一字之别,相差颇大,“博物”意指一种城市定位和功能系统,而“博物馆”仅仅是前者的一种表达方式。东城新区有许多可以展示的物质、非物质文化资源,每一种资源都蕴藏着一段历史、一个系统、一种流派,对这些资源的挖掘具有很好的传承、教育、科研、观赏作用,对其的展示根据资源特点的不同和所寄予的意义不同,可以呈现出丰富多样的形式,而这样一个“博物”系统的建成,不仅是对本土特色资源的梳理保护,对当地居民意识觉醒和自豪感的培养,也是一笔丰厚的旅游财富(图3)。结合东城新区城市特色资源,对其进行策划,如表2所示。 2.2策略二:图底关系设计策略——主题式城市场景设计 控制画面要素比例是摄影构图原则中的重要一条,因为它与要传达的信息和主题息息相关,摄影家瓦尔特?德?格鲁伊特曾说过“在大多数情况下,每幅照片中都有一个或一组形状或形式起主导作用,而照片中的色彩、体积、位置和其他形状等,都是为主导因素服务的”。如果把人对城市的移动体验裁剪为一帧一帧的画面,即可发现这条摄影构图原则对城市设计同样具有借鉴意义(图4,图5)。让人迷茫的画面多是主题不明确的画面,让人印象模糊的画面多是技巧滥用的画面。同样在城市设计领域,现代城市无特色往往来源于两个技术原因:一是元素过多,不知所云;二是技巧单一,四海皆同。因此,在东城新区的城市设计中通过主题确定、类型分区、方法设计三个步骤来实现特色塑造。策划2:天空之城高原城市的天空纯净、变幻多端,且在视觉上给人触手可及的感觉,所以有“天堂”之称,这是拉萨的无形魅力资源之一,因此在城市设计中以“天空”为主题背景。对于主题“天空”的表达,根据东城新区不同功能区和空间形式的要求,分为四种类型,具体分类和要求如表3所示。规划结合“天空之城”的设计主题,在东城新区形成“三双一区、五彩东城”的总体空间结构(图6)。具体空间策划则通过重点地段(包括商务中心、行政中心)的详细设计进行落实(图7,图8)。 2.3策略三:空间自组织设计策略——“上”“下”互动的特色塑造 城市系统运行包括自下而上的“自组织机制”和自上而下的“控制机制”两种动力。控制机制实现了对整体配合效率最优化的目标,然而对于社会系统这样一个复杂体系来说,其所表现出的稳定有序性是不可能依赖于一种高于一切的力量予以控制,其所表现出的丰富多样性更是基于正反馈的自发机制,即在某种约束条件和相互作用的影响下,大量随机过程最终形成了宏观结果的有序性和规律性。希利尔的空间句法理论及亚历山大的“模式语言为自组织规则”观点中均指出自组织结果背后经济、社会、宗教信仰等支撑因素发挥的重大作用。在传统城市中,自组织体现为无数建设个体的利益博弈、规则遵守及行为模仿。但在现代城市建设中,建设个 体被开发商取代,社会规则被经济利益主导,随之也就导致了形式和空间的疯狂复制,致使城市特色最终消失。因此,在充分发挥自组织多样性优势的同时,仍需要对建设规则进行全面的、有针对性的设计,实现“上”“下”互动的特色塑造。策划3:自在之城西藏传统的建筑与造城原则充分体现了自然与信仰发挥的重大作用,主要表现在以下几点:(1)自然崇拜——随山就势的造城规则。(2)信仰至上——同心圆式的空间模式。“转经”、“转山”、“转湖”,从藏族习俗中即可看出,其将崇拜之物置于圆心,所有膜拜行为和建造都呈同心圆式环绕进行,这与西方及汉族的轴线式空间模式有很大差别。(3)独特生境——围合式低层建筑院落。为抵御风雪、争取最大光照,藏式建筑多采用四面围合式院落或独栋建筑,同时因为高原地区低气压缺氧,建筑通常采用1~3层低层建筑(图9)。在《拉萨市城市总体规划》(2009-2020)的问卷调查中,针对问题“您期望的住房类型”一题,1201人选择低层独院住宅,占调查总数的60.1%。(4)生产特点——群体性室外休闲活动。藏族传统生产方式至今对其生活有较大影响,如游牧,藏族人钟爱郊外野餐与此有很大关系,在许多节庆活动中也都包含此项内容,因此在藏族生活方式中对城市绿地、郊野绿地的要求较高,这一点在《拉萨市城市总体规划(2009-2020)》所作的问卷调查结果中有所体现,40%(800份)的人认为绿地不够,占到了“影响居住环境主要原因”之首。针对以上自组织原则,规划设计从以下方面做出技术回应:(1)控制城区规模与范围,采用环城绿化带形式约束城市的生长,防止对山体、水系、农田空间的侵蚀,同时作为生态保育用地和安全防护用地。(2)通过全区及片区慢行环路设计、公共空间设计等方式体现这一传统特色,满足人行为模式要求。(3)在街区与建筑设计中,引入对传统空间和建筑形式的研究,并将其纳入现代城市的设计过程中,这种吸纳不仅包括表皮装饰,更重要的是其生态手法、空间模式以及在这种空间中形成的特色社会关系。(4)根据藏族人群日常与节庆习俗,适当增大绿地、广场比例,在绿地的类型、规模、形式、分布等方面与当地社会习俗相衔接。 3结语 在以人为本的视野下,我们必须强调,人才是城市的主角,城市应该是其安居乐业的家园,生活便利、就业及创业机会充分、生存安全、环境优美、生态良好应该是城市家园的理想品质。城市规划应该遵循人的物质、精神需求,为城市居民提供一种文化认同和空间归属。 设计论文范文:一个商业决策支持系统的设计与实现 内容摘要:本文介绍一个商流计划决策支持系统的设计思想和实现方法,并讨论开发基于知识的决策支持系统的策略。本文对决策支持系统中的问题处理系统和模型库的组织提出了新观点,给出PPS的功能结构和模型的三层表示法。把组件技术引入到系统设计与实现中来,用三层client/server结构来实现DSS。 关键词:决策支持系统 商流计划 问题处理系统 模型库 组件技术 决策支持系统(DSS)是一个日趋被人瞩目的计算机应用领域。目前DSS的研究正向群体决策支持系统(GDSS),智能决策支持系统(IDSS)方向发展。公认的DSS系统结构为四库一体,即模型库、算法库、知识库和数据库。在这一结构中模型及其管理是基础,也是系统成败的关键。本文介绍一个基于知识的四库一体的商流计划决策支持系统SLDSS的设计思想与实现方法。 系统设计思想和系统结构 商流计划是大型商业企业对本企业商品购进、销售、调配和存储各环节中各种经指标制定的目标规划,时间跨度一般为一年。商流计划应明确指出下一年度中各个季度,各个月份商品进、销、调、存中各个经营指标。商流计划的范围和内容不同的企业可能有不同的要求,但一般应包括进、销、调、存货物的数量和金额,毛利和利润额,各种费用额等。商流计划决策是典型的半结构决策问题,既需要对影响商流计划的诸因素进行定性分析又要对各因素的影响程度进行定量计算。为此,商流计划决策支持系统的主要目标是:如何对影响商流计划的各因素进行定性分析和定量计算,尽可能的帮助决策者把握市场变化的幅度,从而预测未来一年的销售总水平;根据预测结果对商品的购进、调配和存储以及企业各种经营指标提出多种商流计划的可行方案。 从实际使用的角度出发,系统应尽可能地准确模拟决策过程,所建立的模型也应尽可能是实际决策过程的描述,以期对决策者的支持更有效。另外,系统的设计应向DSS生成器的方向发展,应充分体现基于知识的特征。为此,系统的设计思想为:系统能获取、存储商业领域的经营决策经验(知识),并能准确地应用这些经验;系统使用方便,适应性强,便于修改、扩充;系统能帮助用户建立、集成、修改、查询以及正确使用各种模型;提供“友好”的用户界面;采用较先进的三层Client/Server系统结构,把组件技术引入到系统设计和实现中来。 为此,SLDSS的系统结构见图1: 在该系统结构中用户(客户端)发送请求,通过问题处理系统(中间层)对问题进行分解后,选择相应的决策模型(服务器端)对问题进行求解并返回结果,当然用户也可以直接访问各子系统。在这一结构中问题处理系统是关键,它协调各部件的运行。下面分别介绍系统结构中各部件的功能。 问题处理系统PPS PPS是用户与系统的接口,它起着衔接用户与系统环境的桥梁作用,系统通过PPS对决策问题进行分类并确定问题求解的策略。为此,PPS是反映系统功能的主要部件之一,也是整个系统的窗口。 PPS根据商流计划的一般要求把商品分成了12大类。SLDSS中的PPS根据商品的种类不同分别为用户提出制定商流计划指标决策的解决方案。SLDSS中PPS结构如图2: 识别器的任务是对用户提出的问题进行识别和判断,并引导其进入相应的处理入口。 推理机是PPS的关键部件,它根据模式知识,通过协调器调用系统环境来对用户提出的问题加以处理。其中模式知识是对具体决策模式的抽象化、规则化。模型知识的加工过程也是SLDSS的系统分析过程。协调器根据推理机的“智能”分析,完成系统调用,实现具体问题的构模任务。 系统状态参数是对决策过程的跟踪,从决策过程的非连续性出发,对系统的这种跟踪是必要的。 基于四库的系统环境 模型库管理子系统 模型及其管理是DSS的重要工作,本课题把组件技术引入到DSS模型的设计与实现中来,把DSS基模型定义为一个结构级组件,把DSS复合模型定义为由基模型经复合运算复合而成。定义如下: 定义1:我们把称为一个DSS模型模式。这里的S表示模型的属性集合,它包括模型的标示ID、模型的类型Type,以及反映模型功能和行为的变量;P可以包括对上述信息的操作和该模型向外界所提供的服务,P对S封闭;E表示模型所产生各类消息的事件集合;I为模型的多重接口,多重接口为模型的连接和了解一个模型的功能提供了一个窗口;O为模型中操作次序,它是反映模型中操作或子模型标示的一个构造数据类型,对基模型一般为空,对复合模型它反映了求解问题的步骤。 定义2:对任何DSS模型M(D(D为论域),DSS模型M为DSS模型模式的一个实例,DSS模型记为:M=;M=称为空模型,记为Mφ。 这里定义的DSS模型是一种结构级的组件。根据上述定义,我们可以定义模型的连接运算。 定义3:设M和N为两个DSS模型,如果修改模型M将影响模型N的运行或功能,则称模型N依赖模型M,记作:MN。如果模型N不依赖模型M,则记作:MN。如果模型N依赖模型M,而模型M又依赖模型N,则称模型M与模型N相互依赖,记为MN。 定理1:设A、B、C为三个DSS模型,如果AB,BC,则有AC。 定义4:设M1、M2、...、Mn和N为DSS模型,如果有M1N、M2N、...、MnN,则称N为由M1、M2、...、Mn组成的DSS复合模型。 DSS的基模型和复合模型是相对的,一个复合模型在构造更复杂的DSS决策过程模型时,又成为基模型。所以,在不造成混乱的情况下,可对两个概念不加区分。根据上述定义,我们可以使用组件开发工具实现DSS基模型,对DSS复合模型的设计与实现本课题采用下面策略。 构成DSS复合模型中所用的基模型M1、M2、...、Mn之间的关系有两种情形。其一是它们由纯粹基模型构造,并且它们之间不存在着依赖关系,即不存在基模型Mi、Mj使MiMj;其二是由基模型之间存在依赖关系,即存在基模型Mi、Mj使MiMj成立。对第一种情形我们可以通过组件容器把基模型组合成复合模型或通过编写程序的方法把基模型复合成复合模型,这里不再讨论。下面着重讨论第二种情形。两个基模型存在依赖关系意味着两个模型之间有消息的传递和方法的调用。我们可以采用在两个模型之间建立连接器的方法解决消息的传递和方法的调用,连接器与基模型的关系如图3。 这种DSS模型的调用关系与组件对象模型的调用关系有所不同。在组件对象模型的调用中,模型Mi 通常作为事件源,Mj做为事件的接受者,并在接到事件后执行相应的操作。而在DSS复合模型中Mj做为事件源,Mi作为事件的接受者,Mi在接到事件后执行相应的操 作或模型Mj回调Mi中的方法。 SLDSS的模型库管理子系统提供的功能包括自动建立模型、模型维护和模型的运算。 知识库管理子系统 SLDSS的知识库中存放了两类知识,事实类和规则类。对事实类的知识,如“今年银行利率增加”,表示为“ZJ(利率)”;再如,对于批处理的模型知识表示为GOTO(START,DLMXL);GOTO(DLMXL,JGSC),对规则型的知识以下列形式存放于规则库中,RULE(规则号,[条件1,条件2,条件N],结论)。例如,“如果工农业生产情况正常且银行利率不便且物价变化幅度不大,则用一元回归分析销售量,可表示为:RULE(22,[ZJ(“工农业”),BB(“利率”), BB(“物价”)] ,ZX(“一元回归”))。 SLDSS中的知识库由若干子库构成,不同的知识按其类别存放在不同的子库中,这样有利于知识的管理,同时也大大的提高了推理机的搜索速度。知识的推理采用正向推理和反向推理两种推理策略,对于专业领域知识的推理都采用正向推理,对系统知识的推理采用了反向推理策略,既方便又迅速。而对专业领域知识采用正向推理策略与实际情况较接近。 算法库、数据库的组织与管理 算法库的组织及管理SLDSS中算法库存放了一些与模型有关的算法,算法是模型的实现。这些算法以它们的计算机程序和有关算法使用的“智能”信息存放在算法库中,通过算法字典统一管理,算法库字典的结构为: 算法库字典是算法管理的主要依据,算法库的维护也就是其字典的维护,另外,算法库字典又是使用算法的事实性知识,系统推理机通过算法库字典的读取来完成算法的选择工作,算法库管理提供的功能有:算法建立;算法查询;算法修改;算法删除。 数据库的组织与管理SLDSS的数据有两种类型。其一是企业内部运行数据,这类数据可以采用关系模型加以描述并存储,这里不做讨论。其二是模型描述数据,这类数据描述了模型的属性、调用的条件、返回结果的要求和模型的功能(操作),它实际上是组件的接口。SLDSS中的模型采用三级结构表示法,这种表示法与人工智能中知识的框架——槽值表示法相对应。如线性规划模型,它的三级表示如下: 第一级结构:模型ID,模型名,模型用途,模型类型,算法名,同名序号,结果地址,二级结构ID;第二级结构:二级结构ID,变量数,方程数,同名序号,三级结构ID;第三级结构:三级结构ID,变量上限,变量下限,方程系数,方程系数2,方程系数3,方程系数n。 在上述三级表示中,第二级、第三级结构可以不同,这要根据具体模型而确定,但第一级结构对任何模型都是相同的,它是模型库的字典,是模型库管理的主要依据。 设计论文范文:利用磁场传感器KMZ52设计的电子指南针 摘要:介绍了目前用于定位系统中的电子指南针的工作原理,详细论述了磁场传感器芯片kmz52的工作原理,给出了用kmz52磁场传感器设计电子指南针的总体设计方案和电路,同时给出了设计中的一些特殊处理方法。 关键词:电子指南针;磁场传感器;kmz52 1 概述 指南针是一种重要的导航工具,可应用在多种场合中。电子指南针内部结构固定,没有移动部分,可以简单地和其它电子系统接口,因此可代替旧的磁指南针。并以精度高、稳定性好等特点得到了广泛运用。 Philips公司生产的半导体器件KMZ52是一种专门用于电子指南针的二维磁场传感器。它采用磁场传感器的磁阻(MR)技术,并用翻转技术消除信号偏移,而用电磁反馈技术来消除温度的敏感漂移。由于外界存在干扰,该系统集成了几种特殊的抗干扰技术来提高系统精度。 本文介绍了电子指南针的工作原理及电路设计,同时给出了其抗干扰设计以及信号和数据的处理方法。 2 工作原理与总体方案 图1是KMZ52的内部结构框图和引脚排列。图中,Z1和Z4为翻转线圈,Z2和Z3为补偿线圈。由于环境温度可能会影响系统精度,因此,在高精度系统中,可以通过补偿线圈对其进行补偿。KMZ52内部有两个正交的磁场传感器 分别对应二维平面的X轴和Y轴。磁场传感器的原理是利用磁阻(MR)组成磁式结构,这样可改变电磁物质在外部磁场中的电阻系数。以便在磁场传感器的翻转线圈Z1和Z2上加载翻转电信号后使之能够产生变化的磁场。由于该变化磁场会造成磁阻变化(ΔR)0并将其转化成变化的差动电压输出,这样,就能根据磁场大小正比于输出差动电压的原理,分别读取对应的两轴信号,然后再进行处理计算即可得到偏转角度。 整个电子指南针系统主要由传感器单元、信号调整单元(SCU)、方向确定单元(DDU)和显示单元四部分组成。电子指南针的总体设计框图如图2所示。图中,磁场传感器KMZ52用于将地磁场信号转化成电信号输出,信号调整单元用于将磁场传感器单元中的输出信号成比例放大,并将其转换成合适的信号hex和hey,同时消除信号的偏移。对于保证系统的精度来说,SCU是最重要的部件。通过DDU可将信号调整单元输出的两路信号hex和 hey进行放大,然后再按下式计算出偏转角度α: α=arctan煟瑁澹/hex 这样根据抗干扰技术算法对α进行处理就可得出该磁场的偏转角度,最后通过显示单元进行输出。 3 硬件设计 该电子指南针系统的电路设计如图3所示。由于KMZ52内部桥式结构的磁阻输出是差动电压,通过运算放大器可以成比例放大,因此,在测量地磁场信号时,为了将两个磁场传感器信号放大同样的倍数,可以将二者的翻转线圈串联,并对差动电压选用同样的运放结构。翻转信号从①口输入,X、Y轴差动电压信号则分别从②、③口输出。然后通过处理系统对传来的信号进行A/D采样、数值处理和校正后,即可得到所求的角度。 4 数值处理 由于KMZ52的输出信号很微弱,故信号干扰较大。在输出幅值很小的位置上,通常有300mV左右且变化很大的干扰;而在输出幅值时则近似保持恒值。两路信号幅值与角度的关系如图4所示。 为使二者的比值接近tanα煟埃鸡粒迹梗啊悖牭谋浠,可以在幅值较大且数值变化较小的角度范围内,使幅值保持基本不变;而在幅值较小且数值变化较大的角度范围内,用一个函数改变其幅值变化曲线。具体实现时,可按照一定角度对曲线进行分段,并对各段用一次函数y=ax+b去拟合。这样,就可以使幅值变化曲线接近tanα。角度划分越细,精度越高。磁场传感器KMZ52的精度为3°,若按15°划分,可将精度提高到1°。若按5°对其划分,精度可高达0.3°。如划分更细,精度还可进一步提高。若采用高阶函数去拟合,也可以提高精度。实际上,在精度要求不高的情况下,通常以15°划分就可以达到要求。 5 干扰校正 有时候,某些外来磁场叠加会产生一个恒定磁场,这个磁场对系统指示将造成影响。故可采用如下方法对其进行校正: 让整个系统在水平面上旋转一周,干涉磁场与地球磁场叠加会有一个最大值Vmax和一个最小值Vmin,记录下这两个值和达到最大值(或最小值)的角度φ,再经过校正,即可消除磁场的影响。现以图5所示的干扰校正方案为例来加以说明。 设地球磁场的大小为Vear,干扰磁场的大小为Vdis熢蛴校海郑澹幔颍剑ǎ郑恚幔+Vmin)/2 Vdis=(Vmax-Vmin)/2 这样,由正弦定理Vear/sinφ=Vdis/sinγ可求出γ。然后在α上加上γ角即可消除干扰磁场的影响。 6 结束语 本电子指南针采用特殊的数据处理方法提高了系统的精度。由于系统采用了抗干扰技术,因而减小了其它因素所造成的影响,使系统精度进一步得到提高。此外,该系统本身可测量2维磁场,故可以很方便地与另一个1维磁场传感器(KMZ51)组成3维测量系统,以消除倾斜现象。由于本系统可以采用各种处理平台来实现,因此具有良好的可移植性,可广泛用于定位系统,而且可靠性好,精度很高。 设计论文范文:有关企业信息发表与阅览系统的设计 1设计思想 本系统总体设计是客户端实现用户的注册和登陆界面设计与美化工作,利用Socket编程实现和服务器通信,服务器能处理客户端发出的请求,并能实现消息反馈。服务器实现与数据库连接,实现添加、删除和修改用户信息,实现多线程支持多个客户端用户同时在线。具体流程如下图: 2系统功能与实现 2.1功能设计 系统要求用户在登陆界面可以随时浏览企业的通知等动态信息,提供用户在日常生活中用到的日历、计算机等小工具,用户可以收藏自己感兴趣的网站并查看网页排名。用户在登陆前进行注册,为维护用户信息安全,需邮箱确认。为保证数据的安全性,采用C/S模式,通过服务器获取数据信息,减少客户端PC的运行负荷,充分发挥客户端PC的处理能力,提高响应速度 。 2.2模块分析 系统主要实现的功能模块有四个,分别是:用户桌面模块、系统管理模块、数据库模块、后台服务器模块。下面对这几个模块进行分析。用户桌面模块:用户桌面模块即客户端,用来显示主界面、注册界面、登录界面。主界面提供输入用户名、密码的登录操作;注册界面提供用户注册时需注册的姓名、性别、手机等基本信息;登录界面提供用户成功登录后显示企业的动态信息、用户日常使用的小工具及用户可以自己收藏的网站等。 系统管理模块:系统管理模块实现对系统进行维护和管理。数据库模块:数据库模块实现对整个系统的数据信息的存放和更新。后台服务器模块:后台服务器模块实现各模块之间数据的转发,实现多线程,完成数据更新,实现客户端、数据库及服务器三者的交互。 3系统实现的主要技术 3.1数据库设计 系统数据库配置是采用ODBC数据源加载SQL2008数据库,使用SQL数据库查询语言。数据库设计按照确定建立数据库目的和收集数据、建立概念模型、建立数据模型、实施与维护数据库四个步骤。 数据库模型采用关系(E-R)模型,关系模型是以二维表形式展现,对数据进行划分分析后,优化的关系数据模型的数据结构可分为3张表:表1(用户表)存放用户姓名、密码、邮箱等基本信息、表2(企业表)存放企业的通知等相关信息、表3(产品表)存放企业产品的编号、价格、库存等基本信息。 3.2客户端与服务器连接 客户端与服务器的连接是实现的难点。客户端是C#编写,客户端用C++编写。可以采用Socket编程。服务器端采用C++的Socket编程,完成对数据库SQL2008的登陆连接,保证数据库只存在于服务器端,通过对于不同权限的用户,设定不同的SQL执行权限,从而保证数据的安全性。客户端采用C#的Socket编程,利用TCP协议、与服务器端统一端口号与IP地址进行连接。具体步骤如下:服务器端: (1)加载套接字库,创建Socket; (2)绑定Socket到一个IP地址和端口; (3)将Socket设置为监听模式等待连接请求; (4)请求到来接受连接请求,返回一个新的对应于此次连接的Socket; (5)用返回的Socket和客户端进行通信; (6)关闭Socket,关闭加载的套接字库。 客户端: (1)用指定的端口号和服务器IP创建一个EndPoint对象 (2)创建一个基于TCP协议的套接字; (3)利用Socket对象的Connect()方法向服务器发送连接请求; (4)如果连接成功,利用Socket对象的Send()方法向服务器发送消息; (5)利用Socket对象的Receive()方法接收服务器发来的消息; (6)通信结束,关闭Socket。控制流程: 4结束语 本文通过C++、C#语言的研究,实现了一个基于C/S模式的企业信息与阅读系统。本系统在用户登陆模块实现界面友好,添加日常使用的小工具方便用户日常生活和工作安排。后台服务器端实现多线程编程,支持多个客户端同时在线。该系统可以便利企业对信息的以及用户对有关企业动态信息的阅读。加大信息传播的效率,增强用户企业之间的互动,从而提高企业的综合效益。 设计论文范文:人工景观湖生态水处理设计 一、生态水处理的社会需求 1、人的精神需求 随着社会的不断发展,人们的生活水平也在不断提高,尤其是住房条件有了明显的改善,住得宽敞,住得舒适,已经是人们对居住条件的最基本的要求。而更多的是期望生活在一个清晨推开窗,能呼吸清新的空气,能听到婉转的鸟鸣,在夕阳夕下,沐浴在如梦如诗的风景中,抛开尘世的烦恼,与自然亲密接触的环境里。 仅有翠绿,缺少了鲜活的气息,而精致的水景,使之成为水榭楼台,有了自然的灵气,使自然对人类更加亲近。平静的水常给人以安静、轻松、安逸的感觉;流动的水则令人兴奋和激动;瀑布气势磅礴,令人遐想;涓涓的细水,让人欢快活泼;喷泉的变化多端,给人以动感美……。水景不仅能增加周围空气的湿度,减少尘埃,提高负氧离子的含量,还能在小范围内起到调节气候的作用。 2、绿色环保需求 水是生命之源,不要让人类的眼泪成为地球上最后一滴水。所以人人都应该从身边的事做起,无论大小,都应考虑到我们的地球村。尤其是设计人员,在整体规划上就应该站在环保的高度,周密考虑。应该在水景水质要求和低耗能绿色环保之间寻找一个最佳的平衡点。循环过滤要投入大量人力物力财力,高耗能、高费水的设计首先就不应予以考虑。而投加药剂的方法虽然耗能不高,投资也不大,但是环境造成二次污染,威胁到人类的生存,影响到我们下一代的设计,也力求不让它成为现实。 下面我们来看一个房地产界的公式: A+B=C A——建设房屋的处理废水、能耗、维修的投入 B——房子建成后,在使用年限期间的所投入 C——全生命周期的投入 传统模式:A=336、B=340,总成本676 新型模式:提高A到390,将大大降低B的投入,B降至23. 即新技术、新材料、新的管理方式的使用,可使后期的投入成几何倍的减少,整个生命周期的成本降到413.真正的开发高手,增加建筑成本的5~10%,就能带来后期生命周期成本50~90%的降低,节约60~90%的后期管理成本。 采用何种设计能让人类与自然成为朋友,息息相关,和平相处达到环保社会效益双丰收呢? ——生态方式,最原始最自然也是最绿色的方法。 二、人工水景目前的状况 目前大多数的小区在规划设计中都考虑到了水景水质日常的维护,但大都是通过单一的手段来处理或物理或化学或生物,因而造成了前期投资大,后期运行费用多,成效却不显着的结果,水体的水质不稳定,或时而藻类泛滥,或时而水发黑发臭,蚊蝇滋生,并且整个水景常有人造的痕迹。 下面把人工湖、景观水的水处理方法进行一下简单的介绍: 1、物理方式: i.引水换水方式 当水体中的悬浮物(如泥、沙)增多,水体的透明度下降,水质发浑。可以通过引水、换水的方式,稀释水中的杂质浓度,以此来降低杂质的浓度但是需要更换大量的水,而水资源在我国是相当的匮乏,势必要浪费宝贵的水资源。 ii.循环过滤的方式。 在水景设计的初期,根据水体的大小,设计配套的过滤沙缸和循环用的水泵,并且埋设循环用的管路,用于以后日常的水质保养。如果水体面积较大,必定延长循环过滤的周期,使水质不能达到预期的效果。和引水、换水相比较,虽然减少了用水量,但日常的电能耗费增加了,同时也增加了设备的日常维护保养的费用。 2、化学方法:投加杀菌灭藻剂 敞开式的水体,在阳光的照射下,会使水中的藻类大量繁殖,布满整个水面,不仅影响了水体的美观,而且挡住了阳光,致使许多水下的植物无法进行光合作用,释放氧气,使水中的污染物质发生化学变化,导致水质恶化,发出难闻的恶臭,水也变成了黑色。 所以投加化学灭藻剂,杀死藻类。久而久之,水中会出现耐药的藻类,灭藻剂的效能会逐渐下降,投药的间隔会越来越短,而投加的量会越来越多,灭藻剂的品种也要频繁的更换,对环境的污染也在不断地增加,而这种污染会影响我们的下一代。 所以说用化学的方式处理水质,虽然是立竿见影的,但它的危害也是显而易见的。 3、微生物方法:投加微生物 微生物在自然界大量而广泛的存在,是生态系统的重要组成之一。它们能将自然界中的动、植物的尸体及残骸分解,将一些有害的污染物质加以吸收和转化,成为无毒害或毒害较小的物质。 可以在景观水水质恶化的时候,投加适当的适量的微生物(各类菌种),加速水中污染物的分解,起到水质净化的作用。微生物的繁殖速度惊人,呈几何级增长,每一次繁殖都或多或少的会产生一些变异品种,导致微生物处理水质能力下降,而且很难控制其数量,其生长又受环境的影响很大,例如温度、气压等等。同时微生物的分解物,会造成藻类的大量繁殖,再次导致水质变坏。 因此用微生物处理水质,必须定期进行微生物的筛选培育、保存、复壮等等一系列专业处理过程,而且不能保证水质状况长期处于良好的状态之中。 三、EWT模式(EcologicalWaterTreatment) 生态学是一门边缘学科,它所涉及的领域相当广泛,有气象学、水文学、环境土壤学、环境地质学、环境毒理学、环境化学、环境经济学、环境社会学、环境微生物学、环境最优化、植物学、动物学、生物生理学、环境概率统计学、环境艺术设计学等等。 简单地说,生态水处理就是在水域中人为地建立起一个生态系统,无需人类的外在干预,整个生态系统能适应外界环境对它的影响,处在原始的生态平衡状态,和人类共生共存。 这个看似简单的过程却需要在施实之前,进行缜密地规划设计。 (一)了解当地的气候和水生物种情况 不同的地域气候不同,降水量不一,会显着影响生物的分布情况和生物的种类。根据当地的物种,选择适合培养的生物,能适应当地的生存环境,或耐旱、或耐涝、亦或耐低温、耐高温、耐碱、耐酸。在选择物种的同时,还必须兼顾这些生物在水生生态系统中生态功能,不仅能使整个生态系统稳定运行,还必须对整个水体有着净化功能。虽然水生植物都能吸收水中的无机盐,将其在阳光的作用下,通过光合作用为生态系 统中的其他生物直接或间接的提供食物,但是不同的水生植物对不同的无机盐在吸收能力上不尽相同,必须依据当地的水源水的水质,科学合理地选择水生植物。水生动物是生态系统中的消费者,离开它,整个生物链不能很好地循环。如果数量过多将导致生态系统中的生产者(水生植物)大大减少,生物链出现断裂;如果数量过少,生产者(水生植物)大量繁殖泛滥,生态系统也不会稳定;这些都会影响生物链进行到底。水生动物的数量一定要经过科学地计算,并结合实践经验确定。水生动物包括鱼类、贝类、各种原生动物等等。将它们引种到水体中,必须考虑到它们能否适应当地的环境,和水生植物的种类和数量进行配比;鱼类的食性不同,例如草鱼是植食性的,青鱼是动物食性的,鲫鱼是杂食性的。同一种鱼在不同的生长期,它的食性也会有所改变,例如青鱼的幼鱼以浮游动物为食,当体长达到15cm左右,开始摄食螺蛳、蚬,而成鱼主要以软体动物、底栖性的虾、水生昆虫的幼虫为食。同一种鱼,在不同季节的摄食量也不同。例如团头舫,一年中摄食量4月~11月最大。相同食性的鱼,摄食强度也不尽相同,例如草鱼的食量较大,日食量可达体重的40~70%,而团头舫的摄食强度则低于草鱼。不仅如此,鱼类的滤食特性,也会影响水质状况,所有这些都要综合考虑。 (二)微生物菌种 生物界菌种的种类繁多,都有着相当复杂的生理特性,例如有固氮菌、嗜铁细菌、硫化细菌、发光菌等等,这些生物在生态系统中起着举足轻重的作用,离开了它们自然界将堆积满动、植物的尸体,到处都是垃圾。 微生物的繁殖速度很快,数量呈几何级增长,在不断繁殖的过程中,极易受外界环境的影响产生许多变异的种类,这也是为什么微生物的种类不全部为人类了解的原因。这种变异或者会有利于人类对微生物的利用,或者会出现退化的现象。 在水生生态中,作为分解者的微生物,能将水中的污染物(包括有机物,某些重金属等等)加以分解、吸收,变成能够为其他生物所利用的物质,同时还要让它能够降低或消除某些有毒物质的毒性,成为真正意义上的地球环境的美容师。 首先根据人工湖的水源水质情况,利用现有的微生物,进行驯化,培养出适应当地情况的微生物,接着进一步对培养出来的微生物进行筛选,筛选出生理活性强的菌种,然后大量繁殖,投放水体。为了保证筛选出的微生物能保持良好的活性,一直处在高效的工作状态,在日常的工作中,必须定期对微生物进行筛选、保存、复壮,将变异带来的对微生物的影响降至最低,保持微生物物种的稳定性,这也是生态水处理中水质稳定的关键因素之一。微生物菌种在水体中,不仅要完成它基本的分解有机物,降低或消除有害物质毒性的作用,还要能将水生植物的残枝败叶转换成有机肥,增加土壤的有机质,并且对土壤进行改良,改善土壤的团粒结构和物理性状,提高水体的环境容量,增强水体的自净能力,同时也减少了水土流失,抑制了植物病原菌的生长。 (三)人工湖的防渗漏过程 对于不同水域面积的人工湖,可以根据当地地质勘测部门提供的地质资料,设计不同的防漏设计。 人工湖的日常补水量的多少是降低日常维护开支的瓶颈,湖底防止湖水渗漏是人主观上能控制的,所以在人工湖开挖时,防渗漏工作就应该做到位。而降雨量、蒸发量虽然不能为人所控制,但可以从当地气象部门的资料上了解到相关信息,对日后的补水量的多少和何时会出现补水高峰、低峰做到心中有数,避免出现人工湖水位出现大起大落,影响生态系统的维护和人工湖的景观效果。 (四)人工湖的环境设计 人工湖投放了最佳的菌种,做成了最好的防渗层,配置了各种水生植物,放养了各类水生动物等等,才水质清澈,仅仅如此就能达到梦里水乡的效果吗? 环境设计是人工湖设计中画龙点睛之笔。 诗词有韵律美,音乐要有节奏感,水生植物的造景必须和周围的环境相协调,配合周围的陆地植物、建筑物、人工湖的土岸曲线,以及整个人工湖想体现的主题和气候特点,恰如其分地设计。 在配植构图上,要考虑色彩的调和。清澈泛绿的水色是整个水景的底色,根据水生植物的生长特性和观赏期,以及观赏部位不同(如观叶、观花等),错落有致,深深浅浅,绿色叠荡,或红或黄的花丛点缀,四季呈现色彩变化,充满韵律感。 (五)人工湖生态处理的优越性 1)无需循环设备的投资,无需额外的设备运行费用和维修保养费。 2)无需专人管理,也能达到水质要求。 3)整个水体自身调节能力增加,对水质的波动可以通过自身的生态来进行调整。 4)营造出一个更自然更优美的天然水景 设计论文范文:嵌入式设备鼠标接口的设计与实现 摘要:分析了PS/2鼠标的接口和通信协议,介绍了PS/2鼠标与单片机的接口设计方法,配合点阵LCD显示器,实现了嵌入式设备的图形化人机接口(GUI)。 关键词:PS/2接口 双向同步串行协议 GUI 当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用,但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式,用户操作较为不便。本文介绍了一种利用PS/2接口鼠标,在点阵LCD的单片机系统上实现图形化用户界面的方案。用窗口菜单和图形按钮取代了传统的键盘操作,具有成本低、效果好等特点,具有很强的实用性。 1 PS/2接口和协议 1.1 接口的物理特性 PS/2接口用于许多现代的鼠标和键盘,由IBM最初开发和使用。物理上的PS/2接口有两种类型的连接器:5脚的DIN和6脚的mini-DIN。图1就是两种连接器的引脚定义。使用中,主机提供+5V电源给鼠标,鼠标的地连接到主机电源地上。 1.2 接口协议原理 PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议。即每在时钟线上发一个脉冲,就在数据线上发送一位数据。在相互传输中,主机拥有总线控制权,即它可以在任何时候抑制鼠标的发送。方法是把时钟线一直拉低,鼠标就不能产生时钟信号和发送数据。在两个方向的传输中,时钟信号都是由鼠标产生,即主机不产生通信时钟信号。 如果主机要发送数据,它必须控制鼠标产生时钟信号。方法如下:主机首先下拉时钟线至少100μs抑制通信,然后再下拉数据线,最后释放时钟线。通过这一时序控制鼠标产生时钟信号。当鼠标检测到这个时序状态,会在10ms内产生时钟信号。如图3中A时序段。主机和鼠标之间,传输数据帧的时序如图2、图3所示。 2 PS/2鼠标的工作模式和协议数据包格式 2.1 PS/2鼠标的四种工作模式 PS/2鼠标的四种工作模式是:Reset模式,当鼠标上电或主机发复位命令0xFF给它时进入这种模式;Stream模式鼠标的默认模式,当鼠标上电或复位完成后,自动进入此模式,鼠标基本上以此模式工作;Remote模式,只有在主机发送了模式设置命令0xF0后,鼠标才进入这种模式;Wrap模式,这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确。 2.2 数据包结构 PS/2鼠标在工作过程中,会及时把它的状态数据发送给主机。发送的数据包格式如表1所示。 表1 鼠标发送的数据包格式 Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0Byte1Y overflowX oberflowX sipn bitX sign bitAlways 1Middle BtnRight BtnLeft BtnByte2X MovementByte3Y MovementByte4Z MovementByte1中的Bit0、Bit1、Bit2分别表示左、右、中键的状态,状态值0表示释放,1表示按下。Byte2和Byte3分别表示X轴和Y轴方向的移动计量值,是二进制补码值。Byte4的低四位表示滚轮的移动计量值,也是二进制补码值,高四位作为扩展符号位。这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生。若是不带滚轮的三键鼠标,产生的数据包没有Byte4其余的相同。 3 设计与实现 3.1 接口设计 因为PS/2鼠标接口采用双向同步串行协议,时钟脉冲信号以下皆称CLOCK总是由鼠标产生。因此,可以考虑这种方案:鼠标的CLOCK接主机的一外中断线,数据线以下皆称DATA接主机的某一I/O口线,如图4所示。 在主机程序中,利用每个数据位的时钟脉冲触发中断,在中断例程中实现数据位的判断和接收。在实验过程中,通过合适的编程,能够正确控制并接收鼠标数据。但该方案有一点不足,由于每个CLOCK都要产生一次中断,中断频繁,需要耗用大量的主机资源。 由于鼠标与主机之间以双向同步串行协议传送数据,若不考虑CLOCK,仅考虑DATA,则其数据帧的时序与单片机的UART异步串行时序类似。所以,采用了另一种方案:鼠标的CLOCK仍旧接主机的外中断,但鼠标的DATA接UART的接收脚RxD。参照图4 DATA改接RxD。在初始化过程中,主机利用CLOCK的外中断和RxD脚的I/O口线功能实现数据的传输。初始化完成后,切换到RxD功能即UART的接收引脚功能。因为鼠标已处于Stream模式的工作状态,这时鼠标能主动发送数据。这样,主机可以在每收到一帧数据时才中断一次。中断次数大大降低,减少了主机资源的耗用。 不过,在此方案中,必须实现另一个功能:主机波特率的自适应。因为PS/2接口的鼠标一般工作在10kHz~20kHz时钟频率。不同厂家制造的鼠标工作的时钟频率不同。嵌入设备主机要做到与不同鼠标的波特率同步和自适应,才能够正确接收鼠标传送来的数据。波特率的自适应是这样实现:鼠标上电自检时会产生一串时钟脉冲,利用鼠标时钟脉冲产生的中断,结合主机的定时器测量时钟脉冲周期,可以得出所用鼠标的时钟频率,进而求出波特率。通过设置相应的波特率寄存器,实现了波特率的自适应。 3.2 软件实现 软件实现原理框图如图5所示。 (1)鼠标初始化 最简单的初始化就是当鼠标上电自检完成后,主机给鼠标发送一个使能鼠标数据传送命令字节(0xf4),鼠标就会在默认设置状态下工作。主机也可实现自定义初始化,如:复位三次(Snd_CMD(0xff),Snd_CMD(0xff),Snd_CMD(0xff);设置采样率:Snd_CMD(0xf3),Snd_CMD(0x0a);设置解析度(2点/毫米):Snd_CMD(0xe8),Snd_CMD(0x01);设置缩放比例(1:1):Snd_CMD(0xe6);使能鼠标数据传送:Snd_CMD(0xf4)。鼠标每收到一个命令字节都会给出一个应答字节(0xfa)。 (2)两种方案的实现过程 两种方案的软件实现过程基本相同。只是后一种方案中,初始化时还要实现主机波特率的自适应,关闭时钟脉冲中断和打开串口中断。此后主机利用UART的接收功能接收鼠标数据。 (3)图形化人机接口(GUI)的实现 在点阵式LCD显示屏上实现图形化的人机接口界面,主要有两个方面:一个是菜单图标的实现;另一个是鼠标光标的实现。实现菜单图标,显示屏一般工作在图形显示模式。菜单图标有正常显示状态和反显状态,它们都用函数实现:void Draw_ICON(signed int xICON, signed int yICON,unsigned char *pDatICON)。xICONyICON是图标所在位置的左上角坐标值,pDatICON是各个图标及其不同显示状态的点阵码值。反显状态是当图标被光标滑到或点取时才显现的。实现鼠标光标,又分两种情况。一种是单层显示的LCD,只能由程序画出鼠标光标。但是,当光标移动较快时,画出光 标的点阵图形需要耗用较多的主机资源。另一种是有双层显示和光标功能的LCD,只需程序控制它的光标移动位置,无需程序画出光标的点阵图形,因而耗用主机资源较少,实现起来效果较好。两种方案简单、明了,容易实现,都已在实验中得到验证。并且,后一种方案已在某一仪表系统中得到成功应用。总体来说,随着嵌入式处理器性能的不断提高,在嵌入设备中接入鼠标,既可灵活使用,也可减少因接入许多按键而占用的口线数,还能使LCD的图形化显示界面更美观、更人性化。 设计论文范文:TATbed无线自组织网络测试平台设计与实现 摘要: 设计了并建立了一个无线自组织网络测试平台系统——TATbed(Tsinghua Ad hoc network Test bed)。通过开发底层网卡驱动、路由算法协议模块,使得普通PC机成为独立的自组织网络终端;同时通过监测、统计多个终端之间的数据传输状况获得网络的实测性能指标。目前平台中已经实现对多种路由算法协议的测试支持。 关键词:自组织网络 测试平台 路由算法 多跳自组织网络(Ad hoc network)由多个独立的具有路由(交换)功能的用户通信终湍组成。网络中的相邻终端可直接建立端到端的通信链路;非相邻终端可动态地搜索路由,数据包借助其他终端转发,以多跳方式传递至索路由,数据包借助其他终端转发,以多跳方式传递至最终的目的终端。在自组织网络中,无线信道环境的快速变化及终端的移动性造成了网络拓扑结构不断变化。因此,如何搜索、维护有效的路由成为自组织网络研究中的难点问题。近年来,研究者提出了多种路由协议草案,如DSR、AODV、SAR等,其性能的评估数据基本上利用网络模块软件如OPNet、NS-2/GloMoSim等仿真得到。由于仿真软件中采用的无线信道、终端分布、终端运动等模型与真实的网络环境相比均有一定的简化,所以在自组织网络技术进入实现商业应用之前,构建实际的Ad hoc网络硬件测试平台对其各层次的网络协议算法设计进行性能测评是十分必要的。但现有的各种无线终端均不支持任何自组织路由协议。 本文设计并实际建立了一个无线自组织网络测试平台系统TATbed。通过加载相应的底层驱动及测试系统软件,使得配有无线网卡的普通PC机成为独立的自组织网络的实际终端;测试平台对各种路由算法协议提供了统一的模块接口,设定相应的路由算法和测试参数蝗,即可通过检测各个终端间的数据传输状况,得到此路由算法的实际性能的统计结果。同时,测试平台可兼容各种无线网卡标准,如IEEE802.11系列、HiperLan系列等。目前TATbed测试平台已经集成了多种Ad Hoc网络的专有路由算法协议,AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等,并可真实地再现Ad hoc网络应用所处的实际环境(包括终端的移动性与客观信道的实际情况),为研究Ad hoc网络在多种环境下的性能与特点提供可操作平台,对进一步研究Ad hoc网络的结构设计和其各层网络协议算法设计的测试、评估、优化更具有参考价值。 本文结构如下,第一节介绍测试平台系统的总体结构,第二节介绍系统的关键模块设计,第三节介绍其实际应用和总结。 1 平台结构 TATbed无线自组织网络测试平台的设计目标是开发支持多种Ad hoc网络路由算法协议的测试终端以构建实际的Ad hoc测试网络,并通过检测各个终端间的数据传输过程对自组织网络的各种实测性能指标进行统计、评估。 TATbed测试平台由一定数量的独立的自组织网络终端构成。在实际平台设计中,在配有无线网瞳的PC机(笔记本电脑)基础上开发了支持多种路由算法协议的自组织网络终端,每个终端依据设定的路由算法协议自行组建Ad hoc网络并进行数据传输。图1为TATbed平台的实际测试示意图。 TATbed测试平台的软件系统包括传输任何生成器、终端处理器和数据统计器三部分。 在测试开始前,传输任务生成器将根据设置的测试参数,生成每个终端的起始传输任务列表,以精确地控制测试过程网络的传输负荷。在传输任务列表中定义了整个测试过程中每组数据包的源发出节点、最终目的节点、数据包数量、发出时间。 测试开始后,每个终端上的终端处理器将读取其对应的传输任务列表,在规定的时间进入发数据包流程,处理需要发出的数据包,同时监听无线网卡接收到的数据包并进行相应的处理。在测试过程中,终端软件模块记录下本节点收到和发出的每个包的信息,包括收(发)时间、包头信息、包长度等。 测试结束后,根据本次测试的整个网络的起始传输任务列表和每个终端在测试过程 保存的收发包记录,数据统计器统计分析、计算出相应的测试指标,包括网络容限、节点平均吞吐量、数据包成功传输率、数据包平均传输延时、延时抖动、数据包传输路径平均跳数、系统路由开销等。 2 自组织网络测试终端设计 由于现有的各种通信终端设备均不支持任何自组织网络中由算法协议,因此开发自组织网络测试终端成为整个测试平台构建的关键。在TATbed测试平台中,通过在装备了无线网卡的PC机上安装终端处理器,使其支持多种自组织网络的路由算法协议,成为实际 自组织网络中的终端。 在现有的标准PC机系统下,网络层采用IP协议,终端之间的连接地址的标识来判别,应用层的传输任务经过数据打包处理后直接交无线网卡发送,并且只有当数据包的源节点和目的邛树熊处于相互无线网卡信号覆盖范围内时,才能成功发送IP数据包,终端本身并不支持任何路由功能。在TATbed测试平台系统中,终端的MAC层和网络层之间加载了自行开发的驱动模块,以支持无线自组织网络中的多跳传输,形成个虚拟的传输链路,为普通数据包的发送提供传输路由,如图2所示。 终端处理器在Windows操作系统提供的NDIS(Network Driver Interface Specification,网络驱动程序接口规范)层基础上开发,包括底层接口驱动、路由算法模块和数据包的监听记录三部分。其结构如图3所示。 为测评各种不同路由算法协议的性能,终端处理器中的接口驱动设计为一个自定义的标准路由算法接口。该接口将各种路由算法协议完成的寻找路由、确定路由民系统网络层完成的其他功能,包括与上下层之间的传递、包头内容的填写等工作分离,使得路由算法协议成为需要嵌入的单独子模块。不同的路由算法协议只需要遵循接口定义编写相应的子模块即可。目前,TATbed测试平台系统可支持AODV、DSR、SAR、WRP、Fisheye、CBRP、ZRP等多种自组织网络路由算法的测试、评估。同时,由于终端处理器接口驱动中载在NDIS层上,使得测试平台对MAC层协议透明,因此测试平台可根据测试需要选用各种基于不同传输标准的无线网卡。目前系统中选用了基于IEEE802.11b标准的网卡进行测试。 包头的第0~13字节为标准的Ethernet-MAC包头格式,第14~27字节为扩展的“路由信息”域,之后是实际的用户数据。对于来自高层(网络层)的数据包,终端从其IPv4标准包头中读出此数据包最终发送的目的地址并将这一“最终目的地址”保存在“路由信息”域的“最终目的节点IP地址”项内;同时调用路由算法模块,根 据其最终目的地址获取其对应的多跳路由信息,并将实际的下一跳的接收节点的地址写入第7”12字节处的“下一跳接收节点MAC地址”项内,然后将此数据包交下一层(MAC 物理层)无线网卡处理发出。对于来自底层无线网卡接收到的数据包,终端读取“路由信息”域的“最终目的节点地址”,如果此地址与其自身地址相符,则交上层网络继续牏如果不相符,则调用路由算法模块,得到对应的多跳路由中下一跳的接收节点地址,然后交无线网卡处理发出。对于路由算法协议中规定的其他非数据包,如路由搜索包、路由应答包、路由失败包、周期性握手信息包等,则在“包类型”域中标示区别,由无线网卡收发后直接调用相应的路由算法模块处理。3 系统应用 TATbed无线自组织网络测试平台在普通PC机上开发了支持多种自组织网络路由算法协议的实际无线终端,以构建一个实际的无线自组织网络测试系统。笔者利用此平台已经成功地对AODV、SAR路由算法在多种实际网络环境参数下进行了性能的实测比较分析。测试结果可应用于实际的自组织网络由算法的性能评估、设计优化等方面。同时,TATbed终端软件模块的设计使其可应用于任何基于Windows内核的硬件设备上,具有高度的通用性、灵活性和可扩展性,在无线自组织网络的实际网络系统性能测量、网络规划优化设计、网络各层次算法协议性能评估等诸多方面均有其独特的应用优势。 设计论文范文:红外线感应自动门的理论设计 以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。单片机与门结合的产物即自动门系统。主要应用于通过单片机对步进电机的正转、反转进行控制,从而对门进行开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器,分别感应从里面出去和从外面进来的人。当有人或物品进入到感应器的扫描范围内,感应器就会做出感应,向中央处理器提出申请,中央处理器转而 控制电机进行正转,实现了开门的过程。 一、红外线探测器的选择与设计 (1)红外线探测器的电路设计。由电压响应度表达式可知,传感器的电压响应度与入射光辐射变化的频率成反比,因此物体移动速度越快,同样的入射功率下输出电压就会越小,只有达到报警阈值电平时,探测器电路才会有电压信号输出。利用热释电探测器Pspice 等效电路模型设计实用探测器电路原理:当人体进入警戒区,人体温度会引起环境温度辐射场的变化,通过菲涅尔透镜,热释电红外探头感应到的是人体温度与背景温度的差异信号,则在负载电阻上产生一个电信号,采集的电信号触发外围电路,最终实现报警。热释电红外探测器外电路采用的器件:红外探测器专用芯片红外传感信号处理器BISS0001,热释电红外探头RE200B (传感器),及一些外围元件(电阻电容)。检测元件BISS0001 是CMOS 数模混合专用集成电路,具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号预处理,另外,它还具有双向鉴幅器,可有效抑制干扰,其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。 (2)红外专用芯片BISS0001。热释电红外线传感器是一种新型高灵敏度探测元件。主要用于电源开关控制、防盗防火报警、自动门等。本次设计采用红外专用芯片BISS0001,BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 二、红外感应自动门控制电路的设计 2.1主控芯片的选取与设计 外感应控制芯片种类繁多,如HT-7610系列,WT8075控制芯片,KC778B红外传感专用集成芯片,AT89C51红外专用芯片等。通过综合它们的性能及本设计的设计要求,本次设计选用AT89C51红外专用集成芯片。 (1)功能特性。AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个可编程I/O口线,2个16位定时/记数器,一个5向量两极中断结构,一个双工串行通信口,片内振荡器及其时钟电路。AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/记数器,串行通信口及中断系统继续工作,掉电方式保存RAM的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 (2)接口功能:Vcc:电源电压,GND:接地;P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O,即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校检时,输出指令字节,校检时,要求外接上拉电阻。P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校检时,P1接收低8位地址。P2口:P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器区中的R2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校检时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写如“1”时,它们被上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能。端口引脚第二功能:P3.0 RXD (串行输入口) P3.1TXD (串行输出口);P3.2NT0 ( 外中断0);P3.3INT1(外中断1);P3.4T0(定时/记数器0)P3.5T1 (定时/记数器1);P3.6 WR(外部数据存储器写选通);P3.7 RD(外部数据存储器读选通);P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号;RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储 器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于地址的低8位直接。即使不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令ALE 才会被激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器,这两次有效的PSEN信号不出现。 2.2红外感应自动门的控制电路的设计 整个过程由红外探头探测人体红外信号,然后由S源极输出给BISS0001的14脚,1IN+脚为芯片内第一级运放的同相输入端,具有极高的输入阻抗,极易与外接PIR的源极S相匹配,能将PIR探测到的人体微弱红外信号无损耗的传过来,经第一级运放高增益放大后,由C4耦合至第二级运放再次放大,经比较器,双向鉴幅器后,检出有效触发信号,去启动延迟时间定时器,由2脚输出高电平的控制信号加至AT89 C51的P3.2脚。人体的移动频率一般在0.1~10Hz的范围内,因此在设计放大器时既要考虑需要放大的信号的频率,使人体辐射的微弱信号得以通过,又要考虑抑制其他物体辐射来的红外信号和干扰信号的混入,故选择0.2~8Hz的低频带通滤波器,计算:f = 1/2 C3R3=1/6.28×103×2M = 8 Hz;f =1/2 C1R1=1/6.28×3.3K×103=0.2 Hz 当f=1Hz时,其单级增益G1为:G1=20㏒2 fC2R3/(1+2 fC2R2)(1+2 FC3R3) 由分析可知:C2=47u;R2=47K;C3=103u;R3=2M;带入公式计算得G1≈35dB,故单级增益为35dB。 同理可计算二级增益。C4=10u;R4=10K;C5=103u;R5=1M;带入公式得G2 ≈ 40dB,故总增益为75dB。以满足后级所须的驱动信号。COP1、COP2为电压比较器,组成一个双相鉴幅器。由于V =3.15V,V =1.35V,所以当V 为+5 V电压时,可有效地抑制±0.9 V 的噪声干扰,提高系统的可靠性。COP3为一条件比较器,当输入电压VC 在开门和关门的过程中,系统通过光电编码器,一直监视电机的速度和位移。如果电机的速度远小于期望的速度,我们就认为撞到了障碍物或人,就会立即使门停下,然后执行倒转运动P1口的P1.0~P1.3口与行程开关相连,与行程开关相连电阻提供电流,当对引脚写“1”时,芯片通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,进而可驱动TTL逻辑门电路。其中四个行程开关为两个控制电机减速,两个控制电机停止。P1口的P1.4、P1.5口连接手动开关按纽,与上述同样的原理,作为I口用时,当对引脚写“1”时,芯片通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,进而可驱动TTL逻辑门电路。P2口的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分别连接嗡鸣报警,电机过热报警,电压过高报警,速度异常报警,此时作O口用,由相应的检测模块检测状态,出现异常便输送信号给相应引脚,输出电流,导通二极管,驱动报警器。C1~C12采用RTX-1/8W型碳膜电容器;R1~R16采用RT-1/8W型碳膜电阻器。
引言 随着信息技术的发展,互联网、社交网络、移动平台为高校经管类专业网上创业人才培养提供了多种可能,教育云平台正成为提高经管类专业网上创业人才培养效率的重要手段。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》在“教育信息化建设”重大项目中提出要“建设有效共享、覆盖各级各类教育的公共服务平台”。北京、上海、江苏、浙江等地区已经启动了教育云平台的建设,并进行了积极探索。本文以网上创业教育云平台为基础,分析经管类专业网上创业人才培养发展现状,重点探究适用其特点的云平台构建与实施策略。 1、网上创业教育云平台发展现状 随着资源的成倍增加、跨平台的交互共享以及经管类专业网上创业人才教学培养的快速需求,对已有的和建设中的网上创业教育云平台带来了更多问题,具体体现在以下三个方面:1)功能闲置、利用率较低:澳大利亚昆士兰大学的Dawson在BlackBoard学习管理系统中发现,学生很少使用在线测验评估、博客等工具,而更倾向于使用论坛,并在课程初期愿意探索系统的一些新功能。但随着时间的推移,会集中使用某些常用模块,平台的大部分功能则被闲置。同时,受到各种互联网商业教育平台和软件的冲击,大多数用户仍倾向于使用“外网”的方式进行沟通,校内平台闲置率加速。2)服务领域有限,重复建设趋势明显:国内大多数在建的网上创业教育云平台仍侧重于信息资源管理型,信息资源同质化明显,云平台仅作为传统的资源管理信息系统的技术升级,缺乏“低成本建设”“多维度使用”和“效果评估”等研究。3)网上创业培养个性化服务不足,移动体验较差:在以资源搜索与分析为侧重的网上创业教育云平台建设中,用户网上创业个性化服务非常欠缺,尤其对学生缺乏定制化的网上创业教育引导和知识智能推荐,不同用户的信息服务几乎一样,即时数据和分析应用软件非常欠缺。此外,在移动电商创业时代,平台操作体验较差、教育资源及软件匮乏、课程体系建设不足,也大大限制了网上创业教育云平台的推广和使用。 2、网上创业教育云平台与其他教育云平台的异同 网上创业教育云平台与其它教育云平台有着显著不同,不是功能简单扩展,更需要体现出经管类专业网上创业的特点,具体体现在:1)数据资源侧重性明显,使用难度大:网上创业教育云平台中包含多媒体课件资源、视频图文资源、精品创业案例、创业资源库、商家数据、用户数据、数据挖掘算法等,从目前已有的资源整合力度以及对上传资源的高质量要求来看,网上创业教育云平台的数据量普遍大于一般的教育云平台,且数据资源侧重性明显,使用难度明显较大。2)异构平台互联操作频繁,资源保密程度较低:网上创业数据资源是不依赖于地域限制、公开的资源,尤其是重要的用户数据教学研究,则希望被更多的人挖掘和分析,并降低资源开发与使用成本。3)个性化创业服务软件日益重要:网上创业教育云平台的核心在于服务个人,根据师生员工的学习需求,快速提供更适合个人的知识型和非知识性服务,即时性要求更高,需要更多的网上创业大数据统计分析软件,挖掘当前的教学和学习情况。 3、基于教育云平台的经管类专业网上创业人才培养体系建立 提高基于教育云平台的经管类专业网上创业人才培养效率是一项艰巨又复杂的任务,根据上述分析,建立适合经管类专业的网上创业教育云平台体系,该体系包含七大组成部分: 3.1 如何精确定位经管类人才培养的需求? 建设网上创业教育云平台首先要确定经管类人才培养的实际需求,避免低水平的重复建设和盲目跟从。我们将网上创业教育云平台分为以下四种类型,供不同方向的经管类专业参考规划:(1)知识管理型:知识管理是最普遍的网上创业教育云平台实现模式,可以根据高校人才培养的需要,分为公共知识管理型平台和个人知识管理型平台,在充分发挥广大师生员工的力量的基础上,对创业信息进行收集、整理、版权保护、上传、下载,以满足创业知识资源管理的可靠性和安全性、资源管理的灵活扩展性和终端用户的积极参与性。(2)资源共享型:此类平台充分发挥Hadoop、NoSQL等离线存储和分析工具,其云平台重在计算机软硬件的技术建设、云平台的资源共享效率等,需要大量高性能服务器、网络、存储和配套的终端软件,技术力量要求较高。(3)交流互动型:电子商务和社交类云平台每天增加数以亿计的用户留言、照片、视频等信息,用户参与程度高,数据量大,行为特征明显。在平台中,通过合适的创新开放机制使越来越多的终端用户把自己的信息“迁移”到“网上创业教育云”上,通过建立校园网微博、博客、论坛、社区、私有“云”等方式,调动各方面的积极性。(4)虚拟仿真型:以网上创业实践场景的灵活部署、快速搭建、快速响应、简单维护为目标,虚拟仿真服务云平台通过协作云、分布式虚拟服务器、统一数据接口和远程互动教学平台为教学研究提供统一的虚拟服务,如软件开发、统计挖掘、3D虚拟等。 3.2 如何建立低成本的网上创业教育云平台? 根据不同需求,尽量采用标准可扩展的数据中心软硬件架构,规范信息的来源、分类、特点、格式、结构等;其次,针对各高校特色和优势,分别负责不同的数据收集和模块建设,避免大量低级重复的内容建设。各高校可根据自身资源采取自主开发、外包、使用协作云和公共云的方式进行。最后,平台时,规范数据加工分析环节输出的综合数据和分析信息,授权用户通过单点登录的方式进行跨平台访问。从确保各高校平台围绕统一标准来建设,分工协作,减少低水平资源的重复投资,可以极大的降低教育云平台的建设和维护成本。 3.3 高质量的商户信息和用户信息源的实时获取、整合与挖掘? 高质量的商户信息和用户信息数据是网上创业教育云平台的根本,如何实时获取、整合与挖掘是建设的重中之重。网上创业教育云平台教学资源通常分为两个组成部分:(1)教研资源:一般包括创业视频资源、优秀课件、创业案例、虚拟化仿真模拟软件、商户数据等;(2)用户线上活动数据:包括消费信息、用户留言、社区讨论、短消息、博客和微博等。传统的用户线上活动数据仅体现在结构化的统计领域,如访问频率、峰值压力、常用模块等。对网上创业教育云平台,必须对用户的线上活动做进一步的深入分析、研究,根据信息传播的生命周期,通过用户复杂网络,对生活实录、群体监控、用户消费、常见问答等分类处理,提供用户引导、提高信息推送质量,提升用户媒介素养。 3.4 经管类专业师生员工使用积极性如何提高? 在云时代和移动时代,可以通过授权开放部分数据和端口,通过协作云和二次开发,形成若干应用方便的软件、移动APP,让用户随手就可以信息交互,真正快速互动。通过适当的开放机制,让更多的软件开发商、更多的经管领域从业人员进入该平台,提高使用效率,挖掘平台潜力,扩大影响力,避免平台本身“闭门造车”。 3.5 移动平台如何发展? 首先利用网上创业教育云平台,整合教育资源,制定统一标准,实现Web和APP共享,资源跨平台共享;其次,简化操作,降低开发和使用成本,增强用户体验,让移动用户及时、畅通的进行信息交流,提高用户的使用积极性;再次,加强APP软件兼容性,适合不同的移动平台,满足不同的用户需求;最后,随着移动设备处理能力的日益增长,加强移动平台与云平台的数据交互,挖掘移动设备的数据处理能力。 3.6 网上创业智慧教育如何体现?达到什么要求? 网上创业教育云平台下的智慧教育可以根据以网上创业知识体系为核心和终端用户为核心的方式并行发展。以网上创业知识体系为核心的智慧教育重在资源的合理组织与优化,通过由点到面的资源构建,为类似需求的用户提供一种通用的操作路径。而以终端用户为核心,在合理监控用户操作实录的基础上,结合云平台资源,为用户提供符合自身需求的教学资源、学习路径和工作方法。在推送结果的同时,更能提供解决问题的思路以及下一步的建议,激发用户自主学习的动力。 3.7 经管类专业网上创业大数据分析人才如何培养? 比常见的商业、社交和管理云平台更加强调的是:网上创业教育云平台要为用户个体推荐优秀数据资源、提供教学研究解决思路和方案,其见效特征不明显、周期长。因此,要建立经管类专业网上创业大数据分析人才培养体系:(1)首先,根据网上创业内容的不断更新,建立以大数据知识点为核心、网上创业知识体系为主线的点线面结合人才培养路径,不断细化,让大数据分析充分融入到网上创业人才培养体系中去;(3)其次,建立阶梯性的大数据人才分析体系。网上创业资源更新速度较快,学期效应明显。因此,阶梯性的网上创业大数据分析更容易了解当前教学和管理的现状并及时地进行调整。(4)最后,着力培养经管类网上创业实践教学领域的大数据分析师。目前,数据分析师已经走进千万家商业系统,但大数据分析师,尤其是经管类网上创业实践教学领域内的大数据分析师却非常稀缺。培养具备云计算/大数据等专业计算机知识,具有教育背景和管理工程的师生员工是教育云平台不断发展的必备条件。 4、结束语 本文从网上创业教育云平台出发,通过分析目前网上创业教育云平台中存在的问题,建立并以此为依据建立经管类专业网上创业人才培养体系,给出了该体系下的七大组成部分。在网上创业教育云平台的发展过程中,关于资源的建立、协作云的建立、数据挖掘等研究仍然不足,需要做进一步的深入分析。
浅谈桥梁工程投资管理与控制:浅谈桥梁工程可研阶段投资估算 【摘 要】以某些桥梁工程为例,简要分析了桥梁工程可研阶段投资估算准确性的影响因素,并提出了相应地改进措施。 【关键词】可行性研究报告;投资估算准确性;影响因素;措施 一、影响投资估算准确性的原因分析 (一)在可研报告的编制过程中, 项目规划、方案设计、投资估算、经济评价等章节一般是按照专业分配给不同部门分别进行编制,这样往往会出现各部分工作之间不能有效衔接的问题。而受专业和经验的限制,孤立的估算编制人员对工程项目的规划、设计、标准、现场情况等的了解、掌握无法做到全面、准确。工程量漏项、少算、方法不当等情况容易出现,造成投资估算偏低。 (二) 某些项目受地方审批投资额度权限的约束,投资方为了项目能够批复,在立项过程中,人为压低投资,造成投资不足,也是估算投资偏低的重要原因之一。在可研报告的编制过程中,技术方案进行对比论证的同时,投资估算也在进行比较和优化。如果达不到报批的要求或上级领导的要求,有些投资方为了项目能批复,就人为限定投资额。可研编制单位作为受益者往往也愿意配合。明知投资不足,到初步设计、施工图设计阶段再想办法。这种做法往往会对下一阶段的初步设计概算和施工图设计预算带来很多困难。 (三)可研报告中的方案设计是投资估算编制的重要依据。在可研报告的编制过程中普遍存在编制周期短的情况,需协调的部门如海事、港航、地震、环保等协调不够,地形测量、地勘、水文等资料准备不足,上述类似情况导致可研方案设计相对粗陋,难以达到可研编制深度的要求。依据这样的方案编制投资估算时,估算人员由于得不到设计人员的有力支持,工作难度加大,只能依靠个人能力和工作经验判别不确定因素,投资估算的准确性大打折扣,给投资估算的偏差留下了隐患。 (四)投资估算中,漏项,少项导致估算偏低的情况也时有发生。少计漏计某些临时工程、辅助工程费用以及照明工程、交通标志标线费用;少计漏计桥梁工程监控费用、竣工荷载试验费等。因少项或漏项,使估算建设成本偏低。若此时项目投资可行性在临界点,则本来不可行的或许变成可行。 (五)估算人员业务技能素质高低对投资估算的准确性有很大的影响。由于新的施工工艺方法以及新的建筑材料不断涌现,国家、省、市各级主管部门的法律、法规不断出台,投资估算对估算人员的要求也越来越高,如果缺乏对新知识的了解掌握,缺乏对法律法规的及时接受,就会直接影响投资估算的准确性、有效性。同时估算人员的计算机使用能力、沟通能力、分析能力、团队配合的能力等,对投资估算编制工作影响也很大。 例如盘锦某混凝土拱桥,该桥为仿造欧洲某著名拱桥的外形设计建造的仿古桥梁。在估算桥梁装饰装修这部分费用时,估算人员没有结合该桥的实际情况灵活的估算费用,而是简单的套用相应定额指标,导致估算费用偏低,直接影响全桥的投资估计。仿古桥梁为达到仿古效果一般采用的是干挂石材的装饰方式,而估算采用的是普通涂料涂装的指标。实际工程内容与估算时的参考指标内容大相径庭,造成了此部分工程估算费用不足。 (六)在工程基本预备费的计算过程中,由于基本预备费是通过一定的预备费率来计算的,有些投资方为了争取项目立项有意漏计、少计预备费来减少项目的投资,以提高项目通过审批的可能性。另外,由于预备费计算过程简单,导致有些估算人员将预备费用的估算过程形式化,不考虑项目的实际情况,缺少灵活性,同样不可取。此外,建设期贷款利息是指建设项目中分年度使用国内贷款或国外贷款部分,在建设期内应归还的贷款利息。应该根据贷款总额、建设期限、建设期间每年贷款数额和贷款年利息率进行计算。在编制可研报告时估算人员要把握上述关键点,逐一落实,依据项目建设期内对贷款利息的支付方式,准确确定利率,避免造成利息额计算不足的情况发生。 二、应对措施和解决办法 要提高投资估算的准确度,避免上述情况发生,估算编制人员首先要端正态度,务必做到认真、公正、实事求是,避免弄虚作假、将错就错;同时投资方也要认识到可研和投资估算的严肃性和重要性,尽力实现自身的利益可以理解,但必须严格遵守国家和各有关部门法律法规;此外还需要各相关主管部门以及参建各方的共同努力,积极采取各种有效措施提高投资估算的准确度,主要方法包括: (一)估算编制人员应及时与设计人员进行沟通,了解设计人员的意图。在可研编制之初进行相应的调研工作,配合设计,及时要求业主与各相关部门协调,搜集测量、地质、水文、地震、环保、通航、水利、环保等相关资料。完成资料搜集以后,结合实际情况,在满足使用功能的前提下,充分了解设计意图,熟悉设计方案 ,密切配合方案设计人员在降低工程费用上下功夫,使方案设计人员在优化方案的基础上重视方案的经济性。此外,估算编制人员使用估算指标编制投资估算时不能生搬硬套,要结合工程实际,经过实事求是的调整后再进行套用,才能保证估算的准确性。。 (二)投资估算是技术与经济互相结合的工作,设计人员应按规范规定的设计深度进行设计工作,严格执行设计标准,不应以设计周期短为由,提供深度达不到要求的图纸,也不以此为由要求估算人员随意编制估算。同时估算人员也要了解工程的施工方法、工序,亲临施工现场,以便对现场有直观的了解。能力的逐步提高是量变到质变的过程,估算人员要注重收集各种工程项目的实际造价资料,及时整理记录,结合时间、地点、市场价格及现场条件、项目类型等因素作分类归纳。通过不断积累、总结经验教训,在实践和理论中不断提高自身素质。此外估算人员还要不断更新专业知识,通过参加继续教育并通过各种渠道获得新知识,不断提高业务水平。 (三)估算人员要采取经验与分析相结合的思路。一方面利用以往类似工程积累的经验数据,作为补充指标;另一方面对设计深度能达到初步设计概算要求的,应尽量采用概算定额计算,以便更好地控制单项工程的造价。尤其是在没有相应估算指标的项目以及估算指标宽泛不易控制的项目中。 (四)估算人员要做好各项费用的估算,把工程预备费的计算基数算准。预备费是以建筑安装工程费、设备工具、器具购置费和工程建设其他费用为基数进行计算的,估算人员应该对项目的建设规模、技术方案、设备购置方案、进行尽可能准确的估算。同时充分利用已有类似工程的相关资料,提高估算的准确性。另外采用优选的资金运作方法以节省贷款利息。 经过几年参与桥梁项目可研编制的实践,我们深刻地认识到,在可研估算、初步设计概算、施工图预算、竣工决算等多次计价中,投资估算形式上是最粗略的,但结果却是对整个项目投资影响最大的。投资估算是可研的核心,是其他前期工作的基础,是项目决策、资金筹措、控制投资的有效工具。作为建设项目投资控制首要环节,可研阶段的投资估算必须做到全面、准确,从而为建设项目投资控制奠定良好的基础,使所建的项目以合理的投入获得较好的经济效益和社会效益。 浅谈桥梁工程投资管理与控制:市政桥梁工程投资估算模型研究―以空心板桥梁为例 [摘 要]对我国目前市政工程建设的现状及市政桥梁在其中的地位进行了介绍,对我国市政桥梁建设过程中的工程投资估算的模型方法进行了介绍,指出目前模型存在的不足,提出了利用神经网络来构建市政桥梁工程投资估算模型,并且利用样本数据对模型进行了构建和仿真,实现了预期的效果。 [关键词]市政桥梁 投资估算 模型 研究 1.引言 在我国市政桥梁建设规模正在逐年的增多,并且迎来了高速建设的时期,很多城市都将设计难度较大,形状较为特殊的市政桥梁作为城市自身的标志。比如非常著名的长约36公里的杭州湾大桥,该市政桥梁投资约为107亿元;苏通大桥全长1.09公里,投资人民币达到64.5亿元。这是较大的市政桥梁,在市政工程中所包含的中小型的市政桥梁更是不计其数,即桥梁规模不大的这种工程数量巨大,市政桥梁的存在大大拉升了市政工程建设过程中的投资。由于市政工程往往涉及的金额是巨大的,因而开展对市政桥梁工程的投资估算研究就显得极为迫切。市政桥梁工程不仅投资巨大而且工程非常复杂,因而市政桥梁的建设以及管理都要严格按照既定的程序来执行,目的就是对市政桥梁工程的造价进行控制。对于市政桥梁工程的估算往往是对市政桥梁工程造价进行控制的有效手段之一,投资估算编制是否合理也会直接影响到对市政桥梁工程投资限额。因而如果在市政桥梁工程的前期没有对工程进行合理编制,所造成的后果往往就是预算编制和实际严重不符,就很可能会出现三超现象,以及资金不到位的问题。这种情况会严重阻碍市政工程的顺利执行,甚至可能导致市政工程建设陷入僵局,给国家带来巨大的经济损失。所以在桥梁市政工程执行的过程中,应该注意对于投资估算的决策,努力提高投资估算的准确程度,充分体现投资估算对于工程造价的控制作用,目前对于市政桥梁投资估算模型的研究为该领域的热点问题。 2.市政桥梁工程投资估算主要的模型 在市政工程建设的过程中都会具有一定的行业规范,在行业规范当中针对市政桥梁工程投资估算往往是以估算法作为各个指标计算的基础。对于行业中的各个投资指标进行一系列的计算,目前针对市政桥梁工程投资估算的模型还没有像其他领域如公路工程那样规范,在规范中对于分部分项以及价格信息等都有较及时的体现,能基本满足对于市政桥梁项目实施可行性研究阶段所需要的指标和数据。从目前市政桥梁工程投资估算过程中对于各项指标的利用的情况来看,随着科学技术的不断进步,各种新的材料出现以及技术的进步,指标问题不全面以及指标价格不明确等信息成为了投资估算过程中的主要障碍,对于市政桥梁估算是一个不得不解决的问题。但是新的投资估算指标的建立过程又不是一蹴而就的,即在解决现实问题的过程中还没有特别合适的指标。因而目前亟待一种新的模型能够解决上述问题。 3.基于神经网络的市政桥梁工程投资估算主要模型 本文将神经网络模型应用于市政桥梁工程投资估算模型,并且以空心板桥梁为例,通过对神经网络应用于市政桥梁估算模型的可行性分析,将神经网络模型应用于市政桥梁投资估算模型具备可行性和可实施性具备较好的性质。利用神经网络模型来对市政桥梁工程投资估算以空心板桥梁为例主要包括以下重要的环节:1)样本数据的采集;2)样本数据的归一化处理;3)对处理后的数据进行神经网络训练;4)对于训练输出的数据进行仿真等。 3.1 样本数据分析 根据上述神经网络的构建的过程,首要的是选取模型建立所需要的样本数据。样本数据是关于输入和输出的数据。首先对于指标进行因果检验看其是否存在理论上的因果关系,如果二者存在因果上的关系则可以将二者一个参数作为输入而另外一个作为输出,即有多少个输入就需要做多少组因果分析,然后利用这些样本数据来构建神经网络模型,选择一部分数据作为模型构建使用以及最后的仿真验证使用,即不仅可以用于构建模型来使用而且还可以用来检验模型的精度。将选择的样本数据作为模型的输入,将模型中的参数利用有意义的字符串来代替,如桥梁的跨径,数量,桥梁宽度,桥面的厚度,以及承台和地质等,另外还包括项目措施和总的投资费用。将所选好的数据输入到神经网络模型中,首先生成数据矩阵,而投资的总额作为系统的输出,生成目标矩阵来使用。 3.2 数据归一化处理 然后对输入的数据矩阵和目标矩阵进行归一化的处理,也就是对于数据进行预处理操作。归一化处理一般用于无量纲的数据处理,也就是将有量纲的数据通过统一标准的转化,将其变为无量纲表达的过程。归一化一般就是用于对样本数据进行归一化的处理,样本的统计概率分布在0和数值1之间,数值坐标的范围一般为-1到1之间。正是由于在空心板桥梁建设的过程中有太多的参数的量纲不一致,这就是很多输入的指标参数不一致。而在神经网络模型训练的过程中所要求的必须要使得数据一致,通过这样方式消除噪声干扰,使得模型的准确性得到保障。在matlab软件中有相应的数据处理模块来对数据进行归一化的处理。本模型建立的过程中进行样本归一化处理就是使用的matlab软件中的函数,在该函数的帮助说明中具有该函数的实现算法以及使用说明,可以根据该函数的说明来对所选取得样本数据进行归一化的处理,最终得到归一化的输入和输出矩阵。 3.3 神经网络参数训练 对于神经网络的参数进行计算,主要使用的是样本数据以及样本数据所形成的网络结构,通过对参数进行调整不断的进行逆向误差的计算,从整个神经网络模型的输出环节到输入环节不断的对各个参数进行修正,这些参数主要是指链接神经网络各个层次的权值。在matlab软件中也有专门的生产神经网络的函数newff,该函数可以用于生成神经网络。PR参数为输入矩阵中的最大和最小值矩阵;其中si为第i层神经网络的数量;TFi为相对应的激励函数;BTF为相应的训练函数;BLF为学习算法;PF为相应的性能函数。通过样本的输入及参数的训练就能够得到训练之后的神经网络,本实验将训练的次数设置在1000,通过神经网络训练,可以从下面的曲线看出参数都有较好的收敛。 结论 市政桥梁工程在目前甚至是以后相当长的一段时间内仍然是我国市政建设过程中非常重要的一环。开展对市政桥梁工程投资估算模型的研究,能够有效的为我国市政桥梁的建设提供技术上的支持。并且能够有效的控制工程造价,对于我国市政工程的建设和发展具有十分重要的意义。 浅谈桥梁工程投资管理与控制:桥梁工程投资管控与思考 作者:黄晓莉 单位:上海东海大桥管理有限公司 1东海大桥工程概况及特点 东海大桥是洋山港区连接大陆的唯一集输运通道(图略),同时还担负着为港区供水、供电及通讯的使命。大桥全长32.5km,桥宽31.5m,采用6车道高速公路标准,设计车速80km/h,抗震烈度7度,设计最大风速V10=40m/s,设计使用寿命100a。大桥由两座大跨度斜拉桥、三座大跨度连续梁桥和大量的非通航孔桥组成。工程动用各类大型船舶200条,打下各类桩基9000根,浇筑海工混凝土160万m3,制作各类钢结构50万t。工程所处海域每年受大风影响天数达100d以上,最大浪高达13m,潮差高达逾5m,每年不连续的可作业天数仅为180d;同时由于是第一次在外海建桥,缺乏经验和必要的施工装备。工程设备需求量多、投资压力大,工程中仅各类设备的投入就达10亿元以上。大桥运营养护管理难度大、要求高。外海超长桥梁的运营养护管理缺少经验和规范的指导,如何通过高效规范的养护管理手段和措施确保大桥的百年使用寿命也是一个全新的管理课题。大桥受到恶劣的自然环境和超重荷载的侵蚀,从管理措施、经验、设备、检查、维护方面都提出了很高的要求。但是如何做到“实用、有效、经济”的总体要求,需要从投资管理、技术管理和状态管理等多方面进行深入研究和创新。 2大桥的投资控制与管理的思路、方法 由于东海大桥是我国第一次在外海进行的桥梁工程实践,无论从技术方案、施工工艺、施工设备、还是定额、规范的指导等方面都是十分缺乏的。因此理清思路、创新方法、规范管理是十分必要和迫切的。从东海大桥工程的成功建设和建设资金的有效使用和控制方面,通过创新取得了较为成功的管理模式。主要有以下几个方面。 2.1科学的概算编制在国家批复东海大桥工程可行性研究报告后,即着手开展了设计方案的国际征集活动,邀请国际上著名的设计、咨询等机构与国内大型设计院合作,全面开展设计方案的招标征集工作,以充分吸收国际上先进的设计理念和成功的设计方案,同时也了开拓国内设计单位和建设部门的思路,完善设计方案,使之能更加适应外海环境,从源头上控制建设的规模和标准,体现出“安全、可靠、经济”的科学理念。在完成设计方案的国际征集活动后,遴选出较为完善先进的优胜方案,而后即开展施工方案的国际征集,同样也是邀请国际著名大型施工企业和国内的大型施工企业合作,这既是吸收国际上成熟的工艺和方法,也是对国内大型施工企业的总动员。通过与国外企业的合作,督促国内企业对设备、工艺的更新改造和技术创新,同时也是对设计方案的可行性进行了一次全面的检验。在设计和施工方案国际征集的基础上,形成了大桥的初步设计方案。只有设计方案的安全可靠,才能达到概算编制的准确,从源头对工程投资进行有效控制。 2.2严格规范的计划控制为适应洋山深水港的开港需求,东海大桥总工期仅有3.5a,况且外海海洋环境工程有效可作业天数仅有180d。如何充分利用有限的时间,安全、优质、高效地完成大桥建设是摆在建设者面前十分严峻的课题。工程开工之前,在全面掌握国内大型施工企业的技术能力和设备状况的情况下,深化、细化工程建设的每一个节点,合理调配国内有限的大型海上施工设备,详细编制了工程节点目标实施计划。在施工过程中抓紧每一环节,环环相扣,严格按计划实施,超前研究、超前准备,确保工程方案的可实施性和先进性。通过有效周密的计划控制确保了东海大桥工程的质量和进度。同时始终保持建设资金处于受控状态。 2.3创新招投标管理办法工程通过招标择优选择施工单位,但目前在我国存在着“肥水不外流”的地方保护观念,致使企业在缺乏竞争的环境中容易形成依赖思想,缺乏进取精神,不仅质量难以提高,造价亦偏高,还容易滋生腐败。投资控制就成了一句空话。东海大桥工程在招标时,向全国各地造桥的生力军抛出橄榄枝,通过公开招标确定了中港集团、国际路桥、上海建工、中铁大桥局等“国家队”作为各标段的承建商。按照工程招投标法规定,大型工程建设项目必须实行公开招投标,通过对大桥工程建设项目特点的认真分析研究,针对大桥建设对建筑材料需求全过程性的特点,同时考虑我国当时正处于大规模建设期,对建筑材料的需求和依赖造成市场的不稳定性,以及市场波动大等因素,创新地采用了在工程标段公开招标时,对大宗材料部分实行暂定总价招标,有效地规避市场涨价和资源紧缺的风险。在中标单位全部确定后,将各标段的大宗建筑材料全部集中起来进行公开招标。招标确定材料供应商后,由供应商与各标段承包商分别签订供货合同,确保大桥施工顺利进行。平稳度过2003-2004年间国内建材市场的大波动,工程进度、质量及工程造价未受影响。且达到了“集中采购、锁定资源、锁定价格、确保质量”的标准,有效地实现了建设成本的可控性。 2.4确保社会审计的公正、有效工程建设活动是一种经济行为,在建设过程中会出现各种问题,尤其是大型工程单单依靠竣工决算控制工程造价未免滞后,甚至会出现亡羊补牢的情况。因此东海大桥工程建设全过程引进了社会审计单位参与投资管理。社会审计单位站在公开、公正的立场,结合市场和工程建设的实际情况,全方位参与工程建设全过程的资金管理。主要有建设单位的财务监督,建设单位的合同监督,建设单位的月度、季度、年度支付监督,合同结算审计、工程结算审计、施工单位资金流向监督等工程建设资金使用的各个环节,确保建设资金能够全部用于工程建设,确保合同的真实有效性,确保了工程造价的合理,确保工程建设资金的合理需求。规范了投资行为,提高投资效益,也促进了廉政建设。 2.5多样化的运营养护成本控制面对国内第一次投入使用的外海超长桥梁、面对一个全新的运营养护领域,如何管好、养好大桥,合理地控制资金的使用,控制好、分析好养护成本,主要从四个方面作了一些有益的尝试。一是对运营养护实行社会化公开招标,通过招投标选择有资质、有能力的企业参与运营养护管理;二是编制涵盖运营养护行为各方面的操作手册,规范养管行为,做到“规范化管理、标准化作业、信息化指导”;三是在完善操作手册基础上,制定东海大桥专用运营养护定额,规范工艺、规范材料、规范价格,在此基础上编制年度概算;四是由社会审计单位对运营养护企业进行年度成本支出审计和年度概算审计,通过审计来规范企业的成本支出,提高企业的财务管理水平。通过上述四个方面的工作,采用多手段、全方位的管理办法来控制特大型桥梁运营养护的投资,全面提升管理水平,科学合理地对基础设施进行管理。 3实践体会 通过对东海大桥工程建设和运营养护管理全过程的投资控制方面的实践,以及对实际工作效果的检验与反思,体会到对大型基础设施的投资控制应结合工程实际,在国家法律法规的指导下选择合理有效的管理办法,要切实做到实事求是,做到多渠道、多方法运用各种成熟的管理措施确保工程建设和管理工作有序、可控、合理地开展,这是全面提升建设和管理水平的有效手段,因此在东海大桥工程建设与投资管理中得出如下体会:(1)设计方案的先进、合理、可行是确保工程建设和管理的投资可控的前提条件。(2)工程实施计划的严格、规范、科学的执行是确保工程建设和管理的投资可控的必要条件。(3)工程建设和管理的全过程资金管理,以及管理手段的多样性、创新性是确保投资可控的必然结果。(4)工程建设和管理的全过程中,采用社会审计的模式是保障投资管理的公平、公正,也是提升管理水平的有效途径。(5)我国现有的桥梁设计规范、施工技术,以及经费定额已远远不能满足海洋环境下建桥的要求,有必要进行研究,修改和完善新的适应恶劣海洋施工环节的相关规范,指导后续跨海大桥建设。 4结语 东海大桥工程的建设,标志着我国桥梁建设真正从江河跨向了海洋,进入了一个全新的未知领域,体现了中国桥梁建设者的胆略和水平。大桥建设者依靠技术创新,成功地解决了在海洋环境中桥梁施工的关键技术难题,实现了快速、安全、高质量地建设好我国第一座外海跨海大桥的目标。东海大桥工程的胜利建成,充分体现了我国21世纪的建桥水平,同时也为今后我国跨海工程的建设积累了宝贵的经验。
通信网技术论文:基于物联网技术的移动通信网络资源管理研究和应用 [摘要]移动通信网络资源管理是移动通信应用的核心问题,其目的是在保证通信网络服务质量的前提下,通过功率控制、切换控制、接纳控制、调度机制、负载控制等技术,有效地利用网络资源,提高通信网络的综合性能物联网技术是近些年发展起来的信息通信新技术,其特点在于对信息的全面感知、可靠传输以及智能处理等,可以在物联网的信息采集层实现多种类型的资源的动态采集和管理,这些特点非常符合移动通信网络资源管理与移动业务应用的需要。因此,利用物联网技术可以很好地解决移动通信网络的资源管理问题和应用推广问题,并符合技术发展的趋势。 [关键词]物联网;移动通信;网络资源管理 物联网技术与应用是近十几年来兴起的一种全新的智能网络技术,被看作是信息领域的一次革命性的变革,越来越受到人们的重视,其发展十分迅速,应用的范围领域越来越宽。 移动通信技术在民用领域已经发展多年,技术上比较成熟,已经由第二代(the 2nd Generation,2G)通信技术发展到第三代(3G)通信技术,甚至第四代(4G)通信标准也在许多重点城市和地区开始试运行。 由于移动通信服务使用上的便捷性,使得移动通信的应用已经融人到人们的日常生活当中,越来越深刻地影响着我们的生活方式和通信方式。基于这一点,对移动通信网络技术的理论与技术方面的研究,一直以来都是学术研究和工程领域研究的重点课题。 1 物联网技术 美国麻省理工学院在1999年建立的自动识别中心,提出了网络无线射频识别(RFID)系统的概念。这个系统可以把所有有形的物品,通过射频识别等传感设备,与互联网进行互联,从而达到实现系统内个体的智能化识别与管理的目的,这便是物联网概念的最初来源。 2005年,国际电信联盟ITU(International Telecommunication Union)在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,正式确定了“物联网”的概念,并了题为《ITU Internet reports 2005—the Internet of things》的报告,在报告中详细介绍了物联网的基本特征、相关的应用技术、技术发展面临的挑战以及物联网在市场推广中的机遇。ITU在报告中指出:我们正处在一个全新的通信技术发展的时代,信息交互与通信技术发展的目标,已经从原来的满足人与人之间的沟通目的,发展到为了实现人与物、物与物之间的连接,一个无所不在的物联网通信的时代即将到来。 由此可见,物联网技术的发展,突破了信息交互双方的“人”的属性的限制,将传统的信息通信网络延伸到了更为广泛的物理世界,将连接扩展到了物与物以及人与物之间,从而形成了一个物的联网的世界,即物联网。 物联网技术的基本特征主要包括以下三个方面: (1)全面感知的特性:物联网技术可以利用射频识别、二维码、传感器等多种技术来随时随地的对网络成员进行信息的采集。 (2)可靠传输的特性:通过将物直接接人信息网络,需要通过可用的多种通信网络进行信息交互和共享,以保证信息传输的可靠性。 (3)智能处理的特性:通过使用多种智能计算技术,从而对采集到的海量的物体数据和信息进行处理,以实现智能化的决策和控制。 2移动通信网络资源管理 移动通信网络资源管理作为移动网络通信的核心和关键技术,主要职能是对移动通信网络中有限的资源进行合理地分配和管理,并可以在网络负载和资源的空间分布不均匀的情况下,能够及时调整可用的网络资源,从而保证移动通信系统的可靠工作。 不同种类和技术基础的无线通信网络,其所采用的信号传输技术、多址接入方式会有所不同,相应的通信网络资源的管理机制也会存在诸多的差异,但是,移动通信网络的资源管理问题,就其根本目标,可以分为两个方面,一是实现既定的用户级目标,二是实现通信网络的系统级目标。通常,用户级目标的实现,主要体现在通信网络使用中的用户体验上;而系统级目标是从技术的角度考虑,达到最大化系统吞吐量或者频谱利用效率、提高移动网络的系统发射功率的效率等几方面,具体的研究内容包括以下几个方面: (1)功率控制:其主要目标是,在维持通信链路服务质量的前提下,尽可能减小通信时的功率消耗,从而节约能源,延长移动通信终端电池的使用时间。 (2)切换控制:当移动通信的终端从一个基站的服务当中切换到另一个基站的服务当中时,需要尽量保证该用户的通信服务不被中断。 (3)接纳控制:在保证已经连接进移动通信服务网络的用户的正常业务使用的同时,应该尽可能地接纳更多用户,从而更有效地利用网络资源,最大化移动通信网络的综合性能指标。 (4)调度机制:使接入网络的各分组用户,能够充分合理地利用通信网络的资源,合理分配数据传输速率和分组长度。 (5)负载控制:在移动通信网络过载或即将过载时,需要即时进行网络资源调整,从而保证通信网络的稳定可靠运行。 3物联网技术与移动通信网络资源管理的契合点 通过以上的分析,我们可以看到,移动通信网络资源管理的核心问题,即是对网络资源的合理分配问题,而网络资源得到合理分配的前提,是对资源的属性、分布等信息的全面、有效、快速的掌握,并将这些分布与控制信息可靠地传输到网络资源管理节点,通过更高效合理的智能资源分配算法,来对有限的通信网络资源进行整合安排,这些移动通信网络资源管理需求,恰恰是物联网技术所反映出的基本特征,也即是说,通过使用物联网技术,可以更加恰当、高效地完成以上的资源管理任务。 4结论 移动通信网络资源管理是移动通信网络应用的核心问题,是无线网络通信领域研究的重要课题,其目的在于通过功率控制、切换控制、接纳控制、调度机制、负载控制等技术,在保证通信网络服务质量的前提下,合理、高效地利用网络资源,从而提高移动通信网络的综合性能。 利用物联网技术,可以很好地解决移动通信网络的资源管理问题,并且物联网在信息采集层上的优势,可以更加全面、实时地采集移动通信用户的非隐私眭信息,从而提高移动通信应用的商业价值。因此,研究基于物联网技术的移动通信网络资源管理技术,是值得我们下大力气研究的课题。 通信网技术论文:数据通信网技术及其在电力通信网的应用 【摘 要】本文通过数据通信的构成原理、交换方式及其适用范围、数据通信网络协议及解决方案的论述。重点对阳泉电力数据通信网采用IP over MSTP模式、自治域分配、MPLS VPN、网络拓扑结构等技术特点进行了介绍,并展望未来美好的应用前景。 【关键词】数据通信;构成原理;网络协议 引言 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。数据通信通过传输信道将数据终端与计算机连接起来,使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。近年来,山西电力在省级骨干光纤网和市级光纤传输网的基础上建设覆盖面广泛的数据通信网络,为电网安全公司提供营销自动化、信息化建设服务。 1数据通信交换方式及适用范围 通常数据通信有三种交换方式: (1)电路交换:电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时,使用同一条实际的物理链路,通信中自始至终使用该链路进行信息传输,且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。 (2)报文交换:报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存),当所需输出电路空闲时,再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储一转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。 (3)分组交换:分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块(称为分组或打包),将这些分组以存储一转发的方式在网内传输。 各种交换方式的适用范围: (1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式,后一种方式与公用电话网基本相似,但它是用四线或二线方式连接用户,适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网,其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。 (2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式,网络传输时延大,并且占用了大量的内存与外存空间,因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。 (3)分组交换是在存储一转发方式的基础上发展起来的,但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信,如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面,传输质量高,成本较低,并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。 2数据网络解决方案 绝大多数的数据网络可以归为局域网(LAN)或广域网(WAN)。 2.1局域网 由计算机、网络接口卡、传输介质、网络通信控制设备以及外围设备组成。局域网使得企业可以利用计算机技术有效地共享文件或打印机。局域网把数据、通信、计算机和文件服务器紧密地结合在了一起。 局域网主要完成以下工作:(1)在有限的地理范围内运转;(2)允许多个用户同时接入高带宽物理介质;(3)提供本地服务的全时连接;(4)互连物理上相邻的设备。 2.2广域网 随着计算机的相互连接,计算机、打印机和其他设备可以跨越广域网进行相互通信、共享信息和资源,以及接入互连网。以下是一些常用的广域网技术:(1)模拟调制解调器(2)综合业务数字网(ISDN);(3)数据用户线路(DSL);(4)帧中继(FRAME RELAY);(5)异步传输模式(ATM);(6)T传输系列和E传输系列;(7)同步光纤网(SONET) 3 阳泉电力数据通信网应用及特点介绍 山西电力市级数据通信网在已经建成的山西电力骨干光纤网络和市级光纤传输网的基础上建设,形成覆盖地调-集控站、受控站、直属单位,市-县-营业站、供电所、35kV站的数据网络,为各类数字化业务提供高密度高带宽数据接入和电路组织。为山西省电力公司和市级供电公司的生产、信息化建设服务。 阳泉电力数据通信网负责市网下属各类站点单位的数据业务接入和汇聚;该市级数据通信网主要在地调与现有省级骨干数据通信网进行互联,实现全省MPLS-VPN组网的功能,为营销、财务、NGN等系统业务的全省大集中运行模式提供条件;同时市级电力数据通信网在县调与现有省级骨干数据通信网进行互联,在地调发生故障的情况下,提供市至县的故障时网络管理排错备用数据通道。 组网电路原则上采用IP over MSTP模式,利用传输设备提供以太网汇聚或透传通道实现数据通信网设备之间的连接。 3.1自治域分配方案 山西电力已经建成的省骨干以及即将建设的各地区市级数据网将使在网路由器设备达到近2000台,如果仍然运行在一个AS内,不利于网络管理的扁平化和整个数据网的稳定运行。所以山西电力数据网将划分为多个自治域(AS)。省骨干网络为一个单独的AS,各地市新建设市级网络为一个单独的AS,既方便了各地市独立部署本地业务,也实现了网络管理的扁平化,也大大减少了路由收敛时间,提高了地区内业务部署的灵活性。阳泉市级数据网ASN为65529。 3.2 MPLS VPN解决方案 由于山西省电力骨干数据网与阳泉市级电力数据网处于两个不同的AS域,因此必须考虑跨越的MPLS VPN解决方案。 省骨干网地市核心节点与阳泉市级数据网核心节点之间采用VRF-VRF方式实现MPLS VPN的跨域连接。省骨干网阳泉地区核心节点(7609-1,7609-2)与阳泉市级数据网核心节点(NE40E-1,NE40E-2)之间采用静态路由;阳泉市级数据网核心节点(NE40E-1,NE40E-2)向省骨干网阳泉地区核心节点(7609-1,7609-2)Loopback地址路由;阳泉市级数据网核心节点(NE40E-1,NE40E-2)之间采用OSPF路由协议。 3.3网络拓扑 连接层次多少是由网络规模和网络中信息传输的流向和流量决定的,通常有三层: 核心层、汇聚层和接入层。阳泉市级电力数据网采取三层结构:核心层、汇聚层、接入层。采用三层方式结合合理的路由规划,可以实现网络的带宽合理利用,尽量减少路由条数。 市级电力数据通信网网架层次结构如下: 地调为市级电力数据通信网的核心节点,设置2套市级网核心路由器设备。分别出GE口与地调现有省级网骨干路由器互联,出GE口与县调汇聚路由器设备互联,出FE口与集控站、操作队站、所有110kV站和分公司直属单位互联。 县调为汇聚节点,设置汇聚路由器设备1套。出GE口接入市级网核心路由器设备,出FE口与县调现有省级网接入路由器互联,各35kV站、供电所、县级营业站的接入路由器使用FE口采用点对点方式接入县调汇聚路由器。 各220/110/变电站和驻市单位设置1套市级网接入路由器设备,直接接入地调市级网核心路由器设备。 各县局所属35kV变电站、营业站、供电所设置1套市级网接入路由器设备,直接接入县调汇聚路由器设备。 4结束语 近年来,山西省电力公司信息化应用进入快速发展轨道,在主干光传输网基础上建设的数据通信网络,实现了电网营销、电能量采集办公OA、生产MIS、无人值班变电站视频监控等各类数据业务,综合信息管理系统和经营管理系统建设得到快速发展。在“数据集中、管理分层”的总体思路指导下,任一个应用系统需要交互和传递的信息量均呈几何级数增长,尤其是各种信息数据库和企业资源管理系统的建设应用,对网络带宽、设备可靠性、稳定性提出了更高的要求。数据通信网技术应用为地区电网的信息化管理带来前所未有的高效与便利,必将提高电网安全生产、营销服务的优质服务水平和现代化管理水平,对未来建设智能通信网络奠定了良好基础。 通信网技术论文:EPC物联网技术在通信网络设备管理中的应用 摘要:针对传统通信设备资源管理自动化水平有限的问题,将EPC物联网技术和通信设备资源管理相结合,提出一种基于EPC物联网的通信设备资源信息管理模式。该方法实现了基于技术的三层结构的Web应用,较为全面深入地应用了EPC编码技术、RFID技术、天线理论和EPCIS理论,结合网络技术、数据库技术与中间件技术,实现了通信设备的主动式管理、远程跟踪和实时监控功能。 关键词:物联网技术 EPC编码 射频识别 通信设备 1 引言 随着通信企业规模的发展与建设,通信设备和各种备品备件的采购数量不断增加,进而对通信网络设备和备件的实时监控和安全管控能力提出了更高的要求。传统的通信设备管理只是简单的将设备信息档案化,却不能实现实时跟踪或位置定位,更不能及时进行设备信息的更新与维护,依然处于被动式的管理模式,在一定程度上阻碍了通信企业网络建设发展的需要。 物联网(The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分,是通过各种信息传感设备按照约定的协议,在互联网的基础上,对物品信息进行采集和传输和信息交换。物联网一般由EPC编码体系、射频识别子系统(RFID,Radio Frequency Identification)和信息系统(EPCIS,EPC Information Services)组成。其工作原理是读写器从EPC标签中得到标识物品的特定且唯一的代码,然后与互联网相连接,通过信息系统得到设备的详细信息,从而实现了设备信息实时的跟踪、交流、共享与管理。 本文将EPC物联网技术和通信设备资源管理相结合,设计了一种基于EPC物联网的通信设备资源信息管理系统。较为全面深入地应用了EPC编码技术、RFID技术和EPCIS理论,结合网络技术与数据库技术,实现了通信设备的主动式管理、远程跟踪和实时监控功能。 2 系统总体设计 本文系统平台的开发模式选用B/S(浏览器/服务器)。其最显著的优点就是系统软件运行于服务器而与客户端无关,它克服了C/S模式中由于客户端规模变大而导致扩展与维护困难的缺陷。本文设计采用B/S模型架构和基于.NET标准的开发模式,来满足系统功能和性能方面的需要。系统框架体系主要分为五层,如图1所示。 数据层位于最底层,采用数据库实现对数据的存放,数据库采用关系型数据库,本文采用SQL Server 2008来存储和管理系统的信息数据,实现对系统需要的信息数据的创建和连接。应用层分为数据服务层和Web服务层两个子层。其中数据服务层是用来实现与数据库的交互,即完成查询、插入、删除和修改数据库中数据的功能。通过数据库之间的访问来实现数据共享;Web服务层里包括了实现各种业务规则和逻辑的Web服务组件,并为表现层提供访问这些业务逻辑的接口。网络层是信息双向传输的中介,实现表现层与应用层之间的信息传输与联系。最上层是表现层,通过电脑终端和Web浏览器以网页的形式访问系统。 该模型实现的流程是:电脑终端通过Web浏览器登录到互联网,通过互联网连接到服务站点,先向Web服务器发出客户请求,然后Web服务器通过Web服务组件将请求转发给通信设备信息管理系统,经过EPC信息服务器调用EPC数据库中的数据,并按照终端的操作需求对相应的数据进行处理,最后处理结果返回给电脑终端,从而完成整个过程。 在这种B/S体系结构下,本文客户端和应用层服务器采用来进行设计和实现,服务器端脚本选择微软公司针对.NET平台量身打造的C#语言,通过这种方法降低了客户端与服务器之间的交互频率,提高了程序运行效率,基本实现了客户端的零安装,可以快速、高效、灵活的实现系统功能。 3 系统实现的关键技术 在系统实现过程中,根据实际生产需求,设备远程跟踪模块必须包括EPC查询模块、设备远程跟踪模块,这其中涉及到以下关键技术。 3.1 EPC编码结构 在EPC码查询中,每一个设备都被提供一个EPC码。EPC编码体系要遵循新一代的与GTIN兼容的编码标准,EPC编码结构采用一个比特串(如一个二进制表示),主要是由一个头字段加上另外三个字段数据组成,头字段是EPC的版本号,另外三个字段数据依次为域名管理者、对象分类和序列号。 3.2 EPC中间件(Savant) 当EPC标签被加到每件设备上后,在设备的生产、运输和销售过程中,产品的电子编码数据流将会不断地被读写器采集到,读写器在获取电子标签的信息后,首先由EPC信息系统中的Savant中间件进行数据处理。Savant是连接电子标签、读写器和企业应用程序之间的纽带,它被置放于信息网络与读写器的之间,用于处理和加工读写器传送过来的信息流和数据流。Savant作为一种软件,擅长处理海量咨询、灵活过滤数据。 3.3 对象名解析服务(ONS) 对象名解析服务的添加,主要是为了配合Savant中间件根据设备的电子代码查找相关的信息的同时,实现寻址的功能。ONS是联系前台EPC中间件Savant和后台EPCIS服务器的网络枢纽。ONS是一个分布式的系统架构,主要由映射信息、ONS服务器和ONS缓冲存储器组成。在ONS服务解析过程中,目前只是将EPC标签的前三段,即标头、EPC管理者和对象分类号作为查询条件。 ONS工作原理与互联网中的DNS服务器在Internet中的工作非常相似,DNS是提供Web站点的域名解析的,而ONS是根据物品的EPC码来查询,返回的是EPC信息的URI,即为Savant指明了存储这个产品信息所在的服务器,从而获得EPCIS服务器上更多的设备相关信息(如设备名称、规格、生产厂家、生产日期、用途等),并将关于这个产品的信息进行传递。 3.4 通信设备远程跟踪模块 设备跟踪主要依赖于EPC代码,当某个设备被EPC代码定义后,EPC代码将一直跟随在设备或设备的包装箱上,这样产品就进入了整个流通过程。EPC信息携带着设备名称、单位、数量等信息。在设备的每一个环节中,读写器也会不断的收集EPC代码并进行实时的分层式更新,并存入数据库。这样就可以在通信设备管理系统中做到对设备的实时跟踪和位置监控。当二级部门使用时,也要对设备信息进行信息录入。设备的跟踪主要依靠EPCIS信息系统中ONS解析、PML等关键技术。 3.5 系统数据库的设计 数据库是所有信息资源的存放地,所有用户的信息以及系统重要资源都储存在数据库中,所以建立一个信息全面、组织有序的数据库对系统的高效运行是至关重要的。本系统采用SQL Server 2008作为数据库应用软件,建立系统所需的各种信息表组成本系统的数据库,比如有设备信息表,设备位置跟踪表、设备交接部门表等等,这样,通过SQL语言检索就可以实现对数据库中相关信息的查找、修改、更新等操作。在系统使用中,使用的SQL Server提供的程序来实现对数据库的连接,利用提供的专门的组件来实现对数据库的访问和存取,对于数据库之间进行的交互,可以通过利用对象模型中的DataSet对象和Connection对象来实现。 4 结语 基于EPC物联网通信设备信息跟踪系统的设计,实现了基于技术的三层结构的Web应用。较为全面深入地应用了EPC编码技术、RFID技术和EPCIS理论,是针对物联网发展过程中,EPC物联网在通信设备跟踪技术的初步探索,说明了建设基于EPC物联网通信设备实时共享思想的可行性,对于促进物联网技术应用及对物联网技术的发展具有积极意义。可见,建设EPC物联网通信设备管理系统是共享式物品管理的可行技术,更是一项先进技术,值得大力推广与应用。 通信网技术论文:OTN组网技术在电力通信网中的应用 摘 要 分析了当前电力通信传输网承载业务的变化趋势,介绍OTN技术的特点。结合电力通信系统对光通信网络的新要求,在现有网络基础上应用OTN技术建设新型的电力系统信息通信承载网。在骨干层,采用OTN解决大颗粒业务的传送需求。 关键词 OTN 电力通信网 组网 1 引言 许多国家都致力于现代化的电力网络的发展,它对于能源的有效使用,可再生能源的转换,温室气体排放量的减少以及建立持续稳定繁荣的经济都起到及其重要的作用。如今电网的功能不仅仅是单一的实体,它能够融合多种网络,多家发电公司,协调不同层面信息的交替,改变以往只有手动控制的操作。随着坚强智能电网的建设和发展,电网调度系统实施更大范围更多调度点的资源调度、电网大规模全过程的实时监视、实时控制、实时保护及智能分析、计算、告警等逐步向动态、在线模式转变。作为电网一次系统安全生产的重要支撑系统,通信网面向的业务用户、业务种类、业务流量及业务范围将发生巨大变化,电力通信网则必须满足电网在正常运行和应急状态下对各类电网信息的传输需求。 数据通信带宽业务发展迅猛,以GE/10Gb/S、GE/2.5Gb/S、POS/10Gb/s接口为代表的数据业务大量涌现,给电力通信网提出了更高要求:容量更大、成本更低、快速灵活部署和业务调度、扩展能力强、可靠性高及OAM功能完善[1]。业务种类及业务流量的增加,就需要为大颗粒的业务提供传输通道,目前的电力通信网大多基于传统的SDH、DWDM技术,只解决了传输容量,没有解决节点业务调度的问题,在网络扩展能力、业务保护能力、业务监控与维护等方面缺乏有效的措施。为了解决这些不足,新型光传送技术OTN(Optical Transmission Network)越来越受到重视。 2 技术特点 OTN是面向高速率的下一代传送网的重要传送层技术,综合了SDH及WDM的优点,可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度,并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护,形成以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。定义为由一系列OTN网元经光纤链路互联而成,能够按照ITU-T G.872的要求提供有关客户层的传送、复用、选路、管理、监控和生存性功能的网络。其节点设备的交叉颗粒基于ODUk(k =l、2、3),可以实现至少2.5 G带宽颗粒的交叉,业务更加透明,具有强兼容性[2-4]。 OTN系统以DWDM为基础平台,引入了OCH层,其核心技术则包括OTN交换技术和G.709的接口技术。标准定义的OTN体系结构包括光交叉、电交叉、G.709接口和控制平面等核心技术。OTN很好的结合了传统SDH/SONET和WDM的优势,对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。在光域,OTN可以实现大颗粒的处理,提供对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送能力,具有WDM系统高速大容量传输的优势;在电层,OTN使用异步的映射和复用,把SDH/SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中,形成了一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量调度的网络。OTN技术的关键优势之一是,将SONET/SDH等多种网络和服务无缝集成到一个共同的基础设施中,并且可以提供全新的以太网、存储和视频应用。OTN支持很好的结合了光域和电域的处理技术,相对于传统的DWDM和SDH网络来说,有诸多技术优势。 3 OTN组网的优势 虽然WDM 系统极大地提高了光纤传送效率,能够支持大颗粒业务的传送, 但是受波分技术限制,波长以点对点形式进行配置,无法进行动态调整,资源利用率不高,业务调整灵活性不够,一旦业务的流向发生变化,调整起来非常复杂。WDM 业务间的调度主要依赖ODF 上的物理调度,网管只有对光层的性能进行监控,排查故障手段少,维护难度较高。OTN 以多波长传送、大颗粒调度为基础,综合了SDH 及WDM的优点,可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度,并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护,形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。 OTN在波分层面的功能相互兼容,同时具备ODU1、ODU2、ODU3级别的交叉能力和保护能力,可以承载40Gb/s、10Gb/s及2.5Gb/s速率的业务。承载GE速率业务具有优势,通过网管配置,能够实现灵活业务调度和提升端到端电路的可控性,但对于更细颗粒的性能监测和故障管理能力不足,所以OTN在城域网内可以替代波分承载GE以上的大颗粒业务。为了促进互联网业务的发展,有效提高网络业务疏通能力,建立传输业务直达通路,引入OTN技术,建设OTN网络,以满足数据网络扁平化的需求。引入OTN的策略主要是为了配置OTN的线路系统,与具有ODU1/OCh交叉连接功能的节点共同组建OTN和WDM,为IP网传输承载高速链路(GE、10GE)。如图1所示,网络核心层组成MESH网络结构,采用10G/40G通道混传方案,可承载10G、40G和GE等业务;汇聚层采用环形网络结构,所有环网下挂于核心层网络。跨环业务按照电交叉设计,做到全网无阻塞任意调度,为业务快速开通和灵活调整提供硬件基础。 4 OTN技术应用于电力通信网 4.1 组网模式的研究 光通道的管理能力不足,这是传统WDM设备无法克服的问题,波长级的交叉也显得颗粒过大,带宽利用率不高。而SDH设备因交叉颗粒较小而影响整体的交叉容量,级联监视能力弱、缺乏高速光接口和开销过大等缺陷,导致SDH设备不适合在大容量的骨干层应用。OTN电交叉设备的出现,在SDH和波分设备间起到桥梁作用,弥补了两种传统传送体制间的空白。ODUk级别的交叉颗粒比SDH的VC4颗粒要大,但比WDM的波长交叉灵活,可对整个传送路径进行完整高效的端到端管理。因此,OTN设备适合部署在汇聚层和骨干层,组网方式如图2所示。 骨干层的OTN设备提供以太网物理线路接口,承载分组业务,并映射到ODUk,以ODUk为调度颗粒进行交叉,主要应用在骨干层需要利用OTN体制大颗粒交叉调度的场合。接入层和汇聚层的分组业务经过本地的带宽管理和优先级调度后,以以太网或其他形式接口送往骨干层设备,骨干层将其封装到ODUk进行大颗粒的疏导和管理,简化网络配置和管理层次。 通信网技术论文:中兴接入网技术在铁路通信网的应用 摘要:随着社会经济不断的增长,科学技术不断的进步,我国的铁路现代化进程也相应的加快了前进的步伐,铁路相应的事业对于通信行业的发展也提出了更高的要求。目前,铁路通信网提供的传统电话业务已经不能够满足现代社会所需要,尤其是随着它冲入市场,铁路通信已经不断的发展出了很多新的业务。 关键词:中兴接入网,技术,铁路通信网,应用 随着我国科学技术不断的进步,我们已经进入了信息网络时代,这也给铁路的通信网不断革新提供了更多广阔的发展空间。从1997年起,铁道部就决定在未来三年之内就要基本建好长途交换网、数字传输网和数据通信网三个基本的网络,不断的推进本地通信网络的有效建设,为铁路通信网本身各种业务的有效开展和冲入市场打下良好的基础,使得中国的铁路信息化工程在建设的过程中有一个很大的突破。目前,铁路信息系统的有效建设正在不断的开展,这就相应的对通信方面的服务和业务提出了更高、更好的要求。这样要求不光需要大量的电话业务,而且还大量的需要图像业务和数据业务。综合业务用户接入网目前是一个解决铁路通信现代化的有效手段。铁路接入网的有效启动已经成为了铁路通信建设中一个必不可少的重要部分。 中兴通讯的铁路通信网建设方案 目前,我们根据铁路通信网自身的特点对中兴通讯积极参与制定相应的铁路本地网综合业务接入网方案,并且也取得了很好的效果。1997年10月,铁道部在广州的接入网演示会上,中兴通讯行业作为唯一一家接入网厂家展现出了自己创作的三网合一的中兴ZXA10综合接入网技术,并且取得了很好的成效。从97年底到98年中旬,中兴通讯企业就先后已经和广州、沈阳、上海、柳州、哈尔滨、北京、兰州和郑州等地的铁路局鉴定了相应的中兴接入网合同,并且在相应地方的铁路本地网建设中都充分有效的发挥了其应有的作用。 针对铁路自身的实际情况,中兴通讯企业相应的提出了自己的解决方案,具体情况如下: 1.对于铁路接入网一些较为复杂的情况,大多数的沿线小站都是以链形的方式进行开展的,在一些较大的通信站相应的设置光线路终端,接入当地交换机;对于一般的通信站则要设置有V5功能的光网络单元,剩下的中间小站就可以设置成为光网络单元。 2.传输系统则是采用内置式84mbit/s SPDH或者是采用内置式155mbit/s SDH的组网,由于后者的容量相对较大,机架的体积就会减少,这种内置式比较适合铁路小站中较小的机房空间使用。接入网和光传输维护管理工作融为一体,在四纤插分复用器处为全交叉。这样可以有效的实现环路方面的保护。 3.有效的利用具有V5功能的光网络单元,这样就能接入当地本地交换机,由于光网络单元具有很好的交叉功能,因此,光网络单元之间的相互连接就不用通过光线路的终端就能进行了。 4.自动电话的交换功能是通过接入网到交换机完成的。在中间小站中,自动电话是就近的接入带有V5功能功能的光网络单元,接入当地本地的交换机的。 5.接入网设备必须要相应的提供调度系统的透明通道。 6.对于专用电话的实现方式来说,它和调度系统的实现方式是相同的。 7.对于区间通话来说,有两种方式:如果在光缆的某一个地方有所中断,那么就能通过光传输系统的公务电话来进行区间应急通讯的有效实现;通常情况下实现区间同化功能都是通过交换机的中兴功能来进行的。 8.数据通讯。在中兴ZXJ10交换机侧提供2B+D接口和X.25节点机相接,这样就能提供V.24或者是V.35接口;在每个光网络单元都是能够通过2B+D提供64bit/s的数据接口;通过对子速率复用器提供19.2kbit/s,9.6kbit/s的数据接口。 9.网管系统。中兴的ZXA10综合接入网是进行统一的维护和管理,目前,中兴可以提供Qc的接口,在有Q3接口的网管中心后,就能够升级过度到Q3接口;对于维护和管理接入网并进行统一的网管出了要对接入网进行相关工作,还要对内置式传输系统进行统一的网管。 10.无线接入。区间进行无线接入的时候一般采用的是隔站设置无线基站的方式,这样才能实现各个区间通讯处的电话通信。我们这里采用的是ZXDWLL和ZXWLL系统。如果采用数字化CDMA的ZXDWLL系统的方式,那么就能够满足将来数据和图像方便的传输。 11.内部协议的接入网。如果采用了本地的交换机,就可以实现同种机型的无缝组网,这样可以省掉OLT相关设备,中兴的ZXA10综合接入网承当的是柳州铁路局柳黎线的接入网工程,这就是所谓的内部协议方式。 组网实例 郑州的客票系统 我们采用传输内置式的155kbit/s的光传输系统,组成环形网和链形网。在光网络单元上提供的自动电话音频接口。售票终端则是通过接入网提供的票务中心和通道进行相连,这样就可以有效的实现了客票的互联。结构如图1所示: 图1郑州客票系统 广铁集团焦柳线张怀段接入网 传输就是采用的是ZXSM-150M SDH,中兴ZXA10综合接入网就可以分别在湖南的张家界和怀化进行信令的相互转换,把转换设备接入本地交换机,剩下的小站则根据不同的行政区域进行不同方式的接入。如果是隶属不同电务段的ZXONU之间业务要进行互联则是通过两地OLT和MFM之间的时隙交叉来完成和实现,双方都应当考虑可以采用中心功能来实现调度功能的试验方法。 总结 综上所述,随着我国科学技术不断的进步,铁路信息系统也在不断的发展完善。综合业务用户接入网目前是一个解决铁路通信现代化的有效手段。铁路接入网的有效启动已经成为了铁路通信建设中一个必不可少的重要部分。 通信网技术论文:VoIP企业通信网技术研究论文 摘要本文分析了数字电话技术VoIP的基本原理和系统组成,针对VoIP的几个关键技术进行分析讨论,在此基础上根据企业网络的不同构成情况,提出了两种基本的企业VoIP技术解决方案,最后对企业VoIP的发展进行了展望。 关键词VoIP;PSTN;LAN;PBX 0引言 近几年,互联网发展迅速,并逐渐渗入生活的各个领域,网络新技术也不断涌现,VoIP(VoiceoverInternetProtocal)就是其中之一。VoIP是一种数字电话技术,从字面意思理解就是通过IP网络来传输语音信号。它集成了语音压缩/解压缩、数据存储与交换及路由分配等多项信息处理技术,因其能利用现有网络资源提供廉价甚至免费的语音服务,最近几年得到广泛的应用,成为传统PSTN的强劲对手。在网上迅速走红的Skype软件就是最好的证明。如今,这项技术也引发了一轮企业通信革命。传统企业一般采用PSTN来进行语音交流,采用LAN来传送数据,这样不仅会产生大量的通信费用,增加企业运营成本,而且会浪费巨大的网络资源。运用VoIP技术,通过技术整合,将传统企业PSTN语音业务与传统LAN数据业务合二为一,不仅大大降低了企业的通信成本,而且变革了企业内部的网络架构,进一步提高了企业的工作效率。本文根据企业网络的不同构成情况,提出了两种基本的企业VoIP技术解决方案。 1基于VoIP的关键技术及体系结构 传统的电话网是以电路交换方式传输语音,一旦连接建立,这条电话将一直为这次通话服务,直到通话一方释放连接。而VoIP是以IP分组交换网络为传输平台,先把从终端取得的模拟信号转换为数字信号,通过语音压缩算法对语音数字信号进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按TCP/IP标准进行打包,形成统一的IP数据包,经过网络把语音数据送至接收端,接收端把这些语音数据按照时间先后串起来,经过解码解压缩后恢复成原来的语音信号,从而达到通过互联网传送语音的目的。传输使用的是无连接的UDP协议[1],使用尽力而为的方式。其数据传送过程示意图如图1。 图1VoIP数据传送模型图 1.1VoIP关键技术分析 VoIP要实现的是通过网络来传输语音,通过分组交换来传送信息,不可避免的会出现分组丢失、失序到达和抖动等情况,造成语音质量下降,因此必须通过一定的技术来解决这些问题。在VoIP中,采用的关键技术主要有编码技术、信令技术和QoS保障技术等。 1.1.1语音编码 在VoIP的通信过程中,语音压缩编码是至关重要的一环。它的作用就是把用户语音的PCM(脉冲编码调制)抽样编码成少量比特的语音帧,从而大大地节省了网络的带宽,而且使得语音在链路产生误码、网络抖动和突发传输时具有很强的健壮性。 语音编码算法需要考虑三个方面的问题:编码比特率、语音质量和算法复杂度,但这些指标时互相影响的。比特率越低,线路利用率越高,但语音质量会受到影响;在同样比特率的情况下,算法设计越复杂,语音质量会有所提高,但延时会增加。实际的编码方案和算法就是在上述三个指标中取得折中。 目前应用于VoIP通信中的编码技术主要是由ITU-T建议的应用于低速率多媒体服务中语音信号的压缩算法,如G.723,G.729等。 1.1.2信令技术 信令控制技术是保证VoIP建立呼叫和传输数据等环节正常运行的基础。信令在通信网中实现认证、资源分配和计费等功能,信令系统的体系结构和复杂程度在很大程度上决定了网络的可扩展能力、互通能力和业务提供能力。目前。工业上主要采用的协议为ITU-T公布的H.323协议。 H.323是有关“基于分组的多媒体通信系统”的系统协议簇,它涉及通信控制、网络接口和终端设备等,实际上是一个框架性的系列协议。在信令控制方面,主要是通过H.225.0和H.245实现的。H.225.0的作用是把要传输的音频、数据和控制流格式化成为消息输出到网络接口,同时还要从网络接口输入的消息中检索出音频、数据和控制流。而且,它还能实现适合于各媒体类型的逻辑成帧、序列编号等。H.245是多媒体控制协议,主要是用来传送终端到终端的控制消息,包括打开和关闭逻辑信道、模式参数请求等。 1.1.3QoS服务质量保障技术 在VoIP的通信流程中,模拟的语音信号需要被压缩编码、打包、IP网上传输和语音恢复等。这些过程都是有一定延迟时间的。所有的这些延迟加起来就构成了VoIP的总时延。为了保证通话质量,VoIP系统的总时延要求在400ms以下。相比较而言,语音编解码过程的时延较小,产生延迟的主要原因还是IP网络上的传输延迟。为了防止网络传输时延过大影响通话效果,目前常采用资源预留协议(RSVP)来减小时延。RSVP协议要求每台参与VoIP业务的机器都必须预留必要的资源来保障VoIP性能。 另一方面,语音包从源端传送到目的端的传输时间不同会引起通话时延抖动问题。这种时延抖动问题是由在接收端增加消抖动缓存器来解决的。在缓存器中延迟的时间要恰到好处,时间太短,一些语音包没有到达,没有起到消除抖动的目的;时间太长,这将会增加VoIP语音传输总的时延。所以通常采用自适应延迟算法,它是根据RTP报文中的时戳和丢包率来判断当前网络的抖动情况,自动调节每一个包的延迟。 此外,IP网络总是存在着阻塞现象,基于UDP传输协议的RTP语音包不可避免会存在传输丢包现象。通常情况下,都是单个丢包现象为主,两个或两个以上包丢失的比率要比单包丢失的比率小得多,大量连续得丢包现象更是少见。对单包丢失情况可以采用前向纠错法(FEC)来解决丢包引起得通话质量问题,即在每次传输时,都多携带前面一个或几个的语音包的冗余信息,当接收端发现当前的包丢失时,就有可能利用后续到来的包携带的信息对当前包进行恢复[2]。 除了上述通过解决时延、抖动、丢包问题来保证VoIP服务质量外,,静音检测技术和回声消除技术也十分关键。静音检测技术可以有效剔除静默信号,减少话音信号占用带宽。回声消除技术主要利用数字滤波技术来消除对通话质量影响很大的回声干扰问题,以保证通话质量。 1.2VoIP体系结构 一个典型的VoIP系统主要由终端、网守、网关等组成,简单的可实现VoIP模型不具有QoS控制机制,从实用的角度出发,下面分析一种QoS增强的VoIP体系结构如图2,并分析其具体实现。 终端设备可以是普通的电话机、电脑,也可以是集语音、数据和图像于一体的多媒体业务终端。不同的终端产生的语音信号数据结构是不同的,而这些信号需要在同一个网络上按照同样的标准传输,这就需要由网关或者一个适配器来进行数据转换,形成统一的IP数据包。这种数据转换包括模数转换和压缩编码。VoIP电话系统中最重要的是网关,它提供IP网络和电话网及其它网络之间的接口,例如H.323网关可连接H.323网络和非H.323网络,可以完成业务信道编码的转换及信令控制的转换、接续,确定被叫的接续位置,同时选择最佳路由,以减少时延。网守类似于PSTN的程控交换机,它能够为网络中的终端和网关提供地址解析、访问控制、安全检查、呼叫控制信令以及呼叫管理功能[3]。 QoS控制器是实现QoS控制的关键部件,连接准入控制,对终端的优先级配置,对语音分组的IP优先服务及对MAC帧的优先级控制都由它直接决定。它的主要功能包括用户界面、协议交互、远程网络设备配置及网络性能测试等。当终端用户发起呼叫时,QoS控制器将从网守处得到呼叫请求,它首先会根据呼叫终端和被呼叫终端的IP地址获得网络通信路径,利用它所携带的带宽和时延等测试工具获得实时网络性能,同时根据通信要求的基本QoS指标设定网络可用性的QoS域值,与测得的实时网络参数进行比较,若要求能被满足,则返回连接准许消息,同时附带所测网络参数给终端用户以指示。这样可以避免进一步的网络拥塞,同时很容易扩展为资源预留模型,用户只需要把终端优先级设为最高优先级,QoS控制器就可以代替终端发起资源预留,根据两端的IP地址建立保留路径的消息,一旦路径符合要求,将最快将资源转给高优先级的终端。 2企业VoIP技术解决方案 现在大部分企业都使用两个网络,即PSTN和LAN。运用VoIP技术,通过技术整合,将传统企业PSTN语音业务与传统LAN数据业务合二为一,使之能 够在一个网络上实现低成本的IP语音和IP数据服务,这对于增强企业LAN网络非IP呼叫处理能力、扩展其使用功能、降低企业对外经营业务成本费用(大量长途电话、传真、视频会议、语音多媒体网络信息服务等)具有非常重要的现实意义。下面就介绍几种企业内VoIP的实现方案。 2.1基于PBX的企业VoIP实现 大部分企业具有PBX(专用分组交换机)交换系统,具有PBX交换系统的企业相当于是作为市话局的一个用户端局接入了城市PSTN系统,使企业PBX交换系统占有PSTN市话系统独立的中继局向和若干中继号码资源,以将企业内部话务量按一定比例集中分配到与市话网连接的中继线上。这实际上是一种传统的基于物理端口或电路交换形式的固定连接方式,它必须使PBX的每一部用户分机与交换机的某一物理端口相关联,在用户位置发生变化时,用户电缆的物理配置相应也要发生变化,这使网络的扩展性与系统配置的灵活性受到了很大的限制,因而企业希望能够通过VoIP网络整合技术来解决此问题。 在企业级VoIP系统中,终端设备之间的连接主要基于逻辑上的网络结构,一个基于电路连接的物理端口可以对应于若干个逻辑端口,逻辑端口数目可由关守定义,设备IP地址按逻辑信息进行标识,通过包交换形式,不仅同样可以从PBX的前向话音时隙交换中分离出话音信号和呼叫控制信号,达到在LAN数据网络上实现对语音信号的数字转换和传送的目的,同时,还可以通过呼叫服务器对设备的IP地址进行管理(增加、删除和修改),因此在网络扩容或用户变更时,不需要对交换机物理端口进行配置,仅需对部分或个别逻辑端口重新定义或对IP地址进行修改即可[4]。 VoIP网关+模拟话机的方案能兼容企业传统的PSTN电话交换网络,实现传统电话网络向IP网络的逐步过渡。典型的VoIP网关+模拟话机系统由电话终端、网关、网守和多点接入控制单元等构成,基于H.323协议所定义的协议模型。其基本结构如图3所示。 图3基于PBX的企业VoIP语音系统构成 企业用户通过话机发出呼叫后通过PBX接到网关上,网关根据呼叫的接入码触发相应的业务流程,进而与用户进行交互,获得被叫号码信息;网关在获得被叫号码信息后,与网关上已经设置好的路由数据进行比较,如果被叫号码对应的号首已经有相应的路由数据,则网关直接核对端网关之间建立起IP通信,如果被叫号码对应的号首枚有相应的路由数据,则呼叫失败,网关可以提示用户不能接通,并允许用户重新拨打被叫号码;两个网关之间的呼叫建立起来后,被叫网关将向被叫用户所在的PSTN交换机或PBX发起呼叫建立请求,如果被叫号码存在且空闲,则被叫话机将振铃;被叫在振铃后摘机,主被叫用户通过IP电话网关和IP电话网络可以通话,其中语音从交换机传送到网关后,网关将对语音进行压缩,然后将压缩后的语音包打成IP包的形式并通过互联网传送到对方网关,恢复成压缩后的语音包并进行解压,使其恢复成正常的语音包,并让用户能够通话。 2.2基于LAN的企业VoIP实现 目前,局域网的主要应用是数据交换和信息共享服务,如果充分利用现有的LAN资源来实现传统的PSTN语音服务,则可以为企业节约大量的通信费用,甚至有可能替代原有的企业内部电话总机。VoIP技术在网络中得到了广泛应用,许多关键技术和产品日渐成熟,系统设备的价格也越来越低,使得基于LAN的VoIP应用成为可能。 在原有LAN设备基础上增加LAN-PSTN网关(LPG)、LAN-WANExchange网关(LWEG)、系统管理服务器(SMS)和数字终端(DVT)即可构成LAN-VOIP电话系统。 DVT在此系统中相当于传统PSTN中的普通电话机,通常在LAN中有两种方法可以实现DVT,一种是软件方法,利用LAN中现有的计算机硬件资源,如声卡、网卡等,并加上一定的软件来实现,称之为“软件模式”;另一种是“硬件模式”,使用专门的VoIP终端话机。它提供一个与传统话机一样的拨号界面,并且提供一个以太网接口,用来接入LAN的HUB或交换机,具有语音压缩与还原功能[5]。 基于LAN的IP电话系统中,SMS是十分重要的组成部分,它的作用如同PSTN中的PBX,它主要完成一下功能:呼叫连接管理、鉴权、语音信箱和系统功能维护。基于LAN的VoIP电话系统构成如图4。 图4基于LAN的企业VoIP语音系统构成 图中SMS服务器与LAN中的SwitchHUB相连,LPG的一端与外部的PSTN网连接,另一端与HUB相连,DVT直接与LAN各级SwitchHUB相连。 当企业用户通过DVT发出呼叫时,在DVT与SMS之间通过TCP协议交换控制信息,然后由SMS负责发起呼叫,LANSwitchHUB接到呼叫信息后,检查信息头部,选择合适路由,并发送信息。如果被叫用户是传统PSTN用户,则通过LPG,它负责LAN用户与传统PSTN网的连接。如果被叫用户是LAN用户,则通过LWEG,它能实现LAN用户与外部广域网用户之间的语音通信。 论文介绍的两种方案均是采用VoIP来实现语音通信,即语音数据均是通过IP网络进行传输,但是二者也有不同之处。基于LAN的方式可以实现PC与PC和PC与普通PSTN电话终端之间的通信。其中PC与PC之间利用IP地址进行呼叫,这种方式和公用电话通信有很大的差异,且限定在因特网内。PC与普通PSTN电话终端之间的通信是由网关来完成IP地址和电话号码的对应与翻译,以及话音编码与解包。基于PBX的方式只可以实现普通PSTN电话终端之间的通信,因为普通电话终端只能设计成呼叫PSTN号码的形式,复杂的IP地址不能在上面进行呼叫。 以上两种方案主要是针对现在企业内部网络的情况提出的,实际上企业网实施VoIP技术,组网方案还会有多种灵活选择形式。重要的是在能够保证系统所需功能及服务质量QoS的前提下,企业要能够根据自身网络的不同情况和不同需求,按网络整合最低投资成本在众多可供选择的配套方案中做出最合理的选择,以避免给实施VoIP技术带来盲目性。 3结束语 如果我们审视一下企业信息化的进程,就可以充分认识到企业VoIP通信与众不同之处。随着ERP和电子商务等IT应用深化到企业管理和生产之中,企业对其内部以及外部的通信模式提出了新的要求,即简化网络、降低管理成本和高效沟通,这就不难理解为什么VoIP会成为今天企业信息化的新宠。 但是现在企业信息化已不仅仅满足于提供单纯的话音服务,在未来的VoIP业务中,除了单纯语音业务外,一些增值业务的份额也将逐步增加,例如,数据传真、视频会议、远程监控等方面,其中视频会议将成为VoIP最具代表的优势体现。无线局域网络(Wi-Fi)与VoIP电话相结合也是一项重要的发展趋势。目前,VoIP的发展正处在一个多样化的阶段,技术也越来越成熟,我们有理由相信,在不远的未来,VoIP将给人类带来全新的通信概念。 通信网技术论文:基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计与实现 摘要:智能化住宅小区通信网络是小区内综合信息服务、小区与外界广域网连接、小区智能物业管理的物理平台。本文给出了基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计方法,提出了采用CEBUS技术设计家庭局部网络系统的方案。 关键词:智能建筑;智能化住宅小区;通信网络平台;以太网;CEBUS 住宅小区智能化是指利用现代4C(即计算机、通信与网络、自控、IC卡)技术,通过有效的传输网络对多元信息服务与管理提供高技术的智能化手段,以期实现快捷高效的超值服务与管理,提供安全舒适的家居环境。智能化居住小区的功能主要体现在四个方面:基础物业管理;安全防范系统;信息网络系统;家庭智能化系统。 住宅小区通信网络是智能建筑弱电系统的重要组成部分,也是智能化住宅的重要体现。本文介绍了基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计方法,利用该方法我们设计了珠海市莲花小区局域以太网系统。在系统建设的同时,还为小区的多个住户设计了基于CEBUS技术的家庭局部网络系统,使这些住户实现了家庭保安、火灾和煤气泄漏实时报警以及家用电器的自动化控制等。 1. 以太网技术 以太网是目前应用最为广泛的局域网络,它采用基带传输,通过对绞线和传输设备,实现 10Mbps/100Mbps/1000Mbps的数据传输。由于以太网的帧格式特别适合于传输IP数据包,因此随着Internet的快速发展,以太网被广泛使用。总之,以太网是目前网络技术中先进成熟、实时性强、应用广泛、性能稳定、价格低廉的通讯技术,是智能化住宅小区局域骨干网的理想选择。 2. 系统的主要功能 智能化住宅小区通信网络由Internet接入网、小区局域以太网、家庭局部网络组成。在这个通信网络平台上, 实现小区的智能控制、小区综合信息服务以及Internet的宽带接入,从而实现住宅小区的信息化和智能化。 3. 系统的主要特点 (1)所有信息点具有交换能力;(2)支持虚网划分;(3)支持多媒体应用;(4)能进行良好的网络管理;(5)具有良好的扩充性和升级能力。 4.系统的设计与实现 系统的设计采用星型拓扑结构,共分三层:Internet的接入网、住宅小区局域以太网和家庭局部网络。 4.1 Internet接入网 智能化住宅小区局域以太网可通过局域网专线、ADSL、ADSL+ATM/以太网、Cable Modem四种方式与Internet连接。本文只介绍莲花小区采用的DDN接入方式。 此方式需要配备高性能接入路由器设备,租用电信部门的专线并向CNNIC申请IP地址及注册域名。路由器可以通过DDN专线(最高可达2.048M带宽)、FrameRelay、X.25、ISDN拨号等方式与Internet相连,还可以按照需要灵活配置多种广域网端口模块,提供宽带、QoS保证的远程多媒体服务。局域网专线接入的优势是可以在社区内建设自己的Internet,为社区住户提供综合信息服务。并具有技术标准成熟、设备稳定可靠、安全性高;接入速度快、扩展性好、性价比高;管理简便、易于使用与维护;可以方便与其他客户网络互联等特点。 4.2住宅小区局域以太网的设计 小区局域以太网的总体结构如图所示: 智能化住宅小区局域以太网 4.2.1小区局域网系统 根据小区网络设计的要求,小区局域主干采用千兆以太网,在系统中心设一千兆以太网核心交换机,在各区域中心设置工作组交换机,各工作组交换机配置1000Mbps FX上联端口,通过光纤与核心交换机连接,构成智能化住宅小区千兆以太骨干网。每个区域内,在各楼栋设备间设置100/10Mbps交换式集线器,交换式集线器通过100Mbps TX上联端口经五类对绞线与工作组交换机连接,根据需要也可通过 100Mbps FX端口经光纤连接。在楼内,交换式集线器通过10Mbps TX端口经楼内5类综合布线连接用户计算机。小区管理控制中心是整个网络系统的中心,系统的主要通信设备集中于此。除网络核心交换机外,还包括与广域网连接的路由器、各类服务器以及管理工作站等。该系统具有良好的开放性和扩展性,可根据小区的实际情况灵活组合与配置。区域中心可以包括若干栋单元楼,也可以只管辖一栋高层住宅。小区内的集团用户、公共会所、物业管理公司以及各应用子系统以适当的方式就近接入各自所在的区域中心网络,形成一体化的统一网络。 4.2.2住宅综合布线系统 智能化住宅布线系统按功能区域分为三大部分:住宅单元子系统、楼层管理间和垂直干线子系统以及设备间子系统,各系统布线都采用5类以上对绞线,如下图所示: 智能化住宅综合布线系统 (1)住宅单元子系统 在每一个住宅单元设置一个家庭布线系统接线箱,作为与户外布线系统连接的界面。接线箱可安装各种系统接线模块,包括数据和语音通信模块、家庭安防系统模块、可视对讲系统模块等等,根据需要自由组合安装。户内数据通信布线采用5类以上UTP(非屏蔽对绞线),信息插座采用RJ45制式接口。 (2)楼层管理间和垂直干线子系统 垂直主干布线采用新型拓扑方法,由设备间主配线架敷设至各楼层管理间的干线电缆构成。系统采用五类以上4对UTP作为系统主干电缆。楼层管理间设置桥式模块板,通过不同跳线来实现水平线缆与垂直干线的连接。 (3)设备间子系统 设备间子系统内安置交换式集线器和主配线架,所有主干线缆都端接在主配线架上,通过跳线与交换式集线器连接。 4.3家庭局部网络系统的设计 家庭局部网络采用基于电力线载波扩频的CEBUS技术来实现通信。CEBUS(Consumer Electronics Bus、消费电子总线、家庭总线)是美国电子工业协会(EIA,Electronics Industry Association)为消费电子产品制定的一种通讯和产品互操作性的标准, 定义了在家用电器之间通讯所使用的通讯介质和协议,使得遵循同样标准的家用电器设备可以即插即用,并能共同工作,实现家庭自动化。基于电力线载波扩频的CEBUS技术是利用现有的电力线实现家用电器设备的互连,不用做网络布线改造, 经济效益和社会效益都很显著。 家庭局部网络系统包含远程抄表子系统、家庭安全防范子系统和家庭自动化子系统,如下图所示。小区管理中心的计算机可以随时读取四表的数据;发生火灾、煤气泄露、窗口的玻璃被打碎时会报警;主人可以通过Internet来远程控制家里的电器,比如进家门前打开空调、电灯等。住宅里各种信息传输的媒介是电力线,选用的核心芯片是Intellon的电力线扩频载波芯片SSC P300。该芯片具有发送和接收两种功能,采集器里有SSC P300和相关的A/D、D/A转换器、采集器和收发器A(或收发器B)通信,这种通信是两个方向的。通过收发器B和管理中心的计算机通信,通过收发器A用电话线和管理中心的计算机通信。收发器A里面有SSC P300芯片以及Modem,SSC P300负责和住宅里的各个采集器通信,Modem负责和管理室的计算机通信。收发器B里面有SSC P300芯片以及以太网通信的芯片,以太网通信的芯片负责和管理室的计算机通信。 家庭局部网络系统 5.结束语 本系统采用先进的以太网技术,实时性强,性能稳定,价格低廉,适用范围广。系统结构设计合理,具有良好的扩充性和升级能力,便于智能建筑系统的集成。 通信网技术论文:基于计算机互联网技术的通信网络安全建设研究 摘 要:计算机互联网与通信网络建设整体水平的不断提升,极大构建了国内科学与健全的信息网络,并为现代互联网经济提供了坚实的基础。随着该系统被应用的范围及行业逐渐拓展,也逐渐凸显出了国内计算机互联网与通信网络建设系统中所存在的问题。不断增强系统建设中的安全防范意识,将有助于通信网络系统实现更加稳定的运行和发展。在本文中作者经过对大量文献的阅读与总结,结合自身经验对计算机互联网与通信网络建设开展安全性规划研究。 关键词:通信网络;网络建设;安全性 一、引言 时至今日,国内居民与社会企业已经开始广泛的利用计算机与互联网技术实现了网上消费、网上推广、网络聊天等功能,为现代居民生活习惯、现代企业经营模式的改变带来了巨大影响。自我国改革开放以来,国内政治、经济、文化、社会、法律诸多环境得以完善,从而给当代国内科学技术的发展创造了良好的氛围、打造了坚实的基础。受到时代环境改变的影响,国内现有计算机与互联网技术得到了巨大的发展与提升,并在国内移动终端使用成本逐渐下降的背景下,不再成为了现代企业的专享之物,而且成为了国内社会大众的日常重要沟通与交流途径。但是,尽管互联网与计算机技术的应用领域、范围,及其涉及内容的逐渐增多,与此同时也极大的增加了现代互联网络中不稳定、不安全事件出现的几率,并且给该技术使用者的安全性、经济性等造成了严重影响。为此,不断增强现代国内通信网络建设的安全性,增强该技术应用的稳定性,将会为保障国内通信网络系统的功能优化和使用体验增强带来巨大支撑。因此,在本文中作者将结合时代背景针对该系统安全性的增强开展研究。 二、当前国内通信网络建设中存在的安全问题 1.法律法规的规范性、系统性不足 根据研究调查发现,当前国家对互联网通信网络建设的安全性法律尚且停留在宏观整体层面,而缺乏对微观细致层面网络行为的违法行为的抑制和防范意识的引导。我国对于互联网以及通信网络,所建立的法律法规并不完善,使得网络黑客有机可乘。现阶段,一些规范网络系统安全的条文较为零散,只有在地方法规、零散的规定中可见各种法律文件。这些法律文件的协调性、系统性以及权威性都不强。然而,面对互联网与计算机技术的快速发展,不但让众多与新事物消费的侵权事件大大增加,而且让众多黑客开始使用新技术窃取网络信息,侵犯网络使用的安全。而上述这些问题的出现,与当代法律的滞后,且无法m应如今的网络安全要求存在着较大的联系。 2.缺乏网络建设软硬件的安全防控 除了法律法规方面的安全性防控较为薄弱之外,由于该技术发展的水平依旧处于初期阶段,从而导致了该系统日常运维过程中容易出现安全性漏洞。例如:系统存在过期编制、过期老化、互串、过流、烧毁以及击穿等问题。因此,为建立完善的维护、管理系统以及支撑系统,提高系统设备的安全性,应当建立完整的冷热备用体制以及替代体制了,要求系统维护人员采取人工操作或自动化操作方式,更新网络,替换有关部件,更新线缆,补充、扩展网络。在互联网以及通信网络的建设过程中,未能够制定详细的计划,网络效率差,建设品质较低,维护管理力度不足,审批不严谨。这就要求人们对互联网以及通信网络建设引起高度重视,加强维护人员自身的安全意识,技术人员要全面提高自身的综合业务技能以及操作水平,尽量排除安全隐患。除此之外,还应当在软件层面增强安全性防控。例如:当前维护人员缺乏安全意识,缺乏维护管理能力,在建设过程中没有严格遵循有关技术规范,随意更改有关秘钥,密件明发,就会导致他人更改、盗取密码等问题出现。 三、提升计算机互联网与通信网络建设安全性的对策与建议 1.不断提升法律法规层面安全建设 我国政府应当不断针对当前通信网络建设发展的现状,积极调整对该行业法律法规的完善。在此过程中除了需要加强网络系统安全立法,立法机关应加强完善相关法律法规,强调网络安全建设,建立完整的信息安全智库,强调信息资源共享的安全性之外,还应当积极修订国家相关法律法规;严厉打击各种网络犯罪行为,对于情节要严重的网络犯罪行为,要采取相应的惩处措施。在此过程当中,国家政府应当不断保持与时俱进的思维,从当前通信网络建设过程中的现状及其出现的问题出发,积极发掘问题的共性,并从法律法规层面加以强制性引导与协调。与此同时,还应当增强对互联网通信安全法规颁布后的宣传和教育,让互联网使用者能够增强法律意识、防范意识,从而起到增强计算机互联网与通信网络建设中安全性的总体增强。 2.不断提高对软硬件层面安全建设 除了在法律法规层面给予安全建设之外,还应当在日常生活、工作以及学习过程中,对于互联网以及通信网络的运用更加广泛,对人们的生活以及社会生产起到了重要的作用。人们需要采用切实可行的对策,加强网络建设,尽量降低网络分享。因此,要求对互联网以及通信网络系统中的硬件设备以及软件组织加强管理,保障其不受到自然灾害以及认为的恶意破坏等,提高网络系统运行的安全性与稳定性,为人们提供优质、安全的网络服务,保障服务不会被随意中断。通过调查研究发现,提高预防自然灾害的能力,才能够维护好网络系统的安全。另外,还应当积极开发预警紧急状况发生机制,对出现的火种进行有效地防控,防止火势蔓延,从而确保互联网以及通信网络的安全运行。利用机制的构建和完善,实现对软硬件层面的微观防控,以增强通信网络系统运行的稳定性。 四、结语 通过上文的研究能够发现计算机与互联网技术作为当代最为先进的生产力,其应用范围及领域已经涉及到了各行各业。然而,由于该项技术在通信领域的应用尚且处于初始阶段,从而在使用过程中出现了大量安全性问题。在本文中作者首先针对国内计算机互联网与通信网络建设的背景开展研究,并针对其中容易引发安全性问题的诱因进行阐述,最终提出了些许有利于提升安全性的对策与建议。谨此希望能够利用本文研究为该领域研究做出贡献,并为计算机与互联网技术的实践应用及推广程度的提升带来帮助。 通信网技术论文:试论宽带通信网之宽带接入网技术 摘 要:信息时代的飞速发展,造就了网络时代的今天,基于网络的Internet应用在当前社会已经不再是单一业务的发展,逐渐正在向综合性业务方向的发展。信息通信网络的发展过程中,窄带用户环路已经成为了其发展壮大的一个绊脚石,因此在通信网络技术中,引入宽带接入网的接入已经成为当前社会的焦点,实现其互通网络已经是至关重要的,对信息通信网络具有关键性的意义。笔者根据多年的工作经验,主要针对宽带通信网中,宽带接入网技术进行分析和讨论。 关键词:宽带通信网;入网技术;宽带接入网;技术 面对着市场的发展和用户的需求,电信设备厂商、网络营运商甚至房地产商都开始关注小区宽带网的接入问题,面对着不同的需求人们所需求的宽带网的标准也不同,供应者应该依据用户的需求来具体的设计和规划宽带网的接入,以便满足用户的需求。 1 宽带接入网技术概念 当前信息社会中,互联网发展的现在,最主要的宽带接入技术有以下几种方式:接口技术,便是通常所说的V5接口纤接入方式,这种方式现在已经普遍应用于现实生活当中了,现代社会中,光纤已经应用在各个主要网络中了,宽带接入网的一种最终端形式就是光纤接入,不过由于光纤费用较贵,在好多不发达地区不能大面积采用;混合接入的方式,这种方式主要指的是混合了光纤、同轴(HFC)的一种接入方式,利用HFC这种方式接入网络的话,具有一个极大的优势便是可以利用已经存在的CATV网,网络成本可以得到较大幅度的降低;铜线接入的方式,这种方式主要是通过当前的电话线,作为一种传输信息数据的媒介,不过由于铜线材质的原因,传送的宽带数据比较有限;无线接入的方式,该种方式主要是利用无线技术进行宽带接入,主要是通过固定无线接入的方式,由于无线技术比较复杂,目前并不能大面积的推广使用。 2 当前宽带接入网的发展策略 虽然宽带接入呈现多样化,但是从总的方向来看,FTTH仍然是长期目标,它卞要解决带宽问题。与此同时,接入网传输的IP化以及基于同一平台的各种业务的综合接入也是接入网发展的目标,是宽带接入网满足未来更高业务要求的技术保障。但是,当前接入网建设中摆在第一位的是如何在现有网络资源基础上启动光纤接入网,最大限度地节省投资并保证接入网能适应通信业务种类和规模剧增的需要,以及能够向未来宽带接入网顺利过渡。从技术和市场的角度来看,基于FT-TX+各类宽带接入技术的方式是目前宽带技术的卞要方式,是逐步向FTTH演进的平滑过渡方式。而其中FTTX+xDSL和FTTX+LAN是目前技术比较成熟,市场也最为成功的宽带接入方式。 3 宽带接入网的关键技术 我国宽带接入网在近两年发展十分迅速,据初步统计,到2012年底我国宽带用户为1.6亿,成为世界第一大宽带接人市场,其中主导技术是ADSL,大约占70%左右,其次是以太网技术。 3.1 ADSL技术 ADSL是需要借助电话线,但是这又是一种新型的新兴的宽带接入技术,在带宽上、速度上和安全性能上都比电话拨号要好得多,目前已经成为是局域网互联远程访问的理想选择之一。Adsl的使用方法有两种,在接入互联网的时候可以采取虚拟拨号和专线接入的方式。当使用虚拟拨号的时候,需要用户采用类似调制解调器和isdn的拨号程序。而专线接入的时候只需要打开电脑,就可以使用互联网了。ADSL是一种较为新的数据资料和信息的传输方式。它因为上行和下行带宽不对称,因此称为非对称数字用户线环路。DSL是一种传输技术,它采用的是使用铜质电话线作为传输的工具或者介质来传送各类信息。ADSL技术主要就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。 3.2 OAN技术 光纤接入技术是目前发展最快的领域之一。所谓光纤接入网(OAN)就是采用光纤传输技术的接入网,泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常,OAN指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统,可以将数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。根据接入网室外传输设施中是否含有源设备,OAN又可以划分为无源光网络(PON)和有源光网络(AON)。无源光网络(PON)是一种新兴的能够覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术,之所以这种技术能够使用至今,就是因为在光缆资源、带宽资源共享、机房投资降低、设备安全性提高、网络速度速建等方面有着非常大的优势。EPON是一种基于以太网的技术,该技术的工作原理以及构建理论与以太网非常相似,其不久的将来可以实现10Gbit/sEPoN,而且很多EPON系统均是一个多业务平台,可以实现区域范围内的全面覆盖,是未来宽带技术的一个发展方向。WiMAX系统在近些年内也得到了很大的关注与发展,该系统能够实现若干千米范围城区的全面覆盖。 3.3 xDSL技术 数字用户环路技术(xDSL)是利用近年来数字信号处理(DSP)技术的成果。可分为高速数字用户环路(HDSL)、非对称数字用户环路(ADSL)和甚高速数字用户环路(VDSL)等几种。HDSL系统分别在局端和用户端增加一个本地单元和一个远端单元,以对绞铜线连接。传输的信息是经过时分复用组成E1结构的信息流,借助回声消除技术使用2BIQ码,实现在对绞线上双向传输2.048Mbit/s信息的能力。目前HDSL的传输距离大约3-5km.ADSL系统结构类似于HDSL系统,不同之处在于它是在一对双绞铜线上利用数字技术传送话音和视频信息。上行的传输速率一般为384kbit/s,而下行的传输速率6.144Mbit/s或更高。由于这类系统上行与下行的信息速率是不对称的,故称其为不对称数字用户环路。其传送距离约为2~5km。在ADSL基础上开发VDSL技术可以将速率提高到25~52Mbit/s,开拓了更广阔的应用前景。 3.4 TDD-LTE技术 TDD-LTE帧结构类型2是基于TD-SCDMA帧结构修改而成的,保存了FD-SCDMA帧结构中的三个特殊时隙:下行导频时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)、上行导频时隙(DpPTS),同时采用了统一的1ms子帧长度。常规子帧结构包含了两个0.5ms的时隙[12],这点与FSl相同。该种帧结构适用于TDD模式。TDDDLTE双工方式频率配置灵活,使用FDD-LTE系统不宜使用的零散频段;可通过调整上下行时隙转换点提高下行时隙比例,从而更好地支持非对称业务;上下行信道具有一致性,基站的接受和发送可共用部分射频单元,降低设备成本;接受数据时不需要收发隔离器(只需一个开关即可),降低设备的复杂度;上下行信道具有互惠性,可更好的采用传输与处理技术,如RAKE接收、联合传输、智能天线技术,从而降低移动终端的处理复杂度。 结束语 随着现代建筑技术、自动控制技术、计算机技术、现代通信技术以及网络技术的迅猛发展,小区宽带化也经历了很大的发展。为了满足人们对工作生活方式所提出的更高层次的需求,许多城市正在建设宽带城域网,为用户提供视频点播、远程教育、居家购物等宽带业务。 通信网技术论文:宽带接入网技术在铁通公司通信网络中的应用 摘 要:结合铁通聊城分公司的实际情况,详细介绍了其网络结构的参考模型及实际运用情况,如何针对不同用户对象而采用不同的接入方式,在今后的发展中建立可运营、可管理的IP城域网是使得网络可持续性发展的保证。 关键词:接入网;XDSL技术;IP城域网;以太网 1 引言 随着网络经济的迅速崛起和因特网的快速发展,人们对于数据业务、语音、数据、图像等多媒体通信的需求日益旺盛。现在基于POS、GE技术的宽带IP网以及ATM网是宽带城域网的主要核心平台,宽带接入技术将成为城域网接入的主要手段。网络瓶颈已经从骨干网迁移到城域网,尤其是城域网的接入层。如何突破这一瓶颈,已经成为了亟待解决重大课题,而解决这一问题的关键就在于采用什么样的接入方式。因此研究宽带城域网的接入方式具有非常重要的意义。 2 铁通聊城分公司通信网络组图结构分析 铁通聊城分公司主要为聊城地区及其周围七个县市提供通信及宽带业务。目前已初步建起了自己城域网,并有了3万多户的固定电话用户。通过宽带接入服务器、Raduis服务器共同完成用户管理信息的分布处理、集中计费、统一网管,解决了宽带接入认证和计费的瓶颈问题,同时支持各种如ETH/XDSL/WLAN/HFC接入方式直接接入用户。强大的网管功能配合相应的AAA认证和防火墙系统,保障了网络的可管理、可运营、可盈利性。 2.1 光纤接入/以太网接入 党政部门、税务系统政府机关或高端住宅小区的联网需求较多,大用户和团体用户的联网,本公司均采用光纤到路边、光纤到大楼等方式,以局域网10Mbps或100Mbps的方式接入,对带宽要求较高的甚至可以采用1000Mbps接入。政府用户也可以选择基于IP VPN的多点对多点互联。 2.2 XDSL宽带接入 XDSL接入技充分利用电信网现有的铜缆资源,在同一铜线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载,同时不影响用户的语音业务。对于普通住宅用户,我公司大多使用了IP上联的ADSL接入。 3 宽带接入设备介绍及技术指标分析 3.1 设备简介 我公司使用的局端宽带接入设备全部是烽火公司提供的AN2200型DSLAM,根据需要而选择01型或03型。其中01型满配时可以三个子框,每框16块用户板;03型就象一个小子框,满配时3块用户板。 3.2 设备工作原理 AN2200-01宽带数字用户接入集中器采用ADSL over ATM技术,对用户和网络之间的流量进行统计复用,ATM终结于最终用户CPE,或一个ATM端系统,或WANE2盘。像IP等较高层协议被透明地传送,支持高速数据通信业务,包括Internet和Intranet接入、视频和娱乐业务以及LAN互连。 AN2200-01节点支持以下两种接口: ・网络接口:ATM STM-1,100Base-T; ・用户接口:ADSL。 3.3 设备系统性能技术指标 核心交换容量:800MB/S; 背板交换容量:6.4GB/S; 系统支持最大PVC连接数:16K; 远程级联最大级数:8; 系统支持VLAN数:支持2048个VLAN,VLAN ID范围为1-4095; 系统倒换时间: 系统支持环境参数监测:设备温度、风扇状态; 系统信流管理:支持流量策略、拥塞控制、流量整形; 远程级联组网方式:星形、链形; 系统框支持ADSL用户:384; 上联接口:ATM 155M,FE,IMA E1; ATM 155光口分支数:64,即最多16块ATM分支盘; 供电及功耗:设备采用直流-48V额定电源供电,允许变动范围:-40V~-58V; 系统框最大功耗(含风扇单元):450W; 扩展框最大功耗(含风扇单元):405W。 4 结语 IP网络将向着电信网络演进,已是不争的事实,随着技术的进一步发展,话音、视频业务将逐步迁移到IP城域网来实现,这对IP城域网的运营、管理特性提出了更高的要求,随着VPN技术的逐渐成熟,大量的专线互联业务也将在IP网络的基础上实施。总体而言,用户、业务对IP网络的要求越来越高,这必将促使IP城域网增加越来越多的电信级网络特征。 通信网技术论文:基于物联网技术的智能交通系统中车辆通信网络研究 【摘 要】随着城市现代化的快速发展,城市交通拥堵问题无疑是现代城市管理的一大难题。智能交通与物联网的融合将是今后智能交通的发展趋势,随着智能交通系统的发展,车辆通信网络已经成为该领域的热门网络通信技术,有着广泛的发展前景,路由协议是车辆通信网络中关键的环节之一。文章建立了智能交通系统中车辆通信网络的数据通信场景,使用OPNET Modeler软件进行建模和仿真,对车辆通信网络的总体性能进行了评估。 【关键词】智能交通 物联网 车辆通信网络 V2V 引言 随着城市现代化的快速发展,汽车拥有量的急剧猛增,公路规划建设的不配套,加之交通管理手段的滞后,“城市交通拥堵”问题,无疑是现代城市管理的一大难题。物联网技术是一个跨学科的专业领域,将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起[1]。智能交通与物联网的融合将是今后智能交通的发展趋势。随着智能交通系统的发展,车辆通信网络已经成为该领域的热门网络通信技术,有着广泛的发展前景,路由协议是车辆通信网络中关键的环节之一。 1 移动自组网中――Ad Hoc网络简介 1.1 Ad Hoc网络的基本特点 通过移动IP协议,用户可以在移动的情况下依然保持网络的连接,这种网络的运行要基于预先架设好的网络设施,在全球覆盖范围内采用外地价格昂贵,并且外地经常会有信号衰减和干扰而无法使用[2]。为了减少外地的数量而保持网络的覆盖范围,以及不能依赖预先架设的网络设施的场合仍然能实现临时快速自动组网,Ad Hoc网络(简称MANET)应运而生。 一个MANET网络由一组移动主机组成,这些主机不需要依赖已建立好的基础设施,进行集中控制就可以进行通信。一般利用天线就可以建立主机之间的无线链路从而完成通信。考虑到无线电波的能量限制和频道利用率等情况,一台移动主机不能只以单一跳数的形式直接和其他移动主机进行通信。在这种情况下,必须采用多跳的通信方式[3]。MANET中的每一台移动主机就相当于一台路由器。 1.2 Ad Hoc网络的特点 由于使用无线通信技术,Ad Hoc网络具有无线通信系统的链路质量低、节点通信距离有限、带宽受限制等特点,所以也具有带宽优化、传输质量增强和能量控制等问题。Ad Hoc网络与传统的蜂窝移动通信系统不同,是一种无中心的网络,要求其中的节点通过运行分布式算法来协调它们的行为,如信道接入、路由等。由于使用多跳的通信方式,Ad Hoc网络也面临新问题,如网络配置情况广播、发现和维护路由等[4]。 车辆通信网络是传统的移动自组织网络(MANET)在交通道路上的应用,是一种特殊的移动自组织网络。车辆通信网络作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的重要组成部分,已经得到学术界和工业界越来越多的重视。其最重要的特点是能进行车与车之间(vehicle-to-vehicle,V2V)和车与路之间(Vehicle-to-Infrastructure,V2I)的信息交换,从而达到车辆与车辆之间、车辆与路边的基础设施之间的实时通信,利用这些信息来提高道路交通的安全与管理效率[5]。 2 车辆通信网络的路由技术 在单跳网络中不存在路由问题,当数据跨过几个节点传输数据时,必须使用路由协议功能[6]。路由是网络层的功能,它为分组传输指定源节点到目的节点的路径。针对移动自组网已经开发出多种基于不同策略的路由协议,将移动自组网分为以下四种两两相对的类型:(1)预选型和随选型;(2)平面型和层次型;(3)GPS辅助型和非GPS辅助型;(4)单路径型和多路径型[7]。本文根据不同的路由策略主要讨论预选型和随选型路由协议。 2.1 预选型路由协议 预选型路由协议也称为主动型路由协议或前应式路由协议。预选型路由协议是表驱动的,需要在每一个节点维护一个或多个路由表。每个节点定期向网络广播拓扑信息,维护路由表的最新路由信息,采用不同数量和内容的路由表和不同的广播策略,形成不同的路由协议:DSDV、WRP、FSR和OLSR等。 2.2 随选型路由协议 随选型路由协议也称为反应式路由协议、按需路由协议、是专门针对移动自组网提出的。随选型路由协议并不事先生成路由,仅在源节点需要时才生成路由。分为路由发现和路由维护两个阶段。该路由协议有:AODV、DSR、TORA和SSA等。 (1)AODV(Ad Hoc On Demand Distance Vector)是采用基于距离矢量算法的一种路由协议,AODV中两个重要协议过程:路由发现和路由维护。在自组网中当一个节点发送数据包给一个目的节点时,采用路由发现过程来动态决定这条路径。AODV的重要特点是每个节点都维持一个基于时间的每一个路由表项利用率的状态信息;AODV通过扩展环方法控制在路由发现规程中RREQ的泛洪式发送。 (2)DSR允许网络节点动态发现经过多条路径的路由,重要的特点是利用了源路由。DSR不使用周期性的路由广播消息,有效减少网络带宽的开销,该协议的所有操作都是按需的,与AODV相似,DSR协议也包含路由发现和路由维护两个重要协议过程。DSR的路由发现过程是一个寻找从源节点到目的节点之间的源路由的过程。 3 车辆通信网络的建模与仿真 利用 OPNET Modeler 仿真平台,建立一个由 9个车辆节点组成的车间通信网络模型。车辆通信网络路由协议的仿真分析比较如下。 (1)图1显示的是两种协议的吞吐量的比较,从图中可以看出AODV协议的吞吐量高于DSR协议。因为AODV协议实现了DSR和DSDV协议的组合,因此与采用源路由的DSR协议相比,AODV协议提高了网络带宽的利用率,在吞吐量特性方面要优于DSR。 (2)图2显示DSR协议的负载明显小于AODV协议,这是由于DSR协议路由负载主要是RREP与RERR分组,用来建立多条到目的节点路由。DSR协议使用了缓存技术和混杂接受方式侦听路由请求分组,从而最大程度地降低了路由负载。而AODV协议路由负载主要是RREQ分组。 (3)图3显示在丢包率方面,开始AODV比DSR的丢包率小,随着仿真时间的变化,AODV和DSR都是稳定维持在一个小的范围内,DSR协议的性能始终保持在一个比较稳定的范围内,而AODV则随着仿真时间的增加而出现明显的增大。 从以上仿真结果分析可以看出,对于车间通信V2V网络,AODV 路由协议在吞吐量、路由负载、丢包率等性能上都比DSR路由协议更适合实际网络的通信要求。 结语 文章建立了智能交通系统多跳场景V2V的无线数据通信场景,使用OPNET Modeler软件进行建模和仿真,对V2V场景的无线网络的总体性能进行了评估。但是,用OPNET Modeler软件来仿真车辆通信网络是理想状况,与实际车辆仿真还是有差距的,未来的研究应该向实地实验发展。 通信网技术论文:接入网技术在铁路通信网中的运用研究 【摘要】 近年来,我国铁路列车快速发展,列车速度越来越快,对于通信服务和业务提出了更高的要求。接入网技术在铁路通信网中的应用,有助于推动铁路通信网的全面升级。本文分析了接入网技术和铁路通信网中接入网承载的业务,阐述了接入网技术在铁路通信网中的运用。 【关键词】 接入网技术 铁路通信网 运用 铁路通信网应满足高速列车通信要求,保障铁路列车的安全运营,随着可变视频、高速数据和语音等多媒体宽带业务不断增多,光纤化和数字化是铁路通信网的必然发展趋势。接入网技术在铁路通信网中的运用,通过多种接入网技术和点对多点、点对点的组网方式,推动铁路通信网的快速发展。 一、接入网技术 根据ITU访问网络框架协议,接入网由用户网络接口和业务节点接口组成,电信业务系统要求应提高信息传输的承载能力,实现Q3接口的管理和配置,接入网技术的接口是利用业务节点和SNI的连接,通过用户管理和UNI用户侧的Q3接口连接到TMN电信管理网。 二、铁路通信网中接入网承载的业务 铁路通信网中的接入网作为最底层部分,采用光纤接入,直接面向用户,主要包括铜缆传输技术、光纤传输技术、数字技术等。铁路通信网接入网承载的业务主要包括专用业务和公用业务两方面,铁路专用通信包括闭塞电话、站间电话、区间电话、专用电话和调度电话,专用数据业务涵盖铁路客票定和发售系统、调度集中、电力远程控制和监测等[1]。 三、接入网技术在铁路通信网中的运用 3.1无线接入网的应用 无线接入网包括移动无线接入网和固定无线接入网,移动无线接入网主要利用时分多路存取和时分多路复用技术在铁路通信网中进行信息传输,铁路通信网中包含多为微波中心站,通过点对多点或者点对点的网络通信,满足网络管理中心、使用终端站和中继站的数据通信要求。根据铁路通信网的运行要求,采用CDMA和GSM-R技术接入互联网,可构建铁路移动通信系统。固定无线接入网在铁路通信网中的应用,能够为用户提供最基本的电话服务,其通过蜂窝通信、卫星、微波等方式,实现铁路通信网的信息传输,可以在铁路列车的全部或者局部区域为用户终端提供无线传输服务。 3.2有线接入网的应用 有线接入网在铁路通信网中的应用较广泛,以光纤作为光接入系统和光接入复用系统的传输介质,在用户比较集中的区域,在用户和交换机之间构建专用的光纤主干馈线链路,形成铁路通信网的星型网络结构。并且,铁路通信网应用SDH技术,通过ATM交换机将视频、音频和其他服务有效结合起来,合理配置通信网传输带宽,可以为用户提供交互式数字视频业务。 3.3音频专线的接入网技术 在铁路通信网中的音频专线接入网,每块电压反馈板VFB提供8路四线端口或者16路二线端口,一块VFB同时包括四线和二线端口,两种端口可混合使用。VFB板支持1650欧姆和600欧姆的接口阻抗,由多台音频接口配置。接入网在改变铁路通信网接口阻抗时,相应改动VFB板的拨码开关,VFB板上有6个双路拨码开关,可同时控制16路接口阻抗,VFB板拨码开关的“OFF”态连接1650欧姆阻抗,“ON”态连接600欧姆阻抗[2]。同时,由于铁路列车的特殊要求,VFB板的发送、接收增益不用于模拟应护板,可调节范围明显增大。另外,VFB板和模拟用户板的槽位相互兼容,可插在ONU用户框中,实现点对点的音频专线。 3.4热线电话/闭塞电话 闭塞电话也称为铁路通信的站间行车电话,是铁路列车调度系统的重要业务,主要实现相邻行车站点对点之间的通信。铁路通信网利用接入网技术,下行站和上行站之间的集中机采用磁石盘通信方式,共分盘设置有振铃电路和玲流检测电路,在铁路通信网中需要成对使用共分盘和共总盘,共分盘通过接入网呼叫共总盘,铁路通信网接通通话电路,接入网形成直流通路,环路电流激发共总盘,响铃电路起动,工作人员听到铃响,接通通话。 3.5共线电话调度 铁路通信网共线电话调度系统主要由分机、传输通道和调度总机组成,其是一种多点共线系统,所有分机和总机并接在一条共用回路中,分机和总机之间可以通话,分机和分机之间不能通话,通常情况下,一组分机数约15~20个,共线电话约10~20个。铁路通信网中的电力调度、货运和列车有各自专用的传输回线,通过共线汇接网络,应用钢实线回路、载波回路或者实线通道,满足电话业务要求。为了提高铁路运营的安全性,铁路通信网的音频不能集中叠加在OLT点上,避免由于这个点出现运行故障导致整个通信网瘫痪。 四、结束语 铁路通信网是提高运输效率、保障行车安全的重要基础。接入网技术在铁路通信网中的运用,应在满足铁路通信要求基础上,积极发展和应用多种接入网技术,特别是无线接入网,推动铁路通信网的快速发展。 通信网技术论文:探析智能电网中通信网技术的应用 【摘要】智能电网中通信技术的应用成为电力企业发展的重要内容,通信技术在智能电网的建设中起到重要的作用。文章通过分析智能电网内涵,深入的探析了智能电网中通信技术的应用。 【关键词】智能电网;通信;技术 随着科学技术的发展,智能电网逐渐取代传统的电网,成为电网未来的发展趋势。在智能电网中引进了传感、信息融合、通信、自动控制等技术,这样可以提高电能发电、传输、配电、用电等环节的可靠性和稳定性,而且可以促使发电厂、输电企业、配电企业以及用户之间实现信息的共享和传输。另外在电力企业的发展中,构建数字化、信息化、高效的无线通信系统成为智能电网研究的技术基础,这也是智能电网研究的重点问题。和传统的电网不同,无线通信系统和网络需要布置用电方,并且需要他们相互的融合。智能电网的关键技术在于信息技术的高效运用,这样就需要重视通信技术在智能电网中的运用。通信技术可以获取电网数据、电网保护的数据、用户信息等,这样可以为智能电网的布网提供支撑。 1.智能电网内涵 智能电网通常是建立在通信网络的基础之上的,对先进的传感、测量技术、控制方法的应用。智能网可以连接在电子终端的用户之间,或者是用户和电网公司之间,这样可以实现电力数据的双向传输,可以开发电力、电讯、智能家电控制等多种功能。智能电网的职能功能表现在下列的方面:一是安全可靠性。智能电网可以应对自然灾害、外力的破坏以及计算机的攻击,这样才能够确保电网的安全和正常的运行。二是经济高效。智能电网可以实现资源的优化配置,这样可以提高设备的传输容量和利用率。智能电网可以对于不同的区域进行调节,平衡电力系统供需缺口。智能电网可以支持电力市场的竞争,可以实行浮动电价制度,从而促进电力系统的正常运行。三是自愈性。智能电网可以实时的掌握电网运行的状态,对于电网运行中的故障及时的检修。智能电网也可以实现快速的自我恢复,这样可以减少大面积的通电现象的发生。四是兼容,智能电网可以兼容各种类型的设备,例如,集中的大电源、可再生资源等,这样可以实现电力和社会经济的和谐发展。五是和用户友好互动。智能电网可以实现和用户的互动,这样可以满足供电的可靠性。市场交易可以激励市场主体参与电网的管理中,提高电网系统的运行水平。智能电网和传统的电网相比,智能电网具有利用可再生资源的智能调度的功能,这样可以实现和环境的友好相处。智能电网通常是以需求为导向,采用智能化的动态的电价和精确计费的系统。 2.智能电网中通信技术的应用 智能电网功能的实现主要依赖于通信技术,原因在于通信技术成本低、拓展性强,是智能电网的理想通信方式。 2.1 IPv6在智能电网中的应用 随着互联网的迅速发展,IPv4定义的有限的地址已经被用完,而现在的互联网都是在IPv4的协议基础上运行的,这样空间地址的不足就影响到互联网的发展。为了促进互联网的发展,需要利用IPv6重新定义空间地址,传统的IPv4采用的是32位地址长度,这样仅有43亿个地址,而IPv6采用128位地址长度,这样可以提供充足的空间地址。IPv6对IP报文头部的格式做了变动,IPv6采用灵活的IP报文头部格式,这样可以加快报文的处理速度。采用IPv6协议,而且需要身份的验证,这样提高电网运行的安全性。采用IPv6可以支持更多的服务类型,这样能够适应技术的需要。IPv6是智能电网运行的很重要基石,它的广泛的应用可以推动互联网的发展,未来的智能电网可以促使各种设备相互连接,并且拥有自己的IP地址,用户可以利用网络访问设备。采用IPv6可以为互联网用户提供无限的地址空间,这样可以对发电、输电、变电、配电、用电等过程中的设备拥有自己的IP地址,这样可以把各种设备都纳入到电网的管理中,实现电网的双向通信。 2.2 Zigbee在智能电网中的应用 Zigbee这种协议规定的是短距离、低功耗的无线组网通信技术。Zigbee的通信效率低于蓝牙,是由电池供电设备提供无线通信功能。Zigbee采用的是开放频段,这样可以使用多种通信技术。Zigbee具有成本低,这样可以有效的降低了无线感测网络的设置成本。Zigbee具有功耗低,Zigbee在休眠的状态下,耗电量比较低,仅有1,而且Zigbee芯片的尺寸比较小。Zigbee的网络容量比较大,Zigbee有主节点管理从节点,每个Zigbee可以支持6.5万个节点。Zigbee可以提供数据完整性的查询和鉴别的功能。Zigbee技术在智能电网中得到普遍的应用,随着Zigbee技术的发展,已经开始支持IP协议。具有Zigbee无线传输协议的设备可以组成数据测控网络,这种设备具有众多的优势,这样适应于在智能电网中普遍的应用。 2.3 光纤以太网技术在智能电网中的应用 光纤以太网通常是指在光纤上运行以太网LAN数据包接入SP网络。光纤以太网具有高的网络效率,而且网络的安全性比较好,操作性比较强,它可以解决宽带平行现象。因此该技术蕴藏着巨大的商机。我国智能电网中运用比较多的是双绞线为传输介质构建的以太网,而以光纤为传输介质的以太网还在发展中。光纤以太网逐渐成为公用的载体服务和廉价的互连方法。随着光电技术的发展,推动了光纤以太网的发展,从而可以很好的利用宽带。在未来的智能电网中,对于光纤以太网的应用非常的广泛。在具体的应用中,光纤以太网技术在智能电网中可以实现智能电气设备的组网。例如电子互感器、智能开关等,都可以利用智能变电站内的光纤以太网,把发出的信号传输到智能化的保护装置中,并且可以通过远动工作站传输到其他的设备上。 3.通信技术在智能电网中应用方案要点分析 网络具有控制灵活、扩展方便、可靠性大等优点,因此被广泛的应用于智能电网的控制中,通信技术可以简化控制设备的连接方式,进而可以实现不同的设备的网络集成和设备之间的信息共享。由于电力系统是实时的系统,这样就会造成控制设备的信息差异比较大,利用网络传输控制信息存在着路径的不确定、数据的不完整、信息因果性差等问题,因此需要从电力信息传输入手,探究通信技术对智能电网的影响。在智能电网中建立双向通信系统,可以实现智能电网的自我监控和校正,对于设备进行监测,从而可以有效的避免事故。建立高效的双向通信系统可以促使智能化的电子设备、电力电子控制系统、保护系统等,实现网络化的通信,这样可以提高智能电网的服务水平。智能电网的集成通信系统通常是由两部分组成:一是高压等级的电力通信,这部分主要包括电网的调度控制中心、发电输电网络、管理平台等通信系统。这部分系统可以实现自动化的控制,宽带和传输路径可以实现相对可控,这样变电站可以实现多方向的互联,确保在N-M的通信环境下,利用通信技术来满足智能电网系统的可靠性。二是配电网和用户的侧通信,这部分系统包括用户电表和电器等通信设备,而且这部分系统采用多种多样的通信形式,例如光纤通信、无限电通信等。智能电网的管理中需要重视一些技术。例如开放的通信架构,它可以形成“即插即用”的环境,这样可以促进电网元件之间实现网络化的通信。又例如通信技术有统一的技术标准,这样可以实现传感器、应用系统、智能电子设备之间的无缝连接,进而可以实现设备和系统、系统之间相互操作的功能。 4.结束语 随着科学技术的发展,通信技术面临机遇和挑战,而且具有广阔的发展前景,相关部门需要重视通信技术,促进智能电网的建设,让通信技术在智能电网的建设中发挥支撑作用。
浅谈风力发电机控制系统设计:风力发电机组并网运行研究 论文关键字:风能 发电机 电能 论文摘要:风能是一种清洁,安全,可再生的绿色能源,利用风能对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代,在世界范围内爆发的能源危机告诫人们,要生存就要寻找开发新能源,此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。 近年来,世界风力发电事业蓬勃发展,截至2006年年底,全世界风力发电装机容量已达7422万千瓦,预计到2010年全世界风力发电装机容量将达到149.5吉瓦。 我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10m高度处可开发储量为2.53亿kw,海上可开发储量为7.5亿kw,总计约10亿kw,风能利用潜力巨大。2005年以来我国每年的风电新增装机容量连年翻番,2005年装机容量126万kw,2006年装机容量260万kw,2007年装机容量590万kw,至2008年底风电装机容量已超过1000万kw。国家规划,到2020年中国风电装机规模将达3000万kw。在国家政策和资源优势的推动下,中国风能开发利用取得了长足进步。 风力发电在并网时由于冲击电流的存在,会对电网电压产生影响。由于风力发电是一种间歇性能源,风电场的功率输出具有很强的随机性,所以为了保证风电并网以后系统运行的可靠性,需要额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场的随机波动。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同,依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题,发电机的无功功率与出力有关,由此也影响电网的电压。 大型风力发电机组的投入运行,使大规模风力发电场的建设成为可能,风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方,风力发电已经在电网中占有了相当的比重,它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源,迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题,是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。 国内外研究现状 过去很长一段时期以来,由于结构简单、运行可靠,风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式,但采用恒速恒频方式的风力发电机组发电效率较低,而且机械承受的应力较大,相应的装置成本较高。近年来,随着大规模电力电子技术的日趋成熟,同时为实现不同风速下实现最大风能捕获从而高效发电,国内外正在采用变速恒频发电方式,变速恒频发电方式可以大范围内调节运行转速 ,来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化,可以最大限度的吸收风能 ,因而效率较高;控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率 ,但控制系统较为复杂;低风速下风机转速相应下降,从而大大降低了系统的机械应力和装置成本,近年来变速恒频风力发电机组成了大容量风力发电设备的主要选择方向。 恒速恒频风力发电机组的并网包括同步发电机的并网和异步发电机的并网。同步发电机在重载情况下并网,若不进行有效的控制,常会发生严重的无功振荡和失步,对系统造成严重的影响。用于风力发电的同步发电机与电网并联运行时,常采用自动准同步并网和自同步并网方式。前者由于风速的不确定性,通过该方法并网比较困难;后者的并网操作相对简单,使并网在短时间内完成,但要克服合闸时有冲击电流的缺点。异步风力发电机控制装置简单,而且并网后不会产生振荡和失步,运行比较稳定。然而,异步发电机直接并网时会产生发电机额定电流5-7倍的冲击电流,不仅对电网造成冲击而且影响机组寿命;另外异步发电机本身不发无功功率,需要进行无功补偿。 变速恒频风力发电系统有多种,例如同步发电机交/直/交系统的并网运行和双馈发电机系统的并网运行。在变速恒频风力发电的众多种方案中,最具优势的方案是采用双馈感应发电机的并网型交流励磁变速恒频风力发电机组。 同步发电机交/直/交系统并网运行时,由于采用频率变换装置进行输出控制, 因此并网时没有电流冲击, 对系统几乎没有影响。由于同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的, 风轮及发电机的转速可以变化, 不必担心发生同步发电机直接并网运行可能出现的失步问题。在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷, 可使风力发电机组按最佳效率运行, 向电网输送更多的电能。 双馈发电机系统并网运行时,风力机起动后带动发电机至接近同步转速时电网, 并网时基本上无电流冲击。风力发电机的转速可随风负载的变化及时做出相应的调整, 产生最大的电能输出。而且通过调节双馈发电机励磁电流的频率、幅值和相位,可以保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力,并可以调节无功功率和有功功率。 交流励磁变速恒频风力发电系统中,发电机和电网之间是一种柔性连接,尤其对无刷双馈电机而言,对发电机转子侧交流励磁电流的调节与控制,就可在变速运行的任何转速下满足并网条件,实现变速恒频无冲击电流的高效并网。其励磁绕组与电网间的双向变频器功率,仅为发电机系统的一小部分功率。可以预见,在未来几年内,无刷双馈电机在变速恒频发电系统中将会获得广泛的应用,对全国的风力发电等机电产品的更新换代起推动作用,产生显著的经济和社会效益。 研究(设计)内容 对主要风力发电机组类型进行对比研究,不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同,有必要进行研究。 对风力发电机组并网方式进行比较分析研究,主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析,并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。 电压水平是电力系统稳定运行的重要指标,研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。 从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。 综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术,分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。 研究(设计)方法及技术路线 首先建立几种常用风力发电机的数学模型,建立风速、风力机模型,并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨,研究各风力发电机的运行特性,并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨,特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨,找出合适的并网运行控制方案。 本课题研究的难点有:1)风力发电机数学模型的建立;由于风力发电机类型较多,不同电机的数学模型不一样,不能建立统一的、适应各种机型的数学模型。2)该课题的探讨主要停留在理论上,并进行适当的仿真计算,难以进行实验验证 时间安排 第九周 详细地了解设计题目、设计任务、设计要求、预期效果。本周内主要完成:①明确设计任务的具体内容。② 完成开题报告。③编制初步设计方案 第十周 通过分析设计任务,提出各自的问题。 第十一周、第十二周 ① 将设计任务再次细化,提出更加具体的问题。② 开始设计预期目标的整体方案,包括相关硬件、软件方案,提出可行性。 第十三周、第十四周 ① 设计方案更加具体化,使之更加清晰,明确提出可达到的预期效果。② 再次论证方案的可行性。③ 对设计方案各部分进行系统的分析计算,解决设计中出现的具体问题。 第十六周 总结前两个阶段的工作成果,编写设计说明书。 第十七周 ① 妥善保存设计系统。② 修改毕业论文,并完成打印。③准备答辩 预期成果 预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案,并以论文论文的形式表达出来。可能的创新点为:考虑充分利用电力存储或者能量存储技术,降低风能资源的随机性对电网造成的不利影响,改善风能资源的利用条件,尽可能达到可控的目的。 浅谈风力发电机控制系统设计:大型风力发电机组旋转机械的状态监测及分析 【摘 要】本文对大型风力发电机组旋转机械的状态监测进行了分析,论述了大型风力发电机组旋转机械状态监测的重要性,介绍了振动信号的采集和分析过程,以及大型风力发电机组容易出现的故障。 【关键词】大型风力发电机组;旋转机械;状态监测 大型风力发电机组通常都是位于草原、戈壁滩等广阔偏远的地区,分布的面积非常广,离监控中心的位置很远,大型风力发电机组的电子装置和发电机组又比较复杂,在这样的情况下,大型风力发电机设备就会很容易出现故障。而状态监测作为一种重要的手段,能够保障风电机组设备的正常运行,优化机组设备,在机组设备出现故障时,及时作出诊断,由此看来,对大型风力发电机组旋转机械的状态监测进行分析和研究,是非常有必要的。 1、大型风力发电机组旋转机械的状态监测 大型风力发电机组在运行的过程中,需要时刻对正在运行中的状态参数进行监测,并且将数据传感器采集到的数据进行处理,通过得出的结果对大型风力发电机组旋转机械的状态进行评估和预测,这样即使是远程控制,也可以最大程度地提高大型风力发电机组的工作效率,减少故障的产生,降低维修的费用。通常的监控系统采集到的数据是有限的,只能采集到一部分数据,例如振动量就无法采集到,这就可能会导致故障预警不准确,使设备的存在安全隐患。想要实现对大型风力发电机组全方位的控制和监测,在大型风力发电机组的监控系统中加入状态监测,是一种十分有效的方法。大型风力发电机组旋转机械的状态监测是scada系统的一个组成部分,结构和scada是一致的,都是由上、下位机等组成的,上位机在完成数据交换和传送命令的时候,要通过网关和下位机的plc控制组相连接,plc控制组主要包括a/d转换模块、i/o输入输出模块、cpu模块和电源模块等。整个监测系统的核心部位就是plc控制组,程序如果想要顺利的执行,就必须要先上传到plc控制组。plc控制组中的a/d转换模块的主要作用就是信号转换,将采集到的信号转换成为监测系统可以识别的信号;i/o输入输出模块的输出功能就是实现操作对象命令的执行,输入功能则是将plc控制组和各个传感器连接,进行数据的采集;cpu模块的主要功能是运算和判断;电源模块的主要作用是保持电源的稳定性,保障其它的各个模块都能正常的工作。只有各个部分之间相互配合,才能更好地对大型风力发电机组旋转机械进行状态监测。 2、旋转机械振动信号的采集 旋转机械的部件在有许多阻力的情况下,产生的响应,称之为机械振动。机械信号振动的采集要通过传感器,传感器的选择一定要准确,要选择最为恰当的,并且安装在合适的位置,通过制定的软件进行数据的采集和传递。传感器要根据所处的环境以及监测部位的振动情况来选择,传感器的灵敏度要好,抗干扰的能力要强,这样才能保障数据的可靠性。传感器在安装方面,也是需要特别注意的,如果安装的位置不恰当,不仅会影响到测量结果的准确性,还可能会导致传感器自身出现损坏。电涡流式的传感器是一种非触碰型的传感器,非常适合监测机轴的转轴相对于轴承座的振动,电涡流式的传感器有两种安装方式:①第一种方式是根据主轴的垂直和平行方向,将传感器用支架固定在轴承座的侧边;②第二种方式则是在轴承座中分面上夹角45°的位置处,垂直轴颈安装两个传感器,用支架固定。在安装的过程中,如果出现了两个传感器的位置过于靠近,则要注意防止交叉影响。其它的传感器,如压电加速传感器和磁电式速度传感器在安装方面是差不多的,都是安装在轴承座上,为了获得最佳的监测效果,也可以用螺丝将传感器牢牢地固定在机座的表面。 德国劳埃德船级社 gl 认证的在线状态检测标准,规定了几个必要的振动测试点,具体内容见表1。 在具体的发电场工作中,可以根据机组的类别和监测情况等增加测试点,使重要位置和容易出现损害的位置得到监控保障。 3、旋转机械振动信号的处理分析 在大型风力发电机组设备旋转机械测试出的振动信号,都不是单一的,通常都是两个或者更多信号形成的综合性信号,这时,就需要对振动信号进行处理,将信号的特征扩大化,这样的做法,有利于对监测设备的状态进行最为准确的判断。信号最基本的处理方法主要有频域分析、时域分析、相域分析和幅域分析:①频域分析:频域分析就 要将信号的频域机构进行确定,简单来说就是将信号中所包括的频率成分以及这些频率成分幅值的大小搞清楚。主要的内容就是通过傅立叶的变换,以频域的形式对信号进行描述,傅立叶的正逆变换、倍频分析、小波变换、三维坐标图等;②时域分析:时域分析就是信号在时间区域之内进行的变化以及分析,主要的内容包括时域平均、瞬态记录等;③相域分析:相域分析指的是对相位随时间的变化以及相位值的测量值进行分析;④幅域分析:幅域分析指的是将信号在幅值上进行处理,主要的内容包括均值计算、概率密度和概论分布函数等。当今时代,微电子计算机发展迅速,对振动信号的分析主要采用数字式分析机来完成,分析仪所进行的数字频率分析的计算工作量是非常繁重的,fft作为一种傅立叶变换的快速算法,能够节省计算所耗费的时间。通过快速傅立叶变换,可以迅速的识别出旋转机械振动信号的振动频率。 4、结语 大型风力发电机组旋转机械的故障分析和预测方法,可以通过状态监测技术实行,利用状态监测技术把机组的状态发展和信息提供出来,通过这些信息来减少安全事故的发生。在线监测技术的优势可以预测可能发生的故障,这样就可以优化风力发电机组旋转机械的运行和使用,所以在线状态监测技术对安全生产和提高机组的经济效益有着不可忽视的重要作用。 浅谈风力发电机控制系统设计:风力发电机组控制系统论文 1风力发电机组控制系统的构成分析 在风力发电机组中,其控制系统关系着机组是否能够安全稳定的运行。控制系统可以分为本体系统与电控系统,也叫做总体控制。其中,本体系统又可以分成空气动力学系统、发电机系统以及变流系统和其附属结构;电控系统是由各种不同类型的模块组成的,分为变桨控制、偏航控制以及变流控制等等。与此同时,本体系统和电控系统之间已经实现信号的转换,比如空气动力系统里,桨距主要受变桨控制系统控制,这样做能够发挥风能转化的效率,同时也能使得功率平稳。由于风电机组的标准不同,其控制系统也是不一样的。根据功率可以将发电机组分定桨距和变桨距发电机组以及变速型机组三种。其控制技术也是由原来的定桨距恒速恒频控制向变桨距恒速恒频发展,而后再发展到变桨距变速恒频技术。 2对定桨距风力发电机组的控制分析 在定桨距风力发电机组里,主要运用的是定桨距风力机与双速异步发电机,所采用的控制系统是恒速恒频技术。运用这种技术,确保了机组运行的安全和稳定。定桨距恒速恒频技术主要应用了软并网技术、偏航技术以及空气动力刹车技术等等。发电机与电网之间有晶闸管,晶闸管的开度对于冲击电流有很大的影响。使用恒速恒频技术对晶闸管的开度进行调控,进而来对并网瞬间产生的电流进行限制。风力发电机组控制系统的相关分析文/江康贵蒲上哲在风力发电中,发电机组的控制技术是确保机组正常运转的关键。风力发电机组的控制系统是一个综合性较强的系统,因此,加强对控制系统的研究分析,对于确保机组安全稳定运行至关重要。本文拟对机组中的几种控制系统进行分析。摘要此外,利用这种技术,经过传感、检测等能够实现自动偏航以及自动解缆的功效。在定桨距风力发电机组中,桨叶的节角距是固定不变的,如果风速比额定的风速要大很多时,那么桨叶本身的自动失速就会失去效能,不能让输出的功率更加的平稳。 3对变桨距风力发电机组的控制系统分析 变桨距风力发电机组所使用的电机是可以调节滑差的绕线式异步发电机,风力机使用的是变桨距风力机。和定桨距风力发电机组相比较,变桨距风力发电机组有更大的优势,主要表现在输出功率更加的平稳,此外,还有在额定点上有着非常高的风能利用系数,同时还有非常好启动性能以及非常好的制动性。变桨距风力发电机组的控制系统主要使用了转速控制器1和2,以及功率控制器。为了能够最大限度的将由风速引发的功率波动降低,机组还应用了转子电流控制技术。这种技术可以对转子的电阻进行调节,从而确保转子电流对恒定电流的给定值进行有效的跟踪,进而保证输出功率的稳定。在发电机并入电网以前,发电机的转速信号控制着系统的节距值大小,发电机的转速有控制器1控制,变桨距系统会依据给定的速度参考值,对节距角进行调整,从而让风轮拥有比较大的启动转矩。在并网以后,发电机组主要由控制器2和功率控制进行管控。与此同时,要把发电机组的转差调整到1%,节距的大小应根据实际的风速进行调整。在风速比额定值高的时候,伴随着风力的不断加大,风力机逐渐的吸收更多的风能,发电机的转速也将变快。对于转速的调节,主要通过改变节距来进行。随着桨距角的改变,发电机输出的功率就会维持在一个稳定的值上,不会出现大的波动。某个时段的风速不稳定,一会上升一会下降。上升的时候,输出功率也随之上升,转子电流给定值相应的改变,从而使得转子电流控制器工作,将转子回路的电阻改变,提升发电机转差率,那么发电机的转速会逐渐上升。此时,风力又开始降低,在功率控制的作用下,发电机的转速也随着下降。这样,在风速上升和下降的过程中,发电机的输出功率基本上没有出现变化,这样就维持了功率的稳定,确保了发电机安全稳定的运行。 4对变速风力发电机组的分析 与恒速恒频技术相比,使用变速恒频技术,能够在风速较低的情况下,叶尖速比能够一直处于最佳的状态,从而获得最大的风能。如果风速比较大,使用风轮转速的变化,对部分能量进行调节,进而增加传动系统的韧性,确保输出功率的稳定性。变速风力发电机组的总体控制可以分为三个区:恒定、转速恒定以及功率恒定。在恒定区,随着风速的变化,发电机的转速也出现了变化。受功率—转速曲线的影响,发电机的转速达到一定的值后就保持不变,然后进入转速恒定区。在这个区里,转速控制对发电机的转速进行控制,确保转速不变。当风力进一步增大,功率也增大,达到极限后,功率进入恒定区。变速风力发电机组的控制系统主要就是变速恒频技术。双馈异步发电机在绕线转子异步发电机的转子上装有三相对称的绕组,同时,三相对称交流电又与这三线绕组接通,从而产生了一个旋转磁场,这个磁场的转速和交流电的频率以及电机的极对数的关系非常密切,我们可以通过下面的公式来看:在这个公式中,n2代表的是绕组被接入频率是f2的交流电之后所产生的旋转磁场相对于转子本身的旋转速度,p代表的是极对数。从上面的公式中,我们可以得知,只要频率发生改变,既可以使得转速发生变化;如果通入转子的交流电的相序发生变化,那么磁场的旋转方向就会发生变化。我们可以假设n1是电网频率为50Hz的时候发电机的转速,n是发电机的转速,因此,只要是n±n2=n1,那么异步电机的定子绕组感应电动势的频率就不会发生改变,始终维持在50Hz。 5结语 综上所述,当前风力发电已经越来越引起人们的关注了。风力发电机组中,控制系统对于维持机组的未定具有非常重要的作用。本文主要分析了三种控制系统:定桨距风力发电控制系统、变桨距风力发电控制系统以及变速恒频控制系统,这三种控制系统随着风速的变化能够实现对输出功率的调整,使其保持平稳的状态,进而维持了风力发电机组的安全稳定。 作者:江康贵蒲上哲单位:汕头市众业达电器设备有限公司 浅谈风力发电机控制系统设计:风力发电机组振动优化设计论文 1风电机组振动特性研究分析 风电机组中发生共振的现象时有发生,为了避免机组发生较大振动,需对塔筒以及整个风力发电机轴系进行共振裕度分析。塔筒为细长结构,可采用梁模型进行简化处理得到塔筒的1、2阶弯曲频率。轴系计算中,重点关心了机组的1、2阶扭转自振频率。风力发电机组的激振源较多,主要有转频、电网频率以及叶片通过频率,振动特性分析较为复杂。通过机组工作转速与固有频率的CAMPBELL分析以及机组的共振裕度分析表,从而可得出结论,该机组动力特性良好。塔筒为细长梁模型,一阶弯曲固有频率一般介于1倍工作转频至3倍工作转频之间,因此塔筒的频率必须首先保证避免共振。同时发电机部件由于激振来源较多,主要来自转频、电网以及叶片通过频率等,振动特性分析较为复杂。对于机组振动特性的分析,可以通过机组CAMPBELL分析. 2强度优化设计 为提高风电产品的市场竞争力,机组在保证性能的基础上,要具备成本优势以及开发效率优势。基于以上目的,优化设计的方向和目标大致分为以下几个方面。 2.1以降低重量为目标的多参数强度优化设计 降低重量主要是要通过减小产品的尺寸来实现。在保证产品的刚强度各项性能指标满足要求的前提下进行,即优化之后进行。许用应力值:σ≤[σ]疲劳损伤因子:D≤1,D<0.5(焊缝) 2.2基于工艺成本控制的多目标强度优化设计 对于产品某些加工部位的表面光洁度可进行优化设计,对产品成型工艺可进行降本优化改进。例如,在保证疲劳可靠性的前提下,由原来的表面光洁度2.5μm增至12.5μm,显然降低了加工的难度,节约了加工成本。同样,由原来的锻造成型改为铸造成型,同样可降低机组的制造成本,并满足批量产生的需求。在工艺优化设计中,同样需保证结构的抗疲劳性能,需满足以下疲劳性能指标:疲劳损伤因子:D<1,D<0.5(焊缝位置)。 2.3整体提高产品性能的全新优化设计 上述2种优化方式与方法,参数的调整系统性不强。借助计算软件的先进优化算法,例如遗传算法等,可以对结构的重量、疲劳可靠性等进行系统的优化分析。 2.4基于软件设计开发平台,自主编程定制优化 设计流程,缩短开发周期为了能够满足批量产品的设计需求,在大量分析计算经验积累的基础上,对于某些特定问题,借助软件的设计开发平台,开发全参数的强度分析设计软件。 3风电机组中几类特殊难点问题 3.1螺栓连接强度分析计算 风机和发电机部件中,螺栓连接及焊缝连接是最常用的2种连接方式。对于此类问题的静强度与疲劳强度分析,考核标准以欧洲的标准体系British、GermanorDNV或美国的ASME标准为主。对于塔筒分段的链接螺栓,有学者提出了采用分段线性模拟螺栓在不同阶段受力的方法,该方法简单易行。对于塔筒与主机架、主机架与发电机主轴、轮毂与发电机等部位的连接螺栓,由于载荷较为复杂,采用上述经验公式已不能满足要求,需要借助FEA分析方法。结合载荷谱,通过计算最终得到螺栓的疲劳损伤值。 3.2焊缝连接强度分析计算 关于焊缝疲劳问题,国际焊接协会IIW-2003、欧洲标准Eurocode3part1.9、英国标准BS7608、挪威船级社DNV的相关规范,以及美国机械工程协会ASME规范,均给出了相应的计算方法。东方电机一般采用国际焊接协会中的热点应力法来分析焊缝疲劳。首先,在FEA分析模型中建立热点应力的参考点,单位载荷作用下,得到2个参考应力点的应力分量,然后通过外推公式,最终得到热点位置的应力分量。通过查找和选取相应的疲劳等级DC,计算之后得到焊缝损伤。若损伤因子D<0.5,可满足抗疲劳的要求。 3.3传动链疲劳分析难点 传动链的疲劳问题较为复杂。主轴轴承的装配,使得载荷在该位置的传递出现了较大的非线性因素耦合效应,主要来自于3个方面: (1)轴承轴向及径向紧量装配。 (2)轴承内部滚子与滚道的接触。 (3)螺栓预紧作用的非线性效应。这使得FEA模拟仿真结果具有较大的不确定性,成功解决此类问题的难点在于准确模拟滚子与滚道的接触应力传递。 4结语 风电机组的研发设计虽然借助于较为完备的标准体系,但对于工程中出现的复杂多样的事故及问题,有时却没有标准可供参考。所以,风电机组的整机分析、机电耦合振动分析、风流场与复合材料耦合振动响应分析、机组应力及位移响应分析、机组疲劳断裂损伤的深入研究等,均有待更为深入的研究逐步解决。此外,产品优化设计也是一个多因素集成的工作,往往需将设计工艺制造难度、材料成本、电磁性能、通风散热性能、强度振动性能、软件计算性能等诸多因素予以综合考虑,才能创造性价比高、具有市场竞争力的产品。 作者:李源 陈昌林 谭恢村 单位:东方电气东方电机有限公司
软件毕业设计论文:Solidworks软件在高职机械类毕业设计中的应用 摘要:本文介绍了多个高职机械类学生应用Solidworks软件进行毕业设计的实例,说明了Solidworks软件的应用对提高学生的学习积极性、促进学生对先进制造技术的理解和掌握、培养学生的现代工程素养和创新能力,起到了良好的教学效果。 关键词:Solidworks;毕业设计;三维造型 现代制造业日趋国际化,缩短产品开发周期,减少开发新产品投资风险,已成为企业赖以生存的关键。[1]制造企业运用先进的设计模式,采用先进的制造技术,从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。为了适应现代制造业对人才的需求,培养掌握先进制造技术、具有现代工程素养和创新能力的技能型人才,是高职院校刻不容缓的重任。 毕业设计是高职学生三年学习的重要总结,是最重要的一次集中性实践环节,它要求学生综合运用相关知识,结合实际课题进行设计和创新,从而培养学生的动手能力和创新能力,全面提高学生运用知识的水平。[2]笔者所在的教学团队根据高职学生的知识特点,设计了多个富有创意和挑战性的实际课题,由学生选作,要求采用三维机械设计软件的主流产品Solidworks完成。主要是基于以下考虑:①学生在相关专业课程中已经学习了Pro/E软件的应用。有一定三维CAD软件应用经验者都知道,各三维CAD软件的应用思路大体相同,学习一种三维CAD软件作为基础,再学习其它三维CAD软件将很容易上手。但学生在学习阶段并没有这样的认识,因此希望他们在校学习阶段即积累一定的三维CAD软件应用的经验。②通过企业调研,我们发现目前Solidworks软件在国内外中小企业中已经得到了广泛的应用,受到广大设计人员的欢迎,为了使学生免除进入企业后,缩短适应期,减少再培训等环节,在校学习阶段即提供机会让学生深入学习Solidworks软件,为实现与工作岗位的无缝对接打下良好的基础。 一、举一反三,拓展思路 大部分的高职机械类专业都开有机械基础或机械设计基础课程,在该课程的教学环节中,有两周左右的课程设计内容,要求学生根据给定条件完成一个减速器的设计,包括设计计算、二维装配图绘制及部分零件图绘制。但在两周的时间里,学生并没有利用这一机会完成减速器三维造型。因此,在毕业设计阶段选择减速器设计课题的学生,第一个任务就是利用Solidworks软件完成减速器的三维造型,由此学习Solidworks软件的零件造型、装配、工程图及文件管理等方面的功能。 上述减速器作为经典的案例在教学中广泛采用,其设计过程已经程序化,有大量可供参考的资料,为了拓展学生的思路,提高其综合应用课本知识的能力,要求进一步独立完成其它类型减速器的设计。例如下图所示的同向三螺杆挤出机减速器、异向三螺杆挤出机减速器等。 要求学生通过查阅资料,制定设计方案,完成设计计算并利用Solidworks软件完成三维图及工程图的绘制,使他们懂得怎样将所学的知识融会贯通,灵活应用于解决实际问题。 二、从设计到加工,体验真实的生产过程 在技术进步的大背景下,产品的设计和加工工艺越来越精细,产品的成品品质越来越精致、优良。[3]机械制造类工作岗位越来越离不开计算机辅助设计与制造软件的应用。Solidworks是一款综合性的创新平台,利用它可以设计多样化的产品。下图是利用Solidwork软件设计的玩具小车,可以实现其精美的造型,如同真实的产品一样。在完成造型后,进一步制定各零件的数控加工方案,利用CAM软件编制数控加工刀路,生成NC程序,并在数控机床上实际加工出产品。 学生在此过程中可以完成机械制造业中的设计、工艺、编程、机床操作等典型工作任务,体验设计员、工艺员、编程员、操作工、检验员等岗位角色,使学生熟悉零件从设计到加工的整个过程,掌握零件的基本设计方法与数控加工的基本技能,进一步巩固与扩充以前所学的《机械设计基础》、《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程与操作》等课程的知识。同时鼓励学生充分发挥其创新能力,设计出具有自身特色的产品。学生要利用三维软件实现自己的构想,必须钻研Solidworks软件的各种造型功能,从而提高软件应用能力。通过反复的交流与修改,设计并最终加工出属于自己的作品,培养了创新意识,加强了实际操作技能。 三、整机设计,综合能力的培养 该课题要求学生利用Solidworks设计和装配一种单螺杆膨化机。首先由教师提供设计指导书,包括膨化机原理、产量计算方法、螺杆设计方法等等资料,在充分熟悉基本资料的情况下,鼓励学生扩散思维,采用不同的结构实现所需要的功能,学生综合运用以往知识,先拟定各自的设计方案。最后集中进行各种方案展示、小组互评、指导教师点评,通过比较、筛选和组合,确定出最为合理的设计方案。 小组成员分工合作,从膨化机的功能入手,通过产量、功率等要求确定基本尺寸,还要考虑密封、润滑、加热、定位、拆装及标准件的选择等一系列问题,并进行强度验算。最终完成三维装配图和二维零件图。 在完成毕业设计的过程中,学生以独立的主体身份从事一定的、相对独立的具体工作,大大激发了他们的求知欲望。以往的毕业设计中,二维图纸的绘制和修改工作量很大,占用了学生大量的精力和时间。而三维设计软件的应用可将毕业设计的重点由二维图纸的绘制转化到不同方案的设计和创新上,突出了设计创新,培养了学生运用现代化手段解决工程实际问题的能力。对增强学生的综合分析问题、解决问题能力,建立机械设计的整体思维大有帮助。 四、理论联系实际,实现与工作岗位的顺利对接 传统的毕业设计中设计出的产品由于没有得到制造、装配以至样机试验的验证,许多不合理的设计,甚至是错误的设计很难被发现。输送机设计课题即来自真实的产品。该课题是与输送机生产厂家合作设计制造一台计量输送机,学生与指导教师一起参与到该项目中。首先由用户提出使用要求,包括输送材料、输送能力、输送距离等基本要求,然后学生与指导教师一起讨论结构设计、基本尺寸的确定、电机的选择等。确定方案后,由学生利用Solidworks完成该输送机的三维绘制,再交给用户确认。由于SolidWorks软件可以完成复杂零件的三维造型,并可根据需要生成各种剖视图,有助于了解产品复杂的内部结构,对设计方案的表达更加简单明了,与用户的交流也更加顺畅。同时,由于界面友好、造型方便、图形质量好等特点,也使得产品设计和造型的时间缩短,效率大大提高。 用户确认后,由学生输出二维工程图交由工厂进行生产。由于设计、生产、用户各方都没有该种物料计量输送机的经验,生产后出现物料架桥等问题,需要对原方案进行改进。每次改进都是首先在三维图上修改,再在实物上完成。经过不断改进,最终满足了用户的要求。整个过程由于SolidWorks软件的应用,大大缩短了试制周期,降低了成本。学生自始至终参与了该计量输送机的设计与生产,参与了各种问题的解决,其在毕业设计中所做的工作即是实际工作岗位上一名结构设计人员需要完成的工作,真正实现了与工作岗位的顺利对接。 实践证明,将SolidWorks三维设计软件引入毕业设计,可取得良好的教学效果,极大地调动学生毕业设计的积极性和创造性,由此提高了学生对先进制造技术的理解和掌握,锻炼了学生解决实际问题的能力,对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用,毕业设计的效率和质量大大提高。 软件毕业设计论文:软件工程学在毕业设计中应用研究 摘要:毕业设计是一个十分重要的教学环节,是一个系统工程,应使用工程化的方法、步骤统筹安排以取得良好的效果。软件工程学是指导计算机应用专业软件类学生进行毕业设计的重要工具之一。将毕业生设计过程、文档书写与软件工程学紧密结合起来是提高学生毕业设计论文质量的一个重要途径。结合软件工程的基本知识,通过对软件类学生毕业设计过程存在的常见问题的研究,提出了应用软件工程学去指导学生毕业设计的方法。 关键词:软件工程;毕业设计 0引言 毕业设计是高等院校应届类毕业生在毕业前接受课题型任务,在教师指导下进行科学研究或工程实践并取得成果的过程,是高校实现人才培养目标的综合性实践教学环节,是一次理论与实践相结合的的锻炼机会。如何在新形势下改革毕业设计, 提高学生软件类毕业设计的质量,进一步规范毕业设计中的软件开发过程,抓好高校毕业设计这一实践环节,加强对毕业设计过程的管理与监控, 切实提高毕业设计的质量,对于软件类学生在毕业设计中实施合适的软件设计具有重的指导意义。 1毕业设计的必要性 高等职业教育应该是以能力为本位、以学生为主体、以实践为导向的教育。毕业设计是高等教育培养学生综合运用所学理论知识和技能解决实际问题能力的重要环节之一,是衡量毕业生是否达到相应学历层次的重要依据。毕业设计将总结专业基础和专业技术的学习成果,锻炼和开发学生的综合运用能力。 高职院校软件相关专业组织毕业设计应该符合新的人才培养标准,对培养学生的职业技能和素质要具有积极的意义。而对于即将毕业离校的应届毕业生来说,毕业设计无疑是计算机软件各相关专业理论教学、实验、实训等有机结合的途径之一。 通过毕业设计能锻炼学生的能力: (1)实践软件工程的相关原理能力。毕业设计的过程,是一个课题小组从接到开发任务到提交产品和文档的过程,其中涉及到需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、程序打包、编写文档等软件工程具体的各个方面。经过锻炼,学生们对软件工程学思想和方法的理解会大大加深。 (2)解决具体问题能力。在毕业设计的进行过程中,学生一定会遇到平时在课堂的理论学习中碰不到的困难和挑战, 而克服这些困难、解决实际问题的过程就是软件技术和心理素质逐步提高的过程。 (3)团结协作的意识、能力。通过毕业设计这一过程,学生就会产生团结协作的意识和能力。 2软件工程学的基本思想 软件工程是一门研究如何用系统化、规范化、数量化等工程原则和方法去进行软件的开发和维护的学科,包括两方面内容:软件开发技术和软件项目管理。其中,软件开发技术包括软件开发方法学、软件工具和软件工程环境,软件项目管理包括软件度量、项目估算、进度控制、人员组织、配置管理、项目计划。 3高职类学生毕业设计现状 毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能,用以分析、解决工程、科研、社会实际问题的能力,使学生得到工程设计方法和科研能力的初步训练。毕业设计中存在的问题主要表现在以下几个方面。 3.1选题的盲目性 只是把毕业设计环节作为大学生活的必经环节, 纯粹是为了完成学业而去做毕业设计, 造成选题的盲目性、有的选题则是陈旧。 3.2可行性分析与需求分析重视程度不够 绝大多数毕业生在确定了毕业设计的题目后,几乎不进行调查研究工作就立即投入到整个系统的设计中, 一旦遇到了与实际不符的地方, 又重新返回, 对已经做好的设计进行修改。最终导致设计的系统杂乱无章, 甚至到了最后只能马马虎虎地仓促交工。 3.3系统开发过程中的文档不够正规,不够完备 完整的设计不仅包括所完成的可操作的系统,一般的操作帮助,还包括在开发系统的过程中所产生的各个文档等一些文字的东西,比如解释清晰、内容全面的数据字典和使用手册也是必不可少的,否则用户会感到使用起来不方便,觉得难于操作。 3.4模糊的评价标准 导致毕业设计质量下降的一个非常重要的原因就是没有建立精确细致的评价体系。 这严重影响了项目的进度和质量,并且使学生没有真正得到必要的锻炼。我们通过对这些问题进行详细深入的分析,提出一个软件过程框架,这个框架主要从需求、测试、集成这3个方面给出工作要点和规范。 4利用软件工程学思想指导学生进行毕业设计 毕业设计本身是个工程,要用工程的方法去处理。从软件工程的角度去指导学生进行毕业设计,在毕业设计过程中,要系统地将所学知识应用于实际问题,按软件工程学思想展开工作。 图1软件生命周期与毕业设计各阶段之间的映射 4.1以可行性研究指导选题目 可行性研究,应该从技术可行性、经济可行性、操作可行性三个方面去研究,在毕业设计题目的选择过程中,应立足于解决实际问题,注重发现问题、分析研究问题和开发创新的能力。选题原则上,可以参考以下几点:①毕业设计的课题应该能使计算机专业所学的理论知识进一步理解并深化,也就是说,毕业设计应尽可能包括多门专业基础课和专业课的综合运用,并且要紧密结合工程实际,以有利于学生的全面训练;②选择难度适中的课题, 保证课题的完成质量;③课题要适合于各个模块独立进行,并便于最后统一调试;④课题规模应大小适合,难易程度适中。 4.2需求分析是关键 需求分析的基本任务是准确地回答“系统必须做什么”, 也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。系统分析员可以通过多种形式来获取用户需求,对用户提出的需求进行分析,以此来确定其中要实现系统的功能。对需求划分优先等级,找出核心需求和重要需求,以保证系统构建的正确性。 在进行软件类毕业设计时,为了保证需求获取的准确性和全面性,可以让项目组的所有学生都参与到用户需求的获取的工作中来,发挥集体的能力,并由指导教师进行最终的确认。 4.3规范设计过程 需求分析完成后的下一个阶段就是系统设计,包括概要设计和详细设计。 详细设计阶段的任务就是深入每个函数内部,以伪代码或注释的形式实现整个函数,设计出程序的详细规格说明。 从系统设计开始,学生要按照软件工程的要求,画出DFD图,对输入、输出数据流进行详细的说明,建立符合软件工程规范的数据字典,根据DFD 图设计出模块结构图。 4.4重视文档写作 在毕业设计的过程中,要严格遵照软件文档的思想,记载设计过程的每一阶段完成了哪些设计,下一阶段的任务、目标及技术手段,这样,把文档作为整个设计的指挥棒,使设计有条不紊地进行。 4.5重视测试工作、撰写毕业设计说明书 软件测试工作也是软件开发的重要组成部分。通过实际应用效果和测试数据,毕业设计的成效就可一目了然。 毕业设计说明书的撰写是最后一个阶段,要求学生回顾设计过程,总结劳动成果,这时学生就会对软件开发及必须经历的几个步骤都有更深刻的认识。最后,要求学生对毕业设计进行系统的总结,写出毕业论文。 5加强对学生综合能力的培养 通过实践的练习,不仅能加深对理论的理解,同时也能锻炼运用知识分析问题、解决问题的能力。毕业设计这一实践环节是高等学校培养学生实际能力的主要手段,也是高等教育的重要组成部分。充分、有效地设置软、硬件的毕业设计对学生能力的培养至关重要,可以缩短学校教育与社会流行技术、工具的差距,满足学生毕业后的工作需要。通过毕业设计必须达到培养学生以下方面能力的目的。 5.1工程实践能力 学生能够准确把握选题的逻辑重心和学术思路,能够运用丰富的专业知识进行处理,具有严谨的理论思辨过程,以锻炼毕业生的工程实践能力,使毕业论文具有一定的应用和学术探讨价值。 5.2书写和表达能力 毕业设计论文是毕业设计工作的总结和提高,和做科研开发工作一样,要有严谨求实的科学态度。在毕业设计期间,尽可能多地阅读文献资料是很重要的,毕业设计大多数是技术开发型的,其论文的主体部分应包括:总体设计、模块划分、算法描述、编程模型、数据结构、实现技术、实例测试及性能分析。这些内容根据任务所处的阶段不同,可以有所侧重。 5.3创新能力 提出创新要求后,带领学生认真复习或补学过去没学过、没有学好的课程,并在此基础上结合实际工作中出现的问题孕育出一些新的思路,将毕业设计推上一个新台阶的方式,与为每个人专门分配某一特定的作业来锻炼学生基本技能的方式相比,更能扩展学生的视野,培养创新能力。 5.4协作能力和团队精神 通过集体活动和成员沟通培养成员的团体情感,增强团队的凝聚力。毕业设计将一个学生从入学初到毕业前的软件专业课程的学习内容链接成线,实现了课程的真正衔接,也使学生在毕业前对软件方面所学的知识进行了比较完整的概括与总结,达到了良好的理论联系实际的教学效果。毕业设计弥补了课堂教学的不足,加深了对理论的理解,促使学生深入思考,敢于创新,同时使学生的动手能力、分析和解决问题的能力、书写和表达能力、协作能力等各项能力都得到了培养和提高。 6结束语 软件工程作为软件开发工程化、规范化的具体实施方法,在将其应用到毕业设计中之后,学生在软件设计的文档书写规范化等方面均有了很大的改善与提高。将软件工程应用于毕业设计中不仅仅完成了一门课程从理论到实践的过程,而且将一个学生从入学到毕业前软件专业课程的学习内容链接成线,完成了前导后续课程的真正衔接,也使学生在毕业前对软件方面所学的知识进行了比较完整的概括与总结,因此,软件工程学在计算机专业学生毕业设计中的应用具有重要的现实意义。 软件毕业设计论文:软件工程专业毕业设计论文 1概述 在应用型本科院校中,尤其是软件工程专业,毕业设计作为教学计划的重要组成部分,是实践教学中的最后一个环节,也是对学生在校期间所学知识的一次综合、全面的总结、应用和提高。由于毕业生数量的不断增加和软件行业的迅猛发展,导致就业门槛越来越高,就业压力也越来越大,通过毕业设计过程中的训练,能有效提高学生的工程应用能力,使学生得到一定的实践经验,有利于学生从学校向工作岗位的平稳过度。因此,毕业设计质量的好坏,不仅反映了一所高校的教学质量,也会直接影响到学生的就业竞争力和就业后的职场适应能力。 2存在的问题 1)思想认识上不够重视学生方面:有些学生存在完成任务式的应付心里,避重就轻,能简就简,敷衍了事。有些学生则只重视找工作而轻视毕业设计,不愿在毕业设计上花费太多时间和精力,甚至有些学生还以找工作为由,完全依赖于导师,向导师索要源代码,甚至花钱在网上购买来交差。已经找到工作的学生,更是认为毕业设计做的好与不好对自己没什么影响,对待毕业设计也更加心不在焉。导师方面:大多数指导教师除了要指导学生毕业设计之外,还要承担大量的教学和科研任务,在毕业设计指导工作上能够投入的精力和时间非常有限,致使有些导师对毕业设计的指导工作不太重视,对学生放任自流,不管不问,或者是直接将相关源代码发给学生,以“简化”指导工作。由于思想上的不重视,学生学习态度不认真,导师指导工作不到位,造成毕业设计流于形式,疏于管理,效果较差,使得学生白白浪费了毕业前的一次综合训练机会。因此,如何充分认识毕业设计的重要性,并进行相应的教学改革是软件工程专业毕业设计必须要面对并解决的问题。 2)时间安排上不够科学毕业设计一般安排在第八学期,这期间刚好是学生求职和考研的黄金时间段,由于目前就业形势的日益严峻,学生就业压力越来越大,当求职和考研时间与毕业设计时间发生冲突时,学生都会选择将主要精力投入到求职和考研上,有些还要去外地求职、应聘考试、面试等,毕业设计自然是无暇顾及。而且,学校方面,为了保证就业率,往往对学生毕业设计的质量也是睁一只眼闭一只眼,这又在无形中鼓励了学生消极对待毕业设计的态度,毕业设计质量下降也就成为必然结果。 3)题目设置上不够合理由于毕业设计在高校各类教学活动中是最具综合性和独立性的,相对于常规课程而言,对指导教师要求也就更高,尤其软件工程专业,工程实践性比较强,但每年真正来源于实际工程项目的题目所占的比例较小,很多题目都是虚构出来的,导致有些题目不是理论性太强,就是缺乏具体需求的支撑,使学生很难从毕业设计过程中真正领悟到真实的软件工程方法。而有些指导教师自己都没参与过实际的工程项目,本身就缺乏实践经验,对学生毕业设计的指导只是凭着自己的感觉来进行,缺乏系统性、整体性、科学性和严谨性,学生遇到问题后,难以得到及时的解决,导致抄袭现象时有发生,甚至有些学生直接照搬往届毕业生的设计成果。毕业设计的主要目的在于通过毕业设计的训练来提升学生对所学知识的综合应用能力以及创新能力,从而实现学生从学校到工作岗位的平稳过度。但由于题目设置上的不合理,题量太少,层次不清,导致选题匹配效果差。在选题时,部分能力差的学生所选题目难度太大,造成毕业设计很难完成,而有些能力强的学生所选题目难度过小,达不到能力提升的目的。 4)过程监管上不够到位众所周知,对于软件工程项目而言,过程控制与管理是项目执行的关注点,毕业设计也当如此。虽然学校也会在毕业设计过程中组织对各阶段的工作情况进行检查,但执行检查工作的不一定是专业教师,使得这种检查大多只是对指导老师所填写的各种表格和文档等表面内容进行检查,对毕业设计的过程起不到实际的监督作用,再加之有些学生在校外求职或实习等原因造成指导教师与学生无法定期见面和沟通不畅等问题,使得指导教师难以用软件工程方法对学生进行指导。毕业设计虽然启动较早,但实际上很多学生前期在毕业设计上很少投入时间和精力,只是在答辩前为了完成任务而赶工应付,这样的毕业设计质量自然也就不佳。 5)量化考核上不够严格毕业设计成绩一般由平时成绩+论文成绩+答辩成绩三部分按一定比例构成,平时成绩由指导教师自行把握,论文成绩则由其他有经验的教师进行评阅,答辩成绩由答辩委员会老师按照相关评分标准打分并取平均分,这样虽然基本可以保证成绩的公正性,但成绩构成太简单,未显示地将开题报告、文献翻译、分析和设计过程以及总结等纳入到考核范围,对毕业设计的前期和中期工作没有约束力。在成绩评定时,有些导师要求不严,采取宽容迁就的态度。答辩时,通过门槛较低,造成大部分学生仅以答辩及格为目标,在思想上不重视,答辩准备工作不扎实。同时,学校为了提高学生毕业率,在最终答辩时,对毕业设计的质量要求也有所放松,这也是导致毕业设计质量难以保证的一个重要原因。 3采取的对策 时间安排上,可以提前启动毕业设计工作,将原来的第八学期开始提前到第六学期中后期,此时学生已经学完大部分课程,具有了一定的知识基础,而且学生都在校,可以随时与导师见面,指导教师也有充分的时间对毕业设计项目随时跟进,随时指导。导师资格审查上,对于软件工程专业来说,学生毕业设计的导师,应该由长期从事实际工程实践或者有较好科研成果的“双师型”(双师即“教师”、“工程师”)教师来担任,也可以聘请校外科研单位或企业中水平较高的工程师来担任企业导师,这样不仅可以减轻指导教师短缺的压力,也能促进指导教师队伍多元化模式的形成。题目设置上,要求题量要充分,使得水平层次不同的学生都能选到合适的题目;难度和工作量要适中,且要有一定的创意,使学生通过毕业设计的训练,在综合应用能力和创新能力上都能够得到有效的提高。有课题的指导教师要尽量结合自己的课题来设计题目,没课题的指导教师可以从与学校有合作的企事业单位中获取有实际意义的题目。鼓励学生根据自己的兴趣点和就业取向自拟题目,允许学生到实习企业中根据企业的实际工程需要选题和实施毕业设计,这样既能解决实际问题又可完成毕业设计。过程监管上,首先要在指导教师和学生之间建立有效的沟通联系机制和问题讨论的例会制度,充分发挥指导教师的引导作用,在毕业设计过程中,坚持每周师生沟通一次。学生提出问题,指导教师引导和总结,鼓励学生发挥主观能动性和创造力。同时,学校要成立由领导牵头、具有一定工程实践经验的专业技术人员组成的督导组,对毕业设计过程包括选题、开题、中期检查、答辩和成绩评定等各个环节实施有效的监控和督导,加强管理学生的同时也要加强对指导教师工作质量的检查,确保毕业设计工作能够有序、有效的实施。量化考核上,要对毕业设计从前期的开题、文献查阅,到中期的分析、设计、实现,再到后期的总结等各个阶段的进行量化考核,前一阶段的成绩考核不合格者,不能进行下一阶段工作,必须加以整改,直到整改合格后才能进入下一阶段。对于未能按要求如期完成毕业设计的可以推迟答辩,对于首次答辩不合格的可以进行二次答辩,仍不合格的,可以缓发毕业证。只有建立严格的考核制度,才能对学生有约束力,让学生从思想上重视毕业设计,进而保证毕业设计的质量。 4结束语 软件工程是一个实践性很强的专业,软件工程专业的毕业设计作为大学四年学习的总结,是学生从学校跨入社会前仅有的一次大检验,它不仅检验了学生对所学知识的综合应用能力和学生的综合素质,同时也检验了学校的培养模式和教学质量。毕业设计质量的好坏,不仅关系到软件工程专业的培养目标,也关系到学生的就业率与就业质量。因此,在就业形势日趋严峻的情况下,软件工程专业毕业设计的教学改革也要适应就业市场需求,紧跟行业发展变化,与时俱进。 作者:张华 单位:南阳理工学院 软件毕业设计论文:软件工程毕业设计改革实践 一、软件工程专业毕业设计存在的主要问题 (一)毕业设计题目设置与选题方面 题目设置不合理,类别与层次不清晰,选题匹配效果差[2]。学生的毕业设计课题一般都按照指导老师的研究方向和实际工程项目提供,但每年真正来源于工程实践题目比例较少。部分题目理论性强,学生根据所学知识不能很好理解;部分题目开发工具复杂,占用了毕业设计的大部分时间。在选题时可能导致学生想选的题目选不上,能力差的学生所选题目难度大,影响学生的积极性,导致选题效果差,造成毕业设计很难完成。 (二)毕业设计过程监控方面 毕业设计监控工作实施困难,效果较差。软件工程专业毕业设计一般包含选题、开题、中期检查、程序测试、撰写毕业论文、答辩、成绩评定。但对这些环节的监控有时候会形成空白带,毕业设计不在实验室进行,有的学生在实习单位实习,有的学生在外地找工作,老师不能定时与学生见面,老师无法了解学生的具体情况,且学生提交的各阶段文档流于形式,只有指导教师在进行监控,未形成完善的监控体系,导致监控不到位,监控效果较差[3]。 (三)毕业设计论文答辩方面 答辩考核方法单一,答辩仅由学生的讲解和老师的提问两个环节组成,考核准确度低。答辩通过门槛较低,答辩只对学生的毕业设计进行排名,一般排名在最后的学生才可能不及格,不利于提高学生毕业设计积极性,造成大部分同学仅以答辩及格为目标,思想上不重视,答辩准备工作不扎实。再由于软件工程专业特点,毕业设计软件作品评分标准难于量化,考核具有一定难度,也造成答辩效果不好。同时为了提高学生毕业率和就业率,毕业答辩的质量控制有所放松,直接导致了软件工程专业毕业设计质量难以保障。 二、软件工程专业毕业设计的教学改革 针对上述各项实际问题,主要进行的相关工作具体如下: (一)合理设置毕业设计题目,动态选题 依照软件工程专业的以市场需求为导向,培养应用型软件工程人才的培养目标,在毕业设计题目设置环节,紧紧围绕工程实际型、创新项目型、竞赛题目型、科研项目型等类型进行题目设置,以适应市场动态需求。同时着力避免在毕业设计题目中设置虚拟型题目、理论研究型题目、综述型题目、分析设计型题目等。在选题过程中,通过毕业设计管理系统(如图1所示)进行多轮双向动态选择,动态调整题目各项技术参数以保证学生能选择一个适合自己能力且能有利于自己以后工作的题目[4]。这样,在选题之后,每个指导老师就可以根据学生不同能力进行分别指导,使不同能力的学生都能够运用其所学知识解决工程实际问题,都能够通过毕业设计增强工程实践能力、工程设计能力与创新能力。近四学年软件工程专业毕业设计各类题目汇总。 (二)毕业设计过程实行三级监控管理机制 学校成立以主管副校长为组长的毕业设计工作领导小组以加强毕业设计宏观调控,学院成立以教学副院长为组长的毕业设计工作领导小组以加强毕业设计协调与监控工作,软件工程专业成立以专业负责人为组长的毕业设计工作小组落实并实施毕业设计各环节具体工作[2]。具体参见下图2。在实现毕业设计过程管理的三级管理机制的同时,为保障毕业设计工作质量,软件工程专业要求所有指导教师必须具有中级以上技术职称或硕士以上学位且有一定工程实践经验,具有较高教学、科研水平和创新能力,师德良好,工作态度认真负责。在每年的毕业设计指导工作开始前都对指导教师进行资格审查,择优任用,且每位教师指导的学生不超过6人,以保证指导教师对学生的充分指导[5]。 (三)毕业设计过程量化考核 以往软件工程专业毕业设计成绩通常由三部分组成:一是学生的平时表现由指导老师把握;二是学生的毕业论文成绩。由专业其他指导老师进行评阅;三是现场答辩成绩。由所在组的指导教师按照相关评分标准打分并取平均分。这样基本能够保证毕业设计成绩的公正,但是由于只有毕业答辩环节具有约束力即答辩未通过则总成绩不及格,其他环节不具约束力,因此造成毕业设计前期、中期工作流于形式,前期、中期阶段提交的文档趋于应付、质量不高,最终导致毕业论文质量较低[6,7]。为此,软件工程专业经过几年的探索与实践,实施了毕业设计各阶段的软件工程生命周期量化考核法即各个阶段量化考核,且考核成绩不合格者不能进行下阶段毕业设计工作,必须加以整改,整改通过后才能进入下一阶段毕业设计工作。经过几年的实践证明该考核方法切实可行,能够保证毕业设计各个环节的质量,最终提高毕业设计总体质量。 (四)在毕业设计过程中进一步提高学生工程能力与创新能力 辽宁工业大学于2011年制定并实施了大学生创新团队机制,建立了大学生创新项目申报机制引导大学生开展创新活动;引导学生每年都参加校级、省级、国家级软件设计大赛等各类各级比赛[8]。随着学校和学院创新教育活动多年持续深入开展,软件工程专业学生的创新与创业活动取得了显著成果。超过1/4的软件工程专业学生能够独立主持创新性项目,并以该项目为原型申报毕业设计题目[9],同时参加省级、国家级计算机竞赛并获得奖项。通过主持校级及省级创新项目既毕业设计题目,学生工程能力、创新能力得到极大锻炼与提高,本专业毕业生就业率与就业质量明显提高。软件工程专业学生主持参加创新项目既毕业设计题目情况见表3。 三、结束语 软件工程专业毕业设计是一个极具综合性、实践性的重要环节,是对学生大学四年学习后面向社会与企业前的有且仅有的一次大检验,它不仅检验了学生所学知识、能力与综合素质,还检验了软件工程专业的培养目标、培养模式、课程体系、实践体系、创新体系等相关环节[10]。经过几年的探索与实践证明,软件工程专业所做的系列教学改革工作中的毕业设计教学改革工作有利于进一步增强学生的工程实践能力和创新能力,有利于提高软件工程专业毕业设计质量,有利于提高软件工程专业学生就业率与就业质量。虽然软件工程专业毕业设计教学改革工作取得了一定的成绩,社会认可度逐年稳步提高,但如何动态调整教学计划以跟进市场需求变化;如何深入开展大学生创新创业教育活动以进一步增强更多软件工程专业学生的实践能力及创新能力;如何进一步加强专业教师工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力以提高毕业设计指导效力;如何提高毕业设计过程管理效率等问题仍然是软件工程专业所面临的严肃课题[11]。因此,软件工程专业的毕业设计教学改革工作也一定会紧跟时代变化,与时俱进。 作者:佟玉军谢文阁王恩喜刘鸿沈姜悦岭工作单位:辽宁工业大学电子与信息工程学院 软件毕业设计论文:软件开发类毕业设计中敏捷软件技术的应用 摘 要:提出了在软件开发类毕业设计中采用敏捷技术进行过程控制的方法,从实际效果中可以看出,这种方法较好地解决了软件开发类毕业设计中遇到的各种问题,能够有效提高软件开发类毕业设计的质量,使学生在毕业设计中得到充分的锻炼和提高。 关键词:毕业设计;敏捷软件开发;极限编程;软件质量 0 引言 毕业设计是本科教学中非常重要的一个教学环节,是对学生所学知识的检验和总结,是培养学生独立分析和解决问题能力的重要手段,也是学生进入工作岗位前的最后一次实战演习;并且,它是本科教学水平评估指标体系的重要指标之一,是考核学校本科教学水平和质量的重要内容。 软件开发是计算机专业毕业设计中一个重要组成部分。学生开发的软件质量直接反映出毕业设计质量,而指导教师的指导和监控对学生开发软件的质量高低有很大影响。本文首先介绍了软件类毕业设计的特点、遇到的问题及其原因分析,然后将敏捷软件开发技术应用于指导和监控软件类毕业设计,最后通过具体的实践对其进行总结。 1 目前状况及问题 1.1 软件开发类毕业设计的特点 本科计算机专业毕业设计中,软件开发占很大比重。而软件开发类毕业设计与其他专业的毕业设计以及商业化软件开发又有很大不同,主要体现在: (1)设计的最终目的是要生成可运行的、实现一定功能的、错误率较低的实际软件产品,而不仅仅是提交一份文档报告。 (2)设计小组成员分工合作,要将各人的成果整合,形成完整的软件;小组每个成员不是完全孤立的,每个人的工作都与其他人息息相关。 (3)项目小组一般只包括一个人或几个人,人数较少,远少于一般商业化软件开发项目小组的人数。 (4)小组成员没有足够的团队意识,没有足够的软件工程经验,一般没有作为一个团队的成员共同开发过软件产品。 (5)项目开发过程不完全,编码的结束即意味着项目的结束。项目不要求有完整的工程化的分析和设计文档。 (6)有些软件开发没有与商业项目挂钩,也就没有真实客户的需求对其进行功能和性能上的监控。 1.2 遇到的问题及原因分析 根据上面的特点可以看出,普通毕业设计的指导方式或是工程化的控制手段,并不能适应软件开发类毕业设计,最终会导致毕业设计质量低下,学生得不到真正锻炼。比较突出的问题主要表现在以下几个方面: (1)项目组成员各人任务不明确,能力参差不齐,并且有时没有充分地交流设计思想,最后导致软件各个功能模块无法有效整合。 (2)项目需求因为各种原因不断改变,软件不断修改,最终完成的软件产品达不到设计要求。 (3)编码开始后,软件的错误和缺陷不断涌现、不断累积,最终无法控制。 这些问题的产生,固然与设计选题、学生能力、实验环境以及教师的指导力度分不开,最重要的还是与教师的指导和监控方式有关。应当采用恰当的指导和监控方式,最大化地促进学生能力的提高,最有效地根据各个学生的特点,推动学生逐步达到毕业设计软件质量和功能的要求。 2 敏捷软件开发技术的应用 采用适当的指导和监控方式,实际就是要求教师对学生软件开发应用适当的软件过程模型,也就是软件开发的工程化控制手段。 2.1 敏捷软件开发简介 传统的软件工程方法中的架构设计与程序开发在时间上是先后分离的,这种分离常常导致一些脱离实际的设计和脱离设计构想的编程,导致最终软件开发的不理想甚至是失败。鉴于以上问题,敏捷软件开发技术应运而生。 敏捷软件开发以交付而不是以构造为核心,它强调的是交付对客户有价值的软件,而不是用户需求中所描述的软件。简言之,就是把一个大项目分为多个相互联系,但也可独立运行的小项目,并分别完成,在此过程中软件一直处于可使用状态。敏捷软件开发方法提倡采用先进的技术和高水平的小型团队,并辅以人性化的管理,充分发挥软件开发者的才华,建立畅通的交流机制,使软件开发团队水平和软件质量共同提高。 敏捷式开发采用适应性方法,而传统的软件工程学采用的是预测性方法。敏捷式开发是以人为主的,而传统的工程学是以过程为主的。二者的主要区别存在于它们对软件开发过程的描述中,也就是说,敏捷开发实现当前最需要的功能,然后根据变化来修正和改进;而传统软件工程学一开始就将软件的各种架构预测好,然后采用固定的过程来实现这种架构。软件开发中的变化是不可避免的(通常传统软件开发的失败主要原因就是不能很好适应这种不可预知的变化),因此就要找到一种新的方法能够更有效地适应变化,这其实也就是敏捷式开发方法所要达到的效果。 可以看出,上述的敏捷软件开发的许多特点正是与软件开发类毕业设计的许多特点不谋而合,例如,小型的开发小组,适应性(适应不可预测变化)的开发机制,短期的交付(毕业设计一般都在半年甚至更短时间内完成软件的交付),充分发挥小组成员的特点,建立畅通的交流机制等等。因此,将敏捷开发思想引入毕业设计中的软件开发,不失为解决后者诸多问题的很好尝试。 2.2 敏捷软件开发应用 敏捷软件开发技术包含若干的价值观、原则和实践方法。将其用于毕业设计的指导和监控,主要应包含如下原则的应用: 2.2.1 增量式开发 传统软件类毕业设计采用传统软件工程学指导方法,先进行需求分析,然后根据需求进行功能模块划分,接着开始编程。如果最初阶段不能很好地完成分析和设计任务,后面的软件开发将出现严重问题。 而在敏捷软件中,采用的是增量式开发,对于难度较大的软件设计,不是一步吃透功能,而是逐步添加功能,在改进的过程中促进学生能力的提高。在笔者指导的一项毕业设计中,要求学生用Java编制网络实时通讯软件。采用增量式开发方法,先要求学生实现基本功能,即发送字符串到另外一台计算机,使用Windows的超级终端作为接收机进行测试;接下来要求学生实现程序互相发送和接收字符信息;然后,实现聊天室的多人聊天的线程控制;进一步可以实现数据库存储登录用户信息,并进行验证;最后,实现其他功能,例如网络硬盘,文件传输等等。在开发过程中,增量式设计能够让学生逐步进入高层次的内容,而不是一开始就进行高难度的开发。并且,通过逐步修改代码,可以提高学生阅读代码和优化代码的能力,学生的编程水平得到很好的提高。 2.2.2 可持续的开发速度 敏捷开发技术不要求团队一开始就尽全力完成任务,而是尽量保持一种稳定的、可持续的开发速度;团队的成员必须始终保持旺盛的精力和警觉的思想。 在很多毕业设计中,一开始学生就以极高的热情和全力以赴的状态去工作,然而随着进度的延缓,错误不断增多,以及越来越复杂的需求变化,学生的热情迅速减退,最终影响设计成果。因此,指导老师必须充分调动学生的积极性,又不能让学生 的精力过早地消耗,要保持一个稳定的进度。 2.2.3 简单 敏捷软件开发方法采用最简单的方式实现当前最需要的功能。在毕业设计中,针对某一个功能,采用尽量简单的方式去实现,不需要考虑为了将来的功能而进行“提前的准备”。因为这种“提前的准备”往往会让学生考虑问题过多,反而忽略了当前最重要的内容。 然而,简单并不代表着功能的缩减,当某些功能的实现成为必须的时候,敏捷软件开发方法采用在代码上改进的方式来完成,并且以此为机遇,充分进行反省,让学生在改进中得到进一步提高。 2.2.4 结对编程 结对编程是敏捷开发和极限编程(XP)的重要实践,它是指两个程序员结对使用同一台计算机完成编码――其中一位控制键盘并输入代码,另一位观察输入的代码并寻找着代码中的错误和可以改进的地方。这种方式能极大地促进知识在团队中的传播,并有效降低代码的错误率。 在毕业设计中,根据学生的特点,采用结对编程方式,可以让学生充分交流,互补所短,互用所长,互相学习。例如,在网页制作类的软件开发中,ASP脚本编程人员和界面设计人员结对,能够充分利用二者的特点,将脚本程序和网页界面元素有机地结合起来,形成功能完善,界面美观的动态网页。 2.2.5 适应改变 敏捷开发的一个重要特点就是它能够很好地适应改变,并且欢迎改变。这里的改变主要是指功能需求方面的改变。而敏捷开发对改变的适应,主要是通过增量开发,持续交付以及不断地改进与反省来实现的。 在毕业设计中,设计题目一经给出,主要方向不能变。然而选择题目的学生是变化的,个体能力有时候有很大差别,并且在开发中会碰到很多不能预知的技术问题。采用敏捷开发中的过程控制手段,可以有效地让毕业设计小组更好地应对各种变化,不会因为突发因素导致软件开发的失败。 2.2.6 个体激励和交流 毕业设计的重要目的是促进学生各方面能力的提高,采用的手段可以有很多。在敏捷设计中,强调个人能力在团队中的充分展示。把这种思想应用于毕业设计指导中,可以采取定期召开小型交流会议的方式,让每一个组员充分发挥自己的能力,以“头脑风暴”的形式对系统当前状态和改进方式进行畅所欲言的交谈。通过这种形式的交流,能够充分调动整个小组成员的积极性,及时发现系统开发过程中的各种问题,增强整个小组的凝聚力,有效提高学生的团队协作能力。 2.2.7 反省 好的团队并不只是埋头工作,他们会思考如何工作和为什么工作。在毕业设计指导过程中,指导教师应当在适当的时机提醒学生对开发工作中各项内容进行反省,让学生能够有机会去辨别可能或已经发生的错误。反省不仅仅是简单的思考过程,反省的后面应该紧跟着行动,学习是反省的行为,要能够将错误造成的危害尽早地阻止,并从中学习,以免同样错误的再次发生。 2.2.8 其他原则 敏捷软件开发技术还包含其他一些原则,在设计中包含了面向对象设计的一些基本原则,例如单一职责原则(SRP)、开放一封闭原则(OCP)等等。要将这些设计原则应用到具体的软件开发中,需要学生熟悉面向对象程序设计的相关概念和技术。 将敏捷软件开发技术应用到毕业设计的指导过程中,需要指导教师本身对它有较为深刻的理解,并且勇于进行大胆的尝试一毕竟敏捷开发的很多实践是与传统软件工程学方法相悖的。指导教师可以先在某一门程序设计课的课程设计中采用这种思想,然后进行相应的调整,再将其应用于毕业设计的指导工作。 3 结束语 将敏捷软件开发技术应用于指导毕业设计,能够充分适应软件类毕业设计的特点。在实际采用这种方法对我校的两组毕业设计小组进行指导的过程中,可以看出,这两组同学在对语言工具和相关知识不是很熟悉的情况下,采用渐进的方式,逐步实现设计要求的功能,并且不断对代码进行改进,软件完成的质量比其他小组明显要高。毕业答辩中,小组成员能够很清晰地阐述其软件开发进程以及相关知识的学习过程。并且,小组成员通过毕业设计加深了交流,团队协作能力有了大幅度的提高,小组成员个人的精神面貌也有了较大的改变。 软件毕业设计论文:软件工程思想在应用型高校毕业设计中的应用研究 摘要:针对地方应用型本科高校计算机软件类毕业设计质量不高的问题,对毕业设计中存在的问题进行分析,并结合软件工程的基础理论,提出利用软件工程思想对计算机软件类毕业设计进行指导,以提高地方应用型普通本科高校毕业设计的质量。 关键词:软件工程;毕业设计;应用 一、引言 毕业设计是本科毕业生在校期间的最后实践和综合实训阶段,是实现本科教育培养目标的重要组成部分,是深化、拓展、综合应用所学理论知识的重要过程;也是综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价,是对专业理论知识和专业技术综合应用能力的强化训练和提升[1]。在毕业设计的过程中,学生利用所学专业理论知识,通过了解社会,分析社会需求,深入实践,完成毕业设计的任务和撰写毕业论文(设计)报告等各个环节的工作。对于地方应用型普通本科高校而言,毕业设计就相当于一般高等学校的毕业论文,但是毕业设计不同于毕业论文,它的组成部分不只是一篇学术论文。应用型高校的毕业设计注重的是“应用性”和“实践性”,学生毕业设计要求学生针对某一课题,综合运用本专业有关课程的理论和技术,自己动手动脑做出解决实际问题的设计。目的是总结、检查学生在校期间的学习成果,是评定毕业成绩的重要依据。同时,通过毕业设计,可培养学生开发项目的基本综合能力,为学生就业能力中的专业能力奠定坚实的基础;培养综合运用已有知识独立解决问题的能力,从而加强学生应用能力的培养,使学生能够学以致用。 二、地方应用型普通高校计算机相关专业学生毕业设计的现状 近几年来,由于学校对毕业设计要求不断提高,学生从选题到设计再到写出毕业设计报告的过程中总存在这样那样的问题,最终有个别同学没有顺利通过毕业设计,没有拿到毕业证和学位证的情况时有发生,并且大多数毕业设计的水平不高,达不到培养学生独立解决问题和提高学生应用能力的目的。因此,如何指导学生做好毕业设计,提高学生毕业设计水平和质量,是地方应用型普通高校面临的一个重要问题。 (一)毕业设计选题现状 最近几年,我校计算机相关专业毕业生自进入大四秋季学期开始,在进行毕业实习的同时,也进入了毕业设计准备阶段:毕业设计选题,虽然毕业设计选题过程中,各级领导、指导教师和学生在态度是都很重视,但是在选题时也会存在很多的问题,主要有以下三个方面。 1.选题不够准确。部分学生选题未经深思熟虑,所选毕业设计题目要实现的功能太多,在规定时间内不能独立完成,而最终只能实现部分功能,或部分模块。 2.题目相似或重复雷同。学生选题存在浑水摸鱼的思想,在毕业设计选题过程中不是根据自己的兴趣爱好、专业知识学习情况等确定研究选题,而是选择与他人类似或雷同的选题,甚至同一批毕业的许多学生选题一致。比如:“XX管理系统”等,除了可能冠以的系统名称不同之外,其余基本相同。 3.应用价值低。部分学生的选题是当前十分成熟的项目,没有研究的必要;有些选题已经被淘汰,在实际生活和工作中没有多大用途。 (二)毕业设计需求分析阶段现状 通过调查,许多学生选题完成后,没有对自己所做毕业设计选题进行仔细了解、分析,他们认为在毕业设计中最重要的就是编程,其他方面一带而过[2],从而造成毕业设计过程中主题经常进行修改,最终使得整个系统杂乱无章,无法继续进行下去。因此学生在毕业设计的需求分析阶段主要有以下三个方面的问题。 1.选题后未进行实际调查研究,甚至未查找相应的参考文献。 2.需求分析进行得不彻底、不准确,即使选题后查找了参考文献和资料的,也未做充分了解和分析。 3.在需求分析阶段没有写出需求规格说明书或系统分析报告就匆忙进入系统设计阶段,导致随着系统设计的逐步深入,原来确定的需求不能满足毕业设计的需要,正在进行的设计与开始的期望和设想又不相符。 (三)毕业设计系统设计阶段现状 在系统设计阶段,普遍存在以下两个方面问题。 1.由于需求的不明确,在进行系统设计时,修改随意,没有严格按照软件开发的步骤进行。好多学生在进行系统设计时并没有建出相应的功能模型,不管是用例图还是DFD图都没有,而且系统设计过程中功能随意变换,并且各功能模块的层次结构不清晰,使得整个系统的功能模块划分凌乱,不符合软件设计中“高内聚,低耦合”的原则。 2.在软件设计过程中,不先进行概要设计、详细设计和模块设计,没有软件的过程性描述,直接进行编码,存在想到哪里就做到哪里,走到哪儿算哪儿的随意思想[3],当前内容没有做完便开始其他内容,使得整个系统设计杂乱无章。在这样的一种研究状态下,即使完成了设计,效率也非常低下,软件结构混乱,功能实现不完全,降低了软件设计的质量。 (四)毕业设计实现阶段现状 通常把编码和测试统称为实现。在进行软件设计后,就可以根据设计结果来实现,将软件的过程性描述编码,得到计算机可以运行的源代码。在实现阶段主要有以下几方面的问题。 1.编码随意。学生在编码的过程中,不注意编程风格的把握,导致程序的可读性、可理解性、可修改性等较差,在答辨的过程中,要求指出某个功能模块的代码时,经常要花费很多时间才找得到。 2.测试和调试可有可无。大部分学生在毕业设计的软件编码完成以后,从没有想过进行完整的系统测试,或者只对个别功能进行测试或是随意测试,没有按照测试步骤逐步进行;基本没有单元测试和集成测试,一般只是最终随便输入几个数据简单检测一下,如果有错,修改了就算完了;也没有进行回归测试,没有测试计划,没有想过用什么测试技术来检测某一类型的错识,没有相应的测试用例,也没有测试结果分析。由于学生毕业设计都是一人一题,基本上是一个人完成所有步骤,就算有测试,在测试阶段也是自己进行测试,从心理学的角度来说,自己对自己开发的软件进行测试是不可取的。 由于前面阶段的文档不完善,也不重视测试过程,不清楚是否实现了系统最初设计的功能,是否达到相应的性能要求,总以为程序做出来后毕业设计就完成了,使得毕业设计经常在更换运行环境或答辩时发生错误和问题,从而使得设计得不到好评甚至无法通过。 (五)毕业设计应用现状 最近几年,我校计算机相关专业毕业设计投入使用数量接近于零。究其原因主要是由于设计不完全,未进行测试和调试,存在的错误和缺陷较多,文档和数据不完整,导致所开发的系统或软件不能方便地转让、变更、修正、扩充和使用,也没有为后期培训、维护留下完备的资料;因此,不能投入到真正的使用过程中,也不能实现系统或软件产品的效益。 三、软件工程思想的应用 软件工程(Software Engineering,简称为SE)是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。软件工程中的软件生命周期是一个软件从软件定义、开发、运行和维护,直到最终被废弃的整个过程[2]。地方应用型普通高校计算机相关专业学生毕业设计基本都是开发一些中、小型应用系统或软件,因此,学生毕业设计也要经历软件生命周期各个阶段,严格遵守软件工程的各个原则,这样有助于解决毕业设计中存在的问题,提高毕业设计的质量。通过对应用型普通本科高校计算机相关专业的学生在进行毕业设计的过程中存在的问题进行分析,在毕业设计的过程中,必须运用软件工程的观点、技术和方法来指导毕业设计,这样既节约了毕业设计的时间和学生的精力,也能做出最优质的毕业设计。 1.选题过程中的应用。毕业设计选题就是软件生命周期的问题定义中的问题提出阶段,选好题目是进行深入研究的基础,也是写出高质量毕业论文的前提。地方应用型普通本科高校计算机相关专业的毕业设计选题必须做到以下几点:(1)必须在对选题做了充分调查、分析,对检索的参考文献、资料有了整体把握的基础上提出。(2)必须符合本专业培养方案规定的培养目标的要求。(3)以选择工程性较强的课题为主,确保有足够的工程性训练。(4)要有明确的设计成果,对于较大型任务的课题要明确阶段性成果。(5)要达到规定的工作量,难易度适中,确保能在规定的时间内完成整个课题工作。(6)要围绕生产生活实际,所选题目一定具有一定的理论意义和实践意义,具有一定的价值。(7)原则上一人一题,对于较大型任务的课题,每个学生必须有独立子课题。结合以上几点,分别从专业基础、现实意义等方面进行全面分析,进行取舍,最终得出选题。 2.开题过程中的应用。在毕业设计的开题过程中,需要明确所选题目的选题依据(包括选择课题的背景、选题研究的理论及实践意义)、选题研究现状(包括目前国内外对本选题的研究情况和有待解决的问题)、研究内容与方法,而这些就是软件工程中需求分析阶段应该做的事情。 需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作[3]。因此开题过程中最重要的是进行需求分析,需求分析具有决策性、方向性、策略性的作用,在软件开发的过程中具有举足轻重的地位。需求分析完成的好坏直接影响后续软件开发的质量。开题过程中需要指导学生大量地阅读相关的研究资料,同时根据资料进行分析研究,对当前毕业设计的研究进度做到心中有数,明确毕业设计的具体方向,写出毕业设计的研究内容与方法,得到相应的设计提纲,解决好设计什么,如何设计的问题。因此,应用好软件工程的思想来指导毕业设计的开题是至关重要的。根据学校对学生毕业论文的要求,在计算机相关专业的毕业设计报告中,要求要有数据流图、数据字典等相应内容,而软件工程中的数据流图(Data Flow Diagram,简称DFD),它是从数据传递和加工角度,以图形方式来表达系统的逻辑功能、数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过程。它是描述系统中数据流程的图形工具,它标识了一个系统的逻辑输入和逻辑输出,以及把逻辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理[3]。因此,在这个阶段,要指导学生按照DFD图的要求,确定设计的功能,然后根据系统分析结果写出分析报告,就得出毕业论文中系统分析阶段的初始文档。 3.在实践研究环节的应用。根据需求分析(开题阶段)的结果进行软件的概要设计和详细设计,注意在设计过程中要严格按照软件工程对于设计阶段的指导原则来进行设计。将概要设计阶段需求分析得到的DFD转换为软件结构和数据结构,即是根据需求确定软件和数据的总体框架,设计出软件的结构,也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的,以及这些模块相互间的关系。然后再进行详细设计,设计出每个模块的实现算法、所需的局部数据结构,并且对每个模块写出过程性描述;为每个模块设计出一组测试用例,在进行测试时就以此测试用例来进行测试。详细设计阶段的任务还不是具体地编写程序,而是要设计出程序的“蓝图”,以后将根据这个“蓝图”写出实际的程序代码。因此,指导教师要对学生的设计过程进行监督和指导,防止学生盲目的进行编码。 4.在实现阶段的应用。在编码的过程中,要注意编程风格的把握,编程的风格在很大程度上影响程序的可读性、可测试性和可维护性。 在测试阶段,可以进行交叉测试,即学生之间可以两两交叉,相互测试,以更好的达到测试效果,同时也培养了学生的团队意识和合作意识。 在测试过程中要注意运用软件工程的测试原则和测试思想,严格按照单元测试集成测试确认测试系统测试验收测试的测试步骤进行,利用白盒测试技术进行单元测试,黑盒测试技术进行其他测试,并且在找出错误并修改后要进行相应的回归测试,确认修改了错误并且没有引入新的错误,这样有利于找到软件中的各类错误,提高软件的质量。因此,在软件的测试过程中,一定要严格按照软件工程中的测试原则来进行,不可随意进行测试,并且要注意测试文档资料的收集整理,要有相应的测试计划和测试报告。对学生的创造性的思维和想法,指导教师要给予支持,积极引导,鼓励学生大胆创新,用应用型人才培养目标来要求学生,保证高质量的毕业设计的完成。 5.在毕业论文(设计)报告方面的应用。对于应用型普通本科高校计算机相关专业的毕业设计而言,不单单是完成了一个系统的设计,还要有相应的设计报告,而设计报告的编写过程中,很多学生存在文字表达能力不强的现象,为了完成报告,就有可能会抄袭,特别是在软件开发的各个阶段文档材料不全的情况下更为严重。因此,在学生进行软件开发的各个环节中,指导教师都应该按照软件工程的观点来进行指导,并要求学生在各个阶段都完成相应的文档。这样在毕业设计报告撰写的过程中,只要将各个阶段的文档进行合并、整理就得到相应的设计报告,并且是一篇重复率不高的高质量的设计报告。 6.在毕业设计实际应用方面的应用。因为学生在整个系统或软件过程中均按软件设计规范准备了文档和进行了完整的系统测试,从而为系统或软件的专利申请提供了充分必要的资料,并为毕业设计的实际应用打下良好的基础。 四、结语 计算机相关专业学生的毕业设计在学生的整个大学生活中具有极其重要的地位和作用,根据应用型普通本科高校人才培养的定位,主要是培养学生的独立思考能力、动手能力和应用能力。通过对软件工程思想在计算机相关专业学生毕业设计的过程及方法中的应用研究,逐步实现学生毕业设计的实际成果转化,从而为应用型计算机相关专业人才培养提供相应的借鉴。 软件毕业设计论文:采用Protel软件提高高职应电专业毕业设计质量的研究与实践 【摘要】高职院校的毕业设计是高职教育教学的一个重要环节,是高职人才培养计划的重要组成部分。做好毕业设计,对高职培养高素质技术技能人才,具有十分重要的作用。在应用电子技术专业毕业设计中,引入Protel软件,极大地提高了学生毕业设计质量。 【关键词】高职 应用电子技术专业 毕业设计质量 电子线路CAD 高职院校毕业设计是高职教育教学的一个重要环节,是高职人才培养计划的重要组成部分,也是高职实现人才培养目标的最后一个阶段[1]。它既是对学生在大学期间所学知识、技术与能力的检验,也是对高职院校教育教学质量的全面、综合的检查[2]。它既是学生对理论知识综合运用的过程,也是学生理论结合实践分析解决实际问题和培养初步科学研究能力的重要阶段,又是对学生团队协作能力、创新思维能力等综合素质的全面检验。做好毕业设计,对高职培养高素质技术技能人才,具有十分重要的作用。对以培养面向现代电子产品生产企业从事电子产品的生产及组织管理的应用电子技术专业来说,在毕业设计中引入Protel软件开展“基于产品研发过程”的课题研究,意义重大。本人在指导应电专业学生开展毕业设计中积极进行了这方面的探索,取得了良好的效果。 1.将Protel软件引入应电专业毕业设计的可行性 Protel软件最早是Altium公司在80年代末推出的,经过了Protel DOS版,Protel 98,Protel 99 SE,Protel DXP等多个版本,目前最高版本是altium designer。在电子行业众多的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件。该软件具有电路原理图SCH绘制、原理图元件制作、电路仿真、PCB印制电路板设计、元件封装制作、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成等强大的电子产品开发的功能。 应用电子技术专业毕业设计内容涉及电子电路的设计,包括运用电路基础、模拟电子、数字电子、单片机、可编程逻辑器件等相关知识与理论,同时还要在万能电路板上进行元器件的安装和电路板的焊接。在这个过程中往往还需要加一个面包板的环节,就是学生要先在面包板上对所设计的电路进行验证,若电路验证成功,则再到万能电路板上进行。在毕业设计中运用Protel软件,将极大缩减电路验证的流程,并大幅提高电路的可靠性。Protel软件起到了很好的桥梁作用,有效衔接了电路设计与电子工艺制作,电路设计的合理性与否得以较可靠验证,而PCB板的制作使得电路连接简单轻松,焊接的工作也简便了不少。对学生来说,毕业设计的过程,成为检验和巩固并提高其系统专业知识的过程,同时还锻炼了逻辑思维、整体意识和时间管理能力。 2.引入Protel软件后应电专业毕业设计的步骤 学生选定毕业设计课题后,一般需经过以下七个步骤完成最终的毕业设计作品。 2.1 确定电路设计方案 根据所选课题的设计要求,结合专业已学的电子线路、单片机、PLC技术、CPLD可编程技术等相关知识,确定可实现的几个方案,通过在经济上、电路可靠性上、电路性能方面等比较各方案,选择出最佳的电路设计方案。 2.2 绘制电路原理图 根据电路设计方案,打开Protel软件,进入原理图编辑器,先设置图纸参数,后查找或制作所需元件,并把它有序放置到原理图上来,调整元器件之间的位置和间隔,再放置接插件、电源、接地符号等。然后,对电路进行连线,连线完毕放置网络标号。生成材料清单,检验所用元器件的Designator、Value、Footprint、Simulation等重要参数是否设置合理;生成网络表,检查电路信息,若发现错误及时纠正。最后,对整个电路进行编译ERC校验,确保电路正确。 2.3 电路仿真及方案修正 Protel DXP提供了10 种分析仿真方式,包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、Fourier、噪声、传输函数、温度扫描、参数扫描以及蒙特卡罗分析等。电路原理图绘制完毕后,设置仿真方式并指定要显示的数据节点,系统进行电路仿真,生成sdf 文件,同时打开窗口显示分析结果。观察电路仿真结果,分析仿真波形是否符合电路设计要求,如果不符合,则重新调整电路参数进行仿真,直到满意为止。 2.4 设计PCB板并打印图纸 电路仿真达到满意结果后,就可以进入PCB印制电路板的设计了。一般的步骤是先进入PCB编辑环境,定义PCB印制电路板,可自定义板框大小,也可以采用软件自带的PCB板制板向导来实现;接着从原理图导入网络表信息;再是对元件封装进行合理美观布局;然后进行布线规则的设置,线宽大小建议在12mil以上;最后是自动布线,布线成功后就可以使用热转印纸按1:1的比例依次选择不同层进行打印。 2.5 制作PCB板 PCB图纸打印好后,分五步完成。第一步是曝光,选择合适大小的曝光覆铜板,打开多功能制板系统抽屉式曝光机,将图和覆铜板放入,曝光约90秒左右后完成;第二步是显影,调制好一定浓度的溶液,并加热到50摄氏度左右,将线路板放入显影槽进行显影;第三步是蚀刻,蚀刻时间一般需要十几分钟;第四步是钻孔,根据焊盘大小选择不同的钻头进行钻孔;第五步是表面处理;若为双面板,还要进行第六步,过孔。线路板经过以上步骤后,可用万用表检测电路是否均连通,以保证后面的步骤顺畅进行。 2.6 元器件接插并焊接 把选用好的元器件接插到合适的位置,用电烙铁、松香等对元器件进行焊接,这里要注意不要出现虚焊、假焊和漏焊现象,要尽可能做到焊点表面完整、连续和圆滑。 2.7 电路调试 电路焊接完毕,则需要用万用表、示波器等工具对电路进行调试,发现故障,进行电路分析并排故,直到电路功能正常为止。一般来说,毕业设计的电路相对简单,在前面几个步骤都顺利的情况下,电路调试基本都能成功。有出现问题的,往往都是电路设计方案本身存在问题,并在仿真阶段也是含含糊糊过去的。 3.引入Protel软件后应电专业毕业设计的实效 将Protel软件引入到应用电子技术专业毕业设计后,总体来讲,学生毕业设计的质量大大提高。具体体现在以下四个方面。 一是学生对专业的自信加强了。毕业设计系统地考验了学生对所学专业知识的掌握和运用能力。引入Protel软件后的毕业设计里,学生既有对专业理论知识的提取、运用和消化,又有基于产品研发过程的专业实践的锻炼,理论与实践相结合,学生的专业自信明显提升。 二是学生的综合素质增强了。毕业设计过程中,碰到的可能是对某个元器件用法和功能的不熟悉,也有可能是对电路参数大小比较模糊,这些都需要学生去查找文献,提高自学能力;另外,在电路设计、电路仿真过程中,可能会出现参数不符合要求,需要修正和调整,这个过程可能是反复的,考验的是学生对某项任务的坚持不懈和百折不挠的精神;此外,还培养学生的严谨和细致。 三是学生毕业论文的内容充实了。学生对毕业设计的整个过程进行梳理和笔录的内容就可构成毕业论文的核心内容了。学生经过毕业设计的亲身实践,有过程,有感触,必然言之有物。 四是学生毕业就业的专业对口率提高了。引入Protel软件后毕业设计,不仅让学生对专业更有自信,同时学生对Protel软件的掌握也加深了,对制板的流程也熟悉了,在就业过程中,Protel绘图员工、制板工等相关岗位的工作也能承担了。 4.结束语 在应用电子技术专业毕业设计中引人Protel软件,改变了过去毕业设计只注重理论设计的纯教学性的做法,采取理论设计与实践制作相结合,动手能力与创新精神相结合[3],充分发挥学生主体性作用的方式相比,取得了良好的效果。 软件毕业设计论文:本科毕业设计中FLUENT软件相关课题可行性及问题探讨 【摘要】本文探讨了在本科毕业设计中加入运用FLUENT软件进行工程计算分析的相关课题的可行性。实践证明,学生通过运用FLUENT软件进行工程计算,夯实了理论基础,增强了解决本领域传热和流动问题的能力,提高了学生的学习兴趣和未来的专业竞争力。在做好本文所提及的三点问题(学生和课题的选择、指导过程中的问题)的前提下,在毕业设计中加入FLUENT软件工程计算相关课题不仅可行,还值得在一定范围内推广。 【关键词】FLUENT 计算流体力学 计算传热学 毕业设计 1.引言 本科毕业设计是在本科教学过程的最后阶段进行的总结性的实践教学环节。在毕业设计环节中,学生应当综合运用本科阶段所学的各科知识和技能,对所需解决的课题进行思考、分析、设计和研究,从而全面、系统地完成课题交给的任务。可见,毕业设计是对学生本科阶段学习质量的全面性的检验,也对学生能否顺利拿到毕业证书和学位证书起到直接和决定性的作用。 计算传热学又称数值传热学,是研究用数值方法求解传热问题的一门科学。它可以理解为:根据所需求解的实际问题建立合理的数学模型,利用离散化处理的数值方法,再通过用计算机高级语言编制的程序,以计算机作为工具来求解传热问题的、与工程实践密切结合的一门应用基础科学[1]。而市场占有率高达40%[2]的数值计算软件FLUENT是解决传热领域数值计算问题的较好的通用软件之一[3]。 运用FLUENT等CFD软件,可以在不具备实验条件或暂不需要对研究对象进行实验的情况下,借助计算的方法进行相关工程分析,从而极大地节约人力、物力、财力和时间成本。因此,在本科学习最后的毕业设计阶段,若能让部分学生学习并基本掌握FLUENT软件对本领域问题的计算过程,将会在很大程度上促进学生今后对相关问题的建模和分析等工作。 2.毕业设计指导工作应注意的问题 由于FLUENT软件的专业性,在指导与FLUENT软件工程计算相关课题的时候,应注意以下几个问题: (1)学生的选择 要能较好地掌握FLUENT软件相关计算过程,首先需要具有较为过硬的微积分、流体力学、传热学、计算传热学(也称数值传热学)等相关学科的基础知识。这不仅要求学生较好地理解课堂所讲知识,还要能够灵活运用课内外相关知识。有的学生学习能力和成绩相对较弱,并不具备过硬的知识储备和学习能力;有的学生未来从事的工作与本专业距离较远,或者对相关的数值计算兴趣不大,因此缺乏从事相关课题毕业设计工作的原动力;这些因素都会影响整个毕业设计工作的正常进行。因此,对于与FLUENT软件工程计算相关联的毕业设计课题,并不是所有学生都适合来做。为了有效地开展相关的毕业设计课题,在学生的选择上往往优先推荐让学习相对努力的、有兴趣和求知欲的以及未来将继续深造或从事相关科研工作的学生来进行。 (2)课题的选择 在本科教学阶段,由于受限于书本和教学大纲的安排,教师在对流体力学、传热学等课程的讲授中往往较少涉及数值计算相关知识,书本上只有一章内容与之相关,课堂上一般只传授数值计算的基本概念、简单情况下的离散方法、离散方程的建立等较为浅显的知识,这与FLUENT软件中对相应问题处理方法的深度和难度相去甚远;然而,在毕业设计的短短一学期时间内,要让学生完全掌握相关知识是比较牵强的。因此,在FLUENT软件工程计算相关课题的选择上,应选择相对基础性的、与实践结合紧密的、具有科研应用前景的课题作为毕业设计课题。这样既可保证毕业设计工作的正常开展,也能使学生在软件方面得到基本训练,为后续科研工作以及研究生阶段的学习打下良好的基础。 (3)指导过程中的问题 在毕业设计的指导过程中,笔者发现有部分学生在使用软件进行计算时,较为注重结果的可视化,而恰恰对计算中关键参数的设置、计算方法的选择等关键问题较为忽视。造成该现象的原因可能是,无论在软件中设置怎样的参数、选择怎样的计算方法,总能通过软件的计算得到一个可视化的结果,即使参数设置或计算方法的选择欠妥或有误,只要计算过程没有脱离现实太远,计算结果看上去都有一定的可信度,再加上学生对具体计算过程的“不求甚解”、不仔细推敲,往往易使人误认为该计算过程是正确的。因此,在指导过程中,应对学生使用软件的具体计算过程进行仔细地把关,确保计算过程和结果的正确性。 3.毕业设计算例 算例一:建筑空心砌块传热问题 图1a为所需计算的典型建筑空心砌块的尺寸标注图。该砌块是某典型普通混凝土空心砌块,三排孔结构,每排均由大小相等的两个孔组成,孔厚30mm。热量由室外侧(左侧)传向室内侧(右侧),室外侧为稳态或非稳态热边界条件,室内侧为稳态热边界条件。 图1b为数值计算得到的该砌块传热的某时刻温度分布图。可以看到,温度从左到右大体上呈现由高到低的分布状况。由于空心砌块为非均质构件,砌块材料的热导率与空气层的当量热导率不相等,造成了内部等温线的非均匀分布。 (a)空心砌块结构俯视图(单位:mm) (b)典型砌块温度分布图 图1 空心砌块结构俯视图 算例二:加气混凝土墙体结露问题判断 待计算的房屋的加气混凝土自保温墙体结构类型如图2所示,图中的B05表示型号为B05的加气混凝土砌块。计算中,加气混凝土砌块可以认为是热均质结构,这样导热系数相对较高的混凝土柱或梁便成为了结构体系中的热桥。由图3、图4可以看到,加气混凝土自保温墙体内表面温度最低点均发生在热桥部位室内表面宽度的中心处或阴角处。将该处的温度与当地室内空气的露点温度相比较,既可判断是否会产生结露现象。 图2 框架结构房屋自保温墙体结构 图3 B05厚度为50 mm墙体的温度场 图4 B05厚度为100 mm墙体的温度场 4.总结 利用FLUENT软件对实际工程问题进行数值计算,大大节约了经济开支和时间成本,也为学生对本领域的传热和流动问题的解决提供了有效手段,夯实了学生的理论基础,增强了其解决问题的能力。通过与从事相关毕业设计课题的学生的交流得知,学习FLUENT软件的工程计算对学生更好地掌握相关物理过程起到了很好的帮助作用,拓宽了学生的视野,也提高了学生对相关问题的兴趣,有助于提高他们的专业竞争力。由于兴趣的作用,采用FLUENT软件进行工程计算的学生的毕业设计得分总体较进行其它课题的学生的得分高约15%。由此可见,在做好本文所提及的三点问题(学生和课题的选择、指导过程中的问题)的前提下,在毕业设计中加入FLUENT软件工程计算相关课题不仅可行,还值得在一定范围内推广。 软件毕业设计论文:高职院校软件专业毕业设计 问题分析与改进建议 摘 要:高职院校毕业设计中存在着一些问题,例如,课题质量不高、学生在校外实习、课题与就业方向不符等。这些问题的产生是因为学生不重视毕业设计,进而导致设计质量下滑。针对毕业设计中出现的问题,笔者以高校管理者与指导教师的视角,对毕业设计制、学生及指导教师进行了深入调研,并且提出了改进方法。 关键词:高职院校 毕业设计 不重视 改进 1 前言 毕业设计是学生综合运用所学知识解决实际问题的环节,其质量直接关系到本专业人才培养水平。大多数高职院校的毕业设计放在最后一个学期,导师基本由校内教师担任。但最后一年学生把重心放到对自己未来更有影响的就业上,或是参加专升本寻求深造机会,校内导师被迫远程指导,缺乏监督力度。同时,设计课题内涵良莠不齐,部分课题不符合社会需求,让学生感觉实用性不强,学生不重视,进而质量下滑,降低了教学水平。因此,我们有必要通过调研发现问题、分析问题,进而解决问题。 2 现状调查 对重庆5所高职院校部分教师及所带学生进行了问卷调查。样本中包含200名毕业生、50名指导教师。数据如下: 3 调研问题分析 影响质量的主要因素有学生不重视,学生不能在校设计。需要分析学生为什么会不重视,并剖析其不能在校设计的原因。 3.1 课题内涵与需求有偏差 如表1所示,课题与学生工作方向是否吻合,以及是否一志愿选题,对成绩影响较大。调研中发现:部分学生毕业后从事Java开发,而选题时选了C#开发(选题先于实习);部分学生毕业后从事非IT工作,从而对所选课题丧失兴趣;部分学生单位实习后技能提升,回过头发现课题内涵与商业开发存在差距。此外,部分学生未能选中一志愿课题,调配课题与期望不一致,所以就抱着对付一下的心态。综上,课题本身质量是影响学生最后设计成绩的重要因素。 3.2 设计时间安排不合理 表1及表2的数据充分证明,不合理的时间安排,是导致质量下滑的重要原因。最后一个学期是找工作的关键期,在就业压力下学生忙于参加招聘会和面试。找到工作后,用人单位往往还要求到岗实习。同时,最后一学期也是专升本的关键期,寻求深造的学生亦会忙于复习参考;另有学生为提高竞争力,会选择参加推荐工作的技能培训;这都是造成学生不重视以及不能在校实习的重要原因。 3.3 自拟课题质量偏低 表3数据分证明,对外承接工程,或教师科研需要课题,具有充分驱动力可让教师在课题建设中投入更多精力,进而提高了课题与社会生产的适应性,提升课题的科学性和实践性。自拟课题往往是为了毕业设计而设定的课题,教师缺乏动力对课题进行改进,易与社会脱节。表3的统计数据也证明了选择自拟题目的学生,其优良成绩的比率显著低于其他学生。 3.4 其他因素 沟通不畅:师生双方无法面对面地沟通,存在着教师因工作忙碌疏于督促,或学生缺乏主动性的情况。(1)教师经验缺乏,高校中具有丰富项目经验的教师本来就比较少,近年又引入了大批年轻教师,这些教师毕业后直接从事教学,更缺乏项目开发经验,在指导中明显表现出不足。(2)优秀教师任务重,优秀指导教师既要承担毕业设计指导工作,又要进行繁重的教学任务,容易顾此失彼。 4 问题整改建议 4.1 加强课题库建设 课题分为对外承接工程、科研需要、自拟等几个类别。对自拟课题,须经学校专家组评审及指导,以增强与生产实践的联动性。增大来自对外承接工程及科研需要类课题,这类课题具有较强实践性,教师出于自身利益,也会对课题投入更多精力,对学生的要求也会严格,这必然提高设计质量。另外,考虑到学生未来就业不同,宜对课题难度适当分档。对不同档次的课题,设置起评成绩;有志于投身IT行业的,可选中高难度;其他学生可针对性地选择适合自己的课题。 4.2 改进设计模式,消除时间冲突 在设置课题时,要确定本专业所针对的主要就业岗位,以及岗位所需技能,再结合实际选择对应实训项目,作为本专业学生大学期间不同实践课程教学项目。学生在专业课教师的系统指导下,逐渐完成毕业设计的雏形,在最后一个学期里,再根据学生就业实际情况,予以整合,就成为了一篇具有一定质量的毕业设计。如此,不仅降低了最后一个学期的工作压力,还提升了学生在校期间教学质量。 4.3 加强指导教师能力建设 在毕业设计中,教师要加强对学生的监督与管理,可采用如定期开见面会、网上探讨等方式,学生将设计中遇到的问题、取得的成果等汇报给教师以便教师对学生情况进行分析指导。组织教师参加校内外专业培训,提高教师理论水平和实践能力。招聘教师时,倾向于在企业从事过一线工作、既有学历又有工作经验的人员,更好地将学校的理论知识与企业所需要的专业技能相结合。 5 总结与展望 毕业设计是十分重要的环节,应注重课题的针对性与适用性,使毕业设计内容与学生毕业后所从事的技术岗位相一致。同时,我们也需要加强毕业设计的机制建设,让设计贯穿整个大学教育,减少最后一学期压力。注重对教师的培养,提升指导技巧和技能。只有这样才能培养出符合社会发展、受用人单位欢迎的人才。 软件毕业设计论文:应用型本科软件专业毕业设计(论文) 质量保证体系的研究 [摘要]毕业设计是本科生培养中最重要的实践教学环节。本文针对“卓越工程师培养计划”中工程和创新的培养目标,结合“卓越计划”的“3+1”的“1”的实施,对毕业设计进行改革,通过2级毕业设计的实践,毕业设计的改革效果较好。 [关键词]毕业设计质量保证体系卓越工程师 一、前言 本科院校在对学生整个教育教学计划中,应用性本科软件专业毕业设计(论文)是学生大学生活的总结,也是在实践教育方面的最后一个环节。 目前,本科毕业设计中大学生对自己的毕业设计能够自主把握的空间十分有限,设计主体部分严重脱离工程实际情况,依靠以往经验、书本知识、网络信息等方式获得的信息量占据了信息总量的大部分,这不仅仅是因为学生或者导师愿意去投机取巧,也跟毕业设计活动经费的短缺和时间的不充足有着直接关系。纵观高校的工程教师队伍,他们自身的实践经验也很难保证做到将现实生活的实际问题引用到本科毕业设计中并展开工作。这就产生了一种很不好的现象,毕业设计的题目往往都是重复使用多次的,好一点的可能也只是简单的变化。本科毕业设计对于学生能力的培养和综合素质的提高帮助不大,在毕业后的工作实践中,学生的创新工程能力单薄的缺陷就会凸显出来,没有办法满足现代工业发展对人才的需求。高校的这种与社会需求严重脱节的现象必须要尽快解决,校内教育与科研、社会实践要在整个高校学习教育中相结合展开进行,才能满足社会新的需求。 二、卓越视野下软件工程专业毕业设计(论文)质量保证体系的构建 (一)加强校外实习基地的建设 卓越工程师的“3+1”培养方案中,“1”年的实践环节完成的好坏,很大程度取决于实习基地的建设。为了卓越工程的顺利设施,计算机学院已经与企业建立了广泛的联系,目前已经建成的实习基地有:塔塔信息技术(上海)有限公司、上海启明软件股份有限公司、上海京颐信息科技有限公司和上海文思信息技术有限公司;上海屹为信息技术有限公司;谷儒(上海)网络技术有限公司;曼恒蔚图软件技术有限公司;用友软件公司等。这些实习基地的建设,为毕业设计的课题来自生产第一线,提供了强有力的保证。 (二)建设高水平的“双师型”的毕业设计指导队伍 我们采取两种模式共同进行:一是坚持教师队伍“专任和非专任”结合。专任教师主要是以长期在工程现场实践或者有较好科研成果的教师组成;非专任教师主要是从合作单位企业聘任高水平工程师来校做兼职教师。二是加强“双师型”师资队伍建设。双师即“教师”、“工程师”,首先要加强对一线教师的工程能力素养和工程实践能力的培养,以满足在毕业设计指导过程中对教师综合能力的需求。另一方面,我们在聘请教师方面有侧重点,优先录取有企业工作经验的兼职教师,来提升有工程实践经历的教师在整个专业课教师中的比例。为了最大化地为毕业设计服务,学校还从企业聘请工程师或者让一线教师到企业参加工程实践活动等手段,致力于打造为毕业设计服务的精锐之师。 (三)严把选题关 毕业设计的题目,一般来自企业。由企业指导教师提出,经企业指导教师和学校指导教师共同商量后确定。选题要结合学生在企业实习的项目,注重实践性和创新能力的培养,同时题目应难易适中,切实可行,工作量适宜。 (四)注重教师的指导过程 选题完成后,企业指导教师下达任务书、指导学生确定毕业设计方案。在学生做毕业设计的过程中,企业教师负责具体的技术指导,学校指导教师负责时间节点的把握,协助企业教师完成对学生的共同指导。 (五)建立有效的沟通联系制度 由于本科生初次接触整体性和设计性较强的工作,肯定会遇到这样那样的问题。这时,建立有效的沟通制度,发挥指导教师的引导作用就显得非常重要。学生把毕业设计中遇到的问题,向指导教师提出,由企业指导教师和学校指导教师共同商量解决的办法。在毕业设计的过程中,应建立指导教师与学生讨论的例会制度,坚持每周师生沟通一次。每位学生总结前一阶段的工作,提出毕业设计中遇到的问题,指导教师要进行引导和总结,鼓励学生发挥主观能动性和创造力。这样,指导教师可以及时掌握学生毕业设计的进展情况。 (六)做好毕业设计的过程检查与中期检查 对本科生的毕业设计工作的中期检查,要坚持中前期和中后期两次检查。检查的形式是学生以PPT方式汇报自己目前毕业设计的进展情况,并回答老师的提问。对中期检查发现的问题,企业和学校的指导教师共同商量解决的方法。 (七)毕业设计(论文)答辩 答辩的地点一般设置在学生的实习企业,答辩委员会由企业指导老师和学校指导教师共同组成。每位学生的毕业设计答辩采用PPT形式进行汇报,对一些条件许可的企业,要有毕业设计的演示。 (八)以过程管理思想为指导,构建“方法-时间-层次”三维毕业设计质量监控体系 通过健全机构、合理资源配置、完善工作机制、强化毕业设计质量监控体系的毕业设计运行监控、毕业设计指导决策、毕业设计质量考核评价、毕业设计信息反馈功能,见图1。 三、结语 软件专业是一门实践性很强的专业。要想在短时间内较高质量地完成毕业设计,选题是一个很重要的环节。为了提高学生的做毕业设计的兴趣,高质量完成毕业设计,课题选择来自一线企业,显得非常重要。同时,建立一个毕业设计的保障体系,使得毕业设计在进行的过程中,质量能够得到保证。经过两届的毕业设计实践探索,学生做来自一线企业的毕业设计题目的兴趣很大,而且毕业设计的质量得到很大的提高。 软件毕业设计论文:《软件工程》思想在毕业设计(论文)中的应用 【摘要】主要分析了毕业设计(论文)的现状,介绍了软件生命周期的各个阶段与毕业设计(论文)各阶段的对应关系、软件生命周期各阶段应完成的任务以及在毕业设计(论文)中应注意的问题。 【关键词】软件工程 毕业设计(论文) 实践教学 一、引言 毕业设计(论文)(以下简称毕业设计)是计算机及相关专业教学计划中的一个重要环节,是培养学生对所学基本理论及基本操作技能综合运用的训练过程,是提高学生分析和解决问题能力的重要实践环节,是实现理论与实践相结合的重要途径,是对教育教学质量的全面检查。目前,计算机及相关专业的毕业设计质量正在逐年下降:学生急于找工作或考研,毕业设计得不到应有的重视;需求分析不到位,设计成果不符合实际需求;软件开发流程混乱;缺乏文档写作训练,等等。 针对上述问题,笔者认为,除了应当从管理角度严格进行过程监控外,还应当使学生通过《软件工程》课程的学习,提高毕业设计的质量。 二、软件生命周期与毕业设计过程的对应关系 软件产品从形成概念开始,经过开发、使用和维护,直到最后退役的全过程称为软件的生命周期。软件生命周期可以划分成若干个时期与阶段,它与毕业设计各个环节的对应关系如图1所示。 三、软件生存周期各阶段应完成的任务 1.可行性研究与计划阶段、需求分析阶段 可行性研究与计划阶段主要完成问题的定义、可行性论证以及初步计划的制定;需求分析阶段主要完成需求调查,进行功能、性能与环境约束分析;编制软件需求规格说明、制定软件系统的确认测试准则和用户手册概要。这两个阶段对应于毕业设计的课题论证、选题、调研、查资料,通过对设计题目的深刻理解,完成开题报告的撰写工作。 2.概要设计阶段和详细设计阶段 概要设计阶段主要完成软件系统总体结构的建立、定义功能模块的接口、设计全局数据库和数据结构、规定设计约束、编制概要设计文档等工作;详细设计阶段主要完成模块详细设计及编制模块的详细规格说明工作。包括模块的详细功能、算法、数据结构和模块间的接口信息等设计,拟定模块测试方案;把模块详细设计的结果汇总,形成模块详细规格说明书。这两个阶段对应于毕业设计的系统设计阶段。 3.实现阶段与组装测试阶段 实现阶段主要完成编码及单元测试工作。根据模块详细规格说明书,将详细设计转化为程序代码、对模块程序进行测试,验证模块功能及接口与详细设计文档的一致性,并形成单元测试报告;组装测试阶段主要完成模块程序组装与测试及组装测试报告的编写。 4.确认测试阶段 该阶段主要完成软件系统测试、确认测试文档编制及软件评审工作。根据软件需求规格说明定义的全部功能和性能要求及软件确认测试准则对软件系统进行总测试;向用户提供以确认测试报告为主的有关文档,包括系统操作手册、源程序清单和项目开发总结报告等;由专家、用户、软件开发人员组成的软件评审小组对软件确认报告、测试结果和软件进行评审,并将得到确认的软件产品交付用户使用。这个阶段主要对应于毕业设计(论文)中的论文评审、结题验收及毕业设计的答辨准备阶段。 5.软件运行与维护阶段 主要进入软件的使用阶段,并完成软件的维护工作。它主要对应于毕业设计中的答辩阶段。 四、毕业设计应注意的几个问题 1.摘要 摘要是对文章主要内容的摘录,要求精、短、完整。以几十字至三百字左右为宜。摘要应具有独立性和自明性,从摘要中即应获得必要的信息;摘要中只能使用第三人称;要客观如实地反应原文的内容,要着重反映论文的最新内容和作者特别强调的观点;要求结构严谨、语义确切、表述简明,一般不分段落、不进行自我评价。 2.关键词 关键词主要用于论文检索,它是从论文的题名、摘要和正文中选出的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇,关键词一般以3~5个为宜。 3.结论 结论写作的内容应主要考虑本文研究结果是什么?研究结果说明了什么?对前人有关的看法作了哪些修正、补充、发展、证实或否定?本文研究的不足之处或遗留未予解决的问题以及对解决这些问题的可能的关键点和方向等。结论应该准确、完整、明确、精练。 4.需求分析 在毕业设计中,学生往往不能对所做题目进行充分的调研,需求不明确,随意想象的成分较多。特别是在数据表的建立上,大部分同学随意设置字段的类型,而字段长度基本上采用默认置。而在实际项目开发中,数据项的设置应主要注意以用户的需求和满足系统要求为准,而不应设计冗余的字段;数据的类型要依据实际需求,当某些字段可以是选择某几种类型之一,应考虑哪一种更有利于本系统或哪种更易于用户操作和维护。 5.详细设计 许多同学把详细设计阶段的任务理解为代码实现,因此,在概要设计之后就着手进行代码的编写而忽略了算法的表达及测试用例的编写环节,由此造成的结果是随意编程,大量的时间浪费在程序的修改和调试上。 6.软件测试 测试做得不够全面,大部分同学只选择了有效的测试用例,而没有进行无效的测试用例的设计,因此所做的软件BUG较多。 7.团队合作 在毕业设计中,应有意识地锻炼学生们的团队协作精神,因此,在布置毕业设计题目时,应尽量选择规模大一点的题目,然后由4~5名同学共同协作,每人完成一个子题目。这样,可以使学生们分析问题和解决问题的能力、沟通和表达能力得到充分锻炼,为今后的工作奠定基础。 软件毕业设计论文:软件工程专业本科毕业设计过程管理 摘要:分析软件工程专业本科毕业设计管理中存在的主要问题,针对软件企业对软件工程专业的人才培养要求,提出软件工程专业本科毕业设计过程管理措施,强调通过建立和完善毕业设计的管理制度,加强毕业设计过程的监控;构建完善的毕业设计管理平台,提高本科毕业设计管理水平;改革毕业论文形式,建立毕业设计过程管理评价体系,提高学生工程实践能力。 关键词:软件工程;本科毕业设计;过程管理 软件学院软件工程专业的设立是国家教育部、国家发展计划委员会为满足国家软件产业发展对人才的迫切需求于2001年批准成立的。重庆大学软件学院是国家首批示范性软件学院之一,其人才培养目标是培养“面向应用、遵循标准、适应团队、把握技术、熟知领域、外语优良”的软件工程人才。10年来,软件学院十分重视软件工程专业的工程化教学改革,采取多项政策和措施促进工程型软件实用人才的培养。本科毕业设计是实现高等学校人才培养目标的重要教学环节,是培养学生创新意识和创新能力的重要手段,是理论学习与社会实践相结合的重要体现。因此,对软件工程专业本科毕业设计进行改革,培养具有工程实践能力的软件实用人才具有重要意义。 1 软件企业对软件工程专业培养人才的要求 软件产业的迅速发展对该行业从业人员提出更高要求,不仅要求学生掌握理论知识,还要求学生具备较强的工程实践能力与创新能力。国内计算机相关专业的教学基本上仍使用传统的理工科人才培养模式,注重基础理论知识,缺少对学生工程能力和职业素质的训练,因此培养既有扎实的专业基础知识和较强工程实践能力,又能迅速适应业界环境的高素质创新型软件人才,是软件企业对软件工程专业人才培养的要求。 2 目前本科毕业设计管理中存在的问题 1)毕业设计阶段缺乏全过程的管理与监控。 毕业设计全过程的管理与监控不够规范,缺乏专门的组织机构。毕业设计的一些主要环节疏于检查和监督,因此存在影响毕业设计质量的问题,如选题陈旧、重复率高、与软件产业发展需求不适合等。 教师指导水平有限且精力投入不足,同时没有对教师指导工作的有效绩效考核,使得教师对学生的毕业设计不够重视;某些学生由于有就业压力,便将主要精力放在人才市场和各类招聘会上,没有意识到毕业设计的重要性,最后只能通过拼凑和抄袭完成毕业设计。 2)毕业设计阶段缺乏规范化的指导性文件。 毕业设计工作持续时间长,涉及所有毕业生和教师,如果没有规范化的指导性文件能够让指导教师和学生了解毕业设计工作的意义、目标、计划、流程、论文规范化格式、质量评价标准、成绩考核等具体实施细则,明确自己在该项工作中扮演的角色以及整个毕业设计流程对自身承担工作的质量要求,那么很难提高毕业设计质量。 3)毕业设计文档资料缺乏有效管理。 毕业设计成果是学校的重要知识和信息资源,完善的文档资料管理有助于毕业设计工作的传承和创新。长久以来,毕业设计作品和论文主要采用人工管理。学生答辩后提交资料袋,资料袋中包括毕业设计相关文档和设计作品的刻录光盘,但由于管理人员对毕业设计资料的重视程度不够或人员不够,导致毕业设计资料管理不善,出现查询困难、答辩记录丢失等情况,为以后查阅、成果展示及下届毕业生的论文指导工作带来不便。 3 本科毕业设计管理改革措施 1)成立毕业设计管理小组。 为了加强本科毕业设计工作的组织、管理和监督,软件学院专门成立毕业设计管理小组,小组成员由教学副院长、正副系主任及学生助管组成,负责整个毕业设计过程的管理监督工作,包括从选题、审题、任务书下达到开题、中期检查、答辩、成绩评定、推优的全过程。 2)建立和完善毕业设计的管理制度。 为了提高毕业设计质量,毕业设计管理小组根据软件工程专业特点建立学院的具体工作规范和有效的毕业设计管理模式和监控制度,加强毕业设计制度建设,使得从选题、下达任务书到学生的开题报告,从每周汇报、中期检查到设计文档撰写、论文撰写、论文重复率监测、论文评阅及论文答辩,都有切实可行的实施细则及管理规章制度;构建集中管理与跟踪管理、周报提交、外出请假、抄袭检测、讲座出勤等平时成绩评定标准;完善从平时表现、系统设计实现质量、论文或设计文档质量、答辩水平等多方面衡量的客观、公正的综合成绩评定标准和推优程序。在毕业设计全过程管理中,力求做到有章可循及有据可查。 3)多元化的毕业论文形式。 多元化的毕业论文形式有利于培养大学生创新实践能力。根据软件工程专业特点,软件学院对毕业论文形式进行改革。毕业设计形式包括传统方式和新方式,学生可以选择其中一种方式,具体采用哪种方式则由指导老师负责。 传统方式是指毕业生完成开题报告并翻译一篇相关课题的英文文献,然后对软件系统进行需求分析、设计和编码实现,或者对相应算法进行研究、分析和编码实现,最后完成毕业设计论文。 为了面向软件企业需求,培养学生的软件设计能力,新方式注重提高学生的系统设计文档编写能力。毕业生前期仍然要完成开题报告、英文文献、系统分析设计和编码,最后提交系统设计相关文档。系统设计相关文档由以下文档构成:①项目开发计划;②软件需求说明;③系统设计说明;④数据库设计说明;⑤用户手册;⑥测试分析报告;⑦项目开发总结。根据软件工程学科特点及专业人才培养的要求,结合学校的毕业设计(论文)管理办法和软件设计文档国家标准,软件学院制定了符合专业人才培养目标的设计文档规范。 为提高学生科技论文写作水平和研究报告的演讲能力,软件学院面向软件工程专业所有应届毕业生,在其毕业设计阶段开设8学时的“科技论文写作规范”“研究报告演讲技巧”讲座,强调科技论文写作的规范性和可读性,锻炼学生演讲研究报告的能力。 4)加强毕业设计过程管理和监控。 毕业设计过程管理和监控面向的对象是学生和教师。软件学院毕业学生做毕业设计有不同情况,如有在校外软件公司做毕业设计的,更多的是在校内做毕业设计,因此需要有相应的不同管理模式。为加强学生培养质量和降低指导教师管理难度,软件学院提供集中管理与跟踪管理方式。 集中管理是指学院设置固定机房和机位并安排助教作为管理人员,由指导教师给学生安排机房,由管理人员负责学生的日常考勤,学生需及时向指导老师汇报学习情况,学生若有事必须请假。跟踪管理主要针对在校外进行毕业设计的学生,要求这类学生完成校外毕业设计申请,由管理小组协助指导教师对校外学生进行跟踪,为这些学生提供及时的毕业设计信息服务。这类学生必须每周与学校指导教师联系,以便教师详细了解并掌握学生毕业设计进度。这种具体的制度和规范,对在校内进行毕业设计和赴外进行毕业设计的学生进行了有效监控。 针对指导教师的管理,毕业设计管理小组采用不定期检查和周报提交的方式。毕业设计规范要求每位指导教师每周指导时间不少于2小时,指导教师需要检查学生毕业设计的进度和质量;解答学生提出的问题,进行下一阶段工作部署与指导,保证毕业设计的质量。 不定期检查指毕业设计管理小组根据指导教师在毕业设计系统中登记的指导时间和地点,不定期对教师的指导情况进行检查。周报提交是指学院建立的毕业设计定期报告制度,教师和学生每周均需要将周报提交到系统上,教师主要汇报每周对学生指导情况以及学生毕业设计进度和质量,学生主要汇报每周的毕业设计进度、毕业设计遇到的问题等。毕业设计管理小组每周对周报进行汇总分析并,及时了解毕业设计情况,对学生和教师提出的问题进行统一解答。 5)构建完善的毕业设计管理平台。 充分利用计算机技术,构建完善的毕业设计管理平台,提高毕业设计管理水平,使毕业设计管理更加规范化。软件学院在毕业设计过程中使用的管理系统包括:重庆大学本科毕业设计系统、重庆大学网络教学综合系统、重庆大学软件学院软件工程实践教学平台。 重庆大学本科毕业设计系统用来上传和管理毕业设计相关文档。系统涵盖毕业设计工作的全过程,实现选题提交、课题双向选择、毕业设计相关文档(包括开题报告、外文翻译和毕业论文)的提交与管理、文档模板的上传和下载、毕业答辩的自动分组、指导教师和交叉教师评分、答辩记录和成绩的上传、成绩册的打印、毕业成绩的统计分析等功能。 重庆大学网络教学综合系统。用于毕业设计的过程管理,主要进行信息、周报收集、校外学生实习申请、过程检查情况公告、问卷调查、学生成果提交和查询等。 重庆大学软件学院软件工程实践教学平台是软件人才培养创新平台,提供实践教学成果展示、实践案例资源库与实践教学管理功能。利用该平台可以举办毕业设计优秀作品展,展示软件学院学生的专业学习水平,激发学生的实践热情,对下一届学生起到示范作用。平台实践案例资源库可为学生提供实践学习参考资源,为教师提供实践教学案例素材。 6)建立毕业设计过程管理评价体系。 建立毕业设计过程管理评价体系,要求所有 一学生和指导老师每周都要将周报提交到EOL(重庆大学网络教学综合平台)平台。毕业设计管理小组每周对毕业设计情况进行检查和监督,并将检查情况告知所有指导老师。指导老师每周提交周报次数与毕业设计指导工作量挂钩;学生考勤情况、周报提交情况、平时检查情况会被记入平时成绩,平时成绩不合格将被取消答辩资格。 软件学院强调学生在毕业设计期间一定要进行软件系统设计和实现,毕业答辩包括系统演示、用PPT讲解毕业设计主要工作、答辩教师提问等多环节,答辩老师根据学生工作量、完成质量、论文或设计文档质量、答辩情况进行评分。学生毕业设计的最终成绩由平时成绩、指导教师成绩、交叉评阅成绩和答辩成绩构成,以保证评分的公平性。 7)加强诚信机制建设 为了提高本科毕业设计质量,加强学术道德和学风建设,营造学术诚信氛围,软件学院使用“大学生论文抄袭检测系统”对本科毕业论文进行防抄袭检测。抽检比例为应届毕业论文的50%,抽检名单由毕业论文管理系统随机抽取。另外,各答辩小组推荐的优秀毕业论文为必检对象。 软件学院制定论文抄袭的认定标准(建议文字复制比不超过25%)和处理办法,对有问题的论文,责成指导教师对检测结果予以认定和说明或督促学生修改,取消被认定抄袭论文学生的答辩资格;对各答辩小组推荐的优秀毕业论文进行,不合格的论文取消优秀。 4 结语 培养适应我国软件产业发展的软件工程人才,提高软件工程本科毕业设计质量,毕业设计的改革势在必行。通过2届学生的毕业设计改革证明,建立和完善毕业设计的管理制度,加强毕业设计过程的监控,充分利用毕业设计管理平台,实现多元化的毕业论文形式,建立合理的毕业设计过程管理评价体系,加强诚信机制建设,能极大地促进师生在毕业设计过程中投入热情和精力,提高本科毕业设计管理水平,有效保证毕业设计质量。 软件毕业设计论文:Ant在软件开发型毕业设计中的应用 [摘要]该文结合实际指导计算机专业毕业设计过程中的体会,提出如何利用Ant工具软件来为软件开发型毕业设计服务,以提高学生的实际动手能力。 [关键词]Ant 计算机 毕业设计 一、计算机专业毕业设计的性质 计算机专业毕业设计工作是高等院校计算机人才培养计划的重要组成部分,是对学生专业知识、综合素质和实际能力训练的重要阶段,是人才培养质量的重要体现,是学生学习、研究与实践成果的全面总结。 二、软件开发型毕业设计中存在的问题 计算机专业的毕业设计主要分为软件开发型毕业设计和基础研究型毕业设计两种类型,本文探讨的是第一种类型。在软件开发型毕业设计答辩过程中,学生需要结合自己的设计实现来讲述设计实现思路及过程,这要求学生需提前部署好自己的软件作品,而答辩时所用计算机一般而言是由答辩单位提供的,只具备软件的运行环境并不负责安装相应的集成开发工具,而学生平时主要是利用集成开发工具来进行开发,一旦脱离了开发工具往往不知所措,这就违背了毕业设计的宗旨。 三、Ant在软件开发型毕业设计中的应用 Ant是一款软件项目构建工具软件,能够让我们采用定制的方式对开发出来的项目进行编译、打包和测试,更重要的是这些工作可以脱离具体的开发工具来进行,这非常适合在毕业答辩时缺少开发工具的情况下进行应急处理。下面利用一个Java类毕业设计项目为例简述Ant的具体应用。 1.安装Ant软件 到Ant的官方网站下载最新版的Ant二进制版本,它是一个扩展名为zip的文件,本文使用的是Ant 1.8版。下载后解压到某个文件夹中,例如c:\\ant_1.8,并创建一个名为ANT_HOME的环境变量,变量值设为刚才解压到的目的文件夹名,本例中即为c:\\ant_1.8(后面用%ANT_HOME%指代该文件夹),同时将%ANT_HOME%/bin文件夹加入到Path环境变量中。以上步骤需要提前安装配置好JDK环境后再进行,JDK环境安装配置在这里略过。 2.创建构建文件 构建文件相当于一个计划书,整个构建活动是严格按照构建文件的内容来进行的,所以构建文件的创建是整个构建活动的核心。构建文件是XML类型的,这不仅是因为该类型是一种通用的描述语言,更主要的是Java中提供了相当丰富的操作XML类型文件的API。创建的构建文件最好命名为build.xml,并将该文件放入工程所在文件夹中。下面阐述一下构建文件的书写规则。 首先,在构建文件中创建一个工程标签用来标识该构建项目,例如本文中构建的项目名称是TankWar ,则创建标签,其中name属性代表的就是项目名称;default指的是要执行的目标名称,所谓的目标就是要完成的任务,在这里任务名为compile,这个任务的定义在后面会有说明;basedir代表工程的根文件夹,一般设为.即当前文件夹即可。 其次,定义属性标签,定义属性其实就是定义在构建文件中要使用的变量,例如该项目要构建的项目源码位于src文件夹中,构建后的文件保存到build/class文件夹中,这时我们就可以定义“src.dir”和“build.class”两个属性变量来指代这两个文件夹,以后假设更改了文件夹名只需修改属性名即可,对应的标签如下所示: 上面${ }中括起来的是已定义的属性名,该使用方式相当于引用变量。 然后创建目标标签,目标即我们要执行的具体任务,一个工程中可以包含多个任务。假设我们执行三项任务分别是创建文件夹、清除文件夹中已有内容及编译源代码,则定义的标签如下所示: 创建文件夹 清除文件夹中已有内容 编译源代码 //name属性所指明的任务即是前面工程标签中default属性的设定值,depends属性指明一种依赖关系,表示此任务必须等待第一个任务完成后才能进行。 3.运行Ant 在命令提示符下输入ant,系统将自动执行build.xml构建文件并完成构建文件中所定义的任务。 四、总结 以上是利用Ant工具软件在软件开发型毕业设计中的应用实例,除了在Java开发平台中有Ant工具外,另一个重要的开发平台,Net平台也有相应Ant工具。由于学生在利用Ant进行软件构建时是脱离了软件开发工具的帮助,所以需要了解更多深层的知识,这无形之中也加深了学生对软件开发型毕业设计的理解,同时在配置Ant环境时需要自己不断地尝试,也锻炼了学生的动手能力,因此将Ant应用到软件开发型毕业设计中对于学生而言是非常有益的。 软件毕业设计论文:计算机软件专业毕业设计探析 提要毕业设计是高职计算机软件专业培养就业型高技能“蓝领”人才的关键环节之一。本文就毕业设计的选题、毕业设计的管理、毕业设计各环节的把握等方面,探讨如何加强和改进高职院校计算机软件专业的毕业设计,以培养出社会所需的计算机软件开发高技能型人才。 关键词:高职院校;毕业设计;软件开发 毕业设计是高职学生由在校学习到参加工作之间的、十分关键的综合教学环节,是毕业前的一次重要的系统实践训练,也是对高职院校的教学管理、师资水平和学生综合素质的集中体现和检验。这个环节把握得好,对学生就业有很大的帮助。实践证明,毕业设计是计算机软件各相关专业理论教学、实验、实训等有机结合的最佳途径之一。笔者多年来一直从事高职计算机软件专业的毕业设计指导工作,经过长期的实践和探索,同时吸取他人经验,对毕业设计工作有如下的认识。 一、毕业设计的选题 选题是毕业设计的第一步,也是非常重要的一步,包括教师选题和学生自选题两种。高职计算机软件专业实现毕业设计的途径和空间是多种多样的,只要有研究开发的环境即可。可以在学校内部组织开展,也可以走出去,到企业、到社会中去完成。例如,校企合作、产学研结合是高职毕业设计实现开放性的有效途径。一是学生到企业、公司实际工作中去,运用所学知识和单位的短期培养,按规定格式和要求写出总结报告或毕业论文,或在参与实际项目设计中完成设计,采取校内指导老师和企业指导人员共同指导学生的毕业设计,在我院的软件专业这种形式的设计占到了近1/3;二是充分挖掘校内资源,寻求多种途径开展毕业设计。例如,参与教师的科研项目,承担部分任务;主动与学校各部门联系,帮助设计各种中小型信息管理系统,如学生档案管理系统、教务管理系统、后勤水电管理系统、学校图书管理系统等,由各部门根据使用情况进行评价。 选题时的原则主要有:(1)符合专业或大类培养目标、满足教学基本要求,使学生得到比较全面的训练,要尽可能进行有软件工程背景的毕业设计;(2)应尽可能结合生产、科研和实验室建设的实际任务,促进教学、科研和生产进行选题。也可是模拟真实的软件项目课题;(3)应有一定的深度与宽度,工作量饱满,使学生在规定的时间内经过努力能按时完成,并鼓励学生有所创造;(4)毕业设计的选题应面对学院的实际情况,从培养目标出发,充分利用学院的计算机资源和人力资源,力求实现学生掌握知识的实际水平与市场经济的需求相符合。 二、毕业设计的管理 要完成高水平的毕业设计,除了要求毕业设计指导教师提供的选题应是新颖的、实用的、能适合当前社会的市场需求的外,还必须要有严格的毕业设计管理制度相匹配。 1、学生毕业前的上一个学期末,确定指导教师,并进行毕业设计动员。有关教师提供指定格式的、“毕业设计(论文)选题报告”、“毕业设计(论文)自选题目申请书”、“毕业设计(论文)格式、书写规范”等表格供学生填写或参考,其内容包括毕业设计的选题来源、要实施的技术方案、要完成的研究工作、需配备的硬件和软件环境、需要的资金等。其中,还给出近三届本专业学生做过的论文题目,防止重复或抄袭。表格填写后交由教研室集体讨论并提出修改意见,然后由计算机系部与有关指导教师统一审批。再将所有选题和指导教师名单提供给学生,由学生和指导教师进行双向选择,有关部门根据选择情况做适当调整后公布指导教师及学生的对应名单。 2、经统一审查后,指导教师给每一个学生下达“毕业设计(论文)任务书”。指导教师与学生见面时,要针对任务书向学生讲解课题目标、实施方案、需要收集的参考书目、需要自学的内容及应做社会实践活动等,并向学生提供相关网站,让学生自己上网学习有关预备知识。 3、指导教师根据系部的统一安排向学生提供“毕业设计工作进程安排表”。该表包括在毕业设计过程中,安排对学生完成毕业设计需补充的专业知识讲座的内容与时间、上机时间、教师辅导时间、检查时间、完成每一设计步骤的进度要求、毕业设计说明书初稿上交和举行毕业答辩的时间等。学生应根据毕业设计任务书的要求,在毕业设计工作开始一周内写出开题报告,内容主要包括:资料准备情况、设计的思路与期望成果、目标任务的分解、各阶段完成的内容计划等,交由指导教师审查后,再按计划开始设计。毕业设计的时间一般在12周左右。 三、毕业设计过程中的几个重点环节 1、资料查询和实地调查。任何一个课题都是有学科基础或技术基础的。学生在做毕业设计开始,通过进行资料查询,可以了解本选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向,特别是近年来的发展趋势和最新成果,然后准备与该题目相关的参考资料。通过与对资料研究成果的比较说明自己的选题是符合当前的研究方向,或是否采用了当前的最新技术并有所改进,以进一步了解选题的意义。值得注意的是,要做好毕业设计,必须阅读一定量的近期中、外文资料,这不仅反映学生的外文阅读能力,而且有助于设计的先进性。高职学生在毕业设计之前进行必要的社会调查,是了解和加深题目理解的另一重要途径。以《企业仓储管理信息系统》这个题目为例,学生可以到实习工厂、中小企业等场所进行实地考察、了解管理信息系统的实际应用状况,通过系统现象的感性认识,逆向推测如何进行模块设计才能实现这些功能。另外,网络查询也是学习、资料查询的重要方式。指导教师要让学生按毕业设计任务书要求深入地了解本毕业设计课题,准备资料,写出文献综述并完成初步的外文翻译任务。 2、制定和论证技术方案。明确所要解决的问题后,就要提出自己解决问题的思路和方案。包括一般的程序设计、数据库设计和网站建设等,应选定编程语言、根据目标提出总体模块设计图、流程草图等,通过比较表明自己方案的价值、方案的创新之处或有新意的思路、算法和关键技术。学生阐述自己的设计方案时,要说明为什么要选择该方案,如何进一步优化数据,不足之处如何得到克服,最后完成的工作具有什么样的性能或达到什么样的水平。 3、充分发挥教师在毕业设计中的引导、辅导作用。教师在整个毕业设计工作中应该起到引导、辅导交流的作用,激励学生有足够的信心完成毕业设计工作,鼓励学生突破旧系统,展开思维的翅膀,尝试别人没有想过或没有做过的工作,注意对学生创新思维的培养。在毕业设计过程中,指导教师布置任务后,要进行具体指导和及时检查。指导教师要注重针对性与适用性,力争使毕业设计内容与学生毕业后所从事的技术岗位对口,使人才培养目标与社会的需求相一致。 4、毕业设计的先期总结和答辩准备。在毕业设计的后期,指导教师应及时进行总结,针对每个成员指出毕业设计过程中的改进之处,提出后期需要进行工作的重点和方向。并发放统一格式的编制设计说明书的有关文档,如毕业设计说明书的装订顺序、目录和正文的格式要求及正文基本结构及毕业答辩应当做的准备工作。指导教师检查资料是否齐全、是否符合规范要求、程序运行有无缺陷及答辩时要注意的问题等,然后做最后的答辩准备。毕业设计答辩开始前三天,学生需上交毕业设计的相关文档和程序资料。文档部分按规定格式装订成册,供答辩委员评阅。 5、毕业答辩、成绩评定。毕业答辩评分要做到客观、公正、公平。人员除本院教师外还聘请企业项目开发人员参与评阅和答辩工作。答辩分数可分为自述、回答问题、论文内容三部分。最后,通过答辩委员会及各位指导教师统一讨论,得出学生的答辩成绩。答辩后,答辩委员会及时总结答辩中遇到的问题,并组织部分同学参加座谈会,了解学生对毕业设计的反馈意见,以备下一届进行设计时加以改进。 四、结束语 高职学生理论基础相对较弱,但实际动手能力并不差。毕业设计给了他们一个良好的提升能力的机会。毕业 设计多选择一些项目单位的实际软件项目,让学生到公司、企业这些项目实际场合进行毕业设计,最好是在生产实际中选择那些真刀真枪的设计题目。经过我院近四届高职计算机软件专业毕业生采取以上方法和环节进行毕业设计实践,已取得较好的效果,学生适应性和实际能力有了很大提高。但也存在不完善的地方,只有通过不断地实践、研究、总结和改进方法,不断地进行毕业设计教学的改革,为培养出计算机软件专业应用型的高技能人才做贡献。 (作者单位:大连水产学院职业技术学院)
计算机类论文:开发自动判断酸碱失衡类型的计算机软件及应用 血气酸碱分析已成为临床诊疗的重要手段之一,尤其在危重病人的抢救中,能否准确快速进行酸碱失衡的判断往往是治疗成败的关键。为了帮助临床医生更准确快速地进行分析和判断,我们自主开发程序,输入检测数据,软件能自动判断酸碱失衡的类型。 1资料与方法 1.1在windosxp平台下,以改良henderson-hasselbalch公式以及代偿预计值计算公式为基础建立数学模型,用visualbasic6.0编写全部程序.输入动脉血气及血清电解质检测数据即可输出酸碱平衡的类型。 1.2以本院重症监护室2012年1-5月66份血气检测数据分别用程序、手工计算和siggaard-andersen酸碱平衡诊断图得出结果。 1.3采用kappa检验进行统计学分析,kappa值 0.80一致性强度为强,kappa值 0.90一致性强度为极强。p 0.05表示两种方法结果之间的一致性具有统计学意义。对计数资料采用例数、率表示。 2结果 2.1与手工计算对比结果66例血气检测数据,对单纯性酸碱失衡达到100%符合率,双重性酸碱失衡能达到96.7%符合率。对三重性酸碱失衡达到93.3%符合率,经kappa检验,k=0.95,u=10.72 u0.01=2.276,故p 0.01,可以认为这两种计算方法结果之间的一致性具有统计学意义,且根据参考判断指标k 0.90,其一致性强度为极强,见表1。 2.2与siggaard-andersen酸碱平衡诊断图对比结果酸碱图不能判断三重混合型酸碱平衡。对阴离子间隙(ag)大于17的患者,判断也常出错。下表为66例患者中去除ag 17所剩40例血气检测数据的结果比较。对单纯性酸碱失衡和正常血气能达到88.9%符合率。对双重性酸碱失衡达到95.5%符合率,经kappa检验,k=0.8477,u=10.025 u0.01=2.276,故p 0.01,可以认为这两种方法结果之间的一致性具有统计学意义,且根据参考判断指标k 0.80,其一致性强度为强,见表2。 3讨论 酸碱失衡的诊断,特别是混合型酸碱失衡的诊断是较复杂的问题,即使是有经验的医师也很难在短时间内作出准确判断。我们发现siggaard-andersen酸碱平衡诊断图无法判断三重酸碱失衡,且对ag 17时的酸碱失衡也判断不准确。酸碱图使用时也不方便,因酸碱图的不足限制其在临床上的应用。手工计算需要记忆大量公式,对低年资医生来说也很困难。 本研究显示我们自主开发的程序,准确性高,与手工计算相比较对单纯性酸碱失衡达到100%符合率,双重性酸碱失衡能达到96.7%符合率。对三重性酸碱失衡达到93.3%符合率,与siggaard-andersen酸碱平衡诊断图相比较对单纯性酸碱失衡和正常血气能达到88.9%符合率。对双重性酸碱失衡达到95.5%符合率。经kappa检验一致性具有统计学意义且k值均大于0.80,一致性强度为极强和强。 我们自主开发的程序,使用方法简单、准确性高,可作为临床诊断和治疗的参考,值得临床使用。但是因临床病例较少,程序的稳定性和准确性有待进一步验证。在严重低蛋白血症时,ag值存在误差,需要校正后再判断酸碱平衡,盲目使用本程序可能有误,这需要特别注意。 计算机类论文:浅谈计算机类专业的“通信原理”教学 引言 人类社会一直从自然界获取、处理、分析、交换、传递和利用信息。在经济全球化深入发展的今天,信息化已成为社会生产力发展和人类文明进步的重要动力,信息技术已成为社会经济增长的“命脉”。因此,当今世界许多国家都加强了信息技术人才的培养。而“通信原理”这门课程主要讲述了信息的传输、交换的基本原理,具有很强的实践性、应用性,所以根据我国培养信息技术人才的要求,在信息与通信类专业高等教学大纲中,“通信原理”被设置为一门大学必修、考研必考的专业基础课程。而且由于通信技术和计算机技术的不断交叉融合,计算机类专业也把“通信原理”作为一门重要的专业课。但是计算机类专业毕竟不同于通信类专业,许多与“通信原理”课程相关的前续课程(如高频电路、信号与系统等)计算机类专业的学生可能并没有学过,所以两个专业的“通信原理”教学不能使用相同的教学方法。2008年下半年我给本校计算机科学与技术专业的同学讲授了 “通信原理”这一课程,通过这次教学实践,我对计算机类专业的“通信原理”教学方法和教学内容有了一些感 受,下面就此谈些体会。 一、激发学生的学习兴趣 “通信原理”是计算机类专业学生接触到的一门通信类课程,由于不是计算机领域最基础的内容,而且课程内容也比较难,学生可能会缺乏学习动力。而学生的学习兴趣等内部动机因素,会促使学生积极主动地学习,所以如何能够让学生们在课程学习过程中绕有兴趣地学习相对乏味的基础理论是教学中的关键问题。经过实践,我总结出以下几点: (1)介绍计算机专业为什么要学习通信原理。“通信原理”是一门通信类专业基础课程,计算机类专业学生可能会认为这与他们所学的专业并没有什么联系,这样他们可能会对这门课程的学习不重视,从而影响学习效果。对此,在课程学习之前,我就首先大概地给学生介绍一下现代通信技术和计算机技术的交叉融合,让他们认识到通信技术已经越来越多地渗入到计算机领域当中,不懂通信技术的计算机类专业毕业生不符合国家培养人才的要求,也不符合社会工作的要求。而且现在高等大专院校的计算机类专业和通信类专业有许多相同的或相类似的专业课程,很多用人单位在招聘工作人员时也并不区分计算机类专业和通信类专业的毕业生。关于这一点,为了引起学生的兴趣,我以当前学生比较关心的公务员考试为例,指出公务员报考简章里专业要求栏一般都将计算机类专业和通信类专业作为同一专业对待。 (2)例举与计算机专业相关的例子。为了激发学生学习本课程的兴趣,应将知识点多与计算机专业的内容相联系,多例举一些与计算机专业相关的例子。譬如,在讲解数字基带传输系统时,介绍完数字基带传输系统的基本框图之后,提出通过网线连接的计算机通信系统就是一个典型的数字基带传输系统的例子。由于这个例子是计算机类专业的学生所熟知的,所以他们可以进行比较思考,从而更好的理解什么是数字基带传输系统,学习这种通信系统的兴趣也可以被激发出来。 (3)提高学生学习的成功感。“通信原理”课程对于通信类专业学生来说已经具有相当大的难度和理论深度,所以计算机类专业学生肯定更容易觉得这门课程难学。为了消除学生的这种心理,教师要密切关注学生的学习态度,对于学生的进步和成长点,给予适当的鼓励。例如,在课堂上提出一些比较简单的问题引导学生回答,在学生回答出正确答案后,要立即表示由衷的肯定和内心的喜悦,这样学生们学习的成功感会被激发。从而学习兴趣和学习积极性也会大为高涨。 二、确定适合的教材及教学内容 (1)认真选取教材。教材的好坏直接影响到教学质量,目前通信原理国内的教材繁多,但以西安电子科技大学樊昌信教授的“通信原理”(国防工业出版社出版)最为经典。这本教材内容丰富、详尽,知识点覆盖面广,理论体系也比较完整。但这本教材是针对通信类专业的,它要求学生先修过电子电路、高频电路、信号与系统等电类基础课,而计算机类专业学生并不符合它的要求。在分析比较了几种教材的基础上,我选取了中国人民解放军通信工程学院沈振元教授的“通信系统原理”,这本教材的最大特点是增加了确知信号的分析这一章内容,由于计算机类专业的学生没有学过信号与系统,所以他们没有建立频域的概念,而通信系统的分析推导方法往往从时域和频域同时展开,确知信号的分析这一章介绍了傅立叶变换的基本概念和性质,可以弥补学生在这一方面知识的不足。而且这本教材里的基本概念和基本原理解释得都非常清楚,没有先修课程背景的计算机类专业的学生比较容易理解。在确定主体教材的基础上,同时可以建议学生将西安电子科技大学樊昌信教授的“通信原理”作为参考书,这样可以给学生业余学习提供便利,真正做到主辅教材的有机结合。 (2)优化教学内容。通信原理内容涉及范围比较广泛,针对计算机类专业的特点,有必要对教学重点、时间长短进行适当的调整,也体现了因材施教的原则。例如, 在数字频带传输系统分析中, 选择2ask、2fsk、2psk、2dpsk等基本的数字调制技术作为必学内容,要求学生掌握这些典型数字调制技术的实现、解调、带宽分析、画图分析和抗噪声分析等内容。而将多进制调制技术和现代调制技术列入知识提高部分, 仅进行简单的介绍, 以知识扩展为目的, 不做应会要求。 三、采取适合计算机类专业的授课方式 “通信原理”原本是通信类专业的专业基础课,把它引入到计算机类专业的教学时,应该采取与通信类专业不同的教学方式。开课之初应该先向学生介绍一下通信发展简史,使学生对通信有个大概的了解。简述通信的过去、现在和未来, 从最原始的通信手段讲到最先进的通信手段,可以使学生被通信的丰富内涵深深吸引。这样学生可以轻松愉快地了解整个课程体系的结构, 认识到学好这门专业课对后续学习和今后参与工作的重要性。另外对于课程所选教学内容,也要基于计算机类专业学生的基础有所侧重点,因为计算机类专业课中并不考虑噪声的问题,所以我们讲解各种通信系统时应该把重点放在原理讲解上,抗噪性能的分析只要学生了解就行了。 四、改进考核方式 课程考核是教学工作的重要组成部分,也是学生最关注的一个环节。从我的教学实践看来,有部分学生在平 时上课时根本不认真听讲,他们往往只在考前一个星期左右“突击”,这种为了应付考试的“临时抱佛脚”的学习方法,不仅很难掌握通信原理的基础知识。而且时间一长,便全遗忘了。我们教学的目的不是让学生为了考试而学习,而是为了学生在学得知识的基础上,培养他们分析问题和解决问题的能力。因此,为了端正学生的学习目的,以达到课程的教学目标,就必须改进课程考核方式。在这次通信原理的教学实践中,我将书面考试成绩和平时成绩按一定百分比计入总体考核成绩,其中书面考试成绩占80%,包含平时作业、出勤率和课堂回答问题情况在内的平时成绩占20%,这样可以鼓励那些基础虽差但平时学习认真努力的学生。上面的考核方式中,书面考试成绩还是占了主要地位,所以课程书面考试上的题型也要认真考虑。为了避免学生死记硬背,不求甚解,我们应该减少客观题题量,加大需要理解基本概念的这些主观题题量。以考核模拟调制系统这部分为例,我们应该让学生思考“什么是调制制度增益”、“调制制度增益的物理意义是什么”这些基本问题,而不是让学生去死记各种模拟调制系统的调制制度增益结果,这样即使他们将结果记得再准确,不理解基本概念,对学习该门课程也没有丝毫的帮助。 五、结束语 以上只是我在计算机类专业通信原理课程教学中的一些体会,但在具体的教学实践过程中,还可能存在很多始料不及的问题,这除了教学方法的改进之外,还涉及到我们教师自身的教学理念和教学态度,这些问题的解决需要我们教师认真考虑,因此我深深感到教学工作的任重而道远。 计算机类论文:独立学院计算机语言类课程教学改革研究与探索 一、目前c 语言教学中存在的问题 1、传统教学方法不适应计算机语言的教学 现阶段,大多数高校的教学方式均是以多媒体教学为主,这种方式比起传统的黑板讲授有了一定的进步,但并没有完全脱离传统的教学方法。在教学过程中,教师仍起着主导作用,学生是一个被动者,这种传统的教学方法实质上很难激发学生学习的热情。 2、c语言易用难学 c语言本身功能强大,使用方便灵活。但对于初学者,尤其是刚入大学的学生还没有对计算机科学有一个全面的了解,学生基本上很难理解和掌握。c语言既抽象又繁杂,不易理解,语法灵活,细节繁琐、语句抽象、界面单一,学生很难对其产生兴趣。 3、当前的学习要求不符合独立学院的特点 当前学校的教学只强调课堂教学,忽略了语言本身和实际应用的关系,大多数的考试还处于应试教育阶段,作为语言类课程的考试,动手能力考的少,理论知识考得多,而在理论知识的考试中,往往过多拘泥于繁琐语法细节的考试,使得大多数学生在学习过程中忽视动手能力,考试分数很高却编不出可运行程序。这与独立学院培养应用型人才的理念背道而驰。 二、对计算机语言类课程教学的几点建议 1、教学方法改革 改变目前的教学方法。目前的传统教学模式中,基本以教师作为课堂教学的中心,而学生始终处于被动地位,这就限制了学生积极性和主动性的发挥。独立学院培养的是高素质应用型专门人才,注重应用方法和操作技能培养,侧重于应用学习。独立学院学生学习过程遵循从实际到理论,从具体到一般,在做中学,把抽象理论融入到实践中加以理解。所以在计算机语言类课程教学中,我们贯穿了以程序设计为主线,编程案例为驱动,“教、学、做”一体化教学模式。 案例驱动教学法按照先易后难、先单一后全面原则,把c 语言所包含的知识点融入到程序设计中,把枯燥的概念融入到实际案例项目中,以案例项目带动知识点学习。课堂的教学内容都是实际的编程案例。教师先提出问题,再进行案例分析,讲解编写程序的思想和方法, 然后引导学生讨论学习,并按照方案编写程序,再由教师对出现的问题统一进行讲解。进行案例分析时,教师不需要告诉学生答案,引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列任务。教师每一次授课的案例项目教学内容、编程实例、教学方法都要经过精心设计、认真分析和研讨。案例教学法注重对学生程序设计思想和方法的培养,注重对学生将实际问题转化为c语言程序能力的训练,有助于学生对知识的消化理解,并能启发学生思维。这就是“教、学、做”一体化教学。 2、编写特色教材 教材是教学过程的一项重要内容,传统的语言类教材多是重视理论学习,拘泥于繁琐的语法内容。学生陷于语言的细节,不利于从整体上掌握c语言,打击学生学习的积极性,从而丧失学习的动力。 独立学院要根据自身的特点,选择或自行编写“注重应用,强化实践”的计算机语言教材,注重理论和实践相结合,删繁就简,将重点、难点均匀的分布到教材中,结合自身的教学经验,逐步的修订调整教学内容,以适应社会的需求。 3、考核制度的改革 考核方式决定着学生的学习方式,现有的考核制度侧重于理论与语法的考核,不注重动手能力,导致学生学习没有动力,从而失去了学习c语言的意义。建议改革现有考核制度,少考或不考理论和语法,加强动手能力和创新能力的考核。 4.探索适合独立学院的实验教学法 计算机语言类课程传统的实验教学是学生按照实验教材和老师指导的程序一步一步完成,这种办法学生被束缚了手脚。学生一般只是按照书本上的代码,重写一般程序,相当于当了打字员,对学习程序本身帮助不大。计算机语言类课程是实践性非常强的课程,为使学生具备实际编程能力和熟练的上机操作技能,我们增加了实验、实践、实训时间和内容,减少演示性、验证性实验,增加设计性综合性实验。一般要在完成验证性的题目,掌握上机调试的方法之后,再完成补充性质题目和独立编程题,逐渐加大难度。 这种情况下,对教师的要求较高。传统的上机实验模式是,学生在计算机上调试程序,教师巡回辅导答疑,由于计算机语言类课程属于基础课程,一个班级往往一百多人,教师辅导不但辛苦,在一节课忙于解答各种问题而忽视了对教学的反思。由于学生人数众多,尽管老师很敬业,每次实验还是有许多学生得不到及时辅导,部分学生由于程序总是查不出错误,对调试程序失去信心,最后复制别人的程序。对这种情况,教师可以在课前对可能出现的共性问题进行总结,在学生动手编程之前进行讲解。即避免了学生走弯路。同时也提高了上机辅导的效率。 另外,在实验过程中要增加大量的师生互动。例如在一个编程题被布置后,教师可以先让学生思考算法。几分钟之后,可以和学生一起讨论算法。确定算法之后再把主动权交给学生,让学生自己去编程。之后再把学生的优秀程序进行讲解,再让学生自己调试,不少同学都能独立完成程序调试。这样反复的将主动权在教师——学生间变换。通过实验过程中的师生互动,既给了学生独立思考的空间,又避免了学生由于学习困难而造成实验效率低下,实验效果差,学生失去学习兴趣的后果。 最后在学生每进行一段时间的学习后——一般是学习了一章或几章知识,要有专门的综合实验,对这几章的内容进行整合,并让学生体会到语言的实际应用,解决实际问题。综合实验学生需要提交实训报告,要学会利用c 语言解决一般应用问题。 这样,在实验教学中,本着以就业为导向的教学思想,紧密结合实际应用制定实验题目,强化实践应用能力训练,注重能力培养。在课程结束之后,学生的编程能力和实际操作能力都有所提高,适应了培养社会需要全面发展高素质人才的需要。 5、加强教师队伍建设 独立学院对教师组成和教师的自身素质要求较高。一方面,要求教师有丰富的实践经验,能够对计算机语言有灵活的实际应用能力,尽可能加大双师型人才的比例,积极从企业第一线引进人才。另一方面,要求教师精心组织教学过程,编制实践题目,在一定程度上加大了教师的工作量,同时也加强教师自身能力的培养。 三、结束语 独立学院的教学要牢牢的抓住应用性的特点,注重实践教学。通过以上几方面的改革,要让学生对计算机语言以及计算机科学产生浓厚的兴趣,找到程序的乐趣,能够解决实际问题,并了解进一步学习的方向。这样就达到了改革的目的。 计算机类论文:浅谈计算机语言类课程实行差别化教学 计算机语言类课程是计算机专业重要的基础课程,是计算机学科核心科目的一部分。在实际教学中,教师如何正确对待学生个体间的差异,关系到素质教育和新课程改革的深入实施,关系到学生适应社会能力的速度。尊重和利用学生个体差异,正确合理调动资源实施教学,对于不同学生个体都将产生明显的作用。学生个体间的差异是客观存在的,首先是性别差异;其次是禀赋差异;最后是认知风格和认知类型差异。性别差异是先天性的,禀赋差异少部分是先天性的,多数是后天受教育过程中形成的,可以通过学习而发生变化,认知风格和认知类型差异是个体差异中表现最为突出的部分,几乎找不出完全一致的例子。针对学生个体在学习计算机语言类课程中出现的情况,只有研究被教育对象的特点,才能充分调动学生的学习兴趣,最大限度地挖掘学生潜能,激发学生的创新思维,从而培养开放型实用型人才。 一 了解学生性别差异,挖掘性别潜在优势 两性在能力、成就、兴趣、态度等方面表现出来的差异现象与性别相关。一般说来,女生在阅读方面优于男生,而男生在数学领域则表现出独到的优势。程序设计要求学生有一定的逻辑思维素养,抽象思维反而不是第一位的。由于男生在数学方面的天赋,其理解程序设计中的逻辑判断与女生有先天的差别。在程序设计教学中,适当加大男生在逻辑判断方面的训练,加大女生在程序应用方面的训练是可行的、科学的,也是合理的。例如,在实际教学过程中,要求男生能够编写两重循环结构,而女生则要求能够找出给定的两重循环结构中的错误即可。尊重学生性别差异,挖掘性别潜在优势,不搞一刀切,充分体现了因材施教观点。教师正确理解学生这种非智力因素差异,发挥男女学生在性别上的不同优势特点,对于不同性别学生理解掌握语言类课程,适应社会需要将起到明显的作用。 二 尊重学生禀赋差异,发挥学生个体特点 学生个体禀赋的差异对学生学习语言类课程也会产生明显的影响。禀赋优异的学生对常规知识的理解速度和尝试远远高于禀赋一般的个体。这种差异表现为两种情况:一是总体上的差异,二则表现为对不同对象认识上的差异。如在讲asp中的列表框控件时,结合形状控件,有的学生能很快掌握其属性、事件及方法程序,并能编写一个形似网上省份选择效果的表单文件出来,而另一部分学生对于这种已经做出来的效果则很难理解。对于这种情况,一方面,教师需耐心细致地讲解、演示相关代码及产生的效果,另一方面,则需要发现并发挥出这一部分学生的个体特点。他们可能在另一方面会有独到的看法,需要教师能够及时发现并发挥其个体特点,充分展示他们各自的长处。大量的科学研究证明,后天环境因素对学生的禀赋成长起决定性作用。承认并尊重个体禀赋差异,主动发现和引导学生发展个性特点,积极评价学生的每一个细微进步,对于学生个体在平衡与其他学生在这方面的差异,增强理解和主动学习计算机语言类课程方面都将起到十分重要的作用。 三 鼓励学生认知差异,引导学生创新思维 关于认知风格,教育心理学认为,它一般是用来描述学生在接受、贮存、转化、提取和使用信息时习惯采用的不同方式。学生个体对同一知识点的认知风格差异和认知类型会影响学生在使用这种知识时的方法和态度,基于这种认知差异和认识的充分与否,不同学生在解决同一问题时会采用自己偏好的熟悉的社会认可的办法去实施。在能够正确完成要求的情况下,学生的这种因认知差异而导致的解决问题的办法的差异应被支持和鼓励。这种支持和鼓励会让学生感到学习有成就感,产生学习计算机语言课程的兴趣。解决实际问题时的办法多样性,会对学生的创新思维和求异思维产生重要的作用。一味强调语言的语法、格式的规范、使用的标准不利于学生创新思维习惯的养成和创新思维模式的形成。况且,学生个体的认知风格和认知类型具有相对稳定性,强制变化个体的这种差异是不正确的,也是不明智的,发现并鼓励学生在课堂和练习中的认知差异,对于发展学生个性,帮助学生正确成长,养成良好的思维习惯,培养创新思维十分重要。 总之,学生个体间的共性是相对的,差异是绝对的。由于这种差异的客观存在,必然要求教学人员在实施具体教学任务时正确理解并掌握这种差异可能会给教学带来的影响。高职院校学生个体在这方面表现得更为突出。在进行计算机语言类课程教学中,了解学生性别差异,就能因人而异,挖掘性别潜在优势;尊重学生禀赋差异,积极评价个体进步,就能发挥学生个体特点;鼓励学生认知差异,引导学生创新思维,语言类课程也能够在这种差别化教学中得到学生的认可。 计算机类论文:对矿山工程类技术人员计算机素质的要求及培训 摘要:通过认识和把握矿山企业对计算机技术的应用特点,分析了矿山工程类技术人员应掌握计算机技术的程度、内容,探讨了矿山工程类技术人员具备要的计算机技术素质的基本过程:利学定位内容,基础培训扎实,结合工作需要坚持继续教育。 关键词:矿山企业;技术人员;计算机技术素质 矿山工程类技术人员是指与采矿工程密切相关的,如采矿、矿井建设、矿山地质、矿山测量等专业技术人员,他们是矿山企业生产运营过程中的主要角色之一,肩负解决生产技术难题和进行企业技术创新的责任,从事的主要是矿山工程设计、施工及岩层控制、矿体及其分布规律分析研究、矿图绘制、矿山生产技术管理等多方面的技术工作,矿山工程类技术人员的计算机知识水平和能力水平直接影响着企业的经营管理水平和安全生产水平。随着信息技术的深入广泛使用,计算机技术对矿山工程类技术人员已成为不可或缺的基础性知识,同时也是进行专业技术创新的工具。针对矿山生产技术特点,研究矿山工程类专业技术人员计算机 技术素质问题,对构建科学的矿山工程类专业技术人员培养体系,以及进行在岗培训与提高具有重要意义。 一、对矿山工程类技术人员计算机技术素质的基本要求首先应明确,作为汁算机技术的应用者.矿山工程类专业技术人员对计算机硬件知识的掌握,只需具备能正确使用和维护汁算机硬件的水平,其计算技术素质的要求主要是指对计算机软件的理解、掌握程度与使用能力。从软件的开发与应用过程可知,针对计算机软件的开发与使用,有四个不同技术层次的人群:1.进行软件工程理论研究与软件开发战略研究的软件科学家。2.针对应用实际,进行软件设计、测试的软件工程师。3.根据设计编写原代码制造软件及进行软件售后服务的软件工人。4.购买商业软件使用的用户。矿山生产要求矿山工程类专业技术人员,一方面能开发解决本企业生产中出现的特殊技术问题的软件;另一方面能使用通用软件解决矿山企业具有普遍性的技术问题。前者的特点是紧密结合矿山工程实际,具有特殊性,但不一定复杂,由于软件一般为解决特殊矿山工程问题的专门性中小型软件,因而需要自主开发,或是在通用基础软件平台上二次开发;后者解决的则是较复杂的矿山技术或管理问题,软件由有关的专业单位研发,矿山技术人员重在能熟练使用。由上述分析可知,矿山生产经营过程对矿山工程类专业技术人员的计算机素质提出的基本要求是:能进行中小型软件自主开发或二次开发,能熟练使用矿山用大型软件,同时也应能使用公共性通用工具软件,要求其计算机技术知识水平与能力水平,是介于软件工程师与高级软件工人间的水平,这与计算机专业人才的水平要求是有区别的。 二、矿山工程类技术人员应掌握的计算机技术知识矿山工程类专业技术人员应用计算机技术解决问题,主要集中在矿山工程的技术设计、生产与技术管理系统开发、数据处理如矿山测量计算、矿压数据分析、矿山变形观测与分析等、矿图绘制以及综合性的矿山地理信息系统开发等方面。因此矿山工程类专业技术人员掌握的计算机知识,应涵盖计算机通用知识、网络知识,具有强大计算、绘图功能和地理信息系统开发功能的基础平台软件使用知识,软件设计与原代码编写的基本知识等方面。其具体应掌握的内容包括:1.基础知识:熟练掌握主流操作系统及计算机网络方面的基本知识,计算机病毒清除与预防知识,对通用型常用工具软件能熟练使用。2.掌握auto cad及gis类软件的使用知识,这些大型基础平台软件是工程设计、矿图绘制、矿山地理信息系统开发方面的基础软件,掌握程度应达到能在其基础上开发适用于本企业特点的中小型应用软件的水平。3.掌握软件工程的基本理论,具有软件开发的基本知识与技能,掌握c及c十+编程语言,能自主开发矿山矿压数据分析计算、矿山测量计算、矿山开采沉陷、矿山变形观测与分析、矿产储量计算与管理、仪器设备管理等方面的中小型软件。4.掌握一些专用软件的使用方法,如矿图数字化软件、矿山工程中力学方面的计算软件等。 三、矿山工程类技术人员计算机技术素质的培养与提高根据霍州王庄煤矿在矿山工程类技术人员计算机技术素质方面培养与提高的体会,做好这方面的工作需采取多种方式。一是做好基础培训。对近年来的院校毕业生,其基础培训在校学习期间已完成,实践证明其计算机技术基础是比较好的。对计算机技术基础差的老技术人员应采用脱产培训的办法,并可适当降低要求,以达到能使用专业软件的水平;二是结合工作实践的培训与提高。在具备基本的计算机技术素质基础上,紧密结合具体工作中对计算机应用提出的要求,大胆鼓励专业技术人员屏弃传统手工作业方式,应用计算机技术解决工程技术问题。这实际上是一种自学+实践+探索的方法,它既可解决企业生产过程中出现的实际问题,也是加强和提高技术人员计算机知识水平的最有效途径;三是与院校及科研单位合作,提高在岗技术人员的计算机水平。可有专门培训,也可在与专家合作解决难度较大的矿山工程技术问题的过程中,提高矿山工程技术人员的计算机技术水平;另外,购进专业软件时,厂商提供的培训也是提高技术人员计算机应用水平的机会。 本文对矿山工程类专业技术人员在计算机技术素质要求、内涵及培养提高方面所作的讨论仅是基于基层工作实践的一点粗浅探索。矿山工程类技术人员的计算机技术素质对矿山现代化建设、提高矿山企业的经济效益具有重要意义,必须作为矿山企业管理的一件大事来抓。 计算机类论文:关于计算机类实验室信息化管理探索 [论文关键词]实验室 实验室开放 [论文摘要]随着计算机技术的迅猛发展,加强信息化建设已成为实验室管理的一项重要工作内容,并就此提出一些建议。 实验室信息化管理是在传统实验室管理的基础上,利用计算机网络,采用科学的管理思想,将现实实验室中的各种资源进行处理,并通过计算机进行开放型管理,其重要意义是使得实验室在时间和空间上得以延伸。 一、实验室信息化管理的宗旨 实验室信息化管理的宗旨是在开放的实验环境下,为实验教与学提供最优化的实验教学资源,为实验教师提供简便有效的实验室管理和实验教学方法,使学生与实验发生最方便简捷的沟通,为学生提供虚拟与现实相结合的优化的实验环境与资源,使学生在真正的实验环境中利用最少的时间,掌握基本的实验操作技能,并在此基础上能进行一些力所能及的创造性、开放性的实验研究。 二、实验室信息化管理内容 主要有三个方面内容:实验教学管理模块,包括实验学习资源管理,实验报告管理,课表管理等;学生学习模块,包括仿真实验、项目案例库等;实验室管理模块,包括基本信息、在线排课、课表查询、实验室开放管理、实验室使用情况统计等。 (一)实验教学管理模块 实验教学是教学过程中非常重要的一环,而实验报告的提交、批阅、反馈,则成了一项费时费力的工作,尤其对于许多程序设计类的课程,大量的代码量、流程设计图等已使得纸质版报告不能适应。实验报告电子化,将报告填写、提交、批阅、反馈、统计等工作搬到了网络上,将大大提高教学工作效率。 在实验教学管理模块中,教师可提前实验课、实验学习资源、布置实验项目。学生在实验前需要预习实验,下载实验资源,并在线编写预习报告;在实验结束后,提交电子实验报告。教师可灵活掌握时间对学生实验报告进行批阅,直接给出成绩和评语,而不必担心未批完实验报告而影响学生做下一次实验的预习。这样,学生能够及时了解自己的实验反馈结果,节约了教师、学生的时间,加快了交流反馈过程,避免了因提交滞后带来的麻烦,缩短了指导教师的批阅和下发周期。 (二)学生学习模块 网络仿真实验有着随时随地开展的优势,并有效避免了硬件设备的大量投资,节省在教学中投入的资金。对于“网络安全”、“计算机组成原理”、“数据库sql语言”等计算机类课程都比较适合制作成b/s结构下的实验。同时目前计算机相关专业学生的个人计算机大量普及,也有利于开展仿真实验教学。 仿真实验系统具有以下特点:集成了flash的插件技术,应用flash内置的actionscript脚本语言,控制元件,使flash表现出强大的交互功能;学生登陆系统后,即远程连接实验服务器开展实验,系统会将实验现象和结果实时、动态地反馈给学生。 (三)实验室管理模块 为了更好地实现资源共享,提高设备的利用率和经济效益,目前大部分高校都已经实施了实验室开放。推动实验室开放的前提就是实验室信息的公开化,当教师、学生了解了该实验室的设备、软件、开设实验项目等内容后,就能够根据自己的需要,选择进入某个实验室。另外,额定的实验学时往往会使学生感觉时间不够、或缺少深入研究的机会,而实验设备和时间资源又是有限的,为提高利用率,同时满足学生对实验实践的渴望,有必要推进自主型开放。这样就需要对院内各部门、教师和学生公布实验室基本信息。 在实验室管理模块实现了基本信息、在线排课、课表查询、开放实验室管理、实验室使用情况统计、参数设置等功能。在实验室信息化平台首页上,即公布了各个实验室的负责教师名字及联系方式;在教师和学生登录进平台后,能够方便地查询各实验室的课表信息;在线排课能自动判断预约、排课等相互之间的关系,并做出提示;开放实验室管理提供了预约、预约审核功能,并方便师生查询所需实验室的状况,自主决定时间、地点,联系实验室负责教师后即可进入实验室开展实验、研究活动。 三、实验室信息化管理的优越性 1.改变了传统实验室繁杂的管理方法,引进了现代化的管理手段,使实验室达到了信息化管理和无纸化办公的目的,对实验室提高工作效率,降低运行成本起到了至关重要的作用。 2.统一管理实验室资源,包括设备、时间、人力,提高了效率和效益。 3.建成实验项目库后,为师生教与学提供了便利,实现了实验资源的共享。 四、总结 实验室实施信息化管理后,从学生来看,更是一个以学生为中心的、开放性的、人性化的实验教学支持服务系统。从实验教师来看,实验室是集实验教学、实验教务管理、实验室资料管理、实验室开放管理为一体的管理系统。同时,提高了实验室信息化管理水平,规范了基本工作流程,减轻了实验教师的工作量,加快了实验室开放进程。在该平台的支持下,本着以学生为中心原则,进行相关的实验教学创新和改革工作,实验报告及实验过程的记载使师生能够更加深入分析教学过程,促进实验教学质量的可持续提高。 计算机类论文:关于程序设计类课程在高职计算机应用专业中安排比例的探讨 【论文关键词】高职教育 程序设计 计算机应用 【论文摘要】 目前高职计算机应用专业教学计划的安排中普遍存在的问题是程序设计类课程比例偏大,科目数量偏多,单科学时数量不足,最终导致教学效果不佳。本文对此现象及其原因进行深入分析,并且给出了切实可行的建议,对高职计算机应用专业中设置程序设计类课程,具有一定的借鉴意义。 1 目前高职计算机应用专业中程序设计类课程设置存在的问题 目前高职计算机应用专业教学计划的安排中比较普遍的问题是程序设计类课程比例偏大,科目数量偏多,单科学时数量不足。以某学校的教学计划为例,在全部 15门专业必修课程中共有8门课程是程序设计类课程,其中还不包括数据结构和软件工程等程序设计指导的课程,其涉及到的具体数据如下图 1: 从中看到程序设计类课程在专业必修课中所占的比例高达 50%左右,学生需要掌握的编程设计语言有 c,c++,vb,java,vc++和 oo(面向对象);还有一些学校教学计划安排中同样要求学生掌握 c,c++,vb,java和 delphi。但是,最终的结果并不理想。 由于程序设计科目数量偏多,单科学时数量不足,所以这种教学模式只注重表层知识的灌输,而忽视学生知识的内化过程,忽略了学生的主体探究,就使课程的学习变得枯燥无味,课程学完后,学生除了学到一些呆板的语句外,其编程水平和分析、解决实际问题的能力没有得到应有的提高。学校的培养目标和培养方式与企业的需求出现了严重的脱节,培养出来的学生在今后工作中很难适应企业的实际岗位需求。 2 原因分析及解决方案 笔者认为产生问题的根源是教学计划安排的问题。高职教学不是职业培训班,不是说在大学中学习的程序设计语言越多就越能胜任未来的工作。随着计算机技术的快速发展,新程序设计平台出现的时候是不是还需要我们的学生重新回到学校学习呢?答案当然是否定的,所以这种教学计划的安排模式不益提倡;另一方面是程序设计类课程讲授的问题,目前大部分的讲法是“一言堂”,以语言语法作为讲授重点,而考核的重点(特别是标准化考试)也多以学生背诵语言概念点和语法规则为核心,导致的结果是学生花很大的精力学习语法,即使学生在考试中获取了高分,但还是不知道怎样通过编程去解决实际问题。 笔者提出从两个方面来解决这个问题。首先针对教学计划安排的问题,可以安排一门程序设计语言(推荐为 c++),加大讲课和上机的学时数,通过这门课程系统详细的学习,透彻的讲解和学生充足的上机操作练习将使学生最后对程序设计的方法、面向对象的思路和编程解决问题的角度,甚至于编程的技巧、风格和习惯都具备很好的功底,而其他高级语言,例如 java,vb,vc++,delphi,pb,net等,可以采取指定选修课的方式。为了解决随之产生的师资力量不足的问题,可以采取跨学院开设指定选修课的方式,当然这需要各个学校之间协商行之有效的操作办法,互相承认学分。 其次,针对程序设计类课程讲授的问题,一方面,在授课的过程中以程序设计为主线,每章讲述大量的例题。例题不是为了解释语言概念,而是从构造算法出发,着重讲解算法逻辑,以训练学生的实际编程能力为目标。为了开阔学生思路,可以对同一个例题给出不同算法的解决方案;另一方面,在上机和实训的过程中,加大学生动手能力的培养,让学生自己发现身边的问题,使用编程工具 自己解决;最后就是实习环节。通过与国内某知名公司人力资源管理人员交流发现,实习单位不乐意接受实习学生,对方建议学校请公司的技术总监作为学校的客座教授,以选修或讲座的形式把工作一线的经验、新技术的发展动态传授给学生,以弥补理论教学和实践应用相互脱钩现状以及实习的缺陷。 3 实践效果 (1)改进教学内容和方法,提高学生自主学习能力。程序设计教材基本上是以一系列语句为基础来讲解语句、语法等知识。例如,c++语言教材首先介绍了 c语言的一般概念,再介绍语句、函数、类和对象等面向对象程序设计的概念及其描述。尽管这些教材可以将一门高级语言的基本概念、语句系统等阐述得比较全面、准确,但是对学生能力的培养和研究型学习的促进起不了多大作用。因此,在程序设计课程的教学中我们补充讲解“如何进行编程”“如何提高编程能力”等内容;在课堂上增加算法设计的分析和讨论,强调算法设计的优化和程序的优化;通过典型案例教学,引导学生从生活中、社会上选择实用课题进行自主研究学习,并在学习过程中主动地运用所学知识来分析问题、解决问题。 (2)加强算法设计的思维方法的指导。算法是程序设计的基础,在具体讲解某一实例时应把重点放在分析方法和分析过程上,引导学生自主简洁地描述解题的数学模型和算法。实践证明,指导学生讨论,通过发散思维来扩展和提高学生的编程能力在教学中充分利用线索引导学生探索,举一反三,触类旁通;鼓励他们大胆对传统算法推陈出新,对学生的开拓精神和发散思维能力的培养效果十分明显。 (3)加强了程序设计能力的培养。程序设计贯穿计算机学科教学的全过程,程序设计能力是计算机学科学生应具备的第一能力。在教学中应加强学生程序设计能力的培养,循序渐进地引导学生建立程序设计颇具特色的符号抽象和归纳推理的思维过程。在这一过程中,充分调动学生学习的兴趣及主动性,学生主动地进行思考、分析,从而提高了分析问题,解决问题的能力。 (4)增加课程设计环节,加强系统统筹能力的培养。在程序设计课程教学的最后安排课程设计,让学生用相对较长的时间,应用所学的程序设计知识完成一个比较复杂的课题。在这一环节中,采用先进的程序设计理论指导课题设计,使学生通过课程设计学会运用面向对象的理论来分析系统,掌握面向对象的程序设计方法和算法设计方法。同时,注重程序书写风格的训练、上机调试与测试程序能力的培养,使学生的抽象思维能力、逻辑思维能力和实践能力在实践中得到进一步的提高,也增强了学生的系统统筹能力。 计算机类论文:探讨计算机操作系统的分类和发展 1 操作系统的功能 1.1管理计算机系统的硬件、软件、数据等各种资源,尽可能减少人工分配资源的工作以及人对机器的干预,发挥计算机的自动工作效率。 1.2协调还要各种资源使用过程中的关系,使得计算机的各种资源使用调度合理,高速设备与低速设备运行相互配。 1.3为用户提供使用计算机系统的环境,方便使用计算机系统的各部件或功能。操作系统通过自己的程序,将计算机系统的各种资源所提供的功能抽象,形成与之等价的操作系统的功能,并形象地表现出来,提供给用户方便地使用计算机。 2 操作系统的发展 2.1手工操作阶段。在这个阶段的计算机,主要元器件是电子管,运算速度慢,没有任何软件,更没有操作系统。用户直接使用机器语言编写程序,上机时完全手工操作,首先将预先准备好的程序纸带装入输入机,然后启动输入机把程序和数据送入计算机,接着通过开关启动程序运行,计算完成后,打印机输出结果。用户必须是非常专业的技术人员才能实现对计算机的控制。 2.2批处理阶段。由于20世纪50年代中期,计算机的主要元器件由晶体管取代,运行速度有r很大的提高,这时软件也开始迅速发展,出现了早期的操作系统,这就是早期的对用户提交的程序进行管理的监控程序和批处理软件。 2.3多道程序系统阶段。随着中、小规模的集成电路在计算机系统中的广泛应用,cpu的运动速度大大提高,为提高cpu的利用率,引入多道程序设计技术,并出现了专门支持多道程序的硬件机构,这一时期,为了进一步提高cpu的利用效率,出现多道批处理系统、分时系统等等,从而产生了更加强大的监管程序,并迅速发展成为计算机科学中的一个重要分支,就是操作系统。统称为传统操作系统。 2.4现代操作系统阶段。大规模、超大规模集成电路急速的迅速发展,出现了微处理器,使得计算机的体系结构更加优化,计算机的运行速度进一步提高,而体积却大大减少,面向个人的计算机和便携式计算机出现并普及。它的最大优点是结构清晰、功能全面,可以适应多种用途的需要并且操作使用方面。 3 操作系统的分类 从用途的角度可以分为专用和通用两类。专用操作系统是指用于控制和管理专项事物的操作系统,如现代手机中使用的操作系统,这类系统一般以嵌入硬件的方式出现,用于特定的途径。通用操作系统具有完善的功能,能够适应多种用途的需要。 从单机和网络的角度看可以分为单机操作系统和网络操作系统。单机操作系统是针对单机计算机系统的环境设计的,它只有管理本机系统那个资源的功能。单用户操作系统是一种更为特殊的单机操作系统,它是针对一台机器,一个用户设计的操作系统,它的基本特征是一次只能支持一个用户作业的运行,系统的所有资源有该用户独占,该用户对整个计算机系统有绝对的控制校。 从功能的角度看可分为批处理系统、分时系统,实时系统,网络系统、分布式系统。批处理系统、分时系统和实时系统的运行环境大多是计算机系统,而后两种操作系统的运行环境是多计算机系统。 3.1批处理系统。批处理的系统的基本特征是“批量”。即将要交给计算机处理的若干个作业组织成队列成批地交给计算机自动地按作业队列顺序逐个处理。它可分为单道批处理系统和多道批处理系统。单道批处理系统一次只能调入一个处理作业在在计算机在内运行,其他作业放在辅助存储器上,它类似于单用户操作系统。 3.2分时系统。分时是指两个或两个以上的事件按时间划分轮流使用计算机系统的某一资源。在一个系统中如果多个用户分时使用一个计算机,那么这样的系统成为分时系统。分时的时间单位称为时间片,一个时间片一般是几十豪秒。在一个分时系统中,往往要连接几十个甚至上百个终端,每个用户在自己的终端上控制其作业的运行。通过操作系统的管理,将cpu轮流分配给各个用户使用,如果某个用户作业在分配给他另一个时间片在继续执行。此时的cpu被分配给另一个用户作业。 3.3实时系统。实时即时处理井快速给出处理结果。实时系统一般是采用时间驱动的设计方法,系统能够及时对随时发生的事件做}h响应并及时处理。实时系统分为实时控制系统和实时处理系统。实时控制系统常用于工业控制以及飞行器、导弹发射等军事方面的自动控制。实时处理系统常用于预定飞机票,航班查询以及银行之间账务往来等系统。 3.4网络操作系统。随着计算机技术的迅速发展和网络技术的日益完善,不同地域的具有独立处理能力的多个计算机系统通过通信设施互联,实现资源共享,组成计算机网络,成为一种更开放的工作环境。而网络操作系统也应运而生。网络操作系统除具有单机操作系统的所有功能以外,还具有网络资源的管理功能,支持剐络应用程序运行。 3.5分布式操作系统。分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的操作系统。分布式计算机系统与计算机网络一样,多台计算机系统通过通信网络互联,实现资源共享,但不同的是系统中的各个计算机没有主次之分,各计算机系统具有相对的自冶性,用户子啊访问共享资源时,不需要知道该共享资源位于哪台计算机上,如需要的话,系统中的多台计算机可以相互协作共同完成的一个任务,即可以将一个任务分割成若干个子任务分散到多台计算机同时并行执行。一种商用操作系统往往包括了批处理系统个.分时系统、实时系统、网络系统,分布式系统等多方面的功能。不同的操作系统根据自身用途的定位和面向的用户,在各种功能的强弱上会有所区别。 计算机类论文:改革普通高校计算机通信类课程教学模式的思考 随着计算机技术的迅速发展,尤其是网络应用的普及,普通高校学生对计算机通信知识的需求日益增加。高等院校是我国人才培养的主体,承担着人才培养输出的主要责任,但大部分计算机通信专业毕业生动手能力不足,缺乏实际应用开发经验。在计算机通信专业就业市场上,一方面企业急需大量的人才,却难以选择到满意的求职者;另一方面是高校培养出来的毕业生难以满足企业的需要,就业率持续走低。本文从普通高校计算机通信类课程的教学模式分析入手,对当前教学模式中存在的问题进行了探讨,并就如何提高学生的应用能力和综合素质提出了建议。 一、当前教学模式存在的主要问题 (一)教学和考核模式单一 当前我国普通高校计算机通信类课程教学模式较为单一,主要体现在:教学方法陈旧,主要采取灌输式教学;以教师为中心,强调单向交流,缺乏师生互动;课堂教学过于偏重理论教学,内容枯燥空洞,学生由听不懂到不愿听,失去了学习的兴趣;教材过于陈旧,无法及时展现最新的计算机通信理论与实践成果;考核模式相对单一,着重于课程知识的书面考试,实践考核所占分值比例较小。这种教学与考核模式只注重对学生理论的教授与考核,很难反映学生的实际能力和真实水平,甚至导致学生重考试轻实践,缺乏创新精神,动手能力不强,为进一步的发展带来障碍。 (二)学生学习缺乏动力 学生掌握知识的效率及程度主要取决于学生的学习态度和学习能力。学习态度决定学习的主动性、积极性和自觉性。当前高校学生学习条件都有很大的改善,但部分学生学习目的不明确,学习兴趣不浓厚,明显缺乏动力。学习能力主要指接受能力、创造能力和自学能力。计算机通信类课程在理论上是一类较为抽象的学科,它需要以与课程相关的一定知识和经验为基础,否则学习新课感到吃力,易产生畏难厌学情绪;同时它又是一门实践性很强的学科,无论是软件编程的上机调试,还是硬件设备的安装与维修,都需要学生花费大量的时间和精力来实践巩固,学生在实践过程中由于经常碰壁而产生挫败感,容易放弃。 (三)师资队伍力量薄弱,责任心不强 在现有教学模式下,教师是影响课程教学质量的关键因素。结合教师方面的具体因素,目前影响计算机类课程教学质量的问题主要是:教师的专业知识不扎实,但由于要完成教学工作量这一考核指标,即使不熟悉某一类计算机通信课程,也勉为其难地“抢着”上课;有的新建专业或者新开课程,专业师资紧缺,就采取“轮流坐庄”的方式应付;有的院系把优秀师资主要投入社会成人教育用于创收。随着市场经济的发展,一部分教师的心态发生了巨大变化,有的教师专心于校外兼职和经营活动,对待学生缺乏耐心细致、认真负责的态度,对待教学工作有得过且过、敷衍了事的倾向;有的教师专注于科研项目,而对本科生的教学工作投入不足,甚至出现教学上的“偷工减料”,在临近考试时划重点、圈范围,考试成绩尽量拔高,做到“皆大欢喜”。 (四)高校给学生提供的实践机会不多 高校是计算机通信类院系学生进行实践最好的平台,不少学生在本科前几年的学习中积累了一定的专业知识和实践经验,甚至在计算机通信类部分学科的领域内表现出相当的潜力,但高校普遍没有相应地给学生提供进一步提高和锻炼的机会,部分高校联系企业进行实习,但忽视专业的对口性;部分高校开设了就业前培训班,但指导老师大多为辅导员或兼职人员,本身缺乏实践经验,对学生没有实质性的帮助。学生在学校接受不到真正的锻炼,使得他们在就业过程中屡屡受挫。 二、课程教学模式改革的必要性 高等教育信息化的特征主要表现为教育思想观念的现代化、教育空间网络化、教学交互化、教育内容数字化等。随着高等教育信息化的深入,传统的单向灌输型教学方式已严重束缚计算机通信专业学生发展的空间,尤其是在需要大量实践的计算机通信领域。当前计算机通信专业毕业生就业难的根本原因不是人才过剩,而是供需结构性失衡。近年来,虽然国内外教育机构和高校都在积极探索计算机通信专业人才培养模式的改革,但由于受传统专业理论体系的影响,制订出新的专业教学计划仍然不能脱离原课程体系的框架,在兼顾教授学生较完整的理论基础和培养学生的实践能力上陷入“两难”地步:一些理论深、难度大的课程在教学计划中仍占有较大的比重,而另一些应用性较强的课程因种种客观原因在各高校难以普及。而在实际就业过程中,大多数it企业是以应用型项目和产品的研发为主要支撑业务。所以,大多数it企业基于企业自身利益,从低成本、高利润的角度出发,在择人时,项目开发经验和实践经验往往作为首要标准。所以,只有改革我国普通高校计算机通信类课程的教学模式,全面提升学生的应用能力,才能从根本上缓解就业难的压力。 三、改革计算机通信类课程教学模式的建议 (一)改革考核制度 通信专业归根结底是一门实践的学问,因此,有必要突破传统的闭卷考试模式,实施项目考核。项目考核可以让枯燥的、缺乏吸引力的课堂从抽象到具体,从无趣到有趣,从盲目的教与学到灵动的思考和判断,从充满挫败感到充满成就感。项目考核的前期准备工作需要投入大量的人力和物力,考核项目和教学范例的选择尤为重要,这需要课程组的教师花费大量的时间和精力商讨确定,必要时对相关教师进行项目培训。 专业点须重视课程组的教学活动,组织任课教师积极讨论考核项目和教学范例中融合的知识点,这样才能比较准确地考查学生的学习效果,学生才能在具体项目的指引下好好学习相关知识,达到本门课程的考核要求。 通信专业课程中有一些关联紧密的课程,可以尝试把关联紧密的课程划分成一个模块,此模块中的课程考试都采用小项目进行考核,待这些课程学习完成后再采用一个大项目来考核。比如,基本电路理论、模拟电子技术和数字电路可以归为一个模块,此模块可以用一个综合电子仿真与设计项目来考核;数字信号处理、现代通信原理和电磁场理论可以归为一个模块,此模块可用一个通信综合设计项目来考核。大的考核项目需要专业委员会衔接好各个课程组的负责人,制定出可行的考核方案。这种考核模式可以让学生的学习具有很强的层次感,学生的实战技能也能得到很好的培养,并且在项目考核的指引下有助于培养学生的独立思考和判断能力。同时,项目考核方式也有助于提高教师自身的素质,强化教师的实践技能,增强教师的责任意识。师生之间的沟通变得顺畅,师生感情变得和谐,教学质量进一步提升。 (二)创建学生实践平台 为了提高学生的综合运用能力,可以尝试在校内建设以项目为主导的重点实验室,让学生在学校有参与项目开发实践的机会,并力争使学生参与一个或多个实际应用项目的开发过程,从项目需求定义、项目设计、项目开发、项目测试运行到项目维护。项目的设计方式可以有两种:一种是将已经成功研发的科研课题交由学生进行重现式开发。通过这些重现式开发,使学生掌握基本的实践技能和管理技术。这一内容主要面向低年级学生。另一种方式是积极吸纳学生到教师的科研队伍中来,从事科研课题的研究。一般而言,教师的科研活动具有一定的挑战性,需要学习许多新的知识和技术,这一内容主要面向高年级学生。通过这种循序渐进的培养方式,学生在择业时,面对对实践能力和项目开发经验高度关注的it企业,无论在面试还是培训的过程中都能脱颖而出,更具有竞争力。笔者所在院系近两年创建了电子创新实验室,主要进行单片机和嵌入式系统的训练,吸引了部分有兴趣的学生前来学习,取得了较好的成效。 (三)完善学生实训体系 要提高学生的实战技能,促进就业,实训环节有待完善。实训体系应包括专业技术案例实训、职业素质演练、全真就业实训三个部分,这需要校企密切合作,按照公司化的模式进行实际应用技能训练,在实践能力上完成由理论到实践的转化,在心态上完成由学生到职业经理人的转变,使学生毕业后能直接胜任优秀企业的工作要求。 (四)构建双师型师资队伍 以项目为主的教学模式对师资队伍提出了更高的要求,这就需要教师不仅具有理论教学的能力,而且还应具有较强的项目设计开发应用能力。双师型教师具备相关实际应用项目开发经验。在教授理论课程时,能够深入把握课程的要点,并结合具体应用实例进行讲解;在教授实践课程时,能将应用项目化整为零,从单个细节方面开始演示,便于学生更好地理解与掌握理论与实践知识,而且能够在专业技术上给予积极的支持与帮助。学校在建设双师型队伍过程中,可灵活采取多种形式,既可鼓励与支持理论型专业课教师参与学校课题项目的应用开发,使教师得到应用能力实践与提高的机会;也可招聘一线的开发应用人员到院校从事实践型课程的教学工作。近几年笔者所在院系从华为、国防科技大学引进了部分具有丰富项目开发经验和较强科研能力的通信专业人才补充到一线教师队伍中,取得了较好的效果,通信课程教学质量明显提高。 计算机类论文:浅谈艺术类专业计算机基础课程的教学改革与实践 论文关键词:计算机基础;教学改革 艺术类 信息素养 论文摘要:实施针对艺术类学生进行计算机基础课程教学改革有一定的特殊性。在《白皮书》和高等学校文科《大学计算机基础教学基本要求》的指导下,我院在计算机基础教学方面进行了相应的改革,并收到了较好的效果。 一、概述 信息技术的发展使得计算机应用遍及社会各行各业,掌握计算机的基本知识和应用是当代大学生一项基本要求,也是提升大学生信息素养的重要手段,目前许多高校都已将计算机基础课程作为一年级的普修课程,这说明了具备计算机基础知识无论对计算机专业还是非计算机专业的学生来说都是必要的。[1] 根据教育部非计算机专业计算机基础课程教学指导委员会的“关于进一加强高等学校计算机基础教学的意见”(白皮书)中的精神和高教司组织制定的高等学校文科《大学计算机基础教学基本要求》,我院从2003年起,对“计算机基础”课程教学进行了改革,本科一年级学生修完该门课程后,全部参加全国高校非计算机专业计算机一级考试(以下简称cct),并将取得cct合格证书作为毕业的必备条件之一,既在培养学生计算机操作和应用能力的同时,要求我院本科学生达到全国高校非计算机专业计算机一级考核要求,达到当代信息化社会对大学毕业生所要求的综合素质 二、“计算机基础”课程的定位 “计算机基础”课程是本科一年级学生入学后的第一门计算机课程,是计算机知识的入门课程。本课程的教学目标就是通过对本课程的学习,学生初步了解计算机,理解信息处理的基本过程,基本掌握典型计算机系统的基本工作原理,计算机的操作及常用软件的使用,具有一定的信息系统安全与社会责任意识,为后继计算机技术课程的学习打下基础。 我院计算机课程设置采用三层次原则,即第一学年开设《计算机基础》大公共课必修课程;从第二学年起开设计算机小公共课程按学科进行分类和分层教学,例如《非线性编辑》在我院不同系均有开设;以必修课、院级选修课不同形式开设《计算机音乐技术》、《数据库管理》等计算机专业课程。 作为计算机大公共课课程—“计算机基础”课程在知识点设置时要求具有一定的广度,涵盖更多的计算机领域,同时考虑作为其它计算机应用课程的先导课程,知识点设置时要求具有一定的深度,例如针对计算机中的常用编码,多媒体技术,二进制的基本概念的理解和掌握;不同专业应具有不同的培养类型,例如,我院舞蹈系的学生受集训、排练、文艺活动的影响,课后时间相对紧张,要求所有的知识点都必须在课堂内被消化并相对减少课后作业的数量。 三、计算机基础教学的教学改革与实践 我院自2003年开始组织学生参加cct考试以来,由于首次参加规范考试的陌生性,加之教师、教材、大纲、备考辅导等方面准备不足,因而初考结果不尽理想,总结前几届考试组织及教学复习指导的正反经验,2004年以2004级本科学生为主参加cct考试成绩获得显著提高,及格率较上届提高了48个百分点,通过近几年的努力,cct考试成绩总体逐年呈上升趋势,部分院系本科学生的cct过级率已达到了96%-98%。以下就该门课程教学结合cct考试谈一些教学体会。 (一)更新教学内容,合理设置课程体系 根据我院计算机课程体系的具体安排,从培养目标出发,进行“计算机基础”课程的教学内容体系具体部署:在教学内容的安排上,结合考试大纲,讲授教学内容时强调基本性,注重基本知识、基本能力和基本素质的培养;避免简单性,由于教学内容涵盖范围较大,如果面面俱到,看似什么都教了,实际什么都没学会;讲授内容应有侧重点,根据不同专业,求同存异;坚持系统性和动态性,由于计算机知识不断发展,后续课程知识点可能需要调整。这就要求后续课程知识点与“计算机基础”知识点必须有效衔接,动态调整,不断迭代优化。 我院“计算机基础”课程讲授的主要内容应该包括以下几个方面:计算机基础知识、windowsxp操作系统、office办公软件、多媒体技术基础、计算机网络基础、网页制作初步、计算机应用信息技术。依据本课程的教学目标将教学内容分为课堂理论教学与实践教学两部分,教学时数为72课时(即理论课36学时,实践课36学时)。 (二)强化以学生为主、教师为辅的教学模式[2] 在教学过程中,学生是学习的主体,所以整个教学过程要围绕学生开展。为了促进学生计算机的认知水平和操作能力的提高,在授课过程中强化师生的互动,从而使学生参与教学,达到以学生为主体,以教师为主导的目的。 本课程教学(讲授,实验)过程均在实验室完成,通过投影教学,学生实践来完成相应教学内容,如何合理组织教学,如何转变教育观念,即由教师为中心转变为以学生为中心,教师在教学过程中本着“培养能力,强调自力,思路创新,应用为本”的原则,从自学能力的培养开始,做足课堂100分钟有限时间的“文章”,教师“精”于引导,学生“勤”于实践。学生有事可“做”,自然兴趣注意便会由“负”转“正”,课堂学习氛围及学习效果因此大为好转。同时集中所有软硬件资源,力争在有限学时内实施培养学生应用能力的针对性教学。 (三)丰富教学资源,提高教学质量 几年来,由任课教师自行开发软件、并配套建立的各类客观试题,无纸化民、汉界面实践训练试题,任课教师利用教学资源指导教学,行课答疑,使得教学更具有针对性。这些基础性积累在近几年的教学工作中产生了十分具体的教学效率。 (四)建立教学反馈系统,做到因材施教 在教学活动的全过程中,在注重课堂教学时,更应重视教学反馈的重要作用。 针对目前本科学生计算机基础能力参差不齐的现状,建立教学反馈系统,教师可以了解学生知识结构和能力等基本情况,在后续的教学过程中,做到因材施教,使得教学具有更好的针对性;建立教学反馈系统有助于教师在授课后,了解学生的学习情况;教学反馈系统还可以对收集学生意见、形成常见问题、对改进教学效果起到极大的帮助作用。 例如:2011年我们分别对本科一年级的开课班级在学期初和学期末进行一次网上调查,可以看到学生上大学之前对计算机基础知识了解占到42%,课堂希望有更多师生互动,例如问答,同学讨论,报告等占到36%,建议增加团队合作课题,调动学生积极性和创造性51%,喜欢比较简单而且要求明确的实验题目占到76%,对于本学期所完成的实验练习中,觉得练习的难易程度还可以占到84%,认为该门课程实用占到81%,认为该门课程实用,喜欢学占到60%,认为教材中网络和windowsxp章节需要修改和补充占到34%,调查结果表明,多数学生对该门课程能够认可,同时我们根据调查结果,开展有针对性的教学。 四、结束语 针对艺术类学生实施计算机基础教学的改革具有一定的特殊性整个工作本着以“学生为本”的原则,努力使学生掌握更多、更新、更实用的知识和技术。对于该门课程的教学还有很多可探讨的地方。因此,需要我们集思广益,共同努力。 计算机类论文:浅谈计算机类课 教学做 一体化环境设计 论文关键词:“教学做”一体化 网络多媒体教室 现代教育技术 论文摘要:通过探索性教学,从需求分析入手,对教、学、做3个环节进行设计,重视对现代教育技术的运用,为计算机类课打造一个可操作的“教学做”一体化环境。 近年来,高职院校日益加大教育改革力度,重新制定专业人才培养方案,其中很多课程采用“教学做”一体化,特别是计算机类课,然而成效并不显著,培养方案难以完成。大致原因是资金投人不足,“硬件”设施陈旧,现代教育技术缺位,教育工作缺乏科学的规范管理,教学管理人员缺乏创新意识等等,从而严重制约了“教学做”一体化的实行和实际功效,如何营造一个良性环境来推动“教学做”一体化,并使其发挥最大效益,确实是计算机类课教学改革的当务之急。 设计指导思想:从需求分析人手,兼顾各方需求,突出教师的主导地位和学生的主体地位,再对教、学、做3个环节来进行创新性设计,大力推进现代教育技术的应用,以追求最佳培养效果为设计目标,为计算机类课打造一个具安全性可操作的“教学做”一体化环境。 1需求分析 计算机类课“教学做”一体化环境的使用方包括教师、学生、机房管理员。教师是“教学做”的主导方,首先要满足教师的教,条件好的要在实训室安装高清晰投影,同时安装“网络多媒体教室”,比如:“凌波多媒体教室”,这样做的好处是可确保教学示范万无一失。条件差的可二选其一,不过,设备损坏,维修不及时就会影响教学,为了避免此种情况的发生,建议在使用windows自带的netmeeting作补充。对于经费确有困难的至少应采用netmeeting,切不可挂块黑板来代替。其次,要满足学生的学,学生是“教学做”的主体方,一般都很重视,满足实训要求一般都能做到,但人性化不够。比如:做的要求和要用到的素材不能很好地传给学生,自主学习资源不足,或是学习资源没有合适的平台,缺少有效的检测和反馈,没有师生相互交流讨论的平台。应大力推进现代教育技术的应用。再次,要满足管理员的管,一方面不能忽视,另一方面更不能管过头,管理员一般多为临时工,工作量大、辛苦、待遇低,设计时要便于管理,从而减轻他们的工作量,进而保证“教学做”一体化的质量,但不能设计过头,上、下机刷卡不可取,还原卡要用法得当,不能只方便管理员而不方便“教学做”一体化。计算机类课“教学做”一体化环境的设计,在兼顾三方要求的同时,务必最大限度地服从于“教学做”一体化,从而达到最佳效果。 2“教”环境设计 教环境设计主要是满足“教学做”主导方的教学示范要求。教师要能随时运用多媒体来进行示范性教学,最好是有两台教师用机,一台接高清晰投影,用于教学示范,一台安装“网络多媒体教室”教师端软件(备用)兼做服务器(提供各种教学资源并用于管理);或者是一台接高清晰投影并安装“网络多媒体教室”学生端软件,一台做服务器兼管理用机,并安装“网络多媒体教室”教师端软件。学生机全部安装“网络多媒体教室”学生端软件,教师机采用双机主要是双保险,确保主导方的教学示范,同时为“学、做”环境提供服务并用于管理,突出教师方的主导地位。 使用投影简单,使用“网络多媒体教室”要注意几点:①网段的划分,不同教室要采用不同的网段,以免造成混乱,由于校园网多采用vlan技术,很容易实现;②防火墙的设置,要放行“网络多媒体教室”的教师端和学生端;③如果使用大型软件演示,请用安装了“网络多媒体教室”学生端的教师主机来演示,这样可避免死机现象的发生;④有的“网络多媒体教室”不支持视频,请改用flash视频,用ultra-f1ashvideoflvconverter或format factory可协助教师完成flash视频的转换;⑤可利用“网络多媒体教室”软件来传输练习要求和所需的素材。 对于经费困难的,可使用netmeeting。如果网络课还没学,学生使用可能会有困难,建议下载netmeeting sdk结合自编程来方便学生使用,最简单的用法是在网页中设置超级链接,如: ahref= "callto:ip地址” 听老师讲课 /a , ip地址为演示机的ip地址,学生单击“听老师讲课”就可以了。 3“学”环境设计 由于学生是“教学做”的主体方,学环境设计往往能得到重视,但由于认识不够,尤其是现代教育技术应用不足,造成了学环境的不足,这里的学环境设计只针对不足之处。 (1)设计自主学习辅助平台 建网站,将所有的自主学习资源集成在网站中,学生使用浏览器就可以自主学习,学生自己配耳机,为了实现多门课程的兼容,这里可采用虚拟机,在虚拟机中建网站,每个任课教师都可以有自己的虚拟机,使用虚拟机的好处是每个教师可以独立开展科教研工作,互不干扰,不使用就不启动,节省内存开销,虚拟机硬盘文件可用大容量u盘备份,损坏了便于恢复。 (2)设计下载平台 学什么?做什么?要达到什么目的?教师一定要有要求,有的还要提供素材,虽然可利用“网络多媒体教室”来传输,但这种方式对学生来说是被动的,学生机有还原卡,发生意外就什么都没有了,最好是能给学生提供主动下载平台。建议放弃iis中的fi’p,采用serv-u ftp server,当然,也可在虚拟机中使用,给学生配匿名fi’p服务器,给教师配注册ftp服务器,这样便于教师在虚拟机中更新资料。 (3)设计检测反馈平台 设计检测反馈平台可采用c/s和b/s两种模式,最好是web平台,不过有些测试不得不采用c/s模式来开发,采用虚拟环境编程可降低开发难度。开发好的客户端软件也最好用网站链接来提供下载。 (4)设计交流讨论平台 交流平台就用网络新闻组,可用iis中的nntp来配置,最好在网站中有链接,如: a href= "news:// ip地址/" 编程交流 /a ,其中ip地址为nntp服务器的地址,为“编程交流”的新闻组。当然也可以用bbs。 (5)设计成果展示平台 在网站中设计展示平台,展示成功案例、经典作品、学生优秀作品、烘托良好的学习氛围,激发学生的创造力。 4“做”环境设计 做环境设计如果只针对某一门具体课程就简单了,这要学校具备相当的规模才行,一般情况下,实训室不能为某一课程专用,必须为多门课程共用,可能跨年级、跨专业、跨系部,首先要统筹规划。实训室必须在院系大范围内按功能大类来进行统筹规划,避免重复建设和资源浪费。 按功能大类设计做环境,不可避免会出现操作系统、应用软件、支撑环境的冲突,需协调。可采用安装“多系统+虚拟机”来解决,建议同时采用多系统和虚拟机,好处是不会因某一系统损坏而影响“教学做”一体化,对于某些特殊课程,比如:“网络配置与应用”,学生操作需分阶段进行,安装配置操作系统(windows linux),安装配置域控制器,dns服务器的配置与应用,web, ftp, e-mail服务器的安装配置,数字证书服务器的配置与应用,流媒体服务器的配置与应用,vpn系统的配置与应用,radius认证服务器的配置与应用等。学生分阶段练习涉及不同的班级,学生不同,进度也不一样,采用“多系统+网络还原卡”,虽可还原,但不能跟踪进度。这里最好采用“多系统+虚拟机”,虚拟机文件分阶段保存在学生机硬盘中。 做环境的设计要考虑学生数据的保存,学生配u盘是一种办法,但容易使做环境感染病毒,建议配置注册ftp务器供学生上传,但要启用磁盘配额服务。 做环境的虚拟练习功能。虚拟练习功能设计也很重要,因为有些操作是有破坏性或局限性的,比如:“电脑组装与维护”课的cmos。参数设置、磁盘分区格式化,采用虚拟软件练习或用虚拟机来练习就可以很好地满足要求,并能避免有害操作;再比如:交换机路由器的配置练习,真实环境是必须的,但采用思科设备虚拟软件就可设计大规模网络来练习配置,从而弥补真实环境无法达到的效果。 做环境的软件协调。这里提供一种思路,不要在一个系统下通吃所有软件,以提高做环境的性能。比如网站编程课,无论练习还是jsp,都需要测试环境,如果在一个系统下通用就很麻烦,可借助虚拟机,分别安装不同的测试环境,并安装ftp辅助上传测试,效果很好。 做环境的管理设计要方便管理员管理和维护,现在学校大都搞了一卡通,但不要用在这里,实践证明,上、下机刷卡严重影响教学。远程传输学生机系统要采用,远程控制学生机关机类软件要安装,病毒防范建议使用国产正版软件,推荐使用瑞星网络版。 5结语 计算机类课“教学做”一体化环境的设计,要注意突出一体化,具体体现在教、学、做之间能根据实际需要灵活切换,动态调节,以追求最佳培养效果。 由于承载“教学做”一体化的实训室是按功能大类来进行统筹规划的,又事关教师、学生、管理者三方的协调,因此,主管领导的业务能力和协调水平将直接影响“教学做”环境的实施效果。 此外,计算机类课“教学做”一体化环境的设计还要针对功能大类中的具体实际加以创新,并逐步完善,才能真正发挥“教学做”一体化的良好效果。 计算机类论文:计算机类专业个性化学习环境设计分析 摘要: 随着改革开放和教育体系的改革,更多的国家和地区将科学技术应用于现行的课程标准之中。我国的教育改革也从基本的课程内容调整,逐渐加入了创新性的个性化的教育机制。文章从计算机专业的个性化学习过程进行分析,为其教育体系和环境设计提供参考理论。 关键词: 计算机类专业;个性化;学习环境;设计研究 我国社会竞争还在不断加剧,因此掌握先进的科学技术手段是适应社会优胜劣汰残酷事实的基础。每一个学生都具备自身的学习优势和劣势,也有对不同领域和方向的学习热情,因此加强计算机类专业的个性化学习环境是提高人才能力的教育基础。 一、个性化学习环境教育方式的发展现状 希腊教育学家苏格拉底曾经提出了教师应当使用助产术提高学生的教学成果,而中国儒家学派创始人孔子也曾提出了因材施教,教育者应从学生的个性决定教导的内容。传承千年的因材施教理论是我国传统儒家教育的基本理念,也是教育者和学习者最希望达到的理想状态。个性化的学习环境需要教师对学习主体的学生进行适当的引导,并在日常的教学活动中坚定以人为本的教育理念,让学习替代讲课成为塑造学生个性的基本构成。以学生个性为区分的学习环境设计,更容易让学生产生学习兴趣,也能为学生的创造性和创新能力留出适当空间,让学生在兴趣的驱使下进行更加高效的知识吸收。在过去的教育课堂中,教师是整个教学活动的主体,而学生只能被动的接受知识的灌输,学生没有资格选择喜欢的知识进行进修,也不能因为课程的不适用而放弃,期末考试是学校对学生价值的直接评价,也是学生被强迫灌输知识的原因。虽然目前的教育机构也在努力的推广素质教育和个性化教育,但是人口基数和社会竞争让因人而异的教育方式举步维艰。我国很多院校开展了小班和分班的教育方式,但是其本质还是根据学生的成绩而不是能力进行分班,这样的教育方式会影响到没在重点班学生的学习热情,也给重点班的学生很大的心理压力,不平等的教育方式也是目前青少年走上绝路的影响因素之一。 二、计算机类专业教育体系的发展现状 我国最早的计算机类专业是在1956年的哈尔滨工业大学中设立的,同年党中央制定了十二年科学技术规划中表明其了对计算机新兴技术的肯定和重视。计算机类专业有着信息技术的独特优势,在学习过程中也能弥补很多传统教育的不足,但是相对于发达国家,我国的计算机类专业教育体系发展时间还不充裕,在实践探索的过程中也出现了很多待解决的问题。计算机类课程,顾名思义是需要结合计算机领域的技术和手段对行业领域进行拓展和规划,但是很多院校不能从以往的教育结果中吸取经验,应用过于单一的教育理念和模式,在讲师方面使用理论过硬但是没有实际经验的专家,让学生的在毕业后还需要根据时展进程继续进修,既浪费了学生学习的关键时期也造成企业人力资源的流失。根据调查结果显示,部分高校的计算机类专业的课程都是理论课程的课时高于实践课程的课时,即使是开设实践课堂的过程中也是以教师为教学主体,沿袭传统教育方式对学生的灌输式教学,让学生不能从中得到希望学习的部分。在学习环境上很多学院都出现了计算机配套教学设备和教室不足的情况,特别是计算机相关专业过多的高校,很容易出现课程“撞车”让一部分学生长期得不到计算机的实践学习,对文化课是的理论知识毫无落实过程,也就成为了实践课程却要死记硬背的学习窘状。 三、计算机类专业个性化学习环境设计研究 现代化的个性化学习环境要从计算机类专业的学习风格开展设计过程。任课教师需要根据学生的特点进行教学目标和教学环境的设计,包括对教学过程中策略的制定和课程开展后的反馈等等,其中研究学生的个性需要需要放在教案预备的重点部分。开展课程的过程中,教师需要深入且细致的研究学生的个性化需求,再从不同的角度对理论和实践课程进行严谨的授课。教师应当在课程开始之前进行学生个性特点的收集,以便在课程开展的同时能够针对学生的个性化提供科学的教育方式。因此学生的个性化学习方向的收集是创造个性化学习环境的首要工作。通常教师可以采用两种方式对学生的兴趣进行调查,首先是传统的调查问卷的形式,也称作异步调查方案。调查问卷的项目可以设置姓名、年龄、教育程度、计算机接触时间、信息化水平、感兴趣的领域等等,这样的简明的问卷调查方式能帮助教师在个性化的学习环境中提供信息基础,也能更好的对学生的学习状况进行掌握和追踪。另一种学生兴趣信息收集的方式是采用网络活动调查的方式,通过参考学生经常点击的学习链接了解学生的个性化学习需求。网络数据的调查项目还可以包括学生在该页面停留时长的统计、该页面经学生访问的频率、经常搜索的关键词等等。在收集学生的个性需求信息之后,教师就可以根据其需求制定好理论和实践教学的内容,包括学习者能力变化后的教育策略的改变以及对学生学习成果的评价完善计算机类专业个性化学习环境设计过程。 四、结语 综上所述,计算机类专业个性化学习环境设计还需要存在着很多待解决的问题,教育机构对学生个性追求的掌握不足是造成目前计算机类专业人才不足的根本原因。因此教育部门一定要根据院校的实际情况,制定符合区域内的教育改革政策,让学生的学习效率得到有效提高,同时为计算机类专业毕业生的生存和发展提供竞争力的支持。 作者:赵智超 吴铁峰 单位:佳木斯大学 计算机类论文:计算机类个性化学习环境设计研究 摘要: 随着改革开放和教育体系的改革,更多的国家和地区将科学技术应用于现行的课程标准之中。我国的教育改革也从基本的课程内容调整,逐渐加入了创新性的个性化的教育机制。文章从计算机专业的个性化学习过程进行分析,为其教育体系和环境设计提供参考理论。 关键词: 计算机类专业;个性化;学习环境;设计研究 我国社会竞争还在不断加剧,因此掌握先进的科学技术手段是适应社会优胜劣汰残酷事实的基础。每一个学生都具备自身的学习优势和劣势,也有对不同领域和方向的学习热情,因此加强计算机类专业的个性化学习环境是提高人才能力的教育基础。 一、个性化学习环境教育方式的发展现状 希腊教育学家苏格拉底曾经提出了教师应当使用助产术提高学生的教学成果,而中国儒家学派创始人孔子也曾提出了因材施教,教育者应从学生的个性决定教导的内容。传承千年的因材施教理论是我国传统儒家教育的基本理念,也是教育者和学习者最希望达到的理想状态。个性化的学习环境需要教师对学习主体的学生进行适当的引导,并在日常的教学活动中坚定以人为本的教育理念,让学习替代讲课成为塑造学生个性的基本构成。以学生个性为区分的学习环境设计,更容易让学生产生学习兴趣,也能为学生的创造性和创新能力留出适当空间,让学生在兴趣的驱使下进行更加高效的知识吸收。在过去的教育课堂中,教师是整个教学活动的主体,而学生只能被动的接受知识的灌输,学生没有资格选择喜欢的知识进行进修,也不能因为课程的不适用而放弃,期末考试是学校对学生价值的直接评价,也是学生被强迫灌输知识的原因。虽然目前的教育机构也在努力的推广素质教育和个性化教育,但是人口基数和社会竞争让因人而异的教育方式举步维艰。我国很多院校开展了小班和分班的教育方式,但是其本质还是根据学生的成绩而不是能力进行分班,这样的教育方式会影响到没在重点班学生的学习热情,也给重点班的学生很大的心理压力,不平等的教育方式也是目前青少年走上绝路的影响因素之一。 二、计算机类专业教育体系的发展现状 我国最早的计算机类专业是在1956年的哈尔滨工业大学中设立的,同年党中央制定了十二年科学技术规划中表明其了对计算机新兴技术的肯定和重视。计算机类专业有着信息技术的独特优势,在学习过程中也能弥补很多传统教育的不足,但是相对于发达国家,我国的计算机类专业教育体系发展时间还不充裕,在实践探索的过程中也出现了很多待解决的问题。计算机类课程,顾名思义是需要结合计算机领域的技术和手段对行业领域进行拓展和规划,但是很多院校不能从以往的教育结果中吸取经验,应用过于单一的教育理念和模式,在讲师方面使用理论过硬但是没有实际经验的专家,让学生的在毕业后还需要根据时展进程继续进修,既浪费了学生学习的关键时期也造成企业人力资源的流失。根据调查结果显示,部分高校的计算机类专业的课程都是理论课程的课时高于实践课程的课时,即使是开设实践课堂的过程中也是以教师为教学主体,沿袭传统教育方式对学生的灌输式教学,让学生不能从中得到希望学习的部分。在学习环境上很多学院都出现了计算机配套教学设备和教室不足的情况,特别是计算机相关专业过多的高校,很容易出现课程“撞车”让一部分学生长期得不到计算机的实践学习,对文化课是的理论知识毫无落实过程,也就成为了实践课程却要死记硬背的学习窘状。 三、计算机类专业个性化学习环境设计研究 现代化的个性化学习环境要从计算机类专业的学习风格开展设计过程。任课教师需要根据学生的特点进行教学目标和教学环境的设计,包括对教学过程中策略的制定和课程开展后的反馈等等,其中研究学生的个性需要需要放在教案预备的重点部分。开展课程的过程中,教师需要深入且细致的研究学生的个性化需求,再从不同的角度对理论和实践课程进行严谨的授课。教师应当在课程开始之前进行学生个性特点的收集,以便在课程开展的同时能够针对学生的个性化提供科学的教育方式。因此学生的个性化学习方向的收集是创造个性化学习环境的首要工作。通常教师可以采用两种方式对学生的兴趣进行调查,首先是传统的调查问卷的形式,也称作异步调查方案。调查问卷的项目可以设置姓名、年龄、教育程度、计算机接触时间、信息化水平、感兴趣的领域等等,这样的简明的问卷调查方式能帮助教师在个性化的学习环境中提供信息基础,也能更好的对学生的学习状况进行掌握和追踪。另一种学生兴趣信息收集的方式是采用网络活动调查的方式,通过参考学生经常点击的学习链接了解学生的个性化学习需求。网络数据的调查项目还可以包括学生在该页面停留时长的统计、该页面经学生访问的频率、经常搜索的关键词等等。在收集学生的个性需求信息之后,教师就可以根据其需求制定好理论和实践教学的内容,包括学习者能力变化后的教育策略的改变以及对学生学习成果的评价完善计算机类专业个性化学习环境设计过程。 四、结语 综上所述,计算机类专业个性化学习环境设计还需要存在着很多待解决的问题,教育机构对学生个性追求的掌握不足是造成目前计算机类专业人才不足的根本原因。因此教育部门一定要根据院校的实际情况,制定符合区域内的教育改革政策,让学生的学习效率得到有效提高,同时为计算机类专业毕业生的生存和发展提供竞争力的支持。 作者:赵智超 吴铁峰 单位:佳木斯大学 计算机类论文:信息管理计算机类课程分析 【摘要】 在当前的信息管理专业中,计算机类课程是其中最为主要的一项课程,但是在课程衔接的问题上,却存在很大的不足,为了培养对社会发展有用的人才,我国在教育事业上做出了很大的努力,并且清楚的认识到教育体系的发展是促进我国经济建设的动力。因此在新形势的推动下,就更加应该坚持对计算机人才的培养,这样才能与社会的发展协调一致。在具体的实践中,却发现课程在衔接方面存有诸多的问题,需要在正确认识的基础上得以进一步的分析与研究,这样才能令信息管理专业的计算机类课程衔接的问题得到有效的解决。 【关键词】 信息管理专业;计算机;课程衔接;问题;分析 在信息管理专业计算机的课程衔接过程中,发现学生在学习的过程中存在诸多问题,其中不够专业与精透是当下最为突出的问题,同时教师自身的原因也阻碍了计算机相关课程的研究,总的来说,问题根源在于没有做好衔接性的工作,学生与教师也没有认清自身的本质工作,即使在课程改革的过程中,对于课程衔接部分的问题却始终没有得到解决。本文主要通过对计算机类课程衔接问题的研究,探寻一条合适的教育发展之路,让课程衔接的问题得到有效的解决,希望通过本文的论述能够对今后的教育工作有所帮助。 1当前信息管理专业计算机类课程衔接的主要问题 要想对问题加以深入的研究,首先就要对衔接这一词语进行充分的认知。衔接的具体概念在不同的研究中具有不同的理解,在本文中主要是指要将不同学段或者某一学科中关于课程的内容、标准以及教学目标等情况进行优化与组合,从而达到最为理想的一个状态,这也为计算机类相关专业的课程研究工作提供了一个崭新的视角,对今后课程衔接工作的实践提供了必要的指导。笔者通过对当前现实生活中教育问题的研究,罗列出几点计算机类课程在衔接问题上存在的不足之处。首先,从整体上看,没有对其进行科学合理的设计,当前的人才培养应该是符合社会发展的应用型人才,能够掌握必要的知识,在此基础上才能实现更加高端的培养。所以在计算机相关的课程定位上,理应是从整体出发进行设计,并且要在知识结构以及能力结构两方面符合现阶段学生的特点,将教学的深度实现阶梯性的递进。但是在我国当前的教育中,对于教学设计并没有统一的规定,很多学校是各自为政,所以在层次感以及连续性上都不强,造成教学衔接的不扎实。其次,在实际的课程设置上,往往会忽视衔接这一问题,由此就会造成教学内容具有重复性,有时还会存在交叉现象的出现。在通常情况下,学生来自不同的地区所接受的教育也具有一定的差异,自身的基础素质也不能相互适应,因此教学内容的重复问题有时是不可避免的,在对现有的计算机相关课程教材的抽查中发现,在所开设的课程中,无一例外的拥有计算机网络基础、网络安全技术等基础的课程,不同学校在课程设置上存在课程相同的状况,所以造成时间的浪费,同样的一个知识点要重复性的学习两遍以上,学生自己也会觉得枯燥与拖沓。第三,在学习的过程中,具有技能倒挂的现象,并且在进行实践的过程中也不具有阶梯性的特点。现代社会的发展更加对学生的实践能力予以一定的重视,受到传统教学模式的限制,在理论上花费的时间较长,但是在实践中却明显具有很大的不足之处,学生无法充分的利用所学到的知识进行实践,尤其是在实训基地的建立上,学校不予以重视,学生就无法提高自身的动手能力,学生学习到的只能是理论,长此以往,学生的个人能力不仅不会得到有效的提升,甚至还会存在下降的趋势,计算机相关的技能水平也就无法得到应有的阶梯性发展。 2对当前信息管理专业计算机类课程衔接的思考 通过对当下现有问题的研究与分析可以了解到,要想让课程的衔接变得更加顺利,就要在现有实际情况的基础上予以进一步的改革。在改革的过程中,应该以课程改革为首要核心。在信息管理专业中,需要设置的课程有基础知识课程、计算机方向的课程、计算机应用处理方面的课程以及信息管理系统的课程等,不同的课程类型中又包含着具体的分支,例如C语言就是基础知识课程中的主要组成部分,而Java语言则是计算机方面的课程。只有明确课程的设置,才能让学生学习到更加扎实的知识。在课程设置上,应该建立起三条线,一条线是管理线,学生在信息管理课程系统的管理基础上,可以掌握调查问卷的设计技能,学会使用统计分析工具,在充分了解其自身原理的基础上,更好的实现电子商务平台的应用。一条是计算机应用线,这条线的主要作用就是可以将计算机作为一种手段,借用这种手进行多媒体以及美工等方面的设计,或者是在网站设计上给人以赏心悦目的感受。最后一条线是计算机编程线,通过对这方面课程的学习,学生可以掌握最先进的计算机技术,在计算机编程方面能够获得令人满意的效果。除此之外,要想对学生的学习效果进行检验,应该积极的为学生创造一系列的空间,多举办一些竞赛,举办电子商务类型的竞赛,让学生积极的参与其中,创设一些网站建设方面的比赛,让计算机应用方向的学生积极的参与到其中,让计算机编程方向的学生在运用计算机语言的基础上对系统进行开发,增加学生在实践方面的水平与能力,这样才能更好的培养新时代的人才,尽可能的解决计算机课程在衔接性方面的问题,让学生得到更好的发展与教育。 3计算机课程体系衔接的措施 3.1统筹规划,系统设计课程体系 在对计算课程体系进行衔接的过程中,应该由学校牵头对课程进行根本性的改革,并且积极的吸引企业参与其中,形成学校、个人以及企业的三足鼎立,一方面学生有了参与实践的机会,一方面企业可以吸收更多优秀的人才,还有一方面是学校减少了不必要的开支就能让学生参与到实践中,因为这三者的目标是相同的,只有联系起来共同构成一个整体,才能形成一个完整的教育培训系统,实现学生在课程标准以及教学重点方面的有效过渡,并且得到进一步的衔接。学会统筹兼顾,选对学生使用的教材。在信息管理专业中,要想保证计算机类课程得到有效的衔接,就要在教材方面多下功夫,从基础性的方面做起,对每一部分知识模块进行合理的分析,将计算机类课程中的知识模块分割成为独立的单元,分清前导与后续的关系,这样有助于知识的进一步延伸,学生也可以在学习现有知识的基础上将知识得以拓展,这样才能具有层次性。在教材编写方面,应该与实际的情况相贴近,符合市场发展的要求,做到教学与社会的发展变化相一致。 3.2兼顾差异,避免课程或教学内容重复 当前,各大院校在招生规模上呈现出不断扩大的趋势,尤其是信息管理专业的学生,数量上更是呈现出不断增长的势态。计算机类课程是信息管理专业学生在学习过程中必不可少的一门学科,因此应当综合考虑不同学生在基础素质方面的差异性,对教学内容进行合理的设置,这样才能避免出现重复的现象。因此在课程体系的衔接上,可以从以下的两个方面作为着手点。一方面是要实现分层次教学,根据学生能力的差异进行分班,学习能力强的学生为一个班,基础知识较弱的学生为一个班,不同班级的学生具有不同的教学重点,例如对基础知识薄弱的学生而言,就需要在文化知识以及理论基础方面多下功夫,而对于能力较强的学生来说,则要将重点放在提高整体性上,这一方式解决了学生在学习中的差异性变化,也能有效的节省时间,避免了资源的浪费。另外一种方式是制定出一个统一的学分标准,在学习的过程中要注重在稳定现有水平的基础上予以进一步的提升。学校可以制定一个统一的标准或者是在知识模块的制定方面建立起一个统一的标准,这一学分标准在不同的学校中都是能够得到认可的,只要学生在某一部分修够了学分,在继续学习的过程中就可以不再学习这方面的内容了,这样可以极大的提高计算机类课程在衔接过程中的效率,也能有效的避免教育资源造成的浪费。 3.3突出技能,体现实践能力的阶梯性 首先,应该制定一个明确的目标,也就是在培养人才方面应该朝着应用型与技能型的方向发展,为了保证学生在毕业以后都能掌握应有的技能,可以考取相应的证书,只有通过证书的考试才能毕业,为了体现出阶梯性的实践能力,证书也可以分为不同的等级,学生需要根据自己的个人能力考取不同等级的证书,等级越高说明学生的专业水平也就越强,对于发展应用型人才具有十分重要的帮助。只有在实践能力方面实现阶梯性的发展,才能满足既定目标的培养。其次,提升水平,培养职业综合能力。经济社会的快速发展,需要庞大的人才队伍。信息管理专业的人才具有基础性作用,只有加强他们在实践方面的培养,才能起到引领社会的作用,满足社会不断进步的要求。从经验层面的技能向策略层面的技能的提升,是当前信息管理专业计算机类课程衔接过程中需要解决的核心问题。因此,信息管理专业实践能力的培养,应在巩固经验层面技能的基础上,突出综合能力的培养、智能性行为培养,促其从技能操作者提升为操作群体中的管理者;应加强社会能力、方法能力等培养,使其成为综合能力高、适应社会能力强的社会人才。相信在上述的举措中,信息管理专业计算机课程的衔接问题一定能够得到有效的解决,更好的实现人才的培养。 4结语 总而言之,做好信息管理类专业计算机课程的有效衔接,可以让学生具有更多深造以及发展的机会,在我国当前的教育阶段,这方面的工作是明显不足的,但是只要做好目标定位的工作,始终将差异性以及层次性作为培养人才的重要前提,就能让我国的教育事业发展的更好,实现特色化与协调化发展的教学,让信息管理专业的计算机类课程水平得到显著的提升。希望通过本文的论述能够让有关教育工作者进一步认识到当前计算机类课程中存在的不足之处,从而有针对性的加以解决。 作者:易文奇 单位:宜春学院化学与生物工程学院
在大数据时代,信息资源管理在思维上要关注研究对象的完备性、接受数据信息的混杂、注重相关关系;在流程上则应革新信息采集模式、构建分布式信息存储平台、变革信息分析流程、提高信息提供质量,从而实现信息资源管理的整体优化。 引言 信息资源管理是在上个世纪70年代末80年代初为解决企业和政府信息资源管理和利用问题而兴起的一个新兴领域。它将信息作为一种资源进行管理,并随着社会和技术的发展,形成了一系列理论和方法,成为当今最引人注目的研究领域之一。20世纪90年代后期,为了应对传统计算机技术难以处理的海量数据问题,科学研究领域率先提出了大数据的概念。2008年,Yahoo、Google、阿里巴巴等大型互联网和电子商务公司在运营过程中,出现了很多问题,如处理的数据量大、种类多,数据的流动速度快,而且数据经常是不完备甚至是不可理解的[1]。为了有效地解决这些问题,大数据的理念和技术被应用,且不断更新大数据的技术和架构。除了在科研和经济领域引起热潮,政府也将大数据问题提升到了战略层次。2015年,国务院颁布了《促进大数据发展行动纲要》[2],指出大数据已成为国家基础性战略资源,这也是中国正式启动和实施国家大数据战略的标志。大数据与信息资源管理紧密相关,大数据的思维影响着信息资源管理的思想,指导处理大数据环境下信息资源管理中涌现的问题,并为信息资源管理发展出全新的方法论。就方法论而言,大数据带来的新思维,即整体性、容错性以及相关性思维,给传统的科学方法论带来了巨大冲击。大数据技术则为信息资源管理的发展奠定基础,为其实现指明道路,并提供动力。就非结构化数据处理而言,大数据提出了多源信息融合理论[3],并在技术实现上给予支持,保障信息采集的完备性、信息分析的科学性,以及信息成果或产品的高价值。简而言之,大数据与信息资源管理紧密相关,其思维指导着信息资源管理思想在大数据环境下的变革,其技术在信息资源管理流程方面具有良好的可移植性,促使信息资源管理流程适应大数据时代的发展。 1大数据思维与技术 “大数据”(BigData)是一个较为抽象的概念,现在还没有统一的定义。大数据最早由美国著名未来学家Toffer在《TheThirdWave》一书中提出,其将大数据赞颂为“第三次浪潮的华彩乐章”[4];2000年Diebold[5]所撰写的论文《“BigData”DynamicFactorModelsforMacroeconomicMeasurementandForecasting》是大数据第一次出现在学术期刊中。维基百科将大数据定义为无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合[6]。这并不是个严谨的定义,但却是各种学术和应用领域最广泛引用的一个定义。2012年初,麦肯锡公司用“大数据”来指那些数据量特别巨大,并包含结构性、半结构性和非结构性的数据[7],促进了大数据的广泛传播,并引起了学界对大数据的研究热潮。有研究以大数据的五个特征作为补充,得出一个较为清晰的概念,即大数据是以容量大、存取速度快、类型多、真实性、价值回报高为主要特征的数据集合[1]。虽然关于大数据的研究持续的时间不长,但关于大数据的研究与应用却已深入到社会的方方面面,深刻地影响着人们的生产与生活。 1.1大数据思维 得大数据者得天下,要想充分发挥大数据的价值,首先要建立大数据思维。简单来说,大数据时代,人们必须用数据的眼光重新看待这个世界,将一切数据化,并且依托数据做出更为有效的决策。大数据主要给人们带来了三个全新的思维,即整体性思维、容错性思维以及相关性思维,这三个思维将帮助人们更好地理解大数据。1.1.1整体性思维。大数据思维对整体性的追求,实质上是一种“样本=总体”的思维转变[8],即要分析与某事物相关的尽可能多的数据,甚至所有数据,而不再只依赖通过随机分析法(抽样调查)得到的少量数据样本,通过这种方式可以抓住随机抽样方法中抓不到的细节。这里使用“尽可能多”来阐述大数据,是由于在现实中会受到人体自身与技术发展水平的限制,所能获取和处理的数据终归是有限的。不过随着信息技术的进步,人们可以处理的数据量会不断增加[8]。1.1.2容错性思维。大数据思维的容错性是指其不再追求数据的精确性,即接受数据的混杂性,不同于以往科学研究中对高质量数据收集处理和精确性结果获得的诉求,大数据从大量混杂的数据中挖掘知识和价值,宏观上失去了精确性,但微观上却能获得准确性。大数据的混杂性主要体现在两个方面,一是数据容量巨大,质量参差不齐;二是数据结构多样,结构化、半结构化、准结构化和非结构化数据共存。大数据体现着“样本=总体”的思想追求,由于人体本身与技术发展水平的限制,所能获取与处理的数据是并且永远是有限的,因此无需也无法追求精确度[8]。此外,适用于传统数据库的结构化数据只有5%,只有接受混乱,才能利用剩下的95%的数据资源[9]。1.1.3相关性思维。大数据思维的相关性是指不再探求难以捉摸的因果关系,转而关注事物的相关关系。与因果关系不同,相关关系不需要揭示事物内部的运行机制,类似于将数据封装成一个个的黑箱,用户只需要关注外在的宏观行为,忽略内部的各种复杂关系转化,然后通过比对来找到宏观行为中的数据之间的相关关系。这种对数据之间相关关系的挖掘,在面对非线性关系分析时,显示出了极大的优越性。相关性思维使人们关注“是什么”而不是“为什么”,帮助人们更好地了解这个世界[9]。 1.2大数据技术 根据大数据的应用实践过程,可将大数据技术划分为大数据采集技术、存储与管理技术、分析技术以及安全与隐私保护技术等。1.2.1大数据采集技术。常用的大数据采集技术有射频识别技术(RFID)、形码技术、视频监控技术、网络爬虫采集技术、情感识别技术与智能录播技术、移动APP技术与点阵数码笔技术等[10]。主要集中于云环境下大数据的采集、分布式大数据的采集技术以及各领域大数据采集三个方面。如,方晖[11]研究出了基于相干功率谱密度估计的云信息采集方法。杨懿等[12]研究的用电信息采集系统架构优化主要是利用了大数据的分布式采集技术。赵红艳[13]设计的基于大数据的小微企业信息自动采集系统,实现了网页信息抓取、处理、集成、存储和查询等。1.2.2大数据存储与管理技术。大数据存储与管理技术主要涉及NoSQL存储方案设计、分布式文件系统构建、分布式并行数据集群技术的研究、面向大数据处理的MapReduce模型实现以及基于Hadoop开源体系的系统平台建设等方面[10]。非关系型分布式数据库(NoSQL)是分布式存储的主要技术,具有不需要预定义模式、无共享架构、弹性可扩展、数据分区、异步复制以及追求最终一致性和软事务等特征[1]。如Hadoop分布式文件系统HDFS具有高度容错性,可以应用在那些低配置的硬件上,并保持高吞吐量的数据访问。1.2.3大数据分析技术。目前,大数据分析技术的研究主要涉及云计算、分布式数据库、MapReduce、基于机器学习的大数据分析技术、大数据挖掘技术、大数据分析系统的构建、可视化技术等多个方面[10]。云计算是一种可扩展的基于互联网的资源配置方式,对软件的开发与测试有着深刻的影响[14]。分布式数据库主要是用计算机网络对分散的数据节点建立逻辑上的统一,具有降低数据传送代价、提供系统可靠性以及便于系统扩充等优点[1]。HadoopMapReduce是一种编程模型,适合大数据规模集(大于1TB)的并行运算。1.2.4大数据安全与隐私保护技术目前,大数据安全与隐私保护技术的研究有数据加密算法、位置大数据的隐私保护、隐私保护的技术架构研究以及隐私保护的立法等[10]。Rivest在1991年开发出技术上更为趋近成熟的MD5算法,并在一致性验证、数字签名、安全访问认证等领域有着很好的效果。聂燕敏、陈刚和何志强[15]设计的分布式位置隐私保护模型,实现了精确位置分割和多层次粗糙位置融合的新算法,并采用信息熵的理论进行实证,显示新算法对位置大数据隐私保护效果显著。杨鑫[16]将入侵检测技术、容忍技术以及通用框架模型相结合,在入侵检测框架中添加入侵容忍单元,从而提出了改进入侵容忍系统模型的设计方案。 2大数据对信息资源管理的影响 大数据对信息资源管理的影响主要体现在思想与流程两个方面。信息资源管理思想是动态变化的,在大数据时代,由于数据的5V特征的影响,会表现出关注研究对象的完备性、接受数据信息的混杂和注重相关关系等特性。而在信息资源管理流程方面,由于大数据技术的推进,以及信息资源管理的新思想的作用,信息采集、信息组织、信息分析以及信息提供都会在一定程度上受到影响。 2.1对信息资源管理思想的影响 信息资源管理经历了以图书馆为象征的传统管理阶段、以电子信息系统为标志的自动化技术管理阶段、对信息活动全要素进行管理的信息资源管理阶段以及最新发展形成的知识管理阶段四个发展阶段。在信息资源管理的发展演变过程中,比较主流的信息资源管理思想有信息是一种资源、信息资源管理新模式、以人为中心三种:(1)信息是一种与物质、能源同等甚至更加重要的资源,把信息看成宝贵的资源,认同其作为资源的地位,是面对信息资源所持有的一种科学态度[17];(2)信息资源管理新模式是指从技术、经济、人文三个维度对信息资源进行管理,从而保证信息资源开发与利用的科学性,保持管理模式的先进性;(3)以人为中心是指将关注的重心从技术转移到人本身,如人对技术的态度、人与技术的关系、人的信息使用行为、人的信息心理等[18]。信息资源管理思想在不同的阶段有着不同的内容,即信息资源管理思想是动态变化的,随着时代的发展而不断替换与更新。大数据思维是数据规模与复杂度发展到一定阶段的产物,符合当前发展趋势,对信息资源管理思想的发展与变革具有指导作用。2.1.1关注研究对象的完备性。在传统管理阶段,由于资金、技术等各种资源的短缺,人们对研究对象(狭义的信息资源)的整体性要求不高,在进行信息采集时,抽样是比较常用的方式。而随着经济的发展,信息技术的提高,尤其是现在大数据思想与技术的冲击,关注研究对象的完备性是保证组织先进性的根本要求。即只有收集与研究对象有关的全部信息,才能充分挖掘信息的价值,在保证真实的基础上,充分发挥信息资源的价值。2.1.2接受数据信息的混杂。随着社交网络的发展,网络用户的角色从数据的使用者,变成了数据的生产者,数据规模迅速扩展。就移动互联网而言,据统计全球每个月移动互联网使用者发送和接收的数据高达1.3EB[1]。同时,不是结构化的数据与结构化数据的占比迅速扩大,且未来不是结构化的数据将占到数据总量的80%~90%[9]。大数据环境下,数据信息是信息资源的重要组成部分,且随着时代的发展,其在信息资源中所占的比例将越来越大,数据信息的混杂促使信息资源管理的难度升级。因此,要优化信息资源管理,接受数据信息的混杂势在必行。2.1.3注重相关关系。因果关系是指对已经发生的事件,根据其原因来判断其结果。与因果关系不同,相关关系是指针对几个相互联系的变量,一个或几个变量的变动会引起与之相对应的另一变量的规律性变动,即正相关或负相关[19]。随着信息技术的发展,信息资源管理的对象更为混杂,很难真正地、容易地找到因果关系,相关关系在这时凸显出来,且在信息资源管理活动中显示出极大的优越性。 2.2对信息资源管理流程的影响 按业务流程进行划分,信息资源管理包括信息采集、信息组织、信息分析和信息提供等活动。信息采集是指采集人员出于自身从事科学研究的需要,或供他人或企业作为决策、研究的参考,从而进行的利用社会调查、网络工具、图书和报刊资料等工具进行的专门性的信息采集工作[20],其实质是将信息资源从纷繁复杂的信息中提炼出来的过程。信息组织是指对采集到的信息按其形式特征和内容特征有序化,然后进行重新组织与控制的活动,包括信息筛选、信息分析、信息描述与揭示、信息整序与存储四方面内容[21]。信息分析是指信息分析人员以用户的信息需求为依据,利用各种分析工具和分析技术,运用不同的分析方法,对已有信息进行分析、对比、提炼、浓缩和综合,从而得到分析研究结果的过程[22]。信息提供是指针对用户的特定需求,将信息机构收藏的信息或信息获取与查询工具提供给用户利用的活动[22]。信息资源管理活动的实质,就是为了将信息机构所存储的信息能够为企业或组织的管理工作服务,为个人的学习、科学研究及日常生活服务。大数据作为信息资源管理的技术手段,其发展对信息资源管理理论、技术方法以及应用都有着极大的影响,且大数据对信息资源管理的影响会贯穿信息资源管理流程的每一个环节。2.2.1对信息采集的影响。从信息采集的角度看,大数据环境下数字信息资源的空间结构发生了大的变化。2005年以前,政府约占有全部信息资源的80%。而2011年,麦肯锡公司的报告显示,政府对数字信息资源的占有率下降到了12%左右,更多的信息资源分散在信息服务商的手中。由此可见,大数据环境下数字信息资源的空间结构分布呈现出扁平化和多样化的特点,因此,寻求信息采集的创新和突破迫在眉睫[23]。2.2.2对信息组织的影响。大数据对信息组织的影响主要体现在信息存储与处理两个方面。大数据的“大”不仅指数据容量巨大,还体现在数据结构的多样性、处理速度快的时效性等多方面要求。而数据作为信息存储和处理的最小单元,其复杂性直接导致数据组织的难度直线升级。传统的信息组织方式只适应于适合关系型数据库处理的结构化数据,而对于未来占数据总量80%~90%的不是结构化的数据的处理与存储则需要借助于大数据技术。此外,在分析处理海量数据时,关系型数据库存在不支持横向扩充、处理时间过长等缺陷。2.2.3对信息分析的影响。大数据对信息分析的影响主要体现在研究范式的演进和研究质量的提高两个方面。就研究范式的演进而言,科学研究的范式可划分为科学实验、模型归纳和模拟仿真三个阶段。现今伴随着大数据技术的发展,以及科学研究进程与科学数据管理遇到的挑战,进入了第四范式,即数据密集型科学范式[24]。从研究质量的提升来看,能否通过信息分析把握事物的状态、性能和效果,准确萃取有用信息支持决策,挖掘隐藏信息做出预测,集成相关信息进行评估,这些信息分析重要目标的实现在很大程度取决于信息分析的质量。大数据能进行前瞻性预测和实施实时精准的管理的特征为提高信息分析的质量提供了巨大动力。2.2.4对信息提供的影响。信息提供的范围比较广,目前,主流的研究领域有信息行为研究、个性化推荐研究、可视化研究以及信息安全与隐私保护研究等。就信息行为与个性化推荐而言,大数据的相关性思维具有明显的优越性,如亚马逊个性化推荐系统[9],就是通过分析发现书籍之间相关关系取代传统的对用户样本数据的研究,从而更加贴近用户的信息需求,赚取更多的利益。从可视化来看,大数据可视化在工具及理论方面相对较成熟,对信息资源管理过程中的可视化问题具有指导意义。在信息安全与隐私保护方面,大数据技术的研究方向很多,除了传统的加密算法、立法保护等方面的研究外,还对非结构化数据的保护问题以及技术架构等方面进行了较为深入的研究,对信息提供的安全保护问题提供新的思路。 3基于大数据的信息资源管理创新 利用大数据的思维与技术对信息资源管理的思想和流程进行创新,是一个循序渐进的过程。就思想创新而言,每一个思想都会对信息资源管理的所有环节产生影响,即在信息资源管理的每个活动中都会有所体现。就流程创新而言,是思想与技术的共同体现,思想为其创新指明方向,而技术则为其实现提供支撑。同时,流程的创新,不只是单个环节的创新,更是整个信息资源管理效果最优化的真实体现。 3.1信息资源管理思想创新 数据信息是信息资源管理研究对象的重要组成部分,因此,将大数据思维延伸至信息资源管理方面很有必要。同时,大数据思维对信息资源管理的影响涉及信息资源管理流程的每一个环节,即在信息资源管理流程的每一个环节都应该注重大数据思维的应用,从而达到信息资源管理的整体优化。3.1.1信息资源管理的整体性。信息资源管理的整体性是指要关注研究对象的完备性,是对传统抽样调查的补充。信息资源管理的整体性主要体现在信息采集与信息组织两个阶段。在信息采集阶段,整体性要求注重采集的全面性,即要穷尽与信息需求相关的所有信息。在信息组织阶段,整体性要求尽可能穷尽研究对象的所有具有代表性的特征,尤其是对内容特征的提取,会直接影响后面信息检索的效率。3.1.2信息资源管理的容错性。信息资源管理的容错性是指要接受信息内容资源的混杂性,是在关注信息内容资源全集的基础上,由规模化效应抵消由信息内容资源的混杂性带来的误差。大数据的混杂是由数据的复杂性造成的,信息内容资源的混杂则更为复杂,这是由于信息内容资源不只是数据,还包括句子、文章、书籍等,会涉及句子的切分、自然语言的处理等复杂问题。信息资源管理的容错性思想主要体现在信息组织和信息分析阶段。在信息组织阶段,容错性能够保障数据处理的顺利进行。而在信息分析阶段,容错性则保证分析结果的科学性与可行性。3.1.3信息资源管理的相关性。信息资源管理的相关性,不是对因果关系的全盘否定,而是在对相关关系给予肯定的同时,注重因果关系、相关关系以及相关关系与因果关系的结合使用。现在,相关关系在信息资源管理的每一个环节都有应用。在信息采集阶段,通过采集数据间的相关关系,可以实现预测功能。如:谷歌公司通过采集人们在网上的搜索关于流感的相关关系记录来完成冬季流感在美国如何传播的预测[25]。在信息组织阶段,关注相关关系是为了更好地存储,在节省存储空间的同时,加快信息资源应用时的响应速度。在信息分析阶段,关注用户之间的相关关系、产品之间的相关关系、用户与产品之间的相关关系以及它们之间的替换或结合使用等,提高系统的效率与效益,如亚马逊的个性化推荐服务。在信息提供阶段,相关关系的应用则是为了更“懂”用户,更加贴近用户的需求。就亚马逊推荐系统而言,理想的情况应是只为用户推荐一个结果,而这个结果正是用户所需要的。 3.2信息资源管理流程创新 基于大数据的思维与技术,对信息资源管理流程进行创新具有极大的可行性,而且目前在信息资源管理方面,已经有了将大数据与其某些环节融合起来研究或应用的案例,并取得了不小的成果。大数据对信息资源管理的影响为其创新提供了极大的可能性。在具体创新中,大数据思维为信息资源管理的发展指明方向,而大数据技术则为其成为现实奠定基础。3.2.1革新信息采集模式。在信息技术与大数据技术的共同作用下,信息采集的理念与技术实现有了很大的提升,这为信息采集模式的转变奠定了基础。大数据环境下,信息采集的模式更加细化、科学、可靠。就以纸质文本信息的采集为例,为了弥补全文检索命中率低、耗时长的缺陷,提出了内容信息的采集问题,具体的操作步骤为[26]:(1)关键词化数据,即对文本进行基于关键词的自动聚类分析;(2)结构化数据,即建立数据库,分门别类地存储采集到的文本基础信息;(3)知识化数据,即采用知识管理的概念对信息进行深加工,建立知识数据库,采集文本知识信息。只有实现文本信息的内容采集,才能对其进行智慧高效应用。3.2.2构建分布式信息存储平台。数据复杂度的提升,对信息存储提出了全新的要求与挑战。针对关系型数据库在架构及处理速度等方面存在的问题,提出了将大数据分布式处理的理念融入信息存储的新模式,构建分布式信息存储平台。如:数据仓库中的大规模并行处理系统(MassivelyParallelProcessing,MPP),其实现机理是先将任务同时到多个服务器节点上,分别进行处理,然后对其进行汇总,从而产生最后的结果[1]。3.2.3变革信息分析流程。大数据环境下,信息分析的流程为:信息需求定义与计划→信息检索与数据采集→多源信息融合与清洗→信息分析与挖掘→结果解读与信息提炼→报告撰写与传递[27]。在信息分析方法的选择与使用方面,更加注重定性分析与定量分析的结合,从而使分析结果真实可靠,提升产品价值。同时,多源信息融合与清洗是大数据时代信息多样化发展的必然要求。与传统的信息分析流程相比,大数据环境下的信息分析有着独特的优越性,如:更加注重与用户之间的关联,注重信息资源的完备性,关注各个环节之间的连接等。3.2.4提升信息提供质量。大数据环境下,对信息提供进行创新主要体现在个性化信息服务、信息安全与隐私保护两个方面。就个性化信息服务而言,通过对全体数据的分析、对相关关系的挖掘,更容易真正地发现用户的信息需求,做出针对性较强的推荐。如林登所言“如果系统运作良好,亚马逊应该只推荐你一本书,而这本书就是你将要买的下一本书”[9]。就信息安全与隐私保护而言,在加强法律法规建设、提高人们的隐私意识与自我保护意识的基础上,还应关注技术的发展,根据数据的生命周期,从物理安全、系统安全、网络安全、存储安全、审计安全、访问安全等角度建立完善的隐私安全技术体系[28]。此外,大数据拓宽了信息提供的渠道,改善了信息提供的方式,加强了提供者与接收者之间的联系,并形成新的信息提供模式。 4结语 大数据与信息资源管理紧密相关,通过对大数据思维与技术的解读,为信息资源管理的思想以及流程的创新指明了方向。就思想而言,信息资源管理思想是动态变化的,即随着时代的进步、信息技术的发展,信息资源管理思想会产生新的内涵。本文主要是将大数据思维融入信息资源管理,从而产生独具信息资源管理特色的整体性、容错性以及相关性思想。就技术而言,大数据技术与信息技术息息相关,其基础都是计算机技术、通信技术与网络技术等,具有很好的可移植性,不过由于侧重环节的不同,技术的重点研究方向略有差异,双方可互相借鉴,从而完善自己的不足,提高系统效率。应将大数据的思维与技术作用于信息资源管理,从而革新信息采集模式、构建分布式信息存储平台、优化信息分析流程以及提升信息提供质量,以达到信息资源管理的整体优化。 参考文献: [1]赵刚.大数据技术与应用实践指南(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2016:1. 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数字媒体技术论文:浅析数字媒体技术学生音乐素质的培养 音乐元素在数字媒体艺术中起着极其重要的作用。一部优秀的作品能够将声音、音乐和画面有机地结合起来,用完美的视听方案来全方位地打动观众,这就意味着音乐节奏必须与画面动作正好合拍,音乐风格也必须与画面风格完美匹配。音乐还能够决定媒体作品的艺术表现力,揭示主题和背景,参与叙事,刻画人物形象,渲染情绪与烘托气氛等,以其自身的魅力增强大众传媒的可看性和感染力,起到画龙点睛的作用。因此,音乐和音效的设计与创作必须遵循一定的规律,并且符合数字媒体作品的特点和要求,这就使得音乐成为该专业的一种专门的、独立的艺术类型。学生在专业中会涉及到背景音乐和游戏音乐的制作、音效设计、多媒体作品的配音、数字音频的编辑、人声润色和修复等方面的工作,做好这些除了要学习数字音频专业技能外,还需要掌握一定的音乐基础理论,具备较强的音乐素质。 学生音乐素质的现状 在教学中发现,该专业的学生多数具有美术及绘画能力或其他艺术类特长,因此他们对于专业学习中的图像、视频的设计往往都比较重视,一般能够制作出较理想的数字图像或画面。但对他们来说,进行声音方面的设计与制作就没那么容易了。虽然大多数学生都认为声音是数字媒体作品中重要组成部分,然而他们对影视作品中声音的了解却只局限于一些歌曲本身,对作品中其他音乐元素、音响效果及声音类型特点等更深层次的东西不甚了解,针对不同类型的声音效果应配合何种风格的多媒体作品也知之甚少,这就造成了他们并不能根据作品的内容、风格、时代、地域等因素来考虑声音效果在媒体中的表现特点。可见,学生的音乐素质的确不容乐观。 同时注意到,一部分学生也具有音乐特长(如唱歌、器乐等),他们能够流畅地演奏某种乐器或者完整地演唱歌曲,却依然不能正确地处理好音画关系,将主题音乐、配乐、插曲等音乐形象同画面完美结合到一起。究其原因在于,这些学生大多是学习了器乐的一些演奏方法,而对于音乐的内涵、旋律的创作、和声的构成、音响的特点、配器的风格等方面知识还是了解较少,因此他们进行声音设计与制作的最大困难是缺乏音乐基础理论知识和技术实践基础。目前高校的数字媒体技术专业在对学生的艺术素质培养方面,所开设的课程一般有美术基础、色彩基础、动画基础、图形图像处理、三维艺术、摄影及影像技术、界面设计等,这些课程确实能够增强学生的画面美学素养,但在培养学生音乐素养方面几乎没有开设任何课程。因此,有必要加强专业教育中对学生音乐素质的培养。 音乐素质的培养方法 根据以上分析,为了能够有效地利用高校资源培养和提高数字媒体技术专业学生的音乐素质,可以采取以下一些方法。 1开设音乐类素质课程 加强学生音乐素质的培养可以通过开设必修和选修课的途径。例如对新生开设综合性艺术知识和修养的必修课,其中当然也包括音乐修养课,我院就开设了“数字媒体艺术概论”课程,使学生对音乐及艺术能够有概括性的了解。另外,在大一和大二期间,开设形式多样的音乐类素质选修课,如计算机音效设计、音乐配器基础、经典音乐赏析、动画和游戏音乐赏析、中外器乐等,学生可以根据自己进入专业前的实际情况结合兴趣方向进行相关的选修,规定每个学生必须修满一定的选修学分。 2加强音乐基础知识的教学 扎实的音乐理论知识是学好专业的重要因素。首先应了解最基本的乐理知识,能看懂简单的五线谱和简谱,乐谱是音乐的语言,通过这门语言才能进行音乐上的交流,其次还要掌握音色、节奏、旋律等基本的音乐要素。如果要能够熟练制作背景音乐和游戏音乐、进行音效设计,还需具体学习一些和声、曲式、调式、配器等相关知识,这些知识虽然不可能像音乐学专业的教学那样系统化学习,但应该重点了解和掌握其基础部分。如果要达到媒体音乐创作的水平,则还需要学习器乐知识,同时良好的音乐感觉、丰富的创造力也是必不可少的,当然这个层次所要求的音乐素养就更高了。 3发挥专业特色,成立音乐工作室 理论学习之余,可以利用课余时间通过各种形式的活动培养学生的音乐素养。建立计算机音乐工作室、数字录音室或相关兴趣小组是提高学生动手能力的有效途径,利用工作室内强大的多媒体处理平台,学生可以进行动画的配音、录音、音频编辑、音效制作、声音合成等工作,学生在实践中进行自由创造,将自己的想法、创意有机地融入到作品中去,这样能激发更多的学习兴趣与思维,真正将专业知识应用到实践当中。 结语 根据我院的实际教学经验,本文所探讨的方法,有助于调动学生的学习积极性,确实能够在一定程度上提高学生的音乐素质。然而,数字媒体技术专业人才的艺术素质的培养是一项长期的任务,只有在实践中不断探索和改进方案,才能培养出兼具软件技术和艺术素质的现代专业人才。(本文作者:金鑫、张艳、刘宇、刘春花 单位:云南大学软件学院) 数字媒体技术论文:数字媒体技术在新闻传播的影响 摘要:随着社会经济、文化、科技的不断发展,新闻传播也发生了技术性的变革。现今,基于数字技术发展中数字媒体的广泛应用,使新闻传播进入了全新的数字信息化时代,也为新闻传播带来了巨大的影响。本文通过数字媒体技术在新闻传播中的应用分析,重点研究了数字媒体技术对新闻传播的影响。 关键词:数字媒体技术;新闻传播;影响 一、引言 新闻传播随着时代的发展变化而变化,在经历了纸质、广播、电视媒体后,近年来,在数字媒体不断发展的环境下,新闻的传播方式逐渐趋向数字化发展。与此同时,数字媒体以其独有的性质为新闻传播提供便利的同时,也面临着巨大的挑战,对新闻传播具有重大的影响。基于此,本文就数字媒体技术对新闻传播的影响进行了研究,以期为新闻传播现代化发展提供一定的参考。 二、数字媒体技术在新闻传播中的应用 基于数字技术的快速发展,数字媒体技术形成了集文字、图形、视频、音频等于一体的传播媒介。其中最为人们所熟知的如微博、微信、移动客户端等,实现了信息传播的快速性、广泛性、普遍性、互动性等信息化发展特征,这在一定程度上为当代新闻传播带来了变革。据《2015微信用户数据报告》指出:“认证媒体和自媒体分别占微信公众号类型的25.4%和29.1%。”由此可见,数字媒体在新闻传播中的应用已占有重要的地位。新闻机构通过开设专属的微博、微信平台,以及互联网、移动客户端,实现了信息资源的收集、反馈和传播,许多媒体机构通过对数字技术的革新应用,进一步实现了新闻传播的跨越性发展,提升了传播的效果。通过分析与研究数字媒体技术在新闻传播中的应用,发现有以下几种:第一,微信公众号的推广应用。据调查显示,微信公众号推出的新闻在短时间内实现了快速传播与浏览,如“人大新闻群,傅莹邀请你加入群聊”,这条微信新闻在推出之期,其浏览量达到500万之多。第二,微博、微信和客户端中可视化新闻的应用。“两微一端”利用数字技术将文本可视化,实现了新闻内容可视化的应用,从而带动了新闻的传播与发展。第三,数字媒体技术的直播应用。数字媒体技术直播技术是《人民日报》中“中央厨房”最先推出的新闻传播形式,它将新闻内容与多种媒介综合后在微信上进行传播。据调查显示,这种新闻传播形式有效地提高了新闻的浏览量和阅读量,实现了新闻内容的有效传播。第四,VR数字媒体技术的应用。随着科技的快速发展,数字技术在众多领域的广泛应用,实现了摄影设备科技化的发展,全景摄像机已应用到新闻采集与传播中,实现了新闻信息可观化与清晰化。与此同时,VR数字媒体通过手机VR专题应用,使受众观看到全景式的新闻报道,实现了新闻的“再现”。 三、数字媒体技术对新闻传播的影响 数字媒体技术的广泛应用,不仅加快了新闻传播的速度、丰富了传播内容,也优化了新闻的传播媒介和传播模式等,同时也加剧了新闻传播的舆论监督的透明性和自媒体的考验。(一)使传播效率更高数字媒体中的微信、微博本身所具有的互动性、广泛性、更新快速性,实现了新闻的快速传播。微博、微信简化了新闻工作者在纸质新闻、广播新闻中撰写、修改、报道的过程和内容,新闻工作者用精简的话语将新闻内涵表现出来,尤其是面对突发性新闻时,有利于其实效性、及时性的传播,也有利于新闻工作者的跟踪报道,从而提高了新闻传播的时效性。(二)使传播内容更广泛数字媒体技术的应用,实现了同类新闻或是同一条报道的不同报道内容和报道方向。随着数字技术的应用和普及,以及新闻机构数字媒体的广泛应用,在大数据背景下,实现了同一条新闻的多样性报道。与此同时,由于不同新闻机构对新闻主体报道的侧重点不同,进而使新闻传播具有了个性化的特征。例如,在大数据背景下,一些新闻客户端通过新闻资源的整合报道,使受众在浏览新闻时(如新浪新闻客户端的浏览),当输入关键词或是某一主题时,会出现不同的新闻报道,可以使受众更全面地了解新闻,同时也给予了受众更多的选择。(三)优化了传播媒介数字技术的应用在一定程度上优化了新闻传播媒介。针对传统的纸质媒介,数字化技术改变了传统的印刷技术,并建立了数字媒体采编业务网,从而提高了新闻采编的速度,缩短了纸质新闻报道的周期,提高了新闻报道的实效性。另一方面,对广播、电视台、网络媒介而言,数字媒体技术在新闻传播中的应用,实现了新闻传播全球化的发展趋势,提高了人们的视听率。(四)舆论监督透明化在现今互联网高速发展及其普遍应用的环境下,运用数字媒体技术的新闻传播,在一定程度上打破了新闻与娱乐、广告、言论之间的“阻隔”,从而使新闻报道日渐趋向娱乐化和趣味性,进而改变了新闻报道的评判原则。与此同时,由于受众的话语权不断得到满足,人们通过数字媒体在微信、微博上针对所传播的新闻给予了有效的回馈,从而对新闻报道作出了规划与调整。此外,媒体机构通过数字媒体技术开展专题评选活动,在活动过程中受众可以利用自身的数字工具,有效地对新闻进行评选与监督,从而实现新闻舆论监督透明化,这在一定程度上提升了新闻的真实性。(五)来自自媒体的考验数字媒体技术虽然为新闻传播与发展带来了诸多的便利和革新,但也面临着一定的危险,其中最大的威胁就是来自自媒体。所谓的自媒体,就是指受众通过自身所拥有的数字媒体对新闻或信息资源进行传播,受众成了“媒体工作者”,受众的微信、微博成了“传播媒介”。这就在一定程度上降低了专业媒体的新闻传播作用和以往掌握独家新闻资源的优势。目前,“自媒体”已成为媒体行业关注的重点。 四、结语 数字媒体是依附于数字技术而产生与发展的,数字媒体技术以其强烈的互动性、广泛性、传播性等特点,在社会发展中具有重要的影响力,尤其是对现今的新闻传播而言,数字媒体技术为新闻传播带来了全新的发展阶段,形成了新闻传播全球化的发展趋势。目前,如何有效利用数字媒体技术发展新闻传播已成为相关人员需要重点思考的问题。 作者:董艳 单位:沈阳师范大学教育技术学院 数字媒体技术论文:数字媒体技术对展示设计的运用 摘要:计算机网络技术快速发展,我们逐步步入了非物质文明时代,人们的审美要求越来越高。展示活动日益丰富且与人类生活有着密切的联系。数字媒体作为一种新颖的展示方式跳出传统展示的固定展板展台模式,拓宽了媒介载体,丰富了展示形式,使得展示的效果得以加强。数字化展示将会更加生活化,方便人们参与。 关键词:数字媒体;展示设计;交互技术 现代的展示活动是指在特定的空间和时间内,以艺术设计的手段对展品进行展示介绍,使参观者容易接受设计者要表达出的展品信息,充分了解展品内容。展示活动是特殊的广告形式,也是最常见,规模最大的宣传手段。它是信息交流的窗口,我们可以在观赏中思考,接受教育,获得知识。如今,展示活动受到信息时代大环境的影响,向数字化媒体展示趋势发展。它是将展示设计与数字媒体技术相结合,运用数字化技术来将展品展现给观赏者,更加增强视觉效果,给观赏者带来不一样的观感体验。交互性是数字化展示的突出特点与优势。研究数字媒体技术的交互性,用技术高度模拟人类的沟通方式,可以实现展品与观众的良好互动。在整个过程中,观众在信息传播中占有主导性,选择自己感兴趣的部分,主动去获取信息,而不是被动接受所有繁杂的信息,提高了观众主观能动性的同时缩短了观展时间,有利于有用信息地高效获取。学习研究交互性数字媒体展示也是环境保护、构建绿色生态的需要。数字化展示平台拓宽到网络,观众可以通过电脑、电视、手机接收展示信息,与传统的展柜展示相比,节省了贵重物品和大型物件的运输成本,减小了历史文物的破损风险,展示形式轻松便捷,节约资源,符合我国提倡的环境可持续发展战略。“交互”一词语出《京氏易传•震》:“震分阴阳,交互用事。”词典中解释为互相、彼此。 本文研究的数字化展示设计中的“交互”即观赏者通过展示空间的交流平台,与计算机产生的交流互动,双方共同参与其中,平等自由。观众从展示的信息中获得灵感或想法,再通过交流系统反馈给电脑,商家可以通过这些信息了解商品市场,进行再生产的导向,使商品更加符合消费者需求和期望。人与机器交互的纽带是人机界面,即用户界面。人们是通过这个窗口来与计算机进行对话的。计算机语言转换成人类语言被识别,界面在将观众的反馈翻译成计算机语言传入系统。观众既可以获取相应的信息,也可以控制机器来把握信息的种类,读取的速度等,人机界面的功能直接影响了观众接受信息的效果。数字媒体展示中的人机界面不仅仅局限于一个显示窗口,已经随着新技术的革新拓宽了显示方式。日本早在六年前bother公司就研发了“视网膜成像显示技术”,不用任何的幕布,直接在人类的视网膜上投影,这一发明大大超出了人们的想象,很有可能会改变我们感知信息的方式。由于技术的安全性遭到观众质疑,这项技术并未得到普及。2012年全世界出现了最薄屏幕,是在肥皂泡上进行放映,称之为“泡沫幕布”。可以展现二维,甚至三维的效果,泡沫在空中飘浮时,图案的纹理还会改变。创意十足。不仅显示方式变得多样,显示的领域也不只是视觉,多感官感受开始成为展示的内容。因为人机交互不只是用眼睛看,还有多重的五官感受及行为互动等。5D电影院就可以跟随电影中的情节来刺激观众的听觉,视觉,触觉等感官,使他们产生身临其境的感觉,更好的与电影中的角色产生互动。计算机的显示输出是人的输入,而人的输出则是计算机的输入。 计算机显示的内容及方式发展的同时,我们与电脑的互动也早已不止是控制人机界面的按钮。如今,电脑可以识别我们的语音,表情,手势。2009年美国麻省理工学院研发了可穿戴式手势界面控制系统,我们可以将硬件穿在身上,投影仪和摄像头随身携带,可以投射到任何物体的表面作为界面,用自己的手指就可以实现缩放地图,拍照,打电话等功能。上海世博会中各国展厅也大量运用了手势识别,声音交互,灯光脚步交互等。不同的交互形式带给我们的心理感受不同,交互形式的多样化,可以多角度地刺激观赏者的感官,使观众更好地接受信息。近年来,我国大型展会层出不穷,尤其是在博物馆科技馆领域。数字媒体交互展示成为展示形式的主流,与观众形成良好的互动关系。2010年中国测绘科技馆中数字地球厅向我们展示了一个巨大的三维沙盘,准确地展现出我国最新的地貌景观,观众可以从二楼向下俯瞰,目光所及我国的每一寸土地,效果极具震慑力。数字地球厅内观众可以通过使用触摸球选择荧幕上所播放的天文资料的范围。2011数字美术馆“三媒合一“是一项对当代媒介变革有巨大影响的伟大发明,三媒合一是指把平面媒体、移动媒体、网络媒体三种不同媒介相结合,观众可以同时阅读阅读、欣赏视频和浏览网页,开创了一种新的传递信息的方式。利用VR技术的360度环幕立体投影,使现场观众有一种强烈的临场感。2015年武汉园博园长江文明馆中“梦幻长江”是数字媒体展示的典范,采用了无轨三自由度骑乘车技术,是全世界第一次运用此技术的展项。让游客以第一视角,切身感受长江干流最经典优美的自然风光与人文景观。但是我国数字化展示仍处在一个发展时期,由于计算机技术与欧美日韩等发达国家有明显的差距,数字化展示在我国的发展和应用也受到限制。 我国很多公司缺乏创新人才,展示项目没有新意,大多雷同。然而我国展示行业市场需求大,数字化互动展示设计前景光明。人在交互过程中占主导作用,也是交互活动的主要服务对象。展示设计应该最大化的吸引人的注意力,把数字化展品的设计参数调到人体接受的最佳值。比如人的视网膜中央视野比外围视野清晰,所以展示设计时要把主要交互信息放到屏幕中央。再如,视觉听觉触觉多感官刺激可以提高人的信息接收效果,展品可以把声光色多种媒介结合多感官展示。以人为中心是展示设计的前提,在此基础上我们还要重视数字技术的革新。如今,人机交互技术向智能化交互迈进。展示中心的发展对一个企业来说也至关重要。它可以展示公司的历史文化,服务品质,工程业绩等,优化企业形象来获得消费者的信赖,同时也提供了一个交流,反馈客户信息的平台。企业要不断对展示中心进行技术升级改造。增强现实技术(即AR系统)就是在真实的物体上投影,叠加一个投影来加强现实物体的效果,是现实和虚拟的融合。要想把增强现实技术合理地运用到公共空间展示中去,就要相应的升级输出显示设备,比如微型投影镜头,可穿戴显示器等。注册技术是AR系统的核心技术,使虚拟影像找到对应的真实物品。注册分为动态注册和静态注册,而动态展示是未来发展趋势,更可以提高观众的观赏欲,展示设计不断更新技术去适应时代的步伐。 作者:张艳 付绪捷 单位:武汉理工大学 数字媒体技术论文:数字媒体技术对工业产品设计的应用 数字媒体技术是科技信息技术与艺术高度结合的综合交叉学科,它在工业产品设计中的应用显现出得天独厚的技术优势。目前,数字媒体技术已全面渗透到工业产品设计的整个制作过程,它使工业产品设计具有更强的生命力和更广阔的创作空间。 1数字媒体技术与工业产品设计的关系 随着人们生活水平的提高,消费逐年增加,消费者对工业产品的设计有了更高的要求,正是因为数字媒体技术的发展,设计师才能根据消费者的需求设计出更加符合消费者满意的产品。现阶段产品设计在渐已成熟的软件技术帮助下,产品的表现力、造型的真实度、视觉效果等方面,与传统工业设计相比,都呈现出无可比拟的优势。由此我们可以看出,数字媒体技术的发展为现工业产品设计的发展提供了技术支持,然而工业产品设计需要,也促使数字媒体技术不断满足产品设计的需要[2]。 2现阶段数字媒体技术在工业产品设计中的具体应用 2.1在工业产品设计前期阶段的应用 工业产品设计前期,必要的准备工作,将为工业产品设计打下坚实的基础,而数字媒体技术介入使工业设计师节约了前期准备时间,提高了准备效率。与以往早期的传统动画电影不同的是,在进行动画创作的过程中,我们除了进行必要的策划、纸上绘图创作之外,我们可以采用一些数字媒体技术作为支撑,可以通过Ps、Sai等二维图形绘画软件进行绘制,便于进行二次调整和修改,避免了纸质手稿的局限性,提高工作效率。 2.2在工业产品设计中期制作阶段的具体应用 工业产品中期制作阶段是整个产品制作的中心环节。数字媒体技术中三维制作软件具有真实性、精确性和无限可操作性的特点。在工业产品设计中期,我们可以将之前的创意图利用数字媒体三维软件对图像进行处理,制作出立体效果,使产品设计更加直观、更加生动逼真。由此可见,数字媒体技术的发展丰富了工业产品设计的表现形式,更适合工业设计产品的定型和后续改进。 2.3在工业产品设计后期制作阶段的具体应用 在工业设计后期的处理阶段,数字媒体技术的应用显现出得天独厚的技术优势。数字媒体技术通过三维建模、贴膜、灯光及渲染,使产品效果更具有生动的表现力,避免了单纯手绘中难以实现的真实效果;设计师还可以利用数字媒体技术给产品附加动画效果,使产品更具有表现力,真正使得数字媒体技术服务于工业产品设计[3]。 3数字媒体技术在未来工业产品设计中的发展趋势 3.1工业产品设计更加体现以人为本 未来的工业设计中,数字媒体技术的应用更加广泛和全面。它将深刻地影响着工业设计的创作观念和表现形式,同时也为工业产品设计的情感的表达、感情的抒发及影片的思考,提供了新的发展空间。设计者可以利用虚拟现实技术,让消费者体验设计产品,做到身临其境,与产品的内容进行情感互动,实现“所及即所得”。我们可以利用数字媒体技术大大加强了电影的创作空间,使工业产品设计不再受限于技术的制约,工业产品将会产生新的变革。 3.2制作平台更加便捷 以犀牛、3D等为代表的三维产品制作软件将会推动工业产品设计不断前进;大量的跨平台交互设计软件的推出和更新,从虚拟现实、增强现实到全方位,全时段的沉浸式设备的应用,都将促使工业产品更具交互性、开放性、共享性[5];设计师和工程师之间将不断加强交流与沟通,简化操作程序,设计出更加便捷、迅速、人性化的数字软件,简洁的操作及制作将在大众面前得以推广,甚至能满足消费者个性化定制的需要。 4结束语 以数字媒体技术特别是三维技术为代表的科技应用,已经使工业产品设计的创作发生了质的飞跃。数字媒体技术赋予了工业产品设计越来越多的表现形式和传播媒介,从而触发了工业产品创作更加广阔的思考空间、创作空间及其表现空间。 作者:张慧 秦志远 魏莉 单位:贵州大学 现代制造教育部重点实验室 数字媒体技术论文:数字媒体技术动画设计 1动画的起源与发展 动画是动画和漫画的总称,是中国大陆地区创建特有的名词.该词最早出现在1993年创立的动漫出版同业协进会和1998年开始发现的动漫讯息刊物《动漫时代(AnimeComicTime)》,因其特有的概括性被大陆地区开始被广泛使用开来.有些人把动画认为动漫,这其实是不正确的,动画包括了动画和漫画.近年来随着社会的发展与科学的进步,动画已经从简单的漫画(cartoon)、动画(comic)发展到了动画电影、动画广告、游戏制作、影视视觉效果以及多媒体技术的创新和动漫教学等各方面,渐渐被人们所熟知[1].我国最早的手工动画片是于1926年由上海的万氏兄弟制作的《大闹画室》,随后我国又发行了多部长片动画,如《黑猫警长》、《葫芦娃》、《魔方大厦》等,在国际上收到了认可和欣赏,其中多位代表的人物形象也在2015年的上北京举办的“致青春———中国经典动漫90周年纪念展”上被重现.手工动画虽然将画面绘画的栩栩如生或者精巧美观,但是制作过程过于耗费大量的时间且在制作过程中会出现许多繁琐的任务.计算机动画技术的产生将动漫的制作变得更为简单与科技化,其工作原理来源与手工动画,只是运用了一种叫做关键帧的技巧[1].这样只要在制作的过程中对关键帧进行操作就能把后续工作交付给计算机制作,这样将大大减短制作动画的时间,计算机制作动画的技术就很快的被使用在各个领域中. 2动画设计相关理论与技术 通过上段的阐述,我们发觉动画与日常生活中所看见的Flash等软件创造的动漫不是同一种类型的动画.下面我们将进行探讨.在我们日常生活中常见的动画,尤其是在电影和电脑上出现的动画,是将许多静止的图案制成的.这些图案会按照制作人安排好的顺序,以不同的速度呈现,让观众看见运动发生的轨迹变化的情景.这些情景只受时间的先后顺序控制,所以大众将这种类型的动画称之为“时序动画”.在现有的几何算数教学中,大部分几何教学动画都是时序性的[2].时序动画在实际运用的过程中,在对于数学问题的解答上出现了新要求,因为数学问题在运算中的过程往往是不能预知的,在面对这个问题的情况下,提出了动画设计.动画设计诞生于动态几何图形,它是将几个点的位置变化来改变画面的变化的动画,为了强调在同一个画面中不同目标所有的关联.点的位置能决定坐标的参数,也可以说动画设计的画面是由参数进行决定的.时序动画的创造中,最基本的工作就是绘制,过渡和衔接,主要是将画面的转动变得更为流畅自然,这种工作能够运用计算机技术自动生成[3].而动画设计的创造的问题则是在一个画面上不同目标之间的联系,目标的位置不单单是由时间控制,更是由目标之间的逻辑关系所控制的.动画设计平台的制作功能不同于时序动画制作平台. 3动画设计中的数字媒体技术 数字媒体中的动画设计是在时序动画制作的基础上,对于时序动画制作是经常运用的基础动画技术和高级动画基础,以及时间线的基础上创造的.动画设计的画面驱动是将同一画面上不同目标之间的联系改变加以实现的,和一般的时序动画不同.下面是几种动画设计的变化原理:(1)在曲线上随便选一个点为自动点,记录自动点相应的目标,设置该目标的速度、范围和类型让其运动,活动到接收了中止的命令,这是曲线上半自由点运动.(2)点与点之间互相具有几何约束关系,一些点的改变会引起被约束的点的改变,应用这个方法也可以让多个点带动一副动画,这是受约束几何对象运动.(3)自由点是画面上可以随意改变的点,改变自由点的适合,与自由点有几何关联的对象也会产生变化.自由点是为了将彼此独立的目标作为坐标而形成的,改变一个自由点就会让两个目标发生变化,从而是这两个目标之间的几何关系发生了变化,这叫做拖动自由点引发的相关运动.(4)最本质的就是目标的变化对图形产生的变化,这是动画设计的基本原理.(5)一个固定的目标,在经过几何关系的变换下获得一个新目标的联系,在这种几何关系的变化下,新目标就能动了.这种方式叫做几何变换创建运动对象.动画设计是运用同一画面上不同目标的变换而进行控制的动画,接近于多项式逼近任意连续函数,运用动画设计的原理达到对任何策划的某类动作片段的效果.但这种运动的作用不光是由时间控制的,它可能是上面变换原理的一种,也有可能是几种运作一起的方式.动画设计数字媒体中有两个方面,一个是制作器,作用是制造、编写动画和游戏;另一个是播放器,是将动画和游戏画面播放出来.在结尾后,将形成两个能单独运作的文件,动画设计数字媒体中制造器和动画设计数字媒体中播放器.动画设计数字媒体中制造器在创造是参考了制造时序动画的工具Flash的思维,将图层分成了普通图层、引导图层和遮罩图层三种.引导图层中又将分为普通引导图层和运动引导图层.普通图层在与引导图层产生联系后,就将成为被引导图层.在以时间控制的时序动画中可以将画面的变化作为主要工作.在画面变化中的目标变化在与确定位置的驱动中,相干的联系目标坐标位置固定了,按时间顺序播放便成了动画.将制作图案中的物体理解为不同的目标,这个目标的位置和大小形状能够当做是目标的属性.而要求在于如何让这个目标产生运动,这里是参考Flash中的关键帧.一个动画设计数字媒体中文件可能拥有一种或者多种画面,其中以一个画面为主画面.在播放中参考文件内的时间轴,将不同画面的用于记录各图层中的相关图层的引导播放.一个画面中可能包含一个或者多个场景,一个场景放一帧.而帧中可以放入图案、动漫、音乐或者游戏等不同内容,一个画面包含着多种场景,而场景中又加入包含不同内容的帧,将画面内容变得生动形象.制作完成的动画作品要有数字媒体中中专门的播放器来放映.逻辑数字媒体中播放器用于完成编辑好之后打包的动漫或者游戏画面.播放器类(Player)包含了播放器框架类(Playerfrm)、播放器文档类(PlayerDoc)、播放对象类(PprojectClass)、播放器视图类(PlayerView)这几大类[4].在参考了Flash软件制作动画的设计思维,数字媒体技术的功能主要是补间动画、遮罩动画和引导层动画功能.这些功能主要是通过关键帧的技术来完成的,关键帧技术是指将运动目标插值完成对动画的变化控制,象目标的大小、位置、形状等的变化,也可以对多个目标参数做组合插值.为了更好的完成插补帧,一般是运用线性插补法[5].补间动画是动画设计技术中最基础的,FLASH中的补间动画主要分为形状补间和运动补间.形状补间动画是指目标的形状发生了改变,又被叫做变形动画,运用FLASH在创造过程中只要将关键帧上不同模样的目标设置了变形动画,就能完成过程中的变形;引导层动画原理是指一个引导层动画需要至少一个引导层和一个被引导层,且引导层在前,被引导层在后.如果有多个被引导层,就称之为多层引导动画.在引导层上设置命令之后,就能让被引导层上的目标按照指令运动;对象动作类(Action)将预先设计的动作分类用图像展现在对话框中,选择目标对象(selectCurObj),除了选择已经制作好的目标之外,还需要设置应用程序对象(Application).在选择好目标对象之后必须设置事件(AddEvent),比如像鼠标操作、键盘操作、场景反映等.双击鼠标左键即可修改其属性. 4数字媒体技术对动画设计的发展影响 数字媒体技术的制作工艺是利用计算机程序二进制式编程进行对各种事件信息进行存储记录,其中包括事物时间、感应知觉和逻辑关系等方面.数字媒体技术中的狭义数字媒体就是利用感应知觉的应用使得情感得以在设计中获得解放的,常见的狭义数字表现形式有虚拟化影像和动画等形式.计算机技术的应用在数字媒体技术上有着特殊的辅助功能,在数字媒体技术制作过程中常常会使用计算机软件编程作为表现工具且将其作品安置在计算机媒体播放器中,这就是常见的计算机媒体设备,它的应用范围包括平面媒体设计、字体参数标准以及整体结构布局等.现今大部分动画设计研究所已经开始应用计算机程序编程现实动画制作状态.由此可见的是,数字媒体技术制作中在某种程度上显示出一种交互性特征,其特征是通过各类计算机编程、计算机软件以及制作者设计参与其中给予数字媒体技术生命力和活力,通过提高数字媒体技术的内涵,减少数字媒体技术的错误应用,对于数字媒体技术相关领域创作研究进行相互探讨研究.数字媒体技术表现手法决定了作品完成后的感官效果,能够为影视作品和动画起着包装的作用.在数字媒体技术创作过程中,作品需要放弃个人感官特征,所有制作效果都需要根据作品的主题需求、声音效果需求服务,不能按照个人、总体风格进行数字媒体技术制作.所以,在数字媒体技术创造中,作品的色彩结构、界面设计都体现了创作人员自身的专业水准,这样也使得数字媒体技术的动画设计作品都拥有相应的特殊应用方式,有利于动画设计的想象空间和丰富动画设计的技术表现形式.将数字媒体技术运用到影视业和媒体传播方面的应用情况非常好,市场对其的需求也不断增长,在市场经济的影响下动画设计也开始对动画模式与动画质量提出严格的标准,而各种信息技术之间的互相竞争能够提高数字技术的发展水平,对于我国的动画设计在数字媒体技术中的制作水平得以提升[6].在数字媒体技术的带领下,能够让动画在设计方面的理念都得以实现,能够让动画作品能够更加的灵动、富有内涵;能够为动画设计带来更加自由的想象空间,为中国带来更多的优秀动画作品.数字媒体技术能够通过创新表现方式与艺术语言的表达方法体现出来,目前我国多数动画制作者已经掌握了数字媒体技术的使用、制作方法,通过将动画作品由计算机编辑程序进行处理,并按照个人想象与作品主体进行特殊的数字技术处理,例如数字化声音、3D影像效果等.传统动画设计作品的技术表现形式会由于制作环境与思维等方面的限制,而不能生产出令人称赞的作品,但随着数字媒体技术的产生和运用,动画设计中的艺术表现形式得以更深层次地进行表现.例如在一部电影作品中想要表现一种太空中的影像,在实际的拍摄过程中无法做到,数字媒体技术能够使用计算机软件的编程进行特效处理,让太空中的场景能够在电影作品中为观众呈现. 5结束语 数字技术和媒体技术的统一形成了具有特殊风格的数字媒体技术,数字媒体技术能够满足现代人们对于信息的求知欲,数字媒体技术与传统媒体技术相比较而言,有着其独特的技术价值,在很多行业中都有数字媒体技术的应用,且得到了广泛的关注.动画设计中使用数字媒体技术,对于数字媒体而言是其典型的应用,且能够对动画设计起到很好的辅助作用,能够为动画制作业创造更好的作品.数字信息技术是现代科技水平提升的产物,同时满足人们对信息量需求而应运而生的一种现代化技术,数字媒体技术加强了动画作品中的表现形式与特技效果.传统的动画设计不能满足现代人们的审美需求,数字媒体技术应用于动画设计是时展的趋势,动画设计应当掌握市场的发展方向,创造出更多优秀的作品,促进我国动画产业的发展. 作者:殷琳琳 单位:黄山学院 数字媒体技术论文:新媒体数字化技术影视艺术论文 (1)新媒体数字化技术在影视艺术创作中的应用 在创作方面,主要是指在以影视作品制作方面的应用。如今,新媒体技术逐渐展现出与传统的媒体不一样的特点。在进行剧本创作时,可以利用数字化技术进行写作,而不是用传统的手写方式。[2]通过利用WPS这种写作软件提高了写作效率,同时还能够将写作内容进行完整的保存,避免了内容的被破坏等问题的出现。与此同时,利用MMS(剧本写作软件)能够设计以问答的形式进行创作,可以针对剧本的主人公、对话、故事情节等方面提问,并得到答案,以此为剧作者提供一些想法和思路。在财务方面,由于很多大作品其投资金额较高,因此具有较高的风险,利用数字化软件,能够对所有的影视制作成本和资金进行预算,并及时记录所有的花销和支出,将复杂的问题简单化,避免了人工计算和记录的误差,并提高了效率,保证了资金记录和预算质量,降低了风险。例如,WPS中的表格软件,能够对各种数据进行处理和记载,又如Producer其能够将财务信息进行统计和处理,使得影视制造过程中的所有财务数据清晰明了地展现出来。 (2)新媒体数字化技术在影视艺术传播中的应用 在传播方面,这种新媒体数字化技术能够将作品表达得更加具有生命力,让观众更准确和深入地领悟影视艺术的魅力和内涵。在音频和影视方面,数字信号有着更加强大的抗干扰能力,保证了音质和影视传播的质量,让音质和图像显示更加清晰,防止出现信号混乱的问题。[3]同时,数字化技术能够传播更多的影视信息,较传统的媒体技术相比,能够利用光纤进行信息的发送,增加了电视频道,将观众的喜好和口味细分,深受人们的喜爱。例如,湖南媒体,其有ETV湖南经视、ETV都市、湖南娱乐等等,每一个频道所传播的内容是不同的,这满足了不同观众群的需求。如今,很多数字化传播载体相继出现,如现在非常流行的DTV(数字电视),其对节目信号的所有接受和处理过程都是通过数字技术完成的,这种电视的分辨率较高,且信息传播效果好,人们可以通过数字电视观看不同的频道,还可以上网,为生活提供了便捷。 (3)新媒体数字化技术在影视艺术产业发展中的应用 影视艺术的创作和营销组成了影视艺术产业,其通过数字化技术得以更好地发展。随着信息时代的发展,新媒体数字技术逐渐应用到了各个领域中,并出现了“三网融合”的现象。其将广播、通信、互联网相互融合,推动了影视艺术产业的发展。这一现象减少了产业开支,丰富了影视形式,防止出现独自生产发展的问题,拓宽了信息传送渠道。据调查显示,如今,媒介广告收入比例较高,已经有一半左右的媒介广告收入比例超过了87%,而三网融合改变了这一现象,带动了新环节的收入成长。同时,很多影视媒体利用这种数字化技术进行营销,将其影视作品通过大荧幕、互联网等载体进行展示,带动了票房的迅速生长。例如,《人在囧途》等疯狂地在互联网上下载播放,提高了知名度,赢得了良好的收入。 (4)结论 随着数字时代的发展,影视艺术对新媒体数字技术的应用愈加重视和普及。数字化技术作为先进的信息技术,其能够对影视艺术的各个领域产生深远的影响。通过数字化的应用,为影视作品创作提供了便捷,并加快了电视、广播等信息的传播效率,提高了传播质量,很多数字化影视媒体产品相继出现,带动了整个影视艺术产业的发展,也为人们的日常生活带来新的体验和乐趣。 作者:邹现辉 单位:河南大学新闻与传播学院 数字媒体下专业技术论文 1数字媒体技术在影视广告领域中的应用 生活中,传统的大众广告载体如:公交车车体、LED灯看板、广告牌等,所传播的信息都是静止的单向传播,无法实现主动吸引人们注意的广告需求,对消费者的信息传递很有限,只有使用数字媒体技术让原本静态形式的广告内容动起来,塑造最佳的视觉效果,才能主动获取消费者的注意,进而加深人们对广告内容和广告产品信息的印象,而且信息时代下,只有多样性、动态性以及艺术性的影视广告才能真正的满足大众的需求。影视广告的剪辑、制作和传播与数字媒体技术的应用密不可分,例如:在影视广告中应用数码技术使广告制作更加高效,高清技术的应用使广告传播的视觉效果更佳,因此,可以认为数字媒体技术在一定程度上带动了影视广告的发展,使其在生活中的作用更加凸显,不仅增加了影视广告的创新性,同时也提高了影视广告的表现张力和整体时效性。当前最具代表性的要数脑白金职业院校数字媒体专业技术运用探究文/刘崇健随着计算机技术的高速发展,数字媒体技术作为一种新兴和交叉学科也迅速发展起来,逐步影响和改变了人们对传统媒体的认识,为人类文明的进步贡献了巨大的力量。我国职业教育得到了大规模发展,到目前为止已经占据了普通教育的半壁江山,职业教育与社会经济发展有着密切的关系,因此探讨职业院校数字媒体专业技术的运用对职业教育发展和社会经济建设有着重要的现实意义。摘要系列的宣传广告,该广告中的男女主角以一种卡通形式出现在画面中,语言与动作充满诙谐,同时引入一盒跳动的产品,在短时间内迅速抓住人们的眼球,观众随着广告的节奏一步步加深对该产品的印象和认知,因此也就不难理解为什么该产品在市场上长久不衰,这也再一次用事实证明了数字媒体技术在影视广告中的巨大的作用。 2数字媒体技术在电子商务领域中的应用 数字媒体技术的另一大应用则是与电子商务的结合。电子商务的产业化发展是人们实现了足不出户即可购物的愿望,如果现在的网站通过使用媒体技术构建一个虚拟的购物商场,将网店中的产品以三维的形式展现出来,使消费者对商品进行全方位的浏览和仿真使用,一定能够迅速获得消费者的认可。例如:现在的B2B电子商务平台系统就是受阿里巴巴的影响,形成了当前的网站风格和布局,国内的电子商务平台系统则是受淘宝网的影响,这些网站的机械模仿毫无创新可言,极易使消费者产生视觉疲劳。而苹果博览—3D商业街网站的建设风格与目前主流的电子商务系统有很大不同,更容易抓住消费者的眼球,也满足了消费者的个性化需求,有着广阔的发展前景。虽然从当前的实际情况来看,电子商务领域并没有运用三维展示的形式,但是数字媒体技术为消费者提供的图片和网上银行的协调已经足以说明该技术在电子商务领域的巨大潜在价值。例如,建筑漫游技术就如同3D游戏一样,运用三维展示的方式,可以让人进入虚拟的展示空间,切实地感受建筑群内漫步的体会。21世纪是信息时代,因此我们可以相信,电子商务与数字媒体技术的充分结合必将给人们的生活和工作带来深刻的变革。 3数字媒体技术在教育领域的应用 数字媒体技术在教育领域的应用改变了传统的教学观念和教学方法,对各阶段教育的影响是巨大的,尤其是多媒体工具的应用,使得教学资源逐步向全球化发展,并将教学工作改变为学习自主化、活动合作化、教学个性化以及管理自动化等,也改变了传统教学中的一对一辅导模式,增加了教学过程中开展教学活动的互动性和趣味性,学生更容易全面投入到课堂氛围中,产生强烈的主动求知欲望,为当前教学课堂形成良好的学习氛围打下了坚实的基础。 4数字媒体技术在娱乐领域的应用 信息时代下,最受人们喜爱的娱乐方式要数休闲游戏,而数字媒体技术在群众休息娱乐领域的应用涉及范围极其广泛,如:视频、聊天、微信、QQ等,这些交流平台通过数字媒体技术使远程交流和沟通成为现实,但是从社会发展的角度来讲,这些交流工具的广泛应用使得人们面对面交流的机会越来越少,甚至部分人开始出现自我屏蔽,人们的沟通能力逐渐下降,加大了融入社会大家庭的难度,因此,数字媒体技术在娱乐领域的应用需要把握平衡度,不能因为技术的进步影响了人类文明交流的发展。 5数字媒体专业的展望 对于职业院校来说,数字媒体专业是一个较为年轻的专业,教学设施和师资力量相对薄弱,专业思想也不够成熟,因此职业院校在开展数字媒体专业教学时,应破除一些不适合当前教学发展的模式和方法,结合学生的实际情况,探寻符合个性化的教学方法和模式,提高学生专业知识的同时,促进学生的综合能力。数字媒体专业的学生需要兼具文科艺术和理科素养,与艺术专业的学生相比具有工科的基础,与纯工科专业的学生相比更注重人文精神建设,因此数字媒体专业教学课程的设计要两种学科同时发展,不可偏重,在教学实践中积极探索适合本学科长久、良好发展的教学体系。 6结束语 目前,数字媒体技术已经广泛应用在各个行业当中,为社会经济建设和人类文明的进步贡献了很大力量,而且随着计算机技术、网络技术和信息技术的不断发展,数字媒体技术的应用将更加灵活、高效,职业院校在建设数字媒体技术专业时,要紧密文理科的知识融合,不断深化和改革教学体系,使数字媒体技术专业为社会主义经济建设提供坚实的技术保障. 作者:刘崇健 单位:湖南省怀化工业中等专业学校 数字媒体技术论文:数字媒体技术影响动画设计论文 我国信息化技术不断延伸到各个产业领域内部,数字媒体开创出多元服务架构形态,包括书籍、动漫与摄影艺术等都产生着翻天覆地的变化。数字技术与文化内容高度结合换取了稳固的文化产业基础,并且在人们逐渐熟悉且广泛应用背景衬托之下,中国动画设计工作也势必焕然一新,相信会随着改革开发政策的科学布置,将富有中国民族特色的文化元素宣传到世界各地,绽放更高水准的中国艺术青睐业绩。 1数字媒体技术特征论 述数字媒体主要利用二进制形式进行各类信息记录,其中可应用的载体包括事物、感觉与逻辑因素等。其中狭义数字媒体就是透过感觉突破口获得解放的,表现形式包括数字化声音与动画等。计算机在数字媒体过渡发展历史上贯彻着独特的支持功效,经常会把计算机软件程序作为展示工具并科学放置于其余媒体框架之中,就是所谓的多媒体设备。包括平面广告、字体定制以及插图布局等。目前大多数设计学院已经开始借助计算机接口研究虚拟现实环境。不可忽视的是,数字媒体保留一定程度的交互性特征,透过各类硬件、软件以及用户参与进行媒体生命力赋予,提升艺术创作内涵同时挣脱纯数字技术炫耀弊端,需要相关艺术创作主体多加关注。数字媒体技术表现直接决定后期作品视觉效果,是一种切实的包装手段。在数字媒体创作空间中,艺术摒弃独立观赏特性,一切功能都为贯彻主题视觉、音效效应服务,杜绝个人、总体风格混乱状况。因此,包括色彩、界面非线性设计都彰显着开发人员独特的认知水准,这也决定着参与数字媒体动画设计活动的个体都必须保留一定技术应用潜质,这样才有助于尽量发挥想象空间并丰富艺术表现手法。 2中国动画设计事业发展现状研究 动画产业作为特有文化产品构造与宣传模式,已经在我国社会中产生巨大的反响效果,大部分青少年群体纷纷投入关注力度并换取相应的经济效益。动画作品颁布与宣传能够激发少年爱国情怀与民族意识,丰富社会大众精神文化层次,适当缓解长期工作带来的疲倦效应。而后经过与国外动漫生产厂家经验交流,加上数字生产技术的大量引进,使得具备中国特色的动画制作体制产生多元形式改变迹象,包括一专多能动漫人才亦获得健康成长。动漫企业理所当然地迈进市场前沿并注重产品样式丰富工作,维持着电影电视、服装设计行业的同步带动效应。以上裙带关系对于数字媒体技术科学应用产生以下启示:首先,数字媒体技术若想过渡成为完整的价值链系统,就必须主动完善创造、供应、流通传播机制。其与传统价值链形态相比,更加注重在数字化背景下的存在意义,希望带动观众参与,使得既有价值链更加多元。其次,涉及各个链接结构实际上保留相互联系特征,组合模式特同步维持动态效应。最后,数字媒体技术发展历程不具备顺序特征,主要是围绕核心价值系统进行专业化品牌改进,确保在市场竞争中保留宣传优势。 3数字技术与数字媒体对于动画设计工作的影响细节解析 自从我国动画透过电视过渡到数字媒体领域之后,市场需求量一再扩张,各类受众人群也开始对体裁模式与情境质量产生严格要求,而各类媒体之间的多元竞争现象更加会提升优秀内容价值牵引功效,令国产动画在数字媒体技术发展渠道上更加兴旺。在数字媒体技术视角下,包括一切外在物质表象束缚都得到挣脱,而纯粹化自由心灵领域之门终于大开。这一切现象都赋予着艺术创作空前的自由空间,相应地会全方位引发艺术形成的当代重构格局。 3.1动画创作形态的有力丰富此类功效 具体透过创新材料与艺术语言表现手段呈现,大部分艺术家已经开始学会将固定作品传输到计算机程序内部,并依照个人想象与情感基调进行特殊效果赋予,包括3D立体效果等。 3.2内容表现空间的拓展 传统动画艺术表现形式经常会受到材料与空间各类限制因素影响,但目前随着计算机媒体技术的广泛应用和影响,艺术表现便可以透过宏观、微观层面进行细致展现。例如在大部分电影作品中表现远古时代场景,单纯利用物资搭配需要耗费一定数量的成本资金,而数字媒体便可以在操作者天马行空想象之下进行合理配置,令一切如梦幻般的场景清晰呈现在观众面前。 3.3提升动画作品设计效率 由于计算机技术的发展,创作人员在进行艺术创作时操作更加方便快捷,而且作品的、宣传的渠道也更加广泛畅通。这对于作品核心理念有效地传达给观众来说,是十分有利的;但对于创作者来说,运用便捷的工具进行大批量的艺术品生产,把艺术创作这种带有神圣灵感的人类活动,变为理性机械的生产活动,将艺术生产这种特殊的创新活动,与一般的商品生产活动相混淆,对艺术创作的发展也非常不利。长此以往,必将使艺术作品更加商业化、模式化。流水线式的商业运作,也必然会消减艺术性,减少作品中人性化的创作成分。数字媒体全面强化人员文化交流效率同时改善既定生活质量,目前传统视觉设计成果已经难以满足观众多元欣赏需求,而数字化技术恰巧顺利迎合历史过渡趋势。作为创新时代下的设计主体,必须积极联合外国先进经验与技术成果进行多媒体产业环境改造,促使我国数字动画艺术能够快速成熟起来。 作者:韩杏雨 单位:四川省商业服务学校 数字媒体技术论文:数字媒体技术的解决方案 摘要:数字媒体作为最直接的交流方式,已经成为了现代社会群众、企业与政府了解沟通的主要信息渠道。它也是作为高中生的我日常生活与他人通信的基本方式,经过多年的发展,数字媒体已经从最开始的文字、图片传输到视频音频的传输,所需要的流量不断的加大,对于信息宽带的要求也不断提高。因此了解数字媒体技术的解决方案是高中生的我,必须要尽快学习的。 关键词:数字媒体技术;解决方案;分析 数字媒体指的是以二进制数的形式产生、记录、处理、传播、获取的信息媒体。主要出现的形式有数字化的文字、图形、图像、声音等,数字媒体是拥有数字化特点的延伸产品。数字媒体技术解决方案是运用数字媒体技术和一些相关的IT技术,结合数字媒体的特点,构建数字媒体储存管理、、互动平台,满足用户对于数字媒体交流的需求。数字媒体技术解决方案能够充分的挖掘数字媒体隐藏的价值,它在社会中,广泛的被运用在政府事业单位与高等院校等领域[1]。 1数字媒体技术的运用 在教育的应用中,数字媒体的多媒体技术将声、文、图三部分结合在一起,不仅可以模拟教育知识现象,还可以模拟推导过程。完全符合我对于知识认识的规律,并且丰富了教学手段,让我们在学习过程中,不会再有无聊的想法。比如在学习一些科学实验课程的时候,通过多媒体的教学模式可以让普遍像我一样的高中生先从计算机上模拟学习。然后在进行实验,这样可以让我们减少因为不清楚实验详细步骤而损坏实验器材的几率,还能节约我们实验的时间。从这个层面想,我希望今后数字媒体技术能够广泛的在学习的生活中运用,这样和我一样的高中生,一定也会更加愿意学习[2]。网络的普及和网络在各个行业的融合,让信息的获取以及数字媒体的传播成为各种行业不能缺少的基础,数字媒体技术就需要相应的解决方案。这样的环境给数字媒体技术的解决方案创造了良好的发展环境,由于网络技术的迅速发展,现在的技术媒体已经不再局限在区域网中。现在的用户已经可以随意的选择网络中运用需要的系统,并且进行交流应用平台。数字媒体的传播基于这种形式下,已经发生根本的变化,交互式的应用方式开始推广了。这样使得数字媒体不再已广播性质传播,用户以网络作为基础可以享受综合性的服务。比如,我是一个高中的学生,在日常学习的教学中,我对一个知识很好奇,想广泛的了解。那么我可以自己选择想要浏览的页面,不再是只能被动的从其他人口中知道这个知识。这样多渠道的服务,让我可以更好地学习,开拓我的思维与眼界。 2数字媒体技术的解决方案发展趋势 通信技术与网络技术的发展,因为融合了数字媒体技术而得到快速的发展。数字媒体的产生由于数字媒体技术的不断突破与进程不断开发出新的产品,中国的数字媒体进入快速增长的时间段,一些相关的产业不仅有良好的发展前景,而且现在结合了更多创意与智能技术,已经成为中国经济时代的核心产业[3]。站在一个学生的角度,我认为未来数字媒体技术产业的发展可以促进我国产业结构的进一步优化调整,弘扬中国创新文化的优秀精神。现在数字媒体技术与文化产业之间关系紧密,两者之间以文化为主体,科技为辅助,相互之间结合发展。在面对其他国家的技术产业的时候,以文化为承载的核心数字媒体技术的解决方案是我国独特之处,而文化产业则是我国战略性的产业。社会进步发展,人们对于生活质量就会有越来越高的追求。也许以前我会认为有一个可以和他人聊天的软件就可以了,但是渐渐地我会想要一个可以看视频的软件,最后发展到可以与他人视频聊天的工具。媒体传播方式正在被数字文化技术的解决方案不断推动改良着,人们对于数字媒体技术的应用进一步促进了数字媒体技术解决方案行业的发展。数字媒体产业与数字媒体的网络快速的发展为数字媒体技术的解决方案留下了很大的发展空间,以电视为例,从最早的老式大面积方块电视,到有线电视,一直到如今的数字化电视。其中数字媒体解决方案的运用有很大的贡献力量,因此,我认为国家对于数字媒体技术的相关产业要理清发展思路,提高创新的能力。可以多培养一些数字媒体的专业人才,在现在的教育学院中多设置关于数字媒体的学科。确保有这方面想法的高中生能够得到专业的学习,如今很多高中的学生早就已经定下向数字媒体方面发展的目标,这些同学在计划好自己目标以后,对于其他科目的学习就会失去学习的兴趣。因此,不如在早一些时间让有这方面志向的同学学习数字媒体方面的知识。这样既节省了他们的时间,使他们能够尽快的学习自己感兴趣的知识,还能为以后中国数字媒体技术的解决方案行业多添加几个人才。 3结语 以上的文章,是我作为一名高中生对于数字媒体技术的解决方案一些个人的理论分析,可能其中会有一些关于数字媒体技术的解决方案不成熟的想法。但是我会在以后深入了解数字媒体技术之后改正,然后继续深入分析。 作者:刘力铭 单位:长沙市长郡中学 数字媒体技术论文:浅谈数字媒体技术与展示设计 【摘要】本文通过梳理数字媒体技术当前的发展现状和特点,挖掘数字媒体技术应用于展示设计的优势。并以澳门“水舞间”为例,解析数字媒体技术在展示设计上的具体应用实践。由此得出数字媒体技术应用中,技术与创意两部分的重要性。 【关键词】数字媒体;创意设计;可持续;产业革命 一、国内数字媒体技术现状 1.1数字媒体技术发展多样化 数字媒体技术作为最自由、最具创新力和想象力的视觉表现手段,已成为电视电影、大众传播媒介、环境设计、建筑等领域的重要表现形式并呈现出多样化的特点。例如以数字媒体技术为支撑的视频游戏,或虚拟现实为特点的人机互动。 1.2数字媒体技术与相关产业结合更紧密 随着动态嵌入式虚拟环境等更新的技术的出现和发展,技术专家、研究院和艺术家以及设计师之间的联系愈发紧密。数字媒体技术已不再单纯是一种技术产业,更多地与艺术、视觉、文化内容相结合,甚至将许多商业价值链基础颠覆。可以说,数字媒体技术的出现与发展,已使国内众多产业,尤其是内容产业产生变革。 1.3数字媒体技术存在发展瓶颈 随着国内经济水平高速发展,群众对高质量的视觉文化需求日益增长。但我国目前的数字媒体技术领域目前还处于模仿跟踪阶段。在技术专利和技术命名上很少形成技术跨域或在国际上引发广泛影响力。数字媒体技术的优势未能充分挖掘,挖掘并行性和可扩展性较为困难。因此,技术应用方面存在瓶颈,在前瞻性技术、平台管理、产业融合方面仍有很大的提升空间。 二、数字媒体技术与展示设计 内容载体一直在社会发展进程中扮演重要角色,人与人之间的信息传达方式也随着内容载体的变迁不断更新。而技术革命带来的内容载体变革也影响了人们认知世界的方式,改变了艺术展现的具体表现方法。传统展示设计是人类探索世界认知社会的途径之一,虽然表现力充分,但受到材料、空间、时间、加工工艺和环境因素的限制,不能充分展现需要传递和表达的信息,相对被动。并且缺乏技术亮点和吸引力,大部分以实物为主辅以图片或模型。数字媒体技术的出现和发展使得展示设计有了革命性的转变,为展示空间提供了更多元化的互动体验,大大提升了展示设计的传播效果。 2.1数字媒体技术带来的展示设计变化特征 2.1.1以虚拟替代实物 数字图像和显示技术大量替代了以实物为核心的展品模式。通过数字媒体技术,可以弥补展示中无法复原的具体实物或实物难以表达呈现等问题。例如博物馆中,利用技术将各类文物以虚拟形式展现或在房地产行业中,用技术手段实现楼盘效果等。在节约材料、资源空间的同事,也能将在有限的空间中呈现更多元丰富的内容 2.1.2以动态替代静态 利用数字媒体的3D技术,可以将某一产品进行360°动态展示,并将产品制作过程完整呈现。例如将汽车从零件到整车拆卸与拼装的全过程以及创意、设计到成品的思路用虚拟空间技术表现出来,使受众更真实直观地体验,大大提高效率的同时还能增加展示的互动性和趣味性。 2.1.3以双向交互替代单向传达 传统的展示设计,只能让参观者在进行单向的视觉观赏,无法将观赏体验或情绪传达出来。有了人机交互等数字媒体技术,参观者不再是被动地接收展览信息,而是有更多的互动体验,使参观过程变成一种体验。如利用投影互动,当观众参观画展时,经过某一幅画画中的人物可以与参观者打招呼互动甚至还能对话。 2.2具体案例分析 澳门新濠天地曾邀请了世界盛名的灵感创作大师佛朗哥量身制作了水剧院,前后筹划五年,对外推广名为“水舞间”。演出中,融合声光电等元素,并利用数字媒体技术制造“雾幕”“纱募”“水幕”等数字媒体技术,,将剧中的人物情绪和感情表达得淋漓尽致,渲染了整体的环境,带给人震撼的视觉享受。这当中,由数字媒体技术支撑的空间特效和视觉感受增加了观众的互动体验,高科技的“水幕”“纱幕”运用随着剧情跌宕起伏的发展而产生变化,观众的代入感更强烈,震撼人心。 三、数字媒体技术应用展示设计的总结思考 综上所述,数字媒体技术应用于展示设计上,将带来更高质量的视觉体验和互动效果。但要达到二者完美融合,除了数字媒体技术外,内容的设计也不可缺乏。正如“水舞间”,不仅要有酷炫的技术效果呈现,内容编排的艺术也不可缺少。总结来看,运用需要注意一下几点: 3.1技术和内容要相得益彰 功的展示设计离不开艺术创作。技术是手段,而内容是核心。要为参观者创造具有情景的空间设计和脚本,使观众在参观时能沉浸其中,使其更加回味无穷。在技术表现形式上,要充分利用绘画、动画、摄影等图像艺术将内容完美展现出来。因为图像是面对观众的第一界面。创意的脚本和具有画面冲击性的技术设计相得益彰,才能给人留下深刻的印象。 3.2空间氛围的营造 空间设计上,要巧妙安排各展项和展位,结合科学和艺术的手法,使技术能在有限的空间中充分发挥出来,营造出于意料的效果。脱离空间氛围营造的媒体技术都是虚谈,空间与内容、技术的完美结合是展示设计的大关键要素。 3.3注意媒体技术应用的安全性和可持续性 数字媒体技术带来了科技的变化,但也使展示设计更加复杂,集成度更好。对展示中出现的高科技设备的安全性也提出了更高的要求。因此,在系统结构设计上,要充分考虑到各种外力因素导致的设备耗损。在软件设计上,应当合理设计程序回路,避免程序崩溃,并建立完备的保养维护体系,确保展项使用中的安全性。 四、总结 数字媒体技术在展示设计中的运用,无论是软件开发、数字建构、空间设计,除了硬件上的技术需要满足外,还需要对展示内容作深度挖掘,配合专业化的创意策划与实施团队。因此,数字媒体技术在展示设计中既是重要的一环,也离不开创意和艺术的指导。结合好的设计创意与合理的技术支持从而更好的体现展示主题,形成一个完美的整体,是展示设计成功与否的关键。 作者:王婷婷 单位:南京邮电大学通达学院 数字媒体技术论文:数字媒体技术支持下视觉传达设计教学创新研究 摘要:随着云计算、大数据、虚拟现实等高新技术的快速发展,数字化信息技术的普及已经成为不可小觑的社会现象。在视觉传达设计教学中应用数字媒体技术,改变了传统教学的二维空间概念,使教学方式及手段逐步走向多元化。本文主要从数字媒体技术的含义及特点入手,提出了数字媒体技术对视觉传达设计教学的新要求,以求促进视觉传达设计教学内容的不断自我更新及教学质量的提升。 关键词:数字媒体;数字媒体技术;视觉传达设计 一、数字媒体与数字媒体技术 1.数字媒体 数字媒体作为一个新兴的学科,有着广泛的应用领域,它将信息科学、计算机科学做为主导,以大众传播理论、现代艺术为指导,将信息传播技术广泛应用到文化、艺术、商业、教育和军事等领域,是一门艺术与科学高度融合的综合交叉学科[1]。它集成了计算机软硬件、通信、广播等技术技术,同时与数字媒体内容管理、数字媒体版权、文化创意产业、消费电子等领域也有着紧密的联系。数字媒体的表现形式非常多样,如:文字、图形、图像、音频、视频影像和动画等,它的传播手段和传播内容主要以数字化技术为基础。在高校的教育教学中如果融合数字媒体技术,必将对高校的教学产生重要影响,并起到积极的推进作用。 2.数字媒体技术 数字媒体技术主要是以通过计算机技术与网络通信技术为手段,对文字、声音、图形、图像等数字媒体信息进行综合处理,来达到对数字媒体信息的表达、传输、处理、存储、显示等目的,变抽象信息为可感知、可交互和可管理的一种软硬件综合技术。数字媒体技术的研究内容非常宽泛,如与处理、传播、存储、输出等环节相关理沦都有所交叉。因此可以说,数字媒体技术是集成了计算机技术、信息处理技术和网络通信技术等相关信息技术的综合应用技术。 二、数字媒体时代下的视觉传达设计表现形式 1.静态数字图型符号 传统视觉传达设计中,主要的表现形式为二维,即在二维介质上通过相关设计规律呈现出静态的图像、文字、色彩等元素,以此来传达准确的信息数据,艺术表现形式具有一定的针对性。信息技术的飞快发展给人们带来了具有划时代意义的视觉体验,传统视觉传达设计所表现的结果都是在静态的纸媒介上,受众极容易产生视觉审美疲劳,另外传统视觉传达设计的表现形式已无法准确、完整、全面地表达设计师们的意愿,人们开始对传统静态视觉信息传播形式表现出疲劳状态,因此人们非常渴望着一种全新的图文符号表现形式诞生。数字信息符号具有视觉传达设计的技术特征,同时也能诠释数字媒体技术方面的特点,将数字媒体技术应用到视觉传达设计中,通过在设计过程中对其思考和理解,就会发现视觉信息传播数字化的优势十分明显,目前已经发展成为一种新的并且十分重要的视觉传播手段,因此在视觉传达设计过程中,数字信息的有效传播已经变得十分重要。数字信息符号已经迅速成为交流的语言和信息传播媒介,充分吸引了人们的注意。数字信息符号已经成为现代信息传达的重要组成部分,是设计信息可视化的主要形式。数字信息符号的准确、醒目、简洁等特征,让受众在与信息交互时变得更加轻松、容易,同时能够让受众更加准确、及时地获取信息的主要内容。不仅如此,数字信息符号的交互性和娱乐性还能够大大提高受众的积极性。 2.动态数字图型符号 近几年,虚拟现实技术得到飞速发展,已经对传统的图型符号设计产生了强烈的冲击,传统的视觉设计往往是单向的信息传递,设计作品大都以静态形态进行展示。虚拟现实技术参与到视觉传达设计中,则是向多维多向传达信息,数字图型符号具有动态可视化,听觉化、感知化等特点,同时作品大都是以动态形式进行展示,并且具有一定的交互性,沉浸性,实时性。计算机可以将传统图型符号设计所传达的信息通过数字媒体技术转化为可感知的信息,传统复杂繁琐的图型符号设计已经无法阻碍信息的有效传播。动态图型符号表现形式是由艺术、技术和传播多个学科交叉影响发展而来的。其千姿百态风格迥异的表现形式能够带来具有商业价值的信息交流,同时在传播过程中可以附加情感和观念。辅助设计工具和媒介的更新速度给传统的图型符号设计带来了巨大的压力和动力,传统图型符号从静态的展示方式逐渐转变为动态的展示方式,传播和表现方式也由单向过渡到多向多维交互方式。这些改变,可以让大众有目的性地、有选择性地去接受信。 三、数字媒体时代视觉传达设计教学新要求 数字时代视觉传达设计教学中,主要有以下两个新的要求:一是要让学生能够正确的理解,并且能够熟练的掌握相关的数字媒体技术,在这个基础上结合传统的设计方法和手段,让二者能够有效的融合;二是通过这种科学和艺术融合的手段,提高学生实际动手操作能力,让他们在新的技术发展下,在新的教育模式和新的媒介下,能够快速的适应,并且能够很好的完成相关视觉传达设计的任务,进而提高视觉传达设计质量;三是在数字化视觉传达设计教学中,要重视各种因素的交互结合,从教材的基础要求出发,进一步丰富教学内容,提高学生的学习能力,从而有效的提高教学质量和水平。 四、现代数字媒体技术下的视觉传达设计教学创新 1.改变教学观念注重学生创新能力培养的教学理念 “教育不是教授具体的事实,理论和法则,不是将学生培养成专门的技术人员。教育宁可拨乱他们固有的思想,而能促使学生开阔眼界,启迪他们的聪明才智。数字化时代,在视觉传达设计教学理念上要注重对学生创新思维、创新意识、创新技能等多方面的教育与培养,根据时代的发展和数字媒介特征对传统的视觉传达设计教学理念和手段做出相应的调整和改革。设计教育如果只注重专业的学习非常容易陷入孤立的教学模式,使学科领域变得专门化。因此,必须要打破“专业至上”的狭隘的教育观念。创新的设计教育理念应该在整个教学的进程中体现出人文科学与自然科学的学术氛围渗透,更多地体现出数字时代设计教育其交叉性与边缘性特点,在教学的过程中让学生逐渐形成对艺术的理性与感性的体验和认识。 2.丰富教学手段 信息的高速传播和广泛共享,使课堂教学模式进入到数字化时代,学生可以通过网络获取与设计相关的理论学习资料。国内大多高校网站都提供了相关学科精品课程的教案和名师视频教学及课件。在这种大数据背景下,教师应该把如何正确地引导学生获取相关知识和消化知识作为首要教学目的,并通过现代多媒体技术手段,让枯燥的理论课堂教学转变为以探索、创新为主的实验教学。通过先进的辅助设计软件和有效的教学方法提高视觉传达设计教学的效果。同时,要让学生通过数字手段时刻关注学科发展的前沿动态,以便能及时了解设计及市场的发展现状和需求,能够利用数字化手段根据最真实的现实需要来不断改变和提升自己的知识结构和设计水平。丰富的教学手段有利于培养学生的创新能力、实践能力,全面提升学生的综合设计能力及创新意识。 3.调整教学内容 在教学过程中,容易出现教学内容无法及时更新,年年重复而缺乏探索性、实验性。这种教学方法忽略了对学生的综合能力的提高和创新意识的培养。视觉传达设计教学方法与内容应该紧跟数字时代的步伐,反映时代特色。在课程内容设置上要坚持以人为本的精神,将传统视觉传达设计教学内容延伸展开,从数字时代实际特点出发,针对性地构建学生的知识、能力和素质结构。随着数字时代三维视觉表现的普及,数字化时代市场对人才的多元化需求,在保证学生设计基础课程内容的同时,在侧重于传统的二维视觉教学的过程中适当加入三维视觉课程内容,如3dsMax、AfterEffects、Cimema4D等三维软件课程,使以二维平面为主体的设计内容体系逐渐转变为增加动态视觉元素及听觉元素的具有三维交互功能的综合设计体系,将三维数字技术教学内容与传统二维设计教学内容充分结合,创造出一种新的教学模式。让学生在掌握视觉传达设计基础课程内容的同时,也能对数字技术所带来的新的辅助设计工具、设计发法以及新的表现方式有一个透彻的认识。 五、数字媒体技术下的视觉传达设计教学思考 数字媒体技术的广泛应用和传播让没有经过专业训练的普通大众也能通过数字技术表达出自己在某一方面的设想。多元化的表达和交互形式提升了设计者的创新能力,一种想法可能会产生不同的设计理念,能够更加具体和生动的诠释了视觉传达设计的内涵。在视觉传达设计中教学中应该利用数字媒体技术的优势,让学生对视觉传达设计有一个三维的、立体的认识。但是,在教学过程中不能过度的依赖数字技术,不能让学生产生掌握了数字技术就能进行视觉传达设计的想法,这种错误的观点往往促使一些学生注重技术却忽视艺术内涵,对视觉传达设计的教学创新造成了不良的影响。数字媒体环境下的视觉传达设计教学要不断的探索,充分的利用数字技术,不断改进教学形式和手段,以此来提高教学的质量。 作者:李闯 单位:吉林建筑大学艺术设计学院 数字媒体技术论文:数字背景下影视多媒体技术论文 一、影视多媒体技术应用型人才培养的改革思路 一个目标,即培养具有摄影、摄像、视频编辑、后期合成、影视广告设计制作等岗位职业技术能力、较强学习和创新能力,具有科学的世界观、人生观和价值观,具备影视多媒体制作的基本理论与技能的高素质技能型人才;两相结合,即理论与实践相结合;三个途径,即“请进来,走出去”,开办校内工作室,并打造课内实践教学—校内实训—参加竞赛—与公司企事业单位共建实习基地的“四级实践体系”。 1.创新实践教学理念。理清影视多媒体专业理论与实践关系,制订切实可行的培养应用型人才教学方案,形成运行良好的、富有特色的课程体系和检测体系。从建设应用型本科高校的角度来建设“影视多媒体技术”专业,既展现了本专业的理论性,更突出专业的应用性特点。引入了数字化和网络化大传播的理念,既突出影视多媒体专业的技术属性,也兼顾影视多媒体专业的时代性,从而把领悟文化、把握市场、熟练技术三者有机地协调统一起来。 2.创新实践教学手段。实施“项目驱动、赛事推进”的实践教学模式,打造课内实践教学—校内实训—参加竞赛—与公司企事业单位共建实习基地的“四级实践体系”。在实践教学中要做到思想素质和专业素质并重、素质培养和能力培养并重、理论能力和动手能力并重。克服传统实验课程教学模式——单纯的验证性实验和低水平的重复实验的弊端,使影视多媒体实践教学真正体现“综合性、实践性、创新性”的特点,充分调动学生的学习热情,培养符合数字时代要求的理论基础扎实、动手能力强、能够持续发展的创新应用型人才。 二、影视多媒体技术应用型人才培养体系的构建 1.优化课程,构建应用型课程体系。修订课程体系,调整实践教学与理论教学比例,从而推动课程体系改革,形成既有稳定性又具动态性的课程体系,使教学活动围绕应用型人才培养做到如下几个统一:应用性与学术性相统一,突出应用性;操作性和理论性相统一,注重操作性。扎实的基础之上与特色的专业方向相统一,注重个性创造发展;专业普适性原则与市场取向原则相统一,适时灵活调整。 2.整合教学资源,加强实验室建设。依托本专业已有的实验设备,整合现有的办学条件,加强实验室建设。在本系建立一个校内实践基地,下设摄影摄像实验室、影视制作中心。购买实验设备,建立校内实训基地,联合建设校外实习基地,让学生拥有充足的锻炼平台和实训机会。 3.拓展师资,加强双师型教师培养。坚持“走出去,引进来”战略,鼓励教师深入企业学习实践。同时,积极开拓校外资源,邀请专家及业界权威人士来校讲学指导。引进实验室专业人员,组织现有专业教师暑期参加专业学习和培训。 4.打造实践体系,增强学生实践能力。根据影视多媒体专业实践性强的特点,从专业发展角度出发,构建“梯进式”四级实践体系。将课内实践课程与课外竞赛相结合、校内实训与校外实习相结合、教学与科研相结合、学校与企业相结合。以课内实践培养基本技能、课外比赛提高综合实践能力、项目(或专题)实践培养项目开发与设计能力、企业实战全面提高职业能力。通过“梯进式”实践训练,学生的实践能力不断得到提高,呈阶梯式上升。 作者:唐喜亮单位:桂林航天工业学院传播与设计系 数字媒体技术论文:数字媒体技术建设论文 摘要:随着我国信息化时代的到来,数字媒体技术逐渐成为当前知识经济的核心产业,也是发展最为迅速的一项经济产业。这时快速发展的数字媒体技术与人才培养之间的矛盾就越来越突出。虽然我国在对于数字媒体教育方面已经做出了很大的努力,而且也进行了相应的改革与创新,全国各大高等院校也都开设了数字多媒体技术专业课程,但却远远不能满足社会发展的需求,尤其在游戏市场中的应用,更需要下大力度去开拓和研究,建立以游戏引擎为方向和目标的数字媒体技术专业课程,培养出更多的游戏开发型人才。 关键词:游戏引擎;数字;媒体技术;专业;课程;建设 在我国科学技术不断发展的今天,计算机网络技术已经深入到人们生产和生活的各个领域,而网络多媒体技术中游戏产业更是迅速的崛起,它作为老少皆宜的一种娱乐项目受到了广大人民的关注,而基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程的建设也就成为各大院校的一门必修专业,其课程建设质量的优劣直接关系到大学生们的就业。本文从游戏引擎的角度出发,对数字媒体技术专业课程的建设方案等各个模块进行了深入的分析和研究。 一、基于游戏引擎的数字媒体技术专业的培养目标 随着经济的发展和科技的进步,人们对精神世界的追求也越来越高,开发一款具有娱乐性、知识性和刺激性的游戏项目来满足大家工作之余的生活成为数字媒体技术专业培养的方向,而游戏的创意、画面、故事以及3D效果的呈现,则需要后台技术的支持,而这个强大的后台支持技术就是我们所要探讨的游戏开发核心技术即游戏引擎。因此,在具体的数字媒体技术专业的教学过程当中,专业老师需要加强游戏引擎技术中3D效果、人机交互以及模型处理等等方面的技术内容,让学生们通过掌握游戏引擎的结构形式来达到对游戏引擎设计模式的进一步了解和认识。 二、教学体系的构成分析 要想使游戏达到预期的效果,能够符合大众的口味,在对于教学体系的设计中必须要保证其全面性,不仅要求学生掌握最基本的数据结构、C语言等等专业理论,而且还要学习计算机图形学,诸如程序设计等等。为了增加游戏画面的3D效果,还有必要开设3DMAX,让学生们去学习场景的设计。如果把游戏引擎作为软件的技术部分的话,学习OpenGL渲染管线将会更有助于他们对课程的理解和吸引,更能为其后序课程的学习打下坚实的基础,而且还能使学生们对程序设计的思想认识变得更加成熟。 三、教学内容的设计 因为在信息化、网络化的大形势下,游戏引擎技术应用已经越来越广泛,所涉及的内容和领域更是越来越多,更因为在学校受教育的时间及课程的安排毕竟十分的有限,只有对教学内容进行不断的优化组合和选择,才能让大家学习到更多的计算机方面的知识,并且在数字媒体专业课程建设的过程中还可以融入一些仿真技术,用虚拟现实的情景来进行案例教学。(一)对游戏引擎的选择。要想让学生学习到真正的编程技能,就必须要加强学生的实践操作能力的培养,这也是引擎选择重要性的体现。因为不论什么样的游戏都需要若干能够起到控制作用的代码。当今的游戏引擎已经在不断的发展中变得更加精炼,它是由多个子系统共同构成的,可以说不论是从建模动画直到光影技术、粒子物效,还是从碰撞检测到网络特性,都由十分专业的编辑工具或者插件来完成。另外,引擎还扮演着一个非常重要的角色,那就是游戏世界环境的营造。因此,只有选择适合的游戏引擎才能为数字媒体技术行业做好更加专业化的服务。(二)课堂教学内容的设计。在进行数字媒体技术专业课堂教学的过程中一定要遵循架构理解为基础、算法讲解为辅助,并且还要加强实践环节的融入,只有这样才能达到游戏引擎数字媒体技术教学的实效性。首先,每一款游戏都会有自己的主体思想,而引擎也是一样,每一款引擎也必然有自己的设计思想和意图,只有让学生们明白了教学内容的架构,才能使课程的讲解变得更具有易懂性。在进行具体模块的讲解时,老师一定要引入例程,可以以例程为引子来绘制场景关系图,达到对各个对象关系及各类之间关系等等的理解,从而更好的掌握数字媒体的新技能。其次,只有不断的提高学生们的自主探究能力,才能调动起他们的学习积极性和主动性,而且在游戏引擎学习及运用的过程中还会遇到各种计算机图形学的算法,比如说:环境纹理映射、四元数理论等等,这些算法非常的复杂,可以用来开发更为高级的程序。老师在具体的算法讲解中可以引导学生去进行源代码的剖析,实现与封装接口的设计,为实现底层图形的开发打下坚实的基础。最后的环节也就是最近来可好的实践环节,因为游戏引擎本身就属于一种实践性非常强的课程,而学生也只有把理论融入到实践中,才能更好的去理解和掌握,也才能将游戏引擎技术与基础知识相结合,并达到进一步的升华。而具体的实践环节不但包括最基础的实践,要针对游戏引擎的各个模块去进行设计和理解,让学生能够通过核心代码去实现各种具体的渲染效果。而且还必须要进行实训项目的实践,只有进行了真正的实训,才能达到理论与实践的融合。因此,在具体的实践过程中,老师必须要注重学生思维能力的培养,要让他们从项目的调研及开发过程中去发现问题、分析问题并且能够运用他们自己所学到的知识去解决问题,也只有通过这样一个自主开发、自主探究的过程总结与分析之后,更能让学生更进一步的加深对游戏引擎设计的认识,达到数字媒体技术专业课程质的飞跃。 四、结语 总而言之,基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程是一门内容广泛、实践性强的课程,要想让学生们学到真正的专业技能,就必须要在加强专业教学的同时,将实践性环节渗透其中,并能跟随时代的发展与时俱进,这样才能培养出更加优秀的综合性高端人才。 作者:王麒瑞 单位:长春建筑学院 数字媒体技术论文:分形艺术在数字媒体技术的应用 摘要:该文从新媒体时代数字媒体技术人才培养的需求与分形艺术的特色出发,研究了分形艺术图的生成规律,总结了分形艺术在图像传播、图像压缩、艺术延展性等方面的优势,并探讨将分形艺术融入到数字媒体技术专业的人才培养中,探讨分形的基础理论与分形的图像与动画技术为数字媒体技术专业核心课程所能够带来的革新与多样化的创作空间。 关键词:数字媒体技术;分形图像技术;分形动画;人才培养 新媒体时代,数字媒体的表现形式越来越多样化,媒体的受众对于数字媒体的艺术性与表现性的期待越来越高。这些环境的变化促成了艺术的发展与创新,而数字媒体技术专业培养人才的理念与思路也应该与时俱进。新媒体的发展要求数字媒体的形式更为多样,传播更加快捷,内容更加炫酷与震撼眼球。分形理论强调整体对部分的依赖性,它超越了传统构成学,揭示了艺术形态新的构成规律[1]。分形艺术图形不仅丰富了传统的图形样式,更是以新技术、新方法、新理念引导着图形艺术的数字化转型。数字媒体技术专业应该把握这一良机,将分形几何的理论,分形艺术的设计工具,分形动画的制作等引入到教学中,引领学生学习多维的艺术设计工具与理念。 1分形艺术的特性 与传统的数字媒体设计相比,基于分形的数字媒体设计具有如下特性。(1)数字分形艺术节省了存储空间,各种美丽复杂的分形图形不再由像素组成,而是有数学分形算法的不同参数计算渲染生成。存储图形只需要存储几个简单的参数以及迭代吸引子即可,一张分形图片渲染后的结果可能几M,但是参数与算法的存储却只要几K,存储空间的压缩比达到上千。(2)降低了美学的门槛,曾几何时,艺术作品的生成至少需要十几年的艺术积淀,数字分形艺术可以让算法生成艺术作品,这样没有绘画功底也可以通过各种分形软件调整参数生成符合自己需要的分形仿真作品,如闪电,地毯,山脉,迷宫等,这对游戏与动画领域是一个福音。(3)分形算法可以节省运算时间,分形作品具有自相似性,局部与整理具有相似的特性,因此对于分形图像而言,可以渲染局部,然后扩展复制到整体,可以较好地优化空间。(4)性能配置灵活,比如在三维游戏贴图中,传统的方式需要准备三种不同画质和加载效率的图,往往低效图看起来画质很差,而在数字分形图像用于贴图时,针对不同的运行环境,可以根据需要调高或者调低画质,只需要修改分形的维度参数,生成的分形艺术图都照样清晰。因此,将分形理论与分形艺术引入数字媒体教学是十分必要的,分形艺术图形的冲击可以带动传统艺术在空间形态上的延展与数字化转变,激发学生的创意与灵感,使其在数字化的图形与二维三维的动画创作中采用更广阔的表达与更创意的思维。 2基于分形艺术的专业教学改革 2.1分形数字化转型的教学改革 分形图形是以整体与局部的自相似性为特点的,当一个复杂、精美的图形以多次重复迭代的方式拼贴形成一个复杂的具有冲击力的图像。这种不规则的图形是由数学公式生成,且多个不同的数学公式可以进行拼贴,为图形的外观赋予更多的、更复杂的变换[2]。将这些数学公式按照不同的取值赋予不同的颜色,就可以生成色彩炫丽的分形艺术图。分形艺术图是形象艺术与数学相融合的产物,是以数字化的方程作为基本的作图元,拼贴组合成具有无数变化可能的带有分形特质的艺术图。用分形的方式作图可以激发学生的数字化想象力,也可以将复杂的图形用简单的数学公式符号进行存储,极大地节省了存储空间,也实现了传统图形向数字化艺术创作的转型。 2.2打破维度的分形空间应用 传统的艺术图形总是以二维或者三维的形式出现,而分形的物体打破的传统整数维的理论。分形的空间在不断的迭代重复过程中,可以对空间进行无限的分割,从而生成非整数的多维效果[3]。电影《奇异博士》中对于分形的空间维度理论有着很好的应用,奇异博士对空间的折叠、时间的操控等都呈现了炫酷的分形效果。 2.3基于分形动画的教学改革 新媒体时代的图像与动画生成正逐渐向动态而具有视觉冲击力的多元化表现方式发展。传统的媒体正在数字化,而艺术的传播形式正逐渐轻量级地数字化。对传统的动画而言,是存储的实实在在的图像信息,图像信息随着时间的变换形成了动画效果,一部动画成品的实现需要大量的人力进行关键帧的创作与绘制,耗时耗钱耗人力。而利用分形软件制作的分形动画艺术感强,且动画的生成是通过数学公式的参数调整完成的,存储容量小而且动画效果炫酷。由于分形可以对大自然的具有自相似的分形图形进行仿真和模拟,因此对于植物、山峰、火焰等场景的生成也可以使用分形进行模拟,同时将过程通过参数调节做成动画[4],产生的分形效果视觉冲击力强。如电影《奇异博士》中大部分的特效都应用了分形技术与分形的空间维度理论。分形的理论与技术近年来已被大量地应用于影视特效、舞台美术、影像装置等多个动态视频领域。由于分形图像的生成是通过数学公式迭代拼贴而成,因此要想改变图像的外观只要改变公式的参数即可[5]。而分形动画的生成就可以在关键帧中改变参数,存储的数据量也即使数学公式及其对应的参数取值,数据量非常小,还可以保证图片的精美画质,数据传输快,数据视觉效果好,充分体现了数字媒体相对于传统媒体的实时性与高效性。 3分形仿真引领教学改革 图像与动画、视频是数字媒体专业进行新媒体创新的主要载体,要培养面向新媒体时代的新型人才,需要打破传统媒体的创作方式,不局限于绘制图像、建模图像的传统方式,将媒体的创作与设计向数字化、动态化、交互化转型是数字媒体技术专业进行教学改革的重要课题。分形艺术以数学公式引领艺术的潮流,既可以对大自然的实物进行仿真,又可以创新地设计具有分形美与混沌美的图像与动画视频,拓展了数字化媒体的创新形式。数字分形研究融合了科学与艺术,力争发挥科技的魅力,为艺术注入新的思潮与途径,为数字艺术带来了许多优势,也为数字媒体技术的教学革新带来了新思路。 4结语 该文针对数字媒体时代对多维、动态的数字化作品的需求,提出了应用数字分形解决当下数字媒体技术专业培养创新型人才转型所面临的问题。数字分形研究融合了科学与艺术,力争发挥科技的魅力,为艺术注入新的思潮与途径,为数字艺术带来了许多优势,为数字媒体技术的教学革新提供了新的方向。 作者:陶雪娇 张晓颖 单位:重庆工程学院 数字媒体技术论文:新媒体技术下数字绘画艺术研究 摘要:认识数字绘画,最重要的是了解新媒体技术下的艺术进步和时代进展,准确抓住如今数学艺术的发展新方向和传统艺术的塑造方式。如今数学艺术开始在时代科技上下功夫,努力创造一个个生动形象的作品和栩栩如生的角色。在艺术领域和新媒体技术发展上赋予了一种新型的结合思路,从而向世人展现新世纪发展下的艺术在不同领域的跨越和逐渐完善,这样的转型更具有艺术意义。本文针对新媒体技术下的数字绘画艺术展开了探究。 关键词:新媒体技术;数字绘画艺术;探究 艺术加入了新媒体这样一个新角色无疑是艺术创作上一个崭新的起点,如今21世纪网络技术的新发展衍生了各种各样的艺术拓展的可能性,这无疑是最佳的选择方案,而且很多艺术家都开始从事新媒体渠道下的艺术交流工作,在艺术领域上创造出令人遐想,令人敬佩的时代艺术产物。 一新媒体技术下数字绘画的特征 (一)新媒体技术 新媒体技术是一个庞大的电子传媒方式。主要是借助线上传播和科技设备的推动力量发展,以互联网信息传输渠道在网络这样一个多样化平台抓住新媒体技术发展的核心推动艺术的推广和进步。新媒体技术为未来的艺术转型创造了非常大的空间。作为一个新型思想的存在,新媒体技术如同一个具有互动型的模型连接着艺术和技术的研发。技术的支撑辅助让新媒体艺术走上了一个新的阶梯,创造了一个新的艺术形体,摆脱了传统的思想。 (二)数字绘画艺术 数字绘画艺术作为数学图像艺术的另一种表现形式,根据形态的变动可以分为静态数字图形和动态数字图形。前者是数字绘画艺术的领域,主要是通过计算机互联网技术进行操作,这也是新时代艺术家对艺术追求不可或缺的一部分。在绘画过程中不单单只是依靠传统的设计思想支撑,而是在传统构思基础上根据新世纪流行标志创造具有标志性的独特产品。艺术和审美是相通的,艺术将数字媒体转换为自己的一个艺术馆将美带给所有观赏者,数字绘画艺术能够得到一定的赞赏和认可,不仅改变了传统只能实体展示的形式,数字绘画艺术拓宽了艺术展示的渠道,让艺术展示多样化。 二数字绘画艺术的特点 (一)数字绘画的创新性 数字绘画的创新性体现在手法、存储方式以及推广途径的不同。首先,要使数字绘画呈现具有代表性和互动性的形象,独特的工具载体以及转换自如的绘画手法具有突破性。绘画时使用的硬件设备主要是电脑及其附属设备,包括扫描仪、数位板等,再安装好配套的制图软件即可。由此,电脑显示屏代替了画纸,成为图形制作的界面。这种新型的绘制方式不但节约成本,相对与传统的绘画方法更是显示出独特的优势,仅从物理角度看,不再需要材料、质地等实物,一切绘制工作都借助电子软件完成。作者可以根据自己的心意,在显示屏上任意地勾勒自己的创意和想向,尽情地表达自己的艺术创作,在软件的辅助下,模拟现实场景使各种艺术效果得到淋漓尽致的表现。其次是存储方式不同,包括数字绘画艺术,其中需要将天气,温度,湿度等因素纳入考虑范围内,很多绘画成品由于外在因素的影响其要求的保养程度不同。但是无论是沉淀了多少年的作品,也就是保存的完好无损的作品对着时间的沉淀都会被人们所遗忘。主要是保存在线上数据库内的成品不存在一系列由于环境变化产生的颜色褪落,颜料脱落等现象,虚拟代码信息形成的图像换句话说是永不更变的。最后是推广的途径有很大的改变,传统是人工传播,主要体现在买卖,售卖等手段,在创作上有文房四宝,纸张采用帆布作为底布,以颜料加以润色,框架都是用实木雕刻而成的。当下,在数字化条件下,运用计算机和配套的软件,可以辅助作者开展无所不能的绘画创意,让作者的创作思想在显示屏上得到充分的展示。改变了过去必须身临其境去进行绘画创作的模式,节约了作者的路途花费和宝贵时间,只需要在电脑上轻松阅览就能体会到艺术特色和风采,感知数字绘画作品所体现出来的魅力。如今是传统时代的拓展和进步,创新点就在于很多方面都运用到了数字媒体。现今即使是传统绘画的传播,也有依赖数字媒介。 (二)数字绘画的技术性 对于传统绘画技术,更加强调“技艺”的修养和水平,注重创作的艺术色彩,作者的绘画技能、修养对创造效果至关重要;同时,传统绘画载体如纸张、笔墨等质量情况对创作结果也产生重要影响。数字绘画则与此大不相同,其需要艺术家不但要具备高超的创作艺术,还要有高超的电子信息操作能力,能够熟练地运用软件程序进行数字绘制,达到随心所欲的操作水平。因此,新媒体艺术是现代科技发展的产物,否则便没有了存在的基础。正如分型艺术的发展源于数学的研究,该艺术类别创新于上个世纪,历经发展,源源不息。其制作的基础是数据计算,通过计算机对数据的综合处理,形成无限图像,然后经过放大处理、色彩充填,形成精美绝伦的艺术图像,充分展示了科技与艺术的完美结合。分型艺术从全新的创作视角给人们展示了别开生面的艺术风格,而且绘制更加细致、精巧,相对于传统艺术风格,更加具有均衡、对称之美。 (三)数字绘画易于普及推广、大众性强 一是画种限制的消失。数字艺术改变了艺术创造生态和创作形式,打破了艺术创作的门类界限,创作发展趋向于融合。传统绘画根据创作手法不同门类繁多,有水彩、水墨、版画等多个种类,每个艺术品种的创作方法也千差万别,需要认真的钻研和长期训练、模仿,才能达到一定的创作水平。但是数字化技术的应用,借助软件系统,创作者可以模仿各个类别的创作风格,根据自己的创作意愿进行随心所欲地绘制、修改和存储,能够运用多种技术手段为主题创作提供方便。二没有创作门槛限制。不管是艺术家还是绘画爱好者,如果能够熟练地使用绘图软件,拥有艺术素养,就能够根据自己的意愿进行艺术创作,达到较高的技术水平。这为绘画艺术的普及推广提供了方便条件,更多的大众可以参与绘画创作,扩大了创作群体和欣赏人群,使艺术创作更加大众化、趣味化。 三信息技术时代数字绘画价值 以计算机为基础的现代信息技术的高速发展和普及应用,各种绘图软件的研究使用,打开了数字绘画技术的发展空间。这一技术领域吸引了大量的参与人群,也使人们对传统艺术创造产生了新的认识和拓展渠道。通过人机对话方式进行绘画艺术创造,创作者的思想和感知通过数字艺术创作得以实现,清晰地展示在现实面前,丰富了创作内容和方式,颠覆着传统的审美观念。数字媒介取、墨、纸、砚等传统绘画媒介,实现了手工制作向借助电子设备和软件系统绘制的转变,可以如此理解:一是媒介方式的转变属于技术发展的结果,价值超过了绘画本身的意义;二是绘画艺术与传统创作方法一样,都是作者创意、情景展现的过程,都是作者真实构思的结果。站在发展的角度看,任何形式的艺术创作,都有个关键的发展期。而技术的突破,是实现艺术突破的基础,也就是说,新艺术的形成和发展需要新的技术形态提供支持。现代数字绘画技术经历了审美怀疑、成品表现后,开启了数字技术,实现了媒介方式的转变,人的创作思想通过计算机得到了延伸。计算机技术与绘画创作者的有机结合,推动了数字绘画技术的发展和推广。相比传统绘画,数字化绘画的发展空间更加宽广,成本更加低廉,方式更加灵活,商业价值更加巨大,已经由单纯的艺术追求向追求商业价值的转变。 四数字绘画艺术的未来发展方向 尽管我国的数字绘画艺术发展相对较晚,还赶不上发展国家的水平,但是已经呈现出蓬勃发展之势。当前我国的数字化绘画艺术还处于发展初期,很少有国家级的展览。达到艺术家级别的数字绘画人才还不多,以勇于接受新事物的年青创作者为主。因为数字绘画介入时间不长,素质参差不齐,艺术思想不成熟,少有突破性的建树,大多数是停留在技术层面而没有相关的理论支撑。现在主流的艺术领域,数字绘画没得到权威机构的认可,似乎难登大雅之堂。老一辈艺术家们在传统绘画领域已经被市场认可和接受,他们不擅长研究新生事物,而对现代新兴的数字绘画了解很少,精力上也力不从心,意识上有比较大的断层。再加上,大众所熟悉的传统绘画大部分悬挂于展厅或是公共场所,一些名家作品多出现于拍卖场或博物馆。有些人认为:当前,数字绘画可以随意复制使得数字绘画作品几乎一文不值,尤其是在金钱衡量价值上,数字绘画很难企及传统绘画。虽然传统的绘画作品在个体价值上令人咂舌,但数字绘画的优势也是不容忽视,那便是数字绘画与新媒体技术群的高度相容性。在数字信息时代背景下,数字绘画的真正价值,体现在它与其他新媒体艺术结合后的衍生价值。数字绘画能比传统绘画更广泛的应用于商业广告、影视传媒、动漫产业、游戏开发等多项专业领域,创造出的是不可忽视的经济价值和社会价值。 伴随着数字信息的发展,时代在不断进步,艺术也在不断的创新和发展,产生了更多的新的艺术创新形式,数字绘画艺术在创作形式上的创新能带来更多艺术内容的创新,数字绘画的发展也让更多的人可以参与到艺术创作,艺术的门槛有所降低。强大的媒介的传播能让数字艺术产生更多的可能。数字艺术的内容也是画家需要不断努力的方面,结合传统的绘画艺术的文化特征,使用数字艺术的多样化的创作形式,不断的在内容上努力和创新,才能创造出更多精彩、优秀的作品。 作者:沈剑祥 单位:晋江华侨职业中专学校
控制系统论文:造纸配浆自动控制系统的设计与实现 导读:纸浆配浆采用绝干量比例控制方式,自治浆池和废纸浆池的纸浆以一定的绝干量配比打入成浆池充分混合,同时送往造纸车间的成浆的浓度需要控制在工艺给定要求范围内。控制程序采用自行开发的组态软件DDCRun进行设计,显示操作程序使用VisualC++6.0开发,接口程序利用WinDriver进行开发。在本系统中,控制程序采用软件组态方式实现。 关键词:纸浆,软件组态,动态链接库,DDCRun 0.引言 随着造纸机车速的提高和设备的更新,原来的配浆箱方式配浆已逐步被管道配浆方式替代,而在管道配浆方式中,采用的三种配浆方式包括流量给定控制方式,比率自动控制方式和绝干量配比自动控制方式。配比自动控制方式按参与配浆的绝干纤维量来计算和控制各种浆的配比,具有配浆效果好,浆种配比稳定等优点。 1.配浆自动控制系统总体设计 纸浆配浆采用绝干量比例控制方式,自治浆池和废纸浆池的纸浆以一定的绝干量配比打入成浆池充分混合,同时送往造纸车间的成浆的浓度需要控制在工艺给定要求范围内。为了保证生产的正常运行,防止成浆池缺浆和满浆,在控制废纸浆和自制浆的绝干量配比同时,需要控制废纸浆和自制浆的浓度和成浆池的液位。 2.配浆自动控制系统的硬件设计 2.1 硬件结构 2.1.1浓度的检测与控制 浓度计采用武汉宇通仪表有限公司的DBNZ-1200型的动刀式纸浆浓度变送器,电动调节阀选用上海中泰自动化仪表厂的ZAZC型电动调节阀。 2.1.2流量的检测与控制 流量计采用上海光华仪表厂的LDG-150S型的电磁流量计,检测精度为0.5%,长时间测量累计误差小于1%。伺服放大器采用上海自动化仪表十一厂的ZPE-2010型伺服放大器,变频器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S变频器。 2.2 硬件抗干扰技术 在此主要采用那RC滤波抗干扰技术。我们选用了光电隔离的多功能HY-6040A/D板,该板使用三总线隔离的形式,使其抗干扰能力大大增强。在此基础上,我们在810接口板上设计了RC滤波电路。对于变化速度很慢的直流信号,在仪表输入端加入滤波电路可使混杂于信号的干扰衰减至最小,这样我们就有效的提高了系统的硬件抗干扰能力。参考网。 3.配浆自动控制系统的控制策略 本配浆控制系统控制部分可分为绝干量配比控制;废纸浆和自制浆浓度控制;成浆池液位的控制及联锁控制,各控制部分具有耦合作用。 绝干量配比的控制较为复杂,废纸浆、自制浆的浓度、流量变化等都会对配比控制产生干扰,同时配比控制时又要考虑到节省能耗。通过对配比的分析,对配比中比重占较大的自制浆,我们将自制浆泵满负荷运行,而让废浆泵根据给定的配比,采用带有延迟环节的增量PID控制算法控制。 废纸浆和自制浆的浓度的控制,由于两者相互不影响,且受其他影响较少,我们分别通过控制相应电动阀的开度来控制加水量,从而控制纸浆的浓度。参考网。采用较为典型的闭环控制策略,控制算法采用增量式PID控制。 纸浆液位的控制,纸浆液位的控制是本控制系统的一个难点,由于搅拌器的动作及液位本身的不稳定,给液位控制带来了困难。参考网。我们采用了带联锁的液位宽限开关控制策略: 3.1 以成浆池液位为主控制对象,设立成浆池液位高低限开关,成浆池液位高于高限开关时,自动关闭废浆池泵和自制浆池泵;如果成浆池液位低于低限开关时,根据自制浆池和废浆池液位要求,确定是否启动废浆池泵和自制浆池泵控制。 3.2 考虑到液位的波动,在对采集的液位数据进行平均滤波的同时,对限位开关值设立宽限,宽限值的大小通过实际试验确定。当液位波动值小于宽限值时,则不动作;只有当液位变化值大于宽限值时才进行相关动作。 3.3 考虑到废浆池与自制浆池的联锁要求,启动废浆池泵和自制浆池泵时必须满足:废浆池和自制浆池的液位必须同时都大于设定的下限值。同时,浓度控制电动阀也产生联锁动作。 4. 配浆自动控制系统的软件设计 在本控制系统中,软件必须安全可靠,可移植性和可扩展性好,参数修改方便,调试简单。本系统软件分为:控制程序,显示操作程序,数据采集程序。各个部分分别开发,并通过DLL结合成一个有机整体。 控制程序采用自行开发的组态软件DDCRun进行设计,显示操作程序使用Visual C++6.0开发,接口程序利用WinDriver进行开发。系统软件的各个组成部分通过DDL实现连接。 4.1 数据采集程序 WinDriver可用于各种接口程序的开发,在本系统中,我们 采用它开发系统的数据采集程序的接口,我们首先使用驱动程序开发工具Windriver创建基于PCI/ISA的设备驱动程序,在此基础上,我们就可以在Visual C++中利用上述工具产生的硬件操作函数编写相应的数据采集程序。同时我们把数据采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通过调用它实现控制程序和系统硬件的接口。 4.2 控制程序 在本系统中,控制程序采用软件组态方式实现。具有大大缩短开发周期,减轻调试复杂性,方便控制程序修改,系统易于维护等优点。 DDCRun控制组态软件是我们自行开发设计的模块化的控制组态软件,它的各个模块是以DLL的形式存在的。首先编写好控制程序需要的各个功能模块DLL:增量式PID,加减运算,限幅运算,绝干量统计,条件开关,平均滤波等;然后将各个模块添加到DDCRun;最后便可以根据控制策略进行组态设计,设置控制参数和相应硬件接口板卡的地址。 控制程序通过调用WinDriver生成的数据采集程序与硬件直接联接;与此同时,在显示操作程序中,通过调用DDCRun提供的接口函数,实现对控制程序各个控制模块的输入输出读写和控制参数的修改。 在系统调试过程中,我们只须通过软件修改控制算法的参数即可达到预定的控制目标。 4.3 显示操作程序 显示操作程序是本系统必须的组成部分,具有以下特点:界面简单直观,用户操作方便,运行稳定可靠,满足人体工学要求,采用面向对象的编程语言Visual C++6.0设计。根据要求功能模块分为[主界面]、[流量浓度曲线]、[液位曲线]、[报警显示] 、[参数设置]、[统计报表]、[关于系统]、[退出系统]、[密码保护]等九个模块。 为了方便历史数据的查询和以后网络化的需要,我们将所有有关数据保存在关系数据库SQL Server中,通过ADO对象对数据库中的数据进行操作。 ADO是面向对象的OLE DB,它继承了OLE DB技术的优点,并且对OLE接口作了封装,定义ADO对象,使应用程序的开发得到了简化。ADO技术属于数据库访问的高层接口,其主要优点是易于使用、内存支出少和磁盘遗迹小。与DAO和RDO类似,ADO也是一种基于对象的集合 . 主界面 主要实现重要参数的显示,纸浆动态显示功能以及启动和停止自动控制的功能。主要参数包括:废纸浆池的液位.浓度.电动水阀开度和变频泵的电流信号大小;成浆池的液位,浓度和两个抽浆泵的纸浆浓度和流量,自制浆池和废纸浆池的液位,浓度,电动水阀开度和变频泵的电流信号大小。同时,主画面上的水流动态显示,使得系统状态更加直观。 流量浓度曲线、液位曲线、报警显示、参数设置、统计报表、密码保护 实现系统密码保护、修改等功能。 5.结束语 与手工配浆相比,成浆的纤维配比更加稳定,系统控制精度高,提供了配浆的质量与效率;与此同时减轻 了工人的劳动强度。 控制系统论文:试析自动控制系统 自动控制系统在现代化生产的各个领域越来越普及,作用也不断加大,文章介绍了现代化自动控制系统的基本概念,控制方式和整个系统的组成元件。 关键词:自动控制系统控制方式组成 1、自控系统的基本概念 1.1 自动控制的重要性 (1)自动控制技术水平的高低,标志着一个国家工业和科技先进与否。 (2)高水平的自动控制技术对一个国家的工业、国防和科学起着至关重要的作用。 (3)自动控制原的基本思想和基本方法可以用于各个领域。 (4)每个工程技术人员和高级管理人员必须具备自动控制原理的知识。 1.2 控制的定义 控制主要是指给一个运动过程施加约束,使运动过程按指定的路径,向期望的方向发展。自动控制的定义:是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。 2、自动控制系统基本控制方式 自动控制系统是指为自动达到某一目的,由相互制约的各个部分按一定规律组织成的、具有一定功能的整体。自动控制系统的组成主要包括控制器、被控对象、反馈环节、给定装置等。而自动控制系统基本控制方式主要有开环控制、闭环控制和复合控制三种。 2.1 开环控制如图1所示 其特点是在控制器和被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈作用,简单、控制精度低。 2.2 闭环控制如图2所示 闭环系统自动把输出量反送到输入端并与输入量进行比较,得到偏差信号,偏差越大,控制力度也越大。迫使输出量向输入量靠近。 故控制精度高。反馈是指将检测出来的输出量送回到系统的输入端,并与输入量进行比较的过程。负反馈主要是指偏差量=输入量-反馈量。负反馈的自动调节原理可简单总结为输出量反馈量偏差量控制量输出量反之,也一样。总之,能自动减小偏差,恒定输出。 2.3 闭环控制的特点包括以下两个方面 (1)自动检测偏差,不断调整控制量,克服前向通道上的各种干扰,控制精度高,稳定性好。 (2)对反馈通道上的干扰不能克服,对反馈设备要求高,价格贵,系统结构复杂。 2.4 复合控制如图3所示 该图为干扰补偿的开环控制和按偏差的闭环控制相结合,复合控制的效果也比单一的反馈控制或者单一的开环控制的效果都好。 3、自动控制系统的组成 图4为一个简单控制系统实例,主要包括: 给定环节——用于产生输入到控制系统的指令信号。指令信号通常称为输入量或给定量,常用r来表示。 比较环节——用于将给定量与反馈量进行比较,比较环节的输出量等于两输入量的代数和。箭头上的符号表示输入在此相加或相减。给定量与反馈量的差值,称为偏差,常用e来表示。 控制器——接受偏差信号,通过转换与运算,产生控制量u,以改善系统的性能。控制量常用u来表示。 中间环节—— 它的作用是将控制信号进行变换、功率放大等,以便对被控对象进行控制。达到纠正偏差的目的。 被控对象G——它是要求实现自动控制的设备。它接受控制量并输出被控制量。系统输出量常用c来表示。不希望的、影响系统输出的信号,称为扰动,常用n来表示。 反馈环节——将输出量转换为主反馈信号的装置,主反馈是与输出成正比或成某种函数关系,但量纲与参考输入相同的信号,用b来表示。 随着的自动控制系统在各行业应用的不断加深,自动控制系统开发与应用企业也面临着更高挑战。这就要求自动控制开发企业必须加大对相关人才培养与引进,通过人才战略提高自身的市场竞争力,提高对应用自动控制系统客户的售后服务,保障自动控制系统的精准性,为该技术的应用发展打下坚实的基础。 控制系统论文:我国电气工程和自动化控制系统的具体应用 近些年来,随着科学技术的不断进步,电气工程与自动化控制系统技术水平也日益提高,在工业生产中占据着重要地位,具有提高自动化水平、提高生产效率、延长设备使用年限等特点。因此,做好电气工程与自动化控制系统的实践是企业应当重视的工作。 1 电气工程与自动化控制系统的概述 (1)电气工程与自动化控制系统的设计。在电气工程与自动化控制系统设计中,主要有闭环控制、开环控制以及复合控制三种,其中,闭环控制控制过程是根据给定值和反馈量偏差来完成的,能够预防震荡,确保控制装置正常工作。开环控制的控制装置与受控对象之间是顺向作用,优点在于控制过程、系统结构简单,不足之处是控制精度差、抗干扰能力低,主要适用于对控制性能要求相对偏低的场合。复合控制是一种反馈控制方式,只有在被控量变化后,控制系统才会进行调节与控制,控制过程、被控量不会受复合控制的影响。 (2)电气工程与自动化控制系统的方式。电气工程与自动化控制系统主要可以分为集中式、分布式以及信息集成化三种,具体是指: 首先,集中式控制系统。此种控制系统只有一个处理器,承担着系统的所有功能的处理任务,其优点是系统结构简单、设计与操作简便、维护成本较低,其缺点有在监控对象增加时,处理器工作效率会降低,处理工作过程会受任务多少影响,主机使用空间减少,在功能增加时,只能通过增加电线方式解决,会增加成本,影响系统可靠性[1]. 其次,分布式控制系统。此种控制系统有多个控制回路,每个控制回路分别承担一部分系统功能,可以有效解决集中式控制系统的不足,同时实现对数据的集中获取、管理与控制。但是,分布式控制系统也存在一定不足,主要是受仪表类型复杂、标准不一影响,会增大维修工作难度。第三,信息集成化控制系统。信息化集成控制系统是在计算机技术、信息技术等基础上发展出来的一种控制系统,是指在电气自动化控制设施与机械设备之间以信息技术作为连接,比如微电子处理技术等,提高信息获取效率,提升控制系统自动化水平。 (3)电气工程与自动化控制系统的重要性。在工业生产中,电气工程与自动化系统起着十分重要的作用,具体体现在以下三方面: 首先,能够提高设备的可靠性,通过自动化系统,可以对电气工程相关设备状态进行自动检测,检验元件参数指标以及可靠性,确保在各种环境条件下,设备都可以良好运行,并对其进行相应改进与完善,确保电气工程的可靠性。 其次,可以增强系统的适用性,在生产过程中,电气工程与自动化系统能够自动记录所有的运行数据,并通过对数据的自动分析、对比,根据实际需求来对工作进行自动控制与调节,从而有效增强系统的适用性。 第三,可以提高生产的先进性,在工业生产中,自动化控制水平是一项十分重要的衡量指标,通过应用电气工程与自动化控制系统,可以自动完成对生产过程与产品的测试工作,在保证产品品质的同时,提高生产效率,从而实现生产先进性的提升[2]. 2 电气工程与自动化控制系统的实践 (1)在智能化方面的实践。在电力系统当中,其运行的可靠性、安全性等与智能化水平有着密切联系。因此,将电气工程与自动化控制系统应用于系统的智能化当中,可以提高系统的自动调节能力,解决电气工程早期自动化控制存在的不足,促进电气工程的进步,有效提升电气工程自动化控制的整体水平。对于智能化控制器而言,其优点主要是可以同时完成诸多不同数据的处理,也可以承担一些其他控制器难以完成的工作,比如难度较高、危险性较大的工作。电气工程与自动化控制系统在智能化方面实践,不仅体现在提高智能化技术的先进性、实用性方面,还体现在增加电气工程的稳定性上。在未来工业发展趋势中,智能化方面电气工程与自动化控制系统应用将会越来越加广泛,分布在智能化的各个领域,对智能化的发展与进步起着重要促进作用。因此,应当加强对电气工程与自动化系统在智能化方面实践的研究,针对不同问题采取相应的措施,可以提高智能化中电气工程与自动化系统可靠性与安全性,避免事故发生[3]. (2)在变电站配电的实践。在变电站配电中应用电气工程与自动化控制系统,会对变电站运行设备故障与事故进行自动记录,利用监控、操作的图像化与智能化特点,不仅可以提高变电站运行效率,也能够有效提高变电站配电自动化系统的管理水平,对变电站配电进步有着重要意义,有助于促进电气工程自动化控制的发展。 3 结语 综上所述,电气工程与自动化控制系统是国家社会经济发展的重要基础,加强对电气工程与自动化控制系统的了解,掌握其设计方式、控制系统模式等内容,将其合理应用于工业生产的实践当中,对于工业生产效率提升、产品质量等起着重要保障作用。因此,对电气工程与自动化控制系统的实践展开研究,借鉴先进技术,提高系统的稳定性与可靠性,对电气工程与自动化控制系统发展有着重要意义。 控制系统论文:浅析过程控制仪表与过程控制系统 摘 要:现代工业生产过程,随着生产规模的不断扩大,生产过程的强化,对产品质量的严格要求,以及各公司间的激烈竞争,人工操作和一般的控制远远不能满足现代化生产的要求,工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备,它是保证现代企业安全、优化、低耗和高效生产的主要技术手段。 关键词:过程控制 仪表 系统 1、过程控制仪表与控制系统 如图所示是一个单元组合仪表构成的简单控制系统。图中控制对象代表生产过程中的某个环节,控制对象输出的被控变量(T P L F等),经变送、转换成相应的信号,送显示、记录、调节与给定单元来的给定值进行比较,将偏差值进行一定运算后,发出信号控制执行单元的动作,将阀门开大或关小,改变控制量,直到被控变量与给定值相等。 2、控制系统的工作原理 2.1 液位控制系统 图中,检测变送器检测到水位高低,当水为高度与正常给定水位之间出现偏差时,调节器就会立刻根据偏差的大小去控制给水阀,使水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。 2.2 温度控制系统 它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时,通过温度仪表测得的变化,并将其信号送至调节器与给定值进行比较,调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至调节阀,改变蒸汽量维持出口温度。 2.3 流量控制系统 它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时,流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件,把孔板上、下游的差压接至差压变送器,将流量信号标准信号;该信号送至调节器与给定值进行比较,流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀,改变阀门开度,就调整了管道中流体的阻力,从而影响了流量,使流量维持在设定值。 自控系统由被控对象、检测元件、控制器和调节阀四部分组成。组成方框图如下: 3、控制系统的分类 由于控制技术的广泛应用以及控制理论的发展,使得控制系统具有各种各样的形式,但总的来说分为两大类,即开环和闭环控制系统。 3.1 开环控制 这种控制方式又分两种、一种是按设定值进行控制。其操纵变量与设定值保持一定的函数关系,当设定值变化时,操纵变量随之变化。另一种是按扰动量进行控制,即所谓前馈控制,如图:在蒸汽加热器中,若负荷为主要干扰,如果使蒸汽流量与冷流体流量保持一定关系,当扰动出现时,操纵变量随之变化。 3.2 闭环控制系统 系统的输出(被控变量)通过测量、变送环节,又返回到系统的输入端,与给定信号比较,以偏差的形式进入控制器,对系统起控制作用,整个系统构成一个封闭的反馈回路,这种控制系统统称为闭环控制系统或反馈控制系统。 4、结语 通过上面论述表明,自动化程度的完善就等于生产力的提高,虽然先期阶段增大了投资费用,然而在长期正常的运转中可以实现各项能源的节约,其特点十分显着,其取得的收益远远大于先期的投入。 控制系统论文:智能家居控制系统设计 摘要:本文简单介绍了智能家庭控制系统的组成、旅行、功能、系统设计以及产品选择的要点,工程设计事例等。 关键词:家庭控制器 自动监控 安全防范 l 引言 随着国民经济和科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高,促使了家庭实现了生活现代化,居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面,改变了人们生活习惯,提高了人们生活质量,家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。 2 智能家居控制系统概述 智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台,计算机网络技术为技术平台,现场总线为应用操作平台,构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统,以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。 系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。 3 智能家居控制系统功能 智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。 3.1家庭通信 家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、CATV线路、无线局域网等方式。 (1)电话线路 通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。 (2)计算机互联网 通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。 (3)CATV线路 通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。 (4)无线局域网 通过无线收发器、天线、各种无线终端,实现双向传输数据信号。 3.2家庭设备自动监控 家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。 (1)家用电器的监视和控制 按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。 (2)热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序,通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量,并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。 (3)空调机的监视、调节和控制 按照预先所设定的程序,根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。 (4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序,分别对各个房间照明设备的开、关进行控制,并可自动调节各个房间的照度。 (5)窗帘的控制 按照预先设定的时间程序,对窗帘的开启/关闭进行控制。 3.3家庭安全防范 家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码(如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等),在有报警发生时,按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警(可报出家中是哪个系统报警了)。同时,各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心,并可与其它功能模块实现可编程的联动(如可燃气体泄漏报警后,联动关闭燃气管道上的电磁阀)。 (1)防火灾发生 通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器,监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号,通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况,自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。 (2)防可燃气体泄漏 通过设置在厨房的可燃气体探测器,监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号,并联动关闭燃气管道上的电磁阀,同时通知家人及小区物业管理部门。 (3)防盗报警 防盗报警的防护区域分成两部分,即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关,在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器;住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外/微波双技术探测器。当家中有人时,住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防,住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外/微波双技术探测器)撤防。当家人出门后,住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外/微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时,家庭控制器发出声光报警信号,并通知家人及小区物业管理部门。另外,通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。 (4)访客对讲 住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话,确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备,可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。 (5)紧急求救 当遇到意外情况(如疾病或有人非法侵入)发生时,按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别,由于是人在紧急情况下的求救信号,其误报的可能性很小。 4 智能家居控制系统类型 4.1系统类型 智能家庭控制系统可分成采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统、LonWorks的智能家庭控制系统、KS485的智能家庭控制系统、无线网的智能家庭控制系统等类型。 4.2基本特点 、功能、适用范围 (1)采用公共电话网的智能家庭控制系统采用公共电话网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计 ·基本特点:家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器,利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。 ·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器(内置了与电话线连接的收发器)、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。 ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。 (2)采用HFC的智能家庭控制系统 采用HFC的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计 ·基本特点:家庭智能控制器内配置了CableModem,利用有线电视的HFC网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。 HFC网络采用共享方式,其共享带宽为36Mbps。当上网人数较多时,上网的速度会变慢。由于Cable Modem设备费用较高,用户网络的开通费用高。 ·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器(内置了Cable Modem)、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成o ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,仅将原有的有线电视HFC网络进行双向改造,就可实现数据和图像信号的共网传输。 (3)采用以太网的智能家庭控制系统 采用以太网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计 ·基本特点:家庭智能控制器内配置了以太网网卡,利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。 以太网传输速率较高,传输速率有10Mbps、100Mbps等。根据传输距离的要求,由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆,由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。 ·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。 ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅(小区)工程,用以太网实现数据和图像信号的双向传输。 (4)采用LonWorks的智能家庭控制系统采用LonWorks的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计《智能家居控制系统设计施工图集如3X602第21、22、23页。 ·基本特点:采用一个覆盖全部ISO/OSI标准七层通信协议、开放性的LonWork总线技术,一台系统服务器最多可连接127台LONWorks路由器,一台LonWorks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为LonWork一个通道上的网络节点,每个网络节点包括有神经元(NEURON)芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的I/O设备(电路)、存储器等。 LonWorks直接通信距离可达2700m(双绞线、78Kbps),其通信传输速度最大可达1.25Mbps(此时有效传输距离为130m)。LonWorks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时,需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线,根据需要也可采用同轴电缆或电力线。 ·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。 ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。 (5)采用KS485的智能家庭控制系统 采用KS485的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计03X602第18、19、20页。 ·基本特点:KS485串行接口总线为主从式网络,它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。RS485串行接口总线的传输介质采用双绞线,它可以高速地进行远距离传输,传输速度与传输距离的技术指标如下:传输速率为10Mbit/s时,最大传输距离是12m;传输速率为1Mbit/s时,最大传输距离是120m;传输速率为100kbit/s时,最大传输距离是1200m。 ·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。 ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。 (6)采用无线网的智能家庭控制系统 采用无线网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计03X602第24、25页。 ·基本特点:利用无线作为信息传输网,该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式,小区、楼内、户内无需布线,施工简单,可以节省施工的投资。 无线网的工作频率符合IEEE802.11b标准要求。 ·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。 ·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。 ·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,不用敷设线路就可实现数据信号的传输。 5 系统设计及产品选用要点 5.1智能家庭控制系统类型的选用 新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,宜采用LonWorks的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统或采用RS485的智能家庭控制系统。改造的智能化住宅(小区)工程,宜采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统或无线网的智能家庭控制系统。 5.2家庭控制器的选用 家庭控制器的选用主要包括功能、总线技术及模块化设计、扩展功能、可按用户的基本要求进行配置等方面的选用要求。 (1)家庭控制器功能的选用 家庭控制器通常具有以下功能: ·家庭防盗报警; ·家庭火灾报警; ·家庭燃气泄露报警; ·家庭紧急求助; ·远程设防与撤防; ·远程报警; ·访客对讲; ·家用电器监控; ·家用表具数据采集及处理; ·空调机监控; ·接入网接口; ·小区电子 公告; ·信息查询; ·家用设备报修等。 (2)家庭控制器功能的选择 在工程设计中,家庭控制器功能的选择可参见下表所示。 5.3总线技术及模块化设计 ·家庭控制器要求采用总线技术,如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10; ·家庭控制器要求采用模块化设计,以便用户可以根据需求选择不同的模块完成不同的功能。 5.4扩展功能 家庭控制器要有一定的扩展功能,考虑能适应今后发展的需要。 5.5可按用户的基本要求进行配置应能根据用户提出有哪些被控设备及监视控制要求(功能要求)等因素,来对家庭控制器组成进行配置,包含模块种类的选择和各种模块数量的选择。 6 设备的安装 6.1交换机、路由器、控制器、放大箱、分配箱、电话分线箱 康居住宅家庭控制器功能设置表 级嗣 消防 安防 访客对讲 家电监控 表具数据远传 基本级(1A) 1.在住户内安装紧急按钮开关。 2.在住户内安装入侵报警探测器。 具有语音对讲及控制开启楼道人口处防盗门功能。 1~2点 热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。 提高级(2A) 在室内安装可燃气体泄 漏自动报警装置。且能就地 发出声光报警信号。 1.在住户内两处安装紧急按钮开关。 2.在住户内安装入侵报警探测器,在户门、及用台、外窗安装 人侵报警装置。 具有语音对讲及控镧开启楼道人口处防盗门功能。可实 现住户与安防监控中心的直接联系。 2点以上 热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄 收及远传、超限爿断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。 先进级(3A) 1.在室内安装可燃气体泄漏自动报警装置,当燃气体泄漏报警后能自动切断气源、打开捧气装置,且能就地发出声光报警信号。 2.在住户内设置火灾自动报警装置。 1.在住户内不少于两处安装紧急按钮开关。 2.在住户内安装入侵报警探测器,在户门及阳台门、外窗安装入侵报警装置。 具有语音、可视对讲及控翻开启楼道入口处防盗门功能,可实现住户与安防监控中心的直接联系。 2点以上 热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。 这些设备均应安装在电气竖井内或公共走道的墙上(内)。 6.2家庭控制器 暗装(或明装)在墙内(上),其底边距地面1.4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近(宜距户门0.5m以内),且容易操作(包括设防与撤防)的地方。 6.3可燃气体探测器 安装在厨房内的燃气管道、灶具附近,当住户使用的是天然气,燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方;当住户使用的是液化石油气,燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。 6.4感温探测器设置在厨房内,它吸顶棚安装。 6.5感烟探测器设置在起居室、卧室等房间内,它吸顶棚安装。 6.6紧急按钮开关 设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上,及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内,其底边距地面0.5m~1.2m。 6,门(窗)磁开关 安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。 6.8玻璃破碎探测器 安装在窗户和玻璃门(阳台)附近的墙上或吸顶棚安装。 6.9被动红外侵入探测器和被动红外/微波双技术探测器 安装在住户的主要通道、重要的房间内,它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。 6.10红外遥控器 安装在被控电器设备正面附近的墙上,距离不能超过红外线工作范围,且与电器设备之间没有遮挡。 7 工程设计实例 以二室户型为例介绍户内的智能家庭控制系统设计,设计标准采用康居住宅先进级(3A)。采用以太网的家居控制系统,家庭控制器与户内各模块之间采用R.$485总线,家庭控制器可通过电话线或计算机网络接收控制指令、发出信息,所选用的家庭控制器具有可视访客对讲功能。家居控制系统图参见国家建筑标准设计03X602第17页,二室户型家居控制平面图参见图1、2所示,家庭控制器与室内设备的连接参见图3所示。 在起居厅、卧室设置了感烟探测器,厨房设置了感温探测器、可燃气体探测器,各房间的窗户、阳台推拉门上及附近设置了门(窗)磁开关和玻璃破碎探测器,起居厅设置了被动红外侵入探测器,起居厅、卧室、卫生间设置了紧急按钮开关。对电、水、燃气进行计量;可对餐厅、起居厅、卧室的灯进行控制;当可燃气体探测器探测到有燃气泄漏后,联动控制关闭燃气管道上电磁阀、开启排烟风机;当有各种探测器报警后,联动警报发声器发出报警声音。 家庭控制器共提供13路输入:电度表(电度表安装在照明配电箱内)、燃气表、热能表、可燃气体探测器、感温探测器、感烟探测器、紧急按钮开关、被动红外侵入探测器、玻璃破碎探测器各1路,水表、门(窗)磁开关各2路。 家庭控制器共提供7路输出:警报发声器控制1路、燃气管道上电磁阀控制1路、排烟风机控制1路、照明控制4路。 三室户型、复式结构、别墅的智能家庭控制平面图及家庭控制器与室内设备的连接参见国家建筑标准设计 8 设计中应注意的事项 当防火规范规定必须设置火灾报警系统时,感烟探测器、感温探测器及可燃气体探测器的设置及系统的构成须遵循《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的规定。 控制系统论文:电除尘器振打控制系统设计方法的改进 【摘要】:通过对某电厂一电除尘器的振打控制系统的现状的分析,提出提高电除尘器振打控制系统稳定性和自动化水平的方法,并根据现场工人多年的运行经验重新编写了振打程序。 【关键词】:可编程控制器;电除尘器;振打控制系统 我国是世界上大气污染最严重的国家之一,由于我国是以煤为主要能源的国家,大气污染以烟尘和二氧化硫为主的烟煤型污染,其中火电厂环境问题尤为严重。电除尘器将越来越受到重视。解决这一问题,就有必要对电除尘器振打控制部分进行研究分析,结合生产实际进行升级改造,从而提高电除尘器的可靠性。我国由于起步晚,技术基础底子薄,要满足国家的环保指标,其治理量大面广时间短,目前国内有少数企业在研究电除尘器集散控制系统并开始应用例如福建龙净环保股份有限公司等,大多数集成国外产品和自主开发少部分产品。国际上例如瑞典Flakt公司、德国Lurgi公司、美国GE公司、EE公司等均在研究电除尘技术。通过总结长期实验研究成果和消化吸收国剑。先进技术和经验开发研制出一批结构新颖的电除尘器。 1.电除尘器振打控制系统[:请记住我站域名/]结构分析 振打控制系统分为监控层,控制层,设备层三层。监控层由1台上位机组成,通过上位机可以在中央控制室监视现场设备的运行状况,并可以直接在上位机上启动现场设备;控制层由可编程控制器、空气开关、继电器、接触器、热继电器和电缆等组成,它接受并执行监控层的指令,是控制系统的重要组成部分;设备层是分布在现场的阀门、电机和检测仪表等。 改系统的监控层和控制层的任何一个出故障都会造成整个电厂的生产停机,给企业造成很大的损失。目前该电厂的电除尘器的振打控制系统控制层采用施耐德的PLC(非双机热备)作为主控制器,一台工控机作为监控层。在这种情况下如果监控层或控制层出现故障整个电厂的设备都的停机,给电厂造成不可沽量的损失。 2.系统控制系统的改进 针对上述对某电厂一的电除尘器的振打控制系统的分析,针对性的提出了解决方案。 (1)考虑到在电厂整个设备运行过程中电除尘器可以短时间停运和整个发电系统不停机的前提下: a.种输入输出备用模块和一备用CPU,当系统控制系统故障时,可以在短时间内换掉故障的器件; b.对监控层提出了热备用的方案,即采用再提供一台工控机,使它与原有的工控机并列运行,大幅度的提高了系统的可靠性。 (2)基于现场工人对系统多年运行的经验,发现现有系统的运行方式比较简单并且工人的劳动强度大,自动化水平低。现有的控制系统只有自动和手动的控制方式且自动的控制方式较为简单,还需要人工手动操作。针对这种情况,由现场工人提出的控制方式,我们又重新编写了控制程序,提高了振动控制系统的自动化水平,达到了可无人值守。 a.自动:八个料仓按照一定的时序自动启停阀门和风机,将灰排出。操作人员不需要任何操作,故障时系统自动停机。 b.半自动:操作人员可以任意选取运行的需要运行的阀门并可设定运行的周期(八个料仓全部卸灰一次为一个周期),启劝后,系统按一定时序启停选取的阀门,达到运行周期时系统自动停止。 c.手动:操作人员可以任意启停任一台阀门。这种方式用于系统调试。 在正常情况下系统的运行处于自动控制状态下;当系统出现故障时,可切换止半自动的控制状态下运行,此时维修人员可以将故障的设备进行更换。 3.软件设计 编程软件使用MODICON编程软件concept2.5。考虑到系统运行的稳定性,所有的功能和模拟量计算、累积、比较及逻辑判断均在PLC内完成,在正常工作条件下,可独立对整个系统进行全自动控制,不需要上位机的参与。 软件由主程序和4个子程序(自动、半自动、手动、模拟量转换)组成。分别为自动、半自动、手动分配标志位,在主程序中循环检测三个标志位,检测到那个标志位置1则调用相应的子程序。这样程序运行周期短。自动子程序按运行周期设置一个计时器,随着计时器的递增达根据时序依次启停阀门,达到排灰的目的。 4.结语 该电厂的电除尘器改造后,系统自动化程度极大提高,降低了现场工人的工作量,同时工人误操作的几率下降,提高了系统的可靠性。改进后的控制系统提供与全厂信息管理系统的接口,使得厂内管理层能随时掌握系统的运行状态,有利于全厂的调度。该系统自投运以来,用户反映良好,达到了预期的目标。 控制系统论文:对无线通信水下航模控制系统综述 1系统主要硬件电路设计 1.1HT6221键盘编码电路 不同的按键表示上升、下降、前进、后退、停车、左转、右转等控制信号,按键通过HT6221编码芯片编码后,OUT1输出38kHz的编码信号,通过507kHz中波调制后,经过功率放大、阻抗匹配,最后由L型天线输出.为了提高天线的辐射效率,L型天线与地面平行的部分采用20cm宽的铜板.HT6221键盘编码电路原理图如图3所示. 1.2频率调制与发射电路 MAX038是高频精密函数信号发生器,具有频率高、精度好等优点,广泛用于设计锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路,本系统采用MAX038产生507kHz基波信号,频率调制IN1输入的38kHz编码信号(图3所示OUT1)后,输出给功率放大电路.陆基控制平台的功率放大电路采用TI公司的OPA561芯片,OPA561是典型的电流型运放,满功率状态下有1MHz的带宽增益,具有外围电路简单、安装调试方便等优点.频率调制与功率放大电路如图4所示. 1.3电磁波接收与解调电路 水下航模的电磁波接收电路采用CD9088专用集成芯片.CD9088广泛用于设计调频收音机,具有从天线接收到鉴频级输出的全部功能,还具有搜索调谐、信号检测、静噪以及频率锁定环(FLL)等功能.CD9088输出的信号经过电容耦合后输出给功放电路TDA2822,经过放大后的输出信号采用TLC372电压比较器进行比较,输出端(图5OUT-MCU)接水下航模的控制核心MSP430单片机.电磁波接收电路的原理图如图5所示. 1.4红外光波发射、接收电路 红外光波发射电路采用TSAL6200红外发射器,红外发射端的协议为自定义协议,载波频率为38kHz的方波;红外光波接收电路采用TSOP138红外接收器,TSOP138有接收红外信号、内置信号放大、滤波、检波输出等功能.红外解调后的信号经过单片机处理,即可恢复出原编码信号.红外光波发射、接收电路原理如图6所示. 1.5直流电机驱动电路 直流电机采用L298N驱动芯片,通过MSP430单片机改变L298N芯片控制端的输入电平,实现电机正反转控制;通过MSP430单片机产生PWM波信号,调整直流电机的转速.为了减小由于电机在启停过程中产生的感应电动势对单片机I/O口的影响,采用光电耦合器将控制部分与电机驱动部分隔离开来,可减少电机驱动电路对单片机的干扰.直流电机驱动电路如图7所示. 2系统软件设计 2.1编码与解码程序设计 中波通信的编解码过程以及通信协议是本系统程序设计的关键[13].中波编码采用HT6221编码协议,该协议由一位起始码、16位地址码、16位数据码组成.其中16位地址码包括8个连续的“0”和8个连续的“1”,16位数据码由8位数据原码和8位数据反码构成.起始码中的“0”和“1”分别用9ms的低电平和4.5ms的高电平表示,用0.56ms的低电平和0.56ms的高电平表示数据码中的“0”,用0.56ms的低电平和1.68ms的高电平表示数据码中的“1”.对应的解码方式为:当单片机检测到起始码并读到连续的8个“0”和8个“1”后,随后接收的16位码便为数据码.红外通信的编解码方式参考了HT6221编码协议.该通信协议也是由起始码、16位数据码和结束码组成.其中16位数据码包括8位数据原码和8位数据反码.起始码中的“0”和“1”分别用9ms的低电平和4.5ms的高电平表示;数据码中的“0”采用0.56ms的低电平和0.56ms的高电平表示,“1”采用0.56ms的低电平和1.68ms的高电平表示;结束码采用4.5ms低电平表示.解码方式与中波通信过程相同. 2.2系统软件设计流程图 陆基控制平台没有微处理器,简化了系统的程序设计.水下航模采用MSP430单片机为控制核心,主要负责检测来自陆基控制平台的无线电波的解码信号,根据译码指令控制红外光波发射电路和状态指示电路,水下航模子系统流程图如图8(a)所示.水面传动单元同样采用MSP430超低功耗单片机检测红外光波接收电路的解码信号,根据解码指令控制直流电机驱动电路,完成牵引水下航模的升降和位移测量功能,并将当前的工作状态通过LCD显示,水面传动单元控制流程图如图8(b)所示[14]. 3系统测试与分析 3.1水下航模运行时间测试与分析 当L型天线的水平部分与水面距离为2m时,设定快速上升时间为3s,快速下降时间为4s,慢速上升时间为6s,慢速下降时间为8s,分五次测量的结果见表1.从表1可以看出,快速升降的时间最大误差为5%,而慢速升降的时间最大误差为10.6%,主要原因是水下航模在下降过程中受到向上的浮力作用而存在摆动,影响观察者判断其停止的准备位置. 3.2天线高度对电磁波通信的影响 水下航模离水面的距离为0.5m,天线距水面的距离变化范围为2~10m,通过陆基控制平台设定状态和水下航模指示灯状态的对应关系测试无线通讯建立是否有效,规定L1亮表示前进,L2亮表示倒退,L3亮表示停车,L4亮表示左转弯,L5亮表示右转弯.具体测试结果见表2.从表2可以看出,当天线高度为10m时,系统的指示运行状态与陆基控制平台设定的状态仍然一致,综合测试系统通信的误码率小于2%,说明在此范围内,天线与水下航模的垂直距离对无线电波的传输效率影响甚微.由于条件所限没有进行天线高度与通信建立有效性的完整实验,但是从理论分析可知,电磁波信号在水和空气的界面处存在剧烈的反射效应,在水中传播时也有比较强的衰减,因此,当天线离水面的距离足够远时,无线电波通信将失效. 3.3设定速度与实际速度对比情况 本系统所使用的电机在最大转速情况下提供给悬索的线速度为15cm/s,考虑到水下航模的重量对电机转速的影响,本系统结合光电门的实测速度,采用PID算法控制电机转速,表3给出了10组测定数据,水面传动单元带动水下航模升降的实际速度可以通过液晶显示屏观察.从表3可以看出,系统存在一定的测量误差,但是3次实际测量速度的平均值与设定值非常接近. 4结语 水下无线通信系统以两片MSP430单片机为控制核心,采用中波和红外光波通信,通过HT6221编码和CD9088解码完成了陆基控制平台与水下航模的电磁波通信,实验测试结果表明,频率为507kHz的电磁波在经过空气与水面的界面反射和水下衰减后,仍然能够在水下有效传输50cm以上,说明中波相比高频电磁波在水下无线通信系统中有更加优越的抗衰减特性.因此,系统模型可以广泛应用于浅水区域的信息采集和无线电传输,或者作为深水区域与陆基设备通讯的中继站,在国防、工业和智能 农业等方面有着广泛的应用前景.本系统采用了电磁波通信讯、红外光波通讯、电机精确控制、编码解码、数据动态显示等技术,具有较强综合性和扩展性,特别是可以借鉴无线传感器网络技术的设计思想,通过一个陆基控制平台,同时控制多个水下航模执行相同的控制指令,完成在一定水域的多个水下接受终端的控制过程,可用于水面防区的探测器布防和水雷布点,也可以用于精细养殖区域的水下精密监测. 控制系统论文:控制系统在纺织机械中的实用性 自动化率和自动化技术差距将我国的自动化设备水平和纺机技术结合起来综合考虑,我国的整体水平与国际的纺机自动化技术水平差距显着。不过,对于不同的纺机产品来说他们有不同的差异。首先,是我国的纺织工业设备的水平只有占总体的四分之一能够达到国际的先进标准;再者,我国的棉织和制造新设备在技术上也只是达到了国际90年代的水平,可见我国的科技是多么的落后;再其次,毛纺织、印染类机械与国际水平的差异也相当明显。以上所述,不计这些在技术指标方便出现的差异,我国的纺机产品的设计理念和是否拥有可靠性也与国际有着非常大的差异。引起人们关注的是,整个纺机行业的自动化率国际站整体的50%,而我国的纺机自动化率也只能占了其中的15%~20%。 纺机机械工艺复杂、程序繁琐,因此各种不同的纺织机械,他们对于自动化的需求也各有不同,出现了五花八门的形式。不同的控制装置在不同的纺织设备上发挥着不同的价值,来满足纺机行业的需求,来提高纺机的效率。梳棉机近年来纺机采用计算机来控制自调匀整装置,提高高速时的控制效果,特别可以消除滞后现象。立达(Rieter)公司的C4-A型梳棉机釆用了混合环式自调匀整装置,用闭路循环方式,通过对一对阶梯罗拉进行检测,调控给棉罗拉速度来控制长片段的匀整;釆用联控形式(扰动可变补偿)来控制短片段匀整,即在出口处通过称量棉网重量,发现棉网超标立即进行调整,控制过程的干预是通过调控棉罗拉的速度来完成的。立达(Rieter)公司研制成的C.I.S.纺纱自动化生产线,在清缸工序中釆用了Aero-feed散棉喂给装置,再用ABC-Control型处理机控制清缸连续化和自动化生产线。操作人员可以通过VDU彩色图表管理机台,取代了开棉、清棉和梳棉的人工中心控制,具有控制、监视、报警和记录等多种功能。2.2并条机自调匀整是并条机自动化内容中很重要的一个动作。这种方法实现了棉条条干均匀,能够使纱的粗细相同,否则在纺机织布的时候,很容易引起细的纱出现断头现象。综合以上情况的叙述,如果在纺织过程中发现条干过粗或者过细,就需要利用设备来检测出来,并能够对这种情况及时作出调整,来达到符合要求的目标,以免事后无法挽回。自动调节的过程重点是要检测,然后在经过计算机的处理,最后运用电动机调频来进行操作。这一系列的自动化机制体系,是相当复杂的过程,而且难度也是很大。我国的产品水品在国际上还是比较落后,所以,这样的设备目前仍然需要从国外引进。 细纱机细纱机在落纱环节方面,传统的方式是采用人工换管,人工接头,细纱机的锭数以前采用人工换管和人工接断头的方法。每台细纱机的锭数都很少,而现在细纱机的技术有所进步,锭数从起初的300个到了现在的1000左右,如果仍然用人工换管,那么不但产生的断头多,而且纺织的效率也会大大降低,消耗工人的劳动量。其实,造成断头的原因是由纱管形状和张力的大小来决定的,双速电动机是一种能够解决此问题的一个最佳方式,可以有效的减少断头情况的发生。粗纱机有细纱必有粗纱,粗纱是用粗纱机来制作的,他的原理在于要将熟的棉条进行拉伸后处理,进一步分离度,有利于之后细纱机对细纱的加工。传统的粗纱机是采用了电动机,粗纱机的作用是将熟棉条进行拉伸后形成粗纱,以进一步增加取向和分离度,利于后道细纱机的加工。粗纱机的人机界面使用触摸屏,应用PLC来进行控制,传统的粗纱机也采用了运用电动机的方法由多种机构分别传动及升降。络筒机我国当前的络筒机结构主要是采用了电子齿轮和电子凸轮的数码结构,也就是由单锭来进行传动。可是由于机械上的电机没有能够直接进行传动的连接,所以用高速精密的计算控制来做辅助,就可以方便的高速精密的交叉卷绕,织纱的速度远超过了传统的络筒机,有效的提高了织纱效率。无梭织机随着机械自动化技术在社会上的广泛应用和推广,迎合趋势,有一种新的技术,无梭织机技术,这种技术在不断提高创新水平,也使得纺机技术得到了新的突破,不断实现自动化。现在有些汽车的程序控制就是运用其中的原理,像汽车的开关程序控制,他能够在规定的时间内给车自动加油,自动收集计算数据、将织机的各种参数显示出来,其中包括他的产量和效率等等的原因分析,这样就大大提高了生产效率。机械自动化的现在,电子选色,计算机自动纺织纺织品,还可以通过变换编织图形还改变编织物的图案。 实现纺机技术的自动化、科技化,领先化,是我们首要面对的课题,同样,这也是一个难以攻破的难关。时展的今天,我们国家在一些技术的发展上仍然落后于其他国家,在国际上没有优势地位,这与科技人员的探索精神不够强烈密不可分,虽然纺机行业自动化相对传统有所进步,但仍有很多严重的不足。政府应正视纺织机械的现代化进程,加大对自动控制设备的改进力度,与国际接轨,提高产品效率,节约社会资源,走可持续发展道路。 控制系统论文:射流混药农业控制系统 目前,我国农药的有效利用率仅为20%~40%,喷施的大部分农药流失到了环境中,不仅浪费资源,而且造成环境污染[1].提高植保机械技术水平,进行高效、低污染施药技术研究及机具开发是一项迫切的任务[2].射流混合技术[3]是利用管道中水的能量直接吸入液体农药,它在石油化工行业已经得到了广泛的应用,但在植保机械方面应用得还比较少.射流混药不但可以减少药液对机件的损害,降低对机件的要求,而且节约了使用过程中多余的农药,减少了农药的倾倒所造成的污染[4].因此,研制和开发在线射流自动混药装置,是安全、可靠、高效使用农药,以及降低残留物对环境污染的关键之一,同时也是发展植保机械的有力措施[5].对于在线射流混药[6],前人已经对其机理进行了相应研究,例如,何培杰等[7]对射流混药装置的混合管进行了数值模拟,得出了径向速度和轴向速度在混合管内的分布规律.邱白晶等[8]建立了射流混药装置数学模型,确定了射流混药装置数值模拟方案,并根据试验参数设计了射流混药器,进行了射流混药测试研究.但是存在的问题是混药比值远达不到实际生产中所需混药比要求,且无法精确控制射流混药器的进药量.为了解决上述问题,文中设计一种基于DSP和LabVIEW的在线射流混药控制系统,以增大混药比的可调范围,实现药量的精确控制. 1在线射流混药装置的结构 在线射流混药装置的结构如图1所示,由仪器控制柜、异步电动机、柱塞泵、电控阀、射流混药器、喷杆、电动机驱动模块、单向阀、流量传感器、压力传感器、转速传感器等装置构成.采用三相异步电动机为动力源,自行设计电动机的驱动板,利用TMS320F2812DSP的EV模块实现电动机的调速.电动机通过联轴器带动柱塞泵进而控制混药器进水口的流量.在线射流混药装置的核心部件射流混药器如图2所示,其基本结构参数:射流嘴收敛角α为16°,扩散管扩散角β为8°,混合管长度L为17.04mm,混合管直径dt为3.55mm,吸入角度γ为60°.在混药器进药口安装了流量控制阀,通过DSP的D/A模块控制阀门的开度来实时调节混药器进药量.在射流混药器的进水口、进药口及出水口都分别安装有压力及流量传感器,传感器的模拟信号通过DSP的A/D模块采集,DSP通过RS232将数据传给上位机.上位机实时显示管道中混药前后水的流量及压力的变化并保存试验数据. 2系统硬件组成 射流混药系统硬件组成如图3所示. 2.1工控机、TMS320F2812DSP处理器工控机作为上位机提供试验所需的基本参量如水流量和药流量等信息要求,通过RS232接口传递给TMS320F2812DSP处理器.DSP处理器的功能为采集流量、压力、转速信号,输出电动调节阀的控制信号,进行三相异步电动机的变频调速.同时,DSP将采集的信号通过RS232上传回工控机,实现数据信号的实时显示和保存. 2.2实时信号采集由于射流混药器的流量传感器、压力传感器及电动机转速传感器输出4~20mA的模拟信号,而DSP处理器的I/O口只能接受3.3V的电压信号,所以选用光电隔离芯片TLP521,对传感器检测信号进行转化,处理后的检测信号送入DSP的A/D模块. 2.3变量执行器变量执行器主要由三相异步电动机和高精度电控调节阀构成.三相异步电动机的控制芯片选用TI公司的TMS320F2812DSP,其硬件电路主要由DSP控制电路、供电电路、驱动电路、信号处理电路等组成.DSP输出的PWM信号经过光电隔离后送入驱动芯片,由驱动芯片驱动MOSFET,由其组成的三相全桥驱动电路对电动机进行控制.高精度电控调节阀的工作电压为24VDC,接受0~10V或4~20mA的模拟量控制信号,为此采用DAC8532扩展了DSP的D/A模块,通过D/A模块输出的模拟信号控制阀门的开度,进而控制进药口药液流量. 3系统软件设计 3.1系统的上位机软件设计选用LabVIEW为开发平台,设计简单友好的人机交互界面,实现数据的实时显示及实时保存,能够根据实际要求适时改变射流混药器的进水量和进药量.同时利用串口与下位机DSP进行实时通信.其人机交互界面如图4所示. 3.2系统的下位机软件设计系统的下位机软件采用C语言开发,软件的设计采用了模块化的方法.第1步对水流量控制模块进行设计.通过对电动机转速和管道中水的流量进行标定,拟合得电动机转速与水流量的关系曲线(见图5),函数关系为Qw=0.018n+0.84,(1)式中:Qw为管道中水的流量,L/min;n为电动机转速,r/min.电动机控制程序中定义Qw为给定管道中水的流量,n为给定电动机转速,nt为测得的电动机转速,则水流量的控制流程如图6所示.第2步对药量控制模块进行设计.在高精度电控调节阀的前后安装压力传感器,阀前安装流量传感器,通过DSP的D/A模块输出的电压信号控制电控阀的开度,进而对药流量调节.由于电控阀为机械装置,所以存在几十ms的响应时间和延迟时间,但是对试验结果影响极小.对电控阀两端的控制电压和实际药流量进行标定,得出药流量与电控阀的输入电压之间的关系曲线,如图7所示.图中U为电由图7可知,当药流量小于0.29mL/s时,电控阀的输入电压与实际药流量基本为线性关系;当药流量大于0.29mL/s时,两者的关系曲线近似为二次曲线,拟合得到两者的函数关系式为。 4控制系统试验 4.1试验方案设计流量控制是影响混药效果的主要因素,为了验证本控制系统的实际控制效果,对系统的软件及硬件进行综合测试.在水箱和药箱中分别加入纯水和红色的染色剂,用红色染色剂代替药原液,进行流量控制测试研究.试验分为水流量跟踪试验、药液吸入量随水流量的变化试验、不同混合比情况下药液的控制试验。 4.2水流量控制跟踪性能测试为了检测水流量控制系统的性能,测试了在电动机不同转速工况下,流量管道中水流量的跟踪性能,测试结果如表1所示,QT为目标水流量,QP为实际水流量,ΔQ与er分别为绝对误差和相对误差.试验表明,实际水流量能够较好地跟踪目标水流量.水流量控制系统的相对误差在2%以内. 4.3药液吸入量随水流量变化试验在不加入药液控制系统的情况下,测试在电动机不同转速工况下,混药比值及变化情况.试验结果见表2.表中n为电动机转速;Qw1为试验所得水流量,L/min,为了计算混药比,把单位转化为mL/s后的水流量用Qw2表示;QM为药流量;R为计算所得混药比.由表2可见,未设置药液控制系统时,随电动机转速增大,射流器吸入的水流量与药流量的比值即计算混药比值逐渐减小,但变化不大,其变化关系如图9所示.由表2及图9可知,该混药比的量值仅为(5~8)∶1,与实用施药过程中混药比(一般为几百∶1)[9-10]相差甚远. 按正常混药比(设为200∶1)计算,表2中工况所需吸入的药量范围应为0.72~1.63mL/s,而试验中吸入药量范围达18.16~65.15mL/s.说明此时射流器吸入的药液量远远大于所需吸入的农药量,即此时的混药比不能满足实用要求,这将导致无法在实际的混药机具上实施有效混药.为此必须加设药液控制系统,以实现对混药浓度的精确控制. 4.4药原液控制跟踪性能试验在加入药液控制系统以后,在恒定水流量的情况下,模拟实际混药过程,改变混药比,增大混药比的调节范围,测试药原液的跟踪情况.设定电动机转速分别为830r/min,水流量为16.61L/min,测试在不同混药比的情况下,药原液的跟踪情况.测试结果见表3,其中QMT为目标药流量,QMP实际药流量,ΔQ与er分别为绝对误差和相对误差.为了保证测试结果的可靠性,设计了对比试验,设定电动机转速为430r/min,水流量为8.7L/min,测试在不同混药比的情况下,药原液的跟踪情况.测试结果见表4.由表3,4可知,在加入药原液控制系统以后,无论电动机转速在830r/min还是430r/min的情况下,尽管改变了水药的混合比,但是实际药流量都能够跟踪目标药流量,且可以获得相对误差在3%以内的控制精度.可见混药控制系统对增大混药比的可调宽度、提高射流混药器的控制精度发挥了关键作用. 5结论 以DSP和LabVIEW为核心设计了一套在线射流混药浓度控制系统,解决了射流混药器混药比可调范围窄、控制精度低的问题,提高了混药的精度,能够根据实际要求适时调节混药比,实现精确智能混药.为射流混药机具的生产实用提供依据.1)该控制系统能实现对水量、药量的精确控制,从而可以获得适合实用的混药比值,显着(数十倍)增加混药比的调节宽度,优化控制性能,节能增效,提高安全性.2)水流量和药流量跟踪性能试验表明,水流量控制系统的相对误差在2%以内,药流量的控制系统的相对误差在3%以内.3)系统简便实用,能够根据实际施药过程,实时调节水流量和药流量,实现变量混药. 控制系统论文:城乡交通灯控制系统电路设计 摘要:分析了现代城市交通控制与管理问题的现状,结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理,给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。 关键词:交通控制 交通灯 时间发生器 定时器 1 引言 随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速道路,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此,笔者进行了深入的研究,以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。 图1 2 交通灯控制系统设计 城市路通信号控制系统大体上分为三种类型:定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。具体采用哪种类型,应根据其应用场合及特点加以确定。其中,第一种类型以其成本低,设计简单,安装及维护方便等特点得到了广泛应用。本文讨论的城乡交通灯控制系统就属于该种类型。该交通灯控制系统主要由时间发生器电路、光电检测电路、控制电路等几个部分组成。其系统原理图如图1所示。 1.1 时间发生器电路 时间发生器电路由一片74191、时钟脉冲产生电路和几个门电路构成,其中时钟脉冲产生电路如图2所示。时钟脉冲产生电路用一片555定时器业构成多谐振荡器,设计脉冲周期为4s,其计算公式为:T1=(2R2+R1) Cln2=0.7×5.7MΩ×1μF,以此信号作为74191的CP。74191的四个状态输出端QAQBQCQD可用四个门电路进行译码。当QAQBQCQD=0000时,电路输出低电平信号给D触发器和控制电路的IO输入端;而当QAQBQCQD=1000时,电路输出高电平信号给黄灯驱动电路。74191接成减计数工作状态,LD信号由控制电路的O1提供,应将置数输入端A、C接高电平Vcc,B、D端接D触发器的输出端,还可根据D触发器的不同输出状态置入数5和数15。 2.2 控制电路 控制电路主要由单稳态触发器、RC电路和反相器构成、电路如图3所示。该电路有两个输入端和三个输出端。当QAQBQCQD=0000时,输入端IO为低电平,此时信号将直接经O1输出给LD以进行异步置数,因此74191的0000状态持续时间很短暂。输入端I1由光电检测电路的输出信号提供,当有车辆时,输出低电平;无车辆时输出高电平。输出信号O1=I1,而输出信号O2而由I1经反相器、RC电路和一单稳态电路得来。O1的作用是当乡间道无车辆时,保持主干道绿灯亮,乡间道红灯亮。当主干道绿灯变亮并检测到乡间道有车辆(即I1=0)时 ,O2触发单稳态电路并维持主干道绿灯亮66s,即T2 = RCln3=1.1×6MΩ×10μf=66(s)。 图3 2.3 光电检测电路 光电检测电路由光源和光电三极管构成,该电路可根据需要选择现成产品,如CP850系列的CP851,该器件的光电传感器输距离可达15m。 2.4 交通灯控制及驱动电路 交通灯控制电路由一个D触发器、一个三输入或门和两个反相器组成,其电路如图3所示。D触发器的作用是在乡间道非常繁忙时,对红绿灯的转换进行控制。三输入端或门的作用是当乡间道无车辆和主干道绿灯刚亮而乡间道就有车通过时维持主干道绿灯亮时间大于60s。 由于红绿灯的功率较大(十几瓦),一般集成门电路无法驱动,因此需要设计一个特定的驱动电路,该电路可用功率管和高驱动能力的电源构成,具体电路如图4所示。功率管及电源大小可根据交通灯的功率进行计算。电路仿真时,可用一小灯泡直接接在门电路的后面。 3 结束语 根据交通灯控制系统的逻辑电路,笔者采用加拿大交换图像技术有限公司推出的Electronics Work Bench(简称EWB)软件进行了仿真实验[4]。在众多的电路仿真软件中,EWB的工作 界面非常直观。仿真过程中,用光电检测器来模拟现场的各种情况,结果表明,该系统完全可以达到设计要求。 控制系统论文:浅议计算机联锁控制系统在北京城铁中的应用 论文关键词: 城市轨道交通 计算机 联锁 论文摘要: 介绍了北京城市轨道交通计算机联锁控制系统在系统结构方面的硬件改进, 阐述了诸如扣车、紧急关闭和轨道区段故障时单独操纵道岔等特殊联锁功能和与A TP 系统结合的安全编码逻辑功能的软件实现。 考虑到信号工程的技术趋势和经济上的合理性, 北京城市轨道交通13 号线信号计算机联锁控制系统, 采用铁科院开发研制的T YJL2Ⅱ 型系统。虽然此系统已在全路400 余个站场投入使用, 但在满足现有的各项技术条件要求, 实现进路上的道岔、信号机和轨道电路的正确联锁关系, 确保列车运行安全的同时, 还必须进行一系列的改进和完善, 以满足城市轨道交通所要求的特殊联锁功能, 并实现与A TP 系统结合的安全编码逻辑功能。 1 系统结构的改进 根据北京城市轨道交通的特点, 对T YJL2Ⅱ 型计算机联锁的系统结构做了如下的改进。 1. 各站通常不设信号维修人员, 为了确保系统在监控机或控制台故障的情况下仍能够不间断地可靠运行, 将监控机和控制台纳入到了双机热备的覆盖范围之中, 使其在故障时可由相应的联锁机申请切换。具体地讲, 对站场简单的车站, 直接将监控机安装在联锁机柜内, 取消联锁总线的切换电路。A 监控机和A 控制台随着A 联锁机的切换而切换, B 监控机和B 控制台也如此。而对站场复杂的车站, 除切换方式同简单车站外, 仍采用原有TYJL2Ⅱ 型计算机联锁系统的结构, 保留联锁总线的切换电路。 2. 由于计算机联锁控制系统的操作方式分为控制中心集中控制和车站分散控制, 且通常采用中心集中控制方式, 因此系统在各站的监控机部分增加了与CTC 分机的接口, 接收中心集中控制时的命令信息, 并向中心发送本站的表示信息, 接口采用RS2422 双网结构。车站分散控制时, 系统采用鼠标式控制台和按钮式单元控制台互为备用的原则进行设计, 使操作方式更加方便灵活。 3. 为了便于维修, 计算机联锁控制系统的采集、驱动电路板均改为6U 标准, 计算机电源、采集电源、驱动电源和地线检查器改为插接方式。同时, 为适应北京城市轨道交通机柜上出线的要求, 系统的联锁机柜结构也相应地改为采集、驱动层在上, 计算机层、电源层在下。 4. 在保持原有T YJL2Ⅱ 型计算机联锁系统电路结构不变的情况下, 为提高系统的可靠性和抗干扰能力, 采取的措施主要包括: 提高印制板采用的芯片等级, 按5V 计算机电路与12V 采集、驱动电路分别布线, 并且分开设置接插件; 在接口架的驱动条件线上增加防雷器件; 采集、驱动32 芯电缆靠电路板一侧增加抗电磁干扰磁环等等。 2 系统特殊联锁功能的实现 由于北京城市轨道交通计算机联锁控制系统增加了诸如自动进路、自动折返、扣车、紧急关闭和轨道区段故障时单独操纵道岔等一系列特殊联锁功能, 因此在联锁软件中又增加了相应的模块, 具体可分为3 类。 1. 原联锁软件中没有与其类似的功能, 需要建立全新的算法, 增加新模块。如, 扣车必须确定扣车状态的输入与哪些所要驱动的发车进路的信号控制输出有关; 扣车状态的输出与哪些扣车按钮的输入有关。在此基础上建立实现扣车这种特殊联锁功能的算法, 并予以实现, 完成扣车作业。 2. 原联锁软件中有与其类似的功能, 可利用原有算法。如, 紧急关闭与原有的超限绝缘检查功能非常类似, 其技术条件也基本相同。因此, 可利用原联锁逻辑模块中的超限检查的算法, 在股道的二端分别设置与超限检查模块类似的紧急关闭模块来实现紧急关闭作业。 3. 原联锁软件中虽有与其类似的功能, 但需对其算法稍加修改。如, 轨道区段故障时单独操纵道岔与原联锁逻辑模块中的单独操纵道岔稍有不同, 二者的区别在于是否进行区段占用检查。只要在原联锁逻辑模块中的单独操纵道岔模块的算法中, 去掉区段占用检查条件, 就可以得到轨道区段故障时单独操纵道岔模块的算法。在道岔区段轨道电路故障的情况下, 且人工确认该道岔区段无车时, 可以采用非常手段实现单独操纵道岔作业。 虽然实现各项特殊联锁功能的模块所采用的算法是不同的, 算法的确定也是不同的, 但由于原有的TYJL2 Ⅱ 型计算机联锁控制系统的联锁软件是按照故障2安全的原则设计的, 新增加或修改的模块也均按此原则设计, 不会影响原有计算机联锁控制系统软件故障2安全性的实现。 3 安全编码逻辑功能的实现 北京城市轨道交通计算机联锁控制系统, 增加了与ATP 系统结合的安全编码逻辑功能, 并通过软件加以实现。其软件的数据仍采用按站场图形基本模块链表进行连接的方式, 遇有站场改变时只需在相应位置插入对应的模块。程序采用模块化的设计方法, 如需增加或改动某个环节, 也只需增加或改动相应的模块。 与ATP 系统结合的安全编码逻辑软件的数据分为静态数据和动态数据2 部分。其中, 静态数据包括: 与站场结构紧密相关的编码模块的代码、在链表中的位置、其控制特征以及其他必须的信息, 如软件运行所需的索引表、控制表等相关内容。就编码模块而言, 对于非道岔区段, 每1 个轨道区段均设有1 套速度码继电器和1 个编码模块, 并入链; 对于道岔区段, 考虑到道岔区段设有定位发码和反位发码2 套独立的速度码继电器, 因此也分设2 个编码模块。动态数据则是在模块静态数据对应的缓冲区记录模块状态、在程序中当前所处的层, 以及程序运行所必须使用的变量等信息。定义了编码模块的数据结构之后, 在联锁逻辑运算模块中增加编码逻辑处理模块, 可以实现与ATP 系统结合的安全编码逻辑软件的技术要求。模块中包含2 类程序, 一类是不受进路控制的编码模块, 另一类是受进路控制的编码模块处理程序, 二者的区别在于模块扫描方式的不同, 不受进路控制的编码模块处理时按索引表扫描, 受进路控制的编码模块处理时按进路管理缓冲区扫描。 与ATP 系统结合的安全逻辑编码软件的实现, 无论是数据结构还是程序结构, 都借鉴了联锁逻辑运算模块在提高软件可靠性和安全性方面的经验。为减少形成危险侧错误输出的可能性, 软件采用冗余编码方式, 将有关安全的编码信息按不同规则分别存储于不同的缓冲区, 使用时需比较一致才认为其有效。同时, 软件采用分层递进的网络结构, 上一层的错误会被下一层发现, 不会由于错误扩展导致系统级错误。此外, 软件对可能发生的错误视情况不同, 采取不同的方式进行处理。对于数据错误, 程序从发现错误层开始终止执行, 对已进行的处理采取程序卷回的方法恢复执行命令前的状态, 并给出相应的提示。当影响安全的关键缓冲区发现错误后, 程序将采取切断输出的措施。对于硬件故障引起的错误, 如果硬件故障导致发生的错误是不影响安全的, 那么程序将给出报警提示, 并将故障可能影响的信息置为安全侧。如果当硬件故障可能导致发生影响安全的错误时, 程序将采取停止工作的措施。 4 结束语 北京市城市轨道交通计算机联锁控制系统是国内城轨领域首次采用国产计算机联锁设备。由于联锁控制系统在性能等方面具有强大的优势, 改进后的系统结构更为合理, 特殊联锁功能的实现方式安全可靠, 并成功地增加了与A TP 系统结合的安全编码逻辑功能, 完全满足了现场运营的实际要求, 因此, 在运营期间, 信号系统以运营状况稳定、性能安全可靠、维护便利, 获得了用户的认可, 并在提高作业效率, 改善 劳动条件等方面收到了良好的使用效果。 控制系统论文:有关机械制造中的安全控制系统 引言 机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据[1],本文对于机械制造中的安全控制系统相关问题进行分析。 1 安全控制系统 所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元[2]。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。 从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。 安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2) 采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4) 程序CRC 校验;5) 安全认证功能块。 常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置(安全门开关或联锁装置)、安全光电设备(安全光幕、安全光栅、安全扫描仪)。安全逻辑部分常采用安全继电器、安全PLC 和安全总线系统。 2 安全逻辑控制设备 逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号,进行逻辑分析,可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中,安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC 和安全总线控制系统。 2.1 安全继电器 安全继电器,或者称为安全继电器模块,是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能,实现了对输出负载的可靠控制。 该模块的存在2 个安全输出触点,这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1 和K2 的常开触点串连而组成。当K1 出现故障的时候,K2 依然可以实现安全触点断开的功能。同时,安全继电器模块可以通过内部电路进行自检,检测出外部接线故障和内部元器件的故障。 2.2 安全可编程控制器 安全可编程控制器采用了多套中央处理器进行控制,并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC 与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后,完好的处理器依然执行安全功能,切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如,1oo2 系统(2 取1 的系统),一旦一个处理器出现故障,系统立刻进入故障安全状态;又如,2oo3 系统(3 取2 的系统),当一个处理器出现故障,系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2 重冗余系统,安全可靠性较高、可用性较低;后者我们通常成为3 重冗余系统,其安全可靠性和可用性较高,但相比前者成本高。 对于信号的采集、处理和输出的过程,安全PLC 都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC 后,分别进入多个输入寄存器,再通过对应的多个中央处理器的处理,最后进入多个输出寄存器。这样,安全PLC 就构成了多个冗余的通道。整个过程之中,信号状态、处理结果等可以通过安全PLC 内部的暂存装置进行相互比较,如果出现不一致,则可以根据不同的系统特性,进入故障安全状态或将故障检测出来。 输入回路可以采用双通道的方式,通过2 条物理接线进入安全PLC。安全PLC也可以提供安全测试脉冲,用以检测输入通道中的故障。安全PLC 的输出内部电路也采用了冗余、多样性的方式,对一个输出节点进行安全可靠控制。安全PLC 可以通过2 种不同的手段,即切断基极信号和切断集电极电源两种不同的方式,将输出信号由1 转变为0。无论那种方式出现故障,另外一种方式依然完好的执行安全功能。同时,安全PLC 提供了内部检测脉冲,以检测内部故障。 安全PLC 的扫描时间要求为每千条指令1ms 以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求,同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。 在软件方面,安全PLC 必须有可靠的编程环境、校验手段,以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz 的安全PLC,提供了通过认证的MBS 安全标准功能块,以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密,不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量,即可以完成对安全功能的编程。这些MBS 功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。 2.3 安全总线控制系统 安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上,安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。 3 结论 安全控制系统是一个静态的系统,其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间,安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发,安全控制系统立刻夺去系统的控制权,根据其内部逻辑,对输出设备进行安全控制,从而保证了整个系统的安全。安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域,常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合,这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。 控制系统论文:基于单片机的微小型无人直升机姿态控制系统的设计 [摘要]本文主要介绍了一款微小型无人直升机的整体控制系统,完成了基于单片机技术的姿态控制系统的硬件设计,并且完成了检测信号的模拟输出和舵机控制的试验。 [关键词]微小型无人直升机 单片机 姿态控制系统 一、控制系统总体方案 整个微小型无人直升机控制系统可分为机载部分和地面部分,机载部分负责维持飞机的稳定飞行并提供图像信息给地面,地面部分根据飞机的姿态及得到的图像信息做出下一步飞行的指令并发给机载部分。考虑到使用环境的复杂情况,由人使用遥控器现场操作可以较好控制飞行,并可对飞行中出现的各种情况及时处理,确保飞行的安全。地面部分与机载部分之间有两条数据链路:一条负责传送图像,一条负责传送飞行状态和指令。图像传送的数据链路通过无线摄像头解决。地面部分可以分为地面工作站和图像处理平台,前者与机载飞行控制器通讯以发送控制命令并获得飞机的飞行状态信息,后者获取机载摄像头的图像并对图像进行处理用以辅助判断,帮助操作者进行遥控操作。机载部分系统包括:飞行姿态测量控制系统模块、图像设备模块、数据链路以及执行舵机群等。地面部分包括控制器、工作站、和图像处理平台。 二、姿态控制系统 微小型无人直升机姿态控制系统的主要功能是稳定直升机的飞行姿态,或者说是稳定直升机的角运动。主要实现方式是在微小型直升机的控制回路上加上一个用于姿态测量的反馈回路,通过传感器得到微小型直升机的姿态信号,然后与要求控制的姿态信号进行比较,通过设计的反馈控制规律使输出的控制信号控制微小型直升机稳定在预期的姿态角度上。微小型直升机姿态测量控制系统包括倾角传感器、控制电路、多个舵机、接收机及遥控接收器等硬件部分。 其中控制电路的功能是接收接收机的操控信号和倾角传感器的输出信号,可以直接输出接收机的信号或者切换到输出遥控信号与传感器反馈信号叠加处理的结果,然后舵机接收控制电路的PWM信号控制直升机的旋翼。倾角传感器实时接收直升机的姿态信号,输出到控制电路。 三、控制系统的硬件实现 对于一般微小型无人直升机而言,其测控系统采用单片机作为控制单元是一种理想的选择,因为其成本低,体积和重量小。本设计采用混合系统级MCU芯片——C8051F320型单片机作为控制中心的姿态控制系统,选用的传感器是双轴的加速度传感器ADXL202,它可在两个方向上检测无人机在姿态上的变化,并输出PWM信号给单片机进行处理。由于飞行有3个姿态角,所以要用2片ADXL202。 单片机处于系统的主导地位,是实现控制算法、完成信号采集和信号转化的核心器件。所有的传感器信号和遥控指令都由单片机来识别和处理。单片机将这些数据按照一定的控制算法运算后,将数据结果转化为控制信号输出到舵机,或者利用数据传输模块,传回到地面接收装置,从而完成对飞行器的航向的测控。由于单片机对电源有要求,为了保证其电源的稳定性,我们还设计了电源稳压保护电路。 直升机的飞行姿态有相互关联的3对方向(航向,横滚和俯仰),每对方向都是关系飞机飞行姿态的直接因素。ADXL202型加速器的测量信号和接收机发送的信号混合控制直升机的姿态。控制电路将加速器的测量信号和遥控器发送的信号进行比较,得到的控制信号来控制舵机的转速。微小型直升机在飞行过程中若受到外力的干扰产生方向的偏差,由加速器测量输出PWM信号发送给控制电路,经过单片机处理和接收机信号比较后输出,采用单片机脉冲计数的方法,向舵机输出PWM类型的控制指令,操纵舵机的变化,控制保持飞机的姿态。 在基于单片机的姿态测控系统中,选用舵机作为执行器件,控制执行结构的转角和位移。在舵机控制中,一方面需要完成单片机的控制指令输出,从而控制航向变化和航向保持,另一方面需要参考原始的控制指令和加速度的反馈信号完成姿态控制的算法。尽管这两者来源不同,但是对舵机而言并无太大区别。控制信号对舵机的控制就是改变PWM信号的占空比,利用PWM信号占空比的变化改变舵机的位置。 四、软件设计及调试 微小型无人直升机姿态控制系统的软件包括C8051F单片机的初始化、各通道数据的获得、控制算法的实现、输出PWM信号给舵机。C8051F单片机的初始化包括端口管脚的配置、定时器的初始化、PCA初始化。C8051要接收5个通道的PWM信号,即遥控器的三通道PWM信号,ADXL202的2个通道的PWM信号。控制算法是最关键的,首先根据遥控器输入的第三个通道PWM数值进行切换,比如接收到的第三个通过的PWM数值小于150(1.5ms)就切换到输出信号不受ADXL202影响的状态,即输出信号是遥控器的输入信号,中间不经过处理;如果数值大于150(1.5ms)就切换到输出信号是遥控器的输入信号和ADXL202的信号反馈到遥控器的输入信号,如果ADXL202测得有加速度证明航向角度偏离了预期的角度,就要通过修正输出信号保证旋翼保持在预期的转速。 PWM模块有C8051的PCA模块配置为高速输出方式,当PCA0H的值与该模块的寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中的常数值相等时,CEXn引脚上的逻辑电平发生一次跳变,同时触发一次中断,实现PWM功能。为了试验设计出的印刷电路板是否能够满足输出控制信号的要求,设计了试验程序,来生成固定循环的能够控制舵机按照要求的方向来转动。设计的要求是舵机能够向左以固定频率转动,然后转回平衡位置,以此来循环转动。以此来检验以单片机为核心的控制电路是否能够产生控制信号并且驱动舵机来按要求转动。 经过调试,用数字式示波器证明舵机完全按照单片机的输出控制命令进行转动,方向和延迟都正确。
浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科,它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。 【关键词】现代生物医学工程;发展现状 0.前言 一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。 随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。 生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。 1.国内发展现状 1.1发展还不完善 中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。 1.2发展方向不够全面 现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。 1.3包含的学科多杂 我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。 1.4发展前景广阔 正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。 21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。 由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。 现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。 浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 摘要:现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学,从临床医学到医学基础,并深刻地改变了医学本身,而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析,然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。 关键词:生物医学生物医学工程发展现状 1生物医学工程简述 1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。 生物医学工程兴起于20世纪中叶,生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科,其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,以维持和提高人类的健康水平。 1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中,生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献,可概括为以下两点:第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备;第二、从技术科学角度出发,追求技术的先进性,但总体来说忽略了疗效价格比。 2生物医学工程研究领域简述 2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体,特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官,主要研究模拟人体器官的结构和功能;第二、生物系统建模与仿真,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态;第三、生物医学信号检测与传感技术,对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化,从中获取各种生物信息;第四、生物医学信息处理技术,研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法;第五、医学成像与图像处理技术,研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。 2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变,并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示,对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中,生物学因素并不占主导地位。即使是癌症,包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%;而生活方式和行为却占主导地位;环境因素亦起重要作用。通过研究,进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平,增进人际和谐,强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。 3我国生物医学工程存在的问题与不足 生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距,我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。 3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态,我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下,生物医学工程产品贸易逆差巨大。 3.2当前,我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。 3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。 3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距,主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国,生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。 3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新,存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术,技术储备匮乏;我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术,结果丢了市场而未换到技术。 3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多,但规模小、协作性差。加上市场信息滞后,出现了严重的低水平重复现象。 4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议 4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作,适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失,而成了高价货。因此,一定要加快调整生物医学产品进口关税结构,促进民族医疗设备产业的发展。 4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后,就技术贸易壁垒而言,在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而,要提高生物医学产品技术标准,减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。 4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时,建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。 4.4加大财政投入,优化科研成果转化体系。一方面,在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入;另一方面,可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位,享受国家高新科技产业政策;此外,可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。 5对于生物医学工程未来发展的预测 (1)生物医学工程介入性微创,将来激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (2)各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化,远程医疗信息网络化。 (3)生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。 (4)生物医学工程材料和药物相结合的新发展,植入型药物长效缓释材料,可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。 (5)生物材料和组织工程将有较大发展,生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。 浅谈生物医学的信号处理方法:生物医学信号处理方法概述 摘 要:生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。 关键词:生物医学信号 信号检测 信号处理 1 概述 1.1 生物医学信号及其特点 生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。 1.2 生物医学信号分类 按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。 按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。 2 生物医学信号的检测及方法 生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。 ①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。 生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。 3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。 3.1 频域分析法 信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。 3.2 相干平均分析法 生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。 3.3 小波变换分析法 小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。 3.4 人工神经网络 人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。 浅谈生物医学的信号处理方法:基于生物医学信号处理技术的医疗检测与诊断 摘要:二十一世纪是高新技术发达的世纪,许多的领域的引进了高新技术,信号的分析和处理技术在许多学术领域得到大量应用,许多学科都在关注这一技术的发展。而在生物医学领域,生物医学信号处理就是一个非常重要的角色。这些信号一般含有生物系统生理与结构状态相关的信息,因此,这些信号在生物医学领域具有非常重要的价值。这篇文章就从生物医学信号处理的角度,重点探讨生物医学具有的特点、检测方法、以及诊断意义。 关键词:生物医学信号 技术处理 医疗检测 诊断 1 生物医学信号特点 生物医学信号其实就是人体内发出的光、电、声的信号,但是基于人体内的特点,生物医学信号与一般医学信号相比,具有不同的特点,比如:信号不强,在母亲体内得到胎儿心电信号就非常微弱[1]。噪声较强,由于人体本身信号不强,加上人体是一个综合的复杂体,所以,信号非常容易遭受噪音影响。频率范围通常不高,其中除了心音信号频谱有一点高以外,别的电生理信号频谱都不高。随机性较强,生物医学信号一方面是随机的,同时也是平稳的。正是由于这些特点的存在,让生物医学信号具有广泛的应用空间,对许多医疗诊断具有重要意义。 2 小波变换在医学中的应用 2.1 在电脑信号方面的应用 在传统的临床电脑影像分析中,基本是采用目测标注的模式来进行,这种方法容易让工作人员疲劳,并且误差很大,造成临床上多导EEG的“特征提取”与“数据压缩”始终处于主观处理上[2]。在分析过程中,窄窗口用于分析高频,宽窗口用于分析低频,这种分析方法体现了相对带宽频率分析与适应变分辨分析思想,有效的克服了上面的缺陷,有效的提升了信号及时处理途径。(1)EEG信号检测:在以往的瞬态检测中,通常是利用傅立叶变变换和匹配滤波的方法来进行,但是,后者在检测中需要相关信号的支持,前者一般只对有周期性并且能持续发出的信号有效。而小波变换检测具有突出局部特征的能力,对短时瞬变的低能量较为有效,而且不需要提前先验知识。利用小波变换中的多尺度分析,可以参照EEG中的棘慢波、伪差等不同尺度的表现来实现对异常波的检测。(2)EP信号检测:因为小波变换利用的基波的频率分辨率和时间各不相同,因此小波变换也使用于别的非平衡信号。在进入2010年以来,采用小波多分辨分析来提取诱发电位,在提高信噪比、减少刺激回合数等方面都研究已经向前迈进了一大步,在不久的将来有实现诱发电位单词提取的可能。 2.2 在心电信号处理中的应用 ECG作为生物医学信号的重要组成部分,是非常适合利用时间尺度与时频来进行分析的。众所周知,P、T、QRS就是ECG信号的组成部分,在这个组成中,各波的频率特性有所不同。通过以上的分析可以得出,ECG是一种具有明显时间尺度与时频特征的生物医学信号。(1)ECG信号检测。QRS波群的检测方法多种多样,常用的主要有:面积法、阈值法、斜率法等[3],这些方法在使用过程中具有很多的弊端,如果遇见干扰严重等情况时,通常错误率较大。在最近的一些检测中,有的工作人员将小波变换引入到了ECG信号特征值的获取和识别中,而且对于解决上面的弊端起到了非常明显的作用。 (2)ECG晚电位检测。当下,在累加平均是许多晚电位分析仪器检测采用的主要手段。Meste有效的利用了小波变换对晚电位获取进行了讨论。 2.3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。 3 光学技术在癌症诊断中的应用 在癌症诊断应用中,将光线安装在可以自由转动的仪器上,利用光在移动中碰见组织而反射的路径,这时,光的许多特征就可以为观察者提供许多的人体内在结构观察窗口。光学人体扫描仪主要是为了定位、诊断、识别人体内部患处的问题,对患者内部相关部位进行照亮,让观察人员了解到患处与周围内在结构之间的不同之处,进而实现有效的诊断。 自体荧光技术;在癌症诊断中,光谱技术很早的已经得到了使用,主要起源于光动力学质量研究阶段。在70年代左右,众多癌症专家都在尝试着将光敏荧光法应用到癌症诊断中,并且取得了理想的效果。但是,利用这种技术进行诊断时,患者必须提前注射抗光敏药物,但是,这种药物存在着很多副作用,所以,这种诊断方法不能大量使用。为了克服这种诊断的弊端,“自体荧光法”检测激光诱导的肿瘤组织自体特征荧光的方法得到了许多人的关注。 国内一些专家进行了大量的共振喇曼光谱、血清自体荧光实验研究、进行了许多的统计分析,通过波长激光对患者的血清处理变化,观察自体荧光的信号变化与共振喇曼峰二者之间有无明显差异性,进而对癌症患者进行诊断。实验结果说明:食道癌、胃癌、胰岛癌等癌症患者在经过血清激光作用治疗后,喇曼光谱有明显的差异性[4], 并且荧光信号强度在降低,荧光峰发生了变化,变化幅度与正常人相比要大得多。 一些癌症学者又通过自体荧光体侧检测系统在结肠镜下测量获取组织自体荧光光谱,在对光谱进行判别分类时,是采用的多元判别法。实验的实验结果显示:所采用的多元判别法可以依靠很高的特异性与灵敏性来分别肿瘤组织和正常组织。 4 结语 综上所述,伴随着研究的深入,理论研究更加成熟、通信系统和医学图像归档相续出现、家庭医疗保健器材快速发展、远程医疗诊断需求不断提升,对医学信号的图像增强、分析处理、压缩、去噪等多方面提出了相应的要求,在这种背景下,通过现代分析方法和传统分析方法的结合,足以满足未来发展的需要,而生物医学信号技术的出现,对未来的医疗检测与诊断具有非常重要的促进作用。 浅谈生物医学的信号处理方法:《生物医学信号处理》本科教学探讨 【摘 要】《生物医学信号处理》是生物医学工程专业的一门主要的专业课程,文章通过分析该课程的特点,以及结合本专业该课程的实际情况,探讨从课堂教学、实践教学以及和其他专业课程联合三个方面进行课程教学改革。 【关键词】生物医学工程;信号处理;教学改革 生物医学工程是运用自然科学和工程技术的原理和方法,研究人体的结构、功能,并从工程角度解决防病、治病等问题的一门综合性高技术学科。而生物医学信号处理是生物医学工程的一个重要研究领域。 一、课程特点 生物医学信号处理是生物医学工程专业的重要专业课程,在生命科学基础研究、医学诊断和临床治疗等方面均起着重要的作用,已成为国内外大多数生物医学工程专业本科教学大纲中的专业基础课程,它为学生进一步学习及开展科研工作奠定了基础。该课程内容包含生物医学信号的测量、处理和定量描述;还有探测生物医学信号源,描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。通过这些内容的学习培养学生掌握生物信号处理的基本原理、方法和发展趋势,使学生具备获取、处理和解释生物医学信号的能力。该课程充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,因此其教学过程对于培养学生运用工程技术手段解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 从课程教学目标来看,目前讲授该课程的国内外情况并无太大差异,即:使学生学会生物医学信号处理的基本理论和方法,能够应用数字信号处理技术对检测到的心电、脑电和其他各类生理信号进行处理,学会数字滤波器的设计。生物医学信号处理课程涉及到大量的定理、公式、变换以及算法,与高等数学、复变函数、数理方程、模电等基础课程密切相关。由于教学内容上涉及到大量的算法理论与公式推导,且具有一定的难度,因而对于生物医学工程专业的学生来说,有些单调枯糙,理解起来也比较困难,因此该课程的课堂教学环节和实践教学环节需不断完善和改革,以期获得较好的教学效果。 二、教学改革内容 (一)针对生物医学信号处理课程的特点,改进课堂教学的形式 作为一门重要的生物医学工程学科专业课,生物医学信号处理随着科学研究的发展也在不停的变化和发展,因此必须把讲解经典方法和介绍最新发展动态结合起来。目前,课堂教学的内容主要有随机信号基础、随机信号检测、参数估计、功率谱估计、匹配滤波、维纳滤波、自适应滤波,涉及面广、数学公式多、理论概念抽象、实际应用知识较难掌握。为了充分调动学生的主动性,需采用各种教学手段克服学生的畏难情绪。首先,根据教学内容修改教学课件,调整理论推导与实际应用等内容的比例;另外在教学中更多地加入与MATLAB软件的互动以及教学演示软件的操作,让学生能更好的掌握相关知识。 MATLAB是一个主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的计算环境,可以绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序,在信号处理与通讯、信号检测中发挥很大的作用。其丰富的可修改的函数库也可给学生提供好的实践空间。通过MATLAB软件的调用可实现生医信号处理中常用的处理算法的直观化。教学课件中与MATLAB的交互主要采用函数调用的方式,简洁明了,让学生对各种算法处理的效果有直观的认识; 另外还采用基于MATLAB的图形用户界面(GUI)编写教学演示软件,教师或学生通过与软件界面的交互了解本课程中常见信号处理算法的功用,数据的导入导出,各种算法的软件实现方法等等,该软件目前已初步成形,还在不断改进和完善当中。 (二)改变实验教学的形式 任何一门与实际技术技能相关的课程都需要实验环节。实验教学是现代高等教育中必不可少的重要环节。通过实验,一方面可以加深学生对所学理论知识的理解和掌握,另一方面也是提高学生动手能力和将理论知识应用于实际问题的有效途径。为了更好的掌握知识点,生医信号处理的实验教学通过生医课程设计的实践环节来进行。根据教学内容设置了3-4个综合的生理信号处理的程序设计题目。如题目“心电信号的QRS复波检测”让学生了解了心电信号的特点,熟悉了低通、高通、带通等滤波器的设计与计算机实现以及熟悉使用MIT/BIH数据库;题目“维纳-霍夫方程”让学生对维纳滤波的知识进行巩固,熟悉其计算机实现,对寻找最小均方误差意义下的最优滤波器有更深的认识,且能观察维纳滤波对一些不同的常见的生理信号,如心电,脑电信号的处理效果;题目“Yule-Walker方程”让学生通过编程对实际生理信号(例如脑电)建立AR模型,从而对参数模型法估计功率谱有了更深的了解,且对使用白噪声驱动生成随机信号,脑电数据压缩等方面也有了更直观的感受。 生物医学信号处理课程设计内容设置多样化,既涉及到生医信号处理课程中的主要内容,如信号检测、最佳线性滤波器设计、现代功率谱估计方法等;同时又对数字信号处理的基本内容进行了复习和巩固。除了上述内容之外,还进一步锻炼了学生编程的能力。还训练了学生获取生理信号的能力,学生既可以利用实验室现有的医疗仪器如心电图机、脑电图仪等获取心电、脑电信号,亦可通过MIT/BIH数据库获得所需的生理信号。 在生物医学信号处理课程设计实践教学环节中鼓励学生共同完成实验任务并有不同的成果展示。在团队中每个学生担任不同的角色并负责不同的分工任务,他们在完成实验任务的同时也培养了团队合作精神并使每个学生在团队中充分发挥了自己的特长,体验到自己的价值。因此,既可以巩固所学理论知识,还可以提高学生动手能力和解决实际问题的能力。 (三)与其他相关课程联合 生物医学信号处理是一门综合性很强的课程,其流程为:生物医学信号及其特性信号采集信号处理信号的识别诊断,目前的教学内容主要注重后两个环节,前两个涉及较少。通过综合实践环节,如课程设计,将本课程与其他专业课程联系起来,使得学生对前两个环节有较好的学习,从而对生物医学信号处理的整体流程有完整且深刻的理解。 如在课程设计中,所有的设计内容都涉及到了对生物医学信号及其特性的了解和信号采集这两个环节,学生利用生医实验室已有的设备器件,如心电图机、脑电图仪、多道生理数据采集系统、传感器平台获取相应的生理信号可实现对该两个环节的知识的巩固,同时也复习了《医学仪器》、《生物医学传感器》等专业课程的相关内容,将几门专业课程联系成一体,使得专业学习更加的系统化。在毕业设计环节中更是经常涉及到生理信号处理的完整系统流程,既提高了设备的利用率,又锻炼了学生解决实际问题的能力。 三、结语 在生物医学信号处理的教学过程中,通过教学方式的不断改革,使得学生能够更加容易的理解和掌握专业知识,同时更多地结合实际应用,引入更多具体的生物医学信号处理实例,将真实世界与理论研究联系起来,从而达到使学生能学好这门课程,并培养其解决实际问题能力的目的。 浅谈生物医学的信号处理方法:医学院校生物医学信号处理双语教学改革探讨 摘要:针对医学院校生物医学工程专业必修课之一――生物医学信号处理课程教学现状,分析该课程实现双语教学模式的优越性,浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径,从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。 关键词:生物医学信号处理;双语教学;改革 生物医学工程(BiomedicalEngineering)是各种工程学科同生物医学相结合的新兴交叉学科[1]。从1979年11月“国家科委生物医学工程学科组”成立至今,中国的生物医学工程的发展已有30余年的历史。随着生物医学工程专业建设的完善,生物医学信号处理已成为许多有生物医学工程专业高校的必修课之一。生物医学信号处理是继“信号与系统”“数字信号处理”和“生理系统建模”等课程之后开设的面向数字信号处理应用的课程。该课程作为生物与医学工程专业的核心课程,充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,对培养学生从工程角度解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 医学院校课程改革主要缘于医学科学的发展和进步。在最初的单一研究、精细分析、高度分化的基础上,出现了多学科高度综合、融合的基本态势,既要求在医学理论构成上融合,又要求在诊断治疗技术应用上融合[2]。按照医学发展的要求,将更多与自然科学、社会科学等多学科相互渗透、互相融合,从而要求医学专业课程体系的设置随之变化。因此,医学院校中生物医学工程专业的课程改革也要适应整个医学专业课程的整体进步。这样,课程改革要求熟悉国内外新科技的动态,不断地掌握新的相关科学技术,吸收新知识和新技术。双语教学是目前高校教育改革的方向之一,利用双语教学和专业的融合,既能充分发挥双语教学方式对学生掌握专业英语词汇的促进作用,又能提高学生查找原文学习资源等实际能力。 本文结合笔者几年从事生物医学信号处理和双语教学经验,浅析生物医学信号处理教学现状及实现双语教学改革与实践的途径。 1. 课程设置 天津医科大学生物医学工程专业建立于1986年,由神经工程、医学仪器、物理医学和生物信息学等方向构成。针对自身学科特点,“生物医学信号处理”课程体系提出理论联系实践,因此课程学时包括36学时理论课程和18学时实验课程。由于“生物医学信号处理”课程含有较多定理、公式、变换以及算法,因此该课程的理论教学必然分配较多学时;同时培养学生运用工程方法解决实际问题的能力至关重要,因此实践环节必不可少。 2. 双语教学 双语教学包括教材语言和授课语言两方面。使用原文教材能够使学生系统地了解掌握原文专业知识的表述。但由于语言等文化差异,全部利用原文教材还存在一定困难。因此合理删减原文教材重组后编写方式较为适宜。专业教师知识丰富,但英语授课尚有一定难度。当前高校注重人才培养和引进。许多具有博士学位的人才或留学归国人员具备“外语+专业”的基本条件。这将有利于双语教学,而且也易实现教学相长。 3. 教学方式 双语课程主要目的是培养学生专业文献的阅读、翻译及写作能力。增加师生的互动能够提高学生的积极性,如课堂上开展小应用讨论,并轮流推选代表发言,鼓励英文口头报告;课下布置相关文献题目,以小组形式共同完成,鼓励用英文撰写报告等方式。 4. 同行学习 双语专业教师要有丰富的专业理论知识及扎实的外语基础。但是双语教学或偏重英文教学并不容易,因此加强双语专业教师与英语专业教师的相互学习,进而提高双语专业教师双语教学的素质和水平,提高英语专业教师理解其他学科专业术语的能力。 5. 总结 在“生物医学信号处理”双语课程改革中,要把握理论联系实践的原则;根据实际情况,合理删减重组原文教材;鼓励师生互动;双语专业教师与英语专业教师要互相学习和交流。
大数据应用论文:医疗卫生系统中大数据的应用 摘要:近年来医疗卫生信息化发展迅速,医疗卫生领域也迎来了大数据时代的潮流。简述了医疗卫生系统中数据资源现状,分析了通过大数据平台构建临床决策支持系统、提高医药产品研发效率、疾病监控防治等方面的应用前景。 关键词:大数据;医疗卫生系统 1数据管理问题 医疗数据是持续、大量增长的大数据。根据估算,中国一个中等城市50年所积累的医疗数据量就会达到10PB级。并且,随着时间的推移和业务系统的不断升级换代,医疗数据模式的一致性也无法保证。因此,每天都会有大量的数据持续不断地导入区域医疗数据中心,并且每当有数据模式的更改,相关的历史数据也需要做相应的调整。由于医疗数据是多种数据源数据的汇总,医疗数据是关系复杂的多维数据。医疗数据的多维度多粒度为各种信息服务的多角度多层次分析提供了可能,但同时也为大数据分析带来了挑战。Hadoop基于开源分布式数据处理平台,通过特殊的方式组织网络级数据,可以解决数据存储水平扩展的挑战。利用MapReduce并行处理批量事务的能力,从多个数据源(主要是医疗机构的各个业务系统)抽取数据、转换格式、并导入基于HBase的数据存储模型。使用Hadoop进行多维分析,利用数据平台中多维数据非结构化的特征,将大量冗余的维度信息整合到事实表中,可以在冗余维度下灵活地改变问题分析的角度。并结合Hadoop,MapReduce强大的并行化处理能力,无论分析中的维度增加多少,开销并不显著增长,不会显著影响分析的性能。 2大数据应用 2.1构建临床决策支持系统 临床决策支持系统可以提高工作效率和诊疗质量。通过分析疾病的模式和趋势,临床决策支持系统分析医生输入的条目,比较其与医学指引不同的地方,从而提醒医生防止潜在的错误,如药物不良反应。通过部署这些系统,医疗服务提供方可以降低医疗事故率和索赔数,尤其是那些临床错误引起的医疗事故。共享的医疗大数据分析技术将使临床决策支持系统更智能,首先,大数据中心存储的海量、高维和非结构化的数据能够被检索,由于对非结构化数据的分析能力的日益加强,从而获取更多的决策支持信息。比如可以使用图像分析和识别技术,识别医疗影像(X光、CT、MRI)数据,结合患者的电子病历信息,得到辅助的治疗信息。或者挖掘医疗文献数据建立医疗专家数据库和医学知识仓库,为医生提供一个决策和清单,在录入症状和检验结果后,做是非判断等集合算法,根据不同病种,建立决策树算法,逐渐得出诊断结果和治疗方案,为医生的临床操作提供建议,防止医生忽略可能存在的罕见疾病,防止误诊。此外,临床决策支持系统还可以使医疗流程中大部分的工作流流向护理人员和助理医生,将常规的医生问诊程序化和模式化,结合检验化验等技术手段,医生只需参与最后的决策和治疗环节。使医生从耗时过长的简单咨询工作中解脱出来,从而提高治疗效率。 2.2提高医药产品研发效率 2.2.1预测建模 医药公司在新药物的研发阶段,可以通过数据建模和分析,确定最有效率的投入产出比,从而配备最佳资源组合。模型基于药物临床试验阶段之前的数据集及早期临床阶段的数据集,尽可能及时地预测临床结果。评价因素包括产品的安全性、有效性、潜在的副作用和整体的试验结果。通过预测建模可以降低医药产品公司的研发成本,在通过数据建模和分析预测药物临床结果后,可以暂缓研究次优的药物,或者停止在次优药物上的昂贵的临床试验。除了研发成本,医药公司还可以更快地得到回报。通过数据建模和分析,医药公司可以将药物更快推向市场,生产更有针对性的药物,有更高潜在市场回报和治疗成功率的药物。 2.2.2提高临床试验设计的统计工具和算法 使用统计工具和算法,可以提高临床试验设计水平,并在临床试验阶段更容易地招募到患者。通过挖掘病人数据,评估招募患者是否符合试验条件,从而加快临床试验进程,提出更有效的临床试验设计建议,并能找出最合适的临床试验基地。比如那些拥有大量潜在符合条件的临床试验患者的试验基地可能是更理想的,或者在试验患者群体的规模和特征二者之间找到平衡。 2.2.3临床实验数据的分析 分析临床试验数据和病人记录可以确定药品更多的适应症和发现副作用。在对临床试验数据和病人记录进行分析后,可以对药物进行重新定位,或者实现针对其他适应症的营销。实时或者近乎实时地收集不良反应报告可以促进药物警戒(药物警戒是上市药品的安全保障体系,对药物不良反应进行监测、评价和预防)。或者在一些情况下,临床实验暗示出了一些情况但没有足够的统计数据去证明,现在基于临床试验大数据的分析可以给出证据。 2.3基于大数据的疾病监控防治 大数据的使用可以改善公众健康监控。首先,随着移动互联网现在的不断发展,越来越多的用户开始选择把业务和使用习惯都转移到了移动端,那么,在基于海量数据用户搜索的社交APP以及LBS等技术层面,可以建立结合原有疾病监控系统中的流行疾病法定报告数据、流行疾病病例,结合疾病、环境数据,及时发现并绘制出流行病风险地图。在基于搜索数据和LBS数据方面,分析不同时空尺度人口流动性、移动模式和参数进一步结合病原学、人口统计学、地理、气象和人群移动迁徙、地域之间等因素和信息,建立流行病时空传播模型,确定流感等流行病在各流行区域间传播的时空路线和规律,得到更加准确的态势评估、预测。并且,通过医疗云和大数据中心,公共卫生部门可以通过覆盖全国的患者电子病历数据库,分析疾病的模式和趋势快速检测大规模传染性疾病进行全面的疫情监测,并通过集成疾病监测和响应程序,快速采取措施进行响应。这基于大数据的疾病监控防治能使传染病感染率降低,卫生部门可以更快地检测出新的传染病和疫情。通过提供准确和及时的公众健康咨询,将会大幅提高公众健康风险意识,同时也将降低传染病感染风险。大数据共享在疾病监控防治中可以做到以下几点: (1)提前确定一定规模的未知疾病,为疫情控制争取时间。传统检测无法监测到任何没有临床症状的病例的,这些经验在医院的临床经验中都是空白。但大数据可以通过医院的共享信息以及搜索监控指定地区的用户的频繁搜索关键词,可以检测到某个地区已经出现的疫情。比如不明原因的肺炎,某地餐馆让多少人出现呕吐腹泻等异常状况等,然后再通过与疾病控制中心的病毒库中的病毒分析,寻找吻合的病毒,进行比对分析将其找出,为判断疾病赢取时间。建立大数据中心后,疾病预防可以真正在第一时间内去判断出疫情的病毒源,进而为控制争取时间。疾病监控防治的目的是及时制止其传播的范围,而大数据则是目前唯一的也是最佳的途径。 (2)判断人员流向,控制疫情。在疫情发生后,虽然国家可以第一时间控制住当地疫情,但是人员流动则是无法控制的。利用大数据的监控分析就能监测到传染源区人员的主要流向目的地,疾控中心可以拿出对应的医疗技术和对应的治疗药品以及疫苗来防治,第一时间赶到相应地点,实施接种疫苗,这样一来就减少了盲目的广撒网式的全面布局情况,通过大数据分析的提供人员流动数据,让控制疫情在效率上大幅度提升。 (3)传播动力学模型建立。拥有了大数据的全面监控后,疾控中心也就有了更多的实践支持,就可以开始真正从实践中建立有关疫情的复杂动态网络的传播动力学。 作者:林青 单位:西安培华学院 大数据应用论文:4G移动网络的大数据与云计算技术应用 摘要: 本文通过对云计算以及4G网络的定义和特点进行分析,提出了在4G移动网络平台上采用云计算技术处理城市智能交通系统中的大数据问题,主要是结合二者的优势分析智能交通系统的功能,并加以实现,这将给缓解交通压力、提高行车效率等提供便利。最后对未来智能交通系统开发与应用进行展望。 关键词:4G网络;大数据;云计算;智能交通;交通云 随着人们生活水平的提高,汽车逐渐进入到普通家庭,这无疑对道路交通的要求也越来越高,为提高道路行车效率,迫切需要建设一个高性能的智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,ITS),以满足大家的需求。 1智能交通系统的概念 智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,ITS)指的是建立在较完善的基础设施之上,将先进的信息技术、计算机处理技术、数据通讯传输技术、电子传感技术及电子控制技术等有效组合在一起,并运用于整个交通运输管理体系中,从而能够在大范围、全天候发挥作用,建立起的一种准确、实时、高效的综合运输和管理系统[1]。依据智能交通系统的概念,我们可以看出,为了解决社会不断增加的交通需求与有限的道路资源之间的矛盾,使有限的道路资源能被充分利用,提高人们的出行效率,保障人们出行安全,智能交通系统作为信息、通信、传感与控制技术综合运用的产物,能给人们带来便捷。但目前,我国城市交通仍面临着许多严重问题,如成都,作为西南地区的一个大型城市,虽然其承载能力越来越强,路网体系也日趋完善,但随着汽车保有量的强劲增长,道路供需关系依然非常严峻。据成都市交管局数据显示,截至2014年3月,成都地区的汽车保有量突破268.59万辆大关,中心城区突破114.18万辆,这个数据仅次于北京。而且成都已月均增2万新车,并持续了62个月。一天就会产生数百亿条GPS数据,而车牌识别信息、交通监控视频信息等数据量更大,交通相关的数据量也早以从TB级跃升到PB级[2],因此,如果要实现对城市道路的交通流量信息、交通状况、交通违法行为等的全面监测,特别是承担在交通高峰期采集、处理及分析大量的实时监测数据的工作,整个平台的运行压力将会非常巨大,大数据(bigdata)就此产生,大数据分析交通除了流量及车辆的相关信息外,还必须包括路面情况、天气、突发情况、周边环境等诸多因素,传统的交通数据分析法已很难有效处理如此庞大的数据的问题。城市智能交通应具备的特点和需求分析如下。 1.1数据信息海量化 整个城市的交通行为主体作为城市智能交通的分析对象,海量数据必然成为固有特性。 1.2应用负载变化大 城市交通流特性呈现出区域关联性强,随时间变化大的特点,系统需要根据实时的交通流数据,做出全面采集、分析、处理等。而传统的智能交通方案由于无法在全局上统筹,往往会因此陷入彼此孤立的情形。 1.3高稳定性和高可用性 只有要求城市智能交通系统具有高可用性和高稳定性,才能更好地、更快捷地提供畅通、安全、高品质的行程服务,以保障交通运输的高安全、高时效和高准确性,让政府、社会和公众感觉到方便。而目前的很多方案中,由于各生产厂商繁杂、设备类型众多、质量参差不齐,而国内也缺乏统一的标准,这样不仅系统维护成本高,而且也很难做到保持智能交通系统的高稳定性。 1.4数据共享需求 目前,正在建设中的智能城市交通系统,大量的终端设备出自不同的厂商或不同平台,这样就形成了许许多多的信息孤岛,彼此间很难实现共享数据。这在很大程度上影响了系统功能的充分实现,智能交通系统在硬件、接口上应做的统一,从而使行业信息资源的全面整合与共享成为智能交通发挥整体方案优势、整体统筹资源、统一协调的基础。 1.5信息实时处理性能要求高 随着城市交通的拥堵日趋严重,人们在出行时要求能随时随地通过熟悉的方式获取所需的出行计划和实时的出行信息,因此,未来的智能交通需要满足高效性、实时性的要求。 2大数据与云计算技术对智能交通系统的影响与应用 云计算(cloudcomputing)是将计算任务分布在大量互联的计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取存储空间、计算力和各种软件服务,该资源池被称为“云”。“云”是指一些可以自我管理和维护的虚拟计算资源,通常包括宽带资源、计算服务器、存储服务器等大型服务器集群[3]。而云计算(cloudcomputing)是一种基于互联网平台的计算方式,为计算资源提供全新的计算模式,其服务方式可动态、伸缩且虚拟化,云计算技术还会将所有的计算资源汇集在一起,并通过软件实现对资源的自动高效管理。这使用户能更加专注于自己的业务,无需为繁琐的处理细节感到烦恼。云计算技术之所以能有效处理和应对交通数据量大、可用性高、稳定性要求高、信息实时处理要求高、应用负载波动大、数据共享需求大等问题,并能实现应用的灵活性,高效整合资源,降低运维成本和总能耗,很大程度上是源于其自身的高可靠性、弹性扩容性好、快速部署及按需服务的特性。云计算技术以其高度的信息部署、优异的扩展性以及自动化IT资源调度,成为解决智能交通面临的问题的关键技术手段,成为一种全新概念的信息服务模式,有助于智能交通系统的快速实现。建设基于“云计算”的智能交通系统,要实现交通信息的动态采集、分析、处理及,并及时向用户提交动态交通信息,报告路况动态变化信息,指导用户出行计划,规划用户行车线路,从而有效提前进行分流拥堵流量,从而提高交通通行效率[4]。其具体应用如下。 (1)城市中的车、人或设备等每个交通终端节点,均可以实时地通过交通云得到基于整个城市交通信息智能分析后提供的服务。 (2)通过综合整个城区的交通流信息及汽车的运行计划信息,每个交通信号灯都得到高效控制,并在面控、立体多维的基础上进行相关预测;城市交通引导系统也可以与交通信息个性化服务进行无缝结合。 (3)为了更智能地提高交通运行效率,拓展一个智能交通信息服务市场,运营商要相应地通过手机基站定位,向用户提供实时的交通信息服务,这些信息与交通控制、引导相结合。随着移动通信网络的发展,从早期的2G网络到3G网络,再发展到当前的4G移动通信网络,4G网络使图像视频传输更加稳定,决策也更具有时效性,并为智能交通系统提供了更多应用的可能,移动网络在智能化交通信息系统中的运用日趋娴熟、准确,使智能交通系统真正、全面、高效地服务于社会,为缓减交通压力做出了更大的贡献。移动网络技术还有效地为智能交通系统的发展提供了新的发展思路。 34G移动网络的网络结构的核心技术及优点 3.14G移动网络的网络结构的核心技术 4G移动网络体系结构从下往上可分为物理网络层、中间环境层、应用网络层。正交频分复用(OFDM)技术是这一代移动通信网络的核心技术,该技术可以为用户提供速率高、时延小的数据交换服务,能达到下行50Mbit/s与上行100Mbit/s的峰值速率。OFDM技术特点包括:具有良好的抗噪声性能及抗多信道干扰能力,可扩展网络结构。 3.24G移动网络的优点 3.2.1通信速度高、灵活性好4G移动通信系统速率可以高达到l00Mbps,甚至是150Mbps。由于4G网络不仅是面向手机,还面向智能手表、控制器、眼镜等移动智能终端设备,这些终端设备极大丰富了人们的生活,使通信变得更加灵活多样。 3.2.2系统兼容性好未来的4G移动网络要面向全球发展,可以预测4G移动网络一定会开放出更多标准化的接口,并与全世界各种网络进行高速通讯、互联。 3.2.3网络采用宽频谱4G移动网络的每个信道会占有100MHz的频谱,是3G移动网络的20倍左右。 3.2.4通讯费用低目前,很多3G移动网络用户之所以能方便地过渡到4G移动网络进行通信,是因为4G移动网络与3G移动网络的兼容性较好,且4G移动网络的系统采用灵活的操作方式。在加上4G移动网络通讯费用相对较低,为4G移动网络的快速部署创造了条件。 3.2.5网络通信质量高4G移动网络通信时代是高质量通信的时代,与3G移动网络通信技术相比,4G移动网络通信技术将在很大程度上提升大数据的交互、处理能力,特别是跟云计算技术的结合,大大提高了效率,4G移动网络让广大人们拥有了前所未有的、便捷的移动网络交互体验,面对越来越复杂的网络环境,通信质量也得到了较好的保障,4G移动网络通信也能满足3G移动网络通信尚不能覆盖的区域。 4基于云计算的智能交通的关键技术 上述的需求,使大数据与云计算技术成为城市智能交通系统的重要支撑。为了有效地将云计算技术与跟4G网络相结合,提升信息传递的准确性和可达性,还需解决以下几个主要技术问题。 4.1最优路径规划问题 云计算技术在智能交通系统中的另一个重要应用是智能交通系统中的最优路径规划,它在各类应急系统及车辆路径导航系统中具有重要作用。智能交通最优路径规划是以交通运行数据为基础,在云计算数据中心对各交通影响因素进行分析、处理和判断后,再通过短讯、车载终端、GIS电子地图等各类终端帮助信息,为道路的使用人员提供最优路径,引导信息及各类实时交通帮助服务信息,以提高车辆的通行效率及行车安全。 4.2智能交通流预测与出行引导问题 基于云计算的智能交通流预测与出行引导可通过物联网对交通流量数据进行实时采集,对这些数据进行分析和快速处理,以便对道路交通流进行实时动态判别和准确预测,从而正确指导用户出行,这样必须建立起智能交通流量采集数据库及非结构化的数据库。 4.3智能交通事故预警处理问题 道路交通中的突发事故严重影响城市道路交通运行的安全性和可靠性,因此,面对突发事故,必须快速做出反应,提出处理预案,然后对其进行有效、及时地处置。基于大数据分析的交通事故应急处置方案的形成,是通过物联网技术快速采集和分析交通突发事件及整个道路流量信息,迅速地进行事故故障处理,并及时发出预警信息,提前、有效和安全地疏散车流,达到不影响交通正常运行的目的。 5我国智能交通系统发展趋势 众所周知,我国4G移动网络牌照已经发放,围绕4G移动网络的各项业务也快速展开,但目前,网络通讯费用并没有下降,这对基于4G移动网络智能交通系统的开发与使用具有较大影响,相信随着4G网络的普及、通信环境的改善、资费的下调,大数据的交互平台将有望在许多移动设备(如手机、平板电脑)上实现,云计算技术也将得到更广泛的应用。例如,未来的智能交通系统将会出现自动驾驶系统、大数据与智能交通、生态智能交通系统、移动互联网与智能交通等。近年来,基于移动网络智能终端的与交通相关的APP得到飞速发展,因而,移动互联网技术在人们出行中的作用将越来越大。 6结语 基于4G移动网络的大数据和云计算技术的智能交通系统是一个复杂的系统工程,它涵盖了网络构建、信息采集、系统集成及应用开发等多方面内容,同时也涉及城市交通运行管理中的许多领域。要在4G移动网络平台上加快推进大数据和云计算技术在城市智能交通系统中的研究及应用,必须不断加强技术革新、保障云安全、完善基础设施建设,并将政府构建的基础性开放平台与引导科研机构、高校、企业参与应用研发相结合。 作者:邓波 黄同成 刘远军 单位:邵阳学院信息工程系 大数据应用论文:高校管理会计大数据的应用 2015年1月,“管理会计之中国实践”走进高校第一站(北京大学站)在北京大学光华管理学院成功举办。研讨会的主题是“大数据时代,CEO需要怎样的管理会计”,会上财政部会计司副司长刘光忠强调了管理会计的重要性,并指出管理会计不仅适用于企业,也适用于行政事业单位。作为理论界的先行者和行政事业单位的典型代表,高校在注重管理会计的同时,还要充分发挥大数据在管理会计中的作用。大数据是网络信息技术发展的产物,具有数据量大、价值高、更新快、类型多的特点,人们通过新技术对大数据进行处理分析,从中提取出有价值的信息,这些信息为相关机构做决策分析提供数据支持,有利于增强决策正确性,提升自身竞争力水平。近几年我国高校的办学规模日益扩大,高等教育越来越大众化,高校与高校之间关于招生、就业、发展的竞争不断加剧。高校要想在竞争中提升自身竞争力水平、实现长远稳定的发展目标,就必须善于利用大数据这一工具,让大数据在高校的管理中发挥作用。管理会计为高校领导作决策提供参考建议,而大数据可以为管理会计提供巨大的数据支持,只有在高校满足一定的前提条件之后,才能更好地把大数据应用在高校管理会计中。 一、大数据在高校管理会计中的应用前提 (一)增强高校领导对大数据与管理会计关系的认识 高校领导在学校的日常管理中起着模范带头作用,领导重视的问题、强调的内容,是全体干部队伍工作的方向和重点,全体方向一致才能完成目标。在信息化发展迅速的今天,要让管理会计在高校中真正发挥作用,需要高校领导意识到管理会计就是管理和会计的结合,管理会计人员呈现的不是单纯的财务信息,而是从校园大数据中提取的有利于领导决策的数据信息。国内国外的实践经验表明,管理会计对于管理的重要性已经不言而喻,作为高校的领导尤其要紧跟时代步伐,善于利用大数据加强管理会计的应用。一旦高校领导意识到大数据可以为管理会计提供数据支持,就会开始注重大数据在管理会计中的应用,那么从各二级学院到各行政部门都会贯彻执行具体应用,就能很大程度改进管理会计在高校的应用效果。在海量大数据的支撑下,管理会计提供的决策建议更具有说服力,领导作出决策再也不用靠直觉、凭经验了。 (二)注重管理会计人才的引入和培养 敏锐的洞察力、良好的沟通能力、专业的知识素养、严谨的职业修养是一个管理会计人员必备的素质。管理会计不同于财务会计,不是仅仅做账和处理数字那么简单,而是需要管理会计人员利用专业的知识素养对财务信息和其他信息进行统计分析,利用敏锐的洞察力洞察高校发展中存在的阻碍和优势、利用良好的沟通能力把分析出的数据、洞察的结果跟领导进行汇报,利用严谨的职业修养对一些需要保密的决策三缄其口。当今时代下,大数据对管理会计的应用产生了很大影响,而且大数据理论与技术在逐渐发展,管理会计理论与体系也逐步走向成熟,更需要管理会计人才对大数据发展、高校发展进行全视角观察,保持清晰的逻辑思维方式对海量数据进行分析整理。所以为了更好地促进管理会计的应用,在招聘管理会计人才时高校要严格考察,逐步筛选出高素质、高水平的管理会计人才,随着市场竞争的变化,还需要定期对管理会计人才进行培养。 (三)引进并更新管理会计信息系统 现在管理会计已逐步实现了信息化,管理会计信息系统以现代管理科学和信息技术为基础,以财务管理和管理会计提供的模型为基本方法,把管理会计的实务操作与信息化系统结合,不仅可以实现信息传递的实时性,还能极大程度地节约物力人力。高校引进管理会计信息系统有利于管理会计工作的开展,在大数据作用于管理会计过程中,大数据的分析利用需要借助管理信息系统,而且随着大数据量的不断增加,对信息系统的要求也会越来越高,所以为了确保管理会计的应用效果,就要定期更新管理会计信息系统。 二、大数据在高校管理会计中的应用领域 在高校的行政管理中,即时报账产生的财务信息、随时变化的学费缴纳情况、新增科研项目的经费登记、基建项目的进度变化、资产的购置与报废情况变化、随时变化的水电费使用情况以及毕业生就业情况等构成了实时产生的大数据,这些数据信息对于学校的管理与发展来说具有很大价值。所以学校应根据信息化管理技术,建立一个涵盖财务处、审计处、资产管理处、科研处、教务处、基建处、发展规划处等部门的,并且与市场公开信息相连接的“大数据库”,确保学校行政管理各部门间信息的沟通与传达,为管理会计实现评价与分析提供基础。下文将详细分析大数据在管理会计中的预算管理、本量利分析、决策分析和绩效管理中的应用。 (一)预算管理中的应用 高校预算管理的效果决定了高校行政资金的使用效率,关系到高校年度内各项事业是否能正常运行。在编制预算时,有的高校根据“增量预算”方法编制,有的高校根据“零基预算”方法编制,还有部分高校采用“零基预算”与“增量预算”相结合的方法编制,这几种预算编制方法都不能解决超预算的支出问题,容易造成财务资金沉淀,不能适应目前高校教育事业发展的需要。“滚动预算”法是不规定预算的数额,在预算执行过程中,随着预算的执行不断延伸补充预算,逐期向后滚动的预算编制方法,利用这种方法编制预算加大了对预算监督的难度,所以在实际应用中较少用到。但是在当今信息化时代,对数据信息的实时掌握不再是一个不可及的目标,它可以促进高校使用“滚动预算”法编制预算,使用过程中可以将滚动周期缩短到以月或者周为单位,也可以根据各部门重大资金支出周期为单位,通过大数据库,实现周期性的对部门预算的审批与监督。在审批与监督过程中,要结合学校实际情况和市场公开信息进行分析,例如对于部门某资产的购置预算方案,要先结合部门情况分析其购置必要性和购置数量合理性,再结合市场同类价格信息分析部门报价是否合理,如果不符合这几项规定之一,该预算方案就不能审批通过。 (二)本量利分析中的应用 高校在确定年度招生计划时,可以采用本量利分析方法,根据生源总体情况、往年招生计划、学校容量等数据信息进行综合考量,结合学校的运营成本进行分析,确定最优的决策方案。假设学校的运营成本分为固定成本和变动成本,固定成本是不随学生人数增减而变化的成本,包括学校的教学楼、宿舍楼、图书馆等长期固定资产成本,教学设备设施等短期固定资产成本,学校维护安全的治安管理成本,学校职工的工资和福利等薪酬成本等;变动成本是随着学生人数的增减而变动的成本,包括学生的水费、电费,各院系的报刊费、电话费、网络费等。假设学校的收入总额是国家拨款和学费(假设没有校办企业和其他资金来源),那学校的盈利就是收入总额减去固定成本和变动成本后的差额,从理论上分析招生越多,学校的盈利就越多。但是高校终归是非盈利组织,不以盈利为目的,我们利用本量利分析的最终目的不是寻求利益最大,而是考虑如何在充分利用学校资源和保证生源质量的前提下,实现学校成本较小的目标。基于大数据资源库,高校可以充分利用学校的成本数据信息、学校容量数据信息,往年招生情况信息,历年分数线信息、历年各省名额分配信息等对招生计划进行综合考量,确立一个可以实现校园资源优化配置又能保证学校健康稳定发展的招生计划。 (三)基建决策中的应用 随着高等教育的大众化进程加快,高校扩建已成为一种必然趋势,但是在哪里扩建、如何扩建、扩建到什么规模则是需要高校管理者深思熟虑的问题。到底是在原来的校园内建设教学楼或宿舍楼等固定资产,还是另寻新址进行扩建;要怎样进行扩建,是教学楼、宿舍楼和其他教辅设施一起建设,还是分批次按重要性依次建设;到底扩建到什么规模,是不是扩建的越大越好等这些问题,可以根据大数据信息得到解决。在做这些决策时,高校要结合“大数据库”中的学校财务数据信息、招生计划信息、国家政策信息、融资渠道信息等进行综合考虑,做到不盲目扩建、有目的有根据的做出有利于学校发展的决策。 (四)重大采购决策中的应用 每年新生入学,学校都要大批量购置床上用品和学校校服,采购这些物资的原则都是质优价廉,采购方式多是招标。但是以往参与招标的供应商往往受限于地域范围,例如山东省的供应商不会到海南的高校进行招标,正如海南供应商也不会到山东省高校进行招标一样,这导致参与招标的供应商每年都是固定的几家,学校对于采购物资的议价能力不高,很大程度上加大了学校的采购成本。但是现在招标信息是完全公开信息,不管哪里的供应商都可以看到都能参与,学校也可以向产品质量较高但从未参与过学校招标的供应商发送招标邀请,这样参与学校采购物资招标的供应商就会增多,学校就有较大的议价能力,在诸多供应商中选择一家或几家为学校生产采购物资,节省学校的采购成本。在大数据时代,物流发展也同样迅速,完全不必担心生产厂家和高校间的距离,也完全不必担心远距离下的物流成本,可以结合几十家物流运输费用的信息数据进行选择,选择一家安全快速的物流公司进行物资运输。 (五)绩效管理中的应用 有效的绩效管理可以促进学校与教职工的“双赢”发展,能让学校了解教职工的工作状态,便于发现人才、留住人才,能让教职工通过考核结果的反馈与对比,清楚地看到自身的优势与不足。在以往的绩效管理中,对教职工的考评流于形式,绩效计划制定不详细、绩效实施缺乏监督、绩效考核与反馈不及时。但是大数据的出现可以促进绩效管理有效性的实现,通过层级传递,各级领导把行政人员和教师人员的详细岗位职责、工作任务、工作目标等录入绩效管理数据系统。专人负责定期将教职工的教学成果、学术成果、工作业绩等数据进行统计并上传到绩效管理数据系统中,为保证绩效考核结果的可比性,需要在考虑不同专业、不同学科性质的基础上将工作成果进行量化。教职工(只有查看权限)可以登陆绩效管理系统,查看自己阶段性的绩效考评结果,并可以向系统提交查看其他教职工绩效结果的申请,便于进行横向对比,在这个过程真正缩短绩效考核与反馈的时间间隔,提高了绩效管理的效率。在大数据的推动下,教职工的绩效考评结果用数字表示,清晰的评价标准和流程让教职工感受到绩效管理的公平公正,这样的情况下再与学校的奖惩机制相联系,能极大地促进教职工的工作热情和积极性。 作者:张咏梅 穆文娟 单位:山东科技大学经济管理学院 大数据应用论文:计量工作大数据应用与发展 目前,我国计量行业对大数据的理解和应用相对滞后,政府行政部门应通过相关数据收集、统计和挖掘,获得有价值信息,为产品质量的提升和发展提供更科学的依据。运用大数据推动计量行业快速发展,进而推动产品质量提升,已经成为计量行业未来发展的必然趋势。 一、计量信息数据整合是做 好质监大数据运用的基础计量工作中的量值传递、产品检定、测试与校准中,产生了大量有价值的数据信息,所以推进计量工作数据清理整合工作,在建立计量信息数据库的基础上,再将产品检验、执法系统数据、重点行业、企业、产品的质量数据,以及各个领域涉及产品质量的相关数据进行整合,最终完善整个质监领域的大数据库。充分运用大数据相关技术,提高质监部门的服务水平,为产品质量监督管理、产品质量提升、国家质量战略和相关法律法规的制定提供更可靠的依据。 二、大数据运用在计量领域的初步探索 1.建立计量器具数据库。建立统一的数据库,将计量器具实行赋码化管理,逐步完成计量器具的生产、使用等多环节的监管。目前,西安市已经在全国率先将强检计量器具实行赋码化管理,赋码系统建立后,大幅度减少了强检计量器具瞒报、漏报、不报、拒检、超期未检等现象的发生,强化了强检计量器具在使用中的监管。笔者认为,下一步应组织相关部门逐步将计量器具的生产企业纳入数据库中,实行“一器一码”制,最终实现通过编码查询到计量器具的所有信息,包括生产信息(企业信用信息、生产许可证、出厂合格证、质保信息等)、使用过程中的管理信息(使用方的维修信息、相关检测机构的检测报告等)。2.将大数据技术应用于复杂环境下的计量检测中。计量测试未来发展趋势是将在保持更高准确度的前提下,回归到现场环境条件里的计量校准和计量溯源。随着大规模现代化工业、国防工业和军事计量的发展,解决复杂环境下的计量校准问题,成为当今计量检测中的难题和挑战。建立计量测试仪器设备在每一种环境因素变化情况下的有效数据和变化情况数据的数据库,并对不同因素的相互作用(包括线性叠加、非线性叠加、交叉调制、加权耦合等)进行仿真模拟(包括模型仿真、数据仿真、半物理仿真、全物理仿真等)。最终通过模仿系统模型和大数据进行处理,以获得在任何复杂环境条件下的计量校准结果。3.用大数据帮助企业解决计量器具的管理。计量检测作为企业产品和服务质量控制的重要组成部分,企业对服务机构计量检测的综合服务能力要求越来越高。通过大数据技术全面切入客户质量管理、技术研发环节,为客户提供全方位解决方案,已成为计量检测技术服务市场和拓展能力的方向。例如,为医院提供计量检测服务的过程中,利用大数据分析、评估医院计量器具的整体性能,帮助医院发现医疗设备性能和使用中存在的各种问题,提出相应解决方案,从而提升医院设备质量控制的整体水平,避免因为医疗设备性能的问题造成医疗事故,为病人的生命安全保驾护航,也更好地体现了民生计量工作中执政为民、全心全意为人民服务的宗旨。4.用大数据可以为计量助推供给侧结构性改革和精准服务产业发展,找到准确的发力点和切入点。通过建立区域内计量基标准和社会公用计量标准动态数据库,努力实现信息资源区域共享、结果互认,从而统筹技术资源,避免重复购买计量标准器具,提高检测标准器的利用率,从而充分发挥区域计量标准器具资源的价值。同时通过大数据交流,增加部门之间的横向联系,实现良好的合作,促使国民经济联合成一个完整的体系,将计量与全社会各部门、各企业联系在一起。5.用大数据为“一带一路”计量服务。通过大数据,积极推进与沿线国家计量领域全方位的务实合作,共同促进国际计量体系的创新发展,推动国际计量互认进程,促进贸易便利化水平,服务区域经济社会可持续发展。通过建立计量领域政策信息数据互换和交流平台,提升计量法规的透明度,实现沿线国家资源共享。通过建立计量领域技术信息数据互换和交流平台,加强各国计量技术机构的战略规划、科学研究、业务拓展等方面的信息交流。加快计量双边、多边合作和互认进程,促进量值国际等效,不断扩大互认国和互认产品范围,最终实现“一次测试、一张证书、全球互认”,从而促进国际贸易的便利化,更好地提升计量服务经济发展的能力。 三、结束语 计量大数据的服务与应用可以加速计量行业信息化进程,加快质监部门信息共享,提高质监部门服务能力。当然,数据安全是质监系统做出分析和决策的重要依据,大数据在存储、处理、传输等过程中面临安全风险,具有数据安全和隐私保护需求。尤其是计量大数据,都是与生产、生活、安全相关的数据,保护这些数据的安全,防止数据系统受到不法分子的攻击显得尤为重要。 作者:付磊 单位:陕西省计量科学研究院 大数据应用论文:大数据在高校教育信息化的应用 【摘要】随着我国经济的发展,科学技术的迅猛提高,信息技术已经逐渐融入到社会的每一个角落,21世纪开始步入信息化时代。随着信息技术的渗透,作为社会生活的重要阵地,高校自然也不会置身事外,信息技术在高校教育中的应用愈发普遍。本文主要阐述了大数据在当前信息化时代中的一些特点,并结合实际探讨了大数据在高校教育信息化中的应用。 【关键词】大数据;高校教育;信息化 信息化时代的到来,使得曾经被人忽视的各种媒介中的数据爆发出惊人的价值和影响力。数据成为了信息化时代独有的传递媒介,人类将迈入一个深度挖掘数据的大数据时代。随着信息技术的渗透,人们的生活、工作已离不开大数据。将信息化技术融入高校教育中不仅可以帮助高校发展教育还可以为信息化时代做一份贡献。在21世纪这场大数据的浪潮中,高校在其中扮演的角色不仅仅是参与者更是推动者。为顺应大数据时展的趋势,在高校教育中推行信息化教育势在必行。 一、大数据 作为信息时代的产物,人们对大数据往往有着不同的定义,简而言之,大数据是信息数据的总和,是以信息形式表达的多种信息的融合。可以说它是一种新型的力量,有着不可估量的价值和影响力,现代技术是它的载体。凭借其自身蕴藏的无限价值,大数据已经成为现代化社会的象征。与传统数据不同的是,大数据主要讲究的是数据之间的相关性,而对于数据间的因果关系却不再关注。大数据可以通过分析数据间的相关性来实现对信息的优化,帮助人们进行决策分析。在高校教育中,大数据也可以通过对高校的信息数据进行分析整合,为高校的发展提供数据参考。与传统数据不同,传统数据仅仅只是实现了对数据的存储并未完全实现数据的价值,因此虽然传统数据为中国的社会发展做出了贡献,也给人们带来了很多便利,但它仍存在很多瑕疵。反观大数据,大数据主要讲究的是数据之间的相关性,它不仅可以实现数据的存储,还可以利用这些数据达到预知发展趋势的目的,与传统数据相比,它更实现了对数据价值的深入挖掘。传统数据与大数据应用的方向也不相同,传统数据主要进行信息的存储,针对的是过去的数据,已过去的数据为核心。而大数据是对传统数据的提取和分析,以达到预知发展趋势的目的,是以事物未来的发展为核心。凭借其自身蕴藏的无限价值,大数据已经成为现代化社会的象征。随着信息技术的发展,大数据也将渗透到人们生活的每一个角落,大数据必将在高校的教育中发挥重要的作用。 二、大数据在高校教育信息化中的应用探析 1、对教学质量进行评价。为了提高高校的教学质量并能够帮助教师在教学过程中不断地发现问题、解决问题,高校的每年期末都会对教师的教学质量进行评估检查。在教学评价中应用大数据可以使教学评价形成有效的管理机制,其实能够安全有序的进行。而且大数据可以根据教学评估中提供的各项数据进行有效的分析整合,使教学评估工作更加高效可靠。2、综合分析教师的职业技能。传统的数据仅仅能起到信息存储的功能而无法利用数据的附加价值,而大数据不仅可以实现信息的存储更强调了信息之间的相关性。将大数据应用于高效教育中,还可以实现对教师职业技能的分析,而在高校教育中,最能够决定高校教育质量高低的便是教师的职业技能。将大数据应用于教师的职业技能分析时,大数据可以通过对教师以往教学经历的分析、观察,从而找出最适合该名教师的教学方法,并能够帮助其在课堂上扬长避短,提高高校的教学质量。将大数据应用于教师的职业技能的分析还可以提高课堂的利用率,为学生的下一步学习制定计划。3、个性化课堂的开展。将大数据应用于高校教育中,大数据可以完美的将学习内容与数据资源结合起来,从而帮助学生完成学习目标,实现个性化学习。高校教学改革最重要的目标便是个性化学习。大数据主要强调信息之间的相关性,将大数据应用于个性化课堂的开展时,大数据可以根据某个学生学习成绩然后从已毕业的学生中调取有相似学习经历的学生的资料,分析待选课程与学生之间的相关性,为学生提供可靠的待选课程的课程分析。4、满足学生的需求。大数据可以通过学生在高校时使用校园一卡通的情况分析出学生的消费情况甚至其家庭的经济情况,对于实在贫困的学生,学校可以采取资助,使得国家助学金的发放更加的公平、公正。 三、结语 随着信息技术的渗透,人们的生活、工作已离不开大数据,作为社会生活的重要阵地,高校自然也不会置身事外。在21世纪这场大数据的浪潮中,高校在其中扮演的角色不仅仅是参与者更是推动者。将大数据应用于高校教育中,不仅可以实现对高校教学质量进行评价、教师的职业技能的综合分析,还可以开展个性化课堂,使得国家助学金的发放更加的公平、公正等等。为顺应大数据时展的趋势,在高校教育中推行信息化教育势在必行。 作者:刘键 单位:辽宁省教育厅教育信息中心 大数据应用论文:大数据在区域品牌营销的应用 [摘要]从我国目前市场经济的发展趋势来看,区域品牌营销与其他品牌的营销相比,其在市场环境中还处于刚刚起步的阶段。但随着信息技术的快速发展,区域间的竞争也日益激烈,这就需要区域品牌在营销中广泛应用大数据,抢占商机。基于此,本文分析和研究大数据在区域品牌营销中的应用,并探讨大数据平台、客户的需求及营销规律。 [关键词]大数据;区域品牌;营销 引言 在当今信息技术发展越来越迅速的局势下,大数据的发展也受到了各个行业的关注,许多企业为了能够在信息环境中抢占商业先机,对大数据整合技术及信息处理技术进行了探究。由此可见,不管是从经济发展的角度,还是从信息技术的应用情况进行分析,大数据显然已成为促进社会发展的重要因素。大数据可以借助移动终端设备和网络技术构建多元化的结构数据,也能构建出一些半结构化及非结构化的数据。如今大数据技术已经在各行各业中有了广泛应用,区域品牌营销市场中大数据的应用,改变了传统的商业营销模式以及工作人员的管理理念,区域品牌在营销中利用数据分析市场的发展情况,获得商业的先机,从而有效促进自身发展。 1大数据营销及区域品牌概述 1.1大数据营销 当前,各个企业将大数据带来的商业机会分为两种,一种是由微软、惠普等公司开发的硬件和软件以及数据,还有一种是来自海量的用户信息,并且这些信息能够为企业提供精准营销平台以及个性化的广告推介等商业宣传活动。而大数据营销就是第二种,这种营销方式通过搜寻并分析各种相关数据,充分了解市场发展的需求,从而帮助企业改变竞争形态,把依据客户的生活方式以及价值取向等主观信息,推测客户需求导向的这种传统营销模式,转变为通过对客户的各种信息行为以及购买历史等方面进行分析,满足客户的需求,并根据这个导向进行营销的模式。大数据营销不仅要实现线上和线下的互通,也要确保在各大媒体、互联网站及移动终端等的数据是相通的,这些都大数据有效实行的前提条件。当然,由于现实生活中不同领域及行业局限性,大数据会受到许多因素的影响,如公司的隐私保护、信息伦理等。对于政府数据及科研管理数据,应该多多提倡数据的重复利用,由此可见,大数据想要在各个领域中分布是比较困难的。另外,有部分企业为了保护公司的隐私,便采取封闭式的数据开发和搜寻,并从中牟取利益,事实上这种形式无法满足整合化营销的要求。所以,企业在面临大数据带来的发展前景的同时,也要注重对企业能否实施大数据营销的基础条件进行科学合理的评估,要对市场营销人员进行技能考核,从而确保工作人员能够具备相应的营销技能,除此之外,企业也要制订应用大数据的营销方案。 1.2区域品牌 随着我国经济市场的逐步发展以及经济管理秩序的改变,经济市场的竞争也日益激烈。由于外部环境和内部因素的大幅度变化,整个市场的格局也有很大变化,以往的商品竞争已逐渐被区域品牌竞争所取代,并且商业竞争的主体也由传统的企业竞争转变为区域竞争。随着竞争形势的变化,竞争局面也变得越来越复杂。为了能够适应这种竞争形势,许多企业都由过去的商业竞争关系转变为竞争合作的关系,在这个的发展趋势下也可以有效利用区域文化来促进市场发展。在这种发展形势下,许多先进的企业已经选择区域品牌作为商业竞争的主体。建立区域品牌也成为促进现代化经济发展的重要工作。目前,关于区域品牌并没有一个具体的定义或者界定,对于区域品牌,不同的人有不同的看法,但不管怎么说,区域品牌一定要在一定区域范围内才能产生,且在市场的知名度、市场份额及名誉等方面都会比其他商业经济更有优势。区域品牌是以集团品牌的形式而存在的,并且在发展的过程中也逐渐成为市场竞争的核心内容。企业想要提高区域品牌的竞争力,首先要增强区域性的竞争力,因为区域品牌才是提高区域经济的有效方法。 2大数据在区域品牌营销中应用的方式 2.1通过动态化的形式监控市场环境 随着技术的发展以及经济效益的增长,区域品牌的竞争也变得愈加激烈,而市场经济的环境也随之变得复杂起来。在这样的发展环境中,区域品牌营销的方案更加难以实行,但是利用大数据可以分析,使区域品牌营销发现新的商机和市场。通过对大数据的集中分析,可以快速了解到某个区域环境中的商机,也可以分析某个阶段的消费群体的需求,这时企业就可以根据客户的需求研发相应的区域品牌。与此同时,区域品牌的营销也可以借助大数据的技术,对区域内外的环境进行动态化监察,这样就可以为企业的策划人员提供参考信息,也能面对市场的变化,使区域品牌营销作出相应的调整。 2.2通过改善用户的体验促进区域品牌营销的发展 以往的区域品牌营销人员在推广和宣传品牌时,常常会轻视消费者的主观意识及消费体验,在过去的区域品牌营销宣传或与消费者沟通时,都是利用比较简单的形式进行,这样会导致宣传的效果不太理想。而区域品牌营销在如今大数据的环境中,可以充分利用大数据分析消费者对区域品牌的了解程度,并通过实时解答消费者的一些疑问作出相应的评价和定位。其实就是通过消费者与区域品牌营销之间的沟通,提升消费者的认同感,使消费者对区域品牌产生相应的兴趣。企业想要留住消费者,就要不断完善区域品牌的形象,或者说企业可以根据消费者的特性绘制出相应的图像,并根据图像进行现实还原,这样就可以有效增强消费者的体验感。 2.3利用大数据分析并观察竞争对手 大数据技术在区域品牌营销中不仅可以分析消费者对品牌的了解程度,还能分析和观察自己的竞争对手。企业利用大数据技术可以分析竞争对手对产品的研发以及服务的感知力,这样就可以根据与竞争对手的比较,发现自身的不足和优势,然后帮助营销主体有目的地改变营销策略。这样的营销方式对于企业来说具有重要意义。企业通过对竞争对手的分析,可以对整个行业的发展进行掌握,也可以对市场的外部环境有个大致了解,从而有效降低营销的风险,进一步实现区域品牌营销效益得而最大化。如,企业在推广和运营或者招商的过程中对信息进行研究和分析,就可以根据商户的具体情况进行适当调整,并制订可以增加客户量的营销方案。区域品牌营销中利用大数据分析竞争对手,可以了解到对手的发展趋势及状况,从而对自身的发展战略进行合理调整,并抢占商机。 3结语 随着信息技术的快速发展,区域间的竞争也日益激烈,而大数据也在区域品牌营销中得到了广泛应用,笔者相信区域品牌营销中应用大数据会发展得更为长远。大数据技术的存在有效促进了区域品牌营销的发展,且在经济市场的实践营销中也真实地证明了大数据的价值。区域品牌营销要合理利用数据的优势,精确定位每一位消费者,并从繁杂的信息中提炼出对自身有利的信息,从而获得良好的营销效果。相关企业要建立有效合理的大数据营销机制,并对数据的管理以及区域营销费用的有效控制加强实行力度,通过提升客户的品牌体验提升营销效率。虽然,目前在区域品牌营销过程大数据的应用还存在一些问题,但笔者相信在今后的发展中大数据能发挥出更大的作用。 作者:彭秋生 单位:中海油信息科技有限公司深圳分公司 大数据应用论文:大数据在煤矿安全生产的应用 摘要:煤炭行业经过多年的信息化应用,积累了大量的安全生产数据,但对这些数据的深度利用还远远不够。大数据提升了信息的获取与处理能力,基于大数据处理技术,将安全生产数据进行有效整合,深度挖掘,对煤矿安全生产意义重大。本文阐述大数据的技术和发展趋势,总结目前煤炭安全生产中大数据的应用现状,探讨大数据在安全生产中的应用方向。结果表明,大数据的应用有助于提高煤炭安全生产的效率、节省成本和减少损失。 关键词:煤矿;大数据;安全生产;应用研究 大数据的概念于2008年在美国《自然》提出[1]。大数据概念的提出,是对大量数据处理的一个突破。它可以从纷繁复杂的数据中提取有效信息,并对有效信息进行分类、分层次处理。基于计算机等硬件设备,在对巨量有效信息进行深入挖掘之后,对之间因果关系进行分析,找出一些事件之间的因果关系。因此,大数据分析可掌握一些事件的规律,并对事件的走向进行预测。 1煤炭安全生产大数据现状与问题 近年来,安监及煤监等部门通过监测平台的引入及应用,已经建立一定数量的数据库。但是由于缺乏深入的整理和利用,仍存在很对问题。(1)数据量偏小,数据质量低。由于在前期煤矿的生产中,并未提及大数据的理念,各个煤矿对自身矿区数据整理收集不够。尤其是涉及矿难及事故方面,更是较少涉及。因此,导致有效数据少,可用数据欠缺。(2)未能与大数据技术统一标准,缺乏依据。新技术在传统领域的应用必然会出现一些新问题,大数据技术也是如此。传统的数据收集未能与大数据技术统一标准,数据收集依据不足。(3)基于煤矿生产行业的特色,井下生产中防爆防火用具要求较高。因此,限制了一些高效、实时数据收集智能设备在该行业的使用。在大量的数据实时收集及整理时,困难较多。(4)煤矿安全生产及事故隐患分析主要依靠安全生产管理者分析,难以形成有效数据。专业智能设备在煤矿安全生产中使用不足或较少,难以完成大量数据收集任务。(5)专业人才欠缺。由于大数据理念较新,在实际应用中偏向于高新产业及国家优先发展产业。煤矿产业由于最近经济影响,专业人才储备不足。 2煤炭行业安全现状 目前,通过政府部门及企业的共同努力,安全投入到位,安全文化氛围浓厚,煤炭行业事故率明显降低,伤亡人数亦有较大回落。但是,该行业依然存在一些问题:(1)自动化水平低,近年来,煤炭行业先进机械及自动化监测设备引进率较高。但是,相对于发达国家,还是有一定差距。主要表现在过于依靠工人经验,随着煤炭进入深部开采,地质情况复杂,经验越来越受限。(2)煤矿现在对事故的分析依然偏向于“事后分析型”,而真正有效的应该是“事前预测型”。专业有效的事故分析工具在煤矿中使用较少也是造成此结果的原因之一,煤矿开采难度加大,以往经验不一定能够适用。(3)信息共享率低。目前,矿难尤其是重特大伤亡事故是各个部门避而不谈且不愿分享的数据,从而导致样本有效性差。 3大数据在煤炭行业安全生产的关键地位 3.1数据收集、整理、分析及整合 人工数据和开源数据是煤矿安全生产管理者获得大数据基础的重要方法。人工数据虽然准确率高,但其具有成本较高、自动化水平较低、易发生人为原因错误的天然缺点。与之形成对比,开源数据自动化水平较高,成本较低。尤其在信息化综合系统越来越多的应用于煤炭行业,国家安监局、煤监局等各部门通力合作,建立综合信息化平台。这对大数据的收集、整理、分析、整合及预测都会起到积极的影响。 3.2大数据存储平台为煤炭安全生产提供及时的舆情信息 当矿难发生后,在处理矿难的过程中,大数据平台为安全生产的管理者及民众告知详细信息。一方面,政府部门及监督管理部门通过官方渠道及新发展的信息通道(如Wechat等),及时有效的将相关真实信息传递给大众,此举可有效防止谣言误传。更可避免政府部门的工作陷入被动应付状态,保证灾难性事件发生之后社会的和谐稳定;另一方面,每次事故也是一次珍贵的失败实验,对此次事故详细分析,录入大数据平台,增加数据平台丰富性的同时,对类似事故的预防、发生具有重要的参考价值。 3.3大数据拓展了煤炭安全生产的综合分析能力 新技术在传统行业的应用是对传统行业的一次产业升级,尤其是在煤炭行业。长期以来,我国煤炭行业生产安全性较差,生产效率较低,安全预警能力较差。通过引入大数据综合分析平台,可有效提高煤炭安全生产能力。有效改变煤炭行业事故率高、矿难频发的状况,如离层分析仪等数据平台的引入,可有效预警顶板事故,大大降低顶板事故伤亡率。 4大数据在煤炭安全生产中的应用 基于大数据分析理念,结合煤矿安全生产历史及现状,应从以下四方面入手,提升大数据在煤矿安全生产中的整合能力。 4.1结合互联网和云计算,建设煤矿安全综合信息平台 提升在线监测能力,贵州省近年高薪招聘高素质驻矿安全员,实现煤矿安全数据的实时更新及有效登录,有利于建设煤矿综合信息监测平台。全国也在提升煤炭行业对高素质人才的吸引力,大力建设全国综合监测平台。2010年美国某矿发生事故,引起网民广泛关注[3]。网民通过数据监测及政府安全监督平台,深入挖掘出事故背后利益关系,有效推动了美国矿业管理制度的完善及事故预防能力。 4.2逐步提高智能化监测设备在煤矿使用比例 由于煤矿行业对安全标准的高要求及煤矿行业富含瓦斯及地压等影响因素,大量有效监控设备在煤矿安全生产中使用受限。随着大数据理念的发展及技术的发展,各种智能化技术也会在煤矿得到应用。目前,煤矿六大系统都已建设完成,部分煤矿已采用了在线监测设备及内部通信设备,有效提高了智能化监测设备在煤矿使用比例。 4.3加强管理,保证数据安全 如果不能有效安全使用大数据,会带来意想不到的风险。大数据的使用改变了传统煤炭行业的分析方法,有效整合资源。在发展历程中,也要防范数据滥用、恶意篡改等。大数据是珍贵的资源,要采取技术措施保证安全。个人不得随意查看或用于其他用处,尤其是利用大数据做违法行为。政府与人民要联动,确保大数据安全,真正服务于煤矿安全生产。 5结论 大数据在煤矿安全生产中的应用,是一个新的领域与尝试。在此历程中,数据会越来越规范、有效,随着此技术的普及,也将对现有安全管理模式产生有利影响。大数据的应用必然引起传统行业安全管理的一场变革,也将提高煤矿安全管理的技术能力。以技术促进管理,提高安全管理的自动化能力。政府管理部门及企业要联动,形成合力,深入挖掘数据之间的关系,不拘泥于表面,发现数据之间的内在联系,从而为数据的整合及预测提供有效技术支持。通过大数据在煤炭行业中的深入应用,为安全管理者及政府部门决策提供有效的理论依据,更好地服务于煤矿安全生产。 作者:苏东毅 于迪 李胜男 单位:三门峡龙王庄煤业有限责任公司 大数据应用论文:大数据技术在烟草数据中心的应用 摘要:以大数据技术的发展为背景,结合江苏烟草数据中心建设的实际情况,分析了江苏烟草数据中心以Hadoop及Impala等大数据技术为核心,辅以Kettle和JSP等数据处理及展现技术共同构建基于大数据技术的自定义数据查询平台的架构设计和实现方案。展现了大数据技术带来的远超传统技术平台的灵活性以及对于大数据量查询的快速响应能力。 关键词:烟草;数据中心;大数据;Hadoop;Impala 1.大数据技术现状 当前许多企业都已基本实现了信息化建设,企业积累了海量数据。同时企业间的竞争日益加剧,企业为了生存及发展需要保证自身能够更加准确、快速和个性化地为客户提供产品及服务。而大数据技术能够从海量的数据中获取传统数据分析手段无法获知的价值和模式,帮助企业更加迅速、科学、准确地进行决策和预测。 1.1大数据技术现状 广大企业的迫切需求反之也促进了大数据技术的飞速发展,涌现出了诸如Hadoop、Spark等实用的架构平台。其中,目前最主流的就是Hadoop。Hadoop的分布式处理架构支持大规模的集群,允许使用简单的编程模型进行跨计算机集群的分布式大数据处理。通过使用专门为分布式计算设计的文件系统HDFS,计算的时候只需要将计算代码推送到存储节点上,即可在存储节点上完成数据本地化计算。因此,Hadoop实现了高可靠性、高可拓展性、高容错性和高效性,可以轻松应对PB级别的数据处理。 1.2大数据技术对烟草数据中心建设的影响 当前,烟草企业基于多年的信息化建设已经积累了海量数据,同时每天还不断有新的各种数据产生。在高并发、大体量的情况下,需要在数据采集、存储和运算方面采用与以往完全不同的计算存储模式,这就不可避免地需要采用大数据技术。同时,除了购进单、卷烟交易数据、货源投放数据等结构化数据外,还产生越来越多的非结构化数据,利用大数据技术,对非结构化数据进行预处理,可为人工判断和机器学缩减范围。对海量数据以及非结构化的信息进行分析统计,仅仅依靠传统的技术手段很难实现,只有引入大数据技术才能充分的将所有的数据资源利用起来,成为企业决策的助力。 2.江苏烟草数据中心应用现状 2.1江苏烟草数据中心体系架构 目前江苏烟草数据中心以一体化数据中心、一体化数据管理和一体化数据分析三个部分为核心,构建了一套完整的数据中心架构。一体化数据中心是整个数据中心最核心的部分。通过数据仓库模型、数据存储、ETL工具等组成部分,构建了业务数据的收集、加工、存储、分发的总体架构。建立了按ODS(SODS、UODS)、DW、DM三层结构设计建设的数据仓库。一体化数据管理通过主数据管理、信息代码管理、ESB平台构建了企业主数据收集、标准化、同步分发过程。结合指标管理,全面管控企业的公用基础信息。通过数据质量管理,全面有效管控数据质量。通过数据服务管理,有效提升数据中心的对外服务能力与水平。通过元数据管理来管理数据中心元数据。一体化数据分析通过构建移动信息、业务分析、数据挖掘三大模块,针对性解决当前不同人员的决策、管理以及操作需求,发挥数据中心的数据、技术、平台优势。通过移动信息模块为各级领导提供决策支持;通过业务分析模块为业务人员的日常工作提供支撑;通过数据挖掘模块,发掘数据所蕴含的隐性价值。基于上述一整套架构的支撑,目前数据中心构建了全省范围的数据集成、交换体系,一方面提升了全省基础数据、业务数据的规范化程度和数据质量,另一方面为在建业务系统的实施、已有系统的改造提供了标准化的高质量数据保障。 2.2大数据技术的应用场景分析 随着江苏数据中心的不断运行,一些基于传统技术架构的功能逐渐暴露出种种问题。其中较为突出的问题有:一是使用者对于大数据量数据的查询需求。基于传统技术架构的查询功能响应较慢;二是分析支持灵活性的不足。传统统计分析应用的数据结构大多是预先定义好的,面对灵活的非传统的统计查询需求难以支撑,需要进行额外的加工处理。江苏烟草数据中心结合互联网大数据技术特性,引入Hadoop平台以及Impala等工具,搭建基于大数据的自定义数据查询平台,以补充基于传统技术架构的功能不足,并为未来进一步发展建设基于大数据技术和云环境的数据中心做好准备。 3.基于大数据的自定义数据查询平台实现 3.1设计思路及架构 基于大数据的自定义数据查询平台是在现有数据中心的建设成果之上,以数据中心的数据存储为基础,以Hadoop、Hive、Impala等大数据技术工具为手段,以简单灵活、快速高效的查询展现为目标,建立的数据查询分析支持平台。 3.2技术方案 自定义数据查询平台的建设主要涉及数据存储架构、后台数据加工准备、前端展现三块内容。自定义数据查询平台的数据存储分为两部分。一部分为KETTLE、Impala等工具以及自定义查询相关的元数据存储,另一部分则是查询所需的各种统计数据的存储。元数据的存储根据元数据库的不同主要分为两部分。第一部分为基于Mysql数据库的元数据存储。这部分元数据主要包括有ETL工具KETTLE的元数据,以及前端自定义查询需要定义的权限、数据源、表、列和表列关系等信息。第二部分为基于Hive的元数据存储。这部分存储的是前端查询需要使用的Impala工具的元数据。统计数据的存储则是使用Hadoop的HDFS实现的。根据Hadoop平台架构,自定义数据查询平台的HDFS建立在6台虚拟主机构建的集群上的。其中:2台虚拟主机作为NameNode,一台为主节点,另一台为备份节点;其余4台虚拟主机都作为DataNode用于存储数据。所有数据将会统一分块自动分配存储到4个DataNode上。自定义数据查询平台的数据加工,是通过开源ETL工具KETTLE实现的。通过KETTLE从数据中心现有数据仓库及数据集市中读取需要的数据,根据自定义数据查询平台的数据模型定义对数据进行处理,最终加载到Hadoop的HDFS文件系统中。自定义数据查询平台的前端展现功能,主要是基于JSP技术实现页面开发,通过JDBC或者ODBC对后台Mysql数据库进行访问。使用者在查询页面中组织定义查询的内容,查询服务自动根据获取的元数据信息将定义的查询内容拼接转换成为查询SQL,之后通过Impala执行查询SQL对HDFS文件系统中的统计数据进行查询。 3.3系统实现效果 利用大数据技术,自定义数据查询平台较好地解决了目前数据中心所面对的问题,满足了使用人员对于大数据量以及分析灵活性的需求。面对使用人员层出不穷的查询需求,自定义数据查询平台通过预先梳理、分类定义各种维度以及统计指标。使用者可以自由的根据实际需求选择分析所需的维度及统计指标,同时还可以基于这些基础的内容更进一步自定义过滤条件以及计算公式,并指定其展现形式。在大数据量查询效率方面,自定义查询平台相比传统架构的查询功能有了较大提升。 4.结束语 大数据技术的发展方兴未艾,应用前景无比广阔,对各行各业的巨大作用正在逐步展现。江苏烟草数据中心的建设既要看到大数据技术未来的前景,更需要明确地认识到大数据平台的建设并非一朝一夕,需要有明确而长远的规划,不断完善数据环境建设、云计算环境的构建以及数据服务的扩展。 作者:郭文卓 王子豪 单位:中国烟草总公司江苏省公司 大数据应用论文:大数据在公路工程质量监控的应用 摘要:大数据的产生为公路工程质量监控技术带来机遇与挑战。公路工程质量监控大数据具有典型的“4V”特征。为深入分析大数据在公路工程质量监控中的应用,从公路工程质量监控大数据的产生、处理流程与关键技术等方面进行论述。分析了公路工程质量监控大数据的存储结构、计算过程以及数据可视化处理的流程,提出了公路工程质量监控大数据应用时所面临的问题与挑战。 关键词:大数据;公路工程;质量监控;应用与挑战 引言 近年来,随着交通建设的迅速发展,截止2015年我国公路总里程将达到450万公里,其中高速公路通车总里程达到10.8万公里,全国高速公路路网已基本形成规模,促进了区域经济的发展,社会效益较好。在交通部的《国家公路网规划(2013年—2030年)》发展规划中,全国高速公路通车里程预计达到40万公里,我国将基本实现省际多路连通、地市高速通达、县县国道覆盖的目标[1]。从上述规划来看,仅高速公路的建设缺口就近30万公里,其建设任务较重,另一方面,在工程建设过程中的质量监控也提出了新课题。以西部地区为例,交通运输部质量监督局已在2012年3月启动了西部项目“公路工程质量安全过程控制智能化与远程监控技术研究”的研究工作,项目要求采用信息化技术手段,融入现代计算机技术、实时信息传输技术,人工智能化技术到工程监督中,对重点工程、重点部位的实时监控,实现工程质量安全监管的实时化、智能化、远程化,弥补人为管理的漏洞和缺失,提高质量监控和监管效能,以保障公路工程的建设质量[2]。公路工程建设的智慧化监管,需要对在其在建设过程中产生的大数据进行透彻分析,服务于管理者和决策者,便于及时排查和纠正在工程施工过程中潜在安全隐患,为生命和财产提供安全保障。 1公路工程质量监控大数据来源及其特点 就大数据而言,是一个抽象模糊的概念,大部分人也只是从数据量的大小和规模去感知,像TB、PB、ZB、YB这样的数据量存储单位被理解为大数据与传统数据的区别,很显然这仅仅是海量数据,在IT界被公认的具有Volume(容量大)、Variety(种类多)、Velocity(速度快)和Value(价值密度低)特征的数据,才能被称为大数据,简称大数据4“V”特征[3]。 1.1公路工程质量监控中大数据的来源 公路工程建设在开始施工到验收竣工,要产生大量的、类型各异的数据,其主要有以下几种来源:(1)施工试验数据:道路在施工前需要对工程中的各种使用材料在该项目环境条件下做实验,以得出在该环境条件和地理区域条件下相应材料的使用混合比及用量等。如:筑路用土,砂石材抖、石灰和水泥,普通水泥混凝土,稳定土和建筑砂浆,沥青材料,沥青混合料等相关实验数据,用数据来保障施工质量,确保规范施工。(2)施工监控数据:在工程项目施工阶段,人员行为规范、施工操作规范、压力传感数据,施工环境温度(湿度)等产生的文字、图片、声音和视频数据。(3)施工应急数据:在施工过程中会有各种突发事件,如何科学地把突发事件带来的危害降到最低,最大程度减少人员和财产损失,是工程应急处理的难题。在施工过程中,利用各种传感器对突发事件进行动态监测,将对应急处置起到关键性的作用,而该过程中将产生大量的数据。(4)工程竣工检测数据:在工程项目施工验收阶段,需对路基、路面、交安设施、机电系统等进行标准检测,判断各项功能是否能达到标准规范。如路基压实度,路面承载能力、应力数据,标识标线厚度、反光标志系数等相关检测数据。根据《公路工程质量检验评定标准》JTGF80-1-2012和JT-GF80-2-2004相关要求[4],需产生大量的数据。随着交通建设的快速发展,工程质量监控面临新的挑战,沿用以往“人工+纸笔”的管理方式,基本不能实现工程质量的科学化管理,根据工程质量“终身制”的相关要求,在工程设计使用年限内,承担相应的质量终身责任,如沿用以往的管理方式也不便于责任的追溯。当今“互联网+”时代,利用云计算对工程施工中产生的大数据进行分析,用数据来实现工程项目中全过程跟踪管理和全方面实时监测监管,实现工程实体和质量行为的实时自动监管巡查和预警,将有助于提高工程质量,保障国家财产安全。 1.2公路工程质量监控中大数据的特点 (1)数据规模在工程质量监控中,以施工人员行为监控为例,一个质量监督点采用720P高清视频图像采集设备,每小时图像采集数据经压缩处理后可达到3GB左右的大小,全天候采集一个月,产生的数据量约为2.16T[5]。在工程施工过程中隧道掘进、路基路面、桥梁结构、材料搅拌、设备操作等等都需要对施工人员行为和过程进行视频监控,按上述计算,每月产生的数据能至少为PB级以上,按照交通部的《国家公路网规划(2013年—2030年)》发展规划,监控视频数据就将产生海量的数据。(2)数据类型在公路工程施工过程中产生的数据类型种类繁多,除工程质量视频监控数据外,有影响工程施工质量的环境检测数据(如:温度、湿度),施工材料检测数据,工程质量试验检测数据,潜在地质灾害等数据,数据类型多样。(3)数据价值密度对于在公路工程质量监控中产生的数据本身而言,数据量大,但其价值密度较小。如施工人员操作不符合规范,通常情况下就只有几秒或几分钟,在PB级以上的数据量里,其占有的价值密度较低。(4)高速性在公路工程质量监控中,除对工程质量本身监督外,还应对工程质量进行把控和预警。如:路面未达到养护期要求而强行进行下一周期施工,此时系统就应快速地对大数据进行分析,并及时发出预警提示。 2大数据的处理 随着“互联网+”时代的发展,人们对各行各业中产生的大数据进行分析,给众多决策者提供了有力的决策支持[6]。如:沃尔玛超市通过大数据分析在超市行业中曾经取得的辉煌成就;阿里巴巴通过大数据分析在电子商务行业取得的突破;滴滴打车或Uber通过大数据分析在出租车行业中取得的地位等等;均是基于大数据分析或处理而取得的成功案例[7]。然而在公路工程施工质量监控方面,大数据的应用还较薄弱,通过对公路工程质量监控中产生的大数据进行分析,对不合格或不符合规范的工程质量及时的启动预警机制,将减少国家的财产损失,保障交通参与者的生命安全,为公路工程建设提供技术支撑。 2.1云计算 公路工程质量监控大数据中,核心是对于数据的分析和处理。“云计算”是大数据处理的基础,为数据分析提供技术保障。云计算利用Internet和虚拟技术把计算机各种软、硬件资源融为一体,形成大规模的共享资源池,为用户提供IaaS(基础设施即服务),PaaS(平台即服务),SaaS(软件即服务)[8]。云计算是典型的分布式模型,为公路工程质量监控大数据并行处理提供平台。Google、IBM、阿里云等知名公司大数据分析处理和应用都是基于云计算为基础,最典型的应用就是分布式文件系统、批处理技术、分布式数据库等[9]。 2.2大数据存储技术 公路工程质量监控中产生的大数据在PE级以上,怎样降低存储成本、提高数据并发吞吐量是大数据存储的关键。分布式文件系统,是大数据在存储中的一种关键技术,Google公司研发的GFS(GoogleFileSystem)分布式文件系统是大数据在存储中的典型应用。其与后来研发的MapRe-duce、BigTable技术构成了Google搜索引擎大数据存储的三大核心技术[10]。公路工程质量监控中产生的海量异构数据,存储架构分为存储层、基础管理层、应用接口层、访问层。存储层主要完成数据接入与信息集成、存储虚拟化存储设备;基础管理层主要包括集群数据、并行数据仓库盒实时数据库;应用层接口主要完成任务管理、调度与监控;访问层主要包括视频监控系统、环境监测系统、应急指挥系统、实验检测系统和工程档案系统等,如图1所示。公路工程质量监控大数据与其它类型的大数据有所不同,有的数据需要急时处理,响应急时的特点,以便于做出急时的应急响影决策,否则会造成重大经济损失和人员伤亡。故需要研究公路工程质量监控大数据在存储结构上的特点,为后续的数据分析提供支撑。 2.3实时数据处理技术 在公路工程质量监控产生的大数据,类型多样,包括声音、图像、文本等结构化和非结构化数据,通过数据清洗来消除数据不一致是非常有必要的,也是数据处理的关键因素。在大数据实时处理流程中数据分析(DataAnalysis)是核心,为提高数据的访问速度,建立分布式数据库,利用各种类型的大数据分析技术,对各种异构的数据进行分析,最终利用可视化技术,把数据分析结果展现给用户,以满足公路工程在施工过程中监督和决策的需求。传统数据,一般采用关系数据库来进行存储,OLTPT和OLAP是传统数据的主流应用,SQL是传统关系数据库存系统的存取标准[12]。但在公路工程质量监控中产生的数据,有很多不具有关系数据库的条件,很多数据是非关系数据,故需要其它方式的数据分析管理技术。Google公司于2004年推出的MapReduce技术,它的并行数据处理方式是大数据分析和处理的典型应用,其主要包括分布式文件系统(GFS),并行编程和并行执行三个方面。GFS为大数据的储存和并行计算提供平台基础支撑,采用键/值(key/value)方式对数据进行分布式存储[12]。MapReduce是一个通过将任务独立化进行计算的一种模型技术,主要有Map和Reduce两个阶段,首先把公路工程质量监控中产生的大数据按算法进行以<key,value>的形式进行任务分块,把分块任务交由Map进行并行执行,执行完Map函数后,将数据转换成符合模型的<key1,value1>的形式,并把数据写入硬盘。然后进入Reduce阶段,Re-duce接受Map阶段的执行结果,对数据进行合并归约计算,最终得到输出结果,并写入到GFS文件系统[13]。公路工程质量监控大数据MapReduce计算过程,如图2所示。图2公路工程质量监控大数据计算过程公路工程质量监控大数据MapReduce并行计算模型,将简化数据的计算过程,减少数据传递开销,使公路工程质量监控中各类应用程序设计直观化。 3大数据在公路工程质量监控中的机遇与挑战 3.1大数据可视化分析技术 可视分析技术的定义是指:一种通过交互式可视化界面来辅助用户对大规模复杂数据集进行分析推理的科学与技术[14]。大数据可视化分析是指在对数据挖掘分析的同时,利用可视化用户界面以及人机交互技术,融合人的辨别能力与计算机的数据计算能力,为决策者提供更加科学、合理的决策依扰。公路工程质量监控大数据可视化分析关键核心是数据的集成和接口,而其数据规模大、快速多变、数据源异构,使得对大数据的处理、分析和可视化带来具大的挑战。数据信息的可视化根据其特征分为一维信息、二维信息、三维信息、多维信息、层次信息、网络信息、时序信息可视化,在公路工程质量监控大数据中主要包括文本可视化、网络或图可视化、时空数据可视化、多维数据可视化等。文本信息是非结构化数据的代表,是公路工程质量监控大数据中的主要信息类型,是记录施工数据的重要环节,文本信息可视化可采用把文本语议结构以树的形式进行可视化操作;网络或图是大数据中最常见的关联关系,是记录施工过程状态的重要信息,网络或图可视化可采用基于节点和边的可视化方法;时空数据是带地理位置标签的数据,是记录施工环境状态的重要信息,为反应时间与空间的变化,一般采用流式地图来展现;多维数据是多个维度空间的数据,是记录整个施工过程的重要信息,一般可采用基于几何图形的可视方法来实现[15]。 3.2大数据在公路工程建设中的应用 大数据在公路工程质量监控中的应用还处于起步初级阶段,依托大数据建立质量监督管理、安全监督管理、监理行业管理、试验行业管理、工程竣(交)工验收管理、突发应急预案、事件检测、应急响应、现场救援、总结评估等平台,以数据指标为度量,直观、全面、准确地监测和分析各个环节要素的动态变化数据信息,为管理者提供科学决策依据,提高监管效能。如:工程建设过程中突发事件应急处理,可利用地理信息系统(GIS)平台,对基础地图数据、应急资源数据、重大危险源数据进行管理并以电子地图显示,可及时预测突发事件危险存在范围,辅助突发事件应对机制的决策。在建项目监督管理,通过对试验检测实验室、各种机械设施设备的数据采集,实现试验检测数据、设施设备主要数据的采集与汇聚,生成质量监控大数据。通过对大数据的分析和规范性电子监控比对,实现工程实体和质量行为的实时自动监管巡查和预警等。 4总结 这是一个数据信息时代,不管是商业领域还是工程建设领域,都与数据有联系,如何科学的运用这些数据来分析和解决问题,是各领域应重视的问题[16]。本文对公路工程建设质量监控中大数据的产生、存储、处理和数据特点等进行了深入分析,详细介绍了大数据处理的关键技术,对大数据在公路工程质量监控中带来的应用进行了论述。但大数据在公路工程质量监控中的运用还处于起始阶段,如何提高数据的采集质量,解决工程建中大数据传输、提高数据可靠性等方面还存在着研究的空间,需要更多的研究者去探索和研究。 作者:肖祥林 周春容 单位:四川交通职业技术学院 大数据应用论文:大数据管理平台在炼化企业管理的应用 摘要:文中对某炼化企业的现状及实际管理中存在的问题进行了分析,阐述了大数据管理平台在炼化企业运行管理中的实施过程。该管理平台可以促进装置的高效运行、提高装置的可控性、提升整体管理水平,对企业资源的合理配置与优化具有重要意义。 关键词:炼化企业;大数据;管理平台;数据管理 大数据管理平台是炼化企业优化生产、安全管理的基础。利用企业现有信息化管理平台,同时开发、完善配套相关软件和硬件,建立大数据库,通过对数据的收集、整理、分析、筛选,对异常数据的产生原因进行分析,使异常偏差及时得到修正,使装置工艺操作参数、物料、能耗、产品质量、环保指标等各项生产数据全面受控[1]。 1大数据管理平台的实施背景 2015年10月某炼化公司优化信息化管理,MES、ERP、统计信息平台项目陆续上线。严格按照PDCA循环科学管理模式,做到有计划、执行、检查处置的闭环管理。但是大部分装置没有网络,数据不能上传,只能电话报量,数据的重复录入增加,出错率较高,降低了MES系统的基础数据完整性,生产基础数据缺乏监测和预警功能,不能及时发现生产波动;而各系统又存在共性问题就是各系统各自为政,没有整合成大数据平台,使各部门无法达到信息共享的目的[2]。装置的生产运行涉及的生产计划、物料平衡、生产能耗、三剂管理、生产异常、质检化验、生产流程、三废排放等数据一部分以电子表格形式存档,一部分由独立的应用系统进行管理,没有统一的数据库,系统之间缺少数据接口,没有权限控制功能,只能采用纸质方式进行传递,安全性差,不便于数据检索,难以对各类数据进行综合分析和处理[3]。因此,需利用信息化手段,进行系统和信息的整合,便于数据的归纳、统计、分析和预判,挖掘数据和业务之间的内在关联,实现各项业务之间数据和信息的共享,根据市场变化,指导生产方案的制定和调整,实现效益最大化,提升管理水平。 2管理平台的构建 该管理平台可以强化生产基础数据管理,提高生产管理数据信息化,提高对生产基础数据的监测力度,监督装置物料计量仪表的准确性。发现异常数据及时通知相关部门进行处理,减少生产运行波动,保证生产运行平稳[4]。管理平台包括8个模块,运行管理平台见图1。(1)生产计划模块:可查看物料、能耗、三剂生产计划和计划变更、生产优化调整等情况。(2)物料平衡模块:查看每天的物料变化动态,装置加工量、产品产量、库存情况、销售情况等,了解市场需求。监测生产超标数据,及时调整生产方案,月底可查看公司物料、能耗统计报表。(3)生产能耗数据模块:可查看公用工程动力消耗情况,瓦斯、氢气和公用工程的产量、走向及消耗情况。(4)生产流程模块:可掌握公司物料、能耗、瓦斯、氢气的流程走向图,掌握物料、能耗生产运行模式。(5)生产运行平稳管理模块:可及时统计装置的平稳率,查找异常数据,加强对异常数据的管理,提高装置平稳运行。(6)三剂管理模块:可查看三剂的消耗及库存情况,掌握装置三剂的需求,保证运行稳定。(7)质检化验数据模块:可通过LIMS系统查看产品质量化验分析数据,及时掌握产品质量控制情况。(8)三废排放流程模块:可查看装置污染物排放及指标控制情况。 3管理平台的功能 (1)及时统计装置的平稳率,查找异常数据,加强对异常数据的管理,提高装置平稳运行。(2)可查看装置的生产计划,技术指标的完成情况。(3)可查看每天的物料变化动态,上、下游走向,装置加工量、产品产量、库存情况、销售情况等,了解市场需求。(4)可查看公用工程动力消耗情况,瓦斯、氢气和公用工程的产量、走向及消耗情况。(5)查看三剂的消耗及库存情况。(6)可为生产优化,方案调整提供有关数据。(7)可通过LIMS查看产品质量化验分析数据,及时掌握产品质量控制情况。(8)可查看每天的装置污染物排放及指标控制情况。(9)可查看装置开、停工期间物耗和能耗情况。 4管理平台的实施 建立大数据管理平台,使数据的使用者无需关心数据来源,更专注于数据的使用;打破系统之间的壁垒,抽取现有MES、LIMS的各类关键生产数据,融入大数据平台;将生产计划及指标完成情况、装置平稳率及异常记录、物料变化动态、装置加工量、产品产量与库存情况、能耗、质量化验分析数据等信息和数据重新组织后整合入大数据平台[5]。(1)将计划、能耗、三剂、物料(含炼油产品、化工产品、炼油流程-运行、润滑油流程、聚合流程、聚二流程、聚丙烯、带料加工)的年度计划、月度计划、计划变更和生产优化等报表集成在同一个网页环境,可查看物料、能耗、三剂生产计划和计划变更、生产优化调整等情况,提高工作效率。(2)对生产基础数据的监测。物料平衡包括物料库存、异常生产数据、原料入厂产品出厂、月统计报表、装置数据;生产能耗数据包括各装置生产能耗数据文档的上传、展示,可查看每天的物料变化动态,装置加工量、产品产量、库存情况、销售情况等,了解市场需求。生产能耗数据包括公司、专业厂、各装置生产能耗数据,监测生产超标数据,及时调整生产方案,保证装置平稳运行。月底可查看公司物料、能耗统计报表。(3)生产运行平稳管理包括操作平稳率、异常生产操作指标等,及时发现装置运行参数异常,加强日常生产监控分析,对出现异常情况、数据偏差及时分析调整,及时处理,保证装置安全、平稳、高效运行。(4)生产能耗数据包括公司、专业厂、各装置生产能耗数据的展示、上传。(5)掌握物料、能耗、废物排放等流程。生产流程包括3.5MPa、1.0MPa蒸汽平衡图、除氧水平衡图、氮气流程图、电流程图、净化风非净化风流程图、氢气平衡图、脱盐水平衡图、瓦斯流程图、物料流程图、新鲜水平衡图、循环水平衡图;三废排放流程包括废水、废弃、废渣流程图、平衡图等。及时监督装置计量仪表的准确性。(6)三剂管理包括炼油一厂、二厂、润滑油、聚丙烯、储运厂等专业厂三剂使用和库存情况等。(7)集成LIMS系统,可直接查看化验数据,及时掌握产品质量控制情况(8)数据采集。平台通过数据接口自动从MES质检分析系统同步,对于不能自动采集的数据,卡法数据上传功能,暂时采用人工录入的方式采集。(9)将现有生产报表基础数据(平衡后的数据),整理后导入到Sqlserver数据库中,建立分厂、车间、装置三级拓扑关系,从而实现下阶段可根据用户个性化需求开发各类报表功能。5实施效果该大数据管理平台投用后,各级生产管理人员可通过系统中的生产计划、物料平衡、生产能耗数据、生产流程、生产运行平稳情况、三剂管理、质检化验数据、三废排放流程、生产异常报警等功能,查看装置的生产计划,技术指标的完成情况、每天的物料变化动态,上、下游走向,装置加工量、产品产量、三剂的消耗及库存情况等;查看公用工程动力消耗情况,瓦斯、氢气和公用工程的产量、走向及消耗情况为生产优化,方案调整提供有关数据;查看产品质量化验分析数据,及时掌握产品质量控制情况;查看装置开、停工期间物耗和能耗情况等,加强生产管理,保障装置平稳运行。6结论(1)通过大数据库,能够使生产报表自动化程度得到更大的提升,减少岗位人工录入数据,降低数据出错率,提高报表准确率。(2)开发计量生产基础数据监测,能够监测生产状态,使预警数据及时反馈给岗位和相关部门负责人,使预警数据及时得到处理,保证生产安全平稳运行,同时确保计量数据的准确性。(3)通过生产基础数据监测,运用网络新技术,建立生产运行计量管理新模式,整合计量生产大数据,为生产经营决策提供可靠数据。(4)强化生产基础数据管理,提高生产管理数据信息化,提高对生产基础数据的监测力度,发现异常数据及时通知相关部门进行处理,减少生产运行波动,保证生产运行平稳。 作者:王建平 单位:大庆炼化公司 大数据应用论文:大数据在互联网金融风控的应用 摘要:21世纪是信息时代,互联网高度普及,与金融的融合推动了互联网金融的飞速发展,而互联网金融的快速发展离不开大数据技术的支持。文章针对大数据在互联网中的应用提出创新方向,并分析了应用场景、应用现状,希望能够为用户提供更多贴心、便捷的服务。 关键词:大数据;互联网金融;风险控制;网络平台;风险管理体制 互联网金融是一种新兴金融,依托于互联网工具如社交网络、云计算、搜索引擎等实现资金的融通、支付等业务,保证在安全、移动等网络水平上被电子商务用户接受以后产生的新模式、新业务,适应更多人的需求。未来的互联网金融发展空间无限大,现阶段互联网竞争不只是平台的竞争,更是大数据的竞争。 1互联网金融和大数据的特点 1.1互联网金融的特点 交易成本低廉:资金供给双方在资金的融通过程中所发生的成本称之为交易成本,互联网借助信息网络,减少了人力、物力的投入,信息、匹配产品、定价、交易都依靠互联网完成,大大降低了交易成本。交易过程快捷简单:互联网金融模式下金融业务由计算机操作,效率高、速度快,不受时间、空间的限制,客户只需要一台电脑就可以实现资金的高效运转。数据价值大:依托于大数据和电子商务,互联网金融实现飞速发展,互联网的便利性使得人们的生活和工作依赖于互联网,将一些单位和个人的消费信息在网络空间暴露,产生了海量的数据库,数据就是资源,只要加以分析和研究就是巨大的商业价值。风险系数高、创新强:随着科技的发展,不断产生新的金融产品、融资形式,一些互联网产品和支付方式也层出不穷,如网络银行、网络保险公司、众筹融资、网络证券公司、余额宝、支付宝、微信支付、网络贷款等。但现阶段对互联网金融的监管力度较弱,缺乏法律约束,导致一些不法分子非法集资,进行网络诈骗,严重危害了互联网金融的安全。 1.2大数据技术 大数据是在信息时代由硅图公司麦肯锡提出的全新概念,用来描述和定义信息时代的海量数据,是从各种海量的数据中快速寻找有价值的信息,进行高度提纯,增加数据信息的利用率。大数据技术体系分为大数据的采集与预处理、存储与管理、计算模式与系统、分析与挖掘、可视化计算、隐私与安全等方面,可优化数据处理环节,提高数据处理效率。其特点主要是数据体量大、类型多、处理速度快、价值密度低。当今社会大数据无处不在,渗透在人们日常的生活、学习、工作中。以阿里巴巴小额贷款为例,2015年累计放款1953亿元人民币,交易额增长了40%。大数据的利用能够有效降低交易成本,提高交易频率,拓宽交易空间,改善交易体验,促进互联网金融的发展,但也存在一些隐患和风险,会泄露个人隐私,限制企业的管理决策等。 2大数据在互联网金融中的应用 虽然大数据的应用在现阶段并没有完全达到预期的精确性,但是已经有很多较为成功的案例。如DataSifi根据对社交数据网络的分析总结,制定出具体的方案;Zest利用大数据信用评估,已经获得一亿美元的融资;Decide利用价格信息预估价格走势,提出了较合理的购买建议等。随着数据的积累和平台的发展,互联网金融逐渐盛行,受余额宝、微信理财通等的影响,国内主要应用于理财方面,实际上金融服务中最具刚性需求的服务是贷款,大数据促进了金融创新。 2.1高频交易和算法交易 交易者为实现高额利润,利用交易程序和硬件设备,快速分析、生成、获取和发送交易指令,可以在较短的时间内完成较多的交易。高频交易主要通过分析金融大数据,对特定的参与者的交易痕迹进行识别和总结,如:一支共同基金的大额订单通常情况下出现在收盘前最后一分钟的第一秒,能识别出此模式的算法就可以预算出这只基金在其他时间的动向,如果继续执行交易,必须付出更高的价格,算法交易商趁机获取利润。 2.2进行市场情绪分析 大约两年前,对冲基金从各种社交媒体中提取市场情绪信息进而开发出算法交易,如Facebook、博客、聊天室等。如发现有恐怖袭击、自然灾害的意外信息时就会抛出订单,精神病专家理查德•彼得于2008年在美国加州圣莫尼卡集资100万美元建立对冲基金,通过追踪网站、微博、聊天室分析企业情绪,确定基金的交易策略,该基金的回报率在2010年高达40%。又如位于伦敦的小型对冲基金DCM从社交媒体上收集信息,分析人们对金融工具的情绪,帮助投资者制定投资计划。 2.3提高风险的管理力度 金融机构通过对大量小型用户交易行为的数据进行收集,并对其交易范围、经营状况、用户、资金需求以及行业的发展进行具体的分析,解决小型企业的经营难题。阿里小贷首创了线上的审核到放贷的模式,有效连接贷款的全过程,为弱势群体提供个性化的小额贷款。 3互联网金融风险控制的一般原则 风险控制最有效的方法就是将所有的鸡蛋以不同的比例分开装在不同的篮子里,即“小额、分散”,避免集中投放。“分散”在风险控制方面有着非常重要的作用,借款客户个体差异性较大,所处的地域不同,且自身的条件有差异如年龄、学历等,这些分散的个体其违约的概率相对独立,同时违约的概率非常小。如100个独立的个人其违约的概率是20%,如果随机抽2个人,同时违约的概率为20%2即4%,随机抽出5个人,同时违约的概率为20%5,如果抽出8个人同时违约的概率为20%8,但是如果这100个人存在相关性,甲违约的时候乙也违约,那他们同时违约的概率就是10%(20%•50%),远远高于4%,因此贷款个体之间的独立性是降低风险的必要措施。“小额”是避免“小样本偏差”。如:某贷款公司现在的贷款一共有10亿,如果每个借款人平均可以借5万,总共有2万客户,如果单笔借款金额是100万,就有1000个客户。根据统计学中的法则,样本个数越多,越能符合正态分布规律。因此,如果借款人违约率是2%,那这5万个客户的违约率就会高于1000个客户的违约率。通过数据分析建立风控模型和决策引擎也非常重要。小额分散借款客户较多,若银行采用传统的信审模式不能统一量度还款能力、还款意愿,就会增加风险成本。因此可以借鉴国外的P2P,采用信贷工厂模式,建立风险模型,根据客户的行为特征判断出该客户的违约概率,降低人工审核的成本,避免人工审核和判断标准的误差。风控体系的核心方法除了依据小额分散原则外,要研究不同特征个体的违约率,建立数据风控模型和评分卡体系,将其固定到风控审批的业物流程和决策引擎中,掌握不同特征个人的违约率程度,指导风险审批业务开展。 4大数据在互联网金融风控方面的具体应用 由于国内金融体系尚不完善,国内的用户数据虽数量较大但不准确,导致现阶段国内将大数据方式涉及到互联网金融的产品还比较少,数据来源困难且不精准增加了互联网金融的困难。在不依赖央行征信系统的情况下,各具特色的风险控制系统在互联网市场自发形成,小公司通过信息分享,借助第三方获得咨询服务,而大公司则通过大数据建立信用评级系统。现阶段互联网金融的风控体系大致有两种:一种是众多的中小互联网金融公司给中间征信机构贡献数据,进而获得征信信息的分享权;另一种类似于与阿里巴巴的风控模式,建立信用评级和风控模型需要对大量的电商交易和支付信息数据进行分析。央行的征信系统结合身份认证中心的身份审核,通过社会机构和商业银行的数据,给银行提供银行信用查询和个人信用的相关报告,但对其他的互联金融公司或机构不提供查询服务,一些个人信贷记录也没有在该系统里,但有可能在其他的机构和互联网金融公司的系统里存在。互联网数据庞杂且量大,充满噪音。阿里建立完善的大数据挖掘系统较早,但是很多人还处于迷茫状态,通过淘宝、天猫、支付宝等积累大量支付数据作为基础的数据原料,结合卖家的销售数据和银行流水等数据,进行全面汇总后借助网络评分的模型进行信用评级活动。信用卡类网站的大数据同样也对互联网金融风险控制具有非常重要的价值,可参考用户信用卡办卡年份、还款信息、信用额度、卡片种类等进行信用评级。2013年阿里巴巴收购新浪微博18%的股份花费5.86亿美元,目的就是为了获得社交大数据,进而完善了大数据,信用卡的还款信息、交易、支付、淘宝的水电煤缴费信息现阶段已经成为数据的基础。未来第三方支付平台支付的方向、额度、购买品牌及金额都可能成为信用评级的数据参考,而生活类服务网站有关用户的生活消费如水、电、煤、物业费、电话费、网络费都有可以反映用户的基本信息,为信用评级提供重要的参考,拥有这些所有的大数据才能够进行数据的加工。 5结语 社会经济的发展离不开金融的支持。互联网金融服务将会建立更完善、更全面的信用体制和风险管理体制,从粗放式向精细化转型,从抵押向信用转变,风险控制将变得很关键,大数据毫无疑问也变得非常重要,但是现阶段互联网交易额较小,用户规模不大,需要结合实际情况及时修正模型,从而优化风险控制模型。 作者:汪琼 单位:百融(北京)金融信息服务股份有限公司 大数据应用论文:大数据技术对网络安全的应用 摘要:随着计算机网络技术在各个行业中的应用与发展的不断广泛化,网络安全也越来越受到企业和个人的重视。网络安全不仅会影响国家重要信息的安全性也会影响私人信息的安全,而现阶段大数据技术的不断引进与应用使得信息网络进入到了一个新的发展阶段。现在全球数据存有量正在每年超过40%的速度在增长,然而信息网络所承载的信息数据正在向分散化、多样化,复杂化的趋势发展从而增加了网络信息数据管理的难度,更冲击了传统的网络安全管理技术,介于网络信息数据增长速度之快,影响网络安全的因素也在不断地增加,所以网络安全迫切的需要引进大数据技术来进行网络安全分析,满足高科技环境下信息网络安全的需求。 关键词:网络安全分析;大数据技术;应用 引言 随着网络技术应用的普遍性,网络安全分析的数据也在呈指数曲线的速度增加,而且数据来源的广泛性和内容的细致性也使得网络安全分析的架构也越来越复杂,分析维度也越来越大,再加上4G时代的到来和智能化设备的不断更新换代使得信息数据的发送和接收速度也越来越快,数据分析的速度跟不上使网络安全漏洞增加,影响力增大,造成此现象严重的主要原因就是网络安全传统分析架构已经不能满足现在网络信息数据分析的要求了,所以要引进新的技术。 1大数据技术在网络安全分析中的应用 1.1大数据技术分析 大数据安全分析主要是为了完善网络安全分析中传统安全分析能力的不足,大数据技术的核心技术分别是分布式采集处理、自然语言理解、流量计算引擎、关联分析、大规模机器学习和可视化人机交互等多种分析方法[1],实现在规模不断扩大的海量异构数据信息中快速发现安全攻击和安全威胁的一种工具。在大数据技术安全分析中该技术主要从分布式计算框架、流式计算引擎、分布式存储技术来分析的。分布式计算框架不依赖高端硬件、扩展性强的优点提高了大数据技术应用的适应性,使得一些低端配置的设备都能引用该技术;流式计算引擎主要通过解决大数据历史分析系统交互式计算,给网络信息数据的快速查找提供了便利条件;分布式存储技术能够利用多台存储设备来分担大量数据的存储负荷,从而扩大了大数据技术存储的能力,也降低了存储管理成本,在一定程度上也提高了整个网络安全系统的可靠性和安全性。 1.2网络安全分析引入大数据技术的必要性 随着网络信息数据量的大量增加,数据来源越来越广泛细致,分析维度也越来越大的特点下,利用传统的技术架构和结构化数据库进行数据的存储的和分析,不仅会增大网络信息数据的存储成本,也会导致一部分信息数据被丢失,并且随着时间的延长有些时间较长的数据不能很好地被保存起来,这样就会给日后信息数据的追踪和查找带来了困难,并且数据广泛的来源也给异构数据的关联分析和融合带来了很大的困难,而对于传统的网络安全分析的技术已经很难满足现在庞大的、迥异的网络信息数据分析的需求了。早在2013年的调查资料中显示,大数据技术在未来信息架构的分析发展中有着很大的优势,并且近年来已经有不少领域开始引进大数据技术。大数据技术之所以被各个领域重视,是因为它能够支持海量的且迥异的数据的存储和计算,相对于传统网络安全分析技术来说,大数据技术使大量原始网络信息数据的存储和分析成为了可能;大数据技术对于传统技术来说对网络信息数据的存储成本较低,并且大数据技术在普通硬件水平上的应用没有局限性,在信息数据的查询过程中查询速度又快、精度又高,从而提升了网络安全分析中一些数据的挖掘能力,提升了网络安全分析的深度和广度[2],并为大数据技术在网络安全分析中的应用奠定了坚实的基础。 1.3网络安全分析中大数据技术应用分析 在我们的日常生活中,我们每天都在和数据打交道,不是创造数据就是利用分析数据。比如在我们有手机电脑上的聊天软件聊天时就是在创造信息数据,聊天过程中流量的消耗就是在应用数据(对近年来网络流量使用数据调查如表1),设想一下如果我们的聊天数据被窃取,是多们可怕危险的事情,再往大了去想就是国家机密数据,如果这些数据的丢失将会给整个国家带来危险,所以网络安全分析是当前网络数据分析中相当重要的一方面。目前网络安全分析的主要数据就是流量和日志,但是由于这些数据的分散性和存储有限性使得网络安全预测存在漏洞,而大数据技术的引进则可以将分散的流量数据和日志数据集中到一起,利用大数据高效的采集和挖掘能力将采集到的数据存储起来,然后再利用大数据技术对采集挖掘到的数据进行分析和检索,对网络安全中存在安全隐患的数据进行处理,不仅提高了网络安全分析,也缩短了数据分析的时间,降低了信息丢失和泄露事件发生频率,由传统的被动防御变为大数据背景下主动地防御。 2大数据技术背景下网络安全平台的建设 2.1大数据背景下网络安全分析架构建设 在网络安全分析架构建设中主要是由下向上建立数据采集层、数据存储层、数据挖掘分析层、数据呈现层[3]等,由它们共同组成大数据技术的网络安全分析架构。基本组成结构如图1。网络安全分析架构中的数据采集层能够分布式的采集基于流、用户身份信息、事件和威胁情报等多源异构信息的收集;而大数据技术中的存储层则能够利用分布式文件系统长期大量的存储庞大的信息数据,并能将数据的结构化、半结构化、非结构化的方式的信息数同意存储,并未将来数据的检索提供了便利条件,而且还能保障所存储数据的安全性和完整性;数据挖掘分析层能够将数据进行关联分析,提取数据的特征,通过这种方式可以实现安全事件的挖掘,并能够很快地发现网络异常的安全行为,并对存在安全隐患的数据进行追溯,然后将其定位,等待安全处理;数据呈现层能够将大数据技术分析的结构进行可视化处理,通过多种维度展现网络安全的状态。 2.2网络安全平台实现的技术支持阐述大数据采集技术。安全平台主要利用大数据技术中的采集技术对海量的安全数据进行采集、整合、传输,该过程能够使使用方在安全性较高,可靠性也较高的状态下接收到源自不同范围的数据,然后在对收集到的信息数据进行处理。大数据存储技术。该技术主要是对采集过程中采集到的数据进行存储,借助该技术的高吞吐量和高容错性将采集到的大量数据存储起来,以保障数据的安全性和完整性。大数据分析技术。在安全平台中,该技术主要是完成数据的统计与分析工作,根据数据的结构化、半结构化、非结构化进行数据分析,然后建立分门别类的事件关系序列库,将数据由简单化转向复杂化,然后在大量的信息数据中查找网络安全的隐患,进而对安全隐患进行处理,保障网络安全。 3结论 通过对大数据在网络安全中的应用分析和网络安全平台的建设知道,大数据技术在网络安全分析中的应用不仅可以降低网络信息数据存储的成本,也提高了数据库的存储容量,更为数据的追溯和检索提供了很大的保障,相信在未来网络安全分析中,大数据技术必然会成为技术的主导力量。 作者:贾卫 单位:太原理工大学邮电中心 大数据应用论文:大数据在电力企业信息报送的应用 【摘要】信息是各级领导决策的重要依据,做好信息报送工作能有效支撑公司经营决策。大数据理念与技术的出现,能够在碎片化的海量数据中挖掘关键信息,也为信息报送与决策服务提供了新的理念与技术手段。以电网企业为例,阐述大数据在信息报送中的应用原则,重点分析报送工作不同环节中应用场景,包括选题识别、评价、规划等重点应用,提出词频分析、关键词相关分析等算法模型,并为大型企业提升信息报送效率与质量提出对策建议。 【关键词】大数据;信息;电力企业;选题 引言 当前世界政治经济格局深刻变化,我国经济发展“新常态”特征日益显著,电力企业发展改革面临更加复杂的外部环境,需要针对新形势、新变化及时作出科学决策。信息是各级领导决策的重要依据,做好信息报送工作能有效支撑电力企业经营决策。大数据理念与技术的出现,能够在碎片化的海量数据中挖掘关键信息,也为信息报送与决策服务提供了新的理念与技术手段[1-5]。本文以电力企业及时决策、科学决策为需求导向,将数据跨界、关联分析、动态预测等大数据理念与技术方法应用到信息报送工作中,形成一套重要信息及时识别、收集、快速分析研判的技术支撑体系,提高信息选题、报送的精准性,提高数据向信息的转化效率,提升信息在决策支撑中的价值[6-7]。 1传统信息情报工作应用现状与发展趋势 1.1传统信息报送工作量与难度不断提高由于信息报送的重要意义,对于工作开展的难度与要求相应较高。一方面,电力企业信息工作者需要编辑处理的信息量特别大。每天摆在信息工作者案头上的各种信息数以10万字以上,特别在目前移动互联网时代,信息工作者需要了解的信息源、信息渠道更为多样,信息处理量、信息热点更加点多面广。目前信息报送工作每年需要处理的文字量达到150万字到200万字。另一方面,电力企业信息工作者需要整合多种信息的难度大。以组织编辑一篇《国家电网专报》为例,往往从策划、查找材料到编写需要搜集整合大量的信息,分析观点与论据、梳理素材与线索的工作难度非常大,而目前这部分工作完全是通过人工完成的。1.2大数据手段提升信息报送工作势在必行大数据时代,随着互联网的快速发展、新兴技术的兴起,音频、文字、图片、视频、地理位置等半结构化和非结构化数据大量涌现,数据正以前所未有的速度在不断的增长累积。借助大数据理念、方法,电力企业的信息报送将从注重处理结构化数据的传统信息管理模式,向多系统集成、多类数据实时收集、存储使用的新模式转变[8-9]。相关技术方法的执行遵循以下原则。一是统筹规划,增强协同:加大协作力度与广度,提高信息工作的整体性与多元化;二是平台统一,价值发现:以统一技术平台支撑各专业领域大数据应用,挖掘各类信息、数据中的价值;三是注重反馈,精益求精:增强信息报送工作中各层级、各专业的相互反馈,促进信息稿件质量不断提升;四是技术支撑,建用并重:加强对大数据相关技术模型的研发,边开发边应用,重视成果实用实效[10]。 2主要应用场景分析 2.1识别关键信息选题首先,将时事热点、领导关注焦点、电力企业改革难点等不同维度的信息进行综合分析与关联分析,从领导讲话、报告、互联网舆情、文件、重要外部数据等不同渠道数据与资讯中识别关键信息,自动推送具有价值的信息选题。其次,结合外部指标数据对电力企业经营决策的传导影响,提炼形成具有价值的信息选题,将不同信息选题经过整理纳入信息选题库,为领导快速决策提供知识储备。2.2构建信息选题指数选题指数主要衡量选题的价值,主要考虑选题的热度、关联性、实效性等维度,为选题报送提供技术支撑。利用选题指数可提升信息选题的精准性,提供选题工作效率。具体功能包括4个方面:一是选题入库,将各单位、部门上报的选题采集到信息报送工作数据库中,便于归档管理;二是选题识别,运用大数据分词技术,识别信息选题中的关键词或关键事件;三是选题评价,主要以重视度、时效性、关联性等维度,对信息选题进行综合评价,形成选题指数供参考;四是选题提示,当选题指数达到一定范围,则在信息报送工作数据库中自动推送给信息工作者,提示具有信息价值。其中选题指数评价主要考虑以下维度。一是关注度,事件及关联事件中涉及的关注度级别。二是时效性评价,事件社会热度分析以及时间点分析,社会热度可借助互联网指数分析社会大众对事件的关注热度;三是关联性评价,通过互联网大数据分析信息事件与其他事件的关联度,并计算关联性高事件的关注度与时效性。2.3支撑信息选题规划将大数据应用于电力企业信息工作,可支撑相关常态化工作的开展。这里主要从以下4个流程对信息选题规划、计划进行优化,满足信息供给与需求动态平衡。首先,信息稿件数量的规划与计划中,可借助电力企业信息报送工作数据库,将已有的信息稿件,按信息领域、信息内容、信息数量、批示情况等分布规律进行分类与聚类,结合信息报送工作人员的工作量,合理确定需求与能力相匹配的稿件预期数量。其次,信息内容领域分布与设计中,可应用大数据关键信息识别技术对热点关注领域进行分析,如在电力、经营管理、能源、公共政策中挖掘主题,综合信息供应能力与领导需求偏好特点,并将其作为一段时间内电力企业信息报送工作的重点主题。最后,在信息报送工作组织管理方面,可利用大数据技术与应用手段,加强信息资源的共享与互动,在电力企业集团内构建更加细化的情报网络,及时将基层信息上报到企业总部。 3算法模型与技术平台 为使上述应用得到有效落实,需要在算法模型与技术平台方面开展全面设计与研究。3.1分词技术与词频统计分析模型该项技术主要应用于对信息稿件进行关键词提取与统计分析,适用于选题指数、报送指数、知识管理等场景。一是建立分句分词,把信息文本由段落分成单独句子,并利用自动分词工具将句子分成若干词;二是进行词频统计,计算每个词出现的频率;三是进行高频词与句子选择,基于频率选择出最重要的或最有代表性的单词,同时基于单词频率,可选出有代表的句子或段落。类词汇,便于识别高频词汇,筛选重要关键词。3.2关键词相关分析模型关键词相关分析模型主要应用大数据技术,将海量的文章存储到信息报送工作数据库后,通过分析与关键词具有联系的词汇出现频率,从而判断与关键词具有相关性的词汇。一是识别关键词出现的频率,即对应文章的数量;二是判断关键词与哪些主题有联系;三是判断关键词与这些相关主题联系的强弱。主要借助工具:VOSviewer、SATI3、UCINET,需要将3个软件进行综合应用。由图4可知,该文章中与能源相关性较强的词汇包括核能、天然气、水资源、电力等词,这些词都应作为分析其热度、关注度的相关词汇。3.3关键词热度分析模型利用互联网大数据资源,对信息中的关键词搜索频率、搜索时间进行统计,得到一段时间内关键词的热度。一是进行选题热词识别,主要将信息中的关键热词进行筛选与识别;二是进行热度评价。热度主要是通过互联网大数据分析判断得出。以内参“人民币进入SDR”为例分析关键词“SDR”的热度,通过对互联网点击数据的汇总与分析可发现,该选题在2015年12月1日附近热度最高,11月28日以前以及12月3日以后则热度骤减,可知11月29日至12月2日为该信息的最佳报送窗口,可为报送指数提供参考,也可将热度值进行量化为选题指数提供数据支持。3.4信息统计分析方法利用信息报送工作数据库,将所有信息按部门、类型、数量、主题、批示等不同字段进行统计,从而发现一定规律。一是按不同维度对信息进行分类统计,查找信息分布规律;二是对分析结果进行可视化展示;三是对分布规律进行显著性检验,验证结果的有效性。 4结束语 本文主要以需求为导向,紧密结合信息报送与决策服务中的热点、难点构建大数据在信息选题与报送中的应用框架,并从数据源、数据分析、挖掘、平台、管理支撑等方面建立一整套解决方案,以提高信息选题、报送的精准性,提高数据向信息的转化效率,提升信息在决策支撑中的价值。具体建议如下:一是建立信息情报开发与利用机制,统筹管理信息收集、分析与规划工作,在企业内部各个单位、部门中建立协作收集与分析机制,并建立优势互补的收集管理体系,提升电力企业整体信息情报获取与分析水平;二是建立跨部门信息协作的机制,建立分层、分级的管理制度与细则,建立信息保密制度,鼓励信息工作人员使用信息资料、分享信息资料;三是以选题指数、报送指数为突破口开展大数据应用的实施推广工作。结合选题、报送指数的设计思路,以部分选题为例开展指数的权重设计与模型研发,为信息选题与报送工作提供技术支撑;四是要有保证信息资源实现畅通共享的相关技术体系,在科技项目与信息化项目投入方面,需要研发一系列大数据工具、方法与模型,为支撑信息报送工作提供丰富的技术手段,提高工作效率。 作者:王鹏 孙艺新 单位:国家电网公司 国网能源研究院 大数据应用论文:大数据技术在电子政务的应用 【摘要】科学技术的发展使社会生活和工作的方方面面发生了变化,尤其是在电子政务领域,大数据时代的来临,使电子政务发展有了必然和可能,对大数据特点以及相关技术的研究,可以模拟出几种大数据在电子政务中的应用场景,大数据在以后的发展中还会有更为广阔的空间,因此要使电子政府能够更加高效、便捷,就需要在功能以及服务方面加以完善,打造出真正的现代化服务型政府。 【关键词】大数据;技术;电子政务;应用 随着我国互联网技术、云计算以及物联网等方面的快速发展,政府的各项事物也向着大数据方向发展开来,对于大量的、复杂的信息需要在采集以及存储和分析处理的过程中更加便捷的发挥作用,未来的政府决策等等也将以大数据信息来处理,改变了以往单单依靠经验和直觉对事物进行判断的状态。基于此,本文对大数据技术在电子政务领域的应用进行分析和研究。 1对大数据的相关研究 1.1大数据技术的主要特点 首先,能够处理比较大的数据量。所谓大数据时代就是社会工作和生活中的每天的数据都会呈现增长的状态,这样如果用比较传统的方式就没有办法妥善的处理,但是利用大数据技术能够解决大量数据堆积的情况。其次,对不同类型的数据进行处理。大数据技术不仅仅对一些大量的、简单的数据能够进行处理,还能够处理一些复杂的数据,例如,文本数据、声音数据以及图像数据等等。最后,数据处理的速度非常快。大数据技术能够处理纷繁的数据类型,还能够高效的高速的完成数据的处理。另外,大数据技术的应用具有密度低和价值大的效果。一些零散的,各种类型的数据,如果不能在短时间内分析出来信息所表达的含义,那么可以利用大数据分析技术,将信息中潜藏的价值挖掘出来,以便于工作研究或者其他用途的使用,便于政务的便捷化和深层次化。 1.2大数据技术的介绍 大数据主要是对一些不能使用常规性软件对其数据进行分析、处理和采集的一种数据的集合。而大数据技术则是对各种规模比较大的数据进行信息的获取,这种技术包含大数据的挖掘技术、分布式数据库以及分布式软件系统的集合和云计算处理。大数据的整体技术需要从以下几点出发进行研究:首先,数据的采集。大数据技术可以在采集数据的基础上进行责任的异构,在分布式的数据源中进行数据的抽取和采集,然后再经过筛选、转换以及集成,加载到相应的数据库中,为政务数据挖据和分析打下坚实的基础[1]。其次,数据的存取。数据的存取过程是对关系数据库以及非结构性数据量中的数据进行的存取,其中包含SQL、NOSQL等等。再次,基础架构以及数据处理。在基础架构的过程中,通过云计算的架构能够进行云储存的搭载,并且储存分布式元件等等。数据的处理主要是对数据进行加工和处理,其中包含了对原始数据的整理和计算,编辑与分析等等。最后,数据的统计和挖掘。通过聚类分析、卡方分析以及距离等分析上,可以对数据进行统计分析,另外,其他常见的方法还有对应分析和多元分析。数据的挖掘技术主要是对在现有数据当中对一些图形文件、视频文件和音频文件等等通过数据挖掘技术使用的各种算法进行的计算。这样的计算所起到的作用是对未来进行全面的效果预测,以此实现高级别数据的分析需求,在数据挖据技术的使用过程中,需要有分类、预估以及相关性的描述和聚类等等,使用的开放工具是mahout等。 2大数据在政务工作中的应用 2.1使用大数据技术对政府网站进行大数据的分析 通过大数据技术能够在各个省市以及县级政府的网站中,抽取用户经常访问的界面,然后对用户在界面上停留的时间,浏览的内容、浏览的时间等进行交互信息的获得,由此对用户的需求做出简要地分析。在大数据使用的基础上,可以根据用户对政府网站的需要,进而达到优化网站的目的,基本从网站的页面、网站的栏目中以及网站的功能上进行服务优势和缺陷的分析,这样不仅可以提升网站的响应能力还能够将政府的一些信息及时的推动到用户的手中,通过政府网站日志集成的办法处理各种数据的集成,进而成为政府领导为城市以后的发展和谋划提供较为科学的依据,让科学决策拥有强大的技术支持。 2.2大数据技术在政务工作中的信用平台建设 使用大数据技术可以将政府各个职能部门或者法人以及个人的信息资源利用起来,以此最大化的推动政府规范诚信机构的建设,建立起个人的信用信息使用平台,让个人信用在大数据背景下建设成完善的体系和模式,以此为社会工作和社会生活提供一些较为准确的、及时的、有效的个人诚信信息,促进政府个人信用信息的开发和利用,为了建设诚信地社会奠定一个较为完善的和坚实的基础。例如,在调查某政府部门中职员的信用信息时,就可以利用这个方法获得。 2.3电子政务方面大数据交换共享平台的构建 利用大数据技术,可以为政府建立起电子政务大数据信息的共享和交换平台,并且通过这种方法将政府各个办公室以及社会群体所收集到的信息进行分类和筛选,通过对比和分析以后,建设成为有自然人、法人以及空间地理集合的基础性数据库,以此做到强化信息资源使用,通过信息资源整合形成的政务信息资源。在大数据的基础上,所形成的交换以及共享平台可以实现政府各个部门之间的横向和纵向的信息集合,然后,在跨地区、跨政府的条件下也可以进行业务方面的交流和沟通,促进业务协同的开展。依托于这种信息共享和交换平台,可以制定出信息资源共享的统一目录以及标准,进而产生社会政务的开放性数据,有利于促进社会资源的有效开发和利用,为政府之间跨层次的交流提供保障,也为社会的公共服务和社会的公共管理和宏观调控提供了一定的数据支撑。 2.4大数据下电子政务决策系统的应用 在大数据技术的支持下,因为有比较强大的信息数据存储能力和较为突出的信息数据挖掘能力,并且信息的分析处理的作用力也非常强,这样政府就可以从各个部门所收集的海量数据中提取出一些有用的信息进行分析和处理,以此提升政府的决策力度,提升决策的精准性和科学性,让政府在一些社会工作的预警能力上有突出的表现,起到解决决策成本以及促进城市管理的目的,可以在交通的智能化管理上、环境问题的检测上提供更加准确的,共决策使用的数据。 3结语 综上所述,本文对大数据时代政务工作的有效开展进行了分析和研究,主要指出了大数据的特点、基本的优势以及大数据技术在政务工作中的具体应用等等。今天是信息科学技术的时代,每一个人,每一个单位都需要重视科学技术的作用,让信息和大数据能够为人们所用,在提升劳动生产效率方面发挥积极的作用,逐步的推进我国大数据在电子政府领域的建设,为打造智能型,服务型政府而做出努力。 作者:潘涛 单位:鄂州职业大学 大数据应用论文:大数据技术在石油行业信息化的应用 摘要:运用大数据技术实现对现代石油行业信息化的管理,成为了现代石油行业信息化管理发展的重点,而大数据技术在企业中的实际应用,主要集中体现在新型云计算服务的应用上。在企业信息资源的优化调整中,通过对业务的需求分析并运用大数据技术,提供契合度最高的信息服务资源。以云计算技术作为主要突破口来探究现代石油行业在发展中的主要动向。 关键词:大数据技术;石油行业;信息化;云计算 作者简介:郭瑞(1986-),男,助理工程师,本科;李健(1987-),男,助理工程师,本科;田立锋(1984-),男,助理工程师,本科 伴随着现代社会的飞速发展,大数据技术已经成为了石油石化行业信息化管理的重要手段。在大数据技术的管理与发展中,云计算技术的使用成为了软硬件资源管理的主要集中体现的区域。而云计算领域的涉及也逐步地让人们了解到大数据应用技术的便捷性。下面针对大数据技术在石油行业信息化中应用的具体实践情况进行简要论述。 1云计算技术 什么是云计算技术呢?可以理解为在网络配套设施的使用中,集中资源地统一化管理分配,从而使用户通过协同合作来完成企业、个人的信息服务。其主要的核心技术集中体现在虚拟化技术、数据存储技术和并行计算技术3个方面。虚拟化技术:是对服务的一种虚拟化,将更多的服务资源进行统一管理后,实现多个虚拟服务器共同服务的效果。这样对于用户所需要服务资源能够进行一个更高效的支配管理,同时在数据处理和桌面系统运行上,也能够实现的服务资源利用的最大化。数据存储技术:这一技术属于云计算的存储技术,利用分布式的信息系统,完成对计算机集群的整合管理,通过有效设置实现对更加庞大的类型数据进行存储的目标。在运行中主要依据于软件的集合工作,从而达到内外部的业务数据访问的目的。从目前的数据存储技术来看,主要有Google文件系统(GFS)和Hadoop分布式文件系统(HDFS)两种技术来供应实际的使用。并行计算:是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程,是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。这种计算方法,能够极大地提高计算的资源的处理速度。通过化整为零的方式实现一个问题分步解决,从而解决大型而复杂的计算问题。 2信息化运行现状和发展趋势 伴随着我国经济的迅速发展,石油行业也得到了全面的发展,在管理上也逐渐地意识到信息化改革的重要性。在实施的石油行业管理中,通过对传统模式的改革,逐步地实现了向信息化、数字化转变的目标。通过对企业信息资源的有效性管理,并结合现有的管理模式,更加有效地提高了企业资源的利用率。下面对传统管理模式和信息化管理模式的优缺点进行对比。信息检索速率的改革:传统的信息管理会面临巨大的信息检索工作,即便是在现代的企事业单位高效率软硬件工作环境下,信息传输速率也都会出现瓶颈。而大数据技术的信息检索管理则会有效地改善此类问题,从而更加便捷地将生产、维护、运行中所出现的信息资料统一进行提取备份分析,通过高效的算法以及软硬件资源的里配置,迅速地筛选出所需要的一系列信息资源,从而实现对信息速率的极速提升。通过这样的信息技术应用,极大地提高了企业部门的系统管理工作的效率,加速了企业管理的信息化市场应用改革的进程。产品全生命周期管理的改革:传统的产品生命周期较为复杂和繁琐,通过可研、立项、设计、施工、运行、维护监测等多个阶段测试后,方可进行投产使用。而设计期间以及施工期间的信息检索以及采集处理需求量较大,导致资源消耗也过大,极大地增加的生产周期的负担与运营成本。而大数据技术中的信息模拟仿真技术就是解决此类问题的有效方法,它能够合理地利用和分配现有资源,精准地检索出所需资料,并高效地进行数据处理。同时通过虚拟的模拟演算,实现对数据准确性的校验与检测,最终达到缩短工期的目的,为生产提供了更高的生产安全保障。行业信息的展示方面:传统的信息管理方法,主要通过纸质文件的形式来进行展示存在诸多的不便。而通过现代大数据技术的信息化管理,能够更加直接地将信息展现在人们的视野之下,使用户获得全方位立体式的信息展示,从而使信息更容易被用户解读,也让用户更有兴趣去了解所展示的信息。 3云计算技术的实际应用 云计算技术在石油行业信息化中的提供的服务与架构如 3.1数字化油田的空间数据库构架 利用大数据技术的超强数据存储能力和虚拟化技术构建一个更加完善和全面的油田空间数据结构,通过等比例尺的多维度数据监控管理,配合虚拟化技术提供的资源与服务,实现在地理信息数据上的有效调度与管控。 3.2建立数字油田的标准体系 数字油田虽然已经经过多年的建设和发展,但是数字油田标准化体系一直处于滞后的状态,成为制约数字油田进一步发展的关键因素。建立数字油田的首要任务是制定有关数字油田建设项目管理类标准规范、软件开发及运行维护通用标准规范、数据建设类标准规范。其中总体设计还会涉及到基础信息分类编码规范和适用于勘探开发应用系统建设的具体标准规范。数字油田标准化体系的建立会对工程项目管理、信息基础设施、数据及交换、信息安全、信息系统建设、系统运维服务等多个方面提供最佳的数字化信息服务。 3.3建立企业数据仓库 随着数据容量与数据类型在过去几十年里的大幅增长,传统的数据存储模式已经无法负荷日益增长的数据量,而数据仓库技术的出现与发展满足了数据存储与分析的这两类庞大的需求,从而彻底改变了数据集成的前景。在建立数据仓库的技术方法中,企业中所有数据首先会根据数据类型进行分类,也会考虑到数据本身的性质及其相关的处理需求。数据处理过程将会用到内置在处理逻辑中并且整合到一系列编程流程中的业务规则,数据处理会使用到企业元数据、主数据管理(MDM)和语义技术等。数据仓库技术可以高效利用当前及未来的数据架构和分类方法,保持处理逻辑的灵活性,使它能够在不同的物理基础架构组件上发挥作用,从而提高企业的信息化管理的效率。 3.4大规模数据的并行处理与计算 现有并行程序设计算法需要考虑数据的存储管理、任务划分与调度执行、同步与通信、灾备恢复处理等几乎所有技术细节,且非常繁琐。为了进一步提升并行计算程序的自动化并行处理能力,应该尽量减少对很多系统底层技术细节的考虑,从底层细节中彻底解放出来,从而更专注于应用问题本身的计算和算法实现。目前已发展出多种具有自动化并行处理能力的计算软件框架,如GoogleMapReduce和HadoopMapReduce并行计算软件框架,以及近年来出现的以内存计算为基础、能提供多种大数据计算模式的Spark系统等。并行计算的性能评估是通过加速比来体现性能提升的,这里所提到的加速比是指并行程序的并行执行速度相对于其串行程序执行速度加速了多少倍。这个指标贯穿于整个并行计算技术,是并行计算技术的核心。从应用角度出发,不论是开发还是使用,企业都希望随着处理能力的提升,并行计算程序的执行速度也需要有相应的提升,从而完成大规模数据的并行处理与计算。 4结语 随着现代信息化技术的不断发展,已经逐步地实现全面的信息化改造建设。而对于作为社会生产命脉的石油石化行业,利用大数据技术实现其信息化的管理与发展,已经成为了一种趋势。在本次的论述中,针对于传统的信息管理策略与现阶段的社会生产模式进行了对比分析与研究,通过对现有问题的探究与认知,进一步证明了大数据技术具有更加便捷高效的特点。倘若要在石油行业的全面信息化建设中大力发展大数据技术的管理,仍需要进行不断的更新与调整,只有做好各个方面适应性改造,才能够实现对工程管理技术上的重大科技突破。 作者:郭瑞 李健 田立锋 单位:海洋石油工程股份有限公司
生产运作论文:企业生产性实训基地建设和运作机制探索 摘 要 “教学做一体化”的教学模式对高职校内实训提出了更高要求,生产性实训基地提供真实的工作环境,完整的实训过程,生产出产品,实现教学做的统一。建立实施企业生产性实训基地的运行机制,必须依托互惠共赢的校企共担人才培养机制的建立、市场导向的校企合作利益驱动机制的建立和校企联通双师培养工作机制的建立。 关键词 校企合作;生产性实训基地;运作机制 近年来,浙江邮电职业技术学院积极探索企业生产性实训基地的建设和运作机制,实现了“教学、生产、培训、职业技能鉴定和技术服务一体化”,做到“以训促教、以厂养训”,实现校企互利互惠,资源共享,深化了校企双方合作关系[1] 。 一、企业生产性实训基地的管理模式和运行机制 学校依托政府、行业和企业多方力量,按照“1+1+1伙伴”实训基地建设模式,建设一个与通信产业契合度高、社会服务功能强,集生产、教学、项目研发、培训于一体,涵盖工程施工、设计、监理、督导,具有教学载体产品化、教学环境真实化、教学人员工作化、教学管理企业化和考核模式多维化特征的生产性实习实训基地,如图 1 所示。 (一)建立互惠共赢的校企共担人才培养机制 一是制定《校企合作生产性实训基地管理办法》,进一步明确行业企业及学校的责任、权利、利益关系。学校采取成立专门机构、设定专职人员、引进先进信息技术等方式,搭建校企合作一站式服务平台,以实现双方共建共享实训基地、校企人才资源库、优质教学资源及共同开展技术研发、服务和推广的目标[2]。 二是制定校企合作管理办法,通过校企合作项目立项的方式进一步明确校企合作项目的目标任务、合作条件、执行机构、效益评价等。学校对确实能满足育人需求,运作良好的校企合作项目,采取租金让利、设备投入等方式提高企业参与办学的积极性。 三是完善校内外实习实训基地建设管理制度,规定校内外实训基地的主要任务、建设原则及建设条件、共建单位的权利和义务、组织与管理等,推行对校内外实习基地的分类管理和绩效评价,形成了“1+1+1伙伴”实训基地运作模式[3]。 四是制定校企合作仪器设备管理办法,多渠道、多形式筹措资金,以“校中厂”“厂中校”建设为重点,引进、共享企业生产设备、技术人员、技术标准和管理规范,以实现“校内基地生产化、校外基地教学化”的目标。 (二)建立市场导向的校企合作利益驱动机制 一是设立产学研合作贡献奖励基金,加大用于合作企业项目研发资金的支持力度。一方面用于鼓励系部与企业共建生产性实训基地,并挂牌运行;另一方面用于奖励在生产性实训基地作出突出贡献的师生员工和企业员工,以建立起多元化的评价体系,引导广大教师积极投身校企间的产学研合作。二是建立企业实训基地专兼职教师津贴制度,凡受聘于基地的专兼职教师,均可根据津贴发放的基本条件、额度标准及育人工作量的完成情况,享受学校的基本工作量津贴。同时,学校还将开展“星级”教师评定活动,“星级”教师除享受学校的基本津贴外,还可享受学校的奖励津贴。三是通过建设校企合作一站式服务平台和设立学生服务企业技革技改专项基金等,搭建师生服务企业生产、经营、服务的桥梁,使校企成为真正的利益共同体。 (三)建立校企相互联通的双师培养工作机制 一是完善“双师型”师资队伍建设制度。通过重新修订学校《教师双师素质认定办法》《专业带头人聘用管理办法》《骨干教师聘用管理办法》《教师企业实践管理规定》等管理制度,为专兼职教师教学能力的提升提供制度保障。二是制定校企人员互聘、岗位轮换管理制度,通过推行专业带头人“兼职企业顾问”制、骨干教师“企业挂职锻炼”制、专业教师“顶岗实践”制和建立企业教师工作站以及校企合作项目负责人制,建立起适合高职教育理念的教师实践制度。同时,积极推进兼职教师的选拔和聘用,以锻造专兼职双师教学团队[4]。 二、实行“共育、共担、共享”的基地运作模式 (一)建立以学校为主导,企业深度参与的生产性课程体系 学校与浙江通信产业服务有限公司绍兴分公司校企合作成立通信工程设计室,共同开发通信技术专业生产性课程体系,把集工程设计、施工、维护为一体的企业作为教学的主体单位,如图2所示。 (二)以行业人才标准为依据,系统设计与实施实践教学环节 学校成立“通信工程服务中心”,采用“工学结合、合作共赢”的模式建设生产性实训基地。中心在为通信企业提供工程设计、业务培训、咨询服务的同时,为学生生产性实训提供平台。生产性实训流程如图3所示。 三、依托企业生产性实训基地,开展“现代学徒制”教学改革 学校2011年与中国移动台州分公司等联合成立“光网改造工程”生产性实训基地。校企合作基地采用虚实结合、校企人员共同参的方式组建,设基地办公室,下辖项目开发组、项目实施组和项目支撑组等职能部门,具体组织架构如图4所示。基地管理层由学院和企业相关领导兼职担任,其他职能部门人员根据具体分工由企业和学校教师兼职或专任。 基地依托生产性实训项目“FTTH光缆工程设计”探索“现代学徒制”人才培养模式。自2011年起,学校台州生产性训练基地的专业教师和电信企业的技术人员组成教学团队,指导通信技术专业学生进行台州电信主干光缆的规划与设计、FTTH接入设计、基站接入设计、电缆技改项目设计等,累计完成设计文本800多个,文本设计总额达到750多万元。 生产运作论文:生产运作管理课程实践性教改初探 摘 要 生产运作管理是工商管理专业必修的一门核心课程。随着服务业的不断发展,传统以制造业为主的生产运作管理发生了很大变化,所以生产运作管理课程的教学改革势在必行。本文从教材选用、教师成长及教学方法共三个方面提出了一些想法,以便提高教学质量。 关键词 生产与运作管理 实践性教学 仿真模拟 生产运作管理课程(目前在上海地区成人高校中取“科技生产管理”名称)是高职高专院校工商管理专业核心课程。在该门课程多年的教学过程中,许多一线教师因为缺少对工商企业生产运作管理的实践,加上该课程不少内容涉及到定量计算,学生普遍反映该课程比较抽象,比较枯燥,涉及到的定量分析内容也不容易理解,学员学习兴趣不高。所以,该门课程教学改革迫在眉睫。笔者从2004年起一直在成人高校讲授该门课程,逐步积累了一些教学经验,谈一些关于该门课程增强实践教学变革的思考。 1 生产运作管理课程教学存在的主要问题 1.1 统编教材过于陈旧 一直以来,上海地区成人高职高专所用的推荐教材是陈文安主编的立信会计出版社出版的《新编企业管理》中的第三篇和第四篇的内容。第三篇即生产管理与控制这一篇,包括生产过程组织与控制、生产计划与生产控制、企业人力资源管理、物流管理与库存控制及企业资源计划等知识点。而第四篇即科技开发管理这一篇,包括了技术创新管理、新产品开发管理、质量管理与控制及设备综合管理。该教材内容简明扼要,一本书涵盖了企业管理的方方面面,在很长的时间里,由于市面上缺乏专门的生产管理教材,基本上是适合成人学员学习的。随着进入21世纪服务经济的兴起,企业对生产运作管理尤其是服务运作管理的人才有很大的需求,而这些变化,作为教师,也要在教学中与时俱进。而原先这本教材缺少案例、缺少习题,甚至例题也严重不足,内容日益陈旧,该教材越来越不适合教学,亟需改革。 1.2 一些一线教师没有企业运营实践的经历 目前成人高校由于经费、项目的缺乏,许多教师没有机会深入企业参与运营管理,当然教学也就变得较空洞。加上广大一线教师自身能力的缺乏,对于运营管理的案例分析也较肤浅,而成人学员一般都是有工作的,他们不少在具体的公司从事某种运营管理工作。因此,学员普遍对上该门课程没有兴趣。 1.3 学校实训基地较少 不少成人高校没有和当地工商企业建立良好的关系,缺乏专业的实训基地。一般大学都有的校办工厂成人高校是没有的,因此广大学员缺乏实际生产运作管理的实践学习机会,对这门课程感性体验很少。 2 对生产运作管理实践性教学改革的一些想法 针对目前上海地区成人高校教授生产运作管理的现状,为了树立“为了一切学习者,一切为了学习者”这样一种现代化教育观念,就要进行该门课程的实践性改革,笔者提出以下几方面的建议。 2.1 选择优秀教材 由华中科技大学管理学院陈荣秋、马士华等学者编著的高等学校管理类专业主干课程教材《生产与运作管理》,较好地反映了服务经济服务管理这一运营管理的这一变化,尤其是2011年第三版中对企业提高管理水平、整合社会资源的相关内容进行了修订,大量增加了每章后的客观题和引导案例及课后讨论案例的比例,更加突出了当前一个时期企业生产运作的管理特征,另外,也加大了服务管理的篇幅,符合当前企业生产运作管理的发展趋势, 是一本优秀的教材。笔者在四年前就更换成该教材,经过多轮的教学实践,学员学习的参与度明显得到了提高。 2.2 加强“双师型”教师队伍建设 成人高校可以通过聘请生产服务企业的高层管理者作为社会实践和毕业论文的企业指导老师,来加强与企业的联系。生产运营管理课程, 可以分为理论教学部分和实践教学部分,把实践教学部分带入企业,让资深运营专家在运营一线给广大学员上课,这对学员来说,对运营管理会产生很深刻的感性认识。另外,需要提高教师的素质。可以让教师到企业挂职, 增强一线教师对公司生产运作实践的学习。笔者就在读在职工业工程专业研究生期间,跟随导师,多次到上海汽车集团旗下的金桥生产基地和安亭生产基地,从事装配生产线优化和车间布局优化的科研实践活动,拍摄了大量的企业车间内部的生产装配录像。在日常生产运作教学过程中,在课堂上多次以自己参与的生产系统改善为例,来给学员做相关知识的介绍,以丰富教学内容。 2.3 改善教法 成人高校教学方法与全日制高校应有所不同,有关涉及运营管理具体算法的内容尽量少些,尽量多安排需要师生互动,生动鲜活的案例教学,另外,要多利用现代信息技术来讲授该门课程。 2.3.1 让学员到企业参观 去企业参观应该是最彻底的实践。但由于企业本身生产任务很繁忙,不太愿意让学员走马观花式地参观。笔者认为,可以采取以下措施:一是充分发掘学生的资源,对引荐参观成功的学生可以聘其为学生会干部,并减免学分等;三是参观一些身边的服务性企业,如上海地铁、上海百安居、上海各大食品杂货超市等,让学生看看上海地铁日常是如何运作、平时车辆如何调度,以及各大超市是如何进行设施布置。这些措施需要学校应给予政策支持。 2.3.2 给学员放映录像 笔者在近几年的教学中,多次运用录像形式让学员观看,除自己在汽车生产基地所做的视频,另外还收集了大量有关制造企业的视频。如讲到流水线生产知识点时,给学员放美国福特工厂流水线的视频;讲解到流程管理知识点时,就给学员放蒙牛公司乳制品生产全流程的视频;讲到日本丰田生产方式的内容时,就放有关工厂里安灯板的视频给学员看;讲到质量管理内容时,就让学员观看马可姆・波里奇国家质量奖的颁奖仪式的视频;再讲到生产设施布置内容,就播放流水生产线的装配现场视频等等。但就目前实践来看,由于视频的分辨率不高,有些视频制作时间较早,放映时录像的清晰度不够高,加上配音是英语的视频居多,因此总体效果有待提高。对笔者而言,今后需要制作更多的高清晰度的制造企业(如工厂)和服务企业(如医院、超市等)视频,以提高教学效果。 2.3.3 运用计算机仿真模拟方法 仿真教学是一种很好的模拟时间和深化理论理解的媒介。通过计算机模拟可使学生较好地理解企业运营系统及供应链系统的构成、运行中可能存在的问题,并引导学生运用理论知识解决可能存在的问题,从而加强理论知识的系统性,并加强理论和实际的联系联系,深化学习效果。在生产运作管理的供应链管理知识范畴的教学中,笔者就采用了啤酒游戏(见图1)作为理解供应链理念的教学软件。对“啤酒分销游戏”进行模拟试验,并以具体参数进行分析,从而使学生在学习过程中可以充分理解信息扭曲和牛鞭效应对供产销环节所带来的危害,从而加深对供应链优化的理解。在手动生产线平衡的教学中,笔者采用了LG公司的FLEXIBLE LINE BALANCING V.3.0教学版软件(见图2)来辅助教学,以达到如下教学目的:熟练掌握生产线问题及其约束的形式化描述、掌握生产线平衡的指标以及利用软件得到生产线平衡方案。这种基于计算机模拟的辅助教学方法,相比过去的在黑板上手工绘图法以解决生产线平衡优化问题,学员的学习兴趣被大大激发。 2.3.4 结合管理软件辅助决策 在讲解到生产运作管理的选址策略、库存管理、综合生产计划及项目管理部分内容时,会涉及大量的定量计算,若按照传统的教学方法,就会给学员灌输大量的公式和算法,这必然会造成学员困扰,产生畏惧情绪,毕竟大多成人高校的学员的数理基础比较差,平时工作也很忙。若结合有关管理决策软件配合这些内容展开教学,可取得较好效果。在近几年的实践教学中,笔者一直选择美国辛辛那提大学大卫・安德森教授等人开发的管理决策类软件―― he Management Scientist(管理学家6.0版),来配合课堂讲授相关内容。该软件的首页界面见图3和图4所示。 具体来说,笔者经常运用模块1 Linear programming和模块4 Integer linear programming来解决有关生产计划的计算问题,运用模块2 Transportation(其界面见图5所示)解决企业选址决策的计算问题,运用模块3 Assignment解决若干工作任务分派给若干员工的计算问题,运用模块7 PERT/CPM以解决项目管理有关计算问题以及利用模块8 Inventory(其库存选择界面见图6所示)解决库存管理有关计算问题。在很多章节都是结合该软件来解决比较复杂的计算问题,学员们对此兴趣很浓,不少人已在自己电脑上安装了该软件,用该软件对教材里的计算题目进行测算,并且在工作中也结合该软件解决了一些实际问题,因此学员的学习动力就被大大激发出来,上课出勤率也比以前高了很多。可见今后上管理类课程时,一定要结合若干经济管理软件来配合教学,这应该是经管类课程教学改革的一个主要方向。 3 结束语 目前我国早已成为世界上制造大国,为了早日成为制造强国,企业需要大量的高素质的生产运作管理方面的人才,这就给广大高校(含成人高校)的教学改革指明了方向。因此,重视生产运作管理实践性教学改革,采取一系列措施加强变革,必将使得生产运作管理的教学更符合企业实际需求,以便更好地为我国经济建设输送高质量的运营管理人才。 生产运作论文:浅谈大剧场生产运作与管理的创新 摘要:由于剧场的外形和功能上的特殊性,在模版支护和施工管理方面都具有特殊的要求。本文主要针对以上问题通过对大剧场生产运作中的钢筋结构设计和模板处理的相关技术进行阐述,然后对生产管理方面提出一些创新型的办法,加强剧场的建设。本文对以后的相关研究和生产实践具有一定的指导意义。 引言:现在随着全国文化的大繁荣和大发展,各地不断的开展精神文明文化建设。同时,随着人们生活水平的不断提高,百姓的消费观念正在不断的改变,随之而来的是全国各地的大型剧场的兴建。大剧场由于本身属于大跨度建筑物,所以,在施工方面对钢筋结构的要求具有特殊性。同时在剧场的施工建设方面,技术难度正随着剧场规模的增大不断增大,剧场的建设技术和管理正在不断的受到人们的关注,成为业内认识的焦点。 一、施工的创新点 大剧场工程由于其使用功能特殊,所以要结合着复杂的水电设备来进行施工,以保证剧场今后运作过程中正常使用。与其他工程相比,大剧场工程具有施工空间狭小,施工环境复杂,操作人员操作空间特殊,需要多方密切协调,施工高度变化较大,施工作业面成阶梯状变化,施工跨度大等特点。所以,在大剧场的建设过程中,大跨度以及特殊形状作业面的钢筋绑扎有别于一般工程,同时混凝土浇筑过程中,由于作业面狭窄,空间位置变化大,主要还有弧形看台之间的高度起伏和宽度控制,都需要格外的注意。 首先大剧场是一个大跨度建筑物,而且,由于剧场用途的限制,使得剧场在建设过程中要涉及到水、电、灯光、音响等设施的施工,此外,大跨度建筑相比一般工程在钢结构的施工上较一般建筑有所不同。在施工的过程中需要负责人全面的了解相关剧场设施,这样才能使整个工程在建设过程中减少问题。 其次,施工总包方第一次进行大剧场的施工,甲方精心组织总包管理人员进行已经营业的剧场观摩和学习,取其他项目的在经营过程中遇到的专业问题提出建议,更好的指导现场在相关问题的具体施工。具体在施工过程中,甲方安排有多年丰富管理经验的人到现场指导和讲解,随时了解施工进展和施工效果。对于施工1600座大剧场及1000座中剧场座椅喉管的埋设,专业测量工程师到现场进行把控,最大限度的保证放线准确性。 最后,在施工过程中,注意看台尺寸,线路安全,舞台,安全通道这几个方面,尤其是大模板的细部处理和圆弧形模板的支设,对于施工过程中通道处的固有周期和共振频率要严格把握,避免发生事故。 二、钢筋绑扎 在剧场的施工建设中,钢筋的绑扎工作是工作难点也是工作重点。剧场底板的钢筋绑扎前要进行墙、地梁、柱轴线及模板线的安放工作,然后在按照设计进行排筋,这个过程要遵循先基坑然后梁板筋最后插筋的顺序。墙、柱插筋必须保证混凝土上有两条钢筋,同时以下还要有两道水平钢筋,用来实现限位固定。此外楼板钢筋绑扎时要注意用铁丝在模板上标注主筋分布线和主筋之间的分布间距。并且除了边沿上的钢筋交点全部需要绑扎外,其他相交点可以进行相互交错的绑扎。平台板钢筋预埋、预留由测量工放出楼梯平台板标高并在墙体网片筋上标记出平台板上下铁的标高线,根据上下铁的标高线顺板范围预埋钢筋,预埋钢筋应与墙体网片筋绑扎牢固。垂直梯架安装时将垂直梯架绑扎在两根柱中间附近的竖筋上,与墙内纵向钢筋绑扎牢固。在每层梁、柱完成后采用预埋钢板,把架体与混凝土梁、柱连接,以增加稳定性,钢柱与钢梁采用焊接。 三、模板支护 1.单侧模板支护 在单侧模板的支护上,在不同部位略有不同。在下面就将单侧模板吊装到位,并且安装好单侧模板的支架。在模板和支架定位之后,进行加强钢管的安装,以进一步加强强度和稳定性。然后进行压梁槽钢、埋件系统的安装,接着调节支架的垂直程度,然后进行操作平台的安装和调试,最后检查买件系统的稳定性和清理验收合格后进行砼的浇筑。 2.高大模版处理 高大支模板在施工时的注意事项与单侧模板类似,但是其支架的要求更高。在高大模板进行支架时,立杆位置要正确,立杆、横杆形成的支撑格构要方正。快速安装装置的可调丝杠插入立杆孔内的安全长度要大于丝杠长度的三分之一。同时在安装过程中,主龙骨要平稳放在支撑上,两根龙骨悬臂搭接时,要用钢管、扣件及可调顶托或可调底将悬臂端进行支撑。铺设模板前要将龙骨调平到设计标高,并放实。 四、混凝土浇筑 在混凝土浇筑时,不考虑时变结构效应的模型,在施工时也根据混凝土梁的浇筑顺序分阶段施工,而与考虑时变结构效应的有限元模型不同点在于,已浇筑的混凝土不会与支撑一起作用来承担下一阶段混凝土梁自身的和施工时的荷载,将混凝土的自重和施工支撑、施工设备、模板等荷载都通过计算等效为均布荷载作用在高支撑上。 在圆弧看台的浇筑过程中,模板全部采用木胶板,龙骨为方木及钢管,由于看台为台阶形式,混凝土流动性大,混凝土凝固以前可持续对模板产生较大的侧压力,所以模板要有足够的强度、刚度。浇筑的顺序按照浇筑钢骨柱C45混凝土,浇筑弧形看台斜梁、板C35混凝土,同时在看台主梁端部拦出施工缝,待预应力张拉完毕后采用C40微膨胀混凝土进行浇筑。 结束语 剧场的施工建设中仍然还具有很多问题,本文主要针对钢筋的绑扎、单侧模板的支护和高大模板的施工进行了基本的阐述,分析了其施工方法和注意事项。并且还阐述了混凝土浇筑时的主要注意事项,最后结合生产运作,阐述了施工安全中的注意事项。 生产运作论文:《生产运作管理》课程教学方法探讨 摘 要 《生产运作管理》课程是工商管理类专业的一门核心课程,是经济、管理类专业的一门重要课程。树立授人以鱼不如授人以渔和快乐学习的教学理念,合理选择教材和教学方法,实行实践性教学和仿真实验,才能使学生有效的完成从理论到实践再到理论的学习过程。 关键词 生产管理 运作管理 教学方法 1 教学过程中存在的主要问题 1.1 教师实践知识的不足 该课程希望通过对生产运作管理基础知识的学习培养学生的综合管理技能与个人素养,使学生能够扎实理解和掌握生产运作管理的理论体系,掌握生产运作管理的基本理论知识,提高学生解决生产运作管理中实际问题的能力。该课程对教师的教学水平要求比较高,既要有强大的生产运作管理理论知识,又要有生产一线的实践经验,但是现在大部分教师毕业后直接到高校任教,虽然有丰富的理论知识储备,但是因为没有实践经验,可能对实际操作中遇到的问题不能给予学生有效的指导。 1.2 教学设备的落后 该课程用到的数学知识非常多,有些问题计算量很大,只有用计算机才能解出来,但是现在学院本身不具备这些条件。在供应链管理中,为了说明供应链管理的必要性和重要性,可以让学生玩一个非常经典的游戏―啤酒游戏,通过分组,学生可以扮演三种角色:制造商、批发商和零售商,但是现在学院缺少这样的游戏平台,降低了学生学习的兴趣。 1.3 校企合作不够 校企合作是现今学校发展的一个趋势,但是,现在多数学校和企业基本上是两个独立的团体,有的校企合作已经归于形式化,我院现在合作的企业主要是金满蛋糕和洽洽食品有限公司,无论是制造业还是服务业,都是典型的例子,但是现在合作的方式主要是为毕业班的学生提供实习机会,学生和老师并没有真正参与到其中的生产运作管理实践中去。 2 教学方法的改进 针对上述所说的生产运作管理教学中出现的问题,结合自己的教学经验以及在企业中的生产实践经验,提出以下改进措施: 2.1 提高教师水平 学校可以实行课程组教学,由课程组教师共同制定学习和发展目标,以半年小结、年终考核的方式进行管理,实施老带新计划。通过定期指导、检查教案、课前试讲、跟班听课、课后交流等形式,帮助青年教师尽快成长。还可以定期选择没有企业工作经验的教师利用空闲时间到相关企业实习,也可以脱岗培训,还可以邀请企业内经验丰富的工程师、专家、高级管理人员对教师进行培训,教师应该充分利用生产一线的资源,多进行实际操作,加强理论知识的理解,积极的和专家们探讨研究,及时用实践知识更新教学内容。同时,可以邀请企业专家到学校做讲座,比如生产作业排序、5S现场管理等,这样教学效果会更好。 2.2 加强校企合作,建立实训基地 学校要主动建立和企业的合作关系,而且让企业明白共赢的原则,选择一些生产运作管理比较好的企业逐步建立长期的合作关系,在教学过程中,把教学内容带到企业生产现场去,结合企业生产实践进行讲解,实行参与式教学;同时也把企业生产实践问题带回课堂,把企业实践问题总结成课程教学案例,通过案例讨论,培养学生分析问题、解决问题的能力。这些采用多种形式的实践教学模式,学生比较欢迎,同时也可以得到企业的认可和支持。学校和企业还可以共同出资建立实训基地。生产运作从管理的角度分成了两大类:制造性生产和服务性运作,实训基地的建立可以按照这两种生产类型的不同,分别建立制造型实训基地和服务型实训基地,组织学生到企业实训基地亲身体验企业的生产流程、库存管理、物料需求、生产作业排序等,尤其是一些文科出身的学生,没有对企业生产过程的初步感性认识,学习起来是非常困难的。同时,学校可以和企业共同制定人才培养计划,学校为了培养实用型的人才,企业可以从自己角度考虑,培养适合的人才,这些人才将来可能成为企业的顶梁柱。除了这些,还可以让学生真正参与到生产运作管理当中去,真正运用自己所学的理论知识,还可以结合自己实训基地的实践经历,完成自己的毕业设计任务,决定今后的就业方向。 2.3 教学手段上增加仿真技术 对于大型生产运作系统,很难利用真实的系统进行实验。因此,仿真技术为研究这些系统提供了非常方便的通道。可以通过建设生产计划管理实验室,物流系统模拟实验室,购买ERP沙盘软件和物流仿真软件等方法进行模拟仿真实验。尤其对于制造业,从产品的设计开发,可以利用CAD进行结构设计、ANSYS进行有限元分析,到生产计划的制定进而加工、装配、销售整个过程都可以进行虚拟仿真实验。而且现今虚拟仿真技术在服务业中的应用逐步扩大,由英国 lanner 公司推出的Witness仿真软件是一个功能非常强大的仿真软件系统,既可以仿真离散事件,也可以仿真连续性事件,所以在学校实验室设置Witness物流仿真软件实验平台,通过排队系统、供应链系统等的仿真、设计与优化,培养学生的分析问题解决问题的能力,提高学生的实践能力和创新能力。 生产运作论文:《生产与运作管理》课程信息化改造探索 【摘要】 《生产与运作管理》是管理类专业必须的一门核心课程。在教学实践中,学生由于缺少对生产与运作管理内容的感性认识,普遍反映该课程比较抽象、不好理解、缺乏学习热情,教学方法的调整和完善已成为一个亟待解决的问题。根据该课程综合性、实践性、决策性强的特点,以及其在教学中存在的问题,采用信息化技术对该课程进行改造,已成为改进教学手段、提高课程教学质量的一个必然趋势。 【关键词】 生产与运作管理;特点;现状;信息化改造 生产,是人类从事的最基本活动,是一切社会财富的源泉,不从事生产,人类就无法生产,社会就不能发展。生产运作是社会组织的三项基本职能之一,是各种社会组织投入资源最多的活动,对社会组织的活动效益影响很大。因此,《生产与运作管理》课程作为高校本科工商管理类专业的核心课程之一,其教学方式和教学效果对学生专业基础的奠定和就业都有一定的影响。而在教学实践中,学生由于缺少对生产与运作管理内容的感性认识,普遍反映该课程比较抽象、不好理解、缺乏学习热情,教学方法的调整和完善已成为一个亟待解决的问题。 一、《生产与运作管理》课程特点 (一)综合性 《生产与运作管理》这门课的内容涉及非常广泛,既包括生产型企业,也包括服务型企业,涵盖了市场的需求预测、企业战略和生产策略、产品开发和技术选择、生产和服务设施的选址、工作设计和工作测量、综合生产计划、独立需求控制、物料需求计划、作业计划、供应链管理、项目管理、设备管理、质量管理等企业运作的各个环节。因此,该门课程对教师和学生的企业管理综合能力要求较高。 (二)实践性 《生产与运作管理》是一门与生产运作实践联系紧密的课程,是众多专业课程知识点的集合。生产运作管理理论的产生和发展都来源于企业的实践,是多年来各国生产运作管理实践经验的提炼和总结,经过不断地丰富、完善,逐渐发展成为一门系统性、科学性很强的应用学科[1]。因此生产运作管理教学必须重视实践教学环节,并通过运用丰富的信息化手段,加深学生对相关概念的理解和认识,培养学生解决生产运作过程实际问题的能力。 (三)决策性 在生产运作管理过程中,很多问题的解决有多种方案,但不同的方案对人的积极性的调动、产品质量的改善、工作效率的提高等方面会产生巨大的差异。因此《生产与运作管理》的教学中,需培养学生根据不同背景、不同特点设计个性解决方案,明确生产管理的目标和任务,以寻找实现目标的各种途径,并在对处理结果预测和比较的基础上,做出最优决策[2]。 二、《生产与运作管理》课程教学现状 (一)教师实践经验缺乏 生产运作管理是一门系统性和科学性很强的应用型学科,对教师的综合素质要求较高。该门课程理想的授课教师既要对生产运作管理的基础理论和发展趋势进行研究,又应有一线的生产运作管理经验,同时还需具备现代教育的思想和理念[3]。而目前大部分高校的教师都是从学校到学校,虽然具备渊博的学识,却没有任何企业工作经验,缺乏对一线生产运作管理的感性认识,在教学过程中很难对生产运作管理课程内容进行生动的讲解,更不能对学生在应用生产运作管理方法解决实际问题方面给予有效指导。因此,现有大部分高校的《生产运作管理》教学通常是注重传授系统的科学理论知识,强调书本知识的灌输和纯理论的探讨,忽视了对学识分析和处理实际问题能力的培养,知识变得生硬而抽象,老师台上讲,学生台下记,教学效果得不到保障。 (二)教学内容滞后 随着经济和信息技术的发展、社会分工的细化、服务业的兴起,生产运作管理学科的研究重点正在开始向运作管理倾斜。同时,服务业等非制造业占主体的就业选择和现实的工作性质,工商管理学生对未来的就业选择集中在非制造行业,或者是制造业的“两头”(研发和市场)而非中间的“生产”,这也使学生对以制造业为主体的生产运作课程内容热情不高。而我们现有的课程体系,并未能体现社会需求的学生兴趣的要求,教学内容、大纲的制定和教材的编写多以传统的生产管理为主,极少涉及运作管理,无法适应学生毕业后从事服务业的工作要求。 此外,生产运作管理学科起源于欧美,我国的起步较晚,目前的教学理论大部分都是舶来品。近几年来,很多高校尝试引进了不是国外原版教材和案例,但这些教学内容并不完全适应中国企业,导致教学理论和中国企业生产管理实际现象脱节,亦影响了教学目标的达成[4]。 (三)教学方式方法单一 长期以来,生产运作管理教学中普遍采用的是“传递-接受”教学模式,这种模式的基本程序是:激发学习动机-复习旧课讲授新知识 巩固运用检查评价。这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥,有利于教师对课堂教学的组织、管理与控制,其本质上仍属于以教师为中心的教学模式[5]。这种模式的弊端主要体现在:教师往往只以灌输的方式,向学生讲解系统化的教科书,作为认知主体的学生始终处于比较被动的地位,学生的角色是听讲者和知识的接受者,只是被动地接受老师所传授的理论。这种只注重理论、概念的教学方式,忽视了对学生潜能的开发,导致学生理论与实践的脱节,难以调动学生的学习积极性,教学效果往往不理想。 生产运作管理课程知识的广泛性和较强的实践性决定了它的教学方法应有别于其他管理课程,除了传统的教学方式之外,还应借助计算机进行讲解过程的推导和演绎,通过对该课程进行全面的信息化改造,丰富教学方法和手段,将理论和实践紧密联系在一起,增强学生的学习兴趣,从而提高教学效果。 三、《生产与运作管理》课程信息化改造建议 《生产运作管理》作为一门实践性操作性强的课程,教学的关键是让学生产生“真实感”,这就需要利用现代的信息化技术辅助教学,通过图像、文本、音频、视频等多种媒体信息,辅助实验平台的应用,使学生能够系统、直观地了解企业生产运作流程并参与解决企业生产运作管理中的实际问题,从而提高学生的动手能力。笔者认为,对该课程进行信息化改造可通过以下几种模式: (一)观看录像 观看录像是一种简单有效的帮助学生了解生产现场的方法。现有的很多国外教材都配有相应的录像教学光盘,网络上也有很多相关的教学视频,学生可以通过观看录像了解国内外先进生产企业的生产运作管理经验。比如针对质量管理的内容,我们播放美国著名酒店的全面质量管理录像;讲授5S现场管理,我们可播放有关现场改善的录像;讲授供应链管理、库存管理的内容,我们可根据需要选择相应的录像在课堂播放。 (二)实施网络教学 网络教学是现代教学模式的一种发展趋势,它通过计算机辅助教学,可将图片、文字、声音、动画集为一体,通过直观生动的形象来刺激学生的多种感官参与认知的活动,调动学生的学习积极性,使学生成为学习的主体。网络教学平台的搭建可以优化课堂教学结构,提高课堂教学效率,提升学生的课堂体验。在《生产与运作管理》课程教学中,我们选自了生产运作管理概述、产品开发与技术选择、生产和服务设施选址、生产和服务设施布置、工作设计与测量、综合生产计划、库存控制、项目管理、质量管理等章节,利用多媒体与网络技术,在PowerPoint、DreamWeaver、Frontpage等多媒体制作软件上设计文稿,并将教学内容通过多媒体教室的大屏幕演播进行教学。教师还利用学校的网络课堂平台,设计、制作和网页课件供学生学习,并对学生的学习进行跟踪、辅导、答疑。学生可在网络平台中自由交流,分享学习体会,并可自由选择课堂练习、模拟试题进行测验,训练成绩和答案均可及时得出以便于学生了解自己对学习内容的掌握情况[6]。 网络教学这种视听并举、声画同步、图文并茂的特点,为师生提供了一个高效的交互系统学习环境,使学生有了主动参与的可能,有利于激发学生的兴趣和创造力,在实践中,也显示出了较好的教学效果。 (三)利用实验教学软件模拟 利用实验教学软件模拟教学内容,可以使复杂问题简单化,繁琐问题条理化,抽象问题具体化,具体问题概括化,使教学过程以直观的形式达到人机一体,便于围绕某一学习主题进行密集、快速的活动,同时增加课堂教学的密度和广度[7]。目前《生产与运作管理》课程中常用的实验教学软件包括:物料需求计划/制造资源计划实验(MRP/MRPII)、项目进度计划实验(PERT)、质量管理实验、工作分析实验、ERP软件实验等。 (四)应用虚拟现实仿真技术 应用虚拟现实仿真技术,进行《生产与运作管理》课程的实验教学,可对企业业务活动进行多维仿真,能给学生产生各种感官信号,如视觉、听觉、触觉等,使学生有身临其境的感觉。借助虚拟现实仿真技术,学生可与虚拟现实环境之间进行多维信息的交互,从定性和定量结合集成的虚拟环境中获得企业生产运作活动的感性和理性认识,深化对概念、原理和方法的理解。在制造业生产系统的规划、设计、运行、分析和改造的整个生命周期,都可以使用虚拟现实仿真技术组织教学,具有代表性的主要有以下几种: 1、用于产品研发 产品研发可分为概念设计、细节设计、评审和再设计四个阶段,每一阶段又可进行进一步细分。如详细设计可分为总体CAD,零部件CAD,计算机辅助工程、技术设计、可装性设计等。产品研发过程仿真实验就是对上述活动进行模拟,让学生从进度、资源和成本等指标进行综合分析,选择最优方案[7]。 2、用于生产和服务设施布置 设施布置仿真实验,是指根据车间之间和内部空间组织方式,采用虚拟现实仿真技术模拟各种可行方案,判断车间整体布局是否能满足车间调度要求?车间设备是否得到充分利用,负荷是否平衡?物料处理系统是否和车间的柔性程度相适应?生产成本是否合理?等等。目前,国内外用于辅助设施布置的仿真软件主要有:WITNESS、GCMS、SMAN/CNEMA、AUTOMOD/AUTOGRAM、MMS等[8]。 3、用于车间生产调度 车间生产调度问题包括确定工件的加工路线、确定工件在机器上的加工顺序和加工时间、选则运输路线和工具等。生产调度仿真实验就是对这些调度问题进行分析和评价,目前常用的仿真调度问题的软件包括:Autosched, JobTimePlus, FACTOR, FACTOR/AM, SMNETD等[9]。 4、用于物流与供应链管理 供应链管理仿真软件可对供应链系统的库存、瓶颈、流程、协作和信息共享各方面进行快速的流程逻辑和决策数据的灵敏度分析,以达到优化系统的目的。例如,在物流系统配送路线的优化实验中,运用WITNESS软件的设计功能,以运输成本最小为目标,设计物流系统中的配送路线,使整个配送路线最优,从而达到运输成本最低。又如,在垃圾回收物流系统实验中,仿真程序研究的应用,可在满足时间约束、载重约束的条件下,使垃圾处理公司的物流总成本最低[10]。 如今,虚拟现实仿真技术在制造业的应用已经贯穿于产品设计开发、生产计划制定、加工、装配、测试和销售的整个生命周期。除了单一企业的生产管理虚拟现实防治技术为,以CM-OSA等软件为代表的用于虚拟企业业务流程集成的旬现实仿真技术正成为仿真技术研究的热点。此外,虚拟现实仿真技术的应用也正在向服务业领域不断渗透。目前,许多高校的《生产与运作管理》课程中,都引入了与服务业相关的仿真实验,如WITNESS等,通过这类系统的建模和仿真,学生能够较为直观地了解不同制造业、服务业的运作流程,并自行对管理、运作流程项目进行设计,同时从系统获取运行结果的反馈[9]。 生产运作论文:基于AHP的生产运作绩效评价方法研究 【摘 要】随着社会的进步和发展,企业之间的市场竞争呈现白热化。一个企业必须建立起一套客观、实用的考核企业生产运作系统绩效考核指标体系以及相应的分析评价方法,这不仅有助于全面、系统地掌握自己的生产状况,而且能够帮助企业保持和扩大其市场份额,增强市场竞争能力,同时其制订和调整相应的经营发展策略提供依据。本文在分析企业生产运作系统绩效考核指标评价原则的基础上,提出了分析和评价企业生产运作系统绩效考核指标体系,建立了相应的层次分析法评价方法。 【关键词】生产企业;绩效评价;层次分析法;运用 一、绩效评价概念 绩效是指组织或个人为了达到某种目标而采取的各种行为的结果。绩效评价是组织依照预先确定的标准和一定的评价程序,运用科学的评价方法、按照评价的内容和标准对评价对象的工作能力、工作业绩进行定期和不定期的考核和评价。 二、层次分析法相关理论知识 层次分析法AHP(analytic hierarchy process)是20世纪70年代美国匹兹堡大学T.Lsaaty教授首先提出的,它用一定标度把人的主观判断进行客观量化,是一种将定量和定性分析相结合的系统多目标决策方法,适用于多方案比较排序。层次分析法自80年代引人我国以来得到了广泛的应用,统计表明,AHP的应用涉及到十多个领域,如能源政策和资源分配、企业管理和生产决策、经济分析和计划等。 (1)将问题概念化,建立层次结构模型。对于一个复杂的问题,通过分析综合确定若干与问题有关的因素,首先根据这些概念之间的隶属关系以及重要性级别,要将包含的因素分组,每一组作为一个层次,最高层代表解决问题的目标,即目标层;中间层表示为实现总目标而采取的措施,即准则层;最低成表示具体方案,即方案层。(2)构造判断矩阵。建立了递阶层次模型,层次之间目标准则的隶属关系也就确定了,可以在此基础上构造判断矩阵。判断矩阵表示了每一层中各要素相对其上层某要素的相对重要程度。构造矩阵形式如下: 式中,表示要素相对的重要性,即重要性标度,通常可取1,3,5,7,9五个标度。 (3)层次单排序。对于某一层次(非底层)中的一个因素,对于下一层次中的n个因素A1,A2,An建立两两判断矩阵A。根据判断矩阵A计算该层次要素相对于相邻上一层要素的优先权重,称为层次单排序。层次单排序可以归结为计算A的最大特征值所对应的特征向量W:根据AW=W,运用和值法求出,特征向量W的n个分量就是因素相对重要性的权重。这就给出了这一层次的相对重要性的排序。(4)层次总排序。层次总排序就是针对目标层而言方案层的次序排列,得到同一层次中各因素单层次权重以后,再对其中每一个因素计算下一层次相关因素的单排序权重。综合两者权重后,就可以得到下一层次的总权重。(5)一致性检验。根据判断矩阵特征根的变化来判断矩阵的一致性。一致性为:=(-n)/(n-1),当矩阵完全一致时,=0;不一致性越严重,越大。 同时我们再引进一个随机一致性指标RI,它是在同一阶数的矩阵中随机输入1~9极其倒数并满足互反性要求构成大量判断矩阵,分别计算它们得到的。当一个矩阵的CR= 三、生产运作系统绩效考核评价指标体系设计 (1)指标体系建立原则。一是科学性原则。指标体系的科学性是确保评估结果准确、合理的基础,一项评估活动是否科学,很大程度上依赖其指标、标准、程序等方面是否科学。二是可比性原则。一套指标体系是对多个企业的企业生产运作系统绩效考核状况进行综合评估,因此在具体指标的选择上,必须是各企业共有的指标含义,统计口径和范围尽可能地保持一致,以保证指标的可比性。三是成长性原则。对企业生产运作系统绩效考核的测定不仅要分析过去与当前经营状况,还要研究企业潜在和未来的成长能力。四是硬性指标与软性指标相结合原则。由于评价问题比较复杂,要根据实际情况,采用硬性指标与软性指标相结合的方法。因为硬指标是显性的,它只代表过去与现在;软性指标是内在的,更具前瞻性,个性化信息保留较多,对未来的把握远比硬性指标好。(2)构建绩效考核评价指标体系。根据科学性、可比性、成长性及硬性指标与软性指标相结合的原则,设计出的企业生产运作系统绩效考核评价指标体系及其结构,该评价指标体系结构中的目标层即生产运作系统绩效考核,准则层是生产运作企业在四个方面应该达到的指标。目标层A是合理的绩效考核评价体系;准则层B包括顾客满意、经济核算、业务能力、未来成长力四个指标;方案层C包含的顾客满意指标有顾客成本、质量与性能、服务水平,经济核算指标有运行费用、产出、库存,业务能力指标有订单获得能力、生产转化能力、新产品开发能力、质量保证能力、生产与库存能力,未来成长力指标包含需求预测能力、快速反应能力、创新能力和组织能力。 四、实证分析 (1)问题的提出。H塑料公司创建于1958年,是一家生产型企业,公司占地面积1000余亩,主营业务为PE保护膜基材(原膜)、OPE扭结膜、金拉线、糖果膜、聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜等。经过多年发展,现已形成年产15000余吨,年销售额5亿的规模。现为了扩大更大的行销渠道,提升公司的竞争力以及未来的发展潜力,需要进行一次全面的绩效评估,为公司的战略决策提供帮助。(2)层次分析法的运用。应用上述评价指标体系和层次分析评价方法,对H企业生产运作系统绩效进行评价。结合该生产企业的实际情况和行业经验,经过对10位专家的咨询调查,得到的判断矩阵与排序和一致性的计算结果分别为:一是判断矩阵A-B。利用求和法得到W(0.398,0.218,0.085,0.299),=4.01,CI=0.001 五、结论 作者首先构建企业生产运作绩效评价指标体系,然后运用层次分析法,经过一次性检验对生产企业进行绩效评估指标的排序问题进行实证研究,比单纯依靠人为主观断定权重更加客观科学,增强了绩效考核的科学性,而且该方法便于理解、操作方便、实用性强。从模型计算结果看出,产品质量与性能占17.63%,排第一,说明H公司应该更加注重产品的质量提高。服务水平也有待改善,同时应当加强库存的控制能力,保证合理的库存量和较低的库存费用,在公司的未来发展中要加强市场对产品总需求量以及各种产品的分别需求量,增强公司竞争力。 生产运作论文:管理科学专业《生产运作管理》课程建设的思考 摘要:《生产运作管理》是管理科学专业的一门专业基础课,作者承担了这门课程的教学与课程建设工作。本文根据作者的多年的教学实践,从教学内容与教学大纲、教学方法、作业与考试等诸方面进行了思考与经验总结。 关键词: 管理科学专业;生产运作管理;课程建设;教学方法 1、引言 管理科学专业培养具备必要的数学、计算机应用基础,具有扎实的管理学科的基本理论和基本知识,具备用先进的管理思想、方法、组织和技术以及数学和计算机模型对运作管理、组织管理和技术管理中的问题进行分析、决策和组织实施的高级专门人才。 生产运作是企业管理的基本职能之一,在企业管理各领域中,生产运作其涉及的面最广,牵涉的部门最多,是最复杂的领域,任何一个企业经营管理者都必须先了解企业生产运作的基本规律与特征,才能管理好一个企业。 《生产运作管理》是管理科学专业的一门专业基础课,是管理科学专业学生学习其他管理类专业课程的基础。世界各国大学里的管理学院/商学院都将本课程列为三大支柱性核心课程之一,由此可见本门课程在管理学科体系中的地位是非常重要的。因此,必须重视《生产运作管理》课程的课程建设实践,积极探索各种有效的方法,以便达到丰富教学内容,改进教学方法,提高教学效果的目的。 2、教学内容 《生产运作管理》是一门内容广泛而庞杂的课程,因此对教学内容进行合理的规划,形成和实际紧密联系的知识体系是非常重要的。作者根据本校管理科学专业的培养方案,考虑北京市经济建设的需要,结合自己的多年教学经验,在实际教学过程中适当增加有关服务运作管理的内容;突出各种方法与模型的讲授,从定量分析的角度,分析和讨论各类典型生产运作管理系统的计划与最优控制问题。在此基础上,本文提出了一个适合管理科学专业教学需要的32课时的教学大纲,教学大纲的主要内容如表1所示。 表1《生产运作管理》课程教学内容 3、教学方法 目前《生产运作管理》课程的教学以教师以课堂讲授为主,为了提高学生的学习兴趣,还采用了其他的教学方法。 (1)课堂讲授 教师课堂讲授是本科教学的主要方式,但是要讲得好、让学生喜欢也不容易,因为本科生没有企业工作经验,对许多概念或者术语都是陌生的,因此教师应该把基本的概念讲透,用通俗易懂的语言来表达。 (2)充分利用多媒体资料 结合课程教学内容要求,作者在教学过程中辅之以大量的多媒体(照片、电影片断和视频资料等)资料来加深学生对生产管理认识和对知识点的掌握,例如组织学生观看企业生产车间、生产工艺流程、生产物流、库存管理等方面的照片和视频,使学生对企业的生产运作过程和设施有初步的感性认识,了解国内外先进企业的生产运作管理经验,为本课程的深入学习打下基础。 (3)案例分析 案例分析教学是一种理论与实践相结合的教学方法,能激发学生学习理论的主动性、积极性,培养创造性思维。案例教学既可以增加学生的实践知识又可以帮助学生深入理解相应教学内容,提高学生分析问题、解决问题的综合能力。案例教学目前已被许多高校的管理类专业教学所采用,但难点在于如何设计恰当的教学案例,为此作者根据生产运作课程理论教学内容大量收集、精心选择了典型的生产运作案例供本课程教学使用,并取得了较好的教学效果。 (4)实验教学 生产运作管理作为一门实践性很强的应用学科,这决定了实验教学环节的地位与重要性。为了强化学生实际动手能力的培养,在这门课讲授的过程中通过引入WITNESS仿真实验教学来有效提高学生的学习兴趣和学习效果。由于WITNESS软件为生产系统中各种类型的资源设计了相应的可视化元素,可以实时地显示出建模的可视化效果,逼真形象地模拟实际生产系统,使得在教学中的许多生产系统设计和方案选择的过程更加简洁易懂,学生可以更加方便的了解生产系统设计的问题所在,以及应该如何解决出现的问题。同时可视化建模方式可以激起同学的学习积极性,窗口式设计又使同学极易上手,所以,学生在学习的过程中不自觉的就能体会到生产运作管理的相关理念。 因此在《生产运作管理》课程教学中利用WITNESS 软件进行实验教学,有利于学生理解当前的建模工作和实际生产系统的运作规律,提高学习理论知识的兴趣,可以提高学生的动手设计和规划生产系统的能力。 为了使实验教学能够获得更好的教学效果,作者设计并完善了符合管理科学专业培养要求的WITNESS仿真实验项目以及相应的8个学时的实验教学大纲和实验指导书,供教学使用。 4、作业与考试 作业与考试是检验学习效果的方式, 为了提高学习效果,激发学生的学习兴趣,作者对学生作业,认真批改,并给出每次作业的成绩,成绩满分为10分,一般很少能够获得满分,这样可以激励学生认真完成作业。学生反映学习的效果非常好,他们都说这门课程学习收获很多。 本科的《生产运作管理》课程考试要更多体现检验学生的知识掌握程度,因此需要考察一些基本概念与理论。考试的内容可以包括概念(比如判断题、选择题)、简答题、论述题、计算题、或小案例分析等几个方面。 5、结束语 通过以上各个方面的建设,使得《生产运作管理》课程更加贴近管理科学专业的需要,学生增加了对课程的兴趣,学到的理论能够有效的联系实际,从而提高学生的综合能力,满足社会对复合型、创新型人才的需求。 生产运作论文:独立学院《生产运作管理》课程体系建设研究 【摘 要】针对《生产运作管理》课程实践性强的特点,本文从独立学院培养应用型本科人才的定位出发,在调查学生需求的基础上,从师资队伍建设、教材选择、教学内容安排、实践教学体系建设等几个方面探讨了该课程教学体系建设的思路。 【关键词】独立学院;生产运作管理;教学;实践 一、引言 《生产运作管理》这门课程是大部分院校管理类专业的核心专业课程之一,本人在从事生产运作管理课程的教学过程中发现学生普遍反映该课程比较难、内容抽象而枯燥,影响了学习的兴趣与热情。为探寻其中的原因与解决这一问题,本文拟从师资队伍建设、教材建设、教学内容安排、实践教学体系建设等方面探讨该课程的教学改革方向。 二、课程教学需求分析 教学改革必须从培养人才的定位与学生需求出发,为此笔者在2010年下半年对刚上完该课程的电子商务(94人,占36.3%)、物流管理(81人,占31.3%)和工商管理(84人,占32.4%)三个专业共计259名学生进行了问卷调查,样本具有较好的代表性。调查的结果具体分析如下: 1.学生普遍认为生产运作管理课程对于他们未来的学习和工作具有重要意义,但不同专业背景与未来的就业意向影响着对该课程重要性的认识。在被调查的259名同学中,有74.5%的同学认为该课程“重要”或者“非常重要”,有24.7%的同学选择了“一般”,只有2名同学(占0.8%)选择了不重要。对该课程重要性的认识与调查对象未来从事生产管理相关工作的意向存在显著相关,并通过了0.05的显著性检验。 2.学生对目前所使用的教材――《生产与运作管理》(陈荣秋、马士华主编,高等教育出版社,第二版)――不是很满意。只有5%的同学认为该教材“非常好”,选择“较好”、“一般”和“较差”的比例依次为52.1%、39.4%、3.5%。究其原因,59.1%的同学认为该教材“过于理论化,缺少实务性、实操性强的内容”,34%的同学认为“案例太少”,25.9%的同学认为“全书内容编排不够紧凑,条理不清晰”,另有25.5%的同学认为“对服务型企业的运作管理介绍得太少”。调查结果反映出独立学院本科层次的学生追求知识的务实性和实操性,而该教材在这些方面不能很好地满足他们的需求,也和我院培养“应用型人才”的定位存在偏差。 3.在教学内容上,学生对战略性、实操性、服务型企业运作管理的内容更感兴趣。69.1%的受访学生对服务型企业的运作管理更感兴趣,对于具体教学内容的兴趣度,排在前五位的分别是“项目计划管理”(37.8%)、“生产和服务设施选址”(34%)、“企业战略与运作策略”(31.7%)、“ERP和MRP”(28.2%)、“需求预测”(24.3%)和“质量管理”(24.3%); 最不感兴趣的最后三位是“设备维修管理”(2.7%)、“制造业作业计划与控制”(8.9%)、“服务业的作业计划”(10.8%)。这体现了独立学院学生学习的一些特点,他们喜欢战略性的、实操性强的内容,期望所学的东西能马上应用,同时又期望自己是一名管理层面的员工,而不希望从事一些基层的、基础的、操作性的工作。 4.在理论知识教学的方式上,“教师讲授+案例讨论”的方式最受青睐,有58.3%的学生选择了该模式,“教师讲授+学生主题讲演+案例讨论”的方式也比较受认可(36.3%),“完全教师讲授”的填鸭式教学已经不能满足需求,只有1.2%的学生认同该方式。 5.在实践教学方式上,选择“企业参观”、“经营模拟游戏”、“案例讨论”、“现场录像播放”、“生产管理软件实训”、“企业管理人员讲座”的比例依次为69.1%、52.5%、33.6%、27.8%、24.7%、22.4%,可见,到企业生产现场参观是最受学生欢迎的实践教学方式,这是因为大部分学生没有企业现场实习的经验,在本次受访的259名大三学生中,有69.5%的学生没有任何企业实习的经验,因而对企业生产现场缺少感性认识,这也是同学们普遍觉得生产运作管理这门课程难学、抽象的原因;其次,“经营模拟游戏”也是比较受欢迎的一种实践方式,有超过一半的同学认为通过经营模拟游戏能够更好地理解所学理论知识。 通过对以上调查结果的分析,我们认为独立学院本科层次的生产运作管理课程教学有其自身的特点,师资队伍的建设、教材的选定、教学内容的甄选、教学方法的应用都应该紧扣培养应用型本科人才的定位,下面我们就从以下几方面来探讨该课程的建设。 三、师资队伍建设 《生产运作管理》是一门综合性和实操性很强的课程,这就对任课教师提出了很高的企业实践阅历要求,而目前我国高校的人才引进机制存在很大的问题,大部分高校已经将博士或副教授作为进入门槛,而这些教师多半是从小学读到博士一直从学校到学校,没有任何的企业工作实践阅历,在实际的教学过程中也就只能将书本的理论知识照本宣科,学生听起来也就枯燥乏味,教学效果很差。为此,要想提高这门课程的教学效果,首先要提高授课教师本身的企业阅历,这是培养应用型人才基本条件。可以通过鼓励青年教师到多个不同类型的企业挂职锻炼获得企业阅历,授课老师也应主动与企业经常联系,以了解企业的各种最新信息,丰富自己的企业阅历和课程内容;有条件的教师还可以通过为企业提供咨询支持或管理培训获得企业阅历。此外,任课教师应积极参加生产管理实践领域的各种培训与认证,如通过获得相关的高级生产管理师、六西格玛黑带大师认证来提升自身的职业技能,校方应给予经费上的支持。 四、教材的选择与教学内容安排 在教材的选择上,我们认为一定要选择最适合独立学院本科层级教学的教材,而不一定是最流行的。目前,国内重点高校比较多采用直接引进国外原版教材,但国外原版教材内容太多且较难,采用的案例也不符合中国的国情,笔者个人认为不太适合独立学院这一层次的学生。国内学者编写的教材以陈荣秋教授和马士华教授编写的国家级“九五”重点教材《生产与运作管理》最具代表性,也是我院目前采用的教材,现在已经出到第三版。进入21世纪以来,国内一些大学的生产管理教师根据各自对该门课程教学的理解与教学经验编写了一些本科层次的生产管理教科书,通过比较研究,笔者认为中山大学陈志祥教授所编写的教材具有较大的创新:①增加服务业应用内容;②增加实务性内容,该教材比较注意实务性方法介绍,既适合大学教学,也适合企业管理者参考。③在正文中穿插有不少先进企业的“运作标杆”或“运作特写”,理论与实践结合的“决策借鉴”或“理论与实践”,也有一些从报纸杂志上翻译过来的“新观点与新思维”,部分章节中有讨论案例等。④增加定量性方法应用。与其他教材不同的是,该教材有大量的定量性方法应用范例,每章后面有思考题、练习题,有利于学生学习。 在教学的内容上,生产运作管理所包含的内容非常丰富,要想在50-60个学时内将所有内容讲透是不可能的,必须要有所侧重。结合本次调查结果,笔者认为针对独立学院层次的学生来讲,在授课的过程中应该适当加重战略性、实操性和服务型企业运作内容的课时比例,就具体章节而言,应适当加大项目计划管理、生产和服务设施选址、企业战略与运作策略、ERP和MRP、需求预测、质量管理等章节的课时比例,在教学过程中不能拘泥于教材内容,应选择几本由企业现场管理人员编写的实战性教材作为参考书目,同时积极跟进国内外最先进的生产管理理论和实践案例,并通过不断丰富教师自身的企业阅历使授课的内容更贴近企业生产管理的实际。 五、实践教学体系建设 生产运作管理是一门实践性非常强的课程,因而实践教学体系建设的成与败将直接决定该课程教学效果的好与坏。目前国内比较流行的一些实践教学方式有企业现场参观、经营模拟游戏、案例讨论、现场录像播放、虚拟现实仿真软件应用、生产管理软件实训、企业现场管理人员讲座: 1.企业现场参观 这种教学方式最大的难点在于联系企业难,而且由于大部分班级比较大,走马观花式的参观效果较差。笔者认为可以采取以下策略:一是化整为零,分批带学生参观,每批以不超过40人为宜;二是应该选择一些以大学生为现实或潜在客户的消费品生产企业,如服装厂,企业出于宣传目的更易接受学生参观实习;三是可以采取与旅游公司合作,以工业旅游的方式参观一些大型企业;四是充分发掘学生当中的资源,对引荐参观成功的学生可以允许其免修若干实践学分,学校应给予政策支持。 2.经营模拟游戏 这是一种体验式的互动学习、竞赛方式的课程,通常模拟一家已经经营若干年的生产型企业,通过成员的角色分配模拟企业的运作决策。这种教学方法的优点是对于战略决策日常决策部分的教学效果好,但缺点是需要引进决策模拟软件,初期投入大。为解决这一问题,我院采取与外部企业合作的方式,该企业专门承接中山各高校的部分学生实践训练工作,各高校采取付费的方式共享资源大大提高了资源的利用效率。 3.案例讨论 开展案例讨论首先要选择好的案例素材,一般3-5页为宜,优先采用国内企业案例,最好是任课教师亲身经历的案例。独立学院在开展案例讨论课的过程中还应克服班级大、过程控制难的困难,应该控制好每个小组的人数,恰当安排好素材阅读、讨论、发言时间、总结各环节的时间,采取点名发言而不是自愿发言,任课教师则要做好过程的记录与最后的点评总结,赏罚分明,自然就可以大大提高案例讨论的效果。 4.现场录像播放 目前国外原版教材配套的一些生产现场的视频,全英文的讲解给独立学院的学生带来一定难度,笔者认为,有条件的院校应自行组织录制一些本土企业的生产现场录像。为获取本地企业的现场视频资料,笔者认为教师首先要表达自身的诚意,和企业签订保密协议,承诺不对外流传,只作教学用途,也不允许学生拷贝;要选择长期挂钩实习的企业进行拍摄,降低拍摄的难度;最好能选择代表多种不同生产类型的企业进行现场实录,增加视频资料的多样性。 5.虚拟仿真软件应用 基于现代计算机及其网络的虚拟现实仿真技术,应用到“生产与运作管理”实验教学,对企业业务活动进行多维仿真,能给学生产生各种感官信号,在虚拟环境中获得企业生产运作活动的感性和理性认识。常见的虚拟仿真软件有用于产品研发的AUTOCAD;用于辅助车间生产系统设计的仿真软件有PURDUE大学开发的GCMS,清华大学开发的IMMS等;用于车间生产调度的Autosched、南开大学的JobShop等;用于物流与供应链管理的WITNESS,CIM-OSA等。这些仿真软件的应用需要较大的经费支持,也对任课教师本身的软件应用水平提出了很高的要求。 6.生产管理软件实训 目前“生产运作管理”课程中常用的实验软件主要有:企业资源计划(ERP)、项目管理软件(Project)、物流网络优化软件(CRAFT)和线性规划软件(LinDo)等。这些软件具有较好的现实应用性,学生普遍表现出较强的兴趣,但是班级规模庞大和教学资源有限限制了教学的效果,笔者认为可以通过以下策略提高教学效果:一是联系一些小的软件供应商提供试用版或迷你版的学习软件,让每个学生都能拷贝回宿舍进行演练;二是在安排若干固定的课余时段开放实验室供有兴趣的学生使用;三是通过实验过程与实验结果的双重考核提高学生学习的主动性;四是除了介绍软件如何用之外,同时注重企业业务流程分析与咨询诊断方面内容的介绍。 7.企业现场管理人员讲座 对于某些实务性、技巧性比较强的内容请企业专家开展专题讲座效果会比任课教师讲更好。对此,笔者有以下体会:一是对于独立学院本科层次的教学来讲,一般邀请中层干部就可以了,年轻而经验丰富的他们更易与学生拉近距离;二是在选择邀请企业专家时最好能综合考虑不同的生产类型、不同的投资主体背景,让学生能够了解美、日、欧、本土企业在经营的理念上与管理方法存在哪些差异;三是可以聘任企业专家担任该门课程“客座教授”的方式与其建立长期稳定的关系,通过荣誉感提升他们的使命感,降低邀请他们的难度。 总的来说,生产运作管理课程是一门实践性非常强的课程,本文是笔者在近年对该课程进行教学改革所总结的一些心得体会,要真正上好这门课程,需要任课老师付出非常多的时间和精力,笔者深感在这方面要走的路还很长,恳请国内同行批评指正。 生产运作论文:浅谈经济管理在煤矿企业生产运作中的作用 摘要:随着我国社会经济的高速发展,全球经济一体化,资源分配优化,煤矿资源的重要性越来越突出,并且需求量也在持续上升。对此,煤炭企业在迎来新的发展机遇的同时也面临着严峻的市场形势,煤炭企业想要提升自身的生产效率以及经济效益,就必须要重视企业的经济管理,让煤炭企业在各个方面的资源能够实现优化配置,最大化发挥自身优势,在市场上占据有利位置,扩大自身市场占有率。对此就需要将经济管理人员作为切入点,提升经济管理者的综合素质以及职业道德;同时不断的创新企业经济管理体系,完善其内部控制制度,重视企业的预算管理工作。本文就经济管理在煤矿企业生产运作中的作用进行简要的探讨,并且对当下煤矿企业的经济管理方式以及管理体制当中存在的一些问题进行分析研究,有针对性的提出了相关建议。 关键词:煤矿企业 经济管理 生产运作 问题 策略 一、前言 我国是出产煤矿的大国,煤矿资源十分丰富,煤炭储备量位于世界前茅,所以煤炭企业的数量也非常的庞大,虽然近些年来我国的煤炭行业得到了一定程度的发展,但是就经济管理方面,我国的煤炭企业还存在很多的不足之处。在当下煤炭企业的经济管理水平还有待提升,这需要企业内部加强经济管理力度,将市场和经济进行有效的融合,实现煤炭企业管理现代化以及科学化,经济管理对于煤炭企业而言,不仅仅能够帮助煤炭企业实现资源的优化配置,帮助煤炭企业节约市场运作成本,并且还能够提升煤炭企业的管理水平,增加煤炭企业的综合竞争力。煤炭企业的经济管理涉及范围十分的广泛,与企业管理方式、运作体制、财务管理、水电管理以及隐患管理等等方面都息息相关。 二、经济管理对于煤矿企业生产运作所起到的具体作用 (一)经济管理对煤矿企业的安全管理有着一定的帮助 我国煤矿企业主要的业务分别是采集煤矿资源和进行销售,然而在一过程当中,井下作业的时间占绝大部分,对此,安全问题就显得尤为重要,并且也是当下煤矿企业最为重视的问题之一。对此,我们可以从这么几个方面来了解经济管理对于煤矿企业生产安全管理所起到的作用。 1、落实岗位责任制。经济管理对于这方面说产生的具体作用就是,将整体的煤矿整体生产过程进行科学合理的划分,并且将其划分成为具体的责任模块,从而将这部分责任模块细化到每个人的身上去,另一方面,给予有关人员一定的权利,这样就能够让其在发现问题的同时采取及时有效的补救措施,从而体现出了经济管理对于煤矿企业安全管理的积极作用。 2、系统监控与人员监控进行有效的结合,我国煤矿企业在运用中的管理体系引用一些现代化的措施让其变得更加高效安全,并且站在目前井下工作安全监控的角度看来,其作业的安全性有了极大提升。管理系统的引入能够对煤矿企业进行生产的全过程进行高效的监控,所以一旦井下出现危险状况以及发生故障的时候,就能够及时的告知相关人员。这样就能够有效的保障监控高效率,弥补工作人员在进行人工监控时候的一些不足之处。 3、井下与井上作业相互配合,确保安全管理的质量。经济管理体系的设定应该根据煤矿企业生产运营的实际情况来制定,将井上负责安全管理的人员和井下安全控制系统进行有效的结合。这样的方式能够有效的掌握井下作业安全情况,一旦有井下有情况发生,那么安全监控系统就能够在第一时间向井上发出相关信息,方便相关人员以最快的速度向井上传输采取急救措施。对此,井上人员就能够凭借两方面给出的信息做出正确的补救行为,把事故所造损失最大程度的降低。经济管理能够及时有效的帮助矿井突发事件的处理,从而让煤矿企业的财产得到最大限度的保障。 (二)经济管理对于煤矿企业财务管理所具有的积极影响 煤矿企业的根本目的在于盈利,其本质就是最大化体现企业价值与股东价值。对此,在煤矿企业的经济管理当中,财务管理在实现企业价值,保证企业盈利这一方面就有着举足轻重的地位。经济管理对于煤矿企业的财务控制主要体现在:预算、资本结构以及收入支出等等方面,其作用的最终体现在煤矿企业财务收支与资金运作平衡上面。 1、煤矿企业的预算管理 预算必须要将销售的需求量当做基本前提,煤矿企业主要业务是供应能源,虽然煤矿的需求量非常的大,但是煤矿企业的主要销售对象还是发电厂以及企业单位等一些机关部门。然而经济管理所需要做的工作就是凭借当年的市场情况,来对下一时期会计年度企业销售会发生的变化进行预测,科学合理的推算销售量,给企业生产线上的人员配备与合理安排提供相应依据。预算是企业进行生产策略以及计划制定时候的重要保障,对于煤矿企业的正常运作有着一定的影响。 2、经济管理对于煤矿企业成本费用的控制 想要有效的提升煤矿企业经济效益,对于煤矿企业在生产运营过程当中的成本费用一定采取有效的控制措施。在煤矿企业生产运营过程当中,合理规划生产程序,最大化降低生产时所产生的损耗,对于在岗员工进行专门的培训,加强其综合素质,强化其井下作业的安全意识,这样在薪资支出一样的情况下,把安全事故的损失减少到最小。另一方面,对于生产过程当中所需要用到的水电,做到节约与循环使用,并且有针对性的设计水电再利用程序,从而减少不必要的支出。 3、对煤矿企业的收入进行控制 当下煤矿企业主要经济来源是依靠煤矿能源的销售,如何拓宽煤矿企业的销售渠道以及增加各个销售渠道的煤矿销售量对于煤矿企业的经济收入有着十分巨大的影响。对此,经济管理在煤矿企业进行煤资源销售的时候,对于其销售价格、渠道以及煤资源的调度运输进行综合的考量,达到用最低成本煤资源运输将其销售到最为合适的市场,借此来增加煤矿企业的经济收入。 生产运作论文:生产运作管理课程教学模式探析 摘 要:生产运作管理课程具有较强的实践性,不适合纯理论导向的教学模式,更适合基于任务的应用导向教学模式。文章从生产运用管理课程的定位出发,分析了该门课程的教材运用与教学内容设计问题,并对纯理论导向与基于任务的应用导向教学模式作比较分析。 关键词: 生产运作管理;教学模式;高校 我国高校管理类专业将生产运作管理课程作为专业必修或选修课程。生产运作管理课程的显著特点是实践性强,因此,教学须注重理论的实用性和操作性。在教学过程中,因大多数教师和本科生没有在企业工作的经历,对企业运作缺乏感性认识,结果是教师觉得这门课程难教,学生也觉得该课程难学。如何进行教学模式创新以激发学生的学习热情是教师须高度重视并亟待解决的问题。笔者在近几年从事本科生产运作管理教学中,尝试了不同的教学模式,从最初的纯理论导向逐步调整为基于任务的理论应用导向,在一定程度上提高了学生的学习能动性。从教学效果看,纯理论教学无法激发学生的学习兴趣,也无法产生积极的教学互动。而在任务导向教学模式中,学生在教学中的主体地位得到增强,通过自主设计任务、体验教学和分享知识,学生的学习积极性、自主学习能力、团队合作能力和表达能力有了较大幅度的提高。本文将着重比较这两种教学模式的应用和教学效果。 本文结构如下,首先是课程定位,其次是教材选用和教学内容,再次是纯理论导向和基于任务的应用导向教学模式比较,最后是结论。 一、课程定位 生产运作管理是对企业生产、交付产品或服务的系统进行设计、运作及改进,使企业的产品或服务以最有效的方式传递给顾客。为使企业的内、外部运作系统有效运行,不仅产品设计、流程、生产方式、质量管理和供应链管理等各活动要正常运行,更重要的是不同活动之间的联系也要创造价值,所有这些都会促进企业的可持续发展。 通常,组织有生产、销售、技术、财务、人力资源管理等职能。和其他职能相比,生产运作管理涉及面最广,牵涉的部门最多。生产运作管理是对整个产品或服务生产和交付系统的管理,运作管理者必须通过计划、组织、协调、指挥和控制这一管理过程来协调资源的使用。生产运作管理为企业运作过程提供了一种系统化的思考方法。因此,生产运作管理课程的学习目标是了解现代生产运作管理方法,以及如何才能使企业生产运作管理体系高效运行。 二、教材选用及教学内容设计 关于教材,比较有影响的国外教材有蔡斯(Richard B. Chase)[1]等编写的《运营管理》和史蒂文森(William J. Stevenson)[2]编写的《运营管理》,国内使用比较多的教材是陈荣秋、马士华编著的《生产运作管理》[3]。本科阶段的教学多以国内教材为主,MBA教学则多选用国外教材。国内教材多选用本土化案例,内容安排、关键术语的阐述都是按照国内企业的管理情境与管理实践规范来写的,因此,选用国内教材可让学生学习具有中国特色的生产运作管理理论与方法。笔者坚持使用国内教材,前些年使用过陈荣秋、马士华编著的机械工业出版社出版的《生产运作管理》(第3版)和高等教育出版社[4]出版的《生产与运作管理》(第2版)教材,近两年使用过陈志祥、李丽[5]编著的《生产与运作管理》教材和柯清芳[6]主编的《生产运作管理》(第2版)教材。陈荣秋、马士华编著的《生产运作管理》教材更加突出生产运作管理的系统性,从生产运作系统设计,到生产运作系统的运行,再到生产运作系统的维护与改进,将生产运作管理活动有机地组织起来,各章之间逻辑联系强。而陈志祥等编著的《生产与运作管理》教材和柯清芳主编的《生产运作管理》教材更加突出生产运作管理的应用性和实用性,重点阐述生产运作系统的设计和运行。总的来说,国内教材的主体内容和结构近乎相同。 因教材内容较多,笔者认为教学重点是生产运作系统的设计和运行,具体包括生产运作管理概述、生产运作战略、产品与服务设计、设施选址与布置、生产计划、库存管理、物料需求计划(MRP)与企业资源计划(ERP)、制造系统作业计划、服务系统作业计划、准时制和精细生产方式及其他先进生产方式。 在课时安排上,各高校的本科教学学时不同。以安徽财经大学为例,生产运作管理课程的本科教学学时有54学时(18周,每周3学时)和36学时(18周,每周2学时)两种,开课专业包括工商管理、管理科学、人力资源管理、物流专业等。和54学时相比,36学时的课程产品与服务设计及其他先进生产方式部分可不讲,库存管理和制造系统作业计划减半课时,只讲解基本模型和方法。 三、纯理论导向与基于任务的应用导向教学模式比较 教学模式创新一直是教学改革的重心。从国内教学实践看,教学模式正在从传统的教师主导型偏向学生主导型。传统的教师主导型教学强调教师的“教”,学生更多是“学”,很少参与教学过程。学生主导型教学强调学生的主体作用,倡导学生积极参与教学过程。研究表明学生参与课堂教学对学生学习成绩起到一定的积极作用[7]。在具体的教学实践环节,学生有多种形式参与教学,譬如教师可在课程的某些环节增加交互式教学[8]、讨论式教学[9]和任务驱动式教学[10]或协同式任务导向[11]教学模式。 笔者在从事生产运作管理课程的教学过程中,尝试了纯理论导向和基于任务的应用导向教学模式。下面将着重介绍这两种不同教学模式的实施及教学效果。 (一)纯理论导向的教学模式 纯理论导向的教学模式注重理论知识的传授,对如何应用理论知识解决实际问题的引导不够。笔者在刚开始从事生产运作管理教学时,授课对象是管理科学专业的本科生,考虑到管理科学专业本科生有一定的数学基础,当时采用了纯理论导向的教学模式,教学侧重定量分析,重点讲授基本的生产管理技术。譬如在讲解设施选址与布置、库存管理、生产作业计划部分时,更加注重数学模型及其应用,把书中的例题、习题选为重点,让学生掌握基本的生产管理技术。 纯理论导向的教学模式使学生对生产运作管理的认识产生一定偏差,学生可能掌握了某些生产管理方法,但不了解这些方法在不同企业中的应用。从教学效果看,数学基础薄弱的学生听不懂,纯理论教学无法激发学生的学习兴趣,也无法产生积极的教学互动。 (二)基于任务的应用导向教学模式 纯理论导向的教学模式主要以教师讲解为主,没能突出学生在教学中的主体地位,在一定程度上影响了学生学习的能动性。在进行了一轮的纯理论导向教学之后,笔者多次尝试对教学模式进行改进,减少课堂讲解时间,增加学生的课堂讨论。课堂讨论主要是围绕教材各章案例展开,鼓励学生参与案例讨论。因本科生没有实践经验,案例讨论难以深入,同时因学生人数较多,且受课时限制,组织案例教学存在一定困难[12]。在积累了学生课堂讨论案例的教学经验之后,笔者开始启动基于任务的应用导向教学模式。 基于任务的应用导向教学模式是以具体教学内容或知识点为任务,让学生自由组成小组,任务也完全是小组自主设计,只需和教学内容有关即可。首先学生需自定小组,小组成员在3―7人,接着设计任务名称,任务原则上和生产运作管理的某一章节对应,然后小组成员分工,从查阅资料、资料收集和整理、准备汇报资料到课堂讲解及最终的报告。任务的评价体系包括课堂讲解和纸质报告,每个小组在汇报之后,教师进行课堂点评,然后教师和所有其他小组需对汇报小组的表现进行现场评分,现场评分只针对课堂讲解。纸质报告是以科技论文形式对汇报资料进行总结。 从实际的完成情况看,学生设计的任务包括选址、产品开发、生产计划、供应链管理、质量管理部分。从受调查对象看,近半学生选择当地企业,便于实地考察,也有不少选择世界500强企业,偏重于从网上搜集相关资料。从企业类型方面,学生更偏好服务类企业,很多选择零售企业、教育培训机构、快递公司。从学生反馈结果看,学生对这种任务导向的教学模式非常满意,通过文献的查阅和梳理,加深对某些知识模块的理解,也提高了合作式学习能力,课堂汇报一方面展示了小组的共同学习成果,另一方面也展现了学生的个人风采。有些学生的发言非常有激情,在声音、语速、节奏、内容熟悉程度、趣味性方面做得非常好。 生产运作管理课程具有很强的实践性,不适合纯理论导向的教学模式,更适合任务导向教学模式,同时需增强实践教学环节。企业参观是比较好的实践教学方式,但需要学校有固定的教学基地。然而企业大多对学生参观不感兴趣,这给学生到企业参观带来很大难度。在这种情况下,基于任务的应用导向教学模式可行,且具有可操作性。 基于任务的应用导向教学模式,使学生在教学中的主体地位得到增强,教师只是扮演引导者和点评者角色,而学生则是设计者、知识传授者和教学主体体验者。任务导向教学模式能够提高学生的学习积极性,有利于培养学生的自主学习能力、团队合作能力和表达能力。 生产运作论文:PDCA循环在生产运作管理教学质量改进中的应用 摘要:《生产运作管理》是管理类专业的一门专业基础课,是学习其他管理类专业课的基础。为了提高《生产运作管理》课程的教学质量,本文将PDCA循环引入《生产运作管理》课程教学环节中,以期有效提高课程教学质量,培养更多高素质人才。 关键词:PDCA循环 课程教学 教学质量 生产运作管理 1、引言 《生产运作管理》与企业生产实践有着紧密的联系,是一门是以制造业为背景的综合性和实践性较强的管理类专业课,是具有鲜明的工程与管理特色的多学科交叉课程。根据对世界各国大学里的管理学院/商学院的课程设置研究,一个共同特点是都将“生产运作”、“市场营销”、“理财”列为三大支柱性核心课程,由此可见本门课程在管理学科体系中的地位是非常重要的。但由于各种原因,教学质量和教学效果不同程度地存在着问题。因而,必须探寻一种有效地提高《生产运作管理》课程教学质量的方法。 PDCA循环作为全球各行各业广泛应用的质量管理方法在管理实践中是行之有效的。因此有必要在《生产运作管理》课程的教学过程中应用PDCA循环质量管理方法,从而有效地提高课程的教学质量和教学效果。 2、PDCA循环的概念及特点 PDCA循环的概念最早是由美国质量管理专家戴明提出来的,所以又称为“戴明环”。PDCA循环即计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)和行动(Action),它是一个标准的管理工作程序,也是进行质量管理的四个步骤。PDCA循环可分为四个阶段,其基本内容如下。 (1)计划阶段(P):确定方针和目标,确定活动计划; (2)执行阶段(D):实地去做,实现计划中的内容; (3)检查阶段(C):总结执行计划的结果,注意效果,找出问题; (4)处置阶段(A):对总结检查的结果进行处理,成功的经验加以肯定并适当推广、标准化;失败的教训加以总结,以免重现,未解决的问题放到下一个PDCA循环。 PDCA循环的特点 (1)大环带小环。在PDCA循环的四个阶段中,每个阶段都有自己小的PDCA循环,如图1所示。 图1 大环带小环 (2)阶梯式上升。PDCA循环不是在同一水平上循环,而是每循环一次,就解决一部分问题,取得以部分成果,工作就前进一步,就能达到一个新的水平;在新的水平上又有了新的目标和内容,再进行PDCA循环,便能达到一个更高的水平,如图2所示。 图2 阶梯式上升 PDCA循环的基本原理符合“实践---认识---再实践---再认识”的认识规律,每一个循环管理过程都周而复始地运动,上一个循环解决不了的问题,转入下一个循环解决,从而保证了管理工作的系统性全面性和完整性。 3、生产运作管理教学质量改进的PDCA循环模式 鉴于PDCA循环在质量管理中的有效性,作者把PDCA循环引入到《生产运作管理》课程的教学过程中,使得该课程的教学质量的不断提高。 (1)计划阶段 在PDCA循环中,第一阶段是计划阶段,其主要任务是制订教学计划,只有良好的教学计划才能保证教学工作的顺利完成。教学计划的内容一般包括教学目的、教学重点难点、教学方法、教学进程时间安排等内容。按照PDCA循环这一工作方法,每一学期在制订教学计划时,要对上一学期的教学情况进行分析。目前我校在这方面已经做了一些相关工作,例如在《生产运作管理》课程期末考试的试卷分析中,都有教学效果分析的内容,比如影响教学质量的因素是什么,从哪些方面改进等。 (2)执行阶段 执行阶段就是执行计划阶段制订的教学计划。教学计划需要通过实际的授课过程来实现,在整个教学过程中,应首先避免传统的灌输性教学,注重引导式、参与式与讨论式教学。 教师作为教学的主体,应该按照教学计划教学,但是也要根据教学情况调整教学内容,在教学过程中经常与学生沟通,了解学生对学习的反应。 (3)检查阶段 检查阶段的目的是检查教学计划执行后的效果。在教学中通过课堂提问、课内测验、答疑辅导、课后作业以及期末考试等对学生的学习情况进行了解。此外,还可以邀请部分学生参加《生产运作管理》课程教学座谈会,进一步了解课程教学情况,大约每学期1-2次。 一般情况下教学计划执行的结果与教学计划存在一定的偏差,教师必须分析原因找到引起偏差的主次因素,提出相应的改进教学质量的对策。 (4)处置阶段 在处置阶段教师要对本学期《生产运作管理》课程教学活动进行全面总结,一方面要找出该轮教学循环过程中存在的问题,分析产生问题的原因,以避免类似问题再次发生,另一方面要把教学过程中成功的经验加以推广,作为下一轮教学循环借鉴之用。 还需要明确一点,运用PDCA循环管理方法时,有些问题不可能在一个教学过程中全部发现并解决,这些问题的解决必须循序渐进,持续改进,从而不断地提高课程教学质量。 4、结论 提高教学质量是教学研究的一个永恒的课题,PDCA循环教学模式把教学当做一个又一个螺旋式上升的循环,形成一个周期模型。《生产运作管理》课程教学过程中运用PDCA循环思想必将使得《生产运作管理》这门课程的教学质量逐步提升,教学工作更加规范化标准化。 生产运作论文:基于工作过程的《生产与运作管理》课程模块化构建 摘要:文章针对《生产与运作管理》课程模块化建设展开讨论,对于模块化的建设思路,可行性分析以及实践展开都有论述,对教学实践有着一定的指导意义。 关键词:生产与运作管理;课程;模块化 《生产与运作管理》是国内大专院校企业管理类专业的核心课程之一,此课程站位于企业经营的角度上,是研究制造业生产体系管理和服务业运作管理的一门应用型课程。由于它的强应用性和与实践的紧密联系,成为培养学生现代经营理念、实际动手能力和现代生产控制和管理方法的核心课程之一。经调研,国内大专院校在以往教学过程中,普遍出现教学内容脱离企业实际,学生对制造业不了解,缺少工科基础,计算和图表使学生失去兴趣等教学效果方面的问题亟待解决。本文着重解决基于工作过程重新构建课程模块体系。 一、课程模块化建设的思路 第一,开展校外专家座谈会,明确《生产与运作管理》课程在专业建设的重要性,并根据专家所在企业的实际情况,确定进厂深入调研计划; 第二,课程组通过对制造业企业的深入调研,现有的生产相关的职业岗位具体有:生产统计员,班长,线/组长,生产工艺经理,生产改善经理,生产计划经理,调度员,质检员,库房管理员,维修组长,设备工程师,工装工程师,模具工程师,精益生产经理在,物料主任等; 第三,课程组对上述岗位工作任务和职业能力进行认真分析,结合企业管理类专业《生产与运作管理》课程开设的目的――使学生系统地理解企业生产运作管理的基本理论和基本知识,确立现代生产运作管理理念,掌握基本的生产运作管理的方法,培养和提高正确分析和解决企业生产运作管理中基本问题的能力,为将来的管理实践提供技能储备和理论指导。将《生产与运作管理》课程分为生产战略、生产设计、生产计划、现场管理等四个模块。 二、课程对应的职业工作任务分析 (一)典型工作任务 1.执行生产战略 2.优化工厂现有空间布局设计和生产时间调度 3.制定、优化生产计划 4.现场管理 (二)职业能力 1.符合企业组织结构要求,能够从职能层的角度制定生产战略、战术并执行。 2.根据企业选址,总平面布置,能够分析现有工厂空间布局中不足之处,优化工厂布置,车间布置和设备布置,实现“一个流”; 通过生产调度,能够按时完成订单。 3.依据企业愿景,竞争战略,结合企业硬件设施,通过项目计划法制定企业生产计划,确定工期,并能够解决工期优化、费用优化和环境优化等问题;计算出生产能力,为采购、接订单服务。 4.运用5s,定置管理、目视管理等方法,在车间里解决工艺、工装、设备等日常生产及突发生产状况;其中设备管理中制定设备维护制度,确定制度有效工作时间,保障交货期。研究运用先进生产管理技术,如精益生产,JIT优化生产管理工作。 三、课程模块化构建 基于工作过程的课程建设思路,《生产与运作管理》课程分为生产战略、生产设计、生产计划、现场管理等四个模块,14个项目,具体课程模块构建如下: (一)模块一:生产战略 生产战略模块通过制造业和服务业实际案例,引导学生了解生产战略作为执行层战略在企业管理体系中的地位、作用及如何开展,认识到制造业和服务业的生产运作战略的区别,在一定程度上具备制定企业生产运作战略的能力。 生产战略模块有三个细分项目分别是:项目1生产与运作战略案例分析、项目2生产与运作管理及生产战略相关概念认知、项目3制定生产战略的要点。 (二)模块二:生产系统设计 生产系统设计模块主要讲授企业生产系统空间组织设计和时间组织设计的内容,培养学生运用数学、经济学和管理学知识辅助工程选址;能够优化现有工厂布置、车间布置和设备布置;能够计算期量标准。 生产系统设计模块有四个细分项目分别是:项目4选址案例分析、项目5生产系统及生产过程概念、项目6如何选址布置、项目7期量标准。 (三)模块三:生产计划 生产计划模块讲授企业生产计划的制定,培养学生能够编制成批生产作业计划,绘制网络图并优化。 生产计划模块有三个细分项目分别是:项目8什么是生产计划、项目9如何制定生产作业计划、项目10项目计划。 (四)模块四:现场管理 现场管理模块讲授生产系统运行和维护,使得学生熟知当前生产管理技术、会进行现场管理、学会精益生产的原理、掌握设备磨损和故障规律,并制定设备保养维修制度等。 现场管理模块有四个细分项目分别是:项目11当代先进生产管理技术概述、项目12现场管理及5S、项目13设备管理与TPM、项目14精益生产。 四、课程模块化构建后的教学效果评估 (一)基于工作过程构建课程模块 大学的教育的趋势是向就业导向,一门课程能够延伸出哪些岗位供学生就业抉择,是教师在进行课程设置时首先要想到的问题。本文针对《生产运作管理》课程贴切制造业的特点,课程组进行了深入企业调研,获得了一手资料,明确了企业在生产管理中的岗位设置之后,再进行了典型工作任务和职业能力分析,基于工作过程将《生产与运作管理》课程设置为:生产战略、生产系统设计、生产计划、现场管理等四个模块。 (二)做中学的教学方法贯穿其中 课程组在进行课程模块化构建时,细分了14个项目,项目的设置是对模块化的补充,且模块中的每个细分项目都符合能力素质的培养过程,每个模块都有案例开始,汇报作业结束,旨在引导学生自主学习,开发学生学习兴趣,倡导做中学的教学方法。 (三)专业课讲座的形式新颖 课程组在进行模块构建时,安排现场管理模块聘请校外专家进行专业课讲座,学生们能够在课堂上看到生产现场的视频,了解当代先进生产管理技术。专业课的讲座的形式促进了学生们的学习积极性,并为未来择业提供参考。 (四)形成课程组,优化专业课 《生产与运作管理》课程模块化构建是有四位主讲教师共同完成的,课程组的形成极大促进了专业课的设置,尤其是校外专家主讲,能够带来新视野,新思路,也为学生走出校门,走进工作岗位拉近了距离。 (作者单位:秦皇岛职业技术学院) 生产运作论文:《生产与运作管理》课程差异化教学模式研究 【摘要】本文阐述了《生产与运作管理》课程的体系构成与教学目标,根据学生的就业领域和发展方向的不同,分析了学生对该课程差异化的知识需求,针对不同需求,分别从教材选择、教学内容设置和教学方式三个方面研究了该课程差异化的教学模式。 【关键词】生产与运作管理 差异化 教学模式 引言 《生产与运作管理》课程是管理类专业的核心专业课程之一。该课程将生产技术、现代管理技术与信息技术相结合,以提高企业生产或运作效率为目标,研究企业生产或运作各个层次上的决策问题及其在现代企业中的应用技术,是一门多学科交叉的课程,其研究的主要内容随着生产技术、管理技术以及信息技术的发展而不断丰富和发展。文献中,有些承担该课程教学的教学工作者已从总体上对本课程教学中存在的问题进行了分析,并提出了一些改进的措施[1-5]。本文针对不同就业领域和发展方向的学生对该课程差异化的知识需求,分别从教材选用、教学内容和教学方式等方面研究该课程的差异化的教学模式,以改善该课程的教学效果,提高教学质量。 1.课程体系及教学目标 本课程主要研究生产与运作管理三个层次、十大方面的决策问题。三个层次为:生产运作战略决策、生产系统设计决策、生产系统运行与维护决策。十大方面包括:产品战略、生产流程战略、生产设施选址、生产设施布置、项目管理、供应链管理、库存策略、排产策略、质量管理战略、维护策略等。 通过本课程的学习,要求学生能够对现代生产与运作管理体系的系统性和逻辑性有比较全面、系统的认识;对生产与运作管理的基本概念和基本问题有比较系统、深入的理解;掌握生产系统的设计、运行、维护与改进等生产运作与运作管理的基本技术与方法(包括模型、算法、工具等),并能具体应用于生产实践;了解一些现代先进生产方式(如JIT、精细生产、敏捷制造等)及管理技术。 2.学生对该课程的差异需求 由于管理类专业学生毕业后的就业领域和发展方向存在很大的不同,有些学生毕业后选择就业,而有些学生选择自主创业,还有些学生选择继续深造,而且,即使学生毕业后都是选择就业,但是有些学生是选择在制造业就业,而有些学生会选择在服务业工作;对于选择自主创业的学生,也存在是选择在制造业领域创业还是选择在服务业创业的问题。而在制造业就业和自主创业和在服务业就业和自主创业的学生对生产与运作管理的知识需求是不同的,选择在制造业就业和创业的学生需要更多地掌握制造系统的设计、运行和维护与改进的相关理论和技术,而选择在服务业就业和自主创业的学生则更加关注服务系统的设计、运作和改进方面的知识。对于毕业后选择继续深造学习的学生,则希望在该课程的各章内容的学习过程中能够更加深入地研究所学的生产与运作管理的理论和方法,以为研究生阶段的学习和研究工作奠定坚实的基础。因此,为了使学生在毕业后能够很快适应新的工作或学习环境,在学生在校学习该课程的教学过程中,教师应该针对学生对该课程的差异化的需求,进行差异化的教学。 3.差异化的教学模式 (1)教材选用差异化 目前,在国内进行《生产与运作管理》课程教学,选用的教材主要有两类,一类是国内的从事该课程教学及研究的工作者编写的教材,选用较多的主要有:陈荣秋,马士华编著的《生产与运作管理》,由高等教育出版社出版;刘丽文的《生产与运作管理》,由清华大学出版社出版;另一类是从国外引进的英文原版教材,选用较多的主要有:Chase等人编写的《Operations Management for Competitive Advantage》;Stevenson编写的《Operations Management》。 由于管理类专业的本科生在高中阶段多数是文科生,在学习《生产与运作管理》课程之前缺乏对生产运作系统的了解,加之专业英语词汇相对匮乏,所以,对管理类专业的本科生,应该首选中文教材。而对于基础较好,毕业后准备继续深造的学生,可以向学生推荐上述英文原版教材供其深入学习参考,如果在研究生阶段有意研究制造业生产管理方向的学生,则推荐Stevenson的英文教材,因为该教材在制造业生产管理方面的内容要丰富些,案例比较好。 (2)教学内容差异化 《生产与运作管理》课程内容较多,而且与管理类专业的其它专业课程相比,课程内容计算推理的部分较多,难度相对较大,因此,在有限的教学学时约束下,应该根据学生差异化的需求,根据学生毕业后的就业领域和发展方向的不同,对讲授内容进行有针对性的取舍,以提高学生学习的积极性,取得较好的教学效果。针对不同就业领域和发展方向的学生,设计的差异化的教学内容如表1所示。 表1 差异化的教学内容 (3)教学方式差异化 《生产与运作管理》课程是实践性很强的课程,教师在讲授该课程时除了采用传统的课堂讲授以外,要结合讲授的内容和学生需求的不同,积极采用多样化的教学方式,使学生能够真正理解所学理论知识,并能够利用所学的生产运作管理的相关方法解决企业中的实际相关问题。 1)参观企业,进行生产实习:在课程开始之前的假期,可以要求学生去相关企业进行参观,以使学生对生产运作系统有一个感性认识,通过生产实习,学生可以深入了解生产运作中需要解决的问题,并鼓励学生思考解决这些问题的方法,这样可以使学生带着问题来学习该门课程,提高学习兴趣。对于有意在制造业就业和自主创业的学生,教师可以帮助联系管理基础较好的制造企业(如大型的加工-装配型企业等)作为参观和生产实习单位;对于有意在服务业就业和自主创业的学生,教师则要为其联系服务网点多、业务量大、运营效益较好的企业(如大型物流公司等)作为参观和实习单位;而对于有意继续深造的学生,则根据其研究方向来选择管理基础较好的制造企业或服务企业作为参观和实习单位。 2)视频教学:在讲授相关章节的内容后,针对学生的不同需求,为学生选择播放与讲授内容相关的国内外著名企业生产运作管理的视频资料,这样既可以提高学生的学习积极性,又可以让学生看到先进企业的生产运作管理方法。比如,在讲授“作业计划”一章时,可以为有意在制造业就业和创业的学生播放蒋伟豪讲授的《向丰田学管理》视频,让学生了解丰田公司装配计划的制定方法;而在讲授“服务产品设计与过程选择”一章时,可以播放UPS公司录制的《UPS运作过程》视频资料,让有意在服务业就业和创业的学生深刻了解该公司的服务过程与管理方法。 3)课程设计:在课程内容讲授完成之后,要求学生组成多个小组,结合本课程所讲授的内容,教师为每个小组安排一个设计题目,小组成员根据兴趣也可自主选题,完成一个项目的课程设计,来加深对所学知识和方法的理解和掌握。比如,要求有意在制造业就业和创业的学生完成题为“2013年格力空调在平顶山地区的销量预测”课程设计,通过该设计,可以使学生深刻理解并掌握“需求预测”一章中的定性预测和定量预测方法;要求有意在服务业就业和创业的学生完成题为“蜜雪冰城加盟店的选址决策”课程设计,通过该设计,可以使学生深刻理解并掌握“服务设施选址”一章中的服务设施选址的影响因素和定量选址决策方法;可以要求有意继续深造,并从事制造业生产管理研究的学生完成题为“加工车间生产作业计划的制定”的课程设计,通过该设计,可以使学生掌握“作业计划”一章中难度较大的离散式制造企业生产作业计划的制定过程和方法,为研究生阶段的学习和研究奠定扎实的基础。 4.结论 本文在分析《生产与运作管理》课程的研究内容、教学目标及管理类专业学生对该课程知识不同需求的基础上,分别从教材选择、教学内容设置和教学方式三个方面研究了该课程差异化的教学模式。 作者简介: 王炳刚,博士,副教授。主要研究方向为生产调度、智能算法。 生产运作论文:电子版企业经营沙盘在生产与运作管理教学中的应用 摘 要:在生产与运作管理课程教学过程中引入电子沙盘模拟,充分利用电子沙盘的可存储性和灵活性,在不同的章节、不同的教学阶段,使用电子沙盘模拟的不同的功能。将其引入课程教学体系,是继传统教学及案例教学之后的一种全新教学模式,能够将理论与企业经营实践相结合,全面提高学生的综合素质。 关键词:电子沙盘 沙盘模拟 课程教学 许多高校相继推出了一系列实验教学的创新教育形式,以提高大学生学以致用的能力,本文将探讨电子版沙盘模拟在生产与运作管理课程教学中的应用,目的在于将理论与企业经营实践相结合,全面提高学生的综合素质。 一、生产与运作管理课程描述 生产运作活动是一切社会组织的最基本活动,是社会组织生存和发展的基础和条件,生产与运作管理是一门研究如何将各种资源要素组织成现实生产力,以便有效地创造出产品和服务的实践性很强的应用学科,是工商企业管理的最重要内容。作为培育企业精英人才的摇篮,我国各类高等院校经管类专业一直以来颇为重视生产与运作管理的教学,在MBA、普研及本科生中都开设本课程。 与其他经管类课程相比,生产与运作管理课程的教学内容很多,包括生产运作战略与企业竞争力、需求管理与预测、生产/ 服务流程分析、生产/ 服务设施选址与布置、生产运作能力与生产运作计划、制造资源计划与企业资源计划、生产系统设计与优化、库存管理、项目管理、质量管理、设备管理、供应链管理、生产与运作管理前沿理论等知识模块,这些知识大多来源于生产实践,是企业生产运作实践的总结,很多知识在讲授时需要结合企业生产实践进行。 二、生产与运作管理课程教学现状分析 1.以理论教学为主 目前生产与运作管理课程的理论教学比较枯燥,即使普遍采用案例教学法,在一定程度上调动学生的主观能动性,提高分析问题、解决问题的能力 ,也仅仅限于介绍文字材料,无法给予学生感性认识,学生毕业后常被评价为光懂理论、不会实战,在实际操作时遇到种种意外障碍而束手无策,能力不能与学历匹配。这也是有些文科类毕业生一次就业率不高,进入企业后适应期太长的原因。 2.学生对授课内容缺乏直观的体验 学生由于没有在企业工作的实际经验,对很多内容缺乏直观的体验和感受,无法透彻理解,教学效果普遍不理想。 3.教师容易局限于一门课程内容 由于专业背景、授课学时等限制,教师往往容易局限于一门课程内容,很难把公司管理的全流程、全过程控制告诉学生,使学生头脑中形成一个整体和系统的公司操作实务。容易造成学生在学习过程中只注重理论学习,不关心也不了解企业运作实际,缺乏对所学知识融会贯通的训练。 4.学生对课程的兴趣不高 由于生产与运作管理课程相对于其他管理类课程,内容较复杂和枯燥,学生对该课程学习的积极性和兴趣往往不高,也有部分学生会受到上一届学生的影响,在还没有开课之前,已经在脑海中形成了该课程偏理论、数学模型和需要大量计算等印象,对该课程的学习兴趣有所降低。 5.学生对课程的教评结果偏低 由于生产与运作管理课程的偏理论、数学模型和需要计算的内容偏多,尽管在授课过程中引入了大量的案例、视频等多种教学手段,本课程在许多院校开展的教评活动中仍得分偏低。有的教师同时讲授多门课程,但各门课程的评价结果差距很大,教师对该课程的教学积极性有所降低。 6.实践环节滞后于课程教学 目前很多学校已经认识到该课程在教师授课及学生学习过程中遇到问题的严重性,先后引入了对企业的实地参观、沙盘模拟实训等教学方法。但由于对企业的实地参观、沙盘模拟等均是针对实践环节的课程,在理论课程结束后作为一门单独的课程存在,对生产与运作管理理论课程的教学效果影响甚微,学生们感叹如果实践环节的课程能够与理论课程穿插进行效果可能更好,学生会从中受益更深,体会更深刻。 三、对生产与运作管理课程教学改革的思考 基于上述的问题,有必要探索能够提高生产与运作管理课程教学效果以及学生竞争力的教学方法。目前广为使用的是沙盘模拟教学方法。 1.沙盘模拟教学方法简介 沙盘模拟源于战争中的沙盘模拟推演,指挥官在真实的模拟沙盘模具前,进行战略部署的过程,具有形象、直观、一目了然等优点。企业的经营管理犹如战场,要进行整体部署、产品的研发以及财务分析等决策,通过课堂教学展现无疑是纸上谈兵,而沙盘模拟运用独特直观的教具,结合市场变化,进行情景模拟以及角色扮演,通过老师点评,使学生在虚拟的市场竞争环境中,真实体会企业多年的经营管理过程。 沙盘模拟主要通过实战模拟演练完成体验式学习,具有互动性、真实性、挑战性、实用性等特点,能够最大限度地调动学生的学习兴趣,对所学内容进一步加强巩固,并能够将学到的管理思路和方法在实际工作中与运用。 2.沙盘模拟课程涉及的内容 (1)熟悉企业全面管理系统,确定企业整体经营战略。沙盘模拟课程分析企业内部资源与外部环境,预测市场趋势,形成企业计划管理体系,确定企业具体的市场经营战略、产品的研究与开发战略、财务战略以及人力资源战略等。 (2)了解企业整体运作流程。通过沙盘模拟课程能制定企业新产品开发战略,安排企业的生产计划,制定市场开发决策、目标市场定位等。模拟企业在同行之间的竞标过程,调查了解同行商情,抢攻市场,正确进行市场决策。 (3)谋求企业系统效率提升,进行正确的财务决策。通过沙盘模拟的运用,学会制订企业长期、中期、短期资金计划,多渠道筹措资金,制订投资计划,编制财务报表,运用财务指标进行正确分析,进一步评估决策效益,为管理决策提供可靠的数据。 (4)提升科学管理能力。通过对企业生产能力的计算,生产线的更新调整\库存的管理,原材料采购、现金流量的计算等提升科学管理的能力。 (5)从点评中获取更多的知识。在每一次教师的点评中,学生可以深刻领会到理论中学到的知识如何真正运用到企业的运营实践中,具体应该如何进行分析,为今后步入社会打下一定基础。 (6)从总结中收获。通过参与企业模拟经营的过程以及课程结束后的实训报告,学生思考、总结得失,获得最大的收获与提高。 3.沙盘模拟的形式 在各大院校主要引进和自行开发的沙盘模拟形式有物理沙盘和电子沙盘两种。通过教学实践发现,目前的企业经营物理沙盘训练课程对抗规则复杂,容易出现误操作和不规范行为,且问题无法追溯,影响公平性;另一方面由于采用独占式教学资源,学生需要至少2天的时间完成整个物理沙盘的对抗演练,效率较低,但学生的热情高涨,积极性非常高。而电子沙盘采用计算机软件的对抗方式来进行教学和竞技,通过程序的设计,可以使实验完全依照对抗规则进行,防止了学生的误操作和不规范行为。电子沙盘通过记录学生的每步实验操作,可以使实验最终的资产负债表和损益表自动生成。但是,这种模式直观性、体验性差,各小组缺少面对面交流,比较难以激发学生参与兴趣,教学效果不是非常理想,这与情景式教学的初衷相悖。 4.将电子沙盘引入生产与运作管理课程教学 基于物理沙盘与电子沙盘的优缺点,考虑在生产与运作管理理论课程结束后的实践环节仍然保留物理沙盘的模拟训练或物理沙盘与电子沙盘相结合,充分发挥两者的长处,扬长避短,最终实现电子沙盘的便捷性和物理沙盘的真实模拟性合为一体。而在生产与运作管理课程教学过程中引入电子沙盘模拟,充分利用电子沙盘的可存储性和灵活性,在不同的章节、不同的教学阶段,使用电子沙盘模拟的不同功能。 5.电子沙盘与生产与运作管理课程结合体现出的特点 (1)生动性。传统的生产与运作管理课程理论知识晦涩难懂,学生的学习兴趣不高,为了改变这种高耗低效的教学局面,通过沙盘模拟实际企业环境进行教学,学生能亲自运营企业,真正体验企业经营管理过程,十分生动有趣。 (2)真实性。在课程中,通过沙盘模拟运用让学生亲自体验“做”中“学”,以实际参与的方式体验企业的运作,在模拟企业实际环境中,真正体会企业面对多变的环境,使学生学会收集信息,培养分析问题解决问题的能力,并在将来应用于实践。 (3)合作性。沙盘模拟就是让学生在每一次商业决策中感受团队智慧的价值,领会如何在立场不同的部门间沟通和协调,进一步培养不同部门人员的共同价值观与经营理念,同时建立以整体利益为导向的组织团队,培养学生的沟通协调能力,并能真正领会团队合作的优越性。 (4)基于电子沙盘的灵活性与可存储性,在引入课程教学时可以随时调用任何模块进行讲解,这是与物理沙盘相比其最大的优点。电子沙盘可以将学生分为6~18组进行模拟,而物理沙盘只能模拟6~8组,解决了物理沙盘授课的困难。同时也解决了物理沙盘必须连续的将课程进行2~3天独占资源的缺点以及物理沙盘课程与理论课程在时间上脱节的问题。 (5)可作为开设物理沙盘课程的前期准备。与之前在理论课程结束后再上物理沙盘课程相比,学生在开课前已经对沙盘模拟有了一定的了解,在分组组成不同的企业后,对企业战略决策、资金运用、市场开拓、ISO认证、产品研发、厂房及生产线投资等问题会更加慎重,通过理论课程对各个决策环节会用到哪些知识点已经心中有数,会彻底改变之前的盲目决策以及部分学生的游戏心态。 (6)全面提高学生的综合素质。沙盘模拟在企业经营管理教学系统中运用,能全面提高学生的综合素质。通过沙盘模拟经营使学生亲自感受到树立共赢理念、全局观念与团队合作、保持诚信、个性与职业定位等综合素质的重要性。 (7)改进教学方法,提高教师的业务水平。沙盘模拟在教学中的应用,使教师充分认识到,在教学过程中,如何不断学习,充实自己,提高业务水平,并能不断改进教学方法,也能使学生学有所长,与实际贴近,充分调动学生的积极性,使所学理论与实际更好地结合,达到预期的目的。 四、结论 基于电子沙盘的灵活性与可存储性,将其引入课程教学体系,是继传统教学及案例教学之后的一种全新教学模式,将改变多年来“教师苦教、学生死学”的传统教育教学,能够将理论与企业经营实践相结合,全面提高学生的综合素质。通过沙盘模拟经营,使学生亲自感受到树立共赢理念、全局观念与团队合作、保持诚信、个性与职业定位等综合素质的重要性。对于经管类专业其他课程的教学也可以是一个借鉴。 生产运作论文:液压传动课程中液压元件知识对企业生产运作的借鉴与指导研究 摘 要 液压传动技术的成熟与发展不仅为我们的生活带来了许多便利,同时它也为企业生产运作系统起了很大的借鉴与指导作用,液压系统就好比一个企业,液压系统中的各个元件就如企业各个部门,各有各自的职责,彼此独立却又相关,它们是液压系统和企业的核心,是保证整个系统能正常运行的关键。液压系统的动力元件液压泵、辅助元件滤油器、连接器等在液压系统中起着不容忽视的作用,企业中的招聘部门,沟通机制等也在企业中起着重要作用,它们之间有着紧密联系,因此液压传动技术及思想可用于企业当中,对企业运行起到借鉴和指导作用。 关键词 类比 借鉴 液压元件 生产运作 液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系,已成为现代机械设备和装置中的基本技术构成。应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志。如今,液压传动技术及思想对企业生产运作系统也起到了很大的借鉴与指导作用。 液压泵是依靠密封工作腔容积变化来实现吸压油的作用,从而将输入机械能转换成液压油的装置。其作用是向液压系统的执行元件提供动力而完成预定的工作,这就好比企业管理中的激励。激励有激发和鼓励的意思,有效的激励可以成为组织发展的动力保证。液压泵通过控制压力大小从而实现其控制效果,而企业恰恰是通过适度激励来激发员工的工作热情,从而完成预定目标。 液压泵的效率是反映液压泵在工作过程中能量的利用率,液压泵输入的能量为机械能,输出的能量为液压能,在这一能量的转换过程中,既有因摩擦而引起输入机械能的损失,又有因泄露而引起的液压能损失,减少在能量转换过程中液压能的损失是提高液压泵效率的关键环节,这就好比在企业生产过程中的劳动生产率,在生产产品过程中,工人会因原料供应不足或等待时间过大而出现空闲,或是由于工人偷懒而使劳动生产率降低,所以必须加强时间管理,合理安排时间,减少时间浪费,从而达到提高劳动生产率的效果。 滤油器在液压系统中起着过滤油液、保护机器的作用,与企业运作系统中的监管部门,招聘部门非常类似。液压系统不允许液压油中含有超过限度的固体颗粒和不溶性污染物,因为这些杂质可使运动零件表面划伤,造成内部泄露增大,从而效率降低,发热增加,这些杂质还可以使阀芯卡死,使节流小孔和缝隙堵死,润滑表面破坏,引起液压系统故障。据统计,液压系统的故障70%是由于油液的直接或间接造成的,保持液油的清洁度是保障液压系统正常工作的基础。清除液油中的杂质最有效的办法就是采用滤油器,可见滤油器是保证液压系统正常工作的关键。企业招聘部门也是一样,在一个企业中,人是企业的核心,所以说招聘良才是一个企业能否得到长远发展的关键。人可以创造一切,只有招聘有才能的人,才能使公司获得更多更大的效率。所以企业的招聘部门在企业的生存发展过程中起着决定作用,与液压系统中滤油器一样,控制着整个系统的命运,关系着系统能否长期存在并向前发展。 连接器元件起着辅助作用,但从保证液压系统完成传递力和运动力的任务来看确实非常重要的,它们对系统的正常工作,工作效率,使用寿命等影响极大。即使再好的元件,再好的油液,若没有连接器件的连接,它们都无法工作,所以说油管和管接头这些连接件是保证系统能正常工作的关键,它就好比企业中的沟通,领导需要与下属沟通,同事与同事之间也需要沟通与配合,这样才能在一起把工作做好。沟通促使组织员工协调有效地工作,良好的沟通就是企业运作成功的关键之一。 密封工作腔就好比企业的保密机构,在活塞与缸筒及活塞杆与端盖处,通常要设置密封工作腔,以防止液压缸的内外泄露。企业的保密机构是要把本行业,本单位的工作秘密和商业秘密以及传统工艺秘诀保密好,防止企业无形资产流失,如同液压系统中的密封工作腔一样,必须防止内外泄露。 由上可以看出液压元件都是可以看作企业生产运作中的各个部门。液压元件是整个液压系统的骨架,也是液压系统不可缺少的部分,就如企业离不开各个部分的支持。液压传动技术不仅为我们的生活提供了便利,而且其思想也对企业的生产运作起了重要的借鉴与指导作用。一个液压系统就是一个企业,液压元件就是企业的各个部门,液压元件间的协调工作就如同企业中各个部门间的协调工作一样,整个液压系统和企业安全,稳定的工作,两者非常相似密不可分,所以我们要从液压系统的生产运作中吸取经验、提取精华、运用到企业的生产实践中。 生产运作论文:企业生产运作能力分析 随着市场竞争的加剧,传统的生产运作能力中所强调的低成本、高质量等因素已不再是提高企业竞争力的主要因素,这些因素仅仅是企业进入市场的前提条件。以往分析影响企业生产运作能力的各种因素中,主要是评判它的设备能力,即企业在一定的生产运作组织条件下所能生产的产品或提供服务的最大产量。但随着社会经济的发展,人员能力、管理能力和资本能力等因素对企业生产运作能力的影响日趋重要,因而仅从某一个方面进行评定,只能片面地说明其某一方面的问题。因而,对一个企业生产运作能力的评价必须从系统的观念出发,不仅要考虑企业内部影响因素的完善,还要从区域经济学的观点出发,理顺企业外部的影响因素,保证企业生产运作的通畅。 一、传统企业生产运作能力分析中存在的问题 对于企业传统生产模式而言,生产运作能力是指企业的设施在一定时期内,在先进合理的技术组织条件下所能生产一定种类产品的最大数量,它主要考虑的是企业劳动力数量、设备数量及其加工能力和厂房面积。根据以上传统企业生产运作能力的概念可以看出,传统企业生产运作能力强调的是单个企业本身制造(或生产)产品的生产效率等。由此可以看出其存在以下几个方面的问题: (一)缺乏横向系统的观点。在传统企业的生产运作能力分析中,重点考虑的是单个企业在单位时间内生产产品的产量,在产品的生产过程中强调的大而全,即企业能够生产与产品相关的绝大部分的零部件,而没有采用系统的观点来分析或理解生产运作能力,因此在传统企业生产运作能力的导向下,企业不可能满足顾客多样化、个性化的需求。 (二)片面强调企业的固定资产规模。在传统企业的生产运作能力分析中,片面强调企业的固定资产规模,例如设备的数量、厂房的面积以及工人的数量,而没有意识到企业也可以利用其外部资源,也没有注重企业之间的动态联盟和战略伙伴关系的建立。 (三)重点强调企业的内部生产能力以及企业纵向一体化。传统企业的生产运作能力没有从企业合作以及供应链管理角度来理解,仅强调企业内部的生产运作能力,没有考虑到企业外部资源的利用状况。 二、提高企业生产运作能力的措施 针对以上传统企业生产运作能力的分析和理解中所存在的问题,我们可以采取以下的措施,以便于企业今后更好地发展。 (一)引入弹性制造系统。针对传统企业生产运作中产品单一,缺乏横向系统观念,导致生产运作能力较低,我们可以引入弹性制造系统。 弹性制造系统是指运用机器人及电脑控制的材料处置系统,并结合各种独立的电脑程序控制工具进行生产,它有益于产品制造工序的弹性化。其最大的好处是可以从事产品多样化的生产,解决对产品多样化、精致化的需求。弹性制造系统将计算机辅助设计和计算机辅助制造两者整合,使产品的设计和制造程序彼此互相协调,不仅有助于生产力的提升,同时可降低制造时间和产品不良率。有些制造商将计算机辅助制造系统,扩展为弹性制造系统(简称FMS),亦即由计算机来控制两个或两个以上的机器,以输送系统来连接,例如采用机器人、无人搬运车和自动输送带,使产品制造由材料到成品的过程完全由计算机来控制机器设备,并且使生产设备调整为可制造数种不同的产品。 由于制造与准备的时间缩短,弹性制造系统使制造商可随市场的需求来调整生产程序与数量,使得生产部门可按客户的要求而很快调整生产排程,达到产品少量多样的制造目标,同时机器的使用率也因此而得到提高。在完整的弹性制造系统下,生产线与自动仓储设备相连接,材料由供货商送到仓库,计算机控制自动仓储设备。由输送带运送各个工作站所需要的材料,产品制造完成再由输送带送回仓库。所谓生产在线无人化,只需要由控制与维修机器的人员来控制生产流程运转。这样,一方面可降低人工成本,避免人工短缺的问题;另一方面使产品质量稳定,减少生产不良率,所以产品单位生产成本也较传统制造方式更低。这种新型制造系统的出现,使得机器和原材料得到充分的利用,实现了产品的多样化、企业生产的系统化,大大提高了企业的生产运作能力。 (二)采用供应链管理,实现企业横向一体化。供应链管理还没有一个统一的定义,一般认为供应链管理是通过前馈的信息流和反馈的物料流及信息流,将供应商、制造商、分销商、零售商直到最终用户连成一个整体模式。例如,美国VTI公司通过电子通讯系统,与客户一起设计特殊应用集成电路。该公司在美国的硅谷使用计算机软件设计完掩模,然后在日本饰刻芯片,在韩国切割、固定,在马来西亚封装集成电路,再由货运公司将产品送到世界各地的客户。VTI的产品从设计、制造、运输、销售,形成了一条从供应商到最终客户的供应链系统。它既是一条从供应商的供应商到用户的用户的物流链,又是一条价值增值链,因为各种物料在供应链上的移动,是一个不断增加其市场价值或附加价值的增值过程。因此,供应链管理不同于传统企业的采供供应管理职能。 供应链管理的基本思想就是“横向一体化”,即把原来由企业自己生产的零部件外包出去,充分利用外部资源,于是就跟这些企业形成了一种水平关系,人们形象地称其为“横向一体化”。供应链管理跟我们通常所讲的一个组织内部的管理是不同的,组织内部的管理体现为一种权力关系,即上级可以指挥下级,而供应链是具有独立法人地位企业的合作链,企业无论大小都是平等的,因此供应链管理主要体现为如何加强合作、加强对资源协调运作和管理水平。 供应链管理的效益很明显,实践证明,供应链的实施可以为企业带来很多好处,比如成本的降低、改善客户服务、加快资金周转、增加市场占有率等,都可以给企业带来很大改观。再比如减少销价处理的损失,过去由于信息不协调,在很大程度上导致企业生产或订货批量决策的盲目性,而且越往原材料这个方向移动,投入批量越大,即理论上所讲的“需求放大效应”,这样就导致多余的货物只能降价处理。实施供应链管理后,加强了信息流和物流的协调,信息可以及时、准确地传递给合作企业,这样就减少了销价处理的损失。更重要的是,供应链上各节点企业,不论大小都能够成为受欢迎的业务伙伴,增加了自己的生存能力,同时也提高了本企业的生产运作能力。 三、结论 本文在对传统企业生产运作能力所存在的问题进行分析的基础上,提出了相应地提高企业生产运作能力的两项措施。由于解决措施有多种,限于篇幅有限,再者由于企业的生产制造系统和供应链管理一个是企业内的制造系统,一个是延伸至企业外的横向系统,所包含的问题比较全面,因此只从以上两个方面论述了对企业生产运作能力的影响,给出了一些提高企业生产运作能力的建议。
计算机网络专业论文:计算机网络专业课程教学中的虚拟机技术 摘要:信息技术经过数十年发展,实现了快速的更新换代,信息技术水平的发展取得了显著成效,促使各国致力于信息化,而信息技术的巨大需求有驱使了信息技术的高速发展.网络技术是信息技术的重要组成部分,是高校计算机专业学生必须掌握的一项技能,传统计算机网络专业课程使用的多媒体课件较为落后,实践难度较大,而虚拟机技术在课程教学中的应用则能够有效改变这一现状,为学生提供教学与实践为一体的平台.本文主要对当前计算机网络专业课程教学中虚拟机技术的应用进行探究,并对其具体的应用进行分析. 关键字:计算机网络专业;课程教学;虚拟机技术 计算机专业学生的学习及实践多是在机房内完成,机房成为教学必不可少的教学设备,然而目前高校机房应用环境较为复杂,使用系统较繁多,然而目前高校机房多需要多种操作系统与多种应用环境,因此传统的方法已经无法满足学生上机学习的需要,这就需要探讨新的技术手段来进行解决.虚拟机技术是随着计算机网络发展而衍生的产物,能够有效解决传统教学存在的问题,实现学生高效学习. 1网络专业课程教学存在的问题 对于高校计算机专业而言,机房建设、管理在学生的实验系统中有着很大的比例,由于计算机专业课程较多,因此机房需要安装的系统及软件繁杂,这就导致机房管理及维护难度较大,而学生在学习过程中也需要花费较多的时间来寻找自己需要的软件[1],具体而言,传统机房存在的问题主要有以下几点. 1.1机器太多,学习时间有限 目前高校每个机房配备电脑数都在50台以上,这虽然满足了大班教学的需要,然而无形中浪费了学生学习时间.每台计算机安装一个软件按照1分钟来算,就算所有计算机只安装1个相似软件业需要很长时间,高校机房在整个学期承包了学校所有专业学生的上机需求,几乎没有空白期,因此不可能允许学生在安装软件上浪费那么多时间. 1.2系统恢复难度大 计算机专业的维护课程主要是对硬件的操作,这就需要进行格式化、硬盘分区、配置网络环境、安装系统等破坏性操作,这就导致教学面临着两难的境地.如果在淘汰的计算机上进行试训,则面对这计算机不稳定,实验效果差等问题[2];如果在完好的计算机上操作,那么当前系统就不能用了,而一旦学生配置出现失误,那么计算机恢复成正常状态难度就不较大,别的学生上机需要就受到了影响.而本部分系统被计算机硬盘保护卡拦截,若装Linux系统,课程无法实现. 1.3学生课堂上练习受到限制 在局域网网组网课程中,按照组网的要求,需要多台计算机部署各种不同的服务器,而在网络设备的管理课程及网络设备配置时,需要配置路由器及交换机,从而实现网络互连.在课堂中,一般是将学生分为小组学习,而网络设备在日常的使用及学习中均受到了不同程度的损坏,这就导致学生在学习中无法得到充分的训练,而课后依靠学生来主动联系难度更大.目前高校讲解在网络安全技术课程时,如木马、病毒等仍然依靠理论进行,效果甚微,如果在系统中种植木马病毒供学生学习训练,必然会对系统造成较大的损坏.除了上述存在的主要问题外,计算机专业课程传统教学也存在以下几点问题:①部分课程在学习时主要依靠教师讲解理论知识,因此部分新系统无法演示操作;②多系统、多环境安装难度大,机房需要的系统较多,而新系统不断的更新,这就使得机房需要安装的系统越来越多,像最新的WindowsServer2008R2、Windows7新版本,维护及难度较大[3];③学生在上机时随意安装QQ聊天、电影、视频等软件,不仅学习效果差,而且为管理带来了较大的负担;④多软件版本问题也是一项重要问题,有时学生学习时,即使是同一软件,然而由于课程不同因此需要的版本就不同,同时一个产品的不同版本也无法实现“共存”. 2解决问题的传统解决方案 为了缓解机房管理人员的工作压力,提高机房管理的成效,一般高校机房用计算机都会安装“还原卡”,通过还原卡来实现网络克隆、多系统启动等,从而实现对机房的维护.对于一些普通机房来说这一方法方便且有效,只需要在机房的建设初期将系统安装好,这样当共同网络环境下,一台计算机无法使用时,通过其他任何一台正常工作的计算机,在网络传送功能作用下,将其计算机系统传送到无法正常使用的计算机上,就能够实现安装系统、软件的重新安装,然而这一做法在专业机房并不适用,具体原因有以下几点:①无法完整支持某些系统,目前高校机房内电脑锁使用的还原卡由于时间较早,因此对于Linux操作系统、WindowsServer2003操作系统、Vista等系统并不支持,有的高校还原卡经过更新,能够支持这些操作系统,然而也会导致硬盘空间被占用太多,因此系统还原时速度太慢,无法教学需要.②软件更新耗费时间较长,计算机网络专业使用的专业机房,需要跟上软件更新的步伐,这就导致了软件更新及安装过于频繁,可能过了一个星期就需要对软件进行更新或者安装新的软件,每一个软件的安装都需要完全传送当前的整个系统分区,长期下来必然会损伤硬盘,导致硬盘的使用寿命明显缩短. 3虚拟技术及虚拟机 3.1虚拟化技术 虚拟化技术是较为宽泛的术语,随着计算机网络的发展而发展,虚拟化是指资源的抽象化,是一种逻辑角度出发的资源配置技术,计算机设备在虚拟平台运行,对软硬件资源差异性进行屏蔽的一种技术手段,能够实现物理隔离软硬件,从而最大程度的利用资源,降低运行成本.虚拟机技术的工作原理为:通过在主机操作系统或者计算机硬件上嵌入精简软件层,在对虚拟化管理程序调度时,软件层能够动态透明的公国,保证了不同的操作系统在同一台物理机上的实现.目前虚拟化技术可从应用领域(存储虚拟化、服务器虚拟化、桌面虚拟化及网络虚拟化)及层次角(作系统虚拟化、硬件虚拟化及应用程序虚拟化)两个属性来分类.目前边缘路由及企业核心网络较为普遍的使用网络虚拟化,存储虚拟器能够整合企业的所有存储资源,而客户则通过逻辑存储设备进行访问.服务器虚拟化常使用基于主机的虚拟化技术及全面硬件仿真系统的虚拟机.而在网络专业教学时,主要运用软件模拟器及虚拟机这两项虚拟机技术,有时为了达到更好的仿真效果,会将二者结合起来使用. 3.2虚拟机 虚拟机其实是一种软件,通过已存的系统,由虚拟软件模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在完全隔离于主机环境的计算机.虚拟机监视则是在操作系统与物理计算机之间插入的软件抽象层,是实现虚拟机技术的核心.通过虚拟机,能够在一台主机上虚拟出多台计算机,而通过网络后,每个虚拟出的计算机上能够安装类型不同、互不干扰的操作系统.近年来随着网络专业计算机应用的不断发展,一些学校在多媒体教室内、实训室内设备缺少时,广泛应用这一技术.目前使用较为广泛的虚拟机软件主要有的VirtualPC、VMwareWorkstation两种,它们能够支持Win2003、WinXP、Win7、Win8及Vista系统,然而一些较早的CPU并不支持新版本. 3.3虚拟机在教学应用中的优势 教师可通过一台虚拟机主机来创建多台虚拟机,这样教师在课堂上演示教学时更加方便;通过虚拟机技术每个学生都能够得到动手操作的机会,实践能力增强;通过虚拟技术能够实现在单机上组件网络,从而虚拟出近乎真实的网络实训环境;通过网络硬件设备的模拟,可有效节约教学成本;通过虚拟机技术教师能够对更好的进行管理,避免了学生在课堂上进行娱乐活动. 4计算机网络专业课程教学中虚拟机技术的应用 4.1计算机维护实验 课堂上在进行硬盘的格式化、分区、系统安装等操作时,计算机会受到一定的破坏,磁盘容易受到损害.虚拟机教学是通过真实硬盘中的文件形式,无论任何操作,都不会对真实的硬件造成损害.虚拟机系统拥有CPU、BIOS、硬盘及内存等设备,学生在进行常见操作时速度可更快,不仅能够提高学习效果,而且不会对后面课程的正常进行产生影响,同时管理员的工作负担明显减轻. 4.2局域网组网实验 VMware虚拟机共提供三种网络连接模式,其中主机模式下,宿主机能够和虚拟机组成专有的局域网,虚拟系统隔离与真实的网络.桥接模式下,宿主机与虚拟机的IP再同一个局域网内;网络地址转换模式下,虚拟机能够利用网络地址转换这一功能,通过宿主机来对外部网络进行访问.在局域网组网过程中,虚拟机可建立多台互相独立的虚拟主机,在对不同的系统进行操作时,需要依靠网络通信这一途径,同时需要增加虚拟网卡、虚拟交换机等,从而模拟出逼真的网络环境[5]. 4.3网路设备试验管理及设备配置 网络设备配置及管理试验中能够通过真实的交换机及路由器来试验,同时可通过Dynamips、Tracer及Packet等模拟器软件来对教学进行模拟.在网络教学过程中,若需要可结合模拟器软件及虚拟机软件,高度还原实际的完整网络环境的效果.也可与真实的网络结合,在一台模拟机上模拟出与真实环境类似的网络拓扑结构. 4.4网络安全技术试验 网络病毒如木马等主要是依靠网络传播,因此计算机网络专业学生掌握网络安全技术十分必要.在进行网络安全技术的实验中,可在虚拟机上进行,使学生通过木马病毒、网络攻防、Sniffer抓包等实验来提高自己的专业能力,直观掌握病毒知识.教师可模拟黑客攻击的手段及场景,使学生观察黑客攻击的原理,并讨论出解决方案,使其系统掌握安全防御的知识. 5结束语 虚拟化技术弥补了计算机网络专业课程传统教学中的缺陷与不足,是实践教学的高效辅助工具.在专业课程教学时将虚拟机引入,能够减轻管理员的工作强度,增加学生的动手机会,学生能够通过实践来提高自身的专业技能,动手能力及思考能力明显提高,因此为了提高学生的学习兴趣及专业水平,计算机网络专业课程教学中可大力引进虚拟机技术来完善教学. 作者:蒋帅 单位:郑州工业应用技术学院 计算机网络专业论文:技工学校计算机网络专业的发展 摘要:随着因特网的快速发展,社会对计算机网络人才的需要越来越大,但职业学校计算机网络专业的学生却越来越少,原因何在,本文从学校课程的设置、师资队伍的建设及教学目标等多方面存在的问题与对策进行了检讨。 关键词:计算机网络;课程设置;层次教学;多元化教学 一、存在的问题及其原因 目前,我国计算机网络应用越来越广泛,社会对计算机网络应用人才需求很大,而技工学校计算机网络专业的学生对口就业的人数越来越少,同时也导致了招生困难。分析形成上述情况的原因,主要是一些学校计算机网络专业培养的学生特色不突出,学生能力差,不能够很好地胜任各种计算机网络技术岗位的要求,归纳起来主要有如下几点原因: (一)学校生源文化基础差并且纯在较大的差异。技工学校的学生大部分来自初中生,大多数又是升入普通高中无望才选择职业学校学习的。这些学生基础都很薄弱,且他们之间还存在着较大的差异。职业学校如果仍按照传统的《中职教学计划指导方案》或与其类似的教学计划实施教学,效果肯定较差,教学目标难于实现。 (二)课程设置不合理。目前一些技工学校计算机网络专业的专业设置和专业课程的内容以及教学方法上呈现出结构不合理、课程内容及手段相对滞后等现象,造成了教育和社会需求的脱节。目前社会对中等计算机网络技术的人才需求在“网站建设和管理”、“中小型网络互连与网络维护”、“网络组建工程”等这样的岗位上。而职校中这样的课程不多。 (三)师资队伍建设中存在一些问题。根据近几年有关部门进行的中职师资队伍的调查,目前技工师资队伍主要突出的问题为:师资总量严重不足;老师来源渠道单一,主要为高校毕业生,缺少富有实践经验的教师;老师队伍结构不合理,在学历结构、职称结构、年龄结构、文化课和专业课教师比例等方面出现很不合理的比例。 (四)实验、实训设备缺乏。目前很多开设计算机网路专业的职业学校,都没有建立专门的网路实验,有些学校尽管建有这样的实验室,实验室的设备也主要是一些旧设备,而且数量有限,根本胜任不了培养计算机网络应用合格人才的要求。 二、建议措施 (一)教学对象分类及教学目标多元化、分层次,以满足不同类别的学生需求。主要思路是:根据学生的基本素质、实际能力与需求,结合学生的学习动机、学习情感、学习习惯,根据学生中考成绩及特长,将学生分成A、B、C等类,制定多元培养目标,加强文化课、专业课学科教学的针对性,不搞一刀切,实行分层教学。计算机网络专业教材种类多、内容层次差别大,选用教材一定要考虑到学生的实际,尽量采用直观的教学方法,在技能课上让学生多联系、多时间。采取因材施教的方法进行教学,会提高学校教学的效果,较快的效果,较快达到各门课程的教学目的。 (二)制定多元教学目标,根据市场的需要,优化课程设置,进行分层教学。当前我国人才市场急需的计算机应用的领域高等技术应用性人才如下:计算机应用系统的管理与维护、软件开发、程序员、软件测试与维护、计算机网系统规划、安装与配置、网络工程与管理、网站建设与管理、网络信息安全、项目管理、电子商务平台管理人才等。职业学校应根据以上市场的基本情况,结合中职的生源及中职学校的自身条件,选定合适本学校教学的计算机网络技术岗位,如网站建设与管理、中小型网络建设与管理、网络信息安全等作为培养目标。对于以上岗位,分别制定其培养目标。“网站建设与管理”的能力目标位能够胜任一般网站的建设工作及网站的日常维护:“中小型网络的建设与管理”的能力目标为能够胜任中小型网络的建设与日常维护;“网络信息安全”的能力目标为了解信息安全的相关法律与相关知识,掌握基本的网络系统的安全维护能力。对于成绩较差学生主要完成“网站建设与管理”模块的相关课程的学习,这个模块主要学习:“计算机网络基础”、“平面图像处理”、“二维动画设计”、等这样难度不是很大的课程,各门课程的学时可以适当增加,技能训练课上可以反复练习。成绩较好的同学可以完成“网站建设与管理”及“中小型网络建设与管理”俩个模块的学习,对于这部分同学,由于内容增加了很多,各门课程的理论与实践课时都要做合理的安排,课程不要开设太多。成绩很好的同学在以上俩个模块的基础上可以增加“网络信息安全”模块学习。按照这样的方式制定多元化分层次的培养目标,使的学习能力和基础各不相同的同学,毕业后都能够掌握计算机网络技术应用领域的一技之长,在社会上找到合适自己的岗位。 (三)搞好师资质队伍的建设尤其是双师型教师队伍的建设时提教学质量保证。面对师资总量不足、双师型教师官却、专业课教师数量较少这样的情况,可以采用俩条腿走路的方针,一是有计划地进行自培;二是有针对性的引进,尤其是要引进具有实际工作经验的高级人才,成为中职教学中的实验、实训教师。在学校自己培养“双师型”教师的过程中,有计划地安排中青年教师到计算机网络公司挂职锻炼,参与工程项目等多种形式的锻炼学习,并鼓励教师参加计算机网络方面的各种认证,获取各种岗位证书。只有教师自己的技能水平提高了,学校才能培养出合格的计算机网络应用人才。 (四)计算机网络实验实训实施是学校培养技能人才的重要条件。学校必须购置一定的数量的计算机网络实验设备。在资金短缺的情况下,学校也可以走出去,和各种计算机网络应用较为集中的厂矿、公司等(例如网络公司、电信、大型工程等)合作,在校外建设一些相对稳定的生产实习基地。笔者所在的学校以前计算机网络专业的实验实训设备较少,有些课程的实训主要是教师演示为主,学生动手的机会很少,这使得老师上课时学生不认真听,教学效果很差。去年学校通过有关渠道筹集了300多万,购置了计算机和各种网络设备,建成了计算机网络实训室、多媒体应用实训室和网页制作实训室等,现在很多课程都在实训室进行,学生的操作技能得到很大的提高,老师的时间教学能力也得到了锻炼。今年学校计算机网络专业的学生就业和招生都有了很大的起色。计算机网络技术专业是一个社会需求旺盛的专业,只要认真搞好学生的理论与实践教学,认真合理设置好教学计划,搞好师资队伍建设,完善各种网络实验设备,因材施教,职业学校计算机网络专业的前景定会是一片光明。 作者:潘光生 单位:山东省潍坊市昌乐县劳动技工学校 计算机网络专业论文:计算机网络技术专业实践教学体系的构建 摘要:随着科学技术以及互联网的不断发展,社会对于网络型技术人才的需求标准也在发生着变化,并对网络技术专业人员的综合素质提出了更高的要求。这就要求对于计算机网络技术专业在人才培养方面要进行全面的改革,从而适应市场需求。 关键词:就业为导向;高职;计算机网络技术专业;实践教学 高等职业教育的培养目标主要是以社会中职业岗位的实际需要作为培养的依据,同时强调实用性,突出对学生综合实践能力的培养,从而使得学生能够顺利的就业。本文结合目前高职类计算机网络技术专业的教学情况,对实践教学体系的构建进行探讨研究。 一传统高职教学中所存在的问题 (一)内容过于注重理论,而缺乏实践 传统的高职类教学一般都偏重于理论的研究,忽视实践。在具体的教学过程中,大部分的内容都是在讲解理论基础,对于计算机网络技术的实践则是一笔带过,从而在一定程度上造成了学生在学完这门学科时还是不知道如何去应用。特别是对于一些实践项目内容涉及到了网络设备、网络环境等,如果按照教程来完成相应的实践操作很难实现,因此学生往往不知道如何来操作,从而影响到了学生学习的积极性。 (二)陈旧的知识缺乏时代感 随着近几年来互联网技术的快速发展,其相关的知识也日新月异,但对于高职类的教学内容却还是相对陈旧,不能够在教学过程中及时的反映新的知识与新的技术。甚至还有的学校还在沿用着十几年前被淘汰的互联网技术与理论,从而导致了学校所培养出的人才知识储备具有一定的滞后性,因而这样培养出来的人才,无法满足于企业发展过程所不断出现的新变化与新的要求。 (三)计算机网络技术专业教学体系缺乏整体性 传统高职学校的教学过程都是按照教材的编排顺序来进行按部就班的教学,对于整个知识点前后的衔接与联系方面表现的比较疏散,从而使得知识点比较孤立,最终导致学生在学习时,也只能孤立的看待问题,缺少了对知识的整体性思维,从而影响到计算机网络的教学效果,加之对相关项目内容的实践,既影响了对学生综合能力的培养,同时也很难将学到的知识进行融会贯通。作为高职类学校,在教学过程中不能够把职业能力的培养相结合,是很难培养出适合社会发展所需的人才。 (四)单一化技能化的老师无法满足高职院校的实践教学的需求 尽管在教育改革制度的背景下,很多的高校都加强的对老师多方面能力培训的力度,但是从整体上来看,我国高职院校的师资水平依然很低,特别是对于具备多技能的“双师型”的老师,由于大部分的老师都缺乏对实践能力的培养与锻炼,因而在教学过程中也无法很好的完成对学生的指导。因此,在具体的计算机网络技术专业实践教学体系中,很容易出现教学内容与实践相脱节,教学内容滞后于知识的更新等情况,严重的影响了对学生整体素质的培养。 (五)对口专业实训基地比较紧缺 每一个高校都有着固定的教育经费,对于学校对口专业的实训基地的建设,一方面学校领导的不重视,另一方面是由于受到学校经费的影响,因而使得高职类院校中,仅有的几个对口专业实训基地而无法满足于众多学生的实践教学的需求,同时也无法加大对学生实践教学力度的培养。除此之外,随着社会的不断发展,用人单位也越来越重视学生的工作经验以及实践动手能力,从而在一定程度上造成了学校在教学过程中过分注重实践教学,或者无法取得预期的实践教学效果。对于目前很多的高职院校,所采用的实践教学一般是组织学生实习,或者是在学校内进行仿真实训,以及组织学生进行课外的实践活动,但尽管如此,在组织学生进行实践的过程中,对学生的管理与培养也只是处于放羊或者是走过场的状态,因此,目前高职学校中紧缺的对口专业实训基地的教学情况,很难完成学生在校期间对职业实践能力的学习与培养,从而导致了学生即使毕业之后,依然无法在短时间内胜任用人单位的岗位工作。 二北部湾经济区的高职生的供求状况 (一)北部湾经济区所需人才的要求 在北部湾经济区的建立同时,也带动了当地的第三产业的迅速发展,随着企业的不断发展,同时也促进了当地的就业情况,随着越来越多的企业选择在北部湾经济区的发展扩大,对人才的需求也急剧增加,特别是对于一些新型的发展起来的第三产业企业,尽管已经通过了各种政策加大了对高级技能型人才的培养与引进,但仍然无法满足于用人单位对人才的需求。并且人才需求的行业多集中于信息传输、计算机服务与软件行业等,目前高职院校所培养的人才在北部湾经济区还处于供不应求的状态,特别是随着互联网技术的飞速发展,有关计算机网络技术专业的人才尤为紧缺。 (二)北部湾经济区的高职生就业效果 尽管北部湾经济区的企业整体上发展都不错,因此很多人企业对于技能型人才的需求量也随着企业的发展扩大而不断增加,本应高职类院校学生的就业情况保持良好,但事实并非如此,在北部湾经济区依然存在着企业找不到符合标准的人才,学生找不到合适的就业岗位等问题,经过相关信息的了解,出现这种情况的主要原因在于用人单位对于所需人才的要求在不断的增加,而由之前的以学习成绩为主慢慢的变成了对学生具体实践能力的重视。而在实际的高职院校的教学过程中,由于对实践的缺乏,导致了很多的毕业生知行脱节的情况。由此可见,作为高职院校,应当把实践教学体系与相关企业人对人才的需要紧密联系在一起,从而培养出用得上、干得好的技能型人才,有效缓解北部湾经济区企业找人难、学生就业难的问题。 三以就业为导向,构建高职计算机网络技术专业实践性教学体系的有效途径 (一)实践教学与理论教学体系合为一体 在教育制度的改革下,高职类院校的教学目标就是以就业为导向,因此,对于高职院校在进行相关专业实践性教学体系的构建时,应当确保所构建的教学体系科学化、合理化以及适时化。首先是以就业为导向的原则,学生毕业的就业情况直接影响着高职院校的生存与发展,因此在计算机网络技术专业实践教学的构建过程中,要与社会与企业的需要相结合,并进行适时的调整,并有效提高学生的就业率;其次就是把不断提高学生的综合职业能力,学校在进行实践教学体系构建时要不断提高学生的实践能力,并加大计算机网络技术专业实践教学力度,重视对学生能力的培养与实践教学的实效性;另外在进行人才培养时,要与当人才市场以及用人单位对人才需求的信息与招聘标准为培养目标,进行适时的调整教学标准,并强调出知识与技能的有机结合,不断提高学生的综合职业能力。 (二)构建优秀的师资队伍 面对紧缺的“双师型”老师,不仅要做到对专业理论知识的传授,同时还要指导专业实践。因此,对于高职院校的老师,要进行内部的挖掘与培养,鼓励老师要通过提升学历、学识等来不断的学习,从而改变传统的单一化的讲授型的课堂,并鼓励老师进入企业进行顶岗实践,使得他们的专业得到锻炼。除此之外,还要不断引进专业的老师,特别是技能方面优异的,有着比较丰富的社会实践经验与行业从业经验,另外,还可以聘用兼职老师或者是客座教授、专家等,从而确保高职院校建立起一支具有实践经验丰富的师资队伍,有效促进高职院校计算机网络技术专业实践教学体系的构建。 (三)实践教学的考核方法,实行职业资格证与职业能力的鉴定 对实践教学结果的检验,是构建实践教学体系的重要环节,其考核方法一是学校对理论知识的掌握与运用能力,以及职业技能与实践能力的形成,进行全面综合的考评,建立起学历资格与职业资格合二为一的职业资格证的制度;二是通过社会的检验,由企业进行来评价,并建立起严格的学生职业技能的鉴定制度,而且学生进入单位后可以很快的进入到工作状态,有效的减少了学生在企业的适应期。 (四)加强实践教材、实验实训环境建设,实行校内仿真实训 实习实训的环境建设是构建高职计算机网络技术专业实践教学体系的物质基础,在教学过程中需要把理念知识与实践相结合,从而提高学生的动手能力,这就需要学校提供实训设备保障,并进行合理的规划与使用,从而为学生提供实践教学服务平台。另外,实践教材的建设也非常重要,在一定程度上影响着学校对人才培养的质量与办学水平,因此,在实践教材的选择上要紧密的结合社会与企业用人的标准,从内容与教学方法上重点突出对学生实践能力的培养,把所学的理论知识与实际相结合,加强学生的实践操作能力,与此同时,注意对新知识、新技术的学习与更新,从而使得学生更好的适应时代的发展。除此之外,高职院校还可以实行校内仿真实训,通过创设出来的职业情境,有助于学生更加积极的主动的投入到学习中,既有助于对理论知识的巩固,又能够有效的把所学的理论知识运用到实践中来。 (五)开展顶岗实习,加强学生的实践能力 学校在开展的顶岗实习过程中,往往会遇到很多问题,例如企业所提供的专业对口的岗位数不多,或者对于顶岗实习的学生老师无法进行一一跟踪,并进行适时的指导。因此,高职院校应当先了解企业对相关专业所提供岗位的要求标准,并在具体的教学过程中进行针对性的知识学习与技能培训。同时,还可以邀请企业的一线从业主管或者是技术骨干到学校进行相关岗位知识的培训讲座,并选择合适的学生到企业进行顶岗实习,从而提高顶岗实习效果,促进北部湾经济区人才紧缺的情况。实践教学体系构成了高职院校中教学活动的重要一部分,而且实践教学体系的构建质量直接影响着高职院校的整体教学效果,以及对人才的培养效果。随着社会的不断发展,对于计算机网络技术专业人才的岗位需求也越来越多,因此,作为高职院校,在具体的教学过程中应当坚持以就业为导向的目标前提下,结合目前社会发展的情况以及学校自身,合理构建计算机网络技术专业实践教学体系,从而提高高职院校对学生专业技能的培养质量,最终提高学生毕业的就业率。 作者:蓝振师 陈忠伟 陈雪 朱家全 彭小英 单位:广西英华国际职业学院 计算机网络专业论文:计算机网络工程专业建设 【摘要】现在很多高校在建设计算机网络工程专业时开始从办学定位和课程等方面改变传统的人才培养模式,中国的计算机领域对物联网的专业人才有很大的需求量,而物联网技术的运用则对高校的计算机网络工程专业的建设提供了新的模式。物联网的技术是通过利用互联网的核心技术,并且充分结合其他学科的优势的一门网络技术,这种技术在现代社会上有很大的使用范围,因此高校要加强技术分析,通过引进该技术来培养该专业的人才。 【关键词】物联网 计算机网络工程专业 学科建设 物联网技术在现代信息技术领域有着独特的优势,引领着互联网在新时代的要求下不断进步,高校在建设计算机网络工程专业的时候需要构建符合技术特点的结构体系,在培养人才的道路上既要利用高校的优势学科,又要明确该学科的发展方向。 1网络工程专业设置物联网方向 物联网技术的自身原理和计算机技术有着很大的共通性,这种网络信息系统有着很强的技术基础,并且在融入高校的相关专业时需要充分分析传感器网络技术,这样学生在学习的过程中才能充分了解该技术的技术构成。通过分析高校计算机网络工程专业的现有状况发现该专业课程主要集中在物联网的网络层和应用层,并且该专业有很多的基础知识是适用于物联网技术的,因此在二者的结合过程中还需要增加感知层方面的知识,这样才能使计算机网络工程专业从整体上具有运用物联网技术的可能性。在高校中设置物联网方向并不是要彻底改变该专业的人才培养目标,教师在开展教学的时候可以适当调整具体的内容,这样使二者有效地结合。在高校的网络工程专业中增设物联网方向要充分考虑当地的市场需求,有些高校只是盲目地效仿其他高校的做法,没有结合自身的师资力量和教材的特色,因此在实践过程中很难制定符合标准的专业培养方案。 2利用高校的学科优势培养网络工程人才 不同区域的市场对于网络人才有着不同的要求,学校在开设物联网技术方向的相关课程时需要建立符合技术特点的课程体系,而课程结构的合理性要根据学校的硬件设备和优势专业来判定。和其他的专业方向一样,网络工程专业也要在自身的发展过程中不断创新,教师在教学过程中不仅要加强专业知识的讲解,而且还要创造一定机会让学生进行实践操作,进行专业的实践训练需要学校提供现代化的实验室,通过实践基地的建设可以提高复合型人才的综合素质。在开展评价工作时要根据行业的具体要求进行,很多计算机行业对于人才的个性化特点有很大的要求,因此学校不仅要通过教学优化学生的知识结构,更要使学生在解决专业问题的时候运用创新的思维方式,这样的方式培养出来的毕业生在工作岗位上才能完成行业的操作。高校在运用物联网技术时需要专门教材的配合,建设有自己特色的教材不仅要求发挥专业教师的作用,而且还可以通过和企业开展合作来加强教材的针对性,专业的教材需要将理论知识和实际运用有效结合,这样才能使培养出来的人才符合岗位的要求。 3完善网络工程专业培养目标和课程内容 3.1专业培养目标 高技能人才不仅要有科学的素养,而且还能从事多领域的技术研发工作,这种应用型的人才在很多行业都有很大的需求,比如说在信息产业和轻工行业。高校物联网技术方向的培养目标包括很多方面技术的掌握,不仅包括通信技术和传感技术,还要有技术推广的能力,这种技术的推广主要表现在学生实践能力的提升。衡量该专业能力的标准有很多方面,其中掌握计算机技术和网络工程的理论是最基础的环节,而物联网感知层的相关知识的获得是制定和实现教学目标的关键关节,除此之外,学生还要学会检索文件,了解一些基本的软件编程程序,综合这些方面可以有效地评价目标的实现程度。 3.2课程设置 物联网方向的课程需要根据现实社会的信息来设置,除了已有的网络层和应用层知识的传授,感知层的相关知识也要纳入到计算机网络技术的课堂中去,网络技术的知识不仅包括原理的分析,还需要了解一些基本程序的设计。对于物联网三个层次的知识的掌握,该专业在课程结构上要突出行业的特点,并且适当增加一些网络课程,比如说无线自组网应用课程,这些课程的加入可以学生的技术处理能力。 3.3专业实验 物联网技术是一门操作性很强的技术,成熟技术能力的掌握需要学校根据自身的特点来设置专业的实验,这样可以让学生有机会巩固自己的理论知识。在进行专业实验时要按照标准的步骤进行,首先要完成毕业实习,在设计课程之前要进行计算机基础练习,企业的生产实习要在学生的论文之前完成。物联网的实验有很多种课程设计,高校可以根据自身的学科优势选择适合自己的课程,比如说网络系统集成课程设计是一种运用很广泛的专业实验。 4结语 综上所述,高校人才培养因物联网应用领域的高速扩张而迎来了新的机遇和挑战。本文通过分析网络工程专业设置物联网方向,结合高校优势学科培养网络工程专业人才的新思路及利用高校的学科优势培养网络工程人才,分析总结出完善网络工程专业培养目标和课程内容。并且社会的发展在各个领域都对物联网的技术有很大的需求,而高校作为专业人才的培养场所要认真分析自己的学科优势,从而为复合型应用人才的培养制定有特色的方案。以上的浅显之见希望能给相关的业内人士提供一点参考借鉴。 作者:帅军 单位:北京经济管理职业学院 计算机网络专业论文:高职计算机网络技术专业实践课程改革 1引言(Introduction) 关于实践教学,目前有两种认识,从广义上讲,凡教授实际工作中所涉及的实践能力和实践知识的教学活动,都应划归为实践教学范畴。狭义地讲,实践教学是在一定实际工作现场的设备或仪器上,并在教师或工作人员的指导下,按照教学要求完成规定的教学任务,达到既定的教学目标的教学活动[1]。本文以计算机网络技术专业《弱电工程制图》实践课程为例,论高职院校实践课程改革的应用与研究。 2《弱电工程制图》课程的内涵(Theconnotationofweakcurrentengineeringdrawingcourse) 弱电工程是指以综合布线为基础,以计算机网络为桥梁,综合配置建筑内的各功能子系统。它包括:建筑设备监控系统(BAS)、信息网络系统(INS)、通信网络系统(CNS)、智能化集成系统(IIS)、安全防范系统(SAS)、火灾报警系统(FAS)、住宅小区智能化(CI)、家庭控制器(HC)以及控制网络系统(CNS)。弱电工程制图是工程实施的主要依据,它必须符合国家标准,并具有规范、统一的图框、图例、符号、字体、线条和标注方式方法。弱电工程制图有三类:弱电系统图:弱电系统中设备和元件的组成,元件之间相互的连接关系及它们的规格、型号、参数等。弱电平面图:决定弱电装置、设备、元件和线路平面布置的图纸,主要包括防盗报警装置平面图、电视监控装置平面图、综合布线平面图等。弱电系统装置原理图:说明弱电设备的功能、作用、原理的图纸,通常用于系统调试,一般由设备厂家负责。《弱电工程制图》是我校计算机网络技术(安防方向)专业中的一门专业核心课。它以AutoCAD2013为计算机辅助设计软件,以国家标准《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)、国家建筑标准设计图集(综合布线系统工程设计与施工08X101-3、智能建筑弱电工程设计施工图集97X700)为行业标准与规范,对公共建筑、住宅及小区进行智能化弱电工程设计,如视频监控系统、安全防范系统、火灾自动报警系统等。 3实践教学(Practicalteaching) 3.1国外研究现状分析 在国外,实践教学思想及其发展有着悠久的历史,美国的MIT,很多学生在校期间就参与工业界的实际项目实践,学校被称为是“动手”的地方,学校鼓励学生成为敢于创新、勇于承担风险的“探索者”。德国FH与企业密切合作实践教学办学制度;加拿大的“以能力为中心”的实践教学模式,通过DUCUM分析课程开发为途径设计的实践教学计划;英国的“三明治”的实践教学模式[3]。 3.2国内关于实践教学的研究 经过20余年的发展,我国职业教育实践教学的理论研究和实践探索总体上取得了较大的成功。理论研究和观念层面:实践教学作为职业教育主体教学的地位已经确立;实践教学提高学生素质的作用也逐渐为人们所认可;对实践教学的理论研究已经推向构建中国特色的实践教学体系,进一步发挥和挖掘其功能和作用的阶段。实践探索层面:在借鉴国外职业技术教育实践教学体系构建的基础上,我国职业教育正积极探索建立有自己特点的实践教学体系,并取得了一些成绩。 3.3《弱电工程制图》实践教学 《弱电工程制图》实践教学是以项目为载体基于工作过程系统化的课程体系下进行的教学设计。教学中,引入企业实际项目,学生在能够熟练识读建筑平面图、立面图以及剖面图的基础上,运用弱电工程原理知识,根据国家建筑标准与行业规范,利用计算机辅助软件AutoCAD进行音乐/广播系统、监控系统、消防报警系统等弱电系统设计,完成弱电平面图和弱电系统图的绘制。 4《弱电工程制图》实践教学方案设计(Thedesignofpracticalteachingschemeforweakcurrentengineeringdrawing)通过校企合作,工学结合,基于工作过程系统化的理论研究,对弱电工程制图实践教学进行设计。 4.1与计算机网络技术专业相整合 弱电工程是电力应用的一个分类,普通高校及其他职业学校将弱电工程作为电气或建筑专业的一门专业核心课程;而弱电工程设计,需要通过CAD图纸来进行表达,因此,我们在计算机网络技术专业中开设弱电工程方向的相关课程,使学生能够正确识图建筑平面图,并掌握弱电系统原理知识的基础上,能够利用AutoCAD软件进行弱电工程设计,绘制弱电工程平面图与系统图,如视频监控系统等;因此本课程将电气或建筑中的弱电工程知识与计算机网络技术专业相整合。 4.2基于工作过程系统化的课程体系的重构 职业教育专家姜大源教授认为,“工作过程是在公司中为完成一个工作任务并取得了工作成果而进行的一个完整的工作流程,它是一个动态的,综合的但内部结构又相对固定的系统。”工作过程系统化课程是根据真实的典型的工作过程为基础,对传统的学科体系课程进行解构,在学科体系中去提取适度够用的知识,并与工作过程进行整合,通过系统化和结构化整合设计后的工作过程教学,指导学生逐步经历获取信息、比较决策、拟定计划、实施行动、检查校验、评价反思这样完整思维过程训练的课程。工作过程系统化课程强调真实的工作过程为学习任务,每一个学习任务就是一个完整的工作过程。通过“工作过程系统化”理论研究,完成《弱电工程制图》实践教学课程的开发;专业教师参与企业实际项目,并与教学实践相结合,完成《弱电工程制图》教学内容的重新设计;利用现代信息技术,整合弱电工程制图课堂教学,搭造有效的学习平台,形成新的实践教学模式和教学效果的评价机制,尝试创新课堂教学,提高教学实际效果;成立弱电工程制图工作室,承接企业子项目,教师为企业提供技术服务。 4.3对实践教学的探索 弱电工程设计以弱电工程原理为理论基础课,借助于土木工程建筑识图与制图知识,利用AutoCAD软件绘制弱电工程设计平面图与系统图。其中,建筑、安防、综合布线等行业规范也是弱电工程设计的重要组成部分,对此设计《弱电工程制图》实践教学方案。 5结论(Conclusion) 通过在《弱电工程制图》实践教学中引入工作过程系统化的课程体系,更好地促进高职教育的发展。同时配套核心课程建设的数字化资源建设遵循课程建设标准,利用现代信息技术进行数字形式制作、、使用,以促进教学为最终目的,打造优质数字化教学资源,又快又好地推动职业教育信息化进程。 作者:徐敏 蒋伟梁 单位:无锡旅游商贸高等职业技术学校信息系 计算机网络专业论文:计算机网络专业课程改革论文 1增加学生在课堂上所占话语权的比例 要想提高计算机网络课堂的课堂效率,那么必须要对现有的计算机网络课堂进行相关的课堂改革,使计算机网络专业的课堂能够真正意义上帮助学生建立起属于自身的网络思维,并能够加强对于相关网络专业技能的素养。而要想进行相关计算机网络课堂的改革,那么就要首先从增加学生在课堂上所占话语权的比重开始。计算机网络专业作为一种实践操作要求很强的能力,单纯的进行相关理论知识的学习是很难满足对于学生未来发展需要,所以一定要及时解决学生在学习过程中所遭遇到的各种学习问题,使学生不会因为相关问题和理论知识的不理解而在日后的应用过程中落入到十分尴尬的境地。增加学生的话语权就是要教师适当的减少在课堂上讲课的时间,多多的与学生进行相关的共同与了解,了解学生学习的难点,明白学生希望学习的地方,以免学生跟不上课堂教学的进度,从而耽误到相关计算机网络技术的学习。 2提高教师的专业技能素养 教师作为进行教学最直接的工作者,如果没有较为强大的专业技能素养作为相关教学的基础,那么就很难帮助学生有很大程度上的提高,这也就会使得计算机网络专业的课堂很难具有较高的学习效率,从而耽误了相关学生的学习与提高。计算机网络专业作为一门理论与实践并重的课程,既要求相关老师要具备极高的计算力理论知识素养,又要求老师要有一定的计算机网络实践操作知识,只有这两个方面都能够达到要求的老师才能够帮助学生有很大的帮助。所以,加强相关教师的专业技能素养具有十分重要的意义,而要想加强对于相关专业老师的培养,可以从以下两个方面入手,一是要定时定期组织进行计算机网络专业教学的老师进行相关理论知识的培养,让老师能够明白计算机网络专业教学最新的理论发展潮流,从而能够在实际教学的过程中传授给学生。二是要对计算机网络专业的教师组织考试,让老师不断的有教学上的压力,从而能够不断的进行自身教学技能的培养。 3培养学生计算机网络专业思维的能力 现行的计算机网络专业的培养大多数都是围绕着学生相关专业技能的培养,很少会重视对于相关计算机网络专业思维模式的培养,学生在课堂上所能够学习到的大多数都是技能而不是思维,这样一来当学生离开老师以后就很难再有专业技能上的提高,在计算机网络技术发展迅速的今天,如果不能够建立起自我学习的能力,学生被时代抛弃是注定的,所以一定要加强对于相关专业技能的培养。老师可以从以下方面入手帮助学生建立起相关的计算机网络专业思维。首先,是要在课堂之外注重引导学生对相关计算机网络的书籍进行阅读,使学生能够有一个良好的阅读的习惯。其次,则是要让学生主动的进行相关问题的思考,使学生能够不断的处于一种思考的状态,形成一种习惯。通过这两种方法,学生就可以在很大程度上具有一种思维上的惯性,不断的进行相关理论知识的学习,进而提高自身的学习与思考能力,从而养成属于自身的一种计算机网络专业思维能力。 4结语 计算机网络专业作为当下社会一种热门专业,相关人才的培养也是整个社会所关注的目标,如果不能够培养学生具有良好的专业技能素养和计算机网络思维能力没那么学生就会在社会竞争中落入到下风,不仅如此还会影响到整个计算机网络技术的进步,所以一定要对现有的计算机网络专业课堂进行改革。 作者:李佼辉 于新奇 柳雲莉 单位:黑龙江农业职业技术学院 计算机网络专业论文:计算机网络专业教学探微 1高职计算机网络专业教学中所存在的问题 1.2教学内容缺乏专业特色,针对性不强 随着科学技术的发展,计算机行业的分工越来越细化,社会对人才的需求越来越强调特色,而我们的高职计算机网络教育所学的知识过多,范围太广,没有针对性培养,造成学员就业针对性差,适应能力降低,无法从事专业水平较高的任务。并且计算机行业是个高速发展的行业,而我们的高职计算机教育不注重开发,课程一成不变,闭门造车。所以,我们毕业生感觉好多所学内容与实际存在差距,不能胜任专业技术的工作。 1.3教学方法与途径单一,实践教学环节薄弱 教学目标的高效实现与学校所施行的教学方法以及教学途径有着非常大的关系,纵观世界上较为成功的职业教育模式,无不在教学方法和教学途径上进行了较大的创新性改革。但由于我国高等教育模式的独特性,照搬国外先进的职业教育模式还不足以解决当前我国职业教育所面临的困境。无法形成完整的教育体系,出现重复教学状况,教学成果不明显,教学效率较低等一系列“水土不服”现象层出不穷。我国高职教育的教学途径过于单一,严重偏向于理论教学,社会企业实践机会太少,学生无法通过实践来检验自己的学习效果。长此以往,学生不知道自己所学知识的应用方向,难以将理论知识与实际工作联系起来,严重影响其学习的积极主动性,阻碍其主观能动性的发挥。譬如OSI七层模型部分的教学,这一块理论内容较为枯燥,很多学生在学习的过程中会产生这样的困惑:七层模型用来干什么?它在整个计算机网络中处于何种地位?之所以学生会产生这种困惑,主要是因为该部分内容很难以通过理论讲清楚,学生也难以通过理论知识来形象的构建出来。理论与实践的不一致使得学生无法对理论知识形成一定的感性认识,学与用难以联系起来,很容易出现学完了不知道用在哪。 2高职计算机网络教学改革措施 2.1教学目标以就业为导向,贴近社会与企业的需求 伴随着我国高等职业教育改革的深入,计算机网络专业的教学改革也在慢慢推进。但就目前而言,该专业教学改革还没有取得实质性的进展。我们对学科的分工要求越来越细,当今计算机网络专业的教学目标显得过于笼统,专业的定位不明确,教学目标太模糊。所以我们首当其冲的要解决教学目标和定位问题,高职计算机网络专业教育要贴紧社会与企业的需要,以就业为导向。 2.2教学内容以能力为主导、突出专业技能的培养 根据高职计算机网络专业教育的发展缺乏特色,我们应该结合学生的学习认知水平,能力高低,和就业的岗位对人才知识的需求来整合我们的高职教育,把社会的需求和学生的学习紧密联系起来。并且教学应着重突出专业技能的培养,培养学生的核心技能,这样学生才能很快适应工作岗位的需要,这样的学生就业才有竞争力并且就业后在工作中也能够有更大的发展。 2.3教学方法以行动为导向,加强实际工作能力培养 以学生为主体,激发学生的潜力,使学生自主参与学习,积极创新探索是高职计算机网络专业教育未来的发展方向。我们的高职教育老师应该尽可能去改变以前被动的教育方法,去迎合这种新的高职教育的发展方向。并且,高等职业教育主要培养的是高素质生产一线专业人才,是一种面对企业的定向教育。所培养的学生能否适用于企业的需要是判断高职教育是成功或者失败的唯一标准。所以我们高职计算机网络专业教育必须贴近企业,让教学与生产紧密联系起来。校企合作的模式是职业教育发展的前进方向。 2.4实行网络式教学 以讲授为主的传统教学模式是我国教育制度中一直以来都延续使用的,它比较重视课堂的讲授过程,需要学生对大量的理论知识进行记忆,从而忽略了专业性教学的实际应用教学目的。近些年计算机技术飞速发展,很多先进的教育教学工具媒介开始出现在高校的教育教学环节中。Internet可以说是《计算机网络》最好的教学模型,以网教网能够实现最佳的教学效果。网络上的新技术一时间很难以在教材上出现,毕竟教材的改版还是无法与技术的推进速度相匹配,这些新技术教师就可以通过Internet及时的展现在学生面前。此外,Internet海量的数据库能够给学习者提供充分的学习内容,激发学生最大的学习兴趣。但对于《计算机网络》教学,Internet只是辅助性工具,教师可以用Internet作为模型,向学生教授计算机网络中的多种应用。譬如邮件的发送与接受过程、网页的HTTP设置、IP电话的使用等等。 2.5加强学校网络实验室的建设,给学生提供优越的实验环境 众所周知《计算机网络》课程教学,实验室是关键,是课程教学质量的保证。虽然当前很多职业院校难以拿出资金来完善实验室配置,但为了提高学生的实践能力,为了帮助更多的学生更好的就业,学校在资金投入上一定要有侧重点,根据学校课程教学的需要来相应的完善实验室配套设施,优先升级实验室硬件。 作者:李冬根 单位:抚州职业技术学院 计算机网络专业论文:提升计算机网络专业人才能力探究 1基于CDIO模式在高职计算机网络专业的研究背景 每个方向均有不同的专业课程支撑。特别是实践课程在高职三年的学习中占了很大的比例。使用CDIO模式对实践课程的改革可以让学生在“学中做”、“做中学”。这样既提升了学生的动手能力,同时学生通过先构思再设计后实现的方式激发了学生的创造力。与其他的应用型专业相同,网络技术专业面临的最大问题是学生的就业问题。学生在学校学的知识很难应用到实际的工程中去,甚至一些学生在找到一份工作后又不得不参加职业技能培训。近两年来笔者和本教研室的老师们针对08、09、10级的学生参照CDIO模式对专业课程体系、人才培养模式、校企合作等课题进行了一些探索。 2用CDIO模式改造传统的网络专业教学模式 该文针对高职网络专业中的一个方向“网络工程与网络管理”为例来论述CDIO模式在教学改革中的影响。CDIO模式注重学生实践能力的培养,目标是让学生参与真实的工程实践环节的每一个步骤(包括工程构思、工程设计、工程施工等)[4]。实行“网络工程与网络管理”方向课程体系的一体化教学时基于该方向的核心课程群来建造的。首先,把分散在该方向的核心课程知识有机的结合在一起,使学生不是在孤立的学习某个知识点,而是通过工程实践来获得该领域的综合知识。在学习知识的同时获得人际交往、团队合作等方面的能力。 2.1用CDIO模式改造网络专业传统课程 笔者以该方向中的一门核心课程《网络设备与网络管理》为例来阐述CDIO模式如何对传统课程进行改造的。课程设置的岗位能力训练均来自企业实际的工作岗位,通过这些项目的训练学生能较快的适应企业网络管理员和网络工程师的职位。在建立该课程的教学体系及教学目标时,笔者及教研室的老师去参观调研了一些中小型企业。了解该单位的用人需求,同时邀请企业的相关技术人员参与教学环节和考核环节的设置。本课程共分为8个训练工程项目其中包括38个训练情境。课程项目一从认识计算机网络的各种常用设备开始,如:双绞线、光纤、光纤收发器、交换机、路由器等设备。当学生对这些设备的特性和用途有了初步认识后,课程会安排一次设备到货验收的模拟场景。学生在对设备验收的过程中进一步的了解和使用常用的网络设备。 课程项目二为构建一个小型的局域网,该项目主要解决用户节点在50个以下的小型网络的组网和建网工作。学生在组建网络之前需要经过思考,设计出一个简单的网络拓扑结构,并使用工具软件实现。接着学生从最简单的网线做起,动手做出各个类型的网线(包括光纤的制作)。让学生了解简单的HUB、二层交换机的安装配置及其标准。该项目理论课程结束后,让学生分组构思不同的拓扑结构进行小型企业网络的设计安装与调试。课程项目三为一个校园局域网的构建,该项目首先带学生参观学院的中心机房。在机房中给学生讲解学院的网络拓扑结构图和所使用的核心交换机型号。学院的网络管理员和教师共同授课给学生讲解在校园网内如何配置核心交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。同时学院的网络管理员结合平时的工作经历给学生讲解如何维护和管理校园网。在理论课程结束后,学生在实践课程中分组规划不同拓扑的校园网并实现。课程项目四教师带学生去参观一个规模在200人左右的公司,请企业专家来给学生讲解构建中型企业网络所需用到的网络设备及其配置。在参观结束后学生同样进行分组,设计实验方案来验证静态路由、RIP/OSPF等路由协议。在完成这些根据CDIO模式设计的工程训练项目后,学生不仅能够理解中小型局域网的配置与维护还可以在参观和企业教师的讲解下,了解企业对于网络人才的需求和企业岗位的职责。同时,实践项目不仅培养了学生的动手能力,让学生在“做中学”还培养了他们的协同工作的能力。 2.2以CDIO理念建立校内(外)实训基地学生 通过在校的基础知识培养、职业基础能力培养、职业核心能力培养后于三年级的第二学期进入企业顶岗实习阶段。这个培养阶段为学生真正进入企业的提供了一个过渡的平台。与本专业签订顶岗实习协议的企业有20多家,不仅有像H3C、华为、TP-LINK这样的大型企业,还有规模在10人左右的小型企业。以杭州H3C公司为例,该公司在本专业设有“H3C网络学院”,学生在大二的课程中即可学习该企业的认证课程,学习后经过考试还可以获得该企业的网络工程师认证。在顶岗实习中,有些学生在该企业完成顶岗实习环节,学生通过自身的努力毕业后可以留在该单位任讲师、工程师等职务。同时学生还可以自己创业发展,学校也给学生创业提供了相应的孵化器。在与这些企业签订顶岗实习协议时,学院要求企业同样按照CDIO的模式对这些顶岗实习学生进行培养。并给这些学生安排相应的校外指导教师,让学生对企业的真实项目进行构思、设计、实现和运作。同时,可以将企业作为学校的校外实训基地,也可以在校内建立该企业的实习基地。这样可以加强与企业在人才培养上的共赢。在校内,如果学生在孵化器内创业,学院同样安排专业教师在各个方面给学生以指导。 2.3以CDIO理念提升教师业务能力和工程实践能力 网络教研室的教师基本都是接受传统的本科及研究生教育,在各自领域的专业知识和科研能力都比较强。但由于大多数教师没有企业的工作经历,做实际工程的经验非常有限。为了更好的推进CDIO在本专业的实施,学院要求专业教师每两年必须去企业参加顶岗实践半年。教师在企业中结合工程实践,把原本理论性的东西实践化,更重要的是学到了很多工程实践的经验。网络专业为了配合CDIO理念的实施,加强师资队伍建设。学院对本教研室的教师提出了一些要求:1)定期邀请在企业生产一线的工程师在学院讲课,并选聘“企业骨干教师”和“企业专业带头人”参与教学计划和课程改革。2)选派一线教师去国内职教先进地区参观考察,并每年利用暑假选派教师到国外学习先进职教经验。3)学院在职称评审、评奖评优上向有企业工作经验的人员倾斜。目前,网络教研室的专业教师都积极参加一些知名企业的培训项目(如:华为的TD-SCDMA国培项目等),并积极参加企业的顶岗实习来提升自己的工程实践经验。在近两年来,网络专业教师使用CDIO教学模式取得了一定的教学成果,指导的学生多次在省级、国家级职业技能大赛中获得优异成绩。 3总结 CDIO模式在高职教育改革中是一个新事物,当前各个高职院校对CDIO模式应用也处于探索阶段。我院计算机网络技术专业于2010年来推进CDIO模式的改革以来,建立了一批实训基地,推进了一些课程的改革,取得了一些成果。但在学生创新能力培养、课程评价体系建设、校企合作等方面仍需进一步探索。相信我们通过CDIO模式改革使学生能更好的融入企业,同时也希望我们的工作能对我国的高职教育改革起到积极推动作用。 作者:袁学松 方继才 张静 单位:安徽机电职业技术学院 计算机网络专业论文:计算机网络工程专业建设优化策略 摘要:新时期背景下,高校计算机网络工程专业在全面建设的过程中,已积极转变了原有人才培养模式,尤其是设置计算机领域的发展,对于物联网专业人才的需求不断增加。物联网技术的广泛应用,一定程度上推动了高校计算机网络工程专业的进一步建设。以互联网技术为核心而发展起来的物联网技术与其他多种学科优势相互结合,成为新型的网络技术。该技术实际使用的范围较为广泛,所以,作为专业人才培养基地的高等院校也同样需要强化技术分析,积极应用物联网技术全面培养计算机网络工程专业人才。基于此,将物联网技术作为研究背景,重点阐述了计算机网络工程专业的建设途径,以期有所帮助。 关键词:物联网技术;计算机网络工程专业;学科建设 现代社会发展过程中,对于计算机网络专业人才的培养力度不断加大,究其原因,科学技术创新速度加快,若国内科技产业发展水平不高,则会直接影响我国在国际范围内的地位与经济实力,也同样会制约国家发展与进步。为此,对于计算机网络专业技术人才的需求量必然会增加。在这种情况下,国内高校对于计算机网络专业人才教育与培养给予了高度的重视,要想培养出专业的计算机人才,大部分高等院校计算机网络工程专业的建设都引入了物联网技术,并且确定了该专业建设方向与目标。 1计算机网络工程建设现状 目前,国内已高度重视物联网技术在计算机网络工程建设中的应用,但是通过计算机网络工程的建设状况可以发现,计算机网络工程在实际建设方面仍存在诸多不完善的地方。其中,绝大部分高等院校专业课程体系并不健全,而且教学规划并不科学与合理,物联网技术方面的师资严重不足,甚至在实验室设备方面也有待完善。以上问题都对国内物联网技术专业人才的教育以及培养产生了直接的影响[1]。除此之外,还有很多高校对于计算机网络工程课程并不重视,形式化严重。根据上述研究与分析可以发现,这也是国内计算机人才缺失的根本原因。为此,要想实现高等院校对物联网技术的充分利用,确保计算机网络工程项目得以科学合理地建设,就必须要高度重视专业人才的培养,有效采用正确方法,不断增强高等院校观念与意识。因为高等院校是计算机专业人才集中的场所,因而必须要发挥自身的主导性作用,以保证学生能够更主动地探索计算机网络工程的建设途径,实现该专业的全面可持续发展。 2基于物联网技术的计算机网络工程专业建设路径 2.1物联网发展方向的确定 物联网技术与互联网技术之间存在紧密的联系,在物联网技术当中包含互联网技术,同样也包含射频标签与传感器网络技术,有效地实现了物和物以及人和物之间的智能化沟通与对话,同时构建现代化网络信息系统[2]。以物联网技术为切入点展开分析,要想实现物联网技术的全面发展,就一定要有计算机设计作为重要基础,因为计算机学科是推动物联网知识完善的前提。站在物联网技术结构角度分析,物联网技术可以细化成三个层次,即感知层、网络层与应用层。实际研究结果表明,传统计算机网络工程专业的建设更关注对学生计算机软件开发与应用的引导,通常都是将设计和搭建作为核心,营造计算机网络的教学氛围。在教育教学实践中,物联网技术在计算机网络工程建设中并未得到充分运用,反而是传统的计算机网络工程专业更为突出[3]。所以,要想将物联网技术的作用充分发挥出来,那么专业工作人员不仅仅需要掌握与物联网技术相关的知识以及资料,同样也应确定物联网技术未来发展的具体方向,正确认识物联网技术在计算机网络工程中的重要作用,同时补充应用层以及感知层的知识内容。在此基础上,专业人员还需要合理借鉴传统计算机网络工程具备的优良特点,有机融入物联网技术,进而不断调整并改善计算机网络专业的课程内容,全面培养物联网技术的专业人才。 2.2计算机网络工程专业人才的全面培养 现阶段,我国社会的局势变化速度较快,而在发展的过程中高度重视各方面人才培养,特别是计算机专业人才培养,已逐渐成为国民关注的重点。但是,因为不同高等院校的侧重点存在差异,因而在计算机网络工程教学方面同样存在不同之处[4]。在这种情况下,培养计算机网络工程专业人才时,教育部门必须要构建更为健全的教育教学机制,同时配备充足软件设施以及硬件设施。另外,因物联网技术的实践应用范围较广,所以高等院校在计算机网络工程教学实施的过程中,必须要深入分析物联网技术,同时构建独具特色的教学模式,必须保证计算机网络工程教学形式改革的合理性,并且因地制宜,才能够更进一步创新教学的内容和方法,以保证调动起计算机专业学生学习的积极性,更积极地参与实践教学。这样一来,基于物联网技术构建计算机网络技术工程并培养专业人才才能够取得更为理想的成绩。 2.3网络工程培养模式的建立与健全 要想进一步提高计算机网络工程项目的建设效率,高等院校则需要在实践过程中形成更加完整与健全的网络工程培养模式。根据实践研究结果可以发现,网络工程的培养模式的具体组成有四个部分,即人才专业地位、创新能力的培养、人才培养模式的评价机制以及知识结构[5]。而在以上四个组成部分当中,创新能力与人才培养模式的评价机制占据重要的地位。究其原因,高等院校只有全面创新自身的思想观念,才能够与时展需求相适应,进而构建更具特色优势的网络模式,正确指导并教育计算机网络专业学生,全面培养学生的创新思维能力与自主学习能力。也只有人才培养模式评价机制更加完善,才能够及时发现高等院校培养模式存在的问题,及时采取措施予以弥补。科学合理的教学模式可以为学生提供高质量的教学内容,培养学生的综合能力。以某高等院校为例,其内部设立了“食品营养与安全”以及“工业发酵微生物”等重点实验室以及教育部,并且在食品科学以及生物工程等相关领域取得了理想的研究成果。基于该院校所具备的优势学科,即食品与生物工程,计算机学院网络工程专业就可以将食品安全和生物发酵控制物联网作为应用领域,与食品学院以及生物学院中的专业教学资源相互结合,拓展网络工程专业培养的方向。而在诸多学科交叉与融合的基础上,将轻工行业物联网的应用作为主要特色,构建计算机网络工程专业培养机制。 3基于物联网技术的计算机网络工程专业建设优化策略 物联网技术的运用并不仅局限在计算机网络工程建设过程中,同样可以将其融入到其他专业当中。为此,各高等院校应积极构建更具特色与优势的网络工程建设培养系统[6]。与培养的实际状况以及资料数据相互结合,确定物联网技术的具体培养目标,全面创新课程体系。除此之外,还应与时俱进,充分考虑科学技术发生的变化,适当调整计算机教学大纲,有效补充传统教学方案内容,以保证为学生创造更加理想的学习条件,确保教育教学的特色,在毕业以后学生能够彰显自身实力,提高就业能力以及市场竞争实力。 3.1计算机网络工程专业培养目标 基于物联网技术,计算机网络工程专业的建设应将现代信息处理技术作为重要对象,全面培养学生的科学素养,以保证学生可以在毕业以后将物联网技术应用在轻工行业、科研单位以及信息产业中,成长为更具专业行业知识与技能的应用型人才。在此过程中,需有效培养学生的通信技术、传感技术以及网络技术等基本理论以及应用能力,以实现系统化地集成和技术的开发、应用、推广,提高自身的物联网工程实践水平。对于学生的专业能力培养需要满足以下要求:(1)掌握计算机科学和技术、网络工程等方面的理论以及方法,并具备丰富的基础理论知识;(2)全面掌握传感器技术以及无线通信等相关物联网感知层关键技术的知识以及技能;(3)具有各种类型网络系统运维能力,并具备较高水平的分析、开发以及设计的能力,同时软件编程的能力要突出;(4)可以从事轻工行业中物联网领域的科学研究;(5)深入了解计算机网络与物联网行业的发展动态以及技术标准,熟悉与掌握资料查询以及文献检索的基本方法,能够通过互联网的合理运用获得所需信息内容,并具备信息获取的能力[7]。 3.2计算机网络工程专业的主干课程 对于计算机网络工程专业而言,其物联网方面的课程设置应将专业的培养目标作为重点方向,全面提升学生的动手能力,强化其创新思维。而学生则能够在学习计算机网络和物联网基本理论与知识的过程中,掌握网络分析以及设计方法,同样具备灵活应用物联网的技能。在物联网当中,感知层的作用就是感知并采集现实世界当中的信息,所以,网络工程专业的物联网课程设置应将当前计算机物理层课程作为重要基础,有效结合通信原理、射频技术、传感器技术以及无线通信等多方面的课程内容,使学生能够更深入地理解与物联网感知层相关的理论知识。而针对物联网的网络层,在传统网络工程专业中,已涵盖大部分知识内容,只需将无线传感网络与自组网的理论课程融入其中,即可有效增强学生对于物联网网络层的理解与认知。对于物联网的应用层,其重要的作用就是可以考虑各个行业发展的具体需求构建信息管理平台,同时充分结合行业应用的具体特点,集成相关的内容服务。与应用层特点相互结合,各个院校能够与自身的优势学科相互结合,进而设置具有独特行业特色的物联网信息处理技术、物联网应用程序设计以及无线自组网的应用等相关课程教学[8]。与物联网安全技术相关的课程并不仅仅包含物联网中的三个层次,同样也包含嵌入式知识课程内容。综合性考虑既有网络工程专业课程设置,计算机网络工程专业的物联网课程所包含的内容主要有:网络程序的设计、物联网应用程序的设计、计算机组成原理、离散数学、物联网安全技术、数据结构、数据库原理、网络系统的集成、计算机网络、网络管理、物联网信息处理技术、射频技术和无线通信等。 3.3计算机网络工程专业的专业实验 通过设置专业实验,能够全面培养学生计算机网络技术以及物联网技术的学习与开发能力,并构建综合性平台,以保证学生自身的动手能力与创新能力得到全面提升,使其更加熟悉与了解网络工程以及物联网原理与实践应用。网络工程专业实践环节主要包含了五个部分,即毕业实习阶段、计算机基础练习阶段、课程设计阶段、生产实习阶段与毕业设计阶段。而对于专业实验而言,则主要有面向对象课程的设计、无线传感器网络课程的设计、物联网综合应用课程的设计以及数据结构和C语言课程的设计等。 4结语 综上所述,在物联网时代背景下,物联网技术将被广泛应用在社会各个领域当中,而人才培养是推动该行业发展的根本要素,所以,要想满足物联网行业对于复合型人才的实际需求,有必要深入分析并探讨物联网技术基础上的计算机网络工程专业建设,同时应有效结合传统的网络工程专业和学校内部优势学科,在有机整合跨学科专业资源的基础上,积极成立更具行业特色的应用创新人才的培养模式。本文针对计算机网络工程专业的物联网人才培养目标、主干课程以及创新能力培养方式以及培养模式评价机制展开了深入探讨,进一步推动了高等院校网络工程专业的全面可持续发展,同样也使得高等院校计算机网络专业的发展方向更加明确与合理。 作者:陆俊任 单位:广西大学行健文理学院 计算机网络专业论文:电子信息类专业计算机网络论文 1实验教学内容和形式的研究 为提高实验教学的质量,针对以上存在的问题,笔者从实验教学的内容和形式两方面对计算机网络实验教学进行研究和探索。结合计算机网络课程自身的特点,利用电子信息类专业有限的实验条件,在传统的验证型实验的基础上增加了操作型实验、设计型实验和研究型实验。在实验内容的安排上力求循序渐进,先通过对基础原理的验证型实验和操作型实验来加深对网络原理和技术的理解,提高学生的实际应用能力,进而逐步涉及难度较大的设计型和研究型实验。 1.1验证型实验优化和整合传统的验证型实验,将验证型实验分为初级验证型实验和高级验证型实验。主要用于帮助学生理解网络基本概念如协议、数据帧和算法等,观察和评价网络性能指标。初级验证型实验主要利用网络协议分析工具截获网络中传送的数据包,验证网络上数据包的基本结构,通过观察分析数据包的传送认识和理解协议的运行机制。高级验证型实验依托网络仿真软件进行,首先由教师给出实验的仿真核心源代码,学生根据教师的讲解及关键部分的提示对网络仿真脚本做相应的修改后运行,利用网络仿真软件中的可视化工具观察网络协议运行过程的动画演示。在高级验证型实验中学生还可以通过修改某一参数观察网络各性能指标的变化,分析比较仿真结果,领会协议和算法的含义。以Wireshark软件抓取网络上的数据包为例实现初级验证型实验。该实验的硬件配置要求比较低,配备网卡的PC机和局域网环境即可,操作系统Windows2000或者XP都可以。通过Wireshark软件抓取网络上的数据包,可以得到封包的详细信息[3],如物理层的数据帧概况Frame、数据链路层以太网帧头部信息EthernetII、互联网层IP包头部信息InternetProtocolVersion4、传输层TCP的数据段头部信息TransmissionControlProtocol和应用层的信息HTTP协议HypertextTransferProtocol等。学生可以通过每层捕获的数据包清楚地验证数据包头部信息的嵌套,数据帧或包的格式,进而理解网络协议分层的意义。为了提高学生独立分析能力,而不是被动验证所学知识,可以用Wireshark捕获到的实验数据分析TCP/IP连接的三次握手情况,识别Wireshark截获到了三次握手的三个数据包。高级验证型实验中的网络仿真软件目前使用较多的有OPNET、Matlab、NS2和OMnet++等。由于NS2是开放源码的网络仿真平台,不需要额外付费,可以运行在Linux或Windows操作系统上,能够在计算机网络各个层次上模拟网络运行,并支持目前计算机网络教材中出现的大多数有线和无线网络协议,所以可选择NS2作为高级验证型实验的主要软件工具。以NS2为网络仿真软件的高级验证型实验的硬件配置要求比较低,配备网卡的PC机。如果现有实验室的PC机已有Windows系统,又想在Linux下运行NS2仿真,可在PC机的现有操作系统上安装虚拟机,虚拟机上再安装Linux操作系统运行NS2即可。在运用NS2做高级验证型实验时,重点是验证网络协议或算法的动态运行和变化过程。由教师给出TCL脚本实现对模拟仿真场景的产生和控制,并对关键控制部分进行详细讲解。学生依据图1所示实验流程完成实验。在这个实验阶段,学生一般不具备独立编写网络控制脚本的能力,对NS2网络仿真软件使用不熟练,所以学生主要是观察和验证已有网络协议的运行过程,修改关键网络仿真参数,通过观看动画演示和分析NS2的跟踪记录文件,得到网络性能如何变化,深层次领会网络协议和算法。 1.2操作性实验为提高学生的动手能力,突出电子信息类专业注重学生实践能力的培养,可在传统网络实验的基础上增加操作性实验,适当购置一些计算机网络实验的硬件设备,如双绞线夹线钳、双绞线测试工具、小型路由器、网络检测设备等,针对性地开设一些必要的计算机网络硬件实验,如网络线缆的制作与测试、网卡等一些常用设备的安装、设置及使用,路由器的设置、小型局域网的配置等。操作性实验不仅能增强学生实际操作能力,还能激发学生的学习兴趣,真正达到学以致用的目的。操作性实验包括3个步骤:①布线实验。主要是掌握双绞线的制作与连接,使学生明白双绞线与直通线的不同点,能够使用测试仪测试网线,制作出合格的双绞线[5]。②组网和建网实验。主要是掌握如何利用小型路由器、PC机和在步骤①做好的网线连接形成一个小型局域网。通过这一步实验,使学生能够掌握路由器的基本配置、路由器的级联方法、理解冲突域的概念等。③测试和管理网络。主要是掌握常用网络测试命令的应用,如Ping命令、Tracert命令、ipconfig命令等。对学生在步骤②中组成的一个网络运用基本的网络测试命令进行网络测试和管理。在传统的计算机网络实验中,常用网络测试命令通常都放在验证型实验中,学生实验的目的性不强,通常是把每一个测试命令敲一遍看看结果就结束实验,大约20分钟不到就可以完成,实验的效果不佳。将基本网络测试命令的运用放在操作型实验中,可让学生有针对性地对自己布线和组网成功的网络进行测试,检查网络是否连接成功,如何通过命令修改网络配置等。这样学生做实验的兴趣比较浓厚,也达到学以致用的目的。在操作性实验结束之后建议学生在家里组建自己的有线或无线小型局域网通过ADSL上Internet,也可以鼓励学生实验在笔记本上配置无线AP(接入访问点),手机接入WiFi的方法,进一步巩固实验内容。 1.3设计型实验电子信息类学生一般要具备一定的网络应用软件开发能力,因此设计性实验是电子信息类学生计算机网络实验不可缺少的一部分。设计性实验的主要目的是让学生能够编写简单的网络通信程序,掌握网络基本编程技巧。计算机网络课程通常在电子信息类专业的大三和大四开设,此时学生一般都已熟练掌握一门程序设计语言,如C语言和Java语言,学生具备顺利掌握网络编程技巧的基础。设计性实验的主要内容是用Socket套接字进行网络程序设计,让学生能运用Winsock提供的API函数接口进行面向连接或无连接的网络程序设计,实现网络数据传输。通过该实验学生可掌握Socket编程的基本方法,进一步深入理解UDP及TCP协议的工作原理,初步掌握TCP和UDP方式的网络编程模式。传统的计算机网络设计性实验通常是侧重网络应用层通信的设计,即实现网络聊天程序,FTP客户端/服务器端程序开发等[6]。电子信息类专业要求学生掌握一定的网络底层通信技术,因此其计算机网络设计性实验需要侧重网络底层的通信实验。针对电子信息类的专业特点,设计型实验主要包括3个部分:①基于Socket的异步串行通信设计。电子信息类的课程设计中会大量用到串口通信测试,可以让学生设计基于Socket的异步串行通信,通过这部分实验不仅让学生了解串口通信的原理,而且有利于学生掌握基本的Socket编程方法。②基于原始套接字的通信设计。电子信息类专业在进行硬件设计特别是嵌入式开发时,通常要对网络的数据链路层和IP层进行开发,而原始套接字可以用来处理数据链路层及IP层数据。这部分实验可以让学生自己设计Ping程序,完成数据链路协议设计和修改等。③基于流式/数据报套接字的客户/服务器通信设计。这部分实验是传统的计算机网络设计性实验的主要内容,目的是让学生掌握基于TCP和UDP方式的网络通信设计,如设计FTP客户服务器程序。 1.4研究型实验研究型实验主要对学有余力的学生利用课余时间进行的自主研究实验,采取2~4人为一组的形式,旨在提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,以及培养学生的团队协作能力。在高级验证型实验中学生已对网络仿真软件有了一定的了解和熟悉,通过高级验证型实验学生能了解网络协议的动态工作工程,分析网络性能。研究型实验可以在高级网络验证实验的基础上进一步让学生深入了解如何修改和设计自己的网络协议,并观察、测量和比较其性能的变化。以NS2网络仿真软件为例,图2给出了NS2的网络仿真模型,由上至下可以针对网络层、数据链路层(包括介质访问控制层)和物理层分别展开研究。(1)在网络层上,重点研究动态路由。在有线网络环境中,研究动态路由的路由信息更新过程。以距离矢量算法的动态路由为基础,研究当链路状态发生改变时,静态路由和动态路由之间的差异。在无线网络环境中,在分析无线Adhoc网络路由协议(如DSDV、AODV以及DSR)性能的基础上,进一步修改和设计无线网络路由协议。(2)在数据链路层上,重点研究链路层协议。在研究以太网基本协议(如滑动窗口协议、停止等待协议、CSMA/CD协议等)的基础上尝试修改链路层协议以改善网络在某方面的性能(如吞吐量、延时、数据包投递率等)。(3)物理层上,重点研究无线传播模型和能量模型对无线网络性能的影响,从而为不同网络环境设计不同的无线网络的上层协议。 2结语 计算机网络是一门理论和实践结合非常紧密的课程,计算机网络实验教学具有十分重要的地位,电子信息类专业的计算机网络实验有必要独立设课,规范实验教学,并针对电子信息类专业培养目标更新实验教学内容,因地制宜地引入多种实验教学形式方法。通过实验教学内容和形式的具体实施,笔者完成了两个电子信息类专业教学班的实验教学任务,对比没有实施上述实验教学的班级学生,发现这两个班学生思维更加活跃,对计算机网络的基础理论掌握更加熟练。下一步,将重点考虑培养学生网络通信协议的独立开发能力和综合实践能力。 作者:李晓卉单位:武汉科技大学信息科学与工程学院 计算机网络专业论文:计算机网络专业发展方向 1技工院校计算机网络专业的培养生源对象 对于培养对象的这个问题一直是困扰我,或者是说困扰着我们技工院校教育工作者的一个严肃问题。我们承认有教无类的说法,也自然坚守着教育公平性的原则,但是我们不得不面对的是我们技工院校的生源质量问题。近年来,国家大力扶植职业教育,也相继出台了各种相关政策,一大笔经费投入在了职业教育上,可是我们面对的学生生源素质还是在呈逐渐下滑的趋势,这其中的原因颇多。 第一,中国的学生家长从内心底依旧不认可技工教育。其实中国技工教育在中国的发展可谓是一波三折,从最初的铁饭碗甚至于金饭碗的制造者,到现如今的“没办法总得读个书吧”,把一个出路相对来说“不佳”的学生送入技工院校,这期间的变迁不过20年左右。这里面有国家经济体制改革带来的影响,同时也还是国人不够理性认识技工教育所带来的问题。其实像是在德国这样的国家,职业教育已经深入人心,职业教育带来的社会就业机会是被每一个德国人以及德国企业所认可的。以至于许多德国企业对于从事专业技术工作而非研究性工作的员工,要求他们重新回到职业教育学校进行学习,并承担相应的费用。说道这里就不能不说一下第二个问题。 第二,国内的企业在员工的培养上功利心过强。其实这个问题企业也有其考虑,一个合格员工一旦培养好了,走掉了就是损失,还不如直接招收合格员工,忽略与技工教育合作培养的阶段。这在目前是一个不争的事实,企业一方面希望招收到技术工人,一方面又不愿冒风险投入员工培养的精力,从而也就造成了现在这种技工难求的局面。那么既然企业都不是很重视与技工院校的合作培养模式,又怎么能够给国人家长以信心,将相对较优秀的学生直接送入技工院校呢? 其三,令人心痛的竞争模式——中职、高职与技工院校的竞争。这里面的林林总总譬如说,某地要求初、高中毕业生在未能进入学历教育下一个阶段时,一定要选择本系统(教育系统)的中高职院校进行就读。我相信这不是国家发展职业教育的初衷,作为更有经验的,专业从事技工教育的人社系统技工院校来讲,这种竞争有种血淋淋的味道,仿佛兄弟间一夜竟成为死敌。结果就是,我们技工院校的生源只能来自相对偏远的,缺乏良好的基础教育的地区,或是教育系统中高职院校甚至不愿招收的生源中选择。 2技工院校计算机网络专业培养学生的方向和目标 其实第一点所述只是希望说明,我们技工院校面向的生源素质情况,无谓做其他的争论。基于这种生源质量,我们的培养方向和培养目标就必须更加明确才行。其实,从计算机网络研究领域来看,计算机网络专业培养的学生无非从事“研发”和“应用”两个领域。从我第一点所述的情况,以及我们技工院校对“技工”的培养目标来看,我们技工院校的计算机网络专业培养应当是偏向应用领域的。应用领域也无非有两种方向,一是偏“软”的应用,一是偏“硬”的应用,软件应用和硬件应用实际上对于计算机研究领域来讲也是一个非常普遍的划分方法。还是出于对于学生自身素质和特点的考虑,我认为技工院校计算机网络专业培养学生的方向应当是——计算机网络硬件的应用领域。我们技工院校的计算机网络专业的核心课程在于局域网组网技术、网络综合布线技术、网络操作系统、网络安全技术、交换机和路由器的配置等这几门课程。培养学生的标准应当是基于《线务员——网络综合布线员》和《计算机网络管理员》两套技术标准。从目前的就业形式来看,这两种职业都是行业内紧缺的技术工人。教学内容已经一目了然了,下面就是教学方法的问题了。其实教学方法就是近年来一直推行的——工学一体的一体化教学方法。其实从我个人理解来看,所谓工学一体的一体化教学方法正是基于我们国家目前企业和技工院校开展合作培养模式困难下的一种教学改革探索,因为工学一体的教学方法强调一个模拟教学现实工作场景、环境的一种方式。工学一体这种模式就如同我们的影视作品一样,应当是“源于生活,且高于生活”。我们作为教师,在开发工学一体的一体化课程时,要注意与实践相结合,多与企业一线的从业人员、管理人员沟通,并把典型案例高度的集成到一门课中去,把职业技能、职业道德、企业管理习惯、员工守则等都融入到一门课程中去。我们不再有传统的理论课,所有的理论都是和实践结合在一起,实践中遇到什么难题,相关的理论知识就在实训场地中教授。当然我们在准备教学案列的过程中,对于案例中所涉及的理论知识内容的控制就是检验我们教师的标准,一门好的一体化教学课程所涉及的知识内容同样也应该是循序渐进的。构建工学一体的教学体系,除了开发相应的课程之外,我们还要配套硬件条件。各种先进的教学仪器的选用显得尤为重要。就计算机网络专业来说,我们在进行像综合布线这门课程的过程中,就应当根据实际情况选用模拟墙、接线台等教学仪器,因为我们毕竟不可能真的拿出一栋大楼教给学生进行综合布线练习,但还要模拟出一个环境,那教学仪器就是首选。又如路由和交换的课程教学过程中我们应当尽量以工程实例为原型,把多种技能知识融入其中,相应的我们应该采购一定的网络设备。从以往的教学和竞赛中不难看出,实物的操作训练要远优于模拟器软件的训练,学生最终进行技能等级考核时的通过率也是会呈现显著的大幅度提高。 3结束语 作为一名从事技工教育的工作者,我坚信技工教育的未来会更加辉煌,国人的意识终究会得到改变,技工教育培养出的合格的技工人才会越来越多,技工院校的计算机网络专业发展也会越来越兴旺。(本文来自于《电脑知识与技术》杂志。《电脑知识与技术》杂志简介详见.) 作者:李烨单位:韶关市技师学院 计算机网络专业论文:信息类专业计算机网络教导方法分析 摘要 计算机网络是信息类专业的重要专业基础课,该课程的教学难度大。本文从提高学生的理论水平和实践能力方面做了探讨。 关键词 计算机网络;教学;理论;实践 1 引言 随着计算机网络的飞速发展,计算机网络课程成为高校很多专业的必修课程。由于计算机网络理论性和实践性都很强,同时变化和发展较快,新知识层出不穷,如何在有限的课时内教给学生基本的理论基础和实践技能,对广大教师来说是一个很大的挑战。这里以我校信息类专业计算机网络的教学方法与大家探讨。 2 确定网络协议为教学重点 计算机网络是我校信息类专业的重要专业基础课,属于必修课,学生在学习该课程以前,已经学习了C语言,数据结构等课程。 现在网络技术和通信技术很多时候已经融为一体,所以讲网络原理离不开一些通信知识的介绍,考虑到学生已经学过通信原理之类的课程,对通信知识只需要做简单的复习即可;网络安全现在非常重要,考虑到电子通信专业主要是使用网络,网络安全不是重点,而计算机专业有专门的网络安全课程,所以对网络安全的讲解也是介绍性质。这样,课程的重点自然就是网络协议了。 3 通过实例讲解网络协议 网络协议是计算机网络课程的重点,同时也是难点。往往是老师讲起来费劲,学生学起来吃力,慢慢地有些学生就会失去学习的兴趣。学生虽然天天使用网络,但对网络底层发生的事情知之甚少,所以必须用比较直观的方式来将枯燥的协议数据展现在学生面前。 为了解决上面提出的问题,我们在研究网络数据包的侦听技术的基础上,专门设计了一个网络通信分析与演示系统。该系统通过截获网络上传送的数据包,按照网络协议的层次将每层的二进制数据取出,同时有ASCII码的翻译以及相应的文字说明。通过分析每层协议的二进制数据,就可以清楚地讲述网络协议中的每个字节或者二进制位,ASCII码的翻译主要用于讲解应用层协议。通过直观的演示,学生的概念清楚了。该系统不仅可以分析单个的网络数据包,还可以根据用户要求提取一次完整的网络通信过程中的所有数据包进行分析,这样学生就对网络通信有一个整体的认识,同时对TCP/IP协议体系中高层协议与低层协议的关系有了进一步的了解。 4 让学生动手编写程序 由于学生在学习计算机网络以前,已经学习了C语言,数据结构等课程,因此,我们鼓励学生自己动手编写程序,以加深对相关概念的理解。例如,在讲网卡时,要求学生利用Winpcap开发包列举出计算机上的所有网卡的相关信息;在讲解分布式进程通信时,要求学生自己编写程序实现一个简单的客户/服务器系统,该系统通过socket实现,只要能在客户机和服务器之间交换信息就行,不需要其它的复杂功能。在所有的这些编程作业中,一定要把握好题目的深度和广度,一般来说,只需要达到通过编程加深对相关概念的理解即可,难度较大的问题或者综合性的问题可以等到课程设计时加以解决。 5 通过网络学习网络 计算机网络最大的特点就是协议较多,而且更新很快。我们在课堂上不可能讲解所有的协议,同时也不能保证我们讲解的协议将来不被其它协议替代。因此,授人以鱼不如授人以渔,作为教师,关键的任务是教给学生学习的方法。考虑到实际情况,我们暂时还没有采用英文教材,但网络方面的很多第一手资料都是英文的,教材不可能年年翻新,但知识的更新速度是很快的,有些内容教材上讲的原理虽然不错,但具体内容可能已经不是最新的了。这一点在网络协议方面体现特别明显,所以我们在讲解协议的时候,可以和学生一起查找RFC文档,了解最新的进展,同时对课本没有提及的协议,如果有必要,可以布置作业,要求学生查找RFC文档,同时对协议的关键部分,例如协议的格式,与其它协议的关系等给出相应的中文翻译。 6 注重实验 要真正掌握计算机网络,除了学习网络协议等理论基础知识,动手编写程序加深对协议的理解外,还有一点也不可忽视,那就是实际组网能力的培养。对于高职高专的学生来说,因为他们学习的主要目的是提高动手能力,所以有计算机网络系统集成这门课程。但是本科生的课程体系由于理论课很多,目前没有安排计算机网络系统集成这门课程。大多数本科生将来都是在第一线从事具体工作,实际组网能力非常重要;即使对于少数将来从事计算机网络的理论研究的学生来说,如果没有基本的动手能力,对网络的理解必将受到限制。所以,实验在计算机网络课程中具有很重要的地位。 由于学时所限,实验内容安排不可能面面俱到,一定要突出重点。我们安排了六个实验,分别是交换机的基本配置,虚拟局域网,路由器的基本配置,路由协议RIP和OSPF,防火墙,服务器配置。为了保证实验的效果,要求学生实验前在模拟软件上了解实验的基本内容。同时每个实验都有一部分要求学生自己想办法解决的问题,通过这种方法来了解学生是否真正掌握了实验内容,也避免部分学生不动脑筋,对照实验教材像操作工一样机械地完成任务。对于其它实验,例如网线的制作等,我们提供详细的电子指导文档,让学生自己了解,在生产实习等实践环节再具体操作。 7 总结 本文针对信息类专业计算机网络课程教学方面的问题进行分析,提出了一些解决问题的方法,取得了较好的效果。但教学方法的研究永无止境,以上只是我们的一家之见,肯定有很多不足之处,在此提出只是希望起到抛砖引玉的作用。 计算机网络专业论文:高职院校计算机网络专业实验教学探索 摘要很多高职院校都开设有计算机网络专业,而计算机网络专业教学中很重要的一个部分就是实验教学。本文没有从高职院校缺乏实验设备来进行论述,而是根据实验教学的特点,从开设实验、实验过程、综合实验的角度对网络专业的实验教学进行了一定的探索。 关键词网络专业;高职院校;实验;教学 1引言 实验教学在计算机网络专业的教学中占有非常重要的地位,实验教学进行得好不仅可以巩固相关课程课堂的教学内容,更可以培养学生的专业技能,让学生走上工作岗位后能学有所用。实验教学的开展就需要有专门的网络实验室,而人们对高职院校网络实验室讨论最多的是经费投入的不够、实验设备的不足。诚然,经费和设备直接关系着实验条件的好坏。但如果有了良好的硬件条件是否实验教学就一定会取得非常好的效果?个人认为,实验教学要取得良好的效果硬件条件只是一方面,开设实验、实验过程、综合实验、评价体系这几个方面同样不可或缺。 2以能力为导向设计实验 网络实验的设计要以网络专业学生的最终能力为目标,针对各项能力来设计实验,这样能让学生清楚知道不是为了做实验而做实验,而是为了自己将来走上工作岗位应具备的能力而做实验。每项能力均有相关的实验与之应对,学生应具备的能力及相关实验如下: (1)网络组建方面:网络综合布线能力、局域网络组建能力等。这类实验主要培养学生网络组建实施的能力,即对网络的规模、设备、应用等进行设计,完成网络的组建。这方面的实验有:双绞线缆接头制作实验、简单局域网组建、交换机级连和配置实验、二层交换机的管理IP地址设置实验、三层交换机的带宽控制实验、交换机软件版本升级实验、交换机访问控制列表实验。 (2)网络管理方面:网络设备管理、网络故障、性能管理、网络认证、计费管理能力等方面的能力。这类实验主要培养提高学生的网络管理能力,以应付在工作中会出现的问题。这方面的实验有:交换机的控制口/远程登录方式和Web方式的管理实验、MAC地址的绑定实验、VLAN配置实验、三层交换机的VLAN互通实验、三层交换机接口配置实验、配置基于802.1x的AAA服务实验、配置安全的ACL实验、路由器单臂路由实验、配置动态路由Ospf实验、配置VRRP实验、网络的流量实验、带宽监控维护的实验等。 (3)网络安全监控方面:网络安全监控方面培养学生的网络攻击能力和防护能力,能够应付一定的网络攻击,并且能对安全设备进行配置。这类实验主要是:防火墙的配置实验、网络监听实验、操作系统安全实验、数据备份与灾难恢复实验等。 3重视对实验过程的把握 实验室相比教室而言氛围宽松很多,如果对实验过程不加以重视可能实验课会变成自由活动课。因此,必须制订出一套行之有效的方法来防止这类情况的发生。比如,实验课时间不得做与实验无关的事;教师应随时随机抽查各实验小组的进行情况;对学生的掌握情况进行阶段检查——每隔一段时间随机抽取部分同学检查之前进行过的某个实验,让学生扎扎实实掌握每一个实验。通过对学生实验的监督检查,有利于教师及时发现学生实验存在的问题,促使学生改进。 实验教学的主要目的是巩固理论知识,培养学生的动手操作能力,特别是对应相关职业的解决实际工作问题的能力。最关键的是实验教学主要培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力。因此在实验中,要加强对学生排除故障能力的培养。在实验中故意设置故障,让实验小组自行进行解决,老师在旁只提示,不给具体原因。既提高了学生排错的能力,也增强了学生的团队精神。 4综合实验的作用非常关键 实验类型一般有:演示实验、验证实验、操作实验、综合实验、设计实 验、研究实验,其中演示、验证、操作实验为基础性实验,完成较低层次的目标;综合实验、设计实验为高级实验,完成高层次的总目标。前述的单项实验大多是验证性和操作性的实验,学生只是起到机械的验证工作,其中并未加入自己创新的内容。所以当前述的单项实验都完成后,就要进入综合实验阶段。 在综合实验中教师只给出大的方向性的要求,不对具体的问题作出规定。比如,建设某公司局域网综合实验,在这个实验中让学生自行设计网络拓扑,自行设计VLAN划分,自行规划IP,然后利用实验室现有的路由器、交换机、防火墙等设备组建起来。因为利用现有设备学生规划出来的网络是各不相同的,学生自主发挥的余地很大。学生不仅仅只是完成纯物理的网络组建工作,后续的交换机、路由器、防火墙等的配置、IP地址规划、VLAN划分等工作也包含在内。 另外,在综合实验中最容易培养和锻炼学生的排除故障的能力,往往在单项实验中学生按部就班的进行实验,出现问题的机率小一些,到了综合实验后要考虑的问题多了起来,出现故障的机率明显增加了很多,并且往往出现了故障后将导致后续的实验无法进行,所以在综合实验中看到学生忙上忙下,群策群力的情景相当常见。这样充分既调动了学生的积极性,无疑也增强了学生们的团队意识。 5对学生实验教学效果的评价 对实验教学效果的评价是整个实验教学设计中不可或缺的环节,是检验实验教学目标是否实现的重要手段。对网络实验效果的评价形式主要是进行单项与综合实验的评价。如前所述,对学生所做的单项实验进行考核,主要是以实验的完成情况与出现故障是否正确解决来进行评判。这部分的考核当整体评价的40%。占很大比重的是进行综合实验的评价,通过前述的综合实验的实施情况来考察实验效果,除了让学生进行常规配置之外,还应该在环境中设置一定数量、不同形式的故障。让学生根据相关实验所掌握的知识、技能,通过对故障现象的分析、测试,最终排除故障。这部分的评价主要以通过对学生常规配置实验与排除故障实验所用时间两方面来进行,即可实现对学生相关实验的实验效果的评价。 6结束语 实验教学对培养学生的专业技能和重要性是不容置疑的,但在实际教学的工作中也并不是没有任何困难,比如,第一,实验设备的缺乏,建设一个中等规模的网络实验室,少则几十万元,多则几百万,并且由于网络技术的发展很快,产品种类繁多,更新换代频率高,几年以后就要面临实验设备落后,必须追加投资的情况;还有,某些网络实验需要占用大量的时间。比如最简单的网络操作系统安装的实验,一个网络操作系统的完整安装加上常用的服务设置需要几个小时才能完成,而这显然和一节大课只有90分钟相冲突,往往是学生还没做完,下课的时间就已经到了,而这当中大量的时间是浪费在等待机器的安装过程中,学生能做的和能学的东西并不多;最后,就是某些网络环境的不可模拟性。例如广域网互联显然是在实验室中很难真正模拟的;网络布线的实验也是在实验室中无法全部完成的。 计算机网络专业论文:高职计算机网络专业人才培养方案研究与实践 摘要:本文以重庆工程职业技术学院计算机网络专业为例,就人才培养方案的专业定位、理论教学体系、实践教学体系的构建进行了探讨。 关键词:网络专业;培养方案;专业定位;教学体系 我院计算机网络技术专业为重庆市确定的教育教学改革试点专业,自2001年招收三年制高职学生以来,结合重庆市人才市场状况,围绕高职教育人才培养目标,以基本技能为基础,专业技能为重点,注重技术应用和创新能力的培养,不断深化教学改革,建立了以技术应用能力为中心的高职教学体系,初步形成了特色鲜明的人才培养方案。 1找准专业定位,明确专业目标 人才培养方案的设计与制订首先要解决的是人才培养定位问题,这是专业教育的出发点,关系到方向的选择、角色的定位和办学特色。我们认真学习教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》精神,认真落实“以服务为宗旨,以就业为导向,走产、学、研相结合的发展道路”的办学指导思想,紧贴重庆市经济结构调整和产业发展,围绕如何培养第一线工作的高技能型人才,制定培养方案及课程体系,为专业赋以科学合理的内涵和定位,在把握专业定位时我们从以下四个方面考虑:①培养目标应根据专业职业岗位的需求来制定;②培养规格应围绕职业岗位的工作要求来制定;③课程体系应根据职业岗位工作能力的要求来设置;④实践教学环节应围绕职业岗位的实际环境来开展。因此,准确定位专业面向的主要职业或岗位,会使专业设置的目的更加明确、人才培养的目标更加明晰、毕业生特长更加突出。 为保证专业人才培养与职业岗位需求无缝链接,我们积极推进与行业企业的全方位合作,先后与方正计算机公司、重庆亿展网络集成公司、联想(阳光雨露)信息服务公司、中国煤炭研究总院重庆研究院、重庆港澳大家软件公司和重庆能源投资集团公司等企业开展紧密合作,聘请了来自行业、企业的16名专家和校内专家共同成立了“计算机专业指导委员会”,邀请行业、企业专家直接参与人才培养全过程,定期为专业办学定位,为专业发展“把脉”, 一起研究制定专业的培养方案,不断了解企业对人才培养规格的要求,努力把行业企业对人才的素质和职业能力的要求转化成技术教育的课堂内容,始终把满足社会对技术应用型人才的需求作为教学改革的出发点,适时调整人才培养方案。 例如,2005年我们从重庆市及西南地区煤炭行业调研中获息,有3000多家煤炭生产企业急需矿井安全监控网络、产量监控网络的安装、调试、维护人员,由于人才的极度缺乏,造成当时的矿井安全监控网络有名无实。根据这一情况,我们及时调整专业结构,在现有计算机网络专业的基础上,为新的产业岗位提供新的就业知识和技术支撑,增设了相关的煤炭企业专业课程,使计算机网络专业能更主动适应市场需要,满足生产、建设、管理、服务第一线高技能应用型人才的需求。因此,近两年来计算机网络专业毕业生因“专业知识牢、动手能力强、适应范围宽”而受到用人单位的普遍欢迎。 通过几年的市场跟踪调研,经过反复研究与实践,我们把计算机网络专业定位在“以就业为导向,以服务为宗旨,以产学结合为途径,面向重庆市区域经济发展和煤炭生产企业,培养德、智、体、美全面发展,适应生产、建设一线,能够胜任计算机网络岗位的高技能应用型工程技术人才”。 我们认为,这个定位符合重庆市高职计算机网络专业的实际和发展趋势,突出了区域特色,渗透了与行业的结合,同时也具有动态性与前瞻性,实现了人才培养与市场需求的有机接轨,有利于专业长期、稳定的建设和发展。 2人才培养方案的理论教学体系构建 改革理论教学体系,优化课程内容,是高职计算机网络专业培养模式改革的核心内容之一,也是教学改革的重点和难点。我们坚持“知识、能力、素质”三位一体,注重课程体系的职业性和开放性,本着精简、合并、优化的 原则进行课程内容的更新改造,构建和完善以提高基础理论和基础知识质量为目标的理论课程体系。 (1) 整合部分课程,调整知识结构。从培养计算机网络高技能应用型人才出发,我们对原有必修课程进行了整合,对基础课程内容以“必需、够用”为度,删减与专业教学内容中没有直接关系的课程内容,同时从人的可持续发展和全面发展的高度理解基础理论“必需、够用”的原则,在众多基础知识中圈定最为核心和基础的内容,在知识传授与激发创造性之间求取平衡;对专业课程内容以掌握概念和强化应用为主,增加适应专业发展的新技术和岗位需要的课程内容,如将煤矿安全、煤矿产量监控网络技术等内容融合在课程体系中。经过整合后的课程,课程内容更具有实用性和针对性,课程的教学内容、教学课时及课程设置更加符合人才培养目标。 (2) 以“网络工程与管理”的核心能力及工作过程为依据,构建“大平台+小模块”的课程体系。我们在调研的基础上进行职业岗位工作分析,建立了专业基础课大平台和由专业指导委员会研究设置的专业方向课程小模块的课程体系。各个小模块的课程既相对独立又有机统一,学生可通过选修某一专业方向的课程模块来确定自己的专业方向。在教学实施过程中,必须明确小模块在整个人才培养计划中的地位、作用及其与其他课程的关系,以促进教学质量的提高与专业特色的形成。还可以根据企业需求情况进行动态实施,即根据岗位和技术领域的要求及人才市场的信息反馈,调整小模块中相应课程教学内容,并根据市场需求状况不断修正培养目标的能力结构,使得在专业技能知识上与企业接轨,以适应计算机技术的迅猛发展和满足职业岗位的需求变化,从而使学生顺应科技发展的潮流。 (3) 以就业为导向,推行“双证书”制度。我们在教学上坚持以素质教育为核心,以岗位工作技能和技术应用能力为本位,以“双证书”制为框架构建人才培养方案。 推行“双证书”制度的目的就是使专业教学与职业岗位具体要求密切结合,旨在更直接、更准确地反映职业实际工作的技术标准和操作规程。在人才培养方案中,我们明确规定毕业证书和职业资格证书的“双证”要求,学生都必须参加职业资格证书考试或职业技能鉴定,取得相应证书才能毕业。在推行“双证书”制度过程中,做到教学计划与证书标准有机结合,教学与职业技能鉴定的内容相衔接,有效地促进了学生就业,形成了学历证书教育与职业技能鉴定和职业资格证书相互渗透、相互促进的互动局面。 (4) 增加选修课,拓宽学生个性化发展空间。学生能否获得可持续发展能力已经成为衡量教育是否成功的重要指标。高职教育不是定格型教育,而是职业导向性或支撑性教育,所以选修课必须具有满足企业和学生特殊要求的功能。为体现尊重学生的学习兴趣和求知欲望,更好地发挥学生学习的主动性和积极性,我们在制定教学计划时增加了大量的选修课程,分为职业拓展课程和非专业素质课程。学生可依据自己的兴趣或将来就业的方向有针对性地选择,让学生有更大的个性发展空间,为学生可持续发展奠定基础,真正做到因材施教,以此实现人才培养模式的多样化。 3人才培养方案的实践教学体系构建 构建实践教学体系是计算机网络专业建设的重点,也是培养应用型专业技术人才的关键。我们在设计人才培养方案时,始终将学生职业能力的培养放在首位,以计算机网络专业技术岗位对技术应用能力和职业素质的要求为依据,以教会学生“能做什么”为根本目标,构建了与理论教学有机结合、相互渗透而又相对独立的实践教学体系。该体系由基本技能、专业专项技能、专业综合技能三个层次组成。这三个层次的实践教学内容,既层层递进又有机结合,使能力的培养由浅入深、循序渐进,整个体系由实验课、实训课、课程设计、生产实践、毕业实习、毕业设计六个环节来完成,实践教学的目标和任务都具体落实到各个实践教学环节中,我们的实践教学体系有如下特征: (1) 实践教学比例显著提高 为提高学生的分析与解决问题的能力,加大了实践教学在教学计划中所占的比重,如实践性较强的专业课则结合实际,增加实践学时,制定专门的实训计划。现在,实践教学周数占教学总周数47%。其中基本技能实践占34%,专业专项技能实践占37%,专业综合技能实践占29%。 (2) 具有硬件支撑的实践教学保障体系 建立了具有真实实施网络架构、计算机硬件维护和软件开发能力的计算机网络工程实训基地、计算机综合布线实训基地、笔记本电脑维修实训基地、计算机实训基地、煤矿瓦斯远程监控系统实训基地(中央职业教育专项资金建设)等5个校内实训基地。现有路由器、三层交换机、二层交换机、网络防火墙、光纤熔接机、煤矿安全监控系统、产量监控系统、综合布线实训装置、传感器原理综合实训装置等总值1025万元的设备和软件。 我们还与广州唯康网络公司合作共建了1个网络综合布线实训室,与锐捷网络公司合作共建了1个网络交换设备实训室,与TCL重庆客服中心、联想阳光雨露信息服务公司、重庆大佳软件公司、重庆访问科技有限公司等9家企业建立了稳定的校外实习基地。这些实训基地和实习基地的建立基本满足了校内外实践教学的需要,有效地解决了“教、学、做”一体化,真题实做等问题,为学生提供了优越的实训、实习环境,实现了理论知识传授与实践能力培养有机结合的问题,极大地提高了学生的实践教学质量。 (3) 有实践教学管理体系和考核体系的保证 对实践教学进行有效的管理和考核,有利于实践教学的顺利开展和提高学生在真实工作环境中履行岗位职责的能力。我们制定了“实践教学管理办法”、“校外实训基地建设与管理办法”、“学生顶岗实习管理办法”及各种关于实践教学管理和考核的文件,通过这些文件的制定与实施,加强了实践教学的管理,规范和引导了实践教学工作,保证了实践教学工作的良好运行和学生职业岗位能力的培养。 (4) 组成了专兼结合的“双师型”教师团队 在教师团队建设上,以“双师型”队伍建设为核心,制定了《师资队伍建设方案》,建立教师发展规划和激励机制。一是采取“培养和培训”的办法,借助行业、企业、国家职业教育培训基地等资源,以轮岗的形式安排教师进修培训,在学习和实践中学习掌握前沿知识、先进技术,参与企业科研项目、技术服务,提高教师的实践能力、动手能力,特别将教师深入企业一线的经历和时间纳入教师专业技术职务评聘考核的重要内容。二是采取“积少成多”的方式,坚持每学期从企业聘请一流的技术骨干,他们具有丰富的理论和实践经验,利用他们的休假时间,实质性地投入到我们的教学与科研活动中,为产学研高起点的运作提供强有力的保证。通过多种途径的培养促使我系青年教师快速成长脱颖而出。 (5) 积极推行实践教学方法改革 在实践教学中,改变过去传统的教师讲、学生练的方式,积极推行任务驱动、项目教学,将实际案例或真实的项目引入课堂,教师和学生共同参与、共同讨论,整个实施过程以小组合作形式开展,由于案例和项目都是来源于企业现实中的,针对性强,学生的学习目标明确,能使学生获得亲自参与知识学习探索的积极情感,逐步形成喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向,同时也培养了学生团队合作精神和人际交往能力,深受学生欢迎。 4结束语 经过几年的实践,我们的人才培养方案已经初见成效,计算机网络专业毕业生受到用人单位的普遍欢迎,近三年毕业生就业率始终保持在95%以上,专业和岗位对口率在80%以上,企业和用人单位对毕业生的满意率90%以上。同时校内外实践教学条件的不断完善,人才培养方案的不断优化,人才培养模式的创新,也推动了教学改革的不断深入,形成了鲜明的办学特色,取得了良好的社会声誉。 在学院建设示范性高职院校的大背景下,顺应计算机科学技术迅速发展的趋势,满足国家发展对高职人才的需求,构建合理的人才培养方案,这个课题的研究任重而道远,我们将孜孜以求,不辱使命。 计算机网络专业论文:构建有高职特色的计算机网络专业课程体系 摘要:本文根据高职人才培养目标的特点,分析了构建有高职特色的计算机网络专业课程体系的基本原则,并提出了相应的构建策略。 关键词:课程体系;高职特色;计算机网络专业 1高职计算机网络专业课程体系构建的基本原则 以就业为导向原则。高职计算机网络专业课程体系构建应以市场为导向,以就业为宗旨,产学研相结合,紧密结合网络专业的发展、市场需求和岗位需要调整专业设置,突出网络专业及其新兴专业的基础性、示范性和先导性作用,改革教学方针和教学手段,强化实践教学,增强职业能力,为地方经济发展培养大批面向生产、建设、管理、服务第一线需要的“下得去、留得住、用得上”,实践能力强、具有良好职业道德的高技能人才。 少理论重实践原则。高职汁算机网络专业教学应以实用为目的,课程设置对理论知识的要求应以够用为度。过多强调理论反而会让学生陷入复杂的难以理解的理论知识中,从而失去学习的信心,学习效果自然不好。所谓够用就是指学生将来在从事专业工作时所要求了解和掌握的理论知识,在课程中去掉根本不用的纯理论部分的讲解,只讲可能用得上的一些技术理论讲解,即要以实用为目的,构建专业课程体系。高职教育要培养面向生产、建设、管理、服务第一线需要的技术应用型人才。实际动手能力是毕业生就业的生命线,理论性课程学得很好并无助于找到合适的工作。而理论性知识学得还可以而动手能力极强的同学更容易找到合适的工作,且适应能力很强,较容易适应相关工作岗位。 模块化原则。计算机网络专业包括的是比较广泛的,为更好的把握该专业的教学,我院把该专业的学习可以划分成网站美术设计与维护模块、计算机网络创建与维护模块、计算机网站建设和网络管理模块,各模块既有交叉也有区别点,在课程设置上在保证网络专业的专业性,又要突出各个模块的教学特色,其方式多种多样,主要通过开设必修课中开设模块教学来保证其特色教学,应注意的学生选择的模块应有一致性,不能一会选择这个模块,下次选择那个模块。另外模块课程的选择应根据市场的需求来确定,不能一成不变,如果一成不变就成了缰化的模块划分,不利于专业的发展。 职业资格原则。高职培养的是技能型人才,而职业资格证书正是学生职业技术能力的体现,我院要求学生毕业时必须取得相应的职业资格,即双证制度(毕业证+职业资格证书)。这一原则重视职业技能的考核,一方面要求各系部将职业考证的相关课程尽可能融人培养计划之中,要求教师职业经验更为丰富,另一个方面使学生有紧迫感,学习主动性更强。 2高职计算机网络专业课程体系构建的策略 高技能人才培养的核心问题是课程的设计设置与体系的建构问题。基于此种认识,我们以计算机网络专业课程改革为突破口,依据高职课程体系构建的原则,采用“逆向设计法”,构建了以职业技能为核心的“模块+学工交替”结构的高职课程体系。 2.1逆向构建计算机网络专业课程体系 传统的计算机网络专业课程设置是遵循以学科为基础的“公共基础―专业基础―专业”三段式的逻辑思路设计的。高等职业技术教育重在培养第一线的应用型技术人才,计算机网络专业课程设置就应该是以职业技能为核心,把职业技能的掌握放在第一位,同时关注学生全面素质的提高。这种课程设计所遵循的路径与学术型大学的课程形成路径是相反的,即课程的“逆向设计法”。 首先,通过对就业市场进行综合分析来确定人才培养的目标。通过对计算机网络专业就业市场的综合分析,紧密跟踪人才市场需求的变化,调查、预测用人单位的职业岗位(岗位群)的能力要求和家长、学生的就业期望,初步确定计算机网络专业人才培养的目标。 其次,由高等职业院校的教学单位(院、系)牵头,聘请相关行业的专家和教授、教育科研部门的有关人员以及用人单位组成计算机网络专业专家委员会,为计算机网络专业专业发展、课程设置和人才培养提供指导性意见,使课程设置具有一定的科学性和可操作性,也使学校对于人才市场的预测和招生的定位更加准确。 第三,充分吸纳一线授课教师和计算机网络专业毕业生参与和与专家、教授合作,系统设计课程的目标,完成教材、教学参考资料的选定等一系列基本任务,充分评价过去用过的大纲和教材,哪些东西不适用,哪些东西需要改造和改革等,研究制订出专业发展计划,最终确定课程设计和教学大纲,并使全部课程有序、完整、层次清楚、目标明确。 2.2“模块”课程体系 这一课程体系由专业基础课、专业必修课和专业选修课3模块的课程组成,如下图。 (1) 网络专业基础课 网络专业基础层课程主要为高职学生提供必备的专业基础知识,专业基础课程设置以“必需、够用”为原则,让学生掌握计算机的基础知识,为后续的网络专业课程奠定基础。 (2) 网络专业必修课 其内容是按照职业岗位群共有的基础技术和基本技能整合而成,作为教学和实训的中心内容,并在时间上、师资上予以优先保证。这一部分由专业核心课程和模块教学课程两部分构成。专业核心课程课程覆盖该专业对应职业岗位群需要的最基本、最主要的知识和技术,教学上侧重于技术原理、技术方法的讲授。网络专业只设立4门核心技术课程,保证学生有足够的时间和条件学好这些课程,掌握本专业必备的知识和技术,确保学生有一技之长。模块教学课程,这是根据学生的兴趣特点,在网络这个大专业中分为3个模块(见下表):计算机网站建设和网络管理模块(A)、计算机网络创建与维护模块(B)、网页美术设计与维护模块(C),分别从软件、硬件和网页艺术设计这三个方向强化培养学生的动手能力、操作技能的课程,重在职业基本技能的培养。模块教学课程强调职训、实训、实验、上机等实用性操作训练,以满足第一线应用技术人才的实际需要。(3) 网络专业选修课 这是网络专业必修课程所需专业知识的强化、拓宽和补充,以使学生进一步深人理解本专业的核心技术课,强化技术操作,以熟练掌握操作技巧,丰富技术操作经验。此模块课程,以当前职业岗位的需求为依据,侧重对学生进行有针对性的专项培训,进一步提高学生的网络的专业知识。 2.3学工交替 学工交替是指学生在学习了一定的网络专业必修课后进入相应实训基地实习一段时间,把在课堂学习的内容直接应用到工作实践中,在实践中强化动手能力,并让学生能在工作中找到问题,学会解决问题。回到学校后,学生的在校学习才更有目标,也更有动力。 学工交替贯彻了从高职学生发展实际出发,“学以致用”的教育理念。这一课程体系结合前面的“模块”教学模式,以专业为基础,以学生的特长为根本,构成一个比较完整的高职人才培养体系。 3结束语 总之,构建有高职特色的计算机网络专业课程体系就是要以现代职业教育理论为支撑,以适应社会需求为目标,设计出有高职特色的学生培养方案及构建计算机网络专业特有课程和教学内容体系。另外,学生是教学的根本所在,一切教学工作都应该以学生的实际情况为准则,课堂教学和实践性教学都应该体现学生为主体,教师为主导的原则,最大限度的调动学生学习的主动性和积极性,才能提高课程教学效果,达到教学改革的目的。
煤矿应急系统论文:浅谈煤矿井下应急广播系统 【摘 要】文章简单明了的介绍了应急广播系统的总体概要、系统组成、系统的功能特点。详细的阐述了应急广播系统在煤矿井下安全生产中的重要性和必要性。 【关键词】应急广播;矿井;安全 1、引言 近一个时期以来,在煤矿安全事故频发的客观条件下,国家安监总局了煤矿井下避险“六大系统”的建设规范和建设时间表,规定时间内未完成“六大系统”建设的煤矿将被关停。[1]为保证煤矿企业遭遇突发性事件时,能以最简捷、最快的途径通知井下作业人员,并指导相关人员紧急疏散或采取相应安全措施,做到及时并有效的应急救援,通过结合语音广播现状与发展方向,采用数字技术、单片机编解码技术、高级软件编程技术等开发了数字化可寻址矿用智能应急救援语音系统。该系统集安全播报、调度指挥、安全监测、公共语音为一体,是新一代的数字化语音系统。矿用智能应急救援语音系统结合煤矿安全生产的需要,以安全监测监控、综合自动化系统原始数据为依据,以各种应急预案为基础,开发出智能语音告警及应急救援模块。日常可以进行安全宣传、教育,在指定区域播放安全规章、安全措施、注意事项等,增强职工安全意识。还可共享安全监控系统有关数据,经过定制,当出现瓦斯超限、风机不能正常工作等情况时,自动在特定区域发出安全告警,指挥相关人员撤离或采取必要的措施。如果检测到安全监控系统告警,井下出现重大安全事故时,可以根据事先设定程序,调动相关应急预案,指挥现场人员撤离;也可以人工调用应急预案语音材料,播放给指定区域,并可以通过麦克风,直接指挥有关人员撤离。根据需要,可以播放背景音乐。 结合数字视频技术,可以实时观察工况直观图像,做到数据、语音、视频的真正联动。 2、系统结构组成 矿用无线通信系统由井上设备和井下设备两部分组成。 2.1 井上设备 井上设备由语音通讯服务器、数字中继网关、管理调度电脑、核心交换机、井上基站等组成。 2.1.1语音通讯服务器。主机服务器,为系统提供各种网络和应用程序等服务。实现井上井下通讯一体化、有线无线一体化、调度通讯行政通讯一体化,用户井上、井下漫游。 2.1.2数字中继网关。数字语音网关一侧连接传统程控交换机,一侧与IP网连接,实现IP网与PSTN的互连互通,将IP网络与固定电话网络、移动网络结合,从而实现对于公网、专网有线、无线用户的综合指挥调度。 2.1.3管理调度电脑 2.1.4核心交换机。将井下光纤网络设备、语音服务器、数字中继网关、管理调度电脑、井上基站等设备接入到统一网络中实现数据传输。 2.1.5井上基站。满足语音通讯的同时还能够为井上管理办公提供无线上网、中短途数据传输等应用提供服务。 2.2 井下设备 井下设备主要由矿用本安型交换机、矿用本安型无线基站、矿用隔爆兼本安直流稳压电源、矿用本安型手机等组成。 2.2.1矿用本安型交换机。连接井下工业以太网环网。 2.2.2矿用本安型无线基站。基站是整个系统无线信号接入点,实现与终端的数据交互。基站采用WIFI通信技术,能够大大提高无线通信的安全性和扩展性。基站连接可采用光缆、网线、电缆方式,可根据实际环境进行配置。 2.2.3矿用隔爆兼本安直流稳压电源。电源采用三路交流电源输入(AC127V、AC380V、AC660V) ,提供稳定的DC 输出,输出电压为12V、24V,提供给基站和交换机工作。采用不间断供电设计,后备电池可保证井下断电后设备仍能工作不低于2小时。 2.2.4矿用本安型手机。系统语音终端,采用矿用本安设计,轻便小巧,便于携带。 3、系统功能特点 多路广播功能:系统可以实现多套节目同时传输。 音源种类丰富:音源种类丰富,可以是麦克风、话筒、DVD/VCD等传统音响设备,也可以是电脑、MP3等现代数字设备;同时,系统内置FM调频收音机,接收当地公共电台广播节目。[2]当使用电脑进行播放时,可以播放电脑支持的全部数字语音文件,另外可支持网络播放,矿领导可在本办公室内通过电脑对井下广播讲话。 可分区功能:可自动或手动进行按区域或逻辑分组广播、分区域广播(如办公区、井下候车室、食堂),做到单独控制,如单独对办公区播放通知;也可进行全矿广播。 远程控制功能:可以通过计算机进行单台音箱的开停控制,界面友好,操作方便,真正实现了可寻址到点控制。 与安全监控、综合自动化系统有机融合:共享安全监控、综合自动化系统有关数据,经过定制,当出现瓦斯超限、风机不能正常工作等情况时,系统自动在特定区域发出安全告警,指挥相关人员采取必要的措施。 结合应急预案,进行自动或人工应急救援:当系统监测到安全监控系统告警,井下出现重大安全事故时,可以根据事先设定程序,调动相关应急预案,指挥现场人员撤离;也可以人工调用应急预案语音,播放给指定区域;还可以通过麦克风,直接指挥有关人员撤离。 开关量输入:硬件上支持4路开关量信息输入,配合矿业现场其他设备,进行语音告警提示,避免事故的发生。可根据需要设置启动警报点附近的音箱或全部音箱。 传输距离长:可以采用全光缆方式传输,抗冲击、无干扰、高保真、传输距离可以达到60公里,特别适合煤矿井下恶劣环境。 高品质的语音:专业的语音芯片设计,独特的机械、工艺设计,做到声音洪亮,不失真,改变了过去煤矿井下扩音电话音质差的根本问题。 较高的稳定性与可靠性:采用RF弱信号传输方式,极大地提高了系统的可靠性,系统传输网络中无功率信号,单只音箱的故障不影响系统工作,整机在没有信号的情况下自动处于关闭状态,待有启动信号或接收到开机指令后音箱自动启动,无需人员的控制。[3] 传输方式可通过工业以太网:目前煤矿井下工业以太网越来越普及,本系统支持在工业以太网传输,避免了重复布线,节约资源。 数字视频联动:可以和数字视频系统相结合,达到数据、语音、视频联动。 4、小结 随着科技的发展和生产力水平的不断提高,越来越多的高科技产品和技术相继应用到原本生产力水平低下、生产技术粗矿的煤矿生产中来,为煤矿生产这个昔日多数人眼中的低水平行业增添了新的活力。本文所介绍的应急广播系统就是这其中的一个代表,它最重要的特点就是能够在危险发生的第一时间将信息传递到井下的每一个角落,从而更大程度的保证每一个矿工的生命安全。 煤矿应急系统论文:煤矿应急强排系统配电及控制设计体会 摘要:矿井透水事故是危害面最大、影响时间最长的矿难事故。为体现以人为本的精神,增加透水情况下人员逃生的机会,国家有关部门极为重视,把以抢险救灾事后处理改变为以事先预防治理的策略。潜水泵对于一定流量范围的突水事故可有效控制,为避免淹井或延缓淹井争取时间,保证人员安全撤离和设备拆除;由于该系统采用地面控制,即使排水泵房被淹,潜水泵也能正常运行,为淹井后抢险救灾赢得时间。鉴于潜水泵应急强排系统的诸多优点,矿井在现有排水能力的基础上,增设潜水泵应急强排系统是十分必要的。 关键字:潜水泵;应急强排系统;配电及控制 0、前言 矿井透水事故是危害面最大、影响时间最长的矿难事故。为体现以人为本的精神,增加透水情况下人员逃生的机会,国家有关部门极为重视,把以抢险救灾事后处理改变为以事先预防治理的策略。 国家安全生产监督管理总局颁布2009年12月1日起施行的《煤矿防治水规定》第一百一十八条规定:受水威胁严重的矿井,应当实现井下泵房无人值守和地面远程监控,推广使用地面操控的潜水泵排水系统;《煤矿安全规程》(2011版)第二百七十三条 水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井,应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。 1、增设潜水泵应急强排系统的必要性 目前常用的防突措施主要为设置防水闸门和建设潜水泵应急强排系统。防水闸门与潜水泵应急强排系统特点如下: 防水闸门是为预防矿井突然涌水造成淹井而安设的闸门。砌筑在通往水灾威胁地区巷道的总汇合处、井底车场和井下水泵房。防水闸门笨重,开启与关闭不方便,虽可利用液压系统进行远程操纵,但防水闸门安装处带压一般较大,大压力等级的防水闸门设置难度大且关闭非常困难,很难保证关闭质量和把握关闭时间,尤其在人员没有安全撤出之前,不能关闭。关闭闸门后,人员及设备不能出入,且水对被淹没区域内设备和巷道影响较大,恢复生产难度较大。防水闸门建成后,可能会对巷道通风、电缆布置,轨道运输、皮带运输存在一定影响;特别需考虑安装地段的通风系统的风流调解,防止在关闭防水闸门后,造成该段巷道通风不畅或盲巷,出现新的隐患问题。另外,防水闸门在地压较大矿井不适用。 防水闸门是带压开采矿井中常用的防治水安全措施,主要作用在一个“堵”字。防水闸门为被动堵水,而潜水泵为主动排水,变被动为主动,有利于矿井的防治水工作。而潜水泵对于一定流量范围的突水事故可有效控制,为避免淹井或延缓淹井争取时间,保证人员安全撤离和设备拆除;由于该系统采用地面控制,即使排水泵房被淹,潜水泵也能正常运行,为淹井后抢险救灾赢得时间。 鉴于潜水泵应急强排系统的诸多优点,矿井在现有排水能力的基础上,增设潜水泵应急强排系统是十分必要的。 2、潜水泵应急强排系统的组成 1)系统的组成 一般情况下,将多级泵和电动机采用固定连接方式组成一体潜水电泵,安装在吸罩内。被输送液体由吸罩吸入经过电动机表面进入泵的吸水口,通过多级叶轮传送,经出水口、逆止阀或多功能阀、电动阀和扬水管排出。当采用水泵控制自动化时,选用电动闸阀或电液动闸阀。目前已有隔爆矿用潜水电动液控闸阀为潜水泵的自动控制提供了保证。地面或井下控制系统实现多种监控。 综上所述,潜水电泵、阀门、管路、配电及控制装置等组成潜水电泵排水系统。 2)潜水电泵安装方式 潜水电泵安装方式可分为立式、卧(斜)式两大类。 立式安装方式:潜水电泵悬吊在矿井水仓内,水仓的深度应大于潜水电泵的整体高度。优点是受力方式合理,运行寿命长,维修时可以整体取出。缺点是对起重设备要求较高,对水仓内的支撑大梁要求较高,排水井一次性投资大。 卧(斜)式安装方式:安装灵活,随着水位和水源位置的变化,机组的位置可很快的做出调整,缩短排水时间。优点是对起重设备要求不高,对水仓内的支撑大梁要求不高。 3)隔爆矿用潜水电动液控闸阀 隔爆矿用潜水电动液控闸阀是潜水泵应急强排系统的一个关键部件,其可靠性是潜水泵的自动控制的保证。传统闸阀存在以下问题:可靠性差、控制复杂、故障率高、遇见突水现象电动闸阀打不开,不能长时间在水下工作。隔爆矿用潜水电动液控闸阀克服了以上缺点,选配防爆潜水电机作为动力源,采用高压液压缸执行装置作为闸阀的开启和关闭装置,可使闸阀长时间在水下使用。该潜水电液闸阀能在地面或井下控制闸阀的开启,能有效控制闸阀的开关速度和关闭力。具有手动、电动液控两种操作方式。 3、潜水泵应急强排系统的配电及控制 《煤矿防治水规定》中推广使用地面操控的潜水泵排水系统,在条件具备时,采用地面控制,即配电及控制设备放置于地面,动力及控制电缆直接下井接至潜水泵电机及其辅助设备或传感器上(根据现场实际情况,采用沿井筒敷设或沿电缆钻孔敷设)。只有在受条件限制时(配电能力、工农关系等),才采用井下适当位置控制,潜水泵配电室位置应置于高于潜水泵的安装位置,且留出足够的储水余量,使其不致淹至潜水泵配电室位置,而影响潜水泵的工作。 1)地面配电系统 在地面合适位置设应急强排配电室,两回10kV(6kV)电源分别引自矿井35kV(110kV、220kV)变电站10kV(6kV)不同母线段,两回~380/220V电源引自场地动照网。应急强排配电室内设KYN28A-12型高压开关柜,采用高压开关设备或软启动装置分别向井下潜水泵供电。 潜水电泵可以全压(直接)起动,也可降压起动。原则上,在全压起动条件满足时,要采用全压起动,因为全压起动是最简单、最可靠、最经济的起动方式。但全压起动起动电流大,在配电母线上引起的电压下降大。 当全压起动条件不满足时,可考虑采用降压起动方式。降压起动的方式有:电抗器降压起动、自耦变压器降压起动、软起动(可控硅固态软起动、水电阻软起动)、星三角降压起动。目前多采用固态软起动,优点是可提供平滑无极的加速和可控制的减速,起动时避免过冲,停车时避免水锤现象。 2)井下配电系统 从井下变配电所引两回~660V低压电源,采用阀门电控装置分别向电动阀门供电。变配电所及阀门电控装置安装位置应高于电动阀门的安装位置。目前设计的电动阀门在正常情况下一般是常开的,在检修时关闭。 3)控制系统 地面潜水泵配电室内设应急排水泵站控制装置,完成信号传输、监测和应急排水泵站设备控制等功能。由低压配电装置、智能控制器、检测传感器及信号控制电缆等部分组成。具有“自动”、“手动”和“检修”三种工作方式,特殊情况下可以退出自动化运行,转为地面手动操作,确保潜水泵可靠起动;具有远程启动、停止、复位和测试功能;并实时显示系统监测的所有信息具备完善的报警功能,对所有被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变进行声、光报警;能够通过工业以太网向上一级计算机管理信息系统传送生产数据和图形信息。另外可以增加工业电视系统,通信系统等为应急强排系统提供声像信息。 4、设计过程中还应考虑的问题 1)影响电动机起动有线路压降、配电母线压降、电动机端子压降等的几个因素。 《GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差》中规定:35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%;20kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%;3.3 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。 《GB 50055-2011 通用用电设备配电设计规范》中规定:电动机起动时,其端子电压应能保证机械要求的起动转矩,且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。 交流电动机起动时,配电母线上的电压应符合下列规定:配电母线上接有照明或其他对电压波动较敏感的负荷,电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动,不宜低于额定电压的85%。配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷,不应低于额定电压的80%;配电母线上未接其他用电设备时,可按保证电动机起动转矩的条件决定;对于低压电动机,尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。关于压降的计算这里不再赘述。 2)控制信号的传输 对于控制信号能否在长的距离工况下稳定工作,一直困扰着设计人员,于是与太原博世通机电液工程有限公司合作,针对长距离(1—2km)信号传输及水下潜水闸阀控制做了一系列试验。 (1)长距离PT100温度传感器信号衰减试验结论:三线制传输的信号与实际的温度差值恒定,利用软件可消除误差;四线制传输的信号衰减很小。 (2)长距离接近开关信号衰减试验(加直流24V电源)结论:信号衰减不大,能够驱动中间继电器,并使PLC能够得到反馈信号。 (3)信号长距离控制潜水闸阀水下动作试验(动力电压660V,控制电压24V)结论:很好的实现了长距离远程起动电机和长距离信号传输控制。 以上试验证明,2km以内潜水泵相关控制及监测信号的传输可满足地面自动控制的要求。若超过2km的信号传输,没有相应的试验或应用实例,建议采用井下加隔爆PLC分站的方式进行信号传输。 5结束语 我公司开展潜水泵应急强排系统在同行业领先,目前设计完成的有单侯矿井、东欢坨矿井、梧桐庄矿井、宣东矿二号井、九龙矿等,另李雅庄、曹村、干河、庞庞塔、马营等矿处在设计阶段。以上设计除东欢坨矿井、曹村矿为井下控制外,其他均为地面控制。以开滦单候矿井为例,原设计采用防水闸门,后经过专家论证改为潜水泵应急强排系统后,避免了一次重大淹井事故。 潜水泵应急强排系统是一个综合性的课题,涉及技术、管理、使用等许多方面。从国家国家安全生产监督管理总局颁布《煤矿防治水规定》到许多煤业集团逐步增设应急强排系统充分体现国家到地方对矿井消除透水事故隐患的重视程度及执行力度。充分体现以人为本的精神,把以抢险救灾事后处理改变为以事先预防治理。 煤矿应急系统论文:煤矿电动机应急调速系统探究 摘要: 针对变频器发生故障时很难在较短时间内恢复正常运行的问题,设计了煤矿电动机应急调速系统。该系统采用应急变频装置替代故障的原始变频器来控制电动机:当原始变频器发生故障时,PLC主控单元根据电动机和变频器的故障状态实时控制应急变频装置;当应急变频装置的输出达到电动机的运行条件时,切换装置立即动作,从而实现应急变频装置对电动机转速的稳定控制。仿真结果表明,该系统在原始变频器故障的情况下能够快速接入应急变频装置,具有较好的调速性能。 关键词: 电动机;应急调速;应急变频装置 0引言 随着计算机和电力电子技术的迅速发展,采用变频器控制的电动机调速系统逐渐代替了传统的电动机调速系统。基于电力电子技术的变频器调速控制系统具有快速、稳定的特点,在工业应用中得到了普及,成为主流的调速设备[1-4]。但是,变频器的主电路是由电力电子开关器件组成,当发生故障时很难在较短的时间内恢复正常运行,所以一旦故障就会导致电动机非正常运行,影响煤矿生产系统的正常运行。针对这一问题,本文设计了一种煤矿电动机应急调速系统。该系统由应急变频装置、PLC主控单元和切换装置等组成,PLC主控单元根据电动机和变频器的故障状态,采用模糊PID算法实时控制应急变频装置的输出[7-8],一旦应急变频装置的输出达到电动机运行条件,切换装置立即动作,从而实现应急变频装置对电动机的稳定控制。 1系统结构及工作原理 煤矿电动机应急调速系统结构如图1所示,其中应急变频装置参数与原始变频器控制参数相同。PLC主控单元采集并处理电动机和原始变频器的运行信息,用于判断是否出现故障,一旦检测到原始变频器发生故障,即对切换装置和应急变频装置实施控制。切换装置根据PLC主控单元的信号,将应急变频装置与故障变频器进行切换。应急变频装置在PLC的指令下立即启动,并根据PLC的输入信号来控制输出频率,从而控制电动机转速。煤矿电动机应急调速系统工作原理如图2所示。若电动机在原始变频器故障后处于转动状态,则切换系统中的锁相环同步控制器。当锁相环同步控制器检测到应急变频装置与电动机同频同相时,将应急变频装置与电动机的接触器闭合,从而实现应急变频装置对电动机转速的稳定控制;若电动机在原始变频器故障后处于停止状态,则采用应急变频装置重新启动电动机。 2系统硬件设计 2.1应急变频装置 应急变频装置为交-直-交结构,其电路结构如图3所示。该装置主要由主电路和控制电路组成,其中主电路包括整流器、直流侧滤波器、逆变器。整流器用于将三相交流信号转换成直流信号,直流侧滤波器用于吸收整流侧和逆变侧的脉动电压,逆变器则用于将直流信号转换成交流信号。控制电路由转速检测电路、运算电路、驱动电路和保护电路等组成。检测电路主要用于检测系统的电压、频率等信息。运算电路主要负责处理反馈信号,得到输出信号的参考值。驱动电路用于控制开关器件的通断。保护电路用于保护变频器和电动机。 3系统软件设计 要使煤矿电动机应急调速系统快速、稳定地投入运行,应急变频装置必须具有较快的启动速度,以便及时代替原故障变频器。 3.1主程序 煤矿电动机应急调速系统主程序流程如图6所示。当PLC主控单元检测到原变频器发生故障时,实时启动应急变频装置。应急变频装置导入原变频器的参数和工作频率参数,然后将模糊PID子程序导入其控制系统。 3.2PLC主控单元切换程序 PLC主控单元切换程序流程如图7所示。首先判断原变频器故障后电动机是否停机,若电动机处于停机状态,则切换程序重新启动电动机;若电动机没有停机,在故障变频器停止工作后,延时2s,启动应急变频装置并封锁其输出,通过锁相环同步控制器检测应急变频装置相位和频率是否与电动机一致,一旦检测到同频同相,则切换程序通过控制接触开关控制电动机继续工作。 4仿真验证 为验证煤矿电动机应急变频调速系统的快速响应能力,在Matlab/Simulink环境下建立系统模型,如图8所示。具体参数如下:额定功率PN=200kW,额定电压UN=380V,频率f=50Hz,定子电感L=20mH,定子电阻R=0.03Ω,转子电感Lr=19mH,转子电阻Rr=0.026Ω,转动惯量J=2.56kg•m2,直流电压Udc=900V,电磁常数T=0.016。原变频器在0.5s时发生故障情况下的电动机输出电流i和转速n曲线如图9所示。从图9可看出,原变频器故障前,电动机的电流和转速都处于稳定运行状态;发生故障时,电动机电流降为0,转速也逐渐下降,直至电动机处于停机状态。以图9所示的电动机停机状态为例,在该状态下投入应急变频装置后的电动机输出电流和转速曲线如图10所示。从图10可看出,应急变频装置开始时处于封锁状态,电动机处于停机状态,输出电流为0;0.5s时开始启动电动机并接入应急变频装置,电动机转速缓慢上升,直至达到额定转速;电动机输出电流由开始较大的启动电流过渡到稳定运行状态下的电流,说明煤矿电动机应急变频调速系统具有快速响应能力。 5结语 介绍了一种煤矿电动机应急调速系统的整体设计,在Matlab/Simulink平台对系统可行性进行了验证。仿真结果表明,该系统在原始变频器故障的情况下,能够快速接入应急变频装置,具有较好的调速性能。 作者:阮文韬 单位:成都纺织高等专科学校电气信息工程学院 煤矿应急系统论文:煤矿突发事件应急预案中对通信系统的思考 摘要: 煤炭是我国最为重要的能源资源之一,但属于高危行业,安全生产是矿井的头等大事,受到了国家的高度重视,信息化技术的广泛应用为灾害预警起到了一定作用。尽管如此,矿井突发事件偶有发生。近年来,国家对应急管理工作的工作力度在逐年加大,通信保障在煤矿应急管理工作中有着重要的地位,且对它的要求也越来越高。文章对煤矿突发事件应急预案中通讯系统保障机制进行探讨。 关键词: 事件 应急预案 通信系统 预警 保障 0引言 煤炭是我国最为重要的能源资源之一,煤炭生产的安全事关重大。矿山救护是矿山生产的重要组成部分,由于人员移动频繁、话务量集中、又由于煤矿井下复杂的、特殊的工作环境,固定电话及公众移动电话在救护调度中往往显得无能为力。通讯不畅严重影响了矿山安全救护工作。 近年来,国家对应急管理工作的工作力度在逐年加大,而应急通信保障也是应急预案的重要组成部分,应急通信平台服务于应急指挥和应急救援,因此,通信保障在应急管理工作中有着重要的地位,且对它的要求也越来越高。煤矿生产及其环境的特殊性,决定了煤矿生产对通信畅通、方便、灵活性和可靠性的要求比地面要高,井下通信的实施较地面难度要大得多,且煤矿灾害频发,发展应急通信是当务之急。建立起统一指挥、反应灵敏、协调有序、运转高效的应急通信保障机制迫在眉睫。 1通信现状 目前,矿井的地面大都有固话基站,有互联网及内部局域网;有直通上级部门的无线电台;井下工作地点都装有有线调度电话,直通矿生产调度室;在国家安全生产监督管理总局要求下,矿井也都安装了人员定位监测系统,而该系统大部分是不能直接与地面进行通话的,只有和小灵通一起y梆才能实现通话,但由于价格昂贵,还不能得到普及。另外,现部分矿井正在做矿井监控或矿井自动化建设,井下工业环网已在推广使用,信息化技术的广泛应用为灾害预警起到了一定作用。但当井下一旦发生突发事件时,会造成整个盘区甚至全井下停电,这些系统将全部瘫痪,只能获取停电瞬间前的信息。 由于煤矿井下是一个复杂的、特别的工作环境,井下的通信不同于地面上现有的通信。电磁波在巷道中传播信号衰减严重,整机功耗受到易燃易爆环境的制约,且价格昂贵,因此,无线通信在煤矿井下的普及应用还存在困难。目前,在救灾过程中只有小范围的无线对讲机在使用,与地面调度指挥系统难以形成一个高效的有机整体。 2通信系统的重要性 “安全为天,预防为主”是煤矿安全生产的主线,一份的预防胜过百倍的努力,早期的预防可杜绝许多事故的发生,可避免人民生命与国家财产的遭受损失,所以,一直以来国家对煤矿的安全投入了相当大人力、物力和财力,使得煤矿安全状况全面提升。 随着信息化技术的发展,煤矿自动化程度也在不断提高,各种监测监控系统正在投入使用或功能正在完善,无线通讯系统也正在发展,这些为灾害的预警提供了多种有效的手段。尽管如此,矿井突发事件偶有发生。如何迅速组建有效的救灾应急指挥系统,最大限度减少事件造成的损失,保障职工人身安全,通讯系统起着极为重要的作用,保证通信系统畅通、高效为救灾争取时间是必不可少的重要手段。由于通讯系统的传输方式多种,不是某个企业能够单独完成或所拥有的,要在国家与政府的支持和协调下,在当地通信公司的配合下,成立矿井突发事件通讯应急指挥机构有着重要的意义。 3通讯应急指挥机构职责 3.1 全体人员要在思想上充分认识通讯系统在抢险过程中的重要性,积极组织抢险抢修队伍;并且对所有人员要进行操作、维修的培训,熟练其通讯系统的基本原理和使用技能。 3.2 救灾的设备、材料备件、抢修工具各项细节落实到人,定期查看和测试,不能有损坏或失效,不得擅自挪做它用,抢险救灾后及时补充。 3.3 督促并检查各基站的设备及线路,发现问题及时处理,确保通讯网络系统运行状态正常。 3.4 负责组织定期对相关人员开展预案演练,可通过开展联合演练等方式,促进各单位的协调配合、职责落实和能力提升。确保人员在抢险救灾时头脑清醒、技术熟练。 3.5 配合矿方做好预警工作,如:利用人员定位监测系统的双向通讯功能,在紧急情况下向发射卡发送人员撤离信息;负责督促对各种预警系统的功能完善与系统升级;利用井下防爆对讲机实现井上下通讯(正常情况井下重要地点已放置的防爆对讲机);做好人员的避灾演练工作,提高实战能力。 3.6 在政府的支持下,负责建立起一套空中与地面相结合、有线与无线相结合、固定与机动相结合、公众网与专用网相结合的立体应急通信保障体系,并进行强化管理。 3.7 当矿井发生紧急情况时,在指挥部的组织下通知相关人员立刻到达指定地点,在指挥部的统一指挥下进入预案状态,快速到达事故现场,确保矿井的通讯高效畅通,为事故救援争取时间。 煤矿应急系统论文:煤矿井下应急无线通信系统的建立研究 摘 要:从当前实践来看,国内煤矿井下系统中的救援设备比较落后、不齐全,而且应急通信技术、系统比较落后,工具设备布设不合理,以致于煤矿井下安全事故频发。其中,信息通信受阻,是造成救援不利、威胁井下人员生命安全的主要影响因素之一,如果不及时采取有效的措施予以防治,则会严重影响煤矿建设事业的可持续发展。本文将对当前煤矿井下应急通信技术及其现状进行分析,并在此基础上就如何建立切实可行的煤矿井下应急无线通信系统,谈一下自己的观点和认识,仅供参考。 近年来,随着社会经济的快速发展和煤矿开采技术的不断进步,煤矿井下开采强度、深度等均有所增加,生产安全问题相伴而生。据调查发现,煤矿井下安全事故防治、救援工作中,最为关键的就是要保持通信畅通,以便于及时地联系、准确地找到受困者的位置。 一、煤矿井下应急通信系统及其技术现状 从当前煤矿井下的情况来看,无线应急通信技术多应用在井下事故问题出现时及时掌握现场情况,为井下人员营救准备了条件。同时,该系统和技术与地面救援系统、指挥中心相连接,形成一个临时性的无线通信路线和网络系统。实践中为了能够有效避免发生二次事故,一旦发生矿井事故,则供电系统就会完全切断电力系统。在该种情况下,煤矿井下救援过程中,难以使用原井下通信系统保持联络。当救援人员下井后获得信息以后,难以给地面人员、指挥中心保持联系。在该种情况下,地上救援时,工作人员难以获得井下的现状信息资料,或者不及时或者不准确,不利于及时救援。井下救援过程中,无法有效了解相关信息,而且救援人员可能会置身于险境。煤矿井下通信系统,关系着井上、井下人员的安全和联系畅通行,保持井下应急系统通信畅通,意义重大。实践证明,切实可靠的应急通信系统,能够在救援过程中起到非常好的应用效果,既可以提高救援效率,又可以减少人员伤亡和财产损失。 当前国内煤矿井下作业实践中,井下应急通信以有线通信为主,虽然部分设备配备了先进的井下无线通信装置,但因系统不配套等而难以发挥其作用。对于传统的煤矿井下应急通信系统而言,其中有线通信主要采用的是调度电话及联络系统。从应用实践来看,该系统属于无源传输,在发生井下事故以后,即便没有电源供电,也可保持正常通信,而且通话质量能够有所保障。实践中,因上述通信模式和手段实际布设成本较其他模式下的布设方案经济成本要高一些,加之井下环境特别的复杂,很难全面把握,而且容易出现变动,所以所用的话机可能无法覆盖整个巷道。一旦发生故障,则造成井下通信出现严重的中断现象。有线通信系统作为一种矿井应急通信系统,虽然可靠、灵活,但是存在着一些安全隐患问题,难以有效满足客观需求。 随着科技水平的不断提高,目前国内已经逐步引入无线通信系统,虽然技术水平较之于以往有所提高,但是依然存在一些问题或瑕疵。比如,通信过程中容量相对较小一些,而且部分区域的通信受限以及通信距离短和对基站具有较强的依赖性等,甚至无法支持煤矿井下救援任务。针对这些问题,本文基于目前已有的、相对比较成熟的无线Mesh网络系统和技术手段,将其引入到井下用于应急救援通信,并重新设计了新的无线应急通信体系,以此来有效满足煤矿井下作业和应急救援通信需求。 二、煤矿井下应急无线通信系统构建策略 基于以上分析,笔者认为在当前煤矿井下作业和应急救援通信系统建设过程中,应当从以下几个方面着手。 (一)煤矿井下应急无线通信系统基本需求 对于煤矿井下应急无线通信系统而言,其与地面系统之间存在着较大的差异,具体体现在如下方面: 1.通信环境复杂性 煤矿巷道多存在着一些转角,这就导致无线信号传播受阻,会出现各种类型的信号强度影响因素,比如反射、多径衰落以及折射等。 2.线行受限分析 井下巷道一般采用封闭式,在有限空间范围内,内部分支、弯道和上下坡位置,会出现巷道内景复杂多变等现象,如不及时采取措施应对,则可能会形成非视距信号通信场景。 3.环境恶劣 当发生煤矿井下事故时,可能会产生易爆、燃气体,而且量比较大;同时,还可以出现渗水现象,对巷道结构造成破坏。基于此,在应急通信系统设计过程中,应当有强扩展性以及鲁棒性,以便于能够有效适应特殊的场景需求。 4.无电源供电 井下事故发生以后,就会将原供电系统切断,整个系统中的所有需电设备均无法正常运行,甚至可能会造成供电设备损坏。由此可见,在现代无线通信系统建设过程中,应当解决好自我安全供电问题。煤矿井下应急救援通信系统的使用环境、场景等都非常的特殊,要求系统质量更高。根据实况,我们结合已掌握的情况,建立切实可靠的煤矿井下应急救援通信系统,其必须满足以下要求。 第一,系统载频不宜过低。因煤矿井下信号通道所处的环境比较复杂和特殊,如果系统载频过低,则收发信号过程中可能更加依赖于感应线路来实现传输之目的。 第二,多跳结构以及自组织。煤矿井下空间有较多的转折,通信信号受阻概率也非常大,无线应急救援通信系统应当有多跳结构,基于中介转发来放大信号,以确保点对点的通信良好性。在此过程中,还应当设计自组织性,以便于形成网络,并与煤矿井下部署。 第三,体积小、能耗低。煤矿井下救援设备,应当在井下空间内优化布设,而且要严格控制体积,方便携带。整个通信系统的能耗不能太大,可自行解决安全供电问题,确保能够在井下持续供电。 (二)优化设计系统架构 基于上文对煤矿井下应急通信系统的建设需求分析,以下将对Mesh网络系统应用基础上的应急通信系统架构进行设计。 从整体架构来看,该系统采用了分级无线网络模式,具体由MC以及MR组成。实践中,如果出现了煤矿井事故或者人员受到了威胁,则救援人员只需携带MC和MR进入受难井下巷道,即可展开及时搜救工作。不同的MR之间连接以后,又形成了一个骨干网络系统,此时搜救人员可携带MC,只需与其中一个MR正常连接,即可与地面保持正常通信。对于不同的MC而言,彼此之间的相互通信可基于MR实现转发之目的,由此便建立起一套比较完整的应急通信系统。 (三)优化设计系统硬件 1.器件优选 从功能层面来讲,MR主要用于信号转发及其放大等,对于硬件设备而言,其主要包括控制器、电源模块、存储器件以及无线通信模块和外围电路等。 第一,维控制器。维控制器对整个通信系统、性能等会产生较大的影响,基于对芯片性能可以有效满足利用场景的考虑,具有一定的运算、逻辑判断等能力,确保外部接口更加的丰富,本文选用的是S3C2440A型芯片,令其作为MR之MCU,实际上是一种精简指令集处理设备,缓存16K、主频400MHz,并且可实现操作系统的正常运行。 第二,无线模块。对于无线模块来讲,其主要功能是数据信息接收以及发送,无线通信芯片采用nRF24L01,在ISM频段集成的数据链路协议非常完整,而且速度能够达到2Mbps,只需简单的进行外围电路布设即可利用。 2.硬件架构 元器件选定以后,再优化设计硬件整体架构,对于MR整体架构而言,模块核心是MCU,通过无线收发模块、总线等进行通信、传输命令和数据。较之于MR而言,MC架构有相似之处,只是增加了一些语音通话功能,在整体架构上二者均可利用。 3.接口电路 第一,对存储单元接口进行电路优化设计。本文所研究的通信系统存储单元,主要利用了FLASH以及SDRAM存储器。对于SDRAM而言,主要作为系统内存应用,其频率与总线之间保持一致,能够有效进行快速擦写。然而,实践中应当不断进行刷新,以确保数据的客观有效性。对于FLASH而言,其作为非易失性存储设备,掉电以后数据信息也不丢失,而且能够随意擦写,一般作为固态存储装置,可存储代码以及相关信息数据。 第二,优化设计电源电路。该系统中的无线网卡需供电电源5V,存储器电源3.3V,MCU电源需1.3V。实践中,为了确保电压的统一需求,供电采用5V电源,利用芯片对电压处理以后,电压3.3V。 结语 煤矿井下应急通信系统得以广泛地应用和发展。本文结合井下实际情况和需求,将无线Mesh网络系统和技术设备引入井下,并且设计了Mesh网络应用基础上的井下应急通信系统,其成本非常的低,而且部署也比较灵活,有利于提高煤矿井下应急救援效率的提高。 煤矿应急系统论文:煤矿应急管理与救援指挥信息系统开发 摘 要:煤矿应急管理与救援指挥管理系统是一套集指挥调度、灾害演示、预警预测、快速反应、恢复重建、应急保障和监督管理于一体的应急救援指挥平台。同时,系统将信息管理与GIS平台相结合,实现了重大危险源、重要工作地点的可视化监测监控。系统在信息管理、风险分析、决策支持、协调指挥等方面为集团公司提供了一套应急管理与救援指挥整体解决方案。 关键词:应急管理 救援指挥 信息管理 系统开发 1 开发背景 近年来,我国煤炭行业的发展十分迅速,但煤矿安全问题并没有得到根本解决,重特大事故时有发生,煤矿安全生产事故造成大量人员死亡和巨大财产损失。伤亡事故的主要原因是缺少高效、协调、统一的应急救援和救援指挥管理机制。在此背景下,为进一步提高企业日常安全管理和应急救援水平,特研发了该系统。 2 国内外研究现状 2.1 国外相关产品及技术现状 发达国家普遍重视信息管理、风险分析、决策支持和协调指挥等应急管理技术在煤矿应急救援中的研究与应用。美国在“9.11”事件以后,在全国范围内加快建立综合性、一体化的突发公共事件处理方案,提供全国突发事件的预防、准备、响应和恢复的标准与规范,并从2005年开始要求各州、部族和地方政府都采用NIMS来处理突发事件。德国内政部门在2001年着手建立了“危机预防信息系统”,构造了一个联邦和地方政府的事件响应和公众信息网络,为突发公共事件的救援提供信息服务。英国RobshawL教授提出用信息技术来提高采掘工作面的活力能力。他利用信息技术建立一个煤矿信息系统,该系统给企业经理提供了关于煤矿采掘工作面性能的及时、准确地信息。 2.2 国内相关产品及技术现状 北京大学毛善君教授带领团队开发的矿山地理信息系统平台LongRuan GIS,已经在我国大部分煤矿使用。LongRuan GIS作为完全从底层开发的地理信息系统,引领了我国矿山地理信息系统发展方向[1];重庆大学程平等研究设计了煤矿应急救援指挥通信平台[2],中国矿业大学(北京)刘金城设计了煤矿瓦斯爆炸事故应急辅助决策系统[3],为我国煤矿的应急救援管理工作做出了贡献。 3 系统功能 (1)应急救援管理系统可快速、准确地为决策者提供救援预案,以辅助决策者对事故救援作出决策,为救援工作节省宝贵时间。 (2)应急救援指挥系统按照扁平化、准确性、以人为本等五大原则,分为应急值守、应急救援和事故管理。应急值守实现在三维模型上动态监控安全、人员定位数据,发现危险,及时报警,启动应急救援程序。事故管理实现对灾害事故的汇总管理。 (3)监测监控系统可实现实时在线的检测监控数据展示、在线查看和危险指标报警,为灾害预警提供决策依据。其人员定位功能更能在救援活动中起到关键的作用。 (4)应急救援保障系统可完成救援人员、物资的综合管理,实现优化配置、综合利用、全面部署的战略规划。 4 系统开发的目标 (1)通过预先设计的综合应急预案,迅速组织救援队伍,利用一切可以利用的力量,在灾害事故发生后迅速控制其发展,并努力使灾害损失将至最低。 (2)通过研究煤矿应急管理与救援指挥信息系统,实现对煤矿工作人员提供安全全方位服务,使煤矿能及时更新安全信息,降低安全管理成本,在发生事故时能及时作出反应,并采取相关措施,提高事故的救援效率,有效减少事故损失。 (3)煤矿应急管理与救援指挥信息系统借助GIS平台,利用基于复杂地质条件下三维地质模型建模技术[4],实现对井下工作环境的三维展示,在灾害发生时,可直观显示井下实际条件,为决策者对事故救援作出决策提供依据。 (4)应用计算机信息技术建立煤矿应急管理与救援指挥信息系统,可有效提高煤矿企业的信息获取能力、快速反应能力、组织协调能力、决策指挥能力、防灾减灾能力。 5 技术路线及研究方法 (1)整体技术实施路线包括:需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、系统实施、系统运行与维护等阶段。 (2)前端开发工具用C#来实现,后端数据库管理工具使用SQL Sreverse2008来实现,数据库系统采用的借口,使煤矿应急管理与救援指挥信息系统具有异构多源数据访问的能力。 (3)建立煤矿应急救援指挥与管理信息平台,把监测监控预警子系统与应急救援指挥系统有机结合起来,实现煤矿救援的安全、快速、高效和有序,最大限度减少事故发生所造成的人身伤害和财产损失。 (4)根据系统详细设计编码并调试所有的功能模块,并利用实际资料检验程序的正确性与容错性。在调试程序过程中,与相关专业技术人员密切配合,检验功能模块的实用性,并及时加以修改。 6 主要创新点 (1)建立了煤矿井下监测专用软件平台,完成了煤矿安全监测监控数据的分析和处理,实现了系统与监测设备及其他软件系统信息共享。 (2)基于Longruan 3DGIS平台,实现了避灾路线的与救灾路线的可变化。 (3)系统对应急预案在数据库进行拆分,实现了和应急救援流程的无缝集成,实现了应急救援程序的可视化。 (4)把矿山应急救援支护管理数字化,把大多数煤矿依托的纸质预案和传统通信手段提升到应用信息化平台,实现了狂三应急救援指挥的高效、科学和智能化管理。 (5)建立了基于GIS的三维可视化集成数据平台,实现危险源三维动态数据的显示及三维可视化救援与值守。当灾害发生时,能在根据实际情况建立的巷道、硐室、工作面等三维模型上动态地生成事故报告,并启动应急救援预案,同时还可以根据灾害发生的类型,自动生成最短的救灾路线,在三维模型上动态地显示,为救援工作提供建设性建议。 7 社会效益分析 矿山应急救援指挥管理是矿山安全生产工作的重要组成部分,全面做好矿山安全生产应急管理工作,尽可能避免和减少矿山事故造成的伤亡和损失,是坚持“以人为本”、贯彻社会主义和谐社会的具体体现。是维护社会稳定人民群众根本利益的需要,对预防和应对矿山突发安全生产事件,减少矿山突发事件造成的损失,具有重要意义。同时本系统有助于煤矿的日常管理,提高决策者的决策能力,增强管理人员的安全知识,强化人员的安全生产意识,提高人员应急反应和逃生能力。煤矿应急管理与救援指挥信息系统的应用,能够在煤矿应急管理和应急响应能力方面提供一种新型的信息化、智能化平台。 煤矿应急系统论文:姚桥煤矿井下应急数字广播系统的研究及应用 [摘 要]本文简述了姚桥煤矿井下应急数字广播系统的实现、区域划分、设点数量及救灾功能,详细分析了系统具体技术要求及系统设计原则,在实践应用中取得了较好经济效益和社会效益。 [关键词]广播系统;设计原则;技术要求;系统功能 1.概况 姚桥煤矿井下应急数字广播系统(以下简称广播系统)以井下工业以太环网作为数据传输平台,使用光纤或通信电缆连接主、副音箱等设备,实现应急数字广播。该系统覆盖区域总计安装应急数字广播作业地点50处,主要分布在3个采煤工作面上、下两巷,8个掘进工作面,6个人行车场,大泵房,运输调度室,猴车上、下人位置,主要变电所及轨道甩道口处。该系统以各种应急预案为基础,具有智能语音告警及应急救援功能,日常在指定区域可以播放背景音乐、播放安全宣传教育音频。当井下出现重大安全事故时,可以根据事先设定程序,调动相关应急预案,指挥现场人员撤离;可以人工调用应急预案语音材料,播放给指定区域,也可以地面调度室终端设备实现直接喊话,直接指挥有关人员撤离。 2.设计原则 广播系统的建设是煤矿信息化建设的重要设施,是煤炭安全生产管理体系的重要组成部分,必须从网络信息体系建设的全局考虑,将系统建设成一个高起点,易于扩充、升级、管理和使用的广播通信系统。主要设计原则包括: 高可靠性:稳定可靠运行是矿用应急通信保障系统建设目标的关键,保证在系统设计中选用高可靠性的产品设备,充分考虑冗余、容错和备份能力,同时合理设计系统架构,最大限度地支持系统的可靠运行。 安全性:煤炭系统作为国家的基础能源系统,设计中必须考虑防止内部及外部非法访问的措施,保证系统数据的安全传输。因此需要制订统一的系统安全策略,整体考虑系统平台的安全性。 网络可扩展性:根据未来业务的增长和变化,网络可以平滑地扩充和升级,最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。 可实施性:本次工程将充分分析现有的工业以太环网及既有的调度通信系统环境,充分考虑网络的可实施性。 技术先进性:在保证满足基本业务应用的同时,又要体现网络的先进性。在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来,充分考虑到网络应用的现状和未来发展趋势。 高性能:骨干通信节点的性能是整个网络良好运行的基础,在设计中必须保障设备的高吞吐能力,保证各类型信息的高质量传输,使系统成为煤炭安全生产管理的重要辅助设施。 经济性:在充分利用现有资源的情况下,最大限度地降低系统的总体投资,有计划、有步骤地实施,在保证网络整体性能的前提下,充分整合矿区现有的各类型通信广播系统。 开放性:相关产品的选择要以先进性和适用性为基础。广播系统采用通讯协议应为国际通用协议,并免费向用户开放通信协议,使该系统能与综合自动化系统融合。系统具备二次开发接口,满足维护、开发应用软件的需求。 3. 广播系统具体技术要求 3.1 广播系统的总体技术要求 广播系统以井下工业以太环网作为数据传输平台,上、下人行车场、各甩道口和无人值守猴车(处于静止状态)等主要巷道可使用光纤或通信电缆连接主、副音箱等设备,实现应急数字广播。系统应满足井下采掘工作面使用通信电缆通信的需要,且数据传输距离不小于2000米。系统建成后应达到井下应急广播的需要,声音清晰、无杂音、单个音箱声音单方向覆盖范围不小于150米。 广播系统应实现双向通信功能,井下人员听到音箱声音后可以通过该系统实现与矿调度的信息传递。 采掘工作面应满足2种方式广播:即可采用环网实现应急数字广播,也可采用现有调度电话通过网络传输实现应急通信或广播。 3.2 广播系统的覆盖区域要求 广播系统总共设计安装应急数字广播作业地点53处,主要分布在3个采煤工作面上、下两巷,8个掘进工作面,人行车场,猴车上、下人位置、避灾硐室,主要变电所及轨道甩道口处。 3.3 广播系统的架构要求 ⑴. 广播系统主要设备包括系统管理软件及应急广播服务器、信号传输部分、矿用本安型音箱等。由地面和井下两部分组成:地面部分由麦克风、应急广播服务器、应急广播客户端、中继网关通信设备及相关附件组成。井下部分由矿用隔爆本安型主、副音箱、矿用隔爆兼本安型电源及相关附件组成。 ⑵. 以井下工业环网作为系统的传输通道,易于系统的建设。 3.4 广播系统的管理软件要求 广播系统可以实现向线路通话,播放音频文件等功能,也可以接收井下线路的声音并将通话声音保存。同时可根据不同的需要设置权限部署在不同的服务器上。 整合现有的语音通信系统,统一界面,统一管理。 调度室直接对扩播、调度电话各点进行紧急呼叫或广播各分机点、在线状态显示。 一键通紧急广播(通过设置好的语音报警源直接传输到井下话站音响)。 丰富灵活的软件接口,支持定制开发。 支持软件远程操作运行环境:支持WINXP、WIN7、WIN 2003、 WIN 2008操作系统。 同时具有与人员定位系统、安全监控系统的相互联动的功能。 3.5 广播系统的环境要求 ⑴.安装地点:大屯煤电姚桥煤矿 ⑵.海拔高度:地面不大于1000m,井下不小于 -1000m。 ⑶.安装环境:煤炭矿山工业环境。 ⑷.环境温度:地面-18℃~45℃,井下2℃~40℃。 ⑸.环境湿度:井底约95%,井口60%~85%。 ⑹.耐震能力:按8度烈度设防。 ⑺.运行方式:24小时连续工作制。 3.6 广播系统的主要材料设备如下表 4. 广播系统的功能 4.1 支持双重调度管理功能 通过广播系统可组成全矿区广播通信管理系统:当发现井下某个地点有异常情况,通过公司总调度室,即可实现各煤矿的调度通话,也可通过公司局域网访问应急数字广播系统对煤矿井下某个工作面直接讲话或播音,从而真正实现公司总调度室和矿调度室双重调度管理功能。 4.2 设备状态显示及故障检测功能 广播系统设备都可显示具体工作状态,便于工作人员及时发现处理。由于终端为网络或通信设备,具备灵活的IP地址或电话号码设置,因此通过管理软件可以通过编程来控制设备的IP或电话号码,以达到控制音箱及实时显示工作状态的效果。 4.3 广播系统呼叫功能 当井上管理人员要通过广播系统通知井下工作人员时,在调度室操作台上输入井下矿用隔爆兼本安型音箱的IP编码或电话号码,系统自动接通井下矿用隔爆兼本安型音箱。 4.4 双向通信功能 调度中心可以通过操作台或访问应急广播服务器对井下音箱进行讲话,井下人员也可以通过井下设备终端与矿调度进行对话。 4.5 广播分区不受限制 根据矿区广播系统需要,可以对矿区广播进行无限制分区,使得使用效率最大化。 4.6 音箱音量任意控制 根据井下区域不同,在调度室可以任意控制网络音箱的音量大小。每个音箱具有单独调节音量功能,并且可以任意选择各个网络音箱播放的不同背景音乐和宣传语音广播等内容。 4.7 远程广播系统管理 广播系统实现了真正意义上的无人职守,能够通过广播系统软件实现对整个系统设备进行远程管理与监控。可以通过计算机发送语音对井下进行应急广播。界面友好,操作方便,真正实现了可寻址到点控制。 5. 结语 姚桥煤矿广播系统实现了真正意义上的无人职守,能够通过系统软件实现对整个系统设备进行远程管理与监控。可以通过计算机发送语音对井下进行应急广播。界面清晰,操作方便,真正实现了寻址到点控制。通过本系统可组成全矿区广播通信管理,当发现井下某个地点有异常情况,通过公司总调度室,即可实现各煤矿的调度通话,也可通过公司局域网访问应急数字广播系统对煤矿井下某个工作面直接讲话或播音,从而真正实现公司总调度室和矿调度室双重调度管理功能。经过姚桥煤矿井下的实际应用取得了较好经济效益和社会效益。 煤矿应急系统论文:建立煤矿事故应急救援系统的分析研究 摘 要:随着世界生产安全不断重视,尤其是对生产一线的工作者生命安全的不断重视并且国家安全生产政策的不断提出,但事故发生不断并且高频,面对突然煤矿事故尤其是大型事故,怎样有效的处理紧急问题至关重要。本文主要建立煤矿事故应急系统,通过各种软件建立效果分析,并且构建该系统框架图,该系统的建立为煤矿事故救援提供了最优处理方案。 关键词:煤矿;事故;比较;系统 1 建立煤矿事故应急救援系统的意义 加强对煤矿事故应急救援工作的领导,保证事故应急响应及时、抢救迅速有效,提高应急预案的启动速度、执行效率以及执行的准确程度,提高管理的现代化、智能化、系统化水平,尽最大可能减少和降低事故发生时所造成的人身伤害和财产损失,建立一套煤矿事故应急救援预案管理信息系统具有十分重要的意义。为了贯彻执行国务院《关于加强安全生产工作的决定》、《中华人民共和国安全生产法》、《煤矿安全生产条例》等法律法规。一方面,自我国煤炭资源得到很好地发展,矿井年生产力的不断提高,相应人员的配备比以前更多,尤其在社会高速发展经济的社会背景下,提高矿井各项工作效率也是至关重要;另一方面,在一旦发生重特大安全事故时,事故应急信息系统能提供完善的应急救援程序,促进煤矿重特大事故的防范工作,提高煤矿有效应对各种突发事件的能力,能做到处变不惊加强各部门的联动与配合,充分调动生产单位应急救援的各种资源,临危不惧,从而使救援工作有条不紊地开展,损失降到最低。 2 建立煤矿事故应急救援系统存在的问题 建立煤矿事故应急救援系统,不但要投入大量的人力、物力和财力,还需要配备多学科人才,包括矿产资源学、采矿学、应用化学、地质学、岩土工程学、环境学、材料学、工程力学、安全科学、计算机、流体力学、管理学、系统学等;另外,煤矿事故应急救援系统是一门集采矿学与现代管理技术系统的交叉学科,需要大批的复合型人才,但是在煤矿开采领域,这样的人才是很稀缺的,随着国发〔2010〕30文件的,安全生产,但煤矿事故在我国高发,保护劳动者生命安全很有必要建立煤矿事故应急救援系统。 3 建立煤矿事故应急救援系统的步骤 建立煤矿事故应急救援系统的主要功能是加强对煤矿事故救援的领导,保证事故应急响应及时、抢救迅速有效,提高应急启动速度、执行效率以及执行的准确程度,提高管理的现代化、智能化、系统化水平,尽最大可能减少和降低事故发生时所造成的人身伤害和财产损失。 3.1 收集整理数据、网络设计 在建立煤矿事故应急救援系统之前,就要对该煤矿的人员信息(年龄、工作经验、应变能力和专业研究深度等)、地理位置、交通要道、设备、本地管理协调机构等信息的综合评价和掌握。这些数据对后面本矿建立煤矿事故应急救援系统有着很重要的意义。 实现组织、成员及其职责的管理,实现用户管理,完善的用户管理机制,可以对用户设定密码安全认证与操作权限,拥有相关权限的人员才可以进入系统,高级别的用户可以抢夺低级别的用户的控制权,确保控制唯一性;拥有权限的用户可以方便地对系统配置进行查询和修改,并进行系统维护工作。可进行系统设置、数据整理、备份、恢复等功能。调查本矿所有机构设置,对于管理职能重叠、人员配备不足、人员分管工作不明进行整顿,综合建立煤矿事故应急救援系统。 3.2 建立数据库、录入数据 数据库的选择对煤矿事故应急救援系统的建立有很大的影响。现在一般可以应用Excel、Access、Microsoft office Infopath、Visual Basic、Visual C++、Visual J++、Visual InterDev、Visual SourceSafe 、FoxPro等软件开发数据库,Excel、Access、Microsoft office Infopath 软件建立数据库前期工作量少,所建数据库直观明确,但是随着数据的膨胀,后面查询会带来工作量增加。考虑到软件普遍、易操作、效率高、快速等特点,采用Visual FoxPro 建立煤矿事故应急救援系统整体性强、层次分明、较高的处理速度、利于后面的开发。 该系统基础信息管理模块用于危险源数据库、法律法规数据库、典型事故案例数据库、应急救援器材设备数据库及其他应急救援数据库的数据输入、编辑和输出。 数据库的设计决定着该系统的性能的高低甚至成败,所以在设计数据库时,按照事故类型进行数据库设计,事故类型分为瓦斯、地质水文、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出和通风安全,分类的优势在于事故发生时,按照事故类型进行数据查询,找到处理事故的最佳人员配置和管理结果,把事故的生命和经济损失减到最低。 3.3 数据查询及事故汇报子系统的嵌入 该数据库主要是通过该矿的具体情况(地理位置、交通条件、本矿地质条件等因素)建立的,通过矿上事故处理各领域专家综合考虑然后建立的事故应急救援处理方案,在进行事故类别查询,得到最优事故处理方案。例如,当本矿出现水淹井事故,在该系统查询栏里面输入地质水文,系统查询处理水害事故的最优方案,查询结果里面出现处理水害专家,也及相应的人员、设备配备,还有先前该类事故经验和教训。同时还有出现事故汇报流程,做到事情紧急情况下,有条不紊的运行。 4 结束语 煤矿事故应急救援系统是随着经济增长特别是对以人为本的理念深入人心,有关法律法规和经济体制的不断健全的结果,是一个经济、安全生产的综合项目的研究。同时这个也是一个不断更新的动态项目,将随着新技术、新理念、新型经济的发展而不断进步,为安全生产提供了一个崭新的、高效的、更深层次的稳定系统。但同时也要注意该系统为事故发生提供了很优化的救援方案,与实际发生事故时,系统内部各块能否真正得到顺利,还要定期进行实际演练,各单位达到最佳磨合状况。 煤矿应急系统论文:地理信息系统在煤矿灾害应急救援中的应用浅析 摘要:在煤矿灾害发生过程中,根据地理信息系统的特点及优势,将其应用于应急救援中,可以极大地提高救援效率,最大限度的降低人员、财产的损失。 关键词:煤矿灾害 应急救援系统 地理信息系统 一、引言 随着煤矿开采深度的加深,地质条件也将会愈加的复杂,各种事故会严重威胁着矿工的生命安全和煤炭生产的正常进行。通过建立生产安全事故应急救援预案,可以控制矿山发展并尽可能排除事故及矿井灾害,保护现场人员及场外人员的安全,将矿井灾害对人员、财产造成的损失降低到最小程度。 地理信息系统(GIS)是一种基于计算机的工具,它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起,从而使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解,提高工作效率和管理工作的科学性和准确性。 二、地理信息系统的特点及优势 地理信息系统是以地理空间和动态的地理信息为地理研究和地理决策服务的信息系统,已被广泛用于资源管理、城市规划、应急救援等各个领域。地理信息系统的主要特点和优势有: 1、标准的信息存储、查询功能。GIS可以将各种不同的数据转化成利于计算机存储的内部格式。GIS不但包括各种要素分布的空间位置,也包括其实体特征的属性数据,同时还有明显的时序特征,而且空间数据和属性数据之间是一种密切的对应关系,空间信息和属性信息形成一个有机的整体。通过检索空间数据可查询相应属性信息;通过检索属性数据也可以查询相应的空间信息。避免了图形与相应的属性数据分离的现象,给企业资源的全面管理带来了极大的方便。从图形学的角度来看,GIS实质上是一种便于计算机处理和网络传输的数字化地图或图纸,可以方便地对空间数据进行输入、编辑、显示、查询、空间分析和输出打印,也可以利用三维动态仿真技术对各种要素实现仿真模拟,构造一个符合实际的模拟空间,展现各种地物之间复杂的时空关系。 2、便捷的的数据管理功能。一些数据库和应用系统公司,如Oracle,Microsoft和SAS等,已扩展了其产品容纳空间数据管理功能。另一方面,许多GIS软件也包含空间数据库引擎数据模型,借助这一模型可将空间数据加入到关系数据库管理系统中。这样使得大规模的GIS系统与空间数据技术一体化成为可能,便于各种系统的集成和信息共享。 3、优秀的空间分析功能。空间分析是地理信息系统最主要的特色。GIS系统可以利用其空间数据库和属性数据库,结合高效的算法进行空间分析。如对距离某一事故地点一定范围内各种空间要素的搜索,并对相关信息进行统计分析,为事故处理提供所需要的信息和应急预案等。这种空间分析的功能是其他信息管理系统无法实现的。 三、煤矿灾害应急救援地理信息系统模块功能设计 根据系统需求分析和开发目标,煤矿灾害应急救援系统应主要包括以下几个模块: 1、信息管理模块。该模块主要由矿井相关的各种基础信息数据库和地物属性分布组成。基础信息包括矿井基本情况数据库、井下主要设备信息数据库、安全设备数据库、地质条件数据库、主要灾害信息数据库以及实时的采掘工作面分布等。它具有实时维护、更新和管理煤矿基础信息所需的基本功能。? 2、应急预案模块。主要包括矿井灾害应急预案、应急救援队伍、救灾设备数据库、救灾专家数据库以及国家级矿山救援基地分布等内容。在矿井灾害应急预案中可以查询到通用的应急救援预案,如国家局制定的矿山重特大生产安全事故应急预案,也可以查询到针对本矿井实际的自行制定的应急预案内容。它具有维护和管理整个矿井灾害应急救援的基本功能。 3、灾害处理模块。囊括了矿井灾害从预测预报到控制处理的一般方法,主要包括矿井灾害预测方法、矿井灾害控制方法、矿井灾害处理方法。同时还提供了矿升灾害案例库这一功能,方便查找相关的矿井灾害案例,以期达到学习借鉴的目的。 4、法律法规模块。此模块提供了矿井生产适用的各项法律法规和部门规章制度,包括国家级及省级煤矿安全规程。能够按照目录、索引和关键字进行查询、打印,同时预留了扩展接口,用户可以随实际变化增减法律法规条文,有效地减少了检索规章制度文件的时间,为领导者做出正确的决策提供法律依据。 四、煤矿灾害应急救援地理信息系统的实现与应用 矿井灾害救援制约因素多、情况复杂多变,与其他行业的抢险救灾工作相比,具备更强的技术性、时效性和更大的危险性,要求反应迅速、判断准确、应变及时、措施有力,一旦事故发生,需要多支救援队伍密切配合、集中指挥展开救援工作。 建立矿井应急救援系统的目的:一是发生事故后控制危险源,避免事故扩大,在可能的情况下予以消除;二是尽可能减少事故所造成的人员和财产损失。因此,矿井灾害应急救援系统不仅要包括危险源空间布局、矿井环境状况、关键设施状况、应急救援力量等实体空间,而且还应涉及社会经济领域的非实体因素,如人员分布、财产分布等。?矿井应急救援作为一个动态运行的过程,其复杂的灾害生成机制需要强有力的信息分析工具的支持。地理信息系统是解决这一问题的有力工具。 本系统主要利用GIS开发软件,将煤矿生产工作范围内的电子地图、属性数据以及统计数据相结合,构成地理信息系统平台,通过此平台,实现生产工作范围内井下巷道、采掘工作面和各种机械、安全设备数据及其他数据的全面整合,达到数据统一管理和资源共享。同时在此基础上提供灾害预测、控制和应对方案,提高管理工作的科学性、规范性,以及灾害处理工作的及时性、准确性。 五、结束语 该系统可以实现对矿井基本情况、主要灾害信息、危险源分布及救灾力量等信息的查询、图形编辑、属性更新,确定特定灾害的影响范围,大致预测灾害损失。在灾害应急响应与快速救援指挥中显示最佳避灾路线,调度与管理抗灾力量,对应急预案数据库进行决策支持和数据更新,从而方便生产单位在灾害发生时及时启动相应的应急预案,辅助领导全面掌握灾情并进行救灾指挥决策,将灾害损失降到最低限度。 煤矿应急系统论文:煤矿应急通信保障系统的研究与应用 摘 要 由于科技的发展和国家的重视,煤矿事故的发生率在近几年来已经有所下降。然而由于煤矿工作的环境复杂,目前我国仍然无法避免煤矿事故的发生。所以,事故发生后的应急通信保障和人员救助成了国家的关注重点。由于煤矿应急通信保障系统对于挽救旷工生命工作有着重要的影响,本文通过了解煤矿应急通信保障系统的研究现状和存在的问题,提出了煤矿应急通信保障系统未来的研究方向的同时,也对煤矿应急通信保障系统的未来应用做出了概括。 关键词 煤矿事故;煤矿应急通信保障系统;研究 煤炭的开采是我国重要能源的主要来源,但是煤矿事故的发生使得人民的生命财产受到了威胁。煤矿应急通信保障系统为事故救援提供了有力的技术支持,也对安抚被困人员情绪起到了巨大的作用。然而该通信保障系统受困于现代技术的发展,仍然存在着诸多不足,给煤矿事故的救援带来了一定困难。 1 煤矿应急通信保障系统的研究现状 当一场煤矿事故发生后,井下通信的中断会导致救援部队无法确定井下情况,因此无法完成制定人员救援的措施,严重影响了救援时间。而目前的煤矿应急通信保障系统为了适应井下的复杂环境,存在着设备小、布设快速、可移动、简单操作等优点,使得井下的通信系统灵活性较高。 目前矿井的主要通信方式有中频感应通信、VHF泄漏通信、矿井蜂窝无线通信以及短距离无线通信网络等。矿井应急通信保障系统属于有线和无线技术为一体的信息设备,需要建立有线、无线相结合的通信保障系统。目前我国煤矿应急通信保障系统的主要功能是:在事故发生后,通信设备可以保证井下人员与救援人员的联络,使得救援人员可以根据通信数据对受困人员进行定位,采取相应的救援措施。因此有线技术和无线技术的发展对于煤矿应急通信保障系统的发展有着重要的意义[1]。 2 煤矿应急通信保障系统的存在问题与研究方向 1)煤矿应急通信保障系统的存在问题。 一方面就目前的煤矿应急通信的几种主要通信方式来说,其中的中频感应通信利用专用的感应线和无线电波传输信息,其系统的稳定性较差。而VHF泄漏通信系统利用无线电辐射泄漏原理实现通信,但是有布线的局限性且费用较高。矿井蜂窝式无线通信系统虽然在救援时较为可靠,但是其初期规划较麻烦,并且设备较为昂贵。短距离无线通信系统是利用现在的WIFI网络技术的通信系统,支持多媒体的通信,且拥有成本较低、部署灵活等特点。但是由于目前该技术发展的较晚,所以还没有被广泛的应用。另一方面,我国的煤矿应急通信保障系统的应急求救信息处理的自动化程度较低,求救信息的处理仍然以人对计算机的使用为主。即使安装了应急自动化报警装置,也由于信息系统的通信平台功能缺乏而无法实现信息的共享,无法使应急通信系统及时发挥其作用。再者,由于井下事故发生的比较突然,人员受困的地点往往有多处,在进行一个地点人员救援时,如果不能及时同步的将救援消息传达,可能导致其他地点的人员伤亡。但是由于目前的井下作业员的通信设备有限,通信同步的问题仍然没有得到解决。最后,目前在事故发生后被困人员的数量统计仍然是以现场调查的方法为主,根本无法让全部矿工的安全得到保障。 2)煤矿应急通信保障系统的研究方向。 基于煤矿应急通信保障系统的研究现状和存在问题,可以对煤矿应急通信保障系统的研究方向做一个大致的总结。一是大力发展煤矿应急信息系统的有线无线技术,降低煤矿通信系统的建设成本,保证先进技术在全国多处矿井的普及。二是建立多个煤矿应急信息系统,防止某处煤矿应急信息系统失灵的状况发生。三是利用现代信息技术创立一个集求救、通信、指挥、调度为一体的信息系统,通过高度智能化的系统提高救援的效率。四是通过增设扩音设备或增添多处的通讯线路和设备,保证矿下每处位置都能及时收听到救援的相关信息。五是完善煤矿应急通信系统,增添矿下监控的系统环节,可以实时的掌握井下人员的数量及分布等情况。总之,完善煤矿应急通信系统,不断的确立煤矿应急通信保障系统新的研究方向,是保证我国人民生命财产安全任重而道远的的任务[2]。 3 煤矿应急通信保障系统的未来应用 随着科技的发展,煤矿应急通信保障系统也会越加完善,在煤矿事故的应用上也会实现更多的功能。监控系统的完善首先可以使煤矿应急通信保障系统在事故发生前掌握矿下人员的位置信息及人数和活动情况。而在矿难发生时高智能化的系统可以通过对求救信号的捕捉,及时做出应急措施,通过广播等通讯措施对矿下其他区域人员做出疏散警告,防止更多人员受困。同时高智能化的系统将求救信号通过网络共享给救援部队,并将之前掌握的人员数据提交给赶来救援的队伍,便于救援部队及时部署救援计划。在救援部队赶到后就可以利用煤矿应急通信保障系统的多途径的通信设备联络到每一个井下的受困人员,掌握井下的基本情况。在执行救援措施时又可以通过这些有线和无线的通信设备对其他等待救援的人员做出安排。如此,通过煤矿应急通信保障系统的不断研究和完善,可以给煤矿救援提供更大的贡献,完成煤矿应急通信保障系统的使命[3]。 4 结论 煤矿应急通信保障系统的研究是完善其应用效果的重要方法。只有做好对煤矿应急通信保障系统现状的了解,掌握其存在的问题,才能确定煤矿应急通信保障系统的研究方向,完成对其各方面的研究。总之,做好煤矿应急通信保障系统的研究,才能提高煤矿应急通信保障系统的应用效果,为保障我国人民的生命财产安全做出一份贡献。 煤矿应急系统论文:基于GIS的煤矿事故应急救援信息管理系统开发与应用 [摘 要] 煤矿井下救援工作因为其特殊的行业特点和自身特色,目前已有的其他部门、行业、以及其他国家的救援系统无法直接应用。本文根据对象分析法, 结合了GIS信息化技术对煤矿井下区域性救援进行了分析,认为分析井下区域性救援系统信息化设计的关键在于对煤矿井下GIS救援的表达,应用数据分析技术,最后GIS救援系统数据模型,利用煤炭井下区域性救援及分布联系建立了井下信息可视化系统。 [关键词] GIS; 煤矿; 事故应急救援; 信息管理系统 1 GIS技术应用在煤矿领域的意义 随着电子技术和无线通信技术的高速发展,软/硬件开发工具的不断更新,GIS 技术获得了飞速发展。从最早的单点定位和相对定位,发展到现在的差分定位和广域差分定位;从原先的数据后处理到现在的实时数据处理;从单 GIS 接收机时展到现在的多星座 GNSS 接收机时代。另外,GIS 技术在民用领域的发展更加快速,如汽车导航,大坝、桥梁、高层建筑变形救援,灾害救援及各种工程施工中的定位服务。如今,GIS产业已发展为一项全球化、规模化和大众化产业,因此,大力开展对 GIS 应用技术的研究,对经济建设和军事建设具有十分重要的战略意义。 从上世纪 90 年代 GIS 产品引进我国后经过 20 年的研究和发展,我国卫星导航产业取得了长足的进步,从 2005 到 2010 年上半年就创造了超过 1000 亿元的产值。近年来,卫星导航产业的迅猛发展受到我国高度的重视,在国家 “十二五”规划中,卫星导航被列入重点发展的战略性新兴产业之一,国家将在政策、法规、资金上大力支撑发展有自主知识产权的卫星导航技术,而这些政策上的优势将为卫星导航产业发展创造巨大的空间,也成为促进中国卫星导航产业跨越式发展的主要动力。 GIS 接收机是 GIS 系统的重要组成部分,是用户实现定位、测速和授时功能的核心部分。GIS 信号救援作为接收机内基带信号处理的第一个环节,是跟踪、导航电文提取和定位解算等后续处理过程的基础和前提。GIS 接收机的一些重要性能指标与救援算法的性能有关,如 TTFF 和接收机的灵敏度。因此研究性能优越的救援处理技术对于开发高性能 GIS 接收机具有十分重要的意义,本课题正是基于此展开对煤矿区域 GIS 信号救援信息管理系统中的设计与研究。 2 GIS技术在煤矿事故应急救援信息管理系统中的应用 在智能化救援模式下利用GIS救援系统技术和双缓存技术可建立救援系统实用模型。 2.1 几何数据模型设计 简单来说,系统工作原理就是通过开关进入每个手机分配一个IP地址,并存储在GIS中的数据,在管理软件中自动注册到的无线信号覆盖区域。在GIS救援系统系统中的煤,不仅要生产数据管理的固有特性,分布的各种数据整理清楚之间的层次关系。因此,生产管理系统模型包括两个属性信息,还包括空间格局信息。根据前面的介绍我们知道,由于GIS救援系统技术系统中各地物设备都是根据点、线、面的几何集合构成,对象较为复杂,因此有必要对复杂地物类的属性特征和几何特征作出详细的分类与定义。通常我们都可以将具备集合特征的数据分类为层次数据与几何数据。层次数据可以带有属性,是把各采集到的图形按照各自的特征、需求归类分层,最终得到的结果,同时也是属性与图形的关键结合点。几何数据则是对地物形状大小、空间位置及其拓扑关系进行描述表达的基础数据。 2.2 属性数据模型设计 GIS救援系统信息属性同图形信息关系极其密切。实体对象与图层信息都拥有单向的属性数据。这里首先介绍属性数据与客观数据间的联系。基本属性数据一般可以分成公共属性、独享属性、共名或共值属性、可否传播属性、传值属性和传名属性,共计八种类型。本文简要概括了煤炭管理系统中属性特征模型的逻辑结构,因为各数据间存在着各式各样的映射关系,如需要提取某种设备状态信息的时候,我们可以进行分层查找,并根据确定的地理位置,最终获得该的属性信息与图形信息,一举找到和该相关的所有信息,很好地满足了GIS救援系统技术系统的快捷性和简便性。注册后的手持机即可正常通话,并将其调制打包后通过矿用网络交换机送到地面管理主机,呼叫目标手持机接收信号后经过振铃提示并调制成语音给与持机者,完成一次多媒体通话。 2.3 系统交互组件设计 所谓的业务交互的组件,即能够维护和更新信息查询的功能组件,该组件可根据生产设施,设备和管理的运行时间,和其他类型的财产及时的警告信息,设备信息的变化可以更新和维护数据。相关参数,业务交互组件还具有一个设置管理系统GIS维护系统,权限管理和维护功能。缓存管理模块可以用于存储服务器访问的地理空间数据检索,空间数据缓存在客户端,消除和更新缓存数据。在使用矢量栅格混合地图服务,空间数据环境的严格划分,并实施管理层,并用矢量网格划分方式存储数据,这是因为空间数据格式存储在系统端口缓存的关键作用。高速缓存管理模块可以结合地图显示模块,用户操作人员应在第一时间的要求,经过筛选的几何形状,端口缓存的属性数据,筛选有效的数据提供给管理员。 2.4 服务器端口设计 GIS技术下的煤矿安全生产管理系统,不但和桌面应用程序结合应用功能特性极强,而且拥有易传播、传播范围广泛、交互性强且反应敏捷等优点,同时优化了Web程序交互能力差的功能,通过信息索引客户端,可以获取地图、报表、属性等数据的相应索引号,然后进行请求、缓存操作等。比如在安全操作触及到与原显示区相关范围内时,缓存中已存数据即刻可以提取使用,使用同时还可以把下次要用的数据一并存储。因此,我们可以有效地克服系统运行的缺陷显示速度太慢。在服务器端建立一个缓冲区,大的存储数据,提高运作效率,增强服务器GIS性能。 2.5 GIS应急救援的构成与优化 在解决GIS问题的过程中应用GIS应急救援技术的主要步骤包括:根据GIS的问题组织学习样本,根据样本来构造与训练GIS应急救援,进行GIS应急救援测试。本节将使用上述算法的改进,GIS计算机系统的煤矿救援的研究和分析。具有较大的离散性的样本数据,并进入了GIS的监测数据也有较大的离散性。基于网络将函数作为传递函数,输出范围为0-1,归一化的数据。通过仿真试验,运用MATLAB软件、GIS监视器来确定隐层节点数和获得优秀的GIS。设定允许误差限度,用改进型的GIS应急救援算来研究三层GIS应急救援结构和学习样本的网络节点数、算法和结构对学习速度的影响,最终达到优化效果。在一些煤矿工程质量观中的不安全因素在中国计算机技术的应用,是在通风救援系统的远程检测,很好的解决这些问题,它不仅有很好的工程操作,校准程序使用的测试数据,对采矿作业质量指导;也可以事故风险预测,采取一系列预先采取措施,为施工安全管理提供信息,事故率降低到最低限度,确保煤矿安全生产的稳定性。 2.6 GIS应急救援的诊断结果测试 建立良好的预测一直是GIS救援与数据的研究,以及是否与经验值的协议;在采用一套新的数据测试,是否符合照顾的规范化;另一组样本数据测试GIS救援,验证其有效性的奇怪的数据处理。如果诊断实验或输出误差很小,满足规范的要求,然后显示GIS显示器可以正确的执行,与实际的可用性。煤炭领域的人员和并发,结合相关的要求,提出了利用煤的综合质量作为衡量指标,采用改进算法训练GIS煤炭铁路计算机救援系统进行救援和基于综合判断仿真。 3 应用效果 3.1 实现导线点的计算、绘图、制表一体化 救援系统自动化技术在煤矿,除了三维形状的模拟,它还可以根据救援数据,坐标,导线点的高程和自主计算的实现,计算快速准确,并可直接对高自动标记的屋顶,并将标记存储在GIS中的数据,避免人体必需的转录错误。最后结果表的输出线,表格的格式规范,信息的完整性,并可以直接打印导线点的计算、绘图、制表一体化。 3.2 实现图形数据和数据线救援的有效管理 分段地图管理不仅简单快速,而且通过数据更新维护,形成线名称检索目录和管理方法,煤矿综合自动化救援,大大提高了工作效率。 3.3 自动救援 通过原始数据的输入,可以有效地反映电力系统的真实状态,它模拟了煤矿救援系统的整个过程,在建模计算每个节点的相对位置,在实际的结构和关系,并在基础和方向的道路上标记线,绘制简单的固定环境的轮廓,提高了煤矿综合自动化救援的工作效率。 3.4 可视化界面 系统的可视化界面,可操作性强,救援人员没有特殊的学习或培训,操作很简单。 4 结语 GIS技术作为一种煤矿事故应急救援的新方法,以新的救援方式应用在中国煤炭安全生产中,智能化救援应用接口远程计算机服务技术为基础的视频救援,救援对煤炭救援三维可视化的每个阶段的实施,了解各个节点在现实环境救援中的相对位置和相互关系,它有利于我的中国煤炭行业的技术经济效益,也将为煤炭安全生产做一个很好的借鉴和指导意义。 煤矿应急系统论文:WIFI技术下的煤矿井下应急救援无线通信系统设计分析 【摘要】煤炭安全生产中,基于WIFI无线网络通信技术使其必备安全装备,在一定程度上填补了我国无线网络发展的空白。基于WIFI网络系统将新技术提供给煤矿应急救援工作,有助于灾后紧急救援工作顺利进行,对伤亡人员的减少具有重要意义。基于WIFI技术可靠而先进,同时具备综合性功能,具有鲜明特色,而且在煤矿市场上竞争能力非常强。本文就对其系统的设计进行研究。 【关键词】WiFi技术;煤矿井下应急救援;无线通信系统 一、引言 一直以来,国内煤矿井下应急救援技术的发展速度非常快,一旦煤矿法发生意外事故,必须全部切断井下煤矿电力供应,无法正常使用煤矿个通讯设备,以对二次事故的发生进行避免。此外,煤矿灾害区环境和条件具有一定的复杂性和恶劣性,因此也就导致在事故发生时,救护队员不能技术和地面救灾指挥部、井下救护基地,取得及时有效的联系,无法对煤矿事故现场情况有一个具体的了解,也就对救援指挥工作造成影响。 二、煤矿井下应急救援灾害事故分析 在煤矿安全生产工作中,应急救援煤矿灾害事故是其重要组成部分。在发生事故后,紧急救援就成为一项降低损失、减少事故伤亡人数的重要举措。我国煤矿安全生产监管局所提供的资料显示,2010年山西王家岭煤矿透水事故中,救援人员进行长达10个小时的抢救,获救100多名煤矿工作人员。2009年山西屯兰煤矿瓦斯爆炸,因为抢救及时,所以多人获救。我国煤矿安全监察局在近些年将煤矿井下应急救援提上关键议事日程,并先后建立了安全生产应急救援办公室、矿山救援指挥部、煤矿事故急救基地、煤矿医疗急救中心以及煤矿急救研究所等煤矿应急救援与安全生产研究和执行体系。 在发生煤矿灾害事故后,救援人员一定要深入井下,并且直面矿井中危险环境,尤其是矿井中环境比较模糊的状况下,这就更加剧了救护工作人员的工作,严重威胁着救护者的生命及安全。因此,为提高煤矿救护者生命安全性,避免发生救护工作者伤亡事故,在具体救护工作中,让救护工作人员更加便捷的获取煤矿灾害环境及其个体体征参数等非常有必要,能够帮助救护队员与地面指挥人员采取针对性救护措施,保证安全救援工作顺利进行。 总之,我国煤矿紧急救援工作依旧存在通信信息不畅及救援设备落后等问题,无法与煤矿整体救援需要相适应。现代化信息技术的广泛应用,同样是改善与加强煤矿安全的有效措施。因此,煤矿信息化技术的推广与应用,煤矿应急救援安全检测与通讯指挥系统的研发刻不容缓。无线通信技术一方面直接关系着我国煤矿健康发展,另一方面也是我国和谐社会得以构建的保障与前提。 三、WiFi技术下的煤矿井下应急救援无线通信系统设计 所谓WiFi,其实就是一种现代化短距离无线网络传输技术,可以在一定范围内接入互联网的无线电信号,也属于一种无线相容认证。WiFi其实是由WECA(无线以太网相容联盟)宣传的业界术语。在迅猛发展的无线通信技术中,尤其是相继出现的IEEE802,11g,IEEE802.11A等标准,WiFi逐渐成为IEEE802.11标准系统称谓。其应急救援无线通信系统的主要组成部分,也就是其无线通信信道,通过计算机上的WIFI链路中心节点FFD1,就可以把救援人员的控制命令进行发送,直接发送到小车上的RFD采集终端。借助于WIFI技术的自组网功能,其新投放的节点会在其2个节点通信距离大于通信范围之后,直接在WIFI网络中加入,并成为其中间路由节点,通常对其通信链路产生延伸作用,对其正常运行提供有效保证。之后会继续将一些其他节点进行投放,在对其链路进行建立过程中,其救援前端的各种参数也会通过采集终端进行传送,救援中心就可以依照这些参数,对其具体的救援工作进行合理的安排。 (一)煤矿急救通信结构 在煤矿井下发生灾害的时候,就需要立即将井下电力供应全部切断,其灾害现场环境具有一定的复杂性,所以,就结构而言,救援通信系统的构建主要包括井下指挥中心、无线救援通信系统以及地面指挥中心3部分。具体救援系统结构见图1,个人终端、井下指挥中心与中继台共同组成煤矿井下无线救援通信系统。就无线网络通信技术而言,煤矿急救通信结构属于无线与有线通信共同结合的紧急救援系统。因为煤矿井下有着非常特殊的巷道结构,在具有局限性空间中进行无线信号的传输,所传输的距离接近地面。所以在进行个人终端设计时,通过功放模块的增加来加大无线网络传输距离。此外,在井下指挥中心与个人终端间,依照现场需要,添置中继台。 (二)井下个人终端设计 在煤矿井下,语音模块、环境参数采集模块、图像采集模块、液晶显示模块、WiFi模块、键盘输入模块、MCU处理模块以及无线功放模块等共同组成个人终端硬件。而且在国际国内市场中图像采集模块、语音模块、液晶显示模块以及键盘输入模块等都部件都比较成熟,无需独立性研究与开发;我院已研发出环境参数采集模块,而且在设计时,不必对MCU进行单独性使用。 WIFi模块以串口方式对煤矿井下环境采集参数信息进行读取,采用G-SPI,即SPI方式与凸显采集、语音模块进行通信。采用GPIO中的IO接口与液晶显示模块、键盘输入模块进行连接,采用RX、TX管脚与无线功放模块进行连接。具体设计图如图2所示。 (三)中继台设计 在井下指挥中心与个人终端之间进行中继通道的构建是中继台的主要作用,使其通信距离得以延长,中继台通过双WIFI芯片,定向天线与双功放方案,通过定向天线能够使其通信距离得以延长。具体中继台设计图如图3所示。 (四)监测监控系统设计 煤矿井下所采用的传感器,例如CH4、O2、温度以及CO等,其目前所采用的全部都是频率信号输出,通常是在200~1000Hz,其系统均需要先把各种传感器全部都接入到监控分站,随后通过监控分站向地面中心站进行传送,其不但会对设备成本进行增加,同时在其数据传输过程中,如果距离超过2KM,就会受到电磁干扰,增加系统的不稳定因素。所以说在其传感器之中加上WIFI模块,将之中的数据在WIFI网络中进行接入,这样其数据就可以采用WIFI的形式进行发送,同时也能够通过光纤环网进行发送。 (五)移动数字视频设计 目前在煤矿井下其监控系统即为在特定位置所安装的摄像仪,那么针对这一情况,如果是采用WIFI方式则可以对其有效性进行切实提高。比如说胶带巡检摄像仪的应用,就必须要借助于移动视频视频进行实现。其视频图像传输无线化对传统同轴电缆、光纤图像监视受限制等等进行了突破,其灵活性以及便利性更高。其中WIFI宽带最高能够达到300Mbit/s,其在高码流、高宽带以及高画质的音视频中非常适用,同时还具有超强的抗干扰和抗衰落能力,其可以对视频传输链路进行有效满足。 四、结语 在WIFI技术的煤矿井下应急救援无线通信系统中,采用此设计方案,能够保证通信距离在5KM。而且此系统在目前依旧处于安标送审状态。基于WIFI技术可用于各类型的煤矿井下灾害救援工作。研究与开发煤矿安全监控始终受到国家鼓励与支持,我国煤矿安全生产标准与规程中明确提出煤矿一定要有充足安全装备。所以,基于WIFI技术必会得到政府的鼓励与支持。 煤矿应急系统论文:煤矿井下语音应急广播系统的设计与实现 摘要:根据煤矿救灾应急的实际需要,提出了一种新型井下语音应急广播系统的设计方案,详细介绍该系统的设计原理、结构、主要功能和软硬件设计,重点阐述了系统发送端与接收端两个子系统实现的关键技术。运行结果表明,该系统稳定、可靠,音频播放流畅,能够满足矿井现场的实际需要。 关键词:煤矿;矿井安全;数字广播系统;网络广播;工业以太网 随着能源需求的不断增大,国家增加了煤炭的开采量;与此同时,煤矿事故突发概率也随之增加。煤矿井下多发水、火、瓦斯、冲击地压等突发事故,危害性大,易造成人员伤害和财产损失。其中, 一些煤矿的井下通信设备的不完善是影响事故营救的主要因素。通常,当井下发生重大事故时,需要相关人员进行紧急撤离,显然这时候需要在第一时间通报到井下全部人员;而现有的调度电话往往很难做到这一点,因而会造成部分需要撤离人员收不到应急通知,延误救灾脱险的时机,或是因为得不到正确的撤离、避险的指挥引导而发生意外。为确保矿井突发灾害情况下,井下人员在第一时间内实现撤离,从而最大限度降低人员和财税损失,研发一套适用于现场实际情况,实用、便捷的煤矿井下语音应急广播系统成为了十分紧迫的任务。在本系统中,通过广播发送端和接受端,利用井下工业以太网作为传播介质,实现了井下语音广播终端实现了双工音频服务;系统以标准IP 包的形式传送音频数据,可以较好地利用以太网解决语音信号远距离传输难题,并在此基础上实现了广播和双向通话功能。 1 系统设计原理与目标 由于煤矿井下环境潮湿,噪音较大;同时,区域分布广,环境安全要求特殊,传统的广播技术难以满足矿井要求。因此,煤矿井下语音应急扩播系统基于数字IP网络广播系统的设计原理进行构建与设计[1-2]。数字IP网络广播系统,是基于 TCP/IP 协议的公共广播系统,采用 IP 局域网或 Internet 广域网作为数据传输平台。该系统具有以下特点:网络好,可实现Internet传输;音质好,系统支持音频码率8Kbps-320Kbps自适应,支持全部MP3格式文件的播放;稳定性好,系统支持TCP、IP、UDP网络协议,支持组播接收音频数据。 在数字IP网络广播系统中,是将经数字化的音频信号,在数字状态下进行压缩、编码、打包等处理。在本系统中,将模拟音频信号经过采集、量化、编码、压缩后形成的MP3格式的数字音频文件,以数据包形式按照自定义的MP3_Phone传输协议将音频文件通过工业以太网传送到井下语音广播终端,然后在广播终端进行D/A转换成还原成音频信号,经放大后驱动喇叭工作。 本系统的总体设计目标为: 1) 分区广播:可以同时对单点、多点或全部区域进行广播。 2) 全体广播:可以对所有终端进行广播。 3) 定时广播:可以按作息时间定制广播节目,定时播放。 4) 应急广播:拿起麦克风即可广播。 5) 宣传广播:可以播放背景音乐、领导讲话、语音宣传等。 2 系统设计方案 本系统基于TCP/IP、UDP协议,通过矿井的工业以太网在井上和井下之间传递数字音频数据,实现数字网络广播功能。系统主要由IP网络广播控制工控机、井下广播终端、井下广播音箱、光缆、电缆等组成。煤矿井下语音应急广播系统的整体结构如图1所示。同时,系统严格按照国家煤矿安全标准进行的安全技术设计,完全符合井下使用的设备防爆本安安全要求。 该系统采用C/S结构,煤矿井下语音应急广播系统的主要组成部分如下: 1)IP网络广播控制工控机,是本系统的核心,包含工控主机、基于ARM架构的语音采集终端、广播话筒、警告接口等。在工控机上上,安装自主开发的服务器软件,可以对各个广播终端实现应急广播、实时广播、宣传广播、定时广播、分区广播、双向对讲等功能实施管理与控制。通过语音采集终端对音频数据进行采集,对将传输到井下各广播终端的音频流数据,按照自定义的MP3_Phone传输协议进行数字音频数据的打包处理。 2)井下广播终端,主要包括矿用本安型广播通信主机和矿用本安型广播分站两部分,此两部分设备同样基于ARM架构进行设计。矿用本安型广播通信主机可安装至井下工作面、大巷、迎头等高危地区,对广播控制工控机发送来的音频信号进行解析处理、解码并播放,并可对井下的异常情况进行报警,还可通过广播终端实现双向对讲功能,将该区域异常情况向控制室实现即时汇报。矿用本安型广播分站可安装至井下工作面、大巷等高危区域沿线,对广播通信主机解析处理后的音频信号进行广播,还可通过广播分站进行紧急呼叫,可实现和控制室的双向对讲功能,将该区域情况即时汇报。 3 关键技术及实现 煤矿井下语音应急广播系统由3个子系统所组成,分别是广播发送端子系统、以太网传输子系统和广播接收端子系统[3]。其中,以太网传输子系统主要是指支持TCP/IP、UDP协议的矿井以太网网络。在此,传输子系统不作为系统研究的重点,重点讨论的是广播发送端子系统和广播接收端子系统两方面。广播发送端子系统主要负责语音数据的采集、压缩及实时发送,而广播接收端子系统则主要负责语音数据的接收、解压缩以及广播。 3.1 广播发送端子系统设计 广播发送端子系统主要由IP网络广播控制工控机和ARM语音采集终端构成,发送终端与接受终端的硬件与软件结构基本相似。其主要任务包括语音数据的采集与压缩,以及以利用UDP协议组播方式发送经压缩的语音数据。要实现实时语音组播的功能,就必须使上述的3个任务并发执行。为了实现此目的,在系统实现的过程中,需采用边采集、边压缩、边发送的并发执行方式。具体而言,一边通过ARM语音采集终端对下一个时间片的语音数据进行采集,形成N + 1块数据块;同时,广播控制工控机开始对上一个时间片的语音数据进行压缩,并把压缩后的数据,所形成N块数据块,以组播方式发送至矿井工业以太网上。在此,将每一个时间片采样的数据划分为一个数据块,则可以用图2来描述发送端子系统的工作流程。 3.2 接收端子系统设计 接受端的硬件CPU采用LuminaryMicro公司Cortex-M3内核的LM3S8962,内部集成10/100M以太网接口和SD/MMC读卡接口,语音的编码与解码芯片采用AMBE1000+CSP1027,MP3文件的解码采用VS1003芯片,接受端的软件架构采用国内RT-Thread开源的实时操作系统。与发送端子系统的工作任务相对应,接收端子系统并发处理过程中的工作任务同样包括3个任务,一是从以矿井太网络上接收数据,二是对接收得到的数据进行解压缩操作,最后是把已解压缩后的语音数据进行广播。其工作流程如下所述,每接收到一个数据包之后就拆包和解码,然后播放声音,从而形成一个完整的首尾相衔接流水式过程,实现多任务并发处理,可解决系统传输的间隙时间,避免播放过程中的卡音、停顿、卡死等现象的出现。接收端子系统的工作流程如图3所示。 3.3 MP3_Phone传输协议 在本系统中,通过Socket的数据传输方式,实现发送端和接收端之间的物理连接,基于UDP协议进行数据传输。Socket处于网络协议的传输层。Socket 传输具有以下的优点: 传输数据为字节级,传输数据可自定义;传输数据时间短,性能高;适合于客户端和服务器端之间的信息实时交互;可以加密,以提高数据传输的安全性。 为了合理、有序协调发送端和接收端的Socket传输,在系统中,自定义了MP3_Phone传输协议,用于传送音频数据块。该传输协议的格式如表1所示,其中,数据块第1至4个字节为数据块的帧头校验位;音频数据块为传输的音频数据;数据块第8005和8806个字节为数据块的帧尾校验位。 4 结束语 煤矿井下语音应急广播系统利用井下工业以太网作为传播介质,实现了发送端与井下广播终端长距离的双工音频服务和双向通话功能。系统在突发事故发生时,起到指引遇险的井下人员及时撤离避险的作用;同时,通过宣传广播、播放音乐的方式,在日常生产管理、舒缓井下人员情绪方面发挥了重要作用。工业现场应用表明:系统数据传输距离长、音频播放流畅、安全稳定性强。
自动化技术在电力中应用篇1 0引言 电气自动化技术在电力系统中的应用能够为电力系统的稳步运行提供重要的保障[1-4],经过自动化处理后电力系统的运行状态能够得到有效提升,从而能够为电力系统的后续各项工作的开展打下良好的基础,从而能够提升电力系统的工作效率。同时,电气自动化技术在电力系统中的应用能够起到较好的降低风险的目的,它能够辅助工作人员建立更加合理的维护计划,从而大大提升了电力维护工作的安全性与可靠性。因此探究电气自动化技术在电力系统中的应用是时代发展的必然选择,是科技进步的不然结果,在电力系统中应用电气自动化技术势在必行。 1电气自动化技术的特点 1.1实时仿真技术 实时仿真技术在电力系统中的使用能够为装置测试工作提供极大的便利,它能够完成多个装置的闭环工作,同时它还能够完成今后的灵活输入电流工作,能够为保护系统提供良好的实验条件,因此实时仿真技术在实践中的应用有利于促进电气自动化技术的良好发展。 1.2智能保护技术 智能保护技术适用于我国不同电压等级的电站,未来它还将会被广泛应用于人工智能、网络通信以及微机新技术等范畴,这将会使得我国的电力系统得到进一步的发展与稳定,有利于促进我国的电气自动化技术的长远发展。1.3配电网自动化技术配电网自动化技术实现了高级软件与理论算法的有机结合,它以国际标准信息模型应用于我国的电力系统中,它利用人工智能灰色神经元的方式进行了预测符合的计算,同时它还具有网络熟悉技术与配网一体化等方面的优势,从而大大推动了电力系统的发展。 2电气自动化技术在电力系统中的应用 我国的智能电网技术不断地建设发展,将大力推动我国电气自动化技术乃至整个电力系统的发展;变电站自动化技术的应用能够对电力系统的运行状态进行高效的操作与有效的监控,实现了光纤、电缆取代了光缆的可能,有利于网络化运行效率的有效提升;电网调度过程中的自动化技术在电力系统中的应用,能够实现对系统的实时监控、对整体状态的评估,科学的预测电力负荷的实际情况。PLC技术在电力系统中的应用使得企业的生产效率得到了极大的提高,大大降低了资源的损耗量,促进了电力企业的经济效益的提升,能够促进电力体系的整体发展。 2.1智能电网技术在电力系统中的应用 智能电网技术在电力系统中的应用主要体现在信息管理层面,如自动化技术与计算机技术的结合即是智能电网技术的一种体现,它能够对整个电力系统起到很好的控制作用。智能电网技术的应用涵盖电网的整体调度工作与电力的发电环节等范围,目前我国的智能电网技术已经开始逐步的建设发展,这将推动我国电气自动化技术乃至整个电力系统的发展。此外,通信技术就属于智能电网技术的典型代表,通信技术与计算机技术的良好结合能够将通信技术的可靠性、双向性与实时性的特点充分的彰显,但如果脱离了计算机技术奖很难实现。 2.2变电站自动化技术在电力系统中的应用 变电站自动化技术在电力系统中的应用使得计算机技术的价值得以充分的彰显,同时也极大地提升了二次设备的数字化特点、网络化特点与集成化的特点,实现了以光纤及电缆等材料代替电力信号通常使用的电缆,进而使得电力系统的整体运行效率得到了明显的提升。变电站自动化技术的应用实现了记录统计的自动化以及计算机的屏幕花,同时还能对电力系统的运行状态进行高效的操作与有效的监控。同时,变电站自动化技术实现了光纤、电缆取代了光缆的可能,进而提升了网络化运行效率。因此,在对变电站自动化技术进行合理的应用的同时还要重视对变电站运行的合理监视与控制,从而保证变电站自动化技术的真正实现,还要确保电力用户与电厂的有效连接,从而最大程度降低故障发生的频率。 2.3电网调度过程控制中的自动化技术应用 电气自动化技术在电力系统中的应用还体现在电网调度过程中的自动化技术的应用。目前,我国的电网调度分为国家电网调度、大区调度、省级调度、地区和县级调度五个级别,而每一级控制都必须要与计算机技术相结合,计算机网络系统是其中最重要的电网调度控制中心,电网调度过程中的自动化技术均需要计算机的技术控制,否则整个系统将无法运行。可见,电网调度离不开计算机技术,二者的结合使用能够极大地方便数据采集工作与数据分析工作的进行,同时还能够实现对系统的实时监控、对整体状态的评估,还能够科学的预测电力负荷的实际情况,因此电网调配自动化技术在电力系统中的作用十分重要。 2.4PLC技术在电力系统中的应用 PLC技术在电力系统中的应用首先体现在数据处理方面。PLC技术的科学应用能够使得相关的电力系统的工作内容高效完成,PLC技术在电力系统中的合理使用能够有效提升数据的分析效率与采集效率,进而方便后续的排序查表工作、数学运算工作以及信号接收工作等。这些功能能够将其存储的数据与其他数学做出分析与对比并打印成表,它可以利用可编程序进行内部的存储、控制、记录及运算等工作,提升了接线环节的效率,使其复杂性与整体耗能得以降低,从而提升了电气自动化技术的可行性与可靠性。PLC技术也因此得以在大型控制系统中实现了广泛的应用,它甚至还能够广泛使用于无人控制的柔性制造系统中。其次,PLC技术在电力系统中的应用还体现在闭环操作方面。在操作过程中要利用I/O模块技术模拟流量的变化情况以及压力、温度等的变化情况,在数值得以确定后才能对模拟量进行闭环PID控制,然后再利用PID模块技术进行D/A和A/D之间的转换,也可以利用PID子程序进行转换,从而实现良好的转换结果的实现,有利于提升转换过程的效率,有利于提升信息的存储效率与传递效率,有利于提高整体电网的运行效率,有利于推动我国的电网自动化发展及电气自动化发展。随着我国科学技术的不断发展,许多电力企业已经逐渐的将机电控制器升级为PLC控制系统,这样的控制顺序的改变使得企业的生产效率得到了提高,同时有利于降低资源的损耗量,有利于促进电力企业的经济效益的提升,有利于促进电力体系的整体发展。但同时也对电力企业的自动控制水平提出了更严格的要求与挑战,电力企业必须要能够灵活的应用PCL控制系统,不仅要求其能够对某一工艺流程进行熟练的信息模块控制,还必须能够同时具备熟练的连接通信总线等方面的能力,从而确保电力企业的总体生产情况,更是确保电力系统稳步、有效运行的重要前提。 3结语 电子自动化的使用方向包括实时仿真技术、智能保护技术以及配电网自动化技术,电气自动化技术在电力系统中的应用不仅实现了交通运输、农业生产等的工作效率的有效提升,它还对普通家庭产生了不了忽略的、重要的影响作用。同时,电气自动化技术在电力系统中的应用使得电力系统在实时监控、故障报警等机能方面的完善,提升电力系统的运行效率。电气自动化技术在电力系统中的应用主要表现在智能电网技术在电力系统中的应用、变电站自动化技术在电力系统中的应用、电网调度过程中的自动化技术在电力系统中的应用以及PLC技术在电力系统中的应用等方面。 作者:任浩然 徐云鹏 单位:洛阳科技职业学院 自动化技术在电力中应用篇2 0引言 随着我国工业化水平的不断提升,电力行业所面临的服务压力与风险也在不断增加,能源消耗规模迅速扩张,对于电力系统自身的完善性有着更高的考验。电气自动化技术应用于电力系统也正是在这一环境下得以实现与升级,其融合过程不仅有效环节传统电网服务过程所存在的烦琐性,减少工作人员调控压力,也让电网整体运行安全性得到全面提升,实际供电质量也在不断接近人们的期盼与渴望。自动化控制已经成为电力系统发展的必然趋势[1-3],其自身所产生的影响,更是现代电力企业实现自身产业升级,提高综合竞争实力的有效手段。 1电气自动化技术在电力系统中的应用优势 (1)有效降低传统电力系统的操作复杂过程。随着我国城镇化进程不断加快,人口压力不断加大,经济活跃度不断增加,市场总体用电量也越来越大,电力系统的稳定性已经成为关乎社会整体稳定与国家战略安全的基础条件。但是,电力系统在日常运行与维护过程中,需要多个不同环节同时配合,多种不同的工作同步实施,并可有效应对供电区域的实际电力需求变动。传统供电系统受到其设计与服务系统层面的限制,其实际的操作性能较差,用电高峰阶段,管理人员面临极大的调控压力,很容易出现供电质量问题。自动化技术与电力系统融合后,各类电力信息可得到统一管理,并在系统内部完成对电力系统各个环节的实际参数进行调控,整体可操作性得到极大提升。 (2)有效降低电力系统各类设备的维修压力,提高实际检修与维护效能。电力系统在运行过程中,其内部各类电力设备需长期保持较高的运行压力,因此,设备故障以及各类安全隐患时刻威胁着整个系统的稳定。传统电力系统的维护过程有着极高的风险,维护人员需要进入现场后,并使用特定的检修手段才能确定实际的故障原因,实际风险较大,并效率低下。自动化技术应用于电力系统后,系统内部可自动完成对各类设备运行问题的有效分析,并可根据设备的实际参数对故障与隐患实施预警,极大改善传统维护压力,提高电力系统整体稳定性,并减少维护盲目性的问题。(3)全面提高设备维护与电力调控过程效率。与传统电力系统相比,应用电气自动化技术的电力系统对于整个电力的工作效率有着明显的改善。电气自动化技术其本质为信息技术,信息技术无论是数据传输效率,或是控制精准度均远远高于传统模式,并可有效保证电力系统内部各类设备的快速更新,迅速完成设备实际运行质量的监测。 2自动化技术在电力系统的应用案例 (1)智能化技术层面的应用。依托于现代计算机信息技术的电气自动化,在提高电力系统整体运行效能的基础上,可对整个电力系统实现智能化分析与排查。与之相比,传统电力系统一旦出现供电质量问题,需要对整个电路进行逐一排查,不仅消耗大量的人力与时间,也极大降低整体服务水平,实际工作效率无法有效满足人们日常生活所需。电气自动化技术在融入智能化特征后,电力系统一旦出现服务问题,其故障位置将会被系统自动定位,同时,电力系统在日常运行过程中,自动化技术也会依据各类设备实际参数的变化,对可能出现的问题进行预警,并将对应的问题发送至控制端,各类信息数据展现极为明确。 (2)仿真技术层面的应用。随着互联网技术的飞速发展,电气自动化技术在电力系统中的应用也愈发广泛,实际工作模式也在网络通信技术支撑下愈发高效,不仅让工作人员的实际工作过程与故障检测过程更为便捷,也为实际维护人员的人身安全提供了必要的保障。电力行业自身带有极高的危险性,电路设备的维护过程需要专业技术人员深入实际设备现场,结合实际的运行数据进行分析,而这一过程虽然有着严格的保障体系,但是,一旦操作人员出现失误,或是电路系统的相关参数超过保障系统的承受上限,人员安全性将会遭受极大挑战。此时,借助电气自动化技术所形成仿真应用,对原本的高危行为进行模拟与仿真,不仅可帮助维护人员更为快速找到维护方式,亦可挺高电力系统自身的可操控性,电力系统安全事故的发生概率更是会得到明显控制。 (3)电网技术的应用。我国针对电力系统运行效率问题实施大规模升级改造,电气自动化技术已经在电力系统内部实现更为广泛的应用与融合,电气自动化相关技术也在这一背景下实现较大发展。但是,当前我国电力系统整体发展仍处于初始阶段,各类系统处于分散独立的状态,电网整体管理与调控难度较高。为了进一步提高我国电网系统的安全性以及供电服务的稳定性,在电气自动化技术应用过程中,也需要同步强化通络通信技术的融合,并根据电气自动化技术的相关特征与优势,实施更为完善的电网技术建设工作,依靠互联网技术与大数据,全面推进智能化电网建设工作。 3电气自动化技术在电力网络的应用展望 (1)加快与国际标准接轨的步伐。我国电力事业飞速发展,人们生活水平不断提升,社会与人民群众对电力系统的各类服务要求也越来越高,电力系统自动化技术更是取得长足发展。但是,我国电力系统内部的电气自动化技术应用水平与标准仍与国际整体存在一定的差距,相关技术稳定性与应用深度更是需要做出进一步升级与优化。因此,为了让我国电力系统在未来发展中取得更为广阔的生存空间,我国必须不断加快与国际标准接轨的步伐,实现技术与标准层面的互通与合作,并成为更为优秀的良性循环过程。国际标准虽然有着一定的先进性,但是,我国电力系统在升级改造过程中,也要综合分析实际国情,制定更为科学的发展策略,并实现创新与弯道超车。 (2)强化电网自动化技术深度与应用范围。我国电网系统在发展电气自动化技术过程中,需要面对广袤的国土与不均衡的人口分布现状,各地区经济发展与电力消耗又存在极大的差异性,因此,在电网系统整体发展过程中,需要针对这一现状,实施更为科学的技术应用策略。首先,针对电力能源消耗不均衡问题,电网系统需要提高电力调度层面的智能化与高效化,利用互联网技术实现各类需求数据的快速传输与处理,结合实际的用电压力,集合地区的实际状况,将电网自动化技术的各项数据完成精准化控制。其次针对电网操作与管理,配电、变电以及输电调度流程,实施针对性服务模式,依托电气自动化技术,建立更为完善的组织管理结构,最终实现电力系统电网智能化的发展目标。 (3)统一技术应用标准与要求。我国电力系统在发展过程中,因历史因素与地域因素限制,实际电网结构更为复杂,同时,电力系统自身在运行与实施过程中,需要同步面对众多项目与环节,内部系统较为烦琐,很多自动化技术的应用标准也没有实现高度统一。因此,电气自动化技术在未来电网系统应用与发展过程中,需要针对技术的应用标准与要求实现高度统一,结合实际的流程与问题,建立更为完善的处理机制与模式,综合考虑电力使用与电力设备维护过程,提高电力系统运行安全性与可靠性。 (4)关注网络信息技术的发展趋势。电力系统应用电气自动化技术是一项长期升级过程,部分技术的发展与应用,对于电力系统整体而言,虽然具备一定的改进效果,但是,也会伴随着人们的用电需求不断升级而落伍。因此,电力系统需要建立长期发展机制,针对电力系统内部的各类电力数据信息,强化数据处理与分析,并结合具体的用户反馈结果,不断发展各类应用与流程模式,提高整体可操作性与应用性。同时,相关工作人员也需要时刻关注网络信息技术的发展,不断融合更多的技术手段,电力网络与系统性能。 4结语 电气自动化技术与电力系统的融合,既要满足人们日益增长的用电需求,更需要结合技术发展趋势,创新更为优异的技术应用模式,提高系统整体运行性能与安全,与时俱进,不断强化电气自动化技术在电力网络中的应用深度,为我国电力事业的科学发展创建更为有效的技术模式与手段。 作者:郭东明 单位:潍坊市妇幼保健院 自动化技术在电力中应用篇3 0引言 电气自动化是一门基于控制理论学和电力系统学基础之上的一门新型学科,该专业涉及了包括系统开发和系统分析在内的多个领域,目前该学科由我国高等院校开设。我国经济发展的同时对于电气自动化的需求也在不断上升,在此背景下电气自动化专业得到了大力发展。如今人们开始追求电力系统的智能化、集成化以及数字化,面对不断上升的需求,电气自动化技术的运用范围也在不断扩大。 1自动化控制的电力系统 电力系统广泛的分布在我国各个角落,由于面积范围大同时具有统一调配性的特点因此电力系统十分复杂,它包含了发电站、变电站、输配网络以及用户四大部分。实现电力系统的自动化主要就是实现生产检测自动化、自动传输网络信息、自动调节电网调度以及自动保护系统和元件的安全。保证电力系统安全高效运转是实现电力系统自动化的安全运行,促进我国经济发展[1]。 (1)自动传输信息系统。电力系统信息自动传输系统是实现调度中心与发电站、变电站之间信息交换的系统。电力系统自动传输系统由远动装置和电力数据网组成,这两部分共同作用实现了电力系统中各个部门的信息互通共享。 (2)反事故自动装置。电力系统反事故装置能够有效防止电力系统发生事故,保障电力系统和电气设备安全高效的运行。目前我国电力系统反事故系统主要分为继电保护装置和系统安全保护装置。继电保护装置在事故发生时能够有效切除故障系统线路以及发动机等设备,保障电力系统的安全运行。而系统安全保护装置的主要目的是阻止电压崩溃、系统振荡以及失步解列等影响系统安全运行的事故发生。 (3)发电系统自动化。电力系统自动化不仅对电力调度进行了实时监控还实现了变电站的自动化,还能够实现电力系统负荷的自动控制。实现供电系统的自动化能够使电力系统的管理难度降低,传统管理过程中往往通过人工值班监控电气设备状态,效率较低,自动监控有效解放了工作人员的工作压力。 (4)电网调度自动化。控制中心、主站系统、厂站端(RTU)和信息通道利用专业广域网融合在一起,是电网调度自动化的基本组成部分。电网调度自动化主要指的是自动化采集和控制数据、自动监测电网运行、自动估计电力系统状态以及自动发电控制等工作的自动化[2]。 2变配电中的电气自动化技术 变配电系统包含了高压配电室、低压配电室、变压器室、电容器室和值班室等重要部分。变配电所占据了电力系统中不可替代的地位,是生产电力的关键[3-6]。 (1)电力系统的保护功能。电力系统正常运转的核心就是安放在变配电所中的电气装置,因此应当对配电所采取一定的保护措施。电气自动化运用过程中存在保护功能,它的应用对我国变配电所具有重要意义。保护功能主要分为线路、电容器以及变压器等设备的保护和电压电流的保护两大类。 (2)电力系统的通信功能。电力系统中各个环节的信息交流与沟通主要依靠通信功能完成,信息沟通有利于站点向上级汇报电气运行状况以及设备故障,它还能够实现邻近站点间的数据资料交换和信息交流。通信功能是实现电力系统统一调配的关键,它有利于设备故障的及时发现和解决,保障电力系统的安全稳定运转。 (3)电力系统的远动功能。系统的远动功能本质上是电力系统中的预警功能,它能够实时监控配电所中各个部分并及时向中心调度台反馈采集到的信息。远动功能的运用能够确保变配电所各个环节安全有效的运转,因此它对我国电力系统的正常运转具有重要意义。同时我国企业生产活动和人民日常生活都需要电力,远动功能正产使用能够保障电力系统高效运行,推动国民经济发展。 3电力系统自动化系统的展望 目前,我国各行各业生产以及人民日常生活都离不开电力,因此电力系统已然成为国民经济体系当中重要的组成部分,具有不可替代性。我们处于日新月异的现代社会,电气自动化技术的研究进度也在不断发展。随着电气自动化技术对我国电力系统产生了许多积极影响。例如,对电力系统进行实时监控,有效地减少了维护电力系统正常运行的人工成本。电力系统自动化有利于我国国民经济发展并且能够保障电力系统的稳定运行。因此发展智能化程度高电力系统是我国经济发展的必然要求。 (1)实时仿真系统。对电力负荷特征进行实时监测以及建立电力系统实时仿真模型就是电力系统实时仿真系统的作用。为了尽快完成我国实时仿真实验室的建立,我们应当从国外引进先进的电力仿真系统。电力系统实时仿真学具有较强的专业性,因此学习该门课程,学生应当积极开展实验,在实验的过程中加深理论知识的认识,利用实践的方式提高自身知识。在教学过程中应用仿真系统有利于学生更加清晰的了解电气自动化在电力系统中的运用过程。由于仿真系统在运用过程中能够收集许多真实数据,这些数据能够帮助我国研究人员进一步研究电力系统优化问题。 (2)智能保护和变电站综合自动化。近几年,我国电力工业得到了有效发展,因此电力的需求也在不断升高。必须大力发展电气自动化技术,将其运用进我国电力系统中满足我国对电力愈来愈高的需求。实现智能保护和变电站综合自动化,是促进我国发展智能电力行业的要求。为了提高电力系统的智能化程度,实现电力系统的自动控制,需要技术人员深入研究有关专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论在电力系统中的应用。由于电力系统存在漏电等风险,因此人工管理电力系统可能会造成相关人员生命财产的损伤。同时长期处于危险环境中,巨大的心理压力不利于工作人员的身心健康。实现电力系统的智能保护和变电站综合智能化,不仅能够降低事故发生的可能性,还能保障电力系统工作人员的生命安全和电力系统的安全运行。 (3)配电网自动化。电力系统运行主要分为发电、输电和配电三大环节。其中,发电环节需要对电力系统中各个元件以及电气设备进行保护;输电需要对电力系统中各个线路进行保护;而配电环节由于各类配电网对供电的质量要求不一因此不存在稳定性问题。自动配电网主要是通过保护电流电压实现的。实现配电网自动化是保障我国电力系统安全稳定的核心环节,我国面对不断上升的电力需求,要积极优化和发展配电网自动化技术,提高国家电网的智能化程度,保障电力系统安全运行。 (4)监测电气设备状态和诊断设备故障技术。由于电气设备运行会受环境等诸多元素的影响,因此设备故障是不可避免的。对电气设备的运行状态进行实时监测能够保障电气设备的安全运行,确保能够及时处理设备故障。相关电力学专家应当积极研究如何将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术运用于设备的检测以及维修上,利用变压器和开关等设备优化监控系统,保障电力系统安全高效运转。 4结语 随着我国电力需求的增加,应当积极研究电气自动化技术,研究并发展智能化的电力系统,保障我国电力系统高效运转,并促进国民经济发展。 参考文献 [1]李爱民.电气自动化的发展趋势以及在电力系统中的应用[J].科技资讯,2012(27):131. [2]万晨宇.电气自动化的发展趋势以及在电力系统中的应用[J].科学技术创新,2018(01):29-30. [3]张达,周文辉,冯标,王聪.自动化技术在电力系统中的应用[J].集成电路应用,2022,39(06):94-95. [4]张楠.配网自动化在电力系统中的应用[D].河北:华北理工大学,2019. [5]郭丹.电气工程自动化技术在电力系统运行中的应用[J].石河子科技,2021(06):10-11. [6]魏章勇.自动化技术在电力系统中的应用[J].集成电路应用,2022,39(02):140-141. 作者:彭振宇 单位:中海福建燃气发电有限公司
应急物流论文:自然灾害应急物流的管制 一、构建自然灾害应急物流管理体系存在的问题 1.理论研究不充分。理论界对于构建自然灾害应急物流管理的研究还不是特别深入,对于应急物流来说,属于一个相对比较复杂的系统,包含物流的组织、物流的指挥、物资的筹备、物资的运输、构建应急中心等,在构建相关物流体系中,理论研究缺少针对性,主要表现是:第一,应急物流的组织与指挥体系研究不充足;第二,在应急物资管理体系方面的研究主要还是集中在物资管理方面;第三,关于应急物流信息管理尚未建立完善的信息系统。 2.实际构建缺陷。由于在构建自然灾害应急物流管理方面的研究还不是特别深入,构建的时间也不是特别长,导致在整个运作中出现了一些问题。比如,物流基础设施建设有待加强,尚未形成一个完善的物流链,货物在运输,以及装卸的时候没有满足整体性的需求。而且受到信息技术的限制,导致性能单一,管理效率和管理水平不高,根本没有办法满足相关需求。一部分企业在信息领域的发展程度不高,尤其是在信息技术快速发展的今天,物流行业信息化的不断进步,如果企业信息资源管理达不到要求,企业与顾客就很难实现高效率的对接。加上应急物流的信息不够通畅,导致物资人员运输不及时,分配不合理;法律法规不够完善等问题,在很大程度上影响了救灾工作的进展。 二、构建完善的自然灾害应急物流管理体系的措施 在构建完善的自然灾害应急物流管理体系方面,要加大理论方面的研究力度,为构建应急物流体系打下坚实的理论基础。除此之外,要根据相应的理论研究,加强实践,找出构建完善的自然灾害应急物流管理体系的措施。可以从以下几个方面进行考虑: 1.加大基础设施的建设投入力度。物流基础设备主要包括储备物资设施、物流信息网络等,这些基础设施构成一个完整的供应链,保证应急物流运作的开展。因此,要加大基础设施建设投资力度。提高通讯网络的畅通性,有利于建设灾害预警机制。 2.合理储备资源,做好物资管理。自然灾害发生之后,要根据预防预警的具体要求来对灾害的类型进行判断,之后对预警的类别进行细分,包括灾害的起始时间,影响的范围等,对于灾区的房屋损失状况,人员伤亡状况,需要物资运输的状况进行评估,为赈灾物资物流运输提供评估的数据依据,组建救灾物流指挥部,要把应急物流处理方案公布出来。积极整合应急物资资源,帮助调动各个地区的资源,这样就方便资源更快速地调配到灾区。除此之外,可以对物资进行分层次的管理,保证救灾物资能很快地分配到最需要物资的地区。 3.制定合理的机制,提高组织能力。应急物流有效运作的一个重要保证就是建立相应的物流应急机制。完整的应急物流除了包括物资的供应、物资的调度、物资的协调等,还包括建立相应的政府指挥中心,用相应的政策法规来保证机制的合理实施,要提高部门组织指挥能力,这样才能更好地协调物资供应状况。 4.完善应急物流系统,结合实际制定应急物流预案。根据我们国家的人口分布状况,以及经济主体的分布状况可以对应急物流体系进行划分,可以分为三个级别:一个是国际级别的应急物流系统,一个是区域应急系统,一个是县级应急系统。就国家级别的应急物流系统来说。要做好整体布局和规划,区域和县级应急物流系统就需要从某一个局部作为出发点,从而提高物流系统的及时性和有效性。在制定物流应急预案的时候,要结合各个地区的具体经济情况,制定科学、合理的预案。这样在自然灾害发生的时候,就能很好地进行人员和物资的调配。 三、结论 自然灾害的频繁发生就决定了建立一个相应的自然灾害应急物流体系。加强相关理论研究,加大基础设施的建设投入力度、合理储备资源,做好物资管理、制定合理的机制,提高组织能力、完善应急物流系统,更好地保证人民群众的财产安全,为和谐社会构建增添一份力量。 作者:李春哲单位:唐山市交通运输局 应急物流论文:公共卫生事件应急物流管理及保障机制 编者按: 本文主要从引言,应急物流的内容、特点及管理要求,突发公共卫生事件管理及防范的意义,突发公共卫生事件应急物流保障机制,结束语几个方面对公共卫生事件应急物流管理及保障机制研究进行阐述,其中,引言从研究的广度和深度在不断加大进行讲述,应急物流的内容、特点及管理要求从应急物流的特点、管理要求进行讲述,突发公共卫生事件管理及防范的意义从减少和避免经济损失、减弱或避免政治风险、文化损失进行讲述,突发公共卫生事件应急物流保障机制从技术保障、物资经费保障、通信与交通保障、法律保障、社会公众的宣传教育进行讲述,结束语从应急物流管理措施和方法进行讲述。本文对公共卫生事件应急物流管理及保障机制有着参考指导的意义。 [摘要]本文通过大量社会调查,结合近期发生的一些典型案例,介绍了应急物流的概念、特点、管理要求,突发公共卫生事件的内涵及防范的意义,探讨了突发公共卫生事件应急物流管理的保障机制及应注意的事项;说明了应急物流管理对防范突发公共卫生事件的重要性,指出了我国今后应该向先进的国家学习,做到科学预警,有效防范。 [关键词]突发公共卫生事件应急物流保障机制 一、引言 不断发生的各种突发公共卫生事件对我国的国民经济和社会秩序造成了巨大的影响和破坏,每次灾难发生时,都需要大量的应急物资,通过应急物流系统,运送到事发地点,对灾情进行紧急救助。在突发性很强的公共卫生事件发生的地区,往往平时没有赈灾物资储备,或储备的数量和种类有限。为使突发公共卫生事件造成的损失最小化,急需对应急物流的内涵、规律、保障机制、实现途径等进行研究,进而建立一套适合我国国情的应急物流系统。应急物流从概念的提出至今,虽然时间不长,但因其重大的社会意义,已经引起广泛的关注,研究的广度和深度在不断加大,制定应急物流方案,具体研究应急物流在当今社会中的应用是研究的重点。 二、应急物流的内容、特点及管理要求 应急物流(Emergencylogistics)是指以提供突发性自然灾害、突发公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。应急物流具有空间效用、时间效用和形质效用。应急物流在许多情况下是通过物流效率的实现来实现其物流的效益。它将现代物流与应急管理结合,以适应突发公共卫生事件的需要[1-3]。 1.应急物流的特点 (1)非预见性 重特大灾害,涉及面广,破坏力大,突发性强,一般情况下很难预测会出现什么情况。对物流的需求也变得不确定,因此很难事先做好应急物流规划。 (2)需求的急迫性和多样性 在突发公共卫生事件发生的时候,短时间之内需要大量的物资,从救灾专用设备、医疗设备、通讯设备到生活用品无所不包;同时,往往还会伴随着运输系统的恶化,如道路被洪水或山体滑坡阻断,除了需要在配齐这些物品,还要将这些物品及时送达,这对物流的配送系统是个严峻的考验。 (3)政府与市场共同的参与性 应急物流来源可以由多种方式提供,主要包括政府提供公共物品的方式、公益捐助的方式、企业和个人自主采购满足自身需求等方式,与多头供应相对应的是多头储备,各自为政的采购与运输,针对这种分散性,需要对资源进行整合,以备不时之需。因此对于重大灾害处理应遵循政府、企业、个人相结合的特点。 (4)突发性 应急物流是由突发事件引起的,所以它最明显的特征就是突然性和不可预知性。应急物流对时效性要求非常高:必须在最短的时间内,以最快的流程和最安全的方式来进行应急物流保障。通常使用的一套物流运行机制已经不能满足应急情况下的物流需要,必须要有一套应急的物流机制来组织和实现物流活动。 (5)不确定性 由于人们无法准确地估计突发事件的持续时间、强度大小、影响范围等各种因素,而使应急物流的内容随之变得不确定。例如,2003年上半年对SARS的战斗开始阶段,人们对防护和医疗用品的种类、规格和数量都无法有一个确切的把握,各类防护服的规格和质量要求也是随着人们对疫情的不断了解而确定的。 (6)非常规性 应急物流本着特事特办的原则,许多平时物流的中间环节将被省略。整个物流流程表现得更加紧凑,物流机构更加精干,物流行为表现出很浓的非常规色彩。如在应对SARS和禽流感的战役中,为了保证医疗用品的需求,就需要有一个组织精干、权责集中的机构进行统一组织指挥,以确保物流活动的协调一致和准确及时。 2.应急物流管理的要求 应急物流是在特殊条件下发生的物流活动,应急物流的最根本目的就是实现对突发事件的应急保障,但由于应急物流的突发性、不确定性等特点,决定了应急物流必须着眼于平时的准备,加强应急事件的预警,加强应变机制的演练,才能做到应急物流实施时有条不紊,快速反应。 (1)加强政府在应急物流组织保障工作中的作用 应急物流的组织指挥工作,在很大程度上取决于政府职能的发挥,务实、高效的政府部门是应急物流组织指挥成功的关键。 (2)建立应急物流预警机制 在赢得各式各样的应急物流战斗中,应急事件的物流豫警机制就变得非常重要。一个运行良好的预警机制,可以很大程度上减少应急物流的突发性和盲目性。使应急物流变得“应而不急”,从而提高应急物流的保障效益和效率。 (3)搞好应急物流预案的编制与演习 编制应急物流预案,完善应急机制、体制和法治,可以提高预防和处置突发性事件的能力,最大程度的预防和减少突发事件及其造成的损害,保障公众的生命财产安全,维护国家安全和社会稳定,对于构建社会主义和谐社会意义十分重要。 (4)建立健全应急物流的法制机制 从世界范围来看,在应对突发性灾难的时候,国家立法起着很重要的作用。一方面,相关法律可以保障特殊时期、特殊地点、特殊人群的秩序和公正;另一方面,相关法律可以规范普通民众和特殊人群在特殊时期、特殊地点的权利与义务,可为与不可为。应急物流中的法律机制实际上是一种强制性的动员机制,也是一种强制性的保障机制。 要成功实施应急物流,除了满足上面要求外,全民动员和“绿色通道”也是不可少的。全民动员是一项人民群众广泛参与,依靠自己的力量实现特定的社会发展目标的群众性活动。“绿色通道”是在重大灾害发生及救灾赈灾时期,在地区间、国家间建立并开通的一条或者多条应急保障专用通道或程序。为了更好的发展应急物流,也为了今后有效的预防、及时控制和消除突发公共卫生事件的危害,保障公民身体健康和生命安全,研究突发公共卫生事件应急物流已是当务之急。 三、突发公共卫生事件管理及防范的意义 突发性公共卫生事件主要指突然发生,造成或者可能造成社会公众健康严重损害的重大传染疫情、群体不明原因疾病、重大食物中毒和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件。突发性公共卫生事件由于事发突然,发生原因复杂,具有一定的破坏坏性和持续性,因此,一旦事发,将会造成很严重的后果,影响工农业生产和人们正常的生活。有效的防范突发公共卫生事件,具有十分重要的意义。 1.减少和避免经济损失 有资料表明:美国每1美元预防白喉、破伤风和百日咳可节约29美元的医疗费。乙肝疫苗有效预防乙肝病毒,每年可减少巨额的医药费用。从预防开始,防治结合,禽流感的防控就是很好的例子。 2.减弱或避免政治风险 历史上已多次发生由突发公共卫生事件导致政治动乱甚至内战的情况。宏观政治涉及公共管理机构在国际社会、新闻媒体、公众面前的形象。应利用各种公共关系,明确公共管理机的立场,提供及时准确的信息,稳定公众信心,团结更多的合作者和支持者。微观政治涉及政策的决策和执行。应成立突发事件应对小组,提出清晰的思路和行动建议,保证信息传递准确及时,物资和人事调动畅通无阻。 3.减少或避免文化损失 防范突发公共卫生事件可以塑造良好社会精神,这是国家、民族面对突发事件的灵魂和基础。要用知识和科学培养正确的突发事件意识、精神准备、承受能力和操作方法,尽快用科学的文化取代滞后的非科学文化和迷信。一个社会如果公众在信念、意愿、好恶、目的等社会态度方面对突发事件具有科学判断,就会形成一种科学应对突发事件的社会共识,就会自觉行动。培养良好习惯,如SARS危机以后人们开始注意讲究清洁卫生,实行分餐制,公款吃喝和陋习减少,崇尚大自然,网络视频会议网上购物交易娱乐学习等网络经济生活提升,引发了一场社会风俗革新运动。 四、突发公共卫生事件应急物流保障机制 为了更好地防范突发公共卫生事件的发生,发生后能采取有效措施积极应对,从政府到地方都要努力做好应急物流管理,建立相应的保障机制,满足应急物流实施的必要条件,使灾情或疫情得到有效控制,使损失降低到最小。 1.技术保障 (1)信息系统 国家建立突发公共卫生事件应急决策指挥系统的信息、技术平台,承担突发公共卫生事件及相关信息收集、处理、分析、等工作,采取分级负责的方式进行实施。 要在充分利用现有资源的基础上建设医疗救治信息网络,实现卫生行政部门、医疗救治机构与疾病预防控制机构之间的信息共享。 (2)疾病预防控制体系 国家建立统一的疾病预防控制体系。各省(区、市)、市(地)、县(市)要加快疾病预防控制机构和基层预防保健组织建设,强化医疗卫生机构疾病预防控制的责任;建立功能完善、反应迅速、运转协调的突发公共卫生事件的应急机制;健全覆盖城乡、灵敏高效、快速畅通的疫情信息网络;改善疾病预防控制机构基础设施和实验室设备条件;加强疾病控制专业队伍建设,提高流行病学调查、现场处置和实验室检测检验能力。 (3)应急医疗救治体系 按照“中庸之道、地方负责、统筹兼顾、平战结合、因地制宜、合理布局”的原则,逐步在全国范围内建成包括急救机构、传染病救治机构和化学中毒与核辐射救治基地在内的,符合国情、覆盖城乡、功能完善、反应灵敏、运转协调、持续发展的医疗救治体系。 (4)卫生执法监督体系 国家建立统一的卫生执法监督体系。各级卫生行政部门要明确职能,落实责任,规范执法监督行为,加强卫生执法监督队伍建设。对卫生监督人员实行资格准入制度和在岗培训制度,全面提高卫生执法监督的能力和水平。 (5)应急卫生救治队伍 各级人民政府卫生行政部门按照“平战结合、因地制宜、分类实施、分级负责、统一管理、协调运转”的原则建立突发公共卫生事件应急救治队伍,并加强管理和培训。 (6)加强国际合作 国家有计划地开展应对突发公共卫生事件相关的防治科学研究,包括现场流行病学调查方法、实验室并用检测技术、药物治疗、疫苗和应急反应装备、中医药及中西医结合防治等,尤其是开展新发、罕见传染病快速诊断方法、诊断试剂以及相关的疫苗研究,做到技术上有所储备。同时,开展应对突发公共卫生事件应急处理技术的国际交流与合作,引进国外的先进技术、装备和方法,提高我国应对突发公共卫生事件的整体水平。 2.物资、经费保障 (1)物资储备 各级人民政府要建立处理突发公共卫生事件的物资和生产能力储备。发生突发公共卫生事件时,应根据应急处理工作需要调用储备物资。卫生应急储备物资使用后要及时补充。 (2)经费保障 应保障突发公共卫生事件应急基础设施项目建设经费,按规定落实对突发公共卫生事件应急处理专业技术机构的财政补助政策和突发公共卫生事件应急处理经费。应根据需要对边远贫困地区突发公共卫生事件应急工作给予经费支持。国务院有关部门和地方各级人民政府应积极通过国际、国内等多渠道筹集资金,用于突发公共卫生事件应急处理工作。 3.通信与交通保障 各级应急医疗卫生救治队伍要根据实际工作需要配备通信设备和交通工具,保证正常通信,保证交通通畅。 4.法律保障 国务院有关部门应根据突发公共卫生事件应急处理过程中出现的新问题、新情况,加强调查研究,起草和制定应对突发公共卫生事件的法律、法规和规章制度,形成科学,完整的突发公共卫生事件应急法律和规章体系。 国务院有关部门和地方各级人民政府及有关部门要严格执行《突发公共卫生事件应急条例》等规定,根据本预案要求,严格履行职责,实行责任制。对履行职责不力,造成工作损失的,要追究有关当事人的责任。 5.社会公众的宣传教育 县级以上人民政府要组织有关部门利用广播、影视、报刊、因特网、手册等多种形式对社会公众广泛开展突发公共卫生事件应急知识的普及教育,宣传卫生科普知识,指导群众以科学的行为和方式对待突发公共卫生事件。要充分发挥有关社会团体在普及卫生应急知识和卫生科普知识方面的作用。 五、结束语 通过对突发性公共卫生事件应急物流管理的探讨和学习,以及对2003年SARS、2008年的手足口病、三鹿奶粉事件的关注,我们充分认识到了应急物流管理的重要性。任何一个国家都必须给予高度的重视,因为这体现了一个国家的综合管理能力。每个国家都应努力做到应对突发事件有条不紊,高度准确及时的预警,人员物资快速响应,随时到位,将财产损失降到最低。我国对严重的“非典”和手足口病的处理,显示了我国应对突发公共卫生事件的能力和措施,但也反映出了一些应急机制、应急物资储备机制等不够完善的一面。应向一些在此方面做得好的的国家和地区学习,比如日本、台湾地区等,根据我国的具体国情,制定出符合我国国情的应急物流管理措施和方法。 应急物流论文:突发事件应急物流管理 一、引言 不断发生的各种突发公共卫生事件对我国的国民经济和社会秩序造成了巨大的影响和破坏,每次灾难发生时,都需要大量的应急物资,通过应急物流系统,运送到事发地点,对灾情进行紧急救助。 在突发性很强的公共卫生事件发生的地区,往往平时没有赈灾物资储备,或储备的数量 和种类有限。为使突发公共卫生事件造成的损失最小化,急需对应急物流的内涵、规律、保障机制、实现途径等进行研究,进而建立一套适合我国国情的应急物流系统。 应急物流从概念的提出至今,虽然时间不长,但因其重大的社会意义,已经引起广泛的关注,研究的广度和深度在不断加大,制定应急物流方案,具体研究应急物流在当今社会中的应用是研究的重点。 二、应急物流的内容、特点及管理要求 应急物流(Emergencylogistics)是指以提供突发性自然灾害、突发公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。应急物流具有空间效用、时间效用和形质效用。应急物流在许多情况下是通过物流效率的实现来实现其物流的效益。它将现代物流与应急管理结合,以适应突发公共卫生事件的需要[1-3]。 1.应急物流的特点 (1)非预见性 重特大灾害,涉及面广,破坏力大,突发性强,一般情况下很难预测会出现什么情况。对物流的需求也变得不确定,因此很难事先做好应急物流规划。 (2)需求的急迫性和多样性 在突发公共卫生事件发生的时候,短时间之内需要大量的物资,从救灾专用设备、医疗设备、通讯设备到生活用品无所不包;同时,往往还会伴随着运输系统的恶化,如道路被洪水或山体滑坡阻断,除了需要在配齐这些物品,还要将这些物品及时送达,这对物流的配送系统是个严峻的考验。 (3)政府与市场共同的参与性 应急物流来源可以由多种方式提供,主要包括政府提供公共物品的方式、公益捐助的方式、企业和个人自主采购满足自身需求等方式,与多头供应相对应的是多头储备,各自为政的采购与运输,针对这种分散性,需要对资源进行整合,以备不时之需。因此对于重大灾害处理应遵循政府、企业、个人相结合的特点。 (4)突发性 应急物流是由突发事件引起的,所以它最明显的特征就是突然性和不可预知性。应急物流对时效性要求非常高:必须在最短的时间内,以最快的流程和最安全的方式来进行应急物流保障。通常使用的一套物流运行机制已经不能满足应急情况下的物流需要,必须要有一套应急的物流机制来组织和实现物流活动。 (5)不确定性 由于人们无法准确地估计突发事件的持续时间、强度大小、影响范围等各种因素,而使应急物流的内容随之变得不确定。例如,2003年上半年对SARS的战斗开始阶段,人们对防护和医疗用品的种类、规格和数量都无法有一个确切的把握,各类防护服的规格和质量要求也是随着人们对疫情的不断了解而确定的。 (6)非常规性 应急物流本着特事特办的原则,许多平时物流的中间环节将被省略。整个物流流程表现得更加紧凑,物流机构更加精干,物流行为表现出很浓的非常规色彩。如在应对SARS和禽流感的战役中,为了保证医疗用品的需求,就需要有一个组织精干、权责集中的机构进行统一组织指挥,以确保物流活动的协调一致和准确及时。 2.应急物流管理的要求 应急物流是在特殊条件下发生的物流活动,应急物流的最根本目的就是实现对突发事件的应急保障,但由于应急物流的突发性、不确定性等特点,决定了应急物流必须着眼于平时的准备,加强应急事件的预警,加强应变机制的演练,才能做到应急物流实施时有条不紊,快速反应。 (1)加强政府在应急物流组织保障工作中的作用 应急物流的组织指挥工作,在很大程度上取决于政府职能的发挥,务实、高效的政府部门是应急物流组织指挥成功的关键。 (2)建立应急物流预警机制 在赢得各式各样的应急物流战斗中,应急事件的物流豫警机制就变得非常重要。一个运行良好的预警机制,可以很大程度上减少应急物流的突发性和盲目性。使应急物流变得“应而不急”,从而提高应急物流的保障效益和效率。 (3)搞好应急物流预案的编制与演习 编制应急物流预案,完善应急机制、体制和法治,可以提高预防和处置突发性事件的能力,最大程度的预防和减少突发事件及其造成的损害,保障公众的生命财产安全,维护国家安全和社会稳定,对于构建社会主义和谐社会意义十分重要。 (4)建立健全应急物流的法制机制 从世界范围来看,在应对突发性灾难的时候,国家立法起着很重要的作用。一方面,相关法律可以保障特殊时期、特殊地点、特殊人群的秩序和公正;另一方面,相关法律可以规范普通民众和特殊人群在特殊时期、特殊地点的权利与义务,可为与不可为。应急物流中的法律机制实际上是一种强制性的动员机制,也是一种强制性的保障机制。 要成功实施应急物流,除了满足上面要求外,全民动员和“绿色通道”也是不可少的。全民动员是一项人民群众广泛参与,依靠自己的力量实现特定的社会发展目标的群众性活动。“绿色通道”是在重大灾害发生及救灾赈灾时期,在地区间、国家间建立并开通的一条或者多条应急保障专用通道或程序。 为了更好的发展应急物流,也为了今后有效的预防、及时控制和消除突发公共卫生事件的危害,保障公民身体健康和生命安全,研究突发公共卫生事件应急物流已是当务之急。 三、突发公共卫生事件管理及防范的意义 突发性公共卫生事件主要指突然发生,造成或者可能造成社会公众健康严重损害的重大传染疫情、群体不明原因疾病、重大食物中毒和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件。突发性公共卫生事件由于事发突然,发生原因复杂,具有一定的破坏坏性和持续性,因此,一旦事发,将会造成很严重的后果,影响工农业生产和人们正常的生活。 有效的防范突发公共卫生事件,具有十分重要的意义。 1.减少和避免经济损失 有资料表明:美国每1美元预防白喉、破伤风和百日咳可节约29美元的医疗费。乙肝疫苗有效预防乙肝病毒,每年可减少巨额的医药费用。从预防开始,防治结合,禽流感的防控就是很好的例子。 2.减弱或避免政治风险 历史上已多次发生由突发公共卫生事件导致政治动乱甚至内战的情况。宏观政治涉及公共管理机构在国际社会、新闻媒体、公众面前的形象。应利用各种公共关系,明确公共管理机构的立场,提供及时准确的信息,稳定公众信心,团结更多的合作者和支持者。微观政治涉及政策的决策和执行。应成立突发事件应对小组,提出清晰的思路和行动建议,保证信息传递准确及时,物资和人事调动畅通无阻。 3.减少或避免文化损失 防范突发公共卫生事件可以塑造良好社会精神,这是国家、民族面对突发事件的灵魂和基础。要用知识和科学培养正确的突发事件意识、精神准备、承受能力和操作方法,尽快用科学的文化取代滞后的非科学文化和迷信。一个社会如果公众在信念、意愿、好恶、目的等社会态度方面对突发事件具有科学判断,就会形成一种科学应对突发事件的社会共识,就会自觉行动。 培养良好习惯,如SARS危机以后人们开始注意讲究清洁卫生,实行分餐制,公款吃喝和陋习减少,崇尚大自然,网络视频会议网上购物交易娱乐学习等网络经济生活提升,引发了一场社会风俗革新运动。 四、突发公共卫生事件应急物流保障机制 为了更好地防范突发公共卫生事件的发生,发生后能采取有效措施积极应对,从政府到地方都要努力做好应急物流管理,建立相应的保障机制,满足应急物流实施的必要条件,使灾情或疫情得到有效控制,使损失降低到最小。 1.技术保障 (1)信息系统 国家建立突发公共卫生事件应急决策指挥系统的信息、技术平台,承担突发公共卫生事件及相关信息收集、处理、分析、等工作,采取分级负责的方式进行实施。 要在充分利用现有资源的基础上建设医疗救治信息网络,实现卫生行政部门、医疗救治机构与疾病预防控制机构之间的信息共享。 (2)疾病预防控制体系 国家建立统一的疾病预防控制体系。各省(区、市)、市(地)、县(市)要加快疾病预防控制机构和基层预防保健组织建设,强化医疗卫生机构疾病预防控制的责任;建立功能完善、反应迅速、运转协调的突发公共卫生事件的应急机制;健全覆盖城乡、灵敏高效、快速畅通的疫情信息网络;改善疾病预防控制机构基础设施和实验室设备条件;加强疾病控制专业队伍建设,提高流行病学调查、现场处置和实验室检测检验能力。 (3)应急医疗救治体系 按照“中庸之道、地方负责、统筹兼顾、平战结合、因地制宜、合理布局”的原则,逐步在全国范围内建成包括急救机构、传染病救治机构和化学中毒与核辐射救治基地在内的,符合国情、覆盖城乡、功能完善、反应灵敏、运转协调、持续发展的医疗救治体系。 (4)卫生执法监督体系 国家建立统一的卫生执法监督体系。各级卫生行政部门要明确职能,落实责任,规范执法监督行为,加强卫生执法监督队伍建设。对卫生监督人员实行资格准入制度和在岗培训制度,全面提高卫生执法监督的能力和水平。 (5)应急卫生救治队伍 各级人民政府卫生行政部门按照“平战结合、因地制宜、分类实施、分级负责、统一管理、协调运转”的原则建立突发公共卫生事件应急救治队伍,并加强管理和培训。 (6)加强国际合作 国家有计划地开展应对突发公共卫生事件相关的防治科学研究,包括现场流行病学调查方法、实验室并用检测技术、药物治疗、疫苗和应急反应装备、中医药及中西医结合防治等,尤其是开展新发、罕见传染病快速诊断方法、诊断试剂以及相关的疫苗研究,做到技术上有所储备。同时,开展应对突发公共卫生事件应急处理技术的国际交流与合作,引进国外的先进技术、装备和方法,提高我国应对突发公共卫生事件的整体水平。 2.物资、经费保障 (1)物资储备 各级人民政府要建立处理突发公共卫生事件的物资和生产能力储备。发生突发公共卫生事件时,应根据应急处理工作需要调用储备物资。卫生应急储备物资使用后要及时补充。 (2)经费保障 应保障突发公共卫生事件应急基础设施项目建设经费,按规定落实对突发公共卫生事件应急处理专业技术机构的财政补助政策和突发公共卫生事件应急处理经费。应根据需要对边远贫困地区突发公共卫生事件应急工作给予经费支持。国务院有关部门和地方各级人民政府应积极通过国际、国内等多渠道筹集资金,用于突发公共卫生事件应急处理工作。 3.通信与交通保障 各级应急医疗卫生救治队伍要根据实际工作需要配备通信设备和交通工具,保证正常通信,保证交通通畅。 4.法律保障 国务院有关部门应根据突发公共卫生事件应急处理过程中出现的新问题、新情况,加强调查研究,起草和制定应对突发公共卫生事件的法律、法规和规章制度,形成科学,完整的突发公共卫生事件应急法律和规章体系。 国务院有关部门和地方各级人民政府及有关部门要严格执行《突发公共卫生事件应急条例》等规定,根据本预案要求,严格履行职责,实行责任制。对履行职责不力,造成工作损失的,要追究有关当事人的责任。 5.社会公众的宣传教育 县级以上人民政府要组织有关部门利用广播、影视、报刊、因特网、手册等多种形式对社会公众广泛开展突发公共卫生事件应急知识的普及教育,宣传卫生科普知识,指导群众以科学的行为和方式对待突发公共卫生事件。要充分发挥有关社会团体在普及卫生应急知识和卫生科普知识方面的作用。 五、结束语 通过对突发性公共卫生事件应急物流管理的探讨和学习,以及对2003年SARS、2008年的手足口病、三鹿奶粉事件的关注,我们充分认识到了应急物流管理的重要性。任何一个国家都必须给予高度的重视,因为这体现了一个国家的综合管理能力。每个国家都应努力做到应对突发事件有条不紊,高度准确及时的预警,人员物资快速响应,随时到位,将财产损失降到最低。我国对严重的“非典”和手足口病的处理,显示了我国应对突发公共卫生事件的能力和措施,但也反映出了一些应急机制、应急物资储备机制等不够完善的一面。应向一些在此方面做得好的的国家和地区学习,比如日本、台湾地区等,根据我国的具体国情,制定出符合我国国情的应急物流管理措施和方法。 应急物流论文:应急物流网点布局设计思索 人类社会无论发展到怎样发达的阶段,突发的“天灾与人祸”总是不可避免。像2003年的“非典”、2008年南方大雪灾与5.12汶川大地震、2009年甲型HINI流感病毒的大爆发与北方特大雪灾之类的一些突发事件,都逐渐暴露出我国对应急管理能力的不足,构建一个较为完备的突发应急条件下的物流系统,是国家安全和社会经济快速发展、人民安居乐业的必然需求。应急系统中应急服务设施点的分布结构对于有效实施应急物流至关重要,直接影响着整个系统的快速反应能力。合理的应急服务网点布局对整个区域应急资源的配置和应急物资的调度也能够起到事半功倍的作用。所以,应急物流系统建设的基础性问题便是应急服务网络节点的最优布局的确定。 1长株潭应急物流节点现状分析 1.1长株潭物流中心建设规划 ①长沙:根据2007年长沙市商务局所公布的《长沙市城市商业网点布局规划(2005-2020)》[1],长沙市将形成现代物流发展重点区域、物流园区、物流中心三个层次的空间布局结构,全市共规划大型综合物流配送中心1处,专业物流区3个。其中主要的物流园区有金霞物流中心(大型综合物流配送中心)、长株潭专业物流区、岳麓医药物流区、一力专业物流区、星沙专业物流区。②湘潭:根据2008年湘潭市商务局所公布的《湘潭市市域现代物流结点空间布局规划》[2],湘潭市规划建设2个物流园区、10个物流中心,9个物流配送中心,9个专业批发市场。形成湘潭市以依托水运、公路运输为主的依托电机、冶金、医药、林产品、农产品等产业优势,侧重建设矿石、钢材、林产品、农产品等现代物流业发展体系。其中,两个物流园区主要是九华物流园(综合性省级物流园)、双马物流园(专业性市级物流园)。③株洲:根据2009年株洲市振幅门户网站公布的《株洲城市总体规划(2006-2020)》[3],规划在荷塘组团的大丰地区、清水塘片区的喻家坪地区和枫溪组团的七斗冲地区建设三个大型物流配送中心。其中大丰地区和喻家坪地区为面向中南地区的区域性物流中心;物资集散中心和大型货物集散市场结合大丰、喻家坪、七斗冲物流配送中心统一规划建设;一般性生活资料集散中心根据城市功能分区布置。 1.2长株潭规划建设的物流中心布局存在的问题 1.2.1长株潭缺乏一体化的物流中心 为实施湖南省长株潭一体化战略,长株潭各方面产业的发展都在不断加快,这就要求物流服务业需要加大发展,需要发展与铁路、航空、内陆口岸相关联的综合运输网络体系,需要建设具有较大规模和较高标准的城市物流中心,建设更多更先进的企业或社会化配送中心。从而更好的为长株潭其他产业的发展创造良好的服务条件和较高的发展,促进长株潭一体化的发展进程。 1.2.2缺乏应急物流系统网络关键节点 要确保救灾物资能够快速高效的送到需求人员的手中,就需要应急物流系统网络的关键节点分布较为广泛,涵盖范围更多。而长株潭目前有大量的乡镇区域还没有较为快捷方便的运输方式,其规划建立的物流中心也大多都在市区附近,无法及时将物资配送到灾民的手中,不能满足应急物流系统的要求。 2株潭应急物流网络关键节点设计 2.1布局思路 对于应急物流系统网络关键节点的布局,主要是定性定量方法相结合进行的,即先在给定的大区域范围内,运用定性方法粗略选定一些点作为关键节点的备选节点,然后运用定量的模型及方法,结合具体的数据和算法求解出理论上的一些较为理想的“最优”节点作为此布局的关键节点,最后,再将定性与定量两种方式相结合,综合该区域的具体实际情况,确定该区域关键节点的布局。 2.2模型建立 ①定性分析。依照长株潭的发展现状、地理位置分布及将来的布局结构和各城市物流中心的规划,可以定性分析出目前长株潭的应急物流节点的配送中心还需要建立四个,在每个区域的重心位置建立一个应急物流配送中心,主要负责周围乡镇区域需求点的应急物资的配送。该四个区域具体划分见表1。②改进的欧几里德选址模型人口是对物资需求多少的最主要因素,为应急物流配送中心选址需要考虑的一个重要因素,其具体影响程度反映到各需求点的权重上,鉴于此,该应急物流系统中的配送中心的选址模型为:则该(ai,bi)即为所要求解的配送中心的坐标。否则,需继续计算出dji并返回到步骤(2)式继续下去,直到同时满足(4)和(5)式迭代计算才停止。3模型求解根据表1中的长株潭应急配送中心区域划分,用google地球对各区域内的需求点进行卫星定位得出各需求点的经纬度,然后将其转化为该点的二维坐标,配送中心选址模型(1)式中的权重ωi,主要依据该需求区域的人口数量来确定,即有:ωi=WiW(6)式(6)中,Wi为第i个需求点的人口数,W为整个区域的人口总数。查阅湖南省2009年年鉴得出各乡镇需求点的人口数量,并根据(6)式中权重的求解方法确定出各需求点的权重。根据各需求点的坐标和权重,结合(1)、(2)和(3)式,采用迭代的方法对四个区域的配送中心的坐标位置进行求解。通过数据计算,解出第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区域配送中心坐标位置并换算成经纬度(表2)。3新建节点布局效益分析①应急节点所覆盖的范围更为广泛,方便救灾物资的普及和发放。该节点布局彻底改变了长株潭地区只有市区位置才设有物流节点的状况,这就使得大部分农村和乡镇地区更靠近应急物流中心,即使是离市区很远的乡镇地区也能获得救灾物资,从而体现该布局的设计富有人性化。②应急节点更靠近物资需求量较大的地区,方便物资快速到达需求点。 模型中采用了改进的欧几里德选址模型充分考虑了人口这一重要影响因素,并将其作为权重反映到模型中,这样求解出配送中心的位置更靠近人口密集的需求点,使得从这些配送中心送达到这些地区的较多物资更加快捷方便,符合实际要求。③充分考虑了长株潭未来的城市规划建设,利用现在及未来规划建设的城市物流中心的资源,使得这些一般的物流中心既可以在一般情况下正常运作和盈利,又能够在灾害出现时及时响应并提供有效的物资支援,充分发挥了它们的物资储备和调度、运输的作用,具有良好的经济效益。 应急物流论文:应急物流种类以及应对举措 一、应急物流的概念及分类 所谓应急物流,就是指以提供突发性自然灾害、突发性公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。现实生活中,无论是SARS和禽流感这样的公共卫生事件,还是2008年5月12日汶川地震灾害,都造成了大量的人员伤亡和财产损失,急需大量的应急物资,而应急物流保障的重要性也进一步显现出来,应急物流与普通物流一样,由流体、载体、流量、流程、流速等要素构成,具有空间效用和时间效用。但应急物流又与普通物流不同,普通物流既强调物流的效率,又强调物流的效益;而应急物流在许多情况下是通过物流效率的实现来完成其物流效益的实现,在某些情况下,甚至会变为纯消费行为,只考虑物流效率的实现。应急物流可以简单地分为军事应急物流和非军事应急物流两种。非军事应急物流还可以细分为灾害应急物流和疫情应急物流;灾害应急物流又可分为自然灾害应急物流和人为灾害应急物流。应急物流的“应急”二字本身带有一定的军事色彩,但应急物流并不等同于军事物流。军事物流的指令性比较强,尤其在战争爆发的时候,始终把军事利益放在首位。而应急物流系统则应该以社会利益为牵引,服务的对象是受灾地区的人民,这两者的目标、服务对象是不同的。应急物流一般具有突发性、弱经济性、不确定性和非常规性等特点。 二、当前应急物流保障面临的问题 (一)保障体制不健全 目前,我国各地(市)虽然都建立有相应的物流应急机构,但现行体制不尽合理。如交通管理机构只对本地(市)交通道路、运输专业人员和运输机具的数量质量等情况有个大概了解和掌握,但没有对辖区所属专业人员、器材物资、运输机具进行区分配置和组建交通运输保障力量,更没有明确战时任务和实施战时保障计划,导致了应急保障能力不强。 (二)指挥体系不完善 应急物流保障,往往同时涉及部队与地方,这种军民共同参与的保障力量,在组织指挥上存在者很多问题。当前,部队不仅内部没有建立绝对权威的组织指挥机构,而且外部也没有建立军地联合的指挥体系,造成了应急物流交通运输的联系渠道不畅,多头指挥,各自为战,责任不明。特别是公路应急输送和空运应急输送的组织指挥,没有明确指挥部门的职能,军交部门又无法独自唱主角,因而,极易造成军令不畅,政令不通,严重制约应急物流的效率和效果。 (三)运载工具不先进 受经济发展状况制约,无论军队还是地方,当前的主要运输方式仍然是陆上运输。而应急物流的应急特性,要求时间必须最短,运距必须最近。然而,由于通常情况下物流成本按照海运、铁运、汽运、空运的顺序递增,受客观条件限制,长期以来,国内大部分地区形成了以铁路和公路为主进行物资输送的局面。即便是在应急条件下,受经济条件制约,某些地区甚至也只能采取公路输送的方式组织物流运作。这种物流运载的区域间不平衡性,给某些经济欠发达地区的应急物流交通运输保障提出了更高要求。 (四)交通道路欠发达 虽然近年来我国的交通基础设施建设取得了很大成绩,但不容忽视的是:一些地区,尤其是在某些山区、边区、老区,“出门靠腿、运输靠背”的落后局面仍然存在,在这样经济落后的地区,一旦出现应急、突发事件,组织应急物流交通运输保障无疑将会需要高昂的成本支出。 三、应急物流体系建立的措施 (一)进一步完善应急物流指挥体系 应急物流是一个复杂的系统工程,更是一个专业性很强的工作,需要有专门的专业知识作支撑来进行指挥控制,否则,将不利于发挥应急物流的效率和效益。因此,在处置社会突发公共事件中,应当从制度安排的高度,建立和完善应急物流专家辅助决策机制,提高决策的科学性。即构建一套科学的决策流程和指挥机制,使得各级行政领导在应急物流决策活动中,能够充分吸纳物流专家的意见,在必要的时候由应急物流专家统一指挥、各部门分工协作。 应当看到,不同类型的物流,由于没有统一的指挥调度,在流向、流程、流量等方面,均不同程度地存在杂乱无序的现象。如在汶川地震的物资捐助工作中,一些捐助的物资缺乏统一的调运渠道,存在着各自为战的问题,加之震区各个收容点的需求也不尽相同,很难做到供需的匹配。因此,应着眼官方和民间一体、军队和地方一体,兼顾供给和需求,对应急物流实施一体化的指挥调度,统筹安排各个渠道的各种资源,最大限度地减少浪费,使应急物流发挥最大的效益。 (二)应急物流配送体系的建立 纵观历年来我国应急物资的发放情况,都是通过政府工作人员、救灾部队分发给群众的,效率低,分发面窄,效果不尽如人意。因此政府有必要通过以下几点来建立高效、发达的应急物流配送体系: 一是政府可通过应急物流指挥中心,结合实际情况,整合现有社会资源,联合配送行业内信誉高、价格合理的物流企业进行协同式配送;而且可以通过大型物流企业已建立起来的供应链、连锁网络组织应急物品投放市场。 二是政府应大力推进国内电子商务业的发展,着重优化电子商务系统的应急物流配送网络,加强应急物流指挥中心与电子商务业的联系,减少物流环节,简化物流过程,提高应急物流配送的快速反应性能。 三是在应对危机时,政府可根据应急工作的需要,通过行政手段和舆论召唤,动员人民群众参与应急工作,通过组织地方干部、民兵、部队、公安、志愿者、防疫人员、医务人员等多方力量,以最快的速度将应急物资发放到受灾地区,这样可保证应急物流配送的速度和广度。 (三)搭建多样化的信息平台 近些年来,国家信息化基础设施建设取得了长足进步和骄人的成绩,一般情况下的通信联络非常方便快捷,物流信息管理平台建设也初显成效。但是,汶川大地震后,由于通信设施被毁、断电等原因,震中的汶川县城曾长时间与外界中断联系,包括物资需求在内的一切信息均无法传递。同时,在抗震救灾中,也出现了物流资源、物流过程不能可视可控的问题。 若应急物流指挥单纯依靠电力驱动的、高科技的信息沟通、指挥手段,在极端复杂严酷的条件下,将无法保证通信联络的畅通,也就无法实施有效的指挥控制。而此时,低端的,传统的甚至是原始的通信联络、指挥手段,可能会发挥意想不到的效果。例如,在汶川地震中,一位徒步逃到都江堰的汶川县城市民,给外界带来了震中的确切信息。 总之,应急物流在我国尚属一个新兴概念,我国应急物流保障体系还很不完善,需要加强对建立应急物流体系的理论与实践研究,不断完善应急物流理论。应急物流机制和体系的建立,是要求物流软硬件基础设施、法律法规的建立和完善作为保障的。应积极学习先进国家的经验,尽早建立高效、快速的应急物流体系与现代应急物流保障机制。 应急物流论文:小议非战争军事行动军事应急物流建设的思索 摘要:加强军事应急物流建设是处置突发公共事件的基本内容和重要事件。加强军事应急物流建设,要以制定预案为突破口,完善应急管理体系;要加强物流通道建设,增加物流容量;要建立高效运作机制,保障物资顺畅流动。 关键词:非战争军事行动;军事应急物流;保障 军事应急物流是指提供重大自然灾害的突发性公共卫生事件及公共安全事利等突发性事件所需应急物资为日的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。军事应急物流与普通物流样,由流体、载体、流向、流量、流程、流速等要素构成,具有空间效用和时间效用。应急物流就其本质而言,是指在危机发生时进行紧急保障的一种特殊物流活动。与一般物流相比,军事应急物流更凸显了如下主要特征。 一、军事应急物流的主要特点 (1)突发性。由于突发事件发生的时间、强度和影响范围具有不可预测性,这就决定了其产生的物流需求是突然的、不可预知的。 (2)时效性。应急物流在时间上具有很强的约束性和紧迫性,物流速度的快慢直接决定了灾害或突发事件发生后其危害程度和影响范围的发展态势。 (3)多样性。应急物资的种类繁多,并由于灾情和突发事件的不断变化,物资的需求量和供需地都存在很大的随机性。 (4)非常规性。应急物流应遵循特事特办原则,尽量压缩一般物流的中间环节,使整个流程更为紧凑,物流机构更加精干,物流行为表现出浓厚的非常规色彩。 (5)公益性。应急物流是以政府为主导的非盈利性活动,平时的物流经济效益将不再是物流活动的核心目标。物流企业参与应急物流运作更多考虑的是社会效益与企业形象,属弱经济性活动。 二、军事应急物流建设存在的不足 军事应急物流在5.12抗震救灾中发挥了很大的作用,但也存在明显的不足: 一是缺乏统一的军事应急物流保障组织机构;二是军事应急物流保障预案不完善,预案体系及支持系统不合理;三是军事应急物流保障专业队伍和救援装备缺乏,派遣程序相对复杂;四是信息系统不完善,信息滞后,沟通不畅。如何使军事应急物流保障效益最大化,是当前我军非战争军事行动必须认真思考的间题。 三、军事应急物流建设的对策 (一)注重军事应急物流指挥体系建设,提高应急反应的快速性 首先,要建立健全应急管理指挥机制是非战争行动中实现应急管理的核心和关键。要着眼于保证指挥畅通,建设一个具有整体性、完整性、多层次的应急管理指挥机制,明确各级任务和职责。一是指挥机制要具有权威性二是指挥机制要具有联合性。三是指挥决策要科学。同时,还应与地方相关指挥机构结合起来,通过调整、充实和完善,建立起一个责权明、决策快、效率高的非战争行动应急管理指挥机制。其次要建立应急管理协同机制。非战争军事行动中应急管理协同机制是指国家和军队的危机管理部门共同应对危机的一种行为模式应急管理协同机制最重要的功能就是实现军地信息的共享,为决策提供保障。军用物资保障必须未雨绸缪,任务一旦下达,要求在最短时间内准确判断情况,快速做出决定,以最简洁的流程、最快捷的方式供应各种应急物资,以减小灾害对人民生命、财产的损害程度,而军事应急物流的顺利完成离不开高效的组织指挥,畅通的信息保障。为此,要建立高效的军事应急物流保障指挥系统,坚持“高效快捷,平战结合,监管共存,统筹全局,不断创新”的组织指挥原则,以实现各个部队及各兵种间密切配合,同心协力,不断提高军事应急物流保障的快速性。 (二)注重军事应急物流预案体制建设,提高应急反应的准确性 完备的应急预案是成功获取救援的关键。要保证军事应急物流保障力量在任何时候都能有条不紊地组织保障,快速及时地完成保障任务,平时就应制定一整套比较周密、相对完备的行动预案,尽量做到一种情况多种预案,一种预案多种准备。预案制定之后,还要做好预案的准备工作。硬件的准备,包括军事应急物资、资金、设备设施、车船等;软件的准备,包括应急物流的组织机构、人员编成、相关法规的制定、相关单位信息收集及应急措施的制定等。 制定应急预案,还应注意以下几点:一是要考虑部队的具体任务及实际需求,对可能采取的机动方式、机动方向和物资保障规模进行论证,力求所制定的应急物流保障预案与铁路、公路、水路和航空输送预案相配套。二是要根据军事物流应急保障力量编制、物流装备的更新以及各类物流设施的改善,及时对预案进行调整、补充和完善,不断提高预案的适用性和有效性。三是要依照预案进行演练。预案制定之后,要本着贴近实战的原则,定期组织相关机构和人员进行应急预案的演练,使军事应急物流保漳力量能够适应环境,明确分工,真正在应对险情时能做到有条不紊。通过演练,查漏补缺,以达到不断丰富和完善预案内容、提升应急物流保障能力的目的。 (三)注重军事应急物流信息平台建设,提高应急反应的灵敏性 高度重视信息手段的应用,随着信息技术迅猛发展,使得现代管理越来越多的渗透着信息的因素。传统的应急管理主要是对人和装备的管理,但是在信息时代随着大量信息流的涌人,运用电了计算机、卫星通讯及网络传输等信息手段管理信息流,已成为了非战争军事行动中应急管理的发展趋势。通过信息手段对信息的收集、加工、传输,提高信息的准确性和及时性。非战争军事行动中的应急管理要按照“信息主导、互联互通”的原则,构建智能化、精确化的应急管理可视化信息系统,提高部队遂行非战争军事行动中应急管理的效能。二是要高度重视信息化应急管理人才的培养。信息时代部队应急管理对人才的要求越来越高,未来非战争军事行动中应急管理通过信息平台,使得指挥与技术融为一体,这就要求管理人员必须具备信息索养既要懂指挥义要懂技术。应急管理中管理者的素质是决定管理效能的重要因素必须按照非战争军事行动应急管理人才的培养要求,确立信息化应急管理人才的培养方向、标准以及人才素质所要达到的基本要求,这对于培养和造就信息化应急管理人才至关重要。要通过院校应急管理专业培训,使管理者掌握系统的管理知识和信息技能,并在非战争军事行动应急管理中不断的实践,不断的检验。要结合具体的非战争军事行动,对应急管理进行分类实施,针对不同的专业采取灵活多样的培训方式对应急管理人员实行在职培训。 (四)注重军事应急物流法规体系建设,提高应急反应的规范性 法律法规在军事应急物流保障过程中发挥着重要的保障作用。一方面完善的应急法律体系可以保障在突发性自然灾害、公共卫生事件、和重大社会治安事件发生后,能迅速完成应急物资筹措、采购、运输和配送等保障关系,防止不法商人借机哄抬物价,扰乱社会秩序和市场秩序,保证应急物流全过程顺利实施;另一方面法律法规可以规范和约束公民的言行,规定公民的权利和义务,做到有法可依,一旦违法,必将严惩。目前我国的应急法律体系还不完善。2003年SARS发生后,国务院、中央军委和各级地方政府制定了一些应急法律法规,但从长远来看仍显不足,今后还应注意把握好以下几个方面问题:一是关于部队应急保障力量建设的相关法规和条令、条例的制定;二是关于地方应急物流保障力量动员法规的制定,其中包括运输力量应急动员和所在地区物资资源的应急动员,并明确动员的时机、权责的划分以及相应的补偿政策等;三是在实施应急物流保障过程中有关条令和规章制度的制定,主要涉及相关的保障细则及注意事项等。 应急物流论文:分形应急物流系统优化重构探究论文 摘要:本文以分形理论为基础,介绍了应急物流的自相似嵌套式分形结构,给出分形应急物流系统的构建过程。文章根据分形系统层次性、自相似和自优化的结构特点,重点研究分形应急物流系统在突发事件多变环境下的快速重构问题。 关键词:应急物流系统分形自优化 分形应急物流系统是为了解决复杂的应急物流问题,在分形理论的基础上提出来的,其核心思想在于增加应急物流系统应对突发事件的快速反应能力,实现资源的最优化配置,增强救援保障能力。分形应急物流由不同层次上的相对独立的分形单元构成,它们具有一定的相似性并能够根据应急物流的总体目标进行自组织、自优化、自设计。 一、分形理论 分形(Fractal)该词是Mandlebrot为了表征复杂图形和复杂过程将拉丁文fractus转化后引入自然科学领域的,其原意具有不规则、支离破碎的物体。 Mandlebrot对分形给出了两个定义:定义1:如果一个集合在欧氏空间中的Hausdoff维数DH恒大于其拓扑维数DT,即DH DT,则称这个集合为分形集,简称为分形。定义2:组成部分以某种方式与整体相似的形体叫分形。分形特性中,最重要的一个特征是它具有自相似性。所谓自相似,是指系统的总体和部分之间,这部分和那部分之间具有的相似性。英国数学家Falconer列出了分形集合的五条非确定性的特性:精细结构,非常不规则,具有某种形式的自相似性,其“分形维数”常大于拓扑维数,一般可以简单地递归定义。 二、应急物流的分形结构 物流的性质可以划分为固有性质和非固有性质两类。物流的固有性质是指物的实体(Party)性质和运动(Flow)性质;物流的非固有性质包括物流服务(Service)、管理(Management)、技术(Technology)和经济(Economy)四个方面。物流固有性质是物流非固有性质选择优化的客观对象,而非固有性质揭示了固有性质效率改善的本质,提供了其选择优化的途径和方法。从物流的性质来看,物流中的任何物流活动都应包括主体(Party)、物质(Material)、运动(Flow)三部分,且在物流中存在以PMF为分形单元的自相似嵌套式结构。应急物流是为应对突发事件的特殊物流,同样具有一般物流的固有和非固有性质。 应急物流系统具有一次性和临时性的特点,应急物流需求和供给在突发事件发生前是不确定的,其组织构成如军队、商业物流中心、企业等,必须在突发事件发生后才纳入应急物流系统中,各层应急物流活动都拥有物流的一般PMF结构。因此,应急物流系统及其子系统存在多层PMF,可以有更低层次的自治PMF结构。用嵌套形式来表示应急物流的分形结构体系。 由此可见,应急物流整体与部分以及各部分之间存在结构和功能上的自相似,即每一层次的应急物流活动都包括人、物和运动。除了在功能结构上自相似,各应急物流分形在目标方面也是自相似的,每一个应急物流子块单元都是上一层单元的一个分形,因此其目标与整体应急物流目标是一致的,就是要实现对突发事件的应急物资保障。除此之外,还有应急物流分形行为规范的自相似,虽然不同的应急物流分形单元有着不同的作业标准和业务流程,尤其是拥有不同核心能力的加盟物流企业,其行为规范难以形成统一标准,但随着现代物流和应急物流发展的需要,将会逐渐形成统一规范的物流标准,包括物流基础设施标准、物流设备标准、物流信息交换标准、物流作业标准和物流管理标准等。应急物流结构的自相似性强调自治,目标的自相似性强调自律,行为规范的自相似性强调协同。 应急物流系统内包含若干相对独立的物流子块单元,这些子块单元在结构、目标、行为规范等方面的一定程度上是包含着整体的信息,是整体的缩影,这种应急物流自相似嵌套式结构体系可以称为应急物流分形,应急物流分形体系内子块单元称为应急物流分形单元。每个应急物流分形单元的活动空间是由目标、资源、约束三个坐标轴组成的三维空间。 表示应急物流分形单元有两种位置,“”表示应急物流活动的合法位置,在此范围内可执行应急物流任务;“”表示物流活动的非法位置,超出了执行范围。活动空间表示应急物流分形单元的自治权,自治权大小随活动空间的变化而变化。其中,目标坐标轴表示应急物流的运作策略,通过定义总体目标和分形单元目标自相似,全部分形单元具有共同的总目标,使得各分形单元在高度自治的基础上又具有从属性,保证分形单元的协调运作;应急物流以提供突发性自然灾害、突发性公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标。资源坐标轴表示应急物流能力,即应急物流实体能提供的应急物流服务的能力,分形单元只有在一定的资源基础上才能执行应急物流任务,可以自组织和自优化,实现资源最佳配置。约束坐标轴表示限制应急物流系统的目标实现的各种客观条件,如信息约束、时间约束、运载能力约束等,表示分形单元实现应急物流目标和能力上的可能性大小。 三、分形应急物流系统 (一)分形应急物流系统的构建 分形应急物流系统是以应急物流目标为驱动,以分形理论为指导,针对突发事件复杂环境下应急物流资源协调的要求,实现应急物流组织体系中各成员的协作持续优化的协调控制系统。系统的构建主要有以下几个步骤: 1.确定分形单元的活动空间。即确定目标、资源与约束。根据突发事件的危害程度、范围等因素,确定应急事故等级,由责任区低等级指挥部先响应,责任区应急物流能力不足,则请求上一级应急物流指挥部开展应急响应,逐级响应,确定应急物流响应最高级别。将整体目标逐一分解,形成不同层次的子目标,启动相关层级和相关部门应急预案,确定应急物流的任务。应急物流系统的构建和运作始终围绕应急物流的目标展开。 2.构建应急物流分形单元。分形的一个重要特征是自相似性,在分形单元的构建中,通常把所有分形单元胞看成一个个节点,任意两个分形单元的相似度用两节点间的距离L表示,定义类与类之间的距离lB,要求某一类中任意两个节点间的距离都小于lB,把所有节点不重复地放在不同类中;所有的节点都分配到其中一类之后,再把每个类用单个节点来表示,称为重构节点,这就得到了一个新的网络,这种重构过程一直进行下去,直到整个网络被归约为单个节点。 应急物流分形单元的重构过程要求首先根据应急物流的整体目标和子目标确定应急物流分形单元重构规则,重构规则可以按物资种类、按应急响应的服务等级、按应急响应组织的等级结构、按突发事件区域等进行选择,前提是与应急物流总体目标相适应;然后按照重构规则,建立分形单元相似度评价指标集,指标集可分为组织结构类、运作模式类、共享平台类等,应急物流可以先建立一套基础指标体系,而在战时针对突发事件需要部分修改,这样就能形成一套比较细致、准确用以刻画分形单元相似度的标尺;最后,根据指标集的分形单元数据,采用具有分形特性的自相似度评价算法,重构应急物流系统。 重构的基本原则是将有较大相似性的分形单元归为同一类,而将差异较大的分形单元归入不同的类。在分形单元的聚类中,需要研究分形单元之间的关系。可以使用分形维数的方法,分形维数是刻画某个客观事物复杂程度的尺度,将每一个分形单元看作p维空间的一个点,并在空间定义距离,距离较近的点归为一类,距离较远的点则属于不同的类。对不同评价指标计算它们的相似系数,性质越接近的评价指标,它们的相似系数越接近于1,相关性越小的评价指标的相似系数越接近于0。将相似系数较大的评价指标归为一类,相似系数较小的评价指标属于不同的类。 设xik(i=1,2,Λ,n;k=1,2,Λ,p)为第i个样品的第k个指标的评价数据。即有n个同级应急物流分形单元,有p项评价指标,则每个分形单元都可以看成p维空间中的一个点,n个分形单元就是p维空间中的n个点,定义dij为分形单元i与分形单元j的在空间的距离,得到一个n×n的距离矩阵:D=(dij)n×n。分形单元的聚类基于此距离矩阵进行,空间上各点之间的距离可以使用欧氏距离。类与类之间的距离计算可以使用离差平方和法,同类分形单元之间的离差平方和较小,类与类之间的离差平方和较大。 对应急物流分形单元进行聚类时,分形间的“相似”程度可以用距离来刻画。分形单元聚类常用的方法是在分形单元距离的基础上定义类与类之间的距离,首先将n个分形单元分成n类,每个分形单元自成一类,然后每次将一定距离内的分形单元合并为一类,这里忽略lB的设置,每次合并距离最近的两类为一个新类,合并后重新计算类与类之间的距离,这个过程一直继续到所有的分形单元归为一类为止,由这个过程可以得到一张聚类图,通过聚类图可方便的进行分类。 根据上述分析,分形单元聚类的基本步骤如下: 计算n个分形单元两两间的距离,记作dij;构造n个类,每个类只包含一个分形单元;合并距离最近的两类为一新类;计算新类与当前各类的距离,若类的个数等于1,转到步骤五,否则回到步骤三;画聚类图;决定类的个数和类。 以上从分形单元集聚方面说明应急物流系统的重构。实际中,分形单元间既有集聚也有分裂。每个分形单元有自适应自组织性,可以根据其它分形单元的行为或环境的变化,不断进行学习和修改。 3.执行。应急物流分形单元进行应急物资获得、运输、储存、装卸、搬运、包装、配送以及信息处理等具体应急物流活动。各分形单元既可以自主运作完成应急物流子任务,也可以集成和协调,作为一个整体协作运行。 4.反馈。针对突发事件的处理进展,分阶段对应急物流的运作情况进行评估,调整及修正应急物流目标。评估内容包括时间概况、现场调查处理概括、物资补充情况、所采取措施的效果、应急物流运行中存在的问题和经验及改进建议。 5.清算与解体。应急物流任务结束后,分形应急物流系统解体,各加盟物流单位恢复正常生产、运作。在解体前,政府应急物流中心要对加盟物流单位按合作协议进行各项清算。 分形应急物流系统构建框架如图3所示。分形应急物流系统可以分为三个层次,第一个层次为分形单元的自优化层次,主要设计到应急物流系统微观层面上的优化,如企业的自组织和自优化;第二层次为分形单元的结构优化层次,主要涉及到分形单元结构和应急物流系统加盟成员的调整和重构;第三层次为供应链的战略优化层次,主要涉及对应急物流战略目标的调整、资源和约束的重新定义和划分。 (二)分形应急物流系统的结构特点 分形应急物流系统可定义为:分形应急物流系统是由若干应急物流分形单元组成的系统,通过目标驱动机制,各分形单元能够快速反应协作,适应突发事件环境变化。应急物流分形单元是指能完成一定的应急物流任务,具有自相似、自组织、自优化等功能的物流活动,是分形应急物流系统的基本组成单位。分形应急物流系统的结构是动态的,其动态变化包括两个方面:在平时,应急物流系统随现代物流稳定演变发展;在遇到灾害时,根据突发事件实现应急物流系统快速重构。 分形应急物流系统由若干相对独立的分形单元组成,每个分形单元还可划分下层分形单元,包含若干下层分形单元,下层分形单元受上层分形单元控制,并将其运行结果反馈回上层分形单元,分形应急物流系统的控制模型。 分形应急物流系统具有的层次性和自相似性。系统的最上层是控制单元,其组织通常为政府应急物流中心,它的功能职责是依据突发事件状态、应急救援需求等因素,定下救援目标、拟制应急物流计划,并对下级分形单元提出任务要求;下层可以细分为几个相互协作的分形单元。相对于上一层的分形单元,下层分形单元的功能职责和组织形式更明确,每一个分形单元又把自己的功能进一步细化,以此类推。随着功能职责的不断细化,分形单元的结构也越来越精细化和简约,直至分解到单个的分形元胞。同层内的分形单元具有不同的职能分工,通过协作来完成上一层分形单元所交给的任务。分形应急物流系统运作的协调度有赖于分形单元间的相似度。分形单元间的结构相似度越大,其运作模式上相似度越大,应急物流系统的运作协调性越好,系统重构后所需付出的协调成本越低。公务员之家 四、结论 分形理论是研究自然界和人类社会中“复杂”和“不规则”事物的重要方法,已在各个领域得到广泛应用。运用分形理论来研究和构建应急物流系统,能有效提高系统的动态重构能力和快速反应能力,增强系统适应突发事件环境变化的能力。应急物流系统的分形研究才刚刚开始,从理论和实践应用上还需要继续深入研究。 应急物流论文:应急物流配送车辆调度的遗传算法求解 摘要:在应急物流中,合理的车辆调度优化可以极大地节约物流成本。本文结合实际情况,对应急物流车辆调度问题的特点进行了分析,构建了一般性非满载应急物流车辆调度优化的数学模型,并采用智能优化算法中的遗传算法该问题进行求解。仿真结果表明,该算法是可行和有效的。 关键词:应急物流;车辆配送;遗传算法 1 引言 近年来,自然灾害和人为灾害l发,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。如2003年的SARS造成经济损失176亿美元,2008年的汶川大地震8451亿人民币,2011年的日本海啸和核污染事件的经济损失更达到了1000亿美元以上。在这些损失中,由于应急物流造成的损失约占总损失的15%至20%。[1] 应急物流是以提供应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特殊物流活动,具有突发性、非常规性和不确定性、时间约束紧迫性等特点。[2]目前国内外对应急物流系统的研究主要有应急车辆书的配置[3]、应急资源调配[4]和应急配送车辆调度 [5]。 针对应急物流车辆调配问题的研究,国外起步于上世纪90年代。而在我国从2006年底,经国资委、民政部批准全国第一个从事应急物流的专业组织――中国物流与采购联合会应急物流专业委员会成立之后,关于应急物流中的车辆调配问题的研究逐步展开。我国幅员辽阔,每年突发灾害都较多,目前系统地、定量地对我国灾害救助应急物流配送车辆调度优化模型基本没有进行研究,对突 发性事件的决策还存在着应对迟缓、缺少科学依据等问题。因此,本文所研究的问题具有重要的现实意义。 2 模型描述 使用图G(V,E)描述物资储备中心和受灾点的交通情况,其中V为所有的节点的集合(包括物资储备中心节点、受灾点和其他相关节点),V0∈V为物资储备中心;E为图所有边的集合,eij∈E表示节点Vi,Vj之间的边。G为无向图,即边eij是无方向的。有n个受灾地区向救灾指挥中心请求救灾物资的配送,第i个受灾节点对于救灾物资的需求量为gi,卸货时间为UTi,最迟允许车辆到达时间为LTi,物资储备中心与受灾节点、受灾节点之间的广义运输(距离)费用为cij,运输时间为tij(i,j=0,1,2,…,n,物资储备中心编号为0,受灾节点编号为1,2,…,n),配送卡车单车装载容量为q(q gi,i=1,2,…,n)。 把物资储备中心和受灾节点统一看作是运输网络中的节点。设在同一线路上点h是点i前面的相邻点,车辆到达点h的时间为RTh,到达点i的时间为RTi,则有: 模型中,ctj表示为从点i到点j的运输成本,它的定义可以是距离、费用、时间等,一般根据实际情况确定,可同时考虑车辆数和运行费用,如下确定: 其中,c1为相对于运行时间的费用系数;c0为车辆的固定费用,即增加一辆车的边际费用。一般认为,派出一辆车的固定费用远远高于车辆行驶费用,因此该模型是在极小化车辆数的前提下,在极小化运行费用。减小c0的值将会使使用的车辆数增多,而线路长度缩短。若令C1=0,C0 0,则模型目标是使用的车辆数最少。 在数学模型中,目标函数(2)表示总运输里程(费用)最低,约束条件(3)表示任一台单车装载量不允许超过车辆容量约束,约束条件(4)救灾物资送到各个需求节点的时间必须在时间窗范围内,约束条件(5)表示任何一个受灾地区需求节点只有1台车停靠卸货,约束条件(6)表示车辆k只驶入分配给其运输任务的客户,约束条件(7)表示车辆k只驶出分配给其运输任务的需求节点,约束条件(8)表示车辆k的线路必须是连通的。 3 应用遗传算法对问题求解 由于车辆调配问题已经被证明为NP-H问题[6],本文将采用智能优化算法中的遗传算法,对问题进行求解。对于遗传算法的描述如下。 3.1 解的编码和初始解构造 3.1.1 编码原则 本文中染色体采用简单直观的自然数编码(序数编码),用0表示物资储备中心,用1,2,…,n表示各节点。例如:染色体021035406780表示行驶线路: 子线路1:物资储备中心0节点2节点1物资储备中心0 子线路2:物资储备中心0节点3节点5节点4物资储备中心0 子线路3:物资储备中心0节点6节点7节点8物资储备中心0 染色体中的每个子路线称为一个基因,则示例染色体中包含了3个基因,分别是,0210,03540和06780;每个基因以0开始,以0结束,表示子路线从物资中心出发,回到物资中心。 在本文的编码方式中,基因中的每个子基因位是有序的,即若表示子线路的基因中相邻两位互换位置,会使目标函数值改变;而子线路之间是无序的,若表示子线路的基因互换位置不会改变目标函数值。 3.1.2 初始解构造算法 基于3.1.1节中解的编码方式,采用如下算法构造遗传算法的初始解。 步骤1:判断是否所有受灾节点都访问到,是则转步骤:3; 步骤2:随机选择一个受灾节点添加到染色体中,转步骤1; 步骤3:判断可用车辆数m的值是否大于0,如果是,则转步骤4;否则转步骤5; 步骤4:随机选择染色体中的一个位置插入0,m--,转步骤3; 步骤5:则染色体构造完毕。 采用上述的构造方法,可能得到连续的0,则表明该方案中有空闲的车辆。 3.2 初始种群的构造 初始抗体群是按照上面3.1节中编码原则随机生成的。抗体群的规模 定义为抗体群中抗体的个数,它是影响算法性能的一个重要的因素。按经验N一般定义在20-100之间,同时取网络中节点个数的2倍左右作为抗体群规模,如网络中节点个数为V时,抗体群的规模为Vx 2。按照上述的编码方式,随机产生N个编码长度为l的抗体,l=任务节点数+车辆数+1。 3.3 适应度函数 适应度函数用来描述解的优化程度,适应度函数的值越小,解就越优化。本文的适应度函数公式如下: 上式的第二项和第三项表示对违反车辆载重约束和时间约束的解给予惩罚,M取比较大的正数(如果允许晚到即软时间窗,可以把M定义为一个合适的值)。 3.4遗传算子 3.4.1 交叉算子 对换算子采用单点交叉,交叉后可能出现某一个或者几个城市重复通过,而某些城市却没有走到的情况,即交叉后的染色体不合法。对于不合法的新染色体,采用3.1.2节中的算法重新生成新的染色体替换。 3.4.2 变异算子 本文采用单点基因变异的变异算子,即随机选取染色体中的一个基因(对应一条子路线),将子路线中的节点重新排序得到新的染色体。则对于染色体021035406780,选取第2个基因位进行变异后得到的一个可能的结果是021054306780。 3.4.3 选择算子 本文中将染色体的适应度值取倒数后,采用轮盘赌法对种群中的染色体执行选择操作,以使得适应度小的染色体对应较小的选择概率。 3.5 算法停止条件 设置最大不进化代数 ,如果每代染色体的最小适应度经过 代仍没有进化,则算法停止。 3.6 对算法的改进 算法中使用了精英保留策略,设置安全阀,保存每代的最优染色体,使其不经过交叉和变异直接进入下一代。 4 仿真研究与讨论 作者编写了遗传算法的程序,按照上述步骤对算例进行了求解,编程环境: Windows XP + Visual Studio;计算机硬件:CPU主l2.4G,内存2G。 遗传算法的参数为:染色体数量N=20;编码长度l=12;交叉概率pc=0.6;变异概率pm=0.15。程序执行结果随最大不进化代数 变化情况如表1所示(表1中结果为程序执行50次的平均值)。 从以上结果可以看出,①遗传算法可以从大量的不可行解中有效地找到可行解;②遗传算法搜索到最优解的概率较大,最大不进化代数设置越大,算法的解与最优解越接近;③遗传算法的平均运算结果较优,平均结果比最优解大5.3%,并且当最大不进化代数达到100时,算法的平均结果仅比最优解大0.3%。 5 结论 我国属于自然灾害l发的国家,每年为救灾所进行的物流活动花费了大量的社会财富,使用合理的配送算法可用有效地节约物流成本,并且能够保障物资的即时送达。 本文主要所研究的是应急物流过程的最后一个阶段――应急物资配送的车辆调度优化问题。本文以应急物流配送环境下的应急物资配送为运用背景,在对车辆调度算法进行研究的基础上,结合应急物资配送的实际特点,建立了数学模型,并在此基础上运用遗传算法进行求解,结果证明遗传算法应用于该问题有较好的收敛性和全局搜索性。 6 下一步研究方向 本文的应急物流车辆调配算法是基于一个物资中心的情况进行的,并且物资运输的方式也是单一的。在较大的灾害中,对于多个物资中心、运用多种运输方式进行全局的统筹管理,将会更加有助于物资的即时送达和总体成本的控制。 因此,在后续的工作中,将把研究重点放在对多中心点的物资调配问题,以及多交通工具的统筹调配问题的研究上。 应急物流论文:基于物联网技术的应急物流管理系统 摘要:本文针对目前应急物流中存在的问题,提出了基于物联网技术的应急物流管理系统建设方案,并对该方案的总体框架、系统功能以及所涉及的数据库进行了较为深入的设计。最后,对物联网技术应用于应急物流的意义进行总结。 关键词:应急物流;物联网;RFID;GPS;应急物流管理系统 一、引言 应急物流是指为应对严重自然灾害、突发性公共卫生事件、公共安全事件及军事冲突等突发事件而对物资、人员、资金的需求进行紧急保障的一种特殊物流活动。根据需要,它包括应急物资采购、运输、储存、装卸、搬运、包装、配送以及信息处理等功能性活动。 我国的应急物流起步较晚。2003年SARS的爆发,才使得我国开始重视对应急物流的研究,尤其是经历过了南方雪灾和汶川地震后,应急物流发展中存在的问题逐步呈现出来,主要表现:1.应急物流的社会成本高、效率低、遗留问题多;2.缺乏一个统一的应急物流组织机构,组织指挥绩效低;3.应急物流信息化程度偏低,信息系统不够完善,难以满足应对紧急状态的要求。 RFID技术是物联网的关键技术之一,它是一种非接触式的自动识别技术,识别距离可达几十厘米到几米,识别过程无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。GPS技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息,具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。RFID技术、GPS技术结合GIS技术、互联网技术、现代通讯技术,可实现对应急物流过程中的所有物资进行可视性的跟踪和溯源,保障应急物资供应的数量和质量,并对应急物流车辆进行导航、定位,提高应急物流运输和配送的效率,使应急物资及时到达物资需求端。 因此,本文建议由应急物流指挥中心牵头,联合各个应急物资生产商、物流中心,建立一个统一的基于物联网技术的应急物流管理系统,对应急物流的采购、仓储、运输、配送等环节进行统筹管理。同时,制定配套的法律法规、规章制度、标准规范,保障整个应急物流体系的高效运行。 二、应急物流的运作流程分析 应急物流的运作是在突发事件发生后,由应急事件的需求产生的。应急物流的运作必须在最短的时间内,保障应急的物资需求,又要把物流成本控制在最低的范围之内。通过对应急物流业务的详细分析,可以将应急物流设定以下几个环节:应急物流协调指挥中心、物资供给端、物流中心以及物资需求端。其运作流程如下图所示: 流程图说明: (一)应急物流指挥中心。首先必须成立应急物流指挥中心,统筹指挥救援物资的需求分析、筹集、运输、调度、仓储、配装、运输等工作,应急物流指挥中心本身并不进行物资采购、储存、运输等具体的业务,它主要负责根据收集来的信息,对各加盟物流中心的物资采购、储备、运输等方面进行指挥和指导的工作,使整个应急物流体系高效有序地运作。 (二)物资供应端。应急物流则与一般物流不同,它除了备用的应急物资储备,物资的供应端是多元且杂乱的。如果物资未加以整合分类就直接往灾区运送,将造成物资的浪费,配送低效率与物资重复运送等问题均可能会产生,因此,在应急物资供应端进行应急物资统筹集结管理非常重要。 (三)物流中心。主要功能是实现应急物资的采购、运输、仓储和配送。应急物流中心由众多的普通商业物流中心、企业加盟而成,可以根据灾情,灵活抽调各加盟物流中心组成一个保障体系,还可以将多个地区性的应急物流中心联网,组成一个区域性、全国性的应急物流体系,实施应急保障,使整个应急物流系统有序、高效、实时、精确。 (四)物资需求端。灾害发生时造成的混乱让信息流通不畅,在第一时间内也许无法得到需求详细信息,因而必须透过事前的资料收集,针对灾害发生区的地理特性、人口分布、人口结构等相关特性进行分析,预测物资需求量。同时,随着救援活动的进行,物资需求端会逐渐的恢复本身应有的机能,对应急物资需求的急迫性以及需求量会不断的变化,应当及时进行信息反馈,关注需求的变化。 三、应急物流系统建设解决方案 (一)建设目标 以GIS平台为基础,结合物联网关键技术,建立由应急物流指挥中心统一监控调度,由应急物流中心和各个应急物资供应商参与的,包括应急物资需求分析、应急物资采购、仓储、运输、配送、分发以及应急物流全程监控、优化调度、优化配置等不同的应急物流管理环节的应急物流管理系统,提高应急物流管理的可视性,降低物流成本,实现应急物流的时间效益最大化。 (二)总体框架 应急物流系统的总体架构是在SOA架构和物联网经典的三层架构的基础上进行设计,包括感知层、传输层、数据层、应用支撑层、应用层、展示层以及社会层面方面保障和信息化层面保障体系共8个方面的内容。具体系统总体架构图如下: (三)系统功能 1.应急物资采购管理。 由于应急物流特有的目的性和紧迫性,应急物资的采购量一般相当大,时间上要求很高,供应商往往不是单一的,绝大部分市场商品都会由多个供应商同时提供,因此,对应急物资的采购进行科学的规范化管理非常重要。 采购管理主要包括制定采购计划、订单管理、采购结算三个主要组件。 制定采购计划:根据应急事件需要,制定采购计划,将采购需求变为直接的采购任务,根据实际情况充分发挥市场杠杆效应确定采购模式和采购价格,保证采购效率基础上尽可能的降低采购品的材料成本和采购过程成本,供应商选取尽量选取对RFID支持的供应商,如果RFID不支持,则须在验货入库时,需要提供对货物进行RFID编码支持。 订单管理:根据采购任务自动生成采购订单,签订采购合同后,对从供应商确认订单、发货、到货、检验、入库等采购订单流转的各个环节进行准确的跟踪,另外,根据情况,可进行多种采购流程选择,如订单直接入库,或经过到货质检环节后检验入库等,在整个过程中,可以实现对采购存货的计划状态、订单在途状态、到货待检状态等的监控和管理。 采购结算:按照采购合同进行采购相关结算的管理,支持灵活的结算方式,可以对流程进行配置,更改各种业务的处理规则,也可定义新的业务处理规则,以适应应急业务的突发性特点。 2.应急物资RFID仓储管理。 应急物资储备直接影响应急物流系统的反应速度和最终成效,大量的安全保障物资储备可以大大压缩从灾害发生到救灾完成的间隔时间,减少采购和运输量,减少相关成本,但同时也会占用大量的流通资金,成本上升。我们可以根据仓储点所在位置常发生的灾害的类型等要素,科学的确定应急物资储备规模,同时,采用RFID技术对应急物资库存进行控制。 RFID仓储管理采用严格的权限控制,保证仓储运作的安全、有序、高效,它主要实现了以下功能: 仓位管理:负责管理仓库、库位信息,根据货物存储时间、货物体积重量、客户所处的地理位置、货物将来的去向、进出库的频率、仓库库位状况等信息,优化配置仓库库位,增强仓库的吞吐能力,提高仓库库位的利用率和货物定位及进出仓的速度。 入库管理:根据订单管理模块发送的货物入库单对货物进行验收,当货物的类别、数量、质量均合格后录入货物的相关信息,根据货物的类别进行自动归类,进行储位的分配并将货物搬运至储位。对验收不合格的货物,先将货物搬运到临时保管区进行暂时登记与存放,并与客户联系,做出进一步退货处理。通过货物的入库登记与审核,确保入库货物的数据准确无误。 出库管理:根据订单管理模块发送的出库单执行货物的出库操作。在仔细审核出库单证无误后,进行备货操作,在对货物进行出库检验后,办理出库手续,并对货物出库信息进行相应的登记与审核。 库存管理:库存管理负责对货物的储存管理,实时处理入库作业管理模块、出库作业管理模块提供的货物出入库数据,及时更新库存信息以反映库存的动态变化,提供库存积压货物的品种、规格、数量等信息,便于采取相应措施对货物进行有效处理。 仓储查询:提供按照货物的不同客户、不同类别、不同仓库等多种方式对仓储货物进行查询,查询内容包括货物的品名、规格、数量、仓位、储存时间、供应商等。同时还提供查询仓库库位的闲置情况,方便仓管员安排库位。 3.应急物资配装管理。 应急物资配装管理主要实现对需配送应急物资的拣货、分货以及装配情况进行管理。主要功能应包括: 制定分拣计划:根据订单确定需要配送货物的种类和数量,制定合理的拣货、分货计划。 货物分拣:根据分拣计划,对货物进行分拣,并对整个货物分拣情况进行记录。 制定配装计划:根据运输工具载重量和容积、运输货物的重量、体积和配送货物的轻重缓急等,利用数学模型,制定配装计划,合理制定配载的货物、装载的优先顺序及载运方法等。 配装管理:根据配装计划,对应急物资进行科学配装,并对整个装配情况进行记录。 4.应急物资GPS配送调度。 应急物资GPS配送调度是根据应急物流的特点,以在最短时间内实现应急物资保障为目标,在时间允许的前提下,采取合理的优化措施,节约应急物流成本,保障应急物流的畅通、高效运作。应急物资GPS配送调度系统的主要功能包括: 应急物流车辆管理:对应急物流车辆的信息进行管理,包括车辆的运输能力(容积、载重等)、所属单位以及目前的位置、状态等相关方面的信息。 制定应急物流车辆调度方案:综合考虑应急物资、物资储备点和运输目的地等相关情况,制定应急物流车辆调度方案,配置运输应急物资,达到突发事件要求和运输成本最合理化的要求。 调整调度方案:根据事件现场应急反馈的信息、应急物资跟踪执行情况、物资实时状态分布等,对现有的调度方案进行调整。 制定运输路线:利用GIS的最佳路径分析功能,根据货源所在地、目的地位置,事件要求、货物的特殊要求、限制条件等,以及当时的交通状况,制定最优的运输路线。 配送跟踪管理:结合GPS导航定位功能和现代通信技术,跟踪货物配送情况,车辆运输进程及车上设备的运行状况等。在配送途中有意外情况发生时,配送人员还可通过通讯系统及时与配送中心取得联系获取新的配送途径,使配送工作顺利完成。 配送查询:配送查询包括配送单状态、配送货物状况、各种运输车辆运营情况、路况信息、配送任务完成情况等的查询。 5.应急物流监控管理。 应急物资监控管理系统是在GIS平台基础上,利用RFID、GPS等物联网技术,对应急物资、应急物流车辆、应急物流工作人员进行综合监控和管理。 应急物资跟踪溯源:对应急物资的供应商、物资成分、物流路线、所在位置等信息进行跟踪和溯源。 应急物流车辆跟踪:实现对应急物流车辆的行驶路线、运行状态等信息进行跟踪和路线回放等。 物流工作人员跟踪:对应急物流工作人员的位置、工作任务、工作完成情况进行跟踪。 6.应急物流辅助决策。 应急物资综合查询:查询应急物资的分布,实时显示应急资源在各地区、各流程阶段上的资源分布图,按照区域、类别、流程环节、物资状态等方面进行显示。 应急物资需求分析:根据实时的突发事件情况,结合各种物流预测模型,分析所需的应急物资的种类、数量等,应急物流运载工具的类型和数量,以及对应急物流工作人员的要求等。 统计分析:从不同的角度统计分析应急物资的仓储、运输、配送情况,应急车辆的调配情况,应急人员的分配情况等。可进行空间统计分析,也可以按照某个特定的要求进行统计分析。 物流配送决策分析:针对物流配送特点,结合空间分析技术和相关的决策分析模型,进行物流配送中心的选址及网点布局决策,物流配送最优运输路径分析、配送方案分析等。 7.应急物资信息。 应急物资信息是指:向应急相关机构和人员以及公众经过审批的物资调度计划信息、应急物资状态信息、应急物资短缺信息、公众捐赠相关信息、应急物资分发信息等。应急物资信息可以通过短信、广播、电视、媒体、网站等多种渠道进行。 (四)数据库建设 根据应急物流业务的需求分析得出,应急物流管理系统数据库的主要内容包括: 应急物流空间数据库:包括基础空间数据,如基础地形图、遥感图像;以及应急物流专题空间数据,包括物流中心、仓库、配送节点、物流路线等信息。 应急物流专题数据库:包括应急救援物资、应急救援设备、应急物流车辆、应急物流工作人员等信息。 应急物流业务数据库:主要包括采购单信息、采购合同信息、物流委托信息、库存信息、调度相关信息、应急物资实时状态信息等,这些信息和其他信息相结合可以完成对应急物资的监控管理,并为物资调度及信息提供依据。 共享数据库:是指应急物流管理系统与政府部门应急指挥系统等进行数据共享的数据库,主要包括社会经济数据、人口数据等。 四、结束语 目前我国正处于工业化进程的关键阶段,同时又是一个自然灾害多发的国家,因此,加强应急物流理论研究,在应急物流管理中,通过使用RFID和GPS等物联网技术,使应急物流管理部门能够准确地知道应急物资从采购和仓储点到突发事件地点运输过程中的确切状态和位置;通过RFID和GPS等物联网技术,对应急物资和应急物流车辆进行可视化的跟踪和管理,在未来的几年中,将会成为应急物流管理中不可或缺的一部分,使我们在应急管理中变得更方便、更智慧,对构建起符合中国国情的应急物流体系,对保障社会安全、维护国家稳定、促进社会和谐具有非常重要的意义。 应急物流论文:基于Google maps API的应急物流车辆监控系统的研究 摘要:该文针对当今备受关注的突发事件应急物流车辆调度监控的需求,研究并设计了一种基于Google maps API的应急物流车辆监控系统。分析应急物流车辆监控系统的功能及工作原理,研究了系统的总体结构设计,并详细设计和实现了其关键组成部分。利用了JavaScript,JSP,Servlet,JavaBean等相关语言和Google maps API开发了基于B/S结构的应急物流车辆监控系统。系统应用表明,该系统能够很直观的在Internet环境下完成应急物流车辆信息的查询。 关键词:应急物流;车辆监控;Google maps API;B/S结构 1 概述 欧忠文在2004年提出应急物流的概念是指提供突发性自然灾害、突发性公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。2003年全球爆发SARS、2008年发生的5.12汶川大地震以及2010年4.14青海地震,使人们对应急物流越来越重视,其观念和认识也越来越趋近成熟。国务院为了保障公共安全,提高政府处置突发公共事件的能力,预防突发事件以及减少造成的损害,保障人民的生命财产安全,维护国家的安全和社会的稳定,促进我国经济社会的全面、协调、可持续发展,于2006年颁布了《国家突发公共事件总体应急预案》。 我国政府对应急物流管理实行统一决策管理,各部门按职能分工负责,相互协作。从国内外对应急物流的研究可了解,应急物流包括应急物流的组织、指挥与调动,应急物资的筹备、采购、存储、运输与配送,应急信息平台的构建和运行,应急物流中心的构建,应急保障机制的构建等。国内外对于应急物流信息平台的设计和研究较多,如2010年北京交通大学梁艳平教授设计的应急物资信息平台,山东大学李明的应急物流信息平台功能框架研究等,但对于应急物流车辆实时监控系统的研究却很少。 发生突发性灾害事件后,尤其是地震,受灾地区与外部几乎是毫无联系,各级政府由于只了解本管辖范围的交通和城市基础设施,道路状况和运输工具的基本情况,与管辖范围以外的运输方式间缺乏应有的良好沟通,一旦发生应急物流过程中的临时故障,如道路受损,车辆受损等,往往因为衔接不畅而延误应急物资救援的时机。对应急物流车辆的实时监控便能大大提高应急物流的效率, 本文主要是研究和设计了一种基于Google maps的物流车辆监控系统,本系统不同传统的C/S模式,而是采用B/S模式,在互联网上实现物流车辆信息的,客户端只需访问Internet登录该系统,便可以实时查询应急物流车辆的地理位置,行驶路径,承运应急物资等信息,并可以对物流车辆发送指挥调度等信息。 2 系统设计(System Design) 2.1 系统总体功能模块设计 应急物流车辆监控系统主要是在物流车辆终端和整个监控平台之间通过无线通讯传递信息。监控平台只需要安装Web服务器,数据库服务器,加上Google公司提供的免费Google maps服务器,就可以完成本系统的构建。 本论文采用的是模块化的设计方式,来进行应急物流车辆监控系统的设计。系统的主要模块由以下四块组成。 1)GPS定位模块。定位模块主要是安装与应急物流车辆终端,用来接收车辆的GPS定位信息,并将该地理位置信息通过无线通讯方式发往监控平台。同时也可接收来自监控平台的调度和指挥的信息。 2)通讯模块。通讯模块由通讯以及通讯接口组成。主要是实现监控平台和应急物流车辆终端的相互通讯。 3)数据处理模块。该模块包含数据库服务器,用来创建数据库,存储信息并中转显示模块和GPS定位模块之间的信息。 4)显示模块。由Web服务器、Google maps服务器组成。主要用于将定位信息显示在Google maps上,并把相关车辆行驶路径以网页形式返回给用户。 系统总体功能模块设计图如图1所示。 图1 2.2 系统浏览器显示模块功能设计 应急物流监控系统显示层的功能应满足两类用户的需求。应急物流管理者通过该监控系统,可以通过输入物流车辆编号,查询具体物流车辆的信息,并可以修改车辆在Google maps上分配应急物资的行驶路径,修改承运物资信息,给车辆发送指挥调度信息,突发状况处理方案信息等。普通用户要求利用该监控系统,查看用户车辆承运物资的状态和车辆在Google maps上分配物资的行驶路径方案,并可以通过邮件的形式给后台管理员发送突发状况信息,请求处理方案等。根据各类用户的要求,基于Google maps的应急物流监控系统网络显示层的功能模块包括: 1)普通用户登录模块。普通应急物资承运者必须通过填写自己车辆的编号信息等成功登录系统后,才能进行具体车辆位置与行车路径的查询。 2)车辆检索及信息浏览模块。普通应急物资承运者可以通过车辆编号查询具体车辆,也可以直接点击显示自己车辆的物流运输信息。这里在网页中嵌入Google maps,用户可以查看被查询车辆在地图上的实时地理位置,也可以点击显示该车辆具体的预定分配应急物资的行车路径。这里还将显示被查询车辆所承运物资的名称,数量和分配方案等相关信息。 3)突发状况信息反馈模块。普通应急物资承运者可以在这里将实时发生的道路或天气等特殊状况通过站内邮件的形式反馈给管理者,请求处理方案。 4)后台管理员登录模块。系统管理员需要输入密码才可以在后台登录。 5)车辆管理模块。应急物流管理者从后台登录后,可以通过检索,查看所有车辆的信息,也可以新增运输车辆,查看或修改具体物流车辆分配应急物资的行车路径,承运应急物资信息等,也可以通过无线通讯或是站内邮件的形式发送突发状况处理方案等信息给具体物流车辆。 2.3 系统总体工作原理 应急物流监控系统主要由监控平台与应急物流车辆终端之间,监控平台与浏览器显示层之间的两块信息流组成。车辆终端到监控平台之间的信息流主要是物流车辆的GPS定位信息。物流车辆终端通过GPS卫星信号,计算出物资承运车辆的定位信息,通过无线通讯网络向监控平台的通讯服务器发送地理位置信息,通讯服务器解析该地理位置信息,并将其存储在监控平台的数据库服务器中。监控平台到物流车辆终端的信息流就是监控平台发给车辆的调度等信息。 浏览器显示层与到监控平台的信息流是系统使用者的请求信息,这可以是用户对具体车辆的所承载物资信息的请求,也可以是具体车辆的地理位置和调配路径的Google 地图服务请求。监控平台到浏览器显示层的信息流是服务器对系统使用者请求的反馈信息,Web服务器将返回的地图数据以及车辆的定位信息等封装在Web页面中返回给系统使用者。 2.4 系统具体WEBGIS实现 2.4.1 基于Google maps API的WEBGIS关键技术 WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展,真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点,Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间分析,从而使GIS进入千家万户。WebGIS是当今GIS的制高点,已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的GIS厂商争相各自的WebGIS产品,如MapInfo公司的MapInfo ProServer 、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、ESRI的Internet Map Server(IMS) for ArcView MapObjects,著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。这些产品大多于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相继推出了ModelServer/Discovery和MapX Site。 本系统是基于Google Maps的地图资源服务器,Google推出的Google Maps是一种基于浏览器的免费在线地图工具,Google Maps API是Google公司面向Web开发者推出的免费编程开放接口,是Google自己推出编程API,可以让全世界对Google Maps有兴趣的程序设计人员自行开发基于GoogIe Maps的服务,建立自己的地图应用程序,网站开发者们只需使用JavaScript脚本语言就可以将Google地图服务嵌入到自己的网页中,并且将自己的数据与地图融合呈现,可以创建自己的标记(marker)、信息窗口(info window)、折线(polyline)、多边形(polygon)等,同时使用Google Maps的各种功能,如地址定位、周边搜索、驾车查询等。 AJAX全称为“Asynchronous JavaScript and XML”(异步JavaScript和XML),是一种创建交互式网页应用的网页开发技术。传统的Web应用允许用户端填写表单(form),当提交表单时就向Web服务器发送一个请求。服务器接收并处理传来的表单,然后送回一个新的网页。这个做法浪费了许多带宽,因为在前后两个页面中的大部分HTML代码往往是相同的。由于每次应用的交互都需要向服务器发送请求,应用的响应时间就依赖于服务器的响应时间。这导致了用户界面的响应比本地应用慢得多。与此不同,AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必需的数据,它使用SOAP或其它一些基于XML的页面服务接口,并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少(大约只有原来的5%),结果就能看到响应更快的应用。同时很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成,所以Web服务器的处理时间也减少了。 2.4.2 系统结构 本研究要构建的应急物流车辆监控系统,就是使用Google Maps API来创建和配置WEBGIS应用程序和服务的框架。客户端采用上述的AJAX技术,实现客户端的异步数据读取。基于C/S架构的WEBGIS是以浏览器作为客户端运行平台,中间层的应用服务器层将用于应用程序的开发和更新维护,而将数据库的管理、维护放在数据库服务器层上,这样整个系统就形成了一个由浏览器客户层、中间应用服务器层和数据库服务器层组成的三层体系结构。 体系结构上将系统分为业务逻辑层、视图表现层和数据库层的MVC构架。业务逻辑层主要是封装系统的逻辑模块,数据库层主要是用于封装数据的存储和管理,视图表现层则将提交用户的请求和显示数据结果给用户。整个系统将分别部署在数据库服务器、Web服务器、Google Maps服务器三台服务器上。Google Maps应用服务器和Web服务器负责显示相应的数据结果并处理用户的请求,其中包括信息检索、地图操作、发送指令等;而数据库服务器则用于存储和管理数据。所有的应急物流车辆的地图数据和信息数据都放在服务器端,客户浏览器只要提出请求,所有的响应都将在服务器端完成。用户仅仅需要利用Internet通过浏览器便可以轻松的访问该系统。 3 结论(Conclusions) 基于Google Maps的应急物流监控系统充分利用了MVC框架结构的开放性、标准性、支持多层应用的特性,利用Google Maps API分布式的、支持跨平台应用、具备强大的空间服务能力的优点,实现了对应急物流车辆路径有效调度与物资的合理管理,达到了用户和管理员之间应急物流车辆信息的有效整合和共享。 应急物流论文:港口安全与应急物流管理信息系统研究综述 [摘 要] 港口是交通运输的重要枢纽,保障其安全是关系到国计民生的重大问题。收集整理大量相关文献,从主要功能、关键技术及新技术应用等三个主要方面综述我国港口安全与应急物流管理信息系统的研究现状。梳理港口安全防范和应急指挥的核心内容;总结开发环境、编程语言、体系架构等关键技术;应用GIS、物联网、云计算等拓展系统功能。形成研究港口安全与应急物流管理系统较完备的知识体系,为港口信息化发展提供理论指导与技术支持。 [关键词] 港口;生产安全;应急物流;管理信息系统 1 引 言 港口作为国民经济基础设施,在推动我国经济发展中发挥着越来越重要的作用。中国的港口建设、港口经济与港口物流有了长足发展,越来越凸显出其强大的生命力。然而,物流通道可能且极易被自然或人为的各种因素影响,使港口经济活动的正常运行受到阻碍,进而一定程度地影响到国民的经济发展。因此,港口必须采取有效的措施解决和防止这类危害港口安全的事件发生。 使用港口安全管理信息系统来管理港口安全问题不但可以节省人力,还可以极大地提高工作效率。在港口安全管理信息系统中,首先建立一个安全信息管理数据库,以掌握企业当前的安全生产信息,对有关信息进行方便快速的查询。系统中可实现资源共享,使办公人员、职能部门之间有效协同,为安全管理负责人和企业领导提供及时、动态、完整的安全信息,为企业安全生产管理中各项工作的规范化提供一个强大、有效的平台。 港口应急物流系统是指当突发性事件对港口及港区经济生活的正常运行造成影响时,以提供所需的各类应急物资为目的,以追求灾害损失最小化和时间效益最大化为目标的特殊的物流活动。这种突发事件可能包括海啸、台风、飓风、水灾、游轮爆炸、污染物泄露等。在突发事件发生时,港口需对物资、设施设备、人员等进行紧急救援。为了降低突发事件给港口造成的经济损失,港口需要建立完善的应急物流系统,并对其进行功能分析与架构,以提高应对突发事件时港口的快速反应能力。 文本将通过对大量相关文献进行归纳总结,针对与港口安全有关的港口安全管理信息系统和港口应急物流系统的主要功能、关键技术以及应用的新技术等三个方面进行综述。 2 港口安全与应急物流管理信息系统主要功能 将港口安全与应急物流管理信息系统功能凝练为安全防范、应急指挥两个主要方面。 2.1 安全防范功能 很多不确定因素可能会影响港口正常的经济活动,因此及时有效地控制危险源并做好安全防范工作是港口安全管理的首要任务。对相关系统的主要功能进行归纳,总结为以下方面。 2.1.1 港口货物审核功能 随着港口的迅速发展,越来越多的港口在扩建码头以增大港口货物的存储量,伴随而来的就是港口货物安全问题,“天津8.12事件”曾引起高度重视。因此,港口安全管理信息系统中将港口货物审核作为主要功能。 文献[1]在货物审核方面分为货物入港管理和货物出港管理两个模块。以货物入港管理为例,在货物到达港口前,入港货物清单就会发送到港口并录入该系统。工作人员进行核对和安全性审查,并为货物制作电子标签,将需要的信息写在对应标签内。当货物到达港口,将实际货物清单与预入港货物清单对比,如一致则粘贴电子标签,手持机将信息发送到服务器,实现货物标记与跟踪管理。该系统在实现过程中结合了RFID(Radio Frequency Identification, 无线射频识别)通信技术。 对于安全性未知的货物要做好危险货物申报工作。文献[2]的危险货物管理信息系统旨在对危险货物申报信息进行审核。该系统最大的特色是应用了智能决策系统来辅助决策,对需要审核的数据经过抽取、清洗、转换等过程载入数据仓库,并提供可视化的业务界面,使决策分析结果得以清晰地展示。利用计算机自动化判定功能,并结合危险货物信息、国际危规信息、船舶信息、码头作业货种与限量等,实现危险货物的审核和风险决策分析。 2.1.2 港口区域环境监控 港口区域环境监控指监视和保护水域范围内的海关、边防、环境安全,同时提供气象、交通安全等信息查询服务。 文献[3]针对不同地区港口承担不同业务具有的不同特点,设计了港口区域安全控制系统。具体功能包括:检查港口周边环境、保证港口水域及船舶安全、限制区域安全。该系统主要以电子监控的形式控制周边环境安全。 文献[4]的港口隐患排查系统中设立了员工隐患检查功能。以多种形式提醒检查人员按期进行隐患排查,自动匹配需排查的各方面内容,如若发现隐患,可利用终端现场拍照确保真实性。 文献[5]重点关注港口区域环境的安全性,该系统的一大特色是建立了地理信息系统(Geographic Information System, GIS)。将港口空间信息根据不同作用和不同特征进行划分。通过对港口进行属性-空间和空间-属性组合的查询,实现实时监测从而及时掌握港区内交通情况、消防设施、船舶停放等安全信息。 文献[6]利用了雷达和其他先进网络通信技术,实时监控港口及附近水域环境,保护边防及海关安全。有效地组织船舶交通流,减少时间延误及交通拥堵。 除此之外,还有一些难以控制的自然环境因素要考虑在内。文献[7]从气象方面设计了港口天气预警系统,该系y的特点是通过运行超级计算机,并结合气象自动站、GIS、气象雷达等来获取各类气象信息,再通过形象的色斑图将结果表现出来,对未来的天气状况进行预判。并为大风、高温、骤雨等设定指标阈值,若监测达到阈值,系统自动报警。当该系统进入预警状态,自动链接到相对应的应急预案,做好恶劣天气来临的事前处理。同时,为实现资源共享,该系统还可将气象数据同步到港口控制区域。 2.1.3 港口设备监控功能 为了杜绝因为设备年限等问题造成机械事故的隐患,需要对港口设备进行实时监控。 文献[5]把对设备的管理划分为静态和动态两种类型。静态模型中包含计划维修、故障统计、备件、设备履历模块,且模块间可共享信息。管理人员可以使用这些信息实现配置人员、计划安排、备件预报、故障分析和成本控制。动态模型充分利用比较先进的内容管理系统(Content Management System, CMS),有故障诊断、实时状态显示、稻萃臣啤⑿藕鸥踪等功能。可有效及时地将设备实时运行状态反馈给生产调度人员和维修管理人员,以保证尽快抢修和调度。 文献[8]将港口的重点设备确定为研究对象。首先建立起风险评价指标体系,利用模糊综合评价法和风险评价原理,进行港口重点设备的风险等级划分。根据港口重点设备的历史风险数据,运用人工神经网络模型,进行风险态度预测,并使用仿真软件进行仿真,能够比较准确地预测出港口重点设备的风险态势。 2.1.4 港口职工安全教育功能 为了增强安全防范,首先要培养企业中各级管理人员和职工“安全第一,预防为主”的理念。 文献[5]设立了安全教育模块,为职工提供安全培训,包括视频教学、自动生成试卷、线上考试和判卷等功能。文献[9]则提出作业人员必须经过三级安全教育并且持有安全培训合格证才能上岗。上岗证中记录员工培训、奖惩、违章等基本信息,安监人员利用手持读卡器现场对员工信息进行查看。文献[10]系统中设立了港口保安管理子系统,以进行保安训练演习等活动。 2.2 应急指挥功能 港口经济活动会受到自然或人为原因的影响,为了降低突发事件给港口运营和经济带来的损失,有必要建立完善的应急物流系统。可以把应急物流系统功能总结归纳为如下方面。 2.2.1 应急物流指挥系统 应急物流指挥中心相当于应急物流系统的大脑,是整个流程的核心部分,负责协调应急组织各个机构运作和关系。所有的指挥调度命令都是从指挥中心发出去的,其主要工作是决策,负责对港口应急物流预案和计划进行选择。 文献[11-13]均指出应急指挥系统起到总揽全局的作用。应急指挥系统融合有线无线通讯、信息技术网络、全球定位系统(Global Positioning System, GPS)、数据库、GIS、计算机辅助调度等多种技术为一体。在平时状态时,可进行监控评估、管理物资仓储等。一旦接到警报,可通过通信系统、计算机网络、GIS等组成的应急网络和多个联动单位迅速掌握该地点周边范围内的应急资源、及时制定应急方案并正确地指挥救援。指挥中心与其他各部门通过信息平台进行信息交互,从而实时掌握应急物资情况,保证信息共享和高效救援。文献[14]将应急物流指挥系统分为四大子模块:信息沟通、调度管理、预案管理、行动指挥管理。另外,文献[11]还指出应急指挥车作为指挥系统中心功能的外延扩展的必要性。文献[13]提出应由政府相关部门领导担任指挥中心的领导层,并需要专业技术人员的参与。 2.2.2 应急物流信息系统 港口应急物流信息系统采用多种手段对信息进行采集、管理和,全方位监视港口应急物流运作中的各个环节和节点,以保证信息在系统内部传递的安全畅通,从而提高系统在应对重大突发事件时的反应速度。主要任务包括开发应急系统和建设应急预案库。 文献[4]设立了事故风险库和港口企业排查治理库;文献[5]有专门的安全档案以记录职工的违规操作记录和特种人员的特征记录;文献[8]建立了专门的事故应急处置方法库;文献[15]设立了保安知识库。文献[16]在港口公共安全网络综合信息系统中实现了信息的安全传输,并采用工作流来高效地协同工作,规范信息系统管理,为公安系统对接提供了丰富的对外接口。文献[17]有效管理港口企业众多应急预案,设计了电子地图、预案详细文档、预案基本信息等管理模块,便于应急预案的检索和修改更新,可及时调用指定应急预案,实现相关应急部门之间的预案信息共享。文献[18]利用GIS技术将电子地图中的对象和应急预案产生联系,实现根据提供的文字查找地图定位功能,以形成专项预案。 2.2.3 应急资源保障系统 港口应急物资可以看作是人、财、物等诸多资源的集合。应急物资主要特点是量大且要求及时。因此,应急资源的迅速调度至关重要。应急资源保障系统主要负责进行应急任务分配和人员调度,整合港口内外各方面的资源。 考虑到应急资源在事故应急处置中的重要性,文献[8]建立了应急设备数据库、应急人员数据库等,并开发了应急信息原型系统,旨在降低事故造成的损失。文献[12]指出应急物资筹备可通过平时储备、强制征用、紧急采购、社会募捐、突击研制和生产等多种方式。应急资源保障系统主要用于做好储备资源管理工作,如仓库的布局、物资的种类及数量。文献[13]指出将应急物资分为食品、医药等,实时掌握物资的储备情况。一旦收到指挥中心的灾情信息,迅速筹备物资或及时安排采购部门采购,以保证在灾情扩大前,已有充分的物资准备,最短时间内送达。文献[14]将应急资源保障系统分为四大模块:物资资源、人员管理、应急财务管理、法律法规管理。为了保证应急物资的仓储、运输、配送信息采集同步,该系统还设计了应急物流管理信息共享平台,对应急物流活动进行全程监控。保障了港口应急物流能够快速有效地反应。 3 港口安全与应急物流管理信息系统关键技术 3.1 编程语言及开发环境 相关系统主要使用到主流的编程语言,包括:Java,,C++,C#等。 文献[15]在Eclipse环境下使用了Java语言和SSH框架相结合来完成系统的编码工作;文献[18-19]中的系统使用;文献[14]在中使用C++进行编程;文献[1,17]使用C#。 3.2 数据库系统 使用的数据库主要有SQL Server,Oracle等数据库系统。 文献[9,14,19]的系统使用SQL 2000数据库系统。文献[1,8,10]使用SQL Server 2008和ASP技术。文献[2,14]使用Oracle9i数据库系统,并增添了数据仓库。文献[2]还利用SQL Server 2000的Analysis Manager工具对数据仓库中的数据进行分析和结果展现。 3.3 软件开发架构 大部分系统使用SSH架构(Struts进行流程控制,Spring管理依赖注入,Hibernate封装数据库操作)并结合了JSP、DAO组件等技术从而形成了完整的软件开发模式。文献[2,20]使用基于Internet的技术平台J2EE和MVC架构的Model2模式,使JSP功能得以简化。使用Servlet充当控制器负责所有业务逻辑,并通过Java Bean来操作数据库以及决定其显示页面。文献[10,16]使用J2EE和基于Spring的MVC模式,具有强大功能和高扩展性。 3.4 系统体系结构 大多数系统使用了B/S结构。该体系仅要求客户端安装Web浏览器,无需安装客户端程序。系统升级时只需升级服务器,无需对多个客户端程序进行同时升级,可节约系统维护成本,具有良好的灵活性、安全性、共享性、可扩展性和稳定性。更关键的是,B/S体系结构适用于广域网,能够更好地满足客户和市场需求,并且交互性更强,通过设置权限可实现多用户访问控制。 三层架构是公认的合理且符合面向对象思想的软件结构。在逻辑上,该模式将应用功能分为:客户显示层、业务逻辑层、数据逻辑层。文献[1,2,8,10,14,20]等均使用三层B/S模式。 浏览器端:主要作用于客户端,用来指令下达和浏览。 Web应用服务器端:用来接收客户端申请并进行处理,将结果返回客户端。 数据库服务器:以分布式集中管理数据,操作数据信息。 但同时也有少数系统采用C/S结构,如文献[17,21]的应急指挥系统。将系统安装在局域网中。服务器端存放于系统数据库,并通过局域网和客户端相连接;客户端用于实现系统的用户界面和业务逻辑。设计开发过程更具有通用性。 4 采用新技术 由于港口业务发展迅速多变,其对信息化建设的需求也日益迫切。结合GIS,物联网,云计算等新兴技术为港口安全与应急管理信息系统的升级提供了良好契机。 4.1 地理信息系统(GIS) 地理信息系统是在计算机系统支持下对空间中地理分布数据进行采集整理,并具有空间定位等功能的空间信息系统。 文献[5,7,17,18,19,21]系统中均利用GIS技术,构建以港口为中心,包含港口周边区域及范围内的陆域、海域地理环境的可视化平台。该数字显示平台上可以用形象直观的文字、数据、图形等方式展现港口相关信息,包括:港口的地理形势、整体概况、环境组成、自然条件等。为港口规划与建设、舰船航行等提供辅助决策。不但提高了信息化水平,而且具有重要的现实意义。 文献[22]在港口选址规划决策时,需要掌握大量的真实准确的基于地理定位的信息,随时对数据进行快速查询和综合分析。因此,结合GIS技术有效的解决了相关问题。 文献[23]建立了港口动态管理系统,以基础信息数据库为基础,将GIS作为核心,针对天津港的泥沙回淤问题,建立了一个可扩充、全方位的综合信息平台。将动态维护信息与船闸、航道、仓库、桥梁、泊位与码头结构等工程相关信息集成,从而实现对综合信息的可视化与集成化管理,为港口管理与维护提供支持。 4.2 物联网(IOT) 物联网(Internet Of Things,IOT)是互联网的应用拓展,能在所有能被独立寻址的普通物理对象间实现信息交换与通信。目前,物联网体系架构被公认分为三个层次:感知层,网络层,应用层。感知层主要负责感知与采集信息,包括RFID射频技术、传感器、二维码等。网络层一般用于传递和处理信息。在应用层中,物联网与专业技术深度融合,结合行业需求实现行业智能化。 文献[1,20,24]采用RFID射频技术为货物制作电子标签,将需要的信息写在对应标签内,通过手持机将信息发送到服务器。通过物联网技g,每件货物都是可标识的,且无论在什么位置都可以被系统监控到。不但解决了以往被动地收集货物的信息导致信息不完整和滞后性问题,还可以实现信息共享使得港际系统互联。该技术通过信号自动识别对象并读取数据,使用方便,安全可靠,且可应用在恶劣环境中,具有较强的适应性。 文献[25]针对港口生产实时统计系统中统计结存信息与实际库存不符、统计错误纠正不及时等问题,采用了典型的物联网体系架构对统计结果更加快速和精确的实时获取。另外,基于物联网的港口生产实时统计系统还能将实时获取的数据提供给港口其他业务系统,不但提高了数据利用率,实现了信息联动、资源共享,而且提高了整个港口信息系统的工作效率。 4.3 云计算 云计算是一种分布式计算技术,整合大量软硬件资源并灵活分配资源,通过网络提供给用户存储、计算等服务。具有规模大、虚拟化、可扩展、安全、按需服务等特点。 文献[26-27]的港口信息系统在结合云计算技术实现信息共享的过程中都提到了运用 SOA 思想和虚拟化技术,重组并优化了业务逻辑,使部门间协作更高效,增加港口对业务变化的灵敏度,提高港口核心竞争力。文献[26]中还提出了改进 NSGAII的物流算法,对基于云计算的系统进行验证,表明结果达到预期。 文献[28]分析研究云计算的特征和关键技术,提出了基于云计算的港口信息平台架构,选取Windows Azure Platform作为云计算平台。在实现模块功能划分的基础上,将其部署至云端,实现云计算与平台开发技术的有效结合。 文献[29]通过分析云计算和目前港口业务管理模式的特点,给出了港口综合管理信息系统的总体设计,提出在专用云、公用云及混合云中部署港口综合管理信息系统。在web集群服务器中以基于云计算的部署形式部署应用程序。 5 结 语 在港口信息化建设过程中,港口安全与应急物流管理信息系统起到越发重要的作用,运用科学的理论和管理方法,使影响港口安全的诸因素受到更有效的控制,将给港口安全和应急管理工作水平带来质的提高。但是由于诸多原因,仍然存在一些问题,例如:目前一些系统功能并不完整,应用积压比较严重和现存系统独立存在,使得无法开展协同管理与集成。在物联网等新技术的标准制定和基于新技术的管理信息系统的使用规范等方面还需要进一步的研究与完善。另外,需要政府在政策、法律、法规等方面给予必要的引导和帮助。相信随着对港口安全与应急管理问题的日益重视和新技术的逐渐成熟,必将对港口企业的安全与可持续发展提供更大的技术支撑。 应急物流论文:突发事件下的海南食品应急物流体系构建研究 摘 要:海南省食品应急物流管理目前还处于初级阶段,食品应急物流体系构建也不健全。文章在分析了海南省食品应急物流目前的现状和存在问题的基础上,基于现代物流的作业流程和食品的特点出发,从食品应急物流筹措系统、食品应急物流储备系统、食品应急物流配送系统和食品应急物流保障系统四大模块,构建了海南省食品应急物流体系,全面保障了海南省在遇到突发事件下,可以快速实现高效的食品应急物流活动。 关键词:食品应急物流;应急物流筹措系统;应急物流储备系统;应急物流配送系统;应急物流保障系统 1 海南省食品应急物流发展现状 海南省“十三五”规划纲要中明确指出:在海南“十三五”(2016~2020)期间,要积极推进农业可持续发展战略。虽然海南省是一个农业大省,但是同时也是一个自然灾害多发的省份,加上一些公共卫生事件及不稳定因素等影响,必然给海南省的农业经济建设和社会发展带来不可估计的损失。如在2014年7月和9月的超强台风“威马逊”、“海鸥”,造成海南省大部分市县交通阻断、断水断电,直接经济损失超过了300亿元。 2 海南省食品应急物流发展的问题 若能构建海南食品应急物流体系,不仅可以增强食品应急物流管理方面的能力,为群众提供及时的食品物流保障,也可以起到稳定海南省社会关系和促进海南省农业经济持续发展的作用。但是海南省目前的食品应急物流体系还处于初级阶段。在全面提高海南省应对突发事件等的食品应急物流能力、物流保障能力等还存在一些不足,主要表现在以下几个方面: 2.1 食品应急物流保障机制不健全 虽然海南省近年来通过了很多有关突发事件方面的纲领性文件如《突发公共卫生事件应急条例》、《海南省自然灾害应急救助预案》等,但是其针对食品应急物流的纲领性文件却少见。而且应急物流涉及发展改革、交通运输、商务、邮政等多部门,但部门职责不清,尚未形成良好的协调机制,存在多头管理、监管不到位等问题。 2.2 食品应急物流基础设施滞后 目前,海南省仓储配送设施不足,物流园区较为分散,运行效率不高。全省无专门的食品应急配送中心。众所周知,应急配送中心对于快速处理配送业务而言,有着非常突出的表现。如果有食品应急配送中心的设置,其可利用应急配送中心在地理位置上的优势,与各地的仓库相互配合,将干线运输与支线运输进行有效的衔接,运用更灵活、更快速、更便捷的配送路线,优化其整个应急配送工作。 2.3 食品应急物流专业人才匮乏 通过走访海南省物流协会和海南各个高校、政府部门及培训机构,经调查,海南物流业人才缺口达5万多人,而且每年还有递增的趋势。物流专业人才的短缺现象制约了海南省物流的发展,虽然目前海南的6所高等院校开设了物流管理专业,但是针对突发状况下的应急物流管理专业人才培养还没有,极度缺乏精通现代物流运作与食品应急物流管理的复合型专业人才。 2.4 食品应急物流信息技术缺乏与落后 在突发事件爆发时,信息是否及时准确对政府和企业的决策起到了至关重要的作用。尤其是在重大自然灾害时,会使信息的正常沟通渠道受阻。特别是两年前的超强台风“威马逊”,更是让海南成为一座孤岛,岛内岛外都无法及时了解到最新的灾情,使得政府和企I无法提供及时有效的食品救援活动,其GPS、GIS、RFID等先进的信息技术在食品应急物流领域应用较低。 2.5 食品应急物流缺少规范的操作标准 由于一些食品在温度上的特殊要求,就造成了食品在储存、运输等物流过程中要小心翼翼。但目前此类的相关技术规定的缺失是食品应急物流的又一不足。虽然国家近几年出台了几项对行业有影响的指导性文件和政策,如近几年相继颁布了《冷冻食品的包装、标志、运输和储存》、《易腐食品机动车辆冷藏运输要求》等,但是仍然不够详细。食品应急物流的各个环节仍然存在标准不一、高成本的问题。 除了要做好温度控制工作之外,其湿度的控制也是非常重要的。所以同样需要在不同的位置放置测量湿度的仪表,便于对食品的湿度进行监控。 (4)冷藏库的通风 为了做好库内空气的流通,一般尽量在凌晨通风换气,避免温度差异较大,使食品的保鲜期缩短。 3.2.2 建立应急食品储备网络 在粮食应急方面,要加快丘海成品粮食等省级粮食仓储设施建设,集中在澄迈金马物流中心等布局一批粮食仓储设施,确保海南省粮食储备安全和保障供应。而按照国家标准冷链体系要求,在冷链食品应急方面,要加快海口罗牛山农产品加工物流园、三亚南果农副物流园、海南水产品交易中心等建设,提升改造现有冷库,整合冷库资源,统一规划标准冷链物流设施布局,形成鲜活农产品产地预冷、初加工、冷藏保鲜、冷链运输到用户终端的冷链运输体系,提升冷链物流水平,建立强大的应急食品储备网络。 3.3 海南食品应急物流配送系统 食品应急物流配送系统是海南食品应急物流体系构建中十分重要的环节,如何提供高效快捷的食品应急物流配送是食品应急物流的关键。然而考虑到海南建立食品应急配送中心其投资成本过高的问题,建议可在自身仓库的资源下优化升级为配送中心。如果对食品没有进行多样化的加工、分拣和包装等环节,只是单纯的对食品做了储存和运输的处理,其食品应急物流功能上的单一将直接导致食品应急物流管理作业效率的低下。而为了优化仓库的服务功能,可通过以下几个途径去解决。 3.3.1 增加配送加工的功能 通过引进保鲜制冷技术和加工设备,对食品进行简单的加工处理。如对食品进行分区分类管理,可根据实际情况,分成蔬菜加工区、水果加工区、肉类加工区、水产加工区等。 3.3.2 优化食品储备空间 为了有效利用仓库空间,要注意其合理的存放。例如一些常用的、重要的食品存放位置就应该靠近门口,便于装卸搬运工作,并且要注意的是,具有同样物理化学性质的食品应该放置在相邻近的位置,这样不仅方便查找,也不会出现串味等食品质量问题。 3.3.3 合理利用其他企业资源 虽然目前海南当地政府有自己的物流网络,但在紧急情况下,可考虑与其他信誉高、价格合理的食品物流公司联系共同进行配送事宜。共同配送的方式,不仅能有效的整合政府、军队和不同企业之间的物流设施设备等资源,也可以充分利用其专业的能力,降低配送成本,从而实现食品应急物流的快速配送。 3.4 海南食品应急物流保障系统(如图2所示) 3.4.1 组织保障 (1)完善应急物流法律法规 虽然我国在应对、处置紧急状态方面的立法建设工作做了很多,也制定了多部涉及突发事件的法律法规,但是目前,国内并没有任何针对食品应急物流方面的法律法规指导性意见,所以在应急物流的处理过程中,特别是特大灾难等,关于经费补偿金额、实施过程等,常常让海南政府和企业没有方向。所以海南政府应该设立有关食品应急物流方面的专门法律法规,加强食品冷链运输标准研究,制定地方性标准,加强食品应急物流标准的推广和应用工作。 (2)化应急响应与预案管理 为了保证食品应急物流的顺利实施,应成立食品应急物流指挥机构,成员由海南政府相关部门领导、食品应急物流领域专家、相关企业领导和骨干人员组成。当异常情况出现时,食品应急物流指挥机构必须制定出应对异常情况的先行手段,只要应急响应一旦启动,就要对特殊需求展开预测并制定快速的应急预案。如快速跟食品供应商达成共识,签订合同,明确由其提供的详细资料;值得注意的一点是,为了保证应急食品供应速度的高效,其供应来源应该从事先建立的食品应急资源库中选择。而在食品应急配送过程中,必须要做好整个过程的实时监控。 当然不管是哪一个级别的应急响应,为了做好应急预案的制定工作,食品应急物流指挥机构可将应急预案管理工作细化为对异常情况事前预警、事中处理和事后反馈这3个方面。 ①事前预警。要随时监控城市交通、天气等变化,收集应急信息,建立监测预警平台,一旦收到警报立即汇报。食品应急物流指挥机构接到警报报告之后,应安排员工值班,布置各项准备工作。及时应急通知,正确引导民众,避免引起内部恐慌。要与食品应急供应商进一步加大对彼此的交流,强调应急食品供应时,要规范其质量安全操作流程。而一旦出现食品安全问题,要及时采取相应的措施控制新的危机产生。要准备好充足的应急食品和运输车辆,以保证各项防范措施到位。 ②事中应对。要求应急运输车辆集中在指定地点,以便随时调度。对突发事件中各项信息做好收集、汇总及整理分析的任务,健全信息与沟通渠道,建立好有效沟通的必要管理机制。通知做好库区防盗、防火等各项安全防卫工作,加强库区巡查,尤其是对建筑物、供电设施、排水系统与树木的检查也是必不可少的。若出现突发事件或安全隐患,要尽快上报食品应急物流指挥机构。 ③事后反馈。不仅要对库区进行全面检查,还要对运输车辆进行安排,如发现问题及时维修,要尽快恢复正常秩序。及时对突发事件造成的损失进行评估,向食品应急物流指挥机构汇报。当异常情况产生时,食品应急物流指挥机构所有成员要做到全天候待命,不允许私自离开,坚守自己的岗位。在没有突发事件下,食品应急物流指挥机构成员可回归到原来部门中,处理正常的业务工作。 总而言之,机构的职能按照两个时间段来划分,一个是平时,一个是应急时。在平时,主要是做好食品应急物流的需求预测、供应商的调查和选择、网络维护、应急预案的制定和演练等工作。在异常情况发生时,要依照制定的规定和安排,快速调动所有资源,整合成强有力的食品应急物流指挥机构,统一发号施令,各部门全力以赴,共同应对突发事件。 3.4.2 运作保障 (1)加快食品物流园区工程建设 为了加快海南省“十三五”现代物流业发展建设,海南省要完善热带特色农产品与食品物流区的发展,尤其是要培育在突发事件下具有食品应急能力的物流企业,建立多层次的食品应急物流储备、配送系统,加强食品应急物流设施设备的建设,提高食品应急物流反应能力,加快食品物流园区的工程建设工作。如加快澄迈金马现代物流中心的建设,努力打造成为全岛最大的物流园区;建设海南湾岭热带农产品物流园,积极服务海南中部市县、面向岛内外市场的商品仓储、流通配送等。 (2)提高食品应急物流信息化水平 目前,虽然有海南应急网,但是并没有食品应急的分支。且海南政府与企业之间并没有形成规范的数据共享。所以若能搭建这样一个政府与企业共享的食品应急物流信息网络和跟踪平台,不仅政府与企业之间,企业与企业之间都可以充分利用其专业设施设备、人员、技术等,就可以对应急食品的采购、运输与配送等工作进行合理的安排,达到共同缩短作业流程、信息传递更加准确的低成本合作目标。 在食品应急物流信息化发展的过程中,还要强化并推广信息技术在食品应急物流管理上的应用,如推广RFID技术。RFID可以对冷藏冷冻库内或运输车辆中的食品进行追踪监控,一旦出现食品问题等情况,可立即报警,减少了不必要的损失。而全球定位系统和地理信息系统的定位和跟踪,不仅能及时了解到运输车辆的位置和状况,而且也能设计出合理的应急路线。这些信息技术对食品应急物流的运输环节有非常突出的帮助。 3.4.3 人员保障 (1)培养专业的食品应急物流人才 为了培养出专业的食品应急物流人才,海南教育主管部门要和海南物流协会加强对物流高等教育和职业教育的协调和指导,大力支持大专院校开展具有海南食品物流发展特色的教育工作。积极探索高等学校、中等职业学校与有关部门、科研院所、行业协会和企业联合培养人才的新模式。加强应急物流从业人员培训,提高职业素质。实行物流企业经理人制度,提高物流企业管理水平。 (2)建立食品应急物流培训机制 食品应急物流培训机制应该靠平时去建立,而不是有异常情况产生时,才去临时抱佛脚。所以,为了做好培训工作,食品应急物流指挥机构在平时要重视对食品应急物流相关知识的培训工作,增强团队合作能力、快速反应能力等,使其更加适应突发性工作需要,这样在爆发临时性需求时,才能不慌张的谨慎处理。 食品应急物流指挥机构要编制相应的教材,其内容应包括应急小常识、应急技术运用和应急流程操作等,且每年都要安排至少一次特殊培训,根据培训时的具体考勤记录和考试最终成绩实行应急人员非静态管理,以此增强内部成员的专业能力。 除此之外,还要有周期性的举行应急演习和演练。如食品应急物流指挥机构可模拟突发事件的场景,通过对应急反应行动的实际操作,模拟出对突发事件的处理方法和策略,从而可以让内部成员识别出各种特殊情况应采取的正确办法,校正各种应急预案有效性。特别是对海南食品的发展情况、海南道路交通情况、海南天气情况等各项信息的学习,同时注重对应急物流时经验的吸取,让内部成员都能妥善处理。 3.4.4 物资保障 (1)建立基础设施保障机制 加大对食品物流基础设施建设的投入,改善与完善仓储配送设施,积极推进和开展各类食品保鲜技术与专用装备的推广与普及,提高食品预冷处理、保鲜加工与包装技术。进一步完善和建设海口、三亚、儋州、琼海、东方、澄迈、琼中等市县为重点的冷链物流中心,构建集商流、物流、信息流为一体化的食品冷链物流服务体系。 按照军民合用、平战结合,抢险救灾、突发事件应急一体化的原则,加强海口市、三亚市、三沙市和文昌木兰湾应急仓储、中转、配送设施建设,加快建立统一协调、反应迅捷、运行有序、高效可靠的应急物流体系,提高物流应急保障能力。 (2)建立食品应急储备与调用机制 在食品应急储备管理方面,要区分应急食品种类,根据食品的具体价值、保质期限、存μ跫对储备食品进行合理分类管理。要对食品建立详细的数据库,如收集海南各地的食品供应商的企业信息,包括供应商规模、物流现状、价格水准等;由食品应急物流指挥机构根据食品应急数据库中的信息及时对应急物资进行统一的安排,尽量做到每一月、每一年的特殊需求,都能够准确地预测、安排和配置。通过建立应急食品储备和调用机制,可以实时了解紧急调用车辆的情况,保持资源分布的透明和资源的实时共享,实现应急物流的快速响应。 3.4.5 资金保障 (1)设立食品应急物流专项资金 突发事件由于事发突然,所以为了食品应急物流管理的各个环节能顺利进行,食品应急物流指挥机构不仅要积极鼓励法人或其他组织按照《中华人民共和国公益事业捐赠法》等有关法律法规的规定进行捐赠的援助,确保食品应急资金的保障,还要设立食品应急物流专项资金。如为了应急人员的安全考虑,可考虑给内部成员设立专项资金,根据因公受伤的实际情况给与不同金额的补偿,这样就能增强内部成员应对的积极性。又或者在处理突发事件时,食品应急物流指挥机构内部成员均可获得适当补助。但是奖惩要分明,如食品应急物流指挥机构内部成员在能力范围内,未及时做好预测及预防工作;出现反应迟缓,后知后觉,对现状认识不足,或瞒报、迟报,对事件采取的措施明显失误等行为,将视其对造成的影响程度和损失情况,按情节轻重给予责任人行政处罚和经济处罚。 (2)控制食品应急物流成本的增加 虽然在突发状况时,需要投入较大的食品应急物流成本,但是食品应急物流指挥机构必须做好食品应急物流成本的控制工作。如为了很好地控制食品应急物流成本增加,在应急食品采购与配送方面,若实际情况允许的话,要尽量做到应急食品的统一采购和统一配送,这样可以最大程度地获得采购优势和防止车辆空载;在信息管理方面,要利用信息化技术支持,分析出食品应急物流成本构成;在运输配送方面,要借助GPS、GIS、RFID等信息技术运用,提高突发状况下的应急物流运作实力。 4 结 论 根据国务院印发《物流业发展中长期规划(2014-2020年)》,结合海南省“十三五”现代物流业发展的实际情况,为了很好地应对突发事件下的经济损失和人员伤亡,海南省食品应急物流体系须加快食品应急物流筹措系统、食品应急物流储备系统、食品应急物流配送系统和食品应急物流保障系统四大模块的建设工作,全面提升对突发事件下的食品应急物流管理能力,促进海南省经济社会全面协调的可持续发展。
数字媒体技术毕业论文:浅析数字媒体技术学生音乐素质的培养 音乐元素在数字媒体艺术中起着极其重要的作用。一部优秀的作品能够将声音、音乐和画面有机地结合起来,用完美的视听方案来全方位地打动观众,这就意味着音乐节奏必须与画面动作正好合拍,音乐风格也必须与画面风格完美匹配。音乐还能够决定媒体作品的艺术表现力,揭示主题和背景,参与叙事,刻画人物形象,渲染情绪与烘托气氛等,以其自身的魅力增强大众传媒的可看性和感染力,起到画龙点睛的作用。因此,音乐和音效的设计与创作必须遵循一定的规律,并且符合数字媒体作品的特点和要求,这就使得音乐成为该专业的一种专门的、独立的艺术类型。学生在专业中会涉及到背景音乐和游戏音乐的制作、音效设计、多媒体作品的配音、数字音频的编辑、人声润色和修复等方面的工作,做好这些除了要学习数字音频专业技能外,还需要掌握一定的音乐基础理论,具备较强的音乐素质。 学生音乐素质的现状 在教学中发现,该专业的学生多数具有美术及绘画能力或其他艺术类特长,因此他们对于专业学习中的图像、视频的设计往往都比较重视,一般能够制作出较理想的数字图像或画面。但对他们来说,进行声音方面的设计与制作就没那么容易了。虽然大多数学生都认为声音是数字媒体作品中重要组成部分,然而他们对影视作品中声音的了解却只局限于一些歌曲本身,对作品中其他音乐元素、音响效果及声音类型特点等更深层次的东西不甚了解,针对不同类型的声音效果应配合何种风格的多媒体作品也知之甚少,这就造成了他们并不能根据作品的内容、风格、时代、地域等因素来考虑声音效果在媒体中的表现特点。可见,学生的音乐素质的确不容乐观。 同时注意到,一部分学生也具有音乐特长(如唱歌、器乐等),他们能够流畅地演奏某种乐器或者完整地演唱歌曲,却依然不能正确地处理好音画关系,将主题音乐、配乐、插曲等音乐形象同画面完美结合到一起。究其原因在于,这些学生大多是学习了器乐的一些演奏方法,而对于音乐的内涵、旋律的创作、和声的构成、音响的特点、配器的风格等方面知识还是了解较少,因此他们进行声音设计与制作的最大困难是缺乏音乐基础理论知识和技术实践基础。目前高校的数字媒体技术专业在对学生的艺术素质培养方面,所开设的课程一般有美术基础、色彩基础、动画基础、图形图像处理、三维艺术、摄影及影像技术、界面设计等,这些课程确实能够增强学生的画面美学素养,但在培养学生音乐素养方面几乎没有开设任何课程。因此,有必要加强专业教育中对学生音乐素质的培养。 音乐素质的培养方法 根据以上分析,为了能够有效地利用高校资源培养和提高数字媒体技术专业学生的音乐素质,可以采取以下一些方法。 1开设音乐类素质课程 加强学生音乐素质的培养可以通过开设必修和选修课的途径。例如对新生开设综合性艺术知识和修养的必修课,其中当然也包括音乐修养课,我院就开设了“数字媒体艺术概论”课程,使学生对音乐及艺术能够有概括性的了解。另外,在大一和大二期间,开设形式多样的音乐类素质选修课,如计算机音效设计、音乐配器基础、经典音乐赏析、动画和游戏音乐赏析、中外器乐等,学生可以根据自己进入专业前的实际情况结合兴趣方向进行相关的选修,规定每个学生必须修满一定的选修学分。 2加强音乐基础知识的教学 扎实的音乐理论知识是学好专业的重要因素。首先应了解最基本的乐理知识,能看懂简单的五线谱和简谱,乐谱是音乐的语言,通过这门语言才能进行音乐上的交流,其次还要掌握音色、节奏、旋律等基本的音乐要素。如果要能够熟练制作背景音乐和游戏音乐、进行音效设计,还需具体学习一些和声、曲式、调式、配器等相关知识,这些知识虽然不可能像音乐学专业的教学那样系统化学习,但应该重点了解和掌握其基础部分。如果要达到媒体音乐创作的水平,则还需要学习器乐知识,同时良好的音乐感觉、丰富的创造力也是必不可少的,当然这个层次所要求的音乐素养就更高了。 3发挥专业特色,成立音乐工作室 理论学习之余,可以利用课余时间通过各种形式的活动培养学生的音乐素养。建立计算机音乐工作室、数字录音室或相关兴趣小组是提高学生动手能力的有效途径,利用工作室内强大的多媒体处理平台,学生可以进行动画的配音、录音、音频编辑、音效制作、声音合成等工作,学生在实践中进行自由创造,将自己的想法、创意有机地融入到作品中去,这样能激发更多的学习兴趣与思维,真正将专业知识应用到实践当中。 结语 根据我院的实际教学经验,本文所探讨的方法,有助于调动学生的学习积极性,确实能够在一定程度上提高学生的音乐素质。然而,数字媒体技术专业人才的艺术素质的培养是一项长期的任务,只有在实践中不断探索和改进方案,才能培养出兼具软件技术和艺术素质的现代专业人才。(本文作者:金鑫、张艳、刘宇、刘春花 单位:云南大学软件学院) 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术在新闻传播的影响 摘要:随着社会经济、文化、科技的不断发展,新闻传播也发生了技术性的变革。现今,基于数字技术发展中数字媒体的广泛应用,使新闻传播进入了全新的数字信息化时代,也为新闻传播带来了巨大的影响。本文通过数字媒体技术在新闻传播中的应用分析,重点研究了数字媒体技术对新闻传播的影响。 关键词:数字媒体技术;新闻传播;影响 一、引言 新闻传播随着时代的发展变化而变化,在经历了纸质、广播、电视媒体后,近年来,在数字媒体不断发展的环境下,新闻的传播方式逐渐趋向数字化发展。与此同时,数字媒体以其独有的性质为新闻传播提供便利的同时,也面临着巨大的挑战,对新闻传播具有重大的影响。基于此,本文就数字媒体技术对新闻传播的影响进行了研究,以期为新闻传播现代化发展提供一定的参考。 二、数字媒体技术在新闻传播中的应用 基于数字技术的快速发展,数字媒体技术形成了集文字、图形、视频、音频等于一体的传播媒介。其中最为人们所熟知的如微博、微信、移动客户端等,实现了信息传播的快速性、广泛性、普遍性、互动性等信息化发展特征,这在一定程度上为当代新闻传播带来了变革。据《2015微信用户数据报告》指出:“认证媒体和自媒体分别占微信公众号类型的25.4%和29.1%。”由此可见,数字媒体在新闻传播中的应用已占有重要的地位。新闻机构通过开设专属的微博、微信平台,以及互联网、移动客户端,实现了信息资源的收集、反馈和传播,许多媒体机构通过对数字技术的革新应用,进一步实现了新闻传播的跨越性发展,提升了传播的效果。通过分析与研究数字媒体技术在新闻传播中的应用,发现有以下几种:第一,微信公众号的推广应用。据调查显示,微信公众号推出的新闻在短时间内实现了快速传播与浏览,如“人大新闻群,傅莹邀请你加入群聊”,这条微信新闻在推出之期,其浏览量达到500万之多。第二,微博、微信和客户端中可视化新闻的应用。“两微一端”利用数字技术将文本可视化,实现了新闻内容可视化的应用,从而带动了新闻的传播与发展。第三,数字媒体技术的直播应用。数字媒体技术直播技术是《人民日报》中“中央厨房”最先推出的新闻传播形式,它将新闻内容与多种媒介综合后在微信上进行传播。据调查显示,这种新闻传播形式有效地提高了新闻的浏览量和阅读量,实现了新闻内容的有效传播。第四,VR数字媒体技术的应用。随着科技的快速发展,数字技术在众多领域的广泛应用,实现了摄影设备科技化的发展,全景摄像机已应用到新闻采集与传播中,实现了新闻信息可观化与清晰化。与此同时,VR数字媒体通过手机VR专题应用,使受众观看到全景式的新闻报道,实现了新闻的“再现”。 三、数字媒体技术对新闻传播的影响 数字媒体技术的广泛应用,不仅加快了新闻传播的速度、丰富了传播内容,也优化了新闻的传播媒介和传播模式等,同时也加剧了新闻传播的舆论监督的透明性和自媒体的考验。(一)使传播效率更高数字媒体中的微信、微博本身所具有的互动性、广泛性、更新快速性,实现了新闻的快速传播。微博、微信简化了新闻工作者在纸质新闻、广播新闻中撰写、修改、报道的过程和内容,新闻工作者用精简的话语将新闻内涵表现出来,尤其是面对突发性新闻时,有利于其实效性、及时性的传播,也有利于新闻工作者的跟踪报道,从而提高了新闻传播的时效性。(二)使传播内容更广泛数字媒体技术的应用,实现了同类新闻或是同一条报道的不同报道内容和报道方向。随着数字技术的应用和普及,以及新闻机构数字媒体的广泛应用,在大数据背景下,实现了同一条新闻的多样性报道。与此同时,由于不同新闻机构对新闻主体报道的侧重点不同,进而使新闻传播具有了个性化的特征。例如,在大数据背景下,一些新闻客户端通过新闻资源的整合报道,使受众在浏览新闻时(如新浪新闻客户端的浏览),当输入关键词或是某一主题时,会出现不同的新闻报道,可以使受众更全面地了解新闻,同时也给予了受众更多的选择。(三)优化了传播媒介数字技术的应用在一定程度上优化了新闻传播媒介。针对传统的纸质媒介,数字化技术改变了传统的印刷技术,并建立了数字媒体采编业务网,从而提高了新闻采编的速度,缩短了纸质新闻报道的周期,提高了新闻报道的实效性。另一方面,对广播、电视台、网络媒介而言,数字媒体技术在新闻传播中的应用,实现了新闻传播全球化的发展趋势,提高了人们的视听率。(四)舆论监督透明化在现今互联网高速发展及其普遍应用的环境下,运用数字媒体技术的新闻传播,在一定程度上打破了新闻与娱乐、广告、言论之间的“阻隔”,从而使新闻报道日渐趋向娱乐化和趣味性,进而改变了新闻报道的评判原则。与此同时,由于受众的话语权不断得到满足,人们通过数字媒体在微信、微博上针对所传播的新闻给予了有效的回馈,从而对新闻报道作出了规划与调整。此外,媒体机构通过数字媒体技术开展专题评选活动,在活动过程中受众可以利用自身的数字工具,有效地对新闻进行评选与监督,从而实现新闻舆论监督透明化,这在一定程度上提升了新闻的真实性。(五)来自自媒体的考验数字媒体技术虽然为新闻传播与发展带来了诸多的便利和革新,但也面临着一定的危险,其中最大的威胁就是来自自媒体。所谓的自媒体,就是指受众通过自身所拥有的数字媒体对新闻或信息资源进行传播,受众成了“媒体工作者”,受众的微信、微博成了“传播媒介”。这就在一定程度上降低了专业媒体的新闻传播作用和以往掌握独家新闻资源的优势。目前,“自媒体”已成为媒体行业关注的重点。 四、结语 数字媒体是依附于数字技术而产生与发展的,数字媒体技术以其强烈的互动性、广泛性、传播性等特点,在社会发展中具有重要的影响力,尤其是对现今的新闻传播而言,数字媒体技术为新闻传播带来了全新的发展阶段,形成了新闻传播全球化的发展趋势。目前,如何有效利用数字媒体技术发展新闻传播已成为相关人员需要重点思考的问题。 作者:董艳 单位:沈阳师范大学教育技术学院 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术对展示设计的运用 摘要:计算机网络技术快速发展,我们逐步步入了非物质文明时代,人们的审美要求越来越高。展示活动日益丰富且与人类生活有着密切的联系。数字媒体作为一种新颖的展示方式跳出传统展示的固定展板展台模式,拓宽了媒介载体,丰富了展示形式,使得展示的效果得以加强。数字化展示将会更加生活化,方便人们参与。 关键词:数字媒体;展示设计;交互技术 现代的展示活动是指在特定的空间和时间内,以艺术设计的手段对展品进行展示介绍,使参观者容易接受设计者要表达出的展品信息,充分了解展品内容。展示活动是特殊的广告形式,也是最常见,规模最大的宣传手段。它是信息交流的窗口,我们可以在观赏中思考,接受教育,获得知识。如今,展示活动受到信息时代大环境的影响,向数字化媒体展示趋势发展。它是将展示设计与数字媒体技术相结合,运用数字化技术来将展品展现给观赏者,更加增强视觉效果,给观赏者带来不一样的观感体验。交互性是数字化展示的突出特点与优势。研究数字媒体技术的交互性,用技术高度模拟人类的沟通方式,可以实现展品与观众的良好互动。在整个过程中,观众在信息传播中占有主导性,选择自己感兴趣的部分,主动去获取信息,而不是被动接受所有繁杂的信息,提高了观众主观能动性的同时缩短了观展时间,有利于有用信息地高效获取。学习研究交互性数字媒体展示也是环境保护、构建绿色生态的需要。数字化展示平台拓宽到网络,观众可以通过电脑、电视、手机接收展示信息,与传统的展柜展示相比,节省了贵重物品和大型物件的运输成本,减小了历史文物的破损风险,展示形式轻松便捷,节约资源,符合我国提倡的环境可持续发展战略。“交互”一词语出《京氏易传•震》:“震分阴阳,交互用事。”词典中解释为互相、彼此。 本文研究的数字化展示设计中的“交互”即观赏者通过展示空间的交流平台,与计算机产生的交流互动,双方共同参与其中,平等自由。观众从展示的信息中获得灵感或想法,再通过交流系统反馈给电脑,商家可以通过这些信息了解商品市场,进行再生产的导向,使商品更加符合消费者需求和期望。人与机器交互的纽带是人机界面,即用户界面。人们是通过这个窗口来与计算机进行对话的。计算机语言转换成人类语言被识别,界面在将观众的反馈翻译成计算机语言传入系统。观众既可以获取相应的信息,也可以控制机器来把握信息的种类,读取的速度等,人机界面的功能直接影响了观众接受信息的效果。数字媒体展示中的人机界面不仅仅局限于一个显示窗口,已经随着新技术的革新拓宽了显示方式。日本早在六年前bother公司就研发了“视网膜成像显示技术”,不用任何的幕布,直接在人类的视网膜上投影,这一发明大大超出了人们的想象,很有可能会改变我们感知信息的方式。由于技术的安全性遭到观众质疑,这项技术并未得到普及。2012年全世界出现了最薄屏幕,是在肥皂泡上进行放映,称之为“泡沫幕布”。可以展现二维,甚至三维的效果,泡沫在空中飘浮时,图案的纹理还会改变。创意十足。不仅显示方式变得多样,显示的领域也不只是视觉,多感官感受开始成为展示的内容。因为人机交互不只是用眼睛看,还有多重的五官感受及行为互动等。5D电影院就可以跟随电影中的情节来刺激观众的听觉,视觉,触觉等感官,使他们产生身临其境的感觉,更好的与电影中的角色产生互动。计算机的显示输出是人的输入,而人的输出则是计算机的输入。 计算机显示的内容及方式发展的同时,我们与电脑的互动也早已不止是控制人机界面的按钮。如今,电脑可以识别我们的语音,表情,手势。2009年美国麻省理工学院研发了可穿戴式手势界面控制系统,我们可以将硬件穿在身上,投影仪和摄像头随身携带,可以投射到任何物体的表面作为界面,用自己的手指就可以实现缩放地图,拍照,打电话等功能。上海世博会中各国展厅也大量运用了手势识别,声音交互,灯光脚步交互等。不同的交互形式带给我们的心理感受不同,交互形式的多样化,可以多角度地刺激观赏者的感官,使观众更好地接受信息。近年来,我国大型展会层出不穷,尤其是在博物馆科技馆领域。数字媒体交互展示成为展示形式的主流,与观众形成良好的互动关系。2010年中国测绘科技馆中数字地球厅向我们展示了一个巨大的三维沙盘,准确地展现出我国最新的地貌景观,观众可以从二楼向下俯瞰,目光所及我国的每一寸土地,效果极具震慑力。数字地球厅内观众可以通过使用触摸球选择荧幕上所播放的天文资料的范围。2011数字美术馆“三媒合一“是一项对当代媒介变革有巨大影响的伟大发明,三媒合一是指把平面媒体、移动媒体、网络媒体三种不同媒介相结合,观众可以同时阅读阅读、欣赏视频和浏览网页,开创了一种新的传递信息的方式。利用VR技术的360度环幕立体投影,使现场观众有一种强烈的临场感。2015年武汉园博园长江文明馆中“梦幻长江”是数字媒体展示的典范,采用了无轨三自由度骑乘车技术,是全世界第一次运用此技术的展项。让游客以第一视角,切身感受长江干流最经典优美的自然风光与人文景观。但是我国数字化展示仍处在一个发展时期,由于计算机技术与欧美日韩等发达国家有明显的差距,数字化展示在我国的发展和应用也受到限制。 我国很多公司缺乏创新人才,展示项目没有新意,大多雷同。然而我国展示行业市场需求大,数字化互动展示设计前景光明。人在交互过程中占主导作用,也是交互活动的主要服务对象。展示设计应该最大化的吸引人的注意力,把数字化展品的设计参数调到人体接受的最佳值。比如人的视网膜中央视野比外围视野清晰,所以展示设计时要把主要交互信息放到屏幕中央。再如,视觉听觉触觉多感官刺激可以提高人的信息接收效果,展品可以把声光色多种媒介结合多感官展示。以人为中心是展示设计的前提,在此基础上我们还要重视数字技术的革新。如今,人机交互技术向智能化交互迈进。展示中心的发展对一个企业来说也至关重要。它可以展示公司的历史文化,服务品质,工程业绩等,优化企业形象来获得消费者的信赖,同时也提供了一个交流,反馈客户信息的平台。企业要不断对展示中心进行技术升级改造。增强现实技术(即AR系统)就是在真实的物体上投影,叠加一个投影来加强现实物体的效果,是现实和虚拟的融合。要想把增强现实技术合理地运用到公共空间展示中去,就要相应的升级输出显示设备,比如微型投影镜头,可穿戴显示器等。注册技术是AR系统的核心技术,使虚拟影像找到对应的真实物品。注册分为动态注册和静态注册,而动态展示是未来发展趋势,更可以提高观众的观赏欲,展示设计不断更新技术去适应时代的步伐。 作者:张艳 付绪捷 单位:武汉理工大学 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术对工业产品设计的应用 数字媒体技术是科技信息技术与艺术高度结合的综合交叉学科,它在工业产品设计中的应用显现出得天独厚的技术优势。目前,数字媒体技术已全面渗透到工业产品设计的整个制作过程,它使工业产品设计具有更强的生命力和更广阔的创作空间。 1数字媒体技术与工业产品设计的关系 随着人们生活水平的提高,消费逐年增加,消费者对工业产品的设计有了更高的要求,正是因为数字媒体技术的发展,设计师才能根据消费者的需求设计出更加符合消费者满意的产品。现阶段产品设计在渐已成熟的软件技术帮助下,产品的表现力、造型的真实度、视觉效果等方面,与传统工业设计相比,都呈现出无可比拟的优势。由此我们可以看出,数字媒体技术的发展为现工业产品设计的发展提供了技术支持,然而工业产品设计需要,也促使数字媒体技术不断满足产品设计的需要[2]。 2现阶段数字媒体技术在工业产品设计中的具体应用 2.1在工业产品设计前期阶段的应用 工业产品设计前期,必要的准备工作,将为工业产品设计打下坚实的基础,而数字媒体技术介入使工业设计师节约了前期准备时间,提高了准备效率。与以往早期的传统动画电影不同的是,在进行动画创作的过程中,我们除了进行必要的策划、纸上绘图创作之外,我们可以采用一些数字媒体技术作为支撑,可以通过Ps、Sai等二维图形绘画软件进行绘制,便于进行二次调整和修改,避免了纸质手稿的局限性,提高工作效率。 2.2在工业产品设计中期制作阶段的具体应用 工业产品中期制作阶段是整个产品制作的中心环节。数字媒体技术中三维制作软件具有真实性、精确性和无限可操作性的特点。在工业产品设计中期,我们可以将之前的创意图利用数字媒体三维软件对图像进行处理,制作出立体效果,使产品设计更加直观、更加生动逼真。由此可见,数字媒体技术的发展丰富了工业产品设计的表现形式,更适合工业设计产品的定型和后续改进。 2.3在工业产品设计后期制作阶段的具体应用 在工业设计后期的处理阶段,数字媒体技术的应用显现出得天独厚的技术优势。数字媒体技术通过三维建模、贴膜、灯光及渲染,使产品效果更具有生动的表现力,避免了单纯手绘中难以实现的真实效果;设计师还可以利用数字媒体技术给产品附加动画效果,使产品更具有表现力,真正使得数字媒体技术服务于工业产品设计[3]。 3数字媒体技术在未来工业产品设计中的发展趋势 3.1工业产品设计更加体现以人为本 未来的工业设计中,数字媒体技术的应用更加广泛和全面。它将深刻地影响着工业设计的创作观念和表现形式,同时也为工业产品设计的情感的表达、感情的抒发及影片的思考,提供了新的发展空间。设计者可以利用虚拟现实技术,让消费者体验设计产品,做到身临其境,与产品的内容进行情感互动,实现“所及即所得”。我们可以利用数字媒体技术大大加强了电影的创作空间,使工业产品设计不再受限于技术的制约,工业产品将会产生新的变革。 3.2制作平台更加便捷 以犀牛、3D等为代表的三维产品制作软件将会推动工业产品设计不断前进;大量的跨平台交互设计软件的推出和更新,从虚拟现实、增强现实到全方位,全时段的沉浸式设备的应用,都将促使工业产品更具交互性、开放性、共享性[5];设计师和工程师之间将不断加强交流与沟通,简化操作程序,设计出更加便捷、迅速、人性化的数字软件,简洁的操作及制作将在大众面前得以推广,甚至能满足消费者个性化定制的需要。 4结束语 以数字媒体技术特别是三维技术为代表的科技应用,已经使工业产品设计的创作发生了质的飞跃。数字媒体技术赋予了工业产品设计越来越多的表现形式和传播媒介,从而触发了工业产品创作更加广阔的思考空间、创作空间及其表现空间。 作者:张慧 秦志远 魏莉 单位:贵州大学 现代制造教育部重点实验室 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术动画设计 1动画的起源与发展 动画是动画和漫画的总称,是中国大陆地区创建特有的名词.该词最早出现在1993年创立的动漫出版同业协进会和1998年开始发现的动漫讯息刊物《动漫时代(AnimeComicTime)》,因其特有的概括性被大陆地区开始被广泛使用开来.有些人把动画认为动漫,这其实是不正确的,动画包括了动画和漫画.近年来随着社会的发展与科学的进步,动画已经从简单的漫画(cartoon)、动画(comic)发展到了动画电影、动画广告、游戏制作、影视视觉效果以及多媒体技术的创新和动漫教学等各方面,渐渐被人们所熟知[1].我国最早的手工动画片是于1926年由上海的万氏兄弟制作的《大闹画室》,随后我国又发行了多部长片动画,如《黑猫警长》、《葫芦娃》、《魔方大厦》等,在国际上收到了认可和欣赏,其中多位代表的人物形象也在2015年的上北京举办的“致青春———中国经典动漫90周年纪念展”上被重现.手工动画虽然将画面绘画的栩栩如生或者精巧美观,但是制作过程过于耗费大量的时间且在制作过程中会出现许多繁琐的任务.计算机动画技术的产生将动漫的制作变得更为简单与科技化,其工作原理来源与手工动画,只是运用了一种叫做关键帧的技巧[1].这样只要在制作的过程中对关键帧进行操作就能把后续工作交付给计算机制作,这样将大大减短制作动画的时间,计算机制作动画的技术就很快的被使用在各个领域中. 2动画设计相关理论与技术 通过上段的阐述,我们发觉动画与日常生活中所看见的Flash等软件创造的动漫不是同一种类型的动画.下面我们将进行探讨.在我们日常生活中常见的动画,尤其是在电影和电脑上出现的动画,是将许多静止的图案制成的.这些图案会按照制作人安排好的顺序,以不同的速度呈现,让观众看见运动发生的轨迹变化的情景.这些情景只受时间的先后顺序控制,所以大众将这种类型的动画称之为“时序动画”.在现有的几何算数教学中,大部分几何教学动画都是时序性的[2].时序动画在实际运用的过程中,在对于数学问题的解答上出现了新要求,因为数学问题在运算中的过程往往是不能预知的,在面对这个问题的情况下,提出了动画设计.动画设计诞生于动态几何图形,它是将几个点的位置变化来改变画面的变化的动画,为了强调在同一个画面中不同目标所有的关联.点的位置能决定坐标的参数,也可以说动画设计的画面是由参数进行决定的.时序动画的创造中,最基本的工作就是绘制,过渡和衔接,主要是将画面的转动变得更为流畅自然,这种工作能够运用计算机技术自动生成[3].而动画设计的创造的问题则是在一个画面上不同目标之间的联系,目标的位置不单单是由时间控制,更是由目标之间的逻辑关系所控制的.动画设计平台的制作功能不同于时序动画制作平台. 3动画设计中的数字媒体技术 数字媒体中的动画设计是在时序动画制作的基础上,对于时序动画制作是经常运用的基础动画技术和高级动画基础,以及时间线的基础上创造的.动画设计的画面驱动是将同一画面上不同目标之间的联系改变加以实现的,和一般的时序动画不同.下面是几种动画设计的变化原理:(1)在曲线上随便选一个点为自动点,记录自动点相应的目标,设置该目标的速度、范围和类型让其运动,活动到接收了中止的命令,这是曲线上半自由点运动.(2)点与点之间互相具有几何约束关系,一些点的改变会引起被约束的点的改变,应用这个方法也可以让多个点带动一副动画,这是受约束几何对象运动.(3)自由点是画面上可以随意改变的点,改变自由点的适合,与自由点有几何关联的对象也会产生变化.自由点是为了将彼此独立的目标作为坐标而形成的,改变一个自由点就会让两个目标发生变化,从而是这两个目标之间的几何关系发生了变化,这叫做拖动自由点引发的相关运动.(4)最本质的就是目标的变化对图形产生的变化,这是动画设计的基本原理.(5)一个固定的目标,在经过几何关系的变换下获得一个新目标的联系,在这种几何关系的变化下,新目标就能动了.这种方式叫做几何变换创建运动对象.动画设计是运用同一画面上不同目标的变换而进行控制的动画,接近于多项式逼近任意连续函数,运用动画设计的原理达到对任何策划的某类动作片段的效果.但这种运动的作用不光是由时间控制的,它可能是上面变换原理的一种,也有可能是几种运作一起的方式.动画设计数字媒体中有两个方面,一个是制作器,作用是制造、编写动画和游戏;另一个是播放器,是将动画和游戏画面播放出来.在结尾后,将形成两个能单独运作的文件,动画设计数字媒体中制造器和动画设计数字媒体中播放器.动画设计数字媒体中制造器在创造是参考了制造时序动画的工具Flash的思维,将图层分成了普通图层、引导图层和遮罩图层三种.引导图层中又将分为普通引导图层和运动引导图层.普通图层在与引导图层产生联系后,就将成为被引导图层.在以时间控制的时序动画中可以将画面的变化作为主要工作.在画面变化中的目标变化在与确定位置的驱动中,相干的联系目标坐标位置固定了,按时间顺序播放便成了动画.将制作图案中的物体理解为不同的目标,这个目标的位置和大小形状能够当做是目标的属性.而要求在于如何让这个目标产生运动,这里是参考Flash中的关键帧.一个动画设计数字媒体中文件可能拥有一种或者多种画面,其中以一个画面为主画面.在播放中参考文件内的时间轴,将不同画面的用于记录各图层中的相关图层的引导播放.一个画面中可能包含一个或者多个场景,一个场景放一帧.而帧中可以放入图案、动漫、音乐或者游戏等不同内容,一个画面包含着多种场景,而场景中又加入包含不同内容的帧,将画面内容变得生动形象.制作完成的动画作品要有数字媒体中中专门的播放器来放映.逻辑数字媒体中播放器用于完成编辑好之后打包的动漫或者游戏画面.播放器类(Player)包含了播放器框架类(Playerfrm)、播放器文档类(PlayerDoc)、播放对象类(PprojectClass)、播放器视图类(PlayerView)这几大类[4].在参考了Flash软件制作动画的设计思维,数字媒体技术的功能主要是补间动画、遮罩动画和引导层动画功能.这些功能主要是通过关键帧的技术来完成的,关键帧技术是指将运动目标插值完成对动画的变化控制,象目标的大小、位置、形状等的变化,也可以对多个目标参数做组合插值.为了更好的完成插补帧,一般是运用线性插补法[5].补间动画是动画设计技术中最基础的,FLASH中的补间动画主要分为形状补间和运动补间.形状补间动画是指目标的形状发生了改变,又被叫做变形动画,运用FLASH在创造过程中只要将关键帧上不同模样的目标设置了变形动画,就能完成过程中的变形;引导层动画原理是指一个引导层动画需要至少一个引导层和一个被引导层,且引导层在前,被引导层在后.如果有多个被引导层,就称之为多层引导动画.在引导层上设置命令之后,就能让被引导层上的目标按照指令运动;对象动作类(Action)将预先设计的动作分类用图像展现在对话框中,选择目标对象(selectCurObj),除了选择已经制作好的目标之外,还需要设置应用程序对象(Application).在选择好目标对象之后必须设置事件(AddEvent),比如像鼠标操作、键盘操作、场景反映等.双击鼠标左键即可修改其属性. 4数字媒体技术对动画设计的发展影响 数字媒体技术的制作工艺是利用计算机程序二进制式编程进行对各种事件信息进行存储记录,其中包括事物时间、感应知觉和逻辑关系等方面.数字媒体技术中的狭义数字媒体就是利用感应知觉的应用使得情感得以在设计中获得解放的,常见的狭义数字表现形式有虚拟化影像和动画等形式.计算机技术的应用在数字媒体技术上有着特殊的辅助功能,在数字媒体技术制作过程中常常会使用计算机软件编程作为表现工具且将其作品安置在计算机媒体播放器中,这就是常见的计算机媒体设备,它的应用范围包括平面媒体设计、字体参数标准以及整体结构布局等.现今大部分动画设计研究所已经开始应用计算机程序编程现实动画制作状态.由此可见的是,数字媒体技术制作中在某种程度上显示出一种交互性特征,其特征是通过各类计算机编程、计算机软件以及制作者设计参与其中给予数字媒体技术生命力和活力,通过提高数字媒体技术的内涵,减少数字媒体技术的错误应用,对于数字媒体技术相关领域创作研究进行相互探讨研究.数字媒体技术表现手法决定了作品完成后的感官效果,能够为影视作品和动画起着包装的作用.在数字媒体技术创作过程中,作品需要放弃个人感官特征,所有制作效果都需要根据作品的主题需求、声音效果需求服务,不能按照个人、总体风格进行数字媒体技术制作.所以,在数字媒体技术创造中,作品的色彩结构、界面设计都体现了创作人员自身的专业水准,这样也使得数字媒体技术的动画设计作品都拥有相应的特殊应用方式,有利于动画设计的想象空间和丰富动画设计的技术表现形式.将数字媒体技术运用到影视业和媒体传播方面的应用情况非常好,市场对其的需求也不断增长,在市场经济的影响下动画设计也开始对动画模式与动画质量提出严格的标准,而各种信息技术之间的互相竞争能够提高数字技术的发展水平,对于我国的动画设计在数字媒体技术中的制作水平得以提升[6].在数字媒体技术的带领下,能够让动画在设计方面的理念都得以实现,能够让动画作品能够更加的灵动、富有内涵;能够为动画设计带来更加自由的想象空间,为中国带来更多的优秀动画作品.数字媒体技术能够通过创新表现方式与艺术语言的表达方法体现出来,目前我国多数动画制作者已经掌握了数字媒体技术的使用、制作方法,通过将动画作品由计算机编辑程序进行处理,并按照个人想象与作品主体进行特殊的数字技术处理,例如数字化声音、3D影像效果等.传统动画设计作品的技术表现形式会由于制作环境与思维等方面的限制,而不能生产出令人称赞的作品,但随着数字媒体技术的产生和运用,动画设计中的艺术表现形式得以更深层次地进行表现.例如在一部电影作品中想要表现一种太空中的影像,在实际的拍摄过程中无法做到,数字媒体技术能够使用计算机软件的编程进行特效处理,让太空中的场景能够在电影作品中为观众呈现. 5结束语 数字技术和媒体技术的统一形成了具有特殊风格的数字媒体技术,数字媒体技术能够满足现代人们对于信息的求知欲,数字媒体技术与传统媒体技术相比较而言,有着其独特的技术价值,在很多行业中都有数字媒体技术的应用,且得到了广泛的关注.动画设计中使用数字媒体技术,对于数字媒体而言是其典型的应用,且能够对动画设计起到很好的辅助作用,能够为动画制作业创造更好的作品.数字信息技术是现代科技水平提升的产物,同时满足人们对信息量需求而应运而生的一种现代化技术,数字媒体技术加强了动画作品中的表现形式与特技效果.传统的动画设计不能满足现代人们的审美需求,数字媒体技术应用于动画设计是时展的趋势,动画设计应当掌握市场的发展方向,创造出更多优秀的作品,促进我国动画产业的发展. 作者:殷琳琳 单位:黄山学院 数字媒体技术毕业论文:新媒体数字化技术影视艺术论文 (1)新媒体数字化技术在影视艺术创作中的应用 在创作方面,主要是指在以影视作品制作方面的应用。如今,新媒体技术逐渐展现出与传统的媒体不一样的特点。在进行剧本创作时,可以利用数字化技术进行写作,而不是用传统的手写方式。[2]通过利用WPS这种写作软件提高了写作效率,同时还能够将写作内容进行完整的保存,避免了内容的被破坏等问题的出现。与此同时,利用MMS(剧本写作软件)能够设计以问答的形式进行创作,可以针对剧本的主人公、对话、故事情节等方面提问,并得到答案,以此为剧作者提供一些想法和思路。在财务方面,由于很多大作品其投资金额较高,因此具有较高的风险,利用数字化软件,能够对所有的影视制作成本和资金进行预算,并及时记录所有的花销和支出,将复杂的问题简单化,避免了人工计算和记录的误差,并提高了效率,保证了资金记录和预算质量,降低了风险。例如,WPS中的表格软件,能够对各种数据进行处理和记载,又如Producer其能够将财务信息进行统计和处理,使得影视制造过程中的所有财务数据清晰明了地展现出来。 (2)新媒体数字化技术在影视艺术传播中的应用 在传播方面,这种新媒体数字化技术能够将作品表达得更加具有生命力,让观众更准确和深入地领悟影视艺术的魅力和内涵。在音频和影视方面,数字信号有着更加强大的抗干扰能力,保证了音质和影视传播的质量,让音质和图像显示更加清晰,防止出现信号混乱的问题。[3]同时,数字化技术能够传播更多的影视信息,较传统的媒体技术相比,能够利用光纤进行信息的发送,增加了电视频道,将观众的喜好和口味细分,深受人们的喜爱。例如,湖南媒体,其有ETV湖南经视、ETV都市、湖南娱乐等等,每一个频道所传播的内容是不同的,这满足了不同观众群的需求。如今,很多数字化传播载体相继出现,如现在非常流行的DTV(数字电视),其对节目信号的所有接受和处理过程都是通过数字技术完成的,这种电视的分辨率较高,且信息传播效果好,人们可以通过数字电视观看不同的频道,还可以上网,为生活提供了便捷。 (3)新媒体数字化技术在影视艺术产业发展中的应用 影视艺术的创作和营销组成了影视艺术产业,其通过数字化技术得以更好地发展。随着信息时代的发展,新媒体数字技术逐渐应用到了各个领域中,并出现了“三网融合”的现象。其将广播、通信、互联网相互融合,推动了影视艺术产业的发展。这一现象减少了产业开支,丰富了影视形式,防止出现独自生产发展的问题,拓宽了信息传送渠道。据调查显示,如今,媒介广告收入比例较高,已经有一半左右的媒介广告收入比例超过了87%,而三网融合改变了这一现象,带动了新环节的收入成长。同时,很多影视媒体利用这种数字化技术进行营销,将其影视作品通过大荧幕、互联网等载体进行展示,带动了票房的迅速生长。例如,《人在囧途》等疯狂地在互联网上下载播放,提高了知名度,赢得了良好的收入。 (4)结论 随着数字时代的发展,影视艺术对新媒体数字技术的应用愈加重视和普及。数字化技术作为先进的信息技术,其能够对影视艺术的各个领域产生深远的影响。通过数字化的应用,为影视作品创作提供了便捷,并加快了电视、广播等信息的传播效率,提高了传播质量,很多数字化影视媒体产品相继出现,带动了整个影视艺术产业的发展,也为人们的日常生活带来新的体验和乐趣。 作者:邹现辉 单位:河南大学新闻与传播学院 数字媒体技术毕业论文:数字媒体下专业技术论文 1数字媒体技术在影视广告领域中的应用 生活中,传统的大众广告载体如:公交车车体、LED灯看板、广告牌等,所传播的信息都是静止的单向传播,无法实现主动吸引人们注意的广告需求,对消费者的信息传递很有限,只有使用数字媒体技术让原本静态形式的广告内容动起来,塑造最佳的视觉效果,才能主动获取消费者的注意,进而加深人们对广告内容和广告产品信息的印象,而且信息时代下,只有多样性、动态性以及艺术性的影视广告才能真正的满足大众的需求。影视广告的剪辑、制作和传播与数字媒体技术的应用密不可分,例如:在影视广告中应用数码技术使广告制作更加高效,高清技术的应用使广告传播的视觉效果更佳,因此,可以认为数字媒体技术在一定程度上带动了影视广告的发展,使其在生活中的作用更加凸显,不仅增加了影视广告的创新性,同时也提高了影视广告的表现张力和整体时效性。当前最具代表性的要数脑白金职业院校数字媒体专业技术运用探究文/刘崇健随着计算机技术的高速发展,数字媒体技术作为一种新兴和交叉学科也迅速发展起来,逐步影响和改变了人们对传统媒体的认识,为人类文明的进步贡献了巨大的力量。我国职业教育得到了大规模发展,到目前为止已经占据了普通教育的半壁江山,职业教育与社会经济发展有着密切的关系,因此探讨职业院校数字媒体专业技术的运用对职业教育发展和社会经济建设有着重要的现实意义。摘要系列的宣传广告,该广告中的男女主角以一种卡通形式出现在画面中,语言与动作充满诙谐,同时引入一盒跳动的产品,在短时间内迅速抓住人们的眼球,观众随着广告的节奏一步步加深对该产品的印象和认知,因此也就不难理解为什么该产品在市场上长久不衰,这也再一次用事实证明了数字媒体技术在影视广告中的巨大的作用。 2数字媒体技术在电子商务领域中的应用 数字媒体技术的另一大应用则是与电子商务的结合。电子商务的产业化发展是人们实现了足不出户即可购物的愿望,如果现在的网站通过使用媒体技术构建一个虚拟的购物商场,将网店中的产品以三维的形式展现出来,使消费者对商品进行全方位的浏览和仿真使用,一定能够迅速获得消费者的认可。例如:现在的B2B电子商务平台系统就是受阿里巴巴的影响,形成了当前的网站风格和布局,国内的电子商务平台系统则是受淘宝网的影响,这些网站的机械模仿毫无创新可言,极易使消费者产生视觉疲劳。而苹果博览—3D商业街网站的建设风格与目前主流的电子商务系统有很大不同,更容易抓住消费者的眼球,也满足了消费者的个性化需求,有着广阔的发展前景。虽然从当前的实际情况来看,电子商务领域并没有运用三维展示的形式,但是数字媒体技术为消费者提供的图片和网上银行的协调已经足以说明该技术在电子商务领域的巨大潜在价值。例如,建筑漫游技术就如同3D游戏一样,运用三维展示的方式,可以让人进入虚拟的展示空间,切实地感受建筑群内漫步的体会。21世纪是信息时代,因此我们可以相信,电子商务与数字媒体技术的充分结合必将给人们的生活和工作带来深刻的变革。 3数字媒体技术在教育领域的应用 数字媒体技术在教育领域的应用改变了传统的教学观念和教学方法,对各阶段教育的影响是巨大的,尤其是多媒体工具的应用,使得教学资源逐步向全球化发展,并将教学工作改变为学习自主化、活动合作化、教学个性化以及管理自动化等,也改变了传统教学中的一对一辅导模式,增加了教学过程中开展教学活动的互动性和趣味性,学生更容易全面投入到课堂氛围中,产生强烈的主动求知欲望,为当前教学课堂形成良好的学习氛围打下了坚实的基础。 4数字媒体技术在娱乐领域的应用 信息时代下,最受人们喜爱的娱乐方式要数休闲游戏,而数字媒体技术在群众休息娱乐领域的应用涉及范围极其广泛,如:视频、聊天、微信、QQ等,这些交流平台通过数字媒体技术使远程交流和沟通成为现实,但是从社会发展的角度来讲,这些交流工具的广泛应用使得人们面对面交流的机会越来越少,甚至部分人开始出现自我屏蔽,人们的沟通能力逐渐下降,加大了融入社会大家庭的难度,因此,数字媒体技术在娱乐领域的应用需要把握平衡度,不能因为技术的进步影响了人类文明交流的发展。 5数字媒体专业的展望 对于职业院校来说,数字媒体专业是一个较为年轻的专业,教学设施和师资力量相对薄弱,专业思想也不够成熟,因此职业院校在开展数字媒体专业教学时,应破除一些不适合当前教学发展的模式和方法,结合学生的实际情况,探寻符合个性化的教学方法和模式,提高学生专业知识的同时,促进学生的综合能力。数字媒体专业的学生需要兼具文科艺术和理科素养,与艺术专业的学生相比具有工科的基础,与纯工科专业的学生相比更注重人文精神建设,因此数字媒体专业教学课程的设计要两种学科同时发展,不可偏重,在教学实践中积极探索适合本学科长久、良好发展的教学体系。 6结束语 目前,数字媒体技术已经广泛应用在各个行业当中,为社会经济建设和人类文明的进步贡献了很大力量,而且随着计算机技术、网络技术和信息技术的不断发展,数字媒体技术的应用将更加灵活、高效,职业院校在建设数字媒体技术专业时,要紧密文理科的知识融合,不断深化和改革教学体系,使数字媒体技术专业为社会主义经济建设提供坚实的技术保障. 作者:刘崇健 单位:湖南省怀化工业中等专业学校 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术影响动画设计论文 我国信息化技术不断延伸到各个产业领域内部,数字媒体开创出多元服务架构形态,包括书籍、动漫与摄影艺术等都产生着翻天覆地的变化。数字技术与文化内容高度结合换取了稳固的文化产业基础,并且在人们逐渐熟悉且广泛应用背景衬托之下,中国动画设计工作也势必焕然一新,相信会随着改革开发政策的科学布置,将富有中国民族特色的文化元素宣传到世界各地,绽放更高水准的中国艺术青睐业绩。 1数字媒体技术特征论 述数字媒体主要利用二进制形式进行各类信息记录,其中可应用的载体包括事物、感觉与逻辑因素等。其中狭义数字媒体就是透过感觉突破口获得解放的,表现形式包括数字化声音与动画等。计算机在数字媒体过渡发展历史上贯彻着独特的支持功效,经常会把计算机软件程序作为展示工具并科学放置于其余媒体框架之中,就是所谓的多媒体设备。包括平面广告、字体定制以及插图布局等。目前大多数设计学院已经开始借助计算机接口研究虚拟现实环境。不可忽视的是,数字媒体保留一定程度的交互性特征,透过各类硬件、软件以及用户参与进行媒体生命力赋予,提升艺术创作内涵同时挣脱纯数字技术炫耀弊端,需要相关艺术创作主体多加关注。数字媒体技术表现直接决定后期作品视觉效果,是一种切实的包装手段。在数字媒体创作空间中,艺术摒弃独立观赏特性,一切功能都为贯彻主题视觉、音效效应服务,杜绝个人、总体风格混乱状况。因此,包括色彩、界面非线性设计都彰显着开发人员独特的认知水准,这也决定着参与数字媒体动画设计活动的个体都必须保留一定技术应用潜质,这样才有助于尽量发挥想象空间并丰富艺术表现手法。 2中国动画设计事业发展现状研究 动画产业作为特有文化产品构造与宣传模式,已经在我国社会中产生巨大的反响效果,大部分青少年群体纷纷投入关注力度并换取相应的经济效益。动画作品颁布与宣传能够激发少年爱国情怀与民族意识,丰富社会大众精神文化层次,适当缓解长期工作带来的疲倦效应。而后经过与国外动漫生产厂家经验交流,加上数字生产技术的大量引进,使得具备中国特色的动画制作体制产生多元形式改变迹象,包括一专多能动漫人才亦获得健康成长。动漫企业理所当然地迈进市场前沿并注重产品样式丰富工作,维持着电影电视、服装设计行业的同步带动效应。以上裙带关系对于数字媒体技术科学应用产生以下启示:首先,数字媒体技术若想过渡成为完整的价值链系统,就必须主动完善创造、供应、流通传播机制。其与传统价值链形态相比,更加注重在数字化背景下的存在意义,希望带动观众参与,使得既有价值链更加多元。其次,涉及各个链接结构实际上保留相互联系特征,组合模式特同步维持动态效应。最后,数字媒体技术发展历程不具备顺序特征,主要是围绕核心价值系统进行专业化品牌改进,确保在市场竞争中保留宣传优势。 3数字技术与数字媒体对于动画设计工作的影响细节解析 自从我国动画透过电视过渡到数字媒体领域之后,市场需求量一再扩张,各类受众人群也开始对体裁模式与情境质量产生严格要求,而各类媒体之间的多元竞争现象更加会提升优秀内容价值牵引功效,令国产动画在数字媒体技术发展渠道上更加兴旺。在数字媒体技术视角下,包括一切外在物质表象束缚都得到挣脱,而纯粹化自由心灵领域之门终于大开。这一切现象都赋予着艺术创作空前的自由空间,相应地会全方位引发艺术形成的当代重构格局。 3.1动画创作形态的有力丰富此类功效 具体透过创新材料与艺术语言表现手段呈现,大部分艺术家已经开始学会将固定作品传输到计算机程序内部,并依照个人想象与情感基调进行特殊效果赋予,包括3D立体效果等。 3.2内容表现空间的拓展 传统动画艺术表现形式经常会受到材料与空间各类限制因素影响,但目前随着计算机媒体技术的广泛应用和影响,艺术表现便可以透过宏观、微观层面进行细致展现。例如在大部分电影作品中表现远古时代场景,单纯利用物资搭配需要耗费一定数量的成本资金,而数字媒体便可以在操作者天马行空想象之下进行合理配置,令一切如梦幻般的场景清晰呈现在观众面前。 3.3提升动画作品设计效率 由于计算机技术的发展,创作人员在进行艺术创作时操作更加方便快捷,而且作品的、宣传的渠道也更加广泛畅通。这对于作品核心理念有效地传达给观众来说,是十分有利的;但对于创作者来说,运用便捷的工具进行大批量的艺术品生产,把艺术创作这种带有神圣灵感的人类活动,变为理性机械的生产活动,将艺术生产这种特殊的创新活动,与一般的商品生产活动相混淆,对艺术创作的发展也非常不利。长此以往,必将使艺术作品更加商业化、模式化。流水线式的商业运作,也必然会消减艺术性,减少作品中人性化的创作成分。数字媒体全面强化人员文化交流效率同时改善既定生活质量,目前传统视觉设计成果已经难以满足观众多元欣赏需求,而数字化技术恰巧顺利迎合历史过渡趋势。作为创新时代下的设计主体,必须积极联合外国先进经验与技术成果进行多媒体产业环境改造,促使我国数字动画艺术能够快速成熟起来。 作者:韩杏雨 单位:四川省商业服务学校 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术的解决方案 摘要:数字媒体作为最直接的交流方式,已经成为了现代社会群众、企业与政府了解沟通的主要信息渠道。它也是作为高中生的我日常生活与他人通信的基本方式,经过多年的发展,数字媒体已经从最开始的文字、图片传输到视频音频的传输,所需要的流量不断的加大,对于信息宽带的要求也不断提高。因此了解数字媒体技术的解决方案是高中生的我,必须要尽快学习的。 关键词:数字媒体技术;解决方案;分析 数字媒体指的是以二进制数的形式产生、记录、处理、传播、获取的信息媒体。主要出现的形式有数字化的文字、图形、图像、声音等,数字媒体是拥有数字化特点的延伸产品。数字媒体技术解决方案是运用数字媒体技术和一些相关的IT技术,结合数字媒体的特点,构建数字媒体储存管理、、互动平台,满足用户对于数字媒体交流的需求。数字媒体技术解决方案能够充分的挖掘数字媒体隐藏的价值,它在社会中,广泛的被运用在政府事业单位与高等院校等领域[1]。 1数字媒体技术的运用 在教育的应用中,数字媒体的多媒体技术将声、文、图三部分结合在一起,不仅可以模拟教育知识现象,还可以模拟推导过程。完全符合我对于知识认识的规律,并且丰富了教学手段,让我们在学习过程中,不会再有无聊的想法。比如在学习一些科学实验课程的时候,通过多媒体的教学模式可以让普遍像我一样的高中生先从计算机上模拟学习。然后在进行实验,这样可以让我们减少因为不清楚实验详细步骤而损坏实验器材的几率,还能节约我们实验的时间。从这个层面想,我希望今后数字媒体技术能够广泛的在学习的生活中运用,这样和我一样的高中生,一定也会更加愿意学习[2]。网络的普及和网络在各个行业的融合,让信息的获取以及数字媒体的传播成为各种行业不能缺少的基础,数字媒体技术就需要相应的解决方案。这样的环境给数字媒体技术的解决方案创造了良好的发展环境,由于网络技术的迅速发展,现在的技术媒体已经不再局限在区域网中。现在的用户已经可以随意的选择网络中运用需要的系统,并且进行交流应用平台。数字媒体的传播基于这种形式下,已经发生根本的变化,交互式的应用方式开始推广了。这样使得数字媒体不再已广播性质传播,用户以网络作为基础可以享受综合性的服务。比如,我是一个高中的学生,在日常学习的教学中,我对一个知识很好奇,想广泛的了解。那么我可以自己选择想要浏览的页面,不再是只能被动的从其他人口中知道这个知识。这样多渠道的服务,让我可以更好地学习,开拓我的思维与眼界。 2数字媒体技术的解决方案发展趋势 通信技术与网络技术的发展,因为融合了数字媒体技术而得到快速的发展。数字媒体的产生由于数字媒体技术的不断突破与进程不断开发出新的产品,中国的数字媒体进入快速增长的时间段,一些相关的产业不仅有良好的发展前景,而且现在结合了更多创意与智能技术,已经成为中国经济时代的核心产业[3]。站在一个学生的角度,我认为未来数字媒体技术产业的发展可以促进我国产业结构的进一步优化调整,弘扬中国创新文化的优秀精神。现在数字媒体技术与文化产业之间关系紧密,两者之间以文化为主体,科技为辅助,相互之间结合发展。在面对其他国家的技术产业的时候,以文化为承载的核心数字媒体技术的解决方案是我国独特之处,而文化产业则是我国战略性的产业。社会进步发展,人们对于生活质量就会有越来越高的追求。也许以前我会认为有一个可以和他人聊天的软件就可以了,但是渐渐地我会想要一个可以看视频的软件,最后发展到可以与他人视频聊天的工具。媒体传播方式正在被数字文化技术的解决方案不断推动改良着,人们对于数字媒体技术的应用进一步促进了数字媒体技术解决方案行业的发展。数字媒体产业与数字媒体的网络快速的发展为数字媒体技术的解决方案留下了很大的发展空间,以电视为例,从最早的老式大面积方块电视,到有线电视,一直到如今的数字化电视。其中数字媒体解决方案的运用有很大的贡献力量,因此,我认为国家对于数字媒体技术的相关产业要理清发展思路,提高创新的能力。可以多培养一些数字媒体的专业人才,在现在的教育学院中多设置关于数字媒体的学科。确保有这方面想法的高中生能够得到专业的学习,如今很多高中的学生早就已经定下向数字媒体方面发展的目标,这些同学在计划好自己目标以后,对于其他科目的学习就会失去学习的兴趣。因此,不如在早一些时间让有这方面志向的同学学习数字媒体方面的知识。这样既节省了他们的时间,使他们能够尽快的学习自己感兴趣的知识,还能为以后中国数字媒体技术的解决方案行业多添加几个人才。 3结语 以上的文章,是我作为一名高中生对于数字媒体技术的解决方案一些个人的理论分析,可能其中会有一些关于数字媒体技术的解决方案不成熟的想法。但是我会在以后深入了解数字媒体技术之后改正,然后继续深入分析。 作者:刘力铭 单位:长沙市长郡中学 数字媒体技术毕业论文:浅谈数字媒体技术与展示设计 【摘要】本文通过梳理数字媒体技术当前的发展现状和特点,挖掘数字媒体技术应用于展示设计的优势。并以澳门“水舞间”为例,解析数字媒体技术在展示设计上的具体应用实践。由此得出数字媒体技术应用中,技术与创意两部分的重要性。 【关键词】数字媒体;创意设计;可持续;产业革命 一、国内数字媒体技术现状 1.1数字媒体技术发展多样化 数字媒体技术作为最自由、最具创新力和想象力的视觉表现手段,已成为电视电影、大众传播媒介、环境设计、建筑等领域的重要表现形式并呈现出多样化的特点。例如以数字媒体技术为支撑的视频游戏,或虚拟现实为特点的人机互动。 1.2数字媒体技术与相关产业结合更紧密 随着动态嵌入式虚拟环境等更新的技术的出现和发展,技术专家、研究院和艺术家以及设计师之间的联系愈发紧密。数字媒体技术已不再单纯是一种技术产业,更多地与艺术、视觉、文化内容相结合,甚至将许多商业价值链基础颠覆。可以说,数字媒体技术的出现与发展,已使国内众多产业,尤其是内容产业产生变革。 1.3数字媒体技术存在发展瓶颈 随着国内经济水平高速发展,群众对高质量的视觉文化需求日益增长。但我国目前的数字媒体技术领域目前还处于模仿跟踪阶段。在技术专利和技术命名上很少形成技术跨域或在国际上引发广泛影响力。数字媒体技术的优势未能充分挖掘,挖掘并行性和可扩展性较为困难。因此,技术应用方面存在瓶颈,在前瞻性技术、平台管理、产业融合方面仍有很大的提升空间。 二、数字媒体技术与展示设计 内容载体一直在社会发展进程中扮演重要角色,人与人之间的信息传达方式也随着内容载体的变迁不断更新。而技术革命带来的内容载体变革也影响了人们认知世界的方式,改变了艺术展现的具体表现方法。传统展示设计是人类探索世界认知社会的途径之一,虽然表现力充分,但受到材料、空间、时间、加工工艺和环境因素的限制,不能充分展现需要传递和表达的信息,相对被动。并且缺乏技术亮点和吸引力,大部分以实物为主辅以图片或模型。数字媒体技术的出现和发展使得展示设计有了革命性的转变,为展示空间提供了更多元化的互动体验,大大提升了展示设计的传播效果。 2.1数字媒体技术带来的展示设计变化特征 2.1.1以虚拟替代实物 数字图像和显示技术大量替代了以实物为核心的展品模式。通过数字媒体技术,可以弥补展示中无法复原的具体实物或实物难以表达呈现等问题。例如博物馆中,利用技术将各类文物以虚拟形式展现或在房地产行业中,用技术手段实现楼盘效果等。在节约材料、资源空间的同事,也能将在有限的空间中呈现更多元丰富的内容 2.1.2以动态替代静态 利用数字媒体的3D技术,可以将某一产品进行360°动态展示,并将产品制作过程完整呈现。例如将汽车从零件到整车拆卸与拼装的全过程以及创意、设计到成品的思路用虚拟空间技术表现出来,使受众更真实直观地体验,大大提高效率的同时还能增加展示的互动性和趣味性。 2.1.3以双向交互替代单向传达 传统的展示设计,只能让参观者在进行单向的视觉观赏,无法将观赏体验或情绪传达出来。有了人机交互等数字媒体技术,参观者不再是被动地接收展览信息,而是有更多的互动体验,使参观过程变成一种体验。如利用投影互动,当观众参观画展时,经过某一幅画画中的人物可以与参观者打招呼互动甚至还能对话。 2.2具体案例分析 澳门新濠天地曾邀请了世界盛名的灵感创作大师佛朗哥量身制作了水剧院,前后筹划五年,对外推广名为“水舞间”。演出中,融合声光电等元素,并利用数字媒体技术制造“雾幕”“纱募”“水幕”等数字媒体技术,,将剧中的人物情绪和感情表达得淋漓尽致,渲染了整体的环境,带给人震撼的视觉享受。这当中,由数字媒体技术支撑的空间特效和视觉感受增加了观众的互动体验,高科技的“水幕”“纱幕”运用随着剧情跌宕起伏的发展而产生变化,观众的代入感更强烈,震撼人心。 三、数字媒体技术应用展示设计的总结思考 综上所述,数字媒体技术应用于展示设计上,将带来更高质量的视觉体验和互动效果。但要达到二者完美融合,除了数字媒体技术外,内容的设计也不可缺乏。正如“水舞间”,不仅要有酷炫的技术效果呈现,内容编排的艺术也不可缺少。总结来看,运用需要注意一下几点: 3.1技术和内容要相得益彰 功的展示设计离不开艺术创作。技术是手段,而内容是核心。要为参观者创造具有情景的空间设计和脚本,使观众在参观时能沉浸其中,使其更加回味无穷。在技术表现形式上,要充分利用绘画、动画、摄影等图像艺术将内容完美展现出来。因为图像是面对观众的第一界面。创意的脚本和具有画面冲击性的技术设计相得益彰,才能给人留下深刻的印象。 3.2空间氛围的营造 空间设计上,要巧妙安排各展项和展位,结合科学和艺术的手法,使技术能在有限的空间中充分发挥出来,营造出于意料的效果。脱离空间氛围营造的媒体技术都是虚谈,空间与内容、技术的完美结合是展示设计的大关键要素。 3.3注意媒体技术应用的安全性和可持续性 数字媒体技术带来了科技的变化,但也使展示设计更加复杂,集成度更好。对展示中出现的高科技设备的安全性也提出了更高的要求。因此,在系统结构设计上,要充分考虑到各种外力因素导致的设备耗损。在软件设计上,应当合理设计程序回路,避免程序崩溃,并建立完备的保养维护体系,确保展项使用中的安全性。 四、总结 数字媒体技术在展示设计中的运用,无论是软件开发、数字建构、空间设计,除了硬件上的技术需要满足外,还需要对展示内容作深度挖掘,配合专业化的创意策划与实施团队。因此,数字媒体技术在展示设计中既是重要的一环,也离不开创意和艺术的指导。结合好的设计创意与合理的技术支持从而更好的体现展示主题,形成一个完美的整体,是展示设计成功与否的关键。 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术支持下视觉传达设计教学创新研究 摘要:随着云计算、大数据、虚拟现实等高新技术的快速发展,数字化信息技术的普及已经成为不可小觑的社会现象。在视觉传达设计教学中应用数字媒体技术,改变了传统教学的二维空间概念,使教学方式及手段逐步走向多元化。本文主要从数字媒体技术的含义及特点入手,提出了数字媒体技术对视觉传达设计教学的新要求,以求促进视觉传达设计教学内容的不断自我更新及教学质量的提升。 关键词:数字媒体;数字媒体技术;视觉传达设计 一、数字媒体与数字媒体技术 1.数字媒体 数字媒体作为一个新兴的学科,有着广泛的应用领域,它将信息科学、计算机科学做为主导,以大众传播理论、现代艺术为指导,将信息传播技术广泛应用到文化、艺术、商业、教育和军事等领域,是一门艺术与科学高度融合的综合交叉学科[1]。它集成了计算机软硬件、通信、广播等技术技术,同时与数字媒体内容管理、数字媒体版权、文化创意产业、消费电子等领域也有着紧密的联系。数字媒体的表现形式非常多样,如:文字、图形、图像、音频、视频影像和动画等,它的传播手段和传播内容主要以数字化技术为基础。在高校的教育教学中如果融合数字媒体技术,必将对高校的教学产生重要影响,并起到积极的推进作用。 2.数字媒体技术 数字媒体技术主要是以通过计算机技术与网络通信技术为手段,对文字、声音、图形、图像等数字媒体信息进行综合处理,来达到对数字媒体信息的表达、传输、处理、存储、显示等目的,变抽象信息为可感知、可交互和可管理的一种软硬件综合技术。数字媒体技术的研究内容非常宽泛,如与处理、传播、存储、输出等环节相关理沦都有所交叉。因此可以说,数字媒体技术是集成了计算机技术、信息处理技术和网络通信技术等相关信息技术的综合应用技术。 二、数字媒体时代下的视觉传达设计表现形式 1.静态数字图型符号 传统视觉传达设计中,主要的表现形式为二维,即在二维介质上通过相关设计规律呈现出静态的图像、文字、色彩等元素,以此来传达准确的信息数据,艺术表现形式具有一定的针对性。信息技术的飞快发展给人们带来了具有划时代意义的视觉体验,传统视觉传达设计所表现的结果都是在静态的纸媒介上,受众极容易产生视觉审美疲劳,另外传统视觉传达设计的表现形式已无法准确、完整、全面地表达设计师们的意愿,人们开始对传统静态视觉信息传播形式表现出疲劳状态,因此人们非常渴望着一种全新的图文符号表现形式诞生。数字信息符号具有视觉传达设计的技术特征,同时也能诠释数字媒体技术方面的特点,将数字媒体技术应用到视觉传达设计中,通过在设计过程中对其思考和理解,就会发现视觉信息传播数字化的优势十分明显,目前已经发展成为一种新的并且十分重要的视觉传播手段,因此在视觉传达设计过程中,数字信息的有效传播已经变得十分重要。数字信息符号已经迅速成为交流的语言和信息传播媒介,充分吸引了人们的注意。数字信息符号已经成为现代信息传达的重要组成部分,是设计信息可视化的主要形式。数字信息符号的准确、醒目、简洁等特征,让受众在与信息交互时变得更加轻松、容易,同时能够让受众更加准确、及时地获取信息的主要内容。不仅如此,数字信息符号的交互性和娱乐性还能够大大提高受众的积极性。 2.动态数字图型符号 近几年,虚拟现实技术得到飞速发展,已经对传统的图型符号设计产生了强烈的冲击,传统的视觉设计往往是单向的信息传递,设计作品大都以静态形态进行展示。虚拟现实技术参与到视觉传达设计中,则是向多维多向传达信息,数字图型符号具有动态可视化,听觉化、感知化等特点,同时作品大都是以动态形式进行展示,并且具有一定的交互性,沉浸性,实时性。计算机可以将传统图型符号设计所传达的信息通过数字媒体技术转化为可感知的信息,传统复杂繁琐的图型符号设计已经无法阻碍信息的有效传播。动态图型符号表现形式是由艺术、技术和传播多个学科交叉影响发展而来的。其千姿百态风格迥异的表现形式能够带来具有商业价值的信息交流,同时在传播过程中可以附加情感和观念。辅助设计工具和媒介的更新速度给传统的图型符号设计带来了巨大的压力和动力,传统图型符号从静态的展示方式逐渐转变为动态的展示方式,传播和表现方式也由单向过渡到多向多维交互方式。这些改变,可以让大众有目的性地、有选择性地去接受信。 三、数字媒体时代视觉传达设计教学新要求 数字时代视觉传达设计教学中,主要有以下两个新的要求:一是要让学生能够正确的理解,并且能够熟练的掌握相关的数字媒体技术,在这个基础上结合传统的设计方法和手段,让二者能够有效的融合;二是通过这种科学和艺术融合的手段,提高学生实际动手操作能力,让他们在新的技术发展下,在新的教育模式和新的媒介下,能够快速的适应,并且能够很好的完成相关视觉传达设计的任务,进而提高视觉传达设计质量;三是在数字化视觉传达设计教学中,要重视各种因素的交互结合,从教材的基础要求出发,进一步丰富教学内容,提高学生的学习能力,从而有效的提高教学质量和水平。 四、现代数字媒体技术下的视觉传达设计教学创新 1.改变教学观念注重学生创新能力培养的教学理念 “教育不是教授具体的事实,理论和法则,不是将学生培养成专门的技术人员。教育宁可拨乱他们固有的思想,而能促使学生开阔眼界,启迪他们的聪明才智。数字化时代,在视觉传达设计教学理念上要注重对学生创新思维、创新意识、创新技能等多方面的教育与培养,根据时代的发展和数字媒介特征对传统的视觉传达设计教学理念和手段做出相应的调整和改革。设计教育如果只注重专业的学习非常容易陷入孤立的教学模式,使学科领域变得专门化。因此,必须要打破“专业至上”的狭隘的教育观念。创新的设计教育理念应该在整个教学的进程中体现出人文科学与自然科学的学术氛围渗透,更多地体现出数字时代设计教育其交叉性与边缘性特点,在教学的过程中让学生逐渐形成对艺术的理性与感性的体验和认识。 2.丰富教学手段 信息的高速传播和广泛共享,使课堂教学模式进入到数字化时代,学生可以通过网络获取与设计相关的理论学习资料。国内大多高校网站都提供了相关学科精品课程的教案和名师视频教学及课件。在这种大数据背景下,教师应该把如何正确地引导学生获取相关知识和消化知识作为首要教学目的,并通过现代多媒体技术手段,让枯燥的理论课堂教学转变为以探索、创新为主的实验教学。通过先进的辅助设计软件和有效的教学方法提高视觉传达设计教学的效果。同时,要让学生通过数字手段时刻关注学科发展的前沿动态,以便能及时了解设计及市场的发展现状和需求,能够利用数字化手段根据最真实的现实需要来不断改变和提升自己的知识结构和设计水平。丰富的教学手段有利于培养学生的创新能力、实践能力,全面提升学生的综合设计能力及创新意识。 3.调整教学内容 在教学过程中,容易出现教学内容无法及时更新,年年重复而缺乏探索性、实验性。这种教学方法忽略了对学生的综合能力的提高和创新意识的培养。视觉传达设计教学方法与内容应该紧跟数字时代的步伐,反映时代特色。在课程内容设置上要坚持以人为本的精神,将传统视觉传达设计教学内容延伸展开,从数字时代实际特点出发,针对性地构建学生的知识、能力和素质结构。随着数字时代三维视觉表现的普及,数字化时代市场对人才的多元化需求,在保证学生设计基础课程内容的同时,在侧重于传统的二维视觉教学的过程中适当加入三维视觉课程内容,如3dsMax、AfterEffects、Cimema4D等三维软件课程,使以二维平面为主体的设计内容体系逐渐转变为增加动态视觉元素及听觉元素的具有三维交互功能的综合设计体系,将三维数字技术教学内容与传统二维设计教学内容充分结合,创造出一种新的教学模式。让学生在掌握视觉传达设计基础课程内容的同时,也能对数字技术所带来的新的辅助设计工具、设计发法以及新的表现方式有一个透彻的认识。 五、数字媒体技术下的视觉传达设计教学思考 数字媒体技术的广泛应用和传播让没有经过专业训练的普通大众也能通过数字技术表达出自己在某一方面的设想。多元化的表达和交互形式提升了设计者的创新能力,一种想法可能会产生不同的设计理念,能够更加具体和生动的诠释了视觉传达设计的内涵。在视觉传达设计中教学中应该利用数字媒体技术的优势,让学生对视觉传达设计有一个三维的、立体的认识。但是,在教学过程中不能过度的依赖数字技术,不能让学生产生掌握了数字技术就能进行视觉传达设计的想法,这种错误的观点往往促使一些学生注重技术却忽视艺术内涵,对视觉传达设计的教学创新造成了不良的影响。数字媒体环境下的视觉传达设计教学要不断的探索,充分的利用数字技术,不断改进教学形式和手段,以此来提高教学的质量。 作者:李闯 单位:吉林建筑大学艺术设计学院 数字媒体技术毕业论文:数字背景下影视多媒体技术论文 一、影视多媒体技术应用型人才培养的改革思路 一个目标,即培养具有摄影、摄像、视频编辑、后期合成、影视广告设计制作等岗位职业技术能力、较强学习和创新能力,具有科学的世界观、人生观和价值观,具备影视多媒体制作的基本理论与技能的高素质技能型人才;两相结合,即理论与实践相结合;三个途径,即“请进来,走出去”,开办校内工作室,并打造课内实践教学—校内实训—参加竞赛—与公司企事业单位共建实习基地的“四级实践体系”。 1.创新实践教学理念。理清影视多媒体专业理论与实践关系,制订切实可行的培养应用型人才教学方案,形成运行良好的、富有特色的课程体系和检测体系。从建设应用型本科高校的角度来建设“影视多媒体技术”专业,既展现了本专业的理论性,更突出专业的应用性特点。引入了数字化和网络化大传播的理念,既突出影视多媒体专业的技术属性,也兼顾影视多媒体专业的时代性,从而把领悟文化、把握市场、熟练技术三者有机地协调统一起来。 2.创新实践教学手段。实施“项目驱动、赛事推进”的实践教学模式,打造课内实践教学—校内实训—参加竞赛—与公司企事业单位共建实习基地的“四级实践体系”。在实践教学中要做到思想素质和专业素质并重、素质培养和能力培养并重、理论能力和动手能力并重。克服传统实验课程教学模式——单纯的验证性实验和低水平的重复实验的弊端,使影视多媒体实践教学真正体现“综合性、实践性、创新性”的特点,充分调动学生的学习热情,培养符合数字时代要求的理论基础扎实、动手能力强、能够持续发展的创新应用型人才。 二、影视多媒体技术应用型人才培养体系的构建 1.优化课程,构建应用型课程体系。修订课程体系,调整实践教学与理论教学比例,从而推动课程体系改革,形成既有稳定性又具动态性的课程体系,使教学活动围绕应用型人才培养做到如下几个统一:应用性与学术性相统一,突出应用性;操作性和理论性相统一,注重操作性。扎实的基础之上与特色的专业方向相统一,注重个性创造发展;专业普适性原则与市场取向原则相统一,适时灵活调整。 2.整合教学资源,加强实验室建设。依托本专业已有的实验设备,整合现有的办学条件,加强实验室建设。在本系建立一个校内实践基地,下设摄影摄像实验室、影视制作中心。购买实验设备,建立校内实训基地,联合建设校外实习基地,让学生拥有充足的锻炼平台和实训机会。 3.拓展师资,加强双师型教师培养。坚持“走出去,引进来”战略,鼓励教师深入企业学习实践。同时,积极开拓校外资源,邀请专家及业界权威人士来校讲学指导。引进实验室专业人员,组织现有专业教师暑期参加专业学习和培训。 4.打造实践体系,增强学生实践能力。根据影视多媒体专业实践性强的特点,从专业发展角度出发,构建“梯进式”四级实践体系。将课内实践课程与课外竞赛相结合、校内实训与校外实习相结合、教学与科研相结合、学校与企业相结合。以课内实践培养基本技能、课外比赛提高综合实践能力、项目(或专题)实践培养项目开发与设计能力、企业实战全面提高职业能力。通过“梯进式”实践训练,学生的实践能力不断得到提高,呈阶梯式上升。 作者:唐喜亮单位:桂林航天工业学院传播与设计系 数字媒体技术毕业论文:数字媒体技术建设论文 摘要:随着我国信息化时代的到来,数字媒体技术逐渐成为当前知识经济的核心产业,也是发展最为迅速的一项经济产业。这时快速发展的数字媒体技术与人才培养之间的矛盾就越来越突出。虽然我国在对于数字媒体教育方面已经做出了很大的努力,而且也进行了相应的改革与创新,全国各大高等院校也都开设了数字多媒体技术专业课程,但却远远不能满足社会发展的需求,尤其在游戏市场中的应用,更需要下大力度去开拓和研究,建立以游戏引擎为方向和目标的数字媒体技术专业课程,培养出更多的游戏开发型人才。 关键词:游戏引擎;数字;媒体技术;专业;课程;建设 在我国科学技术不断发展的今天,计算机网络技术已经深入到人们生产和生活的各个领域,而网络多媒体技术中游戏产业更是迅速的崛起,它作为老少皆宜的一种娱乐项目受到了广大人民的关注,而基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程的建设也就成为各大院校的一门必修专业,其课程建设质量的优劣直接关系到大学生们的就业。本文从游戏引擎的角度出发,对数字媒体技术专业课程的建设方案等各个模块进行了深入的分析和研究。 一、基于游戏引擎的数字媒体技术专业的培养目标 随着经济的发展和科技的进步,人们对精神世界的追求也越来越高,开发一款具有娱乐性、知识性和刺激性的游戏项目来满足大家工作之余的生活成为数字媒体技术专业培养的方向,而游戏的创意、画面、故事以及3D效果的呈现,则需要后台技术的支持,而这个强大的后台支持技术就是我们所要探讨的游戏开发核心技术即游戏引擎。因此,在具体的数字媒体技术专业的教学过程当中,专业老师需要加强游戏引擎技术中3D效果、人机交互以及模型处理等等方面的技术内容,让学生们通过掌握游戏引擎的结构形式来达到对游戏引擎设计模式的进一步了解和认识。 二、教学体系的构成分析 要想使游戏达到预期的效果,能够符合大众的口味,在对于教学体系的设计中必须要保证其全面性,不仅要求学生掌握最基本的数据结构、C语言等等专业理论,而且还要学习计算机图形学,诸如程序设计等等。为了增加游戏画面的3D效果,还有必要开设3DMAX,让学生们去学习场景的设计。如果把游戏引擎作为软件的技术部分的话,学习OpenGL渲染管线将会更有助于他们对课程的理解和吸引,更能为其后序课程的学习打下坚实的基础,而且还能使学生们对程序设计的思想认识变得更加成熟。 三、教学内容的设计 因为在信息化、网络化的大形势下,游戏引擎技术应用已经越来越广泛,所涉及的内容和领域更是越来越多,更因为在学校受教育的时间及课程的安排毕竟十分的有限,只有对教学内容进行不断的优化组合和选择,才能让大家学习到更多的计算机方面的知识,并且在数字媒体专业课程建设的过程中还可以融入一些仿真技术,用虚拟现实的情景来进行案例教学。(一)对游戏引擎的选择。要想让学生学习到真正的编程技能,就必须要加强学生的实践操作能力的培养,这也是引擎选择重要性的体现。因为不论什么样的游戏都需要若干能够起到控制作用的代码。当今的游戏引擎已经在不断的发展中变得更加精炼,它是由多个子系统共同构成的,可以说不论是从建模动画直到光影技术、粒子物效,还是从碰撞检测到网络特性,都由十分专业的编辑工具或者插件来完成。另外,引擎还扮演着一个非常重要的角色,那就是游戏世界环境的营造。因此,只有选择适合的游戏引擎才能为数字媒体技术行业做好更加专业化的服务。(二)课堂教学内容的设计。在进行数字媒体技术专业课堂教学的过程中一定要遵循架构理解为基础、算法讲解为辅助,并且还要加强实践环节的融入,只有这样才能达到游戏引擎数字媒体技术教学的实效性。首先,每一款游戏都会有自己的主体思想,而引擎也是一样,每一款引擎也必然有自己的设计思想和意图,只有让学生们明白了教学内容的架构,才能使课程的讲解变得更具有易懂性。在进行具体模块的讲解时,老师一定要引入例程,可以以例程为引子来绘制场景关系图,达到对各个对象关系及各类之间关系等等的理解,从而更好的掌握数字媒体的新技能。其次,只有不断的提高学生们的自主探究能力,才能调动起他们的学习积极性和主动性,而且在游戏引擎学习及运用的过程中还会遇到各种计算机图形学的算法,比如说:环境纹理映射、四元数理论等等,这些算法非常的复杂,可以用来开发更为高级的程序。老师在具体的算法讲解中可以引导学生去进行源代码的剖析,实现与封装接口的设计,为实现底层图形的开发打下坚实的基础。最后的环节也就是最近来可好的实践环节,因为游戏引擎本身就属于一种实践性非常强的课程,而学生也只有把理论融入到实践中,才能更好的去理解和掌握,也才能将游戏引擎技术与基础知识相结合,并达到进一步的升华。而具体的实践环节不但包括最基础的实践,要针对游戏引擎的各个模块去进行设计和理解,让学生能够通过核心代码去实现各种具体的渲染效果。而且还必须要进行实训项目的实践,只有进行了真正的实训,才能达到理论与实践的融合。因此,在具体的实践过程中,老师必须要注重学生思维能力的培养,要让他们从项目的调研及开发过程中去发现问题、分析问题并且能够运用他们自己所学到的知识去解决问题,也只有通过这样一个自主开发、自主探究的过程总结与分析之后,更能让学生更进一步的加深对游戏引擎设计的认识,达到数字媒体技术专业课程质的飞跃。 四、结语 总而言之,基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程是一门内容广泛、实践性强的课程,要想让学生们学到真正的专业技能,就必须要在加强专业教学的同时,将实践性环节渗透其中,并能跟随时代的发展与时俱进,这样才能培养出更加优秀的综合性高端人才。 作者:王麒瑞 单位:长春建筑学院 数字媒体技术毕业论文:分形艺术在数字媒体技术的应用 摘要:该文从新媒体时代数字媒体技术人才培养的需求与分形艺术的特色出发,研究了分形艺术图的生成规律,总结了分形艺术在图像传播、图像压缩、艺术延展性等方面的优势,并探讨将分形艺术融入到数字媒体技术专业的人才培养中,探讨分形的基础理论与分形的图像与动画技术为数字媒体技术专业核心课程所能够带来的革新与多样化的创作空间。 关键词:数字媒体技术;分形图像技术;分形动画;人才培养 新媒体时代,数字媒体的表现形式越来越多样化,媒体的受众对于数字媒体的艺术性与表现性的期待越来越高。这些环境的变化促成了艺术的发展与创新,而数字媒体技术专业培养人才的理念与思路也应该与时俱进。新媒体的发展要求数字媒体的形式更为多样,传播更加快捷,内容更加炫酷与震撼眼球。分形理论强调整体对部分的依赖性,它超越了传统构成学,揭示了艺术形态新的构成规律[1]。分形艺术图形不仅丰富了传统的图形样式,更是以新技术、新方法、新理念引导着图形艺术的数字化转型。数字媒体技术专业应该把握这一良机,将分形几何的理论,分形艺术的设计工具,分形动画的制作等引入到教学中,引领学生学习多维的艺术设计工具与理念。 1分形艺术的特性 与传统的数字媒体设计相比,基于分形的数字媒体设计具有如下特性。(1)数字分形艺术节省了存储空间,各种美丽复杂的分形图形不再由像素组成,而是有数学分形算法的不同参数计算渲染生成。存储图形只需要存储几个简单的参数以及迭代吸引子即可,一张分形图片渲染后的结果可能几M,但是参数与算法的存储却只要几K,存储空间的压缩比达到上千。(2)降低了美学的门槛,曾几何时,艺术作品的生成至少需要十几年的艺术积淀,数字分形艺术可以让算法生成艺术作品,这样没有绘画功底也可以通过各种分形软件调整参数生成符合自己需要的分形仿真作品,如闪电,地毯,山脉,迷宫等,这对游戏与动画领域是一个福音。(3)分形算法可以节省运算时间,分形作品具有自相似性,局部与整理具有相似的特性,因此对于分形图像而言,可以渲染局部,然后扩展复制到整体,可以较好地优化空间。(4)性能配置灵活,比如在三维游戏贴图中,传统的方式需要准备三种不同画质和加载效率的图,往往低效图看起来画质很差,而在数字分形图像用于贴图时,针对不同的运行环境,可以根据需要调高或者调低画质,只需要修改分形的维度参数,生成的分形艺术图都照样清晰。因此,将分形理论与分形艺术引入数字媒体教学是十分必要的,分形艺术图形的冲击可以带动传统艺术在空间形态上的延展与数字化转变,激发学生的创意与灵感,使其在数字化的图形与二维三维的动画创作中采用更广阔的表达与更创意的思维。 2基于分形艺术的专业教学改革 2.1分形数字化转型的教学改革 分形图形是以整体与局部的自相似性为特点的,当一个复杂、精美的图形以多次重复迭代的方式拼贴形成一个复杂的具有冲击力的图像。这种不规则的图形是由数学公式生成,且多个不同的数学公式可以进行拼贴,为图形的外观赋予更多的、更复杂的变换[2]。将这些数学公式按照不同的取值赋予不同的颜色,就可以生成色彩炫丽的分形艺术图。分形艺术图是形象艺术与数学相融合的产物,是以数字化的方程作为基本的作图元,拼贴组合成具有无数变化可能的带有分形特质的艺术图。用分形的方式作图可以激发学生的数字化想象力,也可以将复杂的图形用简单的数学公式符号进行存储,极大地节省了存储空间,也实现了传统图形向数字化艺术创作的转型。 2.2打破维度的分形空间应用 传统的艺术图形总是以二维或者三维的形式出现,而分形的物体打破的传统整数维的理论。分形的空间在不断的迭代重复过程中,可以对空间进行无限的分割,从而生成非整数的多维效果[3]。电影《奇异博士》中对于分形的空间维度理论有着很好的应用,奇异博士对空间的折叠、时间的操控等都呈现了炫酷的分形效果。 2.3基于分形动画的教学改革 新媒体时代的图像与动画生成正逐渐向动态而具有视觉冲击力的多元化表现方式发展。传统的媒体正在数字化,而艺术的传播形式正逐渐轻量级地数字化。对传统的动画而言,是存储的实实在在的图像信息,图像信息随着时间的变换形成了动画效果,一部动画成品的实现需要大量的人力进行关键帧的创作与绘制,耗时耗钱耗人力。而利用分形软件制作的分形动画艺术感强,且动画的生成是通过数学公式的参数调整完成的,存储容量小而且动画效果炫酷。由于分形可以对大自然的具有自相似的分形图形进行仿真和模拟,因此对于植物、山峰、火焰等场景的生成也可以使用分形进行模拟,同时将过程通过参数调节做成动画[4],产生的分形效果视觉冲击力强。如电影《奇异博士》中大部分的特效都应用了分形技术与分形的空间维度理论。分形的理论与技术近年来已被大量地应用于影视特效、舞台美术、影像装置等多个动态视频领域。由于分形图像的生成是通过数学公式迭代拼贴而成,因此要想改变图像的外观只要改变公式的参数即可[5]。而分形动画的生成就可以在关键帧中改变参数,存储的数据量也即使数学公式及其对应的参数取值,数据量非常小,还可以保证图片的精美画质,数据传输快,数据视觉效果好,充分体现了数字媒体相对于传统媒体的实时性与高效性。 3分形仿真引领教学改革 图像与动画、视频是数字媒体专业进行新媒体创新的主要载体,要培养面向新媒体时代的新型人才,需要打破传统媒体的创作方式,不局限于绘制图像、建模图像的传统方式,将媒体的创作与设计向数字化、动态化、交互化转型是数字媒体技术专业进行教学改革的重要课题。分形艺术以数学公式引领艺术的潮流,既可以对大自然的实物进行仿真,又可以创新地设计具有分形美与混沌美的图像与动画视频,拓展了数字化媒体的创新形式。数字分形研究融合了科学与艺术,力争发挥科技的魅力,为艺术注入新的思潮与途径,为数字艺术带来了许多优势,也为数字媒体技术的教学革新带来了新思路。 4结语 该文针对数字媒体时代对多维、动态的数字化作品的需求,提出了应用数字分形解决当下数字媒体技术专业培养创新型人才转型所面临的问题。数字分形研究融合了科学与艺术,力争发挥科技的魅力,为艺术注入新的思潮与途径,为数字艺术带来了许多优势,为数字媒体技术的教学革新提供了新的方向。 作者:陶雪娇 张晓颖 单位:重庆工程学院 数字媒体技术毕业论文:新媒体技术下数字绘画艺术研究 摘要:认识数字绘画,最重要的是了解新媒体技术下的艺术进步和时代进展,准确抓住如今数学艺术的发展新方向和传统艺术的塑造方式。如今数学艺术开始在时代科技上下功夫,努力创造一个个生动形象的作品和栩栩如生的角色。在艺术领域和新媒体技术发展上赋予了一种新型的结合思路,从而向世人展现新世纪发展下的艺术在不同领域的跨越和逐渐完善,这样的转型更具有艺术意义。本文针对新媒体技术下的数字绘画艺术展开了探究。 关键词:新媒体技术;数字绘画艺术;探究 艺术加入了新媒体这样一个新角色无疑是艺术创作上一个崭新的起点,如今21世纪网络技术的新发展衍生了各种各样的艺术拓展的可能性,这无疑是最佳的选择方案,而且很多艺术家都开始从事新媒体渠道下的艺术交流工作,在艺术领域上创造出令人遐想,令人敬佩的时代艺术产物。 一新媒体技术下数字绘画的特征 (一)新媒体技术 新媒体技术是一个庞大的电子传媒方式。主要是借助线上传播和科技设备的推动力量发展,以互联网信息传输渠道在网络这样一个多样化平台抓住新媒体技术发展的核心推动艺术的推广和进步。新媒体技术为未来的艺术转型创造了非常大的空间。作为一个新型思想的存在,新媒体技术如同一个具有互动型的模型连接着艺术和技术的研发。技术的支撑辅助让新媒体艺术走上了一个新的阶梯,创造了一个新的艺术形体,摆脱了传统的思想。 (二)数字绘画艺术 数字绘画艺术作为数学图像艺术的另一种表现形式,根据形态的变动可以分为静态数字图形和动态数字图形。前者是数字绘画艺术的领域,主要是通过计算机互联网技术进行操作,这也是新时代艺术家对艺术追求不可或缺的一部分。在绘画过程中不单单只是依靠传统的设计思想支撑,而是在传统构思基础上根据新世纪流行标志创造具有标志性的独特产品。艺术和审美是相通的,艺术将数字媒体转换为自己的一个艺术馆将美带给所有观赏者,数字绘画艺术能够得到一定的赞赏和认可,不仅改变了传统只能实体展示的形式,数字绘画艺术拓宽了艺术展示的渠道,让艺术展示多样化。 二数字绘画艺术的特点 (一)数字绘画的创新性 数字绘画的创新性体现在手法、存储方式以及推广途径的不同。首先,要使数字绘画呈现具有代表性和互动性的形象,独特的工具载体以及转换自如的绘画手法具有突破性。绘画时使用的硬件设备主要是电脑及其附属设备,包括扫描仪、数位板等,再安装好配套的制图软件即可。由此,电脑显示屏代替了画纸,成为图形制作的界面。这种新型的绘制方式不但节约成本,相对与传统的绘画方法更是显示出独特的优势,仅从物理角度看,不再需要材料、质地等实物,一切绘制工作都借助电子软件完成。作者可以根据自己的心意,在显示屏上任意地勾勒自己的创意和想向,尽情地表达自己的艺术创作,在软件的辅助下,模拟现实场景使各种艺术效果得到淋漓尽致的表现。其次是存储方式不同,包括数字绘画艺术,其中需要将天气,温度,湿度等因素纳入考虑范围内,很多绘画成品由于外在因素的影响其要求的保养程度不同。但是无论是沉淀了多少年的作品,也就是保存的完好无损的作品对着时间的沉淀都会被人们所遗忘。主要是保存在线上数据库内的成品不存在一系列由于环境变化产生的颜色褪落,颜料脱落等现象,虚拟代码信息形成的图像换句话说是永不更变的。最后是推广的途径有很大的改变,传统是人工传播,主要体现在买卖,售卖等手段,在创作上有文房四宝,纸张采用帆布作为底布,以颜料加以润色,框架都是用实木雕刻而成的。当下,在数字化条件下,运用计算机和配套的软件,可以辅助作者开展无所不能的绘画创意,让作者的创作思想在显示屏上得到充分的展示。改变了过去必须身临其境去进行绘画创作的模式,节约了作者的路途花费和宝贵时间,只需要在电脑上轻松阅览就能体会到艺术特色和风采,感知数字绘画作品所体现出来的魅力。如今是传统时代的拓展和进步,创新点就在于很多方面都运用到了数字媒体。现今即使是传统绘画的传播,也有依赖数字媒介。 (二)数字绘画的技术性 对于传统绘画技术,更加强调“技艺”的修养和水平,注重创作的艺术色彩,作者的绘画技能、修养对创造效果至关重要;同时,传统绘画载体如纸张、笔墨等质量情况对创作结果也产生重要影响。数字绘画则与此大不相同,其需要艺术家不但要具备高超的创作艺术,还要有高超的电子信息操作能力,能够熟练地运用软件程序进行数字绘制,达到随心所欲的操作水平。因此,新媒体艺术是现代科技发展的产物,否则便没有了存在的基础。正如分型艺术的发展源于数学的研究,该艺术类别创新于上个世纪,历经发展,源源不息。其制作的基础是数据计算,通过计算机对数据的综合处理,形成无限图像,然后经过放大处理、色彩充填,形成精美绝伦的艺术图像,充分展示了科技与艺术的完美结合。分型艺术从全新的创作视角给人们展示了别开生面的艺术风格,而且绘制更加细致、精巧,相对于传统艺术风格,更加具有均衡、对称之美。 (三)数字绘画易于普及推广、大众性强 一是画种限制的消失。数字艺术改变了艺术创造生态和创作形式,打破了艺术创作的门类界限,创作发展趋向于融合。传统绘画根据创作手法不同门类繁多,有水彩、水墨、版画等多个种类,每个艺术品种的创作方法也千差万别,需要认真的钻研和长期训练、模仿,才能达到一定的创作水平。但是数字化技术的应用,借助软件系统,创作者可以模仿各个类别的创作风格,根据自己的创作意愿进行随心所欲地绘制、修改和存储,能够运用多种技术手段为主题创作提供方便。二没有创作门槛限制。不管是艺术家还是绘画爱好者,如果能够熟练地使用绘图软件,拥有艺术素养,就能够根据自己的意愿进行艺术创作,达到较高的技术水平。这为绘画艺术的普及推广提供了方便条件,更多的大众可以参与绘画创作,扩大了创作群体和欣赏人群,使艺术创作更加大众化、趣味化。 三信息技术时代数字绘画价值 以计算机为基础的现代信息技术的高速发展和普及应用,各种绘图软件的研究使用,打开了数字绘画技术的发展空间。这一技术领域吸引了大量的参与人群,也使人们对传统艺术创造产生了新的认识和拓展渠道。通过人机对话方式进行绘画艺术创造,创作者的思想和感知通过数字艺术创作得以实现,清晰地展示在现实面前,丰富了创作内容和方式,颠覆着传统的审美观念。数字媒介取、墨、纸、砚等传统绘画媒介,实现了手工制作向借助电子设备和软件系统绘制的转变,可以如此理解:一是媒介方式的转变属于技术发展的结果,价值超过了绘画本身的意义;二是绘画艺术与传统创作方法一样,都是作者创意、情景展现的过程,都是作者真实构思的结果。站在发展的角度看,任何形式的艺术创作,都有个关键的发展期。而技术的突破,是实现艺术突破的基础,也就是说,新艺术的形成和发展需要新的技术形态提供支持。现代数字绘画技术经历了审美怀疑、成品表现后,开启了数字技术,实现了媒介方式的转变,人的创作思想通过计算机得到了延伸。计算机技术与绘画创作者的有机结合,推动了数字绘画技术的发展和推广。相比传统绘画,数字化绘画的发展空间更加宽广,成本更加低廉,方式更加灵活,商业价值更加巨大,已经由单纯的艺术追求向追求商业价值的转变。 四数字绘画艺术的未来发展方向 尽管我国的数字绘画艺术发展相对较晚,还赶不上发展国家的水平,但是已经呈现出蓬勃发展之势。当前我国的数字化绘画艺术还处于发展初期,很少有国家级的展览。达到艺术家级别的数字绘画人才还不多,以勇于接受新事物的年青创作者为主。因为数字绘画介入时间不长,素质参差不齐,艺术思想不成熟,少有突破性的建树,大多数是停留在技术层面而没有相关的理论支撑。现在主流的艺术领域,数字绘画没得到权威机构的认可,似乎难登大雅之堂。老一辈艺术家们在传统绘画领域已经被市场认可和接受,他们不擅长研究新生事物,而对现代新兴的数字绘画了解很少,精力上也力不从心,意识上有比较大的断层。再加上,大众所熟悉的传统绘画大部分悬挂于展厅或是公共场所,一些名家作品多出现于拍卖场或博物馆。有些人认为:当前,数字绘画可以随意复制使得数字绘画作品几乎一文不值,尤其是在金钱衡量价值上,数字绘画很难企及传统绘画。虽然传统的绘画作品在个体价值上令人咂舌,但数字绘画的优势也是不容忽视,那便是数字绘画与新媒体技术群的高度相容性。在数字信息时代背景下,数字绘画的真正价值,体现在它与其他新媒体艺术结合后的衍生价值。数字绘画能比传统绘画更广泛的应用于商业广告、影视传媒、动漫产业、游戏开发等多项专业领域,创造出的是不可忽视的经济价值和社会价值。 伴随着数字信息的发展,时代在不断进步,艺术也在不断的创新和发展,产生了更多的新的艺术创新形式,数字绘画艺术在创作形式上的创新能带来更多艺术内容的创新,数字绘画的发展也让更多的人可以参与到艺术创作,艺术的门槛有所降低。强大的媒介的传播能让数字艺术产生更多的可能。数字艺术的内容也是画家需要不断努力的方面,结合传统的绘画艺术的文化特征,使用数字艺术的多样化的创作形式,不断的在内容上努力和创新,才能创造出更多精彩、优秀的作品。 作者:沈剑祥 单位:晋江华侨职业中专学校
环境质量评价论文:浅谈城市详细规划阶段工程地质环境质量评价 摘要: 城市建设,规划先行。如何在规划阶段对工程地质环境进行评价,充分利用有利的工程地质环境,减少不利工程地质条件的影响,是一项重要的工作。本文结合天津经济技术开发区西区(起步区)工程地质环境评价,说明详细规划阶段城市工程地质环境评价的过程,对相关工作具有一定的参考价值。 关键词:工程地质环境,综合指数法,层次分析法 0引言 城市建设,规划先行。在城市总体规划完成的基础上,为了合理布局各类建筑物,降低建筑工程地基处理费用,避免产生不良地质环境问题,提高建筑物的安全性,对工程地质环境进行研究意义重大。地基条件的好坏直接影响建筑物的稳定性。整个天津市第四系覆盖区地基条件复杂,砂性土承载力高,淤泥层或有机物质含量高的粘性土层承载力低,因此要查明不同成因、不同岩性沉积物的分布及其物理力学性质。下面通过对天津经济技术开发区西区(起步区)工程地质环境进行评价,说明详细规划阶段城市工程地质环境评价的过程。 1 工程地质条件简述 开发区西区(起步区)属于海积-冲积平原,沉积了巨厚的第四系,建筑物对地基土影响深度一般25.00~30.00米,该段地层主要为第四系全新统(Q4)和上更新统(Q3)地层,属海陆交互沉积,由粘性土、淤泥质土、砂性土组成。将30.00m以浅地层,综合土性特征、力学性质、固结特性划分为上、中和下三个工程地质段。根据沉积时代、成因自上而下划分为Ⅵ个工程地质层。 上部工程地质段:第Ⅰ工程地质层(Q4ml)、第Ⅱ工程地质层(Q43al)、第Ⅲ工程地质层(Q42m)顶部非淤泥质土;中部工程地质段:第Ⅲ工程地质层(Q42m)淤泥质土和接近淤泥质的软弱粘性土;下部工程地质段:第Ⅲ工程地质层(Q42m)下部砂性土、第Ⅳ工程地质层(Q41al)、第Ⅴ工程地质层(Q3eal)、第Ⅵ工程地质层(Q3dmc)。 2评价因子选取及权重确定 根据西区起步区的工程地质条件可建立三层层次结构模型(图1),影响工程地质环境质量的二级评价因子主要有天然地基、第一桩基、第二桩基和软土地基。各个二级评价因子的好坏程度又由不同的三级评价因子共同决定。本次采用层次分析法确定评价因子权重分配,利用综合指数法计算综合评价指数值。 西区起步区上部工程地质段的人工填土层结构松散,强度差异较大,不宜作天然地基持力层,因此以第Ⅱ工程地质层和第Ⅲ工程地质层上部非淤泥质土作为天然地基评价对象。三级评价因子包括持力层土性(决定持力层的强度)、持力层厚度(决定天然地基持力层的可利用性)、持力层顶板标高(决定天然地基的利用难易程度)和下卧层土性(决定天然地基变形大小),权重分配见表1。 表1 天然地基综合评价权重分配表 西区起步区桩基分别以第Ⅳ工程地质层和第Ⅴ工程地质层作为第一桩基和第二桩基评价对象。三级评价因子包括持力层土性(决定桩端阻力大小)、下卧层土性(决定桩基变形大小)、持力层厚度(决定桩基利用的可能性)、持力层顶板标高(决定利用桩基的经济条件)和上覆淤泥质土厚度(决定对桩侧摩阻力的影响),权重分配见表2所示。 表2 桩基综合评价权重分配表 西区起步区中部工程地质段是以淤泥质土为主的软土,处理不当及易产生工程病害,影响建(构)筑物的安全。根据实际地质条件将第Ⅲ工程地质层中淤泥质土作为评价对象。三级评价因子包括软土底板标高(决定软土的处理深度)、软土厚度(决定软土处理的难易程度)、软土土性组合(决定软土处理稳定性)、下卧层土性(决定处理后的强度及稳定性)和上覆非淤泥质土厚度(决定软土处理的稳定性),具体权重分配见表3。 表3 软土地基综合评价权重表 3评价步骤 3.1评价网格的剖分 由于各级的各个评价因子的属性分区都不完全相同,因此给评价带来了一定的困难,为了便于评价,将整个西区起步区剖分成500m×500m的正方形网格单元,然后利用计算机编程对每个网格单元进行评价,这样既解决了分区不同的问题又提高了评价的精度。综合指数计算模型如下: 式中:Zj―第j单元的综合指数; ai―第j单元中第i评价因子质量指数; mi―第j单元中第i个评价因子的权重(0-1); n―评价因子总数; j―单元号。 3.2分别对二级评价因子进行评价 通过三级评价因子对二级评价因子进行评价。由于三级评价因子的属性表达方式不同,如持力层土性和下卧层土性是指粉砂、粘性土等,持力层厚度和持力层顶板标高是用“米”表达,因此必须经过某种处理方法将不同评价因子的表达方式统一起来,即用同一种方式表达不同评价因子的质量指数。 这时,Zj表示二级评价因子天然地基(或桩基或软土地基)第j单元的综合指数; ai表示第j单元中第i个三级评价因子质量指数,将每个三级评价因子都根据自身属性分为三类,依据其对工程地质环境质量的影响强弱分别用“3”、“2”、“1”表示;mi表示第j单元中第i个三级评价因子的权重(见表1~表3)。根据指数模型公式,利用计算机计算出二级评价因子天然地基(或桩基或软土地基)各个网格单元的综合指数。 3.3计算工程地质环境质量综合指数 通过以上步骤得到天然地基、第一桩基、第二桩基和软土地基各个网格单元的综合指数后,利用简单加和法,可以计算出每个网格单元的工程地质环境质量综合指数。 3.4工程地质环境评价结果 根据网格单元的工程地质环境质量综合指数情况,划分为三个范围,然后利用GIS技术将网格单元的评价结果进行同范围合并,得到西区起步区工程地质环境质量的不同分区,从而可以对城市建筑物合理布局作出指导。 4结语 天津经济技术开发区西区起步区详细规划工程地质环境质量评价,其结果与实际地质环境特征相符,说明了选择层次分析法和综合指数法是合理的,从而为进行城市工程地质环境质量评价提供了参考。 城市规划建设时要根据各个区的地质环境的实际情况,充分利用有利地质环境条件,尽量避免不利地质环境条件,对于必须解决的不利地质环境问题,可以采用具体的防治措施进行处理。 综合指数法提出很早,在各行各业中使用十分广泛,主要是因为其原理和算法简单,易于理解和掌握。但将此法用于地质环境评价也存在一些缺点:综合指数是一种累加效果,不能体现单个地质环境评价因子的贡献大小;相同综合指数的地区,其地质环境问题有可能不一样,因此,不同地区可比性差;另外,综合指数法是做定量、清晰的评价,没有考虑到地质环境评价特有的模糊性。 作者简介:李强 1982年- 男 汉族 籍贯北京市房山区 学士学位 工程师 环境质量评价论文:城市人居环境质量评价分析 摘要:随着社会经济的发展,人们对人居环境的要求也逐步提高。本文从城市的尺度出发,以西安市作为研究区域,通过对人居环境基本概念的剖析和城市人居环境构成要素的分析,构建评价指标体系,对西安市城区的人居环境质量进行评价,并为优化城市人居环境质量提出建议。 关键词:人居环境质量;评价;城市 随着我国城市化进程的加快和住房制度改革,人居环境问题日益受到了政府和学界的广泛关注。吴良镛先生受道萨迪亚斯的人类聚居学理论的启发,创立了“人居环境科学”。2001年,吴良镛先生出版著作《人居环境科学导论》,确立了人居环境科学学术框架。此后,关于人居环境的研究进一步发展,尤其是对于城市人居环境的研究。 本文以城市为研究尺度,选取西安市三环范围内作为研究区域,通过对人居环境系统构成的分析选取指标,建立评价体系,对研究区域的人居环境质量进行了评价,为西安城市的规划建设提供一定的建议。 一.人居环境基本概念 1.1 人居环境的基本概念 人居环境是在人类居住和环境科学两大概念范畴的基础上发展而来的,是人类活动改造自然的劳动成果。 人居环境有广义和狭义之分。狭义的人居环境是指人类聚居活动的空间,居民赖以生存的空间场所,它是在自然环境基础上构建的人工环境;广义的人居环境是指围绕人类这个主体生存和发展条件的各种物质性和非物质性因素的总和,是与人类发展相关的各种要素的综合。 1.2 城市人居环境的构成 城市人居环境一般由3部分组成:(1)居住条件,它通过住宅本身的价值来体现,包含住宅面积、住宅质量和住宅设备等;(2)生态环境质量,它通过城市的大气、水、噪声以及绿化水平等指标来反映城市生态环境的水平;(3)基础设施和公共服务设施水平,它可通过各文教设施、商业服务业设施、各类活动场所、道路广场、交通状况等指标反映。 二.研究区域概况 西安,古称长安,是人类文明和中华民族的发祥地之一,是新亚欧大陆桥中国段陇海兰新经济带最大的中心城市。西安市现辖9区4县,总面积10108平方公里,常住人口830.54万人,户籍人口764.25万人。本文研究的区域是三环道路内的建成区范围。其三环范围内空间的功能分区明显,不同功能区聚集不同产业;聚集不同年龄结构、不同文化水平的人口,所从事的生产、生活活动差异性较大。 三.评价指标的建立与数据采集 人居环境的优化过程,实质上是人居硬环境和人居软环境的耦合过程。人居环境质量的评价实际上也就是对人居硬环境和人居软环境的综合评价具体而言。本文选取了居住条件、生态环境质量、基础设施公共服务设施水平3个大类评价指标,15个单项指标,构成城市人居环境评价指标体系。针对指标体系收集了相关数据(主要来源于各年《西安统计年鉴(2002―2007)》)(见表1)。 表1西安市区人居环境指标数据资料 四.研究方法与分析结果 4.1评价方法与步骤 在对西安市人居环境质量进行评价时,以定量计算为主,通过对已知的指标数据的综合计算得出结论。首先,应确定评价模型。为使模型尽可能准确和简化,可采用在单因子评价的基础上,以加权求和的方法求得综合评价结果。评价的模型公式如下: Q=ΣNjWj,Nj= Xj/ Yj j=1,2,…,m。 其中:Q―评价综合指数; Nj―第j个指标的指数; Xj―第j个指标的实测值; Yj―第j个指标的评价值; Wj―第j个指标的权重(0≤Wj≤1且ΣWj=1); m―评价指标的个数。 其次,应确定各因子的评价值和权重。在此基础上,计算城市人居环境评价的综合指数Q。Q值的大小反映城市人居环境质量的综合水平,若Q≥1则表明优于或等同于评价标准;若Q 4.2评价结果 依据以上评价步骤,通过计算得出西安城区的人居环境指标,具体结果见表2。 表2西安市城区人居环境指标评价结果[1] 注: [1] 以2002年的指标为基准(即以2002年的指标为“1”),处理后的指标数据不具备量纲。 根据表2的计算结果,再计算出2002―2007年间历年城市人居环境各大类指标得分与综合指标得分的增长率和同时期GDP的增长率(主要来源于《西安统计年鉴(2002―2007》),所得结果如表3所示。 表3西安市城区人居环境指标得分增长率与GDP增长率比较(2002―2007) 4.3结果分析 从表3可以看到2002-2007年西安市区的人居环境得分平均增长率是4.69%,而相应的GDP平均增长率是13.18%,明显高于人居环境得分增长率,这说明这期间西安市区的人居环境质量有一定的提高,但增长仍稍稍滞后经济的发展速度。整体来看西安市区人居环境改善的情况与经济的发展是相一致的。但是2002―2003年和2004―2005年的生态环境质量增长率都为负,相应的经济发展增长率较高,是由于城市的发展模式比较滞后,城市经济的增长是以城市生态环境质量的破坏为代价,所以导致这种结果。 五.建议与讨论 1)优化城市发展模式,处理好城市经济增长与生态环境保护之间的关系,在满足城市经济增长指标的同时应该加快保护城市生态环境建设。 2)以人为本,改善城市居住环境。城市人居环境优化要落实在居住区这一尺度上。强化城市居住区的主导功能,以自然环境为基础,不断提高生活质量,创造出能使居民身心健康发展的、适应社会在发展需求的人居场所。 3)优化生态环境,实施可持续发展,采取各种措施,提高城市污水处理率,加强固体废物综合利用率,减少污染,提高人均绿地面积与城市绿化覆盖率。 结束语: 城市人居环境发展是一个动态、复杂的巨大系统,本文仅考虑到影响西安城区人居环境的部分指标,即只是对人居硬环境进行评价,并没有对人居软环境经行评价,所以文中得出的结论具有局限性,只作为城市规划建设的建议性依据。 环境质量评价论文:改进决策树算法在水环境质量评价中的应用思考 【摘 要】社会经济发展推动着城镇化进程加快,城市化进程与工业生产规模的扩大现实,对生活与工业生产用水量提出了更高要求。因缺乏有效治理,大量污废水直接排放,导致江河水体受到污染。为研究水环境质量变化与发展规律,提出改进决策树算法并将其应用于水环境评价之中。实践证明,基于改进决策树算法的水环境评价模型,其精度较高,生成规则准确,能够实现对水环境质量的客观评价,具备较好的现实价值。 【关键词】改进决策树算法;水环境质量;评价;应用 1 引言 城市化与工业生产的发展,产生了大量的污水与废水,在没有经过任何处理的条件下进入到江河之中,对大量水体构成严重影响。为加强水体保护,研究区域内水环境质量的变化过程与发展所具备的规律,应用现代信息技术促使,对水体要素进行定量评价,为开展环境污染控制规划提供现实指导意义。然而水环境中其评价因子量较多,且其因子与水质等级之间并非均存在着线性关系,从而为水环境质量评价带来困难。提出改进决策树算法构建分类模型,将采集样本数据输入并寻找出分类规则,发现水环境质量变化过程及影响水质的最大因素,对水体质量发展趋势进行预测,为水环境保护与治理提供现实依据。 2 决策树及其工作原理 决策树算法属于数据挖掘的重要分类技术,其操作简单,使用范围较广。应用决策树,可以快速发展数据之中隐含的分类规则。具体而言,则是在相关训练数据的基础上,构建分类模型,于未知测试样本数据中,依据根节点经过某路径达到叶子节点,从而对叶子节点作出客观预测。应用决策树算法,能够对水环境污染源、污染发生的过程、污染物分布状况,对水环境质量变化规律进行分析,预测水体质量发展的未来趋势,其在开展水资源保护开发与治理等方面发挥着一定现实价值。 决策树简称为DT,属于一种存在反向的无环图,决策树内部其每个树的节点均代表着一个测试属性,树的分支反映着测试结果,树叶子节点表示类别。在决策树算法中,最为根本的算法为贪心算法。一般而言,决策树算法在进行数据分类与预测时,其主要步骤为:学习训练数据,构建决策树,分析已生成决策树,提取分类规则,对具体测试样本测试,明确样本所属类别。 3 决策树算法及其改进 在学习决策树算法时,最具影响力的算法为ID3算法,该算法由J.R.Quinlan提出,其主张在属性选择时,将信息增益作为标准,让每个非叶节点进行测试时,均可以获知被测试记录的最大类别信息,且ID3算法其方法计算,计算效率高,理论基础清晰,然而在实践应用中发现,ID3算法仍存在着一定不足,主要表现为:其算法在噪声数据处理时较为敏感,在连续型属性处理时,需要先对其进行离散化方可采取ID3算法进行分类;ID3算法在选择新的属性过程中仅仅考虑该属性信息增益问题,缺乏对后续属性信息增益问题的综合考虑;ID3算法偏重于选择取值较大属性。基于ID3算法中存在的问题,决定对该算法进行改进,提出在MID3算法之中引入用户兴趣度α,从而在一定程度上解决决策树算法倾向于多值问题。 MID3算法是以ID3算法为依托,实质上属于ID3算法的优化,在面对新属性选择时,MID3算法可以综合考虑属性信息增益与后续属性信息增益问题。且在MID3算法中引入用户兴趣度α因子,α指的是对某一事物所具备的相关知识与经验,如专家评价、相关领域知识等,α值需要在决策树学习训练集时反复测试获得,α取值范围应控制在0-1范围内,决策层需要综合考虑先验知识与相关领域知识,合理判断α取值,基于用户兴趣度α的MID3算法,其计算公式为: 其中A代表选择属性,A存在着v个属性装,其相对应概况通过p1、p2…pv,依据最小信息熵原理进行A属性扩展,用B来对其子节点属性表示。 4 改进决策树算法在水环境质量评价中的应用 在水环境检测系统数据库中存在着大量数据信息,在进行数据挖掘时面对大量数据信息难以发现其隐藏规律,为此在应用中采取随机序列发生器,随机抽取一定数据作为决策树算法研究样本数据。 4.1 数据挖掘前的数据预处理 在进行数据挖掘操作之前,需要将面对的数据信息进行数据集成、数据交换与数据规约等预处理。数据预处理模块属于数据挖掘系统所必备的模块,数据预处理技术以专业知识为导向,将发现存在价值信息为目标,通过对数据信息的组织处理,将与数据挖掘不存在任何关系的属性删除,从而为数据挖掘算法提供更为精准的数据,提高数据挖掘效率。在水环境评价时,选择《地表水环境质量标准》作为评价标准,按照相关水质评价要求,选择汞、铅、PH、DO、COD、NH3-N、石油类、挥发酚等属性作为水质评价参数,下表为某流域水质状况数据参数: 通过上表可以看出,其数据划分精细,难以直接分类处理,为此,采取数据预处理措施,通过数字化标记相关属性,并对数字进行概念化处理,消除不合格数据,并形成新的数据列,具体如下表所示: 4.2 改进决策树在水环境质量评价中的应用 基于表2,采取改进决策树算法,构造出决策树,首先对根节点进行分类,从表2数据统计中获知,其达标数量为43例,超标数量为167例,假设每个节点均为根节点,则计算出节点信息熵,依据改进决策树计算公式,可以计算出各种因子的信息熵。执行优化算法,考虑信息增益,经过计算后选择COD作为新的节点,并对其属性值引出分支,经过递归计算构造出一个完整的决策树。 通过该决策树测试,发现改进决策树算法在水环境质量评价中其测试结果准确率达到了93.57%,其对水体水质状况评价较为客观,能够为环境决策提供较为科学的依据。 5 结语 随着环境问题日益突出,尤其是水环境污染问题日益严重,研究水环境质量变化与发展规律,为水环境开发、保护与治理提供现实依据成为时展的显示诉求。提出在水环境质量评价中应用改进决策树法,引入用户兴趣度因素,形成一种新型的分类算法。结合水质数据构建决策树,依据其相关规则进行评估。实践证明其准确率达到了93.57%,其整体水质环境评价较为客观准确,能够为环境决策提供较为科学依据,具备一定的现实意义。 环境质量评价论文:基于GIS的城市水环境质量评价研究 摘要:针对吉林省通化市水环境质量现状,利用现有调查资料,基于GIS技术采取矢量数据结构模型,将水环境评价因子叠加生成评价单元,采用因子分析法确定评价因子权重,应用ArcMap空间分析软件,对不同因子赋予的权重叠加进行水环境质量评价。为合理开发利用城市水资源,有效保护城市生态环境提供科学依据。 关键词:GIS;水环境质量;敏感性 近年来,研究学者针对城市水资源评价理论及方法展开了大量研究[1-2],主要方法有模糊综合评价法、人工神经网络法、遗传算法、灰色关联投影模型等[3]。为了了解城市水资源系统存在的问题,有效评价城市水资源质量,该文以吉林省通化市水资源系统为例,利用已有调查资料,基于GIS技术采取矢量数据结构模型,将水环境评价因子叠加生成评价单元,采用因子分析法确定评价因子权重,应用ArcMap空间分析软件,对不同因子赋予的权重叠加进行水环境质量评价。为合理开发利用城市水资源,有效保护城市生态环境提供科学依据。 1 选取评价因子 综合考虑通化市发展目标和城市用水现状,选取氯离子、二氧化硫、锌、亚硝酸盐、砷、铁、酚、硝酸盐、氟化物、pH值、总硬度、可溶性固体及氨氮等作为评价指标。 2 应用研究 2.1 权重的确定 假如有[n]个样本,每个样本共有[p]个变量,[x1,x2,…,xp],形成[n×p]阶的数据矩阵[4-5]: 通过归一化处理,[p,]个变量可以转变[m]个新指标[F1,F2,…,Fm],因此变量[X]可由[Fm]线性表示出,即[6-7]: 式中:[F]为公共因子矩阵,即:[F=(F1,F2,…,Fm)];[ε]为单一因子;[L]为因子荷载矩阵,即: 经因子分析法计算,氯离子、二氧化硫、锌、亚硝酸盐、砷、铁、酚、硝酸盐、氟化物、pH值、总硬度、可溶性固体及氨氮等因子权重系数从高到低排列。 2.2 水环境质量评价 应用ArcMap空间分析软件,对不同因子赋予的权重叠加进行水环境质量评价,确保每一个目标均对应一组因子。对每一个评价因子均划分出不同类别的指标得分。经计算得城市水环境质量评价结果,如表1所示。 2.3 结果分析 水资源环境无污染区面积占总面积的4.14%,可作为保护区优先选择。轻度污染区面积占总面积的2.87%,主要分布在地势起伏不大且植被覆盖多.中度污染区面积占总面积的36%,除南部山地没有分布,其他分布广泛.较重度污染区面积占总面积的53%,人类活动频繁,需要合理规划开发利用。重度污染区占14.73%,应该限制开发利用. 3 结论 利用GIS技术,针对研究区水资源环境系统现状,选取水资源评价因子,对该区的水环境质量进行了综合评价,研究结果可作为城市开发规划设计,生态环境保护和城市生态建设的参考依据。相对于传统的数值评价方法,基于GIS的城市水资源环境质量评价方法将地面信息的获取、数值计算和空间数据的处理有机结合,能够简单、直观、方便和快速地实现定量分析。能够结合实际情况划分基本水资源利用控制区域和建设控制区域,从保护城市用水安全的角度提出城市水资源利用建议,对城市水资源环境的科学评价以及今后城市发展具有重要意义。 基于GIS的城市水环境质量的评价结果,一方面依赖于评价数据的获取,另一方面取决于评价方法的选定。因此,在未来研究工作中需要开展全面、准确、有针对性的城市水环境调查,并建立合理的城市水资源环境系统评价体系,以便更好地为当前所面临的水环境问题服务。 环境质量评价论文:模糊神经网络在水环境质量评价中的应用 摘要:为了保证城镇居民饮水安全,针对水质分级标准存在的模糊性,引入模糊神经网络理论,建立水环境质量评价模型。选取吉林省白山市白云峰水库为研究区,通过调查采样选定6处监测点,将其模型评价结果与尼梅罗综合指数法的评价结果进行对比分析。结果显示,模糊神经网络评价水环境质量是可行的,水质评价结果精度更准确,打破了传统方法的局限性。模糊神经网络模型具有较强的学习能力,能够提高地下水水质评价的准确性,为日后保护和管理水环境提供了科学依据。 关键词:模糊神经网络;水环境质量评价;监测点 我国当前经济社会的发展正处在城市化、工业化、现代化进程中,有效地保护和合理利用水资源,防止项目建设和生产造成的人为水资源破坏,最大限度地减少和降低对水环境的影响,保证工程项目的顺利建设和安全运行,促进水资源的循环利用和生态环境的可持续维护,水环境质量科学准确的评价必不可少[1]。该文综合考虑神经网络的特点,把模糊理论引入评价模型中,以水质评价指标作为模型的输入变量建立模糊神经网络,以白山市白云峰水库为研究区,评价其水环境质量。 1 模糊神经网络 1974年,S.C.Lee以和E.T.Lee首次把模糊集和神经网络联系在一起; 1985年,J.M Keller和D.Huut提出把模糊隶属函数和感知器算法相结合。自1992年开始,J.J.Backley发表了多篇关于混合模糊神经网络的文章,它们也反映了人们近年来的兴趣点。 模糊神经网络是一种新型的神经网络,它是在网络中引入模糊算法或模糊权系数的神经网络。模糊神经网络的特点在于把模糊逻辑方法和神经网络方法结合在一起[2]。目前应用最广泛的是模糊BP网络[3],对于一个神经元,考虑其输入信号是以隶属函数表示,而不是以绝对值表示,基本处理单元为非线性输入-输出关系,输入层神经元阈值为0,且[f(x)=x];而隐含层和输出层作用函数为[f(x)=11+e-x]。 鉴于水质评价中水质分级存在模糊性,水质评价结果易受人为因素影响[4-5],因此本研究将将模糊理论中隶属度引入水质评价中,试图克服传统水质评价过程中存在的问题。按下式构造隶属度函数[6-7] 式中:a、b为评价水质样本相邻的上下两级标准水质级别;[f(x)]为标准的梯形隶属度函数。 2 实例 2.1 评价因子选取 研究区地处低山丘陵,远离居民点,附近无大的河流或流量较大的裂隙泉。当地自然环境良好。研究区气候属温带大陆性季风气候区。年平均气温在2.5℃左右。年最高气温38℃,多集中在七、八月份,昼夜温差较大。最低气温可达-40℃,集中在十二月下旬至翌年二月份。年平均降雨量为800mm左右,最大冻结深度1.60m。 根据水文局提供的水环境质量监测资料,本次研究选取总硬度、硝酸盐氮、挥发酚、六价铬、砷、铁等指标作为评价因子。 2.2 模糊神经网络的应用 经过标准化处理后建立6-3-1结构的模糊神经网络。由于活化函数值域范围在[0,1]间,故设定水环境质量级别的目标输出量是0.1、0.3、0.5、0.7、0.9(如表1) 。模型本次训练选取学习效率[η]=0.9,动量系数[σ]=0.5,经过7600次迭代,网络收敛,达到指定精度10-5。然后对输出结果进行隶属度计算,最终确定出水质级别,评价结果见表2。 2.3 结果分析 根据现有调查资料水库目前的水化学类型为:H―Ca型水、总硬度(以CaCo3计算)124.31mg/L、PH值8.01、为弱碱性水,水质良好,适合饮用。通过计算发现,采用尼梅罗综合污染指数法评价的水环境质量并无明显变化,而应用模糊神经网络计算后得出的结果水环境质量变化明显,与现有实际调查情况一致。因此应用模糊神经网络评价出的水环境质量结果是可靠的。 3 结论 本文将模糊神经网络应用到水环境质量评价中,它将模糊算法或模糊权系数引入到神经网络中,把模糊逻辑方法和神经网络方法结合在一起,是一种新型的神经网络。克服了传统水环境系统中变量间模糊性问题,该网络具有很强的自适应、自学习的能力。通过实例应用,验证了模糊神经网络在水质评价方面的应用是可行的,结果是准确可靠的,该方法具有良好的应用前景。为保证城镇居民饮水安全,及日后保护和管理水环境提供了科学依据。 环境质量评价论文:模糊数学在环境质量评价应用中的异同点浅析 摘要:模糊数学在环境质量评价应用中存在计算思路相同,而模糊集的建立、隶属度以及权重的确定等方面存在多种不同的方法。通过分析这些异同点,为今后模糊数学在环境质量评价中的应用和推广提供参考。 关键词:模糊数学,隶属度,权重 引言 模糊数学是一个新兴的数学分支,它应用微积分、线性代数、概率论和数理统计等理论和方法来研究和处理日常生活中遇到的一些难以定量化的模糊概念,使过去那些与数学毫不相关或关系不大的学科都有可能用定量化和数学化加以描述和处理,从而显示了强大的生命力和渗透力,使数学的应用范围大大扩展。 从模糊数学相关论文中可知:模糊数学自身的理论研究进展迅速;模糊数学目前在自动控制技术领域仍然得到最广泛的应用,并在计算机仿真技术、多媒体辨识等领域的应用取得突破性进展;模糊聚类分析理论和模糊综合评判原理等更多地被应用于经济管理、环境科学以及医药、生物、农业、文体等领域,并取得很好效果。 近年来,随着环境保护事业的发展,模糊数学在环保领域的应用越来越频繁,特别是在环境质量评价中的应用,引起人们的高度重视。如何使模糊数学在环境质量评价的应用中发挥其应有的作用,使计算结果更符合实际情况,因子集的建立、隶属度以及权重值的确定至关重要。 应用差异 从所查文献得,模糊数学在环境质量评价中应用的不同占主要集中表面在因子集建立、隶属度的计算以及权重的确定等三方面,以下将分析介绍。 因子集建立方法的比较 同一环境因素,如选用不同的因子集进行评价,所得出的评价结论可能完全不一样。因此,如何正确选取评价因子进行因子集的建立,对于采用模糊数学法进行环境质量计价起着至关重要的作用。从所查找到的文献来看,因子集的建立主要包括以下几种: (1)查找相关资料。如林建元等人采用模糊数学对工业园区环境质量评估方法进行研究时,综合各方面相关之评估项目及指针,以作为建立适合国内工业园区环境质量评估项目之参考,由此拟出出适用于国内工业园区之环境质量评估阶层体系,该体系参考了蔡世禄(1997)等人的相关资料。该工业园区环境质量评估阶层体系表中,标的层的建立原则主要考虑为项目彼此关系相互独立,而在涵盖的内容范围上,除了实质环境质量的条件之外,并加入了周边环境设施的可及性、区内公共设施的充分性与便利性、环境的安全性与美观性、以及属于非实质环境条件但具有深切影响的管理维护项目,主要目标除了在提升工业区的环境质量,更强调其因应未来朝向生活化、多功能的目标。 (2)根据环境的实际情况选取。如张俊栋等人采用模糊数学法对黎河店水源地环境质量进行综合评价时,根据当地的实际情况,选取地下水总补给模数、降落漏斗、污染指数、矿化度和总硬度5项因子,能够较真实、客观地反映当地环境地质质量问题。又如,丁匡平等人采用模糊数学法对瓯江流域丽水段水质进行评价时,根据丽江市环境监测中心对瓯江流域丽水段历年水质监测的实际情况,选取DO、BOD5、CODMn、酚以及CN等5个主要评价因子进行因子集的建立,较好地反映出丽水段的实际情况。 (3)专家征询法。如芦伟等人采用模糊数学法对广西柳城县农业生态环境进行调查时,在确定生态资源、人类驱动以及系统响应等3个子系统作为一级指标,本着可持续性、因地制宜和可操作性的原则,在征求当地专家意见的前提下,又兼顾当地自然生态环境的特征情况下,共选取了17个二级指标,对当地农业生态环境进行综合评价。 (4)根据国家相关规定建立因子集。如我们接触到的书本上的例题,是选取国家相关规定进行因子集的建立。现国家对部分区域、流域、湖库等有特殊要求的,如对水体富营养化的水体,特别提出了磷等要求;又如,国家确定的总量控制指标,如水体中的COD、NH3-N,大气中的SO2、烟尘以及工业粉尘,固体废物量等,这些都可以作为因子集建立的基础。 以上各种因子集建立的方法虽然具体操作有所不同,但总的来看,都从需要评价的环境特征出发,尽可能地贴近当地实际情况。无论选取何种方法进行因子集的建立,都应与区域环境特征相结合。 隶属度的确定 模糊综合评价的核心是建立隶属函数,而模糊隶属度的确定带有很强的主观性和随意性,操作难度较大,有时根据人的经验不同,建立的隶属度函数就不同,这有可能影响评价的准确性和客观性,因此,在实际评价中应尽选择符合实际情况的方法,建立合理的隶属度函数,从而提高模糊综合评价的准确性。所查文献中,隶属度的确定主要有以下三种常用方法: (1)降半梯形法建立各评价因子的线性隶属函数关系,对表示环境质量的每个评价因子以隶属度进行单项评价,从而构成了模糊关系矩阵。这是在环境质量评价中最为常用的隶属度确定方法。 (2)三角模糊数以及反模糊化明确值求法 林建元等利用三角模糊数以及反模糊化明确值求法,可知各等级语意标度所对映之三角模糊数,和经计算所得之反模糊化明确值,再求出两明确值间之平均值,则可作为隶属函数划分等级之个边界值。 由各环境质量影响因素之评价值,经隶属函数之转换,可得出各因素所表现之等级影响,表示为,求出由各影响因素对个评估等级的,即构成隶属函数值矩阵,或称评定矩阵R:,由此进行综合评价。 (3)专家打分法 朱照宇等人在确定广东沿海陆地表层地质环境综合质量评价过程中确定各评价指标的权重值时,采用专家打分法。如确定出地震活动0.15,活动断裂0.25,地形起伏度0.10,斜坡坡度0.15,冲沟切割密度0.10,水土流失程度0.05,崩滑面密度0.05,土体承载力0.10,地裂缝面密度0.05。尽管专家打分法具有一定的主观性,但由于地质环境影响因素复杂性和因子边界的模糊性,这种经济判断反而更可靠。 权重值的确定 权重值的确定方法较多,权重值的确定将直接影响计算结果,因此,权重值确定的准确性要求不亚于评价因子集的建立。从查找的文献中,可得出以下几种在实际操作中应用的方法: (1)在对农业生态环境定量评价过程中,芦伟等人以层次分析法为基础上,同时广泛征求当地专家领导的意见,结合当地的实际情况,经反复讨论和研究确定各评价指标的权重值,达到既减少主观性,提高客观性,又兼顾灵活性和可操作性。 (2)环境质量评估影响因素之权重的求取,有采用德尔菲(Delphi)法以调查统计专家的意见,求得其一致性的权重;另一种则是直接由研究者主观判定之权重,两者皆可统称为专家定权法。林建元等人的研究则预期透过调查统计工业园区从业人员(即环境使用者)的意见,经层级分析求得权重。 该研究由于样本数多达500份,基于经济考虑,调查方式并不是采取要求从业人员对八项因素进行两两比较,以决定其相对重要性,而是在问卷中加入一栏目,由从业人员判断八个影响因素的重要性次序,最重要者为1,次重要者为2,依次排列,再由此计算出各因素排序数之平均值。该值反映出工业区从业人员对整体环境质量影响因素重要性之判断,值愈小者表示愈重要,反之则愈不重要。这种调查方式是考虑到让受访者有较不复杂的回答模式,以增加有效问卷的回收率,同时,后续的统计汇整工作也较为简便。吴硕贤(1995)认为采用重要性排序之平均值,以简化的AHP方法求取权重,其结果和两两配对比较的结果,可能有些许差异,但总的趋势是一致的。 (3)张俊栋等人则采用超标加权法计算权重值(反映污染物超标的定权方法),其计算公式如下: 其中, 如计算结果出现大于1.0的情况,按照模糊数学评价方法,对计算结果做归一化处理,使其在(0.1)区间内,公式如下: 根据计算结果,建立模糊权重向量。 模糊数学综合评价法的共同点 尽管模糊综合评价方法的应用有着很多不同的方法,受各种主观因素以及客观因素的影响,但在应用过程中却有着共同的思路。 采用隶属度的概念来表达客观事物是模糊数学的基点,以此来研究众多模糊现象。采用模糊数学法对环境质量进行综合评价,均是通过建立模糊子集、隶属函数以及权重集,再进行模糊综合评价,从而得出最终的评价结果。 结束语 模糊数学法在环境质量评价中得到较广泛的应用,已获得了有益的结果。在实际应用过程中,应结合当地实际情况,选用与当地环境特征最为相符的方法进行评价,这样才能得到较合理的评价结果。 环境质量评价论文:基于SPSS的主成分分析在地下水环境质量评价中的应用 摘要:选定内蒙达拉特旗三晌梁地区40个地下水质站点2年资料,在SPSS统计软件的支持下,将主成分分析方法应用于水环境的综合评价之中。利用主成分综合得分从评价分区、地下水水环境质量评价等方面进行分析,分析结果理想,体现了主成分分析在水环境质量评价中的实用性。 关键词:主成分分析 水环境综合评价 1. 引言 内蒙古达拉特三晌梁工业园区是2001年初经内蒙古自治区人民政府批准成立的自治区级开发区,它主要涉及煤化工、PVC管材及芒硝产业等,随着生产规模逐年扩大,“三废”排放量的增加,势必造成地下水污染严重,因而对该区现有地下水水质进行评价,非常必要和及时的,为防止该地区污染继续加剧和保护水质,提供前期的基础研究,研究中采用了SPSS统计软件和污染指数方法对地下水污染进行了综合评价,取得了较好的效果。 SPSS ( Statistical Package for the Social Science)是由美国SPSS公司自20世纪80年代初开发的大型统计学软件包,目前已推出SPSS 18.0 for Windows版本,具有统计功能强大、分析结果清晰、界面直观、操作简单、易学易用等特点。 主成分分析(Principal Component Analysis)就是考虑各指标之间的相互关系,利用降维的方法将多个指标转换为少数几个互不相关的指标,从而使进一步研究变得简单的一种统计方法。主成分分析是由Hotelling于1933年首先提出的,是利用“降维”的思想,在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标,称为主成分。 2. 基于SPSS的主成分分析 主成分分析方法 ( PCA法 )是一种将多维因子纳入同一系统中进行定量化研究, 理论比较完善的多元统计分析方法。其基本思想是认为在众多有相关性的因子之间必然存在着起支配作用的共同因子。根据这一点, 通过对原始变量相关矩阵内部结构关系的研究, 找出影响某一环境质量的几个综合指标, 不仅保留了原始的主要信息, 又使其彼此之间不相关, 比原始变量具有某些更优越的性质, 使得在研究各种复杂的环境问题时容易抓住主要矛盾。 3. 主成分分析应用实例 3.1 资料选取 本次水样的采集采用了均匀布点的方式,在三晌梁地区共采集潜水简分析样40个,记录了采样点的坐标(大地坐标),采样深度控制在0-50米的潜水层位,以期确定该地区潜水的水质情况及污染程度。 3.2主成分分析 3.2.1主成分的确定 根据2007年三晌梁地区调查的40处水样数据,共监测了18项指标进行分析。根据主成分分析法,先对原始数据进行无量纲化处理,再求相关系数矩阵,由相关系数矩阵计算特征值。各主成分贡献率与累计贡献率见表1。由表1可知,前五个主成分的累计贡献率已达82.96%,故只需求出第一、二、三、四、五主成分Z1、Z2、Z3、Z4、Z5即可,它们已能够充分地反映40处样点的地下水水质综合水平。计算主成分载荷,结果见表2。 3.2.2主成分综合得分的计算 根据特征向量,求出主成分表达式: 3.3地下水质量主成分分析 考察表2:第一主成分Fl与原始变量Na离子、碳酸盐、氯离子、硫酸盐和矿化度有一定的正相关。说明这5项是这一污染类型的主要污染因子,其余几项指标污贡献率较小;第二主成分F2中,氨氮、亚硝酸盐以及负硬度的贡献率较大其余几项指标污贡献率较小;第三主成分F3中,氯离子、PH值和碳酸盐对其的贡献率较大;第四主F4中,亚硝酸盐的贡献率较大;第五主成分F5中,氟离子含量贡献率较大。 根据综合得分F的值,选取适当的分值区间。 4. 结束语 主成分分析法在保证原始数据信息损失最小的前提下,经过线性变换和舍弃部分信息,以少数的综合变量取代原有多维变量,简化了数据结构,使评价结果客观合理,可以避免依据全观评价确定指标权重的不准确性。应用主成分分析法对和田地下水水质进行综合评价,并结合成因分析指出研究区地下水水质的主要影响因子和地下水主要污染区,为地下水水质评价和分区治理提供了理论依据。 环境质量评价论文:济南市地下水环境质量评价 摘要:本文根据野外实地水样采集与监测得到的各检测点的评价项目浓度,对济南市地下水水质污染现状及变化趋势加以分析,确定济南市地下水环境质量评价标准及评价项目,选定国标推荐的加附注评分法,对济南市各地下水样检测点进行地下水环境质量评价,最后根据计算结果将地下水环境质量划为优良区、良好区、较好区、较差区、极差区等五个等级。从而,对济南市的地下水环境质量有个整体上的评价与认识。 关键词:地下水;环境;质量 1 济南市地下水污染现状及发展趋势分析 近年来,随着人类活动的加剧和开采量增加,济南市岩溶水水质有逐渐恶化的趋势,特别是80年代以来,岩溶水化学组分含量快速增加。根据系列监测资料以西郊、市区、东郊为例,分析对比泉域CL-、SO42-、NO3-离子与总硬度、矿化度多年来的变化趋势。 1.1污染源分析 1.1.1大气污染源 据环境保护部门监测资料,济南市废气排放所含主要污染物为SO2、烟尘、粉尘等。济南市大气污染相当严重,由于大气污染,降水中SO42-,NOX含量相应增高,降水质量直接影响地下水质量。 1.1.2 废水污染源 据环保部门统计,2001年市区工业废水排放量为4948.8万吨,其中主要污染物COD、石油类,悬浮物、挥发酚等成份,生活污水主要污染物为COD。历城区的工业废水排放量最大,占总排放量的64%左右,是工业废水的主要来源地。[1] 1.1.3 垃圾及工业废弃物污染源 (1)垃圾 济南市日均产垃圾1726吨,通过野外实地调查发现,有部分生活垃圾堆放在南部山间洼地或冲沟等偏僻处,其特点是垃圾简单堆放在裸露或半裸露灰岩地区或采矿石坑内,生活垃圾在淋滤作用下易造成地下水污染。 (2)固体废弃物 固体废弃物主要污染物为粉煤灰,炉渣、煤矸石、采矿尾矿等,经风化和雨淋,对空气、水体、土壤造成污染,破坏生态环境。 2 地下水环境质量评价 选取重点评价东拓、西进所涉及的岩溶地区52个采样点,进行地下水环境质量评价。 2.1评价标准 地下水质量评价以我国国家技术监督局于1993年12月批准、1994年10月1日开始实施的《地下水质量标准》GB/T14848-93为标准,进行单项组分和综合评价。 2.2评价项目的选取 根据饮用水水质标准,选有NH4+、Cl-、SO42-、F-、NO2-、NO3-、总硬度、矿化度、PH值、AS、Hg、Cu、Cr6+、Pb、Zn、酚、CN、Cd、Mo、共计19项参与评价。 2.3评价方法的确定 《地下水质量标准》GB/T14848-93中,除了规定地下水的质量分类、监测项目外,还推荐了一种地下水水质综合评价方法,即以标准中各项目浓度水平的划分级别为基础,用综合评分值(F值)的方法来对济南市地下水进行评价。[2] 具体做法如下: (1)单项组分评价 依据《地下水质量标准》GB/T14848-93见附表1,将52个采样点的各单项组分的监测结果,按照地下水分类指标进行划分,即确定单个水样中,各单项组分所在的类别,结果见附表2。 (2)综合评价 地下水质量综合评价,采用加附注的评分,按照附表1划分等级,再按照表1规定的单项组分评分确定Fi,最后按下面式(1)计算F值。 将附表2中的单项组分所属类别,按表1规定的单项组分评分确定Fi,最后按照按式(1)计算F值。[3] 3 评价结果分析 根据表3可看出,区内岩溶水仅在西郊井家沟(黄29号)1个取样点水质极差,8个取样点水质较差,其余43个检测点水质均为良好,研究区内无水质优良区。 (1)水质良好区(Ⅱ) 工作区内大部分地段属水质良好区,从南郊低山丘陵灰岩裸露区到北部隐伏区广泛分布,济南地区地下水大多属于此类。该区地下水类型以HCO3-Ca型为主,局部为HCO3-Ca・Mg型。南部丘陵区,基岩裸露,地下水位埋深大,多为农业或生活污染,一般硬度较小;北部基岩埋藏深,上露覆第四系盖层,部分地区由于岩浆岩或粘性土的存在,垂直方向的防护性能较好,因而,较大区域内地下水质量较好,各项水理指标符合饮用水水质标准,水质良好,适于作为生活或工业供水水源。 (2)水质较好区(Ⅲ) 分布于水质较差区的外围,与良好区相连。该区内地下水各项组分中均未超过地下水质量Ⅲ类标准,可以作为集中供水水源。 (3)水质较差区(Ⅳ) 主要分布在工作区中部,后魏华(段54)后龙窝(+3)政法学院(政1),工作区东、西部仅点状分布于埠东、武警医院、邵而、北汝,地下水中部分项目超过饮用水水质标准,适宜农田灌溉和工业用水,用作饮用水水源需加处理。 (4)水质极差区(Ⅴ) 本区仅分布在井家沟一带,综合评价为Ⅴ级水分布区,地下水主要受工业及农业严重污染,不益饮用。目前该区地下水主要用于工业用水及农田灌溉用水,部分地段也作为生活用水。西郊井家沟一带,地下水中SO42-,总硬度、矿化度严重超标,其中SO42-为1204.89mg/L,总硬度为1740.63mg/L,矿化度为2505.48mg/L,PH值为6.6,地下水水化学类型为SO42-―Ca型水。 4 结论 地下水环境质量评价是环境质量评价的重要组成部分,是以定量的方式直观地表征地下水环境质量的总体状况,可为水资源的可持续开发与管理提供了科学的依据,更是实现水资源合理开发利用的重要技术措施。 本文对地下水环境质量综合评价原理和方法进行了研究,并结合济南市地下水水环境的基础性资料,对济南市地下水环境质量进行了评价。所作工作如下: (1)分析济南市地下水污染现状及发展趋势,确定了比较科学、全面的监测项目。 (2)采用加附注的评分方法进行计算,求得综合评价分数值,并根据计算结果划分地下水质量级别。根据综合评价值将水质分级划分为:优良区、良好区、较好区、较差区、极差区。 结果表明,所选取的52个采样点中,1个取样点水质极差,8个取样点水质较差,其余43个检测点水质均为良好,无优良区。与相关资料显示的实际情况基本相符合。 环境质量评价论文:川西北某县域土地生态环境质量评价 摘要:现有的土地评价工作侧重于土地应用功能,而对土地生态环境功能的考虑比较少。为了探索考虑生态环境功能的土地质量评价方法,选择生态环境条件脆弱的泸定县为研究区,在土地利用类型的基础上,加入坡度、坡向、高程等地形要素指标,建立土地生态环境质量评价指标体系,并应用GIS、RS和层次分析(AHP)技术获取评价因子专题图,经过图形叠置生成泸定县土地生态环境质量等级图。评价结果显示,影响研究区土地生态环境质量的主要因素为坡度、降水量、高程、植被指数和土壤质地等。经过对泸定县土地生态环境质量评价等级与地貌类型、土地利用方式及生态环境因素进行对比分析,认为评价结果与现实条件吻合较好。 关键词:土地生态环境质量;GIS;RS;泸定县;图形叠置;层次分析法 近些年来,为提高各类土地利用质量,满足土地规划的战略需求,从工业、农用、建设、旅游等不同功用角度出发,我国学者开展了一系列土地评价工作[12],比如,针对建设用地的土地适宜性评价[3]、根据开发区用地模式需求而开展的土地集约利用评价[4]、为区域土地状况及农产品绿色基地建设提供依据的土地质量评价等等[5]。现有这些评价工作大多为适应土地的社会经济发展需求,侧重于考虑土地的应用功能,而对土地作为生态环境要素方面的考虑比较少。我国地域辽阔,虽然土地资源总[HJ1.99mm]量丰富,但地形地貌、气候条件的复杂多样及人类活动等因素叠加,造成土地荒漠化、水土流失等生态环境问题十分严峻。因而在地理区位特殊,生态环境的脆弱地区,针对土地的生态环境功能,开展土地生态环境质量评价具有重要意义。本文以泸定县为例,在分析当地实际环境条件基础上选取适宜的土地生态环境评价指标,利用GIS与RS进行数据获取、空间分析,探索基于满足生态环境功能的土地环境质量评价体系及方法。 1研究区概况 研究区范围包括整个泸定县。泸定县位于四川省甘孜藏族自治州东部,东经101°49′-102°27′,北纬29°28′-30°6′之间,土地总面积2 16871 km2。由于地处青藏高原向四川盆地的过渡地带,境内山高坡陡,河谷幽深,为典型的高山峡谷地貌。区内地势高差相对较大,一般在2 000~3 000 m,最高可达6 500 m。大渡河由北向南将全县分割为东西两部分,沿河两岸支沟发育。县内地貌类型按成因可以分为阶地、河谷扇形地、台地和山地。阶地由河流下切形成;河谷扇形地多形成于山溪与大渡河交汇处,因其土质肥沃多为县内的重要耕地;台地是由冰川、溪流剥蚀切割形成;山地多为中山、高山和极高山,多分布于贡嘎山东坡和部分北坡的磨西、新兴乡等大雪山脊一带。 县域属于亚热带季风气候和大陆性季风高原型气候,土壤类型多为山地黄褐土、黄棕壤、山地棕壤、山地暗棕壤等,也包括部分高山草甸土类型。因地形地貌、生物气候和成土母质的影响,泸定县土壤区域特征十分明显,具有较显著垂直和水平分带特征。全县土地利用类型包括耕地、园地、林地、草地、工矿仓储用地、住宅用地、交通用地、水域及水利设施用地、其它用地。由于工矿仓储用地、住宅用地、交通用地总和只占总面积的056%,故本文合并称为建设用地,本次评价对象包括除水域以外的所有类型土地。泸定县特殊的地质地貌、气候条件及人为不利因素决定了其生态环境脆弱和土地质量较低,除了土地的不合理利用以外,该县还存在森林资源过度采伐引起的土地枯竭,草场不平衡放牧引起的板结退化等生态环境恶化现象。泸定县位置及其区域卫星影像见图1。 2评价方法 土地评价的方法很多,目前常用的评价方法有模糊评价法[6]、主成分分析[7]、物元分析法[8]等。本文充分运用GIS技术和RS技术建立空间和属性分布数据库,选择基于GIS的图层叠置法[9]进行叠加分析。 2.1评价指标体系的建立 土地质量评价指标一般依据土地利用类型来选取:未利用地采用生态质量指标体系,农用地采用生态质量指标体系和生产质量指标体系,建设用地采用生态质量指标体系、生产质量指标体系和承载质量指标体系[10]。本文参考以上原则,将影响土地生态质量的地形要素纳入到评价体系,主要考虑坡度、坡向、高程等地形指标,以突出土地生态环境质量评价的目的。由于泸定县建筑用地总面积只占土地总面积的很少一部分(见研究区背景分析),故按照未利用地和农用地类型来选取指标。生态质量和生产质量指标体系选取气候条件、土壤质量、植被覆盖率水平和土地利用状况作为评价指标。最终,确定了泸定县土地生态环境质量评价指标体系,见图2。评价指标体系分为3个层次:目标层为土地生态环境质量评价体系;要素层包含气候、土壤、植被、地形、土地利用等5个要素;指标层包含年降雨量、年均气温、≥10 ℃积温、土壤湿度、土壤有机质、土壤质地、植被指数、坡度、坡向、高程、土地利用类型等11个指标。 2.2数据采集与数据标准化 对泸定县土地生态环境质量评价体系中11个评价指标的数据处理,主要通过GIS、RS分析或直接插值法获取各类专题图,具体的技术方法包括:调用ARCGIS软件的空间分析模块在数字化地形图数据源基础上生成坡度图和坡向图;使用遥感图像处理软件Erdas 87对TM遥感影像数据进行解译生成土壤湿度图、植被覆盖图;选取SPOT遥感影像解译获取土地利用现状图;利用获取的气候数据、土壤有机质数据插值得到对应的专题图;土壤质地为非数值型指标,通过矢量化获取专题图。 (3)土地生态环境质量为优和较优的土地主要分布在大渡河沿岸及其支沟地区以及中山地势平坦开阔的台地地区,这些地区气候温和湿润,水热条件较好,地势平坦,植被覆盖率高;质量为良的土地主要分布在新兴乡的中部及东北部、田坝乡西部、烹坝乡西南部,该区域属于高山地形,地势平坦开阔,林地草地为主要土地利用类型,但其气候属亚高山亚寒带、高山寒带气候,降雨量少,土壤为亚高山草甸土和高山亚高甸土为主,砂石含量多,是主要的牧区地带;质量为中等的土地主要分布在大渡河谷低中山的岚安乡、烹坝乡、泸桥镇、田坝乡、冷碛乡、杵泥乡等乡镇,这些地区位于气候温热,地势较缓的河谷地区,是主要的人口聚集地,有一定的环境污染,建设用地占用耕地的情况较为突出,因此此区域土地生态环境质量不太理想;质量为差的土地分布在磨西镇和新兴乡西部地区,田坝乡、烹坝乡部分地区,此区域位于高海拔地区,生态环境脆弱,地质灾害频发,水土流失严重,气候属高地凉温带及高山永冻带,主要的土地利用类型为其它土地中的裸地和水域及水利设施用地中的冰川及永久积雪。 4结语 泸定县地处高山峡谷地带,区内土地生态环境脆弱。本文加入地理要素形成评价因子体系,结合GIS、RS及AHP技术进行数据提取、分析和运算,对泸定县土地生态环境质量进行了系统研究,评价结果显示地形指标对土地生态环境质量具有重要影响。总体来看,影响研究区土地生态环境质量的主要因素为坡度、降水量、高程、植被指数和土壤质地等。通过对泸定县土地生态环境质量评价等级与土地利用类型及实际生态环境因素的对比分析,评价结果与现实条件吻合较好。 土地生态环境质量评价是正确认识土地资源状况的基础,同时对生态环境保护具有重要指导意义。当前关于土地质量评价的研究尚比较单一,相关理论和技术方法体系还很缺乏。服务于多种土地功能应用,同时兼顾土地所在地域特点及自然地理条件等属性,是土地质量评价值得深入和探索的方向。 环境质量评价论文:水环境质量评价浅析 【摘要】综述了水环境质量评价的作用及目前常用的各种水环境质量评价方法,对目前水环境质量评价中的不同方法进行了比较分析,针对各种评价方法的优点和不足做出评述,并简单介绍了评价中应注意的问题。 【关键词】水环境质量;水质评价;评价方法 一、水环境质量评价的作用及分类 水环境质量评价是进行环境管理的重要手段之一。通过水环境质量评价可以了解环境质量的过去、现在和将来发展趋势及其变化规律,制定综合防治措施与方案;可以了解和掌握影响本地区环境质量的主要污染因子和主要污染源,从而有针对性地制定改善环境质量的污染源治理方案和综合防治规划与计划;可以为制定国家或地方的环境标准、法规、条例细则等提供科学依据等。 按不同的分类方法,大致上可将水环境质量评价分为以下几种类型: 1.按照时间可分为回顾评价、现状评价和预断评价; 2.按照区域类型可分为城市、区域或流域、景区等; 3.按照环境的专业用途又可分为饮用水、灌溉水、渔业用水等质量评价。 二、水环境质量评价方法 (一)污染指数评价法 1.原理及分类。将对水体实际监测数据与评价标准作为分指数,然后将其通过数学运算得到总体污染指数,并将该指数作为水体污染程度评价标准,并作为评价不同河流或同一河流不同时期水质评价尺度,该种方法只适于对水体进行定量描述,其可基本反应污染性质及污染程度。 依据对分指数的处理不同,指数法又可以分为不同的指数形式,主要有豪顿(Hoaon)水质指数、布朗(Brown)水质指数、普拉特(Prati)水质指数、尼梅罗(Nemerow)指数、罗斯(Ross)水质指数、黄浦江污染指数(A)等。 2.特点。一般而言,综合指数法具有下述缺点:(1)综合指数法将环境质量硬性分记,没有考虑环境系统客观存在的模糊性。环境本身存在大量不确定性因素,级别划分与标准确定都具有模糊性;(2)综合指数法没有考虑到环境系统客观存在的灰色性。 应该看到,综合指数法也有无可比拟的优点:(1)它能用一个简单的数学公式整合海量的环境特征性信息,并以一个简单的数值来反映环境质量的总体水平;(2)只要选择并固定了合适的评价方法和评价指标,就可以对区域环境质量进行时空上的比较,而且这种比较是依据数值大小、结论明确的计算结果来进行的。 (二)模糊评价法 模糊综合评判法是它建立在模糊集合基础上,从多个指标对被评价事物隶属等级状况进行综合性评判,它把被评判事物的变化区间做出划分,模糊综合评判可以做到定性和定量因素相结合,扩大信息量,使评价数度得以提高,评价结论可信。 1.模糊评价法原理。模糊综合评判法是利用模糊变换原理和最大隶属度原则,考虑与被评价事物相关的各个因素或主要因素,对其所做的综合评价。应用模糊数学进行水质评价时,对一个断面只需要一个由P项因子指标组成的实测样本,由实测值建立各因子指标对各级标准的隶属度集。 2.特点。模糊综合评价法的最显著特点是:一、相互比较。以最优的评价因素值为基准,其评价值为1;其余欠优的评价因素依据欠优的程度得到响应的评价值。二、可以依据各类评价因素的特征,确定评价值与评价因素值之间的函数关系。 但是,从目前的研究情况来看,由于在模糊综合评价中,一般采用线性加权平均模型得到评判集,使评判结果易出现失真、失效、均化、跳跃等现象,存在水质类别判断不准确或者结果不可比的问题,而且评价过程复杂,可操作性差。 (三)人工神经网络评价法 应用人工神经网络进行水质评价,首先将水质标准作为“学习样本”,经过自适应、自组织的多次训练后,网络具有了对学习样本的记忆联想能力,然后将实测资料输入网络系统,由已掌握知识信息的网络对它们进行评价。 人工神经网络用于水质评价有下述优点:1.可允许有大量供调节参数;2.运算速度快;3.具有全息联想功能;4.具有自组织、自学习、自适应和容错能力。缺点:对于协同性较差的样本,评价结果易出现均化现象。 三、结语 随着目前科学技术的快速发展,各学科的相互交叉渗透,以上水环境质量评价方法也会不断得到完善、创新,这就要求我们及时了解前沿科学并将其扩展。 总之,水环境质量评价方法会在科技工作者的共同努力下不断完善和更新,使之更合理、准确、科学,更好地指导水资源保护、水环境治理工作。 环境质量评价论文:营口市蔬菜种植基地土壤环境质量评价 摘要:营口市蔬菜种植基地土壤环境质量全部达到《土壤环境质量标准》,单因子评价为Ⅰ级,无污染,梅罗污染指数评价为Ⅰ级,清洁(安全),与”十一五”相比,重金属浓度有所改变。 关键词:营口市;蔬菜种植基地;土壤;环境质量 1 前言 为了全面、系统、准确掌握营口市农田土壤环境质量的总体状况,查明土壤污染类型、程度和原因,营口市环境监测中心站于2013年,开展了一次蔬菜种植基地土壤环境质量监测,本次监测选择营口辖区内3个蔬菜种植基地,分别位于盖州市太阳升办事处沙沟子村、老边区柳树镇东柳村和盖州市太阳升办事处六里村。 2 基本情况 盖州市太阳升办事处沙沟子村:主要种植品种为黄瓜、土豆、茄子、辣椒、卷心菜,灌溉方式为井灌,主要使用肥料为好天115、好天1107、中挪1+1等复合肥,使用菊酯类农药,周边均无污染源。 老边区柳树镇东柳村:主要种植品种为西红柿、黄瓜、茄子、芸豆等,灌溉方式为井灌,主要使用肥料为中美1+1、中挪1+1等复合肥,使用有机氯农药,周边均无污染源。 盖州市太阳升办事处六里村:主要种植品种为葱、姜、茄子、卷心菜等,灌溉方式为井灌,主要使用肥料为中美1+1、好天115、好天1107、中挪1+1等复合肥,使用敌敌畏、乐果农药周边均无污染源。 3 样品采集 每块蔬菜种植基地按100m×100m网格布点,从中随机抽取了5个地块,在每个监测地块的中心采集0~20cm表层土壤,同时记录点位坐标。 4 监测结果 4.1 土壤理化性质监测结果 监测结果显示:土壤pH值范围为6.9-7.1,均值为7.0,标准差为0.056;阳离子交换量范围为9.88cmol/kg-13.39cmol/kg,均值为11.65cmol/kg,标准差为1.043;有机质含量范围为0.49%-3.53%,均值为1.45%,标准差为0.761。 4.2 土壤重金属监测结果 监测结果显示:镉范围为0.02mg/kg-0.04mg/kg,均值为0.03mg/kg,标准差为0.007;汞范围为0.015mg/kg-0.033mg/ kg,均值为0.026mg/kg,标准差为0.006;砷范围为2.43mg/ kg-6.52mg/kg,均值为4.79mg/kg,标准差为1.404;铅范围为16.7mg/kg-25.4mg/kg,均值为21.2mg/kg,标准差为2.486;铬范围为62mg/kg-81mg/kg,均值为71mg/kg,标准差为6.076;铜范围为16mg/kg-30mg/kg,均值为24mg/kg,标准差为3.680;锌范围为42.8mg/kg-73.5mg/kg,均值为56.1mg/kg,标准差为9.713;镍范围为15mg/kg -26mg/kg,均值为19mg/kg,标准差为4.577;钒范围为13mg/kg-18mg/kg,均值为15mg/kg,标准差为1.580;锰范围为502mg/kg-732mg/kg,均值为631mg/kg,标准差为62.868;钴范围为8.0mg/kg-15.1mg/kg,均值为11.4mg/kg,标准差为1.813;银范围为0.050mg/kg -0.067mg/kg,均值为0.060mg/ kg,标准差为0.006;铊范围为0.40mg/kg -0.52mg/kg,均值为0.46mg/kg,标准差为0.035;锑范围为0.54mg/kg-0.86mg/kg,均值为0.61mg/kg,标准差为0.081。 4.3 土壤有机项目监测结果 监测结果显示:六六六(α-六六六)、六六六(β-六六六)、六六六(γ-六六六)、六六六(δ-六六六)、滴滴涕(P,P’-DDE)、滴滴涕(O,P’-DDT)、滴滴涕(P,P’-DDD)、滴滴涕(P,P’-DDT)、苯并[a]芘、氯丹、七氯、代森锌有机项监测结果全部为未检出。 5 蔬菜种植基地土壤环境质量状况评价 5.1 土壤环境质量状况评价 2013年营口市蔬菜种植基地土壤环境质量例行监测污染状况的评价结果为:全市15个监测点位全部达标,超标率为0。 5.2 污染对比分析 本次土壤监测及评价结果与“十一五”期间开展的全国土壤环境质量状况调查对比结果为:盖州市太阳升办事处沙沟子村重金属镉、砷、铜、镍、钒呈减轻趋势,汞、铬、锌、锰、钴污染呈加重趋势;老边区柳树镇镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、钒、锰呈减轻趋势,钴呈加重趋势;盖州市太阳升办事处六里村镉、砷、铜、锌、钒呈减轻趋势,汞、铅、铬、镍、锰、钴呈加重趋势。 5.3 污染成因分析 本次土壤监测发现,重金属浓度均符合《土壤环境质量标准》,部分地区汞、锌、铬、钴、锰的含量较“十一五”时期有所上升,说明部分地区表层土壤中汞、锌、铬、钴、锰的含量有逐渐富集升高的趋势,其原因主要是:蔬菜种植区附近行车频率高,汽车尾气的沉降导致了锌、钴浓度的升高;施用的肥料中含有汞、铬、锰导致土壤中汞、铬、锰浓度的升高。 6 结论 通过对盖州市太阳升镇沙沟子村、老边区柳树镇东柳村、盖州市太阳升镇六里村的土壤的调查分析,调查区域内土壤各项监测指标均达到《土壤环境质量标准》要求,单因子评价为Ⅰ级,无污染,内梅罗污染指数评价为Ⅰ级,清洁(安全)。 环境质量评价论文:陕南三市生态环境质量评价研究 【摘 要】文章用生态环境适宜度指数法,对陕南三市的生态环境质量现状进行了评价,结果表明:汉中、安康、商洛生态环境综合质量指数分别为Ⅱ、Ⅲ级标准,相对较好。结合陕南的区位特征以及生态环境保护与发展的矛盾,提出了发展生态经济,完善法律、法规,加强生态法制宣传教育等措施,保护陕南的青山绿水。 【关键词】陕南三市 生态环境 适宜度 陕南包括汉中、安康、商洛三市,受地理环境的制约以及资源、产业分布的影响,使其发展不同于能源丰富的陕北地区和地理位置优越、气候温和、土地肥沃的关中地区。陕西省在第一个五年规划中提出,关中地区要率先发展,陕北地区要跨越发展,陕南地区要突破发展。另外,陕南地区是我国南水北调中线工程的重要水源地,对此,陕西省又出台了陕南循环发展的规划,用循环经济理念开发生物、矿产、旅游资源,保护陕南的生态环境。本文对陕南三市的生态环境质量作出评价,并对生态建设保护机制提出建议。 生态环境概况 陕南面积7.02平方公里,占全省面积的34.12%;2011年末总人口930.71万人,占全省人口总数的24.14%。陕南位于我国南北过渡的中间地带,由于特殊的地理位置,其矿产资源、生物资源和水资源很丰富。陕南地区金属矿藏丰富,占全国发现矿藏的64.4%;金、银、铜、铁、硫,汞锑、铅锌等矿产的藏量在全国位居前列。陕南的水能资源藏量丰富,汉江、丹江和嘉陵江流域水能总蕴藏量占全省总量的55.9%。陕南汉中是长江最长的支流汉江的发源地,自宁强起源流经汉中、安康地区进入湖北。陕南东部地区有长江支流――丹江,经由商洛地区流入湖北。 陕南的生物资源拥有黄姜、杜仲、绞股蓝等各类中药材资源3000余种,是我国重要的“天然药库”、“中药材之乡”。茶叶主产区分布在大巴山和汉江、丹江两岸的丘陵和低山区,是西北地区最大的茶叶生产基地。养蚕种桑传统悠久,是我国东桑西移的主要接续地。板栗、核桃、食用菌等具有大规模种植条件,魔芋为全国四大种植区域之一。 陕南旅游资源独特,特别是两汉、三国古迹遗存多,是文化旅游的胜地。同时,陕南也是我国自然生态旅游资源最丰富、特色最突出的地区,金丝峡、南宫山、牛背梁等形成陕南特色鲜明的旅游精品景区。旅游产业是陕南最有条件、最有可能率先突破发展的产业之一。 评价方法 生态环境评价的方法很多,本文采用城市生态环境适宜度指数法。此方法主要通过对城市生态环境指标体系的确定,依据指标权数及其基准值,建立城市生态环境适宜度模型,利用模型对城市生态环境进行评价。 1.确定评价指标体系 生态环境的评价方法很多,可以从不同的角度和不同的分类进行构建。本文把城市生态环境看成是一个资源、环境、社会、经济复合而成的人工生态系统,遵循科学性、目的性、系统性、可操作性的原则,建立陕南三市生态环境适宜度指标体系,简称“二生一环”。即生产位指标、社会位指标、环境位指标,见表1。 2.评价模型 (1)单项指标适宜度模型 单项指标适宜度模型,可分为正向指标,即指标值(Aij1)越大越好的指标。其计算模型见公式(1) Pi1=Aij1/BiWi (1) 另一类为负向指标,即指标值(Aij2)越小越好的指标。其计算模型如公式(2) Pi2=(2-Aij2/Bi)Wi (2) 式中:Pi1,Pi2为i指标的适宜度指数;Aij1,Aij2为i指标的现状值;Bi为i指标的基准值; Wi为i指标的权重。 (2)指数组适宜度模型 生产、社会、环境指标组适宜度模型计数法见公式(3) Pj=Pi(Pi1 ,Pi2) (3) 式中:Pj为生产、社会、环境适宜度指标组指数;k为其指标组中指标个数。 (3)城市生态环境适宜度综合指数模型 城市生态环境适宜度综合指数模型用公式(4)计算 P综=PjWj (4) 式中:P综为城市生态环境适宜度综合指数模型;Pj为生产、社会、环境适宜度指标组指数;Wj为指标组的权重。 (4)陕南三市生态环境质量现状评价 本文数据取自《2011中国城市统计年鉴》和《2011陕西统计年鉴》。首先,用式(1)计算表2中的各市单项指标适宜度指数;其次,建立“二生一环”指标组适宜度模型,用式(3)计算出指标组适宜度指数见表3;最后建立城市生态环境适宜度综合指数模型,并计算。评价标准见表4。 总体来说,陕南三市的生态环境都过了及格线,汉中的适宜度综合指数好于安康、商洛。这主要是汉中的环境指标适宜度指数高于安康、商洛。分析数据可以看到,安康、商洛的空气污染综合指数和城市垃圾处理率的指标与汉中的距离较大,安康、商洛无害垃圾处理还在空白状态。 陕南生态环境建设的建议 1.发展生态经济。陕南地区产业发展所依托的生物和矿产资源,大多数分布在重点生态保护区和水源涵养区,资源开发与环境保护的矛盾大。要大力发展循环经济,提高资源的生产率;要发展低碳技术,提高能源利用效率,促进单位生产总值能耗进一步下降;积极发展绿色产品。形成一批具有较强竞争力的绿色品牌。 2.提高环境质量。一是要提高主要污染物的达标排放率,二是要加强污染的治理。 3.保护青山绿水。陕南产业发展所依托的生物和矿产资源,大多数分布在重点生态保护区和水源涵养区,资源开发与环境保护的矛盾大。坚持经济发展与环境保护相协调,切实保护生态环境,建设资源节约、环境友好型新陕南,确保一江清水供北京。 4.完善法律法规。研究制订适合陕南区域的保护环境、节约能源资源、促进生态经济发展等方面的法规,加强重点区域、重点领域生态环境保护专项立法,对破坏生态、污染环境的案件要依法严厉查处。 作者单位:汉中市委党校 陕西汉中
配送运输论文:药品冷链中运输与配送“新蓝海” 药品冷链断链大多发生在消费终端,而药厂到医院、药店的环节都能较好地确保证药品温湿度要求。 “十二五”期间,浙江将在成为生物医药强省的征程中迈出具有实质性意义的一大步。作为浙江省龙头企业的华东医药,从2002年起就已经涉水药品冷链配送。在遨游医药蓝海多年之后,华东医药提供怎样的冷链物流解决方案,又将以何种姿态迎接转型元年的行业竞争? 多年的从业经验让华东医药宁波有限公司配送中心副经理竺君君看清了目前中国医药物流市场的一些特点。“小批量、多批次的小作坊发运方式仍十分普遍,除了制药企业发运以外,大量需要冷藏的药品根本找不到有效的冷链运输条件。” 2011年是新医改的攻坚之年,完善药品冷链管理成为了强制性的国家政策,药品冷链作为一个系统工程,已经吸引医药供应链上的所有节点企业――医药生产、批发、零售和消费各终端事业单位越来越多关注的目光,并将药品冷链作为长期且重要的基建项目来实施。 第三终端的冷链难题 许多制药企业把目光都盯在了第三终端,即乡镇农村医疗医药终端。可是在整个药品冷链系统的三个环节(仓储、运输和配送),乡村运输以及远程运输却成为医药配送人士最为头痛的问题。 乡村地区一般位置比较偏僻,交通网络并不发达。不够便利的交通运输条件使得乡村运输成为了一个难题。华东医药宁波有限公司配送中心副经理竺君君介绍,华东医药根据乡村运输的特殊性,针对性的合理调配配送的频率。 “即使合理地调整了配送的频率,由于乡村运输中很多工作都是需要提前做到的,所以难免会有一些急救的药品需要临时配送。” 竺君君说,“这就需要主次干线的一个合理安排,当主干线的冷藏车在途经某个乡村时,当地的临时调配车辆就会进行交接,通过提前的调度工作,既保证了主干线的车辆不耽误时间,又保证了急救药品的准时送达客户。由于路途较远,保证车厢内的温度在规定范围内是远程运输中需要解决的关键。” 对于远程运输,在客户的订单下达后,第一个时间我们先预定一个仓位,确定了双方城市的一个温度状况之后,根据实验数据对药品进行不同的包装。竺君君谈及了华东医药对于药品包装的一些探索。“我们对药品的包装进行了一个改进,虽然运用的还是一个普通的泡沫箱和冰袋,但泡沫箱并非越厚越好,我们在1毫米的泡沫箱外面增加了一个保温或者反光的纸箱,以节约成本和增加保温的时间,这是我们工作领域中一个比较大的突破。” 针对无法监控的长途运输的难题――航空运输,竺君君表示“远程运输的很多时候都是以一个实验形式的实验数据为依据的。在发运之后,会催促客户去提货。之后我们会进行一个货物的跟踪,并做好客户的信息反馈,这些信息对我们做好下一次的运输计划有很大的帮助。” 药品冷链监控滴水不漏 归根于成本问题,目前一些物流公司依然采用人工确认温度进行温度管理,但这种方式只限于出货和进货时进行测定,缺少运输环节的连续性温控数据。如何实现全程实时温度监测与控制,是药品经营企业进行冷链管理时突出的重点和难点之一。 近年来发生的重大药品安全事件,使得食品药品监管部门也加大了对冷藏药品冷链环节的监管工作。对于整个药品冷链系统的三个环节,华东医药有限公司率先与药品监管部门合作,采用先进的信息化远程监控技术,实行无缝隙药品冷链物流。 华东医药在冷库端安装了药品仓储环境监测和报警系统软件,对在库冷藏药品的温湿度实行24小时不间断自动监测、记录和超标异常情况报警,并通过互联网将企业端采集的数据传输到药品监管部门。 “仓储环境监管系统主要分为在线监管、现场管理、数据分析和备案情况。我们对包括温度、湿度,以及库房门和断电情况进行数据信息采集。” 竺君君介绍,“由于开关门对仓库门边上的温湿度影响较大,我们在冷库安装了三个温度探头,而在门附近安装了一个湿度探头。” 竺君君说。 “为了适应不同时期不同职责人员的监控要求,华东医药还配备了一个现场的人机交换界面,主要有一个本地的PC监控系统,这个系统放置在办公室,方便相关的质量管理人员进行数据的分析以及流程的改变。另外还有一个现场的触摸屏,主要是用于现场的维修以及查询。” 在车载环节,针对大批量冷链药品的配送,华东医药的冷运车上都安装了药品冷链运输环境监测系统软件,每辆冷藏车配置3个PT1000温度监测探头,对运输过程中药品的温湿度进行自动监测、记录和异常情况报警,“温度探头10秒钟就会上传一次温度,这样当药品发生质量问题或者客户对于配送药品质量有疑问时,也可以登录这个系统进行历史数据的查询。” 竺君君说。“GPRS数据网络功能支持车载运输途中将温度信息实时传送至远程的监控系统,在上海的一个控制中心,已经实现对整个过程的控制以及监测。” “在整个运输途中,我们通过GPS卫星数据传输系统,将数据传输到药品监管部门。”她继而介绍,“当冷藏的药品送达目的地的时候,将对历史的数据进行现场的打印,并且进行了签字的确认,这样就完成了一整个的交货过程。” 值得注意的是,华东医药针对在运输途中的一些特殊情况也采取了相应措施。“例如碰到高速公路上的堵车问题,或者说车子进行停驶或维修情况,这个时候我们在车厢底下配备的一个汽车外接电源就发挥了作用。当车子出现问题的时候,可以接通220V的电源,让车子通过电来进行制冷,从而保证正常的制冷情况,同时车厢的门板也是进行了双层的保温,万一在堵车的情况下,也会有20分钟的紧急处理时间。” 在最后的远程配送运输方面。“目前华东医药在远程运输上主要还是针对2到25度的产品,2到8度的产品目前还在进一步的研究。通过登录,我们可以在网络上看到的整个布局。” 据了解,华东宁波仓库目前主要运行在洪塘分部,北仑分部将在今年5月建立完成,洪塘分部分成仓储工程和车载工程两部分。宁波洪塘的各个库房都有实时温度监控,所有的温湿度数据也是10秒钟上传一次,方便管理人员在各个地方都可以实时地查看公司的状况。 “我们所做的努力在于,无论针对乡村运输还是远程运输,药品冷链三个环节的监管都要做到滴水不漏。” 竺君君说。 药品冷链的艰难探索 尽管华东医药不断加大对药品冷链物流的投入,并与监管部门取得了良好的合作,但是依然存在着许多亟待解决的问题。药品冷链是一个很大的工程,需要业内人士进行一番艰难的探索。 竺君君指出了华东医药的一些现实困扰:“第一,车辆进出市区受到限制,导致我们无法向上海、北京等地方发展业务。第二,在远程运输中的仓位安排没有优先权,实际生活中我们发现其实很多蔬菜和海鲜货物有一个绿色通道,只要这些货物一到机场就会提前安排仓位,药品虽然是一个急救药品,可是国家现在还没有相关的政策来扶持,所以导致我们要提前安排仓位,而且提前安排的仓位还不一定能上去。” “另外一个较严重的就是冷链断链,在医院里很多时候我们都会发现药房之间的交接并不会像我们想象中的那样采取冷链措施。虽然我们也在省内的大多数医院配备了一些医院里用的冷链车,可是他们真正使用的并不多。” 竺君君提出了忧虑,“我们希望厂家在药品出厂的时候能有一些冷链断链或者是药品变化的数据,以保证我们在冷链配送的时候能多一点点的争取时间。” “医院的监管力度不是很强,让我们在医院退货的时候无法识别他这个药品到底是不是变质,导致我们的配送方面或经营方面有一定的困难,” 竺君君说,“对于药品的质量进行评估还需要稳定性数据支持,但是一般的药品物流公司缺乏这方面的数据。” “所以我们要在流程里面能够建立和上游供应商紧密地联系,出现流程偏差的时候,跟生产厂家共同去评估可能对药品质量带来的风险。希望交接环节在以后都有所改进。目前的冷链发展之路尚处于初级探索阶段,相信经过企业和监管部门的大力合作,药品冷链物流能够取得很好地发展。” 现场问答实录 问:“湿度温度计是怎样的一个温度计?应用原理是什么?” 华东医药宁波有限公司配送中心副经理竺君君(以下简称“竺”):“是三个温度探头,一旦温湿度出现异常时,信息系统就会自动报警,监管部门人员就会收到报警短信,在第一时间采取相应措施,从而避免人为疏忽导致的冷链风险。药品冷链信息化监管系统投入使用以来,华东医药实现了全程药品冷链物流实时远程监控,确保了疫苗等生物制品流通环节的质量安全。同时也提高了企业的信誉。” 问:“温度计的探头有线是否连到了冷藏车的车载终端,运输产品的批号、数量以及产品的最新技术是否也有所显示?” 竺:“探头是有线的连到了一个驾驶室里。然后通过GPS跟GPRS定位系统传输到我们上海的监控系统里。但是不能显示产品信息,这只是一个温度监控器。与运输的批号相关联的是温度监控的运输系统,在我们的监管系统里的运输单子上才能看到产品信息。” 问:从接到客户订单,到完成配送的过程,你们怎么安排行程? 竺:下单当天晚上12点之前所有的订单就会在仓库里面分拣完,隔日配送。凌晨四点钟驾驶员根据不同的路线,提走所有的货物,然后进行配送。如果中途出现变故,例如天气原因或者医院的节假日,我们会事先跟客户沟通。基本上因为省内配送一天内基本上都能完成,如果偶尔不能完成的话我们会有一个外接电源,也就是说插电过夜,进行第二天的配送。 问:针对跨越省区的药品配送,你们如何操作,配送的效率如何?冷藏车是自购还是租赁的? 竺:目前华东医药只在浙江省进行配送,今年有计划往福建和江苏、安徽方面发展。车辆是自购的,因为针对机场配送方面我们监管不到,包括邮政方面我们也是不放心的,所以感觉还是自购冷藏车配送比较合适。 只要是医院当天下的订单,当天全部处理完,一般都是一个星期递送一次,他们要来去保持这个两天的库存。根据订单频率,华东医药循环在1星期3次配送,也就是说隔一天配送。针对一般的制药厂只需要配送需要足够的库存即可。 问:您刚提及,有一个监控系统在你们的冷链管理当中。一旦监控到温度已经超标了,你们的应急的方法或者说是流程是怎么样的? 竺: 我们对药品有三层包装,第一个是层内包装,对于生物制品来说就是一个瓶子,然后中包装,然后一个大包装,药品在2到10度的情况下,拿到一个25度的常温态下,能保持一个20分钟的冷藏的保温效果,但在断链的时候,我们有十分钟的紧急预案,比如说像车辆方面,如果说堵车了或车辆损坏了,我们有一个外接电源,然后比如说库房里面,库房里面,我们有5个冷库,如果其中一个冷库出现问题,十分钟内没有解决的话,我们就会发生移库。 问:即使十秒钟传一次,但如果在途的温度还是超标了,最终到客户手里仍然是超标的,你将采取怎么样的措施来保证对客户供应的物料是完全按照客户的要求没有断链的? 竺:温度偏差的问题是不可避免的,我们曾对运输包装做过一个统筹运输实验。对包装进行监测,包装本身有25分钟的保温时间,不是说一超标药品就发生质量变化的,其实有10分钟的预警。我们有10分钟的时间去反应情况,如果10分钟之后还是没有解决这个问题,我们就会有备用的车辆,或者让司机在附近的地区进行一个外接电源。 如果超过25度,我们要考虑怎样去除湿,但是这要考虑到药品的品规和运输规模。 针对超温的药品,由于产品有一个温度上限和下限,这需要一些稳定性数据来支持,如果说一旦超标,例如已经达到了50度,在24小时之内通过应急措施是可接受的,超过24小时我们只能进行回收或者销毁。 配送运输论文:关于零散货物干线运输与城市配送融合发展的思考 【摘要】合理衔接干线运输与城市配送是推动交通运输与现代物流融合发展的重要内容,有助于整合物流资源、提升服务效率、降低物流成本,对促进城市可持续发展也具有重要意义。本文基于对江苏省内多地的现场调研,明确了零散货物运输市场的发展现状,指出了导致干线运输与城市配送环节衔接不畅的主要问题。通过分析影响干线运输与城市配送融合发展的主要因素,提出了政府推进干线运输与城市配送融合发展的主要方向。 【关键词】干线运输;城市配送;融合发展 1、引言 区域一体化发展和电商大潮推动干线运输和城市配送较快发展,也对干线运输与城市配送联合呈现的物流服务质量提出了更高的要求。一方面,传统干线运输与两端城市配送松散衔接的发展模式,其服务效率已经很难适应城市现代化进程和城市配送效率提升的要求;另一方面,由于城市配送中心多为自营,节点布局分散,干线运输车辆与城市配送环节的接驳点相对分散,加剧了城市道路网的通行压力,引发交通堵塞、能源消耗、生态环境等诸多问题。部分城市已对从事干线运输的大型货车进行了限行,可以预计,未来城区内货车限行的城市还将越来越多。整车运输因货主单一,在通行权不受限制的情况下,干线运输与配送服务往往由同一载运工具一次完成不经换装。而对于单票货物量在0-3吨之间的零散货物,干线运输与配送服务是两阶段的工作,由于干线运输时将不同货主的货物拼凑为整车货运进行运输,为了实现“门到门”运输,不可避免地需在配送环节换装至多台配送车辆。因此,零散货物干线运输和城市配送间的衔接已成为影响末端用户物流服务体验的关键环节。 2、零散货物干线运输与城市配送融合发展现状 当前,我国的零散货运市场已基本形成快递(0~30公斤)、零担(30~300公斤)、专线(300公斤~3吨)三个细分市场。其中,除了快递提供“门到门”的物流服务,在企业层面基本实现干线运输和配送环节的全覆盖外,零担和专线目前仍以“点到点”的干线运输为主,由货主自行提货,或依赖企业外部的社会运力资源进行配送。 部分大型干线运输企业已实现了在城市配送领域的业务延伸,但零散货物运输市场的主力实为广大的中小微货运企业及拥有1-2辆货车的个体车主,这些企业不具备必要的作业场所,多以临时租用的居民住房作为仓储设施,缺乏相应的安全保障措施,运营管理水平也较低,自身并不具备融合干线运输与配送服务环节的能力。而一些功能合理、运营良好的物流基地通过相关企业的集聚,已发展成为促进干线运输和城市配送融合发展的重要载体。如常州亚邦物流基地即可为入驻的专线企业提供“同城物流公交”服务,将干线运输货物统一配送到客户手上。 3、影响融合发展的主要因素分析 干线运输与城市配送作为物流活动的不同环节,其融合发展不可避免地受到多重内外因素的影响。从基础设施层面来看,物流节点为不同运输环节的衔接提供作业场所,其服务功能与运营水平一定程度上也决定了干线运输与城市配送所呈现的整体服务质量,是现阶段推进融合发展的重中之重。此外,道路条件对干线运输和城市配送的衔接效率也具有较大影响。从市场主体层面来看,参与业务融合的各方企业的发展规模、业务构成、运营管理水平,以及具体的组织、合作形式等都会直接影响干线运输与城市配送融合发展的实际效果。 此外,高度个性化和信息化的物流服务需求,要求干线运输和城市配送在进一步优化提升运作水平的同时,加强业务融合。行业主管部门出台的相关发展规划、政策措施等,也对推动干线运输与城乡配送融合发展具有较大影响。 4、推进融合发展的主要方向 要推进干线运输与城市配送的融合发展,应针对基础设施、物流服务需求、市场运作主体等影响因素,着重发展激发各类经营主体的创新活力,同步提升干线运输与城市配送的服务水平和效率。 4.1依托基础设施的融合方向 充分发挥基础设施,尤其是物流节点在不同物流环节间的衔接作用,为干线运输与城市配送的融合提供在物理空间上的便利,引导设施实现更合理的布设。 1、促进节点用地集约化。优先利用既有的物流园区、中心,在城郊用地、交通条件相对较好的地区,统一规划建设城市配送分拨中心,引导各类服务本地的一级转运、分拨节点在空间上的集聚整合。2、促进节点功能多元化。在城市配送分拨中心内设置零担专线运输和仓储配送专区,吸引干线运输和城市配送企业、车辆进驻;依托节点建立对货运中小企业及零散运力的服务质量与诚信评价体系;鼓励具有城市配送分拨功能的大型物流节点吸引电商进驻园区开展业务。 4.2依托市场主体的融合方向 视干线运输与城市配送经营主体的发展程度与阶段,以单个或多个企业为载体,加强业务融合和资源互补,以加强干线运输与城市配送融合发展。 1、强化企业自身业务拓展融合。以大型干线运输企业为主体,通过对配送企业的兼并、控股等,实现在城市配送领域的业务延伸;以自营物流的大型电商、连锁超市等为主体,进一步整合社会物流服务资源,拓展提供干线运输与城市配送紧密结合的社会化物流服务。2、强化企业间业务协同合作。经营干线运输和城市配送业务的中小物流企业,以联盟形式加强在零散货运服务方面的资源和功能服务整合,实现运力、线路与网点等资源的互补;大型干线运输企业通过加强与经营城市配送业务的中小物流企业及零散运力资源的业务合作。 4.3依托信息化手段的融合方向 继续建设完善物流公共信息平台,加强不同类型、不同级别物流公共信息平台的功能整合和对接;物流平台运营企业依托实体节点和市场资源,采用手机APP等多种形式,开发针对干线运输和城市配送业务的信息平台功能,并积极与物流公共信息平台和电商平台对接。 5、结语 建议政府部门在充分激发和保障市场主导作用的同时,从社会资源合理配置和可持续发展的角度出发,强化顶层设计,统筹规划服务干线运输、城市配送的节点设施,鼓励建设具有干线运输与城市配送接驳功能的公共型城市配送节点。同时,利用政策手段和行政杠杆,积极引导和推动干线运输与城乡配送融合发展。 配送运输论文:基于铁路运输的应急物资配送问题研究 摘 要:随着自然灾害的频繁、随机发生,以及灾害发生后对应急物资运输的迫切要求,铁路作为大宗货物的主要运输方式之一,应在最短的时间内全力配送应急物资。文章主要基于灾害应急物流的概念,研究物资配送车辆的调度优化,找到车辆调度的优化路径,保证应急物资能在最短的时间和径路配送。 关键词:应急物流;车辆路径;调度优化 1 应急物流概况及意义 应急物流是指在自然灾害、突发性公共事件等发生后,需要紧急组织运输物资、资金等来保障受灾地区的人身和财产安全的一种特殊的物流活动,其目的是最大限度地减少灾害中的生命财产损失[1]。因此,国务院建立抗灾救灾物资储备体系、设立救灾物资储备仓库的同时,民政部也增加了一个新的建设方案,即将中央级救灾储备库由十个增加到二十四个。 在理论方面,目前我国应急物流研究总体上还属于研究初期,文章的研究有助于解决应急物流中存在的物资需求及配送的问题,对应急物资需求量的预测提供参考。同时,对于应急物流系统和应急物资调度问题的研究,也希望能够丰富现有的应急物流相关系统内容,能够对现有应急物流实现方案研究有一定的进展。 文章研究中建立的灾害应急物资车辆调度优化模型希望能够起到以下作用:在最短的时间内协调救灾物资储备仓库间的调度,将紧急救援物资送达受灾地区,以减少突发事件发生后对社会秩序的影响。 2 我国铁路应急物流研究存在的问题 (1)我国救灾物资存储量不够。这是我国在突发性的灾害来临时面对的最大问题,也直接影响了铁路运输之前的物资集结进度。特别是我国地域辽阔,灾害类型南北方截然不同,使得主要存储的帐篷、食品、衣被等生活必需品不能在铁路货场大量存储,严重制约了铁路运输的准备过程。 (2)铁路救灾体系不完善。我国的救灾体系包括国家和私人捐赠,以及一些社会组织,这些救灾物资一般分散存储在各个城市的不同地点,因此经常会发生物资供需上的冲突和矛盾,因此需要有一个统一的铁路救灾网络指挥救灾物资的运输,提高物资集结和运输的效率。 (3)由于救灾信息不畅通、城市发展水平不均衡等原因,往往造成大中型城市的批量救灾物资不能及时运输,而考虑附近存储量不高的城市运输,造成了物资运达后救助范围小的现象。特别近年来出现的救灾初期物资出现短缺,而救灾后期可能出现物资过剩的情况,导致了救灾物资存在不平衡的问题。 虽然应急物资无法按正常情况来应对供需情况,但是铁路的直达性好和作业机械化程度高的特点,能够在短时间内调度机车车辆,保证物资能够大批量的一次性配送到位,减少对救援车辆路径的干扰。 3 铁路运输路径问题的研究 车辆路径问题(VRP):通过组织连续的一个系统里的点,根据车辆必须满足一定的约束条件的需求选择路线,车辆通过这些组织好的点,以达到最终目标[2]。VRP包括两部分,其一是行车路线的设计,其二是出行时间表的安排。目前有关车辆路径问题的研究可以表示为:给定一个或多个中心,一个车辆集合和一个顾客集合,车辆和顾客各有自己的属性,每辆车都有容量,所载的货物不能超过它的容量[3]。 通常情况下,车辆路径问题主要的研究影响因素是车辆运输目的地、车辆分类、目标函数以及其他的因素。在铁路应急物资运输路径问题的研究过程中,运输路径主要受到了现有可供作业的铁路站场和装卸能力的约束的出发地、目的地选择性特点,而车辆特性主要是受到车辆数量、调运时间以及车辆载重约束的影响,从而建立时间最小化的目标函数。 车辆调度问题典型的模型是VRP模型,其目标函数是确定完成运输量所需要的车辆数以减少调运时间,主要有配送车辆、货物、物流中心、运输网络、约束条件和目标函数等构成。但是对于应急物资的运输问题而言,其主要研究的问题是怎样才能尽快调运车辆将应急物资运输到灾害发生地,因此应急物资在运输过程属于货物装卸混合的装填,运输车辆的类型和物资种类都不尽相同。特别的,不同于典型的VRP模型的是,调运车辆不必返回原地,且在运输过程中要保证运输的不间断性,运输成本不再是考虑的因素。 4 应急物资基于铁路运输的车辆调运优化模型研究 在建立模型前,要先设定模型的边界条件。根据铁路运输和应急物资的特点,在整个运输网络中要先确定需要运输的应急物资数,以寻找能够满足需求数的所有供应点。在运输过程中,要忽略其他特殊因素的影响,简化模型的计算维度。 受灾点和物资供应点组成无向图G(S,D),其中S={S1,S2,…,Sn},S0是物资供应点,S1,S2,….,Sn为N个受灾点;D为边集,dij∈D(Vi,Vj∈V,i≠j)指列车i的行驶速度Vi到Vj的距离。 假设:铁路运输列车集为L={L1,L2,…,Ln};当列车L经过边(i,j)时XLij=1,否则为0;当列车L配送到受灾点Vi救灾物资时ZLi=1,否则为0;M为铁路运输网络中能够提供的运输应急物资的最大车辆数,G为列车的最大运载量,Gi为受灾点Vi所需要的物资数量。根据以上描述建立调运列车数和车辆满足0-1整数约束的目标函数为: 约束条件为: 5 结束语 应急物资的畅通是减少灾后损失的重要保证,因此合理快速的统筹运输安排有利于灾后救助,也是铁路应急运输应急物资能力的体现。文章在介绍应急物资概况的基础上,结合铁路应急物资和运输路径研究存在的问题,建立了应急物资基于铁路运输的车辆调运优化模型。应急物资一般是综合运输的方式,这种单纯的考虑铁路运输虽然提供了一种解决方法,但是与实际的运输情况还有一定的距离,这也是文章需要继续研究的方向。 配送运输论文:基于行为导向法的运输与配送课程教学研究 摘 要: 本文基于行为导向教学法,对本科院校物流管理专业运输与配送课程进行应用探讨,包括教学目标、课程内容、教学方法和学习环境,力求有所创新。 关键词: 行为导向教学法 运输与配送课程 教学创新 社会经济的快速发展,区域经济的差别发展,对物流人才的柔性能力要求日益增高,因此对物流人才需要进行差别化、针对性培养与教学。行为导向教学法是德国双元制的一种延伸,是将学生“学会学习、学会做事、学会生存”贯穿教育教学之中的教学模式。 一、《运输与配送》实行双向互动教学的意义 《运输与配送》作为物流专业的主干课程,具有很强的理论联系实际的要求,同时随着信息时代的来临,科学技术和管理方式不断创新,课程内容更新变化速度不断加快。因此应用行为导向教学法在《运输与配送》课程教学中,有助于学生发展成为一个包括专业能力、方法能力、社会能力的多维体。同时传统照本宣科的教学方法已经不适应当今变化莫测的社会发展,需要更柔性的教学模式适应经济问题的时效性,增强学生主动思考的意识,提高运用多学科知识的能力。 二、构建基于行为导向教学法的《运输与配送》课程的教学体系 1.层次化培养目标 按照培养目标和社会需求建立分层次教学体系。按照物流专业培养目标,对学生进行基础层、应用层、创新层分层次分阶段教学的培养。在基础层充分运用模拟教学法,借助实验操作软件,训练学生专业素质和从业能力;在应用层充分运用各种先进教学法对学生进行多渠道多模块应用训练;在创新层将多个项目进行综合,通过参加大学生科技创新项目和物流、管理类竞赛,提高综合能力。解决原有物流管理专业课程之间自成体系,教学内容存在重复和交叉的问题。通过项目的实现,学生将物流管理的理论内容相互衔接与融合,形成较完整的解决问题的理论体系与思路。如在创新层引导教学中,将仿真技术、运筹学应用到运输与配送课程中的运输路径规划部分,通过实际项目进行完整地训练,既培养学生处理实际问题的能力,又提高学生的就业层次。 2.模块化课程内容 根据行为导向教学法的基本思想,课程教学内容应当根据实际工作内容组织,着重体现课程的实用性和创新性。目此,结合我院教学条件对运输与配送课程内容进行重新规划,将课程教学内容划分为三大模块:运输与配送基础知识模块,运输规划模块,配送管理模块。并且进一步确定每个模块应实现的教学实践目标,然后将实践能力目标分解成为学习领域的学习内容,即知识、方法与技能。 运输与配送基础知识模块。学习内容包括运输与配送基本概念、功能、作用和运输的基本系统。实践能力目标包括掌握运输、配送与物流其他环节的关系,以及运输基本系统的特点,学生具有物流全局观念。 运输规划模块。学习内容包括运输合理化、运输成本、运输价格、运输路线等。实践能力目标包括掌握不同运输方式的运输成本特点和计算方法,通过定性和定量的分析与决策,优化运输路线,提高运输合理化水平。 配送管理模块。学习内容包括配送模式、配送作业和配送组织。实践能力目标包括掌握配送功能和合理化方法。 3.多样化教学方法 通过师生共同确定的行为目标引导物流管理教学组织过程,采用跨学科综合课程模式,结合PBL教学法、情景模拟教学法、案例教学法、角色扮演教学法等多种方法使学生通过主动且全面的学习,实现脑力劳动和体力劳动的统一,不强调知识的学科系统性,重视“案例分析”、“解决实际问题能力”及学生的自我管理式学习,从而实现教学、学习和工作的统一。 PBL教学法:学生按照兴趣和研究方向自由组合与教师协调相结合的方式组建团队,教师根据学习目标、学习重点和难点设计有一定难度、能结合实际情况的问题。由学生独立合作学习,小组成员根据各自特点分工合作、制订学习计划、收集相关资料文献、确定一致认同的方案。在各小组课余学习阶段,教师根据学生意愿给予适当的指导,引导其进度和时间管理,以此培养学生利用团队资源解决问题的能力。 情景模拟教学法:指教师创设情境,学生通过分析情景,找出问题,提出设计方案,或者学生根据要解决的问题创设情境并设计方案。此方法在设计时要从学生角度进行,以利于拓展学生的思维空间,培养学生分析能力、判断能力和解决问题的能力。 案例分析法:指教师选用典型案例,如在运输规划模块,笔者给出某物流公司的运输难题,学生通过对运输路线的重新设计、运输成本的核算等进行科学的决策。 4.体验化学习环境 结合学院的资源优势,与大型生产制造企业和物流企业建立实训基地,在生产现场直接进行教学,由老师、学生、企业人员三方共同在实训基地通过边教、边学、边做补充教学内容。通过这种体验教学,学生除了能直接到企业现场工作外,还能理解运输调度、线边物料投放、配送中心管理等实际物流内容,缩短理论课堂教学与实际的距离,加强学生对于整个知识体系的理解。同时学生在实践中充分思考,给企业提出创新性建议,达到理解实践又高于实践的教学目的。 三、结语 本文针对物流管理专业的特点,以运输与配送课程为研究对象,探索行为导向教学法在物流管理专业教学中的综合应用与实施策略。通过实践探究表明,行为导向教学法对促进学生综合能力的培养,诸如学习能力、自我评价能力、团队合作能力等切实可行。 配送运输论文:谈中职物流专业商品运输与配送 摘 要: 目前,中职教育是基层物流人才培养的主渠道之一。为了更好地开发和培养物流人才,在人才特色化培养、物流行业特点、区域经济发展需要等方面有必要进行针对性的探索,对中职物流专业中商品运输与配送进行有效性研究,从而提高学生的基础能力、专业能力和职业能力。同时,构建符合职业导向的课程教学实践体系是实现上述目标的重要途径。 关键词: 中职物流专业 商品储运 商品配送 当代物流是一个新兴的复合产业,同样是劳动技术密集型产业。在商品运输与储存等环节中都需要大量技术人员。中职院校是培养这些基层物流操作人员的摇篮。由于设备有限,尽管中职院校开设了物流这一类专业,对这些基层物流操作人员培训时,仍然存在教育资源匮乏、教学方法落后、学生实训经验不足等一系列问题,这就在一定程度上严重影响对物流人才的培养,需要对中职院校物流专业学生的商品运输与配送的教学实践做出简要分析,帮助中职学校认识到自身在教育方面存在的不足,促进中职学校更好地开展物流专业教育。对于中职物流专业商品运输与配送的研究已经成为当下中职学校物流专业的头等大事。 一、中职物流专业商品运输与配送的职业定位 随着21世纪网络的高度普及,网络购物的高速发展,当代物流这个新兴的复合产业应运而生。目前物流行业对于物流专业人才的需求远远超过了市场所能提供的总和,整个物流专业都处于一种缺乏专业人才的状态中。这种情况对中职学校培养物流专业人才提出重大考验,中职学校对于物流专业人才培养的职业目标要定位于中低层,以培养综合性操作人才为目标。在整个教育培养过程中,中职学校要加强对学生动手操作能力的培养,物流专业中的商品运输与配送更是需要重点培养的环节。中职学校培养的这种综合性操作人才具有专业的物流人的从业精神和服务他人的意识,接人待物也经过专业训练,能够熟练地运用计算机,自主解决物流中的一些简单问题,这些人才是整个物流行业的基石,着眼于当下社会对于物流人才的需要,中职学校培养商品运输与配送的物流人才的目标要符合当下时代需求,只有这样才可以更有针对性地培养物流专业商品运输与配送方面的专业人才。 二、中职物流专业商品运输与配送的发展前景 当今时代,信息科学技术迅猛发展,在经济的飞速增长中物流产业成了重要支柱,也在工业化进程中成了最基本的服务模式,以迅猛的发展速度在全球范围内广泛传播。中职学校开设物流专业无疑是顺应当下时展潮流的。在物流行业中,商品运输与配送是整个物流行业的核心,中职学校大力重视物流专业中商品运输与配送方面的人才培养是符合当下社会对于人才培养的需求的。国际上,物流行业是我国国民经济发展的基础产业之一,已经逐步成为衡量国家综合国力的重要标准之一,其发展前景可见一斑,尤其社会对于商品运输与配送方向的人才需求更是呈现出供不应求的局面。物流行业在社会中服务于消费者,物流行业水平的提高不仅体现了我国城乡居民生活水平和生活质量的不断提高,而且体现了我国物流专业不断服务化,更是市场竞争和商品运输与配送不断创新发展的内在要求。综合社会各个方面,中职物流专业商品运输与配送的发展前景是非常乐观的。 三、中职物流专业商品运输与配送的教育模式 学校对于物流专业学生的培养时间为三年,结合整个物流行业对于人才的需求,在商品运输与配送的课程设计中要以加强学生的动手能力为基础,开展素质教学,保证学生在实践中将书本上可得的知识熟练运用,这是人教版教材对于中职物流专业商品运输与配送教学的基本要求。在实际教学过程中,物流专业商品运输与配送的教育思路必须紧跟学生的学习进度,以社会需求为参考,保证学生“基础扎实,能力过硬,适应性强”,只有这种以学生为本的教育方式,才可以最大限度地开发学生的潜力,激发他们对于物流专业商品运输与配送的学习兴趣,使每一位学生都成为商品运输与配送方面的专业人才。在中职学校三年的教育过程中,学校重视教育的内部联系,首先明确培养目标,以培养目标为基准,根据学生的学习情况对学校的教育课程安排做出调整,加强商品运输与配送方向人才的培养,保证学生综合发展。学校要积极优化对于物流专业学生的教育方式,完善课程设计,只有这样才可以培养出更优秀的物流专业商品运输与配送方向的专业综合性人才。 四、结语 在当下物流行业高速发展的大背景下,中职学校开设物流专业非常符合发展需求。面对物流行业高速发展的趋势,社会各界要加大对于中职学校培养物流人才的关注力度,倾斜更多教育资源集中发展中职学校的物流专业教育,只有这样才可以培养出更好的综合性物流人才。 配送运输论文:Dijkstra算法在物流配送运输中的最短路径优化研究 摘 要:传统的Dijkstra算法一般用于计算一个源节点到所有其他节点的最小代价路径,它能够适应网络拓扑的变化,因而可以应用在物流中的配送线路规划上。原始的Dijkstra算法在实现时不仅占用大量计算机内存,而且执行效率也不高。针对这一问题,本文基于传统的Dijkstra算法,对其数据存储和算法思路进行了优化。最终通过实验证明优化后的Dijkstra比原始的Dijkstra算法在执行效率上有了较大的提高。 关键词:Dijkstra算法;最短路径;物流配送;优化算法 物流业的发展已成为国民经济的一个新的增长点,科学合理的物流业是经济可持续发展的重要部分,其发展程度已经成为衡量一个国家现代化程度和综合国力的重要标志之一,被喻为促进经济增长的“第三利润源泉”。在物流配送活动中,主要是把一批货物从配送中心运送到一个或多个非固定客户的接货处。通常配送中心与客户之间有多条运输路线可以选择。如果配送中心不进行运输路线的合理规划,往往会出现不合理的运输现象,如迂回运输、重复运输等。不合理运输会造成运输成本上升。因此确定合理的配送路线,从而使运输成本降低的同时又使服务水平得到改善是物流配送管理工作的一项重要内容。 本论文是笔者在湖北某软件公司实习期间,参与的一个物资综合管理系统,其中有一个模块是关于车辆调配和物流运输的,然后在此基础上实现基于Dijkstra算法并对其进行优化的物流配送最短路径选择算法。通过实验发现,不仅节约了物流成本,而且提高了运输的效率。 1 Dijkstra算法介绍 1.1 Dijkstra算法思想及步骤 Dijkstra算法用于计算一个源节点到所有其他节点的最短代价路径,它是按路径长度递增的次序来产生最短路径的算法。该算法的输入包含一个有权重的有向图G以及G中的一个顶点s,用V表示G中所有顶点的集合,S表示已求得最短路径的值顶点,w(u,v)表示从顶点u到顶点v的权重(设定权重均为非负值),(u,v)表示从顶点u到顶点v有路径相连,d(v)表示从顶点s到顶点v的最小权重。步骤如下: (1)初始时,集合S只包含顶点s,s的路径长度值被赋为0(即d(s)=0),选择顶点m,若存在能直接到达的边(s,m),则d(m)=min{w(s,m)},并将顶点m加入集合S,对于所(1)Dijkstra算法的效率与顶点数N密切相关。 (2)在存储图形数据和运算时,需要定义N*N的数组,其中N为网络的结点数,当网络的结点数较大时,将占用大量的计算机内存。 (3)当从未标记节点集合(V-S)选定下一个顶点m作中间节点后,在更新最短路径的过程中,需要扫描所有的未标记节点并进行比较更新。而未标记节点集合(V-S)中往往包含大量与中间点m不直接相连的节点,即Cost[j,k]=∞。因而很多操作无效而导致执行效率降低。 2 Dijkstra算法优化 2.1 数据存储的优化 通常在一个城市交通图模拟出来的网络图中,存在很多顶点(物流运输的地点)和边(道路),而且错综复杂,但真正与某一顶点相关的边和顶点是有限的。以邻接矩阵或关联矩阵为基础的算法中,存在着很多权值为∞的元素,这些无效的元素占用了大量的计算机内存。如果在表示网络结构图的关系时,只是记录与某一顶点相关的边和顶点,这样就可以减少很多无效的权值为∞的顶点,从而起到节约内存的作用。具体步骤如下: (1)依据最大相邻顶点数的概念,计算出网络图中的最大相邻顶点数m; (2)根据网络图构造邻接矩阵。以网络图中的顶点为行,以该顶点相邻的点为列,矩阵的行数为网络图中的实际顶点数,列数为网络图中的最大相邻顶点数m,改邻接矩阵中的值为与行顶点相连的顶点值。如果该顶点的相邻顶点数少于最大相邻顶点数m,则用0代替。 (3)根据网络图构造判断矩阵。对照上一步构造出来的邻接矩阵,用邻接矩阵里的各个元素对应边号的权值代替同一位置的顶点值就构成了判断矩阵; (4)然后根据邻接矩阵和判断矩阵求网络图上某一顶点到其他顶点间的最短路径。 2.2 算法思路的优化 传统的Dijkstra算法能求出网络图中的最短路径,但是在顶点和边很多的情况下,该算法需要遍历很多节点,而且很多是无效的顶点,所以执行效率比较低。其主要表现在:更新新加入的顶点m到集合V―S中所有顶点的最短路径时,需要大量比较d[m] + w[m,v]和d[v]的大小,而此时很多顶点并不与m相邻(即w[m,v]=∞),这样就增加了额外的运算量。由于Dijkstra算法是计算从起点到某一顶点的最短路径,我们也可以将其表述为计算从某一顶点到起点的最短路径。因此求最短路径问题可以分解两个子问题,即计算由起点到终点的最短路径和由终点到起点的最短路径,这样就大大降低了求解最短路径问题的复杂度。 传统 Dijkstra算法在提取最短路径节点时需要遍历所有的在集合V―S中的顶点,并更新最短路径值,所以算法的实践复杂度为O(N2)。而本文改进的算法将此问题分解为两个子问题进行求解,而且符合并行处理思想。这样对执行速度有了较大的提高,特别是对于网络图中顶点数和边较多的情况下。 3 结束语 在物流配送中,合理的配送路线规划不仅能够及时地满足客户的需求,而且可以节约配送中心的运输成本,所以求出最短配送路径算法的效率具有重要的作用。本文结合配送路线规划的实际情况,选择Dijkstra算法作为物流配送路线规划的核心算法,并对它的不足提出了优化方法,在数据存储和算法思路两个方面进行了优化,使优化后的算法能够提高配送路线规划的效率。最后经实验证明,优化后的Dijkstra算法不仅节约了物流成本,而且提高了运输效率。 配送运输论文:探究遗传算法应用于物流的配送运输 摘要:随着社会经济和网络技术的不断发展,社会物流业也呈快速发展的趋势。在物流业中,物流配送是很重要的环节之一。本文以临沂地区的物流业为背景,为了更好地解决物流配送路径优化问题,建立了一种遗传算法模型。实验计算表明,通过用遗传算法进行物流配送路径优化,可以方便有效地得到问题的最优解或者近似最优解。 关键词:遗传算法 物流配送 优化 临沂地区 1.引言 市场经济的改革以及跨地区贸易的发展共同促进了物流业的快速发展。物流配送是指将客户所购的货物及时的送交客户的过程,物流配送不仅是物流业最重要的环节之一,同时物流配送的效率也直接影响着整个工作流程的效率,因此,需要不断地改进、优化物流配送路径。本文的研究背景是山东的临沂地区,临沂市被确定为省级物流节点城市,将利用商贸市场集聚的优势,以建设大物流促进商贸流通发展为目标,建立连接江苏、辐射长江三角洲,连通日照、连云港的商贸物流基地,服务于省内外商贸流通和经济建设。那么在这样一个重要的物流节点城市,合理地选择配送路径具有重要的意义,不仅能偶缩短配送时间,也能降低配送成本,在提高服务质量和提高经济效益方面都有较大贡献。 优化配送路径是一个NP-Hard问题,为了解决这一问题,近年来提出了不少算法,比如节约法、扫描法等,本文通过一系列的研究,将遗传算法应用于物流配送的决策分析中。遗传算法(Genetic Algorithms,GA)最早是由John.H.Holland于1975年提出的,它是一种结合了生物自然选择和基因遗传学的优化搜索方法。它的优点非常多,比如鲁棒性强、速度快、搜索范围广等而广泛应用于各个领域。本文针对物流配送路径优化问题,首先分析了其数学模型,然后引入了遗传算法来优化,最后进行了实验计算,研究表明,将遗传算法应用于物流配送路径优化问题是行之有效的方法,取得较好的结果。 2.优化物流配送路径的数学模型 物流配送的优化可以描述为:配送中心用多辆汽车向多个客户送货,其中汽车的载量确定,客户的位置和需求量确定,通过优化,使得汽车所行驶的总路程最短,并且满足以下条件: (1)各路径上的客户的总需求量小于等于汽车载量; (2)各路径总长度小于等于汽车配送一次可行驶的最大长度; (3)一条路径由一辆汽车进行配送,且必须满足个客户需求。 通过对以上条件的分析,建立物流配送路径的数学模型。首先规定以下公式中各字母的意义:K为配送中心拥有的汽车总量;[Qk](k=1,2,…,K)为各汽车的载量;[Dh]为汽车进行一次配送所行驶的最大长度;L为客户总数;[qi]为客户i的需求量;[d0j]为客户与配送中心的长度;[dij]为客户i和客户j之间的长度;[nk]为第k辆汽车负责的配送的客户数,若此值为0,则表示此汽车未使用;[Rk]为集合,表示第k条路径,其中[rki]表示客户[rki]在路径k中的顺序为i,令[rk0]=0表示配送中心。经过分析,建立如下数学模型: 3.优化物流配送路径的遗传算法 3.1遗传算法的基本思想 遗传算法是一种很好的搜索优化方法,它的操作对象为种群的所有个体,个体与问题的解是一一对应的,其中选择、交叉和变异是最主要的操作。它的流程图如下: 图1 遗传算法流程图 这种算法主要包括6个基本要素: (1)编码:通过编码将空间的数据转变为基因型串数据,在编码前先进行量化。 (2)生成种群:通过随机方法产生初始种群,每个个体对应问题的一个解。 (3)评估适应度:用来评估个体的优劣,评估结果作为遗传操作的依据。 (4)选择:通过“适者生存”的选择方法,从当前种群中选取适应度高的个体组成新的种群,适应度越高,被选择几率越大,但不能保证一定被选择。 (5)交叉:将选出的个体存入配对库,进行随机配对,产生新的个体。 (6)变异:引入变异是为了解决在交叉过程中引起的信息遗失现象,按概率改变染色体基因位。 3.2优化配送路径的遗传算法构造 (1)编码方法。在本文中,配送中心用0表示,客户用1表示(L个1表示有L个不同客户)。每条配送路径的起点和终点都是配送中心,配送路径的最大值由配送中心的汽车总数K决定,这样,L个1或者K—1个0随机排列成一条染色体,则对应一种配送路径方案。 (2)初始种群的产生。由1和0构成的序列称为一条染色体,那么由多条不同的染色体构成初始种群。 (3)适应度评估。在评价一种配送方案的优劣时,既要判断是否能够满足约束条件,又要计算它的目标函数值。因此,在进行评估时,首先判断各配送路径方案是否满足约束条件,如果不满足,则该路径为不可行的路径,然后计算目标函数值。适应度[Fi]的计算公式如下所示: [Fi=1Zi+MiG] 其中,[Zi]为目标函数值,[Mi]为染色体i所对应的不可行路径数,G为权重因子,为值较大的正数。 (4)选择操作。在本文中,综合使用最优个体保留策略和轮盘赌法,首先,将所有染色体按照适应度小进行排序,对于适应度最高的染色体,则直接进行复制;然后采用轮盘赌法,使剩余的染色体产生下一代的N-1条染色体。每条染色体被选中的概率为它本身的适应度与种群中所有染色体的适应度之和的比值。 (5)交叉操作。交叉操作主要是按照交叉概率将除了第一条染色体外的其他染色体进行交叉配对,本文采用两点交叉法。 (6)变异操作。本文所采用的变异操作是为了保证一旦某基因片段需要发生变异,那么另一片段也要发生变异,这个片段是随机产生的。 4.实验与计算 在本实验中,采用C语言编程,以2辆汽车为5个客户配送为例,其中汽车载量为8000千克,一次配送最大行驶长度为40千米,配送中心与客户以及客户与客户之间的长度由下表表示(单位千米): 5.小结 通过本文的理论分析与实验证明,将遗传算法应用于物流配送路径优化方案中是可行的。本文首先分析了物流配送路径的数学模型,然后简介了遗传算法的原理,并进一步将遗传算法应用于物流配送路径中,最后通过实验计算,证明用遗传算法能够得到快速的得到物流配送路径的最优解,是提高配送效率有效的方法。 配送运输论文:物联网技术在B2C电子商务配送运输中的应用 摘 要:随着电子商务的不断发展,传统的物流模式已经不能满足当前业务的需求,建立以及完善运输车辆实时动态监控系统,实现对运输全过程的车辆以及货物状态的监测,是当前亟需解决的问题。物联网技术能够大大提高车辆货物在运输过程中的安全性以及可靠性。因此,文中首先对物联网相关技术进行了阐述,重点探讨了物联网技术在B2C电子商务配送运输中的应用设计以及实现的功能,最后分析了物联网技术对电子商务模式的影响。 关键词:物联网技术;B2C电子商务;配送运输;GPS 0 引 言 B2C(Business to Customer)电子商务是指企业针对个人开展的电子商务活动的总称,企业向消费者销售产品或者服务的一种电子商务模式,这种形式的电子商务一般是以网络零售为主,借助于互联网开展在线销售活动。该种模式能够节省客户与企业的时间和空间,提高交易效率。然而,在物流配送运输过程中出现很多问题,如货物在运输过程中丢失现象时有发生,以及在配送过程中导致订单配送延迟等。鉴于此种现象,建立以及完善运输车辆实时动态监测尤为重要。在该环境下,物联网技术能够较好解决这一问题,利用高新科技手段实现智能物流,减少人工操作失误以及货物损坏等。因此,研究物联网技术在B2C电子商务配送运输中的应用具有重要的实际意义。 1 物联网技术简介 1.1 物联网技术的内涵 物联网(The Internet of things)技术是利用各种信息传感设备,如激光扫描器、红外感应器、射频识别(RFID)等,将所有商务活动的物品信息以互联网连接起来,从而实时进行信息交换及通信,实现智能识别、追踪、监控以及管理的网络技术。该技术由RFID 技术与Internet 相结合,提出产品电子代码(Electronic Product Code,EPC),该代码对物联网上的每一个物品都赋予一个全球唯一编码,当该编码通过读写器时,就会通过互联网传输到指定的计算机内,最终实现全球智能监测网络。 1.2 物联网相关技术 物联网相关技术主要包括GPS技术、无线网络通信技术、RFID技术、传感器技术以及IP和IPv6 技术。GPS技术能够提供车辆定位、防盗、行驶路线的监控以及指挥等功能,若有意外状况,能够及时将获取的信息模块化,在企业电子商务监控中心地图上显示出来,及时反馈给客户;RFID是一种非接触式的自动识别技术,对拥有全球唯一编码的物品进行自动识别以及信息共享,实现在计算机网络条件下,对物品进行跟踪、追溯以及定位等功能;无线网络通信技术是利用现有的通信网络(GSM/CDMA移动网等),通过无线收发设备(无线网桥、MODEM)等建立无线局域网,将传感器终端所采集到的数据传输到电子商务监控中心,为企业以及客户提供准确的产品或者服务信息;传感器技术能够探测以及感受到外界的信号或者化学组成等,在电子商务中主要是通过红外、门磁来确保电子商务办公以及仓储的安全性,也能够在物流过程中实时监控车辆的运行轨迹等;IP技术是物联网技术的基石,IPv6技术拥有的地址容量可达到2128个,能够解决网络地址资源有限的问题,能够实现电子商务中任何一个系统、设备以及物品数据的对接,方便实施智能化控制。 2 物联网技术在B2C电子商务配送运输中的应用 物联网技术在许多领域都得到了广泛应用,并取得了较好的应用效果。伴随着我国电子商务的不断发展,在物流配送中出现诸多问题,因此,探索物联网相关技术在B2C物流配送中的应用,以便提高工作效率,减少货物损坏,提高货物运输的安全性以及可靠性。下面对其应用设计进行详细探讨。 2.1 B2C电子商务配送运输系统的功能需求 首先,要求通过无线传感网络来监测获取车辆所处的具体状态,物品周围的温度、湿度以及车辆速度,同时根据监控中心发来的控制指令,进而完成指令任务;其次,需要对车辆实时监控,要求用户在任意时刻都能通过发出定位查询指令来获取运输工具的地理位置,并且在电子地图上表示出来,获取货物以及车辆的准确位置;另外,要能够实现风险控制,当运输过程中出现问题时,运输人员能够通过网络监控中心发出紧急求救信息,对人员或者货物进行技术处理,减少不必要的损伤。 2.2 分析B2C电子商务配送运输流程 B2C电子商务配送运输流程如图1所示。客户在下过订单之后,电子商务网站将订单录入到托运单;仓库按照发货指令进行发货;企业与第三方物流公司签订合同;配送中心对车辆进行调度;进行货物配载,并在规定的时间内将货物配送给客户;客户提取货物之后,填写回单,然后将回单返回到配送中心,完成货物的配送。在这一系列过程中,通过物联网技术能够对车辆实现实时跟踪以及监测,进而确保货物的安全,同时及时将监测的信息反馈到配送中心,便于客户查询。 图2所示是物联网技术对数据的传输流程。首先,需要登录合法的账号及口令,在登录完成之后进行系统初始化;其次,对车辆速度、温度、湿度以及车内货物信息相关数据进行处理;最后,将处理之后的数据结果反馈到电子商务企业、客户以及配送中心,完成这一过程,退出运输系统。 2.3 B2C电子商务配送运输方案设计 物联网技术在B2C电子商务运输设计中,运用GPRS技术、传感技术等,其整体建构如图3所示。 2.4 应用物联网技术实现的功能 首先,实现实时监控。通过运用物联网技术中的GPS接收机,传感器将配送车辆的定位信息,及时传输到配送监控中心进行相关处理,并且配送监控中心能够计算出当前时刻车辆的最佳匹配位置,并能将车辆位置在配送监控中心及时显示出来。运用GPS技术能够将车辆的实时位置通过无线网络通信技术传送到电子商务监控中心,进而实现信息的全程监控。其次,采用传感技术以及射频技术能够监控商品是否损坏,若用户需要了解当前商品的详细信息,电子商务中心将商品的位置以及状态信息详细地传给用户,同时还能够通过视频技术将所看到的货物状态反应给用户。最后,实现风险控制功能。应用速度传感器、温度传感器、湿度传感器、视频监控器能够准确获取车辆速度、车内温度、湿度以及货物的相关状态等,车辆的数据采集系统也能够将车辆的各类参数进行实时动态显示,对于不正常的状态给予报警或者提示。另外,车载子系统所采集到的相关参数以及视频等信息都能够通过物联网技术中的无线传感网络发送到物流监控中心,将收集到的信息整理成文字、图片或者视频传给用户,以供用户查询。 2.5 系统运行效果展现 在我国经济水平发达的城市,已经使用了相关技术,在电子商务运输系统中应用物联网技术,能够对车辆实现实时监控,如货物正输往北京市朝阳区东五环,就会在监控中心详细展示这一信息,图4所示是系统的车辆实时监控界面图。通常情况下,在图上一般都能够确切地了解到车辆的准确位置以及路名信息。 运输过程中,根据上面所阐述的使用物联网技术实现的功能,能够对车内的湿度、温度以及车辆的速度实现全面监测,使监测中心人员了解到最新以及最全面的货物信息,进而了解货物是否有损坏或者丢失等,同时详细显示车内温度、湿度及车辆速度等,图5所示是系统中的货物在途控制界面图 3 物联网技术对B2C电子商务模式的影响 物联网在中国也称为传感网,与其他国家相比,我国的科研水平还有一定的差距,但是,与自身相比,有着重大进步,对我国的配送运输系统有着重要影响。主要体现在能够提高库存管理水平、提高物流配送质量、追溯货物的行踪以及推动移动支付的发展等。 3.1 时刻追溯货物的行踪 电子商务网站的商品大多是由企业集中生产或者采购的,一般情况下,能够确保商品的质量。近几年来,随着电子商务的飞速发展,商品的种类也越来越多,一些著名的网站也时常出现商品质量以及运输问题,不仅影响了自身的发展,而且还有损消费者的利益。如我国最大的电子商务购物网站淘宝网,2012年举行“双十一”活动,在这一天各大商家相继推行优惠活动,引发消费者疯狂购物。然而,由于购物量较大,导致大批的订单不能够及时发货,或者在发货的路途中出现各种问题,不能在预约的时间里将货物传给消费者。通过应用物联网技术能够建立商品追踪系统,进而为每一个商品贴上唯一的标签,使得每一件商品都有自己独特的编码。在产品有自身的属性信息后,就能够随时将附加信息储存到EPC中,而这些数据对于追溯商品的行踪具有重要作用。当这些数据统一集中到云端时,就会被授权用户所共享。消费者仅仅需要在网上查找相关商品的EPC信息,就能够获取该商品的所有信息。这样一来,不仅能够确保商品的真实信息,而且还能够随时了解商品的运输路线,商品在哪一环节出现问题,及时采取相关措施进行补救。通过对商品实现追踪,最终促进用户对商品的信心以及购买商品的积极性,推动我国电子商务的发展。 3.2 提高物流配送质量 长期以来,B2C电子商务发展的瓶颈为物流配送,大多消费者反应物流慢或者货物存在质量问题等,进而影响消费者的合理利益。物联网技术中的GPS技术及GIS技术能够快速响应物流,并且实时监控货物状态,进而实现智能物流。在网上订单到达后台后,立刻生成相关商品的清单,向仓库发出送货请求,通过仓库传感技术对商品的库存位置进行获取,利用仓库传感技术能够对商品的详细信息进行监测,尤其是商品若出现破损等也能够及时的反应,采取相关措施进行补救。另外,消费者还能够对商品的在途状态进行实时监测。 3.3 提高库存管理水平 B2C电子商务与传统的零售业相似,都需要对商品进行提前库存,进行库存管理的主要任务就是最大限度地提高系统的服务水平,最终降低库存总成本。在今后的电子商务发展中,其核心竞争力应为库存管理能力以及货架存放效率。一方面,使用物联网技术能够使货物信息自动发送。电子商品贴有标签后就能够自动发射信号,利用无限局域网技术将收集到的数据传输到后台,管理人员就不需要对物品进行手工扫描,大大降低了工作人员的劳动量,提高拣货速度。另一方面,能够使货物随机摆放,节约货物空间。由于仓库中的商品都带有电子标签,并且在标签中包含有商品的尺寸以及库存位置,在仓库的存放过程中,可以根据货物的尺寸进行摆放,对于大型的商品摆放在仓库里面,这样一来,就能够节省存放空间。商品若按照销售程度进行摆放,最为畅销的商品摆放在仓库外,方便工作人员装载货物。 3.4 推动移动商务的发展 在B2C电子商务配送运输中使用物联网技术,能够将PC电脑网购搬到移动终端购物,消费者可以通过移动手机进行网上购物,同时对货物进行实时监测,随时掌握产品的最新动态,为消费者开创一种全新的购物体验。移动购物进一步促进电子商务的发展,同时移动支付也能够确保支付的可靠性以及安全性,最终推动移动商务的发展。 4 结 语 如今,B2C电子商务通过完备的双向信息沟通、灵活的交易手段及快捷的配送运输,为消费者提供了一种便捷的购物模式。同时,随着近年来物联网技术的不断更新以及应用成本低,逐渐在诸多行业中得到广泛应用,能够为电子商务的物流发展提供强有力的技术支持,进而实现时刻追溯货物的行踪、提高物流配送质量、提高库存管理水平以及推动移动商务的发展等,为消费者提供更为便捷可靠的服务。 配送运输论文:煤炭储存配送运输中机电设备管理及维修 摘 要:煤炭的储存配送是一项相对复杂,对工作人员的技术操作能力要求相对较高的工作。一个环节出现问题就可能影响到后续的正常作业。煤炭运输中皮带机作为主要的工作设备,其能否顺畅运转直接关系着煤炭储存配送的工作效率。本文通过对煤炭皮带机的工作原理的分析介绍,指出了影响皮带运输机正常运转的相关因素,进而探讨了皮带机工作过程中经常出现的故障并提出了相应的解决对策,希望能够进一步改善皮带机的工作质量。 关键词:煤炭配送运输 机电设备 故障分析 处理对策 皮带运输机的安装不规范或者在使用过程中操作不标准都会引起故障出现,轻者降低工作效率造成时间、电力等资源的浪费,重者可能会影响到工作人员的生命安全,给个人、家庭或企业带来严重的经济损失。所以,如何全面掌握皮带机的工作原理,及时排除相关的干扰因素,降低皮带运输机出现故障的频率,保证煤炭运输的顺畅安全十分重要。 1 皮带机的基本工作原理 皮带运输机是一种借助摩擦驱动来进行工作的设备,其主要部件包括输送带、托辊、滚筒、驱动、制动、装载、卸载等。在工作时将煤炭放在输送线上,运输机借助滚筒以及托辊同胶带之间的摩擦力运转后将煤炭等物料输送到目标位置。 2 干扰皮带运输机正常运转的因素 干扰皮带机征程运转的因素包括煤炭的质量、工作人员的操作能力和设备整体状况、运输胶带的质量水平、以及皮带的硫化水平这四个主要方面。 2.1 煤炭的质量 如果煤炭在装载过程中并未对质量进行严格把关,例如:煤炭存在较多的杂质等因素都可能会导致在装载、卸载的过程中使皮带被划伤的状况,这对皮带运输机的正常工作都会带来风险。 2.2 工作人员的操作能力和设备整体状况 工作人员对设备的工作原理了解的不够深入或者相关的操作不够标准规范就可能引起:(1)皮带机发生堵斗、卡死状况,这时候若不及时关闭机器就可能使皮带被磨损或者被拉断;(2)如果运输机的托辊或者滚筒已经损坏而工作人员未能及时发现,进而可能引起皮带损坏;(3)皮带机上的相关螺栓发生松动或者滑脱,一些衬板未能严密牢固地焊接在一起,这些部件脱落在皮带上也会使皮带损坏影响到设备的工作质量。 2.3 胶带的质量水平 不同质量水平的胶带也直接关系着皮带运输机的工作质量,而皮带机的生产厂家众多,质量标准相差很大,如果皮带的质量较差,在使用过程中就极易出现皮带脱胶或者龟裂等状况。 2.4 皮带的硫化水平及天气、环境因素 在对煤炭进行硫化时,可能无法做到标准切割,另外,胶的配比不科学合理,存在气泡就可能使粘合出现问题。如果环境、天气过于潮湿,就可能会降低摩擦系数,使皮带出现打滑现象影响到皮带机的正常工作。 3 皮带机经常出现的故障及处理对策 3.1 存在非正常噪音时的故障分析及处理对策 当皮带运输机的驱动无法正常工作的时候就会有非正常的噪音出现,工作人员可以通过异常噪音来了解、掌握设备的工作状况。通常情况下,如果托辊工作出现异常,发出一系列节奏感较强的震动性质的噪音,就可以从以下几点进行判断:皮带运输机的轴承孔心严重偏离了外圆的中心,或者是无缝钢管的厚度没有达到足够的均匀程度。这两方面因素都会增大离心力,致使发生异常噪音。这时候就需要及时对减速机的位置做出校正,避免皮带机的输入轴出现断裂状况。 3.2 皮带打滑故障的处理 当煤炭无法顺利运量上去、煤炭回溜或者洒落时就应当判断是否是由于打滑造成的。导致打滑的原因有:运输机的工作环境较为潮湿,一定量的煤泥等附着在滚筒上减弱了摩擦力导致皮带打滑;也可能是由于胶层磨损相对严重或者老化致使表面变得过于光滑降低了摩擦力。这时候就应当对配重进行适当的增大、更换新的胶带或者是增大滚筒的摩擦力等措施来保证设备的正常运转 3.3 皮带跑偏的处理 皮带运输机工作过程中胶带与预先规定的运行区域发生了偏离就称之为跑偏,这类故障经常出现。通常皮带的工作范围不应当偏离滚筒或者托辊断面带宽距离的5%。事实上,这一标准只有在皮带机空载或者重载的调试过程中才能够达到,在真正的工作过程中,由于受到煤炭、配重、环境等因素的干扰很难控制在这一范围内,当运输机发生跑偏的时候就会引起物料的洒落,影响到设备的正常工作。 3.3.1 滚筒错位的对策 运输机的皮带之所以会发生跑偏原因可能是由于在对设备进行配置安装是没有实现滚筒之间的严密配合。为了避免这一问题的发生在对设备进行安装时应当做到以下几点。 (1)科学合理地依照设备的纵轴线、滚筒轴线以及硫化轴线的安装标准进行设备安装;适当地选择相关位置安装一系列的控制设施,例如对于皮带的回程或者重载部位应当尤为注重对跑偏问题的控制,当皮带发生跑偏时要及时通过开关做出调整,以防皮带和支架之间由于过大的摩擦力造成设备的损坏。对于设备安装完成后的调试过程应当进行严密的控制,对于存在的问题应当及时作出调整避免在设备的运行过程中出现故障。 (2)对于跑偏问题的出现还有可能是由于设备、部件的质量不过关造成的,例如粘结环双侧的尺寸不够科学合理,一些部件发生松动等。因此在设备部件的采供过程中相关人员应当严格进行把关,选择标准规范的设备部件,对于设备的存放保养也应当引起足够的重视,减缓设备的磨损、老化进程。相关的粘结工艺也应当依照标准实施,确保设备的整体质量。 3.4 煤炭洒落问题的对策 煤炭发生洒落通常是由于运输机的皮带发生跑偏导致的,这是由于跑偏会使得皮带两侧失去平衡,使得煤炭发生洒落,这时候就应当对皮带的位置重新进行校正。对于转载点这一经常出现煤炭洒落的位置,可以通过更换运输机的挡料裙板,对钢板进行加长或者是减少皮带的物料运送量等方式来进行解决。 配送运输论文:基于模糊综合评价法的配送运输设备选优配置 摘 要:对配送运输设备选优配置的重要性进行分析,提出选优配置的原则,在配置原则的基础上,分析归纳出出配送运输设备模糊综合评价的3大类9项指标,即货物适应、环境适应、特殊适应、购置成本、使用成本、使用效益、技术性能、可维修性和安全性能。构建配送运输设备选优配置模糊综合评价模型,根据模糊综合评价的步骤,结合实例对配送运输设备的选优配置进实例分析。 关键词:配送;运输;设备;模糊评价;配置 引言 随着消费需求日益多样化和个性化,物流需求越来越多品种、小批量。作为物流重要功能之一的配送,是面向最终客户提供物流服务,是物流系统服务质量的最终体现,也是物流成本形成的重要环节。当前,针对物流配送的理论研究与实践中,关注的重点是物流配送中心的选址、中心内各功能区优化布局、作业系统的优化设计、多个企业联合组织实施的共同配送及配送运输的线路的最佳选择等方面,鲜见对于配送运输设备优化配置方面的关注。配送运输作为末端运输,直接与顾客接触,其服务质量对于物流配送乃至整个物流系统的服务质量至关重要,因而,合理配置配送运输设备,对于提升整个物流系统的服务质量,降低物流系统的运营成本具有重要而现实的意义。影响配送运输设备配置的因素很多,既有经济方面的考虑,也有城市交通状况的制约,还有货物的差异性及设备本身的性能等等。本文基于模糊综合评价法对配送运输设备的优化配置进行探讨。 一、配送运输设备配置原则 配送运输设备的配置直接影响到货物送达顾客手中的效率和服务的质量。为保证配送运输的高效、经济运行,在进行设备配置时应遵循如下原则: (一)适用性原则 货物种类、作业环境、配送运输距离、运输路线状况、作业量等决定了配送运输设备类型、额定作业能力和数量。作为末端运输的配送运输设备的配置,必须以能够适应配送服务为基本原则。货物种类较为单一,配送运输量较大、频率较高的,应考虑额定作业能力较大的运输设备;货物种类较多时,需要考虑运输设备的通用性,尽量地提高设备的适应性。 (二)经济性原则 经济性是衡量一切经济活动的主要指标,物流配送运输也不例外。一般来说,配送运输是一个收益既定的服务环节,作业过程中不再产生新的收益,因而,配送运输设备的购置成本及使用和维护保养费用就直接反映了该环节的经济效益。设备配置的目的就是在满足适应性原则的基础上,实现设备全寿命周期的成本最小。 (三)系统性原则 物流配送是整个物流系统的一个子系统,而配送运输又是物流配送环节的一个子系统,承担着把货物交付到顾客手中的重要的任务。配送运输设备的选择,必须考虑与配送中心的装载设备和顾客的卸载设备相互衔接、相互协调,保证配送工作的顺利进行。因此,在考虑配送运输设备的适用性、经济性的基础上,要以系统的观念,对整个物流系统作整体评价。 二、选优配置模糊综合评价模型 (一)评价指标体系构建 配送运输设备的配置要根据货物类型、配送运输路线的状况及设备的工作性能等方面来进行综合评价。到目前为止,货物的配送运输主要是以公路运输来进行,因此,本文只分析公路运输车辆的选优配置。根据上述原则,本文构建了以下指标体系,共三大类9项指标。 一是适用性指标。(1)货物适应,指设备适应货物物理性能与化学性能的程度。(2)环境适应,指设备适应所在地的路况,气候的温度、湿度等的程度。(3)特殊适应,指设备的机动性、人机适应性以及满足特殊作业要求的能力。二是经济性指标。(4)购置成本,指购置设备时一次性支付的成本,或分期付款总额的现值。(5)使用成本,指燃油或电力、保养维护、维修、操作人员工资、保险及其他费用,(6)使用效益。指使用设备能产生的收益。三是技术性指标,(7)技术性能。指设备的动力等各项额定功能指标及设备质量,(8)可维修性。指设备维修及性能恢复的难易程度,(9)安全性能。指设备在使用过程中易发生事故的概率,从人员安全、货物安全及设。 (二)模糊综合评价模型 模糊评价法是应用模糊集理论对一个系统进行评价的方法,其评价的对象可以是系统的各种替代方案。模糊综合评价模型可以平判出各种备选设备的优先度,为设备的购置与使用提供决策依据。方法步骤如下: 1.邀请有关人员组成评价小组。小组成员一般不超过10人,可以邀请设备管理人员、设备操作维护人员、配送中心管理人员、装卸人员、财会人员、货物生产单位人员及其他企业人员等参与。 2.确定评价项目集与评价尺度集。评价项目集即上述3大类9项指标。采用5级评价尺度,即评价尺度集为E=(e1,e2,e3,e4,e5),其中e1=0.9(最好),e2=0.7(较好),e3=0.5(一般),e4=0.3(较差);e5=0.1(最差)。 3.确定各评价项目的权重。可通过小组讨论,采用层次分析法确定各评价项目的权重集W=(w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,w9),分别对应三大类指标中的(1)~(9)项指标。 4.按照已经确定的评价尺度,对不同设备的评价项目进行模糊评定,并计算隶属度矩阵,第个方案的隶属度矩阵为: 5.计算第k个方案的模糊综合评定向量Sk:Sk=WRk 6.计算第k个方案的优先度Nk:Nk=100SkET 三、模糊综合评价模型应用 某配送中心要选用配送运输设备,从中心各部门及外部共挑选了9名相关专家组成评价小组。经评价小组讨论,指标体系的权重 由此可以看出,方案2比方案1具有更大的优先度,因此,该配送中心选用某品牌的微型货作为配送运输车辆更为合理。此外,如果有更多个可供选择的方案,则评价方法与此类似。 结语 本文利用模糊评价法选用配送运输车辆,该方法求解简单,容易操作,能够实现配送运输设备的合理选用配置。当然,在评价指标的组成以及各评价指标的权重上,还需要在设备配置原则的指导下进行更为深入、更为切合实际的研究。评价小组成员的组成,也会影响评价结果的合理性。 配送运输论文:优化军事物流配送运输保障 摘要: 信息化条件下的战争,不仅是对人和武器最佳组合的较量,更是对运输保障能力的考验。运输保障跟得上,部队才能有战斗力,才能打得赢。军事物流配送运输是保障军队平时训练、生活等军事活动的重要方式,更是军队战时的大动脉。 关键词: 物流配送;军事运输;优化 0 引言 进入二十一世纪以来,随着信息技术日新月异地飞速发展及其向军事领域的加速渗透,伊拉克战争中,美军“适时,适量,适地”的精确后勤保障令世人瞩目和震撼,美军后勤保障的实践表明:实施有效的军事物流配送运输保障,不仅是后勤保障能力的倍增器,更是军队战斗力的倍增器。 1 军事物流配送运输的作用 军事物流是为保障军队平战时或特殊情况下的需求所采取的具有军事性质和目的的物流活动。它是物流在军事活动中的广泛应用。 军事物流配送运输是指在一定区域内,根据部队用户的需求,将已经拣选、加工、包装、分割、组配的军事物资按时送达用户指定地点的物流运输活动。 第二次世界大战之后,由于大吨位、高效率运输力量的出现,干线运输无论在铁路、海运或公路方面都达到了较高水平,长距离、大批量的运输实现了低成本化。但在干线运输之后,都要铺以支线运输和小搬运,这种支线运输及小搬运成了物流运输的一个薄弱环节。这个环节有和干线运输不同的许多特点,如要求灵活性、适应性、服务性等,优化和完善这个环节,往往能解决运力利用不合理、成本过高等问题。 军事物流配送运输或输送,是运输与其他活动共同构成的组合体。在物流配送过程中处于“二次运输”、“支线运输”、“终端运输”的位置。优化军事物流配送运输,能够使分散的供应保障活动协调运作,减少整个军事物流范围内的迂回运输、交叉运输、重复运输等现象,创造了更多的军事物流效益。 2 现代军事物流配送运输中存在的问题 军事物流配送运输是军事物流活动的重要环节,是实现军事物流保障目的的关键。因此,搞清军事物流配送运输中存在的问题,找出它内部的客观规律,我们才能用这些规律指导军事物流的实践,改善不利因素,实现军事物流配送运输的高效、快捷。 2.1 运输管理机制不健全,配送运输计划不完善 目前,军事物流运输管理没有现成的模式、经验供我们学习和借鉴。由于军队物流缺乏专业管理人才,导致军事物流管理中出现漏洞,存在问题。在物流实践活动中,不能充分挖掘利用部队现有装备人员的潜力,制约了军队物流运输活动的高效性。其次,缺少完善的配送运输计划。“一计划多用”的现象尤为明显。 2.2 物流基础设施落后,物流技术装备水平低 总体来看,我国现有的物流基础设施虽然有了很大发展,但是还比较落后。按国土面积和人口数量计算的运输网络密度,我国仅为1344.48公里/万平方公里,而美国为6869.3公里/万平方公里,德国为14680.4公里/万平方公里,印度为5403.9公里/万平方公里。这方面,我们不仅落后于欧美发达国家,与印度等发展中国家相比也有很大差距。如果按人口计算则差距更大,我国每万平方公里国土面积拥有铁路74.89公里,排在世界第60位之后。如果按人口计算则排在世界第100位之后。在我国物流业发展较晚的环境下,军事物流作为后继发展者,国家没有太多的精力来推动军事物流的发展。军事物流和地方物流没有完全接轨,它们之间存在差异和相对独立性,没有很好的协调发展。军事物流的发展处于从属地位。 2.3 物流专业人才欠缺,信息化水平低 当前,军队物流专业管理人才还相当缺乏,军事物流运输网络建设还处于探索阶段,军队内相关的物流设施建设还不健全。尤其是物流信息化建设水平较低,它严重影响了军事物流配送运输的发展。因此,我们要加大人才培养速度,推动信息化建设进程,学习借鉴发达国家的经验和技术,弥补我国物流技术的欠缺。 2.4 物流设施和设备标准不统一,运输成本高 我国物流系统各环节的衔接较差,运转效率不高。反映为各种运输方式之间的装备标准不统一,限制多式联运的开展。以集装箱为例,海运和铁路运输各有各的一套集装箱标准,使得海铁联运必须经过再次拆箱、装箱后才能实现,造成了多次的包装成本以及储存费用,同样的问题还出现在公路、航空中。物流包装标准与物流设施标准之间缺乏有效的衔接,严重影响运输工具的装载率、装卸设备的载荷率。虽然军用物品包装已有初步的标准,但在与各种运输装备、装卸设施相衔接的物流单元化包装标准方面还比较欠缺,影响较大。物流环节的运输工具、承载设施、设备的标准和规范不统一,导致物流无效作业环节增加,货物的在途时间较长,物流速度降低和成本上升。根据调研有关资料分析,我国许多商品总成本中,运输造成的损失约500亿元,公路因缺乏合理的物流组合,空驶率多年来保持在50%左右;铁路因能力不足,使相当数量的商品失去销售机会或无法保证企业提供客户满意的服务;水运因运输组织方式不能适应市场的需求变化,使许多产品失去了低价运输的途径,诸多的因素都大大地增加了物流的运输成本。 由于我国物流系统存在的以上问题,在很大程度上制约了我军军事物流配送运输的发展水平。目前,我军物流运输管理比较分散,调度效率较低,运输系统现代化程度不高。运输管理缺乏体系化,整体化。物流运输方式相对单一,表现为主要以传统的公路运输,运输的货物量少。没有很好的利用铁路运输的运输货物量大,长距离运输的优势,不能满足军队长距离运输的物质需求。物流效率低,物流运输成本高。 3 提高军事物流配送运输的措施 3.1 建立一体化物流信息平台,科学调度物流运输 物流网点是军事物流体系的起点和基干,多层次的军事物流网点能及时跟踪控制和科学调度物流运输。美军自20世纪90年代初就展开了“三种物流网点”的建设,即本土物流网点、近海物流网点、海外物流网点。所倡导的“聚焦式”后勤就是以物流网点为依托展开物资保障的最佳样板。这些网点军民兼容、资源共享、信息化程度高。军队物资保障机构与地方供货商签订采购合同,由供货商直接将物资供应部队的物资保障方式,减少了物资供应运输环节,大大降低了相关费用,提高了军队的保障质量。 军事物流运输活动的运量不确定特点,导致物流管理过程复杂。靠人工去实施管理已经不能满足物流运输活动的要求。如美军提出了全球资源可视系统的概念。该系统将自动识别技术、全球运输网络、联合资源信息库和决策支持系统等综合在一起,使得部队指挥官可以不间断、可视化地掌握全部资源的动态情况,全程跟踪“人员流”、“装备流”和“物资流”,并指挥和控制其接收、分发和调换,从而有效地提高了物流保障效率。正是依托该系统,在2003年的伊拉克战争中,美军后勤信息处理中心仅有1500个工作人员,却使数万部队的输送、数亿元的开支,以及几十万种不同型号、规格的装备物资供应顺利进行。因此,建立现代化的物流管理系统是发展的需要,只有信息化的管理工具才能实现物流运输中的全程监控,掌握物流运输任务的完成情况,并及时做出调整,对运输工具进行科学调度,合理使用。提高管理的高科技水平,达到理想的管理效果。 3.2 建立模拟运输网络,优化运输方案 在高技术条件下的物流活动中,利用的高科技工具越多,物流的整体效能就越高。物流运输部门的科技含量,信息化程度,代表着它的物流水平,决定着它在物流行业的竞争能力,标志着它在未来竞争中的发展潜力。 我们要想在激烈的国际竞争中独领风骚,在新军事变革中引领潮流,就必须建立自己的物流信息网络,模拟运输网络系统和管理信息系统。运用模拟运输网络系统实现对物流运输活动的全程可视化,及时对有关情况进行跟踪控制,整体协调,进行有效的调度指挥。 模拟运输网络系统是利用高科技信息技术实现对运输全过程的计划、组织、决策、指挥和控制的模拟。它是对物流运输活动中的综合因素的抽象化分析、实施、优化的直观显现。该系统能直观暴露实际物流运输中存在的问题及突发情况,它能使物流运输部门及时对问题进行解决,减少损失,使物流运输活动在预计的情况下进行组织实施,确保运输任务的顺利完成。 模拟运输网络系统具体有以下子系统组成:①运输工具选择系统;②运输方法及道路筛选系统;③道路状况分析系统;④任务分析系统;⑤制约因素分析系统;⑥车流、人流和距离分析计算系统;⑦综合分析信息系统;⑧方案制订系统;⑨可视化模拟、突发情况预测系统;⑩问题反馈分析系统;{11}人工干预操作系统;{12}方案优化决策系统。该系统的工作流程如图1。 3.3 采取组合运输系统,减少货物空载率 组合运输是指物流运输公司与其发生业务关系的供应商及其客户进行组合运输的方式。它可以防止货车往返之间的空载。要真正防止空载,就必须搜寻运输的货物。日本的花王公司就是实现组合运输的很好例子。开始时,花王公司主要是与花王的原材料供应商进行组合运输,即花王公司将物品从工厂或公司运抵销售公司后,与当地花王公司供应商联系,将生产所需的原材料装车运回工厂,这样就不会出现空载。后来,由于组合对象的逐渐扩大,所有其他企业都可以利用花王公司的车辆运载货物,花王公司与其销售公司之间近80%的物品运输都实行了组合运输。组合运输系统有效地减少了货物的空载率,降低了运输成本,提高了资源的利用率。 为了节约运输资源,提高物流运输效率,我军军事物流运输应建立有效的组合运输系统。目前,我军的物流运输主要是小单位独立保障模式。比如以师(团)为单位的汽车营(汽车连)保障自身物流需求。师与师之间,团与团之间相对隔离,运输资源没有得到充分的利用。这种保障模式严重限制了我军协同作战的发展。未来战争是诸军兵种的协同作战,因此,对保障也提出协同保障的要求。在未来战争中,要求统一调度利用诸军兵种的物流运输资源,实现单位之间物流运输的组合利用,尽量避免空载,减少运输资源的浪费,形成一个高效的物流运输保障网。 3.4 科学选择运输工具,综合运用多种运输方式 在实际军事物流运输活动中,科学合理选择运输工具,能有效地节约运费开支,降低物流成本。因此,我们要根据货物的种类,贵重程度,运输距离的远近,环境道路条件等因素综合分析,选择合理的运输工具,提高运输的时效性。同时,结合运输工具的特点采取适当的运输方法。汽车运输的特点是灵活性、机动性强,能够实现运输的“门到门”。铁路运输的特点是运送货物量大,运输距离长,能满足远距离高需求。空运的时效性强等等。综合运用多种运输方式能充分发挥运输工具的潜力,最大限度地发挥运输工具的效能,实现物流运输的高效、快捷。 3.5 结合军队实际,制定战备配送运输方案 军事物流运输活动不同于地方的物流活动,它服务于军队这个特殊的对象,体现部队的特点,有其特殊的地位和作用。他要求物流运输必须具有很强的时效性、准确性。因此,建立一套完整的物流配送运输方案至关重要。 制定战备配送运输方案时,要根据物流运输部门的任务、性质、自身能力、保障类型、兵种类型等因素进行制定。按照从实际出发,从战争出发,认清军事物流运输的军事性。军事物流运输不同于地方物流运输活动,他具有战争性质和军事企图。军事物流运输关系到战争目的能否实现,能否满足战争需要。 平时,我们要利用军事演习,抗洪抢险等紧急情况检验战备运输方案的可靠性、操作性。评价其满足战争需求的实践性,对实施中出现的问题,加以修正、完善。确保战备配送运输方案在战时用得上,保障跟得上,确保其战争的实践性。 配送运输论文:国际物流配送运输的外包和自营决策研究 摘 要:国际物流配送中,运输方式的选择是降低配送成本的关键因素之一,本文针对配送运输的外包和自营的对策,建立模型分析,提出解决的方法并通过美国考察的结果加以实例验证,以解决长期以来在国际配送网络中存在的高成本问题,为中国产品进入国际市场建立配送网络提供一种决策工具。 关键词:国际物流 配送 车辆 决策 1.问题的提出 国际化配送是全球的配送活动,国际配送运输是物流配送决策中的关键所在。除采购产品的成本外,一般来讲,配送运输成本比任何其他物流活动的成本所占的比重都高。尽管配送运输决策的形式多种多样,但其中首要的不外乎运输方式选择、承运人运输路线的规划、车辆调度和集中运输等项内容。而在运输方式方法的选择中,配送运输是以汽车为主的。这是因为汽车运输具有其他运输方式不能完成的特点: 1.1门到门服务,配送仅指从物流据点至需求用户之间的货物输送,是工厂和配送中心之间的货物输送,配送中心到顾客之间的货物输送,不是依靠车站、码头的运输。配送以服务为目标,以最大限度地满足客户要求为优先,因此,应尽可能地让顾客享受到便捷的服务。通过采用高弹性的送货系统,如紧急送货、顺道送货与退货、辅助资源回收等,为客户提供真正意义上的便利服务。 1.2准时运输,即货物按客户要求的指定时间段被运送到客户手中,集时间、空间为一体的运输方式,配送运输是从客户定货到交货的最后环节,也是最容易引起时间延误的环节。影响时效性的因素很多,除配送车辆故障外,所选择的配送线路不当、中途客户卸货不及时等均会造成时间上的延误。因此,必须在认真分析各种因素的前提下,用系统化的思想和原则,有效协调,综合管理,选择配送线路、配送车辆及送货人员,完成货物的最终使用价值的实现,要比单纯的运输要复杂得多。 1.3配送是按照顾客订货所要求的品种、规格、等级、型号、数量等在物流据点中经过分拣、配货后,将配好的货物送交顾客。因此除了各种“运”和“送”的活动外,还要从事大量的分拣、配货、配装等工作。“配”是“送”的前提和条件;“送”是“配”的实现与完成,两者相辅相成,缺一不可。需要规模优势获取较低的送货成本。 在配送运输中,车辆的选择又是最首要。配送运输业务车辆的对策一是企业自己拥有运输设备,二是与运输公司签订服务合同,外包运输业务。 从用户的角度的理想状态是,运作绩效更好,服务更方便,运力更大,成本更低。满足用户的需求,从企业的角度企业必须投资运输设备以获得运力以遵守长期协议。一般情况下如果运量大,自营运输服务会比外购服务更经济些。但是有的企业对服务有特殊要求,公共承运人的服务就将无法满足其要求,所以即使成本高也不得不自己投资或签订运输协议。自营运输的优点是. 1)高度可靠的快速运送服务; 2)非通用的特殊设备; 3)货物的特殊搬运处理要求; 4)要求服务随叫随到。 公共承运人服务于众多客户,优点是运输总成本较低,运输设备的效率高。选择公共运输外包的好处是企业运输风险小,运输过程中发生的车祸、货物的损毁、回程空驶、运输设备的闲置浪费等都可以避免。但并不总是能满足单个用户的特殊需要,运输外包难以满足个性化需求,国际配送运输在时间、空间要快速满足用户需要,选择公共运输就难以达到此类要求。公共运输就世界范围而言,发展方向是第三方物流,第三方物流市场具有潜力大、渐进性和高增长率的特征。这种状况使其可能拥有大量的由不同背景发展起来的、为在第三方物流业方面取得成功而提供特色服务的物流服务提供者。就美国而言,已有400多个第三方物流供应商,其中大多数公司并不一开始就是第三方物流公司,而是传统的公共运输公司。 因此如何选择配送运输需要科学的计算和决策,长期以来许多企业缺少此方面的详细考虑,在我国企业进军国际市场的过程中,是一个需要认真对待的战略问题。 2.模型的建立 配送车辆型号繁多,商品品种、数量复杂,一类商品运输用的自购车辆和外包运输公司的车辆不会是一种型号的大小,如以某种车辆比较的,难以说明问题。但任何车辆都需要投入资金,作为固定资产,从管理角度固定资产都有价格,从价值的角度,不同技术型号的设备就可以进行比较的了。在可以考虑的决策指工具中,现金流量是一种十分重要的技术经济分析工具。通过分析多种投资过程的现金流量,可以揭示这些投资过程的一些重要经济待性。现金流量是指将技术方案看作一个独立系统的条件下,系统中现金流入和现金流出的统称。现金流入是指进入该系统的现金,现金流出是指离开该系统的现金。这里所指的现金可以是纸币、硬币、支票、汇票等。一个时期内现金流入量减去现金流出量之后的差额,称为净现金流量。现金流量的特点是: 1. 它有助于进行经济分析。只要首先把所要研究的过程或者系统明确定义(资金的流人、流出、年份),则现金流量就把整个系统中资金流通的时间过程明确表示出来。 2. 现金流量可以十分明确、有效地表明一个系统经济分析中所用到的资金流通信息。 3. 不同技术方案表现为不同的现金流量,通过对现金流量的研究,可以评价不同方案的优劣,从而进行方案决策。 4.通过研究某一投资过程的现金流量,可以了解这个投资过程的一些最本质的问题。例如,该投资过程对于给定的投资收益率是否有利可图,企业应当怎样安排投资过程中各年度的费用,从而使企业能最大限度地利用货币资金的时间价值。 设t=0时,向银行存入Ae—rt美元,按连续复利计算t年之后在银行的存款额恰好是A美元,也就是t年后A美元在t=0时的价值为Ae—rt美元,那么,对流量为的均匀货币流,在时间段[t,t +t]时所存入的t美元,在t = 0时的价值是t·e—rt =e—rtt. 由积分学的微元法可知,当t从0变到T时, [0,T]周期均匀流在t = 0时的总价值可表为: P=Ae—rtdt=Ae—rtd(—rt) =e—rtd(—rt) 配送运输论文:轨道运输作用于城市配送系统可行性分析 摘 要:文章针对于目前城市发展现状,将轨道运输作为新的运输手段纳入城市配送体系之中,并对于轨道运输作用于城市配送的优劣势进行分析,研究当下城市配送体系中引入轨道运输方式的可行性与实践对策。 关键词:轨道运输;城市配送 城市配送服务一向被称为“物流服务的最后一公里”。作为物流服务中直接面向终端用户的服务形式,其时效性与经济性一直是物流服务企业研究者与物流企业经营者们探讨的话题。在现今城市发展规划有了长足进步与重大变革的前提下,随着运输技术的不断进步,将城市轨道运输运用于城市配送服务体系是城市配送服务运输方式的一个新选择。在结合传统的城市公路运输体系的情况下,轨道运输能够为整个城市配送体系的优化起到重大作用。 1 轨道运输运用于城市配送的现实意义 在人类社会的城市化进程中,随着社会分工不断专业化,技术的不断进步,特别交通运输技术的发展,人类生活和工作的空间距离不断加大,活动范围越来越广。从我国近十多年的发展观察,城市化与经济相互促进发展过程中,我国许多城市空间布局越来越趋向于“多中心组团式”空间布局,并以“城市群”发展促进区域经济发展。在城市群中,人员和物资集中在各城市,并在各城市之间集中流动,“多中心组团式”城市布局的城市功能在空间上的集中与分离,这种集中与分离带来各功能区人员或物资的集中,并在各功能区之间的集中大量的流动,城市群内各城市的集中和在各城市之间的流动。随着社会经济的发展,人员和物资在各功能区或各城市的大量集中,与在相对集中时间段内及时流动之间的矛盾日益突出。 在解决人员流动问题的过程中,轨道交通被广泛证明为一种行之有效的方法。轨道交通能够很大程度上满足现代城市人口固定时间大规模高速流动的需求,因此被各大城市广泛采用,将此经验推广至物资流动范畴,将轨道运输手段引入城市配送系统,结合传统的公路运输,使得城市配送系统更符合当今城市经济发展需要。随着城市基础设施构架的不断强化,现代城市轨道运输与传统公路运输结合不断加大,引入了轨道运输手段的城市配送体系也就有了实现的前提与基础。 轨道运输相较于传统公路运输形式,具有运量大,运速高,成本低,环境污染小,对现行城市交通资源占用小的特点,将其运用于城市配送体系之中,能够更好满足当代经济发展的需求,使得物流服务更好作用于城市发展,其具体优势如下。 ①降低城市配送服务成本。鉴于轨道运输所具有的运量大,运速高的特征,能够将货运的在途时间尽可能地压缩,从而提高运输效率。物流企业关心的运输成本通常产生于货物积压与在途时间过长而库存保管成本。加快物资本身流动速度就是对物流成本最大的控制。轨道运输在加大了单次运载量的同时也降低了单位商品的物流成本,实现了规模经济效应。 ②更适应于现代化城市经济生产与生活需要。随着经济技术的不断进步,城市配送系统中,无论是面向一般终端用户的生活性配送还是面向于生产企业与大型零售终端业态的生产型配送都对于配送服务的及时性提出了更高的要求。无论是大型零售业态所追求的零库存模式还是制造型企业的敏捷制造,“JST”生产模式都对于供应链上游所提供的物流配送服务提出了更高的及时性要求。而城市终端普通用户对于产品配送服务的时限要求也在逐步提高。在此情况下,传统的公路运输因其自身限制,不能很好地完成城市配送服务中的运输职能。而轨道运输因其运速快,不受城市交通状况限制,准点及时的特质,能够在城市配送服务中发挥更大作用。 ③缓解城市交通系统压力,降低环境污染可能。现代技术的发展很多时候是以牺牲环境为代价,尤其是现代交通系统成为了碳排放的重点来源。而城市交通拥堵也是不少城市发展的关键性难题。将轨道运输引入城市配送系统,除了可以对系统内效率进行优化,同时亦可改善城市交通运输状况,降低污染,实现经济效应的同时落实可持续发展。 2 现代城市规划下的轨道运输作用于城市配送可行性分析 正如之前所言,现代城市的重要特征之一就是城市地理空间空前化扩大,功能区划分明确。为了追求规模经济效应,避免现有资源的浪费,城市规划中都有意识地把具有相同职能的区域在地理位置上进行整合。正如之前所提到的,现代城市规划布局中存在着一种被称为“多中心组团式”的布局形式,代表城市为重庆市等。一定区域内的中小型城市为了追求经济效应也会以一个中心城市为核心进行资源整合,形成区域城市群,实现区域规模经济效益最大化,其代表为长三角、珠三角、环渤海城市群等。 无论是“多中心组团式”布局的大中型城市,还是多个中小型城市组成的城市群,其城市配送面临的最大难题都是各功能区之间地理范围内的极大分散。轨道运输对于城市配送体系的贡献的前提还是在于轨道运输在现代城市规划下的城市之中是否具备可行性。我们就以重庆市为例,分析轨道运输作用于城市配送的可实现意义。 首先,巨大的物流需求是轨道运输作用于城市配送体系的第一个前提。重庆市主城区内就被划分为解放碑、沙坪坝、南坪、观音桥、杨家坪“五大商圈”,以及以朝天门批发市场、盘溪观农贸批发市场为代表的一系列商品集散中心,其物流需求的庞大程度不言而喻。同时推进的万州、涪陵、长寿、江津、永川等五大市级物流枢纽建设,也使得重庆市的物流需求在很大程度呈现出了不断上升的趋势。正是在这一需求递增的趋势下,轨道运输能够更好地完成城市配送中的运输职能。重庆市的特殊性就在于作为直辖市,其所辖区域远大于普通城市,物资在城市不同区域内的流动需要高速高效的运输手段来完成。因此,轨道运输可以被看作解决城市巨大物流需求的有效手段加以利用。 其次,重庆市的轨道交通建设已颇具成果,现有的城市轨道建设已初具规模,具有了一定的覆盖率。。根据重庆《主城区轨道交通线网控制性详细规划》计划在主城区修建“九线一环”共10条轨道交通线路。预计“九线一环”建好后主城每平方公里范围内轨道交通线网密度将达到0.65 km,至2012年重庆的轨道交通运营里程将达到140 km。如此密集的城市轨道建设是将轨道运输用于城市配送系统的先行硬件条件,虽然现行的城市轨道建设主要服务对象都是城市客运系统,但是随着城市交通系统的进一步升级,城市人员流动问题得以很好解决之后,将轨道运输纳入城市配送体系自然是水到渠成。 3 轨道运输与城市配送相对分散性的协调 既然城市配送是指城市配送是指在城市范围内实施的,以配送为特有组织方式,实现发货方到收货方的一系列物流活动的总称,包括运输、拣选、加工、包装、拆分、组配等环节。这就决定了其服务对象包括了大量零售型门店与产品终端用户,其居住的分散性与需求量波动性在很大程度上构成了城市配送体系需求预测不确定性,同时对城市配送运输环节的及时性构成了很大的挑战。 正是因为城市配送的服务对象有着地理位置的分散性与需求水平的波动性,决定了城市配送必须在运输环节上具备足够的弹性,能够将物流服务区域扩散至城市每一个生活区域,并且能保证物流服务能够在客户所要求的时间段内送达。轨道运输虽然能够在很大程度上解决传统运输运量不足与时效性较差的缺点,实现一定时间内大量物资的定点高速流动,但是受限于轨道建设本身的特点,轨道运输缺乏一定的灵活性与支线覆盖能力。这就决定了在城市配送系统中,轨道运输的定位应更多被使用于干线运输,处理大宗物资相对集中的流动。 从流程上,城市配送服务起始于城市以外的物资集散地,经城市配送中心周转,完成选拣,加工,包装,组配等一系列只能,再经配送中心运输至产品终端用户的过程。在此过程中,鉴于之前所讨论的配送服务终端用户的分散性,轨道运输方式在这一阶段的运输中就将面对大量轨道固定性与服务对象相对分散的矛盾。 因此,如果将轨道运输作为城市配送物流服务的主要运输手段,解决好轨道运输路径相对固定与配送服务终端用户地理位置相对分散性矛盾的关键就在于运用好现代城市轨道运输与传统公路运输的有机结合,开展联运,做到轨道运输与公路运输无缝衔接,将轨道运输的规模经济效应与传统公路运输辐射面积大的优势整合,实现城市配送系统功能结构升级。 为了更好地解决这一问题,实际中我们可以采取的策略有如下几种。 ①整合区域物流资源,在城市的各个功能区内设置物流节点中心,使得配送服务对象分级化,在一定程度内减少被服务者的分散性。将原来配送服务由配送中心直达客户手中的形式转变为由一级配送中心向二级中转站运输,再由二级中转站向单个配送服务对象转运的形式。这可以使得配送服务运输过程中的分散性与不确定性得以降低,使得整个配送体系的运行效率得以增强。 ②加大转运节点建设,减少转运成本,尽可能实现公路轨道联运无缝衔接。在城市配送的过程中,被运送的物资通常要经过两种以上的交通工具进行运输。而在我们讨论的加入了轨道运输的城市配送体系之中,联运更成为了一种常态。因此,在转运节点加强物流服务中的装卸搬运职能,通过对系统的优化实现轨道运输与公路运输无缝衔接,是实现城市配送体系整体升级的必要步骤。 4 结 语 将轨道运输纳入城市现行配送系统,可以从整体上提升城市配送体系的运作效率,并且能够更好地适应现代化城市发展的需要,从长远看,城市配送系统的优劣是一个城市现代化程度的重要指标,对于城市配送系统的提升能够增强一个城市的经济实力,提高城市综合竞争力,意义深远。
电子测试论文:电子设备强迫风冷散热特性测试与数值仿真 摘 要:针对电子设备发热导致其可靠性下降的问题,对某电子设备机箱内部PCB(Printed Circuit Board)板强迫风冷的散热特性进行热测试实验,利用热分析软件ICEPAK对该设备的工作情况进行热仿真,并比较实验结果和仿真结果,结果表明二者一致性较好. 分析数值仿真产生误差的因素并提出改进数值仿真的方法. 该研究表明数值仿真可以为电子设备的热设计开发提供依据. 关键词:热仿真; 热测试; 电子设备; ICEPAK 0 引 言 随着现代电子技术的发展,电子设备不断向高功率、高密度方向发展,如果各种发热元件散发出来的热量不能及时散发出去,各个元器件的温度就会超过各自所能承受的极限,导致电子设备可靠性大大降低.这就要求对工作温度有较高要求的电子设备进行结构的热设计.[1]目前,对电子设备的热设计工作主要采取数值仿真与实验相结合的方法.在对电子设备进行风冷热测试实验所产生的大量实验数据基础上,进行软件热分析仿真,通过实验数据检验模拟结果,从而指导软件热分析,为进一步做好电子设备的热设计,保证电子设备正常、可靠的工作打下基础. 1 热测试方案与实验设备 1.1 热测试方案 实验在西安电子科技大学机电工程学院自行研制的DF―1型低速风洞中进行,被测试电子设备结构形式见图1.在PCB(Printed Circuit Board)板上用型号为HW200JB8的厚膜电阻模拟发热元件,电阻值为25 Ω,其安装形式见图2. 每块PCB板按顺序排列25个发热元件,6块PCB板构成5个通道,其中5和6号板为光板,1号板为元件并联板,2,3和4号板为元件串并联混合布置,通过加载不同的电压可得到元件上不同的功率分布变化.[2] 1.2 实验设备 (1)低速风洞: 工作段面积为300 mm× 400 mm,风洞通过严格设计完成,在工作段无物体时可保证段内各点风速相等. (2)风速测量仪:用以测量风洞的实际流速. (3)ATM―3型多点温度测试仪:可1次测量63个温度点. (4)铜―康铜热电偶:测温范围为-260~ +300 ℃. (5)稳压电源:模拟PCB板加电状态. 实验的主要目的是研究电子设备在不同工况条件下的散热特性,因此测试时将被测电子设备放在低速风洞工作段中,分别对4块板加不同的电压,以模拟功率变化的情况:1号板加电压为1~3 V;2号板为5 V,10 V,20 V,30 V变化;3号和4号板为 10 V,15 V,20 V变化.通过改变入口风速与PCB板间距等进行热测试,主要测试元件表面、背面与入出口的温度以及风洞内不同测点的流速. 2 数值模拟 2.1 模型的建立和求解 用ICEPAK进行热仿真的过程可分为5个基本步骤[3]:建立计算模型,设定问题参数,划分网格,求解计算和后处理. 图3为在ICEPAK中模拟该电子设备实际工作环境所建立的物理模型. 被测电子设备水平放于风洞工作段内,用openning模拟风洞的入口与出口,在入口openning处可设定不同的流速;风洞用cabinet模拟,4面绝热;PCB板与底板固连,底板材料为铝;设置厚膜发热电阻与PCB板紧密固连.在数值仿真中先根据每个PCB板所加不同电压计算出每个发热元件的热功率,再将所得热功率加载到每个热源上. 该模型的主要参数为流体状态.通过软件自动计算得到的普朗特数和雷诺数可以确定流体类型为紊流.根据不同的实验工况,设置环境温度和风速等边界条件[4].实验主要为强迫风冷,因此忽略辐射换热与重力影响. 由于PCB板上的发热元件排列紧密,为了得到较精确的计算结果,要保证在发热元件周围有较细的网格划分.然而整个风洞容积较大,如果采用相同精细的网格对整个风洞进行网格划分,将使得求解时间大大增加.因此,对每块PCB板及其安装的发热元件建立1个assemble ,适当调整assemble的大小,以保证在PCB板与元件周围有较细的网格划分,风洞内其他部分使用较粗的网格,而计算精度不受影响.最终网格划分HEXAS数量为128 830,NODES数量为142 084.在设置好求解残差和迭代次数之后开始求解并最终收敛. 2.2 计算结果 对热测试中几组不同工况下的实验进行仿真计算,图4为1号PCB板在入口风速为1.5 m/s和25.5 ℃环境温度条件下的温度云图. 从图4中可见在流体入口处元件温度低于出口处元件,与热测试结果相同.热分析结果相对于热测试的大量数据结果显得更加直观明了. 对热测试中几组不同工况下的实验数据与仿真计算结果进行对比.图5为环境温度25.5 ℃,风速1 m/s条件下2号PCB板加不同电压时,中间元件温度变化的测试与计算结果.从图中可以看出,当电压改变时,元器件的温升有较大幅度增长,显示计算结果与测试结果具有良好的一致性. 图6为环境温度25.5 ℃,U1=U4=3 V,U2= 5 V ,U3=15 V条件下1号PCB板上某一元件正面和反面测点温度的测试与计算结果.从结果可见随着风速的增大,发热元件正反面的温度逐渐降低,这表明仿真结果与测试结果吻合较好.从图中可以发现在0 m/s工况下计算结果较实验数据存在较大偏差,这主要是由于此时被测设备处于自然散热状况,而在仿真中没有考虑重力与辐射传热的影响,造成温度偏高. 图7为环境温度25.5 ℃,U1=U4=3 V,U2= 5 V ,U3=15 V条件下2号PCB板入出口测点温度测试与计算结果.数值仿真结果表明随着风速的增大,PCB板入出口的温差逐渐降低,与测试结果一致.由于在入出口处无热源且流体相对处于层流状态,因此数值仿真误差较小.图 7 不同风速下PCB2入出口测点温度 将数值仿真结果与热测试数据对比发现,计算发热元件表面的温度要高于实际测量结果,而计算PCB板入出口处的温度要低于实际测量结果,这主要是因为实际发热元件与PCB板之间存在由热源管脚到PCB板的热传导,而在热仿真中只是模拟热源与PCB板的固连热传导,没有模拟管脚的热传导,造成部分热量没有从热源传导至PCB板上,从而产生上述结果.预计如果考虑上述影响,通过更详细的建模分析,可以得到更精确的仿真结果,这对进一步改进热分析,提高数值仿真精度具有指导意义. 3 结 论 在对电子设备进行强迫风冷热测试的基础上,运用热分析软件进行数值仿真,并将计算结果与热测试结果进行对比,表明计算结果与测试结果具有较好的一致性,并从数据对比中得出改进热仿真的方法.电子设备的热测试与数值仿真都是进行热设计的重要手段,只有将两者更好地结合运用,才能进一步做好电子设备的结构设计,保证电子设备正常、可靠的工作. 电子测试论文:基于虚拟仪器的新型汽车电子测试平台 上海聚墨仪器有限公司 邢咏红 摘要:针对汽车电子的测试要求的日益增高,本文介绍了一种基于虚拟仪器的测试平台,可以极大地方便汽车电子产品的测试。 关键词: 虚拟仪器;汽车测试;LabVIEW PXI 随着半导体及软件技术的快速发展,汽车电子在汽车产业中所占比例越来越大。从汽车的舒适性到稳定性乃至安全性的实现中,汽车电子产品都担任着至关重要的角色,并且正发挥着越来越广泛的作用。汽车电子产品厂商也正面临着巨大的市场挑战――提高产品质量、加快生产周期、降低生产成本等等。 在这样的条件下,对汽车电子产品的测试设备的要求日益增高,主要体现在以下方面。 复杂的测试要求 汽车电子产品在整车系统中的比例和实现的功能不断增加,要求其具有丰富的功能;随着基于CAN、K-Line、LIN等总线的车身网络的发展,还需要实现单个设备与整车网络之间可靠的实时通讯。这都要求汽车电子产品出厂前需要经历复杂的功能和参数测试过程,从而保证产品满足车厂所规定的功能上及质量上的诸多要求。 严格的质量管理流程 除了能够实现测试功能,测试设备还需要保存测试数据、提供测试数据在线分析功能,并能方便地据此进行生产过程统计(SPC),如测量系统分析(MSA)和工序能力指数(Cpk)等,从而作为企业质量管理的数据来源。 开发现测试周期 目前汽车厂商推出新车型的周期越来越短,以满足不断发展的市场要求。对于在国外设计,国内生产的汽车电子产品而言,国内厂商需要在短时间内建立完整的测试线;而对于国内自主设计的汽车电子产品,往往要求测试线不但能够进行出厂前测试,还需要承担部分设计验证任务,因而在产品研发阶段就要实现测试系统,同时需要预先考虑由于产品改进而引起的测试设备变动。 苛刻的时间要求还体现在提高测试效率上。对于大批量生产的产品,利用功能单一、需要操作人员手工操作的传统测试设备很难达到时间和质量上的要求。因此使用自动化测试设备成为提高产品质量和产量必不可少的条件。 成本控制 汽车电子厂商往往需要生产多种型号、具有类似测试要求的产品,这就要求测试设备具有可复用性,可以简单的实现多种产品共用同一条测试线,以达到降低生产成本的目的,同时也降低了设备维护的开支。 如果完全采用进口测试设备,则设备的引进及维护成本高、检修周期长,已经有越来越多的厂商在考虑将进口设备国产化,利用本地的供应商或自行开发和维护。 由以上可见,在汽车电子产品测试中,所采用的测试设备是一种需要根据被测产品的不同而快速灵活定制、能够提供丰富的测试功能、便于本土工程师快速开发及维护的软、硬件平台。 测试平台 针对以上应用需求,本文介绍一种基于虚拟仪器技术的汽车电子测试平台,可以极大地方便各厂商进行汽车电子产品测试。 如图1所示,该测试平台基于虚拟仪器技术构建,由两部分组成――软件和硬件。硬件采用美国国家仪器公司(NI)的PXI模块化仪器;软件采用NI的LabVIEW图形化编程语言和TestStand测试管理软件开发。 硬件组成 PXI是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,具备系统的模块化、容易集成、容易装卸和连接,以及方便提高设备同步与触发精确度等卓越特性。 同时PXI模块化仪器具有丰富的产品,如NI所生产的PXI模块在汽车电子产品测试领域中所适用的有各种模拟和数字信号采集、调理、信号多路复用及矩阵连接控制、各种总线接口、射频及任意信号发生器等等。可为汽车电子厂商提供宽广的选择余地。 图2示出一组典型的用于汽车电子产品检测的PXI模块化仪器,其中包括了基于Pentium CPU的PXI控制器、由数字万用表和多路复用开关及矩阵开关组成的多路电流,电压测试系统、用于产生汽车收音机电台信号的射频信号发生器、汽车收音机音频分析仪等设备。为了实现自动化测试,汽车电子产品厂商通常利用产品本身具有的总线,如CAN、K-Line等,开放特定的控制指令用于产品状态控制,从而无需人工干预。因此在这些模块化仪器中,通常包含一个总线控制器(如CAN、K。Line、LIN控制器等)。除此以外,通常配置一块具有宽电压输入输出和光隔的DIO卡,用于与自动化生产线之间进行时序同步和夹具控制等。 图2的示例中包括了各种经常用到的汽车电子产品测试仪器。在大多数应用中,可以对上述模块化仪器进行定制,选用其中的一部分仪器,即可实现如汽车收音机(包括VCD/D V D/导航)、仪表板、行车记录仪、HVAC(Heating,Ventilation and Air Condition―ing)等产品在PCB及整机状态下的功能及参数测试。 软件组成 如图3所示,汽车电子测试平台中的软件部分由产品驱动程序、测试设备驱动程序、测试项目实现、测试序列(Test Sequence)和用户定制程序(如用户操作界面、测试数据库管理软件)等部分组成。 产品驱动程序――用于实现被测产品的程序控制,通常由各种总线方式(如CAN、K―Line、串口等)进行控制。以达到无需人工设置产品状态而进行测试的目的。对于特定类型的产品,需要进行控制的参数通常是统一的,与型号无关的。例如对于汽车收音机的音频测试,不论任何型号,所需要控制的参数通常有音量、波段、调谐频率、音效控制等。从而保证在为新型号产品开发测试软件时,无需修改调用它们的函数,只需要重新开发一组符合预先定义的接口类型的收音机控制程序即可。 测试设备驱动程序――主要指PXI模块化仪器的驱动,用于保证仪器的正常操作和向开发者提供应用程序接口(API)。这一部分无需用户自行开发,PXI模块化仪器的生产厂商会随硬件提供相应的驱动程序,通常还具备界面简单、易操作的硬件管理环境(如NI的MAX),通过这个硬件管理环境,用户无需编程即可实现硬件自检、手动测试、硬件配置等功能。 测试项目实现部分――是产品驱动程序和测试设备驱动程序的结合。汽车电子产品厂商针对其不同产品,都会有特定的测试规范,而同一类型产品的测试规范通常是相同的。一旦根据厂商的要求开发完成,在构建同类产品测试线时不用或很少更改测试项目的执行程序。 测试序列――按照厂商所有的测试要求,将测试项目组合起来,就构成了一个测试序列。在此平台中,测试序列的表现形式为.seq文件(TestStand文件)。在这个测试序列中实现了所有的数据采集、分析、记录功能。 用户定制程序――包括用户操作界面和 测试数据库管理软件等。在此测试平台中,用户操作界面和测试数据库管理软件作为一个通用的组件,可以应用于各种产品的测试线上,而无需任何修改。 该软件平台具有以下特点: 同一个测试软件平台可以测试不同型号的同类产品。 由于同类产品的测试内容和测试方法通常是相似的,因此软件中的测试项目实现部分只需要针对不同产品进行相应的配置,就可用于所有具有相同测试方法的测试项目,用户无需重新编写代码。 同一个测试序列可以在不同测试站上运行。 考虑到产品平均出厂时间的限制,厂商在选择PXI模块化仪器时,通常会选用多个测试站来分担全部测试时间。这些测试站可以具有相同或相似的配置,在某些测试站上还会采用GPIB仪器以充分利用现有资源。如果其中一台测试站发生故障,该站上的测试软件可以在无需重新编写程序的条件下完成测试站的互换,只需要更改测试设备的资源名称。而测试设备驱动程序中已经同时支持了PXI模块化仪器和传统GPIB仪器。 开发及维护时间大大缩短 从图3中可以看到,除了被测产品驱动程序和测试序列会随着被测产品不同而变化,其它部分在一次开发完成后无需或很少改动。因此大多数情况下,无论是系统集成商还是厂商自己的开发工程师都只需要将精力投入到特定的被测产品控制和实现测试序列上。 同时,由于在一个工厂内采用了统一的软件平台,极大地减少了软件维护的时间开销。不同的测试线对工程师的要求也趋于统一,从而降低了因人员流动而造成的风险。 应用实例 某汽车电子厂商选用了上海聚星仪器有限公司的汽车电子测试平台组成汽车收音机的测试线,为了满足产品Cycle Time的要求,采用七个PXI测试站来分担上百个测试项目。其中两个测试站进行PCB形态的测试,如PCB上的测点电压、电流等参数;另外的测试站均为整机形态的测试,如调校、CD/MP3、AM/FM、音效控制、写入产品追踪及生产信息等等。如图4所示。 每个测试站上运行不同的测试序列,但采用相同的用户操作界面和测试数据管理软件。 由于采用了基于虚拟仪器技术的汽车电子测试平台,目前该测试线同时承担了三种类型、十几个型号的汽车收音机自动测试任务,而该测试平台的维护只需要一个工程师即可完成。 结语 基于虚拟仪器技术的汽车电子测试平台能够有效的满足日趋复杂的测试要求,提高测试线的开发效率并降低生产成本,正逐渐成为汽车电子产品测试领域中新的趋势。 电子测试论文:新形势下电子测试技术需求新趋势 摘要:伴随着经济形势的变化,电子制造产业受到很大冲击,与电子产业密切相关的测试技术也随着市场重点的变化而变化,本文通过对多家公司的访谈,探索新形势下电子测试技术需求新趋势。 关键词:电子测试;无线测试;测试测量;3G 对于电子技术来说,测试测量几乎贯穿了每个电子产品的设计、开发与生产的全过程,并且成为电子工程师必须掌握的一项技能。受电子业整体低迷的影响,电子测试市场近期有所下滑。但总的来说,测试行业市场需求有升有降,技术发展的需求增强。普通家用电子产品和通信产品行业许多企业处于困难时期,产量下降。近期没有生产扩容需求。因此。作为质量控制的生产线测试市场需求有所下降。随着目前3G的兴起和发展,一些技术领先的企业和研发以及检测机构,要求测试测量行业提供顺应通信标准和技术发展的仪表。因此针对研发和检测市场需求是增长的。 中国市场的测试测量需求依然在提升,有数据显示,2008年国内电子测试仪器进口量有明显的增长。而中国扩大内需的政府举措更是给测试测量产业发展带来巨大的空间。据粗算。2009年一季度大部分测试仪器厂商在中国国有企业和科研院所方面的销售有相当程度地提升。 抓住市场成长的热点 虽然遭遇经济危机,但并不是每个行业都受到牵连,有些产业依然蓬勃发展,因此,一些市场发展的热点领域依然存在着促使测试测量厂商取得突破的机遇,比如对先进生产技术的支持,又如一贯是测试测量重要应用的国防和航天,更有最近逐渐兴起的3G网络。 测试与测量技术的发展与电子行业的发展密不可分。即使遇到一些问题,电子行业的发展动力依然来自于消费者对体积更小、功能更强、更多互连计算和通信产品的需求。为满足这些需求,电子企业不断推出新产品,将新无线协议、新电池技术、新元件和半导体技术等各种功能集成在这些电子产品中,并且这一趋势在每一代新产品中的应用似乎逐渐加快了,所有这些都促使测试行业必须采用新的方法去测试这些新型产品和前沿技术。吉时利公司认为,目前这方面的热点包括:对于每种新的无线协议都相应需要新的测试方法和测量仪器;工艺尺寸低达45nm甚至更小,半导体小型化的每一次新进展都要求测量技术相应进步;要想制造出世界上最便宜的笔记本电脑或手机,也需要对测试技术进行革新,不断降低购买价格,降低测试成本。解决所有复杂的问题都需要进行更多的测试。在生产条件下以最高的产能进行更多的数据采集和分析工作,以改进这些新工艺。 上海横河国际贸易有限公司市场总监吴启尧则认为,一方面随着新兴国家的崛起,带来了能耗的直线上升,使全球变暖及污染日趋严重,为了应对能源紧张及环境保护。节能、环保、新能源成为全球发展的共同课题。另一方面,中国国内的3G牌照发放也会带来新一轮的大规模建设和投资,而在3G建设的同时已经在逐步向4G领域迈进。无线通信已经不再单单局限在通话这一简单的功能,而是从照相功能、音乐功能向网络功能和电视功能等全面迈进。而这些也给作为领域排头兵的测试测量行业带来了新的机遇和课题。随着新能源的逐步开发和节能技术的不断成熟。变频控制器越来越被广大行业领域所重视。另外、芯片功能的不断加强也同时带动了多通道数字领域测试测量要求的提高。同时网络的广泛应用将对高速、快捷的通信领域提出更高的要求。这些领域都要求测试技术在多通道、高频率、高精度等方面能更上一层楼。 同样看好3G市场的还有罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持部产品经理陈峰,他认为近期在测试测量领域有两大热点:3G移动通信和航天与军用测试。3G通信测试可以分很多方面,如关于核心网的测试、基站子系统的测试以及终端的测试等,可能需要进行射频辐射测试(包括EMC测试)、射频传导测试、协议测试、SIM测试、音频测试、CTIA/OTA测试、SAR测试、产品安全性测试等。航天和军事领域的测试涵盖范围极广。在射频微波测试方面,包括卫星测控、雷达测试、环境仿真、材料测试、元部件测试、基带测试、天线测试、信号仿真与分析等等。对于罗德与施瓦茨公司而言,保持技术领先并不断创新是公司的基本方针。在通信测试领域,保持着与3Gpp标准的同步和前瞻性的统一,随着目前3G和LTE的飞速发展,带来的是公司新的机遇;在航天与国防领域,无论是飞船和卫星、新型飞机和雷达还是舰船和航母,都给公司的发展带来机遇,同时也是挑战。 泰克亚太区市场开发经理孙志强则从我们身处的“全新的数字时代”的5大市场驱动力具体分析了测试技术发展新趋势。 ・基于数字RF技术的全新RF和微波市场: ・需要对随时间变化RF信号进行跟踪、监视和捕获分析; ・需要对“宽带”RF信号无缝“复制”、分析; ・可定制的灵活测试完整方案。 ・基于数字视频技术的全新视频应用: ・既要对传统的视频技术又要对全新的数字视频进行测试; ・对全新的数字视频内容进行测试分析; ・高效灵活的数字视频测试方案。 ・基于高速串行技术的全新计算、通信和娱乐应用: ・对复杂的高速系统进行“全信号通路”检测和分析(从发射端,到中间连接,到接收端); ・针对高速信号系统测试。要设备具有极高的信号保真度(即要测试设备有“全量程”的最低“噪声”); ・高效灵活的测试解决方案,缩短用户产品开发周期。 ・基于嵌入式系统技术的全新而广泛电子应用: ・需要对大量“新技术”一之前只在高速系统中使用的技术,现在也广泛应用在嵌入式系统; ・需要对混合信号环境进行测试分析; ・针对多样化的总线,需要高效灵活的测试方案。 ・基于无线通信技术的全新下一代网络应用: ・以中国为例,需要最全面的能够支持包括CDMA2000,WCDMA,TD以及核心网的NGN、WiMAX、LTE在内的各种技术的网络和终端测试解决方案; ・需要有支持2G/3G融合互操作的网络优化解决方案和管理QoS客户体验的质量分析方案;下一代通信不只是技术的竞争,更重要是网络应用和用户管理。 挑战与解决策略 对于测试测量厂商来说,不仅仅要针对技术需求的重点来进行策略调整,同时还要面对测试工程师提出的更多新要求,像如何满足多样化的测量需求和任务?如何降低选择和使用测试仪器的风险?如何加快用户产品设计和调试周期?如何帮助用户仪器投资最大化和产品创新?以上种种 挑战,归结到一点就是:现在我们身处在一个以方案为中心,以需求为导向,以服务为根本的新型电子测试市场。 面临的挑战中很重要的一点是如何在改进性能的同时降低测试成本。当然,改进性能涉及到很多方面,与实际应用是不同的。在研发实验室中,改进性能通常意味着实现更高的测量精度。在生产条件下,中心问题是提高产能同时保持测量可重复性和精度。在这两种情况下,最复杂的事情是上一问题中所提到的快速变化的环境;每当一种测量系统或测量方案变得比较完善时,似乎另外一种新的无线协议又需要进行测试,或者半导体器件的几何尺寸又在迈向45nm的道路上经过了新一轮“缩小”,从而必须要对测试系统进行重新设计甚至重新构建。降低这种情况下的测试成本意味着仪器制造商必须在设计新产品时极富创意。他们的设计是否向后兼容之前的产品?是否能够将多种仪器的功能集成到一套工具中,或者在尺寸更小的设备中集成更多的通道?是否集成了智能的固件和软件功能。从而缩短系统配置和调试所需的时间? 吉时利公司认为。应对挑战必须不断创新,其中包括研制出灵活而实用的测量仪器。例如。一种能够在不同环境下用于不同测试的仪器,或者集成多种功能的单台仪器,能够节省用户购买多台仪器分别执行各个任务的投资成本。很多先进材料。包括纳米技术和基于半导体的材料,都需要进行多种电气测量,例如超低电流和/或超高电阻特征分析。吉时利已经在低压测量领域获得了经验。虽然吉时利在这一领域处于领先地位,仍不断推进测量技术,降低对产能增大的敏感性,提高生产良率,降低测试成本。 罗德与施瓦茨陈峰则展望了在通信和航天与军用测试领域的技术发展需求及挑战。新的电子技术的发展主要体现在通信技术和航天与国防技术的发展,具体频率和带宽以及数字处理的能力的提高,因此,测量技术在这方面也要随之提高。需要有更高的速度、更宽的带宽和更高的精度。在通信领域,LTE的应用是近期发展的目标;在航天与国防领域,新的测控技术、新型飞机与舰船、电子对抗以及隐形飞机和对应的雷达技术带来新的测试需求。 从性能上讲,技术革新体现在数字处理技术的发展及其与射频器件的优化配合,将会有更高的精度和速度、更大的带宽,从而帮助通信技术和国防应用的技术发展。从功能上讲,测试仪器会在通用性集成功能方面带来突破。简单说就是一台多功能仪器完成以前一套测试系统的工作。例如,一台接收机,同时具有频谱分析、场强分析、调制分析、噪声分析、矢量分析以及功率测试等等各项功能。同时,测试仪器要具有通用性和前瞻性,开放用户接口,给用户开发空间,从而帮助技术人员在研发中尝试新技术和方案,推动技术发展。 结语 随着电子技术的飞速发展,线路复杂性的不断增加,环保节能的要求越来越严格,作为基础工具的测试测量仪器被提出了更高的要求,精度、测试范围、应用领域的拓展和功能的多样性都成为各测试厂商不断追求的目标。 全球的金融危机已经对各行各业造成了重大的影响。各行业也都在不断的消减经费,压缩研发预算,这些都对测试测量行业有一定的影响,由于总体用户的需求下降,也造成各测试仪器厂商对于销售预期的不确定性。技术上各仪器测试厂商可能对一些前景并不理想的行业产品进行消减。这就要求测试仪器厂商本着如下原则进行战略调整: ・提供更精确的仪器硬件平台,最大限度地提高信号保真度,减少测试方案的导入误差量; ・提供高效的应用解决方案,包括针对各种技术标准的专有软件方案和探测方案{探头和夹具等); ・提供可定制的测试中心平台。既能执行标准测试流程,又能定制专有条件下的极限测试; ・提供世界级的专家咨询网络,最大限度地为用户增值。 以上这些测试方案的创新,必将贯彻到电子行业从设计、开发到生产制造每一个环节,会极大推动用户的技术创新进程。尤其在当前,那些意识到这些变化的电子测试设备厂商必将和中国用户一起,最终实现了产品和产业的技术升级。 IPC职业培训与认证项目走进中国大专院校 5月14日,IPC(国际电子工业连接协会)中国区总经理彭丽霞与来自南京职业技术学院、哈尔滨工业大学的代表签属协议,该协会将免费赠送一定数量的标准文件作为两所学校的教学使用。 目前,IPC在电子制造方面共有五项带有培训认证的标准,它们是:IPC-A-600、IPC-A-610、IPC/WFLMA-A-620、IPC J―STD-001和IPC-7711/7721。 另外,IPC还与南京电子学会电子制造专业委员会签署合作协议,双方将开展互换会员行动,彭丽霞还宣布IPC的航空航天标准向中国开放。 电子测试论文:基于CAN总线及蓝牙技术的汽车电子产品的开发及测试 摘要:为某整车厂商开发了一款基于cAN总线及蓝牙技术的车载娱乐设备,实现了免提通话、音频流音乐播放等功能,本文结合产品开发与测试经验,介绍综合运用cAN总线和蓝牙技术开发汽车电子产品及测试中的关键技术。 关键字:cAN;汽车电子;蓝牙 引言 在汽车电子系统中,CAN总线通信技术不仅减少了线束减轻了汽车重量从而提高了效率,更重要的是它实现了汽车电子网络的信息共享和数据传输,利用它可以把某项应用按照功能分拆在不同的组件中实现,这样在实现各个功能子系统时非常灵活,系统中组件的使用更广泛更充分,单个组件可以在多个功能系统中被应用。可以说CAN总线的出现更好地体现了网络复用的特点。蓝牙技术在消费电子领域中的成功运用经验推广到汽车电子领域后,其开发与测试遇到了一定的挑战,笔者结合为某整车厂商开发的一款基于CAN总线及蓝牙技术的车载信息娱乐设备,介绍基于CAN总线及蓝牙技术的汽车电子产品开发及测试中的关键技术。 产品开发 该产品是一个集成usB音频播放、蓝牙免提、蓝牙音频流播放等功能于一体的汽车电控单元(以下以USB-BOX来表示),通过CAN总线与车内音响系统组合为一体,实现播放普通u盘内音乐文件(MP3、WAV、wMA等),同时可以通过蓝牙功能实现免提接听、拨打电话及播放流媒体音乐等。音响系统包括液晶屏、收音机、方向盘和USB-BOX,其中液晶屏用于实现歌曲文件信息、电话相关信息以及电话本的显示等功能,收音机实现CD音乐播放及控制等功能,收音机和方向盘上带有按键控制接口,实现对USB-BOX的音乐控制和免提操作,系统结构如图1所示。 在这个CAN网络汽车音响系统中,收音机和方向盘CAN节点提供人机操作接口控制USB-BOX,而USB音乐播放和蓝牙免提功能相关的液晶屏显示页面则由USB-BOX来控制。USB-BOX的程序设计采用基于有限状态自动机的软件架构,将整个控制流按照功能分解为若干并发的子状态机,每个状态机被实现为一个任务,在子状态机中将该功能实现的过程节点做为子状态,以过程的推进作为状态机的跳转,这样使得整个系统构架清晰,简化了实现,便于系统调试和后续功能扩展。 在状态机的实现中,关键跳转条件是CAN帧和蓝牙信号,CAN帧方面主要是标识符的管理,标识符是指当前液晶屏应该显示什么样的页面。提供什么样的显示信息和导航选择,在该页面下收音机和方向盘按键操作对应哪些控制命令,可以实现哪些选择性的操作(选择、退出、向上向下导航、向前向后导航),由USB-BOX和收音机共同管理。而蓝牙信号涉及到不同手机在同一功能上的不同差异,信息组合不完整,次序不固定,这就会带来一定的兼容性问题。下面以电管理为例描述一下状态机的设计。 首先根据整个来电管理的过程设计Ready、IncomingCallEstablish、ActiveCall三个状态,USB-BOX默认起始状态为Ready,当手机来电时,手机把蓝牙信号CALL SETUP IND(呼叫过程提示)、RING IND(来电响铃提示)和CALLER_ID_IND(来电号码)等来电信息传给USB-BOX,USB-BOX进入IncomingCallEstablish状态。通过CAN帧将响铃提示信息发送给管理功放音响的收音机,把来电号码发送给液晶屏,这时收音机播放铃声,同时液晶屏上弹出显示页面。包括该电话号码,并提供是否接听的两个可导航选项,这个页面的标识符便是来电管理标识符。这时可以利用收音机上的导航按键选择是否接听,在导航到接听按键上按下选择键时,收音机会把接听来电命令发送给USB-BOX,USB-BOX通过蓝牙信号把接听来电命令发给手机,手机接听来电,通话建立后手机把蓝牙信号CALL IND=1(呼叫建立)发送给USB-BOX,USB-BOX进入ActiveCall状态,在该状态下,在收音机上按下选择键时,USB-BOX接收到该按键操作命令,发送CAN帧给液晶屏,弹出一个可导航页面,包括挂断、保持选项,选择挂断,收音机把挂断命令通过CAN帧发送给USB-BOX,USB-BOX通过蓝牙信号发送给手机挂断电话,挂断后手机把蓝牙信号CALL IND=0(通话结束)发送给USB-BOX,USB-BOX进入Ready状态,同时通过CAN帧把通话结束发送给液晶屏和收音机。 产品测试 下面以该产品蓝牙特性的测试来说明一下如何综合采用CAN总线及蓝牙技术完成对该产品的蓝牙测试,在这里将被测试的产品以EUT来表示。 由于无法搭建产品运行时需要的所有外部环境去直接测试产品的各项功能,所以设计了测试工装在生产线上对产品进行测试,同时由于EUT实现的功能比较多,完成单个BUT测试需要的时间比较长,这样为了满足生产节拍的快节奏,在生产线上需要多个工装分别测试多个BUT。EUT的蓝牙特性是指其蓝牙射频通信上是否稳定,软件是否正常运行,不涉及具体的功能项,我们通过确定EUT的信号强度来判断其射频通信,通过一个具体的功能项一配对来判断其软件是否正常运行。 下面首先描述一下测试环境及测试方法,然后详细介绍测试方法的实现。 由于EUT是有效范围为10m的Class 2蓝牙设备,而生产线本身就10米左右,在10m范围内存在多个测试工装和多个EUT,所以为了保证测试工装确实在测试其测试台上的EUT,需要确定工装测试台上这个特定EUT的蓝牙地址以进行后续的配对功能以完成测试。由于测试工装与其测试台上的EUT距离是固定的,而且在某测试工装和多个EUT之间,工装与其测试台上的EUT的距离是最近的,所以在测试工装上实现可以测量被搜索设备的信号强度的搜索功能,对有效范围内的BUT进行搜索,只要测试台上的EUT的信号强度是OK的,那么信号强度最强的蓝牙地址便是工装测试台上的EUT所对应的蓝牙地址。 而EUT配对过程的实现(图2)是一个典型的采用CAN总线及蓝牙技术综合实现的功能,首先EUT将来自蓝牙手机的配对请求通过CAN总线发送到液晶屏上显示,然后利用收音机上的按键允许配对,通过CAN总线发送给EUT,BUT接着把弹出PIN码虚拟键盘请求发送到液晶屏上,接着在液晶屏上的虚拟键盘上通过收音机上的按键输入PIN码,然后通过CAN总线把PIN码发送到BUT上,BUT接受蓝牙手机配对,发送PIN码完成配对。 在这里约定一个统一的PIN码,只需要在测试工装上实现蓝牙配对、接收BUT通过CAN总线发送的配对请求、通过cAN总线发送允许配对命令及发送PIN码到BUT的功能即可完成对BUT配对功能的测试。如果测试台上EUT蓝牙特性OK,便可以顺利完成配对操作,如果该EUT的信号强度没有满足要求,而通过搜索最强信号强度得到的蓝牙地址是另外一个EUT的话,由于测试工装跟另外一台工装测试台上的BUT不存在CAN总线连接,所以无法接收配对请求,在这里设定一个超时时间,便可以得出EUT测试不OK的结论。 结语 笔者开发了一款基于CAN总线及蓝牙技术的汽车电子产品,该产品运行稳定可靠,目前已经成功装车应用,本文分析了其产品开发及测试的原理及特点,并结合具体实例介绍了开发及测试的实现。 电子测试论文:基于虚拟仪器技术的航空机载电子设备自动测试系统 机载电子设备自动测试系统需要对上百种部件进行功能测试,涉及的信号种类和数量都很多,这些信号按照频率分为低频和高频两种,按时域特性分为连续和离散信号,按照形式分为电信号和非电信号(如温度、速度、高度、气压、航向等)。为满足复杂的测试需求,我们采用虚拟仪器技术。 系统硬件设计 PXI模块化仪器相对于GPIB、VXI、RS232等仪器而言,具有速度快、体积小、易扩展等优势,因此作为硬件的主体。再选用常规信号源(SOURCE)和信号测量模块(SENSOR),通过GPIB和RS232总线扩展专用和自研设备。整个系统硬件原理如图1所示。 由于PXI模块较多,且为了今后的扩展,选用了18槽的PXI-1045机箱;为了进一步提高系统平台的集成度,选用PXI-8187零槽嵌入式控制器,摒弃了以往系统中利用MXI-2将工控机作为主控器的方式。PXI-8187带有GPIB接口,可以方便的扩展GPIB总线设备。部分仪器资源和部件需要串口通信,故选用PXI-8421扩展4个串口。 1 信号采集 以61/2数字万用表PXI-4070和51/2数字万用表PXI-4060作为常用的测试模块,可以测量0~300V的电压,0~1A的电流,0~100MΩ的电阻。 示波器PXI-5112(2通道8位分辨率,100MHz带宽)和模拟输入PXI-6070E(16路单端输入/8路差分输入,12位分辨率,1.25M采样率)配合使用,可以满足常用的连续波和单点电压信号的采集。PXI-6070E在进行数据采集时,前端连接了两块SCXI-1125,用于信号的调理(10kHz或4Hz的低通滤波、衰减)。此外,PXI-6070E还可用于控制器与SCXI机箱之间的通信。 高速DIO PXI-6534可以采集和输出高低速离散量。特殊和复杂信号的采集处理则采用GPIB设备和RS232自研设备,如频谱分析仪。 2 信号输出 函数发生器PXI-5421(16位分辨率,100MS/S采样率,带宽43MHz)和高速模拟输出PXI-6733(8路输出,16位分辨率,刷新率1MHz)配合使用,可以满足常用的连续波和单点电压信号的输出;SCXI-1124用于隔离模拟电压和电流的输出。 特殊和复杂信号的输出采用GPIB设备和RS232自研设备,如交直流电源、射频信号源、大气数据测试系统、模拟器等。 3 信号路由 由于大部分机载电子设备的信号数量众多,不可能将所有信号同时直接连接到资源上,必须经过继电器矩阵进行切换。因此继电器必须有足够快的响应时间,才能通断较大的信号。选用两块继电器矩阵模块SCXI―11 29和附件SCXI-1333、SCXI-1339,组合成合适的继电器矩阵(最大通断能力150Vdc/A,150Vrms/250mA)。在信号的连接、断开过程中,为了实现最优路径的自动选择和安全保护(避免源于源相连),我们重新编写了继电器矩阵驱动,在实际使用中取得了满意的结果。 4 资源接口和适配器 资源接口是所有资源接口的集合,每个部件根据需要通过适配器连接部分资源。一个或多个UUT共用一个适配器,因此测试系统根据UUT的信号情况,可以配置一个或多个适配器。 系统软件设计 CVI在标准C语言(Ansi C)的基础上增加了仪器控制和工具函数库的虚拟仪器开发软件,提供了很多实用的例程,具有友好的图形用户界面,并且c语言是大家都比较熟悉和易于使用的开发工具,因此选用CVI可以加快测试程序(TP)的开发。系统软件原理见图2。 为了方便和规范TP的编写,TP开发管理软件根据输入的测试信息自动生成测试程序代码框架和仪器操作代码。测试程序编写完成后编译生成动态库,由测试程序执行管理软件调用和管理。在测试程序开发过程中,仪器操作和虚拟仪器界面的开发是两个重点。 1 IVI仪器驱动的开发和使用 仪器驱动的用途是对仪器进行程控,简化测试程序开发人员对仪器的操作。传统的仪器驱动与仪器耦合太紧密,仪器发生变化,驱动也要重新编写,进而使用此驱动的测试程序也要重新编写和编译。 IVI(可互换虚拟仪器)驱动采用了类驱动的概念,实现了同一类仪器之间的互换,同时增加了仪器仿真和状态缓存的特性,提高了TP开发调试的效率。CVI提供了方便的IVI驱动开发工具,因此可在开发测试程序过程中选用IVI驱动来控制仪器。 目前,IVI驱动标准只了八大类仪器的类驱动,为了保证非IVI标准的仪器在一定范围具有可互换和仿真功能,我们借鉴了标准IVI驱动的机制,开发了自定义IVI驱动。利用IVI驱动,我们成功实现了NI公司的PXI-4070卡式万用表与Agilent公司的HP34401GPIB台式万用表之间的互换,实现了不同公司生产的单相交流电源和三相交流电源之间的互换。 IVI驱动采用逻辑名和XML配置文件机制,在硬件资源描述发生变化时,只需更改配置文件,不需要更改和重新编译测试程序,就能保证测试程序的正常运行。如果不采用IVI驱动,就必须更改所有用到函数发生器的测试程序,将在很大程度上延误工程进度。 此外,利用IVI驱动的仿真功能,使得测试程序开发人员可在自己没有安装任何硬件的计算机上进行仿真调试,提高了平台的使用效率和测试程序开发效率。 2 虚拟仪器界面的开发 虚拟仪器界面提供人机接口,可以让操作员根据需要施加信号,实时监测信号。CVI提供了开发虚拟仪器界面的用户接口资源文件(*.uir)和各种控制和显示控件,用于模拟实际仪器界面。目前,NI LabVIEW、CVI和HP VEE是最为出色和方便易用的虚拟仪器界面开发软件。图3是其中一个TPS的虚拟仪器界面。 此例中,打开激励开关时,PXI-6733连续输出RMS 1.5V,频率400Hz的正弦波作为磁传感器的激励;用PXI-6070E的三路模拟输入通道同时采集磁传感器输出的三路航向信号(最大幅度小于100mV,频率为800Hz),并显示在同一个波形显示控件中,再利用算法计算出角度,显示在表盘控件中。由于增加了信号调理板SCXI-1125和端子板SCXI-1313,将PXI-6070E的测试范围扩展到2.5mV~300V,从而精确的测量了磁传感器输出的小信号,测算出精确的角度。 应用成果 采用NI PXI模块、CVI、IVI工具、MAX管理软件,以及第三方的设备,我们成功构建了多套通用、开放的航空机载电子设备自动测试系统。利用这些系统成功开发了多机型、总数量达三百多种的TPS,帮助用户实现了UUT快速的定检、维修。相对于用传统仪器搭建测试台的方式,自动测试系统在效率和质量上有了很大提高,为机载电子设备提供了有力保障。 电子测试论文:面向航天嵌入式电子系统的测试语言研究 摘 要:测试语言主要分2类:面向仪器的测试语言和面向信号的测试语言。通过分析2种测试语言的优缺点,结合我国航天嵌入式电子系统测试系统的特点,提出一种基于虚拟仪器的面向航天嵌入式电子系统的测试语言,该语言主要借鉴ATLAS的关键语句,将其解释为测试框架配置文件和测试文档;同时还描述该测试语言的程序格式和执行机制。 关键词:航天嵌入式电子系统;虚拟仪器;测试语言;ATLAS;自动测试 随着我国航天技术的发展,航天嵌入式电子系统的复杂度不断增加,可靠度要求越来越高,产品研制周期也越来越短。这就给航天嵌入式电子系统的测试提出了新的挑战。在新一代自动测试系统中,自动测试语言――如ATLAS语言,在系统级仿真、测试与验证中起着非常重要的作用,人和机器均可翻译的自动测试语言不但可以作为用户与测试人员沟通的桥梁,而且可以编译成可执行测试代码,在目标机器上运行。 本文通过分析面向信号和面向仪器2类测试语言的优缺点,结合我国航天嵌入式电子系统测试系统的特点,提出一种基于虚拟仪器的面向航天嵌入式电子系统的测试语言,目的是将测试过程中的各种资源和功能单元进行组态,并将其涵盖于既定的测试框架中,实现“积木式”软件开发。同时,该测试语言还融入了软件工程的思想,加入测试文档和测试程序的自动生成功能,进一步提高了测试系统开发效率。 1 测试语言综述 测试语言大体上可分为2类:面向信号的测试语言和面向仪器的测试语言。 面向仪器的测试语言,如LabView主要通过直接调用仪器驱动实现测试过程,面向仪器的测试语言与具体仪器紧密相关,因此程序移植比较困难,可重用性也比较差。而面向信号的测试语言,如ATLAS(Abbreviated Test Language for All Systems),则主要通过对信号的操作(施加激励信号,测试响应信号)来映射底层测试仪器的操作,达到与仪器无关的目的,因此面向信号的测试语言具有较好的可移植性和可重用性。ATLAS语言作为一种面向信号的测试语言,还采用了类似于英语自然语言的语法格式,使得它成为一种人机均可翻译的测试语言,既可以作为工程师和测试人员之间交流的文档规范,也可以经编译后作为测试程序执行,鉴于此,ATLAS成为美国国防部首推的军方测试语言。 但由于ATALS语言是一种接近于英语自然语言的测试语言,并不适合国内用户使用;同时,为了能够满足各个方面的测试需求,IEEE组织不断对ATLAS进行修改,使得其语句非常臃肿,仅语言关键字就有1 000个(IEEE ATLAS STD-95),使得ATLAS语言的培训费用十分高昂;再者,ATLAS的编译器价格极其昂贵,使得其优势难以在国内测控领域发挥。 而另一方面,面向仪器的测试语言却在商业领域取得了长足的发展,鉴于仪器互换的问题,NI和惠普等公司联合推出了一系列的仪器驱动标准:VISA(Virtual Instrument Software Architecture)和IVI(Interchangeable Virtual Instrument)。VISA是VPP(VXI plug play)联盟于1996年2月推出的新一代仪器I/O标准,VISA具有与仪器硬件接口无关的特性,即VISA是面向器件功能,而不是面向接口总线。使用它控制VXI,GPIB,RS 232,PXI等仪器时,不必考虑接口总线类型。如图1所示。 为了进一步提高仪器驱动程序的执行性能,达到仪器的互换,1998 年由9家公司成立的IVI基金会,在VXI-PNP 技术基础上为仪器驱动程序制定新的编程接口,在VISA 标准驱动程序上插入VXI-PNP 框架结构和类驱动程序,它通过定义类驱动器和专用驱动器实现了部分通用仪器之间的互换,缩短了程序开发时间,提高了系统的运行性能。如图2所示。 针对于此,IEEE推出ATLAS 2版本,它整合了VISA,IVI和面向对象技术,给ATLAS语言注入了新的活力。总体来讲,面向信号的语言和面向仪器的语言各有优势,面向仪器的语言具有直观,易用的特点;而面向信号的语言编写的测试程序具有较好的可重用性和仪器可互换性。 2 航天嵌入式电子系统测试需求 航天嵌入式电子系统测试主要是针对航天专用的三模冗余或两模冗余嵌入式电子计算机,这些系统在出厂前必须进行全面的测试,测试主要可分为内部测试和外部测试,内部测试主要是指那些无需借助外部测试仪器,而可以直接通过嵌入式系统内部执行测试程序所进行的测试,如CPU测试、ROM测试、RAM测试、端口测试等;外部测试则是指需要外部测试仪器配合所进行的测试,如开关量测试、串口测试、计数器测试、AD/DA测试等。 航天嵌入式电子系统测试的传统方法为:根据测试需求分别设计内部测试程序和外部测试仪器及测试程序;嵌入式电子系统和外部测试系统分别上电初始化后,外部测试系统向嵌入式电子系统上传测试程序(嵌入式系统本身的ROM内固化有1个RTOS);嵌入式系统加载测试程序后向外部测试系统发握手信号,并等待外部激励;外部测试系统向嵌入式系统发送激励信号,嵌入式系统接收激励并做出响应,如此循环下去。 为提高测试系统可重用性和测试的准确性,开展了面向航天嵌入式电子系统的测试技术研究,并对一些测试模块(软件)进行了标准化工作,如CPU测试、ROM测试、RAM测试、AD/DA测试等;同时还采用标准的基于PXI的测试仪器,以达到仪器可重用,系统可配置的目的。 3 面向航天嵌入式电子系统的测试语言 面向航天嵌入式电子系统的测试语言不但要解决外部测试问题还要解决内部测试问题,这里在融合面向信号测试语言与面向仪器测试的各自优势的基础上,通过系统建模的方法,定义了适用于航天嵌入式电子系统测试应用的测试语言,以达到测试系统的可重用及可配置的目的。 系统建模包括3个方面:信号建模,UUT(Unit Under Test,被测对象)建模和测试仪器建模3个方面。信号建模主要针对航天嵌入式电子系统所常见的接口信号类型及特点,定义出一组常见信号,用户可以通过参数设定,达到描述UUT或测试仪器接口信号特征的目的;UUT建模主要是通过对UUT外部接口,内部组件参数及体系结构的描述,达到内部测试测试程序的自动装配,UUT建模同时支持黑盒建模(仅描述其外部接口)和灰盒建模(同时描述其内部体系结构及组件参数);测试仪器建模则通过描述测试仪器的本质信号特征及关键接口特征,并最终映射实际仪器(所建立的测试仪器模型与实际仪器可能存在一对多或多对一的对应关系),达到测试程序可重用,仪器可更换的目的。 因此,本文所描述的面向航天嵌入式系统的测试语言主要包括5个部分: 信号描述及定义通过定义一组航天嵌入式电子系统常见的基本信号,如数字信号(包括开关量和脉冲量)、模拟量(DC,AC)等。用户可通过配置信号参数设定信号; 被测对象描述通过描述被测对象的接口关系,并建立状态机功能模型,仿真被测对象的功能模型,并自动生成内部测试程序。在未建立状态机功能模型时,系统可以将被测对象作为一个黑盒考虑,此时不生成被测对象内部测试程序; 测试仪器描述通过描述测试仪器,达到建立测试需求模型,并最终与1个或多个实际测试仪器相映射,测试仪器本身相当于一个信号描述集合,通过定义虚拟测试仪器,提高了测试仪器的可互换性和测试程序的可重用性。这样既保留了面向仪器测试语言的直观性和易用性,也提高了程序的可重用性; 连接关系描述连接关系描述定义了UUT与测试仪器之间的连接关系,连接关系描述还可以包含适配器描述,使得测试系统的层次性更加明显,也更有用; 测试策略描述测试测量是测试语言中的最重要的部分,通过一系列的测试动作:apply,measure,verify等,控制测试仪器完成测试过程。测试策略描述语句选择提取ATLAS关键测试语句:单信号语句、多信号语句、总线操作语句、定时和事件相关语句,并对其进行了一定的改进,使之更直观,且更易于实现到图形化语言的转换。测试语言的具体格式如下: 每一个TEST_ITEM(也即测试策略描述)对应于测试框架中一个测试细则,测试细则是图形化的测试执行界面的一个子界面。 测试语言经编译/解释后生成测试框架配置文件和测试文档,用户通过加载测试框架配置文件,设置执行次数和选择测试项目,系统即开始进行测试,测试界面主要分两部分:测试总览和测试细则,其中测试总览主要采用文本框的形式显示当前的测试记录,包括当前正在进行的测试项目和捕获的错误信息等;测试细则是由一个或多个图形化的详细测试分项构成。 4 结 语 通过研究国内外测试语言发展现状,结合面向信号测试语言和面向仪器测试语言的优势,采用软件工程的思想,建立了基于虚拟仪器的面向航天嵌入式电子系统的测试语言模型,为以后的进一步研究奠定了基础。基于虚拟仪器的测试语言还处于研究的初级阶段,仍有不完善的地方,需要进一步改进。 电子测试论文:高过载下电子元器件测试方法研究 高过载条件下测试电路需要达到高速测试要求,本文从研究电容、电阻、二极管以及电感等电子元器件的测试方法入手,在高过载下电子元器件测试过程中,设计与之相配套的测试电路,以此保证测试电路能够符合特定要求,为高过载下引信系统运行的稳定性与可靠性提供文献参考。 【关键词】高过载 电子元器件 测试方法 我国电子元件的平均每年的生产总量占全球的39%左右,但是我国电子元器件检验技术的发展并不成熟。而检测电子元器件是维修电器的一个基本内容。一般而言,采取的是从电阻器、电容器、二极管、电感器变压器这四个方面进行检测的方法。电子元器件检测朝着自动化方向的不断发展,使得研究高过载下电子元器件测试方法成为了热点话题。 1 研究高过载下电子元器件测试方法的必要性 在检测电子元器件的过程中,一般利用LCR数字电桥以及UT708新型数字万用表进行检测。LCR数字电桥的测试精度较高,但是它的测试频率却偏低,每秒平均10个。UT708新型数字万用表的测试频率比数字电桥还低,每秒平均3个,难以满足高过载下高速测试的要求。此外,一般情况下,利用本万用表只能有一个测试通道,无法同时对多组数据信息进行实时监视。虽然本万用表配备了相应的计算机接口,然而其数据信息的传输速度很慢,且不利于数据信息的记录。因此探究在强应力场环境下,电子元器件参数的动态监检测方式是十分有必要的,以此才能够达到不同试验情况下与不同环境下的各种要求。 2 高过载下电子元器件测试方法研究 2.1 选择试验方法 文中探讨的高过载是指由机械冲击产生的高过载。笔者将标准锤击机作为本试验设备。因为标准锤击机与加速传感设备具备较强的重复性能,所以能够用作恒定应力的试验设备。利用锤击机产生高过载,然后发生惯性力,以此进行试验。标准锤击机上的棘轮中,有三十个齿,且每个齿的转角为12度。在实验中,锤击机的转动齿数多,锤击过程中的产生惯性加速度也就更大。用棘轮上的齿数,来控制锤击机模拟的具体惯性力。通常情况下,击锤的碰撞时间大约为150μs,占实际时间的几十分之至几百分之一。 在高过载试验条件下,电子元器件的具体特征参数多会出现不同程度的变化,过载水平地不断增加,特征参数也会不断地发生改变,当冲击结束后,待测参数将会恢复为初始值。 2.2 设计测试电路 2.2.1 设计电阻测试电路 (1)运放测电阻阻值的利用。测试原理公式如下: Uo=-Ui (1) 在本公式中:Ui为基准电压,Rx为待测电阻,R1是基准电阻,Uo为输出电压。在明确基准电压Ui和基准电阻R1的基础上,输出电压Uo与Rx是存在一定的联系,所以将待测电阻Rx更换为与之相符的输出电压Uo,然后利用下述公式进行换算,就能够得出待测电阻Rx的实际阻值。 Uo=-Ui ,Rx=-R1 此实验结果显示,该测试电路适用于高速测试以及高温测试环境。 (2)利用RC振荡法测试电阻值。此测试原理为:在电路中,当待测电阻和电容形成一个完整的RC振荡回路时,电容的放电与充电均要通过被测电阻。因此放电时间与充电时间是相等,且振荡集成电路自带2个恒流源,并以控制电容充电的实际电流作为恒值,由此,在电容两侧的电压将会出现线性变化。通过实验证明,本测试电路达到了高速测试要求。 2.2.2 电容测试电路 (1)RC振荡方法对电容充电特性与放电特性的测试。测试原理:笔者利用电路形成RC多谐振荡设备,在电容中的电压为Vcc的情况下,电路内将会出现1个短路通道,且电容放电;当电容电压为Vcc时,电路中的短路通道将会被关闭,电容充电,同时还将会输出波信号,而方波高电信号在幅值上和Vcc相等,可以利用此方波信号进行定时。试验中,取电容端压是以分析放电、充电时间来反映实际的容值,由于其只对电容单向进行放电、充电,因此适用于无极性电容以及有极性电容的测试。然而,此测试法的缺点在于:难以保证充电时间与放电时间的一致,振荡频率在20kHz以下,电容端压值为非线性。经过实测与仿真后,证明本测试法操作简单,符合高速测试要求。 (2)改进RC振荡法。利用改进后的RC振荡法对电容进行测试。测试原理是:运用集成函数发生设备,在本电路中,电容与电阻构成一个完整的RC振荡回路,而电容放电、充电经过电压后,放电与充电相同,发生设备自带的2个恒流源,将其中的控制充电、放电电流作为一个恒值,由此,在电阻两侧电压呈三角波形状。当振荡频率为100kHz的情况下,三角波的线性度是0.1%。通过实验证明,本测试电路符合高速测试要求。 2.3 二级管的测试电路 此测试原理是:在电路中,利用LF353和ICL8038形成交变信号电源,并将该信号加在由待测二极管与一线性的基准电阻形成的分压网络上,采集二极管两侧的电压,大约是0.5V。该测试结果证明,本测试电路符合了高速测试要求。 2.4 电感参数测试电路 在本电路中,明确某一电阻以及待测电感的串联电阻,利用本信号发生器所引发的正弦波试验信号,以及待测电感两端的电压,然后经过电感与电压这两者进行转换,最后从示波器中输出导纳,并获得待测电感的实际感抗。 3 结论 综上,对实验结果进行研究分析后得出,将笔者所阐述的测试电路用于高过载试验中,待测二极管、电感参数、电阻以及电容等电子元器件参数,与实际数值相比误差偏小,测试结果有效。因此本文所阐述的4种测试电路满足了高过载实验条件下的高速测试要求。 电子测试论文:光学玻璃折射率测试仪电子学系统设计 摘 要:为达到较高精度测量光学玻璃折射率的要求,研制了基于直角照准法、最小偏向角法和三最小最小偏向角法的光学玻璃折射率的测量设备。文中介绍了该测量设备的电子学系统控制和测量的设计方案,并对关键元器件的选用进行了分析。结果表明:电子学系统控制和测量设计方案可满足高精度光学玻璃折射率的测量精度要求。 关键词:光学玻璃 折射率 电子学系统 控制和测量 伴随光学精密仪器的高速发展,对光学玻璃的折射率的测量精度要求越来越高,光学玻璃折射率的数据精度对保证光学系统像质起着非常关键的作用。新型光学玻璃材料的研发也对光学玻璃折射率提出较高的要求。 很多人对光学材料折射率的测量提出了多种有价值的测量方法[1-2],主要有测角法和干涉测量法。文章介绍了基于测角法中使用的直角照准法、最小偏向角法和三最小偏向角法测量光学玻璃折射率的测试仪中的电子学控制和测量设计方案。 1 电子学方案 高精度光学玻璃折射率测试仪主要由底座、测角系统、传动机构和微调机构、自准光管、平行光管、载物台和光源箱组成。 1.1 系统 电子学部分是以单片机为前台机,系统机为后台机对位敏传感器(PSD)和轴角编码器进行数据采集,以步进机为执行机构,系统机进行数据运算的光电瞄准实时控制系统。 1.2 关键元器件的选用 1.2.1 轴角编码器 示值分辨率0.05″;精度0.5″;转速≤90°/S;显示箱:XXX°XX′XX″XX,按BCD码以度(百、十、个)分(十、个)秒(十、个)小数秒(后1、2位)顺序连续发送。其内容高4位(D7-D4)为标识位码(0-8),后4位(D3-D0)为BCD数据码。传输速度15?s1/字节-20?s1/字节。 1.2.2 位敏传感器 采用位敏传感器(PSD)作瞄准探测器是本系统的重要特点。它反应快、灵敏度高、精度高。与CCD不同,属于非离散性器件,适配电路也比较简单。PSD是具有横向光电效应的PIN光电位置传感器,I1、I2的输出和光点位置有关,经适配电路处理有: 式中:X:光点偏离中心位置座标;L:PSD光敏面长;I1、I2:PSD两端输出电流。 设计中选用滨松(HAMAMATSU)线阵PSD S3931,其主要技术指标如下: 上述PSD 0.2 ?m的位置分辨率,相当于度盘角度0.075″。6 mm的探测范围,折合角度为37.5′。 1.2.3 步进机和驱动器 步进机和精密微调机构相连,采用四相步进机和驱动器。整步模式下步进角可达0.9°,对应轴角0.2″,谱线在PSD上移动0.5 ?。 1.2.4 A/D转换器 AD转换器的位数 = 取14位AD,转换时间小于步进周期的10倍,以便多次平均。取100?s。本设计采用了12位逐次比较型AD转控器AD574。在接近PSD中心时,精瞄将位置信号切换到放大8倍,从而达到15位AD的跟踪精度。 1.2.5 瞄准时间 当步进脉冲取600 Hz/S时,从边缘到中心整步6000步,粗瞄所需时间为:(6000/600)=10s。 1.3 单片机测控系统设计 单片机是该系统的前位机,承担PSD和轴角编码器的角度数据采集,步进机的驱动控制,键盘和LCD显示的人机交互和数据予处理(例PSD的多次采集平均,加减除运算等)以及和系统机的串行通讯。 1.4 显示 采用240×64中小屏幕有背光的点阵液晶显示器,可进行汉字显示,并用电子游标模拟出谱线在PSD上的粗略和精确位置。给出角度数码和PSD上谱线位置偏移码。 1.5 系统机 系统机不附加接口板,它通过RS232串行口与前台机(单片机系统)相连。在0帧(监控0)联机状态下(联机2)它的功能和前台机一样,通过键盘对系统进行遥控,PSD和轴角码进行实时CRT显示。在1帧(监控1)联机状态下,接收前台机某模式下的逐项参数(角度值),进行运算,给出折射率的精确值。还可输入当时的温度、气压值、对折射率进行修正。 1.6 软件设计 前台机的逐程序由8051汇编语言编写,系统机的程序由C语言编写,采用模块化结构。包括程序清单和功能、全部程序列表、软件框图(主程序和监控0程序框图、调整和显示子程序框图、电机调整(跟瞄)子程序框图)、PSD值采样A/D转换防干扰平均值法子程序(INTO中断服务程序-读AD、给出模式1(直角照准法)测试流程框图、给出模式1叠代法解方程模块)。 2 结语 该文介绍了高精度光学玻璃折射率测试仪电子学设计方案,并对关键元器件的选用进行了分析,通过实际应用表明,电子学方案可满足高精度光学材料折射率测试仪的指标要求。 电子测试论文:汽车空调电子调速器老化测试系统的设计 摘要:介绍了一种汽车空调电子调速器老化测试系统的设计。采用三菱Q00JCPU为主控器,MT4414T触摸屏作为人机界面。用户可直接在触摸屏上设置工作主电压、信号类型、5段老化参数;同时具有风机工作电流、风机转速、产品温度等参数的显示和历史趋势查看功能。并集成了烟感报警、声光报警器等报警装置,实现无人化安全监控。系统最终实现了电子调速器功能和性能的在线老化测试,可自动检测出产品的隐藏缺陷,为产品质量改进提供了决策依据。目前该系统已经应用于汽车空调电子调速器的产品老化测试中。 关键词:电子调速器 风机 老化 随着社会经济和科学技术的快速发展,汽车已经成为人们生活中的主要消费品之一,并逐渐影响和改变人们的生活。汽车空调电子调速器作为汽车空调的重要组成部分,市场需求也逐年扩大。目前市场上电子元器件的质量良莠不齐,真假难辨,严重影响了电子整机产品的质量。汽车电子因其工作环境的特殊性,本身比一般电子产品要求高,如何保证汽车空调电子调速器的质量能满足客户的要求,显得十分迫切。设计一种专门针对汽车空调电子调速器的老化测试系统可有效降低产品的故障率。电子整机产品的老化,是指接通电源在室温或高低温情况下进行连续若几个小时甚至几十个小时的正常工作,然后再检测产品的性能是否符合要求。在产品出厂前及时发现有异常的产品,送往检修部门检修。这种异常产品往往是由于元器件质量或生产工艺比如虚焊等造成的,一般检测工序不容易发现。同时在产品开发阶段,对样品进行老化测试,还可以全面了解产品的性能,对后期进行批量生产提供依据[1]。 1 硬件设计 汽车空调电子调速器老化测试系统主要由以下单元模块组成:PLC主控单元、人机界面单元、稳压电源单元、信号发生单元、风机转速检测单元、电压/电流采样单元、温度检测单元、报警单元等。另外还包括工作电压为12V/24V的大小功率风机若干个,基本可满足各型号电子调速器要求,所有模块和风机都安装固定在一个铝合金工作台上。系统主要结构框图见图1。 1.1 PLC主控单元 PLC主控单元负责系统各单元的协调控制,执行用户设定的各项操作。Q00JCPU是三菱MELSEC-Q系列PLC中的基本型CPU,是以小规模系统为对象的,最适合于简单而又紧凑的控制系统。所支持的最大I/O点数为1024点,可以使用梯形图、语句表、ST(结构化文本,类高级语言)、SFC、FB等5种编程语言对基本型QCPU进行编程。Q00J为CPU、电源和主基板(带32点输入输出)一体机,同时内置串行通讯功能RS-232和RS485接口能与使用MC通讯协议的外部设备进行通讯[2]。系统中使用其RS-232接口与上海步科的MT4500触摸屏通信。RS-485接口与电源单元的数控直流稳压电源通信,用于设定当前电源输出。另外在0#插槽上额外配置了一个QJ71C24N通信模块连接信号发生单元。 1.2 人机界面单元 人机界面选用的是上海步科生产的MT4414T触摸屏,7寸TFT、65536显示彩色、800*480分辨率、4线精密电阻网络等,并具有COM0和COM2两个串口,支持RS-485和RS-232通信接口[3]。可直接与三菱Q00JCPU的RS-232接口连接进行通信数据交换。使用的通信协议是 MC协议,使用兼容3C帧,4格式。波特率 57600,数据位8,停止位1,奇校验。 1.3 稳压电源单元 为使系统操作更加简单和智能化,风机工作电压直接在触摸屏上设置。使用具有远程控制功能的数字稳压直流电源作为风机主电源,电源电压范围0~30V,最大输出电流50A,自带过流、过热等保护功能。完全可满足当前12V/24V常见功率的汽车空调电子调速器的测试老化需要。数字稳压直流电源与PLC之间采用的是自由通信协议。PLC可对电源进行开/关机、改变电压大小等操,并能实时读取当前输出电压、电流值和电源故障状态指示。 1.4 信号发生单元 产品老化过程中,需要定时间隔调整风机转速控制信号的大小,进而改变风机输出。常规的直流或函数信号发生器已经无法满足要求。系统采用的信号发生器是自制的汽车空调电子调速器专用信号发生器。可支持0~10V分辨率0.1V的直流输出;频率10~1000Hz,占空比0~100%的PWM输出;LIN-BUS总线输出;并且支持RS-485远程通信控制。PLC可通过QJ71C24N通信模块对其进行远程控制。 1.5 风机转速检测单元 在Q00JCPU的1#插槽上增配了一个脉冲I/O模块QD60P8-G,该通用模块可以测量转速检测装置输入脉冲的个数[2]。转速传感器采用的是霍尔型转速传感器SC12-20K,单片集成、高可靠性、温度特性好、响应频率大于20KHz、检测距离4mm、工作电压DC6~36V,三线NPN常开输出。在风机主轴上镶嵌一个直径10mm的永磁铁,将SC12-20K垂直对准永磁铁截面并固定离其4mm处。传感器使用24V供电,并将输出信号接到QD60P8-G的脉冲输入端。 1.6 电压/电流采样单元 Q64AD模拟输入模块,支持4通道模拟量输入。使用其中的3个通道分别检测风机两端电压、工作电流和电子调速器散热铝壳的温度。风机两端工作电压最大不超过主电源电压30V通过50K和10K电阻分压后接到Q64AD的通道1。将风机电源回路电缆穿过一个直流电流变送器LHB-50A,即可检测风机工作电路,变送器采用24V供电,输出4~20mA电流信号,在回路中串联一个250Ω的精密电阻,转换为1~5V电压信号送到Q64AD的2号通道。温度传感器使用的是K型热电偶变送器,温度范围设置为0~200度,输出4~20mA,同样使用24V供电,串接一个250Ω精密电阻后接到Q64AD的通道3。使用时只需将探头抵在电子调速器的散热铝壳上。 2 软件设计 系统软件分为触摸屏端上位机程序和PLC端下位机程序。MT4414T程序使用EV5000_V1.6_CHS开发环境编写,选择连接PLC型号为Mitsubishi Q00J,站号1、RS-232方式、波特率 57600,数据位8,停止位1,奇校验;上位机界面设计见图2。 本界面为系统用户操作界面,可直接在界面上设定主电压、信号类型、五段参数值、循环次数等;同时显示风机电流、风机转速、产品温度等参数,并绘制出风机电压、风机电流、风机转速、产品温度四个参数的历史趋势。主电压设置范围,0~30V;信号类型可选择DC、PWM、LIN-BUS三种目前主流的信号类型。当出现风机短路、烟感报警现象时,报警指示显示“故障”。 PLC端下位机程序在GX Developer Version 8开发环境下编写。程序主要分为下面几个模块程序。通信模块程序,包括PLC与触摸屏、数控直流稳压电源、信号发生器之间通信;风机电压检测模块、风机电流检测模块、风机转速检测模块、故障报警模块。 3 结语 本方案设计的汽车空调电子调速器检测老化系统已经形成产品,在汽车空调配件企业的产品老化车间使用,有效的检验了产品的性能和可靠性,大大降低了产品的出产故障率,提高了产品的市场竞争力。本文提出的电子调速器检测老化系统设计方案对其他电子产品老化检测具有一定的参考意义。
1引言 当前,随着人们对于建筑工程施工质量的要求不断提升,工程施工难度也在逐渐加大。将现代化的科学技术引进到当代工程领域,能够借助高科技对其进行多方面的管理,并且能够进一步的提升工程建设的整体质量。工程机械智能化信息技术的应用,能够有效提升工程建设的安全以及质量管理。在实际应用过程中,应将工程机械智能化信息技术应用到工程建设的各个环节,注重细节的把握,并且发挥出实际效益。这样才能够提升工程建设质量,真正有利于工程的良好发展,提高工程施工的效率水平。本文针对工程机械智能化信息技术的应用展开分析,希望能够为实际工程施工提供参考依据。 2工程机械智能化信息技术概述 2.1工程机械智能化信息技术理论概述 工程机械智能化信息技术主要体现在三方面:首先是工程设备智能化,包括在工程实际施工过程中所应用到的各类机械设备;其次是工程制造智能化,包括对工程领域的研究对象,采用现代数学方法和计算机技术、电子与通讯技术、测量技术等,对其进行分析控制,最终实现工程整体建设质量的提升。最后是工程机械平台智能化,主要体现在对工程施工管理环节,针对施工机械平台的管理采取人工智能的方式,大大的节省了人工成本的开支。当前,工程机械智能化信息技术已经广泛应用于现代工程项目中,甚至在一些航空领域、生物领域也得到了广泛应用,并且取得了一定的成果。工程机械智能化信息技术不断利用新型的科学手段,能够不断完善自身优势,以函数的传输为技术理论基础,能够对工程施工过程中各类参数的变化形式进行科学结合,还能够提升功能的多样性。随着我国现代科学技术的快速发展,工程机械智能化信息的应用日益发展壮大,通过对工程机械智能化信息技术展开深入的研究,能够更好的应对工程领域中面临的实际问题。 2.2机械电子工程理论概述 机械电子工程又被称之为“机电一体化技术”,属于当代工程机械智能化技术中的一个分支。机械电子工程是机械工程与自动化的一种。在实际应用过程中,借助一些专业化的机械设计制造方法以及机械电子工程专业基础理论知识,能够有效的将各类智能化信息技术进行有效的联接。借助计算机软硬件所具备的应用能力,可以提升工程机械智能化信息技术的应用效率。众所周知,手工业是机械工业的前身,而在机械电子工程应用过程中,现代智能化信息技术的应用极大的提升了工程的生产力水平,具有良好的市场适应性。随着当前人们对于工程质量要求的不断提升,工程机械智能化信息技术的应用适应了当代经济水平的需要,在实际应用中具有良好的经济效益,并且具有灵活性、生产周期短的优势,能够满足当前我国建筑工程领域的实际需求。随着我国科学技术的不断发展,工程机械智能化信息技术也在不断创新。一些工程机械智能化信息技术的应用,不仅使得原有的人工操作得以淘汰,还推进了我国工程智能化的发展,特别是一些电子信息技术的应用,实现了现代工程建设中的数据信息转化、输出、整合,提升了工程建设的整体质量以及效率。 2.3工程机械智能化信息技术的现状分析 工程机械智能化信息技术在最近几年的应用较为广泛,随着我国的科学技术的发展,我国工程领域也逐渐朝着智能化、现代化的方向不断迈进。但是,在工程机械智能化信息技术实际应用过程中仍存在着诸多问题有待解决。首先是工程机械智能化信息技术的应用问题。一些工业领域发展较快的西方国家在应用新技术的过程中,也将人才的培养纳入版图。而我国由于工业领域发展速度较慢,特别在工程机械智能化信息领域缺乏专业化的高新人才,这使得工程机械智能化信息技术在实际应用中缺乏人才支撑管理,应用效果有待提升。当前,我国工程系统主要应用半自动以及自动控制系统,但自动机系统控制技术的应用仍不够成熟,对此,需要进一步提供工程自动化的水平,才能够促进我国工程领域朝着智能化、自动化的方向不断迈进。 3工程机械智能化信息技术的应用分析 3.1智能控制系统在工程领域的应用 智能控制系统通过将计算机电子技术以及人工智能技术相结合,并且对工程进行一系列的模拟人工化的智能控制。此种方式能够模拟人类操作,进行工程施工。因此,智能控制系统在当代工程领域中的应用能够实现人工智能操作,并且能够模拟人类大脑的逻辑思维,便于对工程建设各个环节的数据信息进行搜集和处理,提升了工程建设的生产效率。同传统人工生产建设相比,有了明显飞跃。为工程机械智能控制系统构架。 3.2模糊控制技术在工程建设中的应用 模糊控制技术需要借助系统平台,通过在虚拟平台建立仿真模拟建筑模型,能够实现对工程建设各个流程的自动化控制管理。模糊控制技术的应用能够将工程建设中所面临的一些复杂问题简化,从而更加便于解决。在实际应用中,模糊控制的算法比较简单灵活,只需要借助相关的编程技术,对系统程序进行编制,就能够实现对整个工程建设机械制造的精细化管理,而且还能够对相关的数据信息进行分析。进行模糊化控制可以不用对机械制造工程进行精确化的数据研究,通过输入相关数据,使之保持在合理的偏差范围,就能够对工程进行管控。 3.3神经网络控制在工程建设中的应用 神经网络控制技术主要基于生物学,将单一的网络神经元进行连接,最终形成一个高度复杂的神经网络控制系统。该系统在工程建设中,通过对不同神经元进行协调配置,能够对工程建设的数据信息进行批量处理。与此同时,神经网络控制技术还具有自主学习能力,可以对处理完成后的数据信息记录在册,便于后续工程进行借鉴参考,进一步推进了我国现代工程建设朝着智能化的方向不断迈进。 3.4工程机械智能化信息技术的应用展望 随着我国科学技术的不断发展,工程机械智能化信息技术的应用将会越来越广泛。特别在当前受到全球经济的不断发展变化的趋势影响下,工程建筑项目数量将会一路攀升,人们对于工程建设质量的总体要求也会越来越高。而将工程机械智能化信息技术引进到工程建设中,能够实现对工程建设全部流程的自动化控制,并且能够拓展各类功能,将网络信息技术与工程机械智能化信息技术相互融合,可以促进自动化控制系统的应用,便于对工程建设进行更为全面、细致的管理。 4结论 综上所述,工程机械智能化信息技术的应用极大的推进了我国工程领域的快速发展,应用自动化控制系统能够有效的提升工程建设整体质量,还有利于促进工程整体效率。当前,随着我国工程领域的快速发展,人们对于工程建设的质量要求将会越来越严格。而将工程机械智能化信息技术应用到现代工程中,能够推进我国工程建设事业朝着智能化、科学化的方向不断迈进。 参考文献 [1]吕琨.工程机械智能化信息技术的应用[J].山东工业技术,2018(13):115-116. [2]薛锦灏.工程机械智能化与信息化的发展探析[J].时代农机,2017,44(12):47. [3]李学忠.工程机械机群的智能化与综合管理——信息技术在工程机械上的应用综述之二[J].工程机械,2009,40(08):44-49+123. 作者:宿建伟 单位:山西神州煤业有限责任公司
土木工程论文范文:土木工程实验教学实践 [摘要] 基于对学生工程素质与创新能力的培养,结合省级实验教学示范中心、省级本科实践教学能力提升工程建设项目、省级虚拟仿真实验中心的建设,探讨土木工程专业实验教学中多层次、多模块实验体系的构建与实践,以最终实现实验项目多元化、层次化、开放化的教学目标。 [关键词] 工程素质;实验教学;教学体系 实践教学是土木工程专业教学的重要组成部分,是培养学生创新精神、创新能力和实践能力的一个重要环节,其教学成果直接影响专业人才培养的质量、从业能力和岗位适应能力。昆明理工大学建筑工程学院土木工程实验中心是省级实验教学示范中心、省级本科实践教学能力提升工程建设项目单位、省级虚拟仿真实验中心。中心在多年的建设中,根据学校人才培养的总体目标和发展定位,依据《高等学校土木工程本科指导性专业规范》及相关专业的实践体系设置,对比实践教育体系的实践领域、实践单元和知识技能点,分层次制定实验教学目标。同时,加强学生工程意识的培养,启迪学生的创新思维,提高学生解决实际工程问题的能力,逐步构建了有利于培养学生创新精神和创新思维的多层次实验教学体系,取得了良好的教学效果。 一、构建五个层次的实验教学体系 1.基本型必修实验。通过基本参数的测定,验证相关的理论公式及结论,满足实验教学大纲中规定的实验内容,加深学生对基础知识、基本理论的理解,促使学生掌握基本的实验技能,初步培养学生的问题分析能力和动手能力,激励学生的学习兴趣。如“普通混凝土用砂石”、“钢筋”、“水泥”、“受弯构件正截面静力性能实验”、“金属材料的拉伸实验”等。 2.创新型选修实验。学生自选实验项目、自定实验方案,在教师指导下独立进行实验,最后独立总结分析得出结论。该类型试验为在实验技术方面有特长又在实验研究方面感兴趣的学生提供一个良好的实验环境,提高学生提出问题和分析解决问题的能力,培养学生的探索和创新精神。如“C30自密实镜面混凝土配制及酸雨环境下老化问题研究”、“体感技术和压力传感器在智能动力滑板上的应用研究”、“水雾淬火机械臂的研制”等。 3.综合设计型实验。该类型试验为实验教学大纲中列出的限选实验项目,学生可以选择其中的部分项目开展实验,以培养学生的综合设计和实际操作能力。如“土体固结”、“高性能混凝土设计”、“水平框架的内力分布实验”、“建筑结构模型动力特性实验”、“混凝土强度无损检测综合试验”、“传热性能实验”等。 4.工程应用型实验。结合工程实际和应用研究的实验项目,关注工程中的实际问题,深化专业知识的工程应用。如“高强螺栓连接摩擦面的抗滑移系数测试”、“植筋拉拔用大量程位移传感器的设计”、“桥隧工程预应力钢束摩阻损失测试装置研制及试验研究”、“多功能倾角测量仪”等。目的在于为那些愿意进一步提高实际动手能力、拓展知识范围、增强就业竞争力的学生提供实验条件,培养学生解决工程实际问题的能力。5.科研型实验。结合教师科研项目,选择与实验相关的内容,精心设计实验项目,使学生在高水平教师的指导下完成科研实验,在为科研项目提供实验数据的同时,培养和锻炼学生初步从事科学研究的能力。开展的项目如“固化疏浚淤泥-磷石膏混合土膨胀机理研究”、“火灾后再生混凝土抗压强度与变形性能试验”、“火灾后混凝土在潮湿环境下强度变化与机理研究”、“应用数字全息干涉法测量物体表面三维变形场的研究”等。 二、搭建四个模块的学生学科竞赛与创新计划实验平台 1.学科竞赛模块平台。让学生自由组队(鼓励跨学科组队),并在实验中心进行实验、实训,然后参加省级、国家级的竞赛,如结构设计大赛、混凝土设计大赛等。该平台重在培养学生的创新意识、合作精神,提高学生创新设计能力、动手实践能力和综合素质,加强不同专业学生之间的协作意识。 2.大学生创新性实验计划项目模块平台。该平台具有以下特点:为学生提供自主选题设计,独立组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告。重在培养学生提出问题、分析问题、解决问题的兴趣和能力,提高学生的创新能力和实践能力。开展的项目如“承载支架结构优化设计”、“力学分析及应用研究”、“餐饮废水强化处理装置的研制”、“CFRP加固钢筋混凝土梁刚度试验”、“以高压氮气水混合物为冷却介质的一种新型淬火装置研制及其效果的试验研究”等。 3.学生课外科技活动模块平台。学校每年拨出专款设立“学生科技创新基金”、“分析测试基金”项目,学生根据自己的兴趣爱好并结合专业特点自由申报,中心遴选高水平教师指导学生开展实验项目。开展的项目如“高温后改性轻骨料混凝土的力学性能与微观结构试验研究”、“共聚聚丙烯疲劳裂纹扩展研究”、“SMC冷拌沥青混凝土强度形成过程与车载破坏机理研究”、“以牛粪纤维制备泡沫灭火剂的实验研究”等。 4.教改项目实验模块平台。为了提高实验教学质量,中心不断进行实验教学改革,并选择部分优秀学生参与项目的研究或建设过程。项目以导师为主导、学生为主体,具有一定的探索性,增强学生的主体意识和参与意识。如“设计性、综合性力学实验的开发与实践”、“应用型综合实验课程教学新模式的研究”、“面向工程实践的校内土建实训基地建设探索”、“以工程能力培养为核心的力学实践教学模式的探索与实践”等。 三、建立着眼于实验能力培养的资源设备共享机制和实验教学、管理的信息化管理平台 1.资源设备共享机制。近年来,在学校的支持下,通过德贷项目、中央财政支持地方高校建设项目、科研平台建设等多种渠道筹集资金用于中心建设,实验仪器设备得到了较大充实。中心现有实验设备2500余台(套),价值约6000万元。拥有4m×4m地震模拟振动台、激光粒度仪、三维激光扫描仪、MTS材料试验系统等大型精密仪器设备70余台套。同时,学校建立了大型设备共享机制,分析测试中心及其他学院的仪器设备均可共享,为学生的综合设计型实验、工程应用型实验和科研型实验以及毕业设计等提供了良好的分析测试平台。学生在实验中不但可以学习不同的测试方法,还可了解先进的测试手段和测试技术。 2.实验教学、管理的信息化管理平台。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出,“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”,并把“加快教育信息化进程”作为单独的一部分进行了专门阐述。中心结合省级本科实践教学能力提升工程建设项目、省级虚拟仿真实验中心的建设项目,利用学校的网络平台,开发了“土木工程实验中心实验教学管理系统”,将中心资源纳入信息化管理平台,其中包含实验项目、设备功能与使用、实验教学(实验预约、报告提交与批阅、网上答疑等)、设备管理等模块。同时,为每个实验室均配置了多媒体教室,对典型实验制作教学PPT、录像和部分实验虚拟仿真动画提供了优越的条件,并放在平台上供学生自主学习,实现了实验系统较全面的信息化和数字化,进一步提高了实验教学和实验室管理的信息化水平。 结语 我校通过多层次实验教学体系的建设,不断改进实验教学方法和教学手段,激发学生的学习热情和兴趣,学生动手能力、分析解决问题的能力及创新意识都得到较大的提高。近五年来,获得省级教学成果一等奖3项、校教学成果9项;学科竞赛获得国家级一等奖1项、二等奖4项、三等奖44项;获得省级竞赛奖19项;完成国家及省大学生创新实验计划项目18项、校开放性实验项目30项、校学生课外科技创新基金项目94项、力学创新实验项目51项,本科教学质量得到显著提高。 作者:费维水 王时越 李瑞勤 单位:昆明理工大学建筑工程学院 土木工程论文范文:土木工程虚实教学体系改革 摘要: 分析了目前土木工程实践教学面临的困难,结合广西科技大学土木建筑工程实践教学体系改革,利用虚拟仿真软件平台,提出了“虚实结合”的教学模式及考评体系。 关键词: 土木工程;实践教学;虚拟仿真;虚实结合 随着社会的不断进步,科学技术飞速发展,国家对素质高、能力强的优秀人才迫切需要。工程实践教学是高等教育的重要组成部分,作为实践教学重要的环节的工程训练,在提高大学生工程实践能力和科技创新能力方面,是其它课程不可替代的。但是,由于土木建筑工程的特点(体量大、空间组合复杂、建造过程繁琐、内部构造多样、生产周期较长、建成后难以移动、建造成本较高、现场危险源多等),目前土建类专业学生在进行实验实训以及综合创新技能培养时,很多实验及实践教学过程在真实条件下是不具备或难以完成的。这就要求我们依托现代科学技术的进步,完成旧有体系的蜕变。 1土木工程实践教学的困难 在传统的土木工程专业实践教学中,生产实习及土工实验是极其重要的教学内容。但是,在施工中,往往“一个构架拼装要1周,一个基坑施工要1年”;对于实验,传统的校内实验经常会受到设备与技术的制约,同时,通过观察也发现,学校实验形式单一、内容有限、知识分散,对建筑业提出的关于人才培养的相关要求完全不能适应。这就迫使人们结合现代技术做出创新,与实践相互补充,弥补实践教学的不足。在开展实践教学过程中遇到的难题,具体包括:(1)土木类专业实验具有综合性强、设备体量大、实验环境恶劣、资源消耗大、成本较高的特点,特别是危险性高、体量大、结构复杂但与实际工程结合紧密的实验在实验室内无法让本科生直接深入参与。(2)土木工程专业学生人数多,企业接待能力有限,面对规模如此大的实习队伍,对企业来说要安排集体生产实习难度是很大的。任何一家企业也没有这样的接待能力,即使以分班轮流的方式进行生产实习,实习周期叠加起来也会很长,对企业的正常生产活动也会有影响。(3)由于建筑自身组成及建造过程的影响,学生在生产实习过程中,只能看到建造某阶段建筑表露在外面的建筑形式,大大拉低了生产实习的效果。 2虚拟仿真技术 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,2013年,教育部根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。鼓励高校深入研究虚拟仿真技术,切实做到“虚实结合”的教学方式,研究与实践对教学方法、实验手段等方面的改革,使实践训练与相关技术的发展相适应。虚拟仿真技术对于实践教学的主要功能包括:(1)虚拟仿真实验室建设应紧密结合土木类专业实验教学需求,使学生能够利用实验室对实验的相关参数利用虚拟仪器进行操作,搭建实验系统。如利用钢筋混凝土简支梁静载实验模拟系统,学生可以自行设置梁的截面尺寸、配筋、长度等几何参数以及混凝土、钢筋等材料参数,达成特定实验的特定实验场景配置,并在虚拟场景中通过学生亲自选择支座形式,布置分配梁、加载点等加载条件,增加学生对实验的参与度,更加有效地增长学生的学科技能。(2)利用虚拟仿真技术实现工程设计的数字化和虚拟施工。通过BIM(BuildingInformationModel-ing,建筑信息模型)技术建设工程施工虚拟仿真平台,对土木工程关键施工过程进行动画模拟,基本实现对土木工程施工关键过程的虚拟再现;通过对校内外实验场地条件以及各种工程测量实验仪器设备参数的模拟完成工程测量虚拟仿真平台的搭建,再现现实条件下人机交互操作场景,将工程测量课程中主要实验环节的工作流程一一展现在学生面前。(3)利用虚拟仿真实验室的网络化,协同教学工作的开展。实验室通过构建网络访问平台,满足用户通过平台进行教学信息交流,使老师能够通过平台教学任务、检查学生任务完成情况,学生能够通过平台接受教学信息、提交成果,方便教学的进行。 3“虚实结合”实践教学的实现途径 面对土木工程专业生产实习及大型实验存在的问题和困难,最好的解决方法之一就是采用计算机及其他信息技术进行虚拟仿真实习及实验,目前国内许多相关尝试和探索已经在很多高校内逐步开展。广西科技大学结合区外高校建设虚拟仿真中心的先进经验,结合自身特点,建立了广西区内第一个土木建筑工程专业虚拟仿真实验室,积极推进实践教学改革。为推进“虚实结合”实践教学需要进行的相关举措如下: 3.1“土木建筑工程虚拟仿真实验 教学中心”建设研究开发LED微间距虚拟现实仿真沉浸式硬件环境以及开放式虚拟仿真实验教学的管理和共享平台的建设,提升学校基础设施技术水平。 3.2支持“虚拟实验+实物实验”融合的实验教学模式,增设虚拟仿真实验项目16项 在原有实物实验的基础上,对培养方案进一步调整、结合实验室及虚拟仿真实验教学管理平台,增设16项虚拟仿真实验项目(基于BIM技术的仿真建模及漫游虚拟仿真实验、基于BIM模型的碰撞检测虚拟仿真实验、基于BIM模型的施工进度虚拟仿真实验、基于BIM模型的施工现场三维场布虚拟仿真实验等),为学生的实验教学提供丰富的题材。 3.3建设开放式虚拟仿真实验教学管理平台,实现所有网络教学资源局域网内7*24小时不间断访问 结合先进的计算机语言与CG技术,确立虚拟仿真中心,并在此基础上,结合数据库及Web,把虚拟仿真中心打造成开放的虚拟仿真教学管理平台,实现平台与学校原有管理平台的对接,让管理员,老师,学生时刻可以访问平台,完成平台管理及教学任务,使得原有低速的教学任务,在网络的支持下,变得顺畅、高效。 3.4在开放实验室的基础上,推进大学生创新创业项目及学科竞赛活动开展 在高校的教学活动中,学院在实验室全面开放的前提下,积极调动学生兴趣,以学科竞赛的形式,让学生在空闲之余,参与到学习中来,逐步提高学生对本专业学科知识的掌握情况。与此同时,以培养学生的创新精神和实践能力为目的,通过与企业的全方位合作,举办创新创业大赛,让学生能够积极参与进来,使大学生的综合素质不断提高。 3.5基于“BIM创新创业基地”,学生参与工程实践活动 2013年以来,学院抓住“互联网+”机遇,在土木工程施工及项目管理课程教学内容中添加当今建设领域中最炙手可热的BIM技术,依托学院BIM研究所,创建“大学生BIM创新创业实践基地”,与当地企业全面开展合作,让学生在学校期间就参与到实体项目中去,现已完成的建筑项目有广西金融广场、广西凯业花园、百色干部学院以及柳州中医院东院等多个大型项目。通过这些实际项目,提高了学生解决实际工程问题的能力,也调动了学习积极性。 4结论 总之,土木类专业应该以培养学生的创新能力、自主学习能力、工程实践能力为目的,坚持“虚实结合、相互补充、能实不虚”的理念,完成虚拟仿真实验教学中心建设。积极跟进时代步伐,结合社会需要,不断把优秀毕业生投向社会,让学院成为科技进步的风向标,引领时代的进步。 作者:陈华 王鹏凯 赵军 钟壮林 杨东辉 单位:广西科技大学土木建筑工程学院 土木工程论文范文:土木工程施工技术创新 摘要: 土木工程施工技术直接影响着工程质量和施工安全,当前一些施工企业施工技术不完善、施工技术落后,严重影响着工程质量。本文简要介绍了土木工程施工的特点,分析了土木工程施工技术存在的若干问题,阐述了土木工程施工中使用的新技术。 关键词: 土木工程施工技术;施工技术存在的问题;新技术 土木工程是一项复杂的专业工程,随着我国土木工程的快速发展,工程的规模越来越大、功能也越来越复杂。因此必须及时解决土木工程施工中存在的技术问题,以确保工程质量和施工安全。另结合土木工程施工的特点,推广应用土木工程施工新技术、新材料,以提升企业的竞争能力。 1土木工程现场施工特点 1.1工程复杂性 土木工程是一项复杂的综合性工程。由于建筑功能的不同要求,造成了不同类型的土木工程项目。不同的土木工程项目具有不同的施工要求,再加上不同的地域环境,使得土木工程的施工技术具有很大的差异性。 1.2环境恶劣 大多数的工程建设是露天作业,在施工过程中经常出现大风、雨、雪等恶劣天气,造成施工中断、改变施工技术,从而影响施工质量和进度。因此在施工前,结合工地实际情况和当地气候状况,制定具有预见性和具备可行性的施工方案,保证施工的顺利进行。另外施工单位还应密切关注天气变化,做好突发状况的应急处理。 1.3施工人员流动性大、素质低是土木工程施工的特点 土木工程施工的具有人员流动性大、施工人员素质低等特点。造成这一特点的因素有以下几点:一、现场操作人员大多来自农村,而且年龄偏大,没有经过专业的培训,不具备专业知识和专业技术。二、土木工程作业的地点都不固定,作业内容不明确,导致施工人员缺乏积极性和主动性。三、现场施工作业是一项又苦又累的工作,现如今的社会越来越多的年轻人,不会去选择这种高强度的工作。 2土木工程施工技术存在的一些问题 2.1施工技术落后及技术理论不符合实际施工环境 我国现阶段土木工程施工新技术成本相对较高,施工单位为了追求经济效益而使用落后的技术和工艺。施工技术的不全面和落后,直接影响着施工效率和工程质量。忽视新技术对工程的影响,容易给整个工程埋下质量和安全隐患。在施工过程中没有很好的利用施工技术理论,导致施工技术不能满足实际施工环境。在实际施工环境中施工技术不能系统得分析出施工所需的数据和内容,致使严重影响了土木工程的施工质量。 2.2施工技术管理机制不完善 土木工程施工技术管理机制不完善,首先表现在施工企业的相关管理层对整个工程项目的施工管理不到位,企业负责人、项目责任人、项目管理人员和监理人员对施工现场的情况不了解,管理和监管存在疏漏,使施工不能顺利进行。其次是施工单位对土木工程的施工技术研究不够透彻,施工人员的综合素质低、施工技术水平不高,施工进度和施工质量无法满足工程施工要求等。 2.3施工操作不符合施工技术操作规程 由于土木工程施工工艺复杂、工序繁多,不同的分项工程采用的施工技术不同。许多施工作业人员在不熟悉施工图纸和设计要求的情况下,没有严格按照设计和技术要求进行施工。还有一些施工人员怀着一些错误的想法认为土木工程施工技术简单,不需要按照相关规范和技术要求进行作业,这些行为同样严重影响了工程的工期和质量。 3推广应用建筑业新技术 施工企业应在结合工程特点的基础上,积极使用施工新技术,解决工程建设和施工中出现的技术难题。新技术的应用不但提高了工程质量、加快了施工进度,更为企业创建品牌打下了基础。以下简单介绍几项建筑业的新技术。 3.1推广应用混凝土技术 混凝土作为建筑的基础材料,提高混凝土技术能大大促进我国建筑业整体水平的提高。新型混凝土新技术的实施,在推进生态和节约混凝土的同时,促进我国混凝土更好、更快、更科学的发展。 3.2使用钢筋及预应力技术 通过使用高强钢筋及预应力筋材料、推广连接与锚固技术、实行钢筋工厂化加工与配送,在保证工程质量、提高工人劳动效率的前提下,可显著减少钢筋用量、降低成本,在节能减排、节材降耗的同时,实现建筑业的可持续发展。 3.3新型模板和脚手架应用技术的优势 新型模板的应用在加速模板周转、加快施工进度、提高混凝土构件外观及质量方面有重大的进步。新型钢管脚手架技术的应用,不仅在结构上更安全可靠,而且强化了使用功能。 3.4推广应用绿色施工技术 绿色施工技术的目标是“四节一环保”,绿色施工技术具有一定的超前性和引导性,具有国内领先乃至国际先进水平。在应用时,应先因地制宜的选择适用的绿色施工技术,在示范工程中实现后,再结合情况在全国范围内推广。下面简单列举几项推广应用的绿色施工技术:应用基坑施工封闭降水技术,即保证了基坑周边安全又避免了对周围环境的影响;通过基坑施工降水和回收利用技术,对雨水、现场生产废水的回收和再利用,有效的节约了施工用水;应用建筑外墙的保温隔热技术,通过对建筑物进行有效的保温、隔热、遮阳等,节约了建筑物在使用时的能源,提高了使用的舒适度。 3.5推广使用先进的信息化应用技术 信息化技术包括:虚拟仿真施工技术和建设工程资源计划答理技术、项目多方协同答理信息化技术等。其中虚拟仿真施工技术是虚拟现实、结构仿真等高端信息化技术,可展现并提高建筑企业的市场经营竞争能力、提高施工生产效率、提升工程施工技术水平等重要作用。而项目多方协同管理信息化技术,对推进建设工程总承包的实施、实现设计施工一体化具有重要的支撑作用。而建设工程资源计划管理技术,既改变了传统的建筑企业与工程项目管理模式,又提高企业工程管理的经济与社会效益、企业管理水平、企业综合竞争能力,并对推进科技进步水平具有重大作用。所以通过信息化技术领域的先进技术,对建筑业的信息化技术发展和推广应用方面具有深远的导向作用。 4结束语 施工技术对整个建筑施工过程有着非常重要的影响,针对当前土木工程施工技术中存在的问题,结合土木工程施工特点,通过积极推广应用新材料、新技术、新工艺和新设备,优化和改进施工技术,加强施工技术管理,进而推动我国土木工程的健康快速发展。 作者:王君 单位:辽宁奥林体育建筑工程有限公司渤海分公司 土木工程论文范文:土木工程管理施工质量控制分析 摘要: 当前,土木工程正以前所未有的蓬勃的生命力发展着,如何科学的提出施工过程中的质量控制措施是摆在我们面前需要迫切解决的。基于此,本文主要分析土木工程施工过程的现状以及提出相应的质量控制措施。 关键词: 土木工程;管理;质量控制;措施 1前言 土木工程管理工作是指在施工过程中,通过科学系统的管理,解决可能遇到的问题,提高工程质量,降低工程损耗。但是,在现阶段的土木工程施工过程中仍存在许多漏洞,例如缺少有效的监督管理机制、招标工作中存在漏洞以及施工人员的专业素质有待提高,这些因素都会对施工过程的质量产生影响。因此,提出科学的质量控制措施是至关重要的。 2土木工程管理施工过程的现状 基础设施建设在我们日常的生活中所占的比重越来越大,为了更好的推动工程施工的发展,土木工程管理已经成为重点工作对象。土木工程管理对整个工程的施工进度、施工质量都起到重要的作用。现阶段,我国土木工程管理的主要内容是将新兴理念融入到土木工程管理的实践工作当中,加强施工过程中的质量管理、人事管理,从而推动整个建设工程的顺利开展。但是,我国土木工程管理工作仍存在许多问题,例如整个管理体系有待完善,管理决策执行能力低下,企业对工程管理工作的重视程度不够。 2.1管理工作缺少有效的监督机制 土木工程施工工作中,工程质量问题是最为重要的,为了更好的控制工程质量,建立相关的工程监督机制是必不可少的。部分土木工程项目管理者为了节约成本、最大的赚取利润往往购进价格便宜的原材料,以次充好,为工程的安全问题埋下了重大的隐患。其次,为了减少用人资金损失,企业管理者最大程度的缩减工作人员,造成整个工程管理工作的效率低下。然而建立健全的工程监督管理机制,以规章制度的形式监督约束企业,最大程度的减少豆腐渣工程的发生,避免潜在的安全隐患的发生以及避免企业不必要的损失都具有重要的意义。 2.2土木工程招标工作存在漏洞 土木工程招标工作缺乏有效的监督管理体系,很容易造成贪污受贿的风气滋生以及可能为后续的工程项目带来质量问题。现阶段,招标工作中存在的主要问题是,首先,部分地区仍存在地域保护的僵化思想,并没有真正的提供一个公平竞争的平台,造成招标工作中弄虚作假的现象时有发生,违背了工程招标工作的真正意图。其次,招标过程中,承包商之间进行恶性竞争,为了中标一再压低价格,势必会造成承包商在其他方面缩减成本弥补差价,直接影响工程的质量问题,因此,需要进一步加强完善土木工程招标管理工作。 2.3工程相关工作人员的素质有待提高 首先,施工人员的专业素质较低,大多数的施工人员都是知识水平较低的外来务工人员,没有学过土木工程相关的知识,所以对于施工过程中出现的专业性要求较高的问题,施工人员不能很好的解决,从而耽搁了整个工程的施工进度,甚至影响施工质量。更为重要的是,施工人员的安全意识不高,为其自身的安全埋下隐患。其次,施工管理人员专业水平有待提高,施工管理人员往往只重视施工实践活动中遇到的问题的解决,却忽略了土木工程的相关法律法规以及技术要求。 3施工过程质量控制的措施 为了有效的控制施工过程的质量问题,针对实际情况建立质量控制体系必不可少。质量控制体系的主要内容涉及到严控材料、设备的质量,保证合同的严谨性等方面。 3.1提高施工人员的整体素质 施工人员是整个工程项目的主体,对施工人员进行岗前培训是必要的。培训内容既要包括在施工过程中可能遇到的专业技术方面的问题及处理措施,又要培养施工人员的安全意识和责任感,规范施工人员的行为,严控施工质量。施工人员作为工程质量的核心要素,培养施工人员对整个工程质量负责的责任感,对于避免质量事故,保障工程质量都具有重要意义。 3.2提高施工材料、施工设备的质量 施工材料和施工设备的质量是影响工程质量最直接的因素,需要通过正规渠道并从合格的厂家购买,要确保所购买的材料和设备的质量性能等因素符合设计图纸的要求,数量上既要满足工程的进度、避免延误工程的事情发生,又要避免造成闲置和浪费。施工材料、设备的质量是整个工程质量的基础,严格控制施工材料、设备的质量,是对整个工程质量的强有力保障。 3.3提高施工技术水平,加强图纸审核 落后的技术会耽误整个工程的进度,因此,适时的采取新技术、购买新设备以及提高企业自身的施工水平对于整个施工过程具有重要意义。其次,完善的施工图纸是保障工程质量的重要措施,施工前要进行对设计图纸的审核工作,合格的设计图纸既要在设计上没有错误,具有可操作性,又要能够直观的表现其意图和内容。合格的施工图纸有助于施工人员顺利开展工作,保障工程质量。 3.4完善施工合同,提高施工质量 合同作为保证施工质量和进度的凭证,施工方和委托方所签订的合同要满足以下内容:包括施工过程中可能遇到的问题和解决的措施,明确双方各自承担责任的比例,必要的监督条款等等。另外,双方在签订前应就合同的内容仔细商讨,以保证合同条款的严谨性。合同涉及的内容越广泛,每条条款描述的越仔细,越有利于双方日后工作更好的协调配合,并保证工程的质量和进度。 4土木工程管理施工过程质量控制的重要性 土木工程是一次性的、复杂性的,施工环境是露天的,因此存在很多难以控制的因素会影响施工质量。并且在施工的过程中,涉及到多工种的交叉作业,如果不加以检测,很可能对工程质量产生较大影响。因此,施工过程的质量控制具有重要性,为此,施工企业必须学习先进的质量管控方法,提高整个施工过程的质量控制能力从而进一步提高工程质量。 5结束语 施工过程的质量控制是土木工程管理工作的重点,学习科学的质量管控方法,对于提高企业自身的知名度以及满足市场对土木工程的质量要求都具有重要意义。 作者:沈克华 单位:江苏宏大建设集团 土木工程论文范文:土木工程学生个性化实践 摘要: 为了更好地实现土木工程专业学生的个性化培养,文章首先分析了个性化培养的意义,并分析了土木工程专业的特殊性,最后提出了土木工程专业学生的个性化培养策略,具体包括:构建双导师人才培养模式及实践实习平台,科学合理地指导学生完成毕业设计,培养学生的创新与实践能力。 关键词: 土木工程专业;个性化培养;双导师;实习实践;毕业设计 当代大学生思想灵动、个性鲜明、不愿遵从于呆板的模式,因此不愿拘泥于常规教学,因材施教是教育培养面临的新课题和方向。土木工程专业是教育部设置的老牌专业,专业涉及范围广、内容多,各高校在培养思路、方法和模式上做法不一。通过在福建江夏学院工程学院从事学生工作和教学工作,笔者对学生个性化培养有一定的感触,现以土木工程专业学生为对象,探索土木工程专业学生的个性化培养方法[1]。 一、个性化培养的意义 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020)》提出:要注重因材施教,必须关注学生的个性差异和不同特点,积极发挥每一个学生的潜在优势。即根据学生的不同特点,制定符合其自身发展的教育机制和教育方法,充分发挥每个学生的优势,使其成为特点突出、全面发展的综合性人才。个性化发展就是指发展每个人的主体性,即个人特有的心理素质、生理素质、思维方式和行为方式等多方面的自由发展[2]。本科阶段教育是创新型人才培养的重要环节,因此,高等学校必须适应社会发展和教育需求,建立以个性化培养为核心的教育机制,要在保证专业人才培养的前提下,用灵活多变、创新的教育模式,保护和促进学生的个性化发展[3]。 二、土木工程专业的特殊性 土木工程专业是国家教委在1996年组建的专业,由原来的建筑工程(工业与民用建筑)、桥梁与隧道工程、公路与公路工程、岩土工程等合并而成的一个大的专业。培养目前由原来的单一培养模式转变为一专多能,即在主攻某一方向的同时,兼顾其他方向的学习,使学生可以比较自由地由一个方向转到另一个方向而不至于太吃力。土木工程专业主要培养从事铁路、公路、机场等工程和房屋、桥梁、隧道、地下工程的规划、勘测、设计、施工、养护等技术工作和研究工作的高层次工程人才。土木工程专业的实践性很强,实践环节在整个教学过程中是至关重要。实践环节的教学贯穿培养创新型人才的始终,是学生领悟理论知识、锻炼综合实践能力和提高科学文化素养的重要手段,是培养优秀人才不可或缺的部分。目前,我国正处在工程建设的高潮中,对复合型、应用型、创新型人才的需求也越来越大,这就要求高校在实践教学中改变教学思路,更新教育理念,明确新环境下实践教学在培养新型人才中的作用,采取切实可行的办法,实现人才培养的预期[4]。 三、土木工程专业学生的个性化培养策略 (一)构建双导师人才培养模式及实践实习平台 在本科课堂教育的基础上,与省内业界优秀企事业单位建立实践实习平台,实现“厚基础、重实践、强能力”的创新型应用型人才培养特色,所建立的人才培养体制是要以学生的创新实践能力为核心,以就业为导向,以服务海西建设为目标。一方面,在为学生配备思政辅导员、生活辅导员的基础上,每班配备1~2名研究生以上学历的教师作为专业辅导员,即校内专业导师。在学生的不同学习阶段为学生指导当前学习任务的重点与难点,同时结合学生的学习兴趣及未来拟选择的择业方向给予意见和建议。专业导师一般担任比较重要的专业课程,课后需留有足够的课程答疑时间,这为学生更好地掌握课本知识,拓展和加强专业素养提供了良好的途径。学生也可在此期间咨询专业相关的其他问题,以满足不同学生的学习需求。从而实现了课堂教学的延伸,保证了学生个性化培养的需要,保证了因材施教的基本原则。另一方面,学校与多家企事业单位建立实践实习平台,使学生能够“走出去”,真正实现对学生实践动手能力的培养。目前,福建江夏学院工程学院已与建筑工程设计、施工、监理,以及工程质量检测、工程造价咨询、工程招投标等多行业多单位建立了合作关系,学生可以根据兴趣选择企业校外导师。导师为学生提供专业问题的解答等多方面的帮助,学生可以到校外实习基地实习,亲身参与工程建设的各个阶段,在巩固专业知识的同时,培养实践创新能力。通过“课程+专业素质培养+实践平台”的双导师人才培养模式,加深了学生对专业知识的认知,使其有更加明确的个人发展方向和目标,从而实现个性化培养。近几年学校土木工程专业毕业生的就业面宽广,综合竞争力增强,社会声誉良好。 (二)科学合理地指导学生完成毕业设计 毕业设计是本科教学中的一个重要环节,是学生综合所学知识解决实际问题的一个综合训练[5],更是学生利用所学知识,体现其个性化的最重要的形式。做好毕业设计工作,不仅对实现教育培养目标,提高学生的综合能力和就业竞争力等有重要意义,更重要的是学校通过毕业设计,可以指导学生将所学知识结合自己的兴趣与个人发展方向,以及个人的特长和想法,将理论运用在实践中,从而为未来的工作打下基础。福建江夏学院工程学院在毕业设计环节进行了一系列的改革和创新,在个性化培养方面取得了较好的效果。首先,在毕业设计开始前统筹安排,做好相关准备工作。毕业设计安排在第八学期,在前一学期末让学生根据自己的兴趣及择业需求选择合适的毕业设计方向,利用寒假时间按各方向要求查找相关资料、熟悉相关文献、联系实习单位等,有针对性地做好毕业设计的准备工作。其次,充分利用社会资源,开设多个毕业设计方向。根据社会需求,将毕业设计分为建筑结构设计、桥梁工程设计、道路工程设计、施工组织设计、工程招投标报价及毕业论文六个方向。其中工程招投标方向以工程实例为题目,由校内外指导教师共同指导。其他五个方向同样以工程实例为题目,由校内教师和校外高职称教师共同指导。这样既达到了教学与工程实际结合的目标,又缩短了毕业生适应工作需求的时间。最后,通过严格的过程控制,达到良好的预期效果。毕业设计是一个相对较长的过程,学生在此过程中会有一定的懈怠,这就要求加强教学管理,创新管理机制。在毕业设计前期明确进度安排,具体到周,要求学生严格按照进度完成各阶段任务。在毕业设计过程中,对学生实施考勤制度,明确奖惩机制,对不能按要求完成任务的学生给予警告、扣分,情节严重者可取消毕业设计资格。毕业设计结束后,通过过程跟踪、成果评阅、组织答辩的方式,对学生毕业设计成果完成的独立性、成果的质量、对理论的把握程度及思维、拓展能力进行考核。 (三)培养学生的创新与实践能力 提高学生的创新与实践能力有助于学生的个性化培养。除实习实践、参与工程实际的毕业设计外,组织学生参加大学生创新实验项目、科技创新大赛、结构设计竞赛、专业技能竞赛等也是一个良好的途径。福建江夏学院工程学院目前已组织各年级学生申报、参加多项国家、省级大学生创新实验项目。在学科竞赛中,多次获得福建省大学生结构设计竞赛二等和三等奖;获得福建省招投标大赛二等奖;在CAD软件大赛、竹签设计大赛,测量技能竞赛、工程造价软件竞赛中也取得了优异成绩。通过创新实践训练,保证了学生的素质拓展,促进了学生的个性化发展。 总之,新时期大学生的特点要求高校教育必须以人为本,在保证学生个性化发展的基础上实现创新型培养。大学生的个性化培养必须与专业结合,通过增强教师辅导、构建实践平台、完善毕业设计工作等方式,尽可能地发挥每个学生的潜能,从而实现个性化。 作者:巫生平 蒋国平 单位:福建江夏学院 土木工程论文范文:高校土木工程实践教学质量提升 摘要: 以地方本科高校转型发展为背景,以提高土木工程专业应用技术人才培养质量为目标.针对高校土木工程专业实践教学特点和存在的问题,结合地方院校实际特点,基于基本能力、专业技能、综合技能、职业技能四个核心层面,构建土木工程专业技术应用型人才培养的实践教学体系,为培养当代高素质土木工程专业人才提供研究依据. 关键词: 土木工程;实践教学;教学改革 我国高等教育自1999年扩招以来,经过近20年的跨越式发展,大学的入学率已接近40%.伴随着高校扩招,一大批新升本科院校也开始开展本科教育.但是,我们必须清醒地认识到,这些院校由于本科办学历史短,其在办学定位、办学特色及人才培养结构上存在着诸多问题,其培养的毕业生难以适应行业及经济发展的需要.近年来,在产业结构深度调整的大背景下,企业加大了对应用型人才的需求力度.在新的形势下,调整高等教育结构,提高人才培养结构与市场需求的匹配度,已成为当务之急[1-4].2014年6月22日,国务院印发了国发〔2014〕19号《关于加快发展现代职业教育的决定》,提出了“引导普通本科高等学校转型发展.采取试点推动、示范引领等方式,引导一批普通本科高等学校向应用技术类型高等学校转型,重点举办本科职业教育.独立学院转设为独立设置高等学校时,鼓励其定位为应用技术类型高等学校.建立高等学校分类体系,实行分类管理,加快建立分类设置、评价、指导、拨款制度.招生、投入等政策措施向应用技术类型高等学校倾斜”[5].这为普通本科高校特别是新升本的地方本科院校的教育改革和发展指明了方向.土木工程专业是实践性极强的应用型学科,实践教学环节在土木工程专业人才培养中具有决定性作用,是理论知识用于实践的桥梁,是培养学生动手能力、工程思维意识和创新精神的重要途径.本文在高校转型的背景下,分析目前土木工程专业实践教学的现状及存在的问题,对土木工程专业实践环节教学体系进行优化构建,并提出提高实践教学质量的对策[6]. 1实践教学现状 土木工程专业实践教学体系由课程实验、课程设计、认识实习、毕业实习及毕业设计等环节组成[7-8].平心而论,大部分高校都非常重视实践环节的教学质量.然而,由于客观原因,目前实践教学环节仍然存在许多不尽如人意的地方,不能满足应用型本科人才培养的要求. 1.1实践教学体系不完善 目前,实践教学体系在制定时没有真实了解行业企业对人才标准的需求,与社会需要脱节.另外,实践环节内容的设置比较分散,几乎每学期都有,但时间较短,缺乏系统性、连续性和衔接性.实践教学环节没有形成环环相扣的教学体系,不符合循序渐进的认知规律. 1.2实践教学内容形式单一 目前,多数新开设土木工程专业的高校,或多或少地存在实践教学环节资源不足,实验仪器过时落伍,不能反映当下新技术、新工艺的情况.实验课程以围观教师演示为主,学生缺少动手实践的机会,且实验课程中开放性和综合性实验较少;校外认识实习、施工实习也多以参观走访的方式,学生只能参与极少部分的工序,其余的大部分工序不得不采用放映施工视频的方式,缺少直观接触现场的机会. 1.3校内专职教师实践能力不强 高校的专职教师大部分是从学校毕业后直接从事教学工作,没有在企业工作的经历,懂理论知识、缺实践经验,导致其在实践教学中照本宣科,不能逼真地讲授施工技术、施工工艺的内涵.另外,在目前的体制下,校企合作机制未真正地建立起来,企业中有丰富实践经验的技术人员没有一个顺畅的通道到高校传授实践知识. 1.4实践教学考核评价体系不科学,制度不严格 目前,国内大多数高校都没为实践教学环节制定专门的考核评价办法.实践环节的实验、课程设计、实习等往往依附于理论课程同时讲授,成绩评定过多地参照理论课程的成绩.学生的实习调查报告、课程设计、毕业设计等成果通过抄袭的手段就能过关.此外,缺乏对学生参与学科竞赛、大学生创新项目、小制作、小发明、小创造及发表学术论文的学分奖励机制,阻断了学生参与实践活动的兴趣. 2提高土木工程专业实践教学质量的对策 2.1转型背景下实践教学改革的思路 紧密联系社会,挖掘专业潜能,拓展实践平台,培养符合社会发展需求的人才是高校必须面对的课题.在高校转型的背景下,实践教学环节的改革思路是:围绕满足技术应用型人才培养目标的要求对实践环节教学内容进行系统设计,实践环节教学从单一的专业教育向全面素质教育转变,从传授知识向培养知识应用能力、分析问题能力、动手实践能力、创新能力转变,从教师为中心向学生为主体的实践教学模式转变[9]. 2.2提高土木工程专业实践教学质量的对策 2.2.1优化课程结构 实践环节教学体系的构建不能仅仅是对各个实践环节的简单排列,而应整合多门理论课程的实践内容,突出综合性、开放性、先进性及实用性.在课程结构的设置上,首先,要精简理论课程的课时,以“必须”“够用”为度,突出针对性和实用性.其次,实践训练要注重学生全面综合素质的提高和工程能力的培养,增加实践教学环节的课时和学分比重,使得实践环节所占学分达到总学分的40%以上.再次,要将土木工程学科领域的新技术、新工艺、新方法及时地补充到实践课程教学环节上,以实现实践教学内容的动态优化. 2.2.2构建实践教学体系 根据行业用人单位对土建人才的需求,以应用型人才培养为目标,培养学生“学以致用”的能力.构建以“基本技能”“专业技能”“综合技能”“职业技能”四个模块为核心的实践能力结构[10].依据学生不同的学习阶段和学习特点,从低年级到高年级形成一个前后衔接、循序渐进、由单一到综合,贯穿全过程的纵向体系[11].加强学生职业技能培训力度,积极鼓励学生参加建筑五大员及CAD绘图员等资格认定,使学生毕业后能尽快地进入工作角色,适应工作岗位,从而增强毕业生的就业竞争力. 2.2.3构建实践教学体系硬件环境 基于“实践环节分层组织、实践场地整合重组、设备资源利用共享、教学内容推陈出新、人力资源优化组合、管理机制利于教学”的原则[12].构建“电脑仿真平台”“实验室平台”“工程实训基地平台”“校外产学研基地平台”四个硬件平台.(1)电脑仿真平台.主要承担工程CAD、工程概预算、PKPM软件、BIM软件学习及计算机技能训练等10余项实验任务和数学建模大赛、建筑结构大赛等竞赛任务.仿真平台采用计算机仿真和实物计算两种方式达到实训目的.例如工程造价采用计算机软件和手算相对比,还可以模拟建筑施工各个环境等.(2)实验室平台.包括建筑材料、力学、模型、土工、交通土建、工程测量及道路与桥梁等实验室,分别承担结构力学、材料力学、建筑材料、土力学、工程测量与测绘、混凝土结构设计等相关课程的拉伸压缩、纯弯曲梁正应力测试、水泥试验、土壤密度测试等实验任务.(3)工程实训基地平台.加强实训、实习基地等实践教学平台建设,探索建立“校中厂”“厂中校”等形式的实训基地[13],不断完善实践教学条件,丰富实践教学内容体系,完成包括基坑开挖、地基处理、模板制作与拼装、钢筋加工与绑扎、混凝土浇筑、门窗安装及工程测量等实训项目.实训基地平台提供真实的生产实训环境.例如工程测量实训基地,让学生对工程测量的全过程进行训练.(4)校外产学研基地平台.建立教学与社会行业企业生产紧密结合的产学研结合机制,深化校企合作、产教融合、工学结合,让企业深度参与到人才培养中,逐步形成学校与企业协同合作的育人共同体.在产学研合作平台中,教师可参与到实际工程项目中,在利用自己的深厚理论为企业解决技术难题的同时,了解企业的技术工艺、施工方法,从而提高自己的实践能力. 2.2.4加强“双师型”教师队伍建设,确保实践教学质量 在教师队伍上,应用技术类型人才的培养需要教师具有与专业相结合的实践经验和技术应用能力,即所谓的“双师型”教师.“双师型”教师队伍的建设主要通过两种途径实现.一是从行业企业选聘一批高职称、高学历,既懂理论又精于实践的工程技术人员充实到教师队伍.二是鼓励实践教学骨干教师到企事业单位挂职锻炼或者考取行业资格证书,参与项目建设,服务生产一线,到生产现场熟悉实践技能,及时了解施工出现的新情况、新问题,增强自己的实践技能. 2.2.5完善实践教学管理,构建实践教学质量监控体系 实践教学质量监控体系主要由信息监控、督导监控和管理监控三个子系统组成.实践教学信息监控主要通过建立实践教学秩序检查、实践教学信息反馈,及时了解学生对实践教学的兴趣和满意度,同时通过对用人单位的调查,了解行业对人才培养的要求,从而调整优化实践教学环节,它是实践教学质量监控的基础.实践教学督导主要对实践教学环节和管理制度进行督促和引导,通过制定实践教学评估指标体系,对实践教学工作进行评估,从而实现实践教学不断优化完善,实践教学督导监控是促进实践教学管理水平提高的重要保证.实践教学管理监控是实践教学质量监控的中心,它主要任务是通过搜集、分析和整理实践动态,为实践教学提供决策依据;并保证实践教学决策能够得到有效的贯彻实施。 3结束语 转型背景下,实践教学对保证技术应用型人才的培养质量具有至关重要的作用.本文开展土木工程专业实践教学体系建设与应用型人才培养研究,探索实践教学体系的优化方案,按照基本技能、专业技能、综合技能、职业技能四个核心层面,构建切实可行的实践教学结构体系.这对于提升普通高校土木工程专业的办学水平,加速高校转型具有重要的现实意义. 作者:王新征 贾涵 单位:南阳师范学院土木建筑工程学院 土木工程论文范文:高校土木工程创新创业评价研究 摘要: 以延边大学土木工程专业为例,介绍了基于产学研的评价体系构成要素,并通过层次分析法,确定了指标权重,构建了创新创业评价体系,提出了地方高校在创新创业评价体系中须强化的内容及完善创新创业评价政策保障的建议。 关键词: 地方高校,土木工程,创新创业,评价体系 0引言 《国务院办公厅印发关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》,要求2015年起全面深化高校创新创业教育改革,《意见》强调,将深化高校创新创业教育改革作为推进高等教育综合改革的突破口。长期以来,我国地方高校创新创业教育一直与大学生招生就业问题捆绑在一起[1],其实,创新创业教育归根结底是应用型人才、卓越工程师培养的一个大课题,为创新驱动战略下的大众创业、万众创新提供坚实的人才基础,地方高校应全面推进九大任务的同时,充分利用当前教育改革的有利时机,结合区域发展特色,及时制订与完善创新创业评价机制,推动创新创业教育取得实质性成效。创新创业评价是实施创新创业教育必不可少的环节。因此,地方高校土木工程专业创新创业评价体系是一项重要研究课题。 1地方高校创新创业评价体系分析 1.1创新创业教育特点与不足点 1)创新创业教育理念滞后,已远远满足不了高校创新创业教育持续发展的需求[2];2)创新创业方面的核心课程欠缺。创新创业教育方面的专业教师严重不足;3)开展创新创业教育的教师评价问题没有解决。 1.2创新创业评价存在问题与主要原因 1)大学本科的专业目录里未设置创新创业,学科目录里也未设置;2)目前,在大学的教师评价机制中,科研学术评价占主导地位,虽有创新创业教师评价,但两者之间无量化转换标准且没有提高到相应高度而形成反差,阻碍师资力量。 2土木工程专业创新创业评价体系 2.1创新创业教育特点与不足点 1)教学方式和方法单一,针对性、实效性不强;2)延续性[2]较差,教师开展创新创业教育的意识和能力欠缺;3)土木工程创新创业实践平台短缺。 2.2创新创业评价存在问题与原因分析 1)创新创业教育与本科专业教育之间衔接不顺,与实践教学环节脱节;2)针对创新创业课的教师培训与管理力度不够;3)创新创业的环境仍需完善,创业经验匮乏、创业的科技转化率低[3]。 3延边大学创新创业评价体系 3.1创新创业教育改革阶段性、总体目标 2015年起全面深化创新创业教育改革;2017年取得重要进展,构建具有鲜明区域特色的创新创业教育理念,形成一批可复制可推广的制度与成果,实现新一轮大学生创业引领计划预期目标;到2020年建立健全课堂教学、自主学习、结合实践为一体的高校创新创业教育体系。 3.2创新创业评价体系指导原则 衡量教学与办学水平、考核学校领导班子的重要指标之一创新创业教育质量,已被纳入我校本科生专业教育教学与学科评估指标体系,并合作第三方调查机构麦克思教育数据公司,把创新创业教育实施情况列入本科教学质量年度报告和毕业生就业质量年度报告的重点内容,公示于众,接受公众监督。 3.3创新创业评价体系构成要素 依据创新创业的土木工程专业实践性特点,确定评价体系构成要素。 3.3.1总目标层(最终目标层) 大学生创新创业能力培养是一个长期复杂的系统工程,以我校土木工程专业为试点,通过创新创业意识与投入、创新创业培养方案、专业方向创新创业平台建设(房屋建筑工程、地下工程、钢结构、防灾减灾GIS)、创新教学内容与方法以及制度设计、创新创业实施与实现以及管理与成果,形成以“创新创业培养模式、创新创业课程与实践体系、双师型师资队伍培育、创新创业平台建设、区域绿色建材与结构、创新创业实践与成果”为主要内容的土木工程专业大学生创新创业能力培养体系。 3.3.2总则层(分析观点层) 1)创新创业意识与投入,其观测点包括:教师与大学生共同具有的创新创业意识、学校创新创业专项经费的投入。2)创新创业培养方案,其观测点包括:土木工程专业的创新创业课程体系、创新实践技能体系。3)专业方向创新创业平台建设,其观测点包括:房屋建筑工程、地下工程、钢结构、防灾减灾GIS等。4)创新教学内容与方法以及制度设计,其观测点包括:创新教学内容与方法、创新教学制度的设计。5)创新创业实施与实现以及管理与成果,其观测点包括:创新创业实施能力、创新创业实现能力、创新创业管理能力、创新创业成果。 3.3.3指标层(评价准则层) 部分评价准则层,举例说明如下:1)通过专业师生具有较强创新创业动机、欲望、意识以及肯吃苦、求知欲强、持之以恒的创新创业精神等维度来评价创新创业意识;2)通过学校人力与物力及财力的投入等维度来评价创新创业投入;3)通过本科生创新训练、创业训练、创新实践及本科生科研项目立项与结项、论文与专利以及创新创业大学生与教师、专利的激励措施等维度来评价创新创业成果。 3.4创新创业评价体系的构建 按照评价体系的构建原则,建立三级评价指标体系。通过问卷调查法、专家调查法,经梳理而最终设计出一级指标五项;二级指标十四项;评价观测点(三级分项指标)三十四项。选用AHP层次分析方法,该方法是一种定性与定量分析相结合的多目标决策方法,由美国运筹学资深教授萨蒂(T.L.Saaty)在20世纪70年代初期提出[3]。经层次权重汇总,首先剔除没有通过一致性检验的权重值,其次对各层次的各类指标权重进行聚类分析,得到有效指标权重值的算术平均值,最终得到土木工程专业创新创业能力评价体系所涵盖的三级指标下各项权重值,构建评价体系。 3.5实施创新创业评价的方案 评价等级分设为优、良、中、差,由评价组的专家集体识别判分、数理统计、综合评定。在此基础上,以式(1)进行最终评价。同时,编制评价等级A,B,C,D量化为分数的标准,再由该评价方程计算总得分,至于总分与优、良、中、差,对应关系由评价组专家讨论决定,建议采用模糊性综合评价方法。 4地方高校土木工程创新创业评价体系 4.1创新创业评价体系 地方高校土木工程创新创业评价体系,应根据各自学校专业办学情况和定位的需要,可参照表1的延边大学土木工程专业创新创业评价体系组成表进行横向比较,在同类地方高校中找准自身定位,找出不足,努力加强,因地制宜,遵循评价指标体系建立方法,制订科学合理的创新创业评价体系。 4.2创新创业评价体系中须强化内容 4.2.1加强创新创业教学能力建设与评价 推进创新教学法、强化师资建设,使教学、科研、实践三者紧密结合。应用大数据技术,倡导创新创业课教师把国际前沿的学术发展与动态、最新科研成果、实践经验等融入课堂教学,创造更加丰富多样的教育资源,激发大学生创新创业的灵感与潜力以及热情。同时探索创新创业idea、非标准答案(创新创业概念发挥)等考试,破除“高分低能”积弊。 4.2.2激励教师指导学生创新创业与服务的评价 创新创业评价体系中,不可缺少且逐步加大权重的评价准则层指标之一是激励教师指导学生创新创业与服务。建议在教师年度工作量考核中给予合理的科研学时费,突破创新创业人才培养动力极限,增强土木工程学生的创新精神、创业意识和创新实践能力。 4.3加大与完善创新创业评价政策保障的建议 1)创新创业课程的经费支持。a.对创新创业课程,学校给予每门课程提供建设经费,分二期拨款,主要用于创新创业课程建设的各项支出。学院对立项课程给予政策支持,有条件的学院提供配套经费。b.对创新创业课程,开课第一年建议学校给予1倍~2倍教学工作量;开课第二年起核算工作量时增加0.1~0.2系数。2)创新创业课程的考核。土木工程专业开设创新创业课的数量和质量,将作为重要评估指标纳入学院年终教学质量考核。3)实施弹性学制与选课制。a.建议地方高校土木工程专业实施弹性学制,放宽学生修业年限为3年~6年。b.正确导向大学生跨专业、跨年级、跨院系选课且选择授课教师,并可试点实施保留学籍、适时调整学年课程而创新创业,也可探索休学创新创业方法等。4)实施学业能力评价指标体系。制订既科学合理,又具有可操作性的大学生学业能力评价体系,如:通过大学生国家级、省级、校级科研项目或工程训练项目,“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛,大学生结构设计竞赛,高校土木工程专业毕业设计竞赛,公开、发明与专利,获取证书与相应学分,并给予学校学业能力评价证书。5)设立创新创业基金与奖学金。积极表彰优秀创新创业的学生,引领与创造氛围。6)建立评价机制、合作机制、长效机制。建立基于产学研地方高校土木工程创新创业型人才培养的评价机制、合作机制、长效机制等。培养大学生创新创业精神,营造良好的学术氛围。力争在若干年内建成一批高质量、高水平并具有区域特色的创新创业课程,使更多的地方高校土木工程大学生从中受益。 5结语 本文以延边大学土木工程专业为例,介绍了创新创业评价体系的构成要素,并构建了基于产学研的创新创业评价体系、具有指导意义的创新创业评价方案。同时,提出了制订地方高校土木工程专业创新创业评价体系的参考方法、加强创新创业教学能力建设与评价、激励教师指导学生创新创业与服务的评价、加大与完善创新创业资金支持、政策保障的建议等。希望对于地方高校土木工程专业进一步开展与规范设计创新创业评价体系及其完善工作起到抛砖引玉的作用。 作者:方光秀 单位:延边大学工学院 土木工程论文范文:职业教育土木工程教学改革初探 摘要: 探讨职业型教育同学术型教育区别,针对土木工程施工课程普遍存在的问题,提出以校企合作为平台,以工程项目为纽带,将施工课程理论学习同校外实习有效结合,调整授课内容,改进教学手段及课程考核方式,从而达到职业教育型本科土木工程施工的教学目的。 关键词: 职业型教育;施工课程;教学改革 1概述 职业教育型本科,是指高校把培养应用型人才置于最突出位置,定位于培养技术技能型人才,强调回归职场,通过产教融合、校企合作,使培养出的人才与社会、企业单位紧密联系,能尽快适应市场需求。而土木工程施工课程,实践性非常强,其讲授的主要内容为建筑工程的施工工艺、方法及具体操作流程。随着科学及社会的进步与发展,土木工程施工的新工艺、新技术、新设备、新材料更新非常快。因此在职业教育背景下,以培养应用型人才为主要目的前提下,如何改进教学手段及教学方法,提高教学质量,是土木工程施工课程教师们共同面临的挑战。 2职业型教育与学术型高等教育区别探讨 2.1学术型教育以培养国家基础学科研究人才为目的,从学科出发划分专业、制定人才培养方案。职业型教育以培养能满足地方经济及社会发展的人才为目的,从技术岗位出发划分专业。 2.2学术型教育主要培养理论研究人才,致力于探索新规律,而职业型教育主要培养实践人才,致力于发明新工艺,解决现实问题。 2.3学术型教育以解决实际问题需要的知识与能力为出发点,而职业型教育不追求知识的完整性,更看重知识的针对性。 2.4学术型教育的教师队伍强调学术研究能力,而职业型教育的师资队伍强调“双师型”,教师除了有较强教学能力外,还要求有技术研发、成果转化及实践指导能力。 2.5学术型人才培养较为封闭,常通过实验室途径完成研究任务,职业型人才培养为开放型,以校企合作为平台,以工程施工项目为纽带。 2.6学术型教育采用“理论+实验”教学方法,通过验证前人理论成果,掌握学习方法,获得研究能力,职业型教育采用“知识+项目”教学方法,通过完成实际项目,在解决实际问题过程中,获取知识应用能力。 3土木工程施工课程教学存在的普遍问题 3.1学生实际工程锻炼不足,知识应用能力差,课堂与实践教学联系不紧密 目前土木工程施工以课堂教学为主,尽管大纲的学时安排中,有少量工程参观学习、现场教学内容,但整个过程中学生没有参与、融入至现场管理中去,其动手实践能力很难得到有效提高。并且在现场教学中,学生只见到工程阶段性施工,理论与实践教学仍存在脱节。并且实际教学中,施工单位出于现场安全及施工效率等各方面的顾虑,不会同意大量学生进入施工现在学习,而学校鉴于安全性及可行性也经常只安排课堂教学。 3.2教师理论知识扎实,但是缺少工程管理经验,施工前沿知识不足 土木工程施工教师,具有扎实的理论基础知识、专业知识,但鉴于土木工程施工课有很强的实践性,要达到职业型教育土木工程施工课程的教学目的,教师还必须有较为丰富的现场实践经验,但对于许多年轻教师而言,其刚从学校毕业就走上了教师岗位,没有实际工程施工的管理、实践经验。因此其教学中常常照本宣科,很难从实际工程案例出发,与工程实际相结合进行讲解,从而影响课堂教学效果及学生的学习积极性。 3.3教材内容滞后,跟不上施工现场的技术更新,对学生考核方式单一 随着现代建筑科技突飞猛进,新技术不断出现,而由于教材的编写和出版工作相对滞后,造成《土木工程施工》教材内容过时[1],随着科学技术的不断发展,国家建设部每年都会推广一些科技项目和十大新技术,但是目前出版的教材很难在内容选取上做到同步升级。并且目前土木工程施工课程基本以卷面考试为主,对学生的知识、能力和素质的综合考查少,记忆性成分所占的比重过大,客观题比例大,主观分析论述题少,技能考核少,死记硬背多[2]。 4职业教育型本科土木工程施工教学改革措施 4.1以“校企”合作为平台,以施工项目为纽带,加强学生现场问题解决能力,丰富教师现场管理经验 目前江西科技学院大力发展校企合作,土木工程学院也与多家省内施工单位签订了战略合作协议,土木工程施工课程可以同生产实习有效结合,灵活安排生产实习任务,施工课教师给实习小组同学布置任务,如收集实习过程中的新材料、新工艺及先进的管理措施,并做成多媒体课件,等实习结束提交任课教师。并且在学生实习过程中,学校同步安排教师到施工企业锻炼学习,丰富其现场管理经验。 4.2调整授课内容,改进教学手段 土木工程施工授课,课内及课外有效结合,课堂内采用多媒体对重、难点进行讲解,对于较为简单内容采用课外学生收集资料,课堂答疑讨论。若使学生通过课程学习,切实掌握土木工程施工技术和技能,学以致用,具备发现、分析和解决实际问题的能力,必须转变教学理念、革新教学方法、强化教学效果[3]。 4.3课程考核方式多样化 考核是激发学生学习潜能的重要方式,既是学生学习的压力也是动力,为了激发学生课程学习的积极性,对土木工程施工理论教学的考核方式进行了适当调整[4],按照理论考试、实习答辩、校外导师考核三种方式,综合评价学生对于土木工程施工课程学习情况,待课程结束分析学生学习效果,针对理论教学及实习环节出现的问题制定有效措施。 5结论 职业型教育以培养技术技能型人才为主,加强学生与社会、施工企业的联系,满足社会需求,以此为前提,本文探讨职业型教育与学术型高等教育区别,基于目前土木工程施工课程教学中存在的普遍问题,提出土木工程施工课程教学,应课内、课外相结合,以施工项目为纽带,加强学生现场问题解决能力,丰富教师现场管理经验,调整授课内容,改进教学手段,按照理论考试、实习答辩、校外导师考核三种方式,从而有效提高课程教学质量。 作者:陈非 王强 单位:江西科技学院 土木工程论文范文:土木工程施工管理探寻 摘要: 随着社会经济的不断发展,城市化建设进程也在逐渐加快,随之而来的土木工程建设项目数量也在大量的增加,其规模也在不断扩大,因而对土木工程的质量也提出了更高的要求。在这样的背景之下,加强对土木工程项目的施工管理显得尤为重要,在有限的工程管理过程中,通过不同的措施方法对土木工程的施工进行合理有效的管理,可以提高土木工程项目的质量。本文阐述土木工程施工的特点,分析土木工程施工管理中存在的问题,提出加强土木工程施工管理的措施及方法,为土木工程业的发展提供有效的参考。 关键词: 土木工程;施工管理;问题;措施 土木工程的施工管理是整个土木工程建设的重要内容,在具体的项目工程中,明确了解土木工程的施工特点,对土木工程的施工进行合理有效的管理,促进土木工程建设的发展,推动城市化建设。 一、土木工程施工的特点 土木工程施工管理就是在施工的过程中对各个工程的各个要素进行科学的管理,遵循资源最优化的原则,结合工程的特点,有效的管理土木工程施工的要素,以求减少成本,消耗最少的能源,获得尽可能多的经济效益[1]。在具体的土木工程施工管理中,需要明确土木工程施工的特点,对其工程施工由全面的了解,才能对其进行科学合理的管理。首先土木工程施工具有较强的复杂性。土木工程的使用功能较多,不同的地理环境对土木工程施工的要求不同,形成了较大的差异,这就使土木工程施工具有较强的复杂性。其次,土木工程施工具有流动性强的特点。土木工程建设不会固定在某一个区域内,没有相对稳定的施工场所。另外,土木工程施工还具有周期性长的特点。土木工程的体积大,施工具有的复杂性和流动性,因而就形成了土木工程施工周期性长的特点。 二、土木工程施工管理中存在的问题 (一)对施工管理工作的重视程度不够 施工单位在土木工程施工管理中对施工质量不够重视,对施工质量管理的理解不够,工作人员施工质量管理的意识较为淡薄。首先在施工设计时考虑不够全面,会直接导致施工质量的下降。其次,在施工过程中不能按照相关的制度规定进行操作,容易引起一些违法或不安全的施工情况发生。例如,在施工单位没有经过系统的认证检查就开始施工,没有充分的计划和详细的施工方案,不能保证整个工程项目的安全和质量。最后,对施工质量管理的工作的认识不够,具体的工作开展不力。没有在具体的施工过程中开展相应的施工管理工作,不能全面把握整个施工过程。 (二)施工人员的专业技术水平差,综合素质差 施工人员是土木工程建设中有着非常重要的作用,在整个土木工程施工管理过程中,对施工人员的管理也是不容忽视的一个环节。工程施工人员存在的问题,一方面是施工人员的专业技术水平差,没有受过专业教育的施工人员在施工过程中对施工的流程、工序以及细节上的东西缺乏了解,不能解决施工中出现的一些简单性技术问题。不能及时预见施工中可能会存在的问题,施工的防范意识淡薄。另一方面施工人员的综合素质差,文化程度低是现阶段从事土木工程施工人员的特点,其在施工过程中,对具体的施工认识不足,对施工安全事故的防范意识较差。 (三)施工质量较差 对招标的管理没有进行明确的规定,缺乏具体的规范。在招标的过程中常常出现弄虚作假的现象,地方保护主义、价格的不合理以及不当的竞争等都容易造成施工单位在具体的施工过程中,出现盲目施工,偷工减料的施工行为,导致工程施工质量差。对钢筋的捆扎不合格,钢筋摆放的位置不准确,长度不够以及砖砌不合理等,都是其施工管理不当所导致的问题。除此之外,土木工程施工管理中还存在一些小问题,例如监管人员的素质较低,具体的监管水平不高,缺少合理的监管机制。如果施工管理的工作没有较好的监督机构,整个工程的质量就会漂浮不定,随时可能出现一些问题,而这些问题没有相应的人员进行监督,就会不断扩大,造成严重的损失。 三、加强土木工程施工管理的措施及方法 在土木工程施工管理中,提出预防土木工程施工管理问题的有效措施,对其进行探究性的分析,促使其更好的得到应用,提高土木工程施工管理的水平,保障工程建设的顺利进行。 (一)严格执行土木工程施工中的质量管理 施工质量是土木工程发展的关键内容。在具体的施工过程中,需要利用完善的机构组织对施工质量进行控制及科学合理的安排,把对质量的管理过程分成有限的板块[2],制定科学的质量目标,安排好工程项目的建立工作,优化质量控制的网络信息,将工程建设工作落实并做好监管,做好各种施工信息的反馈工作等。 (二)加强土木工程施工人员的队伍建设 施工人员是土木工程项目建设的主体,对施工人员的选择和管理是施工管理中的重要内容,也是影响土木工程管理的关键因素之一。严格选择施工队伍的人员,经过初试、复试、面试等环节层层选拔,对施工人员的综合能力要有一个整体的要求。对施工人员要进行上岗前的培训,使其全面掌握施工的流程,做到对自己的工作心中有数。 (三)创新土木工程施工管理的工作方法 从以下三个方面对土木工程的管理方法进行创新。第一,推行责任制为主的项目管理制度,按照合同的要求,决定施工管理的内容,简化生产关系,项目经理负责项目施工的协调和顺利进行,企业内部利用有效的管理机制保证施工工作落到实处。完善项目的管理体系,明确项目的责任人,保证施工管理的顺利进行。第二,加大对施工管理工作经费的投入,关心管理人员,培养新型人才,利用新的思维模式开创施工管理的新局面。第三,应用新型的科学技术,从工程中标开始到工程竣工,建立网络信息化的管理体系,提高土木工程的施工管理水平。 结语 城市化建设进程不断加快,土木工程建设项目的规模也在逐渐扩大,掌握土木工程施工的特点,。对其施工管理中存在的问题进行有效的分析,探究加强土木工程施工管理的方法,能积极推动土木工程业的发展。 作者:张磊 单位:黑龙江省齐齐哈尔市讷河市城乡建设档案馆 土木工程论文范文:土木工程信息集成管理研究 摘要: 工程建设项目是一个复杂,综合的经营活动,参与者涉及众多专业和部门,工程建设项目的生命期包括了建筑物从勘测、设计、施工,到使用、管理、维护等阶段,时间跨度长达几十年甚至上百年。本文研究项目建设各阶段的信息断层和信息流失问题,实现面向建设项目生命期的信息交换、共享和集成化管理,基于BIM信息集成平台,验证建筑工程信息集成和管理的理论、方法和技术,对于提高建筑产业效率和信息化管理水平,具有较高的实用价值和广阔的应用前景。 关键词: 信息集成;工程管理;BIM技术 随着我国建筑业的发展,越来越多的建筑朝着大型、多元、复杂的方向发展,该类项目的发展使得生产过程信息管理的内容越来越复杂。各阶段、各责任主体在管理过程中暴露出来的信息通道不畅、信息滞后、信息管理混乱、责权难分成为土木建筑工程管理中日趋严峻的问题。因此,为了适应大型、复杂工程建设项目信息管理的要求,协调处理好项目实施过程中全程、多方、多目标的信息管理内容,必须有相适应的能覆盖项目的建设全寿命错过程的、并将各参与方的目标控制考虑在内,并使其各方协调一致对工程项目进行一体化管理的方法。大型复杂工程建设项目的建设投资大、建设周期长、技术难度大、协同参与单位多元化、目标难度大。在实际管理中组织结构复杂,指令传达与信息反馈都随着项目的深入和参与人员的构成变得更为复杂,这给工程信息集成与管理提出了更高的要求。具体体现在信息处理效率低,在项目管理的传统模式中常以单线书面呈递、处理、下达、备案,这就造成了管理环节上的信息决策反馈不及时、归类整理不精确等问题;信息交流不充分,单线处理与多头协作使的在实际工程问题处理和信息管理脱节;信息处理成本高,分工却无法很好的协作,分类查询消耗人力、物力,反复核对和返工是难以避免的管理问题。进一步使得工程管理和信息集成难度加大,成本提高;阶段信息割裂目标难保证,该类建筑长周期、技术复杂使得各阶段存在一种相对孤立的状态,信息无法良好的从本阶段的各关节流入到下阶段的相关技术人员手中,使得信息管理和利用效率降低,导致目标控制的难度进一步加大,最终使得目标失控。为了有针对性的解决问题,必须面向建设项目生命周期的全过程进行管理。现阶段应用系统均为基于几何数据模型,通过IGES、DWG、DXF等图形图像信息交换标准进行数据交流与处理。该类信息传递和共享只是几何数据,建设项目的相关勘察、结构设计、材料信息以及施工等工程信息仍无法知直接交流。要建立切实高效的信息集成,关键在构建新的信息模型理论和建模方法。在几何模型基础上建立面向建设项目全生命期的工程数据模型,并基于国际标准实现工程信息的交换、共享和管理。而BIM便是信息有效管理的关键技术。通过BIM在工程建设生命周期内的应用有效的建设工程进行信息管理和使用增值。建筑信息模型(BIM)技术能够通过计算机三维模型的而建立有效的辅助建筑工程领域的各方的信息集成、交流与协作工作,实现建设工程生命期管理的技术关键。建筑信息模型技术一方面指政策、过程和技术的集成,从而建立一种建设工程全寿命周期内的信息集成与技术管理方法。协同建筑设计和管理技术以及过程控制三方面的内容。以三维数字技术为基础,集成建筑工程项目设计和施工中相关信息的工程数据模型,BIM是对工程项目结构实体与功能特性的数字化表达。该技术对分布式、异形结构大型复杂工程项目管理中多元、多阶段、多组织结构信息交互提供可交流的单一工程数据源,解决了管理过程中的信息一致性和全局共享性问题。 一、BIM一般具有以下特征: a.工程数字模型的完备性。三维数字模型对工程项目进行了3D几何信息和拓扑关系的描述,同时还完整的包括了工程项目信息的描述,如工程对象的具体名称、结构类型、材料信息、工程性能等设计信息;工程施工顺序、进度目标、成本管理、质量控制以及人员、材料、机械设备等施工信息;材料耐久性、安全性及相关维护信息;各项目对象之间的工程逻辑关系等。b.模型信息的关联性。三维模型中结构构件的各信息内容是相互关联的,系统通过对模型信息的统计和分析,生成相应的图形和文档。并在模型中某个信息或者构件发生变化地点同时实时更新相应内容,保证了模型的完整和准确性,为管理提供基础平台。c.模型信息的一致性。在建设工程生命周期内的不同阶段同一构件信息无需重复输入,而且能够自动演化信息模型,并可在模型的不同阶段对其进行修改和扩展,且不需要重新创建,进一步减少了信息的交互的滞后和不一致性的问题。以上几点特性使得BIM在建设工程的全寿命周期内为建设工程项目带来更好的效率和效益。如进在目标控制的前提下提高交付速度,从而加快工程进度节省时间。通过的集成的模型数据信息,更好的提高了各组织间的协同工作效率,减少错误发生、节约成本。提高了工作质量并未企业带来新的利润增长点。建筑工程项目的实施涉及到业主、咨询单位、勘察、设计、施工、监理、运营等众参与方,工程规模庞大技术复杂的特点使得所产生的BIM模型数据结构复杂、格式各异,不同管理组织单位对数据的使用需求不相同。而对于需要共享的数据模型,在建设项目的生命周期内各方组织谁来创建BIM信息、如何创建使得项目能够满足各方使用是实现BIM应用的途径问题。而如何确保BIM数据的存储和分布异构数据的共享,是建立BIM的技术问题。 二、工程项目的信息化管理在BIM中的应用主要体现在项目信息的创建、共享、管理几方面。 实现的过程存在以下几点问题:a.建设项目的BIM信息创建需要专业的软件系统才得以实现。现阶段基于BIM的工程软件主要集中在设计阶段使用,例如RevitBuilding、ArchiCAD等。其他工程阶仍缺少足够的专业软件支撑信息集成。b.实现BIM信息化管理的前提是BIM信息的存储与传递。基于IFC建立的中央数据存储,允许由分布式的、异构的应用系统访问和修改,从而实现数据集成,是目前BIM信息存储的主要方式。集中信息模型存储方案还不成熟。c.共享和集成建设项目BIM信息的方式还较少。目前主流使用的CAD厂商开发了BIM系列软件,例如Autodesk公司的Revit系列软件包括RevitBuilding、RevitStructure、RevitMEP。这些系统虽然对项目文件进行了数据的集成和共享,但却不能够支持面向建设全生命周期的、分布式异构系统之间的信息集成与共享。为解决以上问题,本着从规划、勘察、设计、施工、使用不同阶段的应用出发,建立相应的模型数据提出以BIM子模型为核心的面向项目建设的各阶段和应用的创建方法。模型建立的基本思路是随着工程项目的进展和需要分阶段的创建各阶段的BIM信息。针对各阶段的不同应用建立BIM子模型数据,随着项目的进展从规划到勘察设计、施工、运营使用不同阶段分别建立各自的模型数据。各子模型数据能够自动演化,模型建立者通过对上一阶段的模型数据的提取、扩展、集成最终形成本阶段的信息模型,也可以针对具体的某项应用完成数据模型并生成子模型数据。在工程的进展过程中根据项目建设发展最终形成面向建设项目生命周期的完整的信息模型。项目的模型的建设从规划阶段到设计阶段,从施工阶段到运营阶段,工程项目模型信息随着项目建设逐步完成,最终形成完整描述建筑生命期的工程信息集合。每个阶段以及每个阶段中模型系统根据自身的信息交换需求,定义该阶段和面向特定工程应用的信息交换子模型。应用系统通过提取上一阶段信息和集成子模型实现数据的集成与信息的共享。例如规划阶段主要产生各种文档数据,这些数据以文件的形式进行存储。设计阶段则根据规划阶段的信息进行设计并根据建筑、结构、给排水等专业产生大量的几何数据,且建筑设计与结构设计、建筑设计与给排水设计、建筑设计与暖通设计信息之间存在着数据协同访问的需求。这些需求通过不同的子信息模型与整体BIM模型进行交互与共享。施工阶段则可以根据需求提取规划和设计阶段的部分信息,供施工阶段的应用软件使用,例如4D施工管理、成本概算分析等。这些应用软件会产生新的信息并集成到整体BIM模型中。到运营维护阶段,BIM模型集成了之前个阶段的的工程信息,供运营维护应用系统调用。由于BIM的应用使得各阶段的工程信息得以集成和保存,从而解决信息流失和信息断层等问题。实现建设项目生命期各阶段的信息共享和充分利用,在项目实施过程中优化设计、合理制定计划、精确掌握施工进程,合理安排施工资源以及科学进行场地布置,对于提高建筑行业信息化水平,缩短工期,降低成本,提高质量,提升建筑行业企业的竞争力,具有深远的影响。 作者:冯波 单位:西京学院土木工程学院 土木工程论文范文:土木工程混凝土楼板裂缝 摘要: 随着经济的不断发展,我国的建筑行业无论是在建设数量还是建筑技术上都取得了极大的进步。但是在实际的施工过程中还是会存在一些质量问题,其中最为普遍的就是混凝土楼板裂缝问题。基于此,本文对土木工程混凝土楼板裂缝容易出现的部位进行概述,并且对裂缝出现的原因进行具体分析,同时提出具体的防治措施,以便抑制工程中混凝土楼板裂缝问题的发生,有效提升工程的施工质量。 关键词: 土木工程;混凝土楼板;裂缝成因;防治措施 0引言 当前混凝土是我国建筑行业中较为常用的施工材料,其裂缝问题也是混凝土施工中较为常见的问题。土木工程的楼板建设一般都会使用混凝土,经常会出现或大或小的裂缝,为后续施工埋下了较大的质量安全隐患,影响建筑施工整体质量。因此在施工的过程中必须重视混凝土裂缝问题,保证混凝土建筑质量,从而提升整个施工企业的社会形象,促进建筑企业长远发展。因此,加强对土木工程混凝土楼板裂缝问题的研究,对于整个工程以及建筑企业都具有重要的现实意义。 1混凝土楼板裂缝部位分析 目前,经过对土木工程施工情况的实际调研可以发现,混凝土楼板的裂缝比较容易出现在以下部位:与楼板板面呈45°的混凝土板面四个角周围;板底跨中并且与受力钢筋垂直的位置;混凝土板面对角线周围;楼板底容易出现不规则裂缝;混凝土板面容易出现规则状的龟裂裂缝;内隔墙周围的板底裂缝;靠近围墙的板面位置等都比较容易出现裂缝。 2土木工程混凝土楼板裂缝出现的原因分析 2.1楼板设计存在问题 土木建筑施工都是依据设计图纸进行的,如果图纸在设计的过程中没有平衡分布受力结构,楼板在建成后,会受到剪力作用,使楼板受力失衡,只能依靠楼板自身的结构,平衡自身的受力,从而产生裂缝;并且混凝土楼板在施工设计时,存在楼板厚度与高度比例不适宜的问题,使较大的力作用在楼板板面上,从而形成破坏剪力,造成楼板裂缝;同时,楼板建筑设计承重材料的选取存在问题,没有综合考虑建筑物的整体质量,而是直接借鉴类似的设计经验搭配强度。正是没有对建筑承重材料的科学选取,使建筑地层的钢筋受到较大的力,周边的硅结构也受到挤压,从而产生裂缝。 2.2混凝土施工材料存在问题 当前,我国建筑施工中使用的混凝土还需要自行调配水泥和粉煤灰的比例,调配比例合适与否直接影响到楼板的承载能力。一些施工企业为了眼前的利益,在配置混凝土时,降低了水泥材料所占的比例,配置而成的混凝土不符合国家标准,降低了混凝土结构的稳定性、可靠性,无法可靠地支撑建筑结构。同时,一些施工企业采购人员在采购的过程中枉顾企业以及社会的整体利益,以次充好,购买的水泥强度无法达到建筑设计要求。如果在施工的过程中使用了强度不够的水泥,会造成楼板伸缩,出现裂缝问题。还要注意购买的钢材截面积要符合设计要求,防止减低楼板的整体强度。 2.3混凝土楼板施工技术存在问题 施工工人是建筑工程施工的主体,其技能水平直接关系到建筑工程的施工质量,对混凝土结构的稳定性、可靠性也是有重要影响的。当前,一些混凝土施工工人并没有经过系统的培训,对施工方法、施工技术缺乏深刻的理解,在施工的过程中很容易出现问题,降低混凝土结构质量。例如在施工的过程中必须对混凝土进行振捣,使混凝土保持均匀,从而实现楼板质量要求。但是对混凝土的振捣不是次数越多越好,如果振捣过度会使混凝土中的骨料分离,导致混凝土楼板裂缝的产生。 2.4混凝土楼板养护存在问题 根据施工规范要求,在混凝土浇筑完成以后,为了保证施工质量,必须对混凝土结构开展28天以上的养护工作,具体的养护方法以及养护时间应该根据混凝土施工材料以及施工环境的具体情况决定。但是在施工的过程中由于受到主客观因素的影响,常会出现混凝土结构养护不到位的问题,使混凝土结构在固化的过程中出现干裂、受冻等问题,降低了混凝土楼板的建设质量。 3混凝土楼板裂缝治理措施 土木工程中混凝土楼板的裂缝问题十分常见,对混凝土结构的稳定性以及可靠性都产生了重要影响。因此,必须及时发现混凝土楼板中存在的裂缝问题,并且根据具体的情况,采取有效的处理措施,提高整个楼板的质量。下面将对楼板裂缝具体的处理措施进行分析,主要包含以下几方面。一是楼板细微裂缝处理。在正式处理楼板上的细微裂缝时,必须先清洗裂缝,清掉裂缝表面的杂物等,然后再对细微裂缝进行封闭处理,并且还要进行一定的养护。对楼板细微裂缝的处理主要是为了防止裂缝进一步扩大,从而威胁到整个建筑结构。二是对楼板大面积裂缝的处理。在修补这种裂缝时,必须采用挖槽填补方法,即沿着裂缝的方向,在混凝土楼板上开挖施工处理槽,并且清洗施工处理槽,之后再用新的水泥砂浆填补施工槽。填充完毕后,也要进行一段时间的养护,保证混凝土的强度;三是对于危害较大的裂缝处理措施。如果存在危害整个楼板结构的裂缝,首先应该根据实际情况,对整个楼板进行加固。可以在裂缝的位置敷设钢筋网,并且在钢筋网表面上浇筑混凝土,彻底固定楼板,提高楼板的安全性。 4混凝土楼板裂缝预防措施 从混凝土材料的特性出发,其本质上应该属于不均匀的脆性材料,抗拉能力较差,如果出现裂纹往往不只一种,而是多种裂纹并存。并且对于土木工程混凝土楼板而言,其裂缝产生的原因较为多样化,因此要想有效消除楼板的裂缝问题,必须采用综合性预防处理措施。 4.1完善施工前期工作,优化施工设计 施工前期的准备工作以及施工设计图纸都是工程建设开展的基础,也是工程建设质量的重要保障。因此,在混凝土结构施工开始之前,必须做好包含地质勘查在内的施工准备工作,充分勘察地基、地质情况,作为施工材料选取的主要依据。同时,设计单位也应该根据实际的施工情况、地区的气候条件、地理环境等方面,再次确认设计方案,提高设计方案的可靠性,为保障施工质量奠定坚实的基础。 4.2加强施工材料监管,保证材料质量 材料问题是影响混凝土质量诸多问题中“最可控”、“最容易”解决的问题。与施工材料相关的各个部门需要强化联系,共同努力,从材料采购开始,严控材料关。材料选购者应强化施工材料监管,在选购混凝土时,不单纯从利益角度出发,而是以混凝土的质量为本,选择工程实际所需规格的、符合国家标准、设计标准的混凝土,以高质量的材料杜绝问题工程的产生。 4.3强化项目施工管理,提高施工技术工艺 为了有效地降低混凝土楼板裂缝发生的概率,施工企业在进入施工现场进行施工的时候需要足够重视如下几方面:一是严格遵循国家规定与施工操作规范,尤其不能对设计图纸擅加改动,如遇到必须改动的地方,施工方必须积极联系设计方与相关的单位共同商议,制定出最佳的修改方案,再落实建筑修改工作;二是利用混凝土进行楼板浇筑时,需使水充分滋润模板,并严格按照施工图纸对后浇带进行施工;三是现浇混凝土楼板的时候,不仅要保证混凝土搅拌均匀,还要保证搅拌适可而止,切不可振捣过分,影响混凝土的性质;四是混凝土楼板现浇结束后,不仅需抹平其表面,还需要对混凝土进行养护,用保温膜或是塑料薄膜覆盖于混凝土表面。 5结语 综上所述,对于当前建筑工程而言,混凝土楼板是其必然选择,具有较高的安全性、可靠性以及整体性能。但是在实际的施工过程中受到多种主客观因素的影响,裂缝问题一直影响着混凝土楼板的质量。因此施工企业在施工的过程中必须注重混凝土楼板裂缝问题的防治工作,不断完善施工技术和施工工艺,提高混凝土楼板的稳定性、安全性,保证建筑工程整体施工的安全性。 作者:王海平 单位:中铁二十二局集团第一工程有限公司 土木工程论文范文:土木工程施工技术现状与创新 摘要: 随着建筑行业的深化改革,在对土木工程方面的施工也提出了新要求,注重土木工程施工技术的创新应用,就能从整体上提高土木工程施工的质量。文章主要就土木工程施工的特征以及技术创新的重要性加以阐述,然后对土木工程施工现状和创新技术应用详细探究。希望能通过此次对土木工程施工技术的创新理论研究,有助于土木工程的整体质量提高。 关键词: 土木工程技术;现状;创新 引言 进入到新的发展阶段,就要能注重土木工程施工技术的创新应用,在技术层面得到了加强,才能有助于整体施工质量水平的提高。传统的土木工程施工过程中,由于受到多方面因素的影响,在具体的施工中还存在着问题,加强施工技术的创新应用,对施工的问题解决就比较有利。 1土木工程施工的特征以及技术创新的重要性分析 1.1土木工程施工的特征分析 土木工程在具体的施工中,已经形成了诸多鲜明特征,土木工程的施工环境比较恶劣,多是采取露天施工的方式,所以在环境方面就比较恶劣,并且在整个过程的施工中,受到天气变化的影响比较深。会由于受到恶劣的环境影响,而在整体的施工方案上进行变更。再有就是施工的流动性特征表现的比较突出,在施工的地点上是不固定的,在施工的专业技能方面也较为缺乏,一些施工人员多是来自农村,所以在具体的施工专业化程度上还相对比较缺乏[1]。除此之外,在土木工程施工的复杂性特征上表现的也比较突出,由于土木工程具体施工中的工种比较多,每个工种的施工有着很大差别,这就造成了施工的复杂性比较突出。 1.2土木工程施工技术创新的重要性分析 加强对土木工程施工技术的创新就比较关键,土木工程施工技术的创新,和当前建筑行业的发展主题是相适应的。建筑行业要想得到创新发展,就要能充分注重对土木工程施工技术的科学应用,只有在施工技术层面得以有效创新,才能在具体施工质量上有效保证,才能满足实际的施工要求[2]。创新土工工程施工技术,也能对建筑企业自身竞争力得以有效提高。当前的经济发展社会背景下,建筑企业间的竞争日益激烈,只有充分重视施工技术的创新发展,才能在竞争力上得以提高,才能有助于自身发展水平的提高。 2土木工程施工现状和创新技术应用 2.1土木工程施工现状分析 从当前的土木工程施工的情况来看,具体施工中还存在着一系列的问题,例如在施工的技术标准方面没有规范化。有的土木工程在技术标准上没有严格遵循,缺少技术标准等,这就必然会在施工中存在各种各样的问题。有的施工技术以及工艺比较的滞后,但一些施工企业为能够追求利益的最大化,在所使用的施工材料以及施工技术等方面,都比较的滞后以及不合格,从而出现了施工质量问题。再者,土木工程施工过程中,在施工技术理论层面没有和具体的施工条件相符合。这就使得具体施工中对施工技术的应用效果很难良好呈现。土木工程的施工内容相对比较多,在对施工材料的性能以及控制层面的要求就比较高,这对土木工程的具体施工质量就有着很大影响[3]。加上施工中的管理机制层面没有完善呈现,在具体施工监管工作上没有做到位,监理人员以及管理人员在土木工程的具体施工现场的情况没有详细了解等,这就必然会带来施工问题。除此之外,对土木工程的施工技术操作规范方面没有达到预定的要求。由于土木工程的施工相对比较复杂化,在施工的程序上比较多,这就对整体的施工质量保障有着困难。由于在施工的技术操作规范方面没有得到加强,这就必然会影响施工技术的应用效果。对于这些层面的施工问题,就要能从多方面得以充分重视,对问题要能针对性的解决。 2.2土木工程施工创新技术应用 第一,注重土木工程施工技术理念的创新。加强土木工程施工技术的创新应用,就要能从多方面考虑。要注重在施工技术的应用理念方面进行创新。在当前的发展形势下,要能充分重视自身技术手段的创新应用,在技术层面的创新能为建筑企业带来更大的效益,对长期的经济效益获得就打下了基础。土木工程的技术创新是社会发展的需求,所以要能在具体的工作中吸取经验,促进技术理念的创新应用。要在施工技术的机制创新层面进行加强,对施工技术体系的完整性能够得以有效保证,只有如此,才能为土木工程的施工发展打下坚实基础。第二,加强土木工程新型预应力技术应用。土木工程施工过程中,在对新型预应力的技术应用方面就要加强重视。新型预应力的技术应用,是把预应力筋布置在混凝土的截面外,这一预应力技术的应用和以往的构件布置相比,在技术水平上有着很大进步,对体外预应力的特种结构以及混凝土道桥施工中,能发挥积极的作用。而粘结体外预应力作为体外预应力中的一个重要应用技术,在管道结构外不会有太大的摩擦产生,并且能够在后期维护层面相对比较简单化。体外预应力的技术应用相对比较简单化,并且在经济效益上也比较高。第三,土木工程施工技术创新过程中,对深基坑支挡技术的应用也比较重要。尤其是对于高层建筑的施工,就在具体施工要求上有着提高。通过深基坑支挡技术创新应用,将桩锚支挡体系加以科学应用,对深掘深度相对比较深的土木工程施工,相关施工人员就要能够对施工的地质条件加以明确化[4]。在发现施工的地质条件达不到施工要求,土质比较松软,以及在坑壁的密度不高的情况下,就要能够对灌注桩体系以及对预应力锚杆的技术加以应用,从而能够对施工质量得以有效提高。在对不同类型地下水文土层的施工,就要充分注重将套管水冲法成锚的施工技术加以科学化的应用。第四,对土木工程施工技术的自动化以及生态化的发展要加强。随着可持续发展理念的进一步深化,在土木工程的具体施工过程中,就要能注重施工技术的自动化以及生态化的呈现,自动化施工技术已经在建筑施工中得到了应用,将自动化施工设备加以应用,就能有助于对密集型的人工操作加以替代,从而在整体的施工效率水平上能有效提高,对人工成本的开支可有效节约。在生态化的发展技术应用层面,就可将生态化的施工材料在土木工程施工中加以应用,对能源资源的节约以及环境的保护作用也比较突出。土木工程施工中新型材料的应用中,对新型土木墙体无污染以及无甲醛等材料加以应用,就能对施工的整体造价得以降低。在水平孔混凝土墙体以及混凝土空心砌块等材料的应用方面,有着抗压以及耐腐蚀的特和那个,对整体的施工质量就能有效提高。第五,注重对土木工程施工技术的管理创新。土木工程技术施工过程中,要充分重视技术管理水平的提高,要能紧密的和具体施工情况相结合,在技术的管理层面加以创新应用,对管理的制度能加以完善化,只有制度上完善实施,才能真正有助于保障土木工程的施工质量,在施工的整体效果上才能良好呈现。 3结束语 总而言之,处在当前的全面改革背景下,要充分注重土木工程技术的创新应用,只有从技术层面得到了加强,才能真正有助于土木工程的施工整体质量水平的提高。在经济的迅速发展下,土木工程技术优化创新的目标也将会实现,这就能从基础上为提高施工水平起到促进作用。 作者:高帅 单位:延安大学西安创新学院 土木工程论文范文:土木工程钢桥课程设计实践 【摘要】 随着钢桥应用的推广,钢桥课程教学越来越受到重视,钢桥课程设计是课程重要的实践教学环节。由于目前钢桥课程设计参考较少,为了配合新版教材和规范的教学和应用,对钢桥课程设计教学进行了设计和实践。实践过程充分考虑学生专业背景和知识结构,结合钢桥课程的特点,既考虑课程的共性,也兼顾学生个体的差异性。方案的设置和难点问题的解决,充分锻炼了学生解决问题的能力。文章总结了实践过程中的问题,提出了改进措施。 【关键词】 土木工程;课程设计;方案设置;改进措施 0引言 近年来,国内外大跨度桥梁大多以钢桥为主,中小跨进桥梁的钢桥应用也在逐步推广。随着钢桥应用推广和实际工程增多,钢桥的知识教育受重视程度也逐渐增高。《钢桥》是桥梁工程专业学生从事桥梁设计施工必须掌握的课程,是一门要求学生理论知识与认识实践相结合的桥梁工程类专业课。《钢桥》课程近几年在各大高校教学中越来越受到重视,经历了无专门课程到设置为选修课的过程。近几年,越来越多的高校已将《钢桥》课程设置为专业必修课,并设置了《钢桥课程设计》的实践环节。课程设计是将课程理论转化为课程实践的“桥梁",同时也是实践教学和大学本科教学中的一个重要环节[1,2]。由于《钢桥》课程正处于起步阶段,目前,《钢桥》课程设计参考资料较少。河海大学《钢桥》课程已经开设多年(包括选修课阶段)。在选修课阶段,由于课时较少,学习要求较低,应用目前已有的相关教材基本能满足教学需求。但自2012版教学大纲将其调整为必修课后,目前教材的适应性存在一些问题。而新钢桥规范的颁布,也必须对原有钢桥教材内容进行变更。为了适应当前的教学需要,河海大学桥梁工程研究所编写了《钢桥》教材[3]。为了配合新教材的教学,设置了课程设计实践环节。由于《钢桥》课程设计教学经验缺乏,在参考了相关资料的基础上,进行了该课程的课程设计实践,并基于实施情况,进行了一些反思,提出了改进思路。 1钢桥课程设计方案设置 1.1设计思路 在开展《钢桥》课程设计之前,对《钢桥》课程设计资料进行调研,发现《钢桥》课程设计主要以钢桁架铁路桥为主,个别采用钢箱梁的课程设计也是采用计算软件进行分析,对于尚未学习有限元软件的本科生来说较为困难。基于以上情况,尝试采用土木工程类基本软件可计算的连续梁钢箱梁桥的《钢桥》课程设计。课程设计采用三跨连续钢箱梁桥,重点设计为桥面系部分。由于课时限制,不关注基础与桥墩的计算,内容由其他课程设计进行。钢箱梁设定为单箱钢箱梁,内容主要包括基本设计资料与截面拟定、主梁的内力计算、结构刚度验算、结构应力计算、桥面系计算、次要构件计算以及设计图和材料表绘制。计算内容与桥梁工程课程设计和钢结构课程设计存在交叉,并紧密衔接钢桥知识点。主要内容为桥面系的计算,重点突出钢桥相关计算,包括加劲肋的验算、横隔板的验算、刚度与应力验算。与最新出台的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)相结合,强化设计过程中的规范应用。 1.2设计方案 课程设计时长为8天,要求学生在较短的时间内完成从查阅相关资料、基本资料设计、界面拟定到应力、刚度等验算内容,时间较为紧迫。对此,我们对《钢桥》课程设计方案进行了如下安排。因本次课程设计对象为本科生,学生所掌握的求解方法与应用软件较少。遇到的较大的问题有超静定结构的求解、加劲肋的验算与桥面系的内力计算三个方面。 1.3问题解决方案 1.3.1超静定结构求解 因采用三跨连续梁,故需要进行超静定计算。虽然学生在《桥梁工程》课程设计中有进行内力计算,但是大多数《桥梁工程》课程设计均采用简支梁桥,内力计算时为静定结构,学生手算即可。但是对于连续梁桥超静定结构,虽可采用结构力学方法进行计算,但是计算内容过多且难度很大。因此,在此次课程设计中采用了一种可计算超静定结构的力学软件进行计算。学生只需将尺寸、荷载等数据输入进软件中,并且确认最不利荷载布置方法即可进行超静定计算。既完成了对连续梁超静定结构的内力计算,又让学生巩固了结构力学中影响线的概念。 1.3.2加劲肋验算 加劲肋是钢箱梁桥的一大特征,所以《钢桥》课程设计中必然涉及到加劲肋的验算。《公路钢桥设计规范》5.1.6中对加劲肋的验算方法进行了详细的说明。但是,对于对钢结构桥梁构造了解较少的本科生来说,对加劲肋进行验算时,大部分学生在设计中都难以做到综合考虑和“瞻前顾后",经常出现设计参数前后矛盾的现象[4],导致学生将大量的时间浪费在调整尺寸构造上。所以,在进行加劲肋的计算前,笔者将几座类似桥型的构造参数发给学生,让学生对加劲肋的构造参数有一个基本的认知,并提供参考。 1.3.3桥面系的内力计算 本次课程设计最大的难点在于桥面系的内力计算。正交异性钢桥面板刚度在互相垂直的二个方向上有所不同[3],造成构造上的各向异性因为“加劲肋"钢箱梁这一特殊构造的存在,使得桥面系的计算变得极其复杂。对于正交异性钢桥面板的求解通常使用计算机软件进行求解,采用了很多新的数值法,对于尚未学习有限元软件分析的本科生验算是比较困难的。目前桥面系的计算方法主要有两种,分别是P.E(Pelikan-Esslinger)法与格子梁体系法。对于本科生来说,P.E法求解正交异性钢桥面板较难理解且利用较多的高等数学的知识,当荷载分布较复杂时难度过大。格子梁法通常采用有效分布宽度的方法计算[5],仍需配合有限元软件进行计算。笔者基于以上情况,提出了一种针对闭口加劲肋的简化箱梁方法,计算分为三个步骤。第一步:简化为连续梁的荷载的计算。取两个横隔板间的加劲肋进行考虑,将桥面板进行简化,将闭口加劲肋与桥面板焊接部位简化成为一个刚性支座,在横隔板处简化为固定支座。当纵向加劲肋布置的间距较小时,简化后的连续梁刚性支座过多,作用在其上的弯矩和剪力都很小,所以当纵向加劲肋的间距较小时可不进行纵向加劲肋的验算,只需要考虑横向加劲肋的验算。第二步:将闭口加劲肋简化为箱梁。闭口加劲肋的形状与斜腹板箱梁的形状基本一致,故可以将闭口加劲肋看作是一个小的斜腹板钢箱梁,但是箱梁存在剪力滞效应,所以闭口加劲肋的翼缘需要根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)进行计算得到翼缘有效宽度。第三步:荷载组合与修正计算。根据前两步骤的计算可以得到荷载与闭口加劲肋的界面特性。但是针对闭口加劲肋的简化箱梁方法存在一定误差,且需要考虑到汽车荷载的冲击作用,故需要将荷载进行组合和修正。通过该方法,学生利用现有知识即可求解桥面系,加深了对剪力滞效应的理解,并熟悉了新版的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)。 1.4效果评价机制 为了培养学生的独立思考能力,避免学生在设计过程中出现抄袭现象,在课程设计中可采用分组设计和一人一题的方法[6]。本次课程设计分为综合设计计算书与答辩两个方面对学生课程设计效果进行考察。其中计算设计书要求学生制定详细的方案,大到桥梁整体布局,小到加劲肋的设计、变截面的尺寸变化。要求学生能完成设计图纸的绘制与材料表的计算。但是,仅仅依靠设计书对学生课程设计进行评价比较片面,学生可能存在懂得算法却不懂得原理的现象,因此要真实客观地反映学生的学习成果,就要综合考虑各个影响课程设计效果的环节,比如可以借鉴毕业设计考核方式,增设学生的课堂答辩[6],并要求学生对本次课程设计的方案进行评价与建议。 2实践问题总结 2.1实施效果 课程设计结束后,学生对此次课程设计进行了评价。对于现在少有的钢箱梁连续梁桥课程设计,网上资料少、计算难度大都是这次课程设计的问题。为了解决超静定问题与钢箱梁的截面特性问题同学们搜集了许多资料,试用了许多软件最终确定计算方法,锻炼了学生主动学习探索的思维与创新能力。在课程设计答辩中,加入了许多钢箱梁特性的问题,体现了本次课设的特色,例如剪力滞效应、桥面系简化算法的思路等。通过答辩发现学生们对剪力滞效应的概念十分清晰,达到了利用所学知识解决问题的效果。本次课程设计囊括了桥梁工程、钢结构、结构力学的知识。整个课程设计以桥梁工程知识为主线,主梁内力计算需要结构力学知识、加劲肋与顶板的焊缝验算也需要掌握钢结构的内容,本次课程设计达到了将知识进行整合利用的效果。课程结束后,学生评价良好,依托《钢桥》及其课程设计教学,笔者获得土木与交通学院第四届“我最喜爱的任课教师"第三名。 2.2存在的问题 (1)本次课程设计虽然每位同学的工况及参数都有所不同,但是计算过程方法相同,计算内容相似,计算结果相差不大,对于不同工况的部分学生为了计算方便采用相同的截面形式,存在雷同现象。绘制图纸时发现学生将已有做好的图纸进行修改,并没有从始至终地绘制一幅完整的设计图纸,没有达到让学生亲力亲为地设计一座桥梁的效果。(2)本次课程设计为了适应本科生所学知识采用了较多的简化算法,计算结果误差可能较大。大多采用简单易行、功能单一的软件计算,缺乏使用新技术新软件的的意识。(3)课程设计的探索过程主要由班里成绩较好的学生进行,待其确定计算方法后其余学生再开始计算,缺少了让每一同学探索、创新的过程。应加强不同层次需求和不同基础的学生全面锻炼的训练[7]。 2.3改进方案 (1)在设计中安排多种工况。例如要求钢箱梁分为直腹板与斜腹板,对设计车道有所区分等。让每个学生既要独立思考,又可以和同学进行交流合作。(2)将迈达斯等计算软件课程提至钢桥课程设计之前,让学生既能够准确计算又能够熟悉计算软件的使用方法,为以后的设计工作奠定基础。(3)改进反馈答辩机制,答辩时要考察学生理解整个课程设计的设计思路,将学生共同的学习成果全部吸收,增强对知识的理解与认知。(4)定期检查学生对资料文献的阅读情况,结合设计题目进行分析,选择与题目相适应的内容运用到设计中,培养学生“查-阅-析-用"的自主学习模式[4]。 3结语 本次《钢桥》课程设计不同于现有《钢桥》课程设计模板,提出了更适合于学习公路桥梁和知识储备量较少的本科生。让学生从提出方案到设计计算,全面体验设计一座桥梁的过程,为以后步入工作岗位奠定基础。在课程设计过程中,要求学生查阅文献、提出计算方法并进行验算,真正做到回归工程本质,平衡工程教育课程中“理论"与“实践"内容,构建集知识、技能和态度“三位一体"的课程目标,优化了课程结构,以应对知识经济对我国工程人才培养质量的挑战。 作者:傅中秋 吉伯海 姚悦 单位:河海大学 土木工程论文范文:土木工程实践教学改革探讨 摘要: 改革土木工程专业实践教学是培养高素质应用型人才的必要措施。湖南科技学院土木工程专业在实践教学改革方面采取了加大实践教学学时、积极开展校企合作、建设土木工程校内实习实训基地、提高教师实践能力、建立特色考核方式和评价体系多元化等举措,从而实现高素质的应用型土木工程人才的培养。 关键词: 应用型;土木工程;实践教学 湖南科技学院地处永州,是一所地方应用型本科院校。应用型本科院校指以应用型为办学定位,与传统本科院校不同的本科院校。在培养规格上,普通本科培养的是学科型、学术型、研究型人才,应用本科培养的是适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才。湖南科技学院土木工程专业是从2009年秋季开始招收第一届本科生,到目前土木工程专业的学生总人数已经达到692人,近四年平均每年招收173名学生。土木工程专业虽然招生较晚,但发展较快,现在土木工程专业已是我校单个专业招收学生人数最多的专业之一。近几年为满足土木工程专业发展的需要,学校引进了很多这方面的专业人才,我院教师人数自2008年由刚成立时的8人,发展壮大到现在的45人。多次组织学生参加湖南省大学生力学竞赛、湖南省大学生结构设计竞赛、全国高校斯维尔杯BIM大赛等,并多次获奖。随着社会的发展和建筑行业的要求,土木工程专业实践教学也面临着更大的挑战。 1地方应用型本科院校土木工程专业实践教学存在的问题 1.1土木工程专业实践学时不足 我校土木工程专业培养方案中看,实践教学学时仅占总学时的25%比例。很多学科基础课、专业课程仅有理论学时没有实践学时,如:《土木工程地质》、《理论力学》、《混凝土结构》等课程;或者安排部分实践学时,但讲授理论教学的教师不愿意带学生去工地实践,感觉实践教学组织学生困难,实践教学中还要承担学生的安全责任,完成一个完整的实践教学任务前前后后的工作量大且课时少,最后大都按照理论课去上了,仍然还是理论学习。实践教学仅仅是到企业走马观花参观认知,保证不了实践教学的效果。 1.2缺少必要的校内实习实训场地 由于很多地方应用型本科院校所处城市发展水平较差,学校资金有限,一些必要的实习实训场地较少。我校土木与环境工程学院目前仅有基本满足土木工程专业的基础课教学的实验室,还缺少结构实验室、结构设计与施工仿真实验室和校内土木工程实习实训基地。土木工程专业的生产实习、认识实习和测量实习就没有合适的场地进行开展,而这些实习是不能在实验室完成的。 1.3校外实践实训基地较少 土木与环境工程学院虽然与永州市宏远建筑工程有限公司、湖南省鸿腾建设工程公司、永州市银海房地产开发有限公司、湖南省阳明投资置业集团、广西壮族自治区冶金建设公司等七家企业签署了校外实践实训基地合作协议,但由于每个实习基地接纳的人数不超过10人,每届的土木工程专业约有170人,难以满足需要。 1.4土木工程专业师资结构不合理,实践教学经验不足 我校土木与环境工程学院虽然有教师45人,但高职称高学历教师所占比例较低,即师资结构不合理;教师的专业结构失衡,目前没有力学专业的教师,而力学是土木工程专业的重要核心课程,有丰富的实践经验的双师型教师严重偏少,目前仅有两位高级工程师,大部分年轻教师基本上刚从高校毕业,就担任高校教师,这些教师理论基础扎实,但因为没有到建筑企业实际挂职锻炼,导致实践经验普遍不足,因此难免在指导学生实习实践时,存在指导不到位,实践操作不理想。 2地方应用型本科院校土木工程专业实践教学改革实践 2.1加大实验、实习、设计实践教学学时 土木工程专业是实践性很强的专业。我校土木与环境工程学院计划重新制定土木工程专业的教学计划,加大实验、实习、设计实践教学学时。我校土木工程专业包含建筑工程、道路与桥梁、岩土工程三个方向。 2.2建设土木工程校内实习实训基地 应用型人才实践能力培养的关键在于切实加强技能性和实践性环节,因此要突出技能培训这一重点,加强土木工程校内实习实训基地建设。根据应用型人才的培养目标,针对地区和行业的需要,建设土木工程校内实习实训基地,对学生进行专业基础基本技术技能的训练。 2.3积极开展校企合作,建设校外实践基地,构建工程实训平台 坚持走校企共建的道路,发展校外实践基地,解决联系实习单位困难、经费紧张等问题。进一步建设校外实习基地,为学生的实践能力培养提供平台。目前,土木与环境工程学院正与永州市电力设计院、永州市建筑设计院、深圳市斯维尔科技有限公司、广联达公司等洽谈建设校外实践实训基地,双方都有意向签订校企合作协议,为学生开展实践教学提供良好的平台。 2.4加强双师型教师队伍建设,提高教师实践教学能力 结合培养高素质应用型人才的特点,建设一支具有较高实践教学水平和较强实践操作能力、专兼结合的双师型教师队伍。制定相关计划,合理安排教师到建筑企业进行挂职锻炼,提高教师自身的实践技能水平,丰富教师工程建设经验,以提高教师的实践教学能力。 2.5建立特色考核方式和评价体系多元化 土木与环境工程学院计划制定相关制度鼓励以工程实训、大学生研究课题、大学生专业竞赛、湖南科技学院创新节等创新形式进行专业课学习,推行启发式、探究式、讨论式和案例式教学传授方式。改变以试卷加平时成绩评价为主的成绩评定方式,建立多元化成绩评定方法:如试卷+平时成绩+大作业+研究报告等多种形式。 3结论 要实现上的实践教学改革离不开学校领导的大力支持,在学校财政预算上向土木工程专业建设上倾斜,建设土木工程结构实验大楼、土木工程校内实习实训基地和工程设计与施工虚拟仿真实验室。教育要发展,根本靠改革。特色是高等学校立校、兴校关键,学校要在培养高素质应用型人才上要有特色,需要学校、二级学院和系部共同深入研究讨论,在人才培养方案、教学计划、课程大纲、实践教学体系等方面进行全面改革,学校各专业发展必须凝练和培育自己的特色,主动融入当地区域经济发展,实现特色发展。 作者:靳鹏伟 单位:湖南科技学院土木与环境工程学院 土木工程论文范文:土木工程混凝土结构分析 摘要: 从混凝土标号、施工时间、施工监管、后期维护四方面,分析了混凝土施工中存在的问题,并探讨了混凝土结构的施工要点及配比设计方法,保证了混凝土结构的稳定性及耐久性。 关键词: 混凝土结构,施工要点,配比设计,养护 国家经济的发展离不开工业的大力发展,随着我国近年来的房地产行业的崛起,施工中对钢筋、混凝土、特种玻璃、木材等大量工程建筑用材料需求逐年增加,而建筑方面,对于混凝土的结构与施工要求都非常高,针对用途如此广泛的混凝土,必须拥有一套完整的监管体系以及完备的施工设施,才能够发挥现代土木建筑中混凝土材料的优势,以防止由于质量及施工技术问题导致的工程返工、质量整体不合格甚至工程事故的发生。 1现今混凝土结构质量及施工技术存在的问题 如今我国由于房地产方面的混凝土用料大幅度增加,间接地带动了混凝土市场的大热,使混凝土需求量大大提高,也造成了施工人员技术方面的问题与混凝土的各个厂家指标不统一等硬性问题的产生[1]。建筑在最后落成时的优劣大部分取决于房屋建造初期,若混凝土的质量指标不过关,会导致严重的建筑总体质量问题,因此施工时需注意以下几点:1)混凝土使用标号不达标。施工后的混凝土强度取决于建造初期时工程人员所采用的标号。对于不同类型的施工要求会有各种不同的混凝土标号,混凝土的使用在建筑中有强度等级之分,是根据单位立方体的抗压程度来界定的,单位为C,其不同的强度也对应了不同的应用场合,如果使用了低于所需要的标号混凝土,会使建筑发生无法预计的质量后果。2)施工混凝土时间不准确。我国地大物博,在南北方进行土木施工的工期时间多多少少都有差异,这种差异使得一些地区的气候条件等不适合在同一时期内继续进行混凝土浇筑及钢筋混凝土工程施工,但有些地区施工人员为了经济效益,会选择气候状况不适宜时进行施工,由于天气寒冷且重新配比成本问题等,施工方往往不进行寒冷时期的混凝土重新配比,而是直接利用常温配比法进行施工,不但施工困难加剧,养护工作也会由于外部条件而无法进行[2]。3)施工过程中监管不严格。由于我国对建筑外包以及监管内容不严谨,施工方与材料商之间存在不正当的利益关系,使得施工方给出的价格及竞标成本弹性大,极易造成因利益关系引起的成本提高、质量低下的问题,加之工程施工过程中容易出现工人工伤,工期延误等问题,因此,在建筑过程中,施工的监管才是整个施工过程的重中之重。4)混凝土后期维护不到位。混凝土作为一种需合理配比的建筑材料,和大多数配比类材料一样,在建成后需要大量的后续工作跟进,才能够保证混凝土建造结构的稳定。由于混凝土框架的特殊性,会使其随外部条件的变化而更改配比中添加的硅灰量和后期施工结束时的喷水养护等方面的后期作业,同时决定日后建筑的使用寿命。如果后期混凝土维护不到位,会使混凝土结构提前出现裂缝、蜂窝、不规则麻面、墙体框体脱落等事故的发生。 2混凝土结构的施工要点及配比技术分析 建筑施工过程中,施工的技术要点及材料的选择是整个建筑质量的重要保证,施工过程中,工人的施工方法及水平参差不齐,混凝土的规格多种多样,因此,酌情配比,既达到目的又能够控制成本,这是混凝土选择的重要技巧。在楼梯框架的地基施工中,需要注意的是深挖时的顺序,由于每个工程的地下情况都不相同,如果直接下料深挖有可能会造成地底水大量喷发和地底不可预知的线路及空间破坏。因此应遵照先浅后深的原则来进行挖掘打桩,在挖掘的过程中要时刻注意地基中的积水程度,做好排水工作,为接下来大规模的钢筋混凝土浇筑营造良好施工环境[3]。在前期工作完善的情况下,混凝土施工方面的要求便随之而来,首先是标号方面,混凝土的标号选择应符合当前施工样式,例如,混凝土的强度等级大体有12个等级,分别是C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,这些不同规格的强度等级标志了混凝土结构用途的不同。例如C15和C25标号混凝土普遍用于楼梯、房架等,C30以上便是高强度高承受负荷的特种结构,在日常的建筑施工中基本应用不到,因此,在施工过程中不能偷工减料选择低于要求标号的配比进行施工。一般情况下,建筑梁需要C25以上才能够符合要求,其用料配合要根据砂石的粗细、大小等来确定水泥的用量,施工用C25比大体约为水泥∶水∶砂∶碎石=0.44∶1∶1.42∶3.17,在此基础上适当掺入粉煤灰、缓凝剂、膨胀剂及纤维素等,提高混凝土强度。不仅如此,在设计时也应该参照施工图纸以及招标文件的要求合理增减强度,浇筑之前需要遵循国家标准要求,必须进行试验后才能进行大范围配比,如果在其过程中出现问题需要及时修改[4]。浇筑作业完成后,应开始保湿养护作业,待混凝土平展以后,开始洒水作业,然后采用塑料薄膜、草垫等物品进行覆盖,内部相对湿度应达到80%左右,混凝土的后期维护非常重要,可以很大程度上减少混凝土的干缩程度,提高质量。在入模具之前要根据当地施工的温度灵活调整混凝土的浇筑环境,例如,天气极为炎热时,要做好防晒工作,混凝土搅拌时需加入冰水降温,而对相对严寒的地区施工则要保证其配比浇筑作业时的温度适当提高,可采用热水调和温度,从而保证混凝土在浇筑后更加稳定,为交工后的质量提高提供保障[5]。在结构设计方面,应尽量选择刚度匀称适中、外形稳定的结构形式。如果需要进行大范围一次性浇筑,应考虑在混凝土的配比过程中适当增加纤维材料和膨胀材料的用量,做好防裂措施。在施工时,长结构的框架需要多配钢筋,补偿长距离混凝土强度的不足,并且要做好后期的温度起伏监控,适当养护,其余大体按照正常的施工流程进行即可,另外,一定要确保施工过程的安全。 3结语 混凝土的用途越来越广泛,由于混凝土质量存在着差异,也让企业对混凝土的质量以及监管提出了更高的要求,只有合理、合法、合规的制作混凝土,才能保证混凝土结构工程的有效稳定。 作者:李冰冰 单位:北京交通大学海滨学院
物理力学论文:物理力学特性及利用简析 1堤基覆盖层工程地质条件 萝卜市段岸坡稳定,堤基由含砂漂卵石层组成,漂卵石磨园度较好,岩质坚硬,粒间充填较紧密,处于稍密~中密状,无不良的软土夹层,承载力较高,堤基漂卵石层能满足承载及变形要求。堤基开挖边坡高7.5~13.5m,由含砂漂卵石层组成,建议开挖坡1∶1.0~1∶1.25。萝卜市段存在的主要工程地质问题有:(1)堤基含砂漂卵石层透水性强,基坑开挖时应有相应的排水措施;(2)含砂漂卵石层结构松散,抗冲能力差,且该段位于回水区,施工应采取适当工程处理措施以避免堤基冲刷、淘蚀,影响堤身稳定;(3)原港务大楼楼脚外侧存在架空层(桩号K2+688~K2+717m、(堤)0+19~(堤)0+30范围内,宽近11m,东西长近39m的含砂漂卵石层中架空层)(见图1),该处早期原为一条小河沟并架一座人行石桥,后期经人工改造回填,局部形成架空结构(CH48钻孔中架空段达3.7m,深度为16.61~20.58m),该段沉降量较大,应采取有效的工程处理措施。 2堤基覆盖层的利用与处理建议 萝卜市段岸坡稳定,堤基由含砂漂卵石层组成,颗粒粗大,承载力较高,能满足承载及变形要求。在设计施工中应注意的问题有:(1)地形上该处为一回水区,堤基含砂漂卵石层结构松散,抗冲能力差,对堤脚部位应进行适当保护,以免堤基冲刷、淘蚀,影响堤身稳定。(2)港务大楼外侧楼脚前存在架空层,原为一条小河沟,距堤轴线15~30m范围(见图1),后期经人工改造回填,局部形成架空结构,因此施工中针对其进行钻孔高压灌浆处理。经回填灌浆检查孔注浆法检查,满足设计要求。该段堤脚(桩号K2+679.04~K2+930.58m)采用现浇C15混凝土挡墙(高程:136.20~142.10m,宽1.0~3.0m),挡墙顶高程由140.4m自然过度到142.10m。由于堤基漂卵石层透水性强,针对漂卵石基础抗渗稳定性差,预防漂卵石层被冲刷、淘蚀以保护细颗粒不被水流带走,设计施工时在基脚混凝土挡墙外侧长20.50m左右漂卵石层范围内采取铺盖防渗处理。确保大堤抗滑稳定。 3结束语 重庆涪陵防护工程运行至今,经历了2004年该处长江段165m(黄海高程)的较高水位,近年来进行了回访,大堤竣工后进行不定期检查:城区的地表水、地下水,尤其是大的厂矿排放的污水严禁进入堤体,严格按照城区规划或向防护堤排洪渠集中排泄;对埋设在堤基、堤体部位的各种监测仪器进行长期观测,认真分析各种监测资料,尤其是萝卜市段软基建堤:桩号K2+688~K2+717m、(堤)0+19~(堤)0+30范围内,漂卵石层架空结构回填灌浆处理后的沉降量满足设计要求,确保了大堤安全。通过对该工程堤基覆盖层物理力学特性的分析,根据其特点提出了覆盖层利用与处理的合理建议。今后遇类似堤防工程需建在河漫滩深厚覆盖层之上,应研究覆盖层物理力学特性及工程性质,并根据不同的覆盖层特点采取不同的处理方法,对于工程建设具有十分重要的作用。 作者:李廷友 单位:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 物理力学论文:物理力学教育效率提升路径 物理力学教学作为基础课程,其教学中把握教材,分析现状,提高教学效益,是当前课堂教学改革的关键。它只是阐述了物理学中最基本、最基础的知识,并不是十分严谨的物理。其主要内容是经典物理学的基础知识,而以力学、电学为重点。我就以力学部分的教学方法为例谈谈看法。 一、物理力学教学面临的问题 (一)部分教师的课堂提问仍以封闭型为主,激编辑。不起学生的探究欲望。 在新一轮的课程改革中,几乎所有教师都参加过不同类型的培训。大部分教师通过培训了解了新课程实施的目标与理念,转变了教学观念。但是部分教师已有的课堂提问技能跟不上学科发展的速度,课堂提问仍以封闭型为主。所谓封闭型问题,是指教师提问时要求学生朝某个特定的方向去思考,只有一个或者几个固定的标准答案的问题。而开放型问题是指没有明确的、固定的标准答案的问题或者说有多个正确答案的问题。他们虽有实施新课程改革的愿望,但实施效果不佳。 (二)对培养学生学习探究能力的重视不够。 在注重升学率的今天,物理教学只注重了教材知识的传授,而忽视对学生的探究能力的培养,这是学生感到物理难学的一个重要因素。另外,力学教学中还需要用数学工具解决物理问题。函数图像、矢量的运算、几何知识、极值等多种数学工具的综合运算对学生来说,是非常生疏和困难的。这更增加了学习的难度,导致学生的学习效率很难提高。 (三)物理力学教学中普遍存在指导学生学习方法不当的问题。 当前学生的学习更多地习惯于由教师传授知识,主动学习开展很少。加上目前我国的教育更多关注的是为高等学校输送人才,物理的实际教学目标与要求过高,多数学校用两年时间上完三年中学物理内容,平时加时加量,使一部分基础薄弱及思维反应稍慢的学生跟不上教学进度,导致问题越积越多,最后完全丧失学习物理的信心,无奈地选择文科。这是导致物理力学教学问题的人为因素。 二、提高物理力学教学效率的具体措施 (一)改革单一的师资培训模式,内化教育理念。 新课程发展的核心是新课程理念的落实,改变教学行为首先要转变教学理念。上述问题存在的主要原因是教师没有内化教学理念,没有掌握新的教学方法。目前我国大多数地方采用的是单一的师资培训模式,即集中讲座式培训,专家讲,教师听,培训内容主要以课程纲要和标准的解读为主。但是,这种培训本身就是传统教育模式的反映,且仅靠一两次这样的培训整理就让教师们掌握和内化教育理念、掌握新的教学方法是不现实的。 (二)把握教学的起点,注意阶段性和层次性。 在教学衔接过程中,根据学生的知识基础和平均学习能力确定教学起点,认真抓好物理概念和物理规律的教学,注意概念形成的阶段性和层次性,防止出现忽略学生的接受和理解能力等问题。在教学时,设法创设思维情境,激活学生的思维,引导学生运用比较分析、抽象、概括、类比、等效、控制变量等方法,在学习中抓住主要因素和本质的联系,忽略次要因素和非本质的联系,抽象概括出事物的本质属性和规律,建立科学的物理概念和物理规律。总之,在不同的阶段应通过不同的物理规律来深化力的概念,通过解决具体的物理问题加深对力的概念的理解。 (三)强化学生学习的相关环节,做到有的放矢。 1.做好新课内容的预习。通过预习,初步了解新知识的大致内容,回顾所需要的旧知识并及时复习淡忘了的部分,找出本节内容的要点,初步学习导出新知识的思路和方法,找出那些仍不明白的问题。有了这样的准备工作,学生上课听课就具有针对性、主动参与性,由知识的表面深入知识的内涵,进入较高层次的学习阶段。为了增强预习的效果,在高一开始阶段,教师应引导学生学会预习。 2.认真听课。听课是学习物理的一个重要环节,为了能使学生更好地听好课,教师应根据课堂教学内容,尽量设置一些有利于学生积极主动参与的活动,包括动手、思考、讨论等,尽量发挥学生的主体作用,同时强调学生听课的几个环节,真正做到教师能有效地教,学生能有效地学。 3.课后复习。复习是学习知识的继续和深化。复习,一是要及时,当天的内容应当天复习,这是高效、省时的学习方法之一;二是要抓住课本,抓住基础知识的要点,进行一番认真深入的思考,融会贯通;三是注意总结、归纳,使知识系统化;四是记住、记牢所学的知识。 课后复习的总结,一章或一个单元后的总结相当重要。知识在于积累,积累不是简单的堆砌,而是要使知识系统化。要使学生在复习的过程中,注意及时总结所学的知识,归纳整理出本章的结构,找出章节之间的联系,建立起一个新的认识结构和知识系统。这样既巩固和加深了所学的知识,又学到了方法,更提高了能力。 (四)培养学生学习的兴趣。 1.增强教师个人魅力。教师作为教学活动中的主体,起到“传道、授业、解惑”的作用。大学生处于心理成熟期,生活中受到来自多方面的诱惑,有些学生反感某位老师时也会反感上这位老师的课。这就要求教师能吸引学生,将他们的注意力引导到课堂上,为他们指引学习的方向。教学需要教师与学生共同努力才能达到理想的效果。具体做法如让学生口头或书面向教师提出意见,指出教师的不足之处,以及提出他们能接受的或他们觉得更好的教学方法或讲授内容。 2.各章引言介绍。“良好的开端是成功的一半”。除了认真准备好第一堂课,激发学生的兴趣外,在讲授每一章前都准备一个精彩的引言,介绍高科技领域的新成果,让学生感到学有所用。 3.多媒体的合理使用。多媒体是指文字、图像、音频、影像等形式相互结合的媒体,通常是指在计算机程序控制下,将文字、图形、动画、视频、音频等结合的信息传播媒体。在流体力学课程的教学过程中,采用多媒体有利于学生对流动现象的感性认整理识,加深对概念的理解,提高学习兴趣。 (五)认真上好学生分组实验课,培养学生的创造性思维和实验操作技能。 分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果,就必须明确课堂教学的目的不在于教师完成某种过程,而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化,如引起学生在认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学,在教师的积极指导下获得物理知识,则会印象更加深刻,并增强他们的学习动机。 总之,只要我们切实掌握物理力学的特点,从学生实际出发,就一定能实现中学物理力学教学效益的提升。 物理力学论文:物理力学的教育 一、力学教材的基本知识结构 牛顿运动定律是经典力学的基础,也是经典物理的基础之一.动能定理和动量定理及其守恒定律为经典力学的栋梁.现行教材的体系是先讲静力学,后讲运动学,最后讲动力学.把牛顿三定律按三、一、二的顺序安排,第三定律放在静力学中讲授.这种安排符合由易到难、循序渐进的原则.即学习静力学时,有牛顿第三定律作准备知识,学习牛顿第二定律时,有力的合成与分解作先行.通过静力学的教学,要求学生正确理解力的概念。 二、物理思维方式 思维是人脑对客观事物进行加工的过程,是人脑的功能,通过表象、概念判断和推理以及其它过程来反映客观现象的能动过程.物理思维就是运用思维的一般规律于物理学习、研究中所体现的具体的一种思维方式。 第一章“力”要重点讲清三种力产生的条件及力的大小和方向,为物体受力分析做好准备.力的三要素,在初中已经讲过,对质点来说不会发生关于力的作用点的问题,而对刚体来说,力的作用效果除了跟力的大小和方向有关外,还跟力的作用点的位置有关.教材中虽然没有明确提出刚体概念,但所说的物体都是指刚体.力的作用点可以沿力的作用线移到刚体内任一点而不改变力的作用效果.因此,与其说力的作用点是一个要素,还不如说力的作用线是一个要素.物体的平衡,用了“平衡”和“固定转动轴的物体”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、综合、整理等效的方法。 第二章“物体的运动”用了理想模型(过程模型)的方法.高中教材以初中教材为基础,先提出质点这个理想化模型,在研究物体在一直线上的运动以后,立即研究物体在一个平面内运动的有关概念、规律和描述方法.运动学是力学的重要组成部分,是学习其它各章的必备知识.对平面运动的速度的合成与分解运用了分析、综合、等效的方法。 第三章“牛顿运动定律”用了经验归纳方法论.虽然第一定律不能用实验直接证明,但由第一定律推导出的一切结论都与实验结果相符合,这就间接地证明了牛顿第一定律的正确性.当今的实验已能近似地验证这个定律,例如用气垫导轨实验,运动物体——滑块在水平方向可以近似地认为不受力,因而它近似地做水平匀速直线运动.随着科学技术的日益发展,牛顿第一定律有可能得到更加严密的证明.牛顿第二定律是通过实验归纳得出的.在功和能,机械能守恒定律,动量、动量守恒这几章中,主要是用了推理的方法.如教材中机械能守恒定律是借助于运动学和动力学的知识推导出来的.但应当明确一点,这是一条实验规律,是实践经验的总结,是客观规律的反映.这此规律能够相互推导,这说明它们之间存在着内在联系.动量定理出自于牛顿第二定律,又异于牛顿第二定律。 三、数学是表达物理学规律最精确的语言 在教学过程中,只有将教材的教学方法、结构搞清楚,才能达到运用数学方法解决物理问题的目的.在“力”这一章中,重点解决什么是矢量和矢量的运算方法问题.对物理矢量必须透彻理解,掌握其数学运算法则——矢量的平行四边形法则.引导学生对“代数和”与“矢量和”进行对比,体会矢量的质的差别,从而自觉地运用矢量运算法则.在“物体的运动”这一章中,先提出质点这个理想化模型,并研究质点动力学中的几个基本概念、位移、速度、加速度等.从数学角度分析这些量之间的函数关系(包括文字叙述、数学公式、函数图象等),再进行运动的合成与分解的矢量运算。 在“牛顿运动定律”这一章中,牛顿运动定律起着承上启下的作用,即能进一步加深对静力学、运动学知识的理解,又能为顺利学习机械能和动量铺平道路.牛顿第二定律的数学表达式,只有以地球和相对地球静止或做匀速直线运动的物体为参照系才是适用的.教材由分析物体只受一个力产生加速度与力的关系,过渡到分析物体受几个力产生加速度,以及加速度与力的关系,从而概括出能适合各种情况的牛顿第二定律的数学表达式ΣF=ma.在公式中,力与加速度都是矢量,故此式是一个矢量式整理.牛顿第二定律概括了力的独立性原理(或力的叠加原理),即几个力同时作用在一个物体上所产生的加速度,应等于每个力单独作用时所产生的加速度的叠加——矢量和.在解题中,运用了正交分解法等基础知识。 机械能和动量这两章是在运动学和动力学的基础上,讨论力的空间和时间积累效应,从而引出功和能、冲量和动量等概念.功和能将矢量运算变成了代数运算.教材从力对物体做功引出动能和动量定理,研究了重力、弹力做功的特点,引出势能的概念,得出在只有重力、弹力做功时,机械能守恒.最后,从一般的功能原理阐明功的本质是能量变化的量度作为本章的总结.能的转换和守恒揭示了物理学各部分的内在联系.在讨论动量定理时,应强调牛顿第二定律的关系式是一个瞬时关系,而动量定理则说明状态过程,应用它研究某一过程而不是研究某一瞬时,只有在t0时,才是相等的.实验是讲述动量守恒定律的基础,教材这样处理是考虑到动量守恒定律的产生不是从牛顿运动定律推导得出的,而是一个独立的物理规律。 物理力学论文:油杉木材物理力学性质探讨 摘要:对油杉Keteleeriafortunei木材的物理与力学性质进行测定与比较,结果表明,油杉木材的气干密度为0.576g•cm-3,全干密度为0.544g•cm-3,属中密度木材。油杉木材的气干径向、弦向和体积干缩系数分别为4.408%、3.272%和7.892%,气干差异干缩为1.347,油杉木材具有不易开裂和变形的特征。油杉木材的抗弯强度、顺纹抗压强度分别为92.701、57.217Mpa,端面、弦面和径面硬度分别为4635.9、3420.8和3606.8N,其抗弯强度、顺纹抗压强度和硬度均属中等。50年生油杉木材的物理力学性质优于22年生马尾松Pinusmassoniana、湿地松Pinuselliottii和28年生杉木Cunninghamialanceolata、秃杉Taiwaniacryptomerioides。 关键词:油杉;木材;物理性质;力学性质;差异比较 油杉Keteleeriafortunei为松科大乔木,喜光树种,根系粗壮、发达,对土壤的适应性较广,适宜干旱环境。其树干端直,木材黄褐色,材质重,纹理直,耐水湿,抗腐性强,是珍贵的用材树种[1—2]。目前关于油杉的研究主要集中在生物学和生态学特性以及育苗和造林等方面[3],未见对油杉木材材性研究的报道。本文对取自福建省永春县的油杉试材进行物理力学性质测定,并与马尾松Pinusmassoniana、湿地松P.elliottii、杉木Cunninghamialanceolata、秃杉Taiwaniacryptomerioides木材进行比较,为油杉木材的加工利用提供技术参数。 1材料与方法 1.1试验地概况 试验地在福建省永春县桃城镇大坪村湖内,海拔490~590m,地理坐标为东经118°17′44″,北纬25°21′05″。土壤类型为山地红壤,土层深厚,立地质量等级为II级,林下植被主要为亚热带常绿阔叶树种和蕨类植物。属南亚热带季风气候区,气候温暖湿润,雨量充沛,年均降水量1676.3mm,极端最高温39.2℃,极端最低温–3.2℃,年均气温20.4℃,≥10℃年均积温6984℃,年无霜期310d。群落面积约2hm2,2000年划为自然保护小区[1—3]。 1.2试材采集 在试验山场的上坡、中坡和下坡三处各设1个10m×10m样地,在各样地选择标准木1株,共选取标准木3株。标准木树龄50年,平均树高22.66m,平均胸径23.81cm。标准木伐倒后,在0m、1.3m、1.5m及以上按2m区分段,分别取5cm厚圆盘;在1.3m以上部位截取2m试材各一段,将每个圆盘和每段试材分别编号。 1.3方法 按照GB/T1929-2009《木材物理力学试材锯解及试样截取方法》对油杉试材初步加工,加工的试材进行自然气干后,再按照《木材物理力学性质试验方法》(GB/T1932、1933、1934.2、1935、1936.1、1941-2009)进行各项物理力学性能测定。采用全数字电子万能材料试验机和摆锤式冲击试验机对各项力学强度指标进行测定。测定的有效样本数为30个。将50年生油杉木材的物理力学性质与22年生马尾松和湿地松[4]、28年生杉木和秃杉[5]木材的物理力学性质进行比较。 2结果与分析 2.1油杉木材物理性质 2.1.1木材密度 木材密度是直接反映木材性质的重要指标,影响着木材的抗压强度和抗弯强度等木材力学指标,木材密度与力学强度呈正相关关系[6]。从表2可以看出,油杉木材的气干密度为0.576g•cm-3,全干密度为0.544g•cm-3。根据《木材的主要物理力学性质分级表》[7],油杉木材属于中密度木材(气干密度0.551~0.750g•cm-3)。 2.1.2干缩性 干缩性能是木材性质的重要指标,直接影响木材和木制品的尺寸、性状和结构的稳定性以及使用性能的美观等[8]。油杉木材全干径向、弦向和体积干缩率分别为7.363%、5.397%和12.855%,木材气干径向、弦向和体积干缩率分别为4.408%、3.272%和7.892%(表2)。油杉木材干缩率较小,表明油杉作为用材时,具有尺寸稳定性好、变形小的优点。差异干缩(弦向干缩与径向干缩之比)是判断木材是否容易开裂及变形的重要依据。差异干缩数值偏大,说明木材干燥时容易发生翘曲和开裂;木材各方向的干缩较均匀,说明木材尺寸稳定性较好[9]。根据木材差异干缩的大小,可以大致判断木材对特殊用材的适应性[10]。油杉木材从湿材到全干状态,差异干缩为1.364,从湿材到气干状态,差异干缩为1.347,均小于2,说明油杉木材不易开裂和变形。 2.1.3湿胀性 木材湿胀性反映木材吸水后的尺寸变化。沿各方向的尺寸变化不均匀会导致木材开裂和变形,从而影响木材制品的利用[11]。油杉木材的径向、弦向、体积气干湿胀率分别为3.195%、2.250%和5.708%,径向、弦向、体积饱水湿胀率分别为7.963%、5.715%和14.794%,差异湿胀分别为2.492、2.540和2.592(表2)。油杉木材湿涨率和差异湿胀较小,表明油杉木材尺寸稳定性较好。 2.2油杉木材力学性质 2.2.1抗弯强度 木材的抗弯强度体现了木材承受静力弯曲荷载的最大能力[12]。油杉木材的抗弯强度为92.701Mpa,根据《木材物理力学性质分级表》,油杉木材的抗弯强度属于中等(88.1~118.0Mpa)。 2.2.2木材顺纹抗压强度 木材的顺纹抗压强度体现了木材沿纹理方向承受压力荷载的最大能力[10]。油杉木材的顺纹抗压强度为57.217Mpa,根据《木材物理力学性质分级表》,油杉木材的顺纹抗压强度属于中等(44.1~59.0Mpa)。 2.2.3硬度 木材硬度是指木材抵抗其他刚体压入的能力[10]。木材的硬度跟木材的密度密切相关,密度越大则硬度越高,反之则低[13]。油杉木材的端面硬度、弦面硬度和径面硬度分别为4635.9、3420.8、3606.8N,根据《木材物理力学性质分级表》,油杉木材的硬度属于中等(端面硬度4010~6500N)(表3)。 2.3油杉与其他树种木材物理力学性质比较 将油杉木材物理力学性质与福建省主要造林树种马尾松[4]、湿地松[4]、杉木[5]和秃杉[5]等进行比较(表4)。油杉木材的气干密度和全干密度最大,分别是马尾松、湿地松、杉木、秃杉的1.11、1.09、1.51、1.61倍和1.25、1.22、1.66、1.86倍。油杉木材的抗弯强度仅次于湿地松,分别是马尾松、杉木、秃杉的1.03、0.96、1.48、1.47倍。油杉木材的木材顺纹抗压强度最大,分别是马尾松、湿地松、杉木、秃杉的1.68、1.56、1.65、1.75倍。油杉木材的端面硬度、弦面硬度和径面硬度均为最大。油杉木材径向气干干缩率、弦向气干干缩率和体积气干干缩率最大,分别是马尾松、湿地松、杉木、秃杉的1.53、1.51、3.22、3.36倍、1.70、1.66、1.14、1.20倍和1.61、1.59、1.83、1.91倍,但油杉木材的差异干缩最小,油杉各个方向的干缩比较均匀。采用加权法综合评价木材物理力学性质(其中气干密度、全干密度、抗弯强度、木材顺纹抗压强度、端面硬度、弦面硬度和径面硬度的比重分别为1/7),50年生油杉木材物理力学性质优于福建省主要造林树种22年生马尾松和湿地松、28年生杉木和秃杉。 3结论 油杉木材的气干密度为0.576g•cm-3,全干密度为0.544g•cm-3,属中密度木材。木材气干径向、弦向和体积干缩系数分别为4.408%、3.272%和7.892%,气干差异干缩为1.347,木材具有不易开裂和变形的特征。油杉木材的抗弯强度、顺纹抗压强度、端面硬度、弦面硬度和径面硬度分别为92.701Mpa、57.217Mpa、4635.9N、3420.8N和3606.8N,油杉木材的抗弯强度、顺纹抗压强度和端面硬度均属于中等。综合比较,50年生油杉木材的物理力学性质优于22年生马尾松湿地松和28年生杉木、秃杉。根据对油杉生长规律的研究[1],在快速生长期时,油杉树高年均生长0.55m,胸径年均生长0.61cm。目前,马尾松的松材线虫病害严重,而同为松科的油杉具有木材好、生长较快,抗病害性强和抗瘠薄等优点。因此,从木材利用和林木生长速度方面以丰富造林树种的角度考虑,油杉推广种植意义重大,具有较高经济价值和生态价值。 物理力学论文:初中物理力学有效教学的策略 力学是初中物理教学的重点内容,但学生在学习压强、密度、浮力等力学知识时存在着理解物理概念、规律的能力、知识的应用能力不强的现状,究其原因,“应试理念”尚未革除,教师大搞死记硬背、题海战术,合作探究变为无效的玩耍,自主学习沦为“放羊式”,启发式教学成为无聊的提问,影响了物理教学成效,也影响了学生的全面发展。在力学教学中,教师要树立生本理念,丰富教学形式,提高力学教学成效。 一、关注过程,将知识传授与发展能力结合起来 学生是学习的主人,是积极的思考者、倾听者、质疑者,教师不能为知识而教,而要关注学生的发展。知识的传授与能力的发展彼此联系、相互促进,两者不可偏废。如在《浮力》教学中,教师既要让学生了解阿基米德原理,也要让学生亲历探究测量浮力大小的过程。让学生将曲别针、乒乓球、石块、木块放入盛水的烧杯,观察实验现象,发现石块、曲别针沉入烧杯的底部,而木块、乒乓球漂浮在水面上,会提出问题:“石块、曲别针等下沉的物体也受浮力吗?”学生以小组为单位进行讨论交流,提出自己的假设,有同学认为在水中下沉的物体不受浮力的作用,理由是物体没有浮起来。也有同学认为它们受到浮力的作用,理由是物体下沉的速度比较慢。教者让学生用弹簧测力计分别测量石块、浸没在水中的石块,观察弹簧测力计的示数有无变化。学生在探究中习得知识、培养能力,也提高了学习物理的兴趣。 二、以情优教,实施积极情感策略 “亲其师,信其道”。教师要以渊博的知识、良好的人格魅力影响学生,以高度的热情投入到课堂学习中,要关心学生、爱护学生,与学生沟通、交流,培养学生的学习兴趣,让他们愿意学习物理、了解物理。“判天地之美,析万物之理。”教师要挖掘教材之美,让学生感受到大到天体运动,小到分子运动,都是物理学研究的范畴。教师要拓展学生视野,为学生描绘物理研究的广阔天地,激发学生的探究欲望,培养学生的学习兴趣。教师要以物理学史影响学生,让学生体会到知识的进化过程,以科学家的故事激励他们不断前行,形成正确的世界观、人生观。教师以灵活的导入,吸引学生的学习兴趣。一堂课的成功与否,导课显得至关重要。一是以生动的故事导入,激发学生的学习兴趣,从科学家的不懈探索中受到感染。如在学习浮力内容时,教师可以向学生讲述亥尼洛国王做了一顶王冠,怀疑工匠以银替金,让阿基米德在不损坏王冠的前提下查出是不是纯金制成的,阿基米苦思冥想而不得其解。一次,他跨入放满水的浴桶,这时有一部分水溢出,他看到这个现象,智慧的火花迸发了,狂奔街头,大呼“找到了”。他获得真理的快乐是常人难以想象的。二是以问题导入。教师也可以设置疑难问题,能抓住学生的注意力,让学生觉得好奇有趣的同时,将学生置于愤悱的境地。如在学习压强内容时,教者提出问题:在雪地上行走,人为什么容易陷入积雪中,而穿上宽宽的滑雪板就不会陷入雪中还能滑行?用手指轻轻夹住钢笔的两端,为什么两个手指会有不同的感受?学生联系自己的生活经验,通过思考、讨论、交流,考虑到可能与受力面积有关,从而进入压强的学习。三以多媒体导入。多媒体集视频、动画、图画文字于一体,能给学生带来直观的感受。如在学习《物体的浮与沉》内容时,教者向学生播放辽宁号航母在海面上自由航行,潜水艇可以自由在水中下潜、上浮的视频,让学生身临其境,感受到生活中随处可见浮沉现象。教师以有趣的导入,激发学生的学习兴趣,引发他们的探究物理知识的欲望。 三、因材施教,根据教学内容与学生特点开展 教学一是灵活开展实验教学。物理是一门以实验为主的学科,教师要借助于物理实验培养学生的科学探究、合作学习能力,提升学生的科学素养。教师要重视演示实验,向学生完整展示物理规律,引导学生主动探究,解决疑难问题。如在学习《阿基米德原理》内容时,教者让学生动手实验验证,比较浸入液体中的物体所受浮力的大小与物体排开的液体的重力关系,从而验证了阿基米德原理。有一些实验,无法在教室里完成,如测定大气压强值时,需要做托里拆利实验,而汞是有毒的,教师可以借助于多媒体完成实验,测得大气压强的值,弥补了无法实验的遗憾。二是以类比生活。在学习液体、气体压强时,学生常会提出问题:“液体容器内的压强是否随深度的加深而增大?同一深度液体向各方向的压强是否相等?”教者将液体所受的压强与班级相类比,大家在班级是平等的,如同同一深度所受的压强相同;大家都受到纪律的约束,随着年级的增大,对学生提出的要求也增多,如同液体的压强随深度的加深而增大。通过类比,学生能学得轻松,不再感受到物理知识抽象难懂。 总之,在初中物理力学教学中,教师要关注学生的发展,关注学生的学习过程,培养学生的学习兴趣,创设教学情境,拉近知识与生活之间的距离,以问题开启学生思维,引发学生思考,促进学生的主动发展。 作者:窦长国 单位:安徽省明光市津里中学 物理力学论文:初中物理力学试题的设计分析 苏教版新课改革不断深入,许多地区的初中物理教学逐渐趋于开放性,意在建立学生的思维模式并且引导其不断地总结提高自己.开放性试题需要通过不同的角度,达到锻炼学生,引导学生进行思考的目的,因此开放性试题的设计要具备一定的技巧和方法.通过对试题的条件、结论及解题策略等方面的训练,有针对性的设计题目,使学生进行充分的思考. 1物理力学开放性试题的设计技巧 1.1推陈出新,用新颖的方法设计问题在设计试题时,摆脱传统的试题的提问方法,运用新颖的提问,或者不同形式的描述题目的方法,通过图文设计,将试题变得有新意.这种试题可以增加学生对于题目、问题的印象,提高其记忆力. 1.2用小制作设计问题在设计物理力学题目时,可以使用动手制作的方法,用身边常见的物品将题目具体化,通过制作以及实验的方法,加深对题目的印象和对试题的理解,有助于快速掌握题目中涉及到的知识点.通过小制作,设计出相关的问题,是设计物理力学开放性试题的有效方法. 1.3用生活中的事例设计开放性问题物理力学知识本身就充斥于我们周围的生活中,通过开放性试题的设计,将力学问题应用到生活中.让同学能够多观察周围事物所存在的力学现象,思考其涉及到的力学知识.不仅能够使学生通过观察,增加他们对于生活的热爱,还充分学习和应用了初中的力学知识. 1.4利用其它学科的知识设计开放性试题物理力学的学习涉及到的不仅仅是物理方面的知识,还可能会涉及到其他学科的知识.在设计物理力学开放性试题时,可以通过不同学科与物理力学之间的联系,设计出新颖独到的试题. 2物理力学开放性试题设计案例 例1“5.7”大连空难飞机的黑匣子已经找到,潜水员在出事地点从10m深的海底将它匀速托出水面.它是体积约为50×20×10cm3,质量为20kg、表面桔红色的长方体.黑匣子防护要求很高,能经受1000℃的高温而不被烧坏,平放时能经受2.5×104N的挤压而不变形,在海水(设ρ海水=1.0×103kg/m3)中浸泡36h而不渗水,请根据上述条件,自己设计提出一个问题,并解答你所提出的问题.(g=10N/kg)分析此问题为结果开放性试题,给出了许多物理条件,并且要求学生通过给出的条件自己设计相关问题.这个题目的答案具备多样性.首先分析题目,涉及到了重力、水中压力两方面的问题.可根据这两个方面进行问题的设计.提出问题:“黑匣子”在水中受到了多大的作用力?解答:黑匣子本身的重力G=Mg=20×10N=200N,黑匣子受到海水的浮力F=ρgh=1×103×10×10N=1×105N,黑匣子受到力的总和为F总=F-G=9.98×104N.因此,黑匣子受到了浮力的作用,力的总和为9.98×104N.例2实验室提供的器材有:量程为5N的弹簧测力计两只,木质刻度尺一把,烧杯两只(每只50g),溢水杯一只,铁架台一架,水和细线若干,待测小矿石一块(ρ矿>ρ水).要求测出该矿石的重力.小刚同学设计的实验数据和实验方案如表1和图1所示.(1)计算阻力大小.(2)并且根据所给器材设计出另外一个测量矿石重力的方法. 分析: 此题涉及到了杠杆的平衡、力的合成、浮力等物理知识.主要考察了重力的测量和计算.第一题通过动力臂和阻力臂与其所受力的大小成反比的定律计算出矿石的重力后,根据矿石的重力设计出其他方案,计算矿石的重力.第一个问题考察范围窄,第二个问题具有典型的开放性试题的特征.解答(1)6N(解题过程略)(2)弹簧测力计的量程为5N,经第一题的计算,矿石的重力为6N,超出了其测量范围,不能使用一只弹簧测力计直接测量.方案一:用平行并列的两只弹簧测力计将矿石吊起测量,则矿石的重力为两个弹簧测力计上读数相加之和.方案二:先将一个空烧杯放入盛水的溢水杯中,再将矿石放入空烧杯中,拿另外一只烧杯接住溢出的水.拿出矿石,将烧杯中的水倒入另一个烧杯中,用测力计通过细线分别测出两只烧杯和水的重力,示数为F1、F2,烧杯重力表示为G0,则矿石重力为G=F1+F2-3G0. 总结: 此类结果开放性的试题有许多,以上述两个例题为例,一个是让学生自己设计问题,并且根据自己设计的问题作出解答.另一种是提出问题,让学生自己设计方案,通过不同的实验方案达到巩固知识,发散思维的目的.3结论在初中物理力学的学习中,开放性试题对于学生的学习能够起到很大的帮助作用,巩固所学知识,将力学问题综合考虑,有时可以通过其他学科内容的运用,达到掌握力学知识的目的.本文中所提到的两个例题,仅仅是开放性试题中的结论开放性问题,希望能够对初中物理力学开放性试题的设计提供借鉴. 作者:杜海麟 单位:南通市田家炳中学 物理力学论文:结构动力学系统的物理参数 摘要: 提出了一种动力学系统的物理参数辨识方法。应用Padé多项式对动力学系统的动刚度曲线进行拟合,通过最小二乘法确定Padé多项式中的系数矩阵,利用遗传算法对Padé拟合式中的参数进行优化,从而得到系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。数值算例表明该方法具有较高的辨识精度且适用于黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统。 关键词: 参数识别;系统辨识;结构动力学系统;Padé拟合;最小二乘法 在动力学响应分析过程中,系统辨识起着十分重要的作用,结构动力学系统的物理参数辨识一直是结构动力学领域的研究热点。准确辨识结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,是准确地预计结构动力学响应的前提。Phan[1]等利用系统的输入输出信号,通过状态空间模型辨识系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。Chen和Tsuei[2]同时考虑了黏性阻尼和结构阻尼来对系统的物理参数进行了辨识。Lee和Kim[3]对Chen和Tsuei的方法进行了改进,将原来方法拓展到多输入多输出系统,并在实验验证中发现,Tsuei等人的方法若从动刚度的角度出发,辨识过程将得到很大简化,且辨识结果受测量误差和噪声的影响较小。但是,正如Lee和Kim[3]在文中所说,利用结构动刚度进行动力学参数辨识的研究还很少。广泛应用于系统降阶及参数拟合的Padé多项式是一种曲线拟合方法。Chazot[4]等将Padé多项式用于黏弹性结构降阶,其计算效率与直接计算方法相比,得到很大提高。王学雷[5]提出了一种基于Padé近似的频域辨识方法,研究了基于积分最小二乘指标的SISO时滞系统频域辨识问题。叶华[6]等利用Padé多项式来逼近时滞环节,提出了一种时滞电力系统特征值的计算方法。Fournodavlos和Nestoridis[7]从数学角度也研究了Padé在参数拟合方面的应用。作者[8]在之前的研究中,曾研究过利用Padé多项式对频域广义气动力拟合,得到时域气动力表达式,进而研究带迟滞非线性环节二元机翼的气动弹性响应问题。本文从线性结构动力学系统的动刚度出发,采用Padé多项式拟合,对动力学系统的物理参数进行辨识。首先分别从黏性阻尼和非黏性阻尼两种动力学系统介绍了系统参数辨识方法,并通过数值仿真算例对两种动力学系统的物理参数进行辨识,验证了该方法具有较高的辨识精度。 1系统物理参数辨识方法 1.1黏性阻尼系统由式(11),(13)可见,βi的取值会影响参数辨识的结果,因此,在对动刚度矩阵进行拟合时,需要对βi的取值进行优化,即βi值的确定为一个寻优过程。本文利用遗传算法对优化变量βi值的选取进行优化,优化目标为使得重构后的动刚度矩阵与原始的动刚度矩阵在关心的频率范围内其误差的范数最小,其中,重构的动刚度矩阵通过对重构的频响函数求逆获得。此时刚度矩阵也不再是一个常矩阵,但对黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统来说,刚度矩阵都应是常矩阵,所以当辨识得到的阻尼矩阵和刚度矩阵不再是常矩阵时,说明之前假设的阻尼模型不恰当。由此可见,采用式(11)或(13)不仅可以辨识结构的阻尼,还能够在一定程度上反映出结构的阻尼机理:即如果识别出的频率修正项比较小甚至接近为零时,说明结构的阻尼为黏性阻尼,否则,结构的阻尼应按照非黏性阻尼模型重新辨识。 1.2非黏性阻尼系统对非黏性阻尼结构,其阻尼项一般用核函数的卷积分表示[10],系统的运动方程可写为令c(t)=C0g(t),C0为对称的正定系数矩阵,g(t)为核函数的类型。显然,当g(t)=δ(t),δ(t)为狄拉克函数(Diracdeltafunction)时,式(15)退化为黏性阻尼系统。 2数值仿真算例 2.1算例1如图1所示的三自由度质量-弹簧系统,假设阻尼为黏性阻尼。本例中Padé多项式的取修正项数l=2,利用Matlab遗传算法工具箱对βi的取值进行优化,选择概率、交叉概率等参数的选取采用默认值(本文所有算例均采用默认值),采用遗传算法得到的一组优化解为[β1β2]=[-1.4572.296],相应地按照第1.1节的黏性阻尼系统辨识过程进行参数辨识,得到系数矩阵如下。然而,在实际情况中,往往存在模态截断的问题,此时,动刚度曲线为有限长度,即动刚度曲线没有覆盖全部模态,如本例中仅利用覆盖第一阶模态的0~2Hz频段内的动刚度曲线进行辨识,采用相同的辨识过程进行辨识,则遗传算法得到的一组优化解。 2.2算例2如图2所示的二自由度质量-弹簧系统,假设阻尼为黏弹性阻尼。 2.2.1用黏性阻尼模型进行辨识为了说明本文方法对系统阻尼模型的辨识功能,首先对算例给出的黏弹性阻尼系统采用黏性阻尼模型进行辨识。同样,取Padé多项式的修正项数l=2。可见,质量矩阵得到准确辨识,但识别得到的系统刚度矩阵不是常数阵,阻尼矩阵为实数矩阵,由前文所述可知,选用黏性阻尼模型对该系统进行辨识是不合理的。这里,仅给出在1~100rad/s频率带宽范围内,辨识得到的阻尼矩阵(或刚度矩阵)与原始阻尼矩阵(或刚度矩阵)中的一些元素随频率的变化曲线对比,如图3和4所示。由图3和4可见,虽然刚度矩阵中的元素K11和K22的最大相对误差分别为1.99%和3.32%,但已表现出随频率变化的特性,而且阻尼矩阵的虚部信息明显缺失,所以用于辨识的阻尼模型选用黏性阻尼模型是不合理的,应按非黏性阻尼模型进行辨识。 2.2.2用非黏性阻尼模型进行辨识当辨识阻尼模型选用非黏性阻尼模型时,采用前述针对非黏性阻尼系统的Padé多项式拟合法,对系统的物理参数矩阵进行辨识,取修正项数l=2。如图5所示为对βi的取值优化前,取不同βi值得到的辨识结果,其中实线表示的是松弛因子μ取100时的原始阻尼矩阵中的元素随频率的变化曲线。显然,需要按前一节所述对βi的取值进行优化。可见,松弛因子和系数矩阵得到了精确地辨识。在1~100rad/s频率带宽范围内,如图6所示为辨识得到的阻尼矩阵与原始阻尼矩阵的各个元素随频率的变化曲线对比(根据阻尼矩阵对称性,C21=C12,C22=C11)。显然,阻尼矩阵的辨识精度也相当高。当出现模态截断时,如本例中仅利用覆盖第一阶模态的0~20rad/s频段内的动刚度曲线进行辨识,采用相同的辨识过程进行辨识,则遗传算法得到的一组优化解为[β1β2][]=100.006128.503,辨识得到的系数矩阵如下。 3结论 (1)本文利用Padé多项式对系统的动刚度进行拟合,提出了动力学系统参数辨识的一种新方法,该方法同时适用于黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统。并且,本文方法的辨识结果能够反映一定的阻尼机理,当频率修正项较小或接近为零时,用于辨识的阻尼模型应按黏性阻尼模型进行辨识;当频率修正项较大时,用于辨识的阻尼模型应按非黏性阻尼模型进行辨识。(2)本文以Padé多项式修正项中的参数为变量,求得辨识得到的动刚度矩阵与原始的动刚度矩阵之间的误差矩阵,以误差矩阵的范数为目标函数,通过遗传算法对修正项中的参数进行优化,从而提高Padé多项式曲线拟合的精度,辨识得到的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵具有较高的准确度。 作者:杨智春 丁允停 王乐 单位:西北工业大学结构动力学与控制研究所 物理力学论文:软粘土物理力学特点分析 1前言 目前,开发和利用沿海滩涂资源进行的围垦工程成为解决我国沿海地区用地紧张、推动区域发展的重要战略之一。近年来,沿海地区围垦工程呈现逐步向深水、低涂、超软地基发展的特点[1]。沿海地区多有深厚的淤泥、淤泥质软土层,这类软土一般具有高含水量、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度、显著的结构性与流变性等特点,这些基本特性对工程会产生潜在的不利影响,其中以土体的结构性最甚。沈珠江院士早已指出粘性土结构性问题研究的重要性[2]。吕海波与汪稔等[3-4]对琼州海峡南北港防波堤区软土的结构性进行了初步的机理分析。研究结构性土的物理、力学性质指标及其相关性对于土体特性的判定、工程特性的分析及其为工程提供可靠的设计参数具有重要的实用价值。通过指标间的相关性分析,利用常规的土性参数预测变形与强度参数也有一定的工程价值[6]。然而目前对结构性粘土物理力学性质指标的变化规律及其相关性的研究并不多见[7]。因此,有必要对结构性存在条件下软粘土的物理、力学性质指标及其相关性展开统计分析。 2工程概况 浙江漩门三期围垦工程是至今该省最大的围垦工程,总围垦面积45.3km2。实体工程位于玉环县楚门半岛与玉环岛之间的漩门港湾,海堤总长5314m。本试验重点研究最长的中段珠港海堤范围内的深厚淤泥质软土的物理力学特性,珠港海堤地基主要由Ⅰ层淤泥夹粉土、Ⅱ层淤泥、Ⅲ层淤泥质粉质粘土、Ⅳ层粘土夹粉细砂等组成。本研究钻探取样位置选择在海堤建造影响范围外(编号BZK),取土最大深度为59.8m,所取土样主要为Ⅱ、Ⅲ层,兼有部分Ⅰ层。 3土层的物理力学特性指标 根据研究内容,我们设计了相关的室内试验方案,进行基本物理性质试验,同时还进行了一维固结试验与无侧限抗压强度试验。以上试验的操作方法均按照《土工试验规程》[8]严格进行。土层的物理力学性质指标统计分析见表1,其随土层深度的变化见图1。从表中可以看出,漩门湾海相软粘土的天然含水率高,孔隙比大。液性指数范围1.15~1.94,土体全部处于流塑状态。各物理力学特性指标的变异系数较小,表明该地区各土层的性质空间分布的差异较小,在设计中可将每一土层的设计参数取作常量。从图中可以看出,只有灵敏度与土层的深度呈近似线性关系,其他各指标与土层深度并非线性关系,而在Ⅱ层中出现突变,表明该层土与上下土层物理力学性质存在较大的差异,原状土与重塑土的无侧限抗压强度试验的结果表明,该层土的结构性强、灵敏度大,表明该土层物理力学指标的变化与结构性相关。该地区软土的灵敏度在2~4之间,与已有文献调查台州地区的软土灵敏度的数据吻合[9],按照该指标评价此次试验软土为中等结构性土。 4结构性粘土的物理力学性质指标相关性分析 土体的工程特性与其物理力学特性指标密切相关,因此,对漩门海相软粘土各项物理力学指标进行相关性分析,对于该地区土性的认识与工程实践经验的积累具有重要的参考意义。本文采用最小二乘法对各项指标间的相关性进行回归分析,为了便于工程应用,这里仅采用一元线性关系对其进行分析。其物理力学指标相关性见图2和图3,获得对应的回归方程式见表2。从图表中可以看出,土体的密度ρ、塑限wP与含水率w之间线性相关性较差;而孔隙比e与含水量具有良好的线性相关性,同时液限wL与w、e具有较好的相关性,这些表明土体的微观结构与粘粒含量对土体含水量与液限均产生较大的影响。塑性指数IP与含水量的相关性较好,而与孔隙比e的相关性稍差,表明天然含水量对IP影响更大。压缩系数a1-2与w相关性较好,而与e相关性稍差,由于该层土体结构性较强,使得该层的压缩系数与孔隙比的相关性较差。压缩系数随着e的增加而增大,在Ⅱ层增大的速率上升,表明该层土的压缩系数较大,强度较低,在建造堤坝的过程中易破坏,故不宜作为持力层。另外,由于含水量与a1-2的相关性较好,故可根据基本物性试验,通过经验公式推得a1-2,具有一定的工程意义。从图中可以看出,土体灵敏度与孔隙比的相关性较差,表明灵敏度与土体的孔隙比没有明显的线性关系,也可能由于样本较少造成分析存在误差,需要进一步的研究才能做出合理的判断。 5结论 通过现场原位取样与室内土工试验对漩门湾海相软粘土进行了物理力学特性指标的统计分析,得到以下基本结论:(1)该地区各土层的物理力学特性指标的变异性较小,空间分布差异性不明显,可忽略空间变异性的影响,取常量作为设计参数。(2)土层的物理力学指标与土层深度呈非线性关系,各指标沿深度的变化与土体结构性的强弱密切相关。(3)软粘土的ρ、wP与含水率w之间线性相关性较差;而e、wL、IP、a1-2与w具有良好的线性相关性。液限wL、IP、a1-2与e具有较好的相关性,而St与e的相关性较差。根据含水率w的变化,结合经验公式能够获得土体的变形参数a1-2,可为该地区工程评价提供一定的经验依据。 物理力学论文:高中物理力学实验论述 一、引言 在高中阶段的学习中,物理是难度较大的一门学科,相对而言其学习过程也较为枯燥,而在物理的力学学习中,物理力学实验又是学习的重难点,考试当中会直接考查物理力学实验相关内容,同时物理理论的学习往往也是以力学实验为基础。但是从总体上来看,大部分学生在物理力学实验学习方面面临着较大的困难,无法有效掌握物理力学实验的内涵,这不仅为物理理论的学习带来了一定的难度,同时也影响了考试成绩的进一步提高。因此,对高中物理力学实验的学习方法进行探索成为每个高中生必须要面对的问题。在下文当中,结合自己的实际学习经验,一起来探讨一下关于高中物理力学实验的具体学习方法。 二、注意生活的方方面面 我们的物理教师在课堂教学过程当中反复强调学习物理应该有一双善于观察生活的眼睛,因为物理就是通过前人不断的观察生活,找到规律,理解分析之后才慢慢形成的一门学科。而物理力学实验就是前人对生活中的物理力学现象进行观察与分析之后,对相关理论进行验证的一种手段,实践性强是物理力学实验的基本特征,同时高中物理力学实验的相关内容在实际生活当中也具有非常丰富的具体表现,因此,从生活入手进行高中物理力学实验的学习可以做到事半功倍的效果。具体来说主要体现在以下两个方面:第一,要有观察生活的基本意识,对生活中遇到的相关问题,积极地从物理力学的角度对其进行分析。第二,挖掘力学实验素材,对生活中所遇到的现象进行分析之后,通过力学实验对其进行深入的分析。 三、深入思考老师提出的问题 在学习高中物理力学实验的过程当中,对于老师所提出的问题我们必须要进行深入细致的思考。与我们学生刚开始接触物理不同,老师多年从事物理的教学研究,在多年的教学生涯当中,对物理力学实验的内容、原理、考点等都有非常深入的了解,其在课堂当中所提出的问题往往都整合了大量的力学实验信息,其内涵极为丰富,如果我们不能对这些问题进行深入思考,则必然将只能停留在力学实验学习的表面当中,无法进行深入学习,阻碍力学实验学习能力的进一步提升。而且,我们在思考老师所提问题的过程当中,不能抱着应付差事的态度,不仅需要进行深入的思考,同时还需要结合具体问题通过实验进行论证。 四、参与物理力学实验学习兴趣小组 物理力学实验相对较为枯燥,学习的难度也相对较大,为了更好地学习物理理论知识,掌握力学实验的相关内容,可以通过参与或组建兴趣小组的方式来进行探讨和学习。我们班就自发地组建了物理力学实验学习兴趣小组,大家自愿参加,积极参与,合理的安排搭档,互相帮助,共同去完成物理力学实验,讨论自己在实验中遇到的问题。兴趣小组不仅营造了一个浓厚的学习氛围,使大家的物理力学实验学习兴趣得到提高,而且通过互相分析与讨论实验中遇到的问题,可将自己的知识进行查漏补缺,进一步整合。 五、加强物理力学实验动手实践 在现阶段,高中物理高考时并不会考查学生的动手实践,而仅仅是通过实验题目的方式进行考查,因此,许多学生在学习的过程当中也倾向于采用做题的方式来提高自己的动手能力,而不愿意通过亲自动手实验去探索物理力学实验的相关内容,这就必然导致大家对于物理力学实验的理解依然停留在理论层面上,真正的物理力学实验动手能力并没有得到充分的提高,仅仅是做题能力得到了一定的提高。我们必须要转变这种学习理念,积极主动地进行物理力学实验实践才能加强自己对物理力学实验的理解,提高物理力学实验能力。 六、加强对物理力学实验的分析与总结 许多学生认为物理力学实验就是对物理的力学原理进行验证的过程,在实际的学习过程当中,往往只是照本宣科重复课本当中的力学实验,最后完成相应的数据处理,并不会对实验过程进行充分的分析与总结。其实在做物理力学实验的过程当中,包含的信息相对较多,如果我们不能充分地挖掘潜在的信息,进行自我思考,就无法实现力学实验能力的有效提升。因此,我们在完成实验学习之后,还需要对实验过程当中所遇到的相关问题进行深入的探索与讨论,归纳总结其中的问题,并探索具体的解决方案。 七、总结 可见,高中物理力学实验学习虽然困难而且枯燥,但是只要掌握好良好的学习方法,善于思考,勤于思考,认真地参与物理力学实验就可以帮助自己提高学习效率,牢固掌握相关知识内容。 作者:朱文谦 单位:湖北省武汉市常青第一中学 物理力学论文:高中物理力学学习技巧总结 摘要:目前素质教育得到快速发展,掌握一定的学习技巧对我们学生来说极其重要。它不仅能够让学生在答题以及解题的过程中事半功倍,还能让我们的逻辑思维得到全面性的加强。力学学习技巧在高中物理学中是非常重要的,对高中物理学的学习技巧进行总结分析,并提出了相应的优化措施,希望能对相关同学有所裨益,下面做具体的探讨和分析。 关键词:高中物理;力学学习技巧;总结 高中物理学习的知识内容较为丰富,知识点相对比较抽象,尤其是在进行力学的学习过程中,不仅需要对公式进行深层次的理解,还要对受力情况进行正确的分析。但力是一个看不到、摸不着的抽象物理量,想要进行深入的研究以及学习,需要对其学习技巧进行全面性的总结。 一、深刻理解和熟练掌握力学的框架及内容 1.力学框架体系的构建 在高中物理的学习构成中,力学是非常重要的一个部分。在对力学的研究中,除了要了解力学本身的特性之外,还需要对力学的概念进行一个非常深刻的了解。高中物理力学会涉及到多方面的知识,这些不同的层面都会与力学构成一定的联系,同时,在对力学概念进行学习的过程中,还需要对其不同的规律进行一定的区分。在高中物理力学知识学习的过程中,除了要注意做好基本概念的理解和掌握之外,还需要不断进行归纳总结,要根据自身学习的情况,对知识进行仔细整理并进行详细分类,尤其是书本上的一些特定的定律,一定要进行一个非常深入的理解,必要的时候,还可以进行相应的推导,并对其中各知识点之间的联系进行总结。这样就可以在学习的基础上,构建一个适合自己学习力学的知识框架,理解更为深刻。 2.力学重点内容的总结 基础概念是物理力学学习的基础。现在,我们很多的高中老师都会采用整章齐下、重点攻克的方法来给我们学生进行讲解,老师对知识点的总结与归纳是非常的清晰、有条理,对力学知识的理解也是非常深刻的,在老师的引导下,大多数学生能够对物理力学的知识有着更深一层地理解,能够在很大程度上提高学习的效率,但是在进行力学的学习过程中,我们还需要对其重点内容进行总结。在对内容进行总结的过程中,我们尤其要注意牛顿第二定律的全面使用,其公式为:F=M×a。牛顿第二定律成功的将力与重力加速度结合在一起,让物体的整体受力得到了更为直观的表达,我们在学习的过程中,应当在牛顿第二定律的基础上对其进行延生以及拓展,因为在力学的学习过程中,我们通常会考虑到很多力学的因素,如重力、支持力、摩擦力、压力以及电磁力,这些都是我们在物理学习中应当注意的重点。在高中物理的学习中,我们学习力学的主要内容,大致可以分为两个板块:其一,物体在运动过程中速率变化与力产生的关系,其是加速度与力的整体结合;其二,磁场的磁效应产生的力的变化。在学习这两个重要的板块内容时,我们都会用到牛顿第二定律进行力学的阐述,所以,在进行力学的总结以及学习的过程中,我们要深层次的理解牛顿第二定律,并对其进行灵活的运用,从而让自己在学习力学的过程中更容易掌握力学的变化规律。 二、构建知识模型,融会贯通、灵活运用 在高中物理学习的过程中,除了要做好基础概念的学习和掌握,还需要对相关概念中的理想化研究模型建立一定的认知,并了解其研究过程。理想化模型是一种非常重要的科学抽象化的方法,也就是说,在进行研究的过程中,要注重主要因素而忽略次要因素,从而达到简化研究问题的目的。例如,匀变速直线运动、平衡运动、匀速圆周运动等理想化运动模型,质点、点电荷等理想化模型,还有能量守恒定律,这些都可以说是一个比较理想化的定律或概念。在进行物理问题思考的过程中,也在建立物理模型,因此在遇到相关的作业题型时,一定严格按照相关的模型建立思路,来寻求问题的解决方法,这是学习高中物理力学的最高要求。在进行物理学习的过程中,一般都会遇到以下几个方面的问题:(1)引进理想模型的原因;(2)理想模型与实际模型的差别;(3)如何建立一个正确的理想模型;(4)理想模型研究的意义。我们学生在学习的过程中,要对这几个问题进行一个深刻的思考,在探索物理规律的过程中,对物理模型的作用能够有一个比较明确的认知,并在实际的解题中,能够明确地进行运用。 三、掌握重要研究方法和基本的解题技巧 在进行受力分析的过程中,还要运用一定的方法,对其进行归纳和总结。例如,在进行受力分析的过程中,可以运用整体法对其进行整理,这可以在很大程度上提高解题的效率,但在进行实际应用的过程中,需要不断进行联系,不断归纳总结,才能够又快又准的解决问题。例如:在力的动态平衡问题中,通常都是采用图解法来进行解题,但是在一些探究性的试验中,通常都是采用控制变量法来解决相关的问题,控制变量的研究方法比较普遍,但是非常必要,在一些实证性的试验中,也有着非常关键的作用。 四、注重图像法在力学问题中的作用 一般在物理力学的分析过程中,图像法的使用是非常普遍的。图像法的应用通常都建立在坐标系的基础上,是一种用于描述物理规律的重要方法,并且,图像法在物理学中的应用也非常广泛,其不仅仅在力学中有着非常充分地应用,在电磁学、热学中也是比较常用的。例如,磁核振动图像、波动图像、电磁场图像、温差图像等,都可以运用图像法将运动的状态非常直观地描述出来。在物理学中,图像法具有非常直观的优点,但是在应用图像的时候,还需要注意以下几个方面的问题:(1)在看图像的时候,一定要看清楚横纵坐标的物理量及其相应的单位;(2)在理解图像物理意义的时候,需要非常清楚地了解到图像所代表的函数关系与相关物理公式之间的联系;(3)要对图像的斜率、截距、面积等相关的物理量所代表的物理量有一定的了解。但是最关键,最根本的问题就是要熟悉图像的特性,了解基础的物理图像,在一定条件下,可以通过类比的方法,来对相应的问题进行解决。 五、注重逻辑推理能力的培养 在高中物理力学学习的过程中,除了要对基本的概念以及方法进行掌握之外,还需要建立一个比较严密的逻辑推理思路。例如,在机车启动这一专题中,就会遇到汽车加速度减小的加速运动问题,在对这一问题分析的过程中,需要了解机车运动的一个状态。当机车启动的时候,先是匀加速运动,但是当机车的功率达到额定功率的时候,就会做加速度减小的加速运动,最终达到最大的速度。这类问题的分析一直是一个难点,但是它的计算比较容易,主要是进行全面的推理,并对各个物理量之间的关系进行一定的梳理。 六、结语 综上所述,在高中物理的学习过程中,我们首先需要结合实际情况,找到基础的解题方法,并采用多种方式优化。在学习技巧的总结过程中,我们需要对力学知识的各种学习方法进行应用,在高中物理力学的学习中,一定要扎实学习的基础,并不断进行归纳总结,找到适合自己的逻辑分析方法。同时,我们学生还要注重自己逻辑思维的培养,要学会养成找到问题、把握重点、快速解题、题后反思的学习习惯。我相信,只要同学们保持良好的学习习惯,做出持之以恒的努力,定能使高中物理学的学习难度得到全面的降低,自身的综合物理素养也会得到很大提升。 作者:蒋勇睿 单位:聊城市第三中学 物理力学论文:高中物理力学学习策略探讨 摘要:在学习高中物理课程过程中,掌握正确的学习方法和学习技巧对学习物理知识、解决物理问题具有非常重要的作用,不仅能够保证学习效率和质量,节省解题时间,而且还能够减少解题的计算量,确保解题的正确率。下面围绕力学相关知识分享一下学习高中物理知识的感想和心得。 关键词:高中阶段;物理学科;学习 无论课程怎样改革、变化,物理一直都是高考理科重点考察的科目。对于作为理科生的我们来说,对物理学科知识的掌握情况直接影响高考整体成绩。所以,在学习高中物理知识的过程中,沿着正确的学习思路,采用恰当的学习方法是非常必要的,能够获得较为理想的成绩。 一、加强对解题思路的梳理 在对力学知识进行学习的过程中发现,在力学方面问题的过程中大多时候都需要借助能量守恒定律、运动定律等来帮助解题,并且由于物理、化学、生物等学科与数学具有密切的关系,所以在解题过程中也需要用到许多数学知识,例如,几何图形、三角函数、图象等[1]。所以,在学习物理力学知识前,应当注意积累基础知识,从而熟练掌握函数知识和物理相关定律,以此来形成明确的解题思路。 二、加强对良好学习习惯的培养 良好的学习习惯对提高学习质量和效率具有非常重要的作用,而良好习惯的形成也离不开自主学习意识的支持。在学习物理力学知识的过程中,我们需要有意识的、有针对性的学习一些较为常规且容易出错的知识点,例如,养成正确使用物理符号的习惯,在日常做题时保证解题步骤书写的规范性、严步性。唯有如此,才能在解题时清晰、明了的以文字、符号的形式将解题思路表达出来。针对物理试卷中难度较大的压轴题,我们在解题时可以先根据题目给出的已知条件进行推理,将可能用到的定理、公式等知识简要的书写下来,然后进行推导和计算,在草纸上进行演算的过程中激发解题灵感,从而成功解题。同时,还应当养成良好的审题习惯,在审题时,仔细观察是保证解题准确率的重要前提,只有认真审题,仔细观察,才能明确的掌握题目给出的已知条件,从而充分利用已知条件进行解题。 三、加强对基础知识的掌握,明确学习规律 如上述所说,基础知识的掌握对解决物理力学问题具有非常重要的作用,所以在学习物理力学知识的过程中,对于物理力学中涉及的定理、定律等知识,我们应当熟练掌握,从而在实际解决物理力学问题的过程中可以针对题目给出的已知条件有依据的进行推理,以此来理清解题思路,成功攻克力学难题。在掌握基础知识的过程中,可以将概念图学习法巧妙的应用到其中,首先应当构建概念图谱,对构建概念图所需知识点进行选取,保证所构建的概念图能够有效加强物理新旧知识点的联系,完成对新旧知识脉络的梳理。然后,对物理知识体系中较为重要的内容进行归类、整理,明确概念图的各部分内容[2]。最后,按照特定的规律对相关知识点进行排序,明确概念图的横纵结构,完成概念图的制作。通过将概念图应用到高中物理学习中,我们能够在制作概念图的过程中对知识点形成系统认识,为后期学习提供相应的辅助,有助于学生物理学习效果的强化。例如,在学习“牛顿第一定律和牛顿第三定律”相关知识的过程中,可以将其中涉及的知识纳入到概念图谱中(图1),通过整理、制作概念图明确牛顿第一定律与牛顿第三定律之间的联系。 四、加强对学习方法的积累 对高中物理力学方面知识体系进行分析可知,力学的研究对象主要包括安培力、电场力、引力、摩擦力、重力、弹力、洛仑磁力等。在对力的存在进行判断时,需要注意下面几个方面:其一,状态能够影响弹力的情况;其二,以相对运动为机理;其三,通过提示可以判断重力;其四,通常都是先弹力后摩擦力;其五,若是相互垂直的力较大,则平行方向的力不存在。在对力的方向进行判断时,借助同一直线能够判断力的方向,标量是运算结果。针对力隔离和整体相关题型,首先可以通过外力来判断横踢,经过隔离后能够求出内力。在保持同一状态时,需要先看整体,而在处于不同状态时,则运用隔离。若是在不同状态,想利用整体,则需要先假设力的存在或不存在,然后根据已知条件进行推理计算。在坐标方面,一般运用正交分解,轴上矢量较多。在对力的运动趋势进行判断时,在速度与加速度的影响下,同方向的力相叠加,而反向的力则相互抵消。同时,在力的影响下,加速度发生变化,应当明确径向和切向,若是径向的方向发生改变,则切向的大小也发生改变,运动的方向就会偏径向。 五、结语 综上所述,物理课程是高中学习过程中较为重要的一部分,其内容的逻辑性和实践性比较强,若是在高中物理学习过程中未掌握正确的学习思路和学习方法,就会觉得物理学习难度大,逐渐丧失学习兴趣,最后变成学困生。为了有针对性的改善物理学习难的现状,我们应当善于在日常学习过程中积累学习经验,掌握正确的学习思路和学习方法,为更快、更准的掌握物理力学知识奠定坚实的基础。 作者:韩庚樾 单位:正定中学 物理力学论文:高中物理力学知识学习技巧探讨 高中物理中的力学是很重要的一个知识点,如想在高考中获得高分,掌握一些解题技巧是非常有必要的。掌握高中力学要从基础知识开始,只有打下坚实的基础,才能不断地提高学习成绩,提高学习效率。高中物理力学的解题技巧有哪些呢? 1.高中物理力学解题步骤分析 力学解题通常可分为以下步骤:一要明确研究对象,面对一道力学题,在解题之前必须要了解研究的对象是什么,之后对这个对象的运动进行分析,对受力进行分析,按照物理特点进行分段,以确定解题的思路。二在研究对象和解题思路确定了以后,就要找出与其对应的力学规律,把对应的方程式列出来。三从所有问题中找到重点,对潜在的条件进行深挖,同时,针对问题的特点全方位、多角度、深层次地建立辅助性方程式。 2.打好基础,做好受力分析 无论是哪一门学科,基础知识都非常重要,牢固的基础是今后学习的必备条件,也是提高分数的有效途径。力学的基础知识是受力分析,一定要掌握熟练。力学中有一些概念和定理,不仅要背下来,最重要的是理解其中的含义,不要进入误区或理解上的错误。比如,速度和加速度这两个概念,虽然只有一字之差,但意思却是不同的。有些同学很容易混淆这两个概念,认为速度是零,加速度也是零;加速度越大,速度也会越大。当基础概念理解错误时,就会大大影响解题的成功率,不能有效提高成绩。所以,在高中物理力学中受力分析是解题的基础,能够正确画出受力分析图,就等于解题取得了第一步的成功。 3.培养逻辑思维,能够举一反三 逻辑思维可以助推物理力学中的解题,在解题过程中,当遇到很复杂的受力,就能够进行有效的分析,使整体的界限清晰明朗,有利于把复杂的力学解题变得简单化。比如:有两个物体相互纠缠在一起,在这种情况下,想要划分彼此之间的作用力是比较困难的,如果单独划分其中一方的作用力,显然,在一定程度上,对解题是有负面影响的,就会使解题变得更难了,如果把这两种物体看作为一个整体的话,对于区分彼此的受力情况就不那么难了,换而言之,也就降低了解题的难度。此外,还要掌握一个技巧,那就是能够“举一反三”。在解题过程中,常常会碰到一些类似的题目,其实这些题目之间存在着一定的关联性,对于同一种类型的题,要学会总结,找出其中的解题规律,久而久之就培养出了一种良好的学习能力即“举一反三”。 4.注重审题,挖掘其中信息 审题对于解题是至关重要的,审题要特别注意,尽最大限度从题目中挖出深藏的信息,体味题目中的内涵,这样才可以提升解题效率。力学题目大多会与生活发生或多或少的联系,在审题过程中,要一边审题一边认真思考,在题目中挖掘其中的含义,找到重要的信息,这些信息对解题大有帮助。具体地说,在审题过程中要注意以下两点:第一,对物体的运动形式进行分析,确定其是变速运动,是匀速直线运动,还是静止,注意运动的相对性。第二,要弄清物体的受力情况,然后进行分析,物体具体受到的外力有哪些,它们的方向怎样,假如是几个物体受力,就要对各个物体之间相互的作用力进行分析,把单个物体受力的情况及整体受力的情况分清楚。第三,当物体的受力情况很复杂时,要先考虑整体受力情况,然后列出所对应的受力方程,再分析每一单个物体的受力情况,这样才能保证物体的受力分析正确。总之,高中物理力学是高中阶段学习的一个重点和难点,在力学解题过程中,需要多种解题技巧,这样才能提高解题效率和准确率,提高成绩。 作者:周灿 单位:河南省南阳市一中高三(15)班 物理力学论文:高中物理力学三大解题技巧探讨 摘要:高中物理力学是物理学习中的重点和难点,我们在学习中发现,力学知识是构成整个物理结构体系的关键所在,所有的物理题目解答几乎都离不开力学知识,因此我们在学习中应当重视力学解题技巧的分析,针对不同的题目采用相应的解题方法,应用合适的解题技巧,从而在解题中少走弯路,提高解题速度和准确性。 关键词:高中物理;力学知识;解题技巧 高中物理的逻辑性和理论性较强,很多人在物理学习中会产生物理难学的观念,从而影响了其学习成绩,甚至有很多人直接学习落伍。在物理学习中,力学知识点的作用十分重要,几乎贯穿到整个物理体系中,几乎所有的题目解答都用到了力学知识,因此对同学们而言,要熟练掌握解题技巧,首先打好理论知识,把理论知识应用到力学题目解答中,下面根据物理学习的经验,详细谈谈物理力学解题的三大技巧。 1强化审题、寻找有效信息 高中物理中审题的至关重要,题目所提供的解题信息很多都隐藏题目中,因此我们要重视从题目中挖掘有效的信息,尤其是在物理力学题中,稍不留神就会造成题目理解错误,从而无法组织起正确的解题思路。同时在力学题目审题过程中,要做好审题记录,对出现的信息进行重点标注,对可能用到的公式或定律进行列举,发现其题目中暗示的信息,防止对题目信息挖掘不足,造成思维困难。再者在题目审题时,要努力将题目类型和实际生活中遇到的现象进行结合,例如在自由落体运动章节中,我们可以利用自己的经验来联想自由落体现象,从而增强了对题目的理解能力。物理受力分析是题目中常见的题型,给出一个物体或者多个物体,我们要通过受力分析来确定物体的状态,所给出的物体中有的是部分受力,有的则是全部受力,这时候就要根据实际情形进行力学分析,从而找出相应的解题思路。在力学受力分析中,其目的是明确物体的受力情况,作用在物体上的力有哪些,如果是多个物体组成的整体,就要分析整体和部分之间的受力关系。再者要分析力学作用下的运动形式,判定其运动是直线运动、静止运动及变速直线运动等,有助于解题思路设计,根据受力分析列出相应的受力方程。 2夯实基础知识、正确分析受力 在物理力学解题应用中,应当具备扎实的基础知识,只有这样才能理清题目中暗藏的知识点,并清楚其题目要求,从而做出正确的受力分析。对我们高中生而言,一定要弄清楚力学的基本概念和定理,并活学活用,有些同学对于基础知识点的概念不清楚,其适用范围也不明确,没有夯实基础知识,在受力分析时就会出现各种错误,因此我们首先要做好物理力学的学习,强化基础知识的应用。首先要对滑块进行受力分析,作用在滑块上的力分别有拉力、重力、支持力、摩擦力,其中支持力垂直于其运动方向,因此支持力并没有对物体做功,对物体做功的力只有重力、拉力及摩擦力,利用这受力分析就可以列出动能方程和能量守恒定理方程[2]。在本题目的解答中,受力分析至关重要,我们在解题时可以列出动能定理方程和能量守恒方程,把各种技巧相互配合,从而到达融会贯通的解题能力。力学解题是一个经验性的工作,我们要反复进行受力分析训练,在解题分析中,出现错误是不可避免的,我们要强化对错题的回顾,建立相应的错题记录本,利用这些错题来纠正解题思维上的错误,防止在同一类型题目上反复犯错,从而夯实基础知识,提高力学题目解题能力。 3注重举一反三、提升逻辑思维能力 力学解题中培养逻辑思维至关重要,高中物理力学题型的特点是题目组成较为复杂,一个题目中包含了很多力学知识,这就要求我们把物体的受力过程进行分解简化,以严谨的逻辑性思维来深入分析力学受力,例如对两个相互作用的物体,其受力不是孤立存在的,单独对其中一种力进行划分,就会割裂整体性的受力分析,容易造成解题错误。因此我们在力学解题上要注重对题目类型划分,对类似的题目要注重其关联性,通过反复的训练来提高思维逻辑性,从而得到科学的思维方式,提高力学解题准确性。 4结语 综上所述,高中物理的逻辑性和科学性较强,尤其是力学知识点的相互联系性较强,我们要在复杂的受力图中理清其受力关系,并得出相应的方程进行求解,这就需要我们掌握力学解题的技巧,在题目中寻找有效信息,同时夯实基础知识,正确分析其受力,通过反复训练来提升逻辑思维能力,从而提高高中物理力学题目的解题效率和准确性。 作者:胡嘉奇 单位:湖南省长沙市长郡中学
智能制造论文:迎接智能制造新时代 装备制造作为制造业的核心,作为实体经济的主要组成部分,在国际竞争中起到至关重要的作用,可以说为当今国力之根本。从“互联网+”到“物联网+”,高端装备制造的智能化转身,是当下国家大力推进实体经济、“中国制造2025”战略和“一带一路”等倡议,深度融入世界经济的关键。 泰富海洋工程装备(天津)有限公司(以下简称“泰富海工”)是泰富重装集团旗下全资子公司,其正在投资建设的“泰富港机及海工高端装备制造基地”项目占地2200亩,制造基地所追求的智能化、数字化、物联网化,以及全新的商业新模式。此基地位于中国高端装备较为集中的天津滨海新区临港经济区,基地建成后,泰富海工将成为我国该行业内智能制造示范基地和“中国制造2025”示范工厂、中国乃至世界高端装备制造的标杆和先进制造的引领者。 目前,装备制造行业的“智能制造”需重点关注两个方面:装备制造各环节的“智能化”和“物联化”。装备智能与物联的融合,将成为未来智能制造的主流发展趋势,不仅将带来生产力的解放,更能释放出新的经济能量,对产业链的上下游乃至不同行业带来深度影响。泰富在夯实现有企业技术基础的同时,也在智能制造的道路上开展了自己的探索。 变定制制造为流程智造 泰富港机及海工高端装备制造基地陆域面积约145万平方米,按照功能布局,该基地分为七大板块,包括科研数据中心、联合厂房、移动厂房及调试坪、高端装备展示、超大件装配及模块组装、保税仓库、码头作业区。厂房建筑集成将运用绿色建筑、水源热泵空调、光伏发电等绿色环保节能技术,按照绿色建筑三星标准建设。 在基地的设计上突出智能、数据驱动与物联化,结合绿色、新能源等新技术应用。其中最具代表性的是科研数据中心,其内部中央控制中心是整个基地的智慧中心,可对基地所有产品的生产过程,包括从产品下料到零部件加工、焊接、涂装、检测、装配、调试、展示、体验、发运等进行实时监控和远程操作。 值得一提的是,该基地还将重点建设涵盖柔性制造及柔性生产线、智能化实时测控、智能化物流和零库存控制、信息化生产管理、大型机器人焊接单元的智能制造系统,以及辐射数字化研发创新平台、ERP系统平台、集团财务管控平台、客户服务平台及客户关系管理平台、企业管理门户的智能信息管理体系,创新性地变“制造”为“智造”, 并且从“生产型制造”向“服务型制造”转变,最大限度地满足国内外客户个性化定制需求,生产出一体化紧凑型高效装卸船设备、适应海上作业的高度稳定性系统、基于机器视觉的智能化卸船系统等一系列先进产品。 “物联协同”实现平台运维 现下,基于物联网的智慧城市建设已日渐成熟,滴滴打车、ofo等共享经济概念的出现为人们的生活带来了无限便利。在装备行业领域内,通过物联网手段实现机器、人、原材料以及产品的联通正逐渐成为主流。泰富结合自身特点,通过在工厂内各实体和产品之间建立物联网通信系统,将实现企业和产品的平台化运维。基于泰富现有战略布局,目前除湖南湘潭制造基地外,泰富在天津临港、安徽蚌埠、湖北沙洋等地都建设有产业化制造基地,各制造基地在智能化主旋律的基础上,通过物联网协同系统的建设,将充分实现各基地内部和基地之间协同制造,极大提高生产效率。 同时,以港口机械、海洋工程装备、散料输送等大型成套系统设备为主的产品体系,其精细化、智能化程度高的特点为泰富实现产品物联带来了极大的便利。产品物联和制造协同的有机结合,将有效助推泰富平台化运维模式的实现,对企业建设具有实时感知、业务预测、信息反馈和智慧决策智能管理系统至关重要。 “智能服务”助推商业创新 装备制造行业特别是大型装备制造行业普遍面临着设计、制造、施工、服务相互分割及集成性差的现象,资金运转很难灵活开展。泰富集团创新发展模式,实现了由制造型企业向制造综合服务型企业的转型,从单一产品制造商到系统配套服务提供商的模式转变。这为泰富的快速发展带来了强大动力,同时也槭谐∠钅康目展带来了复合挑战。 伴随着物联网的普及,智能设计、智能制造、智能产品的出现,原有行业内产业链上下游单一的业务模式将发生变革。以港机大型成套系统产品为例,其智能化和物联化的转型将使其运维方式更加多样,效能共享和效益分割将成为可能。通过与金融手段的结合,融资租赁这一装备行业现有主流金融模式将得以动摇和创新。 同时,伴随着以智能制造为核心的先进制造模式的普及,人在制造过程中的作用将逐渐往产业链两端延伸,泰富集团的工作重心也将向服务化转移。相信在不久的将来,在泰富集团内部,由服务带来的数据等无形资产价值将会比生产设备来的更为重要。 主动适应海工装备发展 作为高端装备制造业发展的重要方向,近年来,海洋工程装备制造业发展迅猛,已经成为我国重点发展的战略性新兴产业,也是发展海洋经济的先导性产业,《中国制造2025》将海工装备及高技术船舶列为十大重点领域之一。凭借良好的基础设施和成本优势,中国已经具备承接国际海工产业转移的条件。2012年《海洋工程装备制造业中长期发展规划》就提出,未来10年,我国海洋工程装备制造业的发展目标是:在产业规模、自主创新能力和综合竞争力上大幅提升,形成较为完备的产业体系,产业集群形成规模,国际竞争力显著提高,推动我国成为世界主要的海洋工程装备制造大国和强国。 面对机遇与挑战,泰富集团顺势而起,先后承担了国家发改委、工信部产业振兴和技术改造项目、国家科技部火炬计划项目、2015年湖南省科技重大专项在内的国家、省市等多个重大专项,被工信部授予“全国工业企业质量标杆”称号。 2014年,泰富成功晋级“中国民营企业500强”,并跻身“湖南民营企业百强”第14位。 “全球布局”实现国际化转型 近两年,泰富一直在抓紧布局“一带一路”,2016年11月,泰富与南亚国际分销商SDN.BHD.签订了马来西亚巴生港项目战略合作协议。2014年,通过当地合作伙伴帮助,泰富第一个国际化战略项目落地巴西。结合“一带一路”倡议,在“走出去”的路上劈波斩浪,国际订单纷至沓来。纵观全球,泰富先后与上海鼎信科技有限公司签订采购合同,为其印度尼西亚项目提供斗轮堆取料机;与巴西SYNERGY集团累计签订2.3亿美元合同;与塞拉利昂签订7.08亿美元的弗里敦伊丽莎白二世港口改建工程合作协议;与印度签订Haldia港口基础设施建设项目;与印尼签订东南苏拉威西散杂货泊位港口工程EPC总承包项目。 此外,依托“互联网+”, 泰富正在努力围绕高端装备交易,建设具有行业前瞻性的“中国国际高端装备交易服务创新中心”项目。通过对产业链上下游各环节的线上整合,围绕高端装备推出一揽子解决方案,助推企业转型。循着“中国制造2025”的路线,泰富不断地在渤海之滨开疆拓土,快速发展。 智能制造论文:工业大数据是智能制造基础 我国工业正显现积极信号。国家统计局日前的工业企业财务数据显示,今年1月至10月,我国规模以上工业企业利润同比增长8.6%,增速比前三季度加快0.2个百分点。其中,10月份利润增长9.8%,比9月份快2.1个百分点。 从目前发展的情况来看,智能制造和人工智能、云计算、物联网、传感器、网络安全、边缘计算、大数据等七大产业密切相关。业内人士表示,人工智能和传感器作为智能制造的核心控制技术,后期发展空间巨大。边缘计算、云计算、物联网、大数据等产业将智能制造的数据共享互联,建立起网络化的大环境。W络安全保证工业互联网的数据安全。 在信息为王的经济发展时期,数据所到之处必然会触发全产业链的创新与变革。谁利用“大数据”的思维,谁就能赢得主动,赢得先机,占领发展的制高点。大数据就是打开未来通道的最权威与最科学的依据。数据与数据的聚核,所迸发出来的价值或将激活万亿产值。 智能制造将带动全产业和全领域的传感器应用和发展,从而成为新经济增长的巨大动力。同传统的智能化工厂不同,智慧工厂将实现工程技术、生产制造、生产供应和销售的全流程智能化;同时,还将带动智能电网、智能物流、智能建筑、智能移动设备和智能产品领域的快速发展。 基于此,霍尼韦尔大中华区研发副总裁兼首席技术官张大可认为,先进制造业、先进物流交通是今后五年投资的重点,市场规模将会达到2500亿美元。据了解,目前我国物联网产业规模已达到7500亿元,在智能交通、车联网、医疗健康等领域,已形成一批成熟的物联网运营服务平台和商业模式。 IIoT推动全球制造业转型 物联网(IoT)无疑是近两年来在科技产业界被讨论最多的热门话题,这个名词在消费性应用市场或许有大部分仍是天马行空的想像,以及因为业务模式刚起步、而显得有些“虚无飘渺”的商机,但是在工业应用领域,物联网却有一个更清晰的轮廓与更具实质性的内涵。 市场研究机构MarketsandMarkets预测,所谓的“工业物联网(Industrial Internet of Things,IIoT)”市场规模到2020年可望达到1510亿美元的规模,2015到2020年间的复合平均年成长率(CAGR)为8.03%;而推动该市场的主要因素,包括相关半导体与电子技术的进步、云端运算技术的发展、IPv6标准化以及全球政府的政策推动等。藉由实现工业自动化技术以及智慧工厂概念,IIoT将是推动全球制造业转型的关键。德国提出的“工业4.0”──也就是第四次工业革命──即为其中的大规模策略之一,其他如美国、中国与印度等世界制造业大国,也各自拥有试图利用智慧科技来提升制造业效率、扩展营收规模与全球影响力的类似举措。 布署工业物联网所需的硬件技术其实都已经就绪,关键在于将这些硬件结合在一起、搭配适合不同应用之软件,以实现高效率智慧工厂的整体性解决方案;而由于工业物联网也包含电网架设、大量资料运算分析与传输,相关方案的稳定性、安全性、可靠性也缺一不可。此外,标准化以及一个能让其他产业链参与者共同合作的平台,会是其永续发展基础。 在制造业、IT产业与IC产业都具备丰富经验以及完整产业生态的台湾,可说拥有抢先掌握全球工业物联网商机的得天独厚条件;不过传统制造业者想转型智慧工厂,往往会因为不熟悉IT领域技术而不知该从何着手;有意切入工业物联网领域提供相关服务的IT业者,需要寻找能满足相关应用需求的最新软硬体技术与市场趋势;IC厂商要在工业物联网市场占据一席之地,则得从平台化的概念着手,以提供客户完整的解决方案。 机器人自动化市场越来越大 随着劳动力成本上涨,工业机器人也迎来了顺势发展的良机。不过以往看到生产车间的机器人大多是独臂侠,而未来机器人的发展将会根据专业化研发出分工明确的机器人,并且与3D打印、工业VR等充分结合,形成相互协作、共同分享的智能制造新模式。 目前,中国正在进行《 中国制造2025 》,新形势下工业领域势必会采取一系列动作。相关研究报告显示,2015年中国工业机器人市场,其中以六轴多关节机器人为最,占总体销量的46.2%。预计未来几年将会维持30%以上的高增长率。当然这离不开现在的传统工业所处的转型阶段需要智能技术的力量加以推动,由此衍生巨大的需求空间。又加之如今的消费机器人有下行趋势,有商家纷纷瞄准工业机器人行业,里应外合对手遇“冷”,种种条件都适于其发展。 面对工业机器人四大家族瑞士的Abb、德国的库卡、日本的发那科和安川电机来说,中国企业若想突出重围还得靠先进的技术来填补自动化生产线的空缺。尤其是汽车及电子行业。随着自动化水平不断提高,机器人的自动化市场也越来越大。 现在所谓的工业机器人实际上是一个Manipulator,就是一个工业机械臂,没有手,更无关乎智慧。而要想在中国市场占据一席之地,则必须发展心灵手巧的双臂机器人和多臂机器人。那么怎样的机器人才算得上心灵手巧?最简单的就是双臂机器人,就像人一样工作,但是作为一个智能机器人来讲,可以仿造动物界的多臂多足。包括全工位的双臂机器人,一个机器人可以做八个工位的工作,是不是有种八爪鱼的既视感呢。 换言之,心灵手巧就是智能引擎的代名词,正如现在比较流行的“工匠精神及“私人定制”,这就不是生产线上输出的了,而是一个智能中断和CPS网络控制器以及云制造平台综合的、有智能和柔性动作的机器人,从而实现真正的个性化制造。如此看来,如果所流水线的兴起将工业制造推向程序化,提高了效率,那么具有柔性机械手和心灵手巧的手臂的机器人将真正实现智能化制造,这不仅仅助推制造进入“分享经济”,更是机器人发展历程的一次重大突破。 大数据驱动智能制造 当前,以信息技术与制造业加速融合为特征的智能制造正风起云涌。但信息化与智能化到底该如何融合?大数据又与制造业有何关联? 对此,清华大学数据科学研究院执行副院长韩亦瞬在论坛上给出回答:工业大数据是“智能”的来源,是制造业升级的重要驱动力。 韩亦瞬解释,无论是德国工业4.0,还是美国的工业互联网,其核心都离不开工业大数据。在美国,离散型制造积累的应用前景是最被看好的,甚至排在政府服务、通讯传媒领域之上,流程型制造业的潜力也排在银行业、健康服务之前。 在德国,无人工厂只是表象一部分,德国工厂已经可以做到两家竞争对手合作研发,甚至车间互换、共享,画地为牢的圈子、界限被打破,这都离不开大数据的支撑。“大数据是智能化的来源,未来制造企业的运营过程,或者说产品的全生命周期,都将由大数据串联起来。”韩亦瞬称。 他以知名工程机械三一重工和私人定制工厂青岛红领为例。前者已经建成了5000多个维度、每天2亿条、超过40TB的大数据,可以及时监测每台机器的运转受损情况等,提前做好主动服务。单单依靠其国内20万台设备,甚至可以成为我国宏观经济研判的重要依据。后者则探索了私人定制的C2M、M2B等模式。 北京工业大数据创新中心副主任陈晨也表示,对于工业企业来说,初级的大数据能让企业进行基础统计分析,这样对降本增效、新建业务模型有很大的好处。企业既可以做减法,依靠数据对标,减掉制造环节不必要的成本消耗;也可以做加法,例如拓宽业务渠道。而高级的工业大数据应用,则可以让企业先知先觉,开始做乘法、除法,比如预先判断企业的生产运行,以及整合供应链等。 工业大数据分析是智能制造的基础,也是支撑未来制造智能化的重要方向。加强大数据方法论的研究,开发出可以用于制造过程分析的工具和使用软件,才能真正推动制造技术的进步。 智能制造论文:实现智能制造 需走好这几步 在新一轮科技革命和产业变革的大背景下, “中国制造2025”、德国“工业4.0”、美国“工业互联网”等制造业国家战略,均旨在构建自身的智能制造体系,特别是新一代信息技术与制造业的深度融合,以促进制造模式、生产组织方式和产业形态的深刻变革,从而改变全球制造业的发展格局。 同一个目标 不同的实践路径 在综述当中已经提到了“中国制造2025”并不是“工业4.0”的翻版,不过在实践目标上,德国“工业4.0”、美国“工业互联网”与“中国制造2025”所提出的工业化和信息化深度融合,发展物联网或者工业互联网有着异曲同工之意,其目标都是要实现工业体系的转型升级,就是从传统的工艺体系转型到以自动化、网络化、数字化以及智能化为主的新型工业体系。 虽然三者实践的目标大同小异,但是工业化程度和工业基础的不同,还是决定着三者之间要采取不同的实践路径。德国“工业4.0”和美国“工业互联网”都是企业推动,政府采纳,然后上升到国家战略,是一个自下而上的推进过程,而“中国制造2025”是国家推动,企业实施,一个自上而下的推进过程。 从实践层面来讲,德国“工业4.0”和美国“工业互联网”都是以信息技术为先导,而“中国制造2025”是站在应用端和制造业本身,以应用需求为引领。这样就可以更大限度地弥补自身在工业基础和技术水平的差距,以一种特色发展之路缩小与欧美国家之间的差距。 “我们与欧美国家之间的技术差距是现实存在的,并不能在短时间内完全消除。在智能制造推进实施过程中一定是先发展技术吗?不是,对于我们来说一定是先解决应用需求,通过应用牵引技术的发展。所以我觉得‘中国制造2025’是基于制造业转型升级的需求,来牵引技术的发展。这样能够缩短我们在技术研发上的时间周期,与我们现阶段制造业的现状相匹配。”刘功效如此解释道。 “机器换人就实现了智能化”是一个伪命题 采访中,宁振波多次强调“机器换人就实现了智能化”一定是伪命题。智能系统的基本特征可以由20个字来概括:状态感知、实时分析、自主决策、精准执行以及学习提升。在他看来,机器换人其实就是换的生产一线的工人,而有数据显示,实际上在一线生产岗位上机器能够换掉的工人数量不到全部的10%。智能制造一定是囊括了产品研发、工艺、生产、交付、管理以及服务等完整的工业体系,所以说智能制造是完整的工业体系的转型,而不仅仅体现在生产环节的自动化方面。 对此,TCL集团董事长、CEO李东生也谈到了自己的理解。他认为,智能化意味着机器自己就可以判断和处理工艺流程,它能进行逻辑思维的自主判断;而自动化则是每一次都精准地重复着同一个动作。自动化能够提高工作效率,而智能化能够提高工艺水平。 其实智能制造能力的形成一定是一个渐进的过程,并不是一蹴而就的。“企业首先要做到自动化,在自动化的基础上发展信息化,然后通过自动化与信息化的融合,再发展数字化,最后才能在数字化的基础上实现智能化。如果一开始就想要实现智能化,将是不切实际的,逐步完善、迭代升级的过程一点是要有的。”西克中国市场总监崔丽丽对本报记者如此说道。 那么,又要如何理解自动化、数字化与智能化之间的区别和联系呢?他们之间仅仅是一种递进的关系吗? 宁振波认为,自动化是生产智能化的基础,而数字化是产品研发智能化的基础。之前提到,机器换人是实现了生产环节的自动化,然而数字化成为研发智能化的基础又要如何去理解呢? 其中就涉及到三维模型的产品设计与仿真。产品三维模型的建立是难点,基于产品模型,再完成工艺设计,由于是三维模型,工艺设计过程中还可以做仿真分析,最后根据工艺将产品生产出来。这一过程就是产品建模,仿真分析;工艺,仿真分析;制造过程,仿真分析;实验,仿真分析的过程。当有三维模型深入其中的时候企业就开始具备智能基因了。 另外,关于自动化、底只、智能化之间的关系,刘功效认为,三者既有可能是递进关系,也有可能是平行关系。因为既可以单独来讲某一个发展阶段,又可能出现你中有我,我中有你的情况,这都要取决于企业所处的发展阶段,不同的发展阶段会采用不同的技术手段去解决实际需求。实现智能制造的五个关键步骤 智能制造的完成在于工业基础和能力。目前,随着我国在产品技术、工业技术、产业规模以及基础核心产业等方面快速提升和发展,我们开始具备实践智能制造的基础条件。虽然整体上与德国、美国等欧美国家还存在一定差距,但已经开始形成自身的发展特色。 前面已经提到,智能化的实现一定是一个渐进发展的过程,不会立竿见影,也不会一蹴而就。在这个过程中,除了已经具备一定程度的工业基础硬实力之外,还需要在众多软实力方面下功夫。 第一步,要转变观念,形成正确认识。在转型升级的过程中由于对智能制造的理解不够深入,制造企业可能存在盲目建设的情况。宁振波表示,现在企业更多的不是缺技术,而是缺意识。长期形成的以短期利益驱动为导向的功利思想导致有些企业还在想着能够做小事,挣大钱,这种思想在智造转型过程中是行不通的。 另外,作为传感器厂商,德国西克在实践以及与客户企业的沟通合作过程中也有这方面的认识。西克中国市场总监崔丽丽表示,前些年,由于对“工业4.0”和“中国制造2025”的炒作显得过于热情和激进,从而导致不管是处于何种发展阶段的企业都想着建立智能工厂或者向“工业4.0”方向靠近,好像沾到了边,就摇身一变成为了先进制造企业。实际上,这种发展是不现实的。 其实,无论是“工业4.0”,还是“中国制造2025”都需要一个长期的发展过程,短期的投资并不能马上兑现。不过在崔丽丽看来,这也许是智能制造发展必经的一个过程吧,就是从一开始的一哄而上,然后到慢慢趋于理智,最后到能根据自身情况有选择性地进行产业和技术的迭代升级。 第二步,加快国产工业软件研发速度以及在制造业当中的更新换代步伐。有人曾谈到在智能制造时代,国产工业软件任重而道远。而在信息化与工业化融合的进程中,工业软件作为使能工具是衡量企业软能力的重要部分,而软能力在某种程度上是一个企业核心竞争力的代名词。 关于这种软实力,中国工程院院士李培根认为是指软件对机器或系统的感知进行分析、处理、决策优化,通过连接物理、人、信息系统并发现隐性规律,从而适应动态变化的环境,达到机器与人的协同。 不过目前,在众多领域关键核心技术还是被国外软件所占据,关键核心工业辅助设计、工业流程控制、模拟测试等软件几乎都是清一色的国外企业软件。就像宁振波所提到的那样,过去由于中国在虚实结合方面缺乏相应的工业软件支撑,导致我们只能依靠国外软件进行产品建模,这其实是导致我国制造业大而不强的深层原因,所以说智能制造的关键之处还是在于自主研发能力的培育和提升。 第三步,数据的采集、分析与处理在智能制造当中扮演着重要角色。之前也提到,智能系统的基本特征是状态感知、实时分析、自主决策、精准执行以及学习提升,而实现这些功能的基础在于数据的采集、分析以及挖掘处理。 目前,由于受到大多数制造企业生产设备不高、信息孤岛和系统应用封闭普遍存在等技术层面的限制,导致无法形成有效的数据采集和分析处理机制,进而制约着企业生产方式、组织流程以及服务模式的改进和创新。与此同时,工业领域数据的采集、分析以及挖掘处理过程较其他行业来说更为复杂,需要更完善、更先进的技术水平予以应对。 采访中,崔丽丽表示,“工业4.0”有别于3.0的最大的一个方面就是智能化,智能化的基础是大数据分析技术,国外有一种观点就是可以把“工业4.0”简单地理解为精准的数据管理。 另外,崔丽丽还提出了数据的所有权和控制权问题。今后,随着企业智能化水平的越来越高,这势必将成为行业内无法回避的难题。而要想从根本上解决这个问题,建立数据交换主权安全认证体系会是一个很好的方法,体系当中可以将相关技术协议、数据安全和所有权问题进行清晰定义,明确界限。 2016年2月在德柏林成立的“数据空间协会(Industry Data Space Association)就是这样一个以建立数据所有权,使用权规范,以最大限度保证数据在网络空间的传输交换的安全性为目的的非营利第三方技术机构。 而SICK作为此协会的创始会员之一,前瞻性地为未来的数据世界能够做到随时随地对自己的数据进行控制做好充足的准备。 第四步,构建和完善智能制造标准体系。俗话说“无规矩不成方圆。”目前,无论是国家还是企业,针对智能制造标准体系建设都做了众多工作。在国家层面,已经了《国家智能制造标准体系建设指南》。《指南》指出,要充分发挥标准在推进智能制造建设发展中的基础性和引导性作用,建立政府主导制定与市场自主制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系。 在企业层面,以英飞凌为例,去年英飞凌与西安交通大学签署了战略合作协议,共同成立“西安交通大学管理学院-英飞凌智能制造管理联合实验室”, 双方将建立长期、全面的战略合作伙伴关系,并充分利用各自的经验、技术和资源致力于智能制造领域。 苏华博士在接受本报记者采访时说道:“对于中国制造本身而言,标准建设还有待完善。我们与西安交通大学的合作主要是希望给国家在智能制造标准建设方面提出一些合理化建议,同时撰写出一些有关智能制造管理的白皮书。” 第五步,产业生态建设必不可少。采访中,无论是英飞凌还是西克都提到了行业生态的打造和建设问题。英飞凌提出的“与中国共赢”战略包括四个部分:第一是助力“中国制造2025”;第二是帮助更多的中国企业走向世界;第三是积极参与中国新兴市场的发展,包括智慧家居、智慧城市、高级辅助驾驶、智能交通等,为新兴市场提供一些英飞凌的产品和解决方案;第四就是积极搭建生态圈,希望与更多的企业一起成长。 另外,目前西克正在推进的第一个项目是――APP Spaces,其有自学习的功能。是西克去年提出的基于工业4.0的开放平台和生态系统。该平台包括第三方、可编程的产品,将来智能传感器应该都可以被编程,这样一来其可以连接可编程的硬件和软件,系统集成商,OEM客户,可以在这个平台上开发属于他们自己的软件系统。同时,该平台在将来还可以满足客户千变万化的应用需求,所以说这是一个开放的生态系统。 除了企业自身积极推进的生态圈建设之外,囊括装备制造企业、通信设备制造商、电子信息制造商,软件企业、工业自动化公司、系统集成企业、科研院所等联合参与,组织建立跨行业涵盖技术研发、产品制造、应用推广和系统集成等功能在内智能制造产业联盟也是推进行业生态建设的很好尝试,这样可以促进产业上下游产业链的协同发展。 此外,在智能制造的推进过程中,还需要完善技术转化与转移的畅通机制,同时构建成熟的人才培养、公平交易以及诚信环境体系,不断改善和提升中国智能制造推进实施过程中的制度环境。 智能制造论文:智能制造工程 摘 要:随着科学技术水平的不断提高,人工智能技术在众多的领域中进行了应用。因此,本文主要以人工智能技术与电气自动化技术结合形成的新型智能制造技术在智能制造业中应用为例子,主要就人工智能技术的基本介绍、人工智能技术在智能制造业中的应用两个方面内容进行论述。 关键词:智能制造技术;人工智能技术;智能制造业;基本介绍;应用 1 人工智能技术的基本介绍 1.1 概念 网络信息技术与计算机技术等等众多学科的技术进行有效的融合,并且对于人类进行智能模拟,最终对于机械或者是其它领域进行智能化与自动化的控制,这种技术就是人工智能技术。随着时代的发展,人工智能技术具有重要的价值。比如:对于机械等进行智能化控制,可以在遗传编程、信息图像、语言等各个方面进行应用。 1.2 特点 人工智能技术具有以下方面的特点。第一,性价比高。我们以智能制造业为例子进行具体说明。智能制造业一方面在运行中需要对于大量的数据信息等进行计算,分析等工作,另一方面需要对于运行的过程进行有效化监控。应用以往的方式需要花费大量的成本。而应用人工智能后,需要应用较小的成本,就能实现智能化控制与分析。第二,具有可靠性的特点。人工智能是在网络信息技术、计算机技术等为基础形成的新型高端技术类型,可以在全过程控制中保障智能制造业的安全。第三,具有可操作性的特点。光纤、电缆、网络信息、计算机等众多领域的进步与发展,为人工智能的应用提供了强大的技术支持,有利于其进步与发展。 2 人工智能技术在智能制造业中的应用 2.1 对于自动化控制流程的简化 在智能制造业中进行产品的生产操作比一般产品要复杂,尤其是对于操作流程的控制具有非常高的要求。而应用人工智能技术之后,有关的操作人员只需要应用网络操作智能控制系统就可以实现对于操作平台的全过程智能自动控制,一方面保障了产品的质量与安全,另一方面使得系统对于可能出现的故障进行提前判断,进行必要的安全规范处理。如图1所示。 2.2 对事故和故障的及时处理 人工智能在智能制造业中进行应用,可以对于事故和一些故障进行及时的预防和处理,最终保障智能制造业产品的质量和安全。这种应用方式的特点在于,有效的弥补了传统监测技术中存在的缺点和不足,建立起了动态化的监测网络系统,对其生产中的状态进行实时监控,对其质量的功能进行了有效的保障。除此之外,我们应用智能技术中的模糊理论可以建立起有效的刀具状态识别模型,建立起有效的监控参数和刀具状态之间的模糊关系,对于我们今后对于智能化制造技术的应用有重要的启示。但是,这种应用还存在一些问题。因此,我们需要在今后的应用中对于这种方式进行有效的改进,提高其应用的质量和水平,全面提高刀具监控的水平,提高智能制造业的质量,实现其良好的经济效益和社会价值。 2.3 对产品设计的优化 以往的制造业设计中需要进行大量的实验,设计出众多的样品,一方面花费了大量的时间、经历、金钱,最终成型的产品也不一定达到令人满意的程度。而将人工智能技术在制造业设计中进行有效的应用,其可以对于设计工作建立起网络化信息模型,并且对于设计出的产品在网络上进行生产过程应用仿真,有效了解设计出的产品具有怎样的缺点和不足,在网络模型平台中进行有效改进,再次进行应用生产过程仿真,大大提高产品设计的质量与水平,还节省了大量的时间与金钱,对于产品进行了优化设计。 3 结语 对于人工智能与制造自动化技术的挑战问题进行分析与研究,有利于我们了解人工智能发展的趋势与应用实践情况,最终可以在今后生a中有效应用这项技术,促进我国经济的发展与社会的进步。 智能制造论文:中国制造2025下“智能工厂”建设的分析 【摘要】中国制造业转型升级工作已有序推进,宁波作为“中国制造2025”的首批试点城市,在“中国制造2025”的建设中起着重要的示范作用。本文主要以宁波汽配业为例对宁波制造企业智能工厂的建设现状进行介绍,并对在建设智能工厂时所遇到的问题提出一些建议。 【关键词】中国制造2025 智能工厂 建设 建议 一、引言 面对工业4.0和工业互联网的新工业革命浪潮,由于大多数中国制造企业没有掌握制造的核心材料、设备及工艺,还处于劳动密集型“规模化流水线”的工业2.0时代,仍然徘徊在价值链的低端。互联网引导下的新工业革命使得企业必须改变传统制造方式,提高生产效率,建立专业、高效的智能制造工厂或者将资源聚焦到产品的前端创新研发和后端用户服务以有效支撑企业走向低碳、智能、创新发展,占据激烈市场竞争中的有利地位,掌握发展主动权。而中国制造2025的提出就是为了实现中国制造业由大而弱转变为大而强,由制造大国升级为制造强国,实现中国经济从依靠投资和出口推动向技术进步和效率推动的转变。 2016年8月,工信部、中国工程院、新华社和宁波市政府联合,宁波成为中国制造2025的首个试点城市,工信部副部长辛国斌表示,宁波制造业有着扎实的基础,制造业产业格局清晰,宁波作为试点城市,以提质增效为核心,利用区域优势和政策优势,大力发展具有自身特色的新型制造业体系,着力推进智能经济。 二、国内外智能工厂建设现状 (一)国外研究现状 在德国学术界和产业界的建议和推动下,德国政府于2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出了“工业4.0”战略。该项目旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其核心是连接,技术基础是网络实体系统及物联网,目的是把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密连接在一起。德国在推动工业4.0这一国策时将重点放在智能工厂上,这与德国制造业在德国经济中有着举足轻重的地位分不开。德国拥有强大的设备和机床制造能力,是最具竞争力的国家之一,推动智能工厂这个项目,可以全方位地提升德国工业界的整体实力,对于整个制造产业链(信息技术、生产物流管理技术、自动化控制技术、机电一体化技术、工业科技产品的科研和开发、3D技术、复杂工业过程的管理技术和电子嵌入式系统技术等)产生颠覆性的变化。 同时德国工业4.0可以概括为:一个核心,两个重点,三大集成,四个特征和六项措施。(如表1) 美国政府战略推动创新,积极实施“再工业化”实现美国的先进制造。金融危机后,美国政府将发展先进制造业上升为国家战略,希望以新的革命性生产方式重塑制造业。自2009年起,美国政府出台《重振美国制造业框架》,并先后启动“先进制造伙伴计划”和“先进制造业国家战略计划”,《国家制造业创新网络初步设计》,集中力量推动先进制造业的发展,力图打造一批具有先进制造能力的创新集群。 美国的先进制造,主要是借助信息化智能化来实现智能制造,着力发展纳米技术、生化科学,在信息、材料、能源、控制等工业技术领域保持领先地位,着力发展高级智能制造,总得来说美国先进制造主要有一下特征:(1)继续发展前沿科技,并利用先进技术对现有传统技术M行改造;(2)在关键技术领域保持绝对的领先,在制造业利用先进技术,如先进传感器、工业机器人、3D打印和智能化工厂等;(3)前沿科技相互交叉,催生新技术并发展新技术的新兴市场;(4)制造方式更加的低碳、智能、柔性化,体系技术创新和可持续发展。 日本推行的特色工业4.0,其突破口是人工智能。它的一大特色是通过对人工智能产业的探索来解决劳动力断层的问题,而其首先应用的领域就是工业化生产线。如本田公司通过对机器人等先进技术和产品的采用及改良,大幅缩短生产线,建成了世界上最短的高端车型生产线。与此同时,日本政府还加大了对3D打印机等尖端技术的财政投入,计划实施“以3D造型技术为核心的产品制造革命”的大规模研究开发项目,开发世界最高水平的金属粉末造型用3D打印机。 (二)国内研究现状 中国面对第四次工业革命,在2015年《中国制造2025》十年行动纲领,希望通过“互联网+”,实现产业结构改革和效益的增加,跻身世界制造强国行列,完成三步走战略。(如图1所示) 浙江省针对《中国制造2025》,自2013年开始,每年实施5000个机器换人项目,实现5000亿元机器换人投资,推动工业生产方式由“制造”向“智造”转变。作为浙江省第二大城市以及“中国制造2025”的首个试点示范城市,宁波制造业的转型升级进行得如火如荼,在智能工厂建设上已进入实质性阶段。如今,宁波市已与全球最先进的智能制造企业西门子公司开展对接洽谈,全面打造智能工厂。智能工厂将先在一些电器以及汽车零部件行业进行试点,到2016年10月,宁波市将启动智能工厂的整体设计方案,5000多家中小型电器及汽车零部件生产企业将尝到智能工厂的“头口水”。数控机床、工业机器人及智能化、高端化设备也将得到大幅度应用。 目前,宁波制造企业智能工厂建设的一大共同特点是:通过进口或自行研发的自动化生产设备、先进生产技术以及各种信息汇总系统及软件来实现生产流水线的少人化。以往需要花费大量人力才能完成的工作,现在许多都能通过各类软件或系统的运用来高效率地解决。就目前宁波制造企业建设智能工厂的大体情况来看,ERP系统以及仓库管理系统等这类基础性的信息系统已经较为普及。除去这些基础性的信息系统之外,其他更新、更高端的信息系统如条码系统,也在企业内部人才不断地向外学习并自行研发中得以逐渐发展,并在各制造企业中得到了不同程度的应用。宁波在《“中国制造2025”宁波行动纲要》中立足国际,以建成国际一线制造业创新体系为目标,在石墨烯、稀土磁性材料、高端金属合金材料、关键基础件、专用装备、光学电子、汽车电子、专用集成电路等8大细分行业,打造一批千亿级企业,在智能工厂的建设上有着表率作用。 江苏省聚焦新一代信息技术、新材料、高端装备等15个重点领域,着力做好高端装备创新建设、质量品牌建设、智能制造工程建设,加速健全智能工厂实现制造业国际化、绿色制造。南京作为江苏省省会,“中国制造2025”试点城市群,在2015年《中国制造2025南京实施方案》,其瞄准新一代信息技术、高端装备制造、新材料、生物医药和医疗器械等七大类14个重点领域,明确主攻方向,集中力量突破一批关键技术和重大装备(产品),加快产业化步伐,引领制造业向中高端迈进。 三、宁波“智能工厂”发展现状 在全球经济放缓、需求萎缩、成本上升的大环境下,宁波制造同样面临挑战。成为试点城市后,宁波将探索4种产业培育模式:“产城融合+要素聚集”、“需求牵引+定制推广”、“民营经济+开放协同”、“基础技术+平台服务”。 制造业是宁波的支柱性产业,2015年宁波实现工业总产值16700亿元,其中规模上工业总产值13757亿元,2016年宁波实现工业增加值3766.6亿元,其中规模以上工业企业实现增加值2799.1亿元。分企业类型看,规模以上大、中、小型企业工业增加值分别增长12.4%、4.1%和5.0%。分经济类型看,有限责任公司、国有企业增加值分别增长15.7%和13.3%;私营企业增长7.1%;港澳台投资企业增长4.0%,外商投资企业增长5.2%。全年规模以上工业企业实现销售产值13886.2亿元,增长4.1%,其中出货值2816.9亿元,下降1.5%。全年规模以上工业企业实现利润总额993.8亿元,增长30.5%,实现利税总额1746.9亿元,增长18.0%。从以上数据可以看出,宁波工业在近几年保持了中高速的增长。 从统计报告中可以看出,宁波高端制造业和节能环保制造业占总体工业增加值比重较轻,且在固定资产投资上,第三产业投资额度同比上涨16.5%,第二产业投资额度下降2.1%,2016年全市规模以上工业科技活泳费支出205.9亿元,比上年增长12.1%。规模以上工业新产品产值4613.7亿元,增长14.3%,新产品产值率提高到32.0%,再创历史新高。工业结构趋新趋优,规模以上工业中,全年战略性新兴产业、高新技术产业、装备制造业增加值分别为484.5亿元、1153.7亿元和1319.9亿元,分别增长10.4%、9.1%和11.1%。可以看出,近年外商投资企业、港澳台投资企业增幅较大,但国有企业增幅较小。 四、宁波建设“智能工厂”面临的问题及建议 (一)面临的问题 (1)高端装备制造对外依存度高。目前,宁波仍处于工业化进程中,制造业大而不强,关键核心技术对外依存度高。随着制造业的规模化和现代化,宁波制造企业开始大幅度投入,采购国外先进技术和设备,一些企业已经与外资企业协同开发,但是仍未掌握核心技术,宁波较多制造企业集中在较为低端的工业生产,关键零部件如自动变速器、发动机控制系统等都由外资企业所掌握,这就造成宁波制造企业低附加值、低科技含量、低价格的局面。 (2)缺乏长期充足的资金支持。在《中国制造2025》的规划中提到高档数控机床和机器人的研发和使用,需要大量的资金投入和资金支持。企业在维持生产经营活动的同时需要资金投入以扩大生产,技术开发、设备购入以及核心技术都需要大量资金,企业对高端设备和技术的投入短期内对于经济利润没有较为明显的改善。这就需要政府对高端设备和技术进行研发。 (3)缺乏专业技术人才。相对宁波对技术人才的要求以及智能制造发展的要求,宁波市技能人才培养还存在较大差距,技术人才供给出现明显短缺。现今,行业指导和企业参与职业教育普遍缺乏积极性,考虑更多方面因素,众多企业对于接受职业院校学生实习的积极性并不高。校企合作结果不尽人意,合作内容和形式都较为单一。 (二) 建议 (1)引入高端制造装备并掌握核心技术。宁波市政府可以资助企业自身开发或从国外引入高端材料和制造设备,同时为其配备专业的研发团队,在研发新技术的同时,关注和结合目前国际上已有的技术,在技术专利上不与其他国家发生冲突,但又能保证拥有该项技术的同时有新技术的支撑。从而改善工业原材料普遍存在的产品质量低、或者质量不稳定的情况,以及生产企业必须根据原材料情况进行调整,而造成的生产周期长、产品质量低的状况。 (2)保障充足有效的资金投入。企业应该积极寻找合作伙伴,筹集充足的资金,以自身的特点和优势、技术和质量吸引外资流入,或是与政府项目进行合作,从而在品质上进行强有力的推广和宣传,实现企业的发展和市场的扩张。同时,政府应支持企业围绕智能工厂开展管理经营模式创新,应当对制造企业加大人力、物力以及财力等方面的全面投入和支持。另外,企业应该从自身实力出发,结合自身发展情况,合理投入资金至相关产业链,实现产出和资金投入的正比增长,实现有效的资金投入和利润的增长。 (3)增强自身创新能力,实行“开放式创新”。企业发展应当从要素驱动转变为创新驱动,树立强烈的创新理念,转变仅仅依靠人力的传统生产模式,努力构建成本更低廉、产能更迅速、质量更稳定的无人化工厂,简化产业链,提高生产效率,同时进行产品技术创新,以技术优势带动品牌优势,以提高自身核心竞争力。同时,要采取创新优化的管理经营手段,例如将层级式组织结构转换成扁平式组织结构,减少因管理流程中繁复的手续所造成的时间上的损失。 (4)加强高素质人才的培养和引进。真正技术研发还是在人的身上,这是企业发展的隐形竞争力。我国的工业结构中,大型国有企业仍占主导地位,总体产能过剩,经济下行压力大,高质量产品创新能力都需要提升。社会环境中,青年人、大学生嫌弃黑脏乱,工业企业中招工困难,高素质人员缺乏,社会对工业企业从业人员评价低,直接影响工业企业的质量提升和效益提升。因此,加强高素质人才的培养势在必行。企业可以加强与周边各高校的合作,建立起人才合作培养机制。同时,加大内部员工培养力度和招聘优秀人才相结合,完善多层次人才体系,也是不可忽视的的关键一环。 五、总结 宁波自2015年被设为“中国制造2025”试点城市已整一年,在智能工厂的建设上以技术创新和新产品开发为突破点、以自主创新为发展手段,在生产总成本、产品上市周期和企业管理都有优化。面临的问题主要是对资金、人才和政策的缺乏,而这些问题都可以通过多方面的联合,以一定的手段得以解决。《中国制造2025》下智慧制造的目的和对智能工厂的建立都可以达成。 智能制造论文:智能制造经济新动能中的财务管理探究 [摘要]当今社会科学技术日新月异,科技产品更新换代的速度让人咋舌。智能产品在人们的生活中更加普遍,人们对智能产品需求越来越多,且对于智能技术的先进性、稳定性等质量要求也越来越严格。就目前的现状来讲,我们的生活已经离不开人工智能了。智能技术已经成为新技术改革的核心内容,将带来巨大的经济效益。要想在智能技术的发展方面有所突破,打造智能经济新动能是十分必要的。而在智能制造经济新动能中的财务管理工作是十分关键的,今天我们就对智能制造经济新动能中的财务管理来进行探讨。 [关键词]智能制造;经济新动能;财务管理 当今,电子产业的发展在经济发展中起着十分关键的作用。智能信息技术在个人消费、工作、医疗等方面都起到了十分重要的作用,给人们的生活带来了便利。但电子产业的发展也遇到了难以突破创新的问题。人们对一些智能机器人以及虚拟现实技术等新兴电子产业开始有了浓厚的兴趣。这促进了新兴智能技术的产生与发展。为了能更好地促进电子产业的发展我们需要对目前的产业所面临的问题深入了解并想出对策。只有这样,才能打造经济新动能。无可置疑,新经济动能必定带来一定的经济效益,为了智能制造更好的发展,财务规划管理也是其中重要的部分。 1智能制造当前遇到的挑战 智能制造产业虽然发展迅猛,但已到了一定的程度。为了找到创新发展的突破口,必须对当前市场进行分析,找出智能制造产业面临的问题和挑战,想出对策应对,为智能制造的持续发展注入动力。通过调查分析,对此有了一定的了解。 11内部因素 核心技术和高端产品供应能力不足。产品制造多于产品创造。归根结底是因为我国电子产业核心技术依然处于一种急需外来核心技术支持的阶段。创业创新支撑体系和公共服务平台不够完善。现在是数字信息时代,智能制造产业的发展对于创业创新支撑体系的依赖性高,而公共服务平台不完善使得消费大众对电子产品的了解和反馈有一定的阻碍。为了生活便利,人们经常在应用市场下载一些新研发的应用软件,但有的智能硬件在各类应用市场的云端服务层存在数目众多、组织混乱、标准不统一,且存在生态化碎片等问题,制约了智能软硬件的持续升级开发。此外安全性、兼容性、可靠性、标准模糊等问题仍然存在。 12外部因素 传统智能制造产业供给侧和应用侧的互动不显著,重要行业领域在信息化应用中供给方与应用方缺少良性互动。高端产品供应能力不足,难以满足高端客户的需求。这些都会阻碍我国智能制造产业的发展,这就要求我们必须掌握核心关键技术,提高高端产品的供应能力。 2经济新动能的发展 随着物质生活水平的提高,人们对智能产品的需求从通信工具、家电转化为智能衣物、智能机器人等新兴智能产品,这就是智能制造中的新动能。所以要注重这些新兴智能产品的开发和制造,打造经济新动能,开创新空间。 第一,引进高水平的智能科研人员。人才是技术发展的核心,要注重人才的培养,引进新型的创造性人才,打造新的智能产品来满足人们对新型智能产品的需求。新型智能产品更快地更新换代,智能经济的发展才能不断地提供新动能,相辅相成。 第二,注重经济新动能的探索。对广大人民群众的需求,必须要深入了解。只有深入了解,才能投其所好,创造出所需要的智能产品,开创经济发展新领地,抓住发展要点,把握好商机,打造经济新动能,智能产业的发展才会更有前途。 3经济新动能中的财务管理思路 31财务管理权利要有效分散 由于机构庞杂,权力的过于集中,会导致权力滥用、管理片面、管理效率低下等问题,尤其是财务管理关系着整个行业的命脉,所以财务管理中一定要注重权力的有效分散。只有权力有效分散了,各种权力之间才能相互制衡,才能保证管理工作中少出纰漏,资源才能得到有效的配置,才能发挥规模经济效应。而且权利的有效分散,利于财务管理的决策,经过各个管理职位上人员的讨论最终达成共识的财务决策,不仅降低了策略失误的可能性,而且集思广益,利于财务决策的统一性及可操作性,避免决策片面化。所以必须妥善处理好财务管理权力的集中与有效分散。 32财务管理中实现财务与业务的统一 在实际工作过程中必须保证财务和业务的统一。两者只有保持同步,才能促进新动能经济的和谐。所以在财务管理过程中,一定要实现财务和业务的统一,只有以此为前提条件,经济新动能的发展才会有前途,智能产业的明天才会更加美好。 33提高财务信息效度,提高预算准确性,增加经济效益 根据以往的经验,预算准确性对企业财政收入有显著正影响,财务信息效度对预算准确性有显著正影响。所以我们对于财务信息的记录、整理、核对等一系列工作都要认真对待,提高财务信息的效度。执行过程中如遇市场环境改变、国家政策调整等,预算要及时调整偏差,财务部门应建立相应的有效机制,规范企业各种生产经营行为,将其所有经营行为都纳入科学化管理的轨道上,在经营管理、资金监控和物资调配等方面实现同步控制信息流、资金流、物资流。 34财务管理中投资聚焦重点应用领域,推动产业整体发展 对于投资重点应用领域,我们要另辟蹊径,重点推动一些基础好、潜力大的应用的发展,使得这些应用快速普及,先行示范,带动智能技术的整体发展。并在这推动过程中形成一种标准,使得其他的应用也带动发展,进而逐步标准化、规范化,直至促进电子产业整体的发展。我们有理由相信我国的电子产业的前途将是一片光明的。在此过程中,财务管理的资金投入的比重十分关键。财务管理人员应充分考虑这些问题,依经济发展的风向及公司全局性的战略决断,财务在重点应用领域的投资的把握与运筹发挥着重要作用。财务管理得当,投资到重点应用领域的项目会为经济新动能的打造制造一定的物质基础,有了这些物质基础,我们加大在新动能方面的资金投入,快速壮大新动能经济,从而促进智能制造产业的发展。 4结论 智能化的到来使得电子产业的发展进入了“调速换挡期”,智能化转型孕育着发展的新动能经济。发展新动能经济的重中之重则是财务管理的新思路的突破。我们只有意识到这一点,我们的电子产业才有希望。所以,我们要合理进行财务管理,针对所面临的问题和挑战提出对应的策略,促进电子产业的转型,打造智能技术l展的新动能。需要财务管理对新动能技术各个环节分配合理,对于重要的环节、领域要加大资金分配。只有足够的资金支持,新动能发展的速度才能快速提升。所以经济新动能中的财务管理工作十分重要。这就要求财务管理讲究方式方法。也就是以上所说财务管理中应该注意的问题。 智能制造论文:苏州“智能制造”人才现状与培养发展对策 [摘要]制造业要素供给的巨大变化,使苏州对发展具有要素集约效应的“智能制造”有迫切需求。库卡机器人、发那科、微软苏州研发中心、绿的谐波等20余家企业的调研表明,智能制造时代的人才,除了要具有良好的职业道德和工匠精神外,还须具备以下能力:①精通专业技术;②极强的多领域理解力和沟通合作能力;③极高的人文素养和认知境界。苏州在实施人才优先发展战略中,已形成了“姑苏领军人才―紧缺人才―高技能人才”等人才层级,人才高地已初现雏形,但对于“智能制造”发展所急需的专业技术人才、中高端复合型人才,以及创新创业人才供给仍然捉襟见肘。因此,苏州应通过创新政府资金资助方式,加强长三角与国际区域人才交流与合作,完善智能制造人才培养培训计划,打造人才乐业环境等措施,有的放矢地培养、吸引、留住“智造”人才,使人才服账罩荨爸窃臁薄 [关键词]智能制造;人才调研;苏州;问题与对策 人才资源是推动一个地区经济发展的力量之源。无论是德国的“工业40”、美国的“工业互联网联盟”,还是我国的《中国制造2025》和“互联网+”,都将变革的方向瞄准了代表先进制造业的“智能制造”产业。苏州经过改革开放近四十年的高速发展,制造业要素供给已发生巨大变化,劳动力、土地、资源、能源约束都相继出现,已经进入必须依靠技术进步和产业变革实现发展的新阶段,苏州对发展具有要素集约效应的“智能制造”有迫切的要求。“智能制造”正在重塑人们既有的生产、生活模式,对从业人员的技能、素质提出了更高要求,苏州已有人才数量、技能与素质是否能满足智能制造业的发展需求,如何培养、吸引、留住“智造”人才,使人才服务苏州“智造”,是本文的研究目的。 1 “智能制造”对人才能力的要求 “智能制造”(Intelligent Manufacturing,IM)源于人工智能的研究。一般认为“智能”是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是获取和运用知识求解的能力。“智能制造”通过智能机器与人的协作,去扩大、延伸和部分地取代人类在制造过程中的体力与脑力劳动。机器人、人工智能、虚拟现实、无人机、3D打印、无人驾驶、智能物流、智能装备、智能家居是目前智能制造已涉及的发展领域。2015年我国智能制造产值在1万亿元左右,2020年有望超过3万亿元人民币,年复合增长率约20%。智能制造的快速发展对人才供给模式产生巨大冲击,人才标准与企业岗位需求迫切需要加速对接。 课题组对库卡机器人上海有限公司、ABB上海公司、宝时得机械(中国)有限公司、微软苏州研发中心、科沃斯机器人科技(苏州)有限公司、苏州绿的谐波传动科技有限公司、苏州纽威阀门股份有限公司、易程(苏州)电子科技股份有限公司,等10余家企业的调查结果表明:智能制造时代的人才,除了要有良好的职业道德、工匠精神、扎实的基本功和基本的学习能力外,还须具备以下能力:①精通专业技术。专业技术作为支撑智能制造专业化分工的手段与条件,是智能产品升级和智能技术体系的创新要求。②极强的多领域理解力和沟通合作能力。比如服务机器人行业,会是人工智能+互联网+机器人硬件等多领域的交集,同时能懂这三方面的人才是可遇不可求的。所以,在实际工作中,一定需要不同背景的人才共同协作,因此要求相关协作人员具有极强的多领域理解力和沟通合作能力。③极高的人文素养和认知境界。智能制造,是为了探索人类自我认知和极限、人和机器的关系、机器和机器的关系……并以此来重新定义各种产品和技术的实现方式和路径。智能产品,本质是其设计者认知能量层次的外化,需要超越纯逻辑性的思维和内涵。 2苏州高技能高层次人才发展现状 自2007年启动 “姑苏人才计划”以来,苏州人才总体呈现出“量质齐升”态势。目前,“姑苏领军人才――紧缺人才――高技能人才”人才层级已逐渐成型。苏州市统计局的《苏州市2014 年人才发展状况简析》显示,截至2014年年末,苏州全市人才资源总量已达 21204 万人,其中专业技术人才 13661万人,高技能人才 4663 万人,高层次人才 1553 万人。从职称看,高层次人才中,苏州拥有正高职称的有4300 人、副高职称的有61100 人;从学历看,博士10500 人,硕士 93200 人,分别同比增长 162%和 203%。截至 2014 年年末,入选省“双创人才”累计达 501人,连续八年位列全省第一;入选国家“千人计划”专家累计达 157 人,处于江苏省领先水平。此外,苏州不仅建设了生物纳米园等近20个产业园区、63家省级以上科技孵化机构,还建成苏州科技城、独墅湖科教创新区、中科院纳米所、医工所等重大创新载体。这些平台的构建,吸引了大批高技能高层次人才集聚苏州。从科技成果看,截至 2014年年末,苏州全市累计有33项成果获国家科技奖,其中科技进步奖 28 项,技术发明奖4项。 3“智能制造”视角下市场凸显的苏州人才问题 31制造业人才“需求大”与“招聘难”形成强烈反差 《苏州市人力资源市场供求状况分析报告》显示,苏州制造业人才需求旺盛。以2013年一季度至2014年二季度为例,制造业人才需求占苏州人才总需求比重基本维持在63%以上。然而,与人才需求形成强烈反差的是制造企业人才缺失现象严重,苏州市统计局的《2014年苏州企业人才调查》结果显示,制造企业人才招聘艰难,主要表现在三个方面:(1)用人难。调查显示,制造企业人才缺失比重为618%,其中,390%的企业存在短期性人才缺失,98%的企业面临长期性人才缺失。从缺失工种来看,熟练可操作性技工缺口最大。(2)留人难。2014年年末苏州企业用工总人数为288万人,新招录员工79万人,离职人数59万人,离职率达170%。其中,制造业离职率最高,达256%。(3)招人难。多数制造企业反映招人难。从主要原因看,有约737%的企业认为求职人员中缺少受过培训、具备技能和经验的人员;约462%的企业认为求职者对薪酬期望过高;认为可供选择的求职人数减少、求职人员的专业知识不符合岗位要求的企业分别占到414%和335%。 。 32先进制造业岗位人才紧缺 先进制造业因处在苏州产业结构转型升级的发展过程中,多数企业正根据市场需求变化进行结构性调整,人才需求的重点正从数量向质量转变,未来人才需求方面以中高端技术类与综合管理类岗位为主。《苏州市重点产业紧缺人才需求目录》(以下简称《目录》)所涉及的9大产业中,先进制造业有五大产业被列入紧缺人才目录。目录将岗位紧缺指数分为“1~5”五个等级,其中“5”等级为紧缺度最高的急缺岗位。在2016年《目录》中,先进制造业的新一代技术产业中,自动化工程师、软件工程师等岗位,紧缺程度均为“5”。而人才紧缺的原因中排名前两位的是“市场上符合岗位能力要求的人才数量少”(39%)与“专业对口领域的人才数量少”(31%)。 33有工作经验的专业技术人才需求急迫 随着产业结构持续优化,苏州制造企业对于专业技术人才的需求,特别是有信息传输、计算机服务和软件业工作经验的人才需求相当急迫。《苏州市人力资源市场2016年第三季度供求状况分析报告》的职业供求情况分析显示,专业技术人员的市场需求量为266341人,比重为3833%,求职数为183240人,比重为2904%,求人倍率为143,在所有职业中求人倍率最高。如果按技术等级分类,从职业资格五级到一级、从初级到高级专业技术职务,需求与求职都呈现技术等级越高,人数越少、求人倍率越大,供求关系越趋于紧张的情况。求人倍率增加最多的是职业资格一级(高级技师)类别,比二季度增加了217。与2015年同期相比增加最多的是高级专业技术职务,增加了058。可见,高级技术人才短缺问题仍然突出,结构性矛盾依然存在。 34中高端复合型人才储备不足 埃摩森研究院2015年苏州中高端人才招聘报告显示,在被调查的204家苏州企业中(被调研的企业既包括近几年新成立的创新型企业,也包括有数十年历史的传统企业),约70%的受访企业表示都有中高端管理人才招聘的需求,且人才需求集中在复合型人才,即专业技术能力以及管理能力两个方面。其中有37%的企业急需懂技术、懂管理的中高端人才;34%的企业急需懂市场、懂管理的中高端人才;42%的企业急需懂技术、懂市场的中高端人才;32%的企业急需懂管理、懂资本运作的中高端人才。但受访企业几乎都表示面临中高端人才招聘渠道不畅,市场人才储备不足等问题。 此外,报告还显示,在中高端人才关注的五大行业中,互联网行业是最被关注的行业,占比达到16%。随着国家对“互联网+”的大力推进,苏州互联网・游戏・软件行业的高速发展也备受瞩目,其对高端人才的吸引力也是毋庸置疑的。此外,电子・通信・硬件行业因是与互联网产业紧密相关的行业,在吸引中高端求职者中,仅次于互联网行业,占比达13%。 35创新创业人才与北上广等城市相比仍有差距 在创新驱动的诸多要素中,人才特别是创新人才是核心要素。苏州人才高地已初现雏形,但与北上广等城市相比,仍有差距。其中之一,就是创新类人才占比偏低。苏州的人才结构,特别是高层次人才构成中,创业类人才居多,创新类人才比例偏低。有三组数据可以说明:①在苏州已立项资助的共544个姑苏创新创业领军人才(团队)中,仅22个是创新类;②在公布的2014年省“双创计划”引才名单中,苏州有98人入选,其中,创新创业类共78人,78人中创新类为21人,创业类达57人;③在苏州157位入选国家“千人计划”的高层次人才中,创新类为28人,创业类为95人。其中之二,从城市能级角度看,苏州的政策、资源等对人才的吸引力也还不够,在产业环境、产业规模等方面,与上海、北京、广州等一线城市相比有一定差距,人才创业首选度还不够高,这从姑苏领军人才的创业经历可以看出。在立项的500多个创业人才(团队)中,约70%的人才(团队有在其他地方的创业经历(其中,20%来自北京,27%来自上海,6%来自广东)。主要原因是,苏州的创新创业综合环境与北上广深相比有差距,产业内的企业多处于成长期,组织架构尚不完全,职业发展空间、薪资水平等在吸引人才方面不具备明显优势。 4苏州“智能制造”人才培养发展对策 41创新政府资金资助方式,激发技术人才价值 互联网思维下的“创新模式”,使人们调配资金、技术和信息等生产要素的便利程度远超过去,也使提供智慧和创意的人力资源上升为决定成败的重要因素。长期以来,苏州政府通常采取资助项目和企业的方式,激励企业家参与苏州经济改革。然而,这种传统的资助方式,获利的多是项目中介人员和企业主,从而挫伤了技术人员的积极性。对于依靠智力资源的智能制造领域来说,专业技术人员应该成为项目资助的主要获利方之一。因此,苏州政府应顺应时展新特点,创新项目资金资助方式,使实施项目的技术人员能从中直接受益。比如,鼓励企业采用众包方式,借贷“大众智慧”,这种项目资助方式,可以将企业的发展目标和项目实施人员的经济利益捆绑在一起,使项目实施人员直接从中获益,从而可以激发出专业技术人才的创新动力。 42加强长三角区域人才开发与协作,打造跨^域人才交流合作平台 在中国经济发展的转型期,长三角地区同样面临着经济结构调整以及产业转型升级的问题,苏州作为长三角经济发达城市,应抓住历史机遇,依据“互利共赢、优势互补”的原则共谋发展,通过人才招聘、培养、交流、合作等方式,积极参与长三角地区全方位、宽领域、高起点、的人才开发与协作工作。通过建立人才资源区域开发协作机制,与长三角其他地区建立多渠道、多层次、长期稳定的跨区域人才协同发展关系。通过“走出去,请进来”的交流方式,与长三角地区科研机构、高等院校知名企业等建立全方位合作关系,提升苏州人才平台的质量层次,形成多类型跨区域的长三角人才交流合作平台。 43集聚国际优秀人才,提升苏州人才国际化程度 国际人才有四个判断标准:①是否具有广阔的国际视野和全球思维;②是否具有良好的跨文化沟通能力;③是否具有较强创造价值的能力;④是否通晓国际规则和惯例。随着苏州智能制造产业的快速发展,苏州应该进一步采取有效措施,引进、培养一批符合四项标准的国际优秀人才。一方面,苏州应该引进具有国际领先水平或全球影响力的国际领军人才,实现苏州人才集聚从“量”向“质”的转变。另一方面,苏州应引进国外培训机构,拓展境外人才培养渠道,鼓励和支持有条件的高校与海外高水平教育机构进行国际化合作,培育具有国际化素质的本土人才。同时,苏州还应探索国际化人才管理制度,通过市场机制在全球范围内配置人才,从而推动苏州人才国际化程度的提升。 44以紧缺专业技术人才和高层次创新人才为重点,组织实施人才知识更新工程和卓越工程师培养计划 紧缺专业技术人才和高层次创新性人才是智能制造业的发展引擎,对智能制造的发展起到引领和驱动的作用。紧缺专业技术人才和高层次创新性人才队伍建设,应瞄准世界高端产业水平,组织实施人才知识更新工程和卓越工程师培养计划。在实施智能制造业重点工程项目、科研项目和建设项目中,以产品设计、技术验证、专用设备及新工艺研发等科技创新活动为依托,培养大批技术研发、设计、工艺、工程、检测等方面的优秀人才。同时,加强本地高校与制造业相关信息技术、工程技术和管理类学科专业建设,适度超前培养人才,在智能制造企业中设立一批 “工程创新训练中心”。进一步加强企业紧缺专业技术人才和高层次创新人才的继续教育,鼓励和支持企业开展在职培训和高级研修,系统培养大批智能制造相关产业关键领域的紧缺专业技术人才、复合型专业技术领军人才和优秀创新团队。 45依托本市智力资源,完善智能制造人才自主培育体系 人才引进和培育是人才建设的两条重要途径,通过人才引进解决苏州智能制造人才匮乏的“燃眉之急”,通过人才培育,搭建苏州智能制造人才层次梯队。苏州应依托本地知名企业、科研院所以及各类创新创业中心、科技园区的研发资源,建立智能制造人才培训和输送基地,自主培养一批智能制造高端人才,以人才高地造就产业高地,以人才结构优化促进智能制造产业结构的优化;鼓励各类主体积极创办多类型社会化培训机构,开办各类智能制造人才培训班,建立“智能制造工作室”等人才培养平台;依托苏州地方高校的学科优势和研究专长,结合产业发展需要,有针对性地培养适应苏州产业发展要求的各级各类智能制造人才,从而为苏州智能制造产业的发展提供人才储备和人力资源保障。 46加强政府精细化管理职能,打造“智造”人才乐业环境 继续发扬苏州服务型政府职能,尝试国际化模式,建立一套服务智能制造人才发展的工作机制。在“崇文、融和、创新、致远”城市价值观的指引下,尊重智能制造高端人才在科学领域的自由研究及个人的特殊禀赋和个性,改革科研评估体系过分强调“短、平、快”的人才评价机制。通过政策引导、制度规范等方式督促用人单位建立现代化人才管理机制,为智能制造人才提供良好的工作环境和创业环境。通过“国际精英创业周”和“赢在苏州”等创新创业活动,邀请海内外“智造”业高层次人才与创业资本、创新载体、创业团队等智造业要素进行有效对接,促进智能制造优质科技成果在苏州实现产业化。探索国际化人才管理制度,实现专业技术人员职业资格的国际互认,完善国际化人才发展环境。不断提升苏州的文化软实力,构建丰富、多元、相融的文化氛围,提高智能制造高端人才对苏州的融入度和认同感,努力打造苏州 “智造”人才安居乐业大环境。 智能制造论文:智能制造体系架构探究 摘 要:在我国建设“工业4.0”的大背景下,新一次的工业革命正如火如荼的展开。智能制造作为新一代制造模式的典型代表,自20世纪80年代第一次提出,就收到了学术界和工业企业的广泛重视。但是现阶段工业界并没有建立起非常成功的智能制造体系,主要原因是对于智能制造内部原理的研究并不透彻,同时对于智能制造的发展趋势把握不准。本文立足于智能制造体系的本质,通过对现阶段国内外智能制造体系架构的研究,提出了未来一段时间内该体系发展的趋势。 关键字:智能制造体系;整体架构;功能特征;柔性化 1 前言 智能制造是最新的制造模式之一,具有广阔的发展前景,智能制造从本质上说是一个智能化的信息处理系统,对外操控机器人的动作,完成产品的制造和加工。该系统属于一种开放性的体系,原料、信息和能量都是开放的。智能制造是新世纪制造业振兴的发展方向,是我国实现制造业跨越的必经之路。 2 智能制造系统研究现状 2.1 智能制造系统内涵分析 智能制造体系是上世纪八十年代有先进的工业化国家率先提出的,主要包含只能制造技术和智能制造系统两部分。总体来看,智能制造体系指的是应用集成工程的思想,通过制造软件专家系统、机器人视觉和控制等先进技术,最终达到智能装配生产线上的机器人能够在人工不进行干预的情况下完场生产任务。智能制造的目的是人的脑力活动转化为制造机器人的智能化思维。智能化制造体系的物理基础是智能化机器人,所必需的设备包括智能加工机床、工具和设备的智能化输送平台以及装配设备等。 2.2 智能制造体系国内外研究现状 智能制造在上世纪八十年代提出之后,在国际范围内形成了三个主要的研究中心,分别是美国、欧洲和日本。最初的内涵指的是智能机床,智能机床能够完场熟练机械师操作普通机床完成的所有功能,具有一定的智能性。后来的智能制造概念得到发展和延伸,进而形成了一种开放性的操作系统,日本于1990年完成了世界范围内第一个智能制造工厂,融合了人工智能技术的机器人同时具备视觉的触觉功能。相对而言,我国在该领域的研究起步较晚,九十年代后才申请成立了第一个智能制造国家级项目。在理论研究领域主要集中于智能制造基础理论分析、智能化单元制造与控制、智能机器人的研发等。 智能制造的应用正在世界范围内兴起,它是制造技术发展,特别是制造信息技术发展的必然,是自动化和集成技术向纵深发展的结果。然而,虽然智能制造得到了学术界的广泛重视和深入研究,然而却难以得到工业界的广泛应用和推广,同时近几年关于智能制造系统新理论方面的研究遇到了瓶颈,其问题在于智能制造系统的体系架构尚未研究透彻,同时对于智能制造系统的发展趋势没有比较好的掌控。 3 智能制造体系架构研究 3.1 智能制造体系整体架构分析 智能制造的总体架构自下而上包括业务层、运作层、功能系统、功能单元、支撑技术五个层次。智能生产线各个层次间相辅相成,联系密切,其中系统以需求订单为输入,以信息系统为核心,集成自动化上下料等多个子功能系统,以基本功能单元及支撑技术为依托,推动智能制造生产线的正常运作,实现大批量产品定制及个性化客户服务的目标,从而最大化地满足客户和市场需求。其中各个层次的内容及构成如下:(1)系统业务层:即系统目标,是为客户提供大批量定制产品及个性化的客户服务。(2)系统运作层:主要包含精益化、数字化和敏捷化等最新技术。(3)功能系统层:设备预警,优化加工参数,监控生产的全过程,精度检测的在线实现,最终通过信息技术系统进行集成。(4)功能单元层:此部分承担设备和加工装备的信息传输,使用传感网络和通信网络技术。(5)支撑技术层:系统设计技术主要有传感技术和模块化技术,设备故障诊断和维修系统,安全维护和设备及信号的有效识别。 3.2 智能制造体系亟待解决的问题 智能制造想要完全提出人工干预,实现完全意义上的机器自主控制与分析,就需要建立一个智能化、数字化、信息化程度较高的企业管理网络,通过该网络完成产品的设计、装配制造直至仓储物流的全过程控制,其中还包括问题产品和故障设备的自动处理和维修。但是现阶段我国制造装配企业在各个制造要素的互联互通方面存在不小问题,主要体现在智能制造体系各功能单元之间横向、纵向集成通讯、端口到端口的信号传输。数据格式、通讯协议和语言识别等基础性的内容还没有完全解决。随着物联网、大数据和云计算等最新技术的融合,各功能单元之间的通讯是必须要解决的问题。人机交互、设备与设备之间、生产制造和仓储物流之间的信息交互都是困扰智能制造体系构建和发展的一大难题。 4 智能制造体系发展趋势分析 4.1 智能制造体系柔性化发展方向分析 智能制造体系的柔性化方向石油柔性智能装配引发的,基本的基本思路为:柔性装配的研究层次从上到下分为柔性工装、柔性工艺规划和柔性车间调度。主要涉及的研究思路包含结构优化设计、工装驱动数据自动生成、装配顺序划和分配方法研究以及智能调度技术。柔性化发展是基于只能装配生产线上可能出现的各种问题及产品,所提出的新型发展方向。这其中可变参数和柔性调度是最重要的研究领域。 4.2 智能制造体系精益化发展方向分析 精益化的研究发祥包括四个方面的内容:(1智能制造环境下的自适应快速换模技术;(2)设备自诊断、自适应和自修复技术所组成的全员设备维护技术;(3)生产流程自动化的3P技术,该技术能够将生产过程中的资源浪费在设计和工艺研究等源头环节中进行降低;(4)均衡混流生产技术,该技术是基于对生产计划的合理规划以及现场动态调整和调配等智能制造手段进行的。 4.3 智能制造体系敏捷化的发展方向 敏捷化主要有以下连两个研究方向:首先,对于客户订单变化的快速响应是只能制造的一大特点,通过前期客户需求的调查,在大数据分析的基础上,使用神经网络等算法对客户的订单可能发生的情况进行预测,并拟合相应的相应曲线,得到响应基本函数,然后优化设计生产关键因素,最终大幅度减少客户需求响应的时间。其次是对于功能单元的设计和配制。在使用智能制造生产线的时候,需要对参与生产的各要素(包括软件设计、硬件要求和工艺流程设计等)归类的功能模块划分。在功能划分之后组建各自成体系的模块单元,并配置相应的算法,以达到提升智能制造体系柔性化和可重构性的目的。 5 结语 工业时代经历了三次大的变革,现在的工业4.0时代最主要的特征是智能化和远程控制,重点在于利用互联网技术、物联网技术、信息处理技术和智能机器人技术,最终实现产品加工的更高层次的自动化。本文通过对智能制造体系的深入分析,认为我国虽在在该领域取得了举世瞩目的成就,但是在智能化的本质和原理方面的研究仍然不足,未来建议在智能制造柔性化、精益化和敏捷化方面开展研究。 智能制造论文:智能制造不能简单的理解为“机器换人” “一些地方式地推进‘机器换人’,认为这就是智能制造,这是一种片面化简单化的理解。” 全国政协委员、中国电子学会副理事长兼秘书长徐晓兰在政协十二届四次会议大会发言中指出,作为新一轮科技革命的核心,智能制造能够大幅度地提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,已成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容。同时,智能制造也是我国加快发展方式转变,促进工业向中高端迈进、建设制造业强国的重要举措,是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。2015年5月,国务院印发的《中国制造2025》,明确提出智能制造是今后我国制造业发展的主攻方向。然而,推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程,需要不断探索乃至试错。 在徐晓兰委员看来,机器人并不能完全替代人工。智能制造并不排斥人工,例如人机交互技术就是工人与机器实现协同生产。目前的工业机器人只是代替了一些简单、繁重、危险工序中的人工;服务机器人可在居家养老、医疗康复、教育娱乐等领域解决专业人员不足等难题。总的来说,智能制造或机器人并未对社会就业率带来较大影响。 与此同时,机器人正在创造新的就业岗位。智能制造与机器人是多种技术的交叉融合,自身发展离不开大量专业技术人员,其催生的新产业生态更可吸纳大量劳动力。例如,新一代工业机器人、无人机、教育娱乐机器人等产品的国内外需求广泛、发展潜力巨大,将是我国实施“走出去”战略的重要智能装备和产品,也将是我国制造业向产业链中高端演进的重要抓手,可创造大量工作岗位。我国只有牢牢把握新一轮科技革命和产业变革所带来的发展窗口期,才能真正迈入制造业强国行列。 徐晓兰委员提出了几点措施建议:一是正确认识智能制造的深刻内涵。任何新技术、新产业在促进社会进步的同时,也会带来一些挑战。我们要特别注意对前瞻性和颠覆性技术的研究,要不断深入探讨产业生态和商业模式的变革对制造业发展的深刻影响,促进《中国制造2025》战略的实施。 二是分业施策优化产业规划布局。下大力气突破材料、核心零部件、生产工艺、系统集成、工业CPS(信息物理系统Cyber-PhsysicalSystems)等智能制造领域关键技术,针对不同产业环节采取更具针对性的政策。 三是打造制造业强国要标准先行。加快推进制造业领域标准体系建设,形成以标准带产业、产业促标准的良好发展格局。 四是加强智能制造人才体系建设。建立智能制造人才库,健全一线科研、技术人员激励机制。推进分类侧重培养,从科学研究、技术攻关、工程应用等方面培养各领域专业人才。 智能制造论文:泛在信息化智能制造系统 摘要:认为当前亟需泛在信息制造技术,使生产制造过程在广度上实现互联互通,在深度上实现信息空间和物理空间的融合。为此,提出了一种泛在信息化智能制造系统及相关技术群,实现制造资源的网络化互联,信息资源的语义化表达和制造服务的自组织运行。此外,还指出如何实现多种数据流的混合传输,如何实现异构信息的集成与互操作,以及如何面向复杂时空关系建立抽象模型,是需要解决的挑战性问题。 关键词: 智能制造;网络化制造;工业控制网络;信息物理融合系统;服务化 制造I经历多年发展,企业内部业务分工日趋明确,总体上可以划分为两大领域,即纵向生产管理控制和横向产品生命周期管理。根据ANSI/ISA 65[1]和IEC 62264-3[2]的定义,纵向生产管理控制可以概括为3个层次:经营决策、计划调度和生产控制;横向产品生命周期涉及4个领域:产品设计、工程实施、生产运行和产品服务。随着自动化、计算机和网络技术的发展,上述不同领域和层次逐渐形成了相应的计算机系统和网络,其中计算机系统包括企业资源计划系统(ERP)、制造执行系统(MES)、数据采集与监测控制系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS),以及包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)在内的计算机辅助系统(CAX);网络包括互联现场设备、控制器、传感器的现场总线、工业以太网、工业无线网络,以及企业管理所需的以太网和互联网等[3]。 然而,种类繁多的系统和网络造成了以下两方面问题: (1)在广度上,部分网络虽然实现了少数系统的互联互通,但是企业内部仍然存在大量信息孤岛,受时间、空间的限制,人与人、系统与系统、人与系统之间还无法建立起广泛的互联,信息无法在企业内部高效地流转; (2)在深度上,数字化制造的发展,虽然初步形成了信息空间的概念,但是信息空间还未能实现与物理制造空间的深度融合,无法根据物理空间的需求,主动提供数据、应用和服务。 综上所述,当前制造业企业亟需广泛、深度互联的基础,纵向上打破系统之间的壁垒,横向上打通信息与物理的隔阂,实现跨层次、跨领域的业务集成,提高制造业企业的运行效率和敏捷性。 与此同时,随着芯片制造、无线宽带、射频识别、信息传感及网络业务等信息通信技术(ICT)的发展,信息网络已更加全面、深入地融合人与人、人与物,乃至物与物之间的现实物理空间与抽象信息空间,并向无所不在的泛在网络方向演进[4]。 根据国际电信联盟的定义,泛在网络是指在预订服务的情况下,个人和/或设备无论何时、何地、何种方式以最少的技术限制接入到服务和通信的能力[5]。泛在网络可以将信息空间与物理空间深度融合,其服务能够以无所不在、无所不包、无所不能的方式,实现在任意时间、地点,任意的人、物都能顺畅地通信,获得个性化的信息服务。 显然,泛在网络的相关理念、技术和方法有助于解决制造业当前面临的问题。正是在这种背景下,有学者提出了泛在信息制造技术的概念:泛在信息制造技术是以泛在网络为基础,以泛在感知为核心,以泛在服务为目的,并以泛在智能拓展和提升为目标的综合性、一体化的信息处理技术[6]。 泛在信息制造技术为解决制造业当前面临的问题提供了全新的思路和手段:将物理制造空间中跨层次、跨领域的物理制造资源映射到信息空间,从广度上打破信息壁垒,实现人、制造设备、生产过程的泛在互联互通;在深度上实现制造信息空间与物理空间的深度融合,按需提供主动的智能制造服务。因此,泛在信息制造技术的提出符合当前技术发展趋势和产业需求。 1 泛在信息化智能制造 系统的架构 根据泛在信息制造技术的内涵,基于该技术的泛在信息化智能制造系统应当要满足以下3方面的功能需求。 (1)制造实体网络化:分布式物理资源接入、数据感知和信息传输,要求系统具备网络化能力; (2)信息资源模型化、语义化:多尺度、异构虚拟资源的统一组织,要求虚拟资源的形式是模型化的,并且具备丰富的语义; (3)制造能力服务化:支持多种应用业务协作式运行,需要系统为不同的业务提供核心服务。 为此提出了如图1所示的泛在信息化智能制造系统的4层架构,包括:泛在化感知层、全互联制造网络层、语义化信息集成层和服务化制造应用层。 首先,网络化是泛在信息化制造系统的本质特征。针对制造系统网络化的特殊需求提出了两层的网络架构,其中泛在化感知层实现与生产过程密切相关的现场物理资源泛在接入、感知,在此之上全互联制造网络层使现场级传感网、控制网与企业级管理网、互联网实现扁平化、对等化互联。 其次,模型化是信息空间的虚拟信息资源统一组织的必要形式,语义化是异构模型能够跨层次、跨领域集成的核心。一方面,模型化是信息资源集中组织的有效手段;另一方面,语义化是模型能够进行跨层次、跨领域异构集成的核心。针对这种需求提出了语义化信息集成层,基于模型化和语义化手段,实现跨层次、跨领域虚拟信息资源的统一组织、集成和管理。 最后,服栈是制造物理空间与虚拟信息空间实现集成的技术手段。制造服务聚集在信息空间根据具体业务特点,按需进行组合,实现制造应用的动态自组织。因此,针对系统服务化的需求提出了服务化制造应用层,为具体的制造应用业务运行提供核心服务。 2 泛在信息化智能制造 系统的支撑技术群 图1所示的泛在信息化智能制造系统的架构需要相应技术群才能支撑其系统特征。本节分别总结了各层相应的技术群。 2.1 面向泛在化感知的无线传感网 技术群 面向泛在化感知的无线传感网技术群是指实现工业现场传感器、控制器、生产设备接入、感知和控制的一系列无线传感技术[7]。作为泛在信息化制造系统中虚拟信息空间与物理制造空间的接口,该技术群一方面从物理制造空间获取数据并映射入信息空间;另一方面接收信息空间的指令,完成对物理制造过程的控制。如图2所示,该技术群具体包括两方面:物理资源接入技术[8]和物理过程感知技术[9]。在资源接入方面,包括面向多种协议的物理资源即插即用技术,即根据协议类型、设备类别、生产流程等信息动态适配多种网络协议,为资源构建逻辑链路,满足其通信关系。在感知方面的主要支撑技术包括智能传感器技术[10]和以无线射频识别(RFID)为代表的智能识别技术[11]等。 在无线传感网技术的支撑下,工业现场的信息泛在化感知和设备可移动运行促进信息流转,提升系统运行效率和信息―物融合深度。此外,无线传感网模块化、可重构、即插即用等特点,能够最大限度满足底层系统对可组合性的需求,实现协作运行。 2.2 面向全互联制造网络的组网与 传输技术群 面向全互联制造网络的组网与传输技术群是指实现工厂全覆盖,管理和控制业务混流传输,并提供安全可靠保障的一系列组网与传输技术。作为泛在信息化制造系统中完成网络化互联的核心,该技术群基于互联网的传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)架构实现对工厂管理网络、控制网络、传感网络进行全面互联,并与互联网集成,实现无缝信息传输。如图3所示,该技术群的组成主要体现在两个方面:一是对当前现场传感网、设备网采用的专用传输协议的IP化设计[12],具体包括针对嵌入式设备的IP 协议裁剪技术、针对嵌入式设备的低开销IP 协议实现技术、面向完整和裁剪后IP 的多协议适配和转换技术和轻量级IP 设备的管理与维护技术;二是信息流混合传输服务质量(QoS)保障技术[13],具体包括面向扁平网络的实时流交换传输技术、面向异构网络的资源动态认知与管理技术和面向混合业务流的流量控制技术。 上述技术群通过IP化手段,实现网络扁平化,同时提供混合传输保障机制,实现了不同业务的按需服务。 2.3 面向时空动态制造信息资源的 语义化集成技术群 面向时空动态制造信息资源的语义化集成技术群是指实现制造业中跨层次、跨领域的海量、异构信息资源语义化描述、存储、集成、组织与管理的一系列技术群[14]。如图4所示,该技术群主要包括3个方面。首先,底层网络中信息资源如原始数据等,其质量不高,存在大量错误、不完整或多余的原始数据。因此,需要采用数据清洗技术、过滤技术、压缩技术和消冗技术等,处理质量较差的原始信息资源,保证其正确性[15]。其次,泛在信息化制造系统中大量跨层次、跨领域信息资源不具备统一的格式。因此,采用数据建模等语法转换技术对多种语法格式的信息资源进行规范化处理,保证信息的语法一致性[16]。最后,异构信息资源只有具备统一的语义,才能实现语义级互操作性,直接被跨层次、跨领域的应用业务访问和使用[17]。因此,采用语义转换技术,对模型化后的信息资源进行语义标注,构建统一的语义模型。 在上述技术群支撑下,跨层次、跨领域的虚拟信息资源实现了模型化、语义化组织与管理,在统一层面上根据上层应用业务的特点,为其提供所需的信息资源。 2.4 面向制造业务的服务化技术群 面向制造业务的服务化技术群是指一系列实现物理/虚拟资源服务化封装、注册、查询、组合、部署与管理的技术,以模块化、服务化的模式,完成制造应用的动态自组织[18]。如图5所示,该技术群主要分为3类:一是服务的封装和注册技术,是指采用服务化和虚拟化手段,将各种资源进行服务化封装,并在服务库中完成注册[19];二是服务的查询与组合技术,是指根据应用业务的需求,在服务库中查找合适的服务,并根据规则进行组合[20];三是服务的部署与管理技术,是指将服务部署到具体的软硬件资源上,并根据具体的业务要求对服务的执行过程进行监测、控制与调度,满足共享资源上不同业务的运行要求。服务化首先将软、硬件资源抽象为简单的计算、存储、传输等基本服务,在此基础上,根据服务的组合规则,将基本服务组合为复杂的诸如加工、控制、监测、诊断、设计等服务,并且在面向具体业务实例化之后,可以满足不同业务的应用需求。 正是在服务化的这种特性支撑下,系统能够以开放的、可扩展的方式集成多种服务。并且能够随着业务的需求变化动态组织相应的服务,使得系统功能具备可演进性。 3 实现泛在信息化制造 面临的技术挑战 3.1 异构动态网络环境下,多流混合 传输的路径规划与流量控制 泛在信息化制造系统的全互联网络基于IP将传感网、控制网、管理网互联构成扁平化的异构传输网络,实现控制、管理和知识流的混合传输,但控制流传输需要保障实时性、可靠性,管理流和知识流传输需要保障吞吐量和带宽利用率,管理人员的移动性使得网络拓扑和知识流的传播具有很强的动态性。 综上所述,针对控制、管理和知识流不同的应用需求和负载特征,同时考虑工业物理网异构和拓扑结构的动态变化,构建针对时延、可靠性、能耗、带宽利用率等混合关键性指标的网络资源调度策略和控制方法,是泛在信息化制造所面临的技术挑战之一。 3.2 工业多维、异构信息资源的集成 与互操作 泛在信息化制造需要构建跨域、跨层的统一信息资源组织与管理体系,但设计域,实施域,运行域,维护域涉及多维异构的信息资源。一方面信息格式不同,既有结构化的生产数据、控制指令、设计模型等,也有非结构化的声音、图像、文本等信息;另一方面是信息的含义不同,各领域涵盖了多个学科,包括物理、化学等工艺知识,热学、力学等结构知识和电子、电气等自动化知识。因此,如何构建可集成、互操作的统一信息模型是泛在信息化制造面临的又一技术挑战。 3.3 面向制造物理空间复杂时空 关系的抽象与建模 泛在信息化制造系统的关键是信息空间能够准确对物理空间进行抽象与建模,以实现信息与物理的深度融合。制造物理空间生产过程具有明确的时间和空间特性,并且时空特性耦合性强,如描述流程工业复杂的物理、化学反应过程,通常采用动态偏微分方程来构建相关的机理模型。而传统意义上,信息空间的建模和抽象过程多面向离散事件以及解耦的多变量关系,显然无法实现对制造物理空间连续物理过程的抽象和建模。因此,面χ圃煳锢砜占涓丛拥氖笨展叵担信息空间如何进行描述、抽象和建模,是泛在信息化制造面临的一大技术挑战。 4 结束语 当前,在中国相继推出“工业化信息化两化融合”“互联网+”行动计划、“中国制造2025”等一系列顶层设计方案的大背景下,无论是代表传统力量的制造业,还是代表新兴力量的互联网界,都在积极探索中国制造的创新模式,如何寻找到符合中国特色的智能制造模式成为共同关注的焦点。泛在信息化制造正是在制造业内部需求拉动,外部ICT使能技术推动的基础上,提出的一种符合当前技术、政策发展趋势的智能制造创新模式,因此开展泛在信息化制造相关理论研究、技术攻关、工程研发与应用推广等方面的工作,有利于国家宏观政策的落实,能够切实推动中国制造业转型和自主创新等。 智能制造论文:智能制造与中国产业的变革 中国产业的发展伴随着各种问题,以前由于我国制造业以劳动密集型产业占主导地位,缺乏核心技术,生产基本靠人,低成本的优势使得中国成为“世界工厂”,“中国制造”遍布世界各地。近些年,在劳动力成本提高以及全球经济发展缓慢等多方面的制约下,我国传统制造业正面临着来自世界各国家的竞争威胁。加上互联网技术应用的崛起,转型升级成了企业必须面临的问题。 目前世界各国都在进行工业改革,德国、美国纷纷提出了工业4.0和工业互联网的改革主题。而中国《中国制造2025》已完成初稿,围绕在我国工业有待加强的领域进行强化,力争在2025年从工业大国转型为工业强国。我国传统制造企业应首先对自身有一个清楚的认识。其次紧跟改革脚步,加大产品的创新力度,逐步成为技术导向型的生产企业。 《智慧城市》:什么是促使我国传统制造业向智能化转型的必然因素? 侯炳辉:一方面,中国传统制造业属于粗放式经济,生产主要靠人来完成,即使在很多年前中国制造就已经遍布世界各地,但总体来看还偏向低端制造的范畴,无法具有较强的持续性。另一方面,在生产过程中,无论从能源消耗源还是环境层面上来看,传统制造业都不得不由低端制造向中高端的智能制造转型。 作为工业最核心的问题,制造业的重点是高端制造业。中国虽然每年出口大量数控机床,但都属于中低端产品,高级的数控机床仍需要进口,这就造成了进口数量少,但花费钱却较高的局面。在我看来,这归根结底在于技术没有跟上,而工业智能化力度不够是造成这种尴尬境地的最根本诱因。此时就需要考虑产业的转型与升级,就回到了工业4.0的主题上。 《智慧城市》:我国为何会提出工业4.0的规划? 侯炳辉:多年前智能制造、工业信息化的内容对于中国传统制造业来说是陌生的。但现如今为什么开始提出工业4.0的主题,并将其作为国家产业发展战略,主要有两个原因:第一,德国作为率先提出工业4.O战略的国家,已经开始践行工业改革之路;第二,此前我国工业相对落后,出现了一系列的问题,不得不重视智能化在工业发展中的作用。 未来,随着信息网络技术与工业融合,工业4.O将会成为一个连接人与机器、资源,互联互通的网络化社会,各种终端设备、应用软件之间可以进行数据信息交换、识别、处理、维护等一系列活动。 《智慧城市》:在中国版工业4.0下,哪些传统制造业将首先被改造? 侯炳辉:2008年由美国次贷危机引发的世界性金融危机使得欧美许多发达国家的经济都在不同程度上受到了重创,但德国受到的影响就相对少了很多。根本原因,其实主要是由于德国的基础很扎实,因此才能在二战后迅速崛起。 多年后的今天,以强大的工业基础为特征的德国经济提出工业4.O的理念,强调“智能生产”和“智能工厂”,实质上是实现信息化与自动化技术的高度集成,保持德国制造业在全球的竞争优势。 我国在工业方面,无论从发展水平、核心理念还是发展内容上来看都与德国制造业改革有着很大的区别。中国版工业4.0其实应称为信息化与工业化的深度融合,把信息化的技术完全渗透融合到工业里面去,并且将智能制造“嵌入”到传统工业转型升级的过程当中。 传统制造业哪些是要先被改造?目前我国ERP管理系统已经十分成熟,但在芯片、传感器这样的短板方面,应该作为重点发展目标以及未来我国制造业的投资方向。此外,国计民生部分,譬如医疗、食品行业也是短板的其中之一。 比如今年年初在互联网上被炒得十分火热的日本抢购马桶盖事件。中国消费者不远万里从日本背回来马桶盖,但最后发现还是中国制造,究竟是什么造成了如此尴尬的局面? 这主要是有产品质量和人两方面的原因。我国制造业水平相较日本或一些西方发达国家还是有一段距离,技术水平跟不上,而在杭州下沙经济技术开发区和松下公司合作制造的这种马桶盖是按照日本标准的要求制造的,这就是为什么中国消费者宁愿花着昂贵的机票钱,也要不辞辛苦从国外背回马桶盖的原因。所以,如果企业要想持续地运行下去,就不得不从自身提高技术水平,从而使得产品质量、技术水平的问题能够得到有效解决。相反,人的问题就复杂了许多,当前有很多人更看重短期利益,这就需要相当长的一段时间来逐渐提高人们的意识。 《智慧城市》:中国的制造企业该如何实现自身的发展,达到“中国制造2025”的目标? 侯炳辉:国务院总理在政府工作报告中提出要实施“中国制造2025”,加快从制造业大国转向制造强国。那么对于国际上正在兴起的新一轮科技革命和产业变革,中国制造业该如何抓住这一时机实现战略转型?其实,由大到强,这是中国制造业发展的目标,需要每个制造企业共同努力。 然而在实现的道路上,就难免会遇到阻碍的因素。这里主要有三点:一是企业中的浮躁;二是思维艺术;三是改革会存在风险。 当前在很多企业中间都存在着或多或少的浮躁现象。这里的浮躁是包括信息化界的浮躁。此前企业里只要一提到ERP系统,可能就认为它是万能的,可以解决任何问题,而没有把技术放在重要位置。 思维艺术指的是实现工业4.O的前提条件就是要将多方面人的思想集中在一起,无论是从事政治方面还是技术方面,大家一定要有统一的观念,一致将制造业改革作为产业升级发展的主要内容。 那么,企业该如何走智能化的道路?在此建议要将定性和定量相结合。定性就是企业对于自身怎样转型需要有一个清楚的认识,定量则是指如何具体实施,通过哪些步骤进行转型。企业需要建立一个模型,然后通过不断试验来调整。 因此,企业的信息化道路应该是问题导向型,当问题发生时,利用倒推找寻问题的关键以及缺失的环节。每个企业都是一个开放式的“大系统”,信息系统只是其中的一个子系统。对于开放式的复杂系统,解决问题时就不能靠单纯的逻辑思维或者形象思维,也不能单方面由领导或者技术人员决定。最好的方法就是企业里需要解决哪些问题,集中各部门相关人员去协同。改革需要经过长时间的规划,也会存在一定的风险,这就需要靠“四个全面”的战略,全面深化改革开放。 智能制造论文:面向智能制造智能科学与技术专业实验平台建设探索 摘要:根据广东智能制造发展的人才需求和工程用型人才培养目标,结合广州大学华软软件学院电子信息技术的特色和优势,围绕智能科学与技术专业实验实践课程设置,实验教学体系建设、实验保障等方面,探讨如何构建一个与广东智能产业深度融合的,强应用重创新的专业实验平台。 关键词:智能制造;智能科学与技术;人工智能技术;机器人;实验平台建设 智能制造是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节。具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。是信息技术和智能技术在装备制造过程技术的深度融合与集成。加快推进智能制造,是我国在全球新一轮产业变革竞争背景下出台的《中国制造2025》的主攻方向。广东省作为国内制造大省和全球重要制造基地,也对接印发了《广东省智能制造发展规划(2015-2025年)》。针对广东省制造业的创新能力、产业结构、信息化水平的缺乏竞争力的问题,大力实施创新驱动发展战略,推动智能制造核心技术攻关和关键零部件研发,推进制造过程智能化升级改造,实现“制造大省”向“制造强省”转变。创新驱动,智能化升级改造需要国际领先水平人才的引进和高等院校实战型工程技术人才培养。我院智能科学与技术专业就是面向广东智能产业的深度融合设置的。其专业实验平台的建设需要针对广东省高端装备、制造过程、工业产品智能化等领域的薄弱环节,以“机器智能”为方向,完善实验教学体系、整合实验教学资源,开设综合性、创新性的实验项目,培养学生实践能力和创新意识。紧密联系企业,针对智能制造关键技术协同创新。培养具有智能系统开发与设计、智能装备的应用与工程管理能力;能在智能装备、智能机器人、智能家居等领域从事智能系统的是开发与设计、应用于维护、运营与管理的“厚基础、强应用、能创新”的高素质工程应用型人才。 1专业实验平台建设思路 面向智能制造专业实验平台的建设,依据《广东省智能制造发展规划(2015-2025年)》中发展智能装备与系统,工业产品、制造流程智能化升级改造的任务,从智能科学与技术知识体系中提取专业发展方向的课程,建立完善专业实践教学体系。以“机器智能”为方向建设人工智能与机器人实验室为核心,以项目、科技竞赛、紧密对接企业协同创新为手段,培养学生能够运用工程基础知识和专业理论知识设计工程实验,分析实际问题的能力,培养学生查询检索资料文献获取知识的能力,培养学生能够综合运用自然科学知识、专业理论知识和技术手段设计系统和过程解决实际问题的能力。通过科技竞赛等活动,培养学生在团队里具有工程组织管理能力、表达能力和人际交往能力。通过与企业的合作,掌握基本创新方法,并让学生具有追求创新的态度和意识,以培养学生的综合素质和能力为重点。立足华软学院电子系电子信息工程嵌入式专业、自动化专业、通信工程专业现有的平台优势,按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路,完善支撑体系,优化验教学资源配置,建设一个能够与广东智能产业深度融合的阶梯形层次化实验平台。 2实验平台建设内容 智能科学与技术专业实验实践平台的建设要依据实验教学体系的构建,突出面向智能制造工程实践为特色,按照学生的成长需要,建立阶段化、层次化、模块化的实验教学体系。 2.1专业实践课程体系建设 面向智能制造的智能科学与技术专业定位是以工程应用型人才培养为目标的,是在通识教育基础上的特色专业教育。专业课程体系的建设首先还是以培养学生具有扎实自然科学基础知识,人文社会科学知识和外语应用能力为基础,其次是智能科学与技术专业技术基础课程,如数字系统与逻辑设计、数字信号处理基础、信号与系统、电路分析与电子电路;c语言程序设计与算法分析、数据结构、数据库与操作系统、微机原理与接口、传感器与检测技术等。最后是专业方向类课程,也是专业的核心课程,如制造业基础软件中的嵌入式软件、工业控制系统软件,工业机器人中人工智能技术应用和智能控制技术。主要有知识获取模式识别;数据通信与网络;嵌入式系统移植和驱动开发;嵌入式应用开发;人工智能与神经网络;智能控制技术;机器人学等课程。培养学生具备计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等技术,完成系统集成,并配合专业实践课程体系如图1,完成电子工艺实习、技术基础课程、核心课程的课程设计和综合项目实验,并在工程应用中实施的能力。 2.2实践教学体系建设 依据专业实践课程体系,构建主要包括计算机基础、电路基础、信息与控制基础、嵌入式技术、机器智能系统五大模块开展不同学习阶段层次化的实验教学体系。主要包括基础类、专业实训类、综合创新类。 1)基础类实验注重开设与课堂教学中基本理论相结合的精品实验项目,并逐步提升基础实验课时的比例。从实践中启发引导学生牢固掌握基础理论知识。除此之外,还要注重工作方法和学习方法的能力培养,如收集信息查找资料、制定工作计划步骤、从基础理论到解决实际问题的思路以及独立学习新技术的方法和评估工作结果的方法。培养学生厚实的专业基础知识和能力。 2)专业实训类实验主要以项目教学、案例教学、情景教学方式培养学生利用专业知识及方法独立解决行业领域内的任务和问题并能够评价结果的能力。如智能传感应用项目,人工智能技术实验项目,知识表示与推理项目,计算智能项目,专家系统,多智能体系统;机器人项目,如最小机电系统组成,如何完成对电机的控制;利用单轴或双轴控制平台实现基本搬运装配作业。 3)综合创新类实验注重培养学生从理解问题域开始,获取数据和知识、开发原型智能系统、开发完整智能系统、评估并修订智能系统、到整合和维护智能系统六个阶段构建智能系统。如开展人工智能技术在智能制造中的应用包括产品设计加工、智能生产调度、智能工艺规划、智能机器人、智能测量等;直角坐标机器人实现码垛搬运、多关节串联机器人、弧焊机器人实训等。 4)科技竞赛、与企业协同创新,通过观察记录待智能化升级的工厂生产过程,发现定义问题、提出假设、搜集证据检验假设、发表结果、建构理论等实验过程设计的能力。培养学生掌握基本创新的方法,团队协作管理能力、表达沟通能力等。如嵌入式设计大赛、机器人大赛等科技竞赛;以及针对自动化生产线的嵌入式工业控制系统设计;针对原材料制造企业的集散控制、制造绦屑成应用;针对装备制造企业的敏捷制造、虚拟制造应用;工业机器人在汽车、电子电气、机械加工、船舶制造、食品加工、纺织制造、轻工家电、医药制造等行业的应用。 2实验教学保障 智能科学与技术实验平台建设以人工智能与机器人实验室建设为核心,结合目前学院嵌入式系统实验室、自动控制实验室、传感器技术实验室、通信原理实验室资源,仪器设备共享共建的原则,系统化筹备购置。人工智能机器人实验室主要针对智能系统设计开发和机器人应用,基于计算机系统的人工智能技术学习应用包括人工智能技术在智能制造应用和工业机器人仿真软件ABB Robot Studio。基于“探索者”机器人系统控制实训箱Rino-MRZ02(包含履带机器人、双轮自平衡机器人、5自由度机械臂、6自由度机械臂等) 可以开展的项目有:利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等模糊数学理论对工业产品设计进行性能模拟、运动分析、功能仿真与评价;利用人工神经网络自学习、自组织构造产品加工过程新能参数预测模型。利用模式识别、机器学习、专家系统、多智能体系统进行感知、并对环境的改变进行解读、动作进行规划和决策;利用专家系统、遗传算法、模糊逻辑集中式解决生产调度多目标性、不确定性和高度复杂性的问题,寻求最优规则,提高调度的速度;利用蚁群算法、遗传算法分布式多智能体系统进行问题分解、彼此协商、任务指派、解决冲突。 履带机器人可开展电机控制实验;运动控制实验;HD轨迹控制实验;无线通信实验。双轮自平衡机器人呢可开展自平衡模块实验;倒立摆算法实验;双轮载具运动实验。6自由度双足机器人可开展双足运动控制实验;步态规划实验;双足平衡实验;机构改装实验。5自由度机械臂可开展机械臂运动控制实验;颜色分拣实验。可扩展为8自由度双足机器人、轮腿式机器人等技能提高类课程设计。 通过ABB公司的机器人仿真软件RobotStudio进行工业机器人的基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设计和验证的学习。 3结束语 智能制造是基于人工智能的研究,机器人是实现智能制造的重要基础。所以面向智能制造智能科学与技术专业实验平台的建设要把人工智能技术在智能装备、智能系统中的应用和机器人技术与应用作为专业知识技能培养的重点,更要让实验平台既能帮助学生理解掌握所学的基础理论知识,培养学生的实际动手能力,掌握学习研究的方法,基本的科学实验技能外,又要调动学生学习的主观能动性,进行创新实践。 智能制造论文:维尚家具智能制造助力无人生产 规模定制 2016年9月,在佛山维尚家具制造有限公司(以下简称维尚家具)第五分厂正式开业之际,维尚家具智能制造试点示范(全屋家居大规模个性化定制)项目正式启动。该项目在今年6月份入选“2016年智能制造试点示范项目”,是全国家具行业唯一入选企业。 维尚家具董事长李连柱介绍,维尚家具智能制造试点示范项目包括智能制造生产线建设项目、家居电商华南配套中心建设项目以及第五分厂。该项目有三大突出亮点:以需求端驱动生产和服务(C2B),实现“客户需要什么,企业就设计什么、生产什么”的服务导向型发展模式;发展低成本柔性化生产技术(大规模定制),通过信息技术改造建立企业“大规模家具设计定制生产系统”,有效解决个性化定制与标准化批量生产这一突出矛盾;建设新居网互动开放式设计平台(O2O),提高消费者购买体验。 从人力成就的“制造”到机器人手臂铸就的“智造”,维尚家具自2004年成立以来,一直坚持用互联网的思维做定制家具,目前在广州、上海、北京、深圳等10多个一线城市拥有近百家直营店,在全国400多个城市拥有加盟店800多家。 打造“o人化”车间 维尚家具五厂从仓库到车间只有不多的工人随着装有“电子看板”的裁板机紧张工作。从车间到仓库都只看到板材,却没见到任何一件成品或半成品的家具,偌大个车间,竟然工人寥寥几个,干活的都是机器人。 只见所有板材分门别类摆放在仓库不同层架上,巨型机器人根据电脑发出的指令存取板材,整个仓储中心容量达1.8万个货位,可同时生产满足1.8万个客户需求。而这样大型的仓库储备却仅需2天即可实现存货更新一番。 这么多的板材同时生产、存放,是如何做到与客户订单一一对应的呢?原来,开料切割板材的时候,生产员工会根据显示屏上发出的“指令”调整板材位置。而在完成板材切割后,员工会从显示屏左下角的一大版二维码贴纸中,按顺序撕下贴在对应的板材上。在下一个流程中,这些二维码将成为板材的“身份证”,决定其何去何从。 维尚家具五厂占地总面积203亩,总建筑面积约19.7万平方米,总投资近10亿元,日产能可达30万~40万件、年产值约60亿元。采用了最先进的互联网化的开料、封边和CNC钻孔等设备,车间信息化进一步升级,全新引入RGV线,配置大量的机器人手臂以及全自动立体库货位17926个,真正实现了“无人化”操作。厂房采用先进的链条刮板高大吸尘器,大大提升了环境健康。维尚家居致力于将五厂打造成为家具行业工业4.0的典范,务实推进互联网+,提升智能制造水平。 在指尖上定制家具 买家具还要自己跑商场?维尚家具旗下品牌――维意定制帮你省下一堆麻烦:只需在微信上找到维意定制,就能免费预约专业设计师,为你定制家具。10000套家居案例随便挑 ,如果不知道自己想要什么样的设计,维意定制还拥有全国设计研发中心,实时研发采集全国5000名专业设计师的设计方案,各种户型风格、功能的设计方案任消费者挑选。 定制家具的生产除了有完美的设计方案,更要有专业而强大的工厂和技术的支持。维意定制用最智能制造的思维来定制家具,保证家具定制更快更省更专业。全线引进德国西门子, 德国豪迈(世界领先木工机械)生产设备,配合自主研发的虚拟生产系统,实现智能制造。维意定制配置大量的智能设备,板材饰面、封边等工序全部由机器人进行统一操作,让家具达到高标准要求;同时减少板件在生产过程中的磕碰伤,从源头上预防质量问题的发生。智能机器手利用三维坐标精准控制钻孔位置和深度,定位可以精确到毫米,再也不用怕买的家具尺寸有误差。 很多人都说定制成本高,价格贵。维意定制智能开料机,能对板材进行最大化利用,大大减少原材料的浪费,让定制家具再也不是少数人的专享。国内普遍的加工设备,在同一块板材上只能做相同的尺寸的切割。将近30%以上板材无法完全利用,剩下大量余料,造成成本浪费。而维意定制,利用自主研发的开料软件,能在同一块板材上,做不同尺寸的切割。近90%的利用率,大大节约了板材成本。 买家具麻烦,最担心的就是装修好了之后家具迟迟没有进场,从而影响到搬进新家的时间。引进RGV线,成功实现材料全自动输送,大大减少了家具制作工期。智能立体仓按不同类别、时段自动分配进出货,超高速运转加速你的家具智造。 信息技术破解规模定制难题 过去,个性化需求与大规模生产似乎无法同时存在,如何实现低成本的规模化定制问题,也一直困扰着家具行业。 然而,维尚采用了独有的信息化技术,打破定制必然高价的固有判断,解决了大规模生产和个性化定制的难题。 “一个设计方案出来后,基本上每一块板材的数据都有了。”李连柱说道。事实上,在客户参与完成设计方案后,这些设计方案都转化成一个又一个的数字,被传送到维尚家具的订单中心。 收集到大量数据之后,订单系统会将所有的订单进行分解、重新合并。例如,将所有订单中对某一板材的需求合并在一起,用同一块材料的不同部位来生产。采用这种方式,板料基本能被各个部件填满,即使是边角料也能被有效利用。据了解,维尚家具生产材料的利用率比传统家具生产的利用率高3%,生产效率是传统家具制造企业的7到8倍,出错率大幅降低。 此外,在传统家具制造过程中,需要员工向机器输入指令,让其运作。这种方式,对员工的技术与经验都有较高的要求。而维尚则将“人指挥机器干活”变成了“机器指挥人干活”。它采用条形码应用系统、生产过程自动控制系统等技术,无论是开料,还是打孔,加工设备与设计系统都实现无缝对接,工人只需要根据电脑提示操作即可。 智能制造论文:两化融合主战场 继续推动信息化和工业化融合,是十八大作出的一个重要战略部署。 我国还是一个发展中国家,需要继续完成工业化的任务。而从世界总体发展进程看,信息化时代的来临要求我们必须打破原有的工业化模式,把信息化的先进成果和理念融合到工业化中,充分发挥其“提质增效”这一倍增器的作用。 新形势,新动力 “没有信息化就没有现代化”,“两化融合是‘四化’同步发展的引擎”,这是对两化融合重要性的定论。但是当前社会生产力的发展速度前所未有,信息技术的更新迭代更是日新月异,因此跟几年前相比,两化融合的环境和内涵都发生了很大的变化:发展环境日益复杂,发展条件和动力发生深刻变革。 首先,全球产业格局面临重大调整,围绕抢占制造业发展制高点的竞争愈演愈烈,两化融合发展迎来新空间。为应对新一轮科技革命和产业变革带来的挑战和机遇,以美国工业互联网、德国工业4.0为代表,发达国家纷纷实施以重振制造业为核心的“再工业化”战略,对高端制造业进行再调整再布局,以打造国家制造业竞争新优势。 再放眼国内,产业结构升级和供给结构优化需求迫切,对两化融合发展提出新需求。我国经济发展进入新常态,工业发展面临资源环境约束强化、要素成本上升、投资出口放缓等挑战,“十三五”时期亟须推动两化深度融合,优化企业资源配置,提升生产经营效率,改善产品品种结构,提高供给结构适应性和灵活性,形成经济增长新动力。 于此同时,信息技术高速发展,成为构建新型制造体系的重要力量,给两化融合发展带来新支撑。以云计算、大数据、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术正在向制造业加速渗透融合,工业云、工业互联网、智能设备逐步成为制造业发展新基础,个性化定制、服务型制造成为生产方式变革新趋势,融合创新、系统创新、迭代创新、大众创新等正在成为制造业转型升级新动力。 此外还有一个不容忽视的衍生话题,那就是工业领域信息安全形势日益严峻,对两化融合发展提出新要求。随着两化融合发展进程不断深入,工业信息系统逐步从单机走向互联、从封闭走向开放,为网络安全威胁向其加速渗透提供了条件,工业领域面临的信息安全形势日益紧迫,急需加速完善工业信息系统安全保障体系。 可见,我国两化融合工作正进入向纵深发展的新阶段。准确把握战略机遇,有效应对各种风险和挑战,通过大力推进两化融合,促进经济社会转型发展,显得尤为重要和紧迫。 推进两化融合是一项全局性、系统性工程。需要统筹谋划、提早布局,着力加强顶层设计,明确融合路径,把握发展方向,实现重点突破。制造业是国民经济的脊梁,如果没有制造业的发展,即使其他行业有巨大的发展,对中国这样一个制造大国来讲也是一件危险的事情。 从当前的国内外形势来看,智能制造作为两化深度融合的集中体现,业已成为我国两化融合工作的最主要抓手和突破口。正如工业和信息化部苗圩部长所指出的:“在新一轮科技革命和产业变革中,各国都在研究如何抢占新一轮发展的制高点。我们认为,互联网和传统工业行业的融合是要认真重视和抢抓的机遇,这也是所说的制高点问题。还有一个切入点的问题,或者说主攻方向,那就是智能制造。在之前两化融合的基础上把智能制造抓在手里,是解决我国制造业由大变强的根本路径。” 将智能制造作为推进两化深度融合的突破口,可以有效带动创新驱动、绿色低碳和服务化发展,并促进产品和技术结构、产业组织结构、产业空间布局和制造业内部结构等四个方面的优化升级,能够逐步实现制造业转型升级,推动工业持续平稳发展,是中国经济在发展中升级、在升级中发展并有竞争力的重要保障。 所以,作为两化深度融合的集中体现,智能制造将成为未来一段时间我国两化融合工作的主战场和核心目标,是建立国家制造业创新体系的关键。而这从《信息化和工业化融合发展规划(2016-2020)》这一顶层设计中也可见一斑。 顶层出台,行动落地 《信息化和工业化融合发展规划(2016-2020)》于2016年10月12日正式印发,是未来几年我国两化融合工作的行动指南和纲领。 根据《规划》,到2020年,信息化和工业化融合发展水平进一步提高,提升制造业创新发展能力的“双创”体系更加健全,支撑融合发展的基础设施和产业生态日趋完善,制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展,新产品、新技术、新模式、新业态不断催生新的增长点,全国两化融合发展指数达到85,比2015年提高约12,进入两化融合集成提升与创新突破阶段的企业比例达30%,比2015年提高约15个百分点。 基于互联网的制造业“双创”体系不断完善――“双创”成为制造业转型发展的新引擎,“双创”服务平台体系支撑能力显著提升,创新资源和服务在线化、平台化和共享水平显著提升; 新型生产模式在重点行业广泛普及――生产方式精细化、柔性化、智能化水平显著提升,关键工序数控化率达50%,网络协同制造、个性化定制、服务型制造成为引领制造业高端化的重要模式,制造企业组织管理模式进一步趋向扁平开放; 基于互联网的服务业态成为新增长点――产品全生命周期管理、工业电子商务等服务新模式新业态蓬勃发展,工业电子商务交易额突破10万亿元; 智能装备和产品自主创新能力快速提升――智能制造关键技术装备、智能制造成套装备、智能产品研发和产业化取得重大突破,新型智能硬件产品和服务市场规模突破万亿元,智能制造系统解决方案能力显著提升;支 支撑融合发展的基础设施体系基本建立――自动控制与感知技术研发和产业化取得突破,工业软硬件供给能力稳步提高,工业云与智能服务平台逐步成为智能制造关键应用基础设施,低时延、高可靠、广覆盖、更安全的网络服务支撑能力进一步增。 2016年12月26日,全国工业和信息化工作会议在京召开,会议部署了2017年重点工作,智能制造是所有工作的核心和主线。 会议指出,要把握引领经济发展新常态,坚持以提高发展质量和效益为中心,坚持以供给侧结构性改革为主线,立足制造强国、网络强国战略全局,全面实施“中国制造2025”,深化创新驱动,全面做好稳增长、促改革、调结构、深融合、惠民生、保安全各项工作,加快新动能培育和传统动能修复,努力实现工业通信业平稳增长和提质增效。 会议具体要求抓好六方面的工作,其中前两项工作都直接与两化融合有关。 其一是坚持创新驱动发展,全面实施“中国制造2025”。细化落实“1+X”体系目标任务,重点组织实施30项重大标志性项目。实施国家制造业创新中心建设工程。大力推进工业强基工程。实施高端装备创新工程,抓好高档数控机床与基础制造装备、大飞机、“两机”等国家科技重大专项。推动实施重点新材料研发及应用重大工程。大力拓展重大技术装备及工业“四基”应用。 其二是深化制造I和互联网融合发展,培育壮大新业态新模式。深入实施智能制造工程,持续推进智能制造专项。着力打造“双创”平台,支持大型制造企业、互联网企业、基础电信企业建设一批“双创”服务平台。夯实融合基础和安全支撑,实施“芯火”创新计划和传感器产业提升工程。出台推进两化融合管理体系工作的指导意见,绘制全国两化融合发展数据地图。开展服务型制造专项行动。 而从工信部各司局2017年的重点工作来看,智能制造也是焦点所在。 规划司:围绕“七个一”体系化深入推动“中国制造2025”。做好国家“十三五”规划纲要重点任务推进和31项部规划宣贯、实施、评估等工作。修订《中国制造2025分省市指南》,引导地方差异化发展。协同推进五大工程实施,通过标志性项目促进关键突破。 财务司:围绕“中国制造2025”确定的重点领域、重点工程,积极争取资金。优化工业转型升级资金管理模式,为“中国制造2025”提供长期稳定资金保障。 装备工业司:全面实施“中国制造2025”,组织实施智能制造综合标准化与新模式应用专项,全面推动智能制造标准体系建设,继续推进智能制造试点示范,遴选90个左右智能制造试点示范项目,编制推进船舶智能制造指导意见、促进智能网联汽车产业发展的指导意见。 电子信息司:落实“中国制造2025”,以智能制造为主攻方向,大力发展工业智能传感器、智能工控系统、工业机器人等核心技术产品和智能装备系统,积极推进行业智能制造试点示范。 信息化与软件服务司:深入落实国发〔2016〕28号文件(国务院《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》),围绕工业云、工业大数据、工业电子商务,组织开展制造业与互联网融合发展行业应用示范,支持建设一批面向重点行业和区域的信息物理系统测试验证平台、综合验证试验床。加快推动制造业与互联网融合发展“新四基”建设,建设和完善工业云、工业大数据等技术支撑平台,培育一批面向重点行业的系统解决方案。开展信息物理系统(CPS)参考模型等重点标准研制工作,逐步完善制造业与互联网融合发展标准框架。 后台支撑,前端裂变 智能制造更多的是在管理和生产环节通过企业信息系统与运营系统的融合来达到“提质增效”的目的,从而打破长期以来我国工业依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式,是企业的内部行为,侧重后端支撑。但是,要想实现企业转型升级的大目标,仅仅依靠“后端”的智能制造肯定不够的。 企业在“前端”面对消费者和市场竞争时,还需要辅以新的理念和新的商业模式。这也是为什么我国在提倡推广智能制造的同时大力推动制造业与互联网在发展理念、产业体系、生产模式、业务模式等方面全面融合,也就是互联网+制造(“互联网+制造”跟工业互联网有着本质的不同)。利用“互联网+”,积极发展众创、众包、众扶、众筹等新模式,促进生产与需求对接、传统产业与新兴产业融合,有效汇聚资源推进分享经济成长,从而形成叠加效应和聚合效应,加快新旧发展动能和生产体系转换,助推“中国制造2025”。 根据国发〔2016〕28号文,以激发制造企业创新活力、发展潜力和转型动力为主线,以建设制造业与互联网融合“双创”平台为抓手,围绕制造业与互联网融合关键环节,积极培育新模式新业态,强化信息技术产业支撑,完善信息安全保障,夯实融合发展基础,营造融合发展新生态,充分释放“互联网+”的力量,改造提升传统动能,培育新的经济增长点,发展新经济,加快推动“中国制造”提质增效升级,实现从工业大国向工业强国迈进。 推动制造业与互联网融合一项核心工作是制造企业互联网“双创”平台的建设。国发〔2016〕28号文要求相关政府部门积极组织实施制造企业互联网“双创”平台建设工程,支持制造企业建设基于互联网的“双创”平台,深化工业云、大数据等技术的集成应用,汇聚众智,加快构建新型研发、生产、管理和服务模式,促进技术产品创新和经营管理优化,提升企业整体创新能力和水平。鼓励大型制造企业开放“双创”平台聚集的各类资源,加强与各类创业创新基地、众创空间合作,为全社会提供专业化服务,建立资源富集、创新活跃、高效协同的“双创”新生态。 在互联网时代,创新已不再是一个企业的行为,将消费和研发真正结合起来,针对大企业和小企业的不同特点构建“双创”平台,是促进制造业和互联网深化融合的必要条件。 工业和信息化部信息化和软件服务业司司长谢少锋在介绍2017年工作思路时表示“将开启大企业‘双创’新局面”:统筹部署,加快实现“到2018年年底制造业重点行业骨干企业互联网‘双创’平台普及率达到80%”的发展目标。成立制造企业“双创”发展联盟,推动制造业“双创”领域技术研发、标准制定、应用推广、人才培养和交流合作。研究制定政策文件,明确大企业“双创”发展的中长期目标、战略路线图和重点任务。支持建设基于互联网的大型制造企业“双创”平台和面向中小企业的第三方“双创”服务平台,推动开展“双创”成效及水平评估、测试验证、产融合作等第三方服务。 新的形势,新的需求,新的挑战,两化融合工作依然任重道远。其中,协同推动智能制造和“互联网+制造”,后端和前端同时发力,可以更快更有效更健康地重塑制造业竞争新优势,加快制造强国建设,促进经济社会全面转型发展。 智能制造论文:罗克韦尔自动化:智能制造从互联企业开始 “当前,新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑。必须紧紧抓住这一重大历史机遇,按照‘四个全面’战略布局要求,实施制造强国战略。”这是《中国制造2025》的一段话。 智能制造将成为我国工业领域未来几年的工作重点和目标方向。 融合IT与OT 罗克韦尔自动化公司日前在北京拉开其全球路演的序幕,议题聚焦在“如何打造互联企业并实现智能制造”上。罗克韦尔自动化大中华区董事总经理鲍博文(Bob Buttermore)认为:实现智能制造要从打造互联企业开始。 他说:“当前的宏观经济环境有三个不容忽视的趋势。新兴市场的中产阶层增长导致的消费品制造走高、劳动力红利的消失导致技能填补需求的提升以及全球化的需求对生产效率需求的拉动。于此同时,技术更新迭代日新月异,企业互联成本迅速降低,信息技术与运营技术的融合不断深入,计算和数据无处不在,为企业决策提供关键性支撑。所以我们看到包括中国在内的世界各国都将智能制造作为国家未来的发展战略。但这一战略的落地与实现需要互联企业或者说信息化企业的支撑与助力。信息化可以显著优化企业流程,提高企业生产效率和业务水平,运营稳定,网络安全,生产改进,决策优化,从而帮助他们提高全球竞争力。” 在鲍博文看来,实现互联企业的核心要务就是将信息技术 (IT) 与运营技术(OT) 融合。以往,这些职能各司其职,彼此独立。如今,IT 与 OT 融合成为工I企业获得成功的关键所在,能够帮助企业采集、分析数据,并将数据转化为可指导行动的信息,从而创造切实的业务成果,提高生产过程的安全性、可预测性及可持续性。 互联企业的优势在于可以帮助中国制造企业将其人员、生产流程和资产连接起来从而实现业务价值。举例来说,食品生产商可以通过实施互联企业来提高多个工厂中多条生产线的整体设备效率。制药公司可实现产品序列化,从而满足行业法规的要求。矿业公司可以分析其矿石产量,而上游的石油和天然气公司则能够利用互联企业对油井井口进行优化。 四步进阶 那么如何打造互联企业呢? 作为一家全球制造商,罗克韦尔自动化也面临相同的挑战。通过亲身践行,罗克韦尔自动化总结了一套互联企业四阶段执行模型:评估与计划、安全与升级、数据与分析以及优化与协作。 企业首先对现有资源(比如IT和网络基础设施、自动化系统和设备、安全规章以及技术能力)和需求进行评估,设立一个科学合理的目标并进行蓝图规划。其次看看能不能实现IT基础设施和OT基础设施的智能互联与整合,实现信息与控制一体化,从而确保整个系统能够在安全、可靠、高效的情况下运行能。然后需要研究如何利用数据转化为信息,利用信息转化为企业决策,这样的公司往往可以在竞争力方面远远地超过其同行。最后就是通过信息化来增强企业协作能力。在一个智能制造、互联企业的环境下,协作成为可能,基于丰富的数据信息,企业可以实现7×24小时的实时决策,从而提高企业的创新力和竞争力。 根据经验,一个成功的互联企业生产效率每年能够提高5%左右。当然,这需要企业拥有世界级的合作伙伴及生态系统。 世界级生态 在路演期间,罗克韦尔自动化与中国橡胶和轮胎行业的领先供应商软控股份有限公司签署了一项价值为人民币 1 亿元的战略性合作协议。根据该协议,双方将在橡胶和轮胎领域合作开发信息和自动化机械技术、机械安全应用,并共同开展全球市场营销。此次合作有助于软控提高效率并降低服务成本,助力公司通过智能工厂实现智能制造。 “软控和罗克韦尔自动化在中国乃至世界范围内有着数十年的成功合作基础。我们紧密合作,探索智能机械和信息化方面的创新制造技术。我们怀着一个共同的目标:让软控成为世界领先的集成橡胶和轮胎制造解决方案提供商。” 鲍博文表示,“中国政府已经明确了 2017 年经济工作的总基调:稳中求进,并坚持推进供给侧结构性改革。根据政府规划,将继续削减煤炭和钢铁等重工业的过剩产能。但由于产能过剩和劳动力成本上涨的问题相继出现,提高生产率和全球竞争力对中国企业来说变得极为重要。所有这些趋势都表明实施智能制造势在必行,而这正是罗克韦尔自动化的优势所在。我们深知中国工业企业面临的各种挑战,我们将借助我们的全球项目经验为他们提供价值。”
基础理论论文:论构建我国现代经济法基础理论的若干基本点 摘要:本文是对经济法学基础理论的探讨,论述了现代经济法学的四个基本问题:现代经济法价值取向的问题、现代经济法的主体架构问题、现代经济法作为独立部门法的哲学基础理论论证和现代经济法的主要研究方法。希望通过对这些基础理论问题的深入探讨,能够加强我国经济法学界基础理论统一与共识。 关键词:经济法基础理论、现代经济法的价值取向、第三主体 伴随着20世纪80年代以来我国经济体制的改革与转轨,我国的经济法学基础理论也已经历了20多年的争论与发展,在发展中争论,在争论中发展,在实践中检验各种理论的正确与谬误,正是在这样一种对真理的不断追求与探索中,我国的现代经济法学已经颇具规模。 目前,我国的经济法学界已经形成了多种流派学说,从最初的“纵横说”、“学科经济法说”、“密切联系说”、“经济管理关系说”、“综合经济法说”、“经济行政法说”、“企业法说”、“国民经济运行法说”,到现在的“经济协调关系说”、“需要干预经济关系说”、“经济管理与市场运行关系说”、“宏观调控说”、“国家调节关系说”、“国家参与关系说”、“新经济行政法说”、“二次调整说”、“模糊说”、“限定的纵横统一说”,等等。 百家争鸣的景象当然我国现代经济法学蓬勃发展的最好表征。然而我们也不得不承认各种经济法学说相互并立,甚至一本书就代表着一种经济法流派,既给经济法学的讲授工作带来了相当的难度,也是一门独立学科还不够成熟的表现。笔者认为一门成熟的学科不仅要有促进该学科发展的争论,更多的要有促进该学科独立而稳定的共识,而在我国的经济法学界显然缺少一种“求同存异”的认识。在我国经济法基础理论日益丰富的条件下,我国的经济法学者应该尽可能的抛弃所属学派的意气之争和门第之见,在一切为我国经济法学独立和发展的大局观的指引下,尽快将各学派相同相通的经济法学理论统一起来,以谋求我国经济法在未来更大的发展。 笔者拟通过本文,在经济法学基础理论的“求同”上作一个初步的尝试。在我国的经济法学界至少有现代经济法的价值取向、现代经济法的主体架构、现代经济法作为一个独立部门法的哲学理论论证和现代经济法的研究方法等四个问题应该形成共识。 一、现代经济法价值取向的问题 现代经济法的法律价值取向:经济法是以社会为本位的法,而非以国家为本位的法。 我们首先来谈谈现代化这个常识性问题,有的学者认为:“现代化有两个核心问题,一个是发达的市场经济,一个是民主政治,这两点背后共同的东西就是社会的个人本位化,也就是从一个共同体为本位的传统社会过渡到个人本位的、尊重公民个人权利和个性价值的社会。”[1] (P231)对于此种认识,笔者认为“尊重公民个人权利和个性价值”的观点无疑是正确的,但关于“社会的个人本位化,也就是从一个共同体为本位的传统社会过渡到个人本位的社会”的提法,值得商榷。 回顾人类近现展的历史,我们会发现在社会价值取向上始终存在着以个人为本位的西方国家同以国家为本位的东方国家之争。资产阶级的自由主义和个人本位的思想理念,在反封建的斗争和人类思想解放的过程中其进步作用当然应当肯定。而在相对贫穷落后的东方国家,正是以国家为本位的主导思想,才使得整个国家的稀缺资源掌握在该国先进的阶层或统治阶级手中,由政府加以调配,从而集中力量办几件大事。例如中国共产党领导的无产阶级正是藉此赶走外来压迫,建立了中华人民共和国,并在国内进行政治和经济革命,为中国的现代化进程奠定了有力的工农业和科技基础。 然而无论是以个人为本位的理念,还是以国家为本位的理念在人类生产力不断提高的情况下,特别是在人类社会化大生产的背景下都遇到了自身无法克服的矛盾和问题,于是它们都自觉或被迫地选择了或正在选择一种现代化的本位理念观:以社会为本位的理念观。在信奉“个人本位”的西方国家在现代化的进程中深刻认识到极端的个人主义和自由放任非但不能保证个人充分发展,相反会危及到社会的稳定与发展。关于对“个人本位”危害的认识,早在19世纪,作为美国社会学法学派的创始人庞德就已经有了较为深刻的认识,他把利益分为个人利益、公共利益和社会利益。并进一步指出:“包含社会利益的个人生活是一种道德的、社会的生活。所以社会利益不能容忍为了满足反社会的邪恶目的而行使个人权利。”[2](P138-140) 而在信奉“国家本位”的东方国家在现代化的过程中也同样认识到国家的过分集权,大大损伤了社会个体的生产积极性和创造力,也就阻碍了社会的发展。也正是基于这种本位观认识的转变,无论这种转变在当时是有意识的还是无意识的,它都体现在了对国家经济关系的调整上,而这种调整体现在社会上层建筑的法律中,便是现代化的经济法理念观。绝对的计划经济以国家为本位,绝对的市场经济以个人为本位,而经济法是以社会为本位的法。所以“绝对的计划经济不需要经济法,绝对的市场经济容不得经济法”[3] .只有在市场与计划(西方国家)或计划与市场(东方国家)相互融合,真正意义上的现代化经济法才得以产生。 综上,经济法是社会转变中产生,其本身也在随着社会不断发展而转变。现代经济法的法律价值取向与社会发展的价值取向相一致:经济法是以社会为本位的法。因此,现代经济法是具有时代特征的新型部门法,是法制现代化的重要标志。而随着经济法社会化本位的日益凸现,经济法的现代化主体—第三主体,一个完全以社会为本位的主体,也逐渐显露出庐山真面目,登上了历史舞台。 二、现代经济法的主体架构问题 经济法主体二元架构的突破,三元架构的初探。 我国一些传统经济法学者的“国家—市场”二元框架理论的基本特点是:将政府和市场作为对等的非此即彼的两个主体,他们把政府和市场作为经济资源配置的两种基本方式。当“市场失灵”的时候需要政府权力的适当介入或干预,也就是我们常常说的“国家指导”;而政府的调节行为则可能会有调节“不适当”情况的出现,这就需要完善的法律对政府的经济行为及其后果加以规范。从正面说,政府对市场失灵时的正确干预需要法律的确认;从反面说,政府干预的缺陷和有时的失灵与不适时也需要法律的纠正、限制和禁止。这样就产生了一些经济法学者认识经济法本质的基础。对于这种经济法的国家干预和协调学说这里我们不做评论,但是随着社会生产力的不断发展,经济现象的日益丰富,我们越来越认识到第三部门的存在和其对经济资源配置影响力的日益加强。 对于第三部门的认识,迄今为止国内外学者的认识是不统一的,这里限于篇幅笔者不能一一举例,笔者认为所谓的第三部门就是与国家政府和私人团体相对应的社会团体,社会团体不具有国家机关的官方性质,同时也没有私人团体的赢利唯一性。这里需要对“赢利唯一性” 做一特殊说明,“赢利唯一性”不同于赢利性,它强调唯一性,即第三部门可以有赢利的要求和需要,但赢利不是第一性的,它往往服从和服务于其它社会公共目的。社会团体具有极强的社会公益性,着眼于人类社会长远的整体利益,随着其范围和主体的日益扩大,其社会为本位的价值观正日益受到越来越多的有识之士的认同,因而其对经济生活的影响也在不断扩大。社会团体作为经济法的第三部门的提出,恰恰反映了人类价值观的转变历程:由国家为本位到个人为本位,由个人为本位“回归”到社会本位。社会团体的范围至少包括各种公益事业基金会、文化团体、学术组织、运动协会、现代化的教会、“在野”派、民间环保组织、红十字协会以及独立的传媒等等。 特别地,在当代高科技日益深入人们生产、生活的条件下,以国家、政府的立法行为来弥补高科技所带来的法律真空已经明显滞后,在全球范围内的因特网的技术标准、保护协议和相关游戏规则几乎都是在没有国家的参与的情况下,由一些社团组织不待政府授权而自行制定和实施的,这种超越国界,没有国家参与的立法在现实中也得到了很好的保障与实施,这更从现实的角度证明了作为第三部门的社会团体的独立的主体地位和其存在的必要性与价值:即第三部门是适应社会发展需要而产生和发展起来的新型主体,它的出现是社会生产力不断发展的必然和客观需要。 作为第三部门的社会团体同国家政府对经济资源配置调整的优势在于:第一,经济资源配置效率大大提高。作为第三部门的社会团体同国家政府相比显然缺少了官僚的拖沓作风。第二,经济资源配置更加人性化。与国家的为统治阶级服务的职能不同,由于社会团体更着眼于社会整体利益,所以它会将更多资源应用于相对贫困和需要投入的经济个体。中国古语说:“天之道损有余而补不足,人之道损不足而补有余。”这句话充分说明了人类历史上的贫富差距总在不断拉大的社会根源。而第三部门的出现则真正有可能使人之道符合天之道。而且我们也有理由相信随着生产力的日益提高,第三部门在这方面的职能将越来越强大。第三,第三部门经济资源配置范围将有可能超越国家领域。随着经济全球化的不断深入,超越国界第三部门也越来越多,它们对经济资源配置当然地不限于一国之内。这无疑为突破各国政府相对狭隘的贸易保护壁垒,反垄断特别是反国家垄断提供了一个的新的解决途径。 三、现代经济法作为独立部门法的哲学基础理论论证 经济法的哲学基础理论的现代化:辩证唯物主义的发展与延伸-系统论。 经济法作为一个独立的部门法的地位长期以来受到一些民法学者的质疑,在他们看来:经济关系可以分解为行政性经济关系、平等主体的经济关系和劳动经济关系,所谓的经济法法规可以分解为民法的规范、行政法法规和劳动法法规,而经济关系的综合调整则可以分解为行政法的调整方法、民法的调整方法和劳动法的调整方法,既然这三个部门法可以分割“独立”调整经济关系,经济法也就丧失了其存在必要性。 笔者认为这些民法学者之所以会得到上述错误结论,主要是采用了片面的形而上学的分析方法,更是对马克思哲学的辩证法和现代科学的系统论缺乏应有的认识。 经济法调整的经济关系是一种综合性的经济关系,所谓的综合是有机的结合,绝对不是简单的相加混和,所以采用“平面层次的分割法”来分析分解经济法的研究对象当然是行不通的!笔者认为法律本身就是一种有机的系统,而法律中的各个部门法本身也是一个有机系统,部门法系统就构成了法律系统的子系统。引用哲学中充满了辩证唯物主义色彩的系统论的观点来理解现代化的法律体系关于部门法的划分,从而从哲学的角度为经济法是一个独立的部门法来正名,无疑对丰富现代化经济法基础理论有重大意义。 辩证唯物主义系统论认为:系统虽然由子系统或元素构成,但系统具有子系统或元素不具备的某些特性,系统一经子系统或元素构成就发生了质的飞跃与提升。所以系统不能理解为其子系统或元素的简单集合。此哲学观点无疑为现代法律系统的子系统划分(部门法划分)提供了最好的方法论。一些传统的民法学者划分法律部门时认为:横向的平等主体间经济关系由民法部门来调整,纵向的经济关系则由行政法来调整。而经济法的调整对象既有横向领域又有纵向领域,那么经济法是否成为一个独立的法律部门呢?依照系统论的观点:系统(经济法)一经子系统或元素(横向领域的经济关系和纵向领域的经济关系)构成就发生了质的飞跃与提升,这种质的飞跃与提升具体表现在现实中就是经济法所调整的经济关系既不可能由单纯调整横向经济关系的民法来实现,也不可能由单纯调整纵向经济关系行政法来实现。相应地,这个独立的法律部门所调整的一定范围内的纵横统一的经济关系相对于单纯的横向经济关系与单纯的纵向经济关系,有质的变化,是一种全新的经济关系。这里我们可以借鉴化学来更好地理解这一点:比如C + O2 = CO2,CO2显然与C和O2不是同一种物质。这也就是上世纪80年代我国学者提出的著名的结构质变规律。通过上述带有思辨色彩的哲学分析,我们可以很自然的确信:新兴的经济法系统当然是一个独立的部门法。 四、现代经济法的主要研究方法 经济法的研究方法体系一般认为主要有三个层次:哲学层次的抽象思维方法、法学学科的研究方法和跨学科的研究方法。 哲学层次的抽象思维方法在讨论第三个问题时我们已经使用过,它从人类的思维逻辑上论证了经济法是一个独立的部门法,从而驳斥了少数其它部门法学者对经济法地位不能独立的攻击。 法学学科的研究方法当然是经济法研究的最基本方法。但笔者认为跨学科的研究方法才是经济法的最主要研究方法。 对于跨学科的研究方法,这里笔者作如下定义:将原本为甲学科特有的研究方法应用在乙学科中,从而使乙学科有意想不到的突破或发展的研究方法,叫做跨学科的研究方法。跨学科的研究方法是现代学科研究中最锐利的研究方法。例如现代生物学基因排列发现就是借鉴了物理学科的研究方法;而现代最出色的经济学者和其理论往往都借鉴了数学的分析方法。凡此种种,这样的例子不胜枚举。那么作为新兴的部门法-经济法而言,它的研究方法就更具备了这样一种特性。对于经济法的跨学科研究方法主要是指对经济学的借鉴。这种借鉴是不可避免的!这种借鉴源自于经济法与经济学的天然联系,是伴随着经济法刚刚产生的那一刻就开始了。 显然在古典政治经济学时期,亚当?斯密的自由放任的市场一手论是不可能使经济法成为独立的部门法。而只有在现代经济学认识到国家适度干预的理论后,才使经济法的独立成为可能。所以经济法从诞生的那一天起就不可避免地与经济学联系在了一起,甚至可以这样说:经济法就是法学借鉴经济学而从传统法律体系中独立出来的部门法。因而它也就常常为近乎“完美的”传统法律体系固执的拒绝和不容。 从宏观经济学的国家和市场对经济的调控理论到微观经济学的效益和成本、供给和需求、均衡理论,现代经济学几乎无一不为现代经济法提供了可以借鉴的和吸收的理论。 综上:法学学科的研究方法是经济法研究的最基本方法,而跨学科的研究方法(尤其是现代经济学理论)才是经济法的最主要研究方法。 结论 经济法作为法律现代化的重要标志,从它的价值取向到它的主体,从它的独立基础到它的研究方法无一不闪烁着各种学科的前沿性与现代化的光芒。因而我们有理由相信作为法律体系中冉冉升起的新兴部门法必然和其它新兴事物一样有着无限美好的前景。 基础理论论文:经济法基础理论研究回顾与述评 摘 要:文章回顾总结了近二十年来我国经济法学基础理论研究的简要历程,划分了经济法学基础理论研究的两个重要阶段;对我国经济法学基础理论研究发展的原因和经济法学基础理论研究的三大成果进行了概括;并对今后我国经济法学基础理论研究方向与研究方法提出了见解。 关键词:经济法学;基础理论;回顾;总结;前瞻 一、回顾与启示 我国法学界对于经济法学理论的研究兴始于20世纪70年代末,至今已有二十多年,应该说经历了二个阶段。 第一阶段(1978~1992年)为大量兴起到走向徘徊阶段。中国共产党十一届三中全会后,由于工作重点转移到经济建设方面,经济体制改革快速发展起来,这为当时经济法学理论研究大量的兴起奠定了社会经济基础。20世纪70年代末80年代初,我国法学界一些专家学者致力于经济法学基础理论的研究,不少学者著书或发表文章,阐述自己的观点和理论主张,当时主要集中在法学院校的经济法学教学中。从80年代初始,我国司法部组织各法学院校专家学者编撰高等院校法学统编教材。1983年由法律出版社出版了第一本《经济法学》统编教材,书中阐述了经济法学的一些基本理论问题,这一时期的研究成果归纳主要有以下几点: 1.关于经济法的定义和调整对象。“经济法是调整国家机关、企业、事业单位和其他社会组织及其相互之间,以及它们与公民之间的那部分经济关系的法律规范的总和”[1](P6-8),经济法的调整对象是曾经盛行一时的“纵横说”,“既包括调整国民经济管理在经济活动中社会关系———纵向社会关系;也包括调整社会经济组织之间以及他们与公民之间在经济活动中所发生的社会关系———横向经济关系。”[1](P6 8)“纵横说”遭到民法学界人士的强烈反对,由此展开了经济法与民法调整对象的大辩论。这种辩论一直到1986年《民法通则》颁布,由于《民法通则》第二条界定了民法的调整范围,再加上时任全国人大法制委员会主任王汉斌同志在《民法通则》起草说明中指出:“平等主体之间横向的经济关系由民法调整,纵向的经济关系由经济法和行政法调整。”[2](P44)至此为民法与经济法调整对象的争论从法律依据上划了一个句号。 2.关于经济法学理论体系的构建。20世纪80年代初,不少学者仍主张建立以计划法律制度为核心的经济法体系。1981年底《中华人民共和国经济合同法》颁布后,当时所有的经济法学教科书都把这一法律规范作为其理论体系的主要内容。这是因为有些经济法学者认为,《经济合同法》是经济法学体系的重要组成部分。 第二阶段(1993年以来至今)为经济法学基础理论研究的徘徊发展到走向基本完善时期。这一时期的社会背景是中国从80年代后期至90年代初,在经济改革取得了初步成绩后,出现了停滞徘徊状态。究其原因是人们的主观思想仍受到计划体制思想观念的束缚,对改革形势产生怀疑,在社会意识形态领域出现了姓“资”还是姓“社”的疑问和讨论;客观方面由于我国经济体制改革是一个新生事物,没有现成的经验参照,在改革过程中出现了“车到山前疑无路”的困惑;再加上89年“六四”政治风波的影响,有人担心进一步改革开放会给国家稳定带来影响。在这关键时刻,我国改革开放的总设计师邓小平同志于1992年初南巡发表重要讲话,明确阐明了社会主义也可以搞市场经济,从根本上破除了把计划经济和市场经济看作属于社会制度范畴的框框,解决了当时困扰人们姓“社”还是姓“资”的思想认识问题。邓小平同志南巡讲话和同志的十四大报告,不仅为社会主义市场经济指明了方向,同时也为我国经济法学理论研究指明了方向。所以,1992年以后我国经济法学基础理论研究出现了历史性转折。这一时期的研究成果归纳起来主要有以下几点: 1.关于经济法的定义及调整对象。1995年6月,高等法学院校《经济法学》教材第五版由法律出版社出版,书中将经济法定义为:“调整宏观调控下一定的市场经济关系的法律规范的总称。”[1](P14)经济法的调整对象是“宏观调控下一定的市场经济关系,具体包括宏观调控经济关系与一定的市场经济关系。”[1](P22-27)从该书第一版和第五版内容来看,对经济法定义及调整对象的认识经历了一个明显的转变,主张“纵横说”的经济法学者逐步转至“市场关系说”的认识上来,1986年《民法通则》颁布后,由于该法明确否定了有些经济法学者提出的“纵横说”,经济法学研究对象一度出现了断层。这时,以西南政法大学李昌麒教授为代表的学者提出“密切联系论”,他在1987年出版的《经济法教程》中将经济法定义为:“调整经济管理关系以及与经济管理关系有密切联系的经济协作关系的法律规范的总称。”[3](P18)从而对当时盛行的“纵横经济法论”提出限制,这在当时完全符合《民法通则》立法精神。李教授在此基础上又发展提出“国家干预说”,他在1994年出版的高等政法院校规划教材《经济法学》中,将经济法定义为,“国家为了克服市场调节的盲目性和局限性而制定的调整全局性的,社会公共性的,需要由国家干预的经济关系的法律规范的总称,或者简而言之,经济法是调整需要由国家干预的经济关系的法律规范的总称。”[4](P33)该书将经济法调整对象分为四个部分:(1)微观经济调控关系;(2)宏观经济调控关系;(3)市场调控关系;(4)社会分配关系。[4](P34-49)“需要干预经济关系说”在法学界产生了广泛影响。 2.关于经济法学理论体系的构建。虽然在学界仍然强调计划法反映经济法本质特征,但多数学者已不主张把计划法列为经济法的“龙头法”。另外,“经济组织法”、“宏观调控法”与“社会分配法”,作为经济法学理论体系包含的基本内容在学界逐步形成共识。 二、发展与成就 (一)经济法的独立地位得到确立与承认 从我国经济法研究的兴起开始,就产生了经济法与其它学科(主要是民商法、行政法)的理论争议,与前苏联自20世纪20年代开始的经济法学界与民法学界产生了五十余年的争论相似,我国经济法与民商法也存在相当激烈的争论。大经济法主义与大民法主义相互排斥对方,不承认各自的独立性。80年代初期以陶和谦教授为代表的大经济法主义者强调经济法的重要性与独立性,提出“纵横论”,以排斥民法的地位和作用,先后遭到佟柔先生、张佩霖、杨振山、冠志新、王家福、梁慧星等教授的强烈反对与批评。后来,佟柔先生提出“学科经济法论”,王家福教授提出“综合经济法论”,梁慧星教授提出“经济行政法论”,虽然研究的角度不同,但共同点都否认经济法的独立性,当然这些都是80年代初期的观点和主张。1986年《民法通则》颁布后,一些专家学者的观点发生转变,这一方面得益于王汉斌同志在起草《民法通则》说明中指出民法、经济法、行政法划界问题;另一方面人们越来越认识到两法对经济发展的独特作用及相互不可替代性。1986年后,李昌麒教授首先倡导有限制的纵横论,即“密切联系论”;北大杨紫火亘教授提出“管理———协作论。”①均是在克服“纵横论”对经济关系做纵向和横向划分之缺陷的基础上发展起来的。这些主张强调经济法的独立地位,同时承认经济法调整的社会经济关系有一定范围的限制。事实上对大经济法主义的“纵横论”提出批评与否定。1993年民商法学著名学者梁慧星教授在其《社会主义市场经济与民事立法》中指出,“对社会主义市场经济法律秩序,要求建立和完善两种不同性质的立法体系,即为市场提供一般规则的民商法体系和以维持公平自由竞争秩序为目标的经济法体系。后者主要是反垄断,反不正当竞争法,消费者权益保护法,质量管理法以及各种市场管理法。”[5](P43)武汉大学漆多俊教授1995年6月在海南讲学时提出:“对社会主义市场经济进行调整需要两手,即‘无形之手’和‘有形之手’。民法为‘无形之手’,经济法为‘有形之手’。市场经济的建立与发展既有看不见的无形之手———民法起作用,又离不开看得见的有形之手———经济法宏观调控。”我们看到,经济法由于扎根于我国经济改革发展的土壤之中,显示出顽强的生命力,在经历过徘徊状态后,经过认真反思,经济法学基础理论研究显示蓬勃生机,而民商法学者们也大多认识到经济法独特的作用民法是不能代替的事实。应该说到90年代初,中国经济法的地位才真正得到承认和确立。 (二)经济法调整对象渐趋一致 1994年,西南政法大学李昌麒教授在其“有限制的纵横论说”基础上提出现今盛行的“需要国家干预经济说”。①他对经济法的定义及调整对象,前文已有说明,这里不再重复。中国人民大学刘文华教授认为:“经济法是国家为了保证社会主义市场经济的协调发展而制定的,有关调整经济管理关系和市场运行关系的法律规范的统一体系。经济法的调整对象包括:(1)国家经济管理关系;(2)市场运行关系;(3)组织内部经济关系;(4)涉外经济管理关系。”②有关理论被学界称为“经济管理与市场运行说”。北京大学杨紫火亘教授认为:“经济法是调整在国家协调经济运行过程中发生的经济关系的法律规范的总称。所谓经济协作关系,包括四个方面的内容:(1)企业组织管理关系;(2)市场经济关系;(3)宏观经济调控关系;(4)社会经济保障关系。”③有关理论被学界称为“经济协调关系说”。漆多俊教授认为:“经济法是规范和保障国家调节之法。现代国家调节社会采取强制、参与、促导三种方式。为了规范和保障这三种国家调节,需要制定和实施竞争法、国家投资经营法,国家宏观调控法”。④有关理论被学界称为“国家调节关系说”。上述四位教授的学说,可以说代表了经济法学界最新研究成果和研究水平。通过比较就会发现有共同特点:第一、各种学说都肯定了宏观调控经济关系作为经济法调整对象,经济法应积极建立宏观调控法律制度,这一点各位学者均形成共识。第二、经济法调整对象以市场经济秩序法为重点,如漆多俊教授提出的竞争法,李昌麒教授提出的市场调控法,刘文华教授提出市场运行法,虽然表述不同,但实质上都是以重点发挥经济法在建立社会主义市场经济秩序中的功能与作用为目的,来构建以市场经济秩序法为重点的经济法律体系。第三、关于市场经济关系的重要主体———经济组织的调控,多数学者认为应纳入经济法调整的对象,如李昌麒、杨紫火亘、刘文华教授均认为经济法应包含对企业等经济组织管理监督的职能,而主张将其纳入调整对象,漆多俊、梁慧星教授认为其应属民商法调整对象。第四、对于社会分配调控关系,有人主张应由劳动法来调整,如漆多俊教授;李昌麒教授认为应属经济法调整范畴,学界对此争议颇多。笔者认为在市场经济资源配置过程中,国家通过干预可以保持社会分配的公平、公正和合理性,因此,笔者同意李昌麒教授的观点。 通过以上分析可以得出这样的结论,经济法调整对象或范围渐趋一致,多数专家学者已取得共识,即经济法从微观上调整国家对社会经济组织的管理关系,宏观上调整需要由国家干预的社会经济关系,经济法的任务在于维持市场经济正常秩序,保证社会分配的公平公正和合理性。 (三)构建的经济法学体系基本形成 从目前经济法学理论研究现状来看,学者们基本上抛弃了在传统计划经济体制影响下所形成的“大经济法主义”,经济法的调整范围相对缩小,趋向科学合理。在构建经济法学体系的思考上,对其内容的统一认识也逐渐靠近。根据对前几位教授各自编撰的经济法论著的考察,发现理论体系上都是五编三十章左右,第一编都是关于经济法基本理论的阐述;第二编除漆多俊教授外,其他几位教授都编写了经济组织法(有的称为企业法),以李昌麒教授主编的《经济法学》为例,经济组织法的内容包括全民所有制工业企业法,集体所有制工业企业法、私营企业和个体经济法,外商投资企业法、公司法、经济组织承包、租赁经营法,与杨紫火亘、刘文华教授编写的内容如出一辙;第三编市场调控法(杨紫火亘、刘文华教授称为市场运行法,漆多俊教授称为市场障碍排除法),虽然称谓不同,但其内容几乎都是包括反不正当竞争法与反垄断法、消费者权益保护法、产品质量法等法律制度;第四编宏观调控法,包括产业结构调节法、计划法、投资、国有资产管理法,银行法、票据、证券法、保险法、劳动法、环境法、自然资源法、对外贸易法;除票据、证券、保险法、环境法、自然资源法有不同观点,如有的学者认为不应由经济法调整而应由民商法调整外,对其他法律制度应列为经济法学理论体系,各家学说意见是统一的;第五编社会分配调控法,包括财政税收法,劳动报酬、社会保障法,对此编内容,学者意见不一,漆多俊、刘文华、杨紫火亘教授认为财税法应属宏观调控法律制度,对于劳动报酬,社会保障法,江平教授认为应属社会法范畴。笔者从经济法具有保障社会资源分配的公平、公正、合理考虑,赞成李昌麒教授的主张,上述具体制度应纳入社会分配调控法制体系中。 我国经济法学基础理论经过20年的洗礼已日渐成熟,经济法是国家干预市场经济的法的理念已被广泛认同与接受,其调整对象日渐明确一致,经济法体系的构建基本形成并趋向合理完善。整个经济法研究领域呈现出欣欣向荣的局面。但是,我们也必须清醒的看到,在经济法学界目前仍然存在着不愿放弃旧观念,甚至想拓宽经济法调整范围的倾向。如有的学者仍然把合同制度作为经济法体系的重要组成部分,把公司,票据、证券、保险、破产等作为经济法体系应包含的内容较为普遍,而这些内容在传统意义上属于商法调整范围。笔者认为,这些内容不应并入经济法而应归入民商法体系,这样做可以维护中国本不发达的私法体系的完整。 三、前瞻与方向 首先,我国加入WTO,市场经济逐步国际化,世贸组织规则将直接影响并作用于我国市场经济关系。因此,经济法学基础理论研究的首要任务是世贸组织规则与中国经济立法相互协调,共同为我国经济建设发展服务的问题。其次,知识经济时代带来了新的机遇与挑战,新的社会因素不断涌现,所引起经济关系也迫切需要经济法学理论加以研究。经济法学基础理论应为立法与实践提供理论基础,这是摆在中国经济法学家面前的任务。面对新的社会经济因素,经济法学基础理论最重要的研究内容是必须划清经济法与民商法、行政法的界限。有学者称经济法与相邻部门法界限存在“模糊性”,提出“法律部门间的界限适当模糊化原则”。[6]笔者认为这是不可取的,以经济法与民商法、行政法关系存在交叉性而主张几个部门法界限适当“模糊”,其结果会扩大经济法调整范围,就会又回到80年代初的旧思维上去。近年来出版的经济法教材,其内容庞杂,把属于民商法体系如合同、公司票据、证券等法纳入经济法体系就是研究对象模糊不清的结果。 笔者认为,在研究方法上要充分借鉴国外先进的研究理论,“法经济学当会成为经济学研究内容与研究方法的重要构成”。[7]法经济学的创始人为美国芝加哥大学法学院教授罗纳·德哈里·科斯,他用经济学的观念研究法学,提出经济的成本论,注重追求法的经济目的与效率。重庆市委党校张正德教授认为,用经济学的观点研究经济法应带给我们三个方面的启示,“一是经济法学应更加强调运用法律准则和法律价值观去分析经济问题;二是对经济行为的法律调整应以提高经济法效益作为第一价值取向;三是经济法调整对象的确定,经济法规体系的确立应从适应和保障价值规律的实际出发。”笔者非常赞同以上两位学者的意见,我国经济法学基础理论研究在解决了一系列误区之后,应该理性地看到,国家采取何种调节、干预手段才能取得更高的个体效率和社会效率,这是中国经济法研究的核心问题。我们在研究世贸组织规则对我国经济法产生的影响和作用,以及研究知识经济对我国经济法产生的影响和作用时,必须要使经济法学者与经济学者联合起来,进行法学经济的研究,才能取得新的突破和更大的成绩。 基础理论论文:我国开征物业税的几个基础理论问题 要在我国开征物业税,最早是在2003年的中央文件中提出来的。开征物业税的问题一直是学术界和政界关注的热点,研究论文颇多,见仁见智。本文从基础理论的角度探讨在我国开征物业税的问题。 物业税实际上和财产税的含义是相同的,前者在东南亚国家和我国的香港地区使用;后者则是英语国家“Property Tax”的中文翻译。因此,“物业税”和“财产税”是同一概念的不同表述。物业税并不是一个具体的税种名称,而是税收分类中的一个类别,其基本含义是对财产征税。那么,什么是财产?凡是对人有用的东西都是财产,包括可用于消费或可用于取得收入。对财产征税和对财产的收入征税是两个不同的概念:前者是对财产的价值存量征税;后者是对财产产生的价值流量征税。财产税不可能对所有财产普遍征收,而只能是选择性征收,通常可供选择的财产税税种有:房产税、遗产税和馈赠税。有些学者或政府官员认为印花税也属于财产税的一种,这是可以商榷的。从印花税的制度安排来看,是对合法权利的征税。“权利”也是财产,但印花税中征税对象的“权利”是由政府认定的,因此印花税虽然有“税”的形式,实际上却是政府对提供公共劳务收取的使用者费。印花税可以大大节约商品劳务交易税和生产要素收入税的征管成本,对减轻纳税人的税收负担是有利的。而财产税的征管成本是很高的,也不存在降低纳税人税收负担的功能。 开征财产税的目的是使税收制度和财政体制更能体现效率和公平,理由如下:(1)房产税有利于房产转移到更能创造价值者的手里。物业税属于对物税,并不考虑纳税人的纳税能力,因此当纳税人缺乏负担能力的时候,只能把房产转移到更有纳税能力者的手里,有利于社会价值财富的增加,从而提高经济运行效率;(2)遗产税和馈赠税有利于实现“人”的公平。一个人一生中拥有的财产分两种:一种是靠自己挣得的财产;另一种是靠继承遗产和馈赠获得的财产。因此对后者征税更能体现“人”的公平;(3)房产税有利于提高政府的资源配置效率。公共受益和公共成本负担对称原则是构建效率财政体制的要求,房产税通常是地方税,以房产作为居民公共受益的成本分摊依据可以较好地贯彻对称原则。这正如对高速公路的收费可以由汽油税和轮胎税替代一样,因为以汽油和轮胎的消耗来计算使用高速公路的费用是符合效率原则的。 当然,财产税也经常遭到批评。因为房产税是对物税,所以不符合税收量能负担的基本原则,有失公平,同时遗产被征税却会挫伤财产所有者创造价值的积极性。财产税虽然有利有弊,而且也是一些实施国家争论的热点之一,但基本倾向是认为利大于弊,也没有更好的政府收入形式来替代财产税。因此,房产税一直是地方财政收入的重要来源。例如英国,平均要占财政收入的30-40%,高的可达70-80%,低的也有10-15%。 但我国却有另一种观点,认为开征物业税的主要目的是理顺房产的市场价格,或者说有利于改善房产价格过高的态势。由于这种观点开始是由官方人员说出来的,因此影响很大,以致于对物业税的研究主要集中在房产税,甚至使居民产生要通过增加税收的办法来降低房产价格的印象。这无论是在理论上还是在实践上都是有问题的。从理论上看,房产税和房产的市场交易价格是两个不同领域的问题。前者属于公共劳务的成本分摊问题;后者则属于私人商品的资源配置问题。因此,前者属于公共财政的范畴;后者则属于市场经济的范畴。把不同性质的问题相混不利于我国市场经济体制的完善。从实践上看,将会产生“劫贫济富”的不良效果。因为在我国购买得起房产的只是极少数人,但人人都要有房居住,因此人人都成为降低房价的负担者。这显然是极不公平的。应该说,房产价格过高与土地非农业利用的政府垄断和其他政府垄断有关,和房产税并没有直接的关系。而前者的问题是公有制国家建立市场经济体制的重点和难点之一,是全局性的问题,不是靠房产税可以解决得了的。 如果要开征物业税,那么要了解中国的现状,然后再考虑如何通过物业税来改善我国的税收制度和财政体制。在我国的税收制度中,物业税安排了房产税,但没有遗产税和馈赠税。 我国的“房产税”究竟是不是真正意义上的财产税这个问题是需要进一步研究的。我国的房产税只是对盈利性企业的房产和出租的房产征税,而对非盈利组织、政府公共部门、居民自有住房的房产都是免税的。在征税房产中,计税依据也是不统一的,盈利性企业房产的计税依据是房产的原值而对出租的房产则采用租金。在市场经济中,房产价值是被不断折现的过程,因此从效率的角度看应该对房产的现值征税而不是对房产的原值征税。对原值征税失去了财产税的性质,更有点象投资方向调节税。以租金为计税依据虽然是对房产现值征税的一种方法,但我国的计量办法却失去了房产估值的特征。房产的租金是房产的利率回报,要使其反映房产的市场交易价格,就必须是市场利率而不是个别利率。但我国的计税办法是房产的实际租金而不是市场租金。这样,对出租房产的现实租金征税实际上成了“营业税”而不是财产税。因此,我国税收制度中虽然有房产税名称的税种,实际上却并不是真正的财产税。 在我国的税制安排中,征税对象涉及到“土地”财产的税种有三个城镇土地使用税、耕地占用税和土地增值税。它们是不是属于财产税的问题需要研究。 为什么叫“城镇土地使用税”而不叫“城镇土地税”或“城镇地产税”?主要原因可能是:我国的城镇土地都是国有(公有)的,国家征税也是代表国家的,因此不存在国家对国有土地征税的问题。但我国的经济体制改革的一个重要指导思想是所有权和经营权的分离,因此对“分离”出去的“土地使用权”而不是所有权进行征税。土地使用权是国家认定的,从这个意义上说属于政府对公共劳务收取使用者费。但城镇土地使用税是按土地面积定额征收的,因此还具有国有土地租金的性质。因此,现有的城镇土地税并不是财产税。 耕地占用税是对农用土地转为非农利用的一次性征税。在我国的税制安排中,对农用土地形式上是免税的,但土地使用方式的转变可以看作是一种“交易”,因此实际上是对土地交易设置的一种特别税,属于商品交易税范畴。农用土地转为非农利用是政府垄断的,最初改变使用方向的是政府,因此政府似乎应该是纳税人。然而,政府只是土地非农利用的“批租人”,因为最终非农利用的是社会其他组织和个人,所以后者是真正的纳税人。由此,政府可以获得大量的“批租”净收入。土地批租净收入由两部分构成:一是政府批租土地使用权的价格和政府征用农用土地的价格之间的差额;二是政府利用土地这一特殊商品的交易获得的税收收入。因此,土地批租收入实际上是政府土地经营收入和土地交易的税收收入集于一身的收入,并没有财产税的性质。这种处理方式在逻辑上似乎是有疑问的,原因就在于土地所有权、国家征税权、国有资产经营权等一些基础理论问题并没有完全搞清楚。 土地增值税是按土地使用权可以交易的原则设置的税种,因此属于商品交易税的特殊税种。政府认定使用权的费用一般说来不会有很大的增加,增加的实际上是土地的价格。土地价格为什么会上升,一般说来和该地方段的投资密集度和消费密集度有正相关。这是政府和市场共同作用的结果。按市场经济体制的方式思维,那么属于市场经营的增值收入应该属于经营者;属于政府投入引起的增值额应该由真正意-义上的房产税解决。但该税的设置可能是从所有权角度考虑的,认为土地所有权是国家的,因此应该把土地增值的一部分收归国有。因此这也不属于财产税。 上述分析表明,我国确实没有真正意义上的物业税。在我国开征物业税的问题应该提上议事日程。上述分析也同样表明,应该从完善税制和财政体制的角度研究物业税的开征问题。当然,国有资产(包括土地)市场化的制度安排是必要的前提条件。 在我国开征物业税的讨论,主要集中在如何开征房产税的问题,因此下文主要讨论与此相关的理论问题。由于我国目前存在房产税名称的税种,为了区别新开征的具有财产税性质的房产税,因此把后者称为“物业房产税”。上述分析表明,我国现行的房产税并不是真正意义上的财产税。要把我国的房产税改造为物业房产税需要进行三个方面的改造:以房产现值为税基、对房产普遍征税,以及房产税的优惠设置。 以房产现值为税基是物业税特征的关键,对房产现值的评估有两种方式:按房产市场交易的效率价格估值;或按房产的效率租金估值。前者称之为房产交易法;后者称之为房产收入法。理论上说,如果能正确认定房产市场交易的效率价格或房产出租的效率租金,那么两者的现值评估应该是一致的。但房产的市场交易频率和出租频率都不是很高的,而且市场制度总是有缺陷的,因此评估方法的选择对房产现值的评估会产生很大的差异。由于房产税是地方税种,国外通常的作法是由地方政府确定评估方法,原则是使评估更接近市场的效率价格。 在我国开征物业房产税,尽管效率价格和效率租金价格的市场条件都不具备,但笔者认为采用房产收入法评估税基有利于税负的设计。我国的房产已经进行了私有化改革,但这一政策只适用于199g年底以前参加工作的国有职工,享受了按工龄和职级为计算依据的房价补贴。这种补贴可以理解为以往的工资中不含住房费用,因此相当于专用于房产投资的工资补发。也可理解为房产投资的收益补助,因为职工购房的房产价格即使按银行贷款利率计算也大大超过了改革前支付的租金。开征物业房产税意味着减少补贴,因此以收入法评估税基有利于税负设计。1999年底以后参加工作的国有职工,按政策应享受房租补贴,但至今并未真正落实,以收入法评估税基也有利于房租补贴额的确定;同时也有利于1999年底以前参加工作但房改政策没有落实到位者的补助。如果按上述思路设计物业房产税的税负,意味着和工薪制度的改革是联动的。 另一个方面应该考虑的是税率,即开征物业房产税以后,居民总税负有所增加还是保持目前的水平?如果是前者,那么意味着将增加纳税人的税收负担。如果是后者,那么意味着将调整我国的政府收入制度,包括税收制度和非税收入制度。笔者主张后者。目前我国的预算支出占GDP的比例在23%左右;预算外和制度外支出占GDP的比例估计不会少于预算内的50%,两者合计占GDP的比例高达35%左右。这个总负担率是很高的,按市场经济体制的要求以及历史的经验来看,总负担率的水平是不宜再提高的。但开征物业房产税需要对房产进行全面的重估,征管成本是非常之高的。如果总负担相对稳定,那么意味着将会减少政府的可支配财力。这是静态地看问题,从完善市场经济体制的态势来看,将有利于效率、公平原则的贯彻。但这需要思想观念上的转变,即效率和公平原则的贯彻并不意味着一定要提高政府收入的比例。减少政府的收入比例,意味着增加市场经济发挥作用的空间。因此,非但不会增加财政困难,还能促进国民经济的可持续发展。 对房产普遍征税,意味着所有房产都是征税对象。对非盈利组织和政府公共部门房产征税的依据是什么?这主要涉及国家征税权和财产所有权的关系问题。在国家征税权中,“国家”是公众(全民)的代表;在我国的公有制中,“国家”又是“全民所有制”的代表。因此,似乎不存在“国家”对自身征税的问题。我国房产税中的免税制度可能是出于这种考虑。尽管“利改税”突破了这一思路,但仍然在其他领域顽强地表现出来。 其实,国家征税权应该高于财产所有权。“国家”是“市民社会”和“政权社会”的统一体。市民社会由家庭、企业和非盈利组织构成;政权社会是凌驾于市民社会之上的组织。市民社会从事物质财富或货币表达的价值财富的再生产,政权社会从事精神财富或非货币表达的价值财富的再生产。两类社会中的财产所有权虽然是由政权社会界定的,但目的是为了规范市民社会和政权社会的行为。国家征税权虽然也表现为政权的行为,但却是为了维护市民社会和政权社会的存在而设定的,因此高于财产所有权。这表明,不论是市民社会的财产,还是政权社会的财产都在国家征税权的覆盖之下。 我国现有的房产税对非盈利组织和政权组织占用的房产免税,相当于对这些组织的运行费用的补助。这会扭曲资源配置效率。因此,如果我国开征物业房产税,对“国家”内部的所有房产征税是符合效率原则的。但这需要重新核定上述组织的经常费用和政府预算的支出额,这涉及到预算制度和财政体制的改革。 在物业房产税的优惠问题上涉及到纳税人的负担能力和房产的性质问题。物业房产税的征税对象是房产,并没有考虑纳税人的负担能力,因此从负担能力方面考虑优惠是必要的。有一种观点主张对居民住房优惠一定的面积,即把一定面积作为物业房产税的免征额或起征点。这种观点是可以商榷的。以面积为免征额或起征点形式上似乎很公平,实际上是有利于富人的。一般说来,富人房产的单位面积的租金较高,穷人房产的单位面积的租金较低,这意味着对富人的优惠高于穷人。因此,这种优惠政策是不可取的。笔者主张设立包括住房租金在内的最低生活标准,家庭收入达不到的应予免税,差额部分还应该得到政府的社会救济或房租补助,后者相当于物业房产税应设置负税率。 家庭住房形式上是消费品,但从人的再生产角度看应该属于投资品。而且,住房建筑是纳入城市建设规划的,从社会发展的角度看也属于投资品。对于社会价值财富的增长来说,投资是应该受到鼓励的。因此,如果住房出售收入用于住房再投资的话,相应的交易税应该返回,即只对改变用途的交易收入部分征税,这表明优惠还涉及到其他税种之间的联动关系。 基础理论论文:三峡工程应用技术基础理论的研究 摘要:三峡水利枢纽应用基础的研究,是由国家自然基金委员会与三峡开发总公司联合组织的大型综合性研究活动。结合三峡工程生产实际,对三峡工程泥沙问题;通航建筑物应用基础;高边坡基础理论;混凝土材料及水工建筑物安全监测五个方面进行了系统的研究探讨,不少成果可以直接应用于三峡工程建设中,这些研究也推动了我国工程应用基础的提高。 关键词:仿真模拟 岩体力学 混凝土耐久性 高掺粉煤灰 《三峡水利枢纽工程几个关键问题的应用基础研究》是1994年国家自然科学基金委员会和中国长江三峡工程开发总公司联合资助和领导下开展的一项大型综合性研究。所谓“应用基础”实际是指工程设计、工程施工应用技术的基础理论。经过5年研究。取得了预期的成果,已于1999年6月在三峡坝区通过国家科委组织的专家组验收。 此项研究涉及三峡工程的几个关键问题,侧重于从应用基础理论上解决工程疑点和难点,在研究中理论与工程实际相结合。所获成果,对三峡工程有的具有直接应用价值,有的需要在工程进展中加以验证。从专家意见中反映出,这些研究推动了我国相关领域工程应用基础理论水平的提高,一些技术还可以推广应用到其它水利水电工程上去。现将研究的内容和取得的成果按以下五个课题予以介绍: 1 三峡工程泥沙问题研究 三峡枢纽上游年输沙量大,枢纽建成后,大量泥沙将在水库内淤积,坝下游河道则发生冲涮,若不加以妥善解决,将影响水库寿命和枢纽效益的充分发挥。本课题研究了以下内容。 1.1 几个泥沙基础问题 主要有:淤积物的密实度及干容重变化研究;泥沙起动规律研究;推移质运动特性和输沙率研究;底层泥沙交换、状态概率及推悬比研究;水流挟沙力研究。 1.2 坝区泥沙淤积和坝下河道演变 内容有:通航建筑物引航道防淤清淤措施研究;电站引水防沙措施研究;河道床面粗化研究;河道床面形态和阻力;坝下游河道演变及河型转化。 1.3 数学模型和实体模型技术研究 进行了模型沙特性研究;实体模型变率研究;实体模型图像分析系统;长系列试验方法比较;数学模型试验中a系数研究;回流区泥沙淤积计算。 关于泥沙的基础理论研究,在水库淤积物密实过程、泥沙起动规律、冲积河道阻力和床面粗化、推移质运动特性、底层泥沙交换和水流挟沙力等问题上都获得了创新性的研究成果。对于通航建筑物引航道的防淤清淤措施、电站的引水防沙方案已为设计部门所采用。对于实体模型中的模型沙特性研究、模型变率的影响、长系列试验方法以及数学模型中不平衡输沙恢复饱和系数,回流区泥沙淤积等都作了深入的分析和探讨,其研究成果有助于澄清三峡工程泥沙科研中长期存在的不同认识,本课题中建立的实体模型图象分析系统能够在短时间内量测大面积水域的流场,是一项十分有用的新技术。 2 通航建筑物的应用基础研究 本课题对三峡工程通航建筑物的通航条件、船闸水力学、船舶运行仿真模型和船舶技术应用中的一系列基础理论问题进行了研究。 2.1 枢纽泄洪对坝区通航条件的影响 从枢纽泄洪对上下游航道通航条件的影响、电站调峰非恒定流对通航条件的影响、通航水流条件的航行判据的研究表明,通过采取相应的措施,优化船闸与电站的运行方式,可以达到坝区通航条件的要求。 2.2 船闸输水系统和闸阀门水力学解决以下技术难题 (1)输水系统水力学:三峡永久船闸输水系统采用了4区段8支管,顶支孔出水,盖板消能的动力平衡系统,它可使水流均匀分布于整个闸室平面,从而可减少闸室输水所导致的非恒定流水面波动和局部水流紊动。通过试验及计算分析得出,支孔形状、廊道雷诺数、廊道阻力、支孔高宽比、支孔总面积与廊道面积比等,是影响出流的一些因素,并提出了改进意见。 (2)船闸阀门水动力学特性。 (3)阀门空化特性及控制空化措施。 (4)阀门流激振动特性及减振措施。 (5)船闸人字闸门运行动水阻力。 (6)船闸水工模型试验缩尺效应。 2.3 船闸运行过程仿真模拟试验 采用计算机仿真模拟方法对船闸输水及船舶过闸过程进行模拟,其优点是经济、快速、宜于长期保留,预演过程整体性强。主要模拟过程有:船闸输水过程仿真、航行条件的快时模拟、船舶航行条件实时模拟器的研究、船闸运行可行性分析。 本课题的主要研究成果:如超高水头大流量的阀门水力学、通航建筑物的通航条件和船舶试验技术研究等都已达到国际领先水平。对于非恒定流减压模型试验方法和试验设备的研制、阀门段廊道流态特征和急变分离流机理、门楣通气减少空蚀的综合措施、分散输水系统中出水支孔流量分配规律、泄洪产生引航道往复流的机理、小尺度船模的相似性等研究成果都已应用于三峡工程设计,并据此修改了《船闸设计规范》中的输水系统部分条文,成果具有广泛的推广价值。 3 三峡船闸高边坡若干基础理论研究 此轮高边坡研究基本上是国家八五科技攻关三峡研究的延续和深化,内容侧重于工程岩体力学的应用基础理论。由于研究工作与永久船闸高边坡施工平行进行,因此研究成果除了一部分可以用于指导反馈设计和施工以外,大部分成果对我国高边坡工程,特别是卸荷高边坡工程,可为设计提供理论武器和较先进的分析手段。 3.1 关于岩体力学性质的研究 三峡坝区的闪云斜长花岗岩属性良质优的岩体。由于建闸开挖体坡高(170m)、体长(1610m)、堑深(67m);由于山体下部诱发的地应力释放;由于风化和岩体结构面的发育发展;导致岩体宏观力学性质与按常规试验获得的力学数值之间存在差异,而且在开挖后会有性质弱化的趋势。 通过研究,在试验与调查基础上,建立了岩体宏观力学参数模拟理论,提供能较真实反映现场岩体性质的参数值。如岩体的变形模量,微新岩体可取为20~30GPa。研究表明,岩石在三向应力状态下,卸围压可导致岩石的开裂。开挖后的高边坡,岩体同时存在加载和卸荷,卸荷效应会引起岩性区域的重新划分,从坡表至深层出现程度不同地岩体变形、松动和开裂。研究认为区内花岗岩体存在着卸荷流变效应,此种流变可通过正、反分析予以界定。 3.2 高边坡岩体稳定分析方法的研究和应用 在具有不同理论背景的岩体破坏机理研究分析基础上,采用各种不同的方法对高边坡的稳定进行了分析计算。以反映变形规律和变形量。 分析使用的方法不同于过去较明显的是,在计算模型中较多地运用了脆性理论。如有的引进、开发、应用“断裂损伤介质分析系统”,对高边坡进行了断裂损伤弹塑性与流变分析;有的针对三峡船闸高边坡建立了脆弹粘性理论分析的计算模型;亦有数家单位采用其它方法试图解释三峡船闸高边坡卸荷岩体的变形和非连续性问题,如离散元法(DEM)、不连续变形分析法(DDA)、数值流形方法及卸荷非线性分析。 从分析结果看,在三峡船闸高边坡不同断面的特征点上,在垂直于船闸轴线方向上,最大水平位移大都不超过50mm。清华大学用断裂损伤流变模型计算的位移量在坡顶最大,为100~300mm,其它部位为50mm左右。给出的流变量,即开挖结束后继续随时间发展的位移量为5mm,收敛期为一年。 此外,有的运用潘家挣塑性力学的上下限理论,用组合塌滑体的刚体极限平衡分析方法,给出高边坡整体稳定问题中沿最大可能滑动面滑动的边坡体稳定安全系数大于5。 完成的其它成果有:对渗流水荷载、爆破动力荷载的分析研究;用锚固模型的流变损伤分析方法研究锚固机理等。 4 三峡工程混凝土原材料研究 本课题结合三峡工程的需要,以提高混凝土的耐久性为中心,研究混凝土的配合成份,配置出高性能混凝土、抗冲耐磨混凝土、微膨胀水泥和灌浆改性超细水泥等方面都有所创新,其中改性超细水泥灌浆已在三峡工程中试用。研究成果的水平总体上处于国际前列。 4.1 混凝土耐久性及破坏机理 本课题侧重研究混凝土自身因素对耐久性的影响。对混凝土原材料特性进行分析,找出不利因素,提出改进的措施,从提高混凝土自身的性能来达到抵抗外界环境的影响,从而提高了大坝混凝土的耐久性。 (1)对大坝混凝土所用水泥及粉煤灰性能进行了试验研究。对三峡大坝所用中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的性能进行了全面的性能测试分析,均符合国家规定指标。中热水泥的含碱量可达到小于0.55%(熟料小于0.5%),低热水泥的含碱量可达到小于1.0%的指标。对粉煤灰品质、水化速度和贫钙问题进行了全面的研究。粉煤灰在拌制混凝土时有三种效应并产生三种势能:形态效应产生减水势能;火山灰活性效应,使粉煤灰具有受激活反应的势能;微集料效应造成致密势能。粉煤灰的水化速度与温度有密切关系,且随时间增长而增加。混凝土在20C下,粉煤灰在3~4年中仍在水化,只是水化速率缓慢,因而强度也是在缓慢增加。 (2)三峡大坝混凝土必须使用高效减水剂和引气剂。在确定高掺一级粉煤灰的前提下,必须选用与粉煤灰相适应的高效减水剂至关重要,两者配合应用,在降低每m3混凝土的用水量方面,能产生叠加效应。能使总减水率达到20%~30%。掺入引气剂后能使混凝土抗冻性能大幅度提高,也提高了混凝土韧性和抗折强度。 (3)混凝土的微观结构研究试验得出:①水胶比对孔隙率和孔径分布有较大的影响,水胶比大,孔隙率就高,大于100nm的孔增加;②每m3混凝土用水量降至100kg以下,总孔隙率大大降低;③掺入30%、50%、70%的一级粉煤灰,浆体总孔隙率随掺量增加而增加,但孔径大于100nm的有害孔仍较少,小于20nm的无害孔增加。 水泥浆体于集料界面存在富水层,较多的SO3溶解于此,造成人Aft富集和Ca(OH)2晶体的择优取向生长,构成混凝土中的薄弱部位。当水胶比降低,对界面结构有所改善;掺加20%或者40%粉煤灰及高效减水剂和引气剂后,改善了界面结构,但粉煤灰应低于50%。 4.2 微膨胀型中热和低热水泥研究成果 研究成果表现在两方面:第一,已研制出微膨胀型中热及低热水泥;第二,对两种膨胀源氧化镁及钙钒石的膨胀机理,微膨胀中热和低热水泥的膨胀机理有了了解。 4.3 高掺粉煤灰大坝混凝土 由于优质粉煤灰的大量掺入,其需水量比为90%左右,加之高效减水剂联合使用,产生叠加效应,使每m3混凝土的用水量减少20%~30%,由于用水量降低加上高掺粉煤灰,就使得水泥用量可以大大降低,得到质量较好的混凝土。 4.4 抗冲磨高性能混凝土研究 三峡工程特种混凝土原设计是采用C40抗冲磨混凝土,这种混凝土曾用于葛洲坝水利枢纽的特殊部位。本课题研究出C60抗冲磨高性能混凝土,它的特点是限制水泥浆体积在混凝土中的总含量,掺入高活性掺合料-硅粉和优质粉煤灰取代水泥,以减少水泥用量,选用与之相匹配的高效减水剂及膨胀剂,使C60抗冲磨高性能混凝土的水泥用量降至330kg,掺合料的总重量达37%。用铁矿石粗骨料制备的抗冲磨高性能混凝土28d抗压强度可以达到89.6MPa,抗冲磨失重率又比C60低40%,抗冲击韧性提高1.8倍,但单价较C60高。 研究表明抗冲磨混凝土的改性机理是由于大量极细的活性掺合料水化后生成得C-S-H凝胶改善了集料与 水泥胶体的界面结构,使总孔隙率减少25%,有害孔减少,使混凝土密实性大大提高。 4.5 大坝基础处理水泥灌浆材料改性及其机理研究 三峡大坝防渗帐幕设计标准要求ω≤0.01L/(min·m·m),在细微裂隙发育的大坝基岩,用普通水泥灌浆无法灌入的地段。采用超细磨水泥灌浆能达到设计要求且不污染环境。 1)超细磨水泥主要性能如下: ①细度D95≤16μm,平均中值粒径小于4μm。 ②浆材的稳定性和流动性,当 W/C=1.0时,析水率小于5%。 ③强度:3d为52.5MPa,28d为72.5MPa。 ④膨胀率:3d不小于0.15%,28d不大于0.60%。 (2) X光衍射分析现场灌浆情况,可以看出绝大部分水泥熟料已水化成 C-S-H凝胶、Ca(OH)2和钙矾石 (Aft),仅有少数石英(SiO2)及碳化的 CaCO3,所以水泥结石强度高,无体积收缩。 5 三峡水工建筑物安全监测与反馈设计 本课题分五个专题:安全监控系统结构与方案优化,安全监测信息分析的新理论与新方法,安全监测高 新技术及自动化监测系统,混凝土坝施工期仿真计算与温控反馈设计,开放式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术等。 5.1 安全监控系统结构与方案优化研究 三峡工程包括永久船闸、升船机、左岸大坝及厂房、泄洪坝段、右岸大坝及厂房、茅坪溪防护坝等建筑 物的监测系统,另外还有专项监测、地质环境及其他监测,其中仅永久性测点就有6000多个,是当今世界上最庞大的安全监测系统。为此,对总体结构、监测仪器布置和变形监测网等进行了全面系统地优化研究。 (1)总体结构优化针对三峡工程大坝特点及安全分析、评价和监控的要求,对安全监测系统总体结构, 依据信息可靠、有序采集、保存、查询、调用等原则,应用优化理论,将原设计大坝三级监控(建筑物、分区和工程监测中心)改为二级监控(建筑物,监测中心),从而减少了结构层次,提高了系统的可靠性,节约了费用。 (2)监测仪器布置优化结合技术设计和招标设计,依据少而精等原则,对监测仪器的布置进行优化研究。经优化后,变形和渗流监测仪器、设备数量减少约 1/2,应力应变监测减少约2/3,水力学和动力监测减少约1/2,监测费用减少1亿元以上,经济效益显著。 (3)变形监测网络化对变形控制网和倒垂等进行优化研究,突破常用的模拟法,提出用解析法的优化方 案,构成目标函数。以精确、可靠、灵敏度和费用等作为约束条件,形成一个二次规划模型,并以此编制变形监测网自动化分析软件。应用这一个优化软件,对升船机及临时船闸高边坡水平监测网进行了优化设计。 5.2 安全监测信息分析新理论和新方法 安全监测的主要目的是通过监测资料的分析和反分析,对水工建筑物的安全状况作出综合分析、安全评价和监控。为此,针对三峡主要水工建筑物在施工期、蓄水期和运行期的不同特点,吸收国内外安全检测领域的最新信息分析理论和方法,提出了安全监测信息分析的理论和方法。主要分三大类: (1)综合分析和安全评价的理论和方法用层次分析和模糊评判及其相结合、突变理论、多级灰关联分析、可靠度理论等方法和理论,依据实测资料对大坝的实测性态进行综合分析和安全评价。应用可靠度理论方法,以风险分析为基础,建立大坝安全风险评估的框架。 (2)结合已建工程和三峡大坝的典型坝段(泄洪2号坝段等),建立了施工期的特殊监控模型,时空分布的确定性模型及反分析模型,多测点监控模型因子集分析模型,另外还提出用数学滤波法分离时效分量,采用回归与时序模型,用瑞利分布研究监控模型中环境量对效应量的滞后效应等。 (3)拟定变形监控指标拟定的理论和方法 主要包括用结构分析法和数学监控模型拟定监控指标。 5.3 安全监测高新技术及自动化监控系统 鉴于三峡工程的特殊要求,决不允许中断监测和采集数据,这就要求安全监测系统能精确、稳定、可靠、长期而又实时地采集数据。为此,在吸收目前国内外传感器(主要是变形、裂缝等)及自动化监测技术的基础上,有针对性地开发和研制精度高、稳定可靠的自动化监测仪器和设备,对稳定性检查,对监测系统的构成和选型提出优化方案等。 5.4 混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计 混凝土高坝,工程规模大、工期长、施工和自然条件复杂,使设计与实际施工有一定差别。为此,开展混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计的研究,对优化设计和施工,提高混凝土坝的设计施工水平具有重要的科学意义和实用价值。对此进行下列研究,并取得了相应的成果。 ①提出了一整套混凝土高坝的仿真计算新方法;②研究了通仓浇筑重力坝和碾压混凝土重力坝温度应力的特点和规律及其与常规柱状浇筑重力坝的差别;③编制了混凝土坝和基础温度场、渗流场和位移场反分析软件;④研制了混凝土高坝施工期温控反馈设计软件。⑤对三峡大坝进行系统仿真计算,提出了合理的温控措施。 5.5 开发式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术 对以下几个方面进行了研究:①系统设计原理及实施方法;②系统工具环境的设置;③系统应用软件 的引进和开发;④计算机新技术在大型水工结构分析系统中的应用。 上述研究成果,大部分已用于三峡工程设计,为优化设计提供了理论基础,为创造一流的三峡工程提供了技术保证。 基础理论论文:水土保持治理对河道系统影响研究的若干基础理论问题 摘要:依据流域环境系统的观点,认为开展水土保持治理应考虑对下游河道系统的影响,并通过近期初步研究,论述了河道系统对流域治理的反馈响应问题。由此,提出了建议开展水土保持治理对河道系统影响的若干基础理论问题。 关键词:土壤侵蚀 水土保持治理 河道演变 流域环境系统 1 绪论 江河流域多是开放的复杂环境巨系统。从地貌学的角度而言,该系统是由以坡面为主的能力聚集区子系统和以河道为主的能量及物质输移通道子系统构成的。水土保持治理不仅会对坡面生态环境变化产生影响,而且对下游河道的演变也会有很大作用,就是说,在流域环境系统下,水土保持的效应具有级联性。然而,关于后一效应问题的研究目前并未引起人们的足够重视。 随着社会经济、科学技术的发展及山地的大规模开发,水土保持在解决江河水患和山区自然灾害中所具有的作用愈加被人们所认识。不过应当看到,水土保持是人类加诸自然环境的一种外界干预,对其必然有正负两方面的效应。如果这种干预适应自然环境的演化规律,就会促进自然环境的改善,增加其承载能力;反之,就难以达到治理的目的,可能会以系统性的或大局的损失换取局部或部分的利益,例如,若水土保持治理方案不合理,将对河流系统的水沙组合关系及其输移规律产生大的干扰或破坏,很可能在得到流域局部地区的经济效益的同时而造成下游河道泥沙灾害进一步加剧的局面。 目前,国内外对流域治理的方法和模式都有不少研究成果,例如,我国80年代提出的以小流域为单元综合治理的模式,就是我国在流域治理应用基础理论方面作出的一项重大贡献。但是,就研究现状看,这些研究多局限于流域水土流失治理的土壤侵蚀学科范畴,忽视了从流域整体系统出发,研究河流对流域治理的反馈响应;片面强调了水保措施在流域治理中的减沙效益,而忽视了流域治理对河流水动力学特性及水文学特性、输沙规律的影响;更多地研究水保治理对流域大时域平均意义上的产水产沙的影响,而对洪水要素影响的研究有嫌不足;只从总量上研究水土保持的减水减沙效益,忽视了因措施配置方案不宜,而可能造成的不利水沙关系,使河道淤积加剧等问题。这些均属水土保持建设中存在的重大基础理论问题,是泥沙灾害防治中理论性与实践性很强的重要科学命题,直接涉及到制定江河治理方略及总体规划的科学决策。当前,国家对江河流域治理、生态环境保护极为重视,大大加强了投资力度。同志提出了“经过一代一代人长期地、持续地奋斗,再造一个山川秀美的西北地区,…”的宏大目标。此时对有关水土保持治理效应研究的现状进行分析并提出加强研究水土保持治理对河道系统影响的几个重要基础理论问题是十分有意义的。 2 研究现状及问题 我国的水土流失相当严重,尤以黄河中游黄土高原的水土流失最甚,土壤侵蚀模数可达20000t/(a·5km2)以上。长江流域的水土流失面积近年来有增无减,如以80年代与50年代相比,增加了52.9%~210.7%,且部分地区的土壤侵蚀模数也增加了30%左右[1]。自新中国成立以来,黄河流域逐步开展了大规模的水土保持工作,实施了各类治理措施,在保护和改造当地的土地资源、提高人民的生活水平及改善生态环境方面取得了巨大的效益。同时,不同程度地发挥了减少入黄泥沙的作用。据统计,黄土高原138个水土流失重点县,1984年粮食总产比1979年增加了22%,其中陕西、甘肃、山西、内蒙古4省(区)所辖的122个县,1984年人均收入为1979年的3.7倍。水土流失严重的无定河流域经过20多年的治理,1984年的粮食总产量为1972年的近3倍。根据水文法计算,从黄河流域大规模开展水土保持治理的70年代以来,黄河中游多沙粗沙区水利、水保工程年均拦减径流量超过10×108m3,80年代的为13.98×108m3,70年代年均拦减沙量为3.56×108t,80年代为3.95×108t[2]。 但是,就黄河下游河道冲淤调整趋势及近年来的洪灾情况看,黄河下游的泥沙灾害仍未明显减轻,甚至在诸如“96.8”洪水期间,尽管流量属中常洪水,但不少河段水位却达到或超过有记录以来的最高值,经济损失也是建国以来最大。根据1969~1990年实测资料统计,黄河下游花园口至艾山河段粒径大于0.05mm的粗泥沙淤积量始终占其来沙量的15%左右。进入80年代以后,粗泥沙淤积量占该河段淤积总量的1/3,比80年代以前的还大32%[3]。同时,近年来该河段的淤积量占全下游淤积总量的比例有增无减。另外,根据无定河、秃尾河等黄河支流流域水土保持治理前后的河道冲淤变化分析,尽管经治理后取得了一定的减水减沙效益,但在有些年份其支流河道仍是淤积的。分析还表明,一些支流流域治理后,河道的水流输沙能力不一定能够增大,特别是对于粗颗粒泥沙,其输沙能力反而有所降低[4]?。 因此,从全面防治泥沙灾害的角度而言,对上述问题应当引起我们的重视。实际上,从流域地理系统的观点来说,河流作为其中的主要子系统,其发育演变与水沙动力输送的关系极为密切,水沙条件一旦发生变化,河流必然会以河道的冲淤、形态变化作出相应的反馈调整。而且,河流的调整方向与水沙条件的变化趋势具有直接的关系。水土保持措施具有工程、生物等不同的类型,其减水减沙作用是不同的,有的减水效益明显,有的则减沙效益明显。不少专家研究均表明[5,6],不同类型的水土保持措施的拦水拦沙作用具有很大差异,对流域的产水产沙量及洪水过程有不同的影响。如根据分析[5],黄河支流汾河流域水库淤地坝等治沟工程措施拦沙量占流域治理措施总拦沙量的65%,梯田、水保林等坡面治理措施拦沙量占35%,相应的拦水量分别占总拦水量的11%和89%。显然,如果在黄河中游大规模开展水利水保工程治理,不同的措施配置方案,就会使进入河道的水沙条件产生不同变化,也就直接关系到河道的冲淤演变方向。我们近期的初步研究进一步表明,不同的水土保持措施配置方案,减水减沙效益比是不一样,对水沙过程的改变,包括对水沙搭配的调整都是不一样的,下游河道的冲淤变化也相应不同。如根据多沙粗沙区个别重点支流的资料分析,只有当减水减沙效益比在某一范围时,河道的冲淤才能基本达到平衡,否则,淤积反而有所加重[8]。因此,我们必须从宏观的角度出发,依据流域地貌系统的观点,进行全流域的整体研究,才有可能解决这些重大问题。只注重水土保持改善农业生态经济的作用,而忽视对河流输沙及河床冲淤规律的改变效应,就难以全面解决土壤侵蚀灾害问题,就无法真正解决河道淤积、水患灾害的问题,就有可能形成“减蚀不减淤”或“减沙不减淤”的局面,因此,必须对江河流域的水土保持治理对水沙组合及运行、河床冲淤演变的影响进行研究,探索出治理下游河道淤积灾害的新途径。 坡面及沟道的水土保持治理对进入河道的水沙量及其过程的改变,实际上就是对流域系统内的能量进行了时空上的再分配,破坏了原有长期形成的河流的水动力平衡输入条件,改变了天然情况下的河流动力特性。作为一种响应,河流的能量耗散过程必然作出调整。河流能耗过程调整的方式、幅度和速率是与水土保持措施对河流系统能量分配的干扰作用大小有关的。因此,认识水土保持治理对河道冲淤调整的影响,应以分析水沙过程的改变与河流动力特性的调整作为基础和依据,这也是评价水土保持治理方案合理性的理论前提。 从河流系统来说,流域坡面的产水产沙及河道的演变调整是能量耗散的两个子过程,而在以前的研究中,人们着重注意的是前一过程的变化,忽视了作为流域重要子系统的河流的演变调整问题,多数仅限于流域的地理因子(如流域面积、纬度等)及地貌因子(如沟壑密度、植被度等)与河流径流量、输沙量的关联性的分析。关于水土保持措施对河流动力特性的影响研究却很少。 流域治理干预了自然条件下流域系统能量的分配过程,引起河流水动力学特性(包括输沙水力特性)方面的变化,那么,作为能量耗散的主要形式,河床冲淤演变趋势亦将进行调整。如对黄河支流皇甫川流域资料统计分析,该流域从60年代以来,各时期单项水土保持措施的配置比例均有差异(表1),相应地,河流能量(单位时间动量)与河道的冲淤量关系也有所变化(图1),根据对河道发生冲刷的平均情况初步分析,其变化关系与坝地、草地的面积比(单项面积与总治理面积的比值)显得较为密切。另外,不同年代的单位水流动量的冲刷量是逐年减小的,至90年代稍有回升(图2)。根据统计[9],从50年代至90年代,汛期降水量、汛期径流量及洪水径流量年内分配是基本相同的,就是说外界输入流域系统内的能量过程变化并不大,这显然是与输至河流的能量过程及水流的动力特性变化有关的。可见,河流系统的能量变化对河道的冲淤演变趋势起着很大的制约作用。认识流域治理对河床演变规律的影响,对确定江河治理的规划设计及治理方略均是极为重要的。 3.3 水土保持治理对河流水文学特性的影响 主要是对洪水特性的影响。目前,不少专家认为水土保持治理对一般洪水有明显的影响,可使洪水过程趋于坦化,洪峰流量减小,历时加长。但对大洪水尤其对特大洪水是否有影响,有何影响及影响多大等需要研究,这不仅对认识下游河道的演变趋势是必要的,而且对制定下游的防洪宏观决策和规划也有十分重要意义。 3.4 水土保持治理对河道演变的影响 关于水土保持治理对河道的冲淤演变影响有很多问题需要研究,主要有:流域产水产沙与河道冲淤演变的关系、流域治理后河床冲淤变化、横断面形态调整、纵剖面调整等等,及其与流域治理的关系。 在大的流域自然地理系统中,一定的自然地理背景决定着特定的河流演变规律,这种演变规律实质上是河流为适应集水区内各种地理环境因子繁纷复杂演化过程的一种由无序到有序的自组织功能的体现,就是说,河流的性质和演变过程集中反映了流域控制变量的影响,这些变量共同决定着河流的水文泥沙特征、河道形态特征和演变趋势。 尤其对于黄河这类含沙量大的河流,其下游河道特征及其演变规律是在具有中游水土流失极为严重的黄土高原地理背景下经漫长时期形成的,一旦开展大规模的水土保持治理,不仅直接改变了土壤侵蚀的环境演化过程,还必然使径流量及其过程受到调蓄或干扰。而正如上述,在流域环境系统行为中存在着集水与产沙、供水与河道演变的平衡阈,当水土保持治理达到一定规模后,流域环境系统的行为将逾越这种阈,各项控制因子演变过程将处于一种突变性的振荡态势,不过,这种演变过程却又总是力求达到另一种新的平衡,建立相应的阈。各级支流是直接受到感应的第一层次。因此,分析水土保持治理对河道演变影响的科学关键点是搞清水保措施与产沙、产水产沙与河道演变的平衡阈关系,并以支流作为基本层次,研究下游河道演变对水土保持治理的反馈响应。 3.5 水土保持治理方案的河流效应约束参数的研究 从流域环境系统的观点,水土保持治理的主要目标应获得三方面的效益,即防治土壤侵蚀效益、农业增产效益及减少河道泥沙淤积灾害效益(或作用),而这三方面的效应具有相互联系、相互平衡的关系,这种关系受约于流域系统整体稳定运行的要求。事实上只有此,才可能实现整体流域社会、经济等方面的可持续发展。关于水土保持治理减少土壤侵蚀效益及农业增产效益的约束参数已有不少研究,但如何选择减少河道泥沙淤积效益或水土保持治理的河流效应的约束参数需开展研究,同时,关于河流效应同其它效应间的关系以及在考虑河流效应约束条件下水土保持措施配置体系的比选原理及依据也是应开展研究的重要的基础理论问题。 基础理论论文:电力系统灾变防治基础理论 摘要:电力系统灾变的特点、灾变原因及灾变防治策略。 关键词:电力系统 灾变特点 灾变原因 防治策略 一.电力系统灾变概况 电力是国家的支柱能源和经济命脉。目前我国电网装机容量2.5亿千瓦,居世界第二位。随着三峡等大型电厂建成,必将出现超大规模的联合电力系统。我国计划在2010~2020年间建成安全可靠、满足电能传输和市场化运作的全国范围联合大电网。如何保证其安全、稳定和经济运行,是一个及其重大和迫切的研究课题。 而自60年代以来,在世界范围内已发生了多起灾变性的重大电力系统事故,造成了巨大的经济损失和社会影响。如美国1965.11的东北停电事故,停电2100千瓦,停电面积达20万平方公里;1977.7美国东北停电25h;1978.12法国停电75%,时间7h;1982.12加拿大魁北克州全停;1983.12瑞典停电67%,时间6~7h;1987.8东京大停电,时间6h;1996.9马来西亚全国大停电;1996.8美国西部大停电,损失3200万千瓦负荷,停电时间7h。这些事故的起因均为某一局部故障,但由于控制措施采取不当或不及时、电网结构的不合理、继电保护装置的误动或拒动,或者是上述多种因素的综合作用,最终导致了系统的连锁性故障以致于大面积停电,即所谓灾变的发生。大区电网的互联和电力市场机制的引进在给人们带来巨大利益的同时,也带来了潜在的威胁,电网的运行增加了更多的不可预知性,电网运行在稳定极限边缘的可能性也大为增加。这些事实告诉我们,只按现有的可靠性准则来保证电力系统的安全是不够的。应建立电力系统的第三道安全稳定防线,即必须对系统中可能出现的最坏情况做好准备。尽早开展电力系统灾变防治系统的研究,避免灾难的重演已成为目前电力系统研究的当务之急。 二.电力系统灾变的特点 现实的电力系统同复杂的甚至是不可预测的环境相联系,它随时都可能受到来自自然或人为因素的干扰,要完全防止事故的发生是不可能的。电力系统灾变是指电力系统主要由连锁性事故导致的电力系统稳定破坏而发生的大面积停电。电力系统事故可分为两大类:一是可逆性事故,即电力系统受干扰后,能从一种正常工作状态走向另一种或回到原来的工作状态。二是不可逆事故。即电力系统受干扰后,电力系统功角稳定破坏,或电压稳定破坏即电压崩溃,或频率稳定破坏即频率崩溃,或三者中的任意二者或全部破坏,电力系统瓦解,大量损失负荷。 下面例举了电力系统的一类灾变的发生发展过程。 1.假设 l 事故前潮流如图1所示,且节点2、节点3联络开关通过功率很大;线路1~2,1~4接近稳定限制功率运行。 l 线路配置较完整的继电保护和重合闸,且线路1~2,1~4跳闸可联切电源1号机组和分别联切节点2、4部分负荷,但事故当时联切装置停运检修中。 l 变压器配有常规保护;发电厂配有常规保护和自动控制装置。 l 电源节点2与系统联络开关有振荡解列、低电压解列联系;节点3与系统联络开关有振荡解列、低频率解列联系。 2.灾变发生和发展过程 (1)线路1~4永久故障,两侧保护正确动作掉闸。1号电源因离故障点近,冲击较大。 (2)线路1~4负荷转移至线路1~2,1~3,线路4~3潮流反向。 (3)电源1,3间功角稳定破坏,系统振荡,1号电源侧频率大幅上升,3号电源侧频率大幅下降;电源1,3之间联络阻抗二分之一处(电源2附近)为振荡中心,电压稳定破坏。 (4)1号电源部分发电机过速解列停机。2号电源与系统联络开关振荡解列、低电压解列供电地区,但因事故前该地区受进功率很大,事故时电压很低,低频切负荷装置启动功率不足,大都未动,故解列以后,频率陡降,最终该地区所有发电厂被迫解列,部分停机,局部系统瓦解。3号电源与系统联络开关振荡解列、低频解列动作供电地区,但因事故前所在局部系统功率外送较大,加之在系统振荡过程中部分低频减载动作,解列后功率过剩,频率上升,部分发电机组被迫减出力或解列停机。负荷节点4,因在振荡过程中频率很低,低频减载动作,大部分负荷损失。 灾变最终结局是:2、3号电源解列,系统损失大量负荷,全网和局部系统2均瓦解,局部系统3解列后也几近瓦解。 由上述简单系统灾变的示例以及结合多次实际电力系统灾变事故经验,可将电力系统灾变的主要特点总结如下: 1.具有极强的综合性。电力系统灾变几乎涉及到电力系统中的所有重要问题,几乎每一起电力系统灾变事故均与系统失去稳定有关,灾变是系统失去稳定并导致大面积停电的结果。因此在研究中必然会遇到电力系统原有的众多难题,如系统的动态等值与简化、稳定判据的选择、负荷的动态模型难以获得、控制方法的适应性以及系统的强非线性和时变性等问题。 2.连锁性故障是导致电力系统灾变发生的主要原因,它表现为一系列线路和电源的连锁反应跳闸,并最终发展为系统的解列、频率或电压崩溃。连锁性故障往往由极其罕见的严重事故造成,具有偶然性和不可预测性。典型的严重事故包括同一走廊的输电线路全部同时断开、枢纽变电所全停或占系统容量较大的一个发电厂全停等。目前人们对连锁性故障发生的机理只有一些定性的认识,对连锁性故障发生机理的系统性研究仍不多见。 3.连锁性故障发生时的控制方式及策略与常规情形不同,要求在灾变研究中应考虑罕见严重故障发生时的控制方式和策略,这与以往的基于个别故障发生后采用的控制方式和策略明显不同,目前这方面的研究还很少见诸于文献。 三.电力系统灾变原因 仔细考察过去发生的多起重大电力系统灾变事故,可知导致事故扩大的原因大体可分为以下几种: a)输电线路过负荷或故障跳闸,引起大量负荷转移,最终造成一系列线路和电源的连锁反应跳闸。1961年英国东北部、1965年美国东北部和1967年美国东部的大停电等事故均是由上述原因引起。 b)负荷增长过快,系统无功不足而导致电压崩溃。1978年法国和1987年日本大停电事故便是由这一原因造成的。 c)系统元件的保护或自动装置拒动或误动。 d)线路多重多次故障,导致一系列跳闸,最终发展成稳定破坏事故。 e)大机组跳闸,引起连锁反应,最终发展成稳定破坏事故。 f)不可抗拒的自然灾害或人为因素(如地震、战争等)。 灾变是系统稳定破坏的结果,根据系统失稳的特征不同,稳定问题包括功角稳定、电压稳定、频率稳定以及电力系统非管制后所呈现的电力市场稳定问题。 l 电力系统功角稳定 所谓电力系统功角稳定就是要求保持电力系统中所有同步发电机并列同步运行。交流电力系统的正常运行条件是各发电机按同一供电频率同步运行以保证为用户提供统一频率的电能。电力系统失去功角稳定的原因是在运行中不断受到内部和外界的干扰,使电气连接在一起的各同步发电机的机械输入转矩于电磁转矩失去平衡,出现各发电机转子不同程度的加速和减速,以及各发电机转子相对功率角的变化,如果这种变化随时间增大,则最后将使发电机失去同步运行。由于各发电机的频率不相同,电力系统中的电流和电压将发生很大幅度的振荡,用户得不到正常供电,保护装置动作,一般要断开受影响的发电机、线路等元件,有可能使系统解列为几个子系统并不得不切除负荷及发电机,从而导致全系统的崩溃。失去稳定的现象可能是发生一台发电机与其余发电机间,或者发生在几群发电机间,每群发电机内还是同步运行的。 l 电力系统电压稳定 电力系统的电压稳定性是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限之内的能力,它与电力系统中的电源配置,网络结构及运行方式、负荷特性等因素有关。在电力需求不断增加,受端系统不断扩大,负荷容量不断集中,而电源又是远离负荷中心的情况下,以及输电系统带重负荷时,会出现电压不可控制连续下降的电压不稳定现象,即电压崩溃。它往往由于电力系统电压的扰动(如发生短路,大容量电动机的启动,冲击负荷等)、线路阻抗突然增大(断开线路或变压器)、无功功率减小(断开发电机或无功补偿装置)或节点负荷的增大而诱发,使大量用户断开和大面积停电。 l 电力系统频率稳定 在电力系统稳态运行情况下,全系统的发电机出力和负荷(包括线损)是平衡的,电力系统频率是一个全系统一致的运行参数。在实际运行时,当电力系统出现干扰使发电机的总出力和负荷的总功率出现不平衡时,相应地将导致各发电机转速和频率的变化。在频率变化的第一阶段调速器和调频系统还没有动作,系统的平均频率将下降或增大,各发电机间将产生振荡;第二阶段发电机的调频系统以及负荷的频率调节效应,导致发电机有功出力以及负荷的变化,随着电力系统容量的增大,频率的微小偏移均将发生很大的有功潮流波动和调整,如果电力系统频率进行的监视和调节不够,就会导致系统频率的进一步恶化,这又将导致系统电厂中锅炉出力的变化,以及电动机负荷的变化,使得电力系统的出力和频率进一步变化,最终使系统走向频率崩溃,一致全系统大面积停电。 l 电力市场稳定性 当前电力市场化浪潮席卷诸多国家,我国也在积极推行市场化改革。先进国家电力工业走向市场的经验表明:电力系统的市场化运作由于打破了垄断,引入了有序竞争机制一般将使发电成本降低30%,电价降低26%左右,这对降低产品成本,提高产品竞争力具有特别重要的意义。但是电力市场的发展在带来明显经济效益的同时,也对电力系统的安全稳定性提出了新的课题,即电力市场经济稳定性。从而电力系统的稳定性将由两部分组成,即前述的电力系统物理稳定性和电力市场经济稳定性,而且两种稳定性紧密交织在一起,灾变发生的可能性将大为增加。比如1996年发生的两次美国西部大停电以及马来西亚大停电就是市场化改革带来的惨痛教训。 电力市场稳定性指电力市场必须保证其经济活动的稳定性。政府部门和电力市场的各参与方都希望评估影响电力市场稳定性的各种因素,了解电力市场在受到预想扰动时的动态行为和稳定程度,并希望可靠的算法支持其决策,防止市场的崩溃。 影响电力市场稳定的因素有: 1) 市场经济下的系统运行工况将由市场需求来决定,系统间大量的电能交换和交易、不可预测的潮流和线损等因素都增加了运行调度的不确定因素,更容易遇到离线分析未考虑的工况。 2) 电力市场下,发电、输电、供电将各自成为独立的经济实体,电网公司将不再具有在传统垂直一体化电力结构下的调度能力,网络的安全问题将更为突出。 3) 在宏观经济方面,能源政策、环境法规和国民经济发展态势的调整 4) 在微观经济方面电力市场规则的修改,各参与者的博弈 5) 在技术方面,电力系统的物理特性、安全稳定导则、稳定传输极限引起的阻塞、分析技术和控制技术 电力市场稳定性的研究内容是: 1) 在市场均衡价格下,研究市场价格微小偏离市场均衡价格时的市场稳定性 2) 研究市场在大扰动情况下,系统是否能够保持足够多的发电公司、充裕的可发电容量及可输电容量,也即电力市场的大扰动稳定性问题。美国加州电力市场崩溃时发电成本上涨和发电容量不足,造成加州批发电力市场价格飞速上涨,而当时的用电端是按照冻结电价售电的,这样就失去了电价调节的杠杆作用,用户的用电弹性作用完全丧失,市场价格失衡 3) 研究电力市场的动态品质问题,如电价的渐进性、对振荡的阻尼等。 四.电力系统灾变防治策略 电力系统灾变防治研究是一项复杂的综合性工作,涉及到电力系统的方方面面,尤其是在连锁性故障的机理及其发生时的控制方式和策略、电力系统隐患的探测和预防、决策准确性与快速性的兼顾以及完善预警系统的建立等方面存在的诸多问题。 电力系统灾变防治系统(Power System Collapse Prevention System,缩写为PSCPS)研究的目标 1)准确地进行判断并给出正确的控制措施是对PSCPS的基本要求。电力系统扰动发生后,要求PSCPS能在尽可能短的时间内完成对系统的有效控制。在紧急情况下,只有准确的决策和快速的执行才能有助于电力系统状态或性能的改善,否则会加剧系统的崩溃。然而,目前研究中采用的算法和方法多数仍难以满足PSCPS的实时性要求。快速性和准确性要求一直是电力系统研究中的一对矛盾,同时满足快速性和可靠性要求的安全及稳定控制算法才具有实用价值,机理可行而缺少实时性的算法虽具有研究价值,但却不宜采用。 2)PSCPS应具有鲁棒性和适应性,不应受到某些虚假现象的影响而产生误判。电力系统的时变性要求采用的控制方法和策略具有适应性和鲁棒性,即要求针对不同的问题采用不同的控制方法和策略以确保控制的准确性。电力系统的扰动具有不确定性,危险形式也千差万别。不同的扰动和危险方式具有各自不同的特点,需要各自不同的判定方法和控制策略。PSCPS必须能正确地识别各种危险发生或即将发生时系统的相应特点,并做出合理的决策。此外,PSCPS还应能正确识别系统正常的扰动和真正的危险,并做到“去伪存真”。 3)PSCPS的算法应能反映系统的实际,采用的假设应具有合理性,其对系统危险指标的判据应是充要的。这主要体现在研究中采用模型的适应性、系统等值的准确性、预想事故集筛选的合理性以及判定方法的选取等多方面。在PSCPS研究中,针对不同的问题应采用更接近实际的系统模型。首先,假设应是合理的,在做系统简化和等值时,需使简化后的系统符合实际的未简化系统,或者保证简化引起的误差不使PSCPS做出虚假或错误的判断;其次,所采用的预想事故筛选原则应是准确的,不应遗漏任何具有潜在危险的预想事故。 4)PSCPS包括的一系列重要稳定裕度指标如电压稳定、功角稳定和频率稳定指标等应是基于参数空间的,且具有可操作性和直观性。它能回答诸如某条或某几条母线上可同时增加的负荷有功和无功功率数量,某条或某几条输电线上可同时增加的有功传输功率等具有实际物理意义的问题。基于系统状态空间的性能指标虽然具有一定的理论意义,但常常缺少实际可操作性。 5)在紧急或事故情况下,PSCPS给出的控制决策除了要考虑系统安全性外,还应使控制代价最小。保守的决策虽能保证系统的安全,但却会带来不必要的损失,因此要求PSCPS具有优化控制决策的功能。 6)在电力市场环境下,PSCPS应能准确在线度量当前市场的结构稳定性和有界稳定性,基于发电及用户侧的市场报价,解决含动态稳定约束的阻塞问题,优化调度,以及提供高质量的各种辅助服务决策。 因此电力系统灾变防治急需解决以下问题: 1)电力物理大系统的稳定性理论 包括建立电力物理大系统的整体建模;电力大系统全局稳定性的定量测度理论,研究电力系统稳定域的拓扑结构,失稳模式及其演化规律;电力大系统稳定性的在线快速评价方法体系。 2)电力市场稳定性理论 建立电力市场的动力学模型,研究电力市场竞价、交易、调度运营等动态行为对市场稳定性的影响,研究物理系统与经济系统稳定性的交互关系。 3)连锁性故障发生的机理和控制策略 研究连锁性故障发生的条件和特征,探索研究连锁性故障的理论和方法,制定反连锁性故障的相应措施。 4)电力大系统的非线性优化控制和优化调度理论 研究电力大系统的非线性鲁棒控制原理,使得系统具有鲁棒稳定性和高干扰抑制能力;研究混杂系统复合控制理论,解决非线性高维、分块、多层、连续信号和离散信号并存的控制系统设计及求解方法;研究混杂系的调度策略。 5)电力大系统的实时仿真决策系统 建立全新概念的发电厂与电网控制与调度的计算机实时信息处理系统,即需研究电力大系统整体和各个组成部分的实时仿真决策系统,分层分块地建立运行中各发电厂与整个电力系统的在线实时仿真决策系统,它可实时给出潮流调度最优方案和反事故紧急措施的合理建议等。 6)建立电力市场的实时仿真决策系统。 五、电力系统灾变防治策略示例——先进励磁控制技术运用 电力系统国家重点实验室(依托清华大学)在国家自然科学基金资助下,在中电联合水力发电学会自动化专委会推动帮助下,与长办机电处、水科院自动所、华中电力集团公司、内蒙电力公司、广东电力集团公司以及葛洲坝能达公司等单位合作,经过近十年的努力,已成功地研制了GEC-I性全数字式非线性最优励磁调节装置,并已投运于丰满水电厂、海渤湾电厂、沙角电厂(A)、焦作电厂、沙岭子电厂等十多台机组,提高了有关电网的安全稳定性,产生了重大经济和社会效益。近期内丰满第二台和广东连州、韶关、华北大同一电厂以及浙江镇海等电厂的该型装置即将投入运行。目前,该国家实验室在东北电力集团公司支持下,研制了双工控机,具有彩色平板数据和波形显示器(PPC)的新型非线性最优控制装置GEC-II,可望于1999年三季度以前投入白山水电厂30万kW机组试运行,为三峡机组励磁系统国产化作进一步技术准备。 上述励磁调节器,从理论、软件到结构完全具有我国自主产权。其理论上的领先地位已为国际有关专家公认;对提高和改善电网稳定性的重要作用不仅被理论和仿真证明,而且已为内蒙电网实际发生的故障所验证;也为华中、西北、浙江、四川等电网科技人员独立进行的物理和数字仿真(用“综合稳定程序”)所证实。本文将对这已具有我国完整知识产权的高科技装置从理论优势、装置特点、仿真结果和实际运行等方面作扼要阐述。 5.1 理论上的创新性 首先让我们对励磁调节器设计的理论基础发展过程作简要的回顾。 5.1.1单参量辅助控制 60年代,随着美国电力系统的发展,特别是发电机快速励磁(自并励方式)的广泛应用,工程控制论中的一对最基本的矛盾即控制系统的灵敏性与稳定性的矛盾便日益显露出来。美国一些电网产生了多起“低频振荡”(LFO,Low-Frequency Oscillations),这种LFO现象从物理观念上可归为“欠阻尼”问题。约30年前(1969年)美国de Mello F等人提出了可用辅助励磁控制(SEC,Supple mentary Excitation Control)来提高系统阻尼[1],并给出了辅助励磁控制通道的具体传递函数为: 式中,是辅助控制环节的输出; 是转速偏差。 由于转速的导数近似地与发电机有功功率成正比,故上式中的反馈量亦可换成,当然传递函数亦应作相应的改变。 以上这种单参量(或)辅助控制环节,发明者将其称为PSS(Power System Stabilizer)。从那以后北美大多机组都装上了“PSS”,随后其他国家和我国也不同程度上引用这项技术。 国际励磁控制界权威学者,加拿大温哥华B.C大学终身教授Yu Yaonan(余耀南),对PSS做过精细深的研究,发展了de Mello等人的方法,提出了一套算法和设计方法,其成果载于他的ELECTRIC POWER SYSTEM DYNAMICS(《电力系统动态学》)这本名著中[2]。虽然不少学者就按单机系统模型设计的PSS在多机系统如何协调问题上想了不少办法,但仍然存在着如上述著作第3和第4章中所指出的问题:①尽管北美大多数电厂装有PSS,但LFO现象仍时有发生;②由于设计方法本质上是单机单参量的相位补偿法,其所适应的系统振荡频带相当狭窄。 我国华南电力系统原打算采用“PSS”来提高系统小干扰的稳定性, 但在计算中发现难以用一种不变的PSS参数来适应系统运行方式的变化。 5.1.2线性最优化励磁控制(LOEC) 为了对励磁控制技术作进一步改进,余耀南教授于1970年在IEEE期刊上发表了他在电力系统线性最优控制领域的开篇文献[3],随即在国际电工界掀起了线性最优励磁控制(LOEC,Linear Optimal Excitation Control)研究热潮。这种控制理论与技术和以往相比,主要有以下两点革新:第一,将单参量辅助反馈改进为多参数反馈(反馈量为电压,功率,转速和转子电压。);第二,运用“线性、二次型、黎卡梯”,(LQR)这一成熟的控制方法,求得多个反馈量之间的最恰当的放大倍数匹配关系,因而实现“最优化控制”。 70年代后期和80年代初,本文第一作者等在高景德教授、余耀南教授指导下,在LOEC的设计理论的系统化和工程实用化等方面做了大量的研究工作。这种以LQR方法为理论基础的线性优化励磁控制装置从1986年第一台在碧口水电厂试验并成功投运后。在国内得到了推广与运用,该技术被成功地用于红石和刘家峡等水电厂(调节器由洪山电工所制造)。在国外,法国EDF比我国约晚5年,也独立的研制出线性多变量优化励磁控制器,称为“四通道控制”,解决了法国电力系统的低频振荡(LFO)问题。 由于LOEC有如上所述的两点革新,故显著拓宽了所适用的振荡频带(亦即增强了对振荡频率变化的鲁棒性);更加有效地抑制LFO,这一点不仅为动态模拟实验、数字仿真所反复证实,也被碧口水电厂和红石水电厂令人信服的现场试验结果所验证。1990年清华大学进一步改进的线性优化控制——“零动态最优励磁控制”,在微机励磁调节器上得以实现。至此,我国已从理论和装置上占据线性化励磁控制技术的制高点。 5.1.3 近似线性化模型的局限性 上述两种控制方式虽有种种差异。但它们本质上部是基于单机系统在一个特定的平衡点(即特定潮流)处近似线性化的数学模型设计的。虽然PSS模型是以传递函数G(S)表示的,LOEC是以线性定常系数微分方程组表示的。但我们知道,传递函数只是线性微分方程的拉氏变换形式而已。 电力系统实际上是一个强非线性的系统,其中第i台发电机有以下模 型: (1) 式中,—皆为常数,和分别为转速和暂态电势;为转子电压,是控制量。 和是关于和的非线性函数,分别为: (2) 式中,为发电机转子角;为常数。 把非线性函数在某一特定状态下近似线性化后,代入原方程即可得近似线性化数学模型。其近似线性化的处理方法是把和在某一特定状态处按台劳多项式展开后只保留首项,而把二次方和高次方项统统忽略。该处理方法在微分学中称为“以非线性函数在某一特定点处的全微分代替其在该点处的增量”。用几何学的观点来看,即以状态空间中在点处某曲面的切平面代替其曲面(参见图1)。 图1 以处的切平面近似代替曲面示意图 问题很清楚,这种近似只是在当实际运行的状态点离开点很近时才是对的。在电力系统发生短路故障时,实际运行点必然会远离初状态。由图可知,这时近似线性化的数学模型就完全不对了。因此按这种模型设计的励磁控制器,在大干扰下控制效果将会大大削弱,甚至产生负作用。为此PSS环节的输出必须加严格限幅(美国学者坚持限幅在土5%);LOEC虽尚未发现有负作用产生,但对提高暂态稳定作用甚微。 5..1.4 非线性最优励磁控制 目前我国电网,低频振荡和小干扰稳定性的改善固然重要,但更具重要意义的是要提高其暂态稳定水平,为此迫切需要发展直接按多机系统精确非线性模型设计的最优励磁控制器。在过去的十年里,国际上基于微分几何方法的非线性系统控制理论有了较系统的发展,美国将其用于如飞行器和机器人等控制系统。在我国,本文作者首先将其用于复杂电力系统,并发展了这种理论,在IEEE/PES,1989年第一期上发表了该领域的开篇文献[4];随后MIT的Ilic教授和多国学者在该领域进行了跟踪研究。1993年科学出版社出版了《电力系统非线性控制》专著[5],奠定了基于微分几何方法的电力系统控制理论基础。1996年11月IEEE电力系统卷发表了本文作者的“分散非线性最优励磁控制”一文[6],该文在国际上首次给出了关于这类非线性控制解最优性质严格数学证明,使这种理论上升到“非线性最优”的高度。论文为SCI收录,被各国学者多次引用,使我国在该前沿学科领域占有国际上一席之地。 90年代初,IEEE自动化学会主席华盛顿大学Tarn T J教授对我国学者这一成果是这样评价的:对非线性系统微分几何方法的发展有重要意义,且这种理论和方法开辟了一个崭新的应用领域。他们明确指出:研究结果表明,与传统方法相比,这种非线性控制方法在改善电力系统暂态稳定性、动态品质优化方面有着突出的优越性。最后他得出结论:中国这方面在国际上处于领先地位。美国科学院院士Zoborszky J教授热情评论道:非线性几何方法是一种高新而精深的科学方法,加之电力系统模型的极其复杂性,中国作者成果是一个通过精确与博识的分析使问题得到明澈无疑解决的范例,是一项极具吸引力与挑战的新贡献。 其实这种理论和方法的主要思路是相当简单明了的。 电力系统中运行的发电机组的数学模型有以下形式(具体模型见(1)): (3) 式中,是状态量;是的非线性函数向量;是常数向量;是励磁控制量。 方法是要求找到一组非线性坐标变换: (4) 同时又找到非线性控制律(状态量非线性反馈) (5) 这里都是的非线性函数。使得发电机组励磁控制模型(3)精确地在全动态过程意义上转化为Z坐标下的线性系统(故称作“通过反馈的精确非线性化”方法): (6) 根据线性优化原理很容易找到(6)式中最优的,将代入(5)式,即可得到非线性励磁控制策略。 (7) 上述结果已由本文作者在1996年IEEE上发表的论文证明:以上非线性控制解对原非线性系统(3)也是最优的。 用以上方法得到的非线性最优励磁控制规律为: (8) 式中,分别为发电机有功功率、无功功率、端电压、转速,其它皆为这台发电机本身的参数。 励磁控制规律(8)有以下特点:第一,其中仅含有受控发电机可测的状态变量,所以实现了真正的分散控制;第二,仅含有受控机组本身的参数等,故对网络结构的变化有完全的自适应能力(鲁棒性);第三,由于在求解该控制律中,未对模型作近似线性处理,该控制规律对“小干扰”和“大干扰”同样适用;第四,文献[6]业己证明,该控制规律对一类二次型性能指标是最优的。 应指出(8)式所示的是发电机全状态量非线性最优反馈策略,这种策略对电力系统起着镇定(Stabilizing)作用(无论对于小干扰还是大干扰)。从这个意义上可以说它是:全状态量非线性最优PSS(Power System Stabilizer)。 5.2.装置的先进性 由我国自主开发的高科技产品GEC-I型微机非线性励磁调节装置是在先进理论指导下 设计的并采用现代微机技术,集先进性与可靠性于一身,专为大、中型发电机组设计的励磁调节装置。 通过近十个电厂中的运行,显示出该装置除采用了先进的励磁控制理论外,还有诸多的特点: (1) 实现了全数字化设计。该励磁调节装置从交流输入到控制脉冲全部实现了数字化,完成了交流采样、数控脉冲等一系列先进的微机技术,取消了模拟环节和电位器调整环节,在硬件结构上实现了最小系统配置,提高了装置的可靠性和调节精度。 (2) 实现了国际标准化的软件设计。该励磁调节装置在实现了最小系统配置的条件下,保护与调节功能均采用软件设计得以实现,如TV(电压互感器)断线保护、强励反时限保护、低励限制保护、V/F限制保护,以及功能齐全的调节方式,如非线性最优励磁调节方式,线性最优调节方式,PSS方式以及PID调节方式,恒无功和恒功率因素方式也在考虑之列。 (3) 实现了设备调试智能化。该装置具有方便直观的人机接口;运行中不仅能直观地了解装置的工作状态和发电机的运行状态,而且一切调试均能由计算机系统的功能键完成,如零起升压、土10%阶跃响应。调节器参数和保护参数的整定均能由加有密码的键盘来完成。 (4)实现了系统元件板的故障自诊断功能。整个调节装置在运行过程中,具有完整的故障自诊断系统,一旦故障出现能明确地指出故障板,使之可达到最快修复的目的。 (5)故障信息记录也是该励磁调节装置较为突出的优点之一。当系统出现故障或操作人员误操作引起的故障,以及装置本身故障都可由故障信息记录系统查明原因,对于分析故障原因起到十分重要的作用。 5.3.非线性励磁控制对提高系统安全稳定性的重要作用 同步发电机励磁调节对提高电力系统稳定性的重要作用早在四五十年代就已引起了充分重视,非线性最优励磁调节对提高电力系统的静态稳定、暂态稳定和电压稳定方面己发表了多篇研究论文。从计算机仿真研究、动态模拟实验研究、直至现场故障的实际动作行为都证实了非线性最优励磁调节的重要作用。在上述研究的基础上,己完成了华中电网、西北电网、新疆电网、浙江电网的仿真研究,华北电网和广东电网以及西南电网仿真工作正在进行中。仿真研究是基于电科院电力系统分析综合程度(PASSP)进行的,几个系统的仿真结果如下。 5.3.1 对提高西北电网稳定性的仿真研究 西北电网包括陕西、甘肃、青海、宁夏四省。截止1996年底全网统调容量1300万kW。西北电网主网架为330kV电压等级。主网联接是一个环形网,其环网总长度近 2000km,而东西部之间的输电距离为500km.,位于北部的宁夏网是通过双回线以三角环网的形式与主网联络,西北电网的接线示意图参阅文献[7]。 就运行的稳定性而言,目前西北电网存在以下主要问题: (1) 西电东送方式存在弱阻尼现象,动稳极限仅为80万kW,无法满足功率交换的要求; (2) 东电西送时存在暂态稳定问题。暂稳极限仅为73万kW; (3) 区域网的局部稳定问题也较突出,特别是宁夏网、陕南网和汉中网都存在电压稳定性问题亟待解决。 通过对西北电网详细的仿真研究,可得出以下结论:西北电网在安康、渭河、碧江、清远、龙羊峡、大坝、大武口7个电厂中装设非线性最优励磁调节器,西电东送的动态稳定极限可由原80万kW提高到100万kW。东电西送的暂态稳定极限由73万kW提高到80万kW,对区域网中的各局域网的稳定水平和电压水平也有显著的改善。典型的仿真结果参阅文献[7]。 5.3.2 R4华中电网稳定性改善的仿真研究 在华中电网中,由于湖北电网与江西电网之间的弱联系,当500kV葛凤线发生三相短路后,葛洲坝大江机组对南昌机组的功角摇摆出现等幅(甚至增幅)的低频振荡,鄂东下陆至江西柘林线路的有功潮流出现等增幅的低频振荡。研究表明,若在葛洲坝电厂、汉川电厂和南昌电厂的机组上装设非线性最优励磁调节器,不仅可有效抑制上述的低频振荡问题,而且还可改善系统的暂态稳定性,其仿真结果见图2所示。 葛洲坝大江机组对南昌机组功角摇摆曲线 虚线为常规控制 实现为NOEC控制 图2 华中电网仿真结果 从以上几个系统仿真结果可以看出,发电机非线性励磁调节器对于同时改善电力系统的静态稳、定暂态稳定和电庄稳定均能起到重要的作用。 5.4. 结论 “一个没有创新的民族是没有希望的”。我国政府强调要特别重视“研制开发出一批具有我国知识产权的高技术产品”。本节所介绍、评述的全数字化非线性最优励磁调节器;从理论到装置具有完整的我国知识产权。 本节所介绍、推荐的控制装置是在我国的基础理论研究成果电力系统非线性控制理论指导下设计的。该理论在电力系统小干扰和大于扰稳定控制的统一性,控制对于电力网参灵敏和结构改变的鲁棒性,各发电机控制所需反馈量的独立性以及控制规律的最优性这4个长期希望解决但未能解决的问题方面,取得了突破性进展,在国际一领域起着“挑头”作用。 装置实现了从采样到脉冲输出的全数字化和100%的冗余度,并且以国际上最可靠的工控机总线为硬件核心和依托,可靠性高;新改进的产品具有彩色平板显示器,可显示和记录运行状态和波形,这一点也比国外同类产品先进。在我国目前已有24套装置投入运行。 国务院领导同志和三峡总公司的负责同志对三峡发电机组控制系统和二次系统国产化问题十分重视。鉴于三峡电厂的特殊重要性,我们在为三峡而研制的励磁控制器中除其硬件核心部分采用国际上最可靠的工控机外(这一点已做到),其它部件,包括开关、插件、端子等所有零部件也应采用国际上最先进可靠的产品。这样做与自主知识产权丝毫也不矛盾。如果我们在硬件上采用国际最先进可靠的产品,在理论和软件上我国已经领先,二者结合起来,就能使整个产品跨入到国际先进水品行列。 基础理论论文:传播学基础理论的创新和发展 【内容摘要】建立可靠的传播学基础理论是当今传播学研究面临的一个紧迫问题。而哲学问题、社会学问题及文化问题都不同程度关联到传播学的基础理论。现象学、解释学及“法兰克福”学派等几种有影响的主体哲学通过社会学理论及文化理论内在地决定了传播理论的框架和体系,因而,反思主体哲学根基的弊端,超越人类中心论思维的局限是现代科学认识论的核心问题。马克思的实践理论及皮亚杰的发生认识论为主、客体的协调提供了可靠的理论依据。当代社会学中的结构化理论及文化研究中的人类共同心智及社会知识型理论都提出了结构重于主体的解释模式。这些理论不仅在社会学和文化研究方面有十分积极的意义,而且对传播理论研究也有十分积极的意义。 【关键词】传播学基础理论;主体哲学;主客体协调;社会学理论;文化理论 传播理论集中体现了现代知识的综合,这种综合体现在人文社会科学和自然科学的交叉和开放性上。传播理论的创新和发展,既可以指狭义的创新和发展(指传播理论自身),也可以指广义的创新和发展(指影响到传播理论体系的建立),由于学术界对后一个问题论述不多,本文主要论述影响传播理论的基础理论的创新和发展。 本文谈到的基础理论主要分为哲学问题、社会学问题、文化问题等3个方面,这3个方面不同程度涉及到传播理论。理论界选择什么样的基础理论,传播理论相应地就会带什么样的印记。就目前有影响的传播理论来看,主体哲学(对哲学的基本问题偏于主观的理解)及相应的社会学理论和文化理论的影响更大。今天,审视传播理论的基础理论,使传播理论建立在可靠的根基之上,继而创新和发展传播理论,是传播学界面临的一项基本任务。 影响传播理论的几种主体哲学 在当代,哲学思想对传播理论的影响通常是通过社会学为中介的,我们在评判一种社会理论时,总是在评判一种哲学思想。为了叙述的便利,我们首先分析影响到社会理论的哲学思想,然后分析其相应的社会理论和文化观。众所周知,主体哲学在西方哲学中更为典型和明确,在西方思想史上有其长久的历史背景。自文艺复兴以后,绝大多数哲学流派都是以主体意识的第一性作为理论的起点。在20世纪,从柏格森的直觉主义到解释理论,从精神分析到现象学,从存在主义到“法兰克福”学派,主体第一性的观念以各种体系表现出来:心灵、心理、直觉、精神、体验、理性观念、人道主义等等,它们都指代一个实体——主体,是主体赋予了人类存在的价值和意义。这种信念在现象学哲学、解释学哲学和“法兰克福”学派中得到了集中的体现,它们在社会——文化理论中有着广泛的影响,它们也通过社会——文化这个中介间接地影响到传播理论。至今,我们在一些基本问题上的争论仍是这些方面的延伸。 我们首先来看现象学,胡塞尔提出现象学的观念并发展了现象学的方法,现象学哲学有一套较为完整的认识论,以现象学为框架的社会学也多以此为根据发展了意向理论及价值理论。现象学的基本任务是以直觉达到人类理性的深刻基础,这一任务的前提是直觉是一切知识的合理根源,一切在初始状态的直觉中呈现的事物将会完全地如其所呈现自身的那样被接受。这个假设中,主体的理性被赋予了不可动摇的地位,直觉是我们接受事物的外在方式,最后还会有一先验的自我来保证直觉的可靠。为了达到本质的直观,他提出了“现象学的还源”,简单地讲,这一命题包括了以下几个方面: 历史的加括弧:即把我们的各种信念(不论是经验的概括还是各种现实的信念)全部悬置起来,并不对它们作是非的判断。2.存在的加括弧:放弃一切有关存在的判断,因为哲学的认识是对本质的认识,而对现实存在的判断则非本质,所以,对存在的判断也应中止。3.先验的还原:这种还原使我们从此验的自我走向先验的纯粹自我,这是世界上一切意义被建立起来的基础。胡塞尔晚期则将自我纯粹意识视为最终的绝对领域,即它的存在不需要任何实在为前提。纯粹意识的地位确立后,即可以解释经验世界,如果人们在经验的世界找到共同之处,那么,这是因为他们在意向性上是一致的。 正是这种主体哲学的框架和意向性理论,影响到后来的现象学社会学的发展,舍勒提出的价值哲学、舒茨的意义理论都与现象学有着密切联系。现象学对现代微观社会学的影响也是多方面的,只要我们看一下戏剧理论(戈夫曼),本土方法理论(加芬克尔),交换理论(雷克斯)及冲突理论(霍克斯),无不带有意向性理论的影子,无论是日常的自我还是掩盖了意图的自我,都可以在现象学纯粹那里找到最后根源。 舒茨的现象学社会学将胡塞尔的现象学观念扩大到社会领域,认为对社会活动的理解取决于主体间的一致,意义在于主体赋予对象的过程上,社会互动之所以可能,也是由于主体间的一致性。和一些其他的微观社会学理论相似,现象社会学也是以个体为基本的考察单位,尽管这些理论以互动来解释社会系统,但它们几乎都忽视了社会制度对个体的制约。从理论上讲,社会结构的形成总是离不开个体及集体的参与,但社会制度形成稳定状态后,它总是从语言到思想、从法律到伦理、从制度到信念各个方面来制约个体。主体既参与了社会制度的形成,同时,又是社会制度的产物,个体的动机和行为往往是制度化的结果。离开了社会结构和制度,很难解释一些行为和动机的原因,这也是微观社会学理论普遍的局限所在。 一些其他的微观社会学理论如符号互动论等也都是以个体为根基来解释社会,个体往往成为不受社会制度制约的个体,微观理论的共性表现在它们几乎都在表述主体哲学的一些基本主张。 解释学也存在着类似的理论。解释的根基建立在个体的体验和理解之上,为了说明解释是普遍有效的,就要说明解释在主体间是一致的,为了说明主体间的一致还要找到更基础的东西。当代的伽达默尔是用语言来解释主体间的一致,语言既是解释学的根基,也是对世界的体验,其核心观念是人类以语言的方式拥有世界。用委婉的体验解释世界无疑要比现象学更少地依赖于主体,但体验的背后又隐含着原来的主体。 解释学赋予了个体极大的心理自由,个人的体验成为分享共同意义的重要方式,特别是对解读精神性文本来讲,由于时间的差别,也由于解读者所处社会历史背景的条件,解读者不可能得到文本的原始意义,解读总是充满了个体的理解,因而文本的多样性和差异性在所难免,这种多样性和差异性也是合理的。显然,在文本和读者的关系上,解释学以牺牲文本来迎合读者,其相对主义的结局不可避免。 “法兰克福”学派发展了一套批判理论,批判理论旨在批判当代资本主义的社会制度和思想体系。从认识论上看,批判理论主要对实证主义提出了批判。批判理论的核心是人与自然的对立,精神与物质的对立。批判理论认为当代资本主义矛盾可以从近代的启蒙找到根源,启蒙精神在改变自然时从认识理性中发展了极度的工具理性,科学技术也是工具理论的集中体现,当世界都变成可度量的对象时,人也变成了被奴役的对象。在当代,启蒙精神变成一种操纵意识,这又是通过大众文化来实现的,大众文化造就了文化产品的单一化和标准化,文化工业代表了这种单一化和标准化。简而言之,“文化工业”已成为当代一种新的社会控制形式。 纵观以上几种哲学思想,无论他们看待世界的方式有多么不同,确定主体意识优于并高于所有一切,是他们哲学推论的前提。正因为存在着主体意识与外在世界的对立,他们的结论几乎都包含了事实与价值的对立,世界与心灵的对立,以致自然科学与人文科学的对立,在更极端的态度上往往以牺牲认识的理性法则来换取意识的自由。我们在伽达默尔及“法兰克福”学派特别是胡塞尔那里,可以看到精神世界的无限膨胀,科学涉及到的物理世界往往被看成对意识自由是一个极大的妨碍,甚至对意识自由是有害的。主体哲学很少考虑这样的问题:即主体——客体二元对立的框架中,主体的推论是否包含了局限和偏见的问题。绝大多数的主体哲学将理性看成是自明的,客体就是呈现为主体推论的结果,这个假定预设了主体不会出现任何偏差。而事实上无论在哪种意义上,这种假设都是不可能的,特别是近代科学的发展,越来越明确地认识到主体意识不可避免地会包含着局限。思想史的发展能清楚地说明这一点,人类对世界的认识在未能把握其本质前,总是以主体的图式看待世界的,以人的特性解释世界注定会产生拟人化的过程,这个过程也不可避免地暗含了人类中心论的思想,主体哲学就是按这种推论极端发展的结果。主体哲学是在人类中心论和拟人论的框架下来看待人与世界的,这样,对世界的认识总是折射出主体的意图和限度,世界的存在往往被看作人类中心的象征。换言之,它没有实体性的地位,它的性质全靠主体意识的解释。这种认识世界的方式不仅存在于西方古典哲学中,也存在于其他民族的哲学中。当人类不能分离出单独的客体时,除了用人这个尺度解释外别无其他方式,这也不难理解为何主体哲学一直是哲学史中最有影响的理论。 认识到人类中心论及主体意识的局限是近代科学理论的成果,这个开端就是哥白尼的天文学革命,在他的日心说中,太阳是宇宙的中心,地球自转并和其他行星围绕太阳公转。与地心说相比,这是一幅全新的世界图像。这里,不论是地球还是人类,都不具有特殊目的和意义,相反,他们(它们)只是宇宙系统的一部分,这种理论最早喻示了人类从中心到系统的变化。 在以后达尔文的理论中,也提供了反对人类中心论的又一种理论。按照其理论,人是生物连续进化的一个环节,人也像其他生物一样组成了一个系列。这里,人不具有特殊的意义及目的,这种理论也排除了神学理论的创世说。达尔文理论与哥白尼理论在反对人类中心论上是一致的。这两种理论都说明了人既不是世界的创造者,也不是世界的目的。此外,当代量子力学也提供了背离人类中心论的理论。这里,主体哲学与人类中心论有着天然的联系,正因为它假定了人是世界的终极目的,因而,它无法解释真正的客观世界,也不可能建立真正意义上的科学理论,而科学理论总是呈现出反拟人化的结果。 现代科学理论的发展过程越来越趋向将人视为无数系统中的一部分,人类既不是世界的创造者也不是世界的目的。如果这样看待人类,人类中心论的思想是值得怀疑的,主体哲学的观念也是值得怀疑的。 建立主、客体相协调的理论 就认识论来看,主体哲学代表了解释世界的一个方向。除主体哲学以外,一些哲学家力图使主客体协调起来,这种努力在近代开始显示出积极的成果,超越主体哲学的有效途径在于恰当地说明主客体的关系。对马克思来讲,解决主体与客体的关系问题首先是实践的问题,因为实践包含了将两者统一起来的可能,思维的观念只能在实践中加以验证:“人的思维是否具有客观的真理性,这并不是一个理论的问题,而是一个实践的问题。人应该在实践中证明自己思维的真理性,即自己思维的现实性和力量,亦即自己思维的此岸性。关于离开实践的思维是否具有现实性的争论,是一个纯粹经院哲学的问题。”①实践的观点是马克思与其他哲学的根本区别,在《1844年经济学哲学手稿》中,马克思提到了实践对人与世界的双重作用:在实践中,自然成了人化的自然,人通过实践也在改变自身的特性,五官感觉的形成是以往全部世界历史的产物。实践的观点说明,主、客体本性的确定是从对方的作用中获得的。 在20世纪,思考主、客体的关系仍是思想界面临的主要议题,皮亚杰从自然科学的角度提出了认识的发生问题,再次涉及到主、客体的关系。传统认识论大多在两种态度上摇摆:一种是经验主义,往往将认识看成信息来源于客体,主体只能受教于客体;另一方面,先验论和天赋论则认为主体一开始就有内部生成的结构,然后这些结构加诸于客体。这两种理论涉及的都是在高度成熟阶段上的认识,而没有涉及认识的起源,认识的起源要比这两种理论设想复杂得多。皮亚杰根据心理研究的成果,证明了认识既不起因于一个有自我意识的主体,也不是起因于一个业已形成的客体,而是起因于主、客体的中途,它同时包含着主体又包含着客体,这样,充分考虑到联系主、客体的中介就十分必要。皮亚杰作了这样的设想:“如果从一开始就既不存在一个认识论意义上的主体,也不存在作为客体而存在的客体,又不存在固定不变的中介物,那么关于认识的头一个问题就将是关于这些中介物的建构问题:这些中介物从作为身体本身和外界事物之间的接触点开始,循着由外部和内部所给予的两个相互补充的方向发展,对主客体的任何妥当的详细说明正是依赖与中介物的这种双重的逐步建构。” 认识的过程事实上也就是一个建构过程,它从感知运动阶段经前运算阶段、具体运算阶段到形式运算阶段,才能达到通常意义上的认识。认识图式的发展是主客体之间的同化和顺应,相互协调的结果,经同化、顺应的平衡作用,使主体的认识图式逐步接近客体的结构。 在建构的过程中,我们很难看到有一个本质不变的客体,也很难看到有一个本质不变的主体,顺应说明了主体会在对环境的适应中造成认识图式的改变;同化说明了主体对环境的过滤和改变,使之符合主体的认识图式。建构就体现了相互制约、相互转化的过程,认识的过程就是从简单低级的结构向复杂高级的结构不断过渡,这也是一个永无终结的过程,客体意味着主体所能达到的极限。 皮亚杰的理论建立在大量心理学及生物学的实验基础上,因而,它代表了解释认识形成及发展的科学解释方向。它的要点仍是沟通主客体的中介,在中介的关系中说明主客体。如果将这个中介与马克思的实践联系起来,它们的近似就在于从联系主客体的结构模式上解释主客体。 除了皮亚杰发生认识论以外,语言哲学关于语言对世界的组织成形作用也作了出色的论述,这一理论涉及到的指称问题、真理问题、意义问题及言语行为对我们理解语言与认识、语言与主体及语言与社会有积极的启发作用。 此外,值得提到的还有结构主义,结构主义建立在严格的理论法则之上,它以语言模式为出发点,突出强调了结构和系统的观念。结构的观念表明了它对表层对象背后共时的关心;系统的观念表明了它试图通过关系的模式来解释对象,和语言哲学一样,它也是通过观众形态来说明主体的。就此来看,以上几种有影响的哲学与主体哲学形成了鲜明的对比。 当传播体系建立在主体哲学之上时,我们很难察觉主体哲学的局限,这种局限势必通过其社会学理论内化于传播理论之中。毋宁说,主体哲学的蓝本和传播理论的摹本存在着一种对应关系,主体哲学对心灵的能动作用的强调会贯穿于传播理论中。同样,它的局限(没有看到认识总是主、客体相互作用的结果)也内涵在传播理论之中。因而,借鉴科学的认识论建构主、客体的关系,使传播理论建立在可靠的哲学的社会学根基之上,是传播学界需要思考的问题。 以上我们曾对主体哲学与微观社会学的关系作过分析,确实,微观社会学对主体的动机、行为、意义是主体间的互动曾作过详细分析。然而,微观传播学理论几乎都没有考虑到既定的社会结构对主体动机和行为的作用和影响,没有考虑到社会结构与动机的辩证关系,因而无法说明动机和行为的真正动因,最终使陈述的理论趋于表层化。显然,问题的真正源头在于如何看待行动和结构、个人与社会的关系,这是一个如何从社会学的角度理解主、客体的问题。 目前,大家经常谈到吉登斯的结构化理论,该理论的核心问题就是结构与主体的关系问题,与微观社会学理论不同的是结构化理论力图在更客观的立场使结构与主体协调起来。 传统宏观社会学偏于社会结构和社会制度对个体的塑造上,而大多数微观社会学理论将注意力集中在个体和行动的意义的理解上,吉登斯提出了将两者协调的结构化理论。结构化的核心旨在说明社会结构既是通过人类的行动建构起来,也是行动得以建构的条件和中介,即结构与主体存在着一种二重化的过程,结构并不是外在于主体的活动,而是通过主体的特定活动而构成;社会系统的结构性特征,既是其不断组织的实践的条件,又是这些实践的结果,结构不应简单看作对主体的外在制约,它既有制约性同时又赋予行动者以主动性。这样,结构和主体存在着一种生产和再生产的方式,对结构和主体的妥当说明,需依靠对它们二重化关系的说明。 鉴于目前传播理论更多地依靠微观社会学来维系,清醒地看到微观社会学的不足,并从社会学层面考虑结构与主体的协调关系也是传播学界不容忽视的问题。 主客体的关系也涉及到如何看待文化,一个多世纪以来,文化研究一直是全球性关切的问题。通常大家谈到有影响的几种理论大多集中在社会学和文化人类学两个领域。 社会学中占主流地位的理论是价值论,其理论源头可以追溯到韦伯及狄尔泰,用价值解释文化的各种理论几乎都将文化视为对象满足主体需要的一种活动。现象学、解释学、“法兰克福”学派及大多数实用主义理论都代表了这个方向。它们的共性是:都给予了主体以至高无上的地位,无论是生命、体验、理解、自由或人与社会、精神与物质的对立,都要根据主体意识来评判,文化几乎没有自己的实体地位,文化的存在完全要看主体间的解释。本来,用价值解释文化并不是没有说服力,问题在于对主体的极端信赖除了走向自我中心论以外别无选择,此外,价值论的解释还面临着文化相对主义的危险,事实上,这两个方面的危险也是价值论所无法克服的问题。 大家都知道,人文科学的研究区别于自然科学除了对象不同外,还在于研究者适度的介入是可行的。但研究者介入到什么程度则是价值论和解释学所无法回答的问题。以此为框架,总是面临着解释过度的问题,而解释学通常也把解释的多元化视为合理的。这样,在价值论和解释学的背后,我们看到的仍是主体哲学的主张。 在“法兰克福”学派那里,主体与世界的对立变成为精神与“物化”的严重对立,工具理性的扩张必然在制度上、精神上对人进行新的操纵,文化的单一性及庸俗性不可避免。所以,由于工具理性的极度扩张,人类未来的文明也是暗淡的。 该学派的许多主张都建立在主、客体的对立上,为了维护主体的至上性,不得不排斥非主体的存在。“法兰克福”由于把个体与社会看作完全都是对抗性关系,现代工业文明在“法兰克福”学派那里被看作是一种倒退,与之相关的是工业社会及科技进步造就的大众文化根本不具有以往精英文化的单纯和高贵。“法兰克福”学派从主、客体的对立进而过渡到人与社会的对立,再过渡到文化的对立有其内在的必然性。这样,我们除了看到精英文化与大众文化的对立外,我们根本看不到它们是如何协调在一起的。 纵观以上几种有影响的文化理论,几乎都是从主体来解释文化,其结果要么是价值涵盖了一切,要么是文化存在着对立。因而,超越主体哲学的局限就是一个关键的问题。 大家知道,近几十年来,结构主义提出了一套与主体哲学截然不同的理论,包括其文化理论(主要集中在文化人类学),其核心是以语言模式来看待社会系统,进而解释主体在社会中的作用和地位。从结构主义的影响来看,它提供的超越主体哲学的途径和方式是可行的。 结构主义主要关心文化的共时性问题,莱维——斯特劳斯集中表述了结构主义的文化观,即文化不仅是共时的问题,也可以通过能指和所指的关系加以说明。文化人类学家经常可以看到大量重复出现的文化形态,是什么决定了它会重复出现?如果人类没有普遍共同的心智,这一问题也就不可能产生,是各个文化外观形态的差异重要还是内在的共同模式重要,两种不同的选择会有不同的答案。 按照这种方式来理解文化,各种文化现象就不难解释了。无论文化人类学提供多么不同的文化差异,但共时态的文化是存在的,因为像亲族系统、婚姻系统、神话系统、图腾系统反复出现在不同民族的文化中,这恰好证明了各民族具有构造文化的共同能力。它通过转换系统,成为我们可以看到的各种具体文化形式,而共时模式为这些形式找到了答案。考察各种具体文化的差异不是人类学的任务,人类学要探讨决定文化现象的深层内容——人类共同的心智。 共同的心智,在他那里也就是无意识问题,它不是与意识相对立的下意识或潜意识的概念,毋宁说它是人类先天的一种构造功能。它普遍地存在于各民族中,因而是普遍的理智功能,正是它的存在,可以解释各种文化的普遍共时。 结构主义的重要代表福柯在思想史领域提供了一种非主体解释思想的方式,福柯对思想史的分析集中在权力对知识的形成上,换言之,社会的知识型总是体现了权力的支配,主体正是在各种制度性场址的权力关系中生成的。 如果主体总由其他因素所决定,那么,确定的主体是不存在的。毋宁说主体总是由特定的知识型所决定,《词与物》表明了知识型如何决定着主体。按着结构主义的解释,它会引出许多被忽视的结论:如果文化不存在着高低之分,发达和落后之分,那么,各种文化之间的比较只能得到现象的差异,追问这种差异是没有意义的,我们很想知道热衷于中西方文化比较的研究究竟能给我们带来什么?如果文化现象的差异只是表层问题,那么中西方文化在心智的创造上具有的共同性不更重要吗?难道它们不都是共同心智的结果吗?如果表层的背后确实存在着普遍的东西,揭示这些普遍性正是文化研究要回答的。知识型理论也使我们看到了思想的另一个方面:我们认为许多不可动摇的观念其实是用某种占主导地位的信念所支配的,主体不仅无法意识到这一点,在大多数情况下反而在强化这种信念。事实上,能超越既定知识型的人少之又少,我们通常表述的知识大多数情况下是某一社会占主导地位的知识而已。 综上所述,建立主、客体协调的认识论是社会人文科学的可靠前提,它影响到在什么样的方式上看待社会理论和文化理论,客观的社会理论直接关系到传播理论的根基问题:个体既是社会制度的结果,又参与了社会制度的形成,这样,两者存在着密切的对应关系。同样,非主体解释的文化理论旨在说明文化共时模式的存在,表层文化现象的对立和无序并不反映内在层次的共同模式,如果我们做深层分析,各种文化可以找到普遍的共性。 结语 近50年来,人类的知识积累发生了惊人的变化,以往许多被认为是经典的理论和命题,现在被看作是有条件的和相对的,知识的不断综合和更新要求我们的思维与时代保持同步,特别是像传播学这种新型的综合性学科,如何使其理论建立在可靠的基础上,是不容回避的问题。 近代科学反复证明了这样的事实:一门学科的成熟与否,在于其基础理论的成熟与否,而不在于其表象形态的丰富,这一道理同样适用于传播理论,相对于传播理论的应用理论来讲,其基础理论的研究就更为重要。 目前,传播学界对狭义的传播理论讨论较多,而对广义的传播理论讨论不多,这在一定程度上妨碍了对传播理论的深化理解。如果我们仅仅讨论狭义的传播理论,我们只能得到一个相对封闭的解释体系。问题在于对传播理论基本观念的讨论常常会将问题引向更基本的问题,例如,信息问题、语言符号问题、意义问题、传播的存在及目的等等。对任何一个问题完整的回答都会涉及到人的问题,涉及到人对世界的理解,涉及到人与社会的关系,这些问题都属基础理论的范畴。这样,借鉴基础理论的成果,无疑会强化传播理论的解释力,使狭义的传播理论更为健全。 本文谈到的传播理论的创新和发展,正是从这个意义上来论述的。以上谈到的三个方面直接关系到我们建立什么样的传播理论。主体哲学曾在哲学史上产生过长期影响,而现代科学的发展愈发证明了其内在的局限性,我们只有从主、客体相协调的途径上来看待主体意识时,我们才能更好理解主体意识,我们只有恰当地说明了主体,我们才能恰当地理解人与社会的关系,才能恰当地说明文化的本质特征。这既是我们探讨广义传播理论的目的所在,也是我们探讨传播理论创新与发展的核心所在。 基础理论论文:英、德行政程序基础理论之比较 [内容提要] 通过正当的行政程序来规范行政活动参与者的行为已成为世界上多数追求法治国家的必然选择。由于历史背景、法律传统、社会现实和理论体系的不同,各国赖以建立行政程序的理论基础也不同。英美法系国家强调自然正义、正当程序;而大陆法系国家的行政程序处处体现法治行政原则。本文将通过两大法系的典型国家——英国和德国行政程序的理论基础的介绍与比较,以期对我国构建行政程序法治有所借鉴。 [关键词] 自然正义 法律优先 法律保留 法治主义是现代法治国家追求的目标与基本精神,经过历史的变迁,法治国家的价值已得到各国的普遍公认。法治国家理论在行政领域主要体现为法治行政,其核心是国家权力的组织与运行要受法律的制约,以法律来制约政府的行为。法治行政已成为现代法治国家行政领域的一项重要原则。 从各国行政程序法治的情况来看,英国的行政程序立足于自然正义原则,这一点发端于有关公正合理的运用行政权的宪法原则。英国的行政法有很长的历史,但早期的行政并非现代形式的行政,在中世纪,一切行政权属于国王,这一时期实际上存在构成行政法的法律规范,但人们还没有意识到法律体系中行政法的存在。现代意义上的行政法直到17世纪下半叶才出现。1608年的革命摧毁了许多枢密院的行政权,王座法院对行政权控制的时代开始了。一直到19世纪后期行政国家的出现,一些重要原则,如司法复审管辖原则、自然正义原则等才开始广泛适用于各级政府部门。中间行政法的发展虽然经历过退步与低潮,但二战以后,为了适应现代行政发展的需要,英国先后制定了行政立法规则,裁判所和调查法等多部法律,以此确立了英国行政法的体系,使其获得了全面发展的客观条件。从英国行政法的发展可以看出,英国行政法是一种控制政府权力的法律,强调控权的价值与意义。英国行政法是有效控制行政权力组织与具体运行过程的规范体系,强调权力行使过程的正当性,即权力行使要有合法而正当的程序。它源于自然正义原则,自然正义原则作为英国行政程序的基础理论,其适用范围十分广泛。 德国是典型的大陆法系国家。德国行政法经历了“警察国家”行政、自由法治行政和社会法治国家行政三种历史类型。现代意义上德国的社会法治国有两层含义:一是国家拥有广泛的社会管理职能;二是国家在行使其职能时必须受到法律的约束。法治国理念的发展也使德国成为世界上最早出现行政程序法的国家之一。从1883年开始,德国各邦开始了广泛的行政程序立法。二战使德国对民主与自由的认识有了进一步的提高,公民获得了直接参与行政行为的权利,这一观念引导了行政程序的理论基础。自此制定统一的行政程序法已成为大势所趋。1963年德国就有了总共85条的行政程序标准草案,现行的行政程序法是1977年生效的《行政程序法》。德国行政程序的理论基础源于其法治国的宪法观念,表现为法治行政原则。 一、英国行政程序的理论基础——自然正义原则 (一)自然正义原则的历史发展 古希腊哲人亚里斯多德在他的《伦理学》中提出了“自然正义”概念,他说“在政治正义中,一部分是自然的,一部分是法律的,——自然是指在每个地方都具有相同的效力,它并不依赖于人们这样或那样的想法而存在;而法律的则意味着起初既可以这样,又可以那样,……。”近现代意义上自然正义的观念最早出现在英国1215年制定的《英国大宪章》之中。该宪章第39条规定,“除依据国法之外,任何自由民不受监禁人身、侵占财产、剥夺公民权、流放及其他任何形式的惩罚,也不受公众攻击和驱逐。” 这可以被看作是自然正义原则的最初体现。而体现自然正义原则的正当程序的概念最早出现于1354年爱德华三世颁布的第28号法令中,“任何人,无论其身份、地位状况如何,未经正当法律程序,不得予以逮捕、监禁、没收财产或处死。”正当法律程序的本意是指刑事诉讼必须用正式的起诉方式并保障被告接受陪审裁判的权利,后来扩大了其适用范围,即广义上剥夺某种个人利益时,必须保障他享有被告知权、陈述权和倾听权等。一直到18世纪,虽然现代议会主权原则取代旧观念在英国已逐渐确立,但这并没有因为立法机关权力的扩张而使自然正义原则在理论上予以改变。英国是判例法国家,许多原则正是经过一个个案例逐步建立起来的,自然正义原则也不例外。 直到19世纪末,行政法伴随着国家权力的扩大而发展,但是到了20世纪,行政法的发展受到了阻碍,自然正义原则也受到了挫折。1914年的地方委员会诉阿利奇一案中,上议院错过了一个运用自然正义原则的重要机会。在该案中,汉普斯特自治区议会命令关闭某座房屋,理由是不宜住人,经房主向地方委员会申诉,举行了一个公开调查会。房主向法院控告地方政府委员会未经公平审讯即撤销了他的申诉。因为没允许他会见做出决定的官员,也没让他看举行调查会的视察员的报告,那个报告理所当然是案卷中的主要文件。这些控告在上诉法院得到胜诉,在上议院却失败了。该案本应当成为重新塑造行政程序新形式的一个机会,但这样一个契机被错过了。但这并没有结束,二战期间及其战后,为了适应战争的需要,行政权出现了空前的强大,而行政法却出现了极大的衰弱,大量的判例是放弃司法复审和错误。 直到1958年这个错误才被纠正。1958年《裁判所和调查法》的产生导致了程序改进计划,带来了行政法的复兴。法院通过一系列的判决使自然正义原则重新获得了适当的应用,为依法行政规则提供了坚实的基础。这里不得不提及一个著名的案例:里奇诉波德温案。该案中,上议院做出了恢复自然正义原则的决定,它是有关自然正义的代表性案例,在英国行政法上具有里程碑的意义。1963年布莱顿警察长因被指控犯有阻碍司法程序的刑事罪而受审,但被宣布无罪,其他两名警官被判定有罪,法官趁机抨击警长对警察队伍的领导,因此布莱顿警察事务委员会一致决定开除了该警长的职务,他的辩护律师申请庭审并被允许出席尔后的一个会议,委员会议认同以前的决定并以9比3的投票结果通过。警察长行使了他向内政大臣上诉的权力。但上诉被驳回,最后他转向法院,要求宣布那个开除他的决定无效。因为没有通知他任何针对他的指控,也没有给他辩解的机会。这被高等法院驳回,上诉法院也一致予以驳回,但上议院以4比1的多数支持了上诉请求。这意味着自然正义原则重新得到重视并将在广泛的基础上予以适用。同时该案也改变了英国行政法的历史。正如雷德大法官在1963年所说:“我们没有发达的行政法体系。”1971年丹宁大法官则说:“可以说,现在我们已经真正拥有发达的行政法体系。” (二)自然正义原则的内容 自然正义原则不是一个实体内容,而是支配行政机关活动程序方面的规则。他要求行政机关的活动要符合立法机关制定的法律的规定,即使法律无规定时,行政机关在行使其权力时也不能违背自然正义原则。这是一个最低限度的公正原则,它是对行政机关在行政程序中的实质性要求。 自然正义原则包括以下两项基本内容: 1、不能作为自己案件的法官 任何人不能在自己的案件中充任法官作为自然正义原则的一项基本内容在英国法上又被称作反对偏私的原则。在司法上,法官如果可能或可以被正当的怀疑与所受理的案件有个人的利益牵连,那他就没有资格去裁决该案件。该项原则甚至可以使法官以此为由宣布议会的法律无效。同样,这项原则也适用于行政决定,行政机关不得就与自己有利害关系的事实做出决定,以避免偏私。在英国行政法历史上,由于行政决定中的偏私从而导致该决定无效的案例很多。比如1730年法院撤销一个有关迁走一位贫民的命令,因为其中的一个地方治安官是该贫民将被迁离的那个区的居民与纳税人。法院还曾经撤销了私下征询过消防队长意见的纪录委员会的决定,因为正是消防队长报告了某消防队员不守纪律。 但在实际情况中,往往出现这样的情形:法律授权某官员采取行动,尽管他与该行动有利害关系,但依据法律,他是唯一有权这样做的人。这时自然正义不得不让位于此种必要性,因为如果不这样做,那行政机制将会发生故障。因此一方面,法院严格的适用反对偏私的原则,另一方面议会试图通过在特定情况下授予一定的豁免来予以缓解。比如1875年的《公共卫生法》中允许地方治安官依本法进行裁决,而不顾他们可能是地方机构的成员。但法院只是从狭义上去理解这些规定,认为任何偏离这一自然正义原则的情况都必须有立法的明确规定。该法被认为排出了仅仅基于地方机构成员资格而提出的丧失资格的可能,但不排除地方治安官办事时实际上与司法公正不一致的情况。但在诉讼中如果一方当事人或他的律师知悉裁决人不合格以及自己有权提出异议,但让诉讼继续而不加异议,那他们便被认为放弃了提出异议的权利,不得对裁决以此为由提出上诉。 关于裁判者会发生偏见的可能性存在两种标准,一是“合理怀疑”标准,一是“确实可能”标准。英国法院曾数次认为两种标准是不同的,因此不得不在其中予以选择。丹宁大法官交叉使用了这一标准,他说:“法院不看是否真正可能或已经事实上偏袒一方而牺牲另一方。法院着重看别人得到的印象如何。但必须看上去真有偏私的客观可能。猜度与推想是不够的。必须存在这样的情形,从那种情形中正常的人认为地方治安官或主席可能或极可能会或已经以一方为代价不公正的偏向另一方。正常人会认为他这样就足够了。道理再简单不过了。正义必须植根于信赖,当心地正直的人们转而认为法官有偏私时,信赖也便荡然无存了。” 2、接受公正的审讯 在司法上,任何人不能未经审问就受处罚,法官必须在听取双方意见的基础上才能作出判决。该原则从司法本土移植到行政领域中,开始适用于行政机关的活动。他要求行政机关在进行行政裁决时,必须给予双方陈述自己的理由的机会,让双方了解对方的论点和依据,在此基础上行政机关才能作出裁决。当行政机关本身与公民发生关系时,如果将做出对公民不利的决定,也必须事先告知对方做出该决定的依据,并听取相对方的意见。接受公正审判的原则涉及到获悉对方理由的权利,提出证据和辩论的权利等。法院坚持被赋予合法权力的机关事先非经听取对方的意见将不能有效的行使权力这一原则,并且几百年来一直在执行这一原则。该原则广泛适用于司法行为和行政行为。法院赖以适用这一原则的假设是,给每个受害者接受公平审讯的权利既是良好法律程序的准则,同样也是良好行政的准则。即便命令或决定在实质上是无可挑剔的,法院也可以控制其程序,要求公平的考虑双方的意见,没有什么比这更能有益于良好行政了。 上文所提到的里奇诉波德温案中重申公平受审权,使这一原则已经成为对侵害权利的行政行为或决定所普遍适用的规则。“提供审讯是落在每个裁决人身上的义务。”这句话经常被人所重复提及。接受公正的审讯原则包括以下几项重要权利:(1)知情权。这其中包括了解针对他提出的案情,知道相关的证据以及不利于他们的各种观点。该原则并不要求行政机关在反对意见提出之前公开他所收集到的所有信息,但一旦有人提出反对意见,行政机关将不能只从一方接纳证据而不向别的当事人公开。(2)听证权。听证权是自然正义原则内涵的一项重要权利。行政机关如果给予当事人以听证的机会,那他就应当做到:考虑当事人希望提交的全部证据;让各方当事人知道要考虑的所有证据;允许向证人发问以及允许对本案中的证据和论点进行评论。但听证并不仅仅限于口头听证,在有些案件中并不排除只给予书面陈述的机会。(3)要求说明理由的权利。说明理由在一开始并不是自然正义原则的题中应有之意,但随着行政程序的发展,自然正义原则的内容也在不断修正和扩充中。现在要求说明理由也已成为自然正义原则的一个关键因素。该权利之所以如此得到重视则是因为如果不知行政机关做出行政行为的理由,公民便无法找出充足的理由要求复审或上诉,从而失去法律的充分保护。 自然正义原则在英国有逐渐扩大的趋势,那么自然正义原则的适用范围究竟有多大,对此有不同的理解。行政机关主张自然正义不应适用于纯行政性的行为。而绝大部分法官主张每项司法性行为都应受制于自然正义原则。并且为此他们将大多数的行政行为都称为“司法性的”。法官并没有说自然正义原则应普遍适用于司法性行为与行政性行为,而是扩展了司法性的含义,即当在某项行为中如果自然正义被遵守,那该行为即是司法性的。实际上,凡是具体的影响公民权益的行政行为都应被认作司法性的行政行为,他要求那些虽然是行政性的权利但要求像司法性权力一样行使,必须遵循自然正义原则。 二、德国行政程序法的理论基础——法治行政原则 法治行政要求任何行政活动都依宪法与法律进行,因行政活动自身利益受侵害者能够得到有效的救济。法治行政是民主主义与保障人权理念的体现。在德国法治行政主要包括两方面的内容,即法律优先原则和法律保留原则。 (一)法律优先原则 法律优先原则是指行政应受现行法律的约束,行政机关不得采取与法律相抵触的行政措施。法律优先原则无条件的适用于一切行政领域,包括干预性行政行为、授益性行政行为等各方面。该原则有德国基本法第20条第3款予以确认。该款规定:“立法权受宪法的限制,执行权和司法权受法律和权利的限制。”如果该原则未被遵守,将会有相应的制裁,这包括:与法律相抵触的法规命令无效;违法的行政行为可撤销或被废除;违法的行政合同无效等。法律优先原则实际上是对违法行政的禁止,他是消极意义上的法治行政。 (二)法律保留原则 法律优先原则是一种消极意义上的法治行政,法律保留原则则是一种积极意义上的法治行政。他要求行政机关只有在取得法律授权的情况下才能采取相应的行为。当法律出现缺位时,优先原则并不禁止行政活动,而保留原则将排除任何行政活动。相对于优先原则,保留原则的内容更丰富和复杂。法律保留原则拥有广泛的宪法基础,这包括民主原则、法治国原则、基本权利保留原则和议会保留原则。1、民主原则要求,颁布普遍适用的、对公民具有约束力的规范只能由人民选举产生的议会做出。从这一点可以得出,凡在议会范围之内的事物均由立法机关保留。2、法治国原则要求国家与公民的关系应由法律予以规范,即由法律予以保留。3、基本权利保留要求必须全面保护公民的自由和财产,对自由和财产等基本权利的限制只能由法律予以规定。4、议会保留原则要求特定事项绝对需要法律予以规定。 随着行政活动领域的扩大,法律保留的适用范围也产生了争论与分歧,并产生了相关的学说,主要有:1、侵害保留说。该学说认为法律保留原则只适用于限制个人权利与自由方面的行政;2、全部保留说。该学说认为保留原则应适用于行政的所有领域;3、社会保留说。它认为除传统的干预行政以外,在给付行政领域也要适用保留原则;4、重要事项保留说。该理论由德国联邦宪法法院提出。重要性的标准是某个规则对公民和联邦的意义、份量、强度等。某一项事务对公民或联邦越重要,就越属于保留的范围。 法律保留原则的适用范围并不是固定不变的。自由法治国时代,法律保留的范围限于所谓干预行政,在现代社会这已经显得不够了,无论是干预行政还是给付行政都需要体现保留原则,以保障个人权利与自由。1、干预行政。对于公民自由与财产的干预, 必须纳入法律保留的范围。这也正体现了德国基本法所确立的对基本权利的要求。上文已经提到,基本权利保留要求全面保护公民的自由和财产,只有通过法律或者根据法律才能予以限制。对于行政机关的干预行政职权,法律应当对其内容、对象、目的和范围等方面予以确立和限制,以使公民对这种干预具有可预见性和可预测性。2、给付行政。法律保留仅限于干预行政已经被突破。给付行政的扩大要求相应的扩大法律保留的范围。但这里的问题是法律保留在多大范围内包括给付行政,国家是否可以提供法律没有规定的给付。实际情况是法律的约束程度因行政领域的不同而不同。 (三)法治行政在行政程序中的体现 德国行政程序主要体现在1977年生效的《行政程序法》中,它要求行政决定必须采取合法的程序和形式。 1977年的《行政程序法》并不是一个关于在实施某一个行政行为时必须遵循的严格步骤的法律,而是规定了在德国法中有关已经形成的程序的一般规则。 这主要包括:1、调查程序。该法第24条规定了调查原则。行政机关可以依职权查明事实,确定调查的方式与范围,不受参加人的意见和所提供的证据的限制。但行政机关应当考虑一切对案件有意义以及对各方当事人有利的事实,不得以案件的陈述或申请未经准许未经证实为由拒绝接受属于其管辖范围内的陈述或申请。2、告知程序。该法第25条规定,如果参与人因为疏忽或无知而没有提出对自己有利的陈述,那么行政机关应当建议提出有关的陈述或申请,必要时,可以告知参与人在程序中的权利与义务。否则,可能会导致对公民的侵害因而承担国家赔偿责任。3、听证权。该法第28条规定了参与人的听证权。该条第1款规定“干预参加人权利的行政行为公布前,应当给予参加人对有关决定的重要事实进行陈述的机会。听证的权利已经成为不得违背的法律程序的一个有机组成部分。但与英国等普通法国家的听证权相比,德国行政程序中的听证有更多的限制。例如第一款中的限制包括一方面限于”干预“参加人权利的行为,另一方面限于必须是”重要事实“。第二款中列举了五种具体案件没有必要举行听证。第三款规定如果听证与公共利益冲突,不得举行听证。4、阅卷权。阅卷权与听证权是紧密相关的,因为只有经过阅卷,行政程序的参加人才能有效的行使自己的听证权。该法第29条规定了参加人有权查阅有关程序的案卷以维护其合法权益,但同时对阅卷权作了相应的限制。5、保密权。公民有权保守个人秘密和商业秘密。如果行政机关有权公开,则保密保护不复存在,这个权利一方面来自公民的同意,另一方面来自法律的明确规定。6、说明理由程序。该法第39条规定,对于书面的或书面确认的行政行为,行政机关应当书面说明理由,理由包括做出行政决定的主要事实和法律理由。对裁量决定的理由说明,也应当使人认识到行政机关作为行使裁量权出发点的观点。同时该条第二款规定了不需说明理由的五种情况。 三、结语 英国行政程序以自然正义原则为其基础,并且已经成为行政程序中一条不变的公理,它并不通过一部法律予以体现,在行政程序中即使法律没有规定,行政机关也必须遵循自然正义原则,它是一种内在的和普遍的要求,因此被认为在行政程序中具有实质意义。而德国的法治行政原则要求行政机关按照法律的规定进行活动,尽管他也能够制约行政活动,实现对权利的保护,但立法终究无法满足不断发展的社会对法律的要求,而且德国并没有具体的承认自然正义原则。因此有人认为德国的法治行政原则在行政程序中只具有形式意义。实际上这种看法是不确切的,一方面上文所提到的德国行政程序中的一些原则与权利,如听证权、说明理由等正是自然正义原则的体现,而且从某些方面来看,德国行政程序法中的一些原则所包括的内容比英国的自然正义原则所包括的内容又有所发展;另一方面德国的宪法法院可以依据宪法对法律进行违宪审查,以确认该法律是否合乎宪法的基本价值和对公民基本权利的保护,以及时对法律进行调整。因此法治行政原则在德国行政程序中既具有形式意义又具有实质意义。 基础理论论文:关于本科教学工作水平评估几个基础理论问题的思考 论文关键词:高等教育质量观 评估制度安排政府 角色扮演 社会态度 论文摘要:我国当前的评估制度在施行过程中产生的一些弊端,并不完全是由于评估指标设计不够科学、评估技术不够完善,而是由于更为深刻、更为根本的原因所导致的,充分探讨适合我国国情的评估制度安排及其赖以建立的理论基础是较研究评估技术更为迫切的一项工作。尝试从高等教育质量观、不同评估制度安排的效益存在差异、政府在高等学校评价中的角色扮演、对不同高校的社会态度等四个方面对评估制度之基础理论进行初步探讨。 2003年 ,我国正式确立了五年一轮的普通高等学校本科教学工作水平评估制度 (以下简称评估制度)。截至2008年6月,第一个五年评估工作已经结束,其间有 500多所高校先后接受了评估。然而随着我国高等教育大众化程度的不断加深、高等教育质量问题的日益凸显,评估制度也暴露了一些不足之处,如由于委托关系而产生的评估主体的道德风险问题,由于行政性评价而导致的评价指标体系单一问题等。其实,现有评估中的一些弊端,并不完全是由于评估指标设计不够科学、评估技术不够完善所导致的,而是由于更为深刻、更为根本的原因,如评估制度安排不尽合理等。本文认为,充分探讨适合我国国情的评估制度安排及其赖以建立的理论基础是较研究评估技术更为迫切的一项工作,因为它是评估制度不断走向完善,在实践中走的更远,更能发挥实效的基础。 一、 对高等教育质量观的看法 高等教育质量观是一个有着丰富内涵的概念,它会因为研究者所站的立场、层面的不同而不同。例如,站在学校的立场,从微观的、具体的、操作的层面思考的研究者可能会着眼于学校的专业布局、课程结构等;站在社会的、政府的、公共福利的角度,从抽象的、宏观的、指导性的层面思考的研究者可能会着眼于人才培养的价值取向,如学术性与职业性的消长问题等。本文所说的高等教育质量观是站在社会的、政府的、公共福利的角度,从抽象的、宏观的、指导性的层面而言的。国内外有关专家学者已经对大众化条件下的高等教育质量观作了很多的探讨与论述,例如戚业国提出了高等教育多元化质量观,认为不同类型、不同层次、甚至不同定位的院校应当有自身的质量观;联合国教科文组织提出 “避免用一个统一的尺度来衡量”不同国家、不同地区、不同学校的高等教育质量,这实际上也是坚持了高等教育多元化质量观。 本文坚持高等教育多元化质量观,其特殊内涵简述于下。一所高等学校可以有不同于其他高等学校的质量追求。例如,同样是办土木工程专业的两所高校 (甲与乙),甲校以培养土木工程基础理论或技术研究人员胜任力为价值追求,如果其预期目标达到,那么它的办学可以称之为有质量,应该被社会承认;乙校以培养建筑工地工程技术人员胜任力为价值追求,如果其预期 目标达到,那么它的办学同样可以称之为有质量,同样应该被社会承认;类似上述甲乙两校关于土木工程专业的办学质量不应该进行排队、比较,否则会误导高校的发展。 推而广之,同质的事物才可以进行排队、比较,不同质的事物不可以直接进行排队、比较。也就是说只有同质的高校、专业等才可以进行质量达成度方面的排队、比较。一所学校将来的发展不应该过早地被非科学外力所决定,而应该建立一套发现其“内力”的机制,发挥其内力的平台,在科学外力的激励下,不断获得成长条件,逐步发展壮大,或者及时淘汰,有效提高社会的整体福利水平。当然,多元化的质量观并不排斥不同高校质量追求达成度之间的排队、比较,只是说,多元化质量观是一个更基础的观念,只有在此基础之上,只有在坚持不同高校可以根据自己的学校定位、专业发展目标、课程设置标准等多元化发展的基础之上,我们才能进一步审慎地探索对同质高校、同质专业等进行质量达成度方面的排队、比较,或者根据特定的技术处理将不同质的高校、专业等进行同质转换后再进行排队、比较,进而根据排队、比较的结果以及相应的技术措施赋予相应的社会资源。同质转换是一个相当复杂的问题 ,不是本文探讨的重点。下面我们可以用图示的方法揭示本文所秉持 的高等教育质量观的内在要求,这也是我们探讨高等学校评估制度安排的一个基础。 二 、不同评估制度安排的效益存在差异 高等学校的客户是多个群体的混合体,这个混合体里有家庭、企业、还有代表社会公共利益的政府等。不同的客户对于高等学校的期待是不一样的,这取决于客户的结构状态、理智水平等,例如家庭可能期待学校能够提供富有竞争力的文凭,丰富学生的学识,提高学生的能力 ;企业可能期待学校能够提供使受教育者具有团队协作精神、扎实专业知识、良好综合素质的教育服务或者具有市场价值的研究成果 ;政府可能期待学校能够加强基础学科的研究,生产具有重大理论或应用价值的研究成果 ,塑造学生的精神品质。一所高等学校要想存在发展乃至辉煌卓越 ,必须考虑其是否能够满足客户的需求 ,如果能够很好地满足客户的需求,那么它可以被称之为是有质量的,否则是无质量的。从理论上讲 ,一所高等学校最终的客户即直接利益相关者利益的满足程度应该作为评价其办学质量的基础。评估制度安排的设计应该建立在这一基础之上,否则就是无本之木、无源之水,难以发挥应有的作用。所以,评估制度安排中评估主体的设计应该紧紧围绕直接利益相关群体开展,建立利益诉求信息通道,使利益诉求信息得到充分表达,从而为科学评价高等学校的办学质量建立一套有力的动态标准、监督体制。我们应该建立一个多样化发展的高等学校集合与其主要客户群体互动 的良性平台,这个 良性平台类似我们建立秩序良好的市场环境以供买卖双方互利互赢增加社会总剩余一样。假设高等学校有三个主要的客户群 A、B、c和误差客户集合(0,理论上讲,高等学校的评估制度安排(记作 cuES)应该考虑到这三个要素和误差客户集合的利益诉求,应该是 A、B、C和利益诉求的一个函数,即 F(A、B、c、‘o),当缺少一个及以上主要客户群或者显著但没有考虑时,高等学校的评估制度安排就是不完全的,不良性的,不平衡的。 当前我国的高等学校本科教学工作水平评估制度是政府主导的行政性评估,评估制度安排忽视了部分直接利益相关群体,如企业和家庭,造成了部分直接利益相关人利益诉求渠道缺失或利益诉求链条过长而导致利益诉求信息扭曲的结果,从而难以发挥企业和家庭在评估中的作用,难以形成合理的制约监督机制。当然,企业和家庭在评估制度中的体现并不一定是实实在在的所有家庭和企业 的参与,而是一种更加可行、合理的制度安排,如可以是企业的人或者家庭的人,这两个人能够受到家庭和企业充分的监督与信任,能够充分代表家庭和企业的利益等。 三 、 政府在高等学校评价中的角色扮演 政府是购买高校 “产品”的一个重要客户,例如培养学生的思想品德、民族精神等。由于某些高校 “产品”的特殊性 ,如果没有政府或者某些特殊机构 (例如企业、慈善机构等 )的支持或采购,这些 “产品”可能难以被高校生产出来。从评估角度来讲 ,当前评估制度安排的一个基础无疑是 “政府评价政府”,也就是说,政府办学 ,同时政府评价自己的办学,尽管政府办学的主体与政府评价的主体不同且有着不同的职责,但我们必须清醒地认识到,人并不一定会严格履行职责,他们很有可能背着被人谋取私利,很可能使评价大打折扣。这里我们有两个根本的问题需要思考:一是政府充当了评价的主体,忽视了高校 “产品”的其他直接利益群体的监督参与,政府是否可以很充分地代表其他直接利益群体的利益;二是当前本科教学评估中政府的评价者是否可以政府对政府的办学者进行很好的评价。通过当前社会对高校教学质量的一片唏嘘声我们可以清楚地感到,社会直接利益群体的利益没有被很好地通过政府内化为学校的专业建设、课程更新、教学模式、管理行为等。另外,高等学校本科教学工作水平评估制度运行过程中的一些弊端也充分说明了“政府评价政府”,委托之问进行评价的制度设计问题。所以说,政府在高等学校评价中到底应该扮演什么样的角色是关系评估制度设计的又一个基础理论问题。通过上边的分析我们可以看到,评估制度和现代高等学校制度的建立有着密不可分的关系,也就是说,政府首先需要确定自己在高校 “产品”生产中扮演生么样的角色以及如何扮演这个角色。其次,“政府评价政府”是一种非良性评价制度。评价制度设计中应该充分考虑高校 “产品”其他直接利益群体的参与,使其利益得到表达转化为高校 “产品”的特性 ,同时通过评价主体多元化制度安排,也有利于形成评价主体之问相互监督、相互制衡的格局,从而为高校 “产品”质量的提高打下一个坚实的导向环节。 四 对于不同高校的社会态度 我们能够清楚地看到,很多高等学校从产生之日起就存在着差别,或是由于办学 目的不同而引起的办学资源的差异 ,或是由于某种难以改变的外力的原因而导致的办学资源的差异等等 ,总而言之学校存在差别是一种常态现象 ,关键的问题是,我们如何看待这种差别。本文认为,任何一所高校都应该有平等发展的权利。所谓平等发展的权力是指,社会应该为高校的产生,发展,消亡提供一个公平、科学的制度平台,依托于该平台,高校可以平等地产生 ,与此同时,其内部力量也将获得公平发展的条件,如果高校的内部力量能够有效发挥那么它将得到直接利益相关群体的认可,获得相应的社会资源,否则就应该予以淘汰或者并人其他效率更高经营更好的管理者手中,否则就是对社会财富的一种侵蚀。也就是说,我们需要在高等教育领域建立一种 “优胜劣汰”的制度机制,从而更加有效地利用高等教育资源。这种对不同高校的社会态度直接关系着评估制度的设计。依据这样的对不同高校的社会态度,评估制度的设计应该着眼于每一所高校的发展 ,关注不同类型、不同层次的高校,通过实施评估,一方面通过给予适当资源量的正向激励手段激励经营得当的高校发挥优势,继续发展;另一方面通过减少或者剥夺资源的负向激励手段对经营不当的高校予以相应的惩罚。 基础理论论文:试论中国死刑复核程序的基础理论研究 论文摘要:死刑复核程序是我国特有的司法制度,有着悠久的历史传统,在中国文化、理念中传承而来。研究死刑复核程序的基础理论,将为新时期死刑复核制度的完善与重构提供众多宝贵的参考、借鉴意义,是死刑复核学术研究不可逾越的阶段。 论文关键词:死刑复核程序 借鉴 基础理论 发展 死刑复核程序与任何一种法律制度一样,都是扎根于一定的理论基础之上。在我国历史漫长的发展过程中,死刑复核程序较大的受到了封建传统思想的影响,并毫无疑问的在其中包含着一定的小农经济的观念。而随着当今中国的文明社会的进一步形成,经济的不断发展,现代法治的进步以及人权保障观念越来越深入人心,将死刑复核程序放在新的理论基础上进行重新构建成为了历史的必然选择。这不仅仅是人们的主观认识所决定的,更是历史的经验告诉我们,死刑复核程序在中国诉讼发展史,尤其是刑事诉讼发展史上具有举足轻重的地位,这种客观存在的重要性决定了我们必须重视并完善这项制度,这是中国司法制度的完善过程中不可缺少的一步。 一、中国死刑复核程序的性质 (一)死刑复核程序性质的实然界定 应用实证分析模式考察死刑复核程序的性质,通常是在现行立法实务层面进行。现行刑事诉讼法规定最高人民法院对各地方人民法院依法报请复核的死刑案件,应当全面审查事实认定和适用法律是否正确,最终对正确的判决和裁定予以核准、改判不正确的判决和裁定。然而,仔细研究后我们可以发现,现有的法律规范对死刑复核程序的性质的界定,还不是很明确。 现行法律条文中,只有《刑事诉讼法》第199条至204条法律条文简单对死刑复核程序作了规定,其他司法解释中关于此制度的规定也不多。《刑事诉讼法》第200条规定,在印发的《关于进一步严格依法办案确保办理死刑案件质量的意见》的通知中有文字进行说明。因此,实际上现有的死刑复核程序并未充分确认审判程序的司法权属性,倒是由于目前的法律规范空白处较多,以及在实践中一些秘密进行的情况存在,导致了它更多得反映了“审核”过程中的行政权性质。 (二)死刑复核程序性质的理论之争 这个层面上的争执属于死刑复核程序性质的应然角度探讨。目前国内理论界对于死刑复核程序的性质定位,基于立法和实务的具体表现,存在着很多争议,较有代表性的观点主要有: 第一种意见,审判程序说。细化又可为两种分说。其一是“认为应当在核准死刑裁判时分别听取检察人员、辩护人的意见,构建更接近于一种不开庭的审判程序”。另一种则主张“死刑复核程序开放化,从书面审理转变为开庭审理,让人民检察院、诉讼当事人、被告人的辩护人等都参与到这一程序中来,甚至以死刑案件三审终审制取代死刑复核程序,来实现诉讼的目的”。持这种观点的人实际上也就是主张对死刑复核程序进行诉讼化改造。 第二种意见,法院内部监督程序说,即将死刑复核程序定位于行政审查审批程序。樊崇义写的《死刑复核程序的性质定位和运作》持该种意见认为,“核”才能体现死刑复核程序的本质,而不是“审”,也就是说更近似于“批准”,只是由最高人民法院在原一、二审的基础上进行复查、核准,应当按照审批的思路设计复核程序,而不能按照独立审级的模式来看待复核程序。 (三)死刑复核程序性质的应然定位 “建构在侧重于打击犯罪的理论基础之上的死刑复核程序性质定位的行政性观点,忽视了死刑复核程序的本质,没有站在应然的角度来观察这个问题,而是从现行立法的实然角度来分析的。行政权的最高价值在于效率,而与司法权永远相伴随的则是权利救济和维护正义”。从根本上讲,死刑复核程序是为了少杀、防止错杀,而不是像行政权那样以追求效率价值为目的的,如果将这二者混淆了,那么将十分不利于保护被告人的人权。 我认为,死刑复核程序是我国刑事诉讼所特有的一种诉讼程序。在1979年与1997年的刑事诉讼法都将死刑复核程序与第一审程序、第二审程序与审判监督程序分专章并列规定。可见,立法者显然是充分认识到了死刑复核程序的重要性,才将死刑复核程序作为如此重要的诉讼程序来对待的。从立法目的来讲,设置死刑复核程序主要就是为了使被告人可以在上诉之外再取得一次权利救济的机会。从程序完善角度来讲,在这种性质定位基础之上,目前应当进一步强化死刑复核程序的审判权性质,对死刑复核程序进行正当程序改造,这就主要涉及到控辩审三方的关系具体到在死刑复核程序中的架构问题,应将控诉职能和辩护职能引入到死刑复核程序中来,明确被告人刑事辩护权,统一死刑适用的严格证明标准并完善相应配套规则,设置合理科学的死刑复核程序期限,实行开庭审理,建立直接言辞审理原则,实行合议庭负责制,并仍然采用合议庭一致或绝对多数同意的表决机制,健全检察机关对死刑复核案件的主动监督机制,分离最高人民法院死刑复核程序与死刑一、二审程序,使该程序真正走向诉讼化。 二、中国死刑复核程序的价值 在哲学理论的概念中,存在于主、客体的关系之中的“价值”,是客体自身具有的某种功能或者属性,这种功能或是属性能够满足主体的某些需要。主体在作用于客体的同时,客体也会相应的对主体发生反作用,在这个作用于反作用的过程中客体能够满足主体的某些方面的需要。价值不是主观任意的,而是客观存在的。它必须以客观事物自身具有的属性的实际存在为前提,并依附于主体身上客观存在着的某种需要。这样看来,价值就是主体客体之间客观存在着的一种有用的关系。 关于刑事诉讼价值,陈瑞华教授认为有三种基本含义:一是价值观念,也就是存在于某些人或者某一社会之中的法律价值理念;二是为人们所接受的一些基本的法律评价标准;三是值得人们追求和努力实现的价值目标。??我认为,如果仅仅将刑事诉讼程序的价值扣上一顶“有用性”的帽子,那么刑事诉讼法也将会被简单的看做实现刑事实体法的工具而已。这样又使得程序法再次陷入成为实体法工具的命运。所以我们不应该忽视刑事诉讼程序存在着的自身价值,它本身的运作过程也是一种价值的体现与实现。刑事诉讼价值是内在价值和外在价值的统一。其中,刑事诉讼的内在价值或者公正价值,则主要是指刑事诉讼在过程中是控辩双方的利益得到平等的尊重和维护,刑事诉讼的功利价值或工具价值则主要表现为它对于刑法规范实施的积极意义。所以说,作为刑事诉讼程序的一部分,死刑复核程序当然应将刑事诉讼公正、秩序和效率这三个方面的价值完整的体现出来,并促使三种价值各自应具备的功能有序、和谐的实现。 (一)公正价值视角下的我国现行死刑复核程序 死刑复核程序是判决、裁定生效前进行的审查核准,是从诉讼程序上保障死刑正确适用的一种诉讼制度。我国刑事诉讼法关于死刑复核程序的规定,是我国尊重人权与严肃、谨慎的慎杀与少杀刑事政策的集中体现,这一审查程序的设置不仅在很大程度上有效地保证了办案质量,更是为正确适用死刑提供了必不可少的诉讼程序保障。死刑复核程序具有毋庸置疑的公正性,应注意的是,这种公正性不仅需要指向受害人一边,也更需要指向被追诉人以及社会公众。通过死刑复核程序审查报请复核的死刑案件材料,审查司法机关在一、二审程序中认定犯罪事实和适用法律方面是否存在瑕疵,对少数罪大恶极、危害特别严重、情节特别恶劣、非杀不可的犯罪分子核准死刑裁判,处以极刑,使正义得到伸张,保护广大人民群众的合法利益不受侵害。此外,如果在这个程序中发现之前的死刑裁判有任何不适当或者错误的情况发生就必须予以及时的制止和纠正,防止错杀无辜,给可杀可不杀的犯罪分子获得重新做人的机会,更甚者是还无罪者清白,这样做不仅是有利于缩小死刑的适用范围,并最终有利于得到社会公众对死刑复核程序公正性的认可。可见除了对实体公正具有保障作用,其独立的诉讼价值才是程序公正更重要的价值。 (二)效率价值视角下的我国现行死刑复核程序 波斯纳认为:“公正在法律中的第二个意义是指效率。”由此看出,以很快的速度达到审判结果一直是诉讼进行的理想状态,这里也体现着刑事诉讼的效率原则。 死刑复核程序是把握生死的最后一道关卡,鉴于其重要性,所以审查时间长且对执行官员要求也很高,在死刑复核过程中,合议庭要了解案件事实、证据、程序、法律适用等各方面的情况,全面审阅案卷。这些成本随着死刑案件复核时间和进程而变化,时间长、进程慢则成本高;时间短、进程快则成本低。??自死刑复核权收归最高人民法院后,最高人民法院耗费大量资金扩充数百名法官,打造全球最大的刑事审判庭用于死刑复核。而死刑复核收益等于无复核所造成的损失的期望值,在敬畏生命、尊重人权的今天难于直接量化,所以我们应该注重生命而不是只注重成本。与经济成本相比较,生命的价值自然是要优先考虑的因素。正是想通过完善死刑复核制度体现对人的生命敬畏,避免冤假错案、避免错判错杀,所以才有了中国特色的死刑复核程序。 (三)秩序价值视角下的我国现行死刑复核程序 刑事诉讼的秩序价值包括两方面含义:一方面是追究犯罪活动的本身必须是有序的;另一方面是通过对犯罪行为的惩治达到维护社会秩序的目的。秩序价值要求必须防止政府滥用权力而使社会成员处于无安全保障的状态,所以国家刑事司法权的行使也必须是有法律规范且有序的。一方面我们要对“犯罪故意明显,社会危害大,罪行极其严重”的犯罪分子处以死刑,以维护法律的尊严,保障社会稳定;另一方面,也要严格限制法官滥用“自由心证”,防止权力的滥用。 三、中国死刑复核程序的功能 法律功能的发挥与法律目的的实现实际上都是对法律进行的社会学思考,在本质上并没有太大的差异,所以二者的关系可以归纳为“体”和“用”的关系。 (一)死刑复核程序的纠错功能 死刑直接涉及到被告人的生命权,如果出现错判死刑的案件,会极大地影响公众对法律的信仰和司法权威的树立,后果是极其严重的。所以防止错杀不仅是死刑复核程序设置的初衷,更是死刑复核程序的第一位功能。实际上,从中外死刑案件的审判实践看,死刑案件的错判率极易高于其他罪案。 有学者认为,死刑复核程序纠正冤、假、错案的功能是有限的,而且具有成本高、代价大的缺陷。案件事实认定问题的性质决定了,法官在查明事实上,并不优于普通民众,上诉法院法官并不优于初审法院法官。因此,我们不能将防止事实认定错误的所有希望都寄托于死刑复核程序。诚然,死刑复核程序不可能将一切冤假错案一一纠正,但迄今为止没有任何一个国家,能够实现凭借一种制度完全解决案件的真实性问题。但不可否认的是,多一道审判程序,自然就多给了含冤的犯罪嫌疑人得以救济的机会,也就给了正确司法增添了一分希望。死刑复核程序的价值,也许就在于这多出来的一个机会。 (二)死刑复核程序的控制功能 保留死刑,严格控制死刑,是中国一关的基本死刑政策。实体法之路与程序法之路是对死刑的限制的两个方向。前者是根本性的,主要是通过刑法立法减少死刑罪名的设置,能够收到立竿见影的效果。但是由于文化、国情与民意等原因,短时间内还不能够彻底得废除死刑,死刑复核制度作为程序法之一,在限制死刑方面有着实体法道路所不具有的超越性,更容易被接受。 基础理论论文:高新技术改造传统农业基础理论、运行模式和机制研究 内容提要 本文论证发展农业高新技术的必要性,提出高新技术改造传统农业的渗透理论,并结合近年来我国各地利用高新技术改造传统农业的实际情况,总结归纳出我国各地利用高新技术改造传统农业的运行模式和机制,提出加快利用高新技术改造我国传统农业的对策和措施。 关键词:高新技术 改造传统农业 理论 运行模式与机制 当今世界新技术革命发展迅速,一场以高新技术为中心的科技革命正在全球蓬勃兴起,推动着传统产业的变革和社会经济的发展。农业这个传统产业正面临新技术革命的挑战。目前,我国农业在由“资源依存型”向“科技依存型”转变。高新技术正逐步地走进我国农业的每一个领域。如果我们能抓住时机,采用先进的农业科技成果加快对我国传统农业技术的改造,那么在二十一世纪初期,我国农业现代化水平就会迈进一步。 一、发展农业高新技术的必要性 (一)农业高新技术的概念 所谓农业的高新技术,是指能广泛用于农业领域的,对农业经济发展和农业科技进步产生深刻影响和重大推动作用,并能形成新型农业产业的高技术和新技术。包括国家科技部认定的航天技术、生物技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术、新材料技术等7个高新技术领域的相关内容。但目前具体应用于现代农业,主要指农业生物技术(转基因技术、酶技术和发酵技术等)、农业信息技术(包括计算机农业应用和各种农业专家系统、农业网络技术)、设施农业技术(包括各种温室技术、无土栽培技术)、节水农业技术(改善地面灌溉系统和滴、微灌、喷灌技术)、核技术(用于农业育种技术)、现代农业机械技术(带电脑程序控制)、农产品精加工技术、遥感遥测技术、新能源、新材料技术、激光技术(激光平地)等。 (二)传统农业的经济增长潜力有限 传统农业是一种技术状态和资源要素水平长期内大致保持稳定不变的农业状态,经过世代适应,各种生产要素已达到最佳配合,但由于其物质和能量的低层次循环,其内部发展的潜力有限,由于其生产工具以手工操作为主,劳动力、畜力、土地等传统要素是其主要生产资源因子,新生产要素对农业生产的促进作用微乎其微,从而造成了土地生产率及劳动生产率的双重低下。概而言之,传统农业具有以下五个特点: l 传统农业是一种自给自足的产业; l 传统农业的技术停滞不前; l 传统农业中的劳动者文化素质较差; l 传统农业对外部环境依赖性较强; l 传统农业是一种小农经济的生产方式。 因此,传统农业不能成为社会经济增长的动力源泉。 (三)现代农业是一种商业性的农业 现代农业是一个由市场导向的与发展农业相关、为发展农业服务的产业群体。从农产品生产过程看,农业关联产业群包包括产前、产中、产后的各行各业。产前主要是农用物资的生产与供应,如机械、肥料、种子、饲料、农药、农膜、电力及其他物资;产中主要是直接与农业生产耕作或为之服务,包括耕作、播种、施肥、收获等环节及植保、病虫害防治、卫生防疫、种苗与繁殖等;产后主要是农产品的流通与加工,如收购、运输、保鲜、加工、销售等。这个围绕着农业生产而形成的庞大的产业群,在市场机制的作用下,与农业生产形成稳定的相互依赖、相互促进的利益共同体;它们相互之间又及时传递各种市场信号,并以科技进步成果、市场供求信息和各种物质力量支撑着各个环节的发展。随着科学技术和社会经济的发展,现代农业已沿着资源投入、生物生产和经济增值三方面有了很大发展,基本上是把平面结构的农业转化为空间结构的三维农业。是按三维农业的概念,把产前、产中和产后的各项内容及其在现实社会中存在的基本形式显示出来。 (四)高新技术对改造我国传统农业具有重要的作用 我国人多地少,落后传统农业一直是困扰着我国经济发展的后顾之忧。因此,引入国内外农业高新技术来促进我国农业的发展,已成为我国改造传统农业的强大动力。为了使高新技术改造传统农业有一个带动性的突破,全国各地在实施“九五”农业科技计划中,把建设现代农业示范区作为重要内容。据农业部科教司的统计,到1999年为止,我国拥有各种形式的农业高新技术园区和现代农业示范区405个。在这些园区中,大量农业生物技术、无公害食物生产技术、工厂化农业生产技术、智能农业生产技术等现代农业新技术得到广泛开发应用、示范和推广,为园区所在地区的农业生产和农村经济发展提供了新技术、新信息,展示了现代农业新的经营方式,有些地方因此而培育了新的农业经济增长点。 由于高新技术改造传统农业对于实现我国农业增长方式的根本转变,探索21世纪我国农业发展的新的途径,迎接新的农业科技革命到来,促进我国农业发展上一个新的台阶具有积极意义。我国各地政府予以十分重视和支持,将其列入本地经济和农业发展规划,并筹集和投入大量资金进行开发建设。预计在未来五至十年内我国农业现代建设将进入快速发展时期,将有大量高新技术成果进入农业领域,通过现代农业示范区的示范、推广而达到产业化规模。 二、高新技术改造传统农业的渗透理论 运用高新技术改造传统农业,就是使高新技术向传统农业领域的产前、产中、产后阶段迅速地渗透和扩散,使高新技术不断地渗透到传统农业领域的产前、产中、产后的关联产业,从而造成农业产业链条不断延伸,农业科技产业不断出现,农业关联产业不断扩大,形成和构建一个全新的现代农业产业链条,如图1所示。 图1 高新技术改造传统农业的渗透理论示意图 三、高新技术改造传统农业的运行机制 在我国运用高新技术改造传统农业,主要是通过农业高新技术示范项目的实施来进行的,而农业高新技术示范项目的建设和实施,是一个庞大复杂的系统工程,要实现全面协调的动作,必须有完善的运行机制保障其运行。要使农业高新技术示范项目建设顺利进行,进而对农业的科技示范推广起到应有的作用,就必须建立和健全农业高新技术示范项目的五大运行机制。 (一)农业高新技术示范项目的资金筹措机制 良好的资金筹措机制是保证农业高新技术示范项目实施成功和得以发展的基本前提。农业高新技术示范项目的建设资金一般实行多渠道、多层次的筹集。按投资主体的划分,分为政府项目筹措型、民营筹措型和混合筹措型三种。 (二)农业高新技术示范项目的技术依托制度 所谓农业高新技术示范项目的技术依托单位,是指为了搞好农业高新技术示范,农业科研院所和高等院校与示范项目的建设单位,通过签订技术承包合同或协议的方式,建立一种联系紧密、互惠互利、长期合作、稳固可靠的关系,在项目区内,针对不同类型的农业、农村经济发展的技术关键问题到项目区进行技术成果转让、技术承包、技术开发、咨询服务、高新技术成果示范等活动。这样的农业科研单位或高等院校称之为技术依托单位。 根据我国农业科研单位与生产经营单位联合发展的现状,以及目前农业科研成果的转化渠道、种类和途径,把农业高新技术示范项目的技术依托单位分为科技基地依托型、科技企业技术依托型、科技服务依托型三种。 (三)农业高新技术示范项目的管理机制 利用高新技术改造传统农业要以市场为导向,以经济效益为中心,以农业高新技术成果为依托,根据农业科技示范项目区的社会经济和技术条件,因地制宜,逐步建立起科学、简明、高效的管理机制。在农业高新技术示范项目区,应逐步建立和健全以下运行机制。 l 科技成果引进、示范的推广机制; l 技术承包机制; l 经营机制; 农业高新技术示范项目的经营运作,可以根据当地的实际情况和社会经济条件,采用不同的经营机制(目前一般采用农业企业化经营、承租反包和股份合作制的三种模式)。这些经营机制主要有如下运作机制所组成。 l 农业企业化经营机制 l 承租反包制 l 股份制经营 l 利益共享机制 l 竞争激励机制 l 完全成本核算机制 l 吸引人才机制 四、高新技术改造传统农业的运行模式选择及影响因素 (一)运行模式 通过对高新技术改造传统农业的运行模式的研究。对高新技术改造传统农业的运行模式的概念界定、模式的特性和影响因素,以及模式构建的基本原则进行界定。结合近些年来我国各地实践,按照不同的农业科技示范类型和农业产业化经营类型进行分类,归纳出十三种高新技术改造传统农业的运行模式。这十三种模式分别是:1、农业高新技术走廊模式(潍坊模式);2、院地联营型模式(唐河模式);3、“公司+农户”运行模式(温氏模式);4、高效农业开发区运行模式(许昌模式);5、工厂化农业开发区运行模式(孙桥模式);6、农业企业开发型运行模式(锦绣大地模式);7、现代农业可持续发展的示范区模式(张掖模式);8、龙头企业带动型运行模式(新兴模式);9、外向型高科技农业模式(珠海模式);10、工商企业带动型模式(野力模式);11、“政府+企业”的农业示范区运行模式(顺义模式);12、“以工补农”运行模式(龙口模式);13、“农业企业集团”运行模式(烟台中粮模式)。 (二)高新技术改造传统农业运行模式的影响因素 高新技术改造传统农业的运行模式一旦形成,便在一定时期内具有相对的稳定性。但是这种稳定性不是绝对的,高新技术改造传统农业的运行模式受多种因素的影响和制约,会随着外界环境条件的变化而变化。 1、农业经济发展水平 农业经济发展依靠科技进步,尤其是高新技术的采用会极大的促进农业经济的发展。反过来,高新技术的研究和应用又会受到农业经济发展水平的影响和制约,建立在不同农业发展水平基础之上的高新技术改造传统农业的运行模式必然呈现出阶段性特征。 2、农业科技创新水平 农业科技创新是农业技术进步的源泉,农业高新技术成果来源于农业科技创新,农业科技创新水平的高低决定了农业高新技术成果的多少。无论生物技术、育种技术、设施农业技术和农业工程等高新技术应用,还是基因技术、3S技术和激光技术,进入农业领域都离不开农业科技创新。 3、农业教育 这里的农业教育包括各种基础教育、中高等教育、职业教育以及专业人才的培训等。从某种意义上说,一个国家的教育状况反映整个民族的文化素质的高低,直接和间接影响和制约着高新技术转化为现实农业生产力的全过程,同样也影响和制约高新技术改造传统农业的运行模式。 4、社会经济制度和体制 不同的经济体制和社会制度会影响农业高新技术向现实生产力转化的快慢。在市场体制下,经济体制的完善程序和社会制度环境的优劣,如农业科技管理体制、农业生产组织管理体制、农村产权制度、土地使用制度等,也在不同程度上制约农业高新技术向现实生产力的转化。 5、宏观政策导向 主要包括农业科技政策以有其他相关的农业产业政策(如价格政策、财政政策、税收政策等),政府的宏观政策影响农业经济发展的方向、重点。比如政府的农业科技政策会影响农业科技力量在各层次、各环节、各专业的安排和分配比例以及农业科研单位、科技人员积极性、创造性的发挥,而这又会直接影响农民采用高新技术的现实性、可能性、积极性。 6、宏观经济环境 宏观经济环境主要指宏观经济政策和经济运行机制。宽松的宏观经济环境,应该是有利的宏观经济政策加经济运行的市场机制。在这种宏观经济环境中,高新技术改造传统农业的运行模式必然是以市场为导向的效益型运行模式。 7、市场环境 这里的市场主要包括农业技术市场、农业要素市场和农产品市场等。农业技术市场的发育程度关系到农业科技供需的衔接以及高新技术成果转化为现实生产力的速度。农业生产要素市场的数量、质量、价格等影响农民采用高新技术成果的规模、成本。农业产品的市场供求、供销、流通等影响到农民采用高新技术的收益。农民采用高新技术成果的经济界限是使用农业高新技术的边际成本等于边际收益,如果超过这一界限,即使技术效果再好的高新技术,农民也会拒绝采用。 五、加快高新技术改造我国传统农业对策和措施 (一)加强领导,成立全国农业高新技术示范和应用工作委员会 利用高新技术改造传统农业是一项庞大的系统工程。为了便于统筹安排,组织宏观协调工作,建议国家科技部、农业部牵头,组建农业高新技术示范和应用工作委员会,由国家科技部、农业部、教育部、林业局、中国人民银行等有关部门组成,负责组织、协调等具体工作。 农业高新技术示范和应用工作委员会下设专家组,下设大田种植、蔬菜花卉、畜牧水产、果木林业、水利工程、生物工程、土肥栽培、植保防疫、农业项目投资评估等9个分组。编制总体规划,研制定政策,协调各部门之间的合作,加强对全国农业高新技术示范和应用的宏观指导。 (二)制定农业高新技术示范园和示范项目的发展规划 根据农业高新技术的成熟度及今后我国的农业发展趋势,从加速农业高新技术的示范和应用,促进农业产业结构升级和调整的高度出发,制定不同地区农业高新技术示范区和示范项目的发展规划。各地在建立农业高新技术示范项目区时,应选择若干地区作先行一步的试点,以取得经验,确实验证该项目区已有明显的经济效益和社会效益,再考虑逐步推开,以避免盲目攀比,一哄而上造成不必要的经济损失。 (三)明确农业高新技术示范项目建设的指导思想与实施的总体思路 第一、在指导思想上:牢固树立高新技术为实现我国农业综合开发持续发展,农业经济持续发展和农村持续发展服务的思路,注重五个结合:即农业与农村经济、农业研究与开发推广、近期与远期、科研院所与项目区、高新技术技术与常规技术、传统技术的有机结合,充发挥高新技术组装、技术中试、技术辐射、技术扩散、技术转化的基本功能。 第二,在战略部署上:以科技带企业,以企业带基地,以基地带农户,逐步形成有竞争力的农业科技企业,形成技贸工业一体化的模式,走出国门,跻身国际市场。 第三,在经营模式上:由中央财政、地方财政、实施单位以及企业经营者共同投资,组建产权明晰、职责明确、风险共担、利益分享的股份制企业化经营,创造经济效益,在此基础上逐步扩大,滚动发展。 第四,在开发方向上:按照“农科教、种养加、产供销、农工贸、城乡一体化”的要求,实行多层次、多形式、多元化的优化组合、逐步形成具有中国特色的农业综合开发的产业体系。 第五,在运行步骤上:从简到繁,从易到难,不断探索,继续试点,积累一套农业高新技术示范项目的成熟经验,成功后再进行全面推广,逐步建立高效运行,自我发展的新机制。 (四)制定长期稳定的科技政策 1、放宽经营政策 允许项目区的科技企业经营农业技术成果,包括农作物种、种苗、畜禽良种、配合饲料,复合肥料、生物农药、动物疫苗、加工产品、农牧机具等。农业高新技术示范项目区经营技术产品,应当从政策上享受现行的种子公司同等待遇,或与种子公司联营,实行利润分成,以保征项目区有可靠的收入。 2、在投资、税收、贷款上给予优惠 凡是批准进入农业高新技术示范项目区的企业和外商投资项目,以及农业高新技术引进项目,在工商、税务,金融、外交、海关、商检、人事工资、奖励等方面的政策,必须配套优化,并且优于其它(经济特区、经济技术开发区、高新技术产业开发区),才能富有吸引力和保证实施。 3、放活分配政策 切实贯彻“按劳分配与按资分配相结合,多劳多得,突出重点,兼顾一般”的原则,对于项目区从事科技开发,新产品生产,市场营销等方面的科技人员和管理人员,在分配上给予优惠,拉出档次,对于有突出贡献者应予重奖,要支持一部分科技开发人员,通过正当的劳动致富,并实行先富带后富,走共同富裕之路。 4、农业高新技术示范项目的建设形式要灵活多样,不拘一格 建设农业高新技术示范项目也应充分考虑不同地区,不同层次的农民对农业科技的多样化需求,本着多渠道建设、多形式开发、全方位辐射的原则,统筹规划,协调布点,灵活运作,不断探索项目区建设的新路子,在鼓励各级政府及农业科技、农技推广等部门带头建设农业高新技术范区的同时,积极引导农村专业合作组织、骨干龙头企业、个体种养大户以及外商独立创办或以资金、设备、技术、信息入股等形式,联合开发农业高新技术示范项目区。 今后农业高新技术示范项目区的运行要逐步建立企业化经营管理的运行机制。项目区农业高新技术企业按“自主经营、自负盈亏、自我发展”的原则组建、管理和经营,并逐步建立“产权清晰、责权明确、政企分开、管理科学”的现代企业制度,不断完善市场导向与技术创新有机结合的、科工贸、科农贸一体的企业经营机制。项目区内农业高科技术企业,实行国有和非国有经济成份共存、外资企业和内资企业并举的方针,平等竞争、优势互补、共同发展。 (五)扶持一批以“高、新、外”为特征的高新技术龙头企业,支持民营农业科技(知识)型企业发展 把我国农业科技型龙头企业建设当作重中之重,在发展方向上突出“高、新、外”。即档次高、规模大、围绕主导产业或拳头产品,集信息、生产、加工、贮运、销售于一体,成为产业或产品的主体。采用的技术新,不管新上项目,还是老企业改造,都要注意发展高技术、高层次的企业、外向型,重点扶持面向国际市场,有出口创汇能力的龙头企业。 要优先发展生物工程、农业信息、节水灌溉等辐射和渗透力强企业。加大对种子、生物农药、生物制剂以及微生物肥料、饲料企业支持力度。扶持民营科技企业的发展,把民营科企业发展纳入我国经济和社会发展总体规划,按照“支持现有的、培育优势、鼓励改制的、吸引外来的,发展新办的”基本原则,因地制宜,进一步加大创新力体系的建立,支持民营科技企业上总量、上规模、上水平。 (六)加快我国农业高科技术产业的风险投资体系建设 建立不同类型的农业高新技术产业化风险的投资基金。一是可以考虑由我国财政部门和银行出资成立我国农业风险投资基金,对农业的技术产业化风险资本市场市场起引导作用,并成为政策性融资机构。二是由政府,农业科研、教学单位、有关企业、农户共同出资创立地方性农业高新技术产业化风险基金。三是动员和鼓励社会各种基金组织向农业高新技术企业提供融资或投资。四是成立中外合资风险基金。五是在农业高新技术开发区设立风险投资基金。对于部分市场前景看好的农业高新技术项目,可以采用股份制形式,由政府、集体、民营企业、金融机构、居民、农户共同入股,组成股份公司,共担风险。 (七)尽快建立农业科技示范区项目管理信息系统 农业高新技术示范区信息系统建设主要应抓好农业科技信息、农业生产资料产品市场信息、农产品供求及其价格信息和农业政策法规等子系统的培育以及因特网的信息网络、农业信息服务机构的建设,特别是重视国际国内互联网建设,加强农业高新技术示范区与国内外的交流与联系。 (八)走产学研一体化的道路,鼓励农业科研院所积极参与农业高新技术示范项目的建设 要建立双向科技人才兼职制度,加强农业科研院所与农业高新技术示范区的智力和信息交流。科研院所和高等学校的科研人员可利用业余时间到农业高新技术示范项目区兼职,从事技术开发和创新活动,把过去的个人渠道变为公开渠道。科研院所领导应支持这项活动,并加强管理工作,这有利于加强产学研合作和技术转移。 (九)培养农业的技术人才,提高农业高新技术示范区的整体素质 培养农业高新技术示范项目人才应采用多渠道培育方式,如利用现有的农业大专院校为农业高新技术示范区培养生物技术、设施农业、农业工程等方面的技术人才,还可以通过多种途径培养农业高新技术示范区急需的经营管理人才。各级党校、行政管理学院、农业大专院校、电大、函授大学都可以开设有关专业,实行脱产、半脱产或业余学习,为农业高新技术示范区培养一批既有理论知识、又有实践经验的农业企业经营管理人才。还可以通过农校、电视中专、绿色证书培训等形式,造就一代有文化、有知识、懂技术、懂生产的新型农民。 基础理论论文:英、德行政程序基础理论之比较 [内容提要] 通过正当的行政程序来规范行政活动参与者的行为已成为世界上多数追求法治国家的必然选择。由于历史背景、法律传统、社会现实和理论体系的不同,各国赖以建立行政程序的理论基础也不同。英美法系国家强调自然正义、正当程序;而大陆法系国家的行政程序处处体现法治行政原则。本文将通过两大法系的典型国家——英国和德国行政程序的理论基础的介绍与比较,以期对我国构建行政程序法治有所借鉴。 [关键词] 自然正义 法律优先 法律保留 法治主义是现代法治国家追求的目标与基本精神,经过历史的变迁,法治国家的价值已得到各国的普遍公认。法治国家理论在行政领域主要体现为法治行政,其核心是国家权力的组织与运行要受法律的制约,以法律来制约政府的行为。法治行政已成为现代法治国家行政领域的一项重要原则。 从各国行政程序法治的情况来看,英国的行政程序立足于自然正义原则,这一点发端于有关公正合理的运用行政权的宪法原则。英国的行政法有很长的历史,但早期的行政并非现代形式的行政,在中世纪,一切行政权属于国王,这一时期实际上存在构成行政法的法律规范,但人们还没有意识到法律体系中行政法的存在。现代意义上的行政法直到17世纪下半叶才出现。1608年的革命摧毁了许多枢密院的行政权,王座法院对行政权控制的时代开始了。一直到19世纪后期行政国家的出现,一些重要原则,如司法复审管辖原则、自然正义原则等才开始广泛适用于各级政府部门。中间行政法的发展虽然经历过退步与低潮,但二战以后,为了适应现代行政发展的需要,英国先后制定了行政立法规则,裁判所和调查法等多部法律,以此确立了英国行政法的体系,使其获得了全面发展的客观条件。从英国行政法的发展可以看出,英国行政法是一种控制政府权力的法律,强调控权的价值与意义。英国行政法是有效控制行政权力组织与具体运行过程的规范体系,强调权力行使过程的正当性,即权力行使要有合法而正当的程序。它源于自然正义原则,自然正义原则作为英国行政程序的基础理论,其适用范围十分广泛。 德国是典型的大陆法系国家。德国行政法经历了“警察国家”行政、自由法治行政和社会法治国家行政三种历史类型。现代意义上德国的社会法治国有两层含义:一是国家拥有广泛的社会管理职能;二是国家在行使其职能时必须受到法律的约束。法治国理念的发展也使德国成为世界上最早出现行政程序法的国家之一。从1883年开始,德国各邦开始了广泛的行政程序立法。二战使德国对民主与自由的认识有了进一步的提高,公民获得了直接参与行政行为的权利,这一观念引导了行政程序的理论基础。自此制定统一的行政程序法已成为大势所趋。1963年德国就有了总共85条的行政程序标准草案,现行的行政程序法是1977年生效的《行政程序法》。德国行政程序的理论基础源于其法治国的宪法观念,表现为法治行政原则。 一、英国行政程序的理论基础——自然正义原则 (一)自然正义原则的历史发展 古希腊哲人亚里斯多德在他的《伦理学》中提出了“自然正义”概念,他说“在政治正义中,一部分是自然的,一部分是法律的,——自然是指在每个地方都具有相同的效力,它并不依赖于人们这样或那样的想法而存在;而法律的则意味着起初既可以这样,又可以那样,……。”近现代意义上自然正义的观念最早出现在英国1215年制定的《英国大宪章》之中。该宪章第39条规定,“除依据国法之外,任何自由民不受监禁人身、侵占财产、剥夺公民权、流放及其他任何形式的惩罚,也不受公众攻击和驱逐。” 这可以被看作是自然正义原则的最初体现。而体现自然正义原则的正当程序的概念最早出现于1354年爱德华三世颁布的第28号法令中,“任何人,无论其身份、地位状况如何,未经正当法律程序,不得予以逮捕、监禁、没收财产或处死。”正当法律程序的本意是指刑事诉讼必须用正式的起诉方式并保障被告接受陪审裁判的权利,后来扩大了其适用范围,即广义上剥夺某种个人利益时,必须保障他享有被告知权、陈述权和倾听权等。一直到18世纪,虽然现代议会主权原则取代旧观念在英国已逐渐确立,但这并没有因为立法机关权力的扩张而使自然正义原则在理论上予以改变。英国是判例法国家,许多原则正是经过一个个案例逐步建立起来的,自然正义原则也不例外。 直到19世纪末,行政法伴随着国家权力的扩大而发展,但是到了20世纪,行政法的发展受到了阻碍,自然正义原则也受到了挫折。1914年的地方委员会诉阿利奇一案中,上议院错过了一个运用自然正义原则的重要机会。在该案中,汉普斯特自治区议会命令关闭某座房屋,理由是不宜住人,经房主向地方委员会申诉,举行了一个公开调查会。房主向法院控告地方政府委员会未经公平审讯即撤销了他的申诉。因为没允许他会见做出决定的官员,也没让他看举行调查会的视察员的报告,那个报告理所当然是案卷中的主要文件。这些控告在上诉法院得到胜诉,在上议院却失败了。该案本应当成为重新塑造行政程序新形式的一个机会,但这样一个契机被错过了。但这并没有结束,二战期间及其战后,为了适应战争的需要,行政权出现了空前的强大,而行政法却出现了极大的衰弱,大量的判例是放弃司法复审和错误。 直到1958年这个错误才被纠正。1958年《裁判所和调查法》的产生导致了程序改进计划,带来了行政法的复兴。法院通过一系列的判决使自然正义原则重新获得了适当的应用,为依法行政规则提供了坚实的基础。这里不得不提及一个著名的案例:里奇诉波德温案。该案中,上议院做出了恢复自然正义原则的决定,它是有关自然正义的代表性案例,在英国行政法上具有里程碑的意义。1963年布莱顿警察长因被指控犯有阻碍司法程序的刑事罪而受审,但被宣布无罪,其他两名警官被判定有罪,法官趁机抨击警长对警察队伍的领导,因此布莱顿警察事务委员会一致决定开除了该警长的职务,他的辩护律师申请庭审并被允许出席尔后的一个会议,委员会议认同以前的决定并以9比3的投票结果通过。警察长行使了他向内政大臣上诉的权力。但上诉被驳回,最后他转向法院,要求宣布那个开除他的决定无效。因为没有通知他任何针对他的指控,也没有给他辩解的机会。这被高等法院驳回,上诉法院也一致予以驳回,但上议院以4比1的多数支持了上诉请求。这意味着自然正义原则重新得到重视并将在广泛的基础上予以适用。同时该案也改变了英国行政法的历史。正如雷德大法官在1963年所说:“我们没有发达的行政法体系。”1971年丹宁大法官则说:“可以说,现在我们已经真正拥有发达的行政法体系。” (二)自然正义原则的内容 自然正义原则不是一个实体内容,而是支配行政机关活动程序方面的规则。他要求行政机关的活动要符合立法机关制定的法律的规定,即使法律无规定时,行政机关在行使其权力时也不能违背自然正义原则。这是一个最低限度的公正原则,它是对行政机关在行政程序中的实质性要求。 自然正义原则包括以下两项基本内容: 1、不能作为自己案件的法官 任何人不能在自己的案件中充任法官作为自然正义原则的一项基本内容在英国法上又被称作反对偏私的原则。在司法上,法官如果可能或可以被正当的怀疑与所受理的案件有个人的利益牵连,那他就没有资格去裁决该案件。该项原则甚至可以使法官以此为由宣布议会的法律无效。同样,这项原则也适用于行政决定,行政机关不得就与自己有利害关系的事实做出决定,以避免偏私。在英国行政法历史上,由于行政决定中的偏私从而导致该决定无效的案例很多。比如1730年法院撤销一个有关迁走一位贫民的命令,因为其中的一个地方治安官是该贫民将被迁离的那个区的居民与纳税人。法院还曾经撤销了私下征询过消防队长意见的纪录委员会的决定,因为正是消防队长报告了某消防队员不守纪律。 但在实际情况中,往往出现这样的情形:法律授权某官员采取行动,尽管他与该行动有利害关系,但依据法律,他是唯一有权这样做的人。这时自然正义不得不让位于此种必要性,因为如果不这样做,那行政机制将会发生故障。因此一方面,法院严格的适用反对偏私的原则,另一方面议会试图通过在特定情况下授予一定的豁免来予以缓解。比如1875年的《公共卫生法》中允许地方治安官依本法进行裁决,而不顾他们可能是地方机构的成员。但法院只是从狭义上去理解这些规定,认为任何偏离这一自然正义原则的情况都必须有立法的明确规定。该法被认为排出了仅仅基于地方机构成员资格而提出的丧失资格的可能,但不排除地方治安官办事时实际上与司法公正不一致的情况。但在诉讼中如果一方当事人或他的律师知悉裁决人不合格以及自己有权提出异议,但让诉讼继续而不加异议,那他们便被认为放弃了提出异议的权利,不得对裁决以此为由提出上诉。 关于裁判者会发生偏见的可能性存在两种标准,一是“合理怀疑”标准,一是“确实可能”标准。英国法院曾数次认为两种标准是不同的,因此不得不在其中予以选择。丹宁大法官交叉使用了这一标准,他说:“法院不看是否真正可能或已经事实上偏袒一方而牺牲另一方。法院着重看别人得到的印象如何。但必须看上去真有偏私的客观可能。猜度与推想是不够的。必须存在这样的情形,从那种情形中正常的人认为地方治安官或主席可能或极可能会或已经以一方为代价不公正的偏向另一方。正常人会认为他这样就足够了。道理再简单不过了。正义必须植根于信赖,当心地正直的人们转而认为法官有偏私时,信赖也便荡然无存了。” 2、接受公正的审讯 在司法上,任何人不能未经审问就受处罚,法官必须在听取双方意见的基础上才能作出判决。该原则从司法本土移植到行政领域中,开始适用于行政机关的活动。他要求行政机关在进行行政裁决时,必须给予双方陈述自己的理由的机会,让双方了解对方的论点和依据,在此基础上行政机关才能作出裁决。当行政机关本身与公民发生关系时,如果将做出对公民不利的决定,也必须事先告知对方做出该决定的依据,并听取相对方的意见。接受公正审判的原则涉及到获悉对方理由的权利,提出证据和辩论的权利等。法院坚持被赋予合法权力的机关事先非经听取对方的意见将不能有效的行使权力这一原则,并且几百年来一直在执行这一原则。该原则广泛适用于司法行为和行政行为。法院赖以适用这一原则的假设是,给每个受害者接受公平审讯的权利既是良好法律程序的准则,同样也是良好行政的准则。即便命令或决定在实质上是无可挑剔的,法院也可以控制其程序,要求公平的考虑双方的意见,没有什么比这更能有益于良好行政了。 上文所提到的里奇诉波德温案中重申公平受审权,使这一原则已经成为对侵害权利的行政行为或决定所普遍适用的规则。“提供审讯是落在每个裁决人身上的义务。”这句话经常被人所重复提及。接受公正的审讯原则包括以下几项重要权利:(1)知情权。这其中包括了解针对他提出的案情,知道相关的证据以及不利于他们的各种观点。该原则并不要求行政机关在反对意见提出之前公开他所收集到的所有信息,但一旦有人提出反对意见,行政机关将不能只从一方接纳证据而不向别的当事人公开。(2)听证权。听证权是自然正义原则内涵的一项重要权利。行政机关如果给予当事人以听证的机会,那他就应当做到:考虑当事人希望提交的全部证据;让各方当事人知道要考虑的所有证据;允许向证人发问以及允许对本案中的证据和论点进行评论。但听证并不仅仅限于口头听证,在有些案件中并不排除只给予书面陈述的机会。(3)要求说明理由的权利。说明理由在一开始并不是自然正义原则的题中应有之意,但随着行政程序的发展,自然正义原则的内容也在不断修正和扩充中。现在要求说明理由也已成为自然正义原则的一个关键因素。该权利之所以如此得到重视则是因为如果不知行政机关做出行政行为的理由,公民便无法找出充足的理由要求复审或上诉,从而失去法律的充分保护。 自然正义原则在英国有逐渐扩大的趋势,那么自然正义原则的适用范围究竟有多大,对此有不同的理解。行政机关主张自然正义不应适用于纯行政性的行为。而绝大部分法官主张每项司法性行为都应受制于自然正义原则。并且为此他们将大多数的行政行为都称为“司法性的”。法官并没有说自然正义原则应普遍适用于司法性行为与行政性行为,而是扩展了司法性的含义,即当在某项行为中如果自然正义被遵守,那该行为即是司法性的。实际上,凡是具体的影响公民权益的行政行为都应被认作司法性的行政行为,他要求那些虽然是行政性的权利但要求像司法性权力一样行使,必须遵循自然正义原则。 二、德国行政程序法的理论基础——法治行政原则 法治行政要求任何行政活动都依宪法与法律进行,因行政活动自身利益受侵害者能够得到有效的救济。法治行政是民主主义与保障人权理念的体现。在德国法治行政主要包括两方面的内容,即法律优先原则和法律保留原则。 (一)法律优先原则 法律优先原则是指行政应受现行法律的约束,行政机关不得采取与法律相抵触的行政措施。法律优先原则无条件的适用于一切行政领域,包括干预性行政行为、授益性行政行为等各方面。该原则有德国基本法第20条第3款予以确认。该款规定:“立法权受宪法的限制,执行权和司法权受法律和权利的限制。”如果该原则未被遵守,将会有相应的制裁,这包括:与法律相抵触的法规命令无效;违法的行政行为可撤销或被废除;违法的行政合同无效等。法律优先原则实际上是对违法行政的禁止,他是消极意义上的法治行政。 (二)法律保留原则 法律优先原则是一种消极意义上的法治行政,法律保留原则则是一种积极意义上的法治行政。他要求行政机关只有在取得法律授权的情况下才能采取相应的行为。当法律出现缺位时,优先原则并不禁止行政活动,而保留原则将排除任何行政活动。相对于优先原则,保留原则的内容更丰富和复杂。法律保留原则拥有广泛的宪法基础,这包括民主原则、法治国原则、基本权利保留原则和议会保留原则。1、民主原则要求,颁布普遍适用的、对公民具有约束力的规范只能由人民选举产生的议会做出。从这一点可以得出,凡在议会范围之内的事物均由立法机关保留。2、法治国原则要求国家与公民的关系应由法律予以规范,即由法律予以保留。3、基本权利保留要求必须全面保护公民的自由和财产,对自由和财产等基本权利的限制只能由法律予以规定。4、议会保留原则要求特定事项绝对需要法律予以规定。 随着行政活动领域的扩大,法律保留的适用范围也产生了争论与分歧,并产生了相关的学说,主要有:1、侵害保留说。该学说认为法律保留原则只适用于限制个人权利与自由方面的行政;2、全部保留说。该学说认为保留原则应适用于行政的所有领域;3、社会保留说。它认为除传统的干预行政以外,在给付行政领域也要适用保留原则;4、重要事项保留说。该理论由德国联邦宪法法院提出。重要性的标准是某个规则对公民和联邦的意义、份量、强度等。某一项事务对公民或联邦越重要,就越属于保留的范围。 法律保留原则的适用范围并不是固定不变的。自由法治国时代,法律保留的范围限于所谓干预行政,在现代社会这已经显得不够了,无论是干预行政还是给付行政都需要体现保留原则,以保障个人权利与自由。1、干预行政。对于公民自由与财产的干预, 必须纳入法律保留的范围。这也正体现了德国基本法所确立的对基本权利的要求。上文已经提到,基本权利保留要求全面保护公民的自由和财产,只有通过法律或者根据法律才能予以限制。对于行政机关的干预行政职权,法律应当对其内容、对象、目的和范围等方面予以确立和限制,以使公民对这种干预具有可预见性和可预测性。2、给付行政。法律保留仅限于干预行政已经被突破。给付行政的扩大要求相应的扩大法律保留的范围。但这里的问题是法律保留在多大范围内包括给付行政,国家是否可以提供法律没有规定的给付。实际情况是法律的约束程度因行政领域的不同而不同。 (三)法治行政在行政程序中的体现 德国行政程序主要体现在1977年生效的《行政程序法》中,它要求行政决定必须采取合法的程序和形式。 1977年的《行政程序法》并不是一个关于在实施某一个行政行为时必须遵循的严格步骤的法律,而是规定了在德国法中有关已经形成的程序的一般规则。 这主要包括:1、调查程序。该法第24条规定了调查原则。行政机关可以依职权查明事实,确定调查的方式与范围,不受参加人的意见和所提供的证据的限制。但行政机关应当考虑一切对案件有意义以及对各方当事人有利的事实,不得以案件的陈述或申请未经准许未经证实为由拒绝接受属于其管辖范围内的陈述或申请。2、告知程序。该法第25条规定,如果参与人因为疏忽或无知而没有提出对自己有利的陈述,那么行政机关应当建议提出有关的陈述或申请,必要时,可以告知参与人在程序中的权利与义务。否则,可能会导致对公民的侵害因而承担国家赔偿责任。3、听证权。该法第28条规定了参与人的听证权。该条第1款规定“干预参加人权利的行政行为公布前,应当给予参加人对有关决定的重要事实进行陈述的机会。听证的权利已经成为不得违背的法律程序的一个有机组成部分。但与英国等普通法国家的听证权相比,德国行政程序中的听证有更多的限制。例如第一款中的限制包括一方面限于”干预“参加人权利的行为,另一方面限于必须是”重要事实“。第二款中列举了五种具体案件没有必要举行听证。第三款规定如果听证与公共利益冲突,不得举行听证。4、阅卷权。阅卷权与听证权是紧密相关的,因为只有经过阅卷,行政程序的参加人才能有效的行使自己的听证权。该法第29条规定了参加人有权查阅有关程序的案卷以维护其合法权益,但同时对阅卷权作了相应的限制。5、保密权。公民有权保守个人秘密和商业秘密。如果行政机关有权公开,则保密保护不复存在,这个权利一方面来自公民的同意,另一方面来自法律的明确规定。6、说明理由程序。该法第39条规定,对于书面的或书面确认的行政行为,行政机关应当书面说明理由,理由包括做出行政决定的主要事实和法律理由。对裁量决定的理由说明,也应当使人认识到行政机关作为行使裁量权出发点的观点。同时该条第二款规定了不需说明理由的五种情况。 三、结语 英国行政程序以自然正义原则为其基础,并且已经成为行政程序中一条不变的公理,它并不通过一部法律予以体现,在行政程序中即使法律没有规定,行政机关也必须遵循自然正义原则,它是一种内在的和普遍的要求,因此被认为在行政程序中具有实质意义。而德国的法治行政原则要求行政机关按照法律的规定进行活动,尽管他也能够制约行政活动,实现对权利的保护,但立法终究无法满足不断发展的社会对法律的要求,而且德国并没有具体的承认自然正义原则。因此有人认为德国的法治行政原则在行政程序中只具有形式意义。实际上这种看法是不确切的,一方面上文所提到的德国行政程序中的一些原则与权利,如听证权、说明理由等正是自然正义原则的体现,而且从某些方面来看,德国行政程序法中的一些原则所包括的内容比英国的自然正义原则所包括的内容又有所发展;另一方面德国的宪法法院可以依据宪法对法律进行违宪审查,以确认该法律是否合乎宪法的基本价值和对公民基本权利的保护,以及时对法律进行调整。因此法治行政原则在德国行政程序中既具有形式意义又具有实质意义。
汽车安全技术论文:基于数值仿真的汽车安全技术教学方法探讨 摘 要 鉴于汽车安全技术课程在车辆工程领域的重要性以及学生普遍反映难学的特点,将数值仿真技术融入到教学方法中去,并开展本课程的新型教学方法研究与探索。实践证明,在教学中实施数值模拟试验,不但可以弥补课堂讲授存在的单一性和抽象性两方面不足,同时还增强了学生的学习能力和实践能力。 关键词 数值仿真 车辆工程 汽车安全技术 教学实践 0 引言 近年来随着我国汽车工业飞速发展以及汽车的普及,培养特色鲜明的应用型人才已成为理工科院校发展的重要趋势。①汽车安全技术作为车辆工程专业的专业选修课,涉及到机械、车辆工程、卫生医学、交通运输工程、法律、保险等多学科,具有很强的技术性和实践性。在我国,由于高速公路建设和现代汽车工业的不断发展等诸多因素,导致近年来汽车安全事故逐年上升,而且人们对汽车安全性能的关注程度比以前有很大的提高,这些因素都促使我们必须重视对汽车安全领域的教学和科学研究来促进汽车安全性的提高。 然而,目前很多本科院校在汽车安全技术的具体教学中,仍然普遍反映难教、难学的特点。从教师角度出发,汽车安全是一项极其复杂的系统工程,实车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。但是,实车碰撞试验费用昂贵,周期较长,限于学校试验条件,只能从理论上向学生讲授,这样就造成教学内容陈旧、方法单一、重理论轻实践等现象。从学生角度出发,由于教学对象过于抽象、乘员约束系统比较复杂、工程性强但实践机会较少,很难将汽车安全技术与工程实践有机结合,学生反映教学效果欠佳。 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,对课堂教学方式进行了探讨,并将数值仿真技术融入到教学方法中去,其目的是充分激发学生思考、活跃课堂气氛。教学实践证明,基于数值仿真技术的教学方法,可以在课程中引导学生积极思考,促进教师与学生的互动,改善汽车安全技术教学中存在的重理论轻实践的问题,更重要的是能加强学生的实践能力、学习能力和创新能力。 1 改革课堂教学方式 汽车安全是一项极其复杂的系统工程, 教师需根据教学目标和教材的实际情况,从学生的知识基础、心理特点和接受能力出发,以学生为主体,教师为主导,通过教学方法上的改革,②促使学生全面发展。 第一,强调实践性。针对汽车安全技术教学,应采取课堂教学与数值仿真相结合的方式进行。课后学生上机演练课内所学内容,使学生逐渐熟悉掌握数值仿真技术在汽车安全方面的应用。第二,授课内容应加强针对性,突出教学重点,侧重理论与实践的有机结合,同时做到容量适当,遵照由简到繁的原则完成教学。本课程可先向学生讲授汽车安全技术的相关机理,然后在该理论基础上以具体实例为目标,通过软件建立的数值仿真模型,开展相关的仿真控制和数据处理,增强教学效果。第三,采用互动教学方式。授课期间应观察学生的反应,采取设问、提问、反问等方式调动学生的学习热情, 注意因材施教。③条件允许情况下,可在机房配备一台多媒体投影机,教师边用多媒体投影机讲解,学生边在自己的计算机上模仿,教学效果将会更佳。 2 基于数值仿真技术的汽车安全技术教学 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,建立乘员和约束系统在不同冲击载荷下的数值仿真模型,如图1所示。利用碰撞过程中乘员的运动方式和约束系统的工作方式来阐述乘员的损伤机理以及需采用的乘员损伤评价指标。教师在课堂上通过仿真动画引导学生进行思考,寻找乘员损伤模式,重点掌握此工况下需采用的人体损伤评价指标。 在授课过程中,教师应针对具体汽车碰撞实例和学生兴趣,主动提供学生动手实践的平台,培养学生自主创新能力。整个教学过程应注重发挥学生潜能,培养学生自学能力,倡导学生进行创新思维。教师应把握好方向,引导学生,并对其设计方案、研究内容、技术路线等严格把关。通过这类实践,学生有针对性地带着问题深入进行理论学习,既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,又加强了学生自主创新、团队协作的意识。 3 结论 在汽车安全技术课程教学过程中,通过实施数值模拟试验教学方法,并严格贯彻学生为主体,教师为主导的教学思想,不但能引导学生进行积极思考和探索,使其加深对知识的理解,而且还能培养学生的学习能力和创新能力。实践证明,将数值模拟技术引入汽车安全技术课程教学,激发了同学的学习兴趣,开拓了同学的视野,课堂气氛明显得到改善。 汽车安全技术论文:我国汽车制造安全技术中的自动化及测量技术 【摘要】在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。本文讨论了汽车制造安全技术或产品的应用以及汽车制造自动化现代测量技术。 【关键词】汽车制造 安全技术 自动化技术 自动化测量技术 一、汽车制造安全技术或产品的应用 汽车制造设备,尤其是冲压设备,都是安全等级要求极高的设备,一直以来也是安全控制产品的主要应用领域,从很多安全产品和应用中,都能明显看到这一点。由于法律和文化等诸多方面的原因,欧洲的安全技术和产品一直处于领先,应用也最为成熟和广泛。 在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。 可喜的是,目前安全技术在国内的应用日益广泛。虽然我国强制性的推行国际安全技术标准,但大多汽车制造厂对安全技术有比较严格的要求,带动了安全技术在国内机器制造行业的应用。而且,随着美国和日本逐渐重视安全技术,使得美国和日本的电气控制巨头们也推出了诸多具有竞争力的安全产品。 对安全技术的应用有了更大的推动作用。一般来说,安全控制系统应该包括安全输入设备(如急停按钮、安全门限位开关或联锁开关、安全光栅或光幕、双手控制按钮),安全控制电气元件(如安全继电器、安全PLC 和安全总线)和安全输出控制(如主回路中的接触器、继电器或阀等)。 其中,安全PLC是在应用中值得重点关注的产品。所谓安全PLC,就是专门为条件苛刻的任务或安全相关的应用而设计的PLC,在其失效时不会对人员安全或过程安全带来危险。在一台安全PLC根据要求达到了特定的可靠性/故障概率等级时,就意味着它具有广泛的自诊断能力,可以监测各个方面的硬件状态、程序执行状态和操作系统状态。此外,安全PLC 还必须能够执行标准机构(例如TUV、FM等)认证的必须的故障安全动作,而这些故障安全动作都是根据特定的原则设计,并满足国际安全标准(如IEC61508和EN954-1等)中定义的要求。另外,安全PLC 还可能包括警卫保护预警和权限管理的内容,用来保护安全PLC 不受来自外界的干扰。 从安全PLC供应商方面看,罗克韦尔自动化、欧姆龙、西门子A D等巨头纷纷采取一系列措施,推出自己的安全PLC产品,这些产品几乎都符合IEC61508标准并得到了SIL3的等级认证。同时,都试图将安全PLC 与其他机械安全产品一起构成完整的机械安全解决方案。罗克韦尔自动化在美国举办的年度Automation Fair展览会上设立了安全产品线独立展区,产品线覆盖从传感、逻辑判断到执行机构的每个环节,如安全按钮、安全地毯、安全开关、安全继电器、安全光幕、安全镭射扫描器、集成安全功能的马达启动器与伺服电机、安全PLC(模块式与分布式)、安全分布式I/O、安全网络等。同时,罗克韦尔在安全PLC和安全继电器方面还将不断推出新品,Ethernet/IP safety安全以太网也即将推出。此外,西门子的安全PLC也从丰田这样的著名汽车商那里获得青睐。目前,在世界范围内的丰田汽车公司制造厂中,有3个安全PLC项目正在进行中,分别是Tahara(日本)、印第安纳(美国)和剑桥(加拿大)。在这3个工厂中使用的西门子安全PLC 总数大约为170个,共使用了大约2000个I/O模块。 二、汽车制造自动化现代测量技术 应高精度、高速度、多功能、在线检测的需求,不断取得新的发展与突破;同时,测量技术所覆盖的工艺环节和工业领域,也越来越多样化。 系统的最新发展及方向。目前自动化系统发展的一个主要趋势,是控制器功能的集成化,以及通讯的集成化。长久以来,由于技术的限制,在一个自动化系统中需要使用多种,来自多个厂商的专一功能的控制设备,比如一般控制任务的PLC;安全控制用的PLC;运动控制用控制器;伺服控制用控制器;等等。相应地在通讯上,有一般控制任务的现场总线;用于安全控制的安全总线;用于运动控制的通讯等等。 这样集成得到的系统,复杂性高,无论系统集成商,还是设备使用维护方,除了掌握各种不同的技术外,还必须适应不同厂商产品的不同设计习惯,不同的软件编制风格。还有,不同系统之间的接口和通讯进一步增加了系统的复杂性。而且从一定程度上,降低了系统的性能。 现在,集成了上述几个和全部控制功能的控制器越来越多。比如集成了一般控制功能和安全控制功能的PLC,集成了PLC功能和运动伺服控制功能的基于PC 的控制器,等等。同时在通讯领域也在发生重大变化,以太网借着在一般网络上取得的巨大成功,已经在工业领域逐步深入,开始牢牢确立自己的地位。集多种通讯功能于一身的以太网产品已经出现,随着技术的逐渐成熟,产品的逐渐丰富,以太网技术是目前能够看到的一统江湖的通讯网络。 汽车行业有自己的特点,就是高可靠性,高利用率,设备的高寿命。这些特点,决定了在选用自动化产品时,普遍比较谨慎,不敢为天下先,一般倾向选择成熟的产品。因此这些新的技术何时能够大规模进入汽车行业,就要看它们何时能够积累起足够的市场认可度。 由于中国巨大的汽车市场,各个国际汽车巨头目前纷纷在中国各地投资建厂,汽车制造商为了扩大品牌占有率和汽车销售,会对原有厂房或生产线进行扩建或改造,同时,由于汽车厂商的建厂、改造,必然会带动相关零部件厂商间的竞争,从而零部件厂商也会为了扩大生产而采取相应措施,因此,需要越来越先进的生产设备和系统来扩大自己的生产、增进效率、降低成本。汽车自动化系统的发展成为了业界瞩目的焦点之一,因此我国汽车制造安全技术非常重要。 汽车安全技术论文:汽车电子安全技术的现状及其发展策略 摘要:介绍了当代汽车电子安全技术的发展现状,从主动与被动安全两方面技术分别探讨,包括电子制动力分配装置、驱动防滑系统、电子稳定装置、自适应巡航控制装置、和安全气囊防护系统、自动防抱死刹车系统、电子刹车辅助系统、事故自动报警系统、驾驶纪录系统等。同时对未来的汽车电子安全技术的发展趋势做了简要介绍。 关键词: 汽车电子;主动安全;被动安全;发展趋势 0 引言 汽车安全,一个大家越来越关心的话题。实际上从汽车诞生那一刻开始,汽车安全技术就随着汽车技术的发展而发展,如今汽车安全技术早已经不仅仅是安全气囊安全带的简单应用,各种电子设备的介入使得汽车安全装置更加的智能化、人性化。本文主要介绍了汽车安全相关的电子技术,并对未来的发展趋势提出了构想。 汽车安全性配置按照事故发生的前后基本可以分为主动安全和被动安全两大类。汽车的主动安全性是指事故将要发生时汽车防止事故发生的能力,而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护,使损失降到最小的能力。 1 汽车电子的主动安全装置 主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故,对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计,所谓主动安全技术就是在汽车设计和制造时,为提高汽车的主动安全性能,而采用的更先进的技术和装备。目前已广泛采用的汽车电子主动安全技术主要有自适应巡航控制装置(ACC)、电子稳定装置(ESP)、驱动防滑系统(ASR)、电子制动力分配装置(EBD)、电子刹车辅助系统(EBA)、自动防抱死刹车系统(ABS)等。 1.1 ABS(Anti-lock Braking System)自动防抱死刹车装置 由于车辆冲刺惯性,瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况,在遭遇紧急情况时驾驶者踩死刹车,刹车抱死车轮。ABS系统使车辆在车轮即将达到抱死临界点时,刹车在一秒内可作用60至120次循环,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑,同时加大轮胎摩擦力,使刹车效率达到90%以上。 1.2 电子制动力分配系统EBD(Electronic Brake force Distribution) EBD系统可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,防止汽车制动时后轮先制动的情况发生, 如发觉前后车轮有差异,而且差异程度必须被调整时,制动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率,使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布,它就会调整汽车制动液压系统。因此,重踩制动在ABS动作启动之前,为改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离,防止出现后轮先抱死的情况,EBD已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力。一些汽车技术性能就有了ABS+EBD的项目,EBD实际上是ABS 的辅助功能,可以提高ABS的效用,使满载车辆和弯道制动性能改善。 1.3 电子刹车辅助装置EBA(Electronic Brake Assist)在一些非常紧急的情况下,驾驶员往往缺乏果断性,不能迅速踩下制动踏板。EBA就是为此设计的。它的功能与ABS相似。该系统利用传感器感知驾驶员对制动踏板踩踏的速度和力度大小,以此判断驾驶员此次制动的意图。如果属于非常紧急的制动,EBA就会指示制动系统产生更高的制动力,使ABS发挥作用,从而使制动力快速产生,减小制动距离;而对于正常情况的制动,EBA则会通过判断不予启动ABS。通常情况下,EBA的响应速度都会远远快于驾驶员。这对缩短制动距离增加行车安全性非常有利。因此,对脚力较差驾驶员避让紧急危险的制动是非常有帮助的。 1.4 驱动防滑转控制系统 ASR(Automatic Slip Regulation),也被称为牵引力控制系统TCS 该系统根据传感器监测到的车轮滑转状况,综合控制发动机输出功率和驱动轮制动力,把车轮的滑转率控制在最佳滑转率附近。 充分利用路面的附着能力!提高了汽车的驱动性和操纵性,使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步、加速和转向。 1.5 电子稳定装置(ESP)(Electronic Stablity Program)ESP实际上也是一种牵引力控制系统,与其他牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。该系统具有支援ABS及TCS的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析,然后向ABS、TCS发出纠偏指令,帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性,在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。ESP可以监控汽车行驶状态,并自动向一个或多个车轮施加制动力,以保持车子在正常的车道上运行,甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动。 1.6自适应巡航控制装置ACC(Adaptive Cruise Control) 该装置是CCS(Cruise Control System)功能的自然延伸。它依据雷达探测到的主车与目标车辆间的相对位置关系及相对运动关系,通过控制发动机节气门开度、行驶档位及制动器制动力矩实现对车辆行驶速度的调节,从而达到与目标车辆间保持安全行驶距离的目的。 2 汽车电子的被动安全系统 为使直接损失降到最小的技术,保护车辆内部乘员及外部人员,汽车被动安全技术是指一旦事故发生时,所采取的安全保护系统。 2.1 安全气囊防护装置(SRS) 安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。随着技术的发展,安全气囊的保护范围将进一步扩大,从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等产品不断推出。同时,安全气囊已出现智能化,能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅以及乘员身材大小、重量,坐姿、是否系戴安全带等,并根据上述信息调整动作,以求最大限度地减少失误和保护乘员。 2.2 驾驶纪录系统 依据地理信息管理系统(GIS)及计算机数据库系统,汽车黑匣子是利用GPS先进技术,形成一套现代化的监控体系。它能帮助有关部门迅速准确地分析事故发生的原因,不但具有像飞机黑匣子一样记录事故发生前后的详细数据,而且还能帮助车辆管理人员和驾驶员,它实质上是机动车综合记录仪,最大限度地减少事故的发生,适时监控和分析车辆的运行情况,从而加强对车辆的管理。实践证明,汽车黑匣子的使用,产生了显著的社会效益和经济效益,大大减少了人员伤亡和财产损失,使交通事故率降低了37%~52%。 2.3 事故自动报警系统 它与智能汽车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合,是在汽车后视镜内安装了一个微型摄像机,它主要是与移动电话和撞车传感器相连,事故自动报警系统将是今后汽车必备的安全系统,一旦汽车发生事故,将自动向有关部门和医疗急救部门报警,并保持联络,使事故车中的人员得到及时救护,它能全面地提供系安全带人数和人员受伤的大致程度、事故严重程度、车载人员数、汽车所在位置等信息。 3 汽车电子安全技术的发展趋势 未来的汽车安全技术将向着集成化、系统化和智能化方向发展,安全技术中的主动安全和被动安全是相辅相成、缺一不可的。 3.1 智能化 随着电子信息等技术的飞速发展,安全技术正逐步走向智能化,智能技术在汽车安全系统上得到了广泛应用。随着传感器技术及计算机技术的进步,越来越多的新型智能化安全装置将出现在现代汽车上。全球卫星定位系统(GPS)技术、智能安全气囊、智能轮胎、智能悬架、智能避撞系统、智能驾驶系统等将在汽车上发挥越来越大的作用。这些智能装置将具有一定的识别、判断能力,在各种情况下都能自动协助或自行控制。未来的智能约束系统尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,对某一碰撞中获得的乘员和车的有关信息进行判断识别,使人体获得最佳的保护。 3.2 系统化 为达到系统整体的最佳效益,实现驾驶员特征、车辆机械特性及道路交通法规之间的协调,达到各自性能的最佳匹配,将人、车、路作为一个系统来分析研究,让三者相互协调。 3.3 集成化 德尔福公司推出的集成安全系统(ISS)涵盖了汽车上所有的主要电子系统,为得到更好的安全保护效果,将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合,由50种不同的技术组成,能更好地预防交通事故发生,协同发挥作用,这些技术集成于一体。 4 结语 我国汽车被动安全性和汽车安全技术研究起步晚,但发展迅速,正在接近和赶上国际先进水平。随着现代科学技术的发展,未来的汽车将越来越智能化,越来越人性化,越来越可靠,越来越安全。未来的汽车电子安全技术将向着微处理机、光导纤维传导技术、纳米技术、声纳传感技术、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统等更先进的技术领域发展。 汽车安全技术论文:汽车被动安全技术分析 摘要:随着科学技术的发展, 汽车主动安全技术在交通安全中起着越来越大的作用。但尽管如此, 仍然不可避免地发生意外情况, 此时, 汽车的被动安全技术将是避免乘员受伤的唯一保障。汽车的被动安全技术主要包括安全带、安全气囊、安全转向柱及安全座椅等几个方面。 关键词:汽车安全 碰撞 安全带 气囊 随着我国经济的不团发展,汽车作为现代化的交通工具已经走进了平常百姓的生活中。汽车数量的极大增加一方面给人们的日常生活带来了方便,但同时不多出现的各类交通事故也带来了极大的负面影响。国内外大量统计数据表明,汽车交通事故造成的人员伤亡和财产损失时巨大的。如2009年,全国共发生道路交通事故238351起,造成67759人死亡、275125人受伤,直接财产损失9.1亿元。汽车安全性能越来越为人所关注。 1、汽车被动安全 车用安全系统根据是否为预防性质, 可分为主动安全(Active Safety System) 与被动安全(Passive Safety Systerns)两类,前者为预防事故的发生,后者则为减缓事故发生的伤害程度。简单的来说主动安全技术就是防患于未然,被动安全技术就是要做到汽车在不可避免发生事故时“车毁人安”。 汽车安全问题自汽车诞生的那天起就时刻的存在,但是由于早期汽车的速度较慢,数量也相对较少汽车事故并没有引起社会的广泛重视。随着汽车大规模的运用,汽车技术的不断革新,速度的增大和数量的增多,汽车安全问起变得越来越突出,据统计,目前每年死于车祸的人数多达100万,伤残人数达到数千万人。汽车被动安全技术作为保障人员安全的最后一道屏障,也引起来人们的高度重视。 2、分散撞击力车架 车架是汽车的基本骨架,现代的汽车的架设计不仅要考虑空间、重量和发动机的布局,更要考虑其安全性能,即在事故中抗冲撞的性能。通过精密计算与设计将汽车碰撞时的撞击力分散开来,并最终将碰撞的撞击力分散到整个车架的各个部位,减轻车内乘员承受的冲击力,同时加强座舱的强度避免车体或发动机等部分凸入车厢内。通常这些分散撞击力车架的横向撑杆及纵向梁全都十分坚固和紧密相连,那些在撞击时受力最大的地方都运用多种特质钢材并经过特别的强化工序处理,或是增加了加固件。当然,分散撞击力车架最重要的品质表现还在于当撞击真的发生时车架将会如何折曲以吸收掉大部分的冲击力,合理的折曲设计可以确保车厢结构完整,即实现所谓的“安全舱”,这对于保证车内乘员的脱险和抢救是至关重要的。 3、防撞钢梁 一般包括汽车前后防撞梁和四车门防撞梁,防撞梁的主要作用是保证车辆在中低速行驶的过程中发生汽车前后碰撞,汽车侧面碰撞等情况时,对车辆起到一定的保护作用,能在一定程度上保护驾乘舱人员的安全,但不能百分百保证安全。 前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。也就是说汽车车体的某一个位置受到了撞击,如果仅仅让这一部位去承受力的话,那么达到的保护效果会很差。如果在某一点受到力的时候,让整个骨架结构去承受力,则可以最大限度的降低一个点所受到的力的强度,特别是前后防撞钢梁在这里就起到很明显的作用。 在汽车结构中防撞梁两端连接的是屈服强度很低的低速吸能盒,然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。低速吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量,尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害,这样可以降低维修成本,而螺栓连接的方式可以更方便的对防撞梁进行更换。 在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效的将撞击力从车身左侧(或右侧)传递到右侧(或左侧),尽可能让整个车体去吸收碰撞能量。在发生低速碰撞时(一般为15km/h以下),防撞梁可以避免撞击力对车身前后纵梁的损害,降低维修成本。 4、安全带 汽车座椅安全带是最重要的汽车乘员约束保护装置,如今安全带已经是汽车的标准安全配置,在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要作用。瑞典沃尔沃公司于1959年首先开发了三点式座椅安全带, 此后被为国的汽车制造厂所采用。由于三点式安全带使用方便维护简单,保护效果比较明显,后来就逐渐扩大了安全带的使用范围, 从小轿车车到载货车、客车, 从短途车到长途卧铺车, 从外侧座椅到中间座椅。装配的安全带形式也从三点式到赛车运动的多点式。现在, 大部分汽车所有乘员的座位上都装配安全带,作为汽车安全标准装备。 安全带是最典型的被动安全装置, 它可对驾乘人员进行系绊约束和相对固定, 能有效地减轻交通事故发生时乘员与车身的碰撞的几率, 并将乘员的损伤程度降至最低。其工作原理很简单, 缓拉时无阻力, 急拉时可锁紧。即当车辆出现紧急制动、正面碰撞或发生翻滚时, 乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸, 此时卷收器的自锁功能可在瞬间卡住安全带, 使乘员紧贴座椅, 避免乘员身体冲出座椅与车内饰件发生二次碰撞。安全带作为主要的乘员约束保护装置, 是目前最有效的安全设备, 其单独使用时可以减少42%左右的死亡率。事实证明, 在正面碰撞、追尾碰撞及翻车事故中, 普通安全带对乘员保护效果很好, 尤其是对乘员头部, 胸部的保护。为了进一步降低碰撞时乘员的“潜水”现象(即乘员沿座椅下滑)造成的腹部伤害, 目前很多汽车生产厂采用织带预张紧器或织带夹紧装置的安全带。这种安全带同改进的座椅结构及安全气囊相接合, 便可大大提高对乘员的保护性能[1]。 汽车安全技术论文:浅议现代汽车安全技术活理念 摘要:汽车交通事故已成为日益严峻的全球性社会问题。笔者提出汽车驾驶者与汽车安全性能共同发展的现代汽车安全活理念。使人们在享受汽车带来便利的同时加强安全意识。 关键词:汽车安全;安全活理念;驾驶技术 0引言 随着交通工具现代化和绝对数量的剧增,交通事故已成为严峻的全球性社会问题。毋庸置疑,好的驾驶习惯、出色的应变能力以及先进的汽车安全设施是行车安全的保障。努力研究开发高性能、高安全性的安全汽车,同时也要加强对在用汽车的定期维护和管制,使汽车经常处于良好的技术状况,以提高汽车行驶的安全性。 1汽车安全活理念 从1886年有了汽车, 汽车给世界装上了轮子,使人类实现了征服距离的梦想,由加快生活节奏升华为一种享受,但驾车如驾虎,驾乘人员必须掌握一套系统而科学的安全理念。“五次元”安全活理念,将汽车行驶过程中出现的安全威胁分为五个等级,分别为:正常路况下的“安全驾驶”;危险路况上的“安全问题”;轻微碰撞时的“安全损控”;车辆碰撞后的“安全防护”以及碰撞救援时的“安全脱离”。其意义是说明:首先在最大程度上避免事故发生,其次如果不可避免,就将损失降低到最低程度,最后一旦发生重大较大事故,避免再次伤害是首先要考虑的因素,实现“车守护人”的安全理念。 2汽车安全性 汽车的安全性是按交通事故发生的前后进行分类的,一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。 2.1 汽车主动安全性汽车主动安全性(也称为“一次安全性” )是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了防抱死制动系统(ABS)、防滑驱动系统(ASR)、自动悬架、动力转向、四轮驱动(4WD)、四轮转向(4WS)、灯光照明系统、刮水器、后视镜、防止车辆追尾的车距报警系统和激光雷达等。这些安全装置和技术称为主动安全系统,也称为预防安全系统。未来的汽车将主动安全性的新技术更加广泛的应用和普及,如打瞌睡警告及唤醒系统,高适应性定速巡航系统,紧急制动先期警告系统,录仪行车(类似于飞机上的黑匣子),卫星定位导航系统,防碰撞系统,安全的行驶方向控制系统,转弯减速调节系统,EyeCar技术(即无阻碍视眼和最好的能见度),CanCar技术(提示驾驶员的感知能力)等智能化汽车。 2.2 汽车被动安全性汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 2.3 汽车事故后安全性汽车事故后安全性是指汽车发生事故后保障驾乘人员及时救助,能减轻事故后果的性能。主要包括能否迅速消除事故后果,同时避免新的事故发生,避免再次伤害。GPS救援系统利用卫星导航定位缩短救助时间,门锁紧急施放系统使驾乘人员迅速离开车内和现代的交通管理系统都是事故后安全的组成。 2.4 汽车生态性安全汽车的公害问题,指汽车的制造、使用过程中发动机排气污染、噪音和电磁波对自然环境、人类生存、资源消耗带来的危害影响。人们期望使用零污染、无公害和保护环境的绿色汽车。绿色汽车主要标志为:第一是可以回收利用;其次是动力源多样性;第三是对环境污染小。电动汽车具有低耗、低污染高效率的优势;被称为清洁能源的天然气汽车、氢能源汽车、甲醇汽车、太阳能汽车都是典型的绿色汽车;设计合理的动力混合汽车,都使汽车工业持续发展。 3汽车驾驶技术培训 安全驾驶培训是驾驶员上路前必修之课,全球每年死伤于交通事故的人数有5000多万人,我国拥有的车辆数量只占世界车辆总数的2%,死亡率却占世界的15%。通过学习掌握“安全行车指南”的五大准则,提高驾驶员的综合素质能力达到保障行车安全的目的。 3.1 提高预测能力要时刻查看前方路上发生的事情,不要只关注车跟前,因为隐患往往在车前很长一段距离就出现了。 3.2 观测行驶道路的全景了解车辆周围发生的事情,仔细观察发展变化的交通形势,目光注视某物的时间不宜超过2秒,同时要养成每隔5-10秒就查看一下反光镜的习惯。 3.3 尽早打出信号,表明意图以便他们有时间作出正确决定,但不要突然行动,以免引起他人的惊慌。 3.4 安排一条退路选择超车时机,做好避让的准备,以便在意外发生时迅速作出反应。要安排一条能有足够时间、空间和视程来平稳起步或停车的退路,避免汽车追尾。 3.5 果断行动按照以上四条准则执行以后,驾驶员就应该有充分的时间和空间来处理紧急情况,最后需要的就是要下定决定、果断行动,做到快准稳。 4总结 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:浅谈汽车智能安全技术的应用 [关键词]智能安全技术;防撞技术:防盗技术 汽车已不仅仅只是代步工具了,而是演变成一件件高科技产品。当前汽车安全技术发展的目标就是提高行车安全性和各环境下的适应性。当前的信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的一页,自动化、智能化、多功能将成为21世纪汽车发展的新趋势。智能化的汽车在21世纪将以更高的速度和效率把人类带入智能信息时代。 一、关于发达国家智能汽车研究的现状和趋势 进入20世纪90年代以来,随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统(ITS)研究的必起,国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门,目前它已成为世界众多发达国家重点发展的智能交通体系中的重要组成部分,也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。 美国交通部已开始一项五年计划,投入3500万美元,与通用汽车公司合作开发一种前后防撞系统。同时,美国俄亥俄州立大学和加州大学以及其他一些研究机构正在进行全自动车辆的研制与改进工作。欧洲的一些国家正试验将智能速度适应(Intelligent Speed Adapta2tion,ISAl作为提高车辆安全性的手段,其构想是通过路边标志信息或卫星定位信息以及车载数字地图进行车辆导航,并自动控制车辆的速度。目前在日本,夜视和后视报警系统已应用在某些汽车上,三菱公司和尼桑公司已其近期可使用的防撞设备。前方防撞和车道偏离有望在1至2年内实现。世界各国著名大学也参与到智能汽车的开发中,如麻省理工学院、斯坦福大学、剑桥大学等。 二、关于智能安全技术的应用 1.防撞技术。专家、学者在分析城市交通事故的原因时,普遍认为事故原因主要由:人员素质、运输车辆、道路环境、管理法规等4个方面。而其中很重要的一点――运输车辆性能的提高,常常为人所忽视。而事实上,随着科技水平的不断提高,使得机动车辆的智能化已成现实。可以通过机动车辆的智能化来提高交通的安全性。一是新型带,自动制动功能的碰撞警示系统。该系统由沃尔沃公司最近推出,可以最大可能地降低碰撞时的车速,减少碰撞双方乘员伤害风险。该系统功能包括:纵向避撞――有助于防止车辆与车辆之间,车辆与其他物体或行人之间正面或尾部的碰撞:侧向避撞――有助于防止车辆偏离行驶车道引起的侧面碰撞;视觉强化防止碰撞――改善驾驶员观察道路及道路上或道路旁物体的能力。二是激光测距在汽车智能防撞系统中的应用。该汽车智能防撞系统主要包括:振动电路、激光调制器、激光发射器、激光接收器、计数器、处理器,以及显示、报警和智能制动装置等。当启动系统后。激光发射器不断发射激光束,探测前方是否有障碍物。当有障碍物时,激光束被反射回来被接收器接收并转换为电信号。经放大后通过计数器计数获得N值,再经处理器的运算得到是否安全的距离。三是智能式汽车安全气袋控制系统。气袋控制系统的任务是准确判断出事故的碰撞强度,并点爆气袋。现在大部分系统都采用带微处理器的智能控制系统。它使用单片机对电子式加速度传感器测得的信号进行计算,认为发生了碰撞并且达到一定强度时,输出点火脉冲引爆气体发生器。迅速产生大量气体充满气袋。智能控制系统的控制算法由软件实现,极大地提高了算法的灵活性,而且具有记录事故信息和与计算机通讯等前两代控制系统无法实现的功能。 2.防盗技术。一是射频识别技术。汽车电子式防盗采用射频识别技术(RFID),通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术采用射频传输,可以透过外部材料读取芯片数据,实现非接触操作,应用便利,使用寿命长;大容量的存储空间,适合储存大量的数据信息;数据安全方面,通信数据使用加密算法对数据进行加密,实现数据安全存储、安全管理和安全通信。基于射频识别技术的汽车防盗器主要功能特点如下:普通汽车防盗器主要是采用键盘输入方式对司机身份进行识别的,这种方式给驾驶带来诸多不便,而且由于其密码组合有限。较容易被窃取和破译。而采用射频识别技术来识别身份,则可有效解决这一问题。车主只须携带应答器(32mm)靠近阅读器的感应线圈(进入7cm左右的感应范围),即可在瞬间完成身份识别,并且其密码不宜破译,因而大大提高了防盗效果。利用该电路可以方便地实现防盗系统的安全提示和报警功能。二是汽车智能钥匙。智能钥匙的主要功能:靠近汽车时。钥匙和汽车便开始通过无线电交换已设定好的指令信息。随即汽车的关闭系统和安全系统以及发动机的控制系统全部被激活。打开车门时。只要驾驶员一碰到车门把手。传感器就会探测到这一压力,同时伺服发动机便会打开车门门锁。接着座椅、转向盘和外后观镜便会自动调整到合适与车主的位置。启动前,驾驶员踩下制动踏板,转向盘锁会被随即打开。同时启动按钮也会被释放。最后主制动器自动松开。下车时,驾驶员必须按下锁车钮,如果闪光灯亮起则表示车门已安全上锁。汽车上锁的同时,钥匙和汽车就会重新约定好一个新的指令信息。三是GPRS移动通讯网络汽车智能防盗系统。当用户驾车外出。车辆停放位置与用户比较近时。防盗监测系统通过GSM网络发短消息给用户的GPRS手机。不需要上Internet网络,这样用户可以更快采取补救措施。当用户车辆在公用车库中或距离很远,或中途被抢,此时就可将信息经GPRS和Intemet网络传送给监控中心计算机,监控中心计算机分析现场传输的图片、声音等资料,采取相应的措施,同时利用GPS传送信息结合该地区、城市地形图,确定被盗车辆现在哪个地区哪个城市哪个街道。将监测到的有效信息提供给公安机关,帮助快速破案。 三、关于汽车智能安全技术的展望 汽车出现有100多年的历史,而智能汽车才刚刚起步。尽管汽车智能安全技术的发展前景非常广阔。但仍存在着不少障碍。如某些高智能化安全系统造价昂贵。普通消费者无法接受。为了实现彼此设备的兼容,、要制定统一的工业标准。现在的智能汽车时速还不能超过30公里/小时,以及受到恶劣天气、路况的影响还比较大。随着技术上的不断完善,我们有理由相信。未来的汽车驾驶和乘坐,将不会再有任何的安全顾虑,驾车也将真正成为一种享受。 作为交通运输工程的参与者,要大力倡导和积极推广汽车智能安全技术在工作和生活中的应用。身体力行的同时。要注意不断总结和技术研发,切实推动汽车智能安全技术项目的完善。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的智能化发展刍议 摘要:汽车技术首要作用是确保安全。在智能化技术飞速发展的今天,汽车的安全技术也有了长足的进步。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分,作者结合自身学习与实践,从主动安全技术与被动安全技术两方面论述汽车安全技术的智能化发展现状,着重讲述主动安全技术的智能化发展趋势,并举出相关例证。 关键词:汽车;安全技术;智能化;发展 一、概念简述 汽车的节能减排、降低环保、保证安全是当代汽车技术的重要衡量指标。其中最重要的指标是安全性。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分。主动安全指的是在事故发生前充分使用安全技术,消灭安全隐患;被动安全指的是发生事故的时候,通过汽车性能设计和被动安全设备尽量降低驾驶者、乘客和车外行人遭受伤害的机率。 在目前智能化技术的发展的促进下,汽车安全技术和以往比较产生了巨大的进步。不仅仅在智能化的方面有着明显的发展趋势,汽车安全技术的进步的重点正从被动安全转移到主动安全。 二、主动安全技术的智能化发展趋势 1、减轻碰撞系统 此系统利用完整的智能系统检测驾驶员会要采用的紧急刹车等行为,并在刹车实施的时刻,辅助驾驶员把制动力加刀尽量大,达到减少制动距离,降低碰撞几率。奔驰公司当前投入使用的新式减轻碰撞系统有着两个雷达传感器,第一个探测的角度相对小一些,为的是探测远处事物;第二个探测角度相对大一些,为的是探测近处的事物。丰田雷克萨斯利用了探测距离较远的雷达传感器来检查远处是否有障碍物如汽车、路障等;第二个探测距离相对近的物体例如行人。沃尔沃公司目前试验能够达到现有的制动辅助设施的条件下同一时刻对转向也可以采取干预的技术,进而达到有效降低事故概率的目的。 2、距离警示系统 此系统的最大特征是当自适应巡航控制系统(ACC)关闭的时候,也能够辅助驾驶员时刻与前车保持一定的距离,若是打开了距离警示系统打开,驾驶员能够实现设置好驾驶车辆和前方车辆的安全距离,当汽车行驶,系统发现驾自身车辆和前方车辆的距离间隔小于实现设置的时候,就在前风窗玻璃上进行提示,并且发出警示声音,若是驾驶员还没有进行规避或调节驾驶,该系统便会自发的制动。如沃尔沃汽车公司所生产的此类预防碰撞的距离警示系统(Distance Alert)。 3、驾驶员警示系统 该系统一项正在发展完善的汽车安全技术,能够监测车辆在道路上的行驶状态,一旦驾驶员的操作有一场,就会向驾驶员进行示警。这系统安装在车辆上后,不仅在白天,即使在黑夜,如果汽车行驶到驾驶员容易松懈的平直车道或易于判断错误的复杂道路时,警示系统就能利用摄像头持续监测车辆和道路两旁和周围车辆的距离,继而使用传感器传递至电控单元,电控单元再分析相关信息,用来检测汽车有没有安全隐患,若是存在,系统就能够发出警报,同时还能够在仪表板上显示是否应该休息的提示。 4、车道偏离警示系统 该系统能够帮助驾驶员及时辨别休整方向。工作原理是通过摄像头观察汽车与道路标线之间的距离。若是没有展示变道信号就越过了车道标线,系统会有声音信号提示驾驶员。在此工作原理上,可以强化其智能化,开发自动转向回避碰撞功能,这样能够比车道偏离警示系统更优越,能够使用摄像头与雷达传感器监测车辆和其它车辆之间的距离,从技术上确保了可以预防驾驶员粗心大意导致的摩擦碰撞等。比如汽车如果要驶入错误车道,而且系统监测到旁边有车可能与自身发生碰撞,汽车会自动调节线路,到达安全车道。 三、被动安全技术的智能化发展趋势 1、气囊式安全带 以最新的福特后座气囊式安全带为例,该安全带在2011年配置在新一代福特Explorer SUV汽车中。目前福特打算为全世界的汽车上使用气囊式安全带技术。气囊式安全带可以降低事故发生对乘坐者头部、颈部与胸部的损伤机率与程度,而事故中最易受到伤害的是儿童与老人。平时应用时,气囊式安全带和传统安全带功能类似,并能够适用于儿童身上。百分之九十以上的测试气囊式安全带的人都感觉气囊式安全带的舒适程度和传统安全带到得多。 发生事故时,汽车安全带中的传感器可以及时检测装机的力度,并迅速打开气囊式安全带的气囊。安全带里面有许多管状气囊,能够利用冷压缩气体膨胀展开,安置在座椅底部的气罐把气体利用特殊设置的扣环导进安全带中。气囊式安全带就会将碰撞的力量分散到更大面积,用以增加保护面积,并减少可能导致的伤害。 2、智能化安全气囊技术 智能化安全气囊是基于以往安全气囊基础之上设置了智能传感器,用来监测前面的座位里有没有人,乘坐者是儿童或是成人,有没有系好安全带,驾驶员与乘员在座位上的位置是否合理等等。智能型安全气囊包含以下几种传感器:重量传感器,能够利用座椅上重量检测到是不是有人乘坐,是儿童还是成人,甚至可以检测乘客的性别;红外线传感器,用以确定车上人员的位置;电子区域传感器,利用测量低能量电子区域的电流,检测乘客之间的相对距离。 3、吸能式车体结构 汽车碰撞时,车体结构的安全作用是吸收汽车动能的同时减缓乘员移动的程度,并保证乘员有足够的生存空间。专家们认为,在未来汽车的车体结构设计中,要预先设计一个具有高吸能特性的所谓“压偏区”(一般为非乘坐区)。当车体受到撞击时,该压偏区能以一种可以预见的形式发生断裂或破坏,在一定程度内被压偏,从而最大限度地吸收车辆的压力。 四、结论: 凭借着在智能化领域强大的技术实力和先进性能,当代汽车的安全技术越来越智能化,其效率越来越高,世界各大汽车公司,都在开展这方面的研发,目前车企业在汽车安全技术智能化方面已取得实用化成果。为解决智能交通系统研究开发过程中的汽车行驶安全问题,提供了理论及技术支撑,汽车安全技术的智能化发展,必将为人们的生命安全提供有力的保障。 作者简介 王莉(1979-08)女,籍贯吉林省四平市,单位:烟台汽车工程职业学院,学历:研究生。研究方向:汽车。邮编265500。 汽车安全技术论文:汽车安全技术要首先考虑行人 在汽车上开发各种先进的安全技术时,开发者、利用者最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者 轿车正在走进普通中国人的家庭。据商务部预测2004年中国汽车产量将突破500万辆,其中240万辆是轿车。 当汽车堂堂皇皇地进入到人们生活中时,其负面影响也愈发地显著起来。每次到中国访问,我都能立即感受到城市中的大气污染。而汽车的迅速增加也带来了交通事故的频发。中国只有2400万辆汽车,但交通事故造成的死亡事故在这几年一直是每年10万人,相当于每天将近有300人死于交通事故。 当然汽车厂家、中国政府都非常重视这些问题。在环境方面,上海汽车工业公司与通用公司(GM)在共同开发油电两用车(同时使用汽油引擎及电动马达的汽车),东风集团也将在2005年以后生产同种汽车。第一汽车集团已准备和丰田共同生产油电两用车,中国政府在全方位地推进环境对应型汽车的开发。国际社会上有些厂家的燃料电池汽车已经接近实用化,在汽车大踏步地走入到人们生活中时,技术的开发、引进有可能让环境等问题得到改善。 世界众多的厂家都在为解决交通事故的产生,而在进行着技术开发。现在,日本正在开发和利用的相关技术有:窗帘气囊(在侧面遭受撞击时,能保护乘客头部的气囊)、防止横向滑动装置、带有控制车与车之间距离的低速行驶装置、导航系统、囊括了以上主要装置的ITS(Intelligent Transport Systems)系统等。日本正在进行安全技术、支援驾驶等技术的开发和利用,如果中国也进行这方面的开发、引进的话,这些能成为对付交通事故的一个有力的手段。 但是笔者更愿意在这里强调的是,技术的开发、利用由于意识、思想的不同,能带来结果也大不相同。乍一看同样是安全技术,但其开发、利用的意识的不同,能营造出完全不同的结果。打个比方说,刀子可以作为餐桌上使用的餐具,也可以作为战争中的武器。虽然它都是以金属加工技术为基础的,但使用目的的不同,做出来的刀具其形状及结构也大相径庭。手握一把刀子时,是用它去加工食品还使用它去打仗,最后结果是完全不一样的。 从汽车安全技术上看,一方面是公路建造方法、交通法规不完备,对司机的安全教育不彻底,而另一方面则在车上装上了气囊及防止横向滑动装置,这些与行人的徒步行走环境的改善毫无关联。司机的安全系数高了以后,反而使一些人敢胡乱开车,让行人处于更加危险的境地。导航系统在强调它们是如何的方便,但如果在技术开发上无原则地增加信息量,反而会让司机的注意力不能集中。 所以在汽车上使用这些技术时,开发者、利用者应该在意识和思想上真正把安全当一会事来思考,最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者。 一个以每小时5公里速度行走的体重50公斤的人,和以每小时50公里行驶的1吨重的汽车相比较,由于运动能量与重量有关,和速度成二次方的比例,汽车的运动能量是人的2000倍(重量是人的20倍,速度为10倍时,20×102=2000)。我们应该注意的是,在行人的旁边(这里面有注意力不够成熟的孩子,有行走的自由度比较少的老人,还有残疾人),具有如此巨大的运动能量(破坏力)的汽车在飞驶着。要保卫处于绝对弱势的生命,必须彻底坚持“行人优先”的原则,这与2004年5月在中国实施的新《道路交通安全法》的精神――“以人为本”的精神也是一致的。 当然,司机也是人,人是会犯错误的。我们应该让公路结构,让交通法规在司机犯错误的时候也能减少行人的生命危险;应该在道路设计上实现人车完全分离,让司机在驾车失误时也不会造成行人的人员伤亡;应该充实交通法规,确实地遵守法规;应该进行彻底的安全行驶教育。 在“行人优先”思想的指导下,在实施以上对策之后,再引进汽车安全技术,这才是有意义,汽车也才能真正地为人类服务。如果不是这样,在没有安全意识、安全思想的时候推进汽车的普及,行人在路上行走将时刻面临着死亡的危险。笔者已经多次在日本看到过惨不忍睹的状况,衷心地希望中国的汽车普及能在“行人优先”的原则下推展下去。 (日本・名城大学经济系副教授) 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术和被动安全技术发展探究 摘 要:随着人们经济水平的不断提高,汽车的应用已成为普遍的趋势,由此带来的汽车安全问题成为全世界关注的焦点。本文从汽车安全技术的概念入手,简述了汽车主动安全技术和被动安全技术的应用情况,明确了未来汽车安全技术的发展趋势。 关键词:汽车主动安全技术 被动安全技术 发展 从汽车投入使用那日起,汽车的安全问题就一直是汽车设计者非常重视的问题,针对汽车安全领域的额研究和改进也没有停止过。经过世界各个国家和组织的共同努力,汽车安全技术在很多方向中也取得了不错的成效。加大汽车的安全技术可以在很大程度上减少了事故发生的几率,减轻了由事故所带来的伤亡和各方面的损失,进一步保障了人们的人身安全。 一、汽车安全技术的概念 汽车的发展和应用的百余年里,汽车的安全问题一直受到汽车制造商和社会各界的广泛关注。汽车的安全成为人们重视的重点,随意打开某一品牌的汽车宣传册,汽车安全的介绍往往占据主要的篇幅。汽车安全技术可以划分为主动安全技术和被动安全技术两种。主动安全技术是运用原有的防范,防止交通事故的出现。被动安全技术则是指事故发生的过程中或者事故发生后,把伤害减到最低的技术。虽然被动的安全技术也可以减小事故发生的伤害,主动安全技术则更占据主要的位置,主动安全技术可以最大可能的避免事故带来的人员或者车辆的损害。主动安全技术起到防患于未然的作用,减少事故发生后出现的交通拥堵而引起的间接地经济损失的问题。 二、汽车主动安全技术及应用 (一)汽车防抱死制动系统(ABS) 汽车防抱死制动技术就是运用计算机对传感器所探测到的各个车轮的转速进行计算,得到当时车轮的滑移率,以此来确定车轮是不是存在抱死的情况,这时可以对执行机构下达调整制动压力的命令,确保车轮在理想的制动情况中运行。对于防抱死制动系统的准确认识是如果驾驶人员要进行紧急刹车的情况,可以保持车辆不会因为抱死而失去控制,可以维持住转向力进而躲避障碍物的碰撞。在通常的情况下,防抱死制动技术不可以缩短刹车的距离。 (二)驱动防滑系统(ASR) 汽车的驱动防滑系统是指在车辆进行加速运行车轮打滑的时候,运用把调整点的时间和间歇关闭的喷油阀降低至发动机进行转速,从而降低了发动机的扭矩,保障车轮不出现打滑的情况。汽车驱动防滑系统是防抱死系统的延伸,进一步为防抱死系统进行完善。汽车的防抱死系统可以确保制动过程中的汽车方向的稳定和操纵性,汽车驱动防滑系统则保障了行驶过程中汽车方向的稳定性和操纵性。所以,汽车驱动系统只能对驱动的车轮加以控制,而汽车防抱死系统可以对所有的车轮实施控制。 (三)电子稳定程序(ESP) 电子稳定程序对于防抱死系统和驱动防滑系统具有支援的作用。电子稳定程序运用各个传感器得到的车辆行驶情况的信息实施分析,对前面两种系统发出纠偏的命令,辅助车辆维持好平衡。电子稳定程序由车轮传感器、电脑、转向传感器等部分组合而成。如果汽车在行驶的过程中,转向的参数会不停的传到电脑,电脑可以结合其他传感器的值来对该车辆行驶过程的转向不足进行修正。 二、汽车被动安全技术及应用 汽车的被动安全技术是指当事故已经发生后,运用车内的保护系统保障车内所有人员的损失降低到最小的程度。 (一)安全带 安全带的应用有着很久的历史,如果出现剧烈碰撞的情况,安全带可以确保车内人员的身体状态不会出现乱动,为其他的安全设施发挥作用奠定基础。汽车上所运用的安全带一般有两点式、三点式、四点式和斜挂式,分别由安装固定件、调节件、织带等部件组合而成。目前的安全带技术运用电子限力预紧的模式,这种模式的使用不仅可以精确地锁定安全带,也可以在收紧安全带的同时保障乘车人员的身体和椅背靠紧。电子式的安全带和安全气囊隶属同一套的控制设施,如果出现剧烈撞击的情况,安全带就运用自带的收紧装置比气囊优先工作,更有效的确保乘客的人身安全。 (二)安全气囊防护系统 安全气囊防护系统的应用在很大程度上减小了碰撞发生时车内人员的受伤几率。安全气囊划分为气囊系统、传感器、气体发生器三个方面。由于技术的快速发展,安全气囊的保护范围也不断的加大,安全气囊的应用可以使紧急的撞车事故中减少车内人员遭受仪表盘、方向盘和挡风玻璃对于颈部、头部、和胸部剧烈的撞击。保护气囊的保护部位由安装位置所决定。安装正面的安全保护气囊需要在车头的左右两面30度的区域内的正面碰撞并达到一定的碰撞的速度和力度方可引爆,侧面的安装要求碰撞点在中心线60度左右的区域内。所以不要以为安装了安全保护气囊就万事大吉了,在没有系安全带的情况下,安全气囊对于保护人的左右更小,也有可能出现不好的作用。因此想要发挥气囊原有的作用,首要的条件是系好安全带。 (三)自动求救系统 自动求救的系统是被安装与GPS车上最新的被动安全系统。如果车辆发生严重的碰撞事故后,此系统可以快速的向救援中心发出呼救,并把事故发生的位置和车辆所处的状态进行报告,为救援人员尽早的获知伤员的信息做了快速的传达。自动求救系统不仅可以预测车内是否有需要救助的人员,也可以检测出车厢内部微量的二氧化碳和轻微的震动情况,为尽快、尽早的救助受伤人员争取了宝贵的时间,把伤亡的指数减小到最低的限度。 三、汽车安全技术的发展趋势 随着电子信息技术的快速发展,越来越多的智能技术在汽车上得以应用,安全技术也向智能化的方向推进。安全技术的智能化主要表现为可以对车辆的行驶情况时时监控、对车辆自身进行监控、可以对驾驶人员进行监控。比如:可以对在车辆运行过程中驾驶人员的瞌睡情况提出警示,智能化的系统也可以对于驾驶人员的身体状况进行监控,判断驾驶人员是否适合驾车。也可以运用智能化的装置对车辆自身进行监控,杜绝出现病车上路的情况,减少事故出现的几率。 可以把汽车、人和道路当做一个系统来进行研究,达到三者的协调发展,确保各自性能的最佳匹配状态,达到驾驶人员的行为特征和道路的设施、交通法规各方面的最佳协调模式,保障整体系统的最佳效益。 为了确保汽车的主动安全系统和被动安全系统可以合为一体的使用,达到更高的安全性能,在最大的程度中保障车辆、车内乘客和路边行人的安全。把雷达、稳定的控制电子传感器和影像传感器进行整合,全面的监控驾驶的环境,自动的帮助驾驶人员运用更好的防护方法。 结束语:汽车作为现代社会无可替代的交通工具,不仅给人们的出行带来了方便,随之而来的还有重大的安全问题。汽车主动安全和被动安全具有相互补充的功效,基于现今汽车的主动安全技术和被动安全技术的应用,对未来汽车的安全前景做出展望。 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术新动向 如果要列举目前汽车技术最热门的领域,主动安全无疑应该榜上有名。近日有媒体测算,根据目前汽车保有量、增速和电子系统价格,未来3年国内汽车主动安全系统前端市场有望达2926亿元人民币的庞大市场规模;夜视系统后端市场也将达733亿元人民币。 碰撞预警、紧急制度辅助刹车、驾驶辅助、自动泊车、车道偏离警告、ABS、电子差速锁……如果留心一下,你会发现,在2013年上市的新车会上,这些主动安全技术名词开始被作为新车营销的亮点频频提起,德尔福高管甚至称“2013年是中国汽车主动安全元年”。包括德尔福在内的博世、电装、大陆、天合、威伯科等外资零部件企业,早已看准主动安全会在国内汽车市场得到大规模应用的前景,均展在这方面开展了大量的前沿研究。 这里,《汽车科技》把近来主动安全技术的新动向分为三类,分别为大家呈现。 外部检测系统 汽车主动安全策略中,外部检测系统一般主要是针对车辆外部危险物体的靠近进行的检测,用以对驾驶人员进行预警,沃尔沃公司在这方面近来有项新的技术,可以主动发现“突然冒出来的骑行者”。 今年1月份,沃尔沃宣布跟瑞典头盔及运动防护装备公司POC合作,并提出了全新的交通安全理念,他们的第一个合作项目就是从汽车到自行车的通信系统,即在四轮的机动车和两轮的自行车之间建立信息交互渠道。这个合作项目的基础是沃尔沃在2013年3月份的骑行者检测技术。沃尔沃与POC将在今年的下半年进行新技术的公开展示。 所谓骑行者检测技术,是对与车辆行进方向相同的骑自行车的人进行实时监测,能够在即将发生碰撞时自动全力刹车的主动安全技术。这项技术是对行人检测技术的一大更新,对于已经实装行人检测技术的车辆,可以直接升级这项新功能。 根据沃尔沃统计的数据显示,在欧洲,有50%的骑行者死于与汽车相撞。因此,对于骑行者的安全保护技术,也被提上日程。但是,与行人相比,骑行者的速度更快,而且同时有“人”与“物体”两种因素,要进行骑行者检测,对检测系统就有了更高的要求:必须能够进行更快的视觉数据处理功能,能够实现更快的识别和更精准的判断。 骑行者检测系统中三项设备各司其职:安装在进气格栅上的雷达,用于识别探索范围内是否有物体并计算两者之间的距离;安装在车内后视镜前方的摄像机,用于判断物体的类型,是行人、车辆、动物还是骑行者;最后还有一个中央控制单元,持续不间断地监控并评估前方的交通情况。 该系统不仅能够检测前方行人和骑车人,向司机发出提醒,还能够在司机反应不及的情况下主动采取制动。虽然无法完全避免碰撞的发生,但该系统至少能够将碰撞发生后的损伤降到最低。 国外汽车媒体AOL Autos将这项技术评为年度技术之一。最重要的是,沃尔沃已经准备将该系统搭载于2014年款的车型系列中。 去年,国内科研人员也开发出了成本更低的外部车辆预警摄像头。 在模拟的数字画面中,通过视频捕捉的前方车辆与测试车的间隔距离实时显示,10米、8米、6米……滴滴滴,当两车距离过近时,系统立即通过声音向驾驶者进行预警。这就是27岁的新加坡南洋理工大学工学博士刘国清展示的新型汽车主动安全系统。 “它的工作原理与沃尔沃、奔驰这些高端汽车配备的碰撞警示系统工作原理相同。后者是基于雷达,我们的系统只需要依赖于一个摄像头。”刘国清是南京一家信息科技公司的总工程师,“与辐射范围只在2到3米的短距离倒车雷达不同,应用于汽车前端的长距离雷达的成本很高,因此只能在高端品牌的汽车上配备,或提供选装,价格都在万元以上。”正是这一点的核心区别,使得刘国清和他的创业伙伴们找到了市场中的这块蓝海,“目前,我们是国内首家以视频捕捉分析技术为核心的主动安全系统研发团队。在世界范围内,也只有少数几个独立团队和国际汽车集团从事这一类型的产品开发。” “一部iPhone 4S的摄像头和芯片处理能力就能完全满足技术的硬件需要。”刘国清透露,以这套新型汽车主动安全系统为蓝本开发的App将以免费的方式在苹果商店提供下载,“只要开车时将手机进行类似行车记录仪的方式进行固定,打开软件就行。” 驾驶员辅助系统 驾驶辅助是较早开始应用的、针对驾驶员的主动安全技术,尤其是在大型客车上,辅助配置越来越多。目前针对驾驶员的主动安全技术有一个热点――防驾驶分心,通过各种跨学科手段,检测驾驶员的注意力集中状态,用以指导甚至控制车辆的运行。 很多人觉得自己可以一脑多用,但科学证明并不是如此。“大脑是一台集中注意的机器;它只能一次进行一项任务,”Geoff Mackellar说,他是神经工程公司Emotive的CEO。“因而当你觉得自己在进行多任务处理时,实际上只是在不同任务之间迅速地来回切换。”当你边开车边发邮件时,后果是非常危险的。 Emotive和西澳大利亚皇家汽车俱乐部最近刚完成了一项研究,他们造了一辆叫Attention Powered Car(注意力驱动车)的汽车,用以研究我们开车时分心的频率。这车就跟它的名字一样:只有当你注意力完全a集中时才能全速开动;如果你分心了,它会根据程度来调降车速。 他们使用EPOC(过量耗氧)建立了一个精神探测系统,用来测量驾驶者转换注意力的频率。它会跟踪整体的注意力水平,同时会测量驾驶者喝咖啡或是玩弄广播时的注意力。那个耳机拥有14个EGS传感器,用来测量整体的大脑活动,有8个专注于大脑额叶,这是集中注意力的地方。 最有意思的是Mackellar可以知道一位驾驶者将要分心,在你拿手机发短信之前它就知道你要分心了。“我觉得很惊讶,我们可以探测驾驶者将要做什么事的意愿水平。”他说。 2013年,日本的一名工程师还研制出了一种基于计量生物学原理的车用安全系统,可通过名为EEG的脑电波扫描仪监测司机的脑电波,从而判断出是否有劫车、疲劳驾驶、酒驾或引擎熄火等异常情况的发生。 这个EEG系统由一系列的电极组成,通过连接司机的头皮来检测其脑电波。和指纹、虹膜或者视网膜一样,每个人的脑电波都不同,可用于作为甄别个体的可靠依据。 EEG系统在投入使用前需要首先获取车主在正常驾车状态下的脑电波,当出现劫车、瞌睡、酒驾等突发事件时,车主的脑电波会出现异常,系统即可通过有异的脑电波获知驾车情况有变,进而发出警示或作出其他的必要反应。当有人试图盗车时,EEG可检测出脑电波并非车主所有,自发制动引擎,使汽车无法启动。 在未来,或有可能推出通过无线连接装置将车主的脑电波信息传送给汽车、电脑、智能手机或其他需要持续认证的装置。最为理想的情形是:所有的此类装置都能在车主在场时自动解锁、在车主离开时自动上锁,无需任何手动操作。但距离如此智能化的系统还有多远距离,尚未可知。 2012年4月,谷歌了风靡一时的谷歌眼镜(Google Project Glass),它是一款“拓展现实”眼镜,具有和智能手机一样的功能,可以通过声音控制拍照,视频通话和辨明方向以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。今年初,谷歌宣布正在研发一款名为Drive Safe的app,将和谷歌眼镜配套使用,用于在司机出现瞌睡迹象时发出警示提醒,并帮助其寻找距离最近的休憩场所。 司机通过语音命令“眼镜,让我保持清醒”即可启动该app。该app主要利用一个红外线传感器和一个倾斜传感器运作,其中,红外传感器检测司机的眨眼情况,倾斜传感器用于测量司机的头部方位,两者测量得出的数据可通过一个特殊的公式计算出司机是否在打瞌睡或有打瞌睡的趋势。如果计算结果显示司机已出现驾车疲劳,那么app就会出现语音警示提醒,并提供距离最近的休息地址。 不过以目前的状态来看,以上三种技术现在还很难应用到实际当中,很多人连安全带都懒得系,更不用说戴个傻气耳机、眼睛或其它装置了。此外,注意力驱动车在公路上随便减速也是很危险的,而谷歌Drive Safe需要和谷歌眼镜结合使用,司机有可能收到眼镜发出的其他无关消息对驾车过程带来干扰,加利福尼亚州就曾处罚过一位戴谷歌眼镜开车的女性。因此,它们是否会商业化还难以定论。 2013年11月,伟世通电子提出一种全新的车舱新概念,其中采用多用途摄像头用于监视路况的同时,保护司机的人身安全。 全新的多功能摄像头能够将特定的驾驶员控制系统增强,能够减少司机在操作这些系统时所花费的时间,减少司机分心的几率。多功能摄像头同时还能够辨认出驾驶者的样貌,并根据情况调节某些系统的运作方式,这一功能用于防止窃贼或强盗时非常有用。 多功能摄像头安装非常方便,可安装在驾驶舱内的各种位置,以实现最佳视野。通过将收集到的画面经过微处理器计算,系统能够辨别出司机当前视线聚焦的地方,例如汽车中控台还是路面。根据这些数据,系统能够即刻自动增强这些功能的可视性,让司机更容易看到信息。 系统拥有的识别能力还可用于自动调节座椅位置或侧视镜。此外,万一有窃贼进入车辆后,系统判断出窃贼并非司机本人后将禁止发动机起动,甚至将拍摄到的入侵者图像保存下来。 前方摄像头与普通摄像头功能一样,检测前方车辆、行人和道路标志。当前方出现障碍物时,微处理器将前方摄像头收集到的画面数据进行计算,而后方摄像头则解析司机当前视线的聚焦点,并判断出司机是否看到了前方的障碍物。这项信息会以声音警报或在仪表盘上弹出信息的方式转达给司机。 伟世通电子正在向各汽车制造商展示这项技术,希望将其运用于未来的汽车安全系统中。 智能交通系统 主动安全新技术还集中在智能交通领域,通过共享道路、车辆信息来预防事故发生。 以前车辆搭载的主动安全系统信号输入主要是由大量的随车传感器提供的,这些随车传感器主要监控驾驶状况以及潜在驾驶危险。而现在已经有大量的研究人员开始研究利用一些外部组合传感器增加甚至替代主动安全系统之前的信号输入种类。 相比之前单纯依靠摄像机、雷达等随车传感器数据的局限性,通过结合GPS卫星数据和车载导航数据作为主动安全系统的信号输入来源具有更广泛的数据输入类型。 越来越多的公司开始研究车辆与车辆、车辆与基站的通信技术,也就是V2X(Vehicle to X)技术。此种通信技术采用了传统车载通信系统不常采用的专用短程通信手段。尽管V2X技术面市还尚需时日,但是其主要的公路测试已经完成。等到美国车辆监管机构批准其上市时,其公路测试的数据将作为主要的数据基准。正因为此技术所带来的车辆安全性以及可承载车流量的大幅提升,目前已有大量的汽车生产厂商正计划在将来将此技术应用到车辆当中。 当路前方较远距离存在潜在驾驶危险时,V2X技术可以及时的通过基站与车辆进行通信,提早做出相应减速措施。相比较随车传感器实时性突出,远距离预警则有所不足。V2X技术的远距离预警功能不仅可以提高驾驶安全性,而且对于提高燃油经济性、保证交通顺畅同样具有重要作用。 目前,德尔福、电装、伟世通等都投入人力、物力研究。 伟世通高级开发副主任Brian Daugherty表示:“V2X系统造价与传统辅助驾驶系统相比要低一些,V2X技术不仅可以作为传统辅助驾驶系统功能上的补充,而且还可供低配车型选配。” 在谷歌宣布125亿美元收购摩托罗拉移动公司两个月后,后者了一款摄像头系统及其专利图,据悉,这项系统能够将检测到的路况信息与其他车辆的司机共享,这也是该公司为数不多的直接与汽车相关的技术专利。这项代号为US 13/556,081的专利或将帮助司机降低道路风险。 “该摄像头系统将收集到的路况信息拍摄记录,并将多媒体信息传输给即将抵达此地的车辆,起到预警的作用。”以上是专利的部分技术说明内容。 系统中包括视频编码器、摄像头、无线电频率调制电路。其中,后者起到调节雷达信号、视频信号8的作用,系统利用跨车辆警报系统(inter-vehicle alert system)控制摄像头捕获视频数据,将视频数据通过后方天线装置传输至其他车。 作为汽车安全措施的重要一环,a新车主动安全系统评价也越来越重要。2013年10月底,中国C-NCAP 管理中心评价部部长、国家轿车质量监督检验中心副总工程师刘玉光透露,新版C-NCAP评价规程预计在2014年形成初稿,2015年定稿并公布实施。“从中远期来看,C-NCAP研究的方向将会更加侧重主动安全、碰撞形态、测量效果、安全考核四大领域。”随着更多企业的加入,主动安全市场由当初的蓝海已经变成了拼杀激烈的红海,但国内企业还是处于被动跟随的状况,等到技术大规模普及红利显现时,我们是否只能望洋兴叹了? 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术势在必行 现如今,中国汽车市场发展快速,国内消费者对驾车生活的追求也逐渐从满足基本的代步功能转向追求舒适和安全等更为高层次的需求。对于保千里汽车主动安全系统,汽车电子行业知名品牌广州飞歌汽车音响有限公司的副总经理陈健勇表示,如果能够有效针对潜在危险向驾驶者提供更加全面、及时的信息,可以有效提升国内汽车安全水平,这不仅对车主是一大福音,也给行业今后在汽车主动安全领域的发展指明了方向。同时,他指出:“汽车的交通安全是我们汽车电子企业的一份事业,同时也是一份社会责任。道路的交通安全离不开企业的创新发展,企业在市场推广的同时也提高了交通参与者,尤其是车主的安全意识。我相信,随着消费者观念的转变,汽车主动安全系统这类产品的市场前景是非常好的。” 据陈总介绍,主动安全相比被动安全,更能保证驾乘者的安全,防患于未然。从过去的数据来看,被动安全的参数基本接近饱和,它的作用已经接近于极限。现在大家更关注的是怎样预防事故的发生,因此主动安全产品的应用将是未来汽车安全产品的发展趋势。“在汽车业群雄逐鹿的今天,无论从消费者的角度出发,还是从汽车电子行业发展方向来看。中国汽车工业必须顺应汽车主动安全技术发展的方向,在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。”他说。 深圳市汽车电子行业协会副秘书长陈会军也表示,汽车主动安全产品是一个大趋势,将来会慢慢形成一种标配。他说:“对于驾驶者来说,他们需要的是越来越安全,而汽车的进化就是往安全、便捷、智能化方向发展,所以汽车的主动安全在今后相当长一段时间内可能会占领主要的位置,特别是汽车电子这一部分,汽车安全部件现在增长是非常快的。现在很多高档车都已经安装了主动安全系统,一些中档车也开始在装,根据每个车厂设计的车型的不同,功能会有一些小的差异,但是大的方向是相同的,各个车厂都有自己主动安全的基准侧重点。” 不过,就目前来看,尽管主动安全方面的产品开发已经取得一定的成就,但当前汽车主动安全防护方面的应用状态还很少,普及率较低。对此,陈秘书长表示:“从前装的车厂来看,很多高档车都已经装了,但是后装有些难度,也有技术方面的问题。目前后装的可能只是在原来的基础上加装一些预警和提醒的功能,对车本身的驾驶没有干预,但是前装的车厂很多时候可以对整车的驾驶进行干预,比如自动减速或刹车,这是有很大区别的。从普及率来说,比较快的还是前装车厂的这种模式,但高档车毕竟买的人不多。不过到了中档车也有这种功能的时候,也会有更多的人对主动安全这个概念有更清楚的认识。比如20万以上的车都标配有这种功能的话,那对于普及来说是非常有利的。” 而飞歌的陈总分析道:“任何一个新产品的研发过程都是不易的,因为主动安全是一个新领域,对企业不仅仅有技术上的创新要求,对企业的研发思路上也有极大的创新要求。目前国内主动安全技术的研发相对滞后,但广阔的前景不言而喻。当然,主动安全的意识要不断推广普及,让更多企业和车主加入主动安全的行列。” 那么,汽车电子企业能为汽车主动安全的发展提供哪些支撑呢?陈总说:“我觉得汽车电子行业在汽车主动安全领域还是大有可为的,就拿飞歌自身产品来说,其中就有一项很重要的功能胎压监控。驾驶者可以通过车内提示系统来判断轮胎胎压情况是否正常,避免因轮胎亏气出现的行车跑偏,预防因胎压不正常出现的爆胎情况,在高速行驶时对于乘坐者的安全也是一种保障。汽车电子的种类繁多,但无论是什么类型的产品,都应该从自身角度出发,将细节做到极致。特斯拉开启了汽车的智能时代,让有技术优势的企业有了新的生机。汽车的智能整合也即将开启,例如主动防撞、道路偏移纠正系统和专业的夜视记录仪就能通过智能系统充分结合。汽车电子企业可以在车辆的通讯、发动机控制、OBD报警、远程故障诊断、轮胎、夜视、主动防撞、车道偏移纠正、救援、云数据等方面提供最新技术和产品支持。将来安全性汽车电子产业将是一个百花齐放的阳光产业。” 在陈总看来,企业的竞争形态可以看出一个行业的发展状况。目前已经出现了很多创新的、有特色的汽车电子产品,除了保千里汽车主动安全系统外,还有自适应巡航系统、车道偏离警告系统、主动刹车系统以及防撞系统等产品。但车载导航是汽车与人沟通的中心点,扮演着司令部的角色。将来所有的汽车智能化产品都是借助车载导航来实现操控与通信。所以,将来的汽车主动安全系统与车机是一个相互配合、相互推动的过程。 对于汽车主动安全未来的发展,陈秘书长也提出了一些建议:“对于汽车制造厂而言,我觉得在汽车设计定型和销售时可以在汽车主动安全方面多做一些科普和宣传,这样可以进一步提高车的销售和买车人的安全意识。而对于后装市场,要尽量将产品的稳定性和可靠性做得更好一些。但我不是特别赞同后装主动安全的企业去干预车辆的驾驶。我觉得后装市场做主动安全的企业把预警做好,能做到提醒驾驶者这就够了,不要轻易涉入车身去干预驾驭。不管是后装的差异、品质,还是品质的管控,安装的难度,市场销售的策略,我觉得都应该是这样子。” 结语 很明显,消费者对于汽车主动安全的需求是存在的,这种需求已经逐渐被激发出来并促使汽车业进入了主动安全时代,这对于汽车电子企业而言无疑是一个机遇。或许过不了多久,将会有越来越多的企业挤进汽车主动安全这片蓝海,那就让竞争来推动这个领域的创新和提升吧! 汽车安全技术论文:汽车安全技术运用及发展趋势研究 摘要:汽车安全技术的运用提高了汽车的安全性,降低了事故的发生率,对保证人民的生命财产安全又重要作用。本文首先探讨了汽车安全技术的运用,然后阐述了其发展趋势。 关键词:汽车安全技术;主动安全技术;被动安全技术;发展 一、汽车安全技术的运用 1.汽车主动安全技术 汽车主动安全性是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了主动安全系统。 (1)距离警示系统 该系统主要特点是在自适应巡航控制系统(ACC)关闭时,也可帮助驾驶员保持与前车的安全距离,当距离警示系统被激活后,驾驶员可预先设定驾驶车辆与前车的时间间隔,汽车行驶时,系统探测到驾驶的车辆与前车的时间间隔低于设定值时,会在前风窗玻璃上发出警示,同时发出警告铃声,如驾驶员仍未采取任何安全措施,这个系统会主动制动。沃尔沃汽车公司最近开发出了这种防止撞车的距离警示系统 (2)行人安全系统 除了提高交通参与者的安全意识以外,主动避让的行人安全技术的开发显得尤为重要。该系统由集成在前格栅中的雷达装置,装在车内后视镜前面的摄像头和一个中央控制单元组成。雷达的任务是探测车前的物体并确定与车的距离。摄像头则确定物体的类型。行人安全系统不仅能够对前方静止或行驶的汽车做出反应,还可以探测到任何身高80cm以上的行人(包括儿童)。如果有人走入汽车的行进路线,系统即会发出警告;如果驾驶者未能及时做出反应,系统会自动全力制动。在车速小于35km/h时,可使汽车避免与行人相撞。在较高的车速下,则尽可能在发生碰撞前减小车速。并在发生碰撞前施加全力制动,完全规避或最大程度减少事故发生的伤亡程度。 (3)误踩踏板加速抑制系统 日常生活中,经常会有些新手驾驶者因为把油门当制动酿成的惨剧,针对这一现象,日产研发的误踩踏板加速抑制系统能够有效地降低惨祸发生的概率。在限定的区域内,只要该系统启动着,无论驾驶者用多大的力度踩加速踏板,车辆都不会猛的向前蹿出去。这个系统将成为很多新手驾驶者的福音。该系统通过全景式监控影像系统的4组摄像机获取图像信号数据,可以识别车辆是在道路行驶还是在停车场内(或者前方有障碍物)。 (4)远红外夜视系统 夜间是事故高发时段,照明系统是否可靠直接关系到汽车驾驶员的生命安全。最新的夜视辅助系统可让驾驶员在夜间提前看清近光灯照不到的交通标牌、弯道、行人、汽车、障碍物或道路上其它可能造成危险的物件。装备夜视辅助系统的汽车装有两个红外线前照灯,可以找到前方大约200m的距离,在风窗玻璃内侧,有一个小型红外线摄像机可以记录前方的驾驶环境,减弱干扰的耀眼光,提高其它物件的显示亮度,并将其显示在驾驶员仪表板的显示屏上。 (5)驾驶者警示控制系统 由于高速公路网的不断完善,增加了长时间驾驶的机会,驾驶人员极易疲劳和注意力不集中,由此而引起的交通事故约占整个车辆事故的50%。该系统能够记录汽车在道路上的行驶情况并向注意力分散的驾驶员发出警示,避免或减少因疲劳驾驶导致事故的发生。在车辆进入容易使驾驶者进入放松状态的笔直、平坦的道路以及容易使驾驶者注意力不集中的环境时,当车速超过60km/h,该系统激活;当车速超过65km/h,系统便开始进行干预。 2汽车被动安全技术 汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 (1)膨胀式后座安全带 福特开发的膨胀式后座安全带在事故发生时,通过把撞击压力分散到更大面积来扩大保护范围,为头部和颈部提供额外支持,有助于减少撞击对胸部的压力和控制后座乘客头部和颈部的移位。该系统将筒状气囊折叠成褶皱状收放在安全带内侧。在发生正面碰撞或侧面碰撞时,汽车安全带传感器在瞬间测定碰撞的严重性并展开气囊式安全带的气囊,从发生碰撞到气囊膨胀打开只需40ms的时间。 (2)外部安全气囊 福特开发的外部安全气囊系统采用了两种可在碰撞中对行人进行保护的气囊。这两种气囊一个是发动机罩气囊;一个是前围安全气囊。两者的配合使用可减少最常见的行人伤亡事故。碰撞发生时,碰撞预警传感器激活发动机罩气囊,其在保险杠上方紧靠保险杠处开始展开,50}75ms内完成,充气后的安全气囊约有1371mm宽、558mm高、127mm厚,由保险杠顶面向上伸展到发动机罩表面以上。 (3)智能型安全气囊技术 所谓智能型安全气囊是在原有安全气囊基础上增加传感器,以探测前排座椅上是否有人,乘员是儿童还是成年人,是否系好安全带及驾驶员和乘员在座位上所处位置。智能型安全气囊有5类传感器:重量传感器可根据座椅上重量测量出是否有人,是大人还是小孩,是男性还是女性;红外线传感器根据热量探测人的存在;电子区域传感器通过测量低能量电子区域的电流,测定乘员是否存在和其所处乘位的位置;光学传感器判定人体存在与否和其位置;超声波传感器分析反射波探明乘员是否存在及其位置。 二、汽车安全技术的发展趋势 为了避免或减轻行人与车辆相撞时发生伤害的严重度,提高车辆的各项主动与被动安全性,世界各大汽车公司投入巨大的人力、物力和财力来研究和开发汽车安全保护技术和产品,并逐渐应用到现代汽车上。未来汽车的安全技术将向着智能化主动化和集成化的方向发展。 智能化。在科学技术不断发展的今天,高科技在汽车制造业中的运用越来越多,使汽车安全系统向着智能化方向前进。通过这些智能化设备的运用,提高了汽车操作的简便性和安全性,保证了人们行车的舒适与安全。 主动化。数据表明,汽车被动安全技术的发展已经到了瓶颈阶段,很难再有新的突破,其作用已经接近极限。现如今,只能通过运用主动安全技术来提高人们行车的安全性。 集成化。将主动安全技术与被动安全技术进行融合,使之形成一个有效的网络,协同发挥作用。中央控制系统能够在危险逼近时主动辅助驾驶者驾驶汽车,而如果事故无法避免的话,系统将会在有限的时间内,把事故的后果减轻到最轻的程度。 三、结束语 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的研究现状及展望 摘 要:安全技术是汽车技术中最重要的问题。保证汽车技术的安全性可以减少交通事故的发生,减少交通事故带来的伤亡和财产损失。研究和展望现阶段的汽车主动安全技术和被动安全技术,并对汽车安全技术的前景进行展望。 关键词:主动安全技术 被动安全技术 防抱死系统 电子稳定系统 1 引言 作为现代社会不可缺少的交通工具,汽车在给人们带来便捷的同时也带来了大量的交通事故。由汽车引起的伤亡数量一直在增长,相关经济损失也非常巨大。因此汽车安全技术也越来越被全球各个国家所重视。在这种情况下,经过各个国家和组织的不懈努力,汽车安全技术在很多方向上取得了一定成果。本文中,笔者将对汽车安全技术的现状和汽车安全技术的未来进行研究和讨论。 2 汽车主动安全技术 汽车主动安全技术主要包括:防抱死系统,电子稳定系统,电子制动力分配系统,转向控制系统,防滑转系统等技术。 2.1 防抱死系统 防抱死系统的基本功能是在实时状态下感知汽车车轮的运动状态,并对其作出调整,防止车轮抱死事故的发生。根据统计数据显示,轿车,重型卡车和客车在安装了汽车车轮防抱死系统后,交通事故发生率分别减少了8%,15%和5%。通常情况下,防抱死系统可以明显的提升汽车运动状态下车轮的安全性并很大程度上的减少相关事故的发生。 2.2 电子稳定系统 通常情况下,电子稳定系统包括以下几种功能模块:驾驶员疲劳检测,距离控制,周围环境检测,刹车助力器,限速器,综合稳定性控制,汽车轨道设置器和汽车轨道偏离警示系统。这几种功能模块的综合使用,可以很好的提升汽车运行的稳定性,从而减少汽车交通事故的发生。 电子稳定系统的工作原理是:通过感应监控设备来监控汽车运行状态下的所有数据,数据会被传输到微型计算机控制系统,系统用提前存储好的标准状态数据和接受的数据进行比较,以此来判断汽车当前是否处于不稳定的运行状态。一旦发现汽车处于不稳定的运行状态,系统会迅速的分析当前汽车的不稳定程度和可能出现的后果,如果不稳定程度比较严重,系统会取代驾驶者自动控制汽车。从而减少潜在的事故发生,保证汽车安全。 2.3 电子制动力分配系统 电子制动力分配系统经常被看做是防抱死系统的辅助系统。它可以调节汽车前轴和后轴刹车制动力的分配比例,从而保证汽车的刹车性能。同时,电子制动力分配系统可以和防抱死系统结合使用来提升刹车的稳定性。其工作原理是,利用计算机感应汽车每个车轮的周围环境和摩擦力,控制每个车轮对应的刹车装置,根据得到的数据提供相应的制动力分配方案,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.4 汽车牵引方向控制系统 汽车牵引控制方向系统是用来控制汽车的转向过程的。它是由刹车液压传感器,减速传感器,车身摇摆角速度传感器,转向轮角度传感器和车轮速度传感器组成的。汽车牵引力控制系统可以修正使汽车偏离安全路径的牵引力,防止汽车偏离正常行驶路径。主要工作原理是:利用传感器实时的感应汽车的行驶状态的信息。如果发现汽车当前行驶方向的数据和标准安全数据不同,系统会自动的调节刹车控制器和加速器,同时在不同的车轮上独立的进行制动,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.5 汽车防滑转系统 汽车防滑转系统是一种新出现的系统,是建立在防抱死系统的基础上的。系统通过监测和控制主动轮来防止由于汽车大幅度转向或路滑引起的汽车失控。主要的工作原理是:电子传感器监测主动轮和从动轮的转速,如果发现主动轮的转速比从动轮的转速高,系统就自动发出控制命令,例如降低档位或者刹车从而防止车轮滑转。 3 汽车被动安全技术 汽车被动安全技术主要包括安全带、安全座椅、气囊系统和COF能量吸收刹车踏板。 3.1 安全带系统 安全带系统的作用是在交通事故中,减轻或防止乘坐者由于和物体碰撞引起的伤害。它主要的工作原理是:预紧装置在汽车紧急刹车或碰撞时迅速的收紧,同时安全带将乘坐者固定住,以防止乘坐者和物体碰撞并造成伤害。当撞车影响减弱时,安全带会自动松开。大量的测试证明,安全带最大可以承受1.4吨的力量,可以在90%的事故中起到减轻或防止伤害的作用。安全带系统主要由两部分组成。 (1)安全带预紧装置。预紧装置的作用原理是专门的感应器收集撞车信息,如果发生碰撞就释放出脉冲,脉冲控制气体发生器引爆气体。爆炸产生的气体迅速在管内膨胀,迫使球链向前运动并带动棘爪盘转转动。棘爪盘和轴连为一体,棘爪盘带动轴转动,安全带就绕在轴上,因此瞬间实现了安全带的收紧功能。 (2)安全带拉力控制器。安全带控制器的作用原理是在预收紧装置的轴上有一根金属转动棒。当汽车碰撞结束后,转动棒即开始转动,从而松开安全带。 3.2 安全座椅 安全座椅主要是指以保护儿童乘车安全而设计,制作的专用汽车座椅。汽车的车座和安全带一般都是按照成人体型来设计的,在保护儿童乘车安全性的功能方面有所欠缺。安全座椅根据儿童的身体特点而设计,可以在事故发生时对儿童起到很好的保护作用。 3.3 安全气囊 汽车安全气囊,通常设置在车内正面,侧面和车顶三个位置。旨在减轻乘员的伤害程度,当汽车发生碰撞时,安全气囊在小于0.1秒的时间内弹出并快速充气,保护乘坐者的头部和胸部。此技术的一个不足之处在于,当汽车碰撞不是非常剧烈时,安全气囊的弹出可能会对乘坐者带来不必要的损伤。 3.4 COF能量吸收刹车踏板 统计表明,世界上90%的驾驶者都在严重的汽车碰撞中腿部骨折,甚至造成了残疾。这是由于在重大事故发生时,驾驶者通常都会用力的用右脚踩踏刹车,这样由事故引起的巨大能量会通过和踩踏方向相反的方向传递给驾驶者右腿。因此驾驶者的右腿往往会在事故中受到相对严重的伤害。 为了减少这种情况的发生。德国大众公司发明了一种能量吸收刹车踏板,最早被使用在POLO轿车上。当汽车遇到和行驶方向相反方向的碰撞时,刹车踏板会在制动后自动分解,从而使驾驶者右腿受到保护。 4 汽车安全系统的未来发展方向 4.1 激光测距成像技术 激光测距成像技术一定程度上解决了机械成像的难题,但也具有一些自身的缺点,例如噪音大,测量精度和分辨率低,成本太高。因此在实际应用上还具有一定难度,此技术未来的发展方向将是提高其测量精度和降低制造成本。 4.2 集成传感器技术 和激光测距成像技术一样,集成传感器技术也正处在研究阶段,并存在着一些缺点。传感器在汽车技术中起着非常重要的作用,现阶段的主要研究方向是怎样将多个传感器组成合理的传感器阵列从而使这些传感器综合的发挥更好的作用。 4.3 综合控制技术 此类技术的的应用效果比单一使用技术要更好,分别在主动和被动安全技术方面取得一定进展。 例如美洲豹汽车的“自适应约束系统”(ARTS),对前面提到的安全气囊的缺点进行了改进,它能够自动检测乘坐者的体型,头部所处的高度,并根据汽车碰撞的剧烈程度来控制气囊是否弹出和气囊充气程度,从而使安全气囊更好的起到保护乘坐者的作用。 福特公司的“综合安全系统”(ISS),该系统综合的涵盖了多种先进的电子系统,由超过50种的系统综合组成。 5 结语 人类对于科学技术的探索永远不会停止。关于汽车技术,我们已经取得了很多成果。安全技术作为汽车技术中非常重要的组成部分一定会随着人类的努力和汽车技术整体的进步,朝着更高,更远的方向而发展。 汽车安全技术论文:中国汽车安全技术的现状与展望 摘 要:交通意外伤亡率高是当前中国的严峻形式,所以企业、学校、科研机构已加紧研究和开发汽车安全技术投资,加速安全技术和产品开发能力提升的过程。独立的C- NCAP五星级品牌汽车,以获得较高的分数,中国的飞跃带动了安全技术的发展。行人的保护、后排乘客的保护、保护骑自行车等被列入安全研究之内;主动安全系统、预碰撞系统、智能汽车网络系统的研究和发展,已进一步成为了人们关注的焦点,更高层次的乘客、车辆和环境相关的主动和被动安全技术的融合协调,将推动零伤亡的汽车碰撞安全概念的实施。国家研究开发和商业化的主要问题,是完善法规与标准的建立,将成为汽车安全技术的飞速发展。 关键词:中国汽车安全;技术;现状;安全 近年来,中国汽车产业的快速发展。中国已经超越美国作为世界最大的汽车生产商,在2010年中国汽车销量分别为1.826万美元和1.807万美元,汽车产量和销量都超过1800万,赢得了世界的第一。中国汽车保有量以突破70亿,达到一个新的高峰,不断增长的汽车事故造成的大量人员伤亡,是当前中国面临的一个首要问题。为了减少交通伤亡率,提高车辆乘员保护,汽车安全技术已经成为中国汽车产业的最重要的研究方向之一。引进先进的汽车安全技术和研发,努力提高中国汽车产业的自主性是必须经历的过程。 一、中国汽车安全的现状 随着中国社会人们的安全意识的淡薄,中国交通意外在年年增加,日益增长的交通伤亡率,进一步反映了整个中国的汽车安全性能低(见图),虽然在汽车销售存在一个巨大量的突破,中国的汽车安全技术发展还比较落后。 因此,根据中国的国情,为中国新车评估C - NCAP评价体系建立,揭开了中国汽车安全技术快速发展的序幕。国内消费者从以前的重外观不重质量的角度来看,逐渐转化为车辆的安全性能是购买的首要标准,C - NCAP汽车安全星级,以帮助消费者更直观地识别车辆安全性能的表现,正是因为有这样的第三方评级机构,有效地促进了国内汽车公司在汽车安全技术的研究和开发,以及安全配置,加大投资力度,不仅是为了实现国家的法律法规和标准,但深入挖掘并满足消费者的安全需求。中国汽车安全性能的要求逐步提高汽车零部件的质量要求也越来越高,安全零部件供应商积极引进国际先进技术,加大投资力度,研究和开发新产品,以提升国内整体汽车安全部件性能。消费者,原始设备制造商、供应商有效地刺激国内汽车安全技术和产业进步之间的互动。 二、汽车安全的类型 1、主动安全技术 主动安全技术指的易用性和舒适的驾驶条件,以帮助司机避免事故的技术。主动安全技术,包括底盘的主动安全技术,安全预警技术和集成安全技术,整个主动安全技术的发展,如图2所示。底盘主动安全技术主要以底盘控制技术为核心,最终通过机箱组件用于与安全相关的控制。以及开始的防抱死制动系统及其应用(防锁定制动系统.ABS)。 2、主动安全控制 主动底盘控制技术是底盘的主动安全控制与执行以电子制动控制,是使用最广泛的技术。电子稳定控制系统(ESC)在主动安全性的底盘控制技术起到很重要的地位。如图(3):在电子稳定性控制系统通过传感器和汽车驱动程序的实际操作状态的操作意图检测到的数据的比较,和差补偿施加到车辆制动横摆力矩控制的转向特性的变化和改进横向稳定性,从而减少交通事故的数量。 3、安全带 安全带是第一个在中国市场上已经普及的被动安全装置,三点式安全带已成为标准的安全装置。在已经升级的基础上,出现了三点式座椅安全带预张紧器,安全带预紧器和限力器,安全带具有更多功能的安全带,安全气囊,座椅安全带预紧限力等;在中国市场上有三点式安全带的一般逐渐开始取代普通的三点式安全带成为各种车型的标准配置。国内汽车制造商积极引入更智能的电机皮带,电机皮带(参见图8)通过预碰撞警告系统检测到碰撞的风险,可以增加安全带来的电动安全带卷收器,符合消除安全带松弛预碰撞的主动安全系统可以更好的乘员约束,以减少可能造成的损害。 车外人员保护措施 虽然中国汽车保有量在200万左右,但作为一个发展中国家,基础设施相对薄弱,人口众多,混合通过主要道路交通状况时有发生,导致越来越多的车毁人亡,事故中行人的伤亡率、行人事故死亡率高约占总死亡率的26%,高于其他类型的交通人员死亡7%。中国在近几年才开始开展行人保护研究,2009年10月30国家了GB/T24550-2009 “汽车对行人的碰撞保护”的法规和标准,体现了中国政府和汽车制造商的行人注意安全。目前,中国汽车技术研究中心有一个完整的模块,能够超过七冲击实验,包括头模块(成人和儿童)的发动机罩冲击试验,腿模块保险杠冲击试验,大腿模块引擎盖边缘震荡行人保护测试实验室,其他汽车制造商都在积极行人保护实验室的建设。自行车作为中国的主要手段,在复杂的道路环境运输也面临着由机动车辆发生碰撞的风险,根据中国的交通情况,有关大学对驾驶自行车与汽车的骑手接触位置与车辆碰撞速度进行试验,碰撞运动的车手,机械师和人身伤害事故等方面的重建,事故模拟,建立中国人体特征作为参数的碰撞模型模拟研究,并寻求降低骑手受伤的解决方案。 三、国家汽车安全法规和标准 目前的汽车安全法规的释放与建立对中国汽车安全有积极的影响,侧面碰撞、安全气囊技术、安全带技术、安全带提醒装置、儿童座椅、行人保护法规等;相对于欧洲,美国和日本而言,全面的滞后是我国最基本的国情;欧盟的ECE / EEC法规相对较早,作为中国汽车安全研究时间较短,并开展小范围,技术能力和缺乏这方面的经验是领先的中国缺乏的主要原因。经过多年的努力,支持了自己的品牌,以及高校,国家正在建立具有中国特色的汽车交通安全法规,打破国际技术壁垒,一直占据着很重一页。要加快中国汽车安全技术发展的步伐,中国汽车技术研究中心汽车安全法规标准不断提高,安全带提醒,儿童乘员约束系统,行人保护方面的国家标准。表(1)显示了中国各大汽车安全的阶段有关技术标准: 中国汽车安全技术展望 随着社会的进步和科技的发展,汽车技术也获得了快速增长,越来越多地车企参与汽车安全技术在各方面的研究,中国的汽车安全发展方向也将走向一个全面综合和创新的时代;主动安全技术将成为汽车安全技术发展的主流,主动提醒没有被证明是有效避免交通事故,开始主动出击,积极干预控制深度的方向,随着技术的不断发展,通过先进的电子技术相结合的智能集成安全系统,自适应主动安全性研究巡航控制系统,车道保持系统,积极的事故预防系统,CAR2X主动安全系统、控制技术、汽车安全技术将成为未来的主流;智能交通系统是先进的信息技术、人工智能技术、信息和通信技术自动控制进行汽车主动安全装置,控制干预智能交通的安全性,最终形成全社会的信息通信技术和计算机处理技术,有效整合交通管理系统,与汽车主动安全技术是一个完整的统一。 总之,人体生物力学、高科技材料、电子信息技术、计算机仿真技术,除了政府需要建立中国人体功能与底盘集成等关键技术研究项目,也要集中优势资源,是解决中国当前滞后重要的一点。只有汽车安全相关的学科和技术已得到改进,才能有效地促进汽车安全技术的快速发展。
交通运输专业论文:以需求为导向的交通运输专业多元化实践教学研究 摘要:交通运输专业与运输生产的实践活动密切相关,应该培养符合社会需要的专业人才。实践教学是连接学生职业生涯与理论学习生涯的重要环节。本文分析了目前交通运输专业实践教学存在的内容繁杂,缺乏针对性;实践教学流于形式,教学手段落后;学生对实践的重视程度不够,缺乏对实践效果的考核;缺少长期稳定协作的教学实践基地等问题,提出相应的改革建议。 关键词:交通运输;实践教学;教学改革;需求导向 高等教育的职能定位从中世纪的科学研究,到后来的教学与科研并重。高等教育发展到今天,人们普遍接受了大学的多功能论,即大学应该是教学、科研与服务社会多种功能的集成体。当前,我国高等教育正处于从精英教育过渡到大众教育的过程中,大学生的就业问题已然是一个严重的社会问题。在大学生接受基本人文素质培养、道德品质培养等之外,工程素质的培养对于工科大学生而言,是基本素质的重要组成。在工程素质的培养中,实践能力的培养对于学生从理论到生产一线,有着重要的积极意义。实践教学如何满足学生与社会的双重需要,是摆在我们面前的现实问题。 河北工业大学交通运输专业于2000年开始招生。从专业发展来看,交通运输专业最初的课程设置,考虑到当时的师资、教学条件等因素,设置的课程偏向交通土建方向。因为学校位于天津市,从目前交通运输的就业情况看,天津港对交通运输专业有广泛的需求。运输、物流领域的很多工作和海运有关。从课程设置上,专业课程已经进行了相应的调整,但实践环节没有相应跟上。如何立足于京津冀的发展需要,考虑学生主要的就业去向,有针对性地进行课程设置和实践教学改革,成为专业发展必须考虑的问题。 一、交通运输专业实践教学研究综述 交通运输学科涉及自然科学、社会科学等各个学科。与运输生产活动紧密联系,具有显著的工程特点,实践性很强。在人才培养的目标和要求上强调专业技能、动手能力、适应能力、创新能力的训练和培养。同时要使学生掌握扎实的基础科学理论和工程技术的原理与方法,具备应用这些原理与方法解决实际问题的能力,掌握实验方法与原理。因此,社会需求的交通运输专业的人才必须具备一定的综合能力、扎实的实践技能和动手能力、良好的适应能力和创新能力,根据教育部要求,交通运输专业具有“宽口径、厚基础、大平台”的培养目标,各个有交通运输专业的高校对交通运输实践教学也进行了相关的改革研究。其中,西南交通大学的马驷等人指出,交通运输的实践教学体系由基础实践环节、专业实践环节、综合实践环节和创新实践环节构成,并且实践教学内容应该与课程体系有机结合;采取构建高水平实验平台、专业课程精品化、改革专业实习模式、强化科研训练、加强毕业设计的教学管理等措施,提高学生的实践与创新能力。石晶、魏丹等人从校企合作、教学内容的组织、实践能力培养、师资队伍建设和校外实习基地建设这几个方面对交通运输人才培养的教学改革进行了探索。马永财、毛欣等人指出,以理论课教育为基础的学生实践能力培养,实践教学体系由基础实践教学环节、专业基础实践教学环节、专业实践教学环节、理论与实践教学环节、综合实践教学环节、创新实践教学环节构成。余静、刘华等人从交通运输实习基地建设角度分析了交通运输专业的实践教学。从上述已有文献的研究内容看,多家高校在交通运输实践教学过程中存在多方面的问题,很多专家对问题的原因进行了分析,也提出了实践教学体系的构成。目前的分析有两大方向,一个是依托大专业,实践教学涵盖交通运输多个研究方向,研究面比较广;另一个是过于强调“专”,例如仅仅研究汽车运用方向的实践教学,缺乏面向社会需求和实践需要的实践教学的系统设计,没有对多元化实践教学体系进行统一规划。交通运输专业的实践教学应该从社会需求的角度,在考虑交通运输的总体培养目标的基础上,针对毕业生的去向,建立有特色的交通运输实践教学体系。 二、交通运输专业实践教学存在的问题 1.内容繁杂,缺乏针对性。目前,交通运输专业的实践内容有两大部分,一个是公共模块,有思想道德修养与法律基础实践课、马克思主义基本原理实践课、“、邓小平、三个代表”思想概论、中国近现代史纲要实践课、软件技术基础设计、驾驶实习、认识实习、毕业实习、毕业设计或毕业论文;另一个是专业模块,内容涉及运输设备、信息、组织、场站等内容。从实践内容设计上,有些内容有重复,例如,集装箱运输实习和水路运输和港口商务实习内容,存在交叉重复。学生通过这些实践活动,很难真正形成对某一专业领域的操作技能和管理能力。 2.实践教学流于形式,教学手段落后,时间安排有待于改进。实践教学的形式主要有实习、课程设计和毕业设计三种,时间安排在学期初或者学期末。这种集中学习模式有利于教学安排,但对于学生在专业理论学习中产生的问题不容易及时通过实践环节加以解惑,从而使得理论教学与实践教学结合松散,不利于学生对理论的掌握和实践能力的提高。在毕业设计环节,虽然学校有了毕业设计系统,可以使得学生及时完成相应工作,学生能够通过毕业设计锻炼基本的科研思维,但因为毕业设计多为校内教师指导,没有和运输的实践活动相结合,应用性不足,通过毕业设计使得学生的实际职业技能得到提升的目的并未达到。 3.学生对实践的重视程度不够,缺乏对实践效果的考核。学生对于实践教学的内容,没有从思想上加以重视。很多学生仍然是把实践活动当成一门课程,在乎的是实践报告的成绩而不是实践过程的收获。造成在实践活动中,有些学生只是走过场,敷衍了事,不是带着问题实践,没有在实践教学的过程中学会解决问题。实践环节一般是以报告的形式提交成果,指导教师根据报告给出相应成绩,这种考核方法没有对学生的实践活动起到督促良性指引的作用。 4.指导教师本身缺乏实践经验。与欧美发达国家工科专业教师多是有丰富实践经验的情况不同,我国高等工科院校的教师,特别是中青年教师,本身就缺乏工程素质。很多高学历的研究生没有实践经验,直接进入高校,由没有工程实践的老师指导学生的实践活动,效果显然会大打折扣。 交通运输专业论文:关于交通运输学科专业一体化建设与协同发展的探索 摘要:针对高校建设中学科与学科之间、专业与专业之间、科研与教学之间、学科与专业彼此之间边界清晰难以做到资源共享的问题,探索建立“开放、集成、高效”的外部协同创新机制,努力突破高校与其他创新主体的体制机制障碍和壁垒,提出关于交通运输学科专业一体化建设与协同发展的观点。 关键词:协同发展;交通运输学科;一体化建设 协同创新有助于高校全面实现人才培养、科学研究、社会服务和文化传承创新等多元办学职能,有助于我们解决长期困扰创新人才培养的瓶颈和难题。 天津职业技术师范大学汽车与交通学院以专业、学科建设为平台,整合学院各类资源,协同发展,既可发挥学科特色,又能有效促进专业建设。以京津冀交通一体化协同发展为契机,依托社会、企业和行业机构资源,实现高校―企业、高校―职业院校、高校―科研院所、高校―行政机构的高效联合,即可积极促进学院发展,创新人才培养模式,提升人才培养质量,又可辐射式的服务并带动社会与行业进步。 一、依托交通运输行业,全面促进学科、专业发展 2001年经天津市教委批准天津职业技术师范大学设置交通运输本科专业,并于2002年开始招生,经过多年不懈的努力,累积了丰富的优质办学资源与学科资源。实现人才培养是办学的根本宗旨,在学院发展中,我院紧密结合时代背景,跟踪汽车产业、国家与区域“交通一体化”的发展新形势,注重产学研的紧密结合,在汽车与交通运输领域重点开展工程化、应用技术研究。通过依托行业、服务企业、提升实力以培养人才,力争实现“科研做在企业项目上、论文写在技术专利上、成果转化在科技产品上”的特色科研目标。 专业建设立足天津特别是滨海新区,面向全国,充分发挥我校“双证书一体化”职教师资人才培养的办学特色与优势,密切结合交通运输行业需求,针对汽车职教师资与应用型人才紧缺的现状,以及城市轨道运营管理对应用型人才的需求,进一步更新办学理念,加强教学改革与实践,强化专业内涵与特色建设;构建适应行业发展需要和我校办学特色的人才培养方案和课程体系,推进教学内容、教学方法改革;围绕核心课程群建设高水平的师资队伍、创建良好的教学条件和相应的教学管理制度,产生一批在全国有影响的优秀教学研究成果。 专业与学科建设中,一方面优化调整专业结构,在交通运输重点学科的支撑下,加强学院原有专业结构的内涵建设。传统汽车装备制造及汽车技术已经相对成熟,在人才培养中将着重突出智能交通、新能源汽车、汽车电子、轨道交通、汽车服务等交通运输相关的人才培养,为行业与区域经济发展服务。同时,主动适应交通运输行业需求,在学校的支持下,面向战略新兴产业开设城市轨道交通车辆工程专业方向,为学院长远发展作科学规划。 另一方面,在人才培养模式上,探索合作式的开放教学。[1]我院先后与多个地区和企业形成合作办学机制,与贵州教育厅促成学生顶岗实习计划、与青岛教育部签订“3+4”培养方案、与博世公司成立卓越班培养职教师资、与天津地铁集团等合作实现城市轨道运营管理方向建设方案等,取得良好效果。依托社会资源,实现开放式培养模式的探索,极大的促进了学院教学与育人工作。 二、“学科―专业”一体化建设,实现共生双赢 学院在学科、专业建设中,以交通运输工程为天津市重点学科、交通运输品牌专业建设为引领,带动车辆工程、汽车服务工程、汽车维修工程教育本科专业的大力发展,形成了以市级重点学科、天津市品牌专业、天津市战略性新兴产业、天津市卓越工程师计划相互支撑的“学科―专业”一体化发展模式。 在学科和专业发展的平台上,获批交通运输工程一级学科硕士点,载运工具运用工程、交通运输规划与管理、交通信息工程与控制三个二级学科硕士点。在智能交通、新能源汽车与排放控制、汽车电子、汽车职业教育等领域开展应用研究,培养汽车职教师资和应用型高级专门人才,服务地方经济建设。 在重点学科中设置汽车职业教育研究方向,以学科建设推动教学改革,在全校率先开展基于工作过程的一体化教学改革;培养方案中学科体系与行动体系课程双线并存互融,教学改革成效较为显著。近三年,汽车维修工程教育专业毕业生到中高职就业的比例近70%。 三、协同外部创新主体,科学配置资源搭建创新平台 整合优质资源,聚集人才,构建道路交通安全优势产业创新联盟,引进吸收国内外交通安全先进管理技术,开展面向交通安全行业的关键共性技术研究和高端人才培养,推动交通安全技术的应用和成果转化,打造天津智能交通产业技术高地,提升天津市交通安全管理的整体水平。 发挥各个协同单位的优势,组建“天津交通安全与控制协同创新中心”、“天津市智能交通技术工程中心”、“天津市新能源汽车驱动技术工程中心”等省部级平台。平台立足于车辆道路交通安全问题,联合中国汽车技术研究中心、天津易华录信息技术有限公司、天津公安交通管理局等创新主体,将以道路交通事故再现与鉴定技术、道路交通信息采集技术、车辆运行安全仿真与控制技术、车辆安全检测与诊断技术、车路信息交互与行车安全协同控制技术为基础,车路协同安全技术研究为目标,为天津市的社会经济发展提供安全交通保障。 协同各创新主体,紧密围绕智能交通技术开展研究。(1)在道路交通信息辨识、采集与信息融合技术方面,开发基于视频的交通目标跟踪技术,研究运用无人机等新技术在交通信息采集、交通监控、海洋溢油事件监控等方面开展应用研究。(2)在车辆运行安全仿真控制与辅助驾驶方面,如重型半挂车的侧向行驶稳定性及控制,通过对车辆稳定性进行动力学理论分析、建模、仿真和优化,提高车辆行车安全性;在此基础上,开展汽车安全辅助驾驶、车辆运行环境检测技术研究,如预紧式汽车安全带及驾驶员疲劳监测预警系统。(3)在智能交通前沿技术方面,开展车路信息交互与行车安全协同控制技术研究,基于多模式通信平台,开展车车、车路协同控制实验,紧急救援、道路事故处理和远程监控等研究。 四、学科专业协同建设,提升师资教学科研综合水平 以学科专业建设为龙头,培养和引进并重,建立竞争和激励机制,以教师核心课程群培养为宗旨,完善教师引进、培养、管理考核制度,建设一支专兼教师结合、满足教学和科研要求的教学团队;注重专业带头人、学科带头人在专业建设中的引领和示范作用,重点建设提高教师的工程实践能力。[2] 近几年学院先后成立了14个课程组的教学团队和6个研究所的科研团队。教学团队中对青年教师实行导师制,建立定期或不定期的听课制度和评课制度,有助促进课程建设和提高教学质量;科研团队以学术带头人为核心,构建结构合理的人才梯队,组成专业技术人员创新团队。在团队运行过程中,加大领军人才和创新团队的培养力度,借助外部资源,积极组织教师申报国家“千人计划”、天津市131人才计划、天津市重点学科领军人才、中青年骨干等人才计划,一批中青年骨干教师脱颖而出,提升了师资队伍的综合实力。 重视外部协同,促进与社会资源有机联合。自2012年5月校级协同创新中心正式成立以来,各协同单位高度重视,在政策、人才、资金等方面给予特殊支持。通过人事制度改革,人才队伍建设成效显著。协同创新团队以高水平人才为领军,由学术带头人、骨干人才、优秀青年人才、应用型工程人才组成。学术带头人、研究骨干负责团队的对外交流、申请课题、产学研合作。团队从组建初期的10人发展到47人,其中教授17人,建成学校、行业、政府、研究院所一体化创新机制和多元协同创新团队。研究工作以行业重大需求为导向,已建成交通环境与安全实验室、汽车检测实验室、车路协同实验室、多传感器交通信息检测实验室、智能交通示范实验场等多学科、多领域、多行业协同创新实验平台。该团队以项目研究为导向,将相关学科的优秀学者聚集起来共同完成项目,为建设美丽天津、实现绿色出行提供技术支撑。 五、协同企业与高校教学平台,加强教学评价体系建设 在坚持学校和学院各项教学管理制度的基础上,完善和细化专业教学管理措施,坚持教研活动经常化、制度化;注重学生自主学习能力、协作工作能力等基本素质的培养。[3]不断总结与比较校、企、社会三方面对培养质量的评价信息,完善课程体系与教学方法和手段。教学效果评价体系由市场需求及对用人单位的调研反馈完成,并利用反馈信息调整教学体系。逐步改革课程考核方式,注重知识与能力、过程与结果的考核,促进理论测试、操作、答辩、校内评价与校外评价相结合等多样化评价方式的结合。通过校企合作完善教学管理与评价体制,建立学校、用人单位和实习企业共同参与的学生考核评价体制,不断优化考核目标,完善考核内容,提高考核认证的适用性。 六、结语 通过对交通运输“学科―专业”一体化建设,达到使交通运输工程成为天津市重点学科和交通运输天津市品牌专业建设的双赢共生。以天津市“十二五”学科专业建设为契机,通过统筹人才、统筹师资、统筹科研、统筹资源、统筹校企合作与产学研,取得了专业、学科建设的一批标志性成果。“学科―专业”一体化建设,促进教学团队、精品课程建设,本科教学质量提升,学生对专业课教学满意度明显提高。 交通运输专业论文:城市轨道交通运输专业人才培养模式研究 摘 要: 轨道交通调度人员承担着轨道交通运营安全的重要责任,调度人员素质与行车安全密切相关。本文从高校行业性专业人才培养模式入手,针对当前人才培养中存在的不足,基于人才培养的原则和指导思想,通过明确创新型人才培养模式构建的途径和步骤,采用四层次模式构建交通运输专业人才培养模式,提出一系列富有建设性的对策和一套新的培养方案,以进一步完善宽口径人才培养方案。 关键词: 轨道交通 人才培养 四层次模式 随着我国大中城市规模的日益扩大,城市交通系统面临越来越大的压力,日益复杂的轨道交通路网结构使系统的运行保障面临严峻挑战,轨道交通调度员能否胜任岗位工作主要取决于能否把所学知识熟练运用到工作中,但目前的专业人才培养模式在系统的体系构建方面尚需进一步完善,在内容上较偏重知识的传授而对相应的工作素质和能力重视不足。在这样的背景下,研究如何进一步提高院校人才培养质量显得必要。 1.现行人才培养模式 轨道交通调度人员的培养单位主要由院校承担,另外,部分轨道交通运营企业也拥有独立的培训中心,对于刚毕业的院校毕业生,首先安排理论学习和模拟训练,然后分批分组到各运行岗位进行跟班实习,最终确定见习人员所分配的部门,这种人员培养模式的主要缺陷是成熟周期比较长,由于院校学习课时的限制,在培训过程中的部分非专业技能的掌握主要靠培养对象自己摸索,关于轨道交通调度相关的完整知识结构的形成和掌握有所欠缺。 2.新型人才培养模式构建 应用由威斯康星大学L.Kirkatrick教授提出的四层次评估模式,重构轨道交通调度人员院校培养模式。通过完善交通运输专业人才培养体系,进一步提高人才培养的质量。 2.1反应层次理论课程体系构建 反应层次课程体系内容主要涉及人才培养的相关理论知识,就交通运输专业讲,它涉及的理论知识内容主要包括:(1)车辆硬件类:城市轨道交通车辆构造等课程;(2)车辆软件类:城市轨道交通工程软件等课程;(3)系统运行类:城市轨道交通运行控制等课程;(4)管理科学类:城市轨道交通企业管理等课程。此外,由于轨道交通系统是一类由人参与的混杂系统,因此在已有课程体系设置的基础上还可以考虑将《工业心理学》等课程加入其中。 2.2学习层次实验课程体系构建 在调度控制技术能力实验内容的设置上,培养对象对还需要掌握的内容包括:常见车地通信设备的操作、为维护人员和突发状况提供及时的警告服务及特情处置能力等。已有实验内容的设置更强调的是常见调度方法在轨道交通系统中的应用,而对线路上异常状况的处置等实验内容涉及较少,可以考虑将某些特情的处理内容加入其中。此外,为了更好地增强实验效果,还可以聘请一线运营单位有经验的技术人员参与实验课程内容的设计[1-3]。 2.3行为层次交际课程体系构建 基本认知能力包含的内容主要有:对调度工作中出现的问题所做出的反应速度和灵活应变能力等,可将以上非技术能力进一步细分为人际沟通能力和合作协调技能等。通过对学生实验过程的观察可以发现,大部分学生具有较强或很强的认知能力,但在某些项目中存在一些不足,如空间感知能力和心算能力较弱等。此外,部分学生在人际沟通和合作协调技能等方面的能力比较薄弱,可考虑增设人际交往方面的课程以进一步提高人才培养的全面素质。 2.4绩效层次综合评价方案构建 当前考核过程立足于教师个人分析,缺乏从系统小组的角度进行评估。针对院校人员培养过程,绩效层次的评价结果可以通过一些指标衡量,通过对这些指标的分析了解人员培养效果。在具体指标内容的设计方面,不仅要充分考核学生对专业知识的掌握,更要对学生的性格和行为方式的养成进行评价,通过进一步改进已有评价模式,将针对学生个人的评价方式过渡到针对系统小组的评价方式,从内外两方面充分获取综合评价效果[4,5]。 3.试验性新方案 在学生接受系统实验的训练之前,首先对其进行行为层次和危机意识方面的培训。其次,在理论学习和实验开展中适时融入心理素质和综合能力的培训,这样既可以做到学习内容的多面性,又可以避免学习过程的枯燥性。再次,可考虑加入角色扮演环节,加大特殊情况下调度人员技能掌握的力度,使其在遇到突发问题和险情时做到思路清楚和措施得当。最后,注重在实验中培养学生的团队意识,可以实行分级编组训练。在考核评价中,从个人和系统小组两方面对培养结果进行全面评价,避免评价的单一化和主观性。 针对交通运输专业人才的培养过程,基于人才培养的原则和指导思想,通过明确创新型人才培养模式构建的途径和步骤,从高校行业性专业人才培养模式入手,针对当前人才培养中存在的不足,采用四层次模式提出一系列富有建设性的对策和一套新的培养方案,进一步完善人才培养模式的措施与方法,可望进一步提高人才培养质量。 交通运输专业论文:城市轨道交通运输与管理专业 【摘要】本文围绕城市轨道交通运输与管理专业的培养目标,提出了评价教学质量的五大指标,探讨了提高教学质量的途径。 【关键词】轨道交通 教学质量 评价体系 一、教学质量评价体系 为实现以城市轨道交通运营需求为导向,以职业能力为本位,以能否适应城市轨道交通运营人才需求、获得用人单位的好评为最高标准的专业教学质量目标,必须逐步建立以专业建设科学性评价、教学条件质量评价、教师教学质量评价、学生的基本素质评价和社会声誉评价为教学质量监控评价体系,为交通服务业培养具备良好职业道德和一定创新能力的高素质的应用型技能人才。 (一)专业建设科学性评价 1.专业设置科学性评价 专业设置是否科学在整个教学质量评价体系中是至关重要的第一步,所以,对职业学校的教学质量评价,以就业为导向的专业设置的科学性是重要的一环。 2.课程开发科学性评价 课程是指学校按照一定的教育目的所建构的各种教育、教学活动的系统。它是职业教学的核心,其设置的合理与否将直接关系到教学目标的实现、学生综合能力的培养。课程是由培养目标、教学内容的选择与改革、教学方法的改革、教材建设、课程考核等方面组成。 (二)教学条件质量评价 1.师资队伍 教师,是人才培养质量的关键,本专业教师应具有“双师”素质,既要有从事职业教育工作的理论水平和能力,又要有专业实践技能和经验,并具备良好的身心素质和良好的专业素养。 2.实验实训条件 包括校内实训条件和校外实践基地。校内实训和校外实践教学是培养学生站务员、票务员、行车值班员、客运值班员职业技能的重要教学环节,突出职业岗位技能模拟训练,培养学生的技术运用能力是职业教育实践教学的重点,同时又是培养学生创新能力的有效途径。 3.教学管理制度 它是规范教学工作,实施教学管理的重要依据,用于保证教学工作有秩序、有成效地进行。学校建立并推行ISO9001质量管理体系,制定了23个程序文件及71个作业指导文件定期开展内部质量审核,规范学校的教育教学工作,有效保障教学质量。 (三)教师教学质量的教学过程评价 所有的专业建设、课程开发、人才培养方案最终都要落实到教师的教学过程,所以要制定有效的制度公平、公正评价教师教学质量,保证人才培养目标的实现。 1.听课制度 一方面成立由主要校领导、教学管理部门及教研组长参加的听课小组,组织听课、评课活动;另一方面建立任课教师相互听课制度,每学期每位教师听课不少于3次。 2.督导制度 学校非常重视对教学质量的评价和提升。2001年成立教学督导组,由校长担任组长,建立了校、科、组三级质量监控和保障体系,对教学质量进行管理和监控。 3.教学检查制度 一方面,学校对各教学部门教学文件的执行情况进行检查;另一方面,对教师阶段教学工作各环节进行检查,实行三查两控制。 4.学生信息反馈制度 每周收集《学生学习信息记录表》,注重学生信息反馈,不断改进教学方法,调整教学内容。 5.强化实践教学能力制度 实行教师两年两个月到生产一线顶岗实践、到企业参观学习、举办教师下企业实践汇报会等活动,使教师掌握相应的操作技能,了解行业人才新需求,市场发展新方向。 6.学生评教制度 学生是教学过程中的主体,他们对教学质量的评价比较客观,但有时会出现主观偏差,通过数理统计并借助微机处理以达到学生评价的公正性。 (四)学生基本素质的教学结果评价 这是针对学生职业能力的评价,核心是看学生的发展进步,是否有就业能力和职业竞争力,主要包括以下四个方面。 1.职业关键能力 关键能力是一种跨专业的能力,具体包括职业道德规范、胜任城市轨道交通运营管理一线的站务员、票务员、行车值班员、客运值班员等职业岗位的意志品质;群体中的行为合作能力;创新意识与创新能力;具有为任职后的学习和发展打好基础的能力和适应职业应变的能力,如自我调节的良好心理素质等。 2.必备知识与理论 必备知识与理论是指学生在校学习期间对必备的文化基础知识、专业的基本理论掌握与应用的能力。应该看到,胜任站务员、票务员、行车值班员、客运值班员的职业岗位工作,是本学生毕业的最基本标准;掌握必要的专业理论与技能是学生走向职业生涯进行的必备条件;而一定的文化基础既是培养扎实专业知识、技能的基础,也是学生终身学习、终身发展的重要基础。 3.职业技能水平与“双证”率 作为就业导向的职业教育,所培养的学生必须熟练掌握本专业所对应的某一职业岗位的专业技能(包括心智技能和操作技能),而学生专业技能水平是用职业资格证书来衡量的,所以用职业资格证书取证率来进行学生技能水平评价,标准是较为客观的。本专业要全面推行“双证书”制度,将职业资格证书作为学生获得毕业证书的必要条件,实现了教学质量的第三方评价。 4.获奖情况和成才典型 城市轨道交通运输与管理专业在校生的校内外获奖情况和毕业生的成才典型,反映了学生多方面的发展潜力,也是本专业教学质量社会评价的一个重要外在指标。 (五)社会声誉的评价 该指标的目的是看社会对城市轨道交通运输与管理专业的办学水平和教学质量的社会评价,以反映本专业在社会声誉中所处的地位。具体包括就业率、就业质量、学生报到率和流失率、短期培训、技术开发与推广五部分内容。 1.就业率 中等职业教育是以就业为导向的教育,其吸引生源的最大优势就是就业率。就业率是学生是否受用人单位欢迎的主要标志,能直接反映中等职业学校的办学水平,并具有较高的公信力和可比性。 2.就业质量 就业质量是就业率的一个延伸的指标。它不是一个单纯的概念,而是一个综合的、比较宽泛的概念,主要包括专业对口率、职业稳定率、工作称职率、岗位晋升率、平均工资水平及自主创业及对口升学等。 3.学生报到率和流失率 录取学生的报到率以及学生在不同学期(学年)的流失率。从一个侧面反映了社会、家长、学生对学校的认可程度。是学校社会声誉的表现形式之一。 4.短期培训 本专业设置的功能除了提供正规的学历教育外,还应该包含为社会主动、积极地举办城市轨道交通运输与管理专业相关工种短期培训的功能。短期培训既有相对灵活、变化较快的特点,同时也有各种实践性教育占突出地位的特色。社会选择短训时,讲求“实用”、“时效”,在一定程度上反映了学校办学水平和行业地位。 5.教科研与成果推广 本专业要发挥本专业教师教科研优势,联合广州地铁公司、深圳地铁公司,进行交通行业相关科研课题的研究,服务交通,为交通运输事业发展作贡献。 二、提高教学质量的探讨 (一)深入调研、科学设置专业 没有调研就没有发言权,没有深入城市轨道交通行业调研就难以遵循交通行业人才需求,科学定位专业培养目标和就业岗位,就会导致专业设置不适合生产需求、不服务“市场”,也会造成毕业生就业困难,教学资源浪费,专业招生的困难。所以,专业设置前一定要了解国家《交通运输“十三五”发展规划》和广东省城市、城际轨道交通线网建设,以及人才需求状况,科学设置专业,真正体现职业教育“以就业为导向,以服务为宗旨”的精神。 (二)科学开发课程和教材 职业学校的教学指导思想是“以就业为导向,以服务为宗旨”,所以本专业课程开发务必根据站务员、票务员、行车值班员、客运值班员等岗位工作的技能操作要求产生一个完整课程方案的全过程。包括课程设置、课程内容、学时数、考试考查、实验实训等,是学校确定教学内容和实施教学计划、教学大纲、开发技能型实用教材等的总和。 (三)改革人才培养模式 学校要改革传统的以学校和课堂为中心的人才培养模式,努力与广东地方铁路有限公司,广州地下铁道总公司,深圳地下铁道总公司等交通服务行业建立深度的校企合作关系,巩固和完善“2+1”顶岗实习的人才培养模式,创新适应交通运输行业生产特点的“旺入淡出、工学交替”的工学结合人才培养模式。根据交通客运高峰周期的生产规律特点,每年的“五一”、“十一”和“春运”等客运繁忙阶段,学校根据行业和企业的用人需求,实时调整教学计划,安排学生到行业和企业进行阶段性实习。全面培养学生的岗位职业能力和综合素质,体现“做中学、做中教”的职业教育特色。 (四)建设有专业特色的师资队伍 教师,是办学的主要条件,是教学的主导力量,因此从专任教师的数量和结构看,要保持合理的生师比例、职称结构比例,提高专任教师在师资队伍中的比例,专业课教师数量要充足;从教师自身的素质来看,职业学校的专业教师应具有“双师”素质,并具备良好的身心素质和良好的专业素养,为提高教学质量的有力保障。 (五)建设和完善教学设施 包括校内实训条件和校外实践基地。本专业必须设有工位充足轨道交通实训室,包括轨道交通模拟沙盘,供电系统和行车组织基本操作和展示,以及行车组织实训室等到校内实训条件,培养学生岗位技能。 (六)采用的有效教学方法 根据城市轨道运输服务与管理专业培养目标,教学中务必针对学生特点,精心设计教学内容,引起学生的学习兴趣。经过教学实践,目前,在城市轨道运输与管理专业教学卓有成效的教学方法当推动导向教学方法的模拟教学法、案例教学法、角色扮演法、研究性教学法、多媒体教学法等,最大限度地实现以素质教育为基、能力培养为本、提高学生实践能力和职业技能为目的。 交通运输专业论文:交通运输工程专业学位硕士研究生课程体系重构及实施模式研究 摘 要:为满足交通运输行业对专门人才的需求,提出按照“行业和学生需求――培养目标――职业能力――课程体系――执业能力――目标实现”的思路,重构交通运输工程专业学位硕士研究生课程体系。从课程资源平台建设、训练式教学、校企合作双元教学以及课程学习达标检验四个方面,探讨了如何建立实施模式。提出运用DMAIC六西格玛管理方法,持续改进课程体系的流程模型。最后提出建立“内部协同、外部融合、工读结合、创新培养”的教育保障措施,以确保研究生教育质量。 关键词:交通运输工程;专业硕士学位;研究生课程体系;重构;实施模式 0 引 言 我国自1991年开始实行专业学位教育制度以来,经过十几年的努力和建设,专业学位教育发展迅速,专业学位种类和招生规模不断扩大,成为研究生教育的重要组成部分。据有关资料统计,2014年专业硕士招生比例已达到40.3%,2015年我国的专业学位硕士与学术型硕士比例达1:1。这充分体现了国家经济建设和社会发展对高层次应用型专门人才的迫切需求。然而,总体上看,我国研究生教育还不能完全适应经济社会发展的多样化需求,培养质量与国际先进水平相比还有较大差距。 近年来,交通运输行业的持续快速发展,“结构调整、转变增长方式”成为主线,“智慧、高效、安全、环保”成为主题,各种新型设施、新设备、新技术、新管理模式和方法不断涌现并得到应用,对交通运输工程专业人才的数量和质量提出了更高的要求。在此形势下,交通运输工程专业学位研究生教育应以培养交通运输行业基础扎实、素质全面、工程应用能力强,并具有一定创新能力的工程师和管理者为目标,以提高质量为主线,推进改革,以满足经济社会发展的需求。如何突破传统培养方式,建立一套更具有工程实践特点,满足国家特殊人才需求的专业学位研究生培养课程体系是当前必须要解决的问题。本文以重构交通运输工程专业学位硕士研究生课程体系为切入点,从行业人才需求、学生成长、培养目标、课程体系和实施模式等方面展开研究,以期为培养符合交通运输工程专业硕士学位要求的应用型、复合型和创新型人才提供一条可行的路径。 1 国内外相关研究进展 专业学位研究生教育首先产生于美国,并以美国最为成熟和最有影响。按照美国教育主管部门的界定,专业硕士学位的培养目标是完成在一个特定职业领域内开展实践所必须的理论性学习,获得高于学士学位水平所应具备的职业技能。对于专业学位研究生的学习形式,美国非全日制研究生教学计划与全日制的基本相同,要求研究生每学期至少完成2门课程,对于课程学习一般采取注册制和学分制,每学期注册1次,注册后至少要修满3个学分,1个学分约为15~16个学时[1]。在20世纪50~60年代,英国出现了修课式研究生教育,以培养高层次应用型人才为目标,教学内容更加注重实用,注重与工业相结合,通过修读课程而获得硕士学位。 总体来看,国外专业学位教育的课程设置和教学内容,更加突出学习和研究的实践性、实效性和应用性,强调理论课程学习与实践环节紧密衔接,教学计划中实践环节的学时数和学分比例相对较高。其次,国外大学把专业硕士研究生教学过程视为一种实践活动,提倡灵活利用多种教学方法和手段,注重课堂讲授、实验、案例分析、模拟训练和社会调查等多种形式的有机结合。再次,由于工程实践问题的综合性和复杂性,一些发达国家的专业学位硕士研究生教育具有学科交叉与综合的特点;此外,随着全球化发展浪潮,专业学位教育的国际化趋势不断加强。 目前我国专业学位研究生培养课程体系主要存在的问题有:课程设置、培养环节与学术学位研究生教育区分度不高;案例分析、实践教学的比重较低,职业导向性不足;课程体系与职业资格认证以及职业能力标准缺乏衔接[2]。针对这些问题,我国一些学者提出了措施。张兰[3]提出专业学位研究生培养中课程教学的主要作用之一就是对形成实践能力要素的培养,要构建合理的课程教学体系,必须考虑专业学位研究生教育的培养目标、培养对象、市场机制的导向及导师的作用等。徐巍华[4]提出建立可与专业学位研究生职业资格认证对接的课程体系,并在控制工程领域的专业学位研究生教育教学中加以实践。陈志祥[5]提出在专业学位研究生课程中开展校企合作教学模式。姚王信[6]提出基于生源差异的课程设置模式。马健生[7]总结了北京师范大学构建模块化课程体系,培养教育硕士研究生培养的有效实践和经验。刘国福[8]以微弱信号检测课程建设为例总结了全日制专业学位研究生课程的建设实践。浙江大学[9]以学科文化为核心,将语言的学习与学科知识的学习相融合的教学模式对提高研究生的英语应用能力,起到了良好效果。 2 交通运输工程专业硕士研究生课程体系重构及实施模式研究 2.1 交通运输工程专业硕士研究生人才需求分析 首先,基于我国“调结构、转方式”背景以及全球化发展格局,分析我国经济区域发展战略(“一带一路”、长江经济带、京津冀一体化)以及经济新形态(互联网+、工业4.0)对交通运输行业结构性变革的影响,以及由此引发的对交通运输专业人才的需求变化特点。比如调研在新的经济发展形势下交通运输行业设施、设备、技术以及运营管理等方面的新需求、新动向;采用座谈、问卷调查、项目合作等多种形式,了解交通运输系统规划设计、运营管理、工程建设等岗位规范、职责和技能。 其次,调研本专业研究生专业基础、兴趣和职业倾向,发现其成长内驱力;按照研究生自我成长的意愿,设计相应的课程模块。 然后,按照“行业和学生需求―培养目标―职业能力―课程体系―执业能力―目标实现”的逻辑,结合《交通运输工程领域工程硕士专业学位基本要求》等规范,制定人才培养目标,提炼专业硕士研究生必备的素养和职业能力,归纳梳理形成满足职业要求的知识体系,建立培养目标―职业能力―课程匹配矩阵(如表1所示)。 2.2 课程体系设计 在行业需求分析的基础上,从研究生专业基础、兴趣和职业倾向等方面进行分类,按照定制化培养思路,研究如何合理设置专业基础课、选修课和学术讲座等课程模块,体现服务行业特殊需求的特色。此外,适应全球化发展的要求,建立交通运输工程领域研究生国际化培养的课程模块,打造以“课程对接、学分互认、学生互换”为基础的国际化教育,培养具有国际竞争力的交通运输专业人才。课程体系结构如图1所示。 2.3 课程体系实施模式研究 一是基于工程教育专业认证理念,突出职业认证、企业实践,培养职业能力,规划建设交通运输工程领域专业学位研究生课程资源平台(包括实用教材、开放性实验和案例库)。二是采用训练式教学方法,形成理论教学与实践教学螺旋互动转化机制。优化课程体系中实验、实训和工程实践内容所占比例,建立课程理论教学与实践教学的课时结构化配置关系;通过案例研讨、角色扮演以及项目演练等手段,使课堂教学项目化、情景化,加强职业技能训练;通过项目综合训练实现理论/实践教学的一体化。三是引入校企双元教学模式,建设研究生联合培养基地。利用企业商学院资源,在企业学习内容注重企业业务流程、交通运输设施设备运用、物流项目规划设计、工程技术规范标准等。四是建立综合课程考试、职业资格认证、企业顶岗评价等在内的课程学习达标检验体系。课程体系实施模式如图2所示。 2.4 持续改进 建立交通运输工程专业硕士研究生课程评价指标体系,为检验课程体系实施效果提供评价依据。对课程实施过程持续跟踪,采集有关数据,进行效果评价。运用DMAIC六西格玛管理流程改善方法,优化课程体系及实施模型。具体做法如图3所示。 3 保障措施 交通运输工程专业学位研究生教育主要培养具有良好职业道德、专业能力和素养的交通运输行业的工程师和管理者。为此,专业学位研究生培养高校要建立“内部协同、外部融合、工读结合、创新培养”的教育保障体系,以确保培养质量。 首先,高校内部各部门应改革研究生教育培养的制度、流程,创新服务形式、内容和手段,逐步建立服务主动推送机制,形成研究生教育培养的协作共同体。其次,高校应整合自己的教育资源、技术资源和人力资源,并合理配置,主动融入企业价值链条,以项目研发、技术培训以及人才输送等多元合作形式,联合培养专业学位硕士研究生。再次,为了培养交通运输工程专业学位研究生应用型研究与设计能力,高校应利用好企业这个大课堂,采用工读结合方式,实现生产过程与教学过程的有机统一。最后,高校要善于利用互联网+教育思维和教育认证理念,创新交通运输专业学位硕士研究生教育培养方式,并着力加强研究生创新思维、创新能力训练以及创业意识培养,不断提高人才培养质量,满足行业对专门人才的需求。 交通运输专业论文:交通运输卓越工程师培养专业课程认证模式探索 摘要:针对卓越工程师人才培养的新要求,探索通过课程认证的新模式以提升教学质量、保障教学效果。在界定课程认证的概念与操作流程基础上,从课程教学方法、教学内容、师资安排、课程作业及考核方式5个方面对课程认证的要求进行了全面分析。 关键词:卓越计划;课程认证;课程教学;模式创新 专业课程教学是“卓越工程师教育培养计划”顺利实施的重要保障,是全面培养学生“工程素养”,提高学生创新能力、实践能力和社会适应力的关键环节之一。为推进“卓越工程师”专业课程教学改革与建设,规范教师日常教学工作,不断提高教学质量,提出进行专业课程认证的新模式。 专业课程认证是保障卓越工程师班课程教学质量的重要手段,其宗旨在于充分保障课程教学效果,引导学生全面发展,培养具有较高工程素养,具备较强社会责任感和良好人文素养、工程职业道德和国际视野的应用型交通运输工程技术人才。课程认证指教师依据卓越工程师人才培养方案总体要求,进行专业课程教学改革与创新,参与由学校教务处或者二级学院组织的课程认证过程,认证结果达到或高于相应标准即视为课程认证通过。 一、专业课程认证流程 每年度符合任课条件的教师可根据专业课程教学目录,提出相应课程教学申请,并提交课程教学初次认证相关材料。如果目录中的某些课程此次无人申请,则本年度不纳入改革范围,下一年度继续在专业课程教学目录中遴选教师;如果某些课程仅有一人申请,则该申请教师将结合专家初次认证建议进行本年度该课程教学;如果某些课程有多名教师同时申请,则首先由教学管理工作小组对申请的多名教师进行协调,协调成功将由申请教师共同组建该课程教学团队,根据初次认证建议进行本年度该课程教学,协调不成功则根据初次认证结果选择认证最优的教师承担本年度该课程教学。 本年度课程结束,任课教师须提交课程教学目标评价材料,根据评价结果确定该课程下一年度教师人选。如果评价结果为“合格”,则教师获得该课程长期教学资格;如为“基本合格”且问题较少,则教师在下一年度该课程教学中须结合评价意见改进教学中的不足;如为“基本合格”且问题较多或评价结果为“不合格”,则教师失去下一年度该课程教学资格,该课程将重新出现在下一年度专业课程教学目录中,供教师申请选择。具体教学管理流程见图1。 二、课程认证内容 1.教学方法。鼓励教师开展探究式教学、案例驱动式教学、基于问题的教学、产学合作等多样化教学模式,培养学生自主学习的习惯,以及从工程全局出发,综合运用多学科知识,解决工程实际问题的能力和综合素质。积极推行项目式、问题式、研讨式、辩论式和换位式等方法改革,对于实践性较强的课程可采取现场教学为主、课堂教学为辅的方式组织教学。 2.教学内容。应结合当前学科、行业前沿发展动态,围绕学生和社会需求,突破现有教材体系,采用“专题形式”组织教学内容。教学资料可来源于最新教材、期刊杂志、专业网站等。 3.师资安排。鼓励采用“多主讲教师”制,可根据课程专题内容合理安排多名主讲教师,各门课程应聘任教学经验丰富、教学效果好、认真负责的教师担任主讲,并逐步形成具有较高水平的教学梯队。有条件的课程可根据需要聘任1名企业主讲教师,以专题的形式讲授课程相关应用与发展情况。 4.课程作业。要求学生完成一项具有探索性大作业,如调研报告、论文、设计等,充分调动学生学习积极性,并培养学生的自主学习能力、团队协作能力。 5.考核方式。积极推进课程考核方式改革,改变单一笔试和标准答案的评价方式,努力从考核“学习成绩”向评价“学习成效”转变,引导学生从注重“考核结果”向注重“学习过程”、从“注重掌握知识”向“注重发展能力”的转变。课程成绩应由学生出勤、随堂测验、实验、大作业、期末考试等部分成绩组成,明确各部分比重,其中期末考试成绩不超过总成绩的40%。 三、课程认证目录 根据交通运输卓越工程师培养方案,确定现代综合运输系统、机械工程概论、批判性思维、汽车构造理论与原理、运输系统规划与设计、运输组织学、交通枢纽与场站、交通运输商务、交通与能源等9门专业核心课程为认证目录,各课程具体情况见下表1。 四、结束语 结合交通运输卓越工程师培养的总体要求,提出通过课程认证的新模式有效促进课程教学环节质量提升的观点,明确了专业课程认证的概念及认证流程,从教学方法、教学内容、师资安排、课程作业、考核方式5个维度研究了课程认证的核心内容。建立了适合课程认证的课程名称目录,为开展课程认证提供参考借鉴。 交通运输专业论文:国内交通运输专业实习环节调研及对交通运输卓越班培养的启示 摘要:实习环节在卓越工程师的培养过程中具有非常重要的作用。本文通过对国内以铁路运输为主的交通运输专业所进行的实习种类、实习内容及实习质量评价措施进行调研,在进行详细分析后,提出交通运输卓越班应对实习质量进行严格控制、丰富生产实习内容、明确毕业实习定位等建议以及实现途径。 关键词:交通运输;实习环节;卓越计划;质量控制 石家庄铁道大学交通运输专业于2001年开始招收本科生,2013获教育部批准设立“卓越工程师培养计划”试点班(以下简称“卓越班”),并于2014年开始招生。卓越班的一个最大特征就是与现场结合紧密,要求学生有不少于32周的现场实习、实验或实训等实践环节。如何通过合理安排这32周的实习、实验或实训经历,最终实现实践环节在培养学生实践能力和创新能力方面具有的作用,对于交通运输卓越班学生的培养将会非常重要[1,2]。本文首先对国内交通运输专业实习现状进行调研和分析,然后提出对交通运输卓越班学生培养的启示。 一、国内交通运输专业实习环节现状 本文通过现场、电话等形式对国内相关高校的交通运输专业实习环节进行调研,具体内容分为两部分阐述。 1.交通运输专业实习种类及内容。目前国内开设交通运输专业的高校有很多,但和我校以“铁路运输”办学方向相近或相同的高校主要有北京交通大学、同济大学、中南大学、西南交通大学、兰州交通大学、华东交通大学、中国矿业大学(徐州)等。其中,前6所高校及我校原来都隶属于原铁道部,培养方案内容基本相同,只是随着我国经济社会的迅猛发展,尤其是轨道交通的迅速发展,很多高校在办学定位上进行了相应调整,但铁路运输的主方向并未发生改变。尽管中国矿业大学(徐州)所设交通运输专业的主要教学内容是铁路运输,但由于其毕业生的就业去向主要是煤矿区的运输岗位,故其还增加了采矿相关的课程。通过对这些兄弟院校交通运输专业培养计划的调研,发现实习环节一般是由认识实习、生产实习、毕业实习组成,有的高校并未将毕业实习进行单列,而是将毕业实习和毕业设计合在一起。①认识实习内容。认识实习一般以参观实习为主,通过理论学习,然后进行实验室或现场参观,达到对现场设备或铁路运输生产过程进行感性认识的目的。目前,各个高校在这一环节上的教学内容基本一致,只是实验室参观和现场参观的比例不同。我校的做法是为期两周的时间里,由指导教师利用1周左右的时间进行理论讲授,讲授内容主要有交通工程和交通运输专业的专业介绍、学科发展现状、研究前沿、设备认识、就业去向及针对实验室或现场参观内容的理论知识等。利用1天在实验室和校内实训基地参观,4天进行铁路货场设备及作业内容、铁路车站设备及作业内容、城市市内交通设备、城市规划等现场参观。②生产实习内容。生产实习是在大部分专业课已经学习完毕,对所学专业的理论知识具备了一定认识或掌握,对现场作业过程有一定了解的基础上进行的,主要以实验室动手操作和现场跟班参观为主。目前,各个高校在这一环节上的教学内容基本一致,只是现场跟班参观的地点、时间、岗位不相同。我校的做法是在为期3周的时间里,首先由指导教师或聘请现场人员利用1周左右的时间进行理论讲授,讲授内容主要有学科发展现状及前景分析、就业岗位及工作内容、现场对待毕业生的政策以及培养过程、现场工作注意事项、针对实验室或现场参观内容的理论知识等。利用2―3天的时间在实验室和实训基地动手操作,7―8天的时间在铁路车站的客运、运转、调度、货检、货运等车间,车站或车务段机关的调度指挥监控等业务处室进行现场参观。中南大学、西南交通大学一般是去贵阳、广州、成都等城市的编组站进行跟班实习,联系这些地点主要是因为这些城市编组站的领导一般是该校的校友,联系起来相对方便。兰州交通大学主要是选择西北地区的车站进行跟班参观。北京交通大学也主要是联系有校友的编组站,如济南、呼和浩特铁路局所属车站。由于责任重大,且部分内容需要保密,所以很少有高校能够去路局调度所进行跟班参观。我校近两年基本固定,主要选择石家庄南站下属的工业站、运转车间、调度车间等进行跟班参观,但由于学生人数较多,目前已经和衡水车务段达成协议,每年也有去该段下属的客运、运转、行装、调度、二场等车间进行跟班参观的机会。③毕业实习内容。毕业实习安排在最后一个学期,主要是为了毕业设计而进行的现场调研,目的是为了获取毕业设计过程中需要的各种数据、操作规程、实施文件等各种资料,以锻炼学生独立查阅信息和获取信息的能力。目前,兰州交通大学、北京交通大学并未设立毕业实习这一环节,中南大学和西南交通大学将毕业实习和毕业设计合在一起,我校将二者分离。我校的做法是:毕业实习由毕业设计指导教师负责,根据毕业设计内容进行有针对性的现场调研,对于无需现场调研的毕业设计题目,则由多个教师共同负责,进行现场参观,可以理解为生产实习的深入,但目前这种情况的比例在减小。④专业创新实践内容。目前所调研的高校中,只有我校交通运输专业在实习环节中设立了“专业创新实践”,且对该环节的教学内容也处于探索阶段。尽管形成一套相对稳定的教学体系,但还须进一步探索和实践,以便更加成熟。我校的做法是:选择多个合适的主题,在指导教师的指导下,学生通过现场调研收集所需的数据和相应信息,对所选主题进行分析,进而解决问题,最后形成一篇实习报告,使学生在日常学习和生活中逐步树立创新意识,培养创新能力,锻炼分析问题和解决问题的能力,并初步具备科技论文写作的能力。近几年的主题,主要有大型场馆疏散、旅游资源开发、我校停车规划等。 2.交通运输专业实习质量评价措施。如何对实习环节质量进行科学、合理、公平的评价,是指导教师面临的一个难题。目前很多高校会从实验室条件、指导教师条件、现场操作条件等进行综合评价。我们所调研的高校和我校在评价方法上基本相同,主要是学校教务部门或学院教务部门对实习指导教师进行监督或控制,学生实习质量由指导教师进行评价。前者主要是通过实习实施计划和实结来实现,实施计划中会相对详细地列出实习时间及实习内容,实结中会对实习效果和不足之处进行总结。后者主要是通过实习报告的评判来体现,通过调研发现,部分高校要求学生上交的不仅是实习报告,还要求上交实习日志,会对学生进行简单答辩,对学生的实习效果有一个直观、准确的了解。具体见表1。 3.交通运输专业实习环节总体评价。通过对国内交通运输专业实习环节的调研,可以看出,不同高校在实习环节中会根据自己的特点,选择合适的实习内容以及实习地点。通过比较可知,我校的实习环节既有值得肯定的地方,也有需要改进的地方。比如,我校交通运输专业实习种类较为全面,多出了一个“专业创新实践”,而且将“毕业实习”进行单列,这就使得每年夏季学期都有与专业相关的实践环节,对于增加学生对于专业的认识和理解非常有帮助;对于指导教师的控制也较为规范,指导教师需要填写实施计划以及实结,从制度层面尽可能保证实习效果和质量。但也存在诸如对学生实习质量的控制较为宽松、实习内容尚需丰富、毕业实习定位尚需明确等诸多问题。比如,学生实习报告的批改较为宽松,缺少答辩环节,对学生的掌握情况不能做到十分了解。由于和现场联系存在一定难度,每次的实习内容较为单一。目前的实习基本上以运转内容为主,缺少对客运、货运岗位的参观。由于种种原因,毕业实习无法与毕业设计结合,致使毕业实习名不副实。解决目前存在的这些问题,需要综合考虑师资情况、现场条件、环境因素等。由于每年交通运输专业参与实习环节的人数太多,这些问题解决起来不能一蹴而就,需要假以时日,慢慢处理。 二、对交通运输卓越班学生培养的启示 我校交通运输卓越班每年只招收35人,相比较于交通运输专业招生超过160人的情况,具备在实习环节上追求高质量的可能性。 1.对学生实习质量进行严格控制。根据兄弟院校的经验,加之交通运输卓越班学生实习时间较长,建议除上交实习报告以外,还要上交实习日志。前者主要是对某一实习的综合概括以及某些重点内容的详细描述,后者主要记录当日的实习内容以及与之相关的理论依据。二者都需要学生的心得体会,并在某一实习岗位参观的最后一天或两天,对所有学生进行简单答辩。根据答辩情况,了解学生对理论的掌握情况以及对现场的认识情况。要对学生的答辩情况进行详细记录,作为评定成绩的依据,与实习报告和实习日志一起存档,以备查询。 2.生产实习内容。生产实习在整个实习环节中占有很大比重,在实习经费有限的情况下,如果能够在石家庄市内完成,就可以节省住宿费用。如何与石家庄站、石家庄南站、石家庄客运段、石家庄货运中心进行良好沟通,让他们提供相应的岗位供学生进行跟班实习,对于能否高质量地完成生产实习任务,便显得极为重要。目前,我校与石家庄南站已经建立了良好的合作关系,但考虑需要学生在客运、货运等岗位参观,故还须与石家庄站、石家庄客运段以及石家庄货运中心进行联系。本文认为,首先,与石家庄南站保持良好的合作关系,保证现有实习岗位;其次,挑选出部分有意在客运站或客运段工作的学生,与石家庄站和石家庄客运段协商进行跟班实习。在人数少的情况下,安全容易得到保证,也许会有积极的协商结果。 3.毕业实习定位。毕业实习应该是为了顺利完成毕业设计而进行的现场调研,内容应该与毕业设计内容相关。故毕业设计指导教师在提交毕业设计题目时,应该考虑到学生如何进行毕业实习,联系哪些单位。对于交通运输卓越班的学生而言,由于人数较少,建议各位指导教师应认真考虑,将毕业实习落到实处。 三、结论 本文首先对国内高校以铁路运输为主的交通运输专业的实习环节进行调研,对其实习种类、实习内容和实习质量评价措施进行分析,在此基础上,分析了对我校交通运输卓越班学生培养的几点启示,给出了具体的实现途径。 交通运输专业论文:面向“卓越工程师”培养的交通运输专业人才培养模式研究 摘要:“卓越工程师”培养计划的实施,是国家中长期人才发展的需要,也是当前和今后10年高等工程教育改革的一项任务。本文根据“卓越工程师教育培养计划”的总体要求,结合我校交通运输专业建设与改革的实际情况,分析了目前交通运输专业在人才培养中存在的问题,并对该专业卓越工程人才培养模式进行了初步的探索和研究。 关键词:交通运输;卓越工程师培养;人才培养;校企联合 一、引言 “卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目。推行卓越计划的目的旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,全面提高工程教育人才培养质量。近年来,我国交通运输业和汽车行业的高速发展,需要大量的专业技术人员。如何将社会、市场、企业的需求压力转化成高等教育汽车人才培养的培养目标,是很重要的课题。我校交通运输专业作为广东省名牌专业,在专业改革建设过程中,应率先实施国家“卓越工程师教育培养计划”,通过校企联合人才培养等方式,加强对学生实践创新能力的培养和训练,培养造就一批适应企业发展需要的多种类型优秀工程师。 二、目前我校交通运输专业人才培养中存在的问题 交通运输专业(汽车运用工程方向)主要培养能适应现代化建设需要的,能满足汽车后市场技术服务和管理的高级专门人才。目前在人才培养中主要存在以下的几个方面问题:一是课程体系设置不合理。虽然设置了学科专业基础课程模块和学科专业选修课程模块,但是交通运输专业和车辆工程专业相似性大,没有很好地突出交通运输专业的特色,尤其是体现交通运输特色的物流工程方向和交通运输工程方向的主干课程薄弱;二是教学方法和手段落后。教学方法上仍然以理论知识灌输为主,启发式、讨论式、探究式教学方法应用不足;三是实践能力培养不足。交通运输专业目前的实践教学环节主要包括课程实验、课程设计、实习(电子工艺实习、金工实习、汽车驾驶实习、生产实习、毕业实习)以及其他实践环节,这样的实践教学体系仍面临着一些需要解决的问题:如原有的实践环节主要是以车辆使用与维修为主线,而与运输组织、交通规划相适应的实验与实习则很少,以现代高科技汽车产品为主的实验、实习也较少;四是校企联合人才培养模式缺失。我校交通运输专业学生均实行四年制本科在校学习,虽然有为期一个月的毕业实习采取以企业为主导的单位实习,但实习过程与就业相脱节,校内实训教学环节没有企业技术人员参与,校企合作建立试验室投入较少;五是缺乏“双师型”教师队伍。“卓越工程师”培养计划要求所有高校工科专业的任职教师将是具有实践能力和实践经验的“双师型”教师,而我校交通运输专业还缺乏这样的“双师型”教师。 三、交通运输专业卓越工程人才培养模式探索 针对以上我校交通运输专业人才培养中存在的问题,结合实施“交通运输卓越工程师教育培养计划”,作者对交通运输专业卓越工程人才的培养模式进行了积极探索。 1.确定科学的交通运输专业人才培养目标。人才培养目标和定位是实施人才培养的纲领。我校交通运输专业应根据交通运输行业对创新型、工程型、复合型人才的大力需求,围绕汽车运用和运输组织及现代管理技术、汽车服务技术的基本要求,确定科学的人才培养目标,即培养德、智、体全面发展,掌握汽车运用和运输组织管理技术、具备汽车服务、汽车维修、汽车销售和保险理赔、交通运输管理等方面的知识和能力,能在汽车生产与流通企业维修、汽车检测、汽车服务、交通运输企事业单位、交通运输管理部门以及汽车检测维修、汽车贸易、车辆保险等行业从事汽车运用与维修、汽车检测、汽车服务、交通运输组织与管理工作的应用型人才,以及能够进一步从事交通运输工程及相关学科研究的高级专门人才。 2.设置系统的交通运输专业课程体系。专业课程体系的设置是专业人才培养目标的重要体现,系统科学的专业课程体系可以培养出“厚基础、宽口径、高素质、善创新”的交通运输卓越工程人才。“交通运输卓越工程师教育培养计划”在课程体系设置上,要注重以下三方面:(1)注重交通运输领域工程素质培养。基础教育课程及专业教育课程要突出工程师素养的培育,如注重节能环保和可持续发展等方面的教育,使学生具备工程师的基本品质;在交通运输学科的基本理论框架之下,进一步拓宽学科的知识范围,加强工程技术基础理论和方法,培养学生的“工程”意识;建立交通运输系统理论与实践相结合的系列课程,使交通运输工程人才具有必备的自然科学和相应学科工程基础理论知识与实践能力,从而逐步形成交通运输领域工程师应具备的系统性、完整性、综合性和创造性的素质。(2)注重工程实践能力培养。在课程体系设置上,应着重突出交通运输系统工程专业课程组和综合实践类教学环节。交通运输系统工程专业课程组涵盖交通运输主要技术领域的综合性课程,使学生了解交通运输的发展前沿,了解和掌握现代汽车新技术、信息技术、计算机技术、综合集成技术以及物流工程、汽车服务工程、汽车运用工程等,能从事汽车的运行品质、安全可靠度和监测维修、物流服务等方面的理论和技术工作,从而培养交通运输复合型工程人才。(3)注重工程研究能力培养。开设文献检索、课题综述、专题讲座以及研究方法等课程,提高学生的工程研究能力,通过大学生科研训练体系,倡导探索,强化实践;实践环节加强企业实习,使学生深入企业参与实践和项目研究,并实施企业和学校双导师指导,使学生具备工程创新型人才的潜质,切实提升学生的研究能力和创新能力。 3.创建交通运输多元化人才培养模式。培养模式是创新型、复合型人才培养的关键。交通运输专业的工程教育和人才培养模式要改变传统的单一、封闭的模式,实行校企联合培养,向企业和社会开放。根据我校交通运输专业的现实情况,可采取基于开放的培养模式和基于探索研究的教学模式。(1)基于开放的培养模式。一是创建校企双导师“2+2”模式。在交通运输专业进行两年的学科基础教育,由学科建立的专业导师进行学业的规划和指导;进入大三后,实施校企教师联合指导的模式,生产实习和毕业实习采取以企业为主导的单位实习,由企业导师指导,要求学生有不少于1年的企业学习实践。二是创建校企“3+1”订单式模式。通过校企合作,建设校外人才培养基地,提高学生的工程实践能力和工程研究能力,为企业输送迫切需求的创新型、复合型人才。(2)基于探索研究的教学模式。在交通运输基础教育课程和专业核心课程教学过程中,建立基于问题式、探索式的研究性教学模式,教学方法包括案例教学、模拟教学,协作式学习等。采取以问题为导向,以大作业、专题研究报告、文献综述报告、研究性实验报告等为载体的探索式学习,从而培养学生自主学习的能力和创新意识。引入学生学科竞赛机制,组织学生有计划地参与课题研究和科研实践,从而提升学生独立解决实际问题的能力和创新精神。 4.建立校企联合人才培养的长效机制。建立校企联合人才培养的长效机制,是交通运输专业卓越工程师教育培养计划有效实施的质量保障,主要体现在高水平的师资队伍和实践教学平台的建设。(1)通过校企合作构建高水平的师资队伍。交通运输专业培养的是应用性人才,其培育目标和社会需求决定了教师既要有较深厚的基础理论知识、较高的教学水平和一定的科研能力,又要有较强的实践经验和动手能力。加强师资队伍建设的途径主要有以下三个方面:一是从企业引进有实践经验的高学历的技术人才,充实师资队伍;二是有计划地选派在职专业教师,特别是年轻教师定期到校外实习基地挂职锻炼,使教师深入生产实际,增强其职业技能和科研能力,并使教师成为具有实践能力和实践经验的“双师型”教师;三是聘请企业合作单位的具有丰富实践经验的专业人才到校兼职,担任学校的专业课或实践教学工作。(2)通过校企合作加强实验室建设。通过与企业合作,采取企业独资或与企业合资等方式为学校购置实验、实训设备,加强实验室建设,可以解决实验室设备陈旧、建设资金不足的问题,学校为企业订单式培养学生或每年向投资企业交纳一定的费用,同时企业也可在这些地方安排合理的经营项目。学校还可以与企业合作积极申报科研项目,争取省级以及市级政府的产学研基金,利用该项基金购置一批研究项目所需的设备,这些设备将成为实验室、实训室设备的一部分。(3)通过校企合作推行校外实践教学。学校要充分利用企业的人才、技术、设备和生产现场优势,与企业建立长期的、稳定的校外实践教学基地,为学生的实习和毕业设计,教师的教学与科研、技术开发与应用提供保障。学生在企业真实的职业环境中结合所学知识进行实习,在实践中增加工作经验,并选择企业急需解决的技术课题作为毕业设计课题,由学校的指导教师与企业技术人员联合指导,实现综合毕业实践与就业的有机结合。另一方面,学校充分利用企业资源优势完成实践教学,也大大减轻了学校在实践教学方面的投资压力,为教学方法、教学模式的改革与应用创造了有利条件。 交通运输专业论文:独立学院交通运输专业管理信息系统课程教学探讨 【摘要】本文根据交通运输专业的特点及独立学院学生特点,结合管理信息系统教学过程中现存的主要问题,有针对性地提出了如何从课程体系、教学内容、教学方法和教学手段及实践和考核要求等方面对该课程进行改革的思路。 【关键词】独立学院 交通运输专业 管理信息系统 教学改革 引言 独立学院的办学机制及收费情况,决定了进入独立学院学习的学生,生活自理能力和自我控制力较公办学生要差。独立学院的学生头脑大部分都很聪明,思维都很活跃。但学习目标不明确、自身纪律约束观念淡薄、持之以恒的能力欠缺、学习实用主义倾向明显、学习挫败感强烈。[1] 交通运输专业侧重培养学生现代运输管理思想,结合交通运输专业特点及学生培养要求,发现管理信息系统教学中还存在一些问题:(1)对课程存在错误认识,学习兴趣不高;(2)社会实践缺乏,学生自主创造性差。通过对这门课程的教学,笔者认为可以通过以下几点改革措施来增强教学效果。 1.改革教学体系 管理信息系统是一门综合了管理学、运筹学、计算机科学等多学科的边缘性交叉学科,是现代管理理念、方法与信息技术的结合体,该课程的一个重要特性是对相关知识的有序性要求比较高,因此,学生只有先具备了一定的背景知识,才有可能充分理解和掌握它的思想和方法。因此,交通运输专业开设管理信息系统应该在学生学完计算机相关课程及管理学课程之后。 2.转变教学理念 交通运输专业学生已有的知识结构偏向管理方面,教学的侧重点要探讨运输过程中利用管理信息系统提升运输企业的运作效率,在授课时注重让学生产生知识迁移,将以往的知识结构引入本课程,学会融会贯通,形成新的知识体系。 在教学过程中,还应重点突出,主次分明,要考虑对教材内容进行筛选,剔除与专业相关不大的知识点,补充专业特色相关内容,还应注意补充最新信息技术(如云计算、大数据等)的内容,将交通运输领域的前沿知识和最新研究成果有意识地融合到课程教学中,开拓学生的视野。[2] 3.改革教学方法和教学手段 管理信息系统课程理论和实践性都很强,必须采用丰富的教学方法和手段才能提高课程的可听性和可学性,才能提高教学质量、教学效率、课程的趣味性和学生的积极性。根据交通运输专业的特点,笔者认为可以采用课堂教学与专业特色案例教学相结合、板书教学和多媒体教学相结合、分组课堂讨论等多种教学方法,并根据教学的需要灵活使用,选择一本合理的教材,以培养学生的自主学习能力、开发学生的创新思维为出发点和落脚点,实现教学方法由注入式向启发式、讨论和研究式的跨越,有效调动学生积极性,激发潜能,达到较为理想的教学效果。 4.注重实践环节 本课程实践性强,深刻理解信息系统的各种概念需要丰富的实践经验积累,在教学过程中必须重视实践教学环节,通过实践培养,使学生能在具体应用环境下综合运用基本原理和规则,使之形成一个有机整体,构成一个系统,使学生养成系统分析问题解决问题的能力,切实提高学生的动手能力和创新能力,为未来的科学研究和实际工作打下良好基础。 应加强课程设计环节;鼓励学生实地参观调研;实行开放式教学,在教学过程中,以讲座的形式邀请企业信息系统负责人为学生讲授现实的管理信息系统开发案例;还可以鼓励一部分优秀学生积极参加各种校内外科研活动;有条件的还可以进行校外实践基地建设。 5.改革考试方式,达到检验真实水平的效果 考试不是目的,只是检测学习效果的一个常用工具,因此要改变传统考试只注重考查学生对知识的掌握程度的做法,更应该注重考查学生的实际应用情况,考核学生对实际问题的分析能力,比如具体一个案例的业务流程和数据流程分析,这样有利于引导学生注重综合思考问题的能力的培养。 与此同时,应加强实践环节的考核,把各小组研究的系统开发的各过程讨论形成的文档以及最后的开发成果作为实践考核成绩的一部分,能更好地督促学生的平时学习,更好地了解学生的学习情况。 小结 交通运输专业旨在为交通运输领域输送掌握运输系统知识的优秀人才,其课程的学习应当时刻遵循交通运输专业培养目标。文章结合交通运输专业管理信息系统课程的教学目标,对管理信息系统教学实践问题进行分析、并提出教学改革方法。笔者在这几年教学过程中一直在尝试采用以上方法进行教学,并取得了一定效果,因此有一定适用性。管理信息系统课程还需要广大教师在教学中不断实践和总结,努力提高该课程的教学质量,对培养交通运输行业人才起到推动作用。 交通运输专业论文:面向继续教育综合改革的交通运输特色专业建设研究 摘要:交通运输特色专业建设是面向继续教育综合改革的基础与核心。本文分析了轨道交通运输行业发展需求与成人继续教育的特点,明确基于继续教育综合改革的交通运输特色专业人才培养目标,优化了面向继续教育综合改革的交通运输专业的课程体系,并围绕网络教学应用的理论框架,对网络课程的筛选与设计进行了分析研究。 关键词:继续教育;综合改革;课程体系优化;网络教学 一、前言 近年来,随着我国铁路网与城市轨道交通的快速发展,以及轨道交通运输设备与设施的现代化,对轨道交通运输人才的需求不断增加,对教育学历的要求也越来越高。交通运输专业面向交通运输系统的基础设施规划和运行管理,我校交通运输专业教育重点在轨道交通运输方式生产作业过程的技术管理理论、知识、技术和能力的培养和训练,定位于兼有工程应用背景和管理色彩的工科专业。目前交通运输专业的继续教育虽有基础、资源和载体,但总体上还不能适应轨道交通运输行业的快速发展和广大继续教育学员多样化的学习需求,同时伴随着高校继续教育综合改革的深化以及高等学历继续教育逐步融合的推进,需要强化网络教育对校内学习的支持服务,推动优质继续教育教学资源的整合与共享。因此,需要基于继续教育综合改革,将“以学生为本”的教育理念融入培养方案的制订,优化交通运输专业的培养方案、课程体系与教学方法,充分利用现代教育技术手段开设网络课程进行教学,提高成人教育人才培养质量,以便更好地满足轨道交通运输发展的人才需求。 本文将结合交通运输专业发展需求与成人继续教育的特点,明确交通运输专业继续教育的培养目标,优化本专业的课程体系,改进教学方法,进一步促进学生职业素质的提高和终身学习能力的培养,更好地探索面向行业发展和学习者需求的人才培养模式,进一步提高成人教育人才培养质量。 二、面向继续教育综合改革的交通运输专业的培养目标 为适应国家经济结构调整和产业转型升级的要求,面对高校继续教育综合改革的深化,需要积极发展继续教育,以适应经济社会发展和人民群众多样化需求,着力培养知识型、技术型、应用型、创新型高素质人才。 继续教育要为深化教育综合改革服务,需要面向社会需求,创新人才培养模式,建立与行业企业合作办学的新体制、新机制,切实深化产学研结合,高度重视技术技能人才培养,优化专业结构和课程设置,探索面向学习者需求的人才培养模式。 面对高校继续教育综合改革的深化以及高等学历继续教育逐步融合的推进,针对参与继续教育的学生通常都是在职工作人员的特点,需要以应用型人才为培养目标,结合成人继续教育的实际情况以及轨道交通运输行业发展和参与继续教育学生个人自身发展的需求,确定本专业培养目标,梳理专业课程设置。 我校交通运输专业正是面向社会对轨道交通运输人才的需求,创新人才培养模式,与上海铁路局合作办学,培养轨道交通运营管理人才。 交通运输专业(专升本)培养目标:本专业主要培养轨道交通运输方面的应用型高级技术人才,掌握从事轨道交通运输与管理工作所需的相关科学知识、经济管理知识、轨道交通运输的基础知识、基本理论和技术手段,具有本专业综合职业能力。毕业后能在铁路和城市轨道交通等相关领域从事规划设计、运营组织、生产管理、咨询服务等工作。 三、面向继续教育综合改革的交通运输的课程体系优化 根据交通运输专业的培养目标,以应用型人才的培养为导向,加强实践环节,优化优化交通运输专业课程体系。 1.课程体系对比分析。通过与相关同类院校如西南交通大学、北京交通大学的交通运输(专升本)专业课程设置对比,我们可以看出各学校的培养目标大致相同,都是轨道交通运输方面的管理人才和工程技术人才,课程类型也大致相同,包含公共基础课、专业基础课、专业课和实践教学。就实践教学环节而言,其他学校只包含毕业设计,针对应用型人才培养的需要,同济大学交通运输专业增设了课程设计环节,以加强学生实践能力的培养。 2.课程体系优化。交通运输特色专业(专升本)课程体系设计分为公共基础课程、工程专业课程和工程实践环节三部分(如图1所示),形成知识―应用两位一体的教学模式,以学生工程实践能力的培养为核心,着重工程实践与专业技能的训练,促进学生的个性发展,增加学生工程实践能力的培养。 (1)公共基础课程包括人文知识、数学与自然科学知识、基本技能三个模块:①人文知识模块主要设置由“政治思想理论课”等系列课程构成的课程。②数学与自然科学知识模块主要设置数学、物理类、应用数学类等基础性课程,使学生拥有基本的分析与解决的问题的理论基础和技术手段。③基本技能模块主要设置计算机类(数据库及原理和计算机程序设计C语言)、英语类等理论和实践课程。培养学生具有较强的计算机应用能力、良好的中英文沟通、表达能力。 (2)工程专业课程由专业基础课和专业核心课两个模块组成。①专业基础课程模块包含交通运输设备、运输规划、运输经济学、运筹学和系统仿真基础等课程,使学生掌握扎实的交通运输专业的基础理论知识,建立科学思维方式。②专业核心课程模块设置了列车运行组织、车站与枢纽运输组织、线路工程、站场与枢纽规划设计、货物运输组织、运输安全系统工程等专业课程,使学生掌握本专业的工程理论和应用知识,培养学生的工程实践和应用能力。 (3)工程实践环节以专业知识体系为主线,以专业基础型和综合型为内涵,构建了多层次、系统化的实践教学框架体系,包含课程设计模块和毕业设计模块。①课程设计模块,在对比了各校交通运输专业课程体系设置情况的基础上,根据本专业的培养目标,进一步加强实践环节的训练,针对本专业的核心课程“列车运行组织”、“车站与枢纽运输组织”以及“站场与枢纽规划设计”分别设计了相应配套的课程设计,以加强学生综合运用本专业基础理论知识解决管理与工程实际问题的能力。②毕业设计模块,对交通运输专业的专业理论进行综合运用,是实践教学的关键环节,该环节的设置目的在于提高学生综合运用本专业基础理论知识解决工作实践中的实际问题的能力。 四、网络教学的应用 教育信息化已经成为世界各国继续教育发展的方向,网络教学日益成为继续教育的重要教学传递模式。在本专业课程体系优化的基础上,需要将“以学生为本”的教育理念融入到教学方法的改革中,考虑到参加继续教育学生通常都是在职工作人员,日常工作繁忙,应充分利用现代教育技术手段和方法进行教学方法的创新,通过制作网络课件等形式满足成人学生多样化的学习需求,缓解工学矛盾引起的学习困难等问题,保证和提高成人教育人才培养质量。 1.网络教学应用的理论框架。网络教学应由网络学习平台、网络学习课程、网络导学和支持、网络教学管理以及质量保证5个部分组成。其中网络平台是网络教学的基础设施和技术工具,网络学习课程是核心。网络教学需要开发优质的网络课程为学生提供学习资源,在网络课程开发中,需要制定网络课程建设的规划。网络教学需要根据成人学习者的学习特征和学习时间安排,进行网络课程的教学设计,撰写学习资源,拍摄和制作教学视频,制作互动学习课件,制作互动练习课件,使网络学习资源灵活多样,丰富多彩,以维持学习者在网络学习环境中的学习兴趣和学习动机。同时为了确保网络课程学习的质量,还需要网络导学和支持、网络教学管理以及质量评价等系统的配合。 2.交通运输专业网络课程的筛选与设计。在网络教学体系中,核心的内容应当是网络课程的筛选、设计和开发。针对参加继续教育学习的大多是企事业单位一线的人员,存在工学矛盾,可利用网络教学等形式满足成人学生多样化的学习需求。 (1)网络课程的筛选网络课程的选择可以首先考虑公共基础课程。公共基础课程包括:马克思主义原理、计算机程序设计C语言、大学英语、高等数学、数据库原理及其应用、线性代数及普通物理。这些课作为继续教育的必修基础课,受众广基础性强,学生对网络课程的需求也大。 对于专业课程模板,包括专业基础课和专业课,授课的形式可以采用网络授课与课堂授课相结合,一部分学时分配给网络自学,一部分学时进行面授,这样可以更好地发挥两者的优势,同学先通过网络课程进行学习后,再由教师针对学习中的难点,结合学生学习的实际情况,对这些知识点及其运用进行深入浅出的分析,并通过课堂交流为同学进行答疑解惑,使学生能更好地掌握本学科的基础理论与专门知识。 工程实践环节包括课程设计与毕业设计,专业课程设计(运行图课程设计、站场课程设计、车站运输组织课程设计)涉及较多实际操作方法与技巧,需要通过学生与教师的互动共同完成。毕业设计类题目通常结合交通运输工程的实际情况,每人布置一题,独立完成,培养学生利用理论知识与经验解决实际问题的能力,需要教师与学生之间一对一的交流与互动采用完成。因此,工程实践环节不适合开设网络课程。 (2)课程开发及设计。对于已选定需开发网络教学的课程,该课程的开发与设计需要一个团队共同完成,包括责任教师、学科专家、网络技术人员、多媒体制作人员、美工、编辑等。同时,需要制定网络课程规划,网络课程开发与设计规划应包括以下12项内容:团队的人员组成和任务、课程背景、课程介绍、课程目标、课程单元和主题、学习目标、学习资源、作业和考试、交流及合作学习、课程开发进度、学习进度安排和课程版权等。通过细致的网络课程规划,团队人员都能清楚地了解课程目标和要求,才能通力合作,共同为达到课程目标而进行有效合作。 五、结语 本文结合轨道交通行业对专业型人才的需求现状与继续教育教学特点,明确了交通运输专业继续教育的人才培养要求与目标,通过对比取长补短优化了原有的交通运输专业课程体系,并改进教学方法,拟建立网络平台,开设网络课程实施网络教学,采用课堂授课与网络授课相结合的方式,更好地探索面向行业发展和学习者需求的人才培养模式,进一步提高成人教育人才培养质量。 交通运输专业论文:基于CDIO的应用型本科交通运输类专业系统工程学课程教学改革研究 摘 要:针对应用型本科交通运输类专业系统工程学课程侧重于理论教学,无法使学生满足产业需求的问题,本文将CDIO工程教育模式引入到系统工程学课程建设中,分析系统工程学课程教学的难点,提出基于CDIO的系统工程学教学改革措施。 关键词:CDIO;应用型本科;系统工程学;教学改革 系统工程学是交通运输类专业的核心课程,在课程体系中基础课和专业课之间起到承上启下作用,是一门理论性和实践性都很强的课程。学习该课程的目的是使学生能够利用系统工程方法论解决交通规划、设计、管理等方面的具体问题。目前应用型本科交通运输类专业系统工程学课程仍然大多仍侧重于系统工程方法论的基本原理的讲解,而忽略了系统工程学的具体实践,教学效果不太理想。学生往往在学完系统工程学后仍然不能用系统工程方法论考虑专业问题。 1 系统工程学教学难点 系统工程学课程教学体系包括课堂理论教学、实验教学和课程设计三个部分。课堂理论教学主要教学系统工程的方法论及具体的系统工程技术;实验教学主要是验证系统工程技术,如系统分析、系统预测及系统评价等;课程设计则是综合利用所学系统工程方法解决交通运输具体问题。 一方面,在理论教学中,诸多原理的学习以及模型的计算(如层次分析法、线性回归模型的构建与检验等)对学生来抽象且枯燥,自然也就成为学生学习的难点。另一方面,实验教学和课程设计内容虽然相对具体,学生通过实践可以较快地掌握相关知识,但这两部分内容在传统设置中往往比较零散,仅针对单个知识点,而没有形成一个前后连贯的实践体系,因此学生虽然可能掌握局部知识点,但无法构建系统工程方法论的完整全局体系,从而在课程设计过程中总会呈现或多或少的形而上学问题。 2 CDIO工程教育模式 CDIO (conceive, design, implement, operate),是近年来国际工程教育改革的最新成果,是构思、设计、实施和运作的合称,且将其体现在学生培养的全生命周期、旨在通过项目带动培养学生的工程实践能力的一种工程教育模式[1,2]。CDIO是“做中学”的一种模式,是对以课堂教学为主的教学模式的改革。CDIO的特点主要体现在: (1)以系统的思想培养人才。CDIO模式打破学科、专业、文理之间的限制,在教学工程中首先统一确定培养目标,明确工程师的目标与技能,界定工程师的社会责任,要求学生能在特定要求下实现对行业项目的构思、设计、实施和运行。 (2)以综合素质培养为导向。CDIO模式在实施过程中不仅培养学生的专业素质,更将培养目标融入到具体的项目中,要求学生在学习过程中不断加强与他人的沟通协调能力。 (3)以产业需求为基准。CDIO模式要求学生以项目为中心,开展理论与实践学习,使学生能将学科知识融入到真实的项目实施中。CDIO模式中所运用的项目均来源于行业产业,因此是不断满足产业变化的工程教育模式[3,4]。 3 基于CDIO的应用型本科交通运输类专业系统工程学教学改革方案 (1) 基于项目的课堂理论教学 理论教学是系统工程学教学的首要环节,传统方法往往按照课本顺序依次讲解,教师以实践案例为基本时间轴,依次讲解实践案例所用到的系统工程方法论的具体技术。例如,通过针对公交车服务质量评价实践案例的讲解,重点依次讲解公交系统与要素、公交系统分析、公交系统优化、公交系统评价指标的选取、公交系统评价等知识点。理论教学中所讲解的实践案例均来源于教师团队的科研项目。 在课后作业的布置中,更加注重使得学生理解系统工程方法论的运用。每5人一组,为每组分配不同的项目,要求每组学生之间充分讨论,对课堂所讲到的知识点进行验证及运用。 (2) 基于项目的实践教学 在实验教学和课程设计中,同样采取分组形式,为各组学生分配不同的项目,各组之间互不相同。系统工程学实验目前共6学时,均为验证型实验,要求所有学生独立完成。而课程设计中,为每组分配的项目则是一个完整的系统工程项目,要求每组学生通过内部合作完成,在具体的实施过程中,要求每一名学生通过内部协调,获得各自不同的具体分工,完成1-2个知识点,最后所有人的完成内容综合成课程设计报告。 (3) 成绩评定 依据CDIO思想,将系统工程学课程理论考核成绩分为三个部分:平时成绩、阶段考成绩、期末考试成绩,三者在总成绩中的权重分别为2:3:5。其中,平时成绩包括课堂表现、作业成绩以及实验成绩;阶段考共有2次,分别通过项目的形式,随堂让学生基于系统工程方法论提出项目的实施方案,并进行适当地计算。期末考试采用闭卷形式,主要考核学生在利用系统工程学方法论解决具体问题时所涉及的基本知识点。 4 结论 系统工程学是交通运输类专业的核心课,要想取得良好的教学效果需要深刻理解这门课的教学内容,探索学生在学习过程中的难点,从而不断改革教学方法。通过基于CDIO的系统工程学教学改革实践,学生对课程的学习热情有了很大的提高,同时对具体项目实施也有了贯穿全周期的实践机会,不仅提高了学生利用系统工程方法论解决具体项目的能力,更提高了学生相互协作和沟通的能力,从而能够快速适应后续的专业课学习,更能快速适应交通运输行业岗位的专业需求,因此CDIO模式可以在应用型本科中工程教育类课程中进一步作推广。 交通运输专业论文:基于卓越工程师培养的交通运输专业企业实习体系研究 摘要:基于同济大学卓越人才培养规划对学生实践能力的要求,根据交通运输专业教学工作具有很强的实践性以及实习面广、点多的特点,围绕铁路及城市轨道交通运管理的突出技术问题,从培养学生实践能力和创新意识出发,构建车站-列车-运行调度的三层次的企业实习体系,并对该体系的特色和近年来建设的实施效果进行分析总结。 关键词:交通运输专业;企业实习体系;卓越人才培养 一、引言 同济大学在卓越人才培养规划中强调以卓越人才培养为主线,强化实践教育的传统特色,构建以“三大联盟与三线联动”为核心,课程教学与实践锻炼相结合的开放式、立体化的卓越人才培养体系,旨在培养造就一大批创新能力强,适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。 交通运输专业以培养铁路和城市轨道交通运输管理与技术人才作为基本目标,该专业实践性强。随着我国交通运输信息化和智能化的快速发展以及运输企业管理体制的改革,对交通运输人才的实践能力、创新能力等提出了更高的要求。同时,作为未来轨道交通运输企业的经营者,学生们必须提前掌握本行业的现状和发展趋势,以自觉形成最佳的知识和能力结构。通过组织学生到铁路运输企业实习,让企业直接对未来所需人才进行引导,将使本专业培养出来的运输管理人才更容易达到“卓越计划”的培养目标,能够“适销对路”。 交通运输专业课程体系包含理论教学与实践环节两个部分,二者相辅相成。理论教学打下良好的基础,使学生掌握较为全面的必备知识,实践环节则是对理论知识的应用,能够锻炼学生把科学技术转化为生产力的能力,更是学生在正式走上工作岗位前最好的“模拟练习”。学生能够较好地掌握本专业的相关理论知识,并培养和锻炼出较好的实践动手能力,达到了“卓越工程师”对交通运输专业的要求。 二、交通运输专业传统企业实习存在问题 交通运输专业在实行卓越工程师培养计划之前,本专业的生产实习时间只有两周,一周在上海铁路局调度所,另一周在学校的实验室进行接发列车实训。传统的交通运输专业生产实习存在以下几个问题,制约着实习效果和学生实践水平的提高。 1.在企业实习时间短,对企业生产实践了解少。在实行卓越工程师培养计划之前,企业实习仅占用两周的时间,且其中一周在学校的实验室进行接发列车实训,这样的安排显然不能使学生对企业生产实践有全面、细致而深入的了解,不能满足“卓越工程师”对交通运输学生实践能力的要求。 2.轨道交通行业发展快速,理论教学与实践需求脱节。近年来年我国轨道交通运输行业发展迅速,大批新技术运用于轨道交通运输的规划与管理。通过企业实习能让学生了解与学习新技术的运用,满足企业对未来人才的需求。 3.校企联合培养不足。改革前交通运输专业企业实习学生只去上海铁路局调度所一个部门实习,实习面窄,实习岗位过少,上海铁路局的其他部门未能有效地参与人才培养过程。需结合交通专业卓越工程师教育培养计划,通过校企实践基地的建设,以此为依托进行交通运输专业企业实习的教学改革与创新。 三、交通运输专业生产实习体系的构建 (一)交通运输专业实践基地的建设 卓越实习要以运输生产环境作为支撑,实习基地的建设是必要前提,是开展实习工作的保证。上海铁路局是教育部确立的第一批国家级工程实践教育中心,与同济大学共建。由上海铁路局和同济大学交通运输学院的专家组成工程实践教育中心指导委员会,审核中心建设目标,建设内容和工作计划,工程实践教育中心下设工作办公室负责日常工作开展。交通运输工程学院运输管理工程系以此为依托,结合专业培养计划和课程体系,设计了车站-列车-运行调度的三层次的实习体系,选取了铁路编组站、高铁客运站、高铁客运段、调度所四个单位作为校企实习开展的对象。系领导亲自主持召开座谈会,与上海铁路局人事处共同确定了南翔编组站、虹桥高铁站、上海客运段、上海铁路局调度所作为实习基地。上海铁路局在每个实习单位都指派了实习组织领导、兼职教师、后勤保障人员。同时,结合交通运输专业学科的发展方向,进一步拓展了交通运输专业的实习基地,与上海申通地铁集团有限公司签署了同济大学人才培养与产学研合作协议书。 (二)交通运输专业生产实习体系构成 根据本专业教学工作具有很强的实践性以及实习面广、点多的特点,围绕铁路及城市轨道交通运营管理的突出技术问题,从培养学生实践能力和创新意识出发,对企业专业实习教学体系进行拓展。结合交通运输专业实习的特点及主要专业技术问题,设计了车站―列车―运行调度的三层次的实习体系,突出了轨道交通运营管理的专业共性问题,并安排了学生进行高铁随车调查、行车调度指挥现代化的研究分析,培养了学生分析和解决问题的能力。交通运输专业本科生“卓越”实习是一个有机体系,其中包括: 1.校内实训部分。校内实训包括列车接发实训、Railsys实训等综合型实训,学生通过计算机模拟系统完成电话闭塞法、半自动闭塞法、自动站间闭塞法的实操学习,并学习利用Railsys运行图软件编制及管理运行图。校内实训为后续开展企业实习做好过渡准备。 2.企业实习部分。企业实习内容包括两大板块:铁路运输企业实习和地铁运营企业实习,前者是主体,在总计六周的实习时间中占4~5周。 (1)铁路部分:对于铁路运输管理工程人才,需要对车流汇集、列车生成、按图行车的整个行车组织过程有清晰了解,通过生产实习可以把交通运输专业所学专业课程知识系统集成,因此在铁路运输企业实习中设置了多个实习项目。 ①铁路编组站实习,实习地点为上海铁路局南翔编组站。学生主要了解编组站运输组织机构设置和运输岗位职责,熟悉《铁路技术管理规程》中关于编组站技术作业的有关规定,学生在跟班实习中需要系统了解编组站到、解、编、发各个生产环节的作业内容和流程等。 ②铁路调度所实习,实习地点为上海铁路局调度所。学生主要了解上海铁路局管辖范围、上海铁路局调度所生产组织系统及各调度工种的主要作业内容;对行调、货调、机调等调度员岗位跟班实习,了解调度员应具备的基本专业知识和技能,掌握所实习岗位的计划内容、编制办法。 ③铁路货运中心实习,实习地点为上海铁路货运中心北郊站和杨浦站。学生主要了解货运调度室内车站调度员和货运调度员的岗位职责,铁路货运改革后综合服务窗口办理货运作业的流程,以及货运员的岗位职责。 ④高铁列车乘务实习,实习地点为高铁列车。实习以跟车、跟班实习的形式开展,学生重点了解高铁动车内主要设备设施、高铁列车动车组营业规章、乘务员岗位职责和工作流程、高铁列车安全管理和应急处置内容,完成高铁列车服务满意度问卷调查。 ⑤高铁车站客运服务实习,实习地点为上海铁路虹桥站。实习以参观结合形式开展,学生主要了解上海虹桥高铁站服务设施布局、客流到达及出发特点、站内中转、铁路与其他交通方式换乘过程中的流线组织,掌握高铁客运站客运组织内容、岗位设置及岗位责任。 (2)地铁部分。地铁运营企业实习则主要依托上海地铁调度所OCC以参观、模拟、实训形式开展,学生将系统了解地铁生产组织系统架构、各调度工种的主要作业内容,重点关注地铁运营突发事件的应急处置方法、预案要点及地铁施工作业管理规定及流程。 (三)实习保障体系 交通运输专业本科生“卓越”实习的顺利开展离不开相关的保障体系。每次企业实习前学院教务主管领导都亲自做实习动员,院办领导安排好后勤工作,系领导部署实习计划并安排带班教师,带班教师都能够做到认真负责、按时参加。上海铁路局和上海地铁运营公司均成立了专门的实习领导小组和工作小组,全程指导实习工作,各一线实习单位均成立了工作小组具体与实习带队老师对接,双方畅通联络、紧密协作。应该说整个实习的组织和后勤保障工作都是非常出色的。 “安全第一”是运输实习的首要原则,每个实习单位在同学到来的第一天都组织了安全教育培训,不仅有规章学习还要进行安全防护能力训练、这为确保现场实习安全、有序提供了重要保障。 运输管理工程系为了保障实习有序,精细编制了教师值班表,确保每日都有教师在现场。学院安排了接送车辆,保障每日在铁路现场交接班后规定窗口时间准确到达,以减小对铁路现场工作的影响。铁路局则安排了站内短驳车辆,安全快速地将学生送达站内各实习岗位。至今,交通运输专业已有3届同学按照卓越工程师计划参加了企业实习,实习全程未发生一例安全事件,同学经过现场观摩、实践、听讲较好地完成实纲任务并全部通过实习答辩,实习内容逐年拓展、深化,实习组织工作获得了参与师生的一致好评。 四、交通运输专业生产实习的特色和实施效果 运输管理工程系将交通运输专业本科生“卓越”实习建设作为一个整体的系统工程来抓,带动了师资队伍建设、教材建设、实践教学体系完善、教学方法手段改革创新及其教学条件的改善等多方面的建设,为交通运输专业的教育部工程教育专业认证创造了良好的条件,已经取得了可喜的实施效果。 1.设计了车站―列车―运行调度的三层次的实习体系。根据本专业的特点,围绕铁路及城市轨道交通运营管理的特出技术问题,设计了车站―列车―运行调度的三层次的实习体系,突出了轨道交通运营管理的专业共性问题,并安排了学生进行高铁随车调查、行车调度指挥现代化的研究分析,让学生通过现场实习、调研,分析总结相关实际问题,提出对策建议,培养了学生分析和解决问题的能力。 2.企业生产实习内容组织创新,实习对毕业设计选题支撑效果凸显。交通运输专业本科生“卓越”实习有鲜明的专业特色,实习内容紧密围绕本专业人才培养目标设置,多个铁路实习项目关联紧密。首先,实习让学生系统地观摩了铁路运输设备的全貌,特别是我国自主知识产权的国产高速列车装备和集各类先进控制系统于一体的调度指挥中心让同学增强了专业自豪感。第二,先编组站和货运站,后调度所的实习安排使学生对铁路既有线车流汇集、列车生成、到按图行车的整个行车组织过程有了清晰了解,有利于学生把所学专业课程知识串连起来,为来年的本科毕业设计(论文)工作奠定了基础。第三,高铁列车乘务实习和高铁车站实习安排紧凑让学生系统了解高铁客运“站、车”服务之间的接口关系,对旅客出行全程服务质量的影响要素有了亲身体会。第四,铁路调度所与地铁调度所OCC实习紧凑安排让学生更加清晰地对比了铁路和地铁行车环境、调度信息系统和调度职责的差异,也让学生对未来的论文选题乃至毕业择业有了感性和理性支撑。 3.形成了双导师工程教育师资队伍,创建高校和行业企业联合培养人才的新机制。建立了专业实习组织管理体系,实行校内专业指导教师和实习基地兼职指导教师双轨制,聘任了一批企业兼职导师,与校内导师共同精心设计了企业专业实习教学大纲与教学指导书,共同指导学生的专业实习。铁路局兼职导师结合实习进度组织了多次分专题讲席,学生获得了书本上无法学到的新知识、新信息、新技能。 4.加强学生对本专业的兴趣,推动本专业就业率的提升。交通运输专业改革后的企业实习,为学生巩固所学专业知识、系统了解铁路运输专业现场工作提供了非常好的机会,并在一定程度上影响了学生的择业观,提升了交通运输专业学生毕业后去铁路局和地铁公司就业的人数。 5.同济大学交通运输专业认可度得到显著提升。同济大学交通运输专业以工程实践为驱动的企业实习计划得到了上海铁路局企业高管和同行业专家的支持,同济大学的卓越人才培养理念得到业界的广泛认可。学生在参与实习的过程中,积极提出问题与建议,逐步打开思维、活学活用专业理论,用人单位上海铁路局对实习学生的综合素质与能力进行了肯定。 五、结语 交通运输专业的企业实习,基于卓越工程师培养的要求进行不断调整和优化,在理论教学上调整相关课程的设置,使各个课程间更加协调,也为实践环节打下良好基础。实践环节不断增加企业实习的单位和内容,力求符合交通运输专业本行业生产工作的实际,对于学生的实践能力提高有重要的积极作用。经过多年的努力,交通运输专业学生的“卓越工程师”企业实习工作扎实开展,继往开来,基于卓越工程师培养的企业实习工作还将谋求更大的创新,为交通运输卓越人才的培养和行业的发展做出新的贡献。 交通运输专业论文:交通运输专业《运筹学》实验教学方法初探 摘要:系统总结国内外运筹学实验教学经验,面向交通运输卓越人才培养需求研究本科运筹学实验课程教学目标、实验内容、实验手段以及综合实验案例设计方法,探讨如何推进运筹学实验教学理念由理论“验证”向专业“探究”方向转化。 关键词:交通运输;运筹学;实验教学;卓越人才;教学方法 运筹学方法在交通运输管理中广泛运用,其核心思想是对交通运输决策的实际问题进行提炼,建立成数学模型,综合运用数学方法对模型进行求解,得到解决问题的最优方案。在交通运输专业的后续专业课中运筹学的建模方法与专业知识结合,形成了诸多方法和技术。 我国高校交通运输专业《运筹学》教学较为注重学生对基础理论的掌握,在教学内容上介绍算法的学时在总学时中普遍占有较高比例,课后作业中对求解算法的训练花费学生的时间精力最多。相比国外高校同类专业,国内的教学设计中对建模思想讲解和建模能力训练投入的课内、课外学时都是不够的。要解决这一问题的关键是提升学生解题效率,将“求解”时间还给“建模”时间。要提升解题效率的最好办法无疑是教会学生使用计算机求解工具。基于上述背景,本文对交通运输专业《运筹学》实验教学方法进行了初步探索,希望推进相关教学改革工作。 一、国内外《运筹学》实验教学开展情况 1.国外情况。国外《运筹学》课程建设具有悠久历史,如1948年美国麻省理工学院独立设置运筹学课程,1950年英国伯明翰大学开设了运筹学课程[1]。在法国高校[2]中,运筹学是工学、管理学、经济性专业的重要基础性课程,面向不同专业授课内容及难点有所区别,其中交通运输专业运筹学的教学和考查要求都比较高。无论是美国还是欧洲的高校,运筹学建模及在实践中的运用都被视作教学中的重点,而算法的实现几乎清一色的交给计算机工具。学生可以在学校开放的免费数学软件资源中轻松找到多种求解工具。 表1列出了部分有交通运输类专业大学的运筹学课程教学内容和课时安排,其中实验课往往结合习题课一并设置。在实验课,教师或助教会给学生发放软件工具的使用说明,演示并举例讲解基本操作方法。除了部分算法推导作业之外,模型求解类的课程作业全部要求用软件工具完成算法程序的编写,软件输出结果被作为作业的附件提交审查。其中麻省理工学院的习题(实验)课还设有团队实验项目,要求学生合力完成较大规模问题的建模、求解和分析。 从美国高校情况可以看出,交通运输类专业的运筹学课程有如下特点:(1)课时多,平均每周有2~3小时理论课,此外还有1~2小时习题课或讨论课;(2)重视案例教学,将运筹学与专业知识相结合,如麻省理工学院运筹学习题(实验)课往往会结合专业问题设置题目;(3)均有实验教学内容,课后作业和课外项目都需要借力软件工具完成、形成规范化成果报告。 2.国内情况。在国内,管理类专业采用运筹学实验教学的案例最多,如兰州大学管理学院开发了基于Excel的运筹学求解模板和求解程序[3];东北财经大学工商管理学院的运筹学成实验类课程,采用Excel软件辅助求解,教师和学生在计算机实验室内完成全部课程[4];上海海洋大学物流工程专业的运筹学实验依托于“Xpress-MP”软件,设置综合性项目,学生以小组模式自行进行任务分工,完成模型建立、编写程序、数据分析等步骤[5];河南理工大学采用WinQSB软件进行运筹学上机实验。工程类专业的运筹学教学中开设实验课的较少,实验辅助软件多数为Lingo和Matlab,要求学生编写代码设计求解算法。 综合来看,国内高校管理类专业开设运筹学实验教学的,基本以非独立实验形式为主。实验课教学内容多为辅助完成课本中的习题作业,结合专业设置综合性实验的较少,探究性实验数量甚少。工程类专业中设置运筹学实验课的高校鲜见。 基于以上国内外高校在运筹学实验教学开展的经验,针对交通运输专业兼具工程专业和管理专业的特点,拟采用验证性实验和探究性实验相结合的方式开展实验教学内容设计。在软件工具的选择上则既考虑对算法步骤直观演示的要求也考虑培养学生一定的程序设计能力的要求,以便使其未来能运用软件工具独立开展探究性实验、支持对较复杂工程问题的求解。 二、运筹学实验教学体系设计 1.实验教学目标及能力培养。为训练学生在解决交通运输专业问题中运用运筹学思维,为给后续专业课的学习提供优化求解方面的方法和工具做准备,拟在运筹学课程中加入实验教学内容来提升学生问题分析、建模、算法设计、编程及软件应用能力,使理论知识与实践应用紧密结合。 2.实验教学内容体系。实验教学内容包括两部分:运筹学软件工具基本使用方法实训和案例实验。运筹学软件工具初步考虑WinQSB和Lingo,前者通过视窗能直观展示运算步骤、有利于学生对算法原理的学习,适合对算法开展验证性实验;后者允许学生对算法进行自主设计,适合开展探究性实验。 案例实验是运筹学实验教学的主体,具体分为面向算法的验证性实验和面向建模的探究性实验,见图1。对于本科运筹学来说两部分的实验课课内学时比例建议在3∶2,课外作业学时建议在1∶3。验证性实验在探究性实验之前开展,可以基于课本上例题或作业题进行实验设计,实验课上教师通过上机讲解、演示,帮助学生消化理论课上介绍的算法原理和步骤。验证性实验学习使得学生能较为熟练的使用软件工具,独立对一般模型进行算法设计和求解。探究性实验宜给学生留有较多的课外作业时间,课内以思路启发和成果讨论为主要内容。对不同高校,验证性实验与探究性实验的课内学时分配可灵活掌握。 三、运筹学综合性实验案例设计 运筹学综合性实验是实验教学中的重点,实验案例的设计应遵循以下原则:(1)面向交通运输管理的实际问题选题,有一定的问题复杂度和建模难度;(2)用到所学算法,手工无法求解,必须利用软件工具;(3)计算结果适合分析讨论,体现决策支持的价值。下面举一例简要说明[6]。 1.案例问题描述。设有x1,x2和x3三个化肥厂供应y1,y2和y3三个地区农用化肥,有关参数见下表。假设3个化肥厂的化肥供应量a1,a2和a3必须全部运完。 (1)根据以上要求,试建立运输模型使总运费最省,并求解(验证性质);(2)若3个地区的需求量为70,20,60,受到各方向运输能力的制约,发点至收点的运量不超过,试建立运输模型使总运费最省,并求解。(探究性质) 2.知识点选择和模型建立。运输问题建模思想是构建运输收发平衡表格,基本建模方法已在理论课部分讲授。本题目在基本方法之上又增加了难度。该题的建模技巧教师应该予以引导、启发。问题(1)为需求量有上下界问题,建模技巧是分离出虚拟收点,其收量为“最高需求量-最低需求量”,见表3;问题(2)为运量有界问题,建模技巧是增加虚拟点,既做发点又做收点,并按照原题意巧妙地设置相关单位运价,见表4。本问题要用表上作业法手工求解非常复杂,正好可以通过实验课训练学生利用软件工具完成求解,并观察解方案与题意的吻合情况。 3.算法设计及软件应用。问题(1)为简单的四发点五收点的小规模运输问题,因此在求解方面要设置难度,要求学生用Lingo编程求解,训练其对基本编程语言的学习,见图2。问题(2)强调建模过程,WinQSB软件对运输问题模型录入更加直观,因此可布置学生选用该软件求解,见图3。 4.实验结果分析与讨论设计。 用软件求解后,分别得到以下结果: 学生可以自行整理成标准答案,填写在课程报告上,见表5和表6。 四、结语 现有交通运输专业运筹学教学中大多没有设置同程的实验教学环节,学生解题没有数学软件工具。无论是例题还是习题都被大大简化以使得决策变量的个数易于手工求解,然而这使得学生难以领会到运筹学方法用于解决现实问题的真正效果。国外高校在运筹学教学中普遍引入了数学软件工具,配合理论教学设置了同程实验教学内容,这大大提升了学生解题的效率同时使学生对算法有了更加直观的认识。在解决了费时最多的求解问题后,教师将能够有更多的课内学时用于基础理论和建模方法教学,以及增加运筹学用于解决复杂交通运输问题的案例剖析,这显然有利于拓展知识点和信息量并能够提升学生对运筹学课程学习的兴趣。 交通运输专业论文:新开办交通运输专业建设措施探讨 摘 要 根据交通运输行业智能化发展形势,分析了交通运输专业的人才需求。围绕新办交通运输专业所面临的挑战,从加强学科建设、提高人才培养质量、增强科技创新能力、加强师资队伍建设、增强服务社会能力等几个方面探讨了专业建设的若干措施。 关键词 交通运输 专业建设 措施 交通运输是研究交通基础设施的布局及修建、载运工具运用工程、交通信息工程及控制、交通运输经营和管理的理工科基础的专业。近年来,随着我国经济水平的不断提高,铁路、公路、水路及航空运输基础设施建设力度不断加强,同时智能交通技术也得到越来越广泛的应用,交通运输专业技术人才需求大幅度增加。为了适应交通运输科学技术发展对交通运输人才的需求,积极响应广东省政府在2016年1月出台的《关于加强理工科大学和理工类学科建设服务创新发展的意见》(粤发[2016]1号),广东技术师范学院于2016年开办了交通运输专业,目前正大力加强该学科专业的建设。本文针对交通运输专业的人才需求、面临的挑战和具体建设措施方面进行探讨。 1交通运输专业的人才需求 随着社会经济和科学技术的发展,交通运输业的信息化、自动化、网络化、智能化成为重要发展方向,交通运输将进入智能化和高速化时代。随着信息技术、电子技术、通信技术和系统工程等高科技在交通领域的广泛应用,交通运输行业的各种运输生产效率将产生巨大的飞跃,一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统将形成。同时,交通运输行业是国家重点支持的行业,需要大量能从事智能交通系统下的、涉及多个交叉学科的交通运输高级技术应用型专门人才的加盟。 相关调查显示:珠三角地区对交通运输高技能人才需求较大,主要集中于高速公路、城市道路、智能站场、电子地图、卫星导航、停车管理、物流运输等行业,其中高速公路、城市道路和智能站场三个领域智能交通高技能人才需求占需求总量的一半以上。调研显示,75%参与调查的公司目前都急缺智能交通方面的人才,90%以上的智能交通系统工程师及行业人士都认为智能交通非常有发展前途,且有一半以上的工程师对此充满信心。而目前广东省内开设交通运输类的本科院校仅有中山大学、华南理工大学、深圳大学等12所,每年毕业生人数约为400人,人才缺口巨大,供不应求。 2新办专业面临的挑战 交通运输专业依托汽车学院现有的办学条件进行建设,具有一定优势与特色,但作为新开办的专业,在专业课程建设、师资队伍、实验场地等方面仍然面临较大的挑战。 2.1专业基础及课程建设亟待完善 由于新专业刚刚开始招生,加强招生宣传,完成招生目标,围绕人才培养定位和特色,进一步完善人才培养体系和人才培养机制,为专业建设的首要问题。另外,如何逐步形成完整合理的课程体系,完成系统全面的教材建设也是亟待解决的问题。 2.2师资力量仍比较薄弱 目前学院虽有一批学历、职称、年龄结构合理的教师团队,但具有交通运输专业背景的教师较少,教师缺口仍然较大。如今面临新专业招生,在校学生数量将逐年增加,师资不足将严重影响课程体系建设。急需引进高职称、高学历的学术带头人、实验系列人员及交通运输专业骨干教师三方面人才,逐步形成职称、年龄结构合理的交通运输专业师资团队。 2.3教学实验场地及设备缺乏 作为新专业,目前相应的专业基础实验室和专业实验室配套较薄弱,为较好的完成人才培养方案的目标,需新建交通运输专业相关实验室若干个,用地总需求约为3000 m2。除此之外,还需新购置一批交通运输专业相关教学实验硬件和软件设备,实验设备资金需求300-1000万元。 2.4校企合作尚待建立 作为应用型工科专业,校外教学实习基地必不可少。需要在短时间内有计划、有步骤地选择能满足教学实习要求的各类单位,建立校外教学实习基地。主要建设课程教学需要的教学实习基地、专业教学需要的培训实习基地、其它短期分散的实习单位三种类型的基地。 2.5科研团队和平台仍未建成 目前,汽车学院交通运输专业教师队伍多为新入职员工,职称及年龄结构仍不够合理。在引进新教师完善师资团队和科研资金辅助支持的前提下,依托科研项目凝炼团队,引进和培养学科带头人,建设科研平台,带动整个学术团队的发展,并逐渐有所突破。 3专业建设具体措施 3.1加强学科建设 面向国家和社会经济的发展,瞄准市场的人才需求,紧贴智能交通行业“以信息化、网络化为基础,加快智能型交通的发展”的发展规划,充分利用汽车学院现有专业优势,加强交通运输学科建设,构建与区域经济和社会发展相适应的人才培养模式和课程体系,突出基础理论与工程应用相结合,着力加强交通运输专业师资队伍和实验室的建设,大力推进教学模式和教学内容改革,不断扩大交通运输专业的招生规模,将交通运输专业建成基础扎实、特色鲜明、工程应用性强、在省内外具有较大影响力的高水平的理工类学科和省级特色专业。 3.2提高人才培养质量 以本科教学为中心,以服务城市智能交通行业为起点,以市场需求为导向,主动适应广东省交通运输业和区域经济发展的需要,培养德智体美全面发展,掌握智能交通系统、车联网、交通信息与控制、交通运输组织学、运筹学等基本理论和专业知识,能够在交通运输管理部门、交通运输企事业单位、科研机构和学校等从事交通运输领域的组织、设计、生产、经营、管理、科研和教学等方面工作的高级技术人才,尤其是与智能交通系统的控制与应用、车联网技术、交通运输组织与管理等方面相关的高级复合应用型人才。 健全优化专业人才培养方案,构建理论、实践、工程协同发展的科学的课程体系;探索应用型人才培养方案,优化理论课程体系,建立“基础-应用-提高”为主线的实验实践教学平台。创新人才培养模式,采用校企联合教学、区域与国际交流的“协同创新”的教学方式,加大校内与校外、区域与国际交流合作,不断强化工程实践能力和技术创新能力的培养,打造行业领域应用型人才。 3.3增强科技创新能力 (1)立足于已成立的学生科技社,继续加强对科技社的管理和建设,组建科技创新核心团队,争取辐射60-100人。以各类学生竞赛平台为载体,按照“一年出几个项目,几年出一个精品”的目标,引导学生参与课外学术科技创作与竞赛,全方位提升学生的核心竞争力。 (2)依托科技社,围绕科技创新竞赛,更多地吸纳具有科技创新能力的新成员,以核心成员带动新成员的方式,切实提高学生的科技创新能力。 (3)依托学生的科技项目,教师指导学生发表相应的论文、专利等,力争在2025年,学生累计总数5篇以上,申请专利累计总数5项以上。 (4)号召学生参与到教师的科研项目中来,进入企业辅助教师完成科研项目,在这方面,汽车学院也卓有成效。在今后,希望在资金有所保障的前提下,学生能够切实深入到这类科研项目中来,提高学生的科技创新能力。 (5)完全开放实验室和实验设备,给学生在课余时间的科技创新活动提供场地。 3.4加强师资队伍建设 围绕交通运输专业的特色,落实校、院师资队伍建设发展思路,以优秀教学团队为平台、专业负责人为带头人为核心,采用外部引进和内部培养结合方式,着力提升学科教师队伍的综合水平。围绕学科主攻方向,引进高水平的学科带头人和综合教学科研能力突出的博士和教授。同时,重点培养有发展潜力的青年骨干教师,使其迅速成长。 加强国际合作交流,推动教师活跃海外(国际)学术舞台、扩大学术的国际视野。按照“走出去、请进来”的方式,选派符合条件的本院教师赴外国进行学术和教学访问活动,聘请具有丰富教学或任职经验的外籍专业人士来学院授课或者讲学,活跃学校气氛,扩大师生的国际视野,积极拓展交流合作的领域和空间,建设具有战略性和可持续性的国际科技合作体制和机制,促进专业建设。 3.5增强服务社会能力 按照 “立足广州,辐射广东,面向全国”的发展思路,围绕行业人才需求,每年为社会输送50-100名高素质的交通运输高素质应用型人才,并利用资源优势和人才优势,提升社会服务能力。构建产学研结合的协同人才培养新机制,积极与企事业单位合作,重视科技开发、成果转化等工作,为社会创造效益的同时实现互利共赢。 4结语 在未来交通运输业的智能化发展新形势下,交通运输高科技人才需求大大增加,高校交通运输专业迎来新的发展机遇。然而作为一个新开办的专业,在开办初期往往面临着师资力量薄弱、教学设施缺乏、课程建设不完善等问题。本文围绕这些问题探讨了加强学科专业建设的若干措施。这些措施的实施还需各方面的大力支持为保障,尤其重要的是需要加大政策方面的支持和资金方面的投入。 交通运输专业论文:关于高校交通运输专业建设与实践性教学探讨 摘要:本文在分析国内外交通运输专业建设现状的基础上,提出了交通运输专业建设中存在的问题,从明确交通运输专业的培养目标、优化实践教学体系、强化实践教学基地的建设、加强师资队伍建设等几方面给出了相关建议,对高校交通运输的专业建设与实践性教学进行了深入探讨。 关键词:交通运输;专业建设;实践教学;校企联合培养 一、概述 近几十年来交通运输业的重要性与日俱增,社会对交通运输专业人才的需求变得更为迫切,对交通运输专业学生的专业素质也提出了更高的要求。目前,我国设立交通运输专业的院校大约有104所,跻身2014中国交通运输高水平学科专业的院校有21所。其中,东南大学和西南交通大学的交通运输专业入选中国顶尖学科专业,武汉理工大学的交通运输专业入选中国高水平学科专业。由于交通运输专业具有很强的专业性和实用性,所以传统的实践教学已经不能满足社会的需求。面对新型社会对新型专业人才的需求,改革大学的教育模式显得至关重要。 二、国内外高校交通运输专业建设现状 由于交通运输专业涉及面比较广,所以我国有很多院校设立了交通运输专业,但是设置方向却各不相同。以同济大学、北京交通大学、东南大学、武汉理工大学、北京航空航天大学等为代表,在铁路、公路、水路、航空、管道五种运输方式中各有侧重。武汉理工大学、大连海事大学、上海海事大学的交通运输专业都是以航海运输为特色;同济大学、北京交通大学、西南交通大学的交通运输专业侧重铁路方面的运输;东南大学、长安大学的交通运输专业以公路运输立校;而北京航空航天大学和南京航空航天大学更是以航空运输见长。 同济大学、北京交通大学、东南大学、武汉理工大学、北京航空航天大学五所高校的理论课程与实践课程的学分要求以及所占的学分比例如表1所示。由表可知,同济大学本科生修满262个学分就可以拿到学位证书,其中实践课程所占学分比较高,达到了41个,占总学分的比例为15.65%;北京交通大学比较注重实践教学,总学分为165分,实践课程占25.15%,同时北京交通大学除了理论和实践课程外,还设置了理论与实践通选学分,占总学分比例的31.21%,即理论教学学分所占比例最多达到74.85%,实践教学学分所占比例最多达56.36%,占总学分的一半还要多。表1中武汉理工大学交通运输专业的实践课程学分最高,达到了50个学分,占总学分的26.32%;北京航空航天大学和东南大学的总学分分别是150和179.5,实践课程学分所占比例分别是17.67%和17.27%。由此可知,各高校的交通运输专业对学生实践能力的培养都比较注重。 三、交通运输专业实践教学体系中存在的问题 1.交通运输专业的培养目标有待完善。国内有些学校在追求宽口径的培养模式时,将交通运输专业的培养目标定得过宽,在培养方案的课程设置方面,既要工科管理学科,还要大交通和单一的运输方式,使专业培养计划中基础课学时过多,造成实践环节学时严重缺失,失去了本专业注重实践能力培养的特色,对学生实践能力的提高产生了很大的影响。 2.传统的实践教学体系有待改善。很多高校仍然停留在传统的实践教学体系上,理论教学与实践教学脱节,实习等实践教学流于形式,导致传统实践教学对人才的培养效果与现代社会对人才的要求产生了很大的差距,培养出的人才后劲不足,难以适应实际工作的需要。 3.实践教学的师资力量及硬件设施有待加强。很多高校的年轻教师工作时间短,虽然有比较扎实的基础理论知识,但实践能力和实践经验不够,不能很好的指导学生进行实际的操作,影响了实践教学质量的提高和学生实践能力的培养。 四、培养目标和改革思路 1.培养目标。培养适应社会发展的新时代高素质人才,不但要培养具有数学、外语、计算机的基础知识,还要熟悉交通运输方面的政策和法规,了解交通运输的发展方向。该专业需要教育与实践相结合,培养出能够在国家及省市交通运输管理部门、交通企事业单位从事交通运输政策研究、规划设计等工作的高级专业技术及管理人才。 2.改革思路。针对交通运输专业实践教学中存在的问题,提出“将明确实践教学目标为先导,优化实践环节设置为核心,注重创新培养――校企联合培养为关键,加强师资队伍建设――为学生配备企业导师为保障”的改革思路。 五、交通运输实践教学体系改革的建议 (一)优化实践教学体系 1.改善校内外实践教学体系。建立校内的实习基地,处理好理论与实践教学的关系,保证学生的实习时间,增加综合型、设计型实验,并积极推进实验室开放,为提高学生实践能力创造条件,从而培养学生的创新能力。同时还要建立校外的实习基地,学校与实习单位合作,加强校企联合机制的建设,加强实习监管机制,保证学生的实习质量。 2.优化实践教学环节。交通运输专业院校在构建实践教学体系时要特别注重规范实践环节流程,严格管理程序。根据这几年的调查研究和实践教学经验发现,将创新实践环节放在专业实践环节之后,能够更有效地提升学生的创新能力。我们将交通运输专业实践教学体系分为四个实践环节,即基础实践环节、专业实践环节、创新实践环节和综合实践环节。首先,在基础实践环节,培养学生基本的实践动手能力,在此基础上,进行专业实践环节,培养学生的专业操作能力,然后进行创新实践环节的训练,提升学生的创新能力,最后是综合实践环节,此环节主要通过课程综合设计,提高学生的综合能力。这样不仅保证了各实践环节间的协调统一,还保证了对不同层次的学生实践能力培养的时效性。 (二)师资队伍建设方案 1.提高学校教师的工程研究能力。对教师队伍中工程实践经历不足的教师,学校可以加强与企业的合作,让教师直接参与到企业的一些工程项目中,帮助企业完成相应的工程项目研究或技术改造等工作,实现校企双赢;学校还可以引进工程经历丰富的教师,对工程经历不足的教师进行专项培训,提高在校教师的工程研究能力。 2.聘用企业兼职教师。针对交通运输专业应用性较强的课程,学校可以为学生聘用企业的相关人员作为兼职教师,以现场教学的形式为学生提供指导,让学生在企业这个大环境中,学习相关的职业技能,将自己学习的基础知识应用于实际,更好的理解和掌握所学的专业理论。实施“双师制”――学校教师和企业导师,学校教师指导学生学习基础的专业理论知识,企业导师为学生在企业实习的过程中提供工程实践方面的指导。 (三)加强学校实验实习基地的建设 要想提高实践教学的质量,不仅需要合格的实践教师队伍,还需要加强教学仪器设备的建设,建立较完善的、功能齐全的实验实习基地。努力改善实践教学条件,及时更新教学设备,积极申请学校财政支持,建设一流水平实验室,为训练学生的动手能力,提高学生的实际操作水平提供有利保障。 (四)建立校企联合的培养机制 学校是企业的人才摇篮,企业是高校科技成果转化的最好市场,学校与企业建立高效的合作机制,可以实现校企双赢。学习国外“工学结合”的教育模式,推动前厂后院、前店后校、一专业一实体、订单式教学,建立理论教学、实验教学、科学研究、工程实践相互渗透的多维度的新型教学组织模式。 结合交通运输专业实用性较强的特点,学校可实行“3+1”的培养模式,即学生三年在校学习,着重进行工科基础教育;一年在企业实习,企业可以为人才的培养提供良好的实习、实践环境,让学生直接参与企业的实际生产和工程项目的研究。企业为学生配备企业导师,负责学生在企业的培养工作;同时还可以让工程经历不足或没有工程经历的教师融入企业的生产实践中去,提高教师的专业水平,获得一定的工程实践经历 六、结语 实践证明,武汉理工大学根据“明确实践教学目标为先导,优化实践环节设置为核心,注重创新培养―校企联合培养为关键,加强师资队伍建设――为学生配备企业导师为保障”的改革思路,对传统的实践教学进行了大胆改革,实施了交通运输卓越工程师的培养方案,实行了“3+1”的培养模式,打破了传统的实践教学模式,在学生实践能力的培养方面取得了前所未有的成果。 “十三五”时期就要到来,交通运输业迅猛发展已势不可挡,社会对交通运输专业学生的素质提出了更高的要求。面对新时期的机遇和挑战,学校要想培养出创新实践能力强、综合素质高的人才,就应该切实转变教学观念,加强创新实践教学,构建完善的实践教学体系,为培养出适应社会高速发展需求的新时代人才打下坚实的基础。
计算机专业本科毕业论文:计算机专业本科毕业设计的探讨 摘要:本文总结了我院近四年本科计算机专业开展毕业设计的工作实践,就毕业设计中存在的问题进行了分析,并提出了相关对策。 关键词:毕业设计;本科;计算机专业 1毕业设计(论文)的现状 毕业设计(论文)是完成教学计划,实现高等教育目标最后也是最重要的综合性实践教学环节。这一环节不仅要培养学生综合运用基本知识的技能,发现、分析、解决实际问题的能力及初步的科学研究能力,还要培养学生严肃认真的科学态度、严谨求实的工作作风、积极创新的科学精神,是对学生素质的一次全面检验。 近年来,由于高校不断扩招、学风浮躁,学生就业困难、教学资源紧缺、部分教师责任意识不强等原因,导致了部分大学生毕业设计(论文)水平降低,甚至出现了论文粗制滥造、抄袭、买卖等学术腐败现象,毕业设计质量逐年下滑,以致有专家提出取消大学生毕业设计(论文)的观点。这些不良现象的产生,从根本上说并非毕业设计(论文)惹的祸,而恰恰是对它的异化。如果因某些现实困难或个别不良现象的存在,就简单地对毕业设计(论文)“一除了之”,无异于削足适履,会更加降低学生的综合能力。为此,教育部在《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》(教高厅[2004]14号)中明确强调毕业设计的重要性,指出不仅不能取消毕业设计(论文),还应进一步加强,将其作为高校本科教学评估的一个关键指标,在评估中加大对高校毕业论文环节的考察力度。 2毕业设计(论文)质量下降的成因分析 (1) 思想不重视。 学生不重视。客观上讲,当前就业形势严峻,许多学生忙于考研或参加各种各样招聘会,而毕业设计的时间与考研初试、复试及许多招聘时间重合,在“鱼和熊掌”不可兼得的情况下,多数学生在毕业设计环节上投入的精力甚微,甚至选择了放弃[1]。 教师不重视。在高校中,教师职称晋升、评优评奖大都以科研为衡量标杆,因此教师大都忙于科研工作,如果再承担指导毕业设计这个“出力不讨好”的工作,精力上就显得“捉襟见肘”,于是从主观上对学生的毕业设计采取“放任自流,得过且过”的态度。 另外,现在教育主管部门和社会又非常看重高校就业率指标,学校在现实工作中“左右为难”,于是也不自觉地降低了对“求职黄金期”学生的要求。 (2) 选题不恰当。 教师提供的题目脱离生产生活实践,或没有学生感兴趣的题目,使教师、学生、题目三者“强扭”而非有机地组合在一起,这样的“瓜”自然不会甜[1]。 (3) 师资不足、管理不善。 伴随着高校扩招,教师队伍也吸纳了许多青年教师。虽然他们雄心勃勃,但毕竟经验不足,科研、实验等各方面的能力较弱,承担指导学生毕业设计这种 基金项目:2008年山东省教育科学“十一五”规划课题(项目编号:2008GG072)。 作者简介:王玉锋(1974-),男,山东济宁人,济宁医学院信息工程学院软件教研室主任,副教授,硕士,研究方向为网络安全、数字信号处理、计算机教育。 大型的、有一定工作强度的综合性实践教学任务显得“力不从心”。另外,教学管理部门建立的相关制度不完善,在可行性和可操作性等方面存在很大问题,制度的执行得不到切实保证,使整个毕业设计工作处于“混乱”甚至“失控”状态。 3我们的对策 毕业设计(论文)是一个系统工程,大致包括选题、开题、中期检查、毕业设计(论文撰写)、论文答辩等,我们根据流程做到以下7个“保障”: (1) 组织上有保障。 学院成立了由主管教学的院长、教研室主任、业务骨干教师和教管人员组成的毕业设计指导委员会。委员会依据教育部评估指标体系和学校的教学管理制度,制定了符合我学院实际情况的计算机专业毕业设计大纲和实施细则,对整个毕业设计流程进行指导和监督,使毕业设计“有章可循”,管理起来有“抓手”。要求各教研室成立以教研室主任为组长的毕业设计指导小组,在委员会领导下负责毕业设计的具体实施。 (2) 思想上有保障。 向学生强调毕业设计(论文)的重要性。毕业设计决非是学生离校前一次可有可无的“大谢幕”,而是学生对自己四年来所学知识的“集成和仿真”,是走向社会具体岗位前的一次“大热身”。这样的综合锻炼使学生日后面对社会竞争时更加自信和从容。 向教师强调毕业设计(论文)的重要性。作为高校本科教学环节的一个重要组成部分,毕业设计是对本科教学全程教学质量的综合性检验,也是衡量本科教学总体效果的重要标准。对教师来说,指导毕业设计工作“光荣而艰巨”,所有指导教师务必按照学院的文件认真对待这项工作。 (3) 时间上有保障。 针对往年毕业设计开始时间晚,时间仓促的窘况,我们将毕业设计时间提前到第七学期,这样学生实际的设计时间由一学期拓延到一学年。同时做好毕业设计的动员工作,对各个环节都有明确的工作量和时间段要求,避免学生因时间相对宽裕而产生懈怠。引导学生正确处理毕业设计和考研、就业的关系,使各项“任务”在时间上能“各得其所”。 (4) 师资上有保障。 我们对指导教师的资格和指导学生的数量进行严格审查。指导教师全部由中级及中级以上职称的教师担任,高级职称教师全员无条件参与毕业设计指导工作,同时聘请外校高水平高职称教师担任部分学生的毕业设计指导教师。根据我院实际的师生比,规定高级职称教师指导学生数量不多于8人,中级职称教师指导学生数量不多于6人。对于不能独立指导毕业设计的低职称教师,则由毕业设计指导小组负责安排其作为学生的副导师,协助指导教师完成毕业设计指导工作,这也是我院青年教师培养的一项内容。考虑到我学院实验设备有限,我们也鼓励学生提前到就业单位进行毕业设计,这样即缓解了学校的压力,又为单位注入了新的活力,有利于学生从学校到单位的角色转换,可实现“产、学双赢”。 (5) 选题上有保障。 优化毕业设计的选题是毕业设计中的一项基础性工作,选好题目是确保毕业设计质量的关键。20世纪50年代,时任清华大学校长的蒋南翔同志提出要“真刀真枪做毕业设计”,坚持教育与生产实践相结合,这也是我们确定选题的标准。 毕业设计指导小组组织教师在第6学期末,在全院范围内广泛征求毕业设计题目,要求题目与工程实践相结合,以应用为主,能够反映专业培养目标并有一定的时效性和创新性,充分考虑计算机专业的特点,难度适中并确保一定的工作强度。征集的题目由毕业设计指导委员会进行甄选论证,剔除一些难易不适或较为空洞、陈旧的题目,剩下的绝大部分题目来自教师的科研项目或社会实际,可操作性强。当然,对某一方向有强烈兴趣的学生也可以在老师的指导下自拟题目,这样学生有更多的主动权。 最后确定的题目在第7学期初向学生公布,学生和教师进行双向选择,保证学生一人一题。选题结束后,由指导教师提出一个模糊的设计要求,学生根据该要求广泛收集资料,进行细致的需求分析,并在老师的引导下逐步明确题目的具体要求,为开题、设计和论文撰写打下坚实的基础。 (6) 管理上有保障。 按照学院毕业设计大纲的要求,指导教师每周至少两次检查学生的进度,引导、帮助学生解决设计中遇到的困难;毕业设计指导小组每周召开一次例会,对毕业设计中出现的各种问题进行交流和总结;毕业设计指导委员会每两周一次检查毕业设计工作,了解学生的设计和老师的指导情况,及时将检查情况整合并向全院通报。这样层层负责,既有目标管理,也有过程管理,使毕业设计工作整体有条不紊地进行[2]。 具体的指导工作实行“指导教师负责制”。在统一的毕业设计大纲要求下,指导教师根据自身和学生的具体情况实施弹性目标管理,形式上不拘一格,以人为本,强调创新和个性,但对学生的要求绝不能降低,真题必须真做。学生遇到难题时,可以和指导老师或同学们交流,但强调要独立完成,讲究“诚信”,坚决杜绝抄袭或实验数据造假。答辩前,指导教师对学生的毕业论文进行审核,并对学生的毕业设计进行结题验收。验收内容包括论文的立论是否正确、论据是否充分、结论是否正确及撰写格式是否规范、源程序清单、实验数据和测试分析报告等。对验收不合格的学生,要提出“预警”,并督促其整改。 (7) 答辩和成绩评定有保障。 作为毕业设计全过程的最后一个关键环节,毕业答辩能否科学、公正、严格,对毕业设计有着强烈的导向作用。我们实行小组、学院、学校三级答辩,毕业设计指导委员会承担毕业设计答辩委员会的职能。学生的答辩分组由答辩委员会完成,委员会根据专业方向,从各个毕业设计指导小组中挑选指导教师组成答辩小组,每个小组由5~7人组成,其中高职称教师不少于2人,讲师不少于4人,指导教师不得参与自己学生所在的答辩小组。 答辩前,答辩小组的老师通读其所在小组学生的毕业论文并了解其设计思路,避免答辩时临场发挥,提问随意的情况。小组答辩时,每个学生分配25分钟,其中15分钟讲解、演示自己的设计,另外10分钟回答评委老师提出的5个问题。答辩成绩现场给出,教师针对学生的回答即时点评,以达到释疑解惑的目的。对答辩成绩优秀的学生,各小组推荐参加学院组织的二级答辩。二级答辩的评委由学院答辩委员会组 成,每个学生仍会有25分钟的展示时间。通过二级答辩,表现优秀的学生则被推荐(或有学生申请)参加学校组织的面向全校的公开答辩。 毕业设计的成绩由答辩委员会评定,包括设计(论文)成绩和答辩成绩两部分,分别占60%和40%。设计(论文)成绩由指导教师和评阅教师给出,各占1/2,其中评阅教师采用“盲评审”,即在评审时隐去指导教师和学生的姓名,“只看文,不看人”;答辩成绩有讲解演示得分、毕业设计工作量得分和回答问题得分,各占1/3。成绩具体标准为:优秀≥90、良好≥75、及格≥60、不及格60,其中优秀学生的比例控制在20%以内。毕业设计(论文)成绩优秀且参加学校答辩的学生撰写的论文可被评为学校优秀学士学位论文,并有资格被学校推荐为山东省优秀学士学位论文。对于毕业设计成绩不及格的学生,安排延期答辩或随下一批同专业、同层次学生重新参加毕业设计。 4结束语 不断规范的毕业设计管理保证了毕业设计的质量,尤其提高了学生的动手实践能力。笔者指导学生的毕业论文近三年连续入选学校优秀学士学位论文或山东省优秀学士学位论文,笔者本人也于2007、2009年两次被山东省教育厅评为“山东省优秀学士学位论文指导教师”。 毋庸讳言,我们在毕业设计中也存在很多问题。比如部分学生的专业知识不够扎实;课题知识面狭窄,这反映了我们日常教学的不足;指导教师自身能力参差不齐,在一定程度上也影响了毕业设计整体水平。如何加强指导教师队伍建设,完善毕业设计的相关管理制度及对学生和指导教师的监督评价机制,是我们下一步重点考虑的问题。 计算机专业本科毕业论文:计算机专业本科毕业论文案例评析及改进样例 摘要:在随机抽取30份计算机专业学生毕业论文(设计)文档的基础上,采用案例评析形式,从篇章结构及行文、摘要、关键词、结论4个方面详细分析学生写作毕业论文或毕业设计文档中存在的种种问题,并对每种问题都给出相应的改进样例。 关键词:本科;毕业论文;案例评析;改进范例 毕业论文是高校本科教学中的最后、也是最为重要的一个环节。如何提高毕业论文的质量,使这个教学环节发挥其应有的作用?不少教学一线老师对此进行了探索:文献[1]提出按学科专业特点来改革毕业论文(设计)的教学时间安排、评审和答辩方式以及成绩评定方法,改善相关的教学基本条件,并进行前期、中期、后期质量监控;文献[2]从毕业论文重要性认识、本科教学计划的完善、毕业论文过程的监管、创造学生参与科研项目的条件等方面讨论提高毕业论文质量的一些措施;文献[3]则对毕业论文质量的跟踪管理模式作了详细阐述;文献[4]从学生自身、选题、指导教师、管理几方面讨论目前本科毕业论文存在的问题及其改进途径;文献[5]谈到学生论文写作能力的培养以及教学方法、考核方式、科研教学等方面存在的误区。 这些文献探讨的结果具有指向性意义,但对于学生毕业论文写作实践的具体指导作用有限。笔者在随机抽取30份计算机专业学生毕业论文(设计)文档的基础上,从篇章结构及行文、摘要、关键词、结论4个方面进行了具体的评析。 1篇章结构及行文分析 正确的论文写作过程应该是:确定主题收集文献并分类写文献综述,确定具体写(做)什么安排论文结构开始写作。学生在此部分表现出的主要问题是欠缺谋篇布局和论文语言表达的能力。 1.1无文献综述,从开篇到进入具体问题的讨论很突然 案例1 论文题目:仓库信息管理系统。 前言:中国自从加入WTO以后,面临着十分严峻的国内外经济环境, 为了适应日趋激烈的市场竞争, 企业需要对自己的经营状况有充分的了解,并且通过有效地管理,不断提高企业的绩效水平和经营效率…… 随着科学技术不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它已进入人类作为计算机应用的一部分,使用计算机对物资信息进行管理,具有着手工管理所无法比拟的优点……因此,开发这样一套仓库信息管理软件成为很有必要的事情。 简评:原文在紧接着这样一个简短的前言(实际上是无用的套话)之后便是需求分析,这让人觉得很突然。正确的做法是对目前关于仓库管理系统的设计和实现(或者是对某个单位使用某个仓库管理系统的情况)作一个综述,在客观描述的基础上,指出目前仓库管理系统设计中存在的问题(如数据库设计上的问题,系统安全设计上的问题,算法上的问题,系统运行效率上的问题等),然后再说明自己将采用什么样的方法对所存在的问题做了哪些改进,这样就很自然地对所要解决的问题进行讨论了。过渡自然是一篇论文必须做到的。 1.2语言不精练,内容的表达方式不恰当 案例2 论文题目:物流管理系统设计与实现。 论文片断:……本系统分为了6个功能模块,分别是:货物基本信息模块、车辆信息模块、货物入库信息模块、货物出库信息模块、库存货物查询模块、出入货物查询模块。货物基本信息模块:货物基本信息的管理。主要功能包括对货物的编码、名称、规格、型号、目的地、备注等信息的新建、保存、修改、删除操作以及关闭窗口。 简评:该部分内容在语言上显得不简练,并且所采用的表达方式不太恰当。可考虑采用表格形式来表达。但表格也不能滥用,论文的表述形式应该有所变化。 修改后样例:……本系统的6个功能模块如表1所示。 1.3语句不连贯,整体效果差 案例3 论文题目:基于木马形式的远程控制系统实现。 论文片断:…… 1)Socket。 Socket的中文翻译是套接字。它是网络通信的基本构件。Socket是可以被命名和寻址的通信端口。使用中的每个Socket都有其对应的类型和一个与之相连的进程(线程) 简评:在一个两行的段落中,竟然包含了4个简短独立的句子,使一个本来应该完整表达的意思显得七零八落。 修改后样例: 1)Socket。 套接字(Socket)是指可以被命名和寻址的网络通信端口,每个Socket在使用时都有其对应的类型和一个与之相连的进程或线程。 2中文摘要分析 摘要是对论文运用什么方法,做了什么,取得了什么样的结果,作最精炼的概括。在摘要部分应该杜绝那些与论文主题无直接关联的内容和语句。下面是摘要写作的几个样例: 1)“在……的基础上,分析……,运用……,解决……”; 2)“本文在讨论……的基础上,从……方面出发,提出……”; 3)“本文提出……,阐述……,对……进行讨论,着重分析……”; 4)“本文通过……的例子讨论……,在对……进行分析的基础上,给出……” 学生毕业论文在摘要部分存在以下问题。 2.1摘要内容不涉及论文主题 案例4 论文题目:仓库信息管理系统。 原文摘要:中国自从加入WTO以后,面临着十分严峻的国内外经济环境,为了适应日趋激烈的市场竞争,企业需要对自己的经营状况有充分的了解,并且通过有效地管理,不断提高企业的绩效水平和经营效率。因此,对仓库的管理也成为提高生产经营效率的一个重要的途径。库存管理系统是典型的信息管理系统(MIS),其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。对于前者要求建立起数据一致性和完整性强.数据安全性好的库。而对于后者则要求应用程序功能完备,易使用等特点。 简评:该摘要没有涉及到论文中解决了什么问题,套话比较多。在摘要中出现套话以及与论文所要解决的问题无直接关联的废话是一个普遍的现象,这种现象表明学生平时在课程论文、课程设计等方面缺乏扎实有效的训练。 2.2摘要语言零散、逻辑性不强 案例5 论文题目:超市管理系统的设计与实现。 原文摘要:作为一个超市,主要包括库存管理和前台收银等业务,为了更加方便快捷并且正确地实现这些功能,开发了此系统。该系统在Visual Basic 6.0 + SQL Server 2000下开发完成。采用了三层应用程序体系结构组织代码,并应用了COM编程思想,很好地实现了代码的共享。 修改后样例:运用应用程序的三层结构设计模式和COM编程思想,以VB6.0和SQL Server2000为开发工具,主要针对超市的库存管理和前台收银提出业务系统设计和开发思路,实践证明,该系统很好地实现了代码共享。 实际上还应根据论文具体内容对摘要做一些加强,毕业论文摘要应该在200字以上,这里只是对原文摘要进行了修改。 2.3非关键词语重复次数过多,语言罗嗦,意思表达不清 案例6 论文题目:图书管理系统研究与实现。 原文摘要:……此系统主要是完成图书管理员对图书的管理(增加新书,删除旧书,并修改等的图书编辑);图书管理员对读者借还书的统计(图书的在库数目和还日期的统计)和管理;读者和管理员对图书信息和读者信息的查询。 简评:首先,“管理员”一词在该段中出现了3次,频率太高;其次,摘要中只有在标明专有名词的缩写时才采用括号附注的方式;第三,该段最后一句两个“和”字连接的语句意思表达不清。摘要所用词语应该有变化,不要一个词一用到底。 修改后样例:……此系统实现了对图书信息的增、删、修改,对读者借还书记录的统计分析,以及对图书信息的查询等功能。 2.4表达意思拖泥带水 案例7 论文题目:公司职工信息管理系统。 原文摘要:……安全方面本系统实现了对数据库的备份和恢复,因此即便是本系统发生了灾难性的损坏,宝贵的数据依然会完整无缺的保存下来,此外用户登陆本系统前必须输入用户和密码,只有在用户名存在以及用户名和密码匹配的情况下,才能登录本系统。该系统主要面对公司信息的管理者。 简评:请仔细比较原文摘要中划线部分和修改后的摘要。 修改后样例:……本系统在安全性方面实现了对数据库的备份和灾难恢复,以及用户登录时的安全验证机制。 2.5其他问题 毕业论文摘要中存在的其它问题还有:将摘要写成程序使用说明、摘要字数过少、摘要中出现标注和主观评价等。在英文摘要中,用词不当、单一,词序和词性错误,生硬直译以及非常严重的语法错误等问题也带有普遍性。 3关键词的选取分析 关键词的选取不能简单以其在文中出现的频率来决定,更不能随便写几个。关键词应当明确无误地包含论文的关键内容(如关键原理、关键技术、所讨论的对象等)。一般毕业论文的关键词在3~8个左右。学生毕业论文中在关键词选取部分存在以下问题。 3.1关键词不完整,不足以全面反映论文关键内容 案例8论文题目:基于DES文件加密系统的设计和实现。 原文关键词:加密;DES算法;动态链接库 修改后样例:加密;DES算法;动态链接库;VC++;测试(注:根据论文内容添加,下同。) 3.2关键词累赘,含不必要的文字, 案例9论文题目:学生学籍管理系统设计与实现。 原文关键词:学生学籍管理系统;录入;查询;修改 简评:关键词没有全面反映论文关键点;另外,学籍不只与学生有关还与哪个群体有关?因此,“学生学籍管理系统”加上“学生”二字显多余。 修改后样例:学籍管理系统;delphi7.0;SQL Server2000 3.3直接将论文题目分拆成几个词来作关键词 案例10论文题目:机关车队管理信息系统设计与实现。 原文关键词:车队;管理;设计;实现;SQL Server 简评:不是说题目中的词语不能作关键词,但“车队,管理,设计,实现”这些词没有体现论文的关键内容。论文是写车队管理系统,关键点在车队管理的业务流程、信息流程以及实现系统所用的技术、算法等;相应地,论文也应该要体现这些内容。 修改后样例:车队管理系统;业务流程;信息流;Delphi;SQL Server2000 3.4其他问题 毕业论文关键词选取还存在其他问题,如关键词含义重叠、使用不具自明性的英文缩写等。另外,关键词的翻译还普遍存在词性用错、专有名词翻错、单复数用错等问题。 4论文结论分析 论文的结论部分是对全文的一个客观总结,它和论文的摘要部分有共同点,也有差异。两者共同的地方在于都需要把论文做了什么、怎么做的、取得了什么样的效果说出来。两者的差异在于论文摘要不涉及评论,对语言的要求也更为精炼;而论文结论部分需要对自己所做的工作进行客观的评价,指出问题和不足,同时也要对论文所讨论问题的发展趋势或下一步研究方向作必要阐述。下面通过完整修改一个同学毕业论文中的结论部分来说明如何写论文的结论。 案例11论文题目:基于BP神经网络ETC客户流失分析系统研究与实现。 该文结论部分: 经过这半年多时间的毕业设计,从一个不太了解神经网络、客户关系管理方面;而对它们有一定理解并利用BP神经网络在VC++6.0开发环境下,实现ETC客户流失分析系统。在这个过程中自己查阅了众多的理论方面书籍、资料。有过许多的失落、放弃的念头,最终还是在多位老师的指导下,调整方案下坚持到了最后,也完成了该系统的实现。本系统除了实现了专门针对ETC客户流失分析功能外,还实现利用BP及改进BP算法在其它方面的应用。例如,异或(XOR)、逼近函数计算等问题的解决。 在这个过程中,对于本人来说确实有了极大的提高。首先……其次……最后…… 由于时间和自身现有能力方面影响,对于该系统来讲,还是存在许多问题,并有部分功能暂时还没实现。存在问题主要体现在基本BP算法方面,比如有些训练数据还在一个很大的误差范围内就已经停止收敛;还有就是调整修正量时可能会遇到不可逆矩阵,使得训练被迫中止。自己也努力去寻找问题所在,但到现在还不能真正很好解决这两个问题。暂时还未实现的功能主要包括:数据方面,暂时只能从文本文件中读数据,还不能直接从数据库里读取;或者说还没有提供一个方便用户操作,可在数据库记录与文本文件之间进行相互导入导出数据的操作。还有一个未解决的问题就是,没实现对数据进行归一化处理的算法。只能借助其他工具(如Matlab)。对于这些问题,在这之后自己也会去努力解决,现在自己也有了一定的想法和思路了。 简评:结论部分没有对自己所做工作作多少回顾,却花很长篇幅讲自己得到了怎样的提高,显然没抓住重点;另外,行文用词上也存在口语化的问题。不过,该总结对系统的实现功能以及现存问题的描述是值得肯定的(上文划线部分)。 修改后样例: 本文从神经网络原理、BP算法及Levenberg- Marquardt改进算法着手,在分析电子收费系统(ETC)客户流失表现形式的基础上,讨论并建立了客户流失分析模型,采用VC++6.0实现了ETC客户流失分析系统。运用黑盒测试原理对该系统进行的单元测试和集成测试表明,该系统实现了:(1)根据客户的基本数据进行预测;(2)根据流失客户基本特征属性值集合中的历史样本数据进行训练;(3)对现有客户进行仿真分析,解决了异或、逼近函数计算等问题。 本系统的问题主要表现在基本BP算法方面,如训练数据可能在一个很大的误差范围内就会停止收敛;训练可能因为在调整修正量时遇到不可逆矩阵而被迫中止。另外,本系统还不能直接从数据库中读取数据以及对数据进行归一化处理。这些问题是本系统今后改进的方向。 5结语 笔者在随机抽取30份计算机专业学生毕业论文(设计)文档的基础上,从篇章结构及行文、摘要、关键词、结论4个方面分析了学生在毕业论文写作能力上的缺陷,具有较强的针对性和实践指导意义。上述分析表明,学生毕业论文写作能力的提高不是一蹴而就的,需要重视在课程论文、课程设计等教学环节中对他们进行严格的文档写作训练,使他们从一开始就形成正确的论文写作习惯,通过逐步积累使写作能力得到增强。同时,教师也必须努力提高自身的文档写作能力。 计算机专业本科毕业论文:地方性本科院校计算机专业本科毕业设计管理工作的研究 摘要: 本文针对目前地方性本科院校计算机专业本科毕业设计管理工作中存在的问题,通过认真剖析这些存在的问题,给出解决这些问题的对策,以帮助地方院校加强计算机专业毕业设计的管理工作。 关键词: 教学管理;毕业设计;实践教学环节 0引言 本科毕业设计是本科教学中最后一个环节,也是最重要的一个环节,各大学都非常重视本科毕业设计。教育部《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》中指出:毕业设计(论文)在培养大学生探索真理,强化社会意识,进行科学研究基本训练,提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用。因此毕业设计环节质量的高低不仅反映了毕业生本身的质量,同时也直接反映了高校教育教学水平的高低[1]。本科毕业设计管理同时也高校教学质量与教学改革工程的主要研究方向。 作为地方本科院校,在人才培养目标上一般都定位于培养应用型高级人才为主,这就决定了其毕业设计实践环节与其它重点院校有一定的区别。作者长期从事地方性院校计算机类相关本科专业毕业设计的管理和评价工作,针对在工作中发现的问题,对毕业设计管理工作方面进行了一些研究和探索。 1存在的主要问题及原因 应该说,随着我国高校的扩招,计算机专业的毕业设计质量存在不同程序的下降,主要存在以下四个方面的问题: 1.1 毕业设计选题不科学毕业设计选题不科学是制约毕业设计质量的关键。地方性本科院校计算机专业既然定位于培养应用型高级人才,其毕业设计的选题就应该与知识的应用相关。实际操作中,选题存在以下几个方面的问题:①对选题关管理不严,学生选题随意性很大,即不科学也不合理。因而存在选题过难时无法完成设计,最终只能匆忙通过换题或者通过非法渠道购买设计论文来完成设计任务,这样毕业设计的质量自然无法保证。或者选题过于简单时,无法达到专业培养目标的要求。②选题重复性大,计算机专业毕业设计有相当数量的学生选题与MIS系统或者简单的网络应用软件相关。以作者所在单位为例,近3年毕业设计选题中有近50%的选题是MIS系统或者简单的网络应用软件开发,且有近10%的选题是陈旧的MIS系统如学籍管理系统、工资管理系统、图书管理系统之类的选题,同时这类选题也是最容易通过非法渠道获取。③选题没有应用背景,设计过程变为虚拟过程。学生在做需求分析过程几乎是凭空想象,由于学生本身就没有实践应用的经验,其虚拟出来的需求与实际有很大的差距,体现在需求分析不合理和不科学,导致设计的不合理,自然无法保障其设计质量。 选题不科学的原因主要是:①导师课题和学生自拟比例不合理。由于地方性本科院校指导教师不如综合性大学指导教师有更多的科研课题和接触更多的新知识,导师的课题经常不能满足学生的需求,或者导师给出的选题不符合学生的兴趣方向,因而学生自拟选题就占有一定比例,而毕业设计作为学生第一次综合性实践,学生选题自然难实现科学性。②指导教师的知识面限制。计算机专业的毕业设计,选题方向应该是宽广的,即可以涉及软件开发、硬件开发、网络设计、信息安全、嵌入式开发等众多方向,可地方性院校的指导教师因知识面限制自身因素,也无法做到每个选题都符合科学性。 1.2 毕业设计指导不到位目前大多地方院校的毕业设计实践环节都安排在第八学期,随着近年高校毕业生就业压力的加大,这段时期恰恰也是学生忙于找工作或到实习单位实习的时期。学生的主要精力并没有放在毕业设计上而是放在找工作上,学生在这学期基本不在学校,导师也无法监控其设计过程。另外,随着近几年计算机专业扩招,地方性院校引入了大批年轻的毕业生充实教师队伍,这些年轻教师毕业后直接从事教学工作,实际的工程项目实践经验不足,而计算机专业本身是一个实践性要求很强的专业,没有这些实践体会,就很难理解软件开发过程、软件技术如何应用到生产这些问题,从而影响了毕业设计的质量[2]。 1.3 毕业设计时间无法保证计算机专业是一个实践性很强的专业,在一个学期中,学生将进行资料检索、选题、调研、相关开发软件的学习应用、程序设计、论文撰写等几个阶段,不要说设计质量,就设计的时间上都不能完全保证[1]。 1.4 毕业设计评价不科学尽管各院校对毕业设计的评价都有一个指导性体系,这个体系是对所有本科专业制定的,具有普及性而缺乏专业性,大多数地方院校并没有针对计算机专业的毕业设计评价体系,这样就会出现对同一个设计评价差距很大。 2解决问题的对策 2.1 选题环节的管理加强对学生选题的管理,是提高毕业设计质量的关键,可以从以下几方面考虑:①限定学生自拟选题的比例。指导导师和学生自拟的选题比例应该控制在7:3,学生自拟的选题应该通过毕业设计领导小组审核。原则上学生自拟选题应该是学生特别感兴趣的方向和已有一定研究的方向,或学生亲自参与过的项目。②选题尽可能是指导教师正在研究或已研究过的科研课题的子项,是指导教师熟悉的专业领域,或者是导师正在开发的一些系统项目。③选题尽可能与实际应用相结合。原则上不允许选择通用MIS系统如网上购物、工资管理、人事管理、档案管理、网络考试、进销存管理等系统作为选题,除非此类系统有一定的实际应用背景。④当选题不足时,可以选择摸拟一些常用软件如聊天类、防火墙、浏览器、写字板、简单游戏、简单小工具等作为选题,通过不同的开发技术来实现这些软件的功能。⑤适当控制理论型选题,加大工程型、应用型选题的比例。地方院校既然以培养应用型人才为目标,毕业设计选题就应该加大工程型、应用型选题的比例,一般要求达到70%以上。⑥选题初定后,毕业设计领导小组应对学生选题进行汇总和、统计,尽可能控制选题重复的现象,对重复选题进行重新选题。⑦重视开题报告的审定。通过开题报告可以对学生设计目标和设计路线进行分析,以确定选题设计的难易度和工作量,判断学生能否按时完成设计任务,以避免学生无法完成设计任务。⑧选题确定后,应该原则上不允许学生更换选题。确实需要更换选题的,毕业设计工作小组应该严格把关。 2.2 毕业设计过程指导的管理加强对设计过程的管理,是提高设计质量的保障,可以从以下几方面考虑:①加强与学生对设计的沟通,建立可靠的沟通方式,定期监控学生的设计过程。学生在设计期间可能在校外实习和找工作,应建立制度规定学生定期通过电话或E_Mail向导师汇报设计过程。②加强对学生毕业设计过程中需求分析的质量监控。需求分析决定设计的技术路线,绝大多数毕业设计质量不高的原因就是需求分析没有仔细深入,常常是凭空虚拟。建议指导导师对学生的需求分析单独审核,需求分析可以作为毕业设计管理的一个单独环节加以管理,只有审核通过后方可进行下一步的设计。③加强对学生毕业论文第一稿的质量监控。论文第一稿体现了整个毕业论文的框架,由于大多数学生对论文写作方法不熟悉,不会组织论文内容,指导老师应该多指导学生学会论文的组织,突击论文重点描述的内容和写作方法。④设计技术路线在一般情况下,学生可以通过参考文献获取,也可以通过指导导师对学生的技术应用进行指导。⑤加强对指导教师的培养,有计划地派遣指导教师利用暑假到企业进行进修,多了解企业的需求和开发技术。 2.3 毕业设计时间的保证由于计算机类专业毕业设计一般要求较长的时间,建议毕业设计的工作从第六个学期末开始。在第六个学期末进行选题,利用一个暑假进行参考文献的阅读,在第七个学期初开始进行开题,然后进行需求分析,学生利用一个学期在导师的指导下完成需求分析、技术路线和总体设计的设计,在第七个学期末毕业设计总体框架就基本形成。学生在第八个学期在校外进行实习或找工作过程中,只需要完成详细设计即可,从而保障了设计的时间和质量。 2.4 毕业设计评价的管理计算机类专业的毕业设计的评价,应该包括对设计的评价和对论文写作水平的评价,应该分别建设两个评价体系:①建议对设计的评价主要从选题的科学性、技术设计路线的选择、需求分析的能力、设计目标的实现来综合评价,并细化评价指标。对设计的评价主要是通过设计答辩过程来实现,应该认真组织答辩过程。②建议对论文质量的评价应该从文题相符、论文的结构、表达的能力、用语的科学性和格式方面来综合评价,并细化评价指标。对论文的评价主要是通过评阅教师对学生论文的仔细评阅来实现。③对毕业设计与论文的综合评价,需要综合设计的评价和论文和评价。由于地方院校培养的是应用型高级人才,强调学生的实践能力,建议在毕业设计与论文的综合评价中,设计的评价和论文质量的评价的比例控制为6:4。 3小结 提高地方院校毕业设计和毕业论文的质量是人才培养和教学改革永恒的课题,同时也是学生通过大学四年本科学习后的知识总结和对人才培养目标是否实现的评价。通过探索和研究毕业设计管理来提高毕业设计的质量是非常有意义的,希望更多的地方院校计算机类专业教学管理人员共同参加对毕业设计管理的探讨,以实现提高毕业设计质量的目标。 计算机专业本科毕业论文:计算机专业本科毕业设计的思考 摘要: 毕业设计是高校教学中重要的实践性教学环节之一。但是当前计算机专业的毕业设计中存在选题不科学,管理不规范等问题。作者在分析这些问题的基础上,提出了根据学生的实际情况确定毕业设计的题目,使用软件工程的思想指导毕业设计的全过程,较好地解决了这些问题。 关键词: 计算机;毕业设计;软件工程 1毕业设计的目的 毕业设计是高校教学中重要的实践性教学环节之一,是对学生四年学习的专业知识和研究能力,自学能力以及各种综合能力的检验。通过毕业设计的形式,可以使学生在综合能力,治学方法等方面得到锻炼,使之进一步理解所学专业知识,扩大知识面[1]。因此,毕业设计是高等教育中培养学生综合运用所学理论知识和技能,解决实际问题能力的重要环节之一,是衡量毕业生是否达到相应学力层次的重要依据。是考察学生是否能够将课堂知识转化为实践技术,灵活运用所学知识的手段。 计算机是一门实践性很强的专业,因此,计算机专业的毕业设计更加强调理论与实践的结合。毕业设计的主要目的是:培养学生综合运用所学的基础知识,独立解决一般的计算机应用问题的能力,使学生受到一次计算机应用人员所必须具备的基本能力的训练,也使学生在思想作风、学习毅力和工作作风上受到一次良好的锻炼[2]。 2毕业设计中存在的问题 先来看一个毕业设计的例子:教师A根据自己的教学科研情况确定毕业设计题目为使用C语言设计一个自动机演示系统。他指导的学生B已经找好工作,毕业后将到一家网络公司工作,进行电子商务网站的设计与开发。学生B提出能否将毕业设计题目换成网站开发相关的内容,教师A不同意。学生B就开始按照自己的理解,进行相关代码的开发。等编码工作完成后,学生B将编码情况向教师A汇报,教师A对学生的设计进行审查,并指出存在的问题。学生B对各个模块的设计及实现进行微调。然后开始毕业论文的写作及答辩准备工作。等到进行答辩时才会第三次露面。 这是一个典型的失败的毕业设计,主要存在几个方面的问题。 2.1 在确定毕业设计题目时,指导教师只是根据自己的教学科研情况指定题目,不考虑学生的实际情况,学生只能被动地适应老师的要求。 2.2 老师只关心毕业设计的完成情况,不进行有效的指导。毕业设计完全变成了学生独自的行为,指导老师不参与毕业设计的过程,也就无法了解到学生在毕业设计中遇到的问题。学生只向指导教师提交最终的代码和毕业论文,而学生是如何完成代码和论文的,指导教师无法了解。这样会产生各种问题,如从网上下载代码,抄袭别人的论文等。这样的毕业设计并不能有效地提高学生的水平,对学校的声誉也将造成恶劣的影响。 2.3 重代码轻文档。由于学生只提交最终代码和毕业论文,容易造成学生不严格遵循软件开发的工程方法,只重视编码,忽略需求分析。在了解项目内容后,在软件开发中跨越了概要设计、详细设计、模块设计,直接进行编码。这种无序的软件开发方法的直接后果就是开发效率低下,代码复用性差,并导致系统最后可集成性差。这样的毕业设计和学生的即兴编程没有区别,对提高学生走向工作岗位的适应能力,毫无帮助可言。 反之,在指导毕业设计的过程中片面地强调软件工程理论,把学生的毕业设计完全变成相关文档的书写过程,而不考虑相关编程技术和技巧的训练也是不正确的。 作者针对计算机专业毕业设计中存在的上述问题,进行了认真的思考,提出了自己的一些想法。 3根据学生的情况确定毕业设计题目 确定好的题目是学生高质量完成毕业设计的基础[3]。毕业设计安排在大学四年级的第二个学期,这时大部分学生已经确定了毕业后的工作意向,并且临近毕业,学生很难专心在学习上。如果毕业设计的题目和他以后的工作学习没有多大关系,学生往往会抱着应付的态度,完成任务就可以了,不能起到很好的效果。 而如果题目合适,毕业设计可以看作是学生工作前的一次岗前培训,那学生的热情和积极性当然是不一样的。因此一定要根据学生的实际情况设计合适的题目。 如果学生下一步将攻读硕士研究生,那么他的首要任务就是夯实基础,为下一步的学习做好准备,因此毕业设计的题目应该偏重于理论研究。 如果学生毕业后将到大型企业工作,要重点指导学生学习如何使用软件工程的理论进行规范的软件开发,并设法提高学生的团队意识和合作精神,以适应日后的工作环境。如果毕业后将到小型企业工作,则应该重点加强学生独立解决问题的能力以及编程的技巧和技术的培养。 另一方面,计算机专业毕业设计的题目往往局限于算法设计或数据管理等有限的几个方面。而针对目前社会上需求强烈的手机应用,网络游戏等却较少涉及。但其实如果学生具有了这些方面的工作经验,对他们毕业后的工作很有意义的,同时也是学生很感兴趣的研究方向。应该勇于在这些方面进行尝试。 总之,确定毕业设计的题目应该是指导教师和学生互动的结果,根据学生的情况和兴趣设计合适的题目是一个成功毕业设计的基础。 4毕业设计过程中指导 确定了毕业设计的题目后,就正式进入了毕业设计阶段。学生在毕业设计中遇到的困难主要来自两个方面:①技术上的困难,例如算法的实现,数据结构的设计等。②过程上的困难,例如进度的控制,团队成员间的合作与协调等。 传统上,老师更多的是对学生进行技术上的指导,帮助学生将系统的框架建立起来,甚至将重要的数据结构设计好,学生要做的就是进一步的细化设计,编码完成整个系统的实现。 但其实经过大学四年的学习,学生应该已经具有自己独立完成一个模块甚至是整个系统的设计和实现的能力。即使在实现的过程中,遇到了一定的困难,也应该鼓励学生通过上网搜索等方法独立解决问题。 学生真正缺乏的是实际的工作经验和团队合作理念。因此应该在这些方面加强指导。因此,毕业设计的指导应该主要关注如下几个方面: 4.1 重点指导学生进行良好的系统设计,特别是模块间的接口设计让一个好学生独立完成一个小的系统的设计并不困难,但让多个好学生共同完成一个中型系统的设计就非常困难了。学生往往没有相互合作完成一个项目的经验,甚至不知道模块接口为何物。但这又是学生毕业后,在实际的工作中经常遇到的非常重要的问题。因此,一定要将毕业设计的题目划分成多个有一定耦合性的模块,分配给多个学生,并指导学生自己进行模块接口的设计,让他们接受这方面的锻炼。 4.2 软件工程在毕业设计中的运用软件工程(Software Engineering)是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。从软件工程的角度去指导学生进行毕业设计,使学生认识到软件工程在系统开发过程中的价值。 单打独斗惯了的学生,拿到一个题目后,喜欢马上进行代码的编写,遇到问题后推倒前面的设计,重新开始新一轮的编码。对于很简单的题目这样做当然能够完成任务,但对于真正的大型项目,这种方法显然好、是不行的。 按照软件工程思想,软件开发的过程分为需求分析、程序设计、代码实现,软件测试和软件维护几个阶段[4]。只有认真完成了前面的阶段的工作后,才能开始下一个阶段的工作。例如要进行编码,就必须先进行需求分析和概要设计,对系统的方方面面可能遇到的问题,都进行了充分的分析之后,才能够开始。 毕业设计可以将所学到的软件工程的知识进行实践,了解真正公司化的多人协助的软件开发过程,从而为毕业后的工作打下坚实的基础。与软件工程的几个步骤相对应,可以将整个毕业设计分成几个阶段,确定每个阶段的目标和任务。指导教师分别检查每个阶段的完成情况,全程参与学生的毕业设计。 4.3 重视系统的测试工作测试是计算机程序设计的一个重要环节。但以前的毕业设计对此往往缺乏重视。学生完成了代码设计后,进行一次简单的试运行,如果没有大的问题,就认为系统设计完成了。反正在毕业答辩的时候,也不要求运行程序,即使有不完善的地方也不会被发现。 这种做法是非常不正确的,对培养学生严谨的工作态度是非常不利的。如果老师不进行强调,学生认为测试是可有可无的,他以后工作中,就会更加不重视测试工作,软件的质量将不能得到保证。因此,必须留出一到两周的时间进行系统的测试。 5总结 本文结合作者多年指导毕业设计的经验,提出了计算机专业本科毕业设计过程中可能遇到的一些问题,并提出了一些意见和建议。 重点强调了根据学生的实际情况选择毕业设计题目的重要性。然后又分析了毕业设计过程中经常会遇到的几个问题:注重系统设计的指导,技术性的问题让学生独立解决;强调软件工程在毕业设计中的指导作用;重视测试在系统开发中的意义。作者多年指导毕业设计的经验表明,通过这些方法的运用,使学生通过毕业设计学到了更多工作中有用的知识,提高了毕业设计的价值。 计算机专业本科毕业论文:一种计算机专业本科毕业设计指导方法 摘 要:毕业设计一直是本科阶段必不可少的教学环节,是对毕业生多年来学习效果的综合检测手段。但是由于计算机专业特点:理论、动手能力都有要求,增加了毕业设计的难度,另外由于毕业生需要找工作考研等也造成了毕业时间紧张的问题,影响毕业设计的效果。本文提出一种指导方法有效克服以上问题提升毕业设计的质量。 关键词:毕业设计;培养方法;计算机专业 1 引言 毕业设计一直是本科阶段必不可少的教学环节,是对毕业生多年来学习效果的综合检测手段。学生针对兴趣方向,综合运用本专业理论和技术,对实际的问题提出解决方案及相关技术手段。 毕业设计相当于一般高等学校的毕业论文。目的是总结检查学生在校期间的学习成果,是评定毕业成绩的重要依据;同时,通过毕业设计,也使学生对某一课题作专门深入系统的研究,巩固、扩大、加深已有知识,培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。毕业设计也是学生走上国家建设岗位前的一次重要的实习。[1] 通过多年的指导过程发现计算机专业毕业设计存在以下问题: ⑴学生综合能力不足,无法将所学知识综合应用,影响毕业设计的效果。 ⑵有效时间不够,由于所有毕业生面临找工作及考研等问题,导致其大部分时间用在其他方面。 ⑶部分学生态度不够认真,常以突击方式应对毕业设计。 ⑷部分学生存在抄袭的情况。 毕业设计是重要的考核环节,所以需制定合理方案有效解决以上问题。 2 解决方案 2.1 兴趣性选题:针对不同学生,设计不同毕业设计题目 部分同学喜欢网络购物,对于不同的购物网站都有了解,针对这样的同学可以给出网站设计、页面美工设计等题目。部分同学对于游戏比较有兴趣,针对此类同学可以设计简单游戏类的题目。部分同学喜欢玩智能移动设备,那么可以设计安卓系列软件的开发题目。部分同学对赛车比较感兴趣,可以设计嵌入式芯片的赛车制作类型的题目。 2.2 做好时间调配工作 对于找工作的同学要考察其找工作的集中时间,如果是秋季那么对毕业设计的影响不大,如果是春季那么可以再秋季学期末安排学生毕业设计的任务,让其在假期时间完成一部分相关的毕业设计工作。对于考研的同学,应把设计的时间尽量留在春季学期。对于有实习任务的同学,可以建议其选题尽量和实习单位的项目一致,这样能节省时间。 2.3 严格做好阶段验收考核工作 在以上时间分配的基础上,做好考核工作,要求不同学生在有效的工作时间里做好阶段性任务并提交,由教师认真考核其工作的成果。对于问题及时提出改进意见,不要使学生过长时间没有监督,最后使工作集中在毕业设计后期完成,导致效果不佳。 2.4 做好学生心理疏导工作 部分同学由于就业、考研等压力导致情绪低落无法正常进行毕业设计工作,应该多与学生沟通,疏导其消极情绪,使其能够并行处理多项工作任务。 3 结论 针对毕业设计完成效果不佳的问题提出了一些解决方案并进行了实验:3名同学全部顺利通过答辩,2人获得优秀。对于新形成的问题应该继续的研究其解决方案提高毕业设计的效果。 计算机专业本科毕业论文:计算机专业本科毕业设计的教学与改革 毕业设计教学是提高和检验计算机专业本科生实践及程序设计能力的重要手段之一,但在毕业设计教学过程中,学生普遍只注重毕业设计的结果而不重视毕业设计过程中相关知识的学习及应用,设计质量不理想。针对计算机专业毕业设计中存在的问题进行探索,提出改革毕业设计论文教学工作的建议。 1 引言 计算机专业本科毕业设计教学是考查学生程序设计及系统开发能力的重要手段之一[1],可以培养学生求实创新的科学态度、独立分析问题及解决问题的能力;是对大学生专业素质和实践能力培养的综合检验,也是衡量学生专业综合水平的重要教学实践环节。然而目前高校计算机专业毕业设计教学质量下滑严重[2],教师论文指导工作也面临许多困难,甚至很多高校把毕业设计改革的焦点放在毕业设计是否应该存在和废除问题上。如何加强和改革大学毕业设计教学工作已迫在眉睫,找出问题的根源,积极探索并解决问题是当务之急。 2 存在的问题 笔者近8年来主要指导计算机专业本科毕业设计教学工作,认为毕业设计所存在的问题与学生、指导教师及学校所提供的环境及管理方式均有关联。 2.1 学生方面的问题 1)科研意识淡薄,理论水平不高,选题盲目,设计目标不明确。学生在毕业设计阶段缺乏基本的科研能力[3-4],如计算机专业的本科毕业设计学生往往不知从何处及如何去查阅系统设计所需资料,在众多的资料中也不知如何有效地阅读及参考相应的资料,甚至对于目前较为流行的系统设计工具及开发语言等更专业性的问题,更是知之甚少;总是按照规定的模式按部就班地进行设计,很少去思考“为什么要这样做”“可否换个角度去做”,不善于发现并解决问题,缺乏创新能力。 在多年的毕业设计论文指导过程中,笔者还发现很多学生不会应用学过的理论和知识点,如无法规范地画出软件设计流程图,论文中流程图画得五花八门。笔者经过与他们详细的交流得知,主要原因在于学生做软件系统开发时缺乏有效的设计,基本上就是学习了开发环境的使用,熟悉了部分代码开发工具如JAVA、VC++等,就开始进行系统设计,设计完成后开始写毕业论文,在毕业论文中再按软件开发流程来介绍毕业设计课题或项目的开发过程。由此画出的流程图基本上就是功能图,而学生对功能图的描述比较随意,所以画出的流程图极不规范。还有一个明显的现象,就是学生在毕设过程中对数据库的设计也是非常随意,不知数据的规范化,无法运用数据之间的联系,一般也就是设计简单的独立的几张数据表,然后运用开发环境对其进行简单的增、删、改操作,对理论课程的教学内容的使用缺乏应有的专业能力。 学生选题时,通常根据学院教师上传的毕业设计课题作为参考,由于高校系统开放的选题时间有限,加上对论文的选题背景缺乏一定的了解,很多学生最后只是根据自己所熟悉的教师来选定毕设课题,这种毫无目的的选题方式必然会给毕业设计带来很大的被动与压力。 在毕业设计过程中学生往往还把大部分精力放在了熟悉使用开发环境的工作中,而对于软件项目开发的其他过程,如项目调研、项目系统设计等环节不重视,甚至不考虑,设计目标不明确。这样在整个毕业设计的过程中包括论文写作、团队合作及沟通能力达不到毕业设计的目标要求。 2)论文写作程序混乱,抄袭严重。论文写作程序首先是确定选题,查阅资料并掌握相关基础后撰写开题报告,之后进行项目设计,待设计结束后完成毕设初稿并修改定稿。但笔者在毕业设计指导过程中往往发现这样一个奇怪的现象,部分学生总是在毕设最后阶段将毕业论文和开题报告一起上交,也就是说开题报告和毕业论文的书写时间是一致的,这也就从侧面反映出学生并没有掌握毕设的基本流程。且论文抄袭现象严重,如人事管理系统、学生管理系统等这些毕设课题,在参考书籍中可以找到类似系统的实现方法,甚至可以在网上找到类似的源代码,学生把界面稍微换一换,就成了自己做的系统,大篇幅地抄袭他人的研究成果,稍加修改就变成了自己的论文。 3)就业压力大,投入时间少。当前高校扩招严重,计算机专业毕业生人数急剧增加,就业成了毕业生严重的心里负担,各招聘单位每年在大四上学期就开始大范围地招聘,这对于即将毕业的大学生来说是个难得的就业机会,于是他们对各种招聘会跃跃欲试,基本都忙碌于各招聘会之间。除此之外,毕设时间与各高校考研初试、复试时间也相互重合,如此一来,多数学生在毕业设计环节上投入的精力甚微。 2.2 指导教师的问题 计算机专业毕业设计的课题根据学科性质主要分为两大类,一类是科学研究型课题,体现计算机基础理论与核心技术的创新性,主要培养学生计算思维能力和算法设计与分析能力;第二类是工程应用型课题,培养学生程序设计与实现能力及计算机系统的认知、分析、开发与应用能力。但每一年学院毕业设计选题内容大多是相似或相同的,部分指导教师也都存在这样一种心理,认为学生的科研能力非常薄弱,于是在自己所负责的教研及科研项目中也很少让学生参与;负责毕设相关指导任务的各位教师,大部分又同时担负着繁重的教学及科研任务,这样一来,指导毕业设计的精力和时间就不是很充沛。这些原因都可导致学生实践及科研能力得不到有效锻炼,毕业设计教学效果当然就很不理想。 2.3 毕设实验设备不足,没有良好的实习基地 学院的毕设实验平台设备少,学生多,且设备不能及时更新,毕设管理人员很难对学生的实验过程进行有效的监督,学生的实践能力普遍欠缺,这些都直接导致毕设学生计算机系统开发平台运用能力差。且有些实验设备比较简单,主要以验证性操作为主,缺乏综合设计实验的探索性分析。 2.4 毕业设计开设时间不合理,模式单一,管理不到位 绝大部分高校均将毕设时间安排在本科生教学计划的第八学期,而这样的时间安排恰好又与就业、考研冲突,学生对毕设投入的精力少;且毕业论文基本上还停留在如何教学生写论文的基本模式上,很多学生对自己所做毕业设计课题根本不感兴趣,毕业论文质量差,论文模式单一无创新。由于答辩人数众多且答辩时间短,毕业论文答辩工作也难以高质量地完成,答辩基本上停留在基本形式上,毕设监督的力度缺乏,无明确的考核标准,约束力度小。 3 提升毕业设计质量的对策 笔者根据以上分析的毕业设计教学过程中所存在的种种问题,给出改善计算机专业本科毕业设计教学的几点参考建议。 3.1 更改毕业设计教学时间 我国高校的毕业设计工作大多数在第八学期完成,而毕业设计恰恰又是综合性及层次性最高的重要教学实践环节,很难用一个学期完成。国外的一些大学将毕业设计实践安排在整个大学就读期间完成[3,5],以学分制为主,通过大学4年的学习可到工厂、企业等各处实习,并最终上交毕业报告。可借鉴并参考国外的经验,提前开设毕设相关指导课程,并作为必修课程,让学生掌握毕设的相关程序和写作格式等,有充分的时间和基础准备毕业设计论文。 3.2 认真做好毕业设计选题及分配任务 毕业设计指导教师的选题要注重理论教学性、研究创新性和生产实用性,大学生往往对与生活生产实际相结合的课程有着浓厚的学习兴趣,由此可激发出他们的学习爱好,促使他们自己主动去学而不是被动接受。笔者调差显示,学生愿意选择应用性课题的主动性显著地高于其他类型的选题,这就反应出毕设论文选题应该最大可能地接近生产及生活实际。作为指导教师,选题要透射出教学实质,既要重点强调原有知识,承上启下,又要注重所学知识的连贯性及一致性,这样可帮助学生更深层次地吸收知识,从而更好更快地得到提升。指导教师在毕设任务分工中要充分考虑学生之间的差异,而学生之间的差异性主要体现在理论知识的掌握程度和实践动手能力等方面,所以教师对于选题的准备要具有层次性,按课题的难易度合理地对不同层次学生进行分工。若将较为简单的选题分配给能力较强的学生,他们往往能提前完成毕设内容,无法充分发挥自身的科研水平;若将较难的课题分配给能力较差学生,则会使学生感到极大的压力,觉得设计不知从何做起,指导教师碰到如此情形也不得不花费大量的精力指导,使以学生自学为主的毕设拘泥于形式,得不到预期的效果。这就要求教师按照学生的能力水平合理地安排课题分工,最大可能地接近学生实际水平,促进他们的学习欲望,激发自主解决实践问题的能力。 3.3 加强指导教师的理论知识和实践经验 毕业设计既涉及理论知识又涉及实际操作技能。因此,指导教师既要能从理论上指导,又能给予实践上的帮助。学院可为专业教师提供与企业合作的平台,教师参与企业项目,或到软件企业进行培训,增强实践经验;同时学院也可聘请企业有经验的工程师作为指导教师,从两个方面共同增强指导教师的实际指导能力。 3.4 积极加强与企业及实习基地的合作,寻求更好的毕设指导方式 当代企业对计算机专业毕业生的要求较为实际,既要求有理论基础又要求有动手能力和实践经验,若毕业生没有相关的实践或培训的经历,在工作中会遭受很大的压力且难以满足工作性质需要,往往出现企业招不到合适人才而学生又难以找到合适工作的两难状况。 学校的教学主要侧重于基本概念、基本理论以及基本算法的教学。现在的企业和实习基地针对当今大学生普遍存在的眼高手低、动手能力差等问题,可提出具体实训的培训方式。企业和实习基地可以项目开发环境的熟练使用为目的,对程序代码的使用为方式,培训计算机专业学生的工作能力。但实习基地偏重应用,对软件开发的相关思想、方法、理论的指导较少,很多学生在实习结束后,虽然能熟练地操作开发环境,运用相关的代码,但是很难独立地做出完整的项目。 学院可根据上述具体情况积极探讨与企业和实习基地的合作,以理论教学为主,以实习基地为辅,将毕业设计的课题实施过程的指导工作交由企业和实习基地,并进行相应的成绩考核。而毕业设计任务的分配及论文的指导工作则由本院指导教师继续承担,也进行相应的考核,最后可将两部分考核成绩综合在一起作为学生毕业设计的总成绩。这样,学生既可利用毕业设计的时间段到企业进行项目实训,又可在特定的专业方向上进行深入学习。 3.5 加强毕业设计各环节的监督力度 学院可考虑成立专门的毕设指导委员会,成员主要由学院领导、各系主任及中青年骨干教师组成。毕设指导委员会主要根据毕设教学的实际状况,制定相关的管理制度,负责监督毕设的整体过程。并以各系教研室为单位进一步成立毕设指导小组,负责毕设教学内容的具体执行。 学院还可在毕业设计期间采用动态管理的方式指导毕业设计工作,组织毕业设计前的动员工作并组织参加毕业设计的全体教师认真学习有关毕业设计要求的文件、学生完成毕业设计选题工作,要求指导教师与学生之间进行课题讨论及任务分配,这样学生可以熟悉课题并提前做好相关准备;要求学生做好开题报告,合理安排好毕业实习;到毕设中期阶段,学院应组织毕业设计阶段性成果检查,及时了解并检查各课题任务完成进度,积极解决毕业设计教学工作中存在的问题。毕业答辩时应成立答辩委员会,采取指导教师现场回避等原则。答辩结束后,由答辩委员会对每位学生的答辩成绩进行综合评审,对于部分较差者可实行“二次答辩”,以提升毕业设计的质量。 4 结束语 大学本科计算机专业毕业设计教学工作质量的提升,主要由学生、指导教师和学院教学环境的整体配合与协作才能完成。有效的毕业设计教学改革可大大提高计算机专业毕业生的专业素质,促进能力的培养及提高毕业论文的研究水平,改善学生学习的主动性,进一步培养学生的实践和团队合作能力。但毕设的改革仍存在一些问题,如校外实训基地对毕业设计工作的整体把握能力较弱、对论文的规范性要求及课题的科学性重视不够等问题,今后的毕业设计改革任务还很艰巨。 计算机专业本科毕业论文:基于极限编程的计算机专业本科毕业设计模式 近年来,大多数高校计算机专业毕业生的专业素质跟不上时展的步伐,在工作中综合运用所学知识解决实际问题的能力达不到要求。本文从传统方式下计算机专业毕业设计存在的问题出发,提出了基于极限编程的计算机专业本科毕业设计模式,并对该模式进行了教学实践研究。 极限编程 毕业设计 教学实践 一、前言 近年来,尽管大学本科毕业生的数量在大幅度增长,但质量却并不令人满意。很多毕业生在工作中只能做一些基础性和辅助性的工作,无法成为单位的主要科技力量。大学毕业生质量滑坡的原因虽然是多方面的,但从本科教育的角度来看,就是我们培养的学生走向社会后,综合解决实际问题的能力达不到要求。 计算机专业毕业设计是本科教学中的最后一个环节,对于训练学生综合运动所学的理论知识与实践技能分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新能力和初步科研能力的起着至关重要的作用。 二、传统方式下计算机毕业设计存在的主要问题 从某种角度上来说,本科毕业设计是一扇窗口,其成果是对计算机专业本科教学质量的全面综合检验,同时也是用人单位选拔人才的重要依据之一。近年来,由于扩招以后师生比例过低以及教育观念的改变,目前很多高校本科毕业设计存在着不少问题,毕业设计的作用正在逐渐减弱,毕业设计的质量呈逐年下滑的趋势,已引起了教育专家的广泛关注。由于计算机技术的发展速度最快,相比之下,计算机专业毕业设计的问题就更为突出。 1.流于形式,不能有效提高学生的综合实践能力,达不到预期效果 多年来的实践表明,每届学生在进行毕业设计的时总是虎头蛇尾,过程平淡甚至经常出现消极状态。 通过考查我们了解到计算机专业的学生对毕业设计是既期待,又担心。期待是因为希望过毕业设计提高和锻炼自己综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,真正体验一次做项目经理或数字蓝领的感觉,担心的是怕答辩过不了关。然而,当毕业设计真正进入实质性阶段后,各种问题就开始慢慢出现,而且越来越多,工作进度缓慢,偶尔还会出现一两个星期都没有任何进展的情况。于是,学生们的情绪便立刻降到了低谷。然后便慢慢转入一种消极被动的状态。当答辩时间越来越近时,学生们便开始慌乱起来,便着手思考如果过关的问题,普遍的做法是草草弄个系统应付交差,答辩能勉强通过即可。因此,很我学生虽然参加了毕业设计,但动手实践能力并没有实质性的提高。 2.理念陈旧,闭门造车 目前,大多数高校计算机专业毕业生的专业知识和技能跟不上时代的要求,与社会对计算机软件开发人员专业素质的要求脱节的现象十分严重。近几来,许多高校在毕业设计宏观管理方面上取得不少的成果,但在毕业设计教学模式与前沿技术和先进理念相结合方面所做的研究还十分有限。 近年来,软件工程领域产生了许多新的方法和技术,包括:敏捷软件开发(Agile Software Development)、极限编程(eXtreme Programming,XP)、测试驱动的开发(Test-Driven Development,TDD)、面向Agent的软件开发(Agent-Oriented Development)、面向方面的编程(Aspect-Oriented Programming,AOP)、模型驱动体系结构(Model-Driven Architecture,MDA)等。与传统的软件工程方法相比较,这些方法和技术为软件工程实践提供了新的思路,已在许多软件工程实践中取得了积极的效果。 然而,多年以来,传统的软件开发理念和技术一直是高校计算机专业本科毕业设计的主流。很多先进的理念和技术学生们都没有接触过,毕业后根本无法适应新工作的需要。 3.能力强的学生不易体现优势,能力弱的学生难以完成任务 随着信息时代的到来和计算机软、硬件技术的飞速发展,信息技术的应用已渗透到各行各业,软件开发平台、软件工程方法和应用系统规模随着时代的发展不断升级。传统的以“单打独斗”为主的毕业设计模式对于强、弱两极学生的影响尤其明显。 对于动手能力强的学生来说,虽然能够顺利完成任务,但由于没有形成团队,仅靠一个人的力量难以开发出符合社会要求、能够投入实际应用、具有一定规模的应用系统,再强的能力得不到充分的体现。而对于能力弱的学生来说,要独立承担一个毕业设计选题又确实非常困难,必须依靠他人的帮助才能勉强交差,由于这种帮助纯属义务,帮助者与被帮助者之间既没有共同的责任,也没有明确的目标,无法形成正式的合作关系。当施助者因为各种原因无法继续帮助受助者按部就班地完成任务时,部分同学为了过关就开始铤而走险——弄虚作假。 4.选题的时代性不强,实用价值不高,不利于培养学生的创造性思维能力 很多老师多年来的选题都一直是那几个,跟不上时代的脉搏,不能充分体现实用价值。一些老师明确表示:“学生做能得出这些选题就不错了,不敢搞什么新花样”。 计算机专业本科学生做毕业设计属于研究与设计方面的工作,就像我们的老师做课题,应该具有时代特征和一定的实用价值,这样才能体现研究的必要性和研究价值。不仅如此,学生做毕业设计的选题还要与面向能力的复合型、应用型人才的培养目标相结合。所以,如何结合社会对软件人员专业素质的要求,设计出更多更好的有利于培养学生创造性思维能力的选题,从整体上提高毕业设计选题的质量,也将成为毕业设计教学实践改革的重点之一。 5.答辩与评价机制不完善 传统方式下的计算机专业本科毕业设计答辩及成绩考核有两个较为突出的弊端。一个是答辩主要由学生的讲解和老师的提问两个环节组成,这种考核评价方式不仅过于简单,而且容易造成答辩走过场,不能全面考核学生综合应用专业知识分析解决问题和管理、协调工作等方面的能力。另一个是考核只局限于个人成绩,而在现实工作中,单人单干软件开发的模式无论从工作量还是从技术能力的角度来说都不能适应社会的需求,团队开发模式才是必然的结果。因此,学生毕业设计成绩的考核应该除了个人成绩以外,还应该包括集体成绩。 计算机专业本科毕业论文:计算机专业本科毕业设计中问题与对策探讨 摘 要:毕业设计是高校本科教育中的重要实践环节,在本科生培养具有重要的意义。分析了计算机专业毕业设计质量下降的原因,分别从设计选题、时间安排、过程监督、校企联合培养、教学内容改革以及毕业设计成绩评价等几个方面提出了应对措施。 关键词:毕业设计;计算机专业;存在问题;应对措施 本科毕业设计是高等学校本科教育中的重要实践教学环节,是高校人才培养计划中的一个重要组成部分[1] 。毕业设计是毕业生针对某一课题进行的有创见性的科研结果,是撰写学士学位论文的基础。计算机专业毕业设计的目的主要有两个:一是培养学生严肃的科学态度和求实的工作作风[2] ;二是培养学生综合运用所学的理论知识和基本技能,独立分析和解决计算机在工程应用中遇到问题的能力。毕业设计是对所学习理论知识的升华与提高,并应用到实践的一个过程,也是对大学生本科教育的一个综合检验,在人才培养方面具有非常重要的意义。 一、存在的问题 毕业设计是衡量高校教育质量和办学水平的一项重要评价内容。近年来,随着高校的大量扩招,师资力量严重不足;同时学生就业压力增加,找工作和考研占用了学生大量的时间和精力,毕业设计质量受到严重的影响[3-4],出现了一些亟待解决的问题。计算机专业毕业设计工具也不同程度地存在一些问题,具体表现在以下几个方面: (一)毕业设计选题不合理 毕业设计的选题是进行毕业设计的首要环节,也是涉及毕业设计质量的一个重要因素[5] 。目前,在计算机专业毕业设计题目的选题中存在着以下几个方面的问题:(1)题目毫无新意。计算机专业毕业设计题目很大一部分是信息管理系统的开发,如实验室管理系统、学生管理系统等,此类题目过多过烂,学生不想写,在网上随便搜索便可拿过来就成了毕业设计,以至于毕业设计成了走过场;(2)题目设置太大太复杂。在选题时没有对学生的能力进行准确定位,因而选择的题目过于复杂,类似于注册表监测软件开发、微型操作开发等,题目所涉及的知识相对本科生过于深奥,学生无从下手,最后只能是随便应付;(3)题目设置过于简单。有些课程设计的题目过于简单,工作量不足,没有达到毕业设计锻炼和提高学生动手能力的目的。 (二)毕业生就业与毕业设计的矛盾 毕业生就业时间一般是从大学第四学年上学期11月份开始并一直持续到下学期,而毕业设计时间则是整个下学期开始直到毕业前毕业答辩,时间上严重重合。当前就业形式是符合市场经济的“双向选择、自主择业”模式,使毕业生有更多的选择机会,同时也给毕业生带来了严峻的就业压力。由于毕业设计和就业同时进行以及就业的重要性,大学生普遍看重就业而忽视了毕业设计。一方面,毕业生需要搜寻各种就业信息,参加各式各样的毕业招聘会,精心备战每一次面试,根本无暇兼顾毕业设计;另一方面,由于计算机专业学生在校学习的是专业基础知识,和用人单位的要求有一定的差距,为了让学生尽早进入工作状态,用人单位一般要求毕业生到单位实习,因此这部分同学需要在校外单位作毕业设计,指导不便并且缺乏有效的管理,从而造成毕业设计质量的下降。 (三)毕业论文抄袭现象严重 毕业设计的时间通常是在第四学年下学期,此时部分同学工作已有着落,用人单位主要看重的是主要课程的成绩,因此认为毕业设计的好坏与自身就业无关,毕业设计只要能合格就行,从而忽视毕业设计环节,使得抄袭现象时有发生。另外,近年来社会诚信度的普遍下降使得高校也受到一定的影响,大学生诚信度严重缺失[6] ,一些学生干脆直接从互联网上下载别人的成果作为自己的毕业设计。 教师指导学生过多,毕业设计过程中监管不力,也是造成毕业设计抄袭增多的一个原因。高校的扩招使在校学生的人数急剧增加,而教师人数则变化不大,使得每名教师要指导十几个学生,精力不够无法对每个学生都面面俱到,使学生有了投机的可能。 另外,学校只看重就业率,缺乏对毕业设计的足够重视,也是造成毕业论文抄袭现象时有发生的一个重要原因。 (四)毕业论文答辩形式化 毕业论文答辩是毕业设计的最后一个环节,是对毕业设计质量的一个检验。由于在毕业设计的过程中缺乏有效的管理,造成毕业论文的质量达不到要求,造成了答辩过程流于形式,未达到真正的检验目的。此外,感情分普遍存在,造成了没有毕业论文不合格的现象,毕业论文做好做坏一个样,严重的挫伤了学生认真做毕业设计的积极性。 二、应对措施 针对本科毕业设计过程中存在的问题,结合近年来的指导经验,提出以下几点建议: (一)合理选择毕业设计题目 毕业设计选题要有实际的应用意义,尤其是计算机专业,选题范围较为广泛,容易产生一些假、大、空的题目。因此在选题时应尽量从毕业生的就业背景出发,结合四年来所学习的主要课程,选择具有实际应用价值和明确工程背景的题目作为毕业设计题目,这样不但可以提高学生进行毕业设计的积极性,而且可以达到学以致用的目的。 学生对毕业设计的兴趣度是能否高质量完成设计的一个重要原因。目前常用的选题方式是教师统一拟定了很多题目,然后由学生被动的选择,这在很大程度上限制了学生的积极性和创造性。应鼓励学生立足于生产实际中的问题或学科领域中的前沿问题,提出新颖的毕业设计题目。在选题时应加强学生和教师的沟通,可以先由学生提出感兴趣的题目,教师对其中有创意的课题进行提炼和丰富,然后师生双方就课题的研究意义、研究内容、技术路线和研究目标进行交流探讨,最后由教师根据毕业设计要求设置合适的工作量和难易程度。 (二)毕业设计与就业矛盾的解决 针对毕业设计与就业之间的矛盾,可从以下几方面着手,解决毕业设计与就业之间的冲突。 1.错开毕业设计与就业时间。毕业设计与就业之间的主要冲突在于时间上的重叠,因此可以考虑调整专业的教学计划,错开毕业设计时间。例如,安徽理工大学计算机学院就采取了第四学年上学期安排了专业课程设计,其题目安排与毕业设计相近但工作量有所降低,是对毕业设计的一个预演。通过专业课程设计的学习,使学生对如何进行毕业设计有了初步了解,积累了一定的动手经验,因此在进行毕业设计时可以在较短的时间内完成设计任务,从而避免与就业的冲突。 2.以校企联合的形式培养学生的适应能力。用人单位之所以要求毕业生到单位实习,是因为毕业生动手能力差,缺乏实践,可以采用校企联合培养的方式来提高学生的动手能力和适应能力。计算机专业的毕业生,通过大学四年的学习,已经掌握了较为丰富的理论知识,所欠缺就是实践动手能力。可以通过学校,针对不同的专业方向联系几个固定的企业作为实习基地,这样既可以提高学生的动手能力,又可以统一地安排实习时间,保障了学生有充足的时间用于毕业设计。近年来,安徽理工大学计算机学院通过在无锡、苏州等地建立了校外实习基地,不但有效地保证了毕业设计的质量,而且很大程度了提高了毕业生的就业率。 3.教学内容改革。计算机软硬件发展速度日新月异,而计算机课程的教学内容则更新速度较慢。特别是计算机软件专业,开发软件的更新速度非常迅速,教学使用的软件远远滞后于公司所使用的软件。毕业生进入公司后还要进行二次学习,这也是用人单位一般要求毕业生到单位实习的主要原因。因此,应当根据不同的专业方向,明确人才培养的目标,对计算机专业的应用现状、发展趋势进行调研,合理安排课程的内容。 (三)扼制毕业设计抄袭现象的对策 根据10年来计算机专业毕业设计教学经验的总结,认为可以从以下几个方面着手,扼制甚至杜绝毕业设计抄袭现象的发生。 1.加强毕业设计过程中师生的交流。由于计算机专业的特殊性,不可能集中在一个教室进行指导,因此在毕业设计过程中,指导教师可以通过电子邮件和QQ进行指导,随时地掌握学生毕业设计的进程,防止抄袭现象的发生。另外,还应当定期举办讨论会,及时解决学生在毕业设计过程中所遇到的问题,平时学生也可以通过网络向指导教师请教。 2.加强学院对毕业设计的监督功能。学院应当定期或不定期地对毕业设计的进展和教师的指导情况进行抽查;在毕业设计答辩上实习一票否决制,即如果在答辩时发现有抄袭现象,直接定该生毕业答辩成绩不及格,同时追究指导教师的责任,以此来提高指导教师和学生对毕业设计的重视程度。 3.通过“大学生论文抄袭检测系统”检测是否存在抄袭现象。“大学生论文抄袭检测系统”是一种用于辅助高校检测检查大学生毕业论文是否存在抄袭等不端行为的软件,可以有效地提高大学生论文的质量。 (四)建立严格的毕业设计成绩评价体系 为了避免人情分或随意打分现象,毕业设计成绩评定需要建立严格的评价体系,最终的成绩应该综合指导教师、评阅小组、答辩委员会的意见后给出,同时还应考虑学生之间的互评。结合计算机专业的特点,可以开发毕业设计成绩评价系统实现评分的公正性。例如,在评阅小组预评阶段,由学生通过系统提交匿名论文,由系统随机分配给评阅小组成员,使评阅人不知道论文的指导教师和撰写学生,从而避免人情分。建立严格的成绩评价指标体系,每个阶段的评分标准可根据毕业设计成果、毕业论文质量、毕业设计态度、工作量、创造性指标、毕业答辩效果和外文翻译等在毕业设计中的重要程度设置不同的权重[7] ;最终的成绩则根据各个阶段的评分自动生成。 此外,为了进一步保障毕业设计成绩评价的公正性,在毕业设计答辩中应坚持以下几点:(1)在最终的答辩之前,学生在毕业设计中制作的软、硬件必须经过演示并通过答辩委员会的验收后,才能予以答辩;否则不予答辩,必须重新修改直到达到要求。(2)实习答辩小组教师随机分配制度,在答辩的前一天提前公布,并且采取指导教师回避制度。(3)坚持毕业设计复评制度,即建立由教授和退休老教师组成的毕业设计督查组,对最终的毕业设计成绩进行抽查,对毕业设计成绩评定起到有效地监督作用。 虽然目前计算机专业毕业设计中存在很多问题,但是只要仔细分析问题的形成原因,抓住问题的本质,通过高校管理部门和指导教师的共同努力,就能逐步解决这些问题,从而使计算机专业毕业设计的质量不断得到提高。 计算机专业本科毕业论文:新形势下对计算机专业本科毕业设计指导的研究 [摘 要] 本文总结笔者多年指导计算机专业本科学生毕业设计的时间工作,分析了毕业设计存在的主要问题,并给出了相关对策。实践证明这些对策效果良好。 [关键词] 计算机专业 毕业设计 本科 1.引言 毕业设计是高校教学中的重要的实践性的教学环节之一,学生在教师指导下通过完整的毕业设计各环节,可以提高专业素养和就业竞争力。教育部办公厅《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》中指出:“毕业设计(论文)是实现培养目标的重要教学环节,同时毕业设计(论文)的质量也是衡量教学水平,学生毕业与学位资格认证的重要依据。各类普通高等学校要进一步强化和完善毕业设计(论文)的规范化要求与管理,围绕选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节,制定明确的规范和标准”。近年来,随着大学生就业压力日趋增大,就业与毕业设计发生了严重冲突,学生忙于找工作,去单位实习,导致毕业设计质量下降,传统的学生在校、与指导教师面对面交流的管理方式越来越不适应当前形势。在这种情况下,毕业设计管理的信息化成为必然趋势,如何加强毕业设计的监督指导,提高毕业设计的质量是我们必须解决的问题。 2.毕业设计(论文)存在的主要问题 2.1 社会大环境影响 近些年,本科大规模扩招,导致生源素质下降,我们计算机系的三表学生就是如此,同时由于教育产业化本科生以前的小班上课变成大班上课,教学质量必然受到影响。每个指导教师要比以前指导更多的学生,教师负担很重。种种原因导致教学质量下降。 2.2 思想不重视 我们都知道,毕业设计阶段与频频召开的应届大学生大型招聘会处于同一时期;与考验的初试、复试也处于同一时期;与公务员考试也处于同一时期等等,在严峻的就业形势下,一些学生在毕业设计环节上投入的精力甚微,甚至选择了放弃。另外,高校主管部门和社会都非常看重高校的就业率指标,在“鱼和熊掌不能兼得”的情况下不得不放松了毕业设计的标准,导致一些学生的毕业设计(论文)流于形式。 2.3 指导教师指导不到位 一些指导教师忙于科研、晋职、评优,有时无暇顾及毕业设计的学生,而很多学生又忙于考研、找工作、考公务员等等,不主动联系指导教师,导致毕业设计中间跟踪指导过程的严重缺失,到最后只能在设计质量和学士论文上把把关。而教学管理部门制定的管理制度的可操作性差,毕业设计工作得不到切实保障。 3.对策 3.1 毕业设计提前介入 计算机专业的毕业设计实践性很强,,在毕业设计过程中,学生需要综合运用所学的知识完成软件开发方法、算法设计、数据库设计、程序编码、程序调试等任务,最后还要对所研发的系统的开发过程进行总结,写出一篇符合规范的学士论文。在这个过程中,学生几乎会用到大学四年所学过的所有课程的知识,为此,我们所有任课教师在平时的教学、实验、课程设计、社会实践等教学环节中,有意识地渗透和灌输毕业设计、学术论文的思想,比如,在专业英语课程的教学中,让学生学会如何翻译英文摘要,进一步学会如何撰写中文摘要;在学会数据库原理课程时,让学生学会如何进行数据库设计等等,循序渐进,逐步提高学生专业素养。 以往的毕业设计根据教学计划都安排在最后一学期,由于这一学期还有几门课程和三周的毕业实习,实际的毕业设计时间不足十周。为了确保学生有充分的时间搜集资料并对其所选的题目进行充分思考,我们系从前年起开始把毕业设计提前至第七学期,这样学生就会有整整一年的时间作毕业设计,同时,明确毕业设计各个环节的任务、工作量及标准,避免学生因时间宽裕而懈怠。 3.2 采用“网络+集中指导”的联合指导模式 以前有些学生对毕业设计认识不足,在毕业设计前期表现松散,进入角色迟缓,后期赶进度,加班加点,大便前才匆匆完稿,影响毕业设计质量。 现在我们采用“网络+集中指导”的联合指导模式,充分利用计算机技术、通信技术和多媒体技术进行网络指导,通过网上留言簿、网上答疑、网上讨论和电子邮件对学生进行指导。同时。指导教师每周至少对学生进行一次面对面指导,学生在与老师交流前首先要提交本周的书面工作总结,这个书面工作总结详实地记录了该学生在这一周的毕业设计中所遇到的问题,你解决的思路与方法,指导教师通过书面总结了解每个学生,从而进行有针对的启发、答疑,这样可以防止抄袭或请别人代做毕业设计。另外,每周撰写符合要求的书面工作总结,不仅提高了学生的逻辑思维能力和语言表达能力,而且还使学生必须按照软件工程设计思想,经过系统分析、系统设计、系统实施、系统测试等一系列完整过程有条不紊地开发一个系统,从而提高了学生的专业素质,也保证了毕业设计工作顺利进行。 3.3 校企联合 考研不成功或找工作的学生,正面临着前所未有的就业压力和困境,一旦签订就业协议后就被要求或主动去就业单位实习、工作,这些学生不能全身心地投入到毕业设计中,严重影响毕业设计各个教学环节的实施。对于这些学生我们联合就业单位,同时鼓励学生在就业单位查找满足毕业设计要求的真实课题,进行“真题真做”,这样,既实现了学校与就业单位的无缝对接,又不会因学生急于上岗而影响毕业设计的质量。 3.4 毕业设计过程质量监控 毕业设计具有时间相对集中,学生学习与教师工作空间分散,所以管理相对困难的特点。为此,我们实行“教师负责制”,针对毕业设计的各个环节,包括教师拟题、学生选题、指导教师下达任务书、学生撰写开题报告、学生写中期汇报表、指导教师撰写中期检查表和结题验收表,系里都要定时定期检查验收,及时了解学生的设计和教师的指导情况,并及时将检查情况进行通报,使毕业设计工作整体有条不紊地向前推进。 4.结语 毕业设计是高等学校在本科培养体系中最重要的实践教学环节,具有很强的时间性和工程性,需要学生综合运用大学四年所学的基础知识,分析解决实际问题,是一个非常系统的工程。要提高毕业设计的质量,就要从平时的点滴做起,学好每一门课程,夯实专业基础,这需要学校、指导教师和学生三方面的共同努力。