第一篇：電力客戶信用動態(tài)智能分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
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電力客戶信用動態(tài)智能分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
作者：孔偉偉 張利益 鄭斌 馬景濤
來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2013年第04期
摘 要： 為能更加有效地評估電力客戶的信用水平，增強(qiáng)供電企業(yè)事先風(fēng)險控制的能力，在此通過層次分析法，建立了信用量化模型。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用Logistic回歸模型計(jì)算用電客戶的履約概率和違約概率。然后通過綜合考慮違約概率和用電量，計(jì)算違約損失。最后從違約概率，違約損失以及信用下降程度3個方面進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警，建立了電力客戶信用風(fēng)險動態(tài)智能分析模型，進(jìn)而建立了基于此模型的電力客戶信用智能分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)在業(yè)務(wù)領(lǐng)域創(chuàng)造了很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞： 動態(tài)智能分析模型； 電力系統(tǒng)； 客戶信用； 違約概率； 風(fēng)險預(yù)警
中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）04?0136?05
第二篇：可重構(gòu)系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)及動態(tài)重構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
可重構(gòu)系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)及動態(tài)重構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
摘 要：可重構(gòu)計(jì)算具有應(yīng)用靈活、性能高、功耗低、成本低等優(yōu)勢。動態(tài)重構(gòu)技術(shù)作為可重構(gòu)計(jì)算的配置方法，具有配置方法靈活、耗時短、任務(wù)實(shí)時響應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。文章首先提出了可重構(gòu)系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)思路，并著重分析了可重構(gòu)計(jì)算單元、存儲單元、可重構(gòu)管理單元等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)理念。然后分析了動態(tài)配置技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，并且基于可編程邏輯陣列，搭建了“嵌入式處理器+總線+可重構(gòu)計(jì)算單元”的硬件系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了兩種圖像處理IP核的動態(tài)配置。
關(guān)鍵詞：可重構(gòu)計(jì)算；系統(tǒng)原型；動態(tài)配置技術(shù)
引言
可重構(gòu)系統(tǒng)一般由主處理器耦合一組可重構(gòu)的硬件部件，處理器負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度，而可重構(gòu)的硬件部件負(fù)責(zé)執(zhí)行算法[1]?？芍貥?gòu)架構(gòu)的研究主要集中在以下幾個方面：不同粗細(xì)粒度的架構(gòu)研究、處理單元結(jié)構(gòu)研究、處理單元的互聯(lián)方式研究、新型存儲結(jié)構(gòu)研究等?？芍貥?gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法主要包含兩大類：靜態(tài)重構(gòu)技術(shù)、動態(tài)重構(gòu)技術(shù)。靜態(tài)重構(gòu)需要整個系統(tǒng)復(fù)位，往往需要斷電重啟；動態(tài)重構(gòu)技術(shù)是在系統(tǒng)不斷電的情況下，可以完成對指定計(jì)算資源、邏輯資源的模塊級或電路級重構(gòu)，具有功能實(shí)時切換、資源可復(fù)用等優(yōu)勢。
動態(tài)重構(gòu)技術(shù)作為一種計(jì)算系統(tǒng)的新型配置設(shè)計(jì)思路，從傳統(tǒng)的追求計(jì)算資源“大而全”，向追求資源的利用率轉(zhuǎn)變。與傳統(tǒng)的靜態(tài)配置或完全配置方法相比，動態(tài)重構(gòu)技術(shù)無需對所有計(jì)算資源重構(gòu)，可以有選擇性的進(jìn)行重構(gòu)資源加載，一方面，能夠保證系統(tǒng)在其他單元正常工作的同時，根據(jù)待處理任務(wù)需求及數(shù)據(jù)特點(diǎn)完成自適應(yīng)配置，保證了對邏輯資源的時分復(fù)用；另一方面，能夠大大縮短功能切換單元的配置時間，保證任務(wù)的無縫對接及實(shí)時處理。
文章組織結(jié)構(gòu)如下：首先提出了可重構(gòu)系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)思路，從可重構(gòu)計(jì)算單元、存儲單元、可重構(gòu)控制單元等多個方面做了細(xì)化闡述；然后分析了動態(tài)配置技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，并基于Xilinx開發(fā)平臺，搭建了“嵌入式處理器+可重構(gòu)計(jì)算單元”的驗(yàn)證系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了粗化、細(xì)化兩種邊緣提取IP核的動態(tài)配置；最后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評估?？芍貥?gòu)計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案
可重構(gòu)計(jì)算原型系統(tǒng)的體系架構(gòu)采用RISC架構(gòu)通用處理器（CPU）、可重構(gòu)控制單元、可重構(gòu)計(jì)算陣列、可重構(gòu)I/O接口和存儲系統(tǒng)等部分組成。CPU與可重構(gòu)計(jì)算陣列之間為并行處理關(guān)系。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和靈活度考慮，兩者采用總線結(jié)構(gòu)耦合。因此，在系統(tǒng)平臺架構(gòu)中，通用處理器、計(jì)算單元和接口單元之間采用總線連接方式。其系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。
系統(tǒng)變換形態(tài)流程如下：系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算功能變換時，通用處理器向可重構(gòu)控制單元發(fā)送重構(gòu)命令，可重構(gòu)控制單元管理、調(diào)度硬件資源，并上報系統(tǒng)工作狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)資源準(zhǔn)備就緒后，通用處理器控制可重構(gòu)硬件讀取硬件配置數(shù)據(jù)并加載到器件中，以變換可重構(gòu)計(jì)算單元或接口單元的形態(tài)，統(tǒng)一變換系統(tǒng)中全局存儲空間的劃分、管理及訪問控制，各計(jì)算模塊共享內(nèi)存區(qū)的映射關(guān)系圖；同時，根據(jù)新的計(jì)算形態(tài)加載相應(yīng)的軟件和數(shù)據(jù)，最終完成整個系統(tǒng)形態(tài)變換流程。功能切換時，只對可重構(gòu)硬件的一部分進(jìn)行重新配置，其他部分可繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。動態(tài)部分重構(gòu)可以減少配置數(shù)據(jù)，加快了計(jì)算形態(tài)變換速度，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性。
通用處理器運(yùn)行操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制、計(jì)算形態(tài)管理、計(jì)算資源管理和任務(wù)調(diào)度；處理那些控制比較復(fù)雜、不便映射到硬件上，且計(jì)算量較少的計(jì)算任務(wù)，如變長循環(huán)、分支控制、存儲器讀寫等?？芍貥?gòu)硬件則用于處理計(jì)算量大、并行度高、任務(wù)相關(guān)度低的部分，執(zhí)行程序中擁有規(guī)則的數(shù)據(jù)訪問模式，控制簡單的那部分“計(jì)算密集型”代碼，主要由可重構(gòu)控制單元、可重構(gòu)計(jì)算單元、可重構(gòu)I/O接口及片上高速總線組成。其中計(jì)算單元及I/O接口可根據(jù)應(yīng)用需求重構(gòu)為不同的計(jì)算形態(tài)。
1.1 可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算單元模型設(shè)計(jì)
可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算單元的基本思想要求將計(jì)算和存儲兩部分進(jìn)行解耦合，因此采用了數(shù)據(jù)和指令存儲物理分離的哈佛結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)訪問模塊、指令組織與調(diào)度模塊和指令執(zhí)行模塊分離。同時，根據(jù)流處理模型中生產(chǎn)者消費(fèi)者局部性的特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)訪問模塊劃分成軟件可管理的多個存儲層次，各自保持獨(dú)立運(yùn)行。可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算單元主要有三個部分組成：控制單元、存儲單元、可重構(gòu)處理單元陣列。
控制單元。執(zhí)行算法時，控制單元對可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算單元進(jìn)行總體控制，協(xié)調(diào)可重構(gòu)處理單元陣列、配置存儲器、本地存儲器、數(shù)據(jù)分配單元、數(shù)據(jù)合并單元的運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和各個單元內(nèi)部控制信號的反饋信息，改變各個單元的狀態(tài)，保證系統(tǒng)正確運(yùn)行。
存儲單元。存儲單元分為三部分：數(shù)據(jù)存儲，寄存器堆以及配置存儲。數(shù)據(jù)存儲包括本地存儲器，數(shù)據(jù)分配單元以及數(shù)據(jù)合并單元。本地存儲器用于存儲可重構(gòu)處理單元陣列計(jì)算需要的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分配單元用于從本地存儲器或寄存器堆中讀取數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)合并單元用于向本地存儲器或寄存器堆寫入計(jì)算單元的輸出數(shù)據(jù)。寄存器堆用于存儲中間數(shù)據(jù)，并向陣列發(fā)送配置字。
可重構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)單元?？芍貥?gòu)計(jì)算單元是可重構(gòu)陣列的核心部分，可以理解為粗粒度的最小計(jì)算單元。為了能夠執(zhí)行更多類型的算法，需要支持盡量更多的功能。例如，對于常用的計(jì)算密集型運(yùn)算，需要支持FFT、FIR、DCT和點(diǎn)積等功能。因此成熟的可重構(gòu)系統(tǒng)中，應(yīng)該包含足夠多基礎(chǔ)功能、不同粒度需求的可重構(gòu)計(jì)算資源庫，以便于更加靈活的資源組合。
1.2 可重構(gòu)系統(tǒng)存儲單元模型設(shè)計(jì)
可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的存儲單元由CPU和可重構(gòu)陣列共同訪問操作。因此，存儲單元主要研究CPU和可重構(gòu)計(jì)算單元對內(nèi)存訪問的協(xié)調(diào)與控制機(jī)制，存儲單元的模型設(shè)計(jì)需要主要解決如下問題：避免內(nèi)存訪問沖突、解決多個處理器模塊并行工作會降低主存的訪問效率的問題、解決可重構(gòu)計(jì)算單元面臨的端口和速度的限制。
存儲管理單元主要解決多個模塊并行工作時會降低訪存效率的問題：多個模塊共享片外內(nèi)存會引起訪問沖突從而導(dǎo)致等待；訪問片外內(nèi)存的端口數(shù)量非常有限，不利于數(shù)據(jù)通路中的并行訪問。主要采取如下改進(jìn)措施：（1）為可重構(gòu)硬件平臺增加內(nèi)存管理單元，實(shí)現(xiàn)片外和片上內(nèi)存的映射，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性；（2）為內(nèi)存訪問提供多端口流水化處理或數(shù)據(jù)預(yù)讀取；為應(yīng)用提供定制化的緩存結(jié)構(gòu)。
1.3 可重構(gòu)管理單元模型設(shè)計(jì)
可重構(gòu)管理單元負(fù)責(zé)控制任務(wù)，它主要接收通用處理器指令，完成系統(tǒng)形態(tài)管理和資源管理；計(jì)算單元的軟件加載、配置管理和數(shù)據(jù)交換等任務(wù)。
其主要完成的工作有：（1）實(shí)現(xiàn)全局存儲空間的劃分、管理及訪問控制，解決數(shù)據(jù)訪問沖突，阻止非法訪問；將各模塊傳遞的數(shù)據(jù)存儲在統(tǒng)一的存儲區(qū)，以并行方式協(xié)同完成計(jì)算任務(wù)；（2）接收通用處理器的指令，將共享存儲系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件加載到計(jì)算單元；（3）對系統(tǒng)內(nèi)部可重構(gòu)硬件資源進(jìn)行管理，確保相應(yīng)可重構(gòu)計(jì)算單元或I/O接口功能變換時，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行功能；（4）用于實(shí)現(xiàn)對可重構(gòu)計(jì)算單元的動態(tài)配置，可以根據(jù)應(yīng)用任務(wù)需求修改計(jì)算單元架構(gòu)和計(jì)算模塊的功能，并將計(jì)算單元、I/O接口的總線轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的內(nèi)部互連總線，提高了對外連接的適應(yīng)性?；诳删幊踢壿嬯嚵械膭討B(tài)配置技術(shù)實(shí)現(xiàn)
2.1 動態(tài)配置技術(shù)原理
動態(tài)配置技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)計(jì)算單元切換的關(guān)鍵技術(shù)，保證邏輯資源的時分復(fù)用，在優(yōu)化資源配置的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對不同任務(wù)的響應(yīng)。動態(tài)配置技術(shù)支持的配置階段及配置策略，直接決定了不同重構(gòu)單元是否能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換，進(jìn)而影響了任務(wù)實(shí)時響應(yīng)能力。目前成熟的動態(tài)配置技術(shù)需要提前編譯待重構(gòu)的邏輯資源、定義各硬件模塊的接口和時序約束、明確各模塊在可編程邏輯陣列上的實(shí)現(xiàn)區(qū)域及模塊之間的物理連線。動態(tài)配置技術(shù)主要包括三個階段，即設(shè)計(jì)階段、編譯階段、運(yùn)行階段[2]。
設(shè)計(jì)階段，根據(jù)任務(wù)處理需求，需要設(shè)計(jì)不同計(jì)算任務(wù)對應(yīng)的功能電路，每種計(jì)算任務(wù)可能對應(yīng)一種功能電路，或者是若干個功能電路的組合。在基于可編程邏輯陣列的邏輯設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)采用硬件語言描述或者原理圖描述的方法；頂層設(shè)計(jì)文件通過綜合器生成網(wǎng)表文件，在布局/布線階段，依舊可以對流處理器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
編譯階段，基于配置文件的生成工具，生成初始配置文件及若干動態(tài)配置文件；初始配置文件包含了非重構(gòu)區(qū)域的系統(tǒng)或電路描述，每個動態(tài)配置文件對應(yīng)一種計(jì)算任務(wù)。動態(tài)配置文件經(jīng)過重構(gòu)文件生成器，生成最終可以動態(tài)加載的配置文件。
運(yùn)行階段，非重構(gòu)區(qū)域的處理器或者控制電路，可以自行分析待處理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)或依據(jù)頂層控制指令，完成配置文件的動態(tài)加載。加載過程往往通過重構(gòu)控制器及動態(tài)配置接口完成，重構(gòu)配置器在重構(gòu)數(shù)據(jù)庫中選擇相應(yīng)計(jì)算任務(wù)對應(yīng)的配置文件，通過動態(tài)配置接口將其加載到可重構(gòu)平臺中，并將可重構(gòu)分區(qū)內(nèi)的邏輯資源重構(gòu)。
2.2 基于ICAP動態(tài)配置技術(shù)實(shí)現(xiàn)
Xilinx公司提供支持動態(tài)配置技術(shù)的整套開發(fā)工具，包括用于動態(tài)配置的配置接口IP硬核及相應(yīng)的加載配置函數(shù)。開發(fā)者需要基于標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)流程，搭建硬件平臺并制作可重構(gòu)計(jì)算單元的IP核；根據(jù)可重構(gòu)部分的資源占用情況，在FPGA內(nèi)部劃分可重構(gòu)區(qū)域資源的大小、位置及種類。ICAP（Internal Config Access Port）是可重構(gòu)資源的內(nèi)部配置接口，可以掛在到內(nèi)部總線上；硬件平臺搭建完成之后，編譯系統(tǒng)會為ICAP提供唯一尋址地址，作為從外部存儲空間向內(nèi)部可重構(gòu)區(qū)域加載的數(shù)據(jù)入口和通道。
如圖2所示，基于ICAP的動態(tài)配置技術(shù)主要包含如下步驟：創(chuàng)建處理器硬件系統(tǒng)、創(chuàng)建頂層設(shè)計(jì)、創(chuàng)建布局/布線工程、定義可重構(gòu)分區(qū)、添加可重構(gòu)模塊、設(shè)計(jì)規(guī)則檢測、自定義配置、生成比特流、生成啟動文件。創(chuàng)建處理器硬件系統(tǒng)及頂層設(shè)計(jì)后，需要對模塊占用的資源進(jìn)行預(yù)估，并根據(jù)預(yù)估結(jié)果創(chuàng)建頂層設(shè)計(jì)的約束文件。定義可重構(gòu)分區(qū)、添加可重構(gòu)模塊階段，需要充分考慮布局布線的時序及資源要求。圖3為可重構(gòu)系統(tǒng)的布局圖，主要包括處理器、可重構(gòu)分區(qū)、數(shù)據(jù)總線及其他非重構(gòu)IP核等，處理器負(fù)責(zé)資源調(diào)度、可重構(gòu)接口控制等；可重構(gòu)分區(qū)用于實(shí)現(xiàn)流處理器的多形態(tài)變換；數(shù)據(jù)總線同時用作動態(tài)配置文件加載、各模塊數(shù)據(jù)通信通道。
2.3 可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)平臺搭建
如圖4所示，基于動態(tài)配置技術(shù)的可重構(gòu)架構(gòu)的驗(yàn)證系統(tǒng)包括上位機(jī)、可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)（主要由可編程邏輯陣列組成），兩者之間通過通信總線連接。主要包含以下模塊：（1）可重構(gòu)控制單元。該單元包含：內(nèi)嵌通用處理器PowerPC、Linux操作系統(tǒng)、PLB總線等，主要負(fù)責(zé)可重構(gòu)單元的控制、數(shù)據(jù)傳輸、資源調(diào)度等。（2）通信單元。該單元主要包含：以太網(wǎng)接口及串口，用于圖像傳輸及控制指令傳輸。（3）內(nèi)存管理單元。該單元主要包含片內(nèi)定制的乒乓存儲單元，用于源圖像及中間處理數(shù)據(jù)的緩存。（4）可重構(gòu)邏輯單元。可重構(gòu)控制單元根據(jù)待處理數(shù)據(jù)的信息特征，通過動態(tài)重構(gòu)方式加載不同配置文件。如可重構(gòu)硬件模塊1支持圖像邊緣的粗提取，可重構(gòu)硬件模塊2支持圖像邊緣的精細(xì)化提取。
上位機(jī)負(fù)責(zé)可重構(gòu)配置單元的加載控制，能夠根據(jù)待處理任務(wù)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)和大小以及處理內(nèi)容，選擇最適應(yīng)的可重構(gòu)加載文件，并向可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)發(fā)出重構(gòu)指令?？芍貥?gòu)計(jì)算系統(tǒng)通過加載不同配置信息，可重構(gòu)計(jì)算單元來并完成處理任務(wù)。在任務(wù)處理過程中，可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)可將任務(wù)狀態(tài)信息、任務(wù)處理結(jié)果等用戶關(guān)心的參數(shù)上報給上位計(jì)算機(jī)并打印輸出。
文章實(shí)現(xiàn)的圖像邊緣提取算法包括如下步驟：圖像平滑、圖像銳化、邊緣提取、邊緣連接，最終得到完整的邊緣圖像。高斯平滑與LOG銳化過程采用空間域?yàn)V波方法，二值處理采用自適應(yīng)閾值分離方法，邊緣細(xì)化采用形態(tài)學(xué)變換的方法。其中粗提取模塊主要包含以下三個步驟：圖像平滑、圖像銳化、二值處理。精細(xì)提取模塊包括以下四個步驟：圖像平滑、圖像銳化，二值處理和邊緣細(xì)化四個步驟。試驗(yàn)結(jié)果分析
3.1 試驗(yàn)環(huán)境
可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺基于Xilinx提供的ML507開發(fā)板，處理器采用PowerPC440，操作系統(tǒng)采用Linux，處理器通過PLB總線與可重構(gòu)配置區(qū)域及其他IP核通信。具體配置參數(shù)如表1所示。
3.2 試驗(yàn)結(jié)果評估
配置文件規(guī)模評估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果將“PowerPC處理器+PLB總線+圖像處理IP核”的硬件系統(tǒng)全部重構(gòu)，需要配置的比特流文件為1914KB；而圖像處理IP核的重構(gòu)只需285KB。由此可以看出，與靜態(tài)配置技術(shù)相比，動態(tài)配置技術(shù)能夠在保證大部分邏輯資源不變的情況下，選擇性的完成資源重構(gòu)。
配置時間評估。動態(tài)配置技術(shù)實(shí)現(xiàn)中采用的內(nèi)部配置訪問接口ICAP的時鐘頻率為50MHz，數(shù)據(jù)帶寬8bit，理論配置速度為0.5× 108B/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，動態(tài)配置技術(shù)無論在配置數(shù)據(jù)的加載時間還是重構(gòu)總耗時，都大大減少。配置時間的減少，保證了計(jì)算資源的無縫切換，提高了不同任務(wù)的響應(yīng)速度及實(shí)時處理能力。結(jié)束語
文章主要有如下貢獻(xiàn)：（1）提出了可重構(gòu)計(jì)算原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，著重介紹了可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算單元、可重構(gòu)系統(tǒng)存儲單元、可重構(gòu)管理單元等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)理念。（2）搭建驗(yàn)證平臺，并實(shí)現(xiàn)了動態(tài)配置技術(shù)。文章基于Xilinx開發(fā)平臺，搭建了“PowerPC處理器+PLB總線+可重構(gòu)計(jì)算單元”的驗(yàn)證系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了邊緣提取的自主知識產(chǎn)權(quán)核，實(shí)現(xiàn)了基于ICAP動態(tài)配置接口的可重構(gòu)計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該驗(yàn)證平臺不僅具有較高的計(jì)算能力和計(jì)算靈活性，而且具有較強(qiáng)的資源調(diào)度能力，能夠大大縮短資源重構(gòu)的占用時間。
未來工作包括以下幾方面：（1）進(jìn)一步完善體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)計(jì)算模型；（2）結(jié)合可重構(gòu)硬件的發(fā)展，進(jìn)一步開展可重構(gòu)支撐技術(shù)的研究，如：任務(wù)時域劃分模型、軟硬件劃分及調(diào)度模型、硬件資源管理模型等；（3）深入研究可重構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)模型，建立多種架構(gòu)的可重構(gòu)單元模型庫，以適用于更多的應(yīng)用場景。
參考文獻(xiàn)
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ween formation infeasibility and velocity alignment in kinematic multi-agent systems[J].Automatica，2008（10）.
第三篇：智能小車嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
前言
智能小車是在動態(tài)不確定環(huán)境下對人工智能的考驗(yàn)，是以各種工控目的為載體的高科技對抗，是培養(yǎng)信息、自動化領(lǐng)域科技人才的重要手段，同時也是展示高科技水平的生動窗口和促進(jìn)科技成果實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化的有效途徑。智能小車的研究融入了機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化技術(shù)、通訊與計(jì)算機(jī)技術(shù)、視覺與傳感器技術(shù)、智能控制與決策等多學(xué)科的研究成果，反映出一個國家信息與自動化技術(shù)的綜合實(shí)力。所以本論文對智能小車的研究意義重大。
-0
一、總體設(shè)計(jì)方案
1.總體方案
智能小車可在自主行駛和人工控制兩種模式之間切換，并實(shí)現(xiàn)自動避障。通過PWM輸出驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)小車的行駛，改變PWM的周期、占空比、正反則可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、加速、減速等行為。通過紅外探頭檢測前方障礙實(shí)現(xiàn)自動避障。外接紅外線接收器，可以通過自制的紅外線遙控來控制小車的行為。
2.平臺選取
EasyARM1138開發(fā)板
開發(fā)板搭載Luminary LM3S1138芯片，為32位ARM Cortex – M3內(nèi)核（ARM v7架構(gòu)），50Mhz運(yùn)行頻率。擁有7組GPIO，可配置為輸入、輸出、開漏、弱上拉等模式。4個32位Timer，每個都個拆分為2個獨(dú)立子定時器。6路16位PWM，通過CCP管腳能產(chǎn)生高達(dá)25Mhz的方波。
自制車架
3456789 SYSCTL_SYSDIV_10);// 分頻結(jié)果為20MHz */
TheSysClock = SysCtlClockGet();// 獲取系統(tǒng)時鐘，單位：Hz
}
int main(void){ jtagWait();/* 防止JTAG失效，重要！*/
SystemInit();
IR_Int_Init();
while(1){ if(IR_flag == 1){ IR_flag = 0;for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];}
if(IR_code_8 == 101){ SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);// 設(shè)置PD0為輸入類型 //forword GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0輸出低電平 }
IR_code_8 = 0;
//switch(IR_code_8)//{ //case /*00000*/101:SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口
// GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);
// 設(shè)置PD0為輸入類型 //forword //
GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0輸出低電平 //case /*0000*/1101://back //case /*0000*/1000://left //case /*0000*/1010://right //case /*0000*/1001://stop //case /*000*/10100://level_1 //case /*000*/10101://level_2 //case /*000*/10110://level_3 //default : //} //IR_code_8 = 0;} } }
/**************************************************************** ** Function name: GPIO_PORT_F_ISR
消除中斷 不正 if(gap >=10 && gap <=20)//接收數(shù)據(jù)“1” { data = 1;code_flag = 1;} else if(gap >=2 && gap <=8)//接收數(shù)據(jù)“0” { data = 0;code_flag = 1;} else if(gap >=40 && gap <=50)//正常的其實(shí)高電平時間 { start_flag = 1;}
if(start_flag
&& //code_flag和start_flag均為1 { IR_code_32[i] = data;i++;
if(I >= 32){ IR_flag = 1;break;} } } } //} GPIOPinIntClear(IR_PORT,ulStatus);//-14 ** Descriptions: 延時100us ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:
張偉杰
** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void Delay_100_us(void){ unsigned ulValue;
SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);
SysTickDisable();}
3.紅外探頭模塊
#include
/* 定義按鍵 */ #define KEY_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOG #define KEY_PIN GPIO_PORTG_BASE , GPIO_PIN_5 #define keyGet()GPIOPinRead(KEY_PIN)
#define IR_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOF #define IR_PIN GPIO_PORTF_BASE , GPIO_PIN_1
// 定義全局的系統(tǒng)時鐘變量
unsigned long TheSysClock = 12000000UL;unsigned IR_flag = 0;unsigned long IR_code_32[32];unsigned long IR_code_8 = 0;unsigned a;
int Time_Get();void Delay_100_us();
/**************************************************************** ** Function name: jtagWait ** Descriptions: 防止JTAG失效,KEY=PG5 ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:
張偉杰
** Created Date: 2014.05.15 ****************************************************************/ void jtagWait(void){ SysCtlPeripheralEnable(KEY_PORT);/*
使能KEY所在的GPIO端口 */ GPIOPinTypeGPIOInput(KEY_PIN);/* 設(shè)置KEY所在管腳為輸入 */ if(keyGet()== 0x00){ /* 如果復(fù)位時按下KEY，則進(jìn)入 */ for(;;);/* 死循環(huán)，以等待JTAG連接 */ } SysCtlPeripheralDisable(KEY_PORT);/* 禁止KEY所在的GPIO端口 */ }
/**************************************************************** ** Function name: IR_Int_Init ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:
張偉杰
** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void IR_Int_Init(void){ SysCtlPeripheralEnable(IR_PORT);GPIOPinTypeGPIOInput(IR_PIN);GPIOIntTypeSet(IR_PIN,GPIO_LOW_LEVEL);GPIOPinIntEnable(IR_PIN);
IntEnable(INT_GPIOF);IntMasterEnable();}
-***3 SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);
SysTickDisable();}
三、程序調(diào)試
調(diào)試PWM信號時，由于板上晶振為6Mhz，裝載值和匹配值最大為65535，可以設(shè)置出需要的周期和占空比。如
TimerLoadSet(TIMER0_BASE , TIMER_BOTH , 60000);TimerMatchSet(TIMER0_BASE , TIMER_A , 6000);則對應(yīng)的周期為6Mhz / 60K = 100Hz,占空比為0.6K / 6K = 1/10。配置PWM前要先配置GPIO口，定義為PWM輸出，并選擇Timer的輸出模式為16位PWM，經(jīng)過三重配置才能正確輸出PWM信號。紅外接收器解碼過程重點(diǎn)是對紅外碼內(nèi)間隔時間的判斷。調(diào)試紅外碼時應(yīng)當(dāng)設(shè)當(dāng)?shù)卦O(shè)置flag幫助多個判斷。當(dāng)引導(dǎo)碼時間參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)時flag1置1,接收到正確的紅外碼，進(jìn)入下一步。當(dāng)用戶碼每個間隔符合標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔時flag2置1，表示該一位碼正確，進(jìn)入一下步。當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)后flag3置1，表示紅外碼結(jié)束，開始進(jìn)行解碼。解碼部分用case語句進(jìn)行判斷。紅外碼用數(shù)組儲存，使用的時候會方便一點(diǎn)。例如: for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];} 這樣就可以隨意獲取某幾位碼進(jìn)行下一步操作。
四、小結(jié)
本次課內(nèi)實(shí)驗(yàn)把我?guī)нM(jìn)了ARM的領(lǐng)域，通過動手編程和小組討論，讓我對項(xiàng)-25
第四篇：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及分析
高等教育網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及分析
【摘要】本文主要是研究如何在普通高校中引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。本文借用北京大學(xué)開發(fā)的基于網(wǎng)絡(luò)的輔助教學(xué)系統(tǒng)《北大網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂》等其它網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，來闡述在普通高校中引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)方式，并針對使用中存在的問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方法或建議。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)教育、高等教育、輔助教學(xué)、Internet
一、引言
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，使人類的信息資源實(shí)現(xiàn)了高度共享，并從根本上改變了人類進(jìn)行信息交流的方式，對高等教育的影響也必將是深刻的。從大的方面來說，它對高等教育的管理模式、教學(xué)模式、財政投入模式等都要帶來巨大的影響，從小的方面來說，它可以解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的很多問題，過去一些不可能實(shí)現(xiàn)或很難實(shí)現(xiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思想，現(xiàn)在就可以實(shí)現(xiàn)了。
目前網(wǎng)絡(luò)在教育中的最熱門的應(yīng)用莫過于遠(yuǎn)程教育了，但是，如何把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于高等教育的主體---傳統(tǒng)課堂教學(xué)也是一個非常重要的問題（李曉明 [1]），因?yàn)楦叩仍盒Ｖ械木W(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)和遠(yuǎn)程教育還是有區(qū)別的。
本文就是主要依據(jù)北京大學(xué)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)《北大網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂》（以下簡稱網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂）（尚俊杰 2000 [2]），并參考其他人開發(fā)的一些有關(guān)軟件，來闡述在高等院校的傳統(tǒng)教學(xué)中引入網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)現(xiàn)方式以及使用分析，希望在高校開展網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)時起到一定的參考意義。
二、為什么要采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)
對于采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，也許有人會問，粉筆黑板不用的好好的嗎？能簡單為什么要麻煩呢？
1．它可以給教學(xué)工作帶來極大的方便
網(wǎng)絡(luò)給教學(xué)工作確實(shí)帶來了極大的方便，比如在教學(xué)中：教師可以將自己的講義及有關(guān)學(xué)習(xí)資源放在網(wǎng)上供學(xué)生課后復(fù)習(xí)，這樣學(xué)生隨時都可以上網(wǎng)瀏覽，也省去了復(fù)印的麻煩；學(xué)生可以通過email交作業(yè)，就省了收作業(yè)發(fā)作業(yè)的麻煩；師生可以隨時通過email交流，或通過網(wǎng)絡(luò)討論。事實(shí)上，目前很多老師已經(jīng)不同程度的利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，比如提供電子講義、收作業(yè)等等。給它們提供一個更好的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)就成為比較迫切的問題。
2．可以更好的實(shí)現(xiàn)許多教學(xué)設(shè)計(jì)策略
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)在給教學(xué)工作帶來極大方便的同時，也使原來不太好實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思想得以實(shí)現(xiàn)。比如，利用網(wǎng)絡(luò)開展基于資源的學(xué)習(xí)（Resource-based Learning）、基于問題的學(xué)習(xí)（Problem Solving）以及協(xié)作學(xué)習(xí)（Collaborative Learning）等等（Ron Owsto[3]）。通過有效的實(shí)現(xiàn)各種學(xué)習(xí)策略，就可以加強(qiáng)教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。
3．它是“以教師為中心”的教學(xué)模式和“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的完美結(jié)合的體現(xiàn)
目前有兩種教學(xué)設(shè)計(jì)理念（余勝泉 2000 [4]）：一種是“以教師為中心”的的教學(xué)設(shè)計(jì)理念，另一種是“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)理念。這兩種教學(xué)模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是又是相互互補(bǔ)、相輔相成的關(guān)系?？紤]到目前高等院校還是以課堂教學(xué)為主，自然主要是以教師為中心的，如何才能協(xié)調(diào)使用這兩種教學(xué)模式呢？網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)正好是一個良好的工具。在課堂教學(xué)中，仍然采用以教師為中心的教學(xué)模式，在課后的網(wǎng)絡(luò)輔助學(xué)習(xí)中，卻采用以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，并且力爭通過輔助教學(xué)系統(tǒng)盡可能將這兩種教學(xué)模式互相融合。
二、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
基于以上考慮，我們確立了網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想如下：
1．要實(shí)現(xiàn)基本的教學(xué)功能
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)大體上應(yīng)該主要實(shí)現(xiàn)以下幾個功能：(Schweizer, Heid 1999[5])
?教學(xué)管理、比如教師在網(wǎng)上開課，學(xué)生選課管理等管理功能。
?學(xué)生學(xué)習(xí)、提供電子講義、其它資源、課后復(fù)習(xí)、教學(xué)安排等。
?師生交流、提供師生實(shí)時或非實(shí)時的交流，比如通過信箱、留言板、課程論壇、聊天室等。
?作業(yè)管理、教師可以在線布置作業(yè)、批改作業(yè)，學(xué)生可以在線遞交作業(yè)。
?考試管理、因?yàn)楝F(xiàn)在高校仍是以筆試為主，所以主要提供一些課程的在線考試功能，以及考試分?jǐn)?shù)管理等。
?提供資源、通過FTP資源庫和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航庫為學(xué)生提供大量的有用的學(xué)習(xí)資源。
2．要盡可能為實(shí)現(xiàn)各種教學(xué)策略提供條件
如果網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)公布講義、在線作業(yè)等功能，畢竟還是低層次的，如何利用該系統(tǒng)使教師方便的實(shí)現(xiàn)各種教學(xué)策略才是一個質(zhì)的提高。比如，利用資源系統(tǒng)為學(xué)生提供大量的有用的學(xué)習(xí)資源得以實(shí)現(xiàn)基于資源的學(xué)習(xí)。另外，通過課程論壇等模塊實(shí)現(xiàn)合作學(xué)習(xí)策略。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時，就應(yīng)該盡量使各種教學(xué)策略盡可能融合到系統(tǒng)中，讓教師實(shí)現(xiàn)起來非常方便。
3．一定要以學(xué)生為中心
前面講過，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)就是以學(xué)生為中心的教學(xué)模式的體現(xiàn)，所以，不論大的方面還是小的細(xì)節(jié)都應(yīng)該堅(jiān)持以學(xué)生為中心，一切為了學(xué)生學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。
4．一定要簡單實(shí)用
前面講過，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以給教學(xué)帶來極大的方便，這是它最重要的優(yōu)點(diǎn)。如果不幸把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用非常復(fù)雜，那就適得其反了。事實(shí)上，確實(shí)有一些系統(tǒng)功能非常強(qiáng)大，但使用非常復(fù)雜，結(jié)果使一些教師望而卻步。
因此，在設(shè)計(jì)時，凡是可有可無的模塊堅(jiān)決不要，對于較復(fù)雜的模塊，力爭使用界面簡單。在設(shè)計(jì)時期，我們還廣泛參考了目前比較流行的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)，如WebCT、LearningSpace 等，并充分考慮了高等教育網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的特點(diǎn)，并一邊設(shè)計(jì)、一邊試用、一邊修改，力爭將先進(jìn)的教育設(shè)計(jì)觀念融入到系統(tǒng)中（汪瓊 1999[6]）。
三、具體實(shí)現(xiàn)
具體來說，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)主要由六個子系統(tǒng)組成，學(xué)習(xí)系統(tǒng)、交流系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、測驗(yàn)系統(tǒng)、資源系統(tǒng)、管理系統(tǒng)組成，每一個子系統(tǒng)又由不同的模塊組成。
1．學(xué)習(xí)系統(tǒng)
學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要包括教學(xué)安排、電子講義、電子黑板子模塊。
“教學(xué)安排”是一個比較小的模塊，主要是有關(guān)上課、考試時間安排及教學(xué)計(jì)劃的安排，老師可以隨時根據(jù)情況調(diào)整，學(xué)生可以清楚的知道當(dāng)前課程的安排。
“電子講義”主要是給學(xué)生在網(wǎng)上提供比較詳細(xì)的講義，可以利用超媒體提供更多的信息資源，并可以方便更新，還節(jié)省學(xué)生記筆記的時間。
“電子黑板”子模塊是我們用來將教育技術(shù)運(yùn)用到教室中去，方便教師課堂授課、學(xué)生課后復(fù)習(xí)的一個嘗試。利用該模塊，教師可以事先將課堂板書、課堂講義、以及其它各種課堂要用的素材事先在網(wǎng)上整理好，到教室后，教師連上網(wǎng)絡(luò)就可以講課，并提供了課堂備忘錄、點(diǎn)名等功能模塊。而學(xué)生在課后可以方便的瀏覽老師課堂講稿和整理課堂板書。盡管由于技術(shù)的原因，現(xiàn)在該模塊功能還不是很完善，但是已經(jīng)在實(shí)際教學(xué)中起到了很大的作用，并展示了良好的發(fā)展前景。
2．交流系統(tǒng)
交流系統(tǒng)分為“信息中心”、“綜合論壇”、“在線交流”三部分
網(wǎng)絡(luò)在教育中最大的兩個用處，一是豐富的資源，二是快捷方便的聯(lián)系。所以說，交流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)中非常重要的部分，它是實(shí)現(xiàn)個別化學(xué)習(xí)和協(xié)作化學(xué)習(xí)的物理基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)因材施教的保障。
“信息中心”類似于留言本，它可以使大家方便的聯(lián)系。我們希望這里成為一個高度智能化的服務(wù)中心，師生一登錄這里，就可以知道整個網(wǎng)站的信息變化與否。
“綜合論壇”也是我們仔細(xì)考察其它系統(tǒng)后將一般的BBS和FAQ組合而成的，BBS和FAQ在很多地方都起著很大的作用，但是在高等教育中，由于一門課人數(shù)較少等原因，很多系統(tǒng)的這兩個模塊使用率都很低。我們把這兩個模塊組合，以FAQ為主，BBS為輔，綜合發(fā)揮兩部分的作用，基本得到了學(xué)生的認(rèn)可。
“在線交流”就是提供一個師生交流的場所，類似于普通的聊天室，目前還是只支持文字聊天。我們正在嘗試開發(fā)一個綜合運(yùn)用語音、圖象、文件等的高效交流中心。對于普通高校的校內(nèi)教育，它沒有遠(yuǎn)程教育那么迫切，不過如果發(fā)展的好，也有很好的應(yīng)用前景。
3．作業(yè)系統(tǒng)
作業(yè)評估系統(tǒng)主要分為“作業(yè)”和“分?jǐn)?shù)管理”等子模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)教師在網(wǎng)上布置作業(yè)，學(xué)生在網(wǎng)上交作業(yè)的功能，教師可以方便的批閱及進(jìn)行分?jǐn)?shù)管理，學(xué)生可以查閱自己的分?jǐn)?shù)和評語。
4．測試系統(tǒng)
測試系統(tǒng)主要包括“在線測試”和“分?jǐn)?shù)管理”等子模塊。該模塊可以實(shí)現(xiàn)在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行在線考試，學(xué)生也可以在此查詢分?jǐn)?shù)。由于高校還是以筆試為主，所以該模塊目前主要是對有關(guān)需要上機(jī)考試的科目的支持。比如計(jì)算機(jī)課。考慮到高等院校目前實(shí)際情況，一般對于一門課不可能有專門的巨大的題庫的支持，我們還是采用教師在網(wǎng)上留考試題目，學(xué)生在線作答的方式。
5．資源系統(tǒng)
資源系統(tǒng)主要包括“課程資源”、“FTP資源”、“網(wǎng)絡(luò)資源”等。
為了給學(xué)生提供有效的資源，網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂提供三種方式，一是課程資源，教師可以將有關(guān)資料、軟件等材料在線上傳到課程資源處；二是FTP資源，鑒于人力等原因，我們還利用FTP提供了大量的資源，如免費(fèi)軟件、素材、源代碼等；三是網(wǎng)絡(luò)資源，鑒于網(wǎng)絡(luò)資源魚龍混雜，教師精心為學(xué)生提供一些好的網(wǎng)絡(luò)資源站點(diǎn)。當(dāng)然學(xué)生也可以推薦。
實(shí)踐證明，一個好的資源系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)成功的一半。
6．管理系統(tǒng)
管理系統(tǒng)分為“個人信息”、“課程管理”、“學(xué)生管理”、“系統(tǒng)管理”等模塊，主要實(shí)現(xiàn)一些教學(xué)管理方面的事務(wù)。
該系統(tǒng)在開發(fā)過程中，我們就利用《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用》課程和其它一些課程來進(jìn)行測試，事實(shí)證明該形式的教學(xué)極大的調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生不僅用到了課堂的知識，而且自學(xué)了更多的知識，更鍛煉了利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的能力。
四、使用分析
一個學(xué)期的使用結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)確實(shí)極大的方便了師生，確實(shí)有助于許多學(xué)習(xí)策略的實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生的積極性，加強(qiáng)了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。同時也鍛煉了學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的能力。
在實(shí)際使用中，我們還注意到它非常有助于師生的交流。在學(xué)習(xí)中，師生的交流是非常重要的，不僅僅是回答問題和反饋信息，更重要的是營造一種師生平等、友愛的關(guān)系，這對于增強(qiáng)學(xué)生的積極性也是非常重要的。而課堂中由于時間等原因，不可能使每一位學(xué)生和老師都能充分的交流，而通過網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生和老師的交流幾乎是全天候的，而且是非常快速和方便的。而且，通過網(wǎng)絡(luò)交流還有一個更重要的意義：就是有些內(nèi)向的學(xué)生平時“不敢”提問，生怕說
錯了別人笑話自己，而通過網(wǎng)絡(luò)，他們就敢于和教師討論，并且在教師的鼓勵之下，慢慢的也敢于在課堂上和教師討論了，一些學(xué)生由此找到了自信，成績提高很快。
當(dāng)然，實(shí)際使用中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)需要注意的問題和需要研究的方向：
1、轉(zhuǎn)變教育觀念，加強(qiáng)教師培訓(xùn)
采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)對廣大教師不僅是一個機(jī)會，也是一個挑戰(zhàn)，它需要教師轉(zhuǎn)變教育觀念：在網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)中，教師不再是知識的灌輸者，而是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)者、研究者和開發(fā)者和資源提供者。在系統(tǒng)中不是作為主導(dǎo)者，而是作為引導(dǎo)者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的幫助者和促進(jìn)者（顧蘋 2000 [7]）。
而且，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)只是將教師從一些具體的事務(wù)中解脫了出來，對教師在提供資源、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方面要求卻更高了。因此，引入網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，教師不是輕松了，而是任務(wù)更重了，對此，各位教師和有關(guān)管理者要有清醒的認(rèn)識。
要想更好的實(shí)行網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，就要加強(qiáng)對教師的培訓(xùn)，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)培訓(xùn)和教育技術(shù)培訓(xùn)。使老師能夠主動的去采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，并掌握基本的、必需的技術(shù)。有條件的話，還應(yīng)該多舉行一些經(jīng)驗(yàn)交流活動。
2、加強(qiáng)校際交流和資源共享
前面已經(jīng)講到，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)目的之一就是實(shí)現(xiàn)基于資源的學(xué)習(xí)，而基于資源的學(xué)習(xí)首先就要求具有一定的信息量，而在高等教育中，一般一門課程學(xué)生人數(shù)不多，雖然教師可以主動在系統(tǒng)中添加資源，但畢竟個人的力量是有限的，因此，最好能使各高校同類課程的資源共享，不僅切實(shí)方便了師生，而且有利于不同的學(xué)術(shù)思想的交流。
3、交流系統(tǒng)需要加強(qiáng)研究
在網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)中，傳遞教案、師生交流、遞交作業(yè)是最實(shí)用的三塊。
實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：本來希望學(xué)生有問題在“綜合論壇”里討論發(fā)言，這樣便于整理、檢索和別人學(xué)習(xí)，可是學(xué)生仍然傾向于使用Email和教師聯(lián)系，如《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用》一門課中（學(xué)生110名），學(xué)生利用Email和教師交流300多次，利用“個人信息中心”交流150多次，而利用“綜合論壇”的只有20多次，而“在線討論”幾乎沒有好好用過。(由于是校內(nèi)教學(xué)，師生面對面的交流次數(shù)無法詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。)為此，我們專門研究了別的一些網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的論壇一類的模塊，發(fā)現(xiàn)大部分利用率都比較低。
究其原因：
一、教師因素很重要，一學(xué)生就說：老師，我知道你一直在收Email，而“綜合論壇”你不經(jīng)?？矗晕乙o你發(fā)Email；
二、還是上面說的，簡單實(shí)用的東西就有人用，學(xué)生問問題他不會去想這個問題以后怎么被他人用，他只要得到解答就行了，因此通過Email當(dāng)然就是最簡單的選擇。
要解決該問題，也只能從技術(shù)和教師兩方面著手：從技術(shù)上來說，想辦法將email系統(tǒng)、留言板系統(tǒng)和綜合論壇系統(tǒng)后臺打通，使有機(jī)融合，學(xué)生通過Email發(fā)的問題很容易轉(zhuǎn)換到綜合論壇系統(tǒng)中，借以實(shí)現(xiàn)對資源的再利用。從教師方面來說，要積極參與，引導(dǎo)學(xué)生，并爭取自己盡可能多的在論壇里提供資料，組織討論等等。
至于在線交流，考慮到高等教育網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的實(shí)際情況，它的利用率不高不足為奇，不過，如果將最新的技術(shù)引入在線交流，實(shí)現(xiàn)聲音、文字、圖象的方便的交流還是很有前景的，比如，將ICQ技術(shù)引入。
4、如何進(jìn)一步推廣網(wǎng)絡(luò)輔助教育
在推廣使用中，我們也發(fā)現(xiàn)，很多教師已經(jīng)習(xí)慣了多年來黑板加粉筆的授課方式，一下子推給他一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)，確實(shí)不太容易接受。
在實(shí)際摸索中，我們發(fā)現(xiàn)將新技術(shù)新理論應(yīng)用到教學(xué)中必須分層次進(jìn)行：第一層次、盡量幫助老師使他們的教學(xué)工作方便，我們提供教師在網(wǎng)上發(fā)通知、在線批改作業(yè)等功能，確實(shí)解
決了教師認(rèn)為最重要的工作。第二層次、再逐漸將更復(fù)雜的功能推給教師，比如讓學(xué)生在網(wǎng)上分組協(xié)作學(xué)習(xí)等。實(shí)際證明，實(shí)行分層次要求，第一層次教師很容易接受，也很樂于使用。這也不難理解，讓我們看看PowerPoint，盡管它很簡單，然而它目前確是在教學(xué)中應(yīng)用最廣的技術(shù)。還有Email.，盡管目前的Email系統(tǒng)在信息管理、檢索等方面很不方便，但是，它確是應(yīng)用最廣的聯(lián)系手段。這兩個技術(shù)表明，“簡單、實(shí)用”仍然是教師選擇技術(shù)的最重要的條件，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)時，第一要考慮的仍然是這四個字。
另外，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)主要用在課后指導(dǎo)上，在教室中主要以黑板粉筆和放錄象、演示PowerPoint講稿為主，如何更好的把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到教室中呢？我們開發(fā)了“電子黑板”子系統(tǒng)來進(jìn)行探索。教師在課前將自己的講稿及所需的各種文件先放到網(wǎng)上，并可以將板書（現(xiàn)在只支持文本）預(yù)先寫好在系統(tǒng)中，在課堂上教師可以演示講稿，也可以演示板書，板書還可以再修改，再保存。學(xué)生課后可以打開復(fù)習(xí)。當(dāng)然還加入了些點(diǎn)名、課堂備忘等輔助功能。盡管由于技術(shù)原因，做的很簡單，但在實(shí)用中已經(jīng)顯示了良好的應(yīng)用前景。
要想更好的推廣，就需要最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動，比如手寫技術(shù)、OCR技術(shù)、語音識別技術(shù)等等。如果，教師在課堂上可以隨心所欲的從網(wǎng)上打開自己準(zhǔn)備好的文件講課，并可以用手寫筆輕松的在屏幕上書寫、修改，還可以方便的保存，相信對很多教師都會具有吸引力的。
五、總結(jié)
隨著高等教育的深化改革，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著教學(xué)設(shè)計(jì)理論的深入研究，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的研究是沒有止境的。
高等教育的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)只要堅(jiān)持三條：更多的資源、更方便的交流手段、更方便的教學(xué)管理，緊扣高等教育和輔助教學(xué)兩個特點(diǎn)，就一定能發(fā)揮巨大的作用，并反過來促進(jìn)高等教育的深化改革。
參考文獻(xiàn)
1、李曉明，春苗破土充滿希望，4、余勝泉，網(wǎng)上教學(xué)、學(xué)習(xí)與課程設(shè)計(jì)，http://etc.elec.bnu.edu.cn/show/ysq/net_teach.htm，20005、Schweizer, Heidi., Title Designing and teaching an on-line course : spinning your web classroom / Heidi Schweizer, Publisher Boston : Allyn & Bacon, 19996、汪瓊，網(wǎng)上教學(xué)支撐系統(tǒng)現(xiàn)狀分析，19997、顧萍，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)特點(diǎn)與高校教師腳色特征分析，教育技術(shù)研究，2000年第四期 The design strategy and synthesis of the Web-based Education System in Higher Education Shang Junjie*Fong-Lok Lee**
*Graduate School of Education, Peking University
http:///
**The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong
fllee@cuhk.edu.hk
Abstract
This paper investigates how the network can be used to assisted instruction in higher institutes.We first describe the design strategy and the methods of implementation by taking the system
developed by Peking University and other similar systems as examples.Then followed by a discussion on how to solve the problems encountered.Keywords
Network Education, High Education, CAI, Internet
第五篇：南水北調(diào)水質(zhì)智能監(jiān)測分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探
南水北調(diào)水質(zhì)智能監(jiān)測分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探
徐永兵，孫水英,袁 東
（山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，濟(jì)南，250013）
摘要：南水北調(diào)東線工程是一項(xiàng)旨在緩解山東、天津等北方省市水資源短缺的國家戰(zhàn)略性調(diào)水工程，調(diào)水水質(zhì)影響著整個工程的成敗。本文就水質(zhì)智能監(jiān)測分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析與研究，提出在已建項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，充分利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、WebGIS技術(shù)，建立一個高起點(diǎn)、見效快、實(shí)用性強(qiáng)、創(chuàng)新型的專業(yè)水質(zhì)監(jiān)測分析系統(tǒng)，能夠提升水質(zhì)監(jiān)測管理級別，深化水質(zhì)監(jiān)測管理；能夠?qū)λ|(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、綜合分析，充分挖掘水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)價值，優(yōu)化水質(zhì)分析評價，并能夠借助移動終端、微信公眾平臺等新型介質(zhì)通過地圖、圖表等多種形式展示數(shù)據(jù)成果；通過深入對比分析不同監(jiān)測指標(biāo)的變化情況，分析水質(zhì)變化的原因，實(shí)現(xiàn)輔助決策支持。
關(guān)鍵詞： 南水北調(diào)；東線工程；水質(zhì)監(jiān)測；智能化；輔助決策
0.引言
南水北調(diào)東線工程是一項(xiàng)旨在緩解山東、天津等北方省市水資源短缺的國家戰(zhàn)略性調(diào)水工程[1]。2016年3月1日實(shí)現(xiàn)對威海市首次供水，標(biāo)志著南水北調(diào)東線一期工程規(guī)劃供水目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。調(diào)水水質(zhì)關(guān)系到整個調(diào)水工程的成敗，山東段已對輸水沿線渠道、河道、湖泊、各支流匯入輸水河道的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測[2]。為了充分挖掘發(fā)揮水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的價值，實(shí)現(xiàn)安全調(diào)水的輔助決策功能，就需要在對各監(jiān)測斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)智能分析的基礎(chǔ)上，開展水質(zhì)智能監(jiān)測分析系統(tǒng)的建設(shè)。
1.建設(shè)現(xiàn)狀與需求分析
1.1.建設(shè)現(xiàn)狀
東線山東段現(xiàn)有2個移動監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室和1個固定監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室，并已實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵斷面的水質(zhì)自動監(jiān)測，現(xiàn)有二級壩、南四湖出口、東平湖入口、東平湖北出口、東平湖穿黃工程出口、魯北段聊城與德州交界處、濟(jì)南以東段與引黃濟(jì)青交界處等7處水質(zhì)自動監(jiān)測站。水質(zhì)監(jiān)測主要指標(biāo)包括：常規(guī)五參數(shù)（水溫、酸堿度、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧）、高錳酸鹽、氨氮、總磷、總氮、葉綠素等[3]。1.2.系統(tǒng)功能需求
（1）對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合對比與分析
通過對水質(zhì)監(jiān)測實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比與統(tǒng)計(jì)分析，找出水質(zhì)變化的原因，掌握水質(zhì)變化的規(guī)律。
（2）實(shí)現(xiàn)安全調(diào)水的輔助決策功能
在突發(fā)水體污染事件時，分析出污染源的大體位置和污染成分，預(yù)測下游測水質(zhì)指標(biāo)
范圍，自動生成污染水體的解決方案。
（3）水質(zhì)監(jiān)測分析數(shù)據(jù)展示
通過移動終端查看水質(zhì)監(jiān)測分析數(shù)據(jù)，查看地圖、圖表等多樣化水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢展示，同時能夠建立互動性信息平臺，實(shí)現(xiàn)信息的交流和共享。
2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
（1）實(shí)用性原則
必須堅(jiān)持快見效，見實(shí)效，以管理、業(yè)務(wù)、服務(wù)需求為出發(fā)點(diǎn)和原動力，緊密結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，確保系統(tǒng)實(shí)用、高效和方便，貫徹面向最終用戶的原則，建立友好的用戶界面，使用戶操作簡單直觀，易于學(xué)習(xí)掌握。
（2）先進(jìn)性原則
采用符合當(dāng)今潮流和發(fā)展趨勢的主流技術(shù)，被公眾認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)開發(fā)和應(yīng)用平臺，采用先進(jìn)成熟的軟件架構(gòu)、設(shè)計(jì)理念和開發(fā)手段，選用技術(shù)先進(jìn)、成熟穩(wěn)定的基礎(chǔ)支撐軟件，充分預(yù)見未來技術(shù)發(fā)展趨勢，保證系統(tǒng)在不替換現(xiàn)有設(shè)備、不損失前期投資的情況下能方便地升級和擴(kuò)容。
（3）開放性原則
盡可能地利用已有的設(shè)備、軟件及信息資源，對于未來可能增添的新的子系統(tǒng)、新的數(shù)據(jù)庫、新的功能、新的用戶都要留有接口，系統(tǒng)可以隨形勢的發(fā)展而不斷成長擴(kuò)大。
3.建設(shè)的目標(biāo)與任務(wù)
3.1.建設(shè)目標(biāo)
水質(zhì)監(jiān)測智能監(jiān)測分析系統(tǒng)基于指標(biāo)和元數(shù)據(jù)體系，整合重構(gòu)各類水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)資源，形成水質(zhì)數(shù)據(jù)資源體系，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測一張圖、水質(zhì)綜合分析、移動綜合展示和微信公眾平臺四大應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)南水北調(diào)東線一期工程山東段水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的資源化、價值化和智慧化，充分挖掘水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)價值，深化水質(zhì)監(jiān)測管理，實(shí)現(xiàn)輔助決策支持。3.2.建設(shè)任務(wù)
（1）梳理水質(zhì)監(jiān)測分析相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，提取指標(biāo)，通過元數(shù)據(jù)體系，構(gòu)建水質(zhì)數(shù)據(jù)資源體系，構(gòu)建水質(zhì)數(shù)據(jù)中心，提供數(shù)據(jù)的采集、整合、管理和服務(wù)。
（2）構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測一張圖，實(shí)現(xiàn)以地理結(jié)構(gòu)為框架，以水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)的實(shí)現(xiàn)查詢、分析、展示功能，以“一張圖”的形式全方位、多角度展示水
質(zhì)監(jiān)測統(tǒng)計(jì)情況。
（3）構(gòu)建水質(zhì)綜合分析系統(tǒng)，對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵斷面水質(zhì)快速分析、水質(zhì)預(yù)警預(yù)報、多斷面綜合分析、緩沖區(qū)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)輔助決策支持。
（4）構(gòu)建移動綜合展示系統(tǒng)，通過移動終端展示水質(zhì)監(jiān)測成果，能夠讓管理者通過移動終端及時獲取各類水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)信息、綜合統(tǒng)計(jì)信息及其它相關(guān)信息。
（5）構(gòu)建微信公眾平臺，實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)布、訂閱、上傳、共享，實(shí)現(xiàn)信息的有效互動。
4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
水質(zhì)監(jiān)測分析平臺通過梳理完善南水北調(diào)東線一期工程山東段水質(zhì)指標(biāo)體系，構(gòu)建水質(zhì)資源基礎(chǔ)框架及元數(shù)據(jù)管理體系，形成水質(zhì)數(shù)據(jù)資源體系，以指標(biāo)驅(qū)動應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)綜合分析，并通過地圖、圖表等多樣化可視化方式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。平臺以數(shù)據(jù)為核心，盤活水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源化、價值化、智慧化。
圖 1 系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖
硬件網(wǎng)絡(luò)層：提供數(shù)據(jù)采集手段以及通信基礎(chǔ)設(shè)備保障，構(gòu)成必要的硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以利用現(xiàn)有硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
數(shù)據(jù)資源層：存儲所有數(shù)據(jù)及信息，是所有應(yīng)用的數(shù)據(jù)資源支撐，完成數(shù)據(jù)資源和信
息資源的標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、有序化，形成水利數(shù)據(jù)資源體系。
支撐平臺層：作為整個系統(tǒng)的公共支撐與服務(wù)平臺，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心、信息交流中心和GIS地理服務(wù)中心，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供公共技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、公共平臺、統(tǒng)一用戶權(quán)限，可利用現(xiàn)有的應(yīng)用支撐平臺實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用系統(tǒng)層：所有面向最終用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，直接為用戶提供服務(wù)。
用戶接入層：主要各級機(jī)構(gòu)的管理人員，接入層提供通過電腦、手機(jī)等多種方式提供給用戶，具有良好的人機(jī)交互界面和在線幫助功能。
5.應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)
水質(zhì)監(jiān)測分析平臺包括水質(zhì)監(jiān)測一張圖、水質(zhì)綜合分析、移動綜合展示、微信公眾平臺四大應(yīng)用。5.1.水質(zhì)監(jiān)測一張圖
水質(zhì)監(jiān)測一張圖不僅包括常見的地圖基本操作功能，還對資源進(jìn)行綜合展示，提供地理信息系統(tǒng)特有的空間查詢分析功能，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)各類指標(biāo)的專題統(tǒng)計(jì)展示。
（1）自動監(jiān)測站展示
資源顯示：能夠顯示自動監(jiān)測站的整體情況（如數(shù)量、名稱等）及在地圖上的分布情況。
信息顯示：在地圖上漫游到自動監(jiān)測站，顯示詳細(xì)信息，同時能夠查看到自動監(jiān)測站的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。
快速定位：實(shí)現(xiàn)資源顯示與地圖的關(guān)聯(lián)，能夠快速定位到自動監(jiān)測站所處的地點(diǎn)，可查看到資源的詳細(xì)信息。
（2）移動監(jiān)測站展示
資源顯示：能夠顯示移動實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備配置情況。信息顯示：展示實(shí)時監(jiān)測分析數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等。
快速定位：實(shí)現(xiàn)資源顯示與地圖的關(guān)聯(lián)，能夠快速定位到移動實(shí)驗(yàn)室所處的地點(diǎn)，可查看到資源的詳細(xì)信息。
（3）固定實(shí)驗(yàn)室展示
資源顯示：能夠顯示固定實(shí)驗(yàn)室的整體情況（如數(shù)量、名稱及設(shè)備配置等）及在地圖上的分布情況。
信息顯示：在地圖上漫游到固定實(shí)驗(yàn)室，顯示詳細(xì)信息，同時還可展示實(shí)時監(jiān)測分析
數(shù)據(jù)等。
快速定位：實(shí)現(xiàn)資源顯示與地圖的關(guān)聯(lián)，能夠快速定位到固定實(shí)驗(yàn)室所處的地點(diǎn)，可查看到資源的詳細(xì)信息。5.2.水質(zhì)綜合分析
（1）水質(zhì)監(jiān)測查詢統(tǒng)計(jì)
水質(zhì)監(jiān)測查詢：可根據(jù)指標(biāo)查詢水質(zhì)監(jiān)測站監(jiān)測的水質(zhì)情況?？砂凑账|(zhì)級別指標(biāo)，也可按照物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)進(jìn)行對各個水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行查詢。
特征值統(tǒng)計(jì)：按時段統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)的監(jiān)測項(xiàng)目的樣品總數(shù)、檢出率、超標(biāo)率、實(shí)測范圍、最大值超標(biāo)倍數(shù)、最大值出現(xiàn)日期和時段平均值。特征值統(tǒng)計(jì)有年統(tǒng)計(jì)、任意時段統(tǒng)計(jì)和自定義統(tǒng)計(jì)。
水質(zhì)統(tǒng)計(jì)：包括水質(zhì)評價基本情況統(tǒng)計(jì)、水質(zhì)統(tǒng)計(jì)和水質(zhì)類別統(tǒng)計(jì)等。
超標(biāo)統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)包括干線超標(biāo)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、行政區(qū)超標(biāo)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、單項(xiàng)超標(biāo)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和單項(xiàng)超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)。
（2）關(guān)鍵斷面水質(zhì)快速分析
餅形分析：以餅形圖分析此斷面的各個水質(zhì)污染指標(biāo)占比，進(jìn)而分析出那個污染是主要污染。
趨勢分析：各個水質(zhì)污染物數(shù)據(jù)以趨勢展現(xiàn)，可根據(jù)此趨勢對比分析出各個污染源情況以及哪個污染源上升最快，哪個污染源相對穩(wěn)定，哪個污染源在逐漸降低。
報表分析：單獨(dú)水質(zhì)污染物報表分析：分析不同時段的此污染物對應(yīng)的污染程度。多水質(zhì)污染物報表分析：分析不同污染物在相應(yīng)的時段污染情況。
圖形分析：以不同的顏色標(biāo)注的同一個斷面圖上的不同污染物，進(jìn)而直觀得看出斷面的水質(zhì)情況。
（3）水質(zhì)預(yù)警、預(yù)報
水質(zhì)預(yù)警預(yù)報是在一定范圍內(nèi)，對一定時期的水質(zhì)狀況進(jìn)行分析、評價，確定水質(zhì)的狀況和水質(zhì)變化的趨勢、速度，以及達(dá)到某一變化限度的時間等，預(yù)報不正常狀況的時空范圍和危害程度，按需要適時地給出變化或惡化的各種警戒信息及相應(yīng)的綜合性對策。
（4）多斷面綜合分析
通過對比分析不同斷面監(jiān)測指標(biāo)的變化情況，分析水質(zhì)變化的原因，并提出相應(yīng)的措施，實(shí)現(xiàn)輔助決策支持。
多斷面圖形分析：多斷面同一污染源圖形展示分析，直觀分析出此種污染源在不同斷面的分布情況，是否因?yàn)樾碌奈廴具M(jìn)入進(jìn)而造成某一斷面此種污染上升。
多斷面不同污染物圖形展示分析，以可視化友好的方式展現(xiàn)不同污染物在不同斷面的分布情況。
多斷面歷史回溯分析：基于多斷面多污染源歷史回溯，能夠查詢分析水質(zhì)在不同時刻不同斷面的情況。
多斷面趨勢分析：多斷面多水質(zhì)指標(biāo)趨勢分析，分析出不同水質(zhì)指標(biāo)在不同斷面的變化速度和相應(yīng)的趨勢，是指標(biāo)在不斷下降還是在加快上升，下游斷面的水質(zhì)指標(biāo)在上升還是在下降，為調(diào)度運(yùn)行提供決策支持。5.3.移動綜合展示
移動綜合展示通過移動終端的形式為各級管理人員提供服務(wù)，能夠及時展示水質(zhì)監(jiān)測的整體情況、運(yùn)行狀態(tài)、指標(biāo)監(jiān)測情況、綜合統(tǒng)計(jì)情況及動態(tài)信息。
地圖瀏覽：可進(jìn)行地圖瀏覽，能夠?qū)﹂l泵站、監(jiān)測站等進(jìn)行查詢，也可以根據(jù)位置查看周圍的各類信息。
工程概況：通過列表、圖片和圖表等多種方式直觀展示閘泵站、監(jiān)測站概況信息。運(yùn)行狀態(tài)：通過地圖、圖片、圖表、文字等多種可視化展示工程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時信息，能夠及時看到更新的信息和統(tǒng)計(jì)情況，監(jiān)督工程的運(yùn)行管理工作，如查看水質(zhì)監(jiān)測站各個設(shè)備是否在運(yùn)行，運(yùn)行次數(shù)，已投入運(yùn)行時間，設(shè)備故障情況，故障頻率，故障次數(shù)。
指標(biāo)監(jiān)測：直觀展示水質(zhì)監(jiān)測分析重要指標(biāo)信息，包括指標(biāo)數(shù)據(jù)、上升下降趨勢等，如水質(zhì)級別、常規(guī)五參數(shù)等等，對于異常指標(biāo)能夠進(jìn)行提醒。
綜合統(tǒng)計(jì)：對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，可根據(jù)興趣選擇任意指標(biāo)、時間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提供地圖和圖表等多種方式展現(xiàn)綜合統(tǒng)計(jì)結(jié)果。5.4.微信公眾平臺
水質(zhì)監(jiān)測微信公共平臺針對關(guān)心調(diào)水水質(zhì)的用戶及管理人員提供信息服務(wù)，構(gòu)建信息互動平臺。主要包括：
信息推介：重要信息實(shí)時推送到用戶端，可對用戶分類推送，針對不同的用戶關(guān)心信息種類不同，進(jìn)行區(qū)別推送。對領(lǐng)導(dǎo)層推送宏觀主要數(shù)據(jù)和信息，對操作用戶推送運(yùn)行情況等操作人員關(guān)心的信息。對用水用戶推送相應(yīng)區(qū)段用戶關(guān)心的水質(zhì)情況。
定制服務(wù)：不同的使用者可進(jìn)行水質(zhì)信息定制，比如某個用戶只關(guān)心其中兩個站點(diǎn)的
COD數(shù)據(jù)，可進(jìn)行定制，系統(tǒng)進(jìn)行定時推送。
信息上傳：用戶可通過微信客戶端，上傳文字、圖片、音頻、視頻等。
6.總結(jié)
山東段水質(zhì)智能監(jiān)測分析系統(tǒng)是在已建項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，充分利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、WebGIS技術(shù)，建立一個高起點(diǎn)、見效快、實(shí)用性強(qiáng)、創(chuàng)新型的專業(yè)水質(zhì)監(jiān)測管理系統(tǒng)，提升水質(zhì)監(jiān)測管理級別，深化水質(zhì)監(jiān)測管理；對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、綜合分析，充分挖掘水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)價值，優(yōu)化水質(zhì)分析評價，并能夠借助移動終端、微信公眾平臺等新型介質(zhì)通過地圖、圖表等多種形式展示數(shù)據(jù)成果；通過深入對比分析不同監(jiān)測指標(biāo)的變化情況，分析水質(zhì)變化的原因，實(shí)現(xiàn)輔助決策支持。該系統(tǒng)的建設(shè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，建議南水北調(diào)建設(shè)管理單位盡快推進(jìn)該系統(tǒng)的建設(shè)。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐永兵，孫水英.MOSAIC SCADA在南水北調(diào)閘（泵）站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].水利信息化，2015（5）：39-43.[2]矯桂麗，朱麗麗，祖晶.南水北調(diào)東線山東段水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的布設(shè)[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2013（6）：48-50.[3]徐永兵，孫水英.南水北調(diào)東線一期工程南四湖水資源監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與技術(shù)要點(diǎn)[C].中國水利學(xué)會水資源專業(yè)委員會2015年年會暨學(xué)術(shù)研討會會議論文集，2015.[4]陳翔，雷曉暉，蔣云鐘.南水北調(diào)中線決策會商與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].水利信息化，2015（2）：5-9.Study on system design and analysis of intelligent monitoring of water quality in the south to North Water Diversion Project
XU Yongbing，SUN Shuiying，YUAN Dong（Shandong Survey and Design Institute of Water Conservancy，Jinan 250013，China）Abstract: The eastern route of South to North Water Diversion Project is a designed to ease the Shandong, Tianjin and other provinces and cities in the north of the shortage of water resources of national strategic adjustment of water project, the water quality of water diversion affect the success or failure of the whole project.The intelligent monitoring of water quality analysis system design to carry on the analysis and the research, proposed in the construction project based on, make full use of advanced network technology, data technology, WebGIS technology, the establishment of a high starting point, quick, practical strong, innovative professional water quality monitoring and analysis system.The system can enhance the management level of water quality monitoring, water quality monitoring and management deepen.The system can rapidly and comprehensive analysis of the monitoring data of water quality, fully tap the value of water quality monitoring data, optimize water quality analysis and evaluation.System to use mobile terminal, micro channel public platform and other new media to demonstrate the results of the data through the maps, diagrams and other forms，through in-depth comparative analysis of different indicators for monitoring the changes and reasons for changes in water quality analysis, aided decision support.Key word：South-to-north water diversion；East line project;Water quality monitoring;Intelligent;Assistant decision 作者簡介：
徐永兵、1981年02月、男、工程碩士、工程師、水利信息化、***、xu_yongbing@sina.com
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