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单片机控制系统已得到广泛应用,在应用现场存在着各种各样干扰源,他们对单片机应用系统的工作会产生很大影响。这些干扰可能来自应用系统自身,也可能来自供电系统、宇宙空间和工业现场。为了保证控制设备工作的安全可靠,在应用系统设计时就必须考虑到系统的抗干扰性能。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈单片机应用系统的抗干扰技术相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
随着计算机技术的普及,系统工作可靠与否已经成为了系统能否发挥作用及工作成败的重大问题。单片机本身的干扰是最致命的干扰。单片机常常由于受到干扰而不能按正常执行程序,从而引起混乱。防止单片机“死机”的干扰技术主要从软件和硬件两个方面考虑。在硬件采用切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能;在软件上采用软件陷阱技术防干扰引起程序跑飞,并对两个可能存在的隐患采取有效的措施。
1.1 看门狗
看门狗是由CPU 控制的定时器,可以用来监视软件的运行及系统的工作状态,分为1 级看门狗和2 级看门狗。定时脉冲是由硬件直接产生或用单片机的ALE 信号。2 级看门狗额度两个定时器是同步进行的,因其定时器是同时清除的。
(1)级看门狗的定时器1 的定时长度为t1, 主程序循环周期为T,设计T 和t1 为T
(2)级看门狗是较完备的,它可使系统恢复到较理想的程度。定义2 级看门狗定时器2 的定时长度为 t2 ,设计 t2 为:t2>t1>T,0
1.2 远端强制复位
该技术用于单片机多机通信时,主机给从机复位。此技术不占用系统资源,在程序设计时也不用增加多余语句。设计一个监控电路,监视主机给从机传输命令的信道。合理安排工作时序,每隔一定时间,主机发出各种命令从机予以响应。若从机受到干扰失控,主机可以从应答命令的情况判断出,然后对其停止一定时间的控制操作。从机的通道监视电路收不到信号时,控制复位电路产生Reset 信号,使单片机系统复位。
以上介绍了单片机应用系统的二种抗干扰的硬件技术,除此之外还可以针对不同的干扰源采取不同的抗干扰措施。如针对电磁干扰,可采用屏蔽易干扰的电路、设备或直接屏蔽辐射源的方式达到抑制干扰的效果;针对过程通道干扰可采用光电耦合隔离、双绞线传输等方式抑制干扰;而对于抑制供电系统的干扰,则可采用使用交流稳压器、分立式供电、用低通滤波器过滤高次谐波等方式。
(1)单片机的程序能够井然有序的进行,要使程序运行环境安全可靠,一是硬件基础必须可靠,有足够的能力承担程序的运行压力,二是软件必须可靠,软件的可靠性体现在两个方面:足够的容错设计和初始化数据存储器。
1)足够的容错设计
尽管单片机拥有许多抗干扰的机制,但由于其工作环境太过复杂,干扰还是不能避免的。除外界环境对单片机的干扰之外,还存在许多人为因素与硬件因素造成的干扰,比如操作失误、硬件出错等,因此在设计软件是还要有足够的容错设计,在单片机应用系统受到不正常激励信号的时候,足够的容错设计能屏蔽掉大部分的不正常激励信号,对于那些没有被屏蔽掉的不正常激励信号,软件的容错设计能对其进行有序化处理,是单片机应用系统在受到不正常激励信号干扰的情况下还能保证程序的正常运行,除此之外,足够的容错设计还能减轻干扰对单片机应用系统的影响。
2)初始化数据存储器
在单片机应用系统运行过程中,存在血多数据处理、数据存储的问题,因此,数据存储对于单片机应用系统是非常重要的。当单片机刚上电时,单片机应用系统及数据存储器会有所不稳定,如果直接使用数据存储器,可能会导致数据出现偏差。所以,在设计软件时,应注意对数据存储器的初始化,增强软件的可靠性。
(2)单片机应用系统的软件抗干扰措施
1)设计软件陷阱技术
我们现在采用设置软件陷阱的方法拦截紊乱程序,将计数器引向一个制定的位置,然后执行一段对程序运行出错的处理解决程序。以下为陷阱设计的一般运用方案。ERROR 为指定位置,出错处理程序软件陷阱可安排在下面几个数据区进行有效处理。
中断向量区未使用的部分区域。当干扰源程序使未使用的中断开放,并加以激活这些中断后,一般引起系统程序的紊乱,及时捕捉到错误的办法一般是在中断位置设置软件陷阱。软件程序数据区域,一般运用指令冗余技术加以解决紊乱的程序在用户程序内部跳转,亦可以设置相关的软件陷阱,从而阻止程序紊乱。单片机的程序一般经常采用模块化设计,模块化设计程序是由一系列指令完成的,所以不能在这些指令中随意插入陷阱,一般将陷阱处理软件指令分布在各应用模板的空余数据单元里。正常程序中不会执行这些陷阱软件指令,如果程序紊乱从而进入陷阱区,则马上会将程序引入正确pc 计数器。
2)监视跟踪定时器
当程序跑飞进入死循环时,以上的方法均不能解决这种情况,这时应使用监视跟踪定时器解决,该技术就是不断监视程序循环运行时间间隔,若发现时间间隔超过已知的循环设定的时间间隔,就可以认定程序以进入死程序,然后加跳转指令LJMP 使程序返回到入口地址0000H,在0000H 添加相关的出错处理程序指令,使系统重新运行正常。
在日常生活中,单片机必不可免的会受到干扰,干扰对单片机造成的影响是难以想象的。我们必须对单片机的抗干扰性进行研究和探索,对单片机的各个运行过程了如指掌,才能更好的研究单片机,开发单片机,对单片机的系统应用采取全方位的保护。
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视频技术即动态图像传输,在电信领域被称为视频业务或视讯业务,在计算机界常常称为多媒体通信、流媒体(下载像流水)通信等。视频通信技术是实现和完成视频业务的主要技术。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:视频技术下的机场场面监视系统简述相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
机场场面监视系统是飞行安全的有力保证,传统的机场场面监视主要以场面监视雷达(SMR)为主,国内的大型机场,如北京首都机场、上海浦东机场一般装有完备的场面监视雷达。但是随着未来通航政策的开放,中小机场负担不起这种高成本的场面监视雷达,因此,作为在交通信息控制中广泛使用的视频监视技术成为取代昂贵场面监视雷达的有效工具。
视频场面监视技术是近年来兴起的一种低成本的机场监视技术。它主要通过为机场装备高清摄像头,为机场运行人员提供飞机的轨迹与方运行信息,使其准确进行决策。由于无需在航空器或地面运载工具上加载接收器,视频技术比雷达技术更加的灵活,在机场附近,可以通过大量布置摄像头实现原有SMR 的覆盖。同时,对一些SMR 受限的区域,视频技术也能够进行覆盖并辅助运行人员进行决策。
欧美发达国家通航开放较早,中小机场规模大,视频技术得到了很大的发展,典型的项目有美国NASA 与德国DLR 合作的Rap-Tor 项目,瑞典SAAB 公司的远程塔台项目。
在2006 -2007 年, 欧洲与美国的ATM 研究计划SESAR、NEXTGEN 相继明确了远程塔台(RTC)概念与解决方案。传统的塔台空中交通管制是管制员在全角度视景下对飞机进行引导控制,而远程塔台控制中心(RAiCe)是在没有直观视景情况下中小型机场场面监视的一种远程视景系统。由于中小型机场普遍缺乏先进场面引导和控制系统(ASMGCS),采用高精度的视频技术成为取代ASMGCS的一种辅助场面监视工具。
DLR 的Schmidt·M 小组在2006-2007 年在布伦瑞克机场针对RTO 系统进行了试验。他们根据模拟管制员决策过程明确了RTO 的系统结构与任务分析并进行了模型分析。他们设计了RTO的系统框架,开发了180 度的视频全景系统并作为RTO 系统中人机交互的核心。
M·Schmidt 的研究小组在此基础之上,根据180 度塔台视景系统的一些不足,在2009 年进一步研究了低能见度的情况,引入了红外线传感器。另一方面,他们考虑加强利用图像处理的功能,通过改进算法获取运动目标轨迹将这套180 度的视频场面监视视景改进为辅助决策系统。
国内视频场面监视技术发展相对较晚。2011 年,罗晓与卢宇结合DLR 的一些经验,提出采用多视频融合的机场场面监视方法,该方法的核心是利用图像识别技术中的光流法计算运动场,用动态模糊聚类算法分析运动场,并用多视频融合增强检测精度,最后对仿真序列和机场视频序列进行了比较,他们用了三台摄像机对成都双流机场的场面飞机运行进行了动态目标检测与识别,但是光流法的视频场面监视方法也存在缺陷,有时即使没有目标,在外部照明发生变化时,也可以观测到光流,这在布满了灯光系统的机场上容易出现误判。另外,光流法在缺乏足够的灰度等级变化的区域,实际运动往往观测不到,而视频场面监视需要高精度的目标检测。最后,光流法以迭代的方法进行计算,这种计算需要消耗大量内容,因此需要特殊硬件的支持。
2013 年卢宇,吴宏刚,徐自励继续对多视频融合的机场监视方法进行了研究,提出了一种基于视频MLAT 的场面目标监视新方法,该方法从定位原理及算法上分析了视频多点定位误差的拓扑分布,并通过对误差分布信息来配置跟踪滤波参数,从而达到提高定位于跟踪精度的目的,解决了视频监视技术中的飞机定位的问题,在一定程度上准确确定了运动目标的坐标,但是该方法在定位连贯性上仍有所欠缺。
南京航空航天大学的研究小组也在2013 年针对视频场面监视技术进行了研究,他们根据民航二所的视频监视系统,提出了一种视频监视中实现飞机自动挂标牌的新方法。首先对视频进行图像跟踪获得飞机图像坐标,再通过在机场地图与视频图像上分别选取4个及以上点、线对应计算出两个投影平面之间的单应矩阵把图像坐标映射成地图坐标,最后把图像跟踪数据与ADS-B 监视数据融合实现视频中飞机自动挂标牌。这种挂标牌的方法准确且误差小,但是大范围的推广还有待实验。
比较国内外基于视频技术的场面监视系统不难发现,我国在这一领域起步较晚,场面视频监视技术主要借鉴了国外的一些经验。当前,国内的视频技术的场面监视系统急需解决的问题是飞机起飞与着陆的监视。DLR 利用GPS 描绘的着陆轨迹与视频场面监视系统进行了对比,得出了视频监视下的下滑道轨迹与真实轨迹之间的偏差。国内的视频技术尚未在这方面进行严格的讨论,同时,DLR 在机场低能见度的情况也进行了讨论,国内的视频监视系统可以在这之上进行借鉴。
3.1 时间差分法
时间差分法是通过将图像序列中连续帧中所有的对应位置像素点亮度值相减,如果差的绝对值大于给定的阈值,则相应的像素值取“1”。否则取“0”。在像素点亮度变化过程中得到帧差图像,从而实现目标识别的功能。在相邻帧的差分过程中,运用高斯模糊处理可以仅得到运动物体的运动轨迹而非其轮廓,因此在模糊处理后可大大降低图像中的杂色,从而减少了最终检测过程中的噪声。该方法较为简单,但阈值的相关设定较为复杂,对某些亮度变化相似的像素点不能有效识别,因此易造成图像识别不连续,在实时监控识别中不推荐使用。
3.2 背景差分法
背景差分法是目前运动分割中另一种常用的方法,它是利用当前图像与背景图像的差分来检测运动目标的一种技术。即以相邻帧图像作图像比较,使两幅图具有相似的背景图像,从而使移动目标“显现”出来。它一般能够提供较完整的特征数据,但对于场景的变化,如光照、天气变化以及突发事件等的干扰比较敏感。该方法适合对机场内固定摄像头采集视频的目标识别。若背景图像有变化,则无法准确跟踪识别运动的航空器。
3.3 光流法
在动态图像所构成的景物范围中,各物体与各部分的运动是不同的,其所形成的众多瞬时位置速度向量,即成为了光流。光流法即从运动速度上区分不同目标与背景。此方法不需要将所取图像进行灰度化和二值化处理,但易受噪声的影响,且计算方法复杂量大,实时性比较差,识别结果的精度无法保证,所以对于精度要求较高的机场场面监控来说,光流法并不推荐。
3.4 特征匹配法
确定移动目标的特征,利用特征点建立模板并在全图内作塔式遍历,通过相关系数值来确定特征的相似程度,从而确定目标。相关特征匹配法检测移动目标一般分为两步:第一,要先选择合适的特征,这些特征应该对灰度的变化不敏感;第二,通过对相同特征区域进行特征相关系数计算来确定对应的特征从而确定移动目标。此法需要较多的数学计算,实现起来较为复杂。
4.1 ADS-B 与视频场面监视系统数据融合
ADS-B 作为未来新航行系统的一部分,已经在中国民航范围进行了推广。未来的空中交通系统要求运载方配有机载的ADS-B 设备,这为发展视频技术的场面监视系统提供了突破。视频场面监视系统虽然能为中小机场提供低成本的监视解决方案,但受制于视频技术获得的信息有限,无法为机场决策人员提供全方位的辅助监控平台。而ADS-B 由于包括了飞机的一系列信息,可以弥补视频监视系统在信息提取上的不足。此外,在快要着陆过程中,考虑给视频场面监视系统挂上应答机代码与机载速度高度信息达到雷达场面监视的效果也是视频场面监视技术未来发展的方向。
4.2 通航机场的发展机遇
中国低成本的通用航空正处于发展的起步阶段,从市场方面看,我国拥有巨大的低成本航空市场潜力。2012 年中国民航旅客运输量3.2 亿人次、人均年乘机次数0.24 次、人均GDP 约6000 美元(美国在人均GDP 为6000 美元时,人均年乘机次数接近1 次)。预计到2030 年,我国民航旅客运输量将达到15 亿人次,大力发展低成本航空是实现这一目标的重要途径。
2014 年10 月,国务院批准对通用机场核准权限下放,这代表了通航机场将迎来快速发展的机遇,而基于视频技术的机场场面监视系统作为一种安全廉价的机场运行辅助设施,必将得到广泛的推广。
基于视频技术的民航机场场面监视方法是实现未来空管自动化的一项重要的发展方向,由于传统的雷达监视所需要的成本大,不适用通航机场空中交通管制的需要,而视频技术的场面监视方法就可以成为替代昂贵的场面监视雷达的有效工具。在欧洲,这种技术作为远程塔台的核心手段引起了广泛的研究兴趣,国内的一些民航科研单位也在抓紧对这种技术的探索研究。这种技术主要是利用了图像处理技术对机场实时的视频流进行处理并结合空管人员的实际需要来实现机场场面监视等一系列功能。目前,这种技术还不成熟,尚不足以满足未来众多通航机场的需要,应此需要我们给予更多的关注与支持。
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直升机控制器的性能指标满足要在一定时间内将前进和上升轴移动到任意一个指定位置,时间一般应控制在10秒以内。此外,直升机控制器的软件必须支持其它一些操作模式。
今天读文网小编要与大家分享的是:回路硬件仿真技术在直升机控制系统中的应用相关论文。具体内容如下,欢迎参考阅读:
回路硬件仿真技术在直升机控制系统中的应用
软、硬件的并行开发方法可以加快设计进程,但在系统整合时常常出现很多问题,而硬件回路仿真能有效解决这些问题,采用该技术可以在开发周期初完成嵌入式软件仿真。本文以HIL技术在实验性动态直升机系统用嵌入式控制软件中的应用为例阐述该技术的应用特点和方法。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图1:直升机前视图和侧视图。">
设计工程师一直在努力缩短新产品开发周期,而软硬件并行开发就是一种比较好的方法。通常这种方法需要多个独立的软硬件开发小组参与,这些小组的工作相互间独立、并行地进行。当原型硬件和嵌入式代码的主要部分实现后,就可以在系统整合阶段将硬件与软件合并起来并开始测试工作。
在系统整合时经常会发生严重的问题,有些问题甚至会导致软件或硬件的重新设计。在问题成堆发生、成本持续升高或计划拖延太久的情况下,有可能中断设计项目,有时甚至不得不取消项目。因此,人们需要找到更好的方法来解决这些问题。
回路硬件(hardware-in-the-loop,HIL)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时,嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题,因此降低了解决问题的成本。
本文所要讨论的就是采用了HIL仿真的一个嵌入式软件开发项目。该项目的目标是开发和测试实验性动态“直升机”系统用的嵌入式控制软件。有了HIL仿真后,人们无需使用除嵌入式处理器及其I/O接口外的任何硬件就能完成该控制器软件的设计和测试。
随后的实际系统硬件与运行新软件的嵌入式控制器的连接首次便获得成功。在硬件、软件整合阶段唯一要做的额外工作是对一些控制器参数的少量调整,这是由于实际系统硬件与其仿真模型之间毕竟存在差异。
本项目需要开发适合Quanser 3自由度(3DOF)直升机的控制器软件。这是一个桌面电磁系统,内含由两个独立电子马达控制的3个旋转轴,每个轴驱动一个推进器。图1是直升机系统及其运动轴的框图。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图2:直升机控制系统。">
假设倾斜轴的倾角接近零度,在对两个马达施加相同的高电压后直升机会垂直向上攀升。对两个马达施加不同的电压会使直升机绕倾斜轴旋转。为了使直升机向前移动,首先需要将直升机倾斜到一个非零角度,然后对两个马达同时施加适当的电压来产生向前的推力。
如图2所示,系统采用的控制计算机具有3个位置编码器输入信号、两个马达电压输出信号,以及用于模式选择与操纵杆控制的用户输入信号。控制计算机通过专门设计的接口卡接收位置编码器输入信号,同时产生模拟输出电压,并通过数模转换器(DAC)驱动那两个马达。为了提供足够大的马达工作电流,DAC的输出需要连接到随后的功率放大器进行放大。
位置编码器会随时监测每个轴的运动,这些编码器通过光学原理感知旋转运动并产生数字化的角度位置数值。位置编码器将以每360°4096个步距,或0.08789°的量化步距分辨率对这些数值进行量化。每个编码器的输出信号由两个TTL电平组成,即Phase A和Phase B,当对应轴反转时输出信号就在这两个高低电平之间来回切换。根据这两个信号之间的相位差可以判断每个轴的运动方向,如图3所示。脉冲频率正比于每个轴的旋转速率。
直升机控制器的性能指标满足要在一定时间内将前进和上升轴移动到任意一个指定位置,时间一般应控制在10秒以内。此外,直升机控制器的软件必须支持其它一些操作模式。
全套控制器操作模式包括:
关闭模式:align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图3:位置编码器输出信号。">
控制器软件以关闭模式启动,此时两个马达上的电压为零。一旦系统离开这个模式,就只能从空(Null)模式再次进入该模式。当从空模式进入关闭模式时,需要控制上升轴缓慢地下降到桌面正上方,然后将马达电压设置为零。
当从关闭模式转变到该模式时,首选要给马达上电,并控制所有轴到零位置。如果从其它模式转变到空模式,那么只需要将所有轴控制到零位置。零位置是指倾斜轴和前进轴在系统启动位置,而推进组件被抬举到上升方向的水平位置,如图1所示。
在10秒时间间隔内为前进和上升轴位移命令产生预定义范围内的一个新随机值,然后由控制器软件将直升机移动到相应的位置。
在这种模式下,由操纵杆产生控制器所需的上升和水平行进命令。通过操纵杆的前后动作控制上升位置,通过左右动作来控制水平位置。控制器通过移动直升机来跟随命令所指定位置。
在手动模式下,操纵杆直接产生马达驱动用的电压和与电压差。操纵杆前后动作控制两个马达电压的和,左右运动控制两个马达电压的差。在这种模式下系统特别难以控制,如果任何轴的运动超过了某个位置限制,控制器就会自动切换到空模式。通常,在进入该模式后的几秒钟内可能产生违反限制的问题。
在确定系统功能和性能要求后,可以进行控制器软件的开发和测试。而仿真技术的应用可以加快直升机控制器软件的开发和测试速度。
为了对嵌入式软件进行HIL仿真测试,需要使用嵌入式处理器及其附属I/O器件。对于许多嵌入式系统来说,这只是整个系统的一小部分,可以在早期开发阶段实现组合。可以创建一个直升机硬件及其与外部环境交互的仿真,并通过控制器的I/O接口把这个仿真与嵌入式控制器连接起来。嵌入式控制器和直升机仿真就如同实际系统一样工作。
在复杂的嵌入式产品开发早期,经常需要仿真一个完整系统在预期环境中的运行。这种利用动态系统仿真工具,如Simulink开发的仿真系统通常不是实时的,但可以作为HIL仿真的基础。某些时候需要对这些仿真系统中包含的模型进行简化和优化,使之适合实时仿真使用。不过在本项目中不需要修改这些模型。
复杂系统仿真需要用到许多高级的数学算法,但可以采用专门的软件工具来简化任务:Simulink是MATLAB的一个附件,它可以用来提供以框图为主的图形环境下的动态系统仿真。用Simulink进行仿真的方法是先把“调色板”上的模块拖到绘画区域,然后用代表信号流向的直线把这些模块连接起来。图4就是直升机项目中采用的位置编码模型的Simulink框图,该模型把以弧度表示的角度位置作为其输入信号,并产生Phase A和Phase B信号作为其输出。另外,它还输出指示信号,用来指示相应轴到达零位置的时刻。直升机位置编码器不会产生指示信号输出,因此不使用该Simulink模型的输出。
Stateflow是Simulink的一个附件,用以实现有限状态机模型。在这个直升机项目中,Stateflow模型用来实现直升机模式选择逻辑。
Real-Time Workshop根据Simulink框图产生C代码,其它工具需要使用这些代码来达成编译与执行目标。在本项目中,其它工具包括Real-Time Windows Target和xPC Target。
Real-Time Windows Target允许仿真的编译与执行作为PC机Windows系统中的一个实时进程,能与Windows操作系统同时运行。在本项目中,Real-Time Windows Target执行的是HIL系统仿真,所用主机正是开发和控制直升机软件的计算机。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图5:直升机和控制器模型。">
xPC Target允许在PC机上执行仿真,此时PC机的功能如同专门的实时控制器。xPC Target还提供实时的多任务内核供只有有限硬件资源的嵌入式处理器使用。xPC Target在本项目中用来在一台独立PC上产生和执行直升机控制器用的实时代码,此时该PC机就用作“嵌入式”控制器。
控制器软件开发的第一步是实现对整个直升机控制器系统的仿真,图5给出了仿真的顶层框图。其中两个较大的方框分别表示直升机系统本身和数字控制器,两个较小的带有“操纵杆”和“模式命令”标签的方框向控制器提供用户输入信号。图5中的“直升机”框图包含有直升机动态行为的Simulink模型,如图6所示。从图6可以看到,该模型采用了转移函数、求和函数和积分器等多个Simulink模块。带“有限运动”标签的模块包含有一个受限于向下靠近桌面方向的上升轴运动模型。当被仿真的直升机碰到桌面时,所有3个运动轴的速度都被置为零,因此非常接近实际直升机的行为。从靠近右边的3个量化器可以看出位置编码器的量化效果。
“有限运动”模块代表一个子系统。子系统模块允许在仿真开发期间通过分层图集(hierarchical sets of diagrams)来控制复杂性。子系统间可以进行任意多层的嵌套,类似于函数的嵌套调用。
图5“控制器”子系统的详细内容见图7。对3个轴角度测量值的量化结果成为控制器的3个基本输入信号,控制器输出的是两个马达的驱动电压。图7中的主要模块有:驱动直升机到指定位置的“自动驾驶”模块,在不同操作模式下产生前进和上升位移命令的“命令发生器”模块,实现用于选择不同直升机操作模式的有限状态机的“模式控制”模块。
“模式控制”模块内所含的状态流程框图如图8所示。该框图包含了系统启动时对操纵杆进行校正的逻辑、用户控制下的模式改变、当违反位置限值时自动切换到空模式,以及系统关闭的控制。
图5所示的“控制器”模块内部提供了嵌入式软件的完整实现方法。常见的方法是将嵌入式软件开发当作一个独立过程,该过程将仿真作为可执行的软件要求描述来使用。然而,更有效的方法是将仿真中的控制器实现作为“源代码”,供嵌入式软件使用。
在本项目中,可以把图5的“控制器”模块挎贝到新的Simulink项目中,并向框图中添加相应的I/O器件模块。然后,再调用Real-Time Workshop创建C代码,经过编译后下载到"嵌入式”PC控制器。到此就完成了嵌入式软件的开发工作。
有了直升机和控制器的非实时性Simulink仿真基础后可以着手HIL仿真开发了。首先需要创建一个新的Simulink项目,再把图5中带“直升机”标签的模块挎贝进来。这种仿真建立了直升机动态模型,并包括了相应的I/O器件接口。Real-Time Windows Target支持多种I/O器件。HIL仿真所需的I/O要求包括两个ADC输入(用于接收控制器发出的马达命令电压)和6个TTL数字输出(为3个仿真位置编码器分别提供Phase A和Phase B信号)。
本项目中将运行Windows的台式PC作为主机系统,因此需要使用满足上述条件并且具有PCMCIA接口形式的I/O器件。National Instruments公司的DAQCard-1200能够满足这些要求,并提供一根带状电缆用于连接计算机内的接口卡和独立的连接器模块。
直升机仿真以固定的帧速率运行,其仿真Phase A和Phase B信号的TTL输出则一个仿真帧更新一次。由于位置编码器信号的脉冲速率正比于运动轴的角速度,因此仿真帧速率可以限制能准确再现的最大角速度。
如果采用这种方法对位置编码器信号进行建模,那么当Phase A和Phase B信号隔帧交替时就能产生最高的仿真角速度。这时根据等式1就能得出仿真更新间隔h(秒)条件下最大的角速度值wmax(度/秒):
从直升机行为的数字仿真结果可以明显看出,倾斜轴具有最大的峰值角速度,但很少出现超过100°/秒的情况。理想情况下h应不小于一定值,这样HIL仿真就不会占用计算机太大的计算资源。综合考虑这些要求,h的最佳值应是500us,此时更新速度是每秒2000帧,最大的仿真角速度是175.8°/秒,该速度已经远远超过最大的角速度期望值。
每秒2000帧的直升机仿真更新速度已经大大超出对直升机进行动态精确建模的速度要求,因此没有必要再用高阶积分算法来获取更精确的结果。相对简单的二阶积分算法可以获得较好的精度,此次仿真选用的就是Simulink“ode-2”梯形积分算法。与采用更加复杂的高阶积分算法相比,这种算法能使仿真具有更高的效率。
为了在目标PC上下载并运行嵌入式软件,需要用串行电缆连接主机与目标计算机,并从软盘启动目标系统内核。根据控制器的Simulink框图,接下来就可以下载运行嵌入式控制器用的软件。在将目标系统的I/O器件与DAQCard-1200的相应端子连接起来后,可以在主机的Real-Time Windows Target中运行直升机的Simulink仿真。最后根据Simulink框图将命令发送给嵌入式控制器,从而启动控制器工作,完成仿真直升机的“飞行”。
在HIL仿真工作模式下可以详细检查嵌入式软件的各个方面,从而可以发现并解决设计与实现中的很多问题。所有这些检测工作期间无需变动任何实际的硬件。在这轮HIL仿真测试结束后,我们就可以得到经过全面测试的嵌入式应用软件,接下来与实际硬件的快速整合成功的可能性就非常大。
在嵌入式软件完成HIL测试前我们有意避免嵌入式软件与实际直升机硬件一起运行,主要原因是为了体现HIL仿真的意义,以及减少硬件损坏的风险。在完成HIL测试后,可以把电缆从DAQCard-1200上拔下来并连接到直升机硬件上,接着给系统上电并把直升机控制到“空模式”位置,然后使之进入随机模式,此时直升机会每隔10秒飞到随机产生的前进和上升位置。虽然在响应命令时的摆动和过冲要比HIL仿真时大一些,不过就这第一次试验来说还是相当成功的。
为了能在所有操作模式下都能取得令人满意的系统性能,有必要对控制器增益进行一些调整。HIL仿真并不能完全匹配实际系统的行为,这是因为直升机仿真实际上在某些方面作了简化处理,在仿真中使用的系统集合属性并不完全符合实际系统属性。
进行仿真开发时通常都会作出一定程度的简化处理,事实上人们不可能对影响实际系统行为的所有因素实现完美的建模。最简单的方法是尽量减少仿真与实际系统间的差异,并适当调整嵌入式软件所需的参数。
HIL仿真为本项目的开发过程提供了极大的便利,整个嵌入式应用在首次与系统硬件结合运行前就得到了真实环境下的全面测试,因此有效地避免了硬件损坏的风险,而且更容易识别和解决与嵌入式软件有关的问题。整合过程也显得相当简捷,只是对少许参数作了重新调整。如果将未经测试的大型嵌入式软件直接与硬件连接运行,那么相对来说这样的任务就要艰巨得多,通常还会出现一些与整合本身有关的问题。
本项目充分体现了HIL仿真在开发复杂嵌入式系统软件中的价值。HIL仿真技术能够在开发早期阶段对嵌入式软件作出全面测试,因此降低了将未经测试软件运行于昂贵的原型硬件上所具有的风险。与传统开发方法相比,正确利用HIL仿真技术能够在更短的时间内开发出更高质量的产品。
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单片机经过几十年的发展,目前已经广泛应用于生产生活的各个领域。全国高等院校的计算机科学与技术专业和电子信息工程等专业,已经普遍开设了单片机相关的课程。《单片机作为一种电子控制元件,越来越多地用于社会的各个领域。当代的工科大学生要求对于单片机技能有一定的掌握。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈学生创新实践能力培养的单片机教学方法的改革相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
单片机从问世以来,对于人类的生活和社会的进步起到了巨大的推动作用。单片机的飞速发展也在越来越多地促进人类文明的进步。对于当今接受工科高等教育的人群来说,掌握单片机的实用技能,更好地利用单片机带来的优势;掌握单片机的开发技能,更好地设计实用产品;掌握单片机系统的维修维护技能,更好地发挥单片机的作用,都是必要的。
目前,单片机被广泛地应用于生产、生活的各个领域,在控制系统、测试系统上发挥着作用。如机床设备上的电子控制,能够使劳动生产率提高并保证产品质量;汽车电子控制系统和电控技术的完善,也在促进汽车的智能化、舒适化的发展;家电产品中的电控系统更是不可或缺的,为人类生活质量的提升提供了高效快捷的方法。
单片机课程是电子技术专业学生必修的一门重要专业基础主干课程,也是一门理论与实际密切结合的课程;是学生必修的一门重要专业基础主干课,也是一门理论与实际密切结合的课程,同时还是学生进行完整的智能电子产品开发必修的课程之一。学生对该课程内容掌握的程度直接影响其专业课程的学习和专业技能的提高,对于人才素质的培养起着举足轻重的作用,因此,对于单片机课程在工科专业的设置是必要的;另外,对于单片机知识的了解、学习、掌握也都是必要的。这就对于单片机教学如何顺利地开展,教师教学能力的提高,学生学习程度的深化,提出了更高的要求。本文正是在实践教学经验的基础上,总结了近年来单片机教学的问题和弊端,在与时俱进的思想引导下,提出了基于学生创新实践能力培养的单片机教学方法的改革思路。
2010 年,教育部基于国务院《国家中长期教育改革和发展规划纲要(201—2010 年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020 年)》的相关内容,提出了卓越工程师培养计划。该计划的主要目标是:面向工业界、面向未来、面向世界,培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源基础,增强我国的核心竞争力和综合国力。
笔者依据十余年的单片机教学经验,总结了单片机教学中存在的问题,目的是根据存在的普遍问题找到解决方法,更好地促进单片机教学。
1.传统的书本知识讲解方式。现在仍然在单片机的教学中存在单纯的书本知识教授的实例。教师在课堂教学中,按部就班,照本宣科地把书本知识灌输给学生。这种方法对于学生兴趣的培养不利,单片机课程本身就是枯燥难懂的理论知识,这种讲述方式不可能给学生以直接的刺激以激发学生的学习兴趣。有文献指出单片机课程具有如下特点:实践性强,课程本身对学生的理论基础要求不是很高,它侧重于具体技术在工程中的应用。但是这种认知也是有局限的,基础和理论知识必不可少,只是把精力完全放在理论知识的教授与学习上,对于单片机的掌握是远远不够的。
2.单片机知识的孤立讲解,与前续知识的衔接困难。单片机技术是与数字电子、模拟电子、计算机基础等理论知识密切相关的学科,孤立的讲解一定是不见成效的,如何使前续知识可以融合于后续的单片机学习也是教学环节必须注意的问题。
3.学生学习兴趣难以保证,课堂教学质量难以保证。基于以上的教学现状,学生的学习状态可想而知,完全是晦涩的知识传授,学生不知道学到什么程度,怎么学以致用,导致学生的学习主动性不高,很多学生对单片机的学习是知难而退,提不起兴趣,干脆放弃。
4.单片机的实验环节设置不足。几个学时的实验环节,基本上只能满足演示实验的时间要求,因此,学生的实际动手能力培养流于形式。
5.现有考核形式的弊端,以试卷的形式考核单片机知识的掌握无疑是不恰当的。这种考核形式也是与采用传统的教学方法的弊病之一,对于学生的考核还停留在对于知识点的记忆上,而忽视了单片机教学是要学以致用的宗旨。
注重能力培养无疑是单片机教学的重中之重,单片机课程在所有的工科专业课程中是最容易与实践结合的一门课程,对于学生自主学习能力的培养,创新思维的锻炼,实践能力的拓展都具有积极的意义。关于单片机教学的几点改革意见可以概括为:
1.从课程导入环节入手,设置实物展示与学生制作的产品展示环节,形象直观地告诉学生,通过单片机课程的学习,能学到什么,通过学习可以做什么。激发了学生的学习兴趣,学生才有可能在学习碰到困难时,正视困难,不逃避,不半途而废。这节导入课,对于单片机这门比较特殊的课程来说,是关键,是必不可少的环节。
2.克服传统教学的弊端,做到知识讲授与掌握程度的最大化。这就要求对课堂的教学时间的有效利用,教师对于教授内容的合理设计,有效地利用教学视频,与应用仿真软件的有效结合,丰富学习的手段,取得高效的学习收获。
3. 学生自主学习能力培养的必要性。单片机的实际应用特征决定,对于单片机的学习不能单纯局限于对课堂时间的利用,课下的消化理解,实践动手,都是必不可少的环节。学生要有效地利用网络学习资源,对于疑难问题寻根溯源,对于相关软件进行学习与操作,对于单片机开发系统进行实际操作,这样才能真正地学好单片机,用好单片机。
4.依靠开展学习兴趣小组,以团队学习的形式,巩固课堂知识。仅凭学生吃大锅饭喝大锅粥,使所有学生都能够在单片机学习中得到好成绩是不现实的,特别是对于非计算机电子专业的学生而言。依靠学生的兴趣选择,成立针对不同目标的学习兴趣小组,划分的依据可以是以对于课程掌握要求一类,做实际的不同产品设计一类。团队学习的形式可以实现优势互补,取长弊短,促进共同学习,小组之间也可以以实际的产品开发等成果进行交流,进而带动其他学生的学习积极性。
5.对于单片机学习的教学政策支持,也是尤为关键的。对于电子控制技术发展在社会生活各个环节的普及,使得单片机越来越重要,工科院校的各类专业不仅要开设单片机课程作为专业必修课,更要在实验条件、师资上给予重视和支持,老师教得好,有方法,可以更好地引导学生。实验条件和配套设施的购置和使用,使学生的动手能力得到锻炼。学校的学生创新项目的立项和资助上也应该向单片机控制方向的课题倾斜,让学生有更多的机会实现自己的创新思维,把idea 转化为产品。鼓励学生积极参加和参与各类各项的单片机方面的比赛,提升学生的实践能力和动手能力将不再是纸上谈兵。
对于有效的单片机学习方法进行总结,具体的学习过程按照理论学习→入门→能力训练→创新与实践→产品开发与设计→产品成果的过程进行,其中理论学习与能力训练作为基础环节,两者相辅相成,在同步的学习中,找到单片机的学习技巧,培养技能,从编程软件的运用,硬件设计的环节获得能力提升。
但是,单片机的学习不会只局限于理论学习能力和虚拟软件的应用能力,就连单片机开发板也只能作为学习单片机的工具。对于产品的开发设计环节要求学生首先有一个创新思想的切入点,对于某个产品进行实际的设计理念,从硬件设计,到硬件系统的合理搭建,再进行相关的软件编程。而实现产品的功能,最终,进行性能的可靠性调试,完成了单片机产品的设计。设计的产品成果可以充分体现学生的学习能力,学生的创新性思维,学生的实践能力。
近几年的教学实践证明了从教学方法进行改革和采用系统化的学习方法可以有效地促进学生对于单片机学习效率的提高。学生的实际产品成果,包括了汽车电动窗帘、药丸分装机、菌袋打孔机、自动装卸系统设计等。这些成果也充分证实了单片机的教学方法和学习方法的有效性,可以提高学生的学习能力,发挥学生的创新能力和实践能力,使得学生更早地接触产品设计,促进了能力培养。
对于单片机课程的掌握和良好运用无疑是一项巨大的工程,无论从教学方面而言,还是对学生的个体而言,学生的创新能力和实践能力的培养都被蕴含在具体的产品设计与开发中。对于当代大学生实现知识体系的完善化、系统化,通过单片机课程的学习和单片机控制产品的开发,无疑是一个好的切入点和有效手段。因此,今后工科学校的学生和教师不妨从单片机的学习入手,突破大学生实践创新能力培养的瓶颈。
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目前,教育部已把信息技术课列入必修课范畴,在未来5~10年内中学信息技术课教学将逐步发展成为一门独立的知识性与技能性相结合的基础性学科。作为信息技术课教师,担负着培养一代新人的重任,不仅要使学生掌握信息技术基础知识和操作技能,更重要的是为其他学科更好地开展多媒体教学提供良好的技术支持,使信息技术更好地渗透到学科教学中。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈中学信息技术课堂教学方法相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:随着教育的发展,如今信息技术学科已成为中学生学习阶段不可缺少的课程,以其独有的操作性、实践性、适应性受到了学生的喜欢。面对以往陈旧的教学方法中存在的漏洞,通过对课堂中已开展过的任务驱动法、分层教学法、案例法、生活化教学法、导入教学法、小组合作教学法等展开论述,提出自己的观点,为适应新课标下的高效课堂实施提供有效的借鉴。
中学阶段中的信息技术学课是以理论结合实际操作的新兴学科,如今用传统的教学方法教学,已经满足不了学生的需求,教师上课也觉得累,导致学生学不到真正有价值的知识。我在近几年的教学实践中,曾运用了一些不同的教学方法,在实际教学中收到了较为理想的效果,下面谈谈我对信息技术课堂中教学方法的几点实践和心得。
任务驱动法强调在上课前给学生下达一定预先设定好与本节课学习知识密切相关的情景预设。另外,教师在实施任务驱动时应注意一些原则:(1)设定的任务目标学生能够实现。(2)自己的教学方法能够被学生接受。(3)任务的设定要与学生的学习生活相关。(4)设定的任务要有一定的挑战性。(5)要注重任务的反馈与桥梁的搭建。(6)设定的任务要给予学生充分想象空间。(7)任务的完成要让学生有所收获。所以,教师在教学中运用好任务驱动法,对学生掌握信息技术起到很大的作用。
分层教学是因材施教,解决不同水平学生获取知识的一种有效教学方法。从学生成绩的高低现象来看,在信息技术课堂上,成绩好的学生对知识的吸收速度快,不够学;相反,成绩差的学生对知识消化慢,学不完。而分层法可以有效解决以上两类学生面对知识的获取遇到的困难。根据学生水平高低分班制下的分层教学,就是根据学生的差异采用不同学生、不同目标、不同教学、分层提高的教学方法开展的高效课堂教学活动,从而让分层教学法作用得到更大的发挥。
案例教学法是一种以案例为基础的教学法,案例本质上是提出一种教育的两难情境,没有特定的解决方法,而教师在教学中扮演着设计者和激励者的角色,鼓励学生积极参与讨论,尤其在信息技术课堂教学中采用此教学模式能够最大限度地提高学生分析问题、独立解决问题的能力。案例学习法的实施过程需注重以下几点:
(1)鼓励学员独立思考。案例教学法不会告诉你应该怎么办,而是要自己去思考、去创造,使枯燥乏味变得生动活泼。
(2)引导学员变注重知识为注重能力。案例教学能够重实践重效益,让学生的实际操作能力得到很大的提高。
(3)重视双向交流。案例教学法就是促使学生拿到案例后,先进行消化,后查阅各种他认为必要的理论知识。这无形中加深了师生之间对信息技术知识的理解,主动地去进行实践操作。
生活化教学是将教学活动与现实的生活建立联系,从而激发学生对生活与实际学习的强烈目标,让学生在生活中学习,在学习中更好地生活,从而获得丰富的知识,并使能力得到真正的提高。那么,如何将生活化教学法融入信息技术课堂教学中呢?应该从学生已具备的生活体验和知识出发,使信息技术教学内容充满生活内容,开发学生的观察、推理、动手、沟通等能力。例如,在学习Word文档编辑期间,为了不让学生感到学习的枯燥无味,我适时提供好多丰富画报,宣传彩页,供学生浏览,并且不定时组织学生浏览网上一些优秀的作品。通过理论联系实际,更有效地激发学生的学习兴趣,为后续教学的顺利实施奠定了基础。将教学活动和学生的生活实际密切联系起来,让学生在课堂的学习情境中参与信息活动,在现实的生活情境中学以致用,在实践中真正感受到信息技术对学习生活的影响。
课堂教学是否成功,通常与课堂教学导入有直接联系。在课堂教学中,导入教学法使用得当,一方面可以调动学生学习的自主参与意识,另一方面可激发学生探究的积极性,从而有效地开展教学活动。根据我近几年的教学经验,总结有以下几种好的导入教学方法:
(1)提问导入法。在信息技术知识点方面设置启发式问题来引起学生的注意和思考,把学生带入课堂教学中来。
(2)展示导入法。把本节课的重难点提炼出来,通过富有动画作品间接展示给学生,引起学生对学习的兴趣,从而带动学生对知识学习的动力。
(3)情境创设法。教师在教学过程中,有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的信息场景,诱发学生的一定态度体验,既帮助学生理解了教材,又让学生的心理机能得到充分的发展。所以,信息技术教师应当重视课堂教学的情境导入部分,使我们的信息技术课堂充满活力、充满快乐。
在信息技术课堂内,采用小组合作学习的教学模式,不仅对实现教学目标、改进学习方式都起到了积极、有效的作用。小组合作教学法的实施步骤我总结如下:
(1)老师和学生要定位好合作学习的概念、合作学习的模式以及如何建立合作学习小组。
(2)教师配合学生,根据具体的兴趣、爱好、能力建立规范科学的合作小组。
(3)对建立好的学习合作组进行合理调整安排,有利于交流与合作。
(4)教师对设计好的教学设计如何在课堂中正式实施,在课堂上教师先明确学习任务,要求小组长明确每个组员的任务,进行人员分工。最终让小组合作教学得以科学顺利的实施,发挥其作用。
以上是我在工作几年当中实施过的一些典型的课堂教学模式,总的来说各有千秋,但随着现代社会的飞速发展,信息化时代瞬息万变的信息使得知识以前所未有的速度在更新。我认为,即使某种教学方法十分优秀,信息技术的教学活动也不能拘泥于一种教学方法,这样容易使学生限于一种固定的套路,限制了学生自主学习的积极性。而是应该根据教学内容、学生特点采用不同的教学方法,使学生得到全面发展。
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电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能,电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统,对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,以保证用户获得安全、优质的电能。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅议电力系统的通信信息运输渠道及方法相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:介绍波分复用原理以及如何在电力系统实现波分复用方式的光纤通讯。
关键词:波分复用;光纤通信;电力系统
随着电网建设的发展,电力系统的通信需要大量实时信息的传输,如近年来发展较快的办公自动化信息的传输,使得通信系统的传输向大容量、高质量、高速度和高可靠性方向发展,纵观各种方式(包括SDH、ATM、WDM等),经济实用、发展成熟的是WDM方式。
WDM本质上是光波长(频率)的分割复用,最简单的是对1·31μm和1·55μm波长进行复用,图1是实际应用和技术成熟的方式,其中的M是具有波长选路功能的复用器(波分复用器-合波器), D是具有波长选路功能的解复用器(波分复用器-分波器)。发射机T1发射波长为λ1的光信号,发射机T2发射波长为λ2的光信号,这2个光信号经M复用后送入传输光纤,在接收端,经D解复用后分为λ1和λ2的波长送到R1接收机和R2接收机接收。
这种复用方式可以在1·31μm和1·55μm窗口复用大量的信道,在1 310 nm窗口有1 000个信道,1 550 nm窗口有1 500个信道,最基本的是如图1所示的2个信道。
WDM系统的关键器件是复用和解复用器。这2个器件的引入,必定会带来一定的插入损耗以及由波长选择功能不完善而引起的复用信道间的串扰。对于解复用器,插入损耗Lii和串扰Cij分别表示为
Lii=-10lg(Pii/Pi)(dB) (1)
Cij=-10lg(Pij/Pi)(dB) (2)
式中: Pi和Pii分别为波长λi的光信号的输入和输出光功率;Pij为波长λi的光信号串入到波长为λj信道的光功率。
a.充分利用光纤的低损耗波段,大大增加了信息传输容量,降低了成本。因为WDM系统的复用光信道码速率可以达到2·5 Gb/s、10 Gb/s等,而复用光信道的数量可以是4、8、16、32甚至更多,因此其传输容量可达到300~400 Gb/s,而这样巨大的传输容量是目前TDM方式根本无法做到的。
b.可以充分利用成熟的TDM技术,避开开发更高速率TDM技术的困难。因为以TDM方式提高传输速率虽然在降低成本方面有巨大的吸引力,但却面临着许多其他因素的限制,如制造工艺、电子器件的工作速率的限制等。据分析,TDM方式的10Gb/s光传输设备已经达到了电子器件的工作速率极限,目前水平再进一步提高速率几乎是不可能的,而WDM技术可以充分利用成熟的TDM技术,如2·5 Gb/s,避免开发更高速率TDM技术所面临的困难,把几个甚至几十个2·5 Gb/s光传输系统作为光信道进行波分复用,传输容量可增加几十倍。
c.可利用掺铒光纤放大器(EDFA)实现超长距离传输,节省光纤和光中继器,便于已建成系统扩容, EDFA具有增益高、带宽宽等优点,在光纤通信中得到了广泛的应用。EDFA的光放大范围为1 530~1 565nm,几乎可以覆盖目前整个WDM图2WDM系统的参考配置
系统的工作波长范围。因此用一个带宽很宽的EDFA就可以实现对WDM系统的各个复用光信道光信号同时进行放大,实现超长距离传输,可避免每个光系统需要1个光放大器的弊病,减少了设备数量,降低了投资。由于WDM系统的超长传输距离可达数百千米,可节省大量的中继设备,大大降低了成本。目前WDM系统可以做到640km无中继传输。
d.对光纤的色散无过高要求。以目前敷设量最大的G·652光纤为例,用其直接传输2·5 Gb/s速率的光信号是没有问题的,但若直接传输TDM方式的10 Gb/s速率的光信号则必须进行色散补偿。就目前水平而言,色散补偿的成本较高、实施麻烦,效果也不理想,而WDM系统对光纤色散系数并无过高的要求,基本上就是复用光信道速率信号对光纤色散系数的要求。如20 Gb/s的WDM系统(8×2·5 Gb/s)对光纤色散系数的要求就是2·5Gb/s系统对光纤色散系数的要求,一般的G·652光纤就可以满足要求。
e.可组成全光网络,未来各种通信业务的上下、交叉连接等都是在光路上通过对光信号进行调度来实现的。而WDM系统可以和光分插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)一起,组成具有超大容量、高度灵活性和生存性的全光网络。
当设计一个光纤通信系统时,首先要弄清楚所设计系统的整体情况及所处的地理位置、当前和未来3~5 a内对容量的要求、ITU-T的各项建议及系统的各项性能指标以及当前设备和技术的成熟程度等。介绍对于采用级连EDFA的WDM系统设计的一些问题。
a. EDFA是目前性能最完美、技术最成熟、应用最广泛的光放大器,EDFA的增益是指输出与输入信号光功率电平之比,不包括泵浦光或自发辐射光。
b.图2给出WDM系统的参考配置,其中OM/OA表示光复用器/光功率放大器, OA/OD表示光前置放大器/光解复用器。OM/OA后的参考点MPI-S称为主信道接口的S点, OA/OD前的参考点MRI-R称为主信道接口的R点。
a.目标距离。ITU-T目前已规定不带线路放大器的4路、8路、16路WDM的目标距离为80km (长距离)、120 km (甚长距离)、160 km (超长距离)。若采用线路放大器,对于长距离应用,可采用5×80 km或8×80 km;对于甚长距离可采用3×120 km或5×120 km。
b.光监控信道。带线路放大器的WDM系统需要附加光监控信道,对光层进行监控和管理。光监控信道(OSC)的位置可以在EDFA的有用增益带宽内(简称带内OSC),也可以在EDFA的有用增益带宽外(简称带外OSC)。对于带外OSC, ITU-T倾向选择(1 510±10) nm波长,目前也允许使用1 310 nm或1 480 nm波长。
c.中心频率及其偏差。ITU-T目前规定的各个信道的频率间隔必须为50 GHz (0·4 nm)、100GHz (0·8 nm),或其整数倍,参考频率为193·1GHz (1 552·52 nm)。目前广泛使用的8路WDM系统的波长为1 549·32~1 560·61 nm,波长间隔1·6nm。为了保证WDM系统的正常工作,各信道的波长必须足够稳定。对于信道间隔大于200 GHz的系统,各个信道的偏差应小于信道间隔的1/5。对于信道间隔为50
GHz或100 GHz的系统,特别是多区段系统,则需要更严格的偏差要求,并使用更精确的波长稳定技术。
d.考虑非线性光学效应的影响。受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频、自相位调制、交叉相位调制等非线性光学效应对WDM系统的影响不能忽略。为了尽量减少非线性光学效应的影响,系统设计时应注意避免使用色散位移光纤(G·653光纤),对于速率为2·5 Gbit/s及低于2·5 Gbit/s的系统,可采用G·652光纤,需要时进行色散补偿;对于10 Gbit/s及其以上的系数,可采用G·655光纤或大有效面积非零色散光纤。另外,光纤中的总功率一般不超过+17 dDm。假设有N路波分复用,则每路光功率电平一般不超过17-10lgN。
e.色散和ASE的积累。在采用级连EDFA的长距离WDM系统中,色散和放大的自发辐射(ASE)噪声会随传输距离的加长而积累,严重地影响光信号的质量。对于采用G.652光纤的高速率系统,需要尽量减小光源的谱线宽度,并选用某种色散容纳技术来补偿光纤的色散。区段的配置和EDFA的选择,应保证光信噪比(OSNR)大于20 dB。
f.增益均衡和控制。由于EDFA的增益不平坦或WDM器件和光纤对不同的信道损耗不同,会造成复用信道的功率差别较大。一般来说,整个链路上各信道的功率差应小于10 dB;另一方面,当复用信道数变化时, EDFA的增益也会发生变化,影响系统的正常工作,因此,对EDFA进行增益均衡和控制是必须的。
江苏电力系统正在广泛安装光设备,使用的是中兴通讯的WDM系统。该系统是一种1 310 nm和1 550 nm的2路光复系统, 1 310系统作为SDH方向的光波长, 1 550系统作为以太网方向的波长,系统目前已经投入到试运行阶段,运行情况良好,WDM通信方式是一种节约资源、可以实现高速率、大容量信息传输的可选方案。
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计算机是由硬件系统(hardware system)和软件系统(software system)两部分组成的。传统电脑系统的硬体单元一般可分为输入单元、输出单元、算术逻辑单元、控制单元及记忆单元,其中算术逻辑单元和控制单元合称中央处理单元(Center Processing Unit,CPU)。
今天读文网小编要与大家分享的是: 关于计算机系统的可靠性技术分析的论文,具体内容如下,希望能帮助到大家!
关于计算机系统的可靠性技术分析
随着现代社会科学技术的飞速发展,电脑作为新时代技术革新的重要组成部分,它所具有的稳定性、可靠性对信息化社会的实现起着至关重要的作用。
1 计算机系统可靠性技术的相关分析
所谓的系统可靠性,说的是电脑系统在一定的时间范围内、限定性的条件之下所能产生功能多少的一种能力。计算机系统的可靠性无非是受到内外部环境和相关因素的影响。具体来说:第一个就是由构成系统的器件形成的内部稳定性,也就是内部因素;第二,器件的毁损会引发永久性系统故障的出现。另外,像震动、温度、操作不当等外部因素则会导致暂时性系统故障的出现,即外部环境。根据不同的情况,我们应当合理分析,并采取有针对性的措施来保障系统的安全性、可靠性。
1.1 容错和避错
在实际的系统设计环节,容错与避错两种手段能够有效地提升系统可靠性。若想要尽可能地降低发生系统故障的可能性并弥补器件自身的漏洞,就可以选用避错法的方式。具体来说就是采用更高质量的材质,在保证科学、严格的质量监督与管控的前提下,形成一个更加良好的工作环境的过程。然而,通常由于高质量器本文由论文联盟http://www.LWlM.cOm收集整理件价格昂贵、成本费用较高等自身特点,加上其极为有限的生存环境,久而久之便会在无形之中削减计算机系统的可靠程度。此外,关于容错的基本理念,就是借助外部资源的剩余以屏蔽故障的影响。
1.2 硬件的冗余
现阶段我们一般会选取容错的方式来提高系统可靠性和稳定性。一般情况下,我们会分析冗余结构并想办法使系统硬件出现适度冗余。双机结构是近来被广泛地应用于实际操作当中的一种手段。它主要包括微同步、一备一用和任务分组。首先,是仅仅依靠一个主机来输出控制、第二个主机在同一任务级上行使相同任务的微同步,其反馈内容经由通讯口传递到主机,进而同运行结果进行比较,若不一致则采取出错分析,某种意义上起到了一种管控作用;其次,主机处理任务,备机备用的方法。如果主机被检测出问题,那么备机将会被紧急启用,立刻投入到工作中,然后进行主机的脱机维护处理。最后,任务分组这种特殊形式,相比其他手段具有更为明显的优势,不光能够令资源被合理利用,也能使系统的运转更加顺畅,进一步提升可靠性。比如塔机遥控系统,我们可以进行对其两种不同形态故障的可靠性分析,基本情况如下所示:
1.2.1 永久性故障
在这里,本文主要针对一备一用和任务分组两种方式进行详细的剖析。第一,一备一用在系统流畅运作时转变成单工模式。若其中任何一个芯片或组成构造出现故障,那么整个系统将陷入永久瘫痪的状态。第二,因为考虑到任务分组没有能够实现系统重组的功能,所以说对某特定的控制任务来讲,针对其系统信息管理这一重要阶段来说,依旧依照上述方法,即悲观模型的处理方式,并且各个芯片之间依然是相互串联的关系。
1.2.2 暂时性故障
首先,还是对一用一备的方式进行探究。如果计算机系统发生暂时性故障,那么我们可以经由有关程序进行屏蔽。顶部串联的三个芯片出现暂时性故障时,可以依赖下方的HC251芯片进行检验。但是此芯片无法屏蔽87C51芯片上出现的错误。所以暂时性故障可靠性模型比永久性故障展现的更为复杂一些。在塔机系统当中,由于系统元件的损耗以及运作时间的增加、系统性能不够稳定等因素的影响,我们可以直接得出结论:失效率随着时间增加而不断上升。其次,任务型方法。计算机系统内部的双87C51芯片经由几个不同的HC251芯片,采用相同的信号作为任务操作的输入源,然后经串行复核的方式对具体结果进行审查,若结果无差异的话,则在最后环节送至87C51芯片进行输出校检。微同步方式在此不再赘述。
2 提高软件可靠性的几种可行性方法
如果仅凭借硬件冗余的方式想要提高计算机系统的可靠性和稳定性,形式过于单一,而且难度不小。尤其是对于应用条件、使用范围、成本开销等一系列因素,通常情况下它们是无法仅仅依靠冗余硬件的添加来达到提升可靠性的目的的。所以,提升软件的可利用性成为了亟待解决的问题。实际情况中,我们可以着重考虑一下几种方式。
2.1 指令信号冗余
它是指在某些较为重要的位置插入特定的单字节指令,或者把一些有效的指令信息进行复写,并且让相应程序自动走向正轨。
2.2 拦截技术
把某些处于非正常状态的程序指向特定地方,然后针对出错的地方进行重点处理的方法就叫做拦截。一般来说都是借助软件漏洞来拦截相关程序,步骤为:适当计划陷阱,再将其安置于合理的地方。
2.3 软件“看门狗”技术
一旦乱飞的程序进入到一个死循环阶段,一般使用“看门狗”技术实现程序分离。定期检测这些程序运行的时间长度,如果程序循环的时长大于最大限度,那么我们就大胆地按照“死循环”进行出错处理。
2.4 系统自动复位
选取等长度的时间差或者依照某些外部因素来实现计算机系统的复位功能。每当系统成功复位之后,系统便会执行对应的操作,之后进入到睡眠阶段,以备下回复位。这一系列信息技术均可以有效解决计算机死机等系统漏洞。
3 结束语
总而言之,若想要进一步提升计算机系统的可靠性,最好依照系统确定的相关标准、成本费用等有关技术,来获得更高的可靠性和稳定性。
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证券是多种经济权益凭证的统称,也指专门的种类产品,是用来证明券票持有人享有的某种特定权益的法律凭证。以下是读文网小编今天为大家精心准备的技术论文范文:DBY证券创新业务的简述。内容仅供参考,欢迎阅读!
DBY证券创新业务的简述全文如下:
竞争,思变,是市场生存的基本规则。在风起云涌的国际金融市场上,证券行业一度是串联银行、信托等金融类业务无所不能的角色。风险,即成为与之俱来的矛盾,于是各种监管措施出台在一定程度上规范了市场秩序。在竞争市场追求利润最大化的主旋律下,证券公司在遵守监管秩序的情况下,逐步探索新的利润来源。中国证券市场的发展道路,与西方证券市场的发展颇为相似。 无独有偶,在信息化进程的发展历程中,中国乃至全球大部分国家也都经历了由电子信息技术起步的疯狂推广,到网络泡沫激增导致风险而面临行业危机。
以电子商务为例,经过市场反复论证,其重心由“电子”转向“商务”,从而进入新运行轨道为市场带来新的业务平台。我们利用新的业务平台的运营模式作为一个着手点,将证券市场的“创新业务”规范化后引入其中,探索一条综合创新之路。 业务平台的拓展在企业发展进程中是极其重要的一个过程。
就证券行业而言,在近 10 年的监管制度的约束下,证券公司的业务像是束了足一样简化的只有传统型经纪业务是主体业务。在激烈的竞争形式下,开拓创新的口号越来越响亮,实践越来越多,为行业在宽度上延伸做了积极的准备。从我们证券业发展来看,证券市场初建的目的,就是使我国的经济体制完善化、社会资源配置优良化,最终达到有效推动我国经济发展的要求。但在这近三十年的路途中也是风雨兼程,并没有一条坦途的大道来引领我国的资本市场、证券市场。
针对中国证券市场的几经波折,国家“十一五”规划、“十二五”规划及相关全国金融工作会议提出“积极稳妥推进金融业综合经营试点”,在此办法的指导下,近年来证券公司提出“创新”业务,在“创新”过程中将金融界各行业多种业务实现了有效的串联与融合,典型的银行票据业务、国际性业务,与证券公司资产管理业务相结合,建立各种形式的“创新业务”。DBY 证券分公司在近年中,完成数单该类项目,同时公司各分公司及营业部都在借创新项目来补充经纪业务的不足,创造额外收益。
所以,面对证券行业的长足发展与推行创新的契机,笔者尝试以《基于信息技术平台的 DBY 证券分公司创新业务实现研究》为题,以所在公司——DBY 证券分公司为主要业务平台,为主营的传统经纪业务与正在推广的“创新业务”,归纳业务模式,尝试引入凌志软件公司的 MOT 系统,通过该信息系统平台推广、销售传统业务、创新业务。 在外部环境成熟基础上,该 MOT 系统平台建设的也有一定的内部优势: (1)目前证券业监管机构推行的网上开户项目已经启动,该系统上线汇集企业客户基本信息数据,为电子商务平台的建设奠定基础。
目前,在我国与证券行业相关的信息技术发展存在的问题,我们加以简要总结。信息技术(Information Technology)在当前已成为各行业的公用技术,因为任何管理活动都离不开对信息的信赖。信息网络为各种思想文化的传播,提供了更加便捷的渠道,大量的信息通过网络渗入到社会各个角落。基于此高速发展的态势,网络的扩张、电子商务的涌现,各行各业已不满足于信息技术化的工具与业务流程。 所以,各种信息系统平台、网络平台及电子商务成为行业内与行业间的必备元素。金融业也呼之欲出的抛出“金融电商”概念。
从功能的视角对证券行业金融体系的发展进行研究,通过对技术与非技术因素在其发展中的作用分析,支付清算、融通资金、管理风险、处理信息、公司治理等的作用机制,是一个金融企业信息技术平台的基础功能。对于我国证券行业乃至整个世界的证券行业,IT 都是不可剥离的生命线。 短短几年来,我国证券市场的深刻变化对证券信息技术建设带来了巨大的影响,行业的发展和变革使得信息技术与证券公司的业务无缝融合突显重要。
目前全国有多个地方财政部门都在实施关于大小非限售股减持退税政策,最典型的地区有江西、西藏、新疆、江苏和福建,其中江西国盛证券鹰潭胜利西路营业部与国泰君安鹰潭环城西路营业部,这两家营业部仅在 2010 年一年就在大宗交易平台上共出现过 161 次,减持解禁市值达到 43.71 亿元,共有 22 只股票在其平台上卖出。从用户需求的角度出发,互联网金融和传统金融其实没什么差别,一样是为了满足用户的三大基本金融需求:支付、投资、融资。
支付是金钱的流动;投资是资金充裕的人想让钱生钱(存款也是投资的一种);融资则是缺乏资金的人需要钱,融资则要付出成本(如借贷的利息和手续费),不妨形容成为用钱买钱。在支付过程中,所有的金融活动参与者都可以充当支付出体,目的是让自己的资金流动起来。而投资和融资的参与主体是互补的,资金盈余者充当投资方,资金短缺者充当融资方。投资者的目的是用钱生钱,即在现有资金基础上赚取投资收益;融资者的目的是用钱买钱,即支付一定的手续费、利率等,来换取杠杆效应另一端的大额资金。
我们进一步对第三方在投融资流程中的角色加以分析。第三方并不吸储或放贷,仅作为媒人撮合投融资双方,投融资双方是清楚知道自己的合约方是谁的。从这个角度来说,拥有资金池的所谓 P2P 借贷平台其实不是第三方,而是资金盈余者或短缺者。
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信息技术课程的特点是注重人机对话的操作实践,这一独特性决定了在实施信息技术教学过程中不能照搬其他学科的教学模式。教师应根据不同的课程内容,精心选择和设计符合课程特点的教学策略及教学方法,培养学生的探究能力和实践动手能力。以下是读文网小编为大家精心准备的:信息技术课程生活化课例的教学策略和方法探讨相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:“行是知之始,知是行之成”、“生活即教育”、“教学做合一”是陶行知老先生教育思想核心之一。课程知识来源于生活又回归于生活是新课程的宗旨,生活化课堂的构建是信息技术教学得到根本改变的重要措施,教学内容回归生活是让教育回归本质的关键。本文从三个方面:(1)由兴趣入手,解决日常生活中的简单问题;(2)由需求出发,解决校园生活中的问题;(3)适应社会发展,展望信息化生活,阐述了学生学习生活、校园生活、信息化生活中问题的解决,将信息技术教学回归生活,并以相关的案例作了剖析。
陶行知老先生,作为一名伟大的人民教育家、教育思想家,演绎着教育的真谛。我们当前信息技术新课程纲要中所提出的目标:实施以创新精神和实践能力为核心的素质教育,课堂的教育向学生的日常生活回归,来源于生活用之于生活。这不正是陶老思想的核心吗!“教育来源于生活,为人们物质的、精神的提升需要而进行教育。从它们的关系上说:是生活决定教育。从效力上说:教育要通过生活才能发出力量而成为真正的教育。”
信息技术“源于生活,寓于生活,用于生活”,如果脱离生活实践的学习,不仅会使学生学而乏味,更会使他们感觉学而无用。“生活化的学习”并不只是在教学活动中引用现实中的素材这么简单,而要注重学生对技术和问题的生活化思想和方法的领悟与运用。因此,在信息技术学习中,要充分利用学生的生活经验和已有的感性知识以及一定的认知和实际操作能力,引导学生以“点”及“面”将自己实际生活的问题和信息技术学习建立关联。在生活实践中寻找学习的结合点,把回归生活作为在学习中立足点,从而使得信息技术课堂是学生来源生活、实践生活、回归生活的信息技术课程本质,是能够激发学生的思维、提升探究能力的课程目标,让学生在生活中学习,在学习中更好的生活。
爱因斯坦说过:“只有热爱才是最好的老师,它远远胜过责任感。”很多学生在学校最喜欢上的课是信息技术课,因为没作业、没压力、没考试,而且还可以动手自己操作,学生称为“玩电脑”。面对这种“怪现象”,我们老师又该如何做和想呢?是顺着学生的兴趣在课堂上“玩电脑”,还是去思考“如何将学生感性的喜欢变成理性的喜欢?”要上好一门课,除了老师正确运用教学方法外,激发学生对教学内容的兴趣也是一个非常重要的因素。
中小学生的学习方式与他们的心理发展是有直接联系的,也是有一定的规律的。他们的学习兴趣直接影响了课堂的表现和课堂的参与。我们老师只有真正了解了他们的心理需求和学习动机,才有可能在课堂上向学生展现他们最感兴趣的知识,深入体验的学习。因此,当我们走进课堂之前,不妨问问自己:学生会对我今天上课的内容感兴趣吗?
对于初中阶段的学生来说,他们既有善于模仿的特征,也有动机多变性的特点。喜欢模仿也是因为他们兴趣广泛、好奇心强,对样样东西都感到新鲜,都想学习,但是他们的学习过程往往是被学习的直接结果所引起的兴趣所驱使。了解了学生这些特点之后,再去设计研究自己的课堂教学,那就容易把握好学生的兴趣点和课堂的内容。
例如:针对信息技术课程中的演示文稿教学内容,我首先利用Powerpoint这个软件制作了一张电子贺卡,在过节时同学们互相赠送。这张电子贺卡将本学期要学习的技术、方法综合运用在一起。在第一节课时,演示给所有的学生看,把学生带进形、声、光、色、情中,唤起了学生强烈的好奇心,从而激发学生的创作欲望。
2 由需求出发,解决校园生活中的实际问题
每个学生都会产生学习需要,而且在不同的课程中也会有不同的学习需要。其实也就是要求我们老师,根据学生对信息技术课程的学习需求来确定自己的教学设计。在教学设计实践的发展过程中,从早期老师们思考的“如何教”――关注教学策略和方法,到后来的“教什么”――关注教学内容的设计即教学的途径,直到现在思考的“为什么教”――学习者需求分析。这三个要素在我们的教学设计中都不可或缺的。“为什么教”是组成教学设计过程的首要要素,它和设计过程中的“教什么”、“如何教”这两个要素相互关联的,从而来共同完成教学设计优化教学的目的。
信息技术课程是一门注重动手和应用的课程,提高学生借助信息技术解决实际问题的能力是课程的宗旨和目标。学生在学习信息技术课程的过程中无需面对一次次考试,他们需要学习的是如何处理来源于生活的实际问题,以及是否具有处于这个信息社会的生存能力。他们需要解决的是:面对海量的信息如何进行有效的使用?如何能创新出自己的观点和立场?如何借助学到的信息技术来解决自己学习和生活中的各种实际问题?因此,在学习信息技术课程的过程中不仅要教会学生各种技术的使用方法,还要重视培养他们使用这些技术在各个领域进行应用的能力。学生学习知识是为了应用于社会生活实践。让学生在现实中观察问题、并寻求解决方案。引导学生自觉的运用所学知识、方法去分析、解决实际问题,使学生的学习需求和兴趣产生一致。
例如:每次学校的艺术节和校运会是同学们展示自己的舞台,也是同学们愿意参加、愿意投入时间的学校活动。我将学生的校园活动结合信息技术的课例进行教学,每一次都能获得同学们深入学习的激情,在活动结束后收到良好的反响。归根结底,就是把课堂还给了学生,把课堂回归了生活,在课程的学习过程中更多关注了学习者的需求。
又如,在艺术节歌唱类的比赛中,同学们往往会因为没有好的伴奏音乐而伤脑筋,网络下载的歌曲或视频往往达不到自己表演的需求,需要做一些基本的编辑和合成,这时信息技术就发挥了它的优势。GOLDWAVE软件的学习进行声音的处理,会声会影软件的学习进行视频的剪辑,制作作品的优劣直接影响了表演的效果。学生带着这个作品完成自己的表演时,兴奋之情溢于言表。
问题解决能力是学习的高级层次,它在学生综合运用并构建知识能力方面有着独特的作用。其中关键是问题的情景创设,这与学生的学习生活经验相关,学生在学习和应用信息技术的过程中,通常会遭遇到各种各样的实际问题,这也是信息技术课程学习过程中所经历的一个重要环节,这些实际经验是创设课堂问题情境的基本资源,这些问题情境更能巧妙的向学生提供探究的背景信息,引发学生探究的动机,从而发现问题、分析问题、解决问题,进而能提出有价值的问题。
立足于实际,也就是老师所选取、创设的问题情境一定是来源于实际,而且必须是客观发生过的事件,不能为了“教学”而凭空想象、杜撰、任意编写的,能让这些问题受得起实践的检验。另外,要吸引学生的关注和兴趣,还需要抓住当今信息社会上一些与信息、信息技术相关的现象和热点问题,引导学生分析和讨论信息技术给人们的学习和生活带来的变化以及如何从信息及信息技术的视角来观察、分析和解决问题。
很多家长或其他学科的老师经常视计算机和网络为祸害,从各种渠道来阻止学生上网和使用计算机,但是当前信息化的生活、工作都离不开计算机,目前主要以物联网和云计算为代表的信息新纪元正在开启,这两项技术掀起了计算机、通信、信息内容的监测与控制的4C革命,网络功能开始为社会各行业和社会生活提供全面应用。家庭的信息时代生活也逐步在拉开序幕。
例如,一个家庭拥有N多台计算机、笔记本、PAD、智能手机,使用无线网络上网不再是稀有的事情,如何在家中组建自己的小型无线网络呢?在学习“组建小型局域网”时,我请学生在课前收集各个家庭的上网情况,然后分析典型的几个家庭网络的需求,让学生进行需求分析报告,并提出合理的构建方案,画出简单网络结构图(拓扑图),最后在网络上模拟设备采购和组建。学生在模拟的过程中尝试了很多种组建方案,并仔细分析了多种方案的优点、缺点。学生们经历了这样实践问题分析、解决问题过程之后,有很强的成就感,学习目的明确,因此,课程学习的效率也得到了提升。
又如:在学习“数据统计与分析”时,课前就请学生提前收集家中的电费单据,需要将12个月中每个月的峰时用电量、谷时用电量、总用电量收集并记录在wps表格的工作表中,课堂学习对于收集数据的计算与统计的处理方法,而且最后还能用图表分析处理数据得出简单的典型家庭一年用电的情况。在这个处理与分析的基础后,需要同学从不同的点位能提出家庭使用电量的具体而实际的问题,通过问题的筛选,提取几个比较有分析意义的问题进行讨论(例如:如何节约用电的问题?如何合理用电的问题?等等),同学们通过数据表格的分析最终得出一些有建设性的、有实际价值的解决方案。同学们在信息技术课堂典型课例活动中,讨论分析出了节约用电的多种方案,顺应了目前治理雾霾、提倡环保、建设节约型社会的要求,也让学生知道了环境保护可以从自己身边的点点滴滴做起。
信息技术课程的生活化课例,就是要贴近学生生活;就是要让学生学会学习、学会生存、学会发展,让学习来提升自己美好的生活,同时让学习成为一种快乐的体验。作为信息技术教师的我们就是要通过回归生活的教学,培养学生建立信息技术来源于生活又服务于生活的学习理念,从而让信息技术的课程学习变得更加丰富多彩、绚烂无比。
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医疗服务信息化是国际发展趋势。随着信息技术的快速发展,国内越来越多的医院正加速实施基于信息化平台、 HIS 系统的整体建设,以提高医院的服务水平与核心竞争力。 信息化不仅提升了医生的工作效率,使医生有更多的时间为患者服务,更提高了患者满意度和信任度,无形之中树立起了医院的科技形象。因此,医疗业务应用与基础网络平台的逐步融合正成为国内医院,尤其是大中型医院信息化发展的新方向。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:医疗信息技术系统评价的分析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
医疗信息技术系统评价的分析全文如下:
1.1纳入与排除标准
1.1.1纳入标准①涉及到D&M模型;②涉及到医疗信息系统或医疗信息技术。1.1.2排除标准①非全文;②评价模型的测试;③多个模型整合后的应用介绍;④不属于医疗信息系统或医疗信息技术范畴。
1.2检索策略
1.1.1检索数据库计算机检索Ovid-medline、Em-base、PubMed、EngineeringVillage、WebofScience、EBSCO、万方数据库、中国知网(CNKI)以及维普数据库中关于D&M模型在医疗信息技术方面应用的研究文献,检索时限均从1993年1月-2015年4月,同时追索纳入文献的参考文献。1.1.2数据库的检索式均采用主题词法在数据库中进行检索。①英文数据库:以“DeloneandMclean”、“healthinformationtechnology”为检索词;②中文数据库:以“信息系统成功模型”、“医学信息化”为检索词,并用逻辑连接词“AND”进行连接。以Ovid-embase数据库为例,具体检索策略为:#1(DeloneandMclean).mp.[mp=title,abstract,originaltitle,nameofsubstanceword,subjectheadingword,keywordheadingword,protocolsupplementaryconceptword,rarediseasesupplementaryconceptword,uniqueidentier]#2healthinformationtechnology.mp.ormedi-calinformatics/#3#1AND#21.3资料提取与数据评价首先对数据库检索的所有文章去重,根据题目和摘要筛选出可能相关的文章,进行全文筛选并手工检索相关的参考文献,最终决定是否纳入。此过程由2名评价者按照纳入和排除标准独立选择文献、提取资料和质量评价,如果有争议,则由第三方进行裁定。资料提取内容包括:
①基本资料:研究对象、发表年限等;
②研究特征:研究方法、研究背景等;③结果指标:D&M模型的6个评价维度:系统质量(系统的可靠性、可访问性或方便使用等)、信息质量(信息的完整性和正确性)、服务质量(如系统的响应时间)、系统使用(如使用频率、对系统的接受程度或使用意向)、用户满意度(如是否增加工作量)以及净效益(如是否改善临床医疗,是否实现各个医疗机构的信息共享或是改善医患关系等)。对纳入的文献进行质量评价。质量评价由2位研究者独立进行,后交叉核对结果,如遇分歧通过讨论或参考第三方意见决定。
2.1检索结果
共检索到相关文献64篇,其中Ovid-medline13篇,Embase3篇,PubMed13篇,EngineeringVillage9篇,WebofScience8篇,EBSCO2篇,万方数据库16篇以及2篇来自参考文献的文章。经过筛选,最终纳入14篇文献[3-16]。文献筛选流程及结果见图1。
2.2纳入文献的基本特征
14篇纳入文献中,在研究地区方面,欧洲地区有5篇,占64.29%位居第一,大洋洲和美洲各4篇,占28.57%,亚洲1篇,以7.1%居于末尾;共12种医疗信息技术,其中主要为医院信息管理系统、电子病历系统和电子健康档案三大类。因此借鉴国外的研究发展具有一定的指导意义。同时在数据回收方法方面,调查研究运用最为广泛,以91.7%位于首位。研究背景均选在医疗机构;研究对象分别选择各信息技术相对应的使用人群,主要为临床医师;主要的数据收集方式是问卷调查,调查时间2~35个月。纳入研究基本特征见表1。
D&M模型是Delone与Mclean在先验研究的基础上,于1992年提出。模型中有6个变量,分别为系统质量、信息质量、系统使用、用户满意度、个人效益和组织效益;并且各个变量之间存在相互影响的关系[1]。各领域专家在该模型的基础上经过修改或拓展后成功地对信息系统进行评价,如知识管理系统[17-19]、电子商务系统、在线学习系统[20]等。然而也受到专家们的争议,Delone与Mclean于2003年提出D&M模型的更新版,模型中增添了服务质量这一变量,并把个人效益和组织效益合并为净效益[21]。在评价指标选择方面,可以认为D&M模型是一个多维度评价医疗信息系统成功的良好工具。对于具体的某个医疗信息系统,应该根据评价目的恰当地选择相对应的评价指标。
比如对医疗系统的系统质量进行评价,可以从系统的可靠性、方便学习与使用、用户操作界面等角度进行评价;对信息质量进行评价,可以从信息的相关性、完整性、易懂性、简明性、准确性、实时性、及时性以及有用性等角度进行评价;对服务质量进行评价,可以从系统的及时响应程度、技术支持能力等方面进行评价;对系统使用进行评价,可以从使用频率、使用目的以及是否恰当使用等方面进行评价;对用户满意度进行评价,可以从系统报告、用户操作界面,工作量和工作花费时间变化、系统的辅助功能等方面进行评价[8-10,14];对净效益进行评价,可以从业务变化量、工作效率与效益的变化等方面进行评价。
同时,由于不同的医疗信息系统各具特点,各个变量之间的相互影响结果表现不一,如Daskalakis等[14-15]认为信息质量在反映用户满意度方面起到重要的作用,而系统质量对反映用户满意度不起任何作用;并且系统使用对个人效益的影响不大。Petter等[5]则认为系统质量、信息质量与服务质量共同对用户满意度和使用意向起积极影响作用;同时系统使用对个人效益起到积极的作用。在数据分析方法方面,当纳入研究的数据为小样本时,多数采用线性回归分析或者Excel软件(电子表格)进行数据统计,反之,则选择结构化方程[3-6,8-11,14-15]。
目前对医疗信息技术的评价主要采用问卷调查的方法,同时可以借鉴欧美地区在医疗信息系统使用和评价经验,根据实际需要评价的方向选择相应的评价变量或指标,同时依据样本量的实际大小选择合适的统计方法。纳入研究的文献多数从系统质量、信息质量和服务质量角度切入对医疗信息技术的使用效果方面进行评价,由于前者发挥效果的程度对后者成显着正相关[4-7,10-11,14-15],因此,为满足临床工作的需求,医疗信息技术应在系统质量、信息质量以及服务质量方面提供更优质的服务。
本研究纳入了大部分现今常用的医疗信息技术,然而还有一些属于医疗信息技术范畴的系统如麻醉信息系统、检验信息管理系统等由于检索词的限定,而未被纳入;在检索中文数据库时,仅检索万方数据库,未对其他中文数据库进行检索;同时在制定排除标准时,由于语言问题,仅纳入中文和英文文献,这些都可能存在一定的信息损失。
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微系统技术简称MST,它的基本工艺技术是硅的腐蚀和键合。MST的前景是壮观的,其工艺是从集成电路加工派生出的批量加工技术。预期,MST将会同集成电路一样,通过新的而且便宜的产品来改变人们的生活。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:微系统技术的概念、应用及发展相关论文。内容仅供阅读与参考!
微系统技术的概念、应用及发展全文如下:
最近几年里,在微机系统技术方面具有广泛的研究,普遍认为在未来的十年间微型单元的微机系统和增加对微型设备的应用有很好的发展趋势。分析家预测在未来的几年间微系统技术在设备制造方面将产生深远的影响。
微系统技术还被作为微型机械电子系统技术。微型机械电子系统是用小型机械和电子结构结合在一个系统上来命名的。微机系统技术是80年代出现的,在过去的十年里得到了很好的发展,并且被认为将成为21世纪最终要的技术之一。微型化的优点有很多,微电子的成功就很好地证明了这一点。
微型设备的小尺寸使得器械越来越小、越来越紧凑,并且便于携带,同时也能手动操作。当各种功能结合在一起时,设备的功能也增加了,比如:感应器、扬声器和控制器被集成在同一微型设备上。由于它们有个高频共振频率,微型机械传感器有个动态范围和快速响应时间。在微小热交换方面能够更加快速、有效地发生,就像一个微型测量设备。
微型机械电子系统现在正处于产品即将进入市场竞争的发展阶段。微型机械电子系统在全球市场的销售额到2002年将达到3.8亿,到2005年将达到5亿。微系统技术的应用领域覆盖了一个很广的范围,从电子学到光学,从化学到生物技术和医疗工程。
而且,微型机械电子系统是个类似于集成电路批量制作的技术。硅晶体是个应用很广的材料。由于大批量生产属性和高额材料费用,硅晶体的一个缺点是昂贵的价格。
微机系统技术大范围的发展依赖于能够经济可靠地制造成型微小单元的加工系统。聚合体微小化技术,如,微成型技术就是一个低成本生产微小单元的微系统技术。
微成型作为注射成型的一个新分支,目前还处于幼年阶段。它不只是测量某个东西,挑战全新领域的专门技术。成型机械,设备(工具),材料和工艺参数,以及成分的选取与检测都需要特别的研究。
为了面对微型化的挑战,Gintic开始着手通过一个整体程序发展聚合体的微型制造发展核心方面来研究微成型流程的发展。
工程的目的是发展塑料微注射成型工艺技术,通过利用大量的新兴高分子塑料高效率生产大量产品。
微注射成型实验研究的是在最大注射量为1 毫升的微成型机械设备上进行的。微单元是利用塑料工程技术设计制造的。
3.1. 单元设计及材料选择
两种微单元在工程中的研究指的是制件相关的最大体积的单元和微型设备,以及微小体积的微单元。
微型设备单元的研究是镜片组排列顶部和底部的19个微小镜片的表面设计。这种微镜片组排列被广泛利用到两道激光束继承光纤的工业上。选择具有良好光学、机械和工艺性能的PC(聚碳酸酯)作为这种单元的聚合体材料。
一些微小单元的研究主要是一系列微齿轮的研究。微齿轮在手表,微型泵体,微型传递系统工业上具有很好的发展前景。三种直径从1厘米到3厘米的微齿轮被运用到微型单元的成型研究上。这三种微齿轮的聚合体材料是聚苯醛。
3.2. 微成型机械、微成型设备及仿真研究
目前研究的微注射成型机械是如图(1)所示的由Battenfeld公司生产的微系统@R50.该成型机械的注射系统是由一个螺杆式挤压机构和一个活塞机构组成的传统注射系统。通过利用螺杆式塑化系统,能够用作利用精确脉冲信号控制注射量精确度的小直径泵体熔融注射。
两种微成型分别为生产镜片组排列和齿轮单元设计制造的。被用作两种成型的成型基础是具有工装尺寸为120毫米*160毫米的同一性。微镜片组排列模具是具有一个三分型面,一型腔能够轻松自动移动的模具,如图1.所示,微齿轮模具是一个能够相互变换成型插件的整体模具。一个两型腔插件能够同时成型两个同样的齿轮单元。
微型(DOE)电火花线切割技术被用来成型插件的生产制造上。直径为10微米的电极丝被用作电火花线切割加工像齿尖这样单眼的电极材料。
模具填充方针是为了研究聚合体树脂注入微型模具的过程。
3.3 通过实验方法来设计研究
在微注射成型工艺中,有很多特殊的工艺参数,这些参数控制着活塞的移动和熔料筒的设定。这使得优化选择和设定工艺更难像传统注射成型工艺那样进行。为了优化选择工艺,这些重要的工艺参数的影响结果必须在产品生产工艺中确定。目前,实验(DOE)电火花方法的设计研究被甬道微单元的成型工艺研究上。
一部分因子的设计被用到研究中,在两相关面上的因子设计影响每个因素的研究。它们在涉及很多过程参数在整体注射工艺中的初始阶段起着很重要的作用。
3.4 过程监控和最优化选择
在注射成型工艺中,重要的工艺参数的持续监控对工艺优化和工艺控制是很重要的。过程温度和压力被作为注射成型工艺的监控参数,尤其是模具型腔温度和型腔压力。
在微成型过程中,由于型腔尺寸太小,所以很难测试型腔的具体压力。在目前的研究中,通过注射活塞提供的注射压力被监控,以及注射压力曲线和它的整体注射时间被监控,同时也用来监视和控制流程。
数据接受监控系统是为了监控注射压力而设定的,如图表2所示,数据分析在完成,并且这些信息显示在计算机显示器上,同时这些信息作为数据文件被存储到数据接受系统。
3.5 微单元特征和过程注射量研究
微单元检验和特征在统计分析技术和显微镜技术的应用中被完成。应用设备包括一个并行测量仪,一个表面光洁测试仪,一个电子显微镜和一个光学显微镜。
工艺稳定性和注射量研究在微成型工艺中进行,制造单元在优化工艺状态中特别统计分析,从而得到工艺稳定性信息。
4.1. 注射成型微小单元
图3所示的是成型塑料齿轮图片对照剪修纸,也在图中展示了一个直径为3毫米的塑料齿轮的微小照片。
在图4中,一个齿顶圆直径为1毫米的齿轮机构被展示在画面中。从这些小图片中可以刊出这些塑料零件有清晰的结构精度和表面粗糙读。这
些齿轮的齿性结构的直径范围只有几十微米,比人的头发直径还要小。
展示在图5中的是用PC(聚碳酸酯)树脂成型的镜片组排列图片。这些小图片通过SEM展示了在两个不同放大率的镜片组主视面。
成型单元的重量、尺寸和表面质量作为成型单元的质量参数被检查与分析。列在表格1中的是成型单元的一些物理特性。
4.2 工艺参数的影响因素
对于1毫米的微型齿轮轴结构,一个两水平因子的设计被用来研究四个过程参数,测定尺寸、熔化温度、保压时间和模具温度。四个中心点被添加到为了做一个12运动实验的八运动设计中。分析工作是为了实验结果而产生的,成型齿轮的重量和只被用来分析实验设计的响应参数。
零件重量和齿顶圆直径的测量结果,作为过程状态特征被列在图6。从这图中可观察到过程中的重量和齿顶圆直径的响应依照一个相似的样式,也就是,当零件重量很小是,齿顶圆直径也小。这就是说:在成型过程中,齿轮齿顶段是最后被填充的部分,像是一个模具填充仿真结论。如图7所示,齿轮齿顶端作为单元的最后填充部分,同时也是气泡潜在的地方。
对齿轮直径和零件重量的统计(DOE)分析结论作成一个直方图,是为了预测在消除重要性指令是它们之间的相互作用。从表中,可以清楚地知道保压时间和测定尺寸是两个对零件质量有很大影响的过程参数。从表中也可以看出测定尺寸和保压时间的交互作用也会影响齿轮的直径。
对于微型镜片组排列,部分因子的实验设计是大致产生的。研究参数包括模具温度,塑化温度,冷却时间,注射速度,测定尺寸和保压时间。
对于零件重量的统计分析结果作为直方图表被列在图9。从直方图中可发现,微型镜片组的重量是受到测定尺寸的影响的。但是,除了测定尺寸之外,注射速度和模具温度也会严重影响零件的重量。影响零件质量的三个重要过程参数就是测定尺寸,注射速度和模具温度。
在镜片组成型过程中,低注射速度用来减少残留应力应变。在(DOE)研究中柱塞的注射速度被指定为从20毫米每秒到50毫米每秒。既然微注射机的注射浇口一直延伸至没有特别加热的模具中,所以注射浇口的温度介于模具温度和料筒温度之间。这个温度低于料筒温度,因为通常模具温度低于浇口注射温度。如果利用低速注射,在浇口处的温降就会明显,同时塑化粘性也下降很多,从而导致斑点,零件的收缩和热变形。在这种情况下,塑化温度和模具温度可起着一个重要的作用。
4.3 工艺监控与优化选择
工艺优化选择研究已经在微注射成型工艺中进行。既然在齿轮零件质量方面有重大影响的重要因素,被指定为测定尺寸和保压时间。优化选择研究在这两个过程参数对齿轮成型的响应表面进行。
图10所示的是对于直径为1毫米的齿轮轴结构的预计相应表面,以及测定尺寸和保压时间作为变量。从图中可看出,齿轮直径不仅受到测定尺寸和保压时间的影响,还受到这两个工艺参数联合功能的影响。
为了优化选择工艺,实验被用来检验各种测定尺寸和保压时间对零件尺寸的深层影响。数据接收监控系统被用来监控和优化选择微成型工艺。
图11所示的是纪录的在不同测定尺寸注射点的压力曲线。从图中可以看出,当测定尺寸增大是,注射压力也逐渐增大。当测定尺寸小时,既然材料不够填充型腔系统,那么保持压力也不那么重要了。
既然测定尺寸和保压时间之间有重大的干涉,测定尺寸的优化选择工艺受到保压情形的影响。图12所示的是保压时间和测定尺寸在零件质量方面的相互作用现象。在保压作用下,型腔可以填充大约190立方毫米的测定尺寸,当没有保压作用是,大约210立方毫米的型腔测定尺寸需要被填充。
4.4. 过程稳定性和性能
一个稳定工艺在大量生产具有固定质量的产品中是一个重要的先决条件。工艺稳定性研究在利用微镜片组列成型的工程中完成。零件重量和注射压力以及它们与过程时间的综合关系被作为模腔数量的一个功能来监控。
图13和图4所示的是联合在成型细节中不同阶段集合很多成型点的注射压力纪录。从中可以看出,注射压力和综合头几十个成型点是很不稳定的,如图13所示。
随着工艺的继续,注射压力变得更加均衡,同时当过程稳定以后,保持在一个稳定的状态,就如图14所示。对于微注射成型过程,过程性能的研究在工艺稳定后完成。收集样品被研究,并且统计分析工作是为了获得过程信息而执行的。对于成型过程,一个值1.33,通常被认为是一个好的CP价值,是能够被获得的。
通过这项工程,塑料微注射成型方法的性能已经在Gintic被确定。下面所列的是一些重要的成就和工程发现。
原材料是工程塑料重量小于0.6毫克的微单元已经被成功生产出来了。
对于不同的产品设计和聚合物材料,为了能更好流动和填充,应该利用不同模具运动机构。
工艺监控系统对微注射成型方法是非常有用处的。一个监控系统显现微注射成型的整个工艺,并使得工艺参数更敏感,更容易优化选择和控制。
测定尺寸是影响成型零件质量最重要因素之一。测定尺寸和保压之间具有重要的相互作用关系。
由于很多聚合物被用在每个成型点,所以在过程开始阶段稳定性是很差的,但是当步骤已经稳定之后,一个好的工艺就会获得。
微注射成型方法在微型机械电子系统中有很好的发展空间。希望微系统技术更快发展的领域包括信息和专门的光学数据交流,化学微反应技术,生物工程学,环境感应器,电子装备和连接技术。
生物医学分支是最大发展潜力的领域致意,同时对于微型机械电子系统来说,是重要的应用领域。
微成型性能和方法技术在发展这项工程中已经形成一定技术基础,并且将在以后微制造工业在本地的制造工业中开拓出一个广阔的市场。
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工作过程系统化课程是目前我国职业教育课程改革最行之有效的方法。职业教育课程应该从工作需要出发,课程名称和内容应来自职业行动领域的工作过程。以下是读文网小编为大家精心准备的:工作过程系统化的计算机网络技术课程教学探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:高职院校计算机相关专业将计算机网络技术课程作为必修课程要求学生掌握计算机网络基础知识和应用技能,本文探讨了基于工作过程系统化理论下的计算机网络课程设计理念及思路,以期达到培养学生实践操作能力,培养其职业技能的目的。
【关键词】: 计算机网络技术 课程 工作过程 职业能力
计算机网络的出现改变了我们使用计算机的方式,也改变了人们学习、生活、娱乐以及工作方式,这也就使“计算机网络技术”成为了高职院校计算机相关专业的一门重要的必修课程。该课程要求学生掌握计算机网络基础知识和应用技能。传统的课程体系也是以知识块构建课程体系的,但作为高职院校,更多的是希望加强学生的实践操作能力,培养学生的职业技能,本文就基于工作过程系统化理论为基础,探讨如何将其应用于计算机网络技术教学的实践当中,促进高职学生动手能力和职业能力的双重提高。
计算机网络技术课程是面向计算机网络、软件、计算机应用及相关专业的一门专业基础课。在教学计划中,本课程起着承前启后的基础课作用。学生在学习《计算机应用基础》、《操作系统》等的基础上再学习本课程;通过本课程学习,对后续课程如,《网络安全技术》《网页制作》、《A SP.N ET》等起到良好的支撑作用。本课程设置上要求学生掌握计算机网络的基本知识、数据通信基础知识、传输介质、局域网技术、网络操作系统、网络安全等计算机网络技术及相关技能,加强学生组网、管理和维护的实践动手能力培养;通过本课程学习,使学生能够学会局域网组建、互连、维护和因特网服务与应用等技能及网络必须知识,网络操作系统的安装、维护、管理。因特网的接入、常用网络设备的配置、维护等操作技能。
本课程在对学生技能培养的同时,加强学生综合能力的培养,如分析问题、解决问题的能力、综合处理事务及故障排除的能力,为学生参加以后的网络管理员、网络工程师等打下良好的基础。为以后从事网络技术相关工作及学习网络其他课程奠定基础。
依据基于工作过程系统化的理论,《计算机网络技术》课程在设计上注重实践能力的培养以及技能的训练,将基础理论教学与实践训练有机结合;通过与行业、企业单位相合作,共同探讨计算机网络技术课程的培养规格:
(一) 在课程理念上,注重在如下四个方面的设计
1) 创设学习情境,在学习情境中体现基于工作过程系统化思想,注重在学习情境中贯穿知识点的学习与运用;注重学生实践能力的培养。
2) 转变以教师教,学生学为主的教学模式,将学生的“学”放在教学的主体地位,关注学生的学习过程,由简单学习情境入手,循序渐进,逐步加大学习情境的深度,在实际问题的解决中提高学生分析与解决问题、最终达到综合应用的能力。
3) 在知识的习得上,教师对知识点的讲授以金字塔方式变化,充分体现“教是为了不教”的思想。
4) 改变传统的考核模式,改变环节评估考核的权重及评价的方式,加强过程评价和阶段性评价,在每一个学习情境的完成过程中,给学生三方面的评价,即:自评、互评、教师评。
(二) 课程在设计思路上从以下几个方面展开
1) 以学习情境划分大学时块,依据学习情境的子任务再划分小学时块,最后细分到课时的安排。
2) 在课程的目标定位上,将课程的培养对象定位为计算机网络的管理员,以企业单位日常工作为背景,以具体的案例为例,采用“任务驱动,项目导向”的教学方法,培养具有解决实际问题的网络组建、管理和维护人员。
3) 整个课程内容实现三个转变:a.主体的转变:由原来的“以教师为主体,以学生为中心”转变为“以学生为主体,以培养职业技能为中心,教师引导和辅助”。b.知识系统的改变:由原来的按理论知识体系讲解转变为理论知识为教学情境服务,需要什么理论知识讲解什么知识,使学生能够真正做到理论联系实际。c.知识性内容呈现方式的转变:随着学习情境的逐步加深,知识性的习得越来越少,能力性的培养越来越高。真正体现“教师为了不教”。d.环境的转变:将原来理论知识在教室,实践内容上实验室打破,在实训室中边做边讲边实践。e.身份的转变:学生由Internet服务的使用者向小型企业网管理员的转变。
(三) 课程教学内容的组织与安排
依据工作过程系统化理论在课程的教学内容上,对原有的知识体系进行了重构,以项目的形式展开,理论知识融合在项目实践所需的知识中。
在课程的教学过程中,可以采用小组形式组织实践课程,以5~6人为一组,进行实践环节训练。一般由老师提出学习情境并出示学习任务卡片,学生通过需求分析——设计选型——方案实施——网络配置——测试验收——评估等环节完成基于工作过程系统化的学习。
在基于工作过程系统化为基础理论的《计算机网络技术》课程在设计过程中,重点针对高职院校培养“高级技能型人才”的特点,充分考察企业行业对网络人才的需求,以学习情景下的项目构建课程,把理论知识和现实岗位的情景联系起来,实现了知识与技能的对接,激发了学生学习计算机网络技术的兴趣,也为学生的职业能力发展奠定了坚实的基础。
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成本管理充分动员和组织企业全体人员,在保证产品质量的前提下,对企业生产经营过程的各个环节进行科学合理的管理,力求以最少生产耗费取得最大的生产成果。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:基于BIM技术的建筑工程成本管理系统相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
BIM技术是一种数字化建模技术,它根据建筑图纸等信息生成三维的建筑模型,可以在最早期向我们展示该建筑物。BIM技术与工程项目成本管理系统相结合,一方面可以提高项目前期的预算精度,同时也可以帮助企业在项目施工过程中对成本数据的精确化管理。两者相结合,BIM技术可以在整个成本管理过程中实时的对成本数据进行监管,保证其正确性。
20世纪70年代,BIM思想得以提出,随后Charles Eastman,Jerry Leistering及Mc Graw-Hill建筑信息公司等对BIM概念进行了定义,美国国家BIM标准(National Building Information Modeling Standard,NBIMS)是当前较完整的BIM定义,提出:BIM以数字的方式向企业表达设施物理和功能特性;作为信息资源的BIM,向不同使用者提供一种信息共享的平台,可以为有关项目在全生命周期中所有的决策提供可靠的依据;当BIM技术应用到项目中时,在项目的不同阶段,不同的人员可以以BIM模型为依据,合理的对其进行编辑和信息提取,从而在整个项目管理过程中实现系统的协同工作。
目前国内由于BIM技术的应用较晚,还未形成统一的应用标准,相关标准正在进行编制,BIM模型作为存储建筑信息数据的载体,它可以通过各种数字技术为各个建筑项目提出数字信息模型,并在此基础上协助项目完成全生命周期的管理。
1、可视化
随着经济的快速发展,建筑业主对建筑物的设计越来越复杂,已经很难具体想象出建筑构件的具体形式。但是采用BIM技术进行建筑模型的可视化建模,将项目从一开始就以一种沙盘模型的视角展现在我们眼前,给予我们最真实的视觉感官。同时其提供了全方面的建筑信息,这样在整个项目实施过程中,项目从施工―建造―交付运营全生命周期中都可以在可视化的状态下完成项目的沟通与决策。
2、协调性
项目施工过程中,协调推进是目前各个项目面对的一个最重要的问题之一。无论是业务、建筑单位还是相关设计人员都需要在整个项目实施过程中保持着信息的交流,三者需要对出现的相关施工问题进行谈论,并给出相关的解决方案和相应的变更方案,我们把这种方式成为事后处理。这种情况出现的主要原因是因为在设计初期,相关设计人员不能很好的进行交流而产生的,各专业设计人员只考虑自身的设计结果,这样就会导致在实际施工过程出现碰撞问题。那么是否可以在事前进行处理呢?BIM技术向相关设计人员提供了一种事前处理的方法,相关设计人员可以通过BIM模型进行事前的建筑模拟,统一在模型进行梁设计、管线布置等设计任务,从而做到事前处理各种碰撞问题。
3、模拟性
BIM技术不仅可以完成在设计阶段对整个建筑物的节能设计和日照设计进行信息模拟,同时建筑公司可以通过该模型在招投标阶段和项目实施过程中完成对整个项目的指导和优化工作。最为重要的是,在进行成本管理方面,BIM可以实现3D模型+时间+工序的5D信息模拟。在项目竣工结束之后,BIM模型可以向业主在项目的日常维修任务时提供实时的模拟,在一定程度上对项目的全生命过程实现了信息模拟,解决以往项目管理中的信息孤立问题,提高项目的协同合作能力。
4、优化性
建筑设计往往不能达到一劳永逸的结果,需要根据施工过程中的实际需要对模型进行设计上的优化。BIM和设计优化之间的关系并非那么紧密,但是由于BIM自身的实时模拟等特点可以向设计人员提供一个更好地优化平台,帮助设计人员完成高质量的优化任务,BIM模型提供的建筑物几何信息、构件信息等都为设计人员可以做出一个合理的设计提供了基础。于此同时,随着建筑的复杂性越来越大,单纯的靠人力是无法完成的,设计人员必须依靠相关科学技术才能完成相关设计任务,而BIM和与之有关的解决方案为解决这种难题提供了强有力的技术支持。
5、可出图性
BIM的可出图性为业主提供了一些辅助性的帮助,它与建筑设计院出具的图纸不同,建筑设计院出具往往是建筑设计图纸和一些相关构件的图纸,而BIM是通过对建筑设计的优化、模拟等操作后向我们展示建筑物的整体管理设计图、整体设计碰撞报告及其相应的解决方案等相关图纸信息。
1、前期成本预测:投标方根据招标单位提供的施工图及招标清单依据施工经验预测该项目支出。该方式存在过于依靠预算员及招标方提供清单的准确性,往往前期预测与实际发生严重不相符的情况,失去了前期预测对于项目指导的意义。而采用BIM技术的项目招标。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级,可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息,避免了算量不准确依靠经验等问题,还能发现各专业之间设计上的碰撞问题,BIM数据库的创建,通过建立关联数据库,可以准确快速计算工程量,提升施工预算的精度与效率,为项目成本预测提供了准确的数据支持。
2、中标后成本计划:中标单位在中标后根据中标预算及施工组织设计计划在施工中使用的人材机等用量,但在计划时往往因为预算与实际人工、材料、机械无法很好的结合对比,在材料提计划及测算工程施工步骤工期等方面偏差较大。BIM本身精细到构件级的功能,提供了准备施工人员、材料、机械的数据量,并且三维可视化功能加上时间维度,可以模拟建筑施工。可以随时随地对建筑施工计划与实际的施工进展进行直观可视化对比,并能有效地协同施工方、监理方,即便是非工程行业背景的业主领导也可以对项目工程的各个阶段情况了如指掌。
通过BIM技术依据施工方案对建筑施工进行模拟和现场监测,可以有效地控制建筑工程质量,减少不必要的损失,规避各种事故风险。通过BIM的三维技术在施工前期进行检查,优化施工设计方案,减少施工阶段可能出现的误差,优化管线排布的方案,从而为项目节约时间,降低成本。
3、过程成本控制:现阶段项目成本过程控制主要体现在两方面,一是内部结算:主要控制外包劳务队与材料采购量不超过预算量,即收入不大于支出。二是限额领料:项目对于材料管理采取根据施工预算对劳务队进行限额领料,但因为劳务队繁多,施工时间节点的穿插,材料员、施工员不熟悉预算,限额领料措施往往执行困难。BIM技术根据时间节点准确的预测施工时间节点,并提供海量的数据分析。BIM的出现可以让相关管理工作人员条线快速准确地获得工程基础数据,为施工企业制定精确资金计划提供有效支撑,为材料员及施工员实现限额领料、消耗控制提供技术及数据支撑。
4、期中成本核算:现阶段项目期中成本核算,只能做到施工预算的节点进行分析(正负零、主体封顶等),对于项目成本运营掌控时间跨度过大,经济运行阶段分析占项目总进度的百分比不明确,项目盈亏点较为模糊的缺点。通过BIM数据库能够实现在任何一个时点上快速获取工程基础信息,将合同、技术以及实际施工的能耗量进行多算对比分析,能顾有效地了解项目的盈亏,耗损量是否超标,进货分包单价是否失控等问题,实现对项目成本风险的有效管控。
综上所述,BIM技术在整个建筑工程成本管理当中具有重要意义。能够实现对整个过程的监控与管理,体现BIM技术自身的优秀特点。现阶段市场竞争逐渐激烈,有效利用BIM技术对于提升建筑项目建筑水平以及管理水平具有重要作用。同时,在具体实践当中,应该不断完善BIM技术,保证与现代经济发展相一致,促进我国建筑行业可持续发展。
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