电力客户信用动态智能分析系统的设计及实现

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第一篇:电力客户信用动态智能分析系统的设计及实现

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电力客户信用动态智能分析系统的设计及实现

作者:孔伟伟 张利益 郑斌 马景涛

来源:《现代电子技术》2013年第04期

摘 要: 为能更加有效地评估电力客户的信用水平,增强供电企业事先风险控制的能力,在此通过层次分析法,建立了信用量化模型。在此基础上,运用Logistic回归模型计算用电客户的履约概率和违约概率。然后通过综合考虑违约概率和用电量,计算违约损失。最后从违约概率,违约损失以及信用下降程度3个方面进行风险预警,建立了电力客户信用风险动态智能分析模型,进而建立了基于此模型的电力客户信用智能分析系统。该系统在业务领域创造了很好的社会效益和经济效益。

关键词: 动态智能分析模型; 电力系统; 客户信用; 违约概率; 风险预警

中图分类号: TN911⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2013)04⁃0136⁃05

第二篇:可重构系统原型设计及动态重构技术实现

可重构系统原型设计及动态重构技术实现

摘 要:可重构计算具有应用灵活、性能高、功耗低、成本低等优势。动态重构技术作为可重构计算的配置方法,具有配置方法灵活、耗时短、任务实时响应能力强等特点。文章首先提出了可重构系统原型的设计思路,并着重分析了可重构计算单元、存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。然后分析了动态配置技术的实现原理,并且基于可编程逻辑阵列,搭建了“嵌入式处理器+总线+可重构计算单元”的硬件系统,并实现了两种图像处理IP核的动态配置。

关键词:可重构计算;系统原型;动态配置技术

引言

可重构系统一般由主处理器耦合一组可重构的硬件部件,处理器负责任务的调度,而可重构的硬件部件负责执行算法[1]。可重构架构的研究主要集中在以下几个方面:不同粗细粒度的架构研究、处理单元结构研究、处理单元的互联方式研究、新型存储结构研究等。可重构系统的重构方法主要包含两大类:静态重构技术、动态重构技术。静态重构需要整个系统复位,往往需要断电重启;动态重构技术是在系统不断电的情况下,可以完成对指定计算资源、逻辑资源的模块级或电路级重构,具有功能实时切换、资源可复用等优势。

动态重构技术作为一种计算系统的新型配置设计思路,从传统的追求计算资源“大而全”,向追求资源的利用率转变。与传统的静态配置或完全配置方法相比,动态重构技术无需对所有计算资源重构,可以有选择性的进行重构资源加载,一方面,能够保证系统在其他单元正常工作的同时,根据待处理任务需求及数据特点完成自适应配置,保证了对逻辑资源的时分复用;另一方面,能够大大缩短功能切换单元的配置时间,保证任务的无缝对接及实时处理。

文章组织结构如下:首先提出了可重构系统原型的设计思路,从可重构计算单元、存储单元、可重构控制单元等多个方面做了细化阐述;然后分析了动态配置技术的实现原理,并基于Xilinx开发平台,搭建了“嵌入式处理器+可重构计算单元”的验证系统,实现了粗化、细化两种边缘提取IP核的动态配置;最后对试验结果进行评估。可重构计算系统架构设计方案

可重构计算原型系统的体系架构采用RISC架构通用处理器(CPU)、可重构控制单元、可重构计算阵列、可重构I/O接口和存储系统等部分组成。CPU与可重构计算阵列之间为并行处理关系。从系统设计复杂度和灵活度考虑,两者采用总线结构耦合。因此,在系统平台架构中,通用处理器、计算单元和接口单元之间采用总线连接方式。其系统架构见图1。

系统变换形态流程如下:系统进行计算功能变换时,通用处理器向可重构控制单元发送重构命令,可重构控制单元管理、调度硬件资源,并上报系统工作状态;当系统资源准备就绪后,通用处理器控制可重构硬件读取硬件配置数据并加载到器件中,以变换可重构计算单元或接口单元的形态,统一变换系统中全局存储空间的划分、管理及访问控制,各计算模块共享内存区的映射关系图;同时,根据新的计算形态加载相应的软件和数据,最终完成整个系统形态变换流程。功能切换时,只对可重构硬件的一部分进行重新配置,其他部分可继续执行任务。动态部分重构可以减少配置数据,加快了计算形态变换速度,提高了系统的适应性和灵活性。

通用处理器运行操作系统,负责系统的控制、计算形态管理、计算资源管理和任务调度;处理那些控制比较复杂、不便映射到硬件上,且计算量较少的计算任务,如变长循环、分支控制、存储器读写等。可重构硬件则用于处理计算量大、并行度高、任务相关度低的部分,执行程序中拥有规则的数据访问模式,控制简单的那部分“计算密集型”代码,主要由可重构控制单元、可重构计算单元、可重构I/O接口及片上高速总线组成。其中计算单元及I/O接口可根据应用需求重构为不同的计算形态。

1.1 可重构系统计算单元模型设计

可重构系统计算单元的基本思想要求将计算和存储两部分进行解耦合,因此采用了数据和指令存储物理分离的哈佛结构,将数据访问模块、指令组织与调度模块和指令执行模块分离。同时,根据流处理模型中生产者消费者局部性的特点,将数据访问模块划分成软件可管理的多个存储层次,各自保持独立运行。可重构系统计算单元主要有三个部分组成:控制单元、存储单元、可重构处理单元阵列。

控制单元。执行算法时,控制单元对可重构系统计算单元进行总体控制,协调可重构处理单元阵列、配置存储器、本地存储器、数据分配单元、数据合并单元的运行,根据系统运行状态和各个单元内部控制信号的反馈信息,改变各个单元的状态,保证系统正确运行。

存储单元。存储单元分为三部分:数据存储,寄存器堆以及配置存储。数据存储包括本地存储器,数据分配单元以及数据合并单元。本地存储器用于存储可重构处理单元阵列计算需要的输入数据和输出数据;数据分配单元用于从本地存储器或寄存器堆中读取数据;数据合并单元用于向本地存储器或寄存器堆写入计算单元的输出数据。寄存器堆用于存储中间数据,并向阵列发送配置字。

可重构计算基础单元。可重构计算单元是可重构阵列的核心部分,可以理解为粗粒度的最小计算单元。为了能够执行更多类型的算法,需要支持尽量更多的功能。例如,对于常用的计算密集型运算,需要支持FFT、FIR、DCT和点积等功能。因此成熟的可重构系统中,应该包含足够多基础功能、不同粒度需求的可重构计算资源库,以便于更加灵活的资源组合。

1.2 可重构系统存储单元模型设计

可重构计算系统的存储单元由CPU和可重构阵列共同访问操作。因此,存储单元主要研究CPU和可重构计算单元对内存访问的协调与控制机制,存储单元的模型设计需要主要解决如下问题:避免内存访问冲突、解决多个处理器模块并行工作会降低主存的访问效率的问题、解决可重构计算单元面临的端口和速度的限制。

存储管理单元主要解决多个模块并行工作时会降低访存效率的问题:多个模块共享片外内存会引起访问冲突从而导致等待;访问片外内存的端口数量非常有限,不利于数据通路中的并行访问。主要采取如下改进措施:(1)为可重构硬件平台增加内存管理单元,实现片外和片上内存的映射,保持数据一致性;(2)为内存访问提供多端口流水化处理或数据预读取;为应用提供定制化的缓存结构。

1.3 可重构管理单元模型设计

可重构管理单元负责控制任务,它主要接收通用处理器指令,完成系统形态管理和资源管理;计算单元的软件加载、配置管理和数据交换等任务。

其主要完成的工作有:(1)实现全局存储空间的划分、管理及访问控制,解决数据访问冲突,阻止非法访问;将各模块传递的数据存储在统一的存储区,以并行方式协同完成计算任务;(2)接收通用处理器的指令,将共享存储系统中的操作系统及应用软件加载到计算单元;(3)对系统内部可重构硬件资源进行管理,确保相应可重构计算单元或I/O接口功能变换时,不影响系统正常运行功能;(4)用于实现对可重构计算单元的动态配置,可以根据应用任务需求修改计算单元架构和计算模块的功能,并将计算单元、I/O接口的总线转换为统一的内部互连总线,提高了对外连接的适应性。基于可编程逻辑阵列的动态配置技术实现

2.1 动态配置技术原理

动态配置技术是实现可重构计算单元切换的关键技术,保证逻辑资源的时分复用,在优化资源配置的基础上实现对不同任务的响应。动态配置技术支持的配置阶段及配置策略,直接决定了不同重构单元是否能够实现无缝切换,进而影响了任务实时响应能力。目前成熟的动态配置技术需要提前编译待重构的逻辑资源、定义各硬件模块的接口和时序约束、明确各模块在可编程逻辑阵列上的实现区域及模块之间的物理连线。动态配置技术主要包括三个阶段,即设计阶段、编译阶段、运行阶段[2]。

设计阶段,根据任务处理需求,需要设计不同计算任务对应的功能电路,每种计算任务可能对应一种功能电路,或者是若干个功能电路的组合。在基于可编程逻辑阵列的逻辑设计中,电路设计采用硬件语言描述或者原理图描述的方法;顶层设计文件通过综合器生成网表文件,在布局/布线阶段,依旧可以对流处理器进行优化设计。

编译阶段,基于配置文件的生成工具,生成初始配置文件及若干动态配置文件;初始配置文件包含了非重构区域的系统或电路描述,每个动态配置文件对应一种计算任务。动态配置文件经过重构文件生成器,生成最终可以动态加载的配置文件。

运行阶段,非重构区域的处理器或者控制电路,可以自行分析待处理数据的特点或依据顶层控制指令,完成配置文件的动态加载。加载过程往往通过重构控制器及动态配置接口完成,重构配置器在重构数据库中选择相应计算任务对应的配置文件,通过动态配置接口将其加载到可重构平台中,并将可重构分区内的逻辑资源重构。

2.2 基于ICAP动态配置技术实现

Xilinx公司提供支持动态配置技术的整套开发工具,包括用于动态配置的配置接口IP硬核及相应的加载配置函数。开发者需要基于标准开发流程,搭建硬件平台并制作可重构计算单元的IP核;根据可重构部分的资源占用情况,在FPGA内部划分可重构区域资源的大小、位置及种类。ICAP(Internal Config Access Port)是可重构资源的内部配置接口,可以挂在到内部总线上;硬件平台搭建完成之后,编译系统会为ICAP提供唯一寻址地址,作为从外部存储空间向内部可重构区域加载的数据入口和通道。

如图2所示,基于ICAP的动态配置技术主要包含如下步骤:创建处理器硬件系统、创建顶层设计、创建布局/布线工程、定义可重构分区、添加可重构模块、设计规则检测、自定义配置、生成比特流、生成启动文件。创建处理器硬件系统及顶层设计后,需要对模块占用的资源进行预估,并根据预估结果创建顶层设计的约束文件。定义可重构分区、添加可重构模块阶段,需要充分考虑布局布线的时序及资源要求。图3为可重构系统的布局图,主要包括处理器、可重构分区、数据总线及其他非重构IP核等,处理器负责资源调度、可重构接口控制等;可重构分区用于实现流处理器的多形态变换;数据总线同时用作动态配置文件加载、各模块数据通信通道。

2.3 可重构计算系统平台搭建

如图4所示,基于动态配置技术的可重构架构的验证系统包括上位机、可重构计算系统(主要由可编程逻辑阵列组成),两者之间通过通信总线连接。主要包含以下模块:(1)可重构控制单元。该单元包含:内嵌通用处理器PowerPC、Linux操作系统、PLB总线等,主要负责可重构单元的控制、数据传输、资源调度等。(2)通信单元。该单元主要包含:以太网接口及串口,用于图像传输及控制指令传输。(3)内存管理单元。该单元主要包含片内定制的乒乓存储单元,用于源图像及中间处理数据的缓存。(4)可重构逻辑单元。可重构控制单元根据待处理数据的信息特征,通过动态重构方式加载不同配置文件。如可重构硬件模块1支持图像边缘的粗提取,可重构硬件模块2支持图像边缘的精细化提取。

上位机负责可重构配置单元的加载控制,能够根据待处理任务的数据特点和大小以及处理内容,选择最适应的可重构加载文件,并向可重构计算系统发出重构指令。可重构计算系统通过加载不同配置信息,可重构计算单元来并完成处理任务。在任务处理过程中,可重构计算系统可将任务状态信息、任务处理结果等用户关心的参数上报给上位计算机并打印输出。

文章实现的图像边缘提取算法包括如下步骤:图像平滑、图像锐化、边缘提取、边缘连接,最终得到完整的边缘图像。高斯平滑与LOG锐化过程采用空间域滤波方法,二值处理采用自适应阈值分离方法,边缘细化采用形态学变换的方法。其中粗提取模块主要包含以下三个步骤:图像平滑、图像锐化、二值处理。精细提取模块包括以下四个步骤:图像平滑、图像锐化,二值处理和边缘细化四个步骤。试验结果分析

3.1 试验环境

可重构计算系统的试验平台基于Xilinx提供的ML507开发板,处理器采用PowerPC440,操作系统采用Linux,处理器通过PLB总线与可重构配置区域及其他IP核通信。具体配置参数如表1所示。

3.2 试验结果评估

配置文件规模评估。实验结果表明,如果将“PowerPC处理器+PLB总线+图像处理IP核”的硬件系统全部重构,需要配置的比特流文件为1914KB;而图像处理IP核的重构只需285KB。由此可以看出,与静态配置技术相比,动态配置技术能够在保证大部分逻辑资源不变的情况下,选择性的完成资源重构。

配置时间评估。动态配置技术实现中采用的内部配置访问接口ICAP的时钟频率为50MHz,数据带宽8bit,理论配置速度为0.5× 108B/s。实验结果表明,动态配置技术无论在配置数据的加载时间还是重构总耗时,都大大减少。配置时间的减少,保证了计算资源的无缝切换,提高了不同任务的响应速度及实时处理能力。结束语

文章主要有如下贡献:(1)提出了可重构计算原型系统的设计思路,着重介绍了可重构系统计算单元、可重构系统存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。(2)搭建验证平台,并实现了动态配置技术。文章基于Xilinx开发平台,搭建了“PowerPC处理器+PLB总线+可重构计算单元”的验证系统,设计了边缘提取的自主知识产权核,实现了基于ICAP动态配置接口的可重构计算。实验结果表明该验证平台不仅具有较高的计算能力和计算灵活性,而且具有较强的资源调度能力,能够大大缩短资源重构的占用时间。

未来工作包括以下几方面:(1)进一步完善体系结构设计方案和系统计算模型;(2)结合可重构硬件的发展,进一步开展可重构支撑技术的研究,如:任务时域划分模型、软硬件划分及调度模型、硬件资源管理模型等;(3)深入研究可重构计算基础模型,建立多种架构的可重构单元模型库,以适用于更多的应用场景。

参考文献

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ck based on FPGA Architectures form Xilinx[J].Norchip Conferenc

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06.[8]ChristianFdaSilva,AliceM.Tokarnia.RECASTER:Synthesis of Fault-Tolerant Embedded Systems based on Dynamically Reconfigurable FPGAs[J].Proceedings of the 18th International Parallel and Distributed Processing Symposium,2004.[9]Dimos V.Dimarogonas,Kostas J.Kyriakopoulos.A connection bet

ween formation infeasibility and velocity alignment in kinematic multi-agent systems[J].Automatica,2008(10).

第三篇:智能小车嵌入式系统设计分析

前言

智能小车是在动态不确定环境下对人工智能的考验,是以各种工控目的为载体的高科技对抗,是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段,同时也是展示高科技水平的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。智能小车的研究融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等多学科的研究成果,反映出一个国家信息与自动化技术的综合实力。所以本论文对智能小车的研究意义重大。

-0

一、总体设计方案

1.总体方案

智能小车可在自主行驶和人工控制两种模式之间切换,并实现自动避障。通过PWM输出驱动步进电机来实现小车的行驶,改变PWM的周期、占空比、正反则可以实现前进、后退、转弯、加速、减速等行为。通过红外探头检测前方障碍实现自动避障。外接红外线接收器,可以通过自制的红外线遥控来控制小车的行为。

2.平台选取

EasyARM1138开发板

开发板搭载Luminary LM3S1138芯片,为32位ARM Cortex – M3内核(ARM v7架构),50Mhz运行频率。拥有7组GPIO,可配置为输入、输出、开漏、弱上拉等模式。4个32位Timer,每个都个拆分为2个独立子定时器。6路16位PWM,通过CCP管脚能产生高达25Mhz的方波。

自制车架

3456789 SYSCTL_SYSDIV_10);// 分频结果为20MHz */

TheSysClock = SysCtlClockGet();// 获取系统时钟,单位: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);// 设置PD0为输入类型 //forword GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0输出低电平 }

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);

// 设置PD0为输入类型 //forword //

GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0输出低电平 //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

消除中断 不正 if(gap >=10 && gap <=20)//接收数据“1” { data = 1;code_flag = 1;} else if(gap >=2 && gap <=8)//接收数据“0” { data = 0;code_flag = 1;} else if(gap >=40 && gap <=50)//正常的其实高电平时间 { start_flag = 1;}

if(start_flag

&& //code_flag和start_flag均为1 { IR_code_32[i] = data;i++;

if(I >= 32){ IR_flag = 1;break;} } } } //} GPIOPinIntClear(IR_PORT,ulStatus);//-14 ** Descriptions: 延时100us ** input parameters: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void Delay_100_us(void){ unsigned ulValue;

SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);

SysTickDisable();}

3.红外探头模块

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include “LM3S1138_PinMap.H”

/* 定义按键 */ #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

// 定义全局的系统时钟变量

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: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** Created Date: 2014.05.15 ****************************************************************/ void jtagWait(void){ SysCtlPeripheralEnable(KEY_PORT);/*

使能KEY所在的GPIO端口 */ GPIOPinTypeGPIOInput(KEY_PIN);/* 设置KEY所在管脚为输入 */ if(keyGet()== 0x00){ /* 如果复位时按下KEY,则进入 */ for(;;);/* 死循环,以等待JTAG连接 */ } SysCtlPeripheralDisable(KEY_PORT);/* 禁止KEY所在的GPIO端口 */ }

/**************************************************************** ** Function name: IR_Int_Init ** input parameters: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** 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、程序调试

调试PWM信号时,由于板上晶振为6Mhz,装载值和匹配值最大为65535,可以设置出需要的周期和占空比。如

TimerLoadSet(TIMER0_BASE , TIMER_BOTH , 60000);TimerMatchSet(TIMER0_BASE , TIMER_A , 6000);则对应的周期为6Mhz / 60K = 100Hz,占空比为0.6K / 6K = 1/10。配置PWM前要先配置GPIO口,定义为PWM输出,并选择Timer的输出模式为16位PWM,经过三重配置才能正确输出PWM信号。红外接收器解码过程重点是对红外码内间隔时间的判断。调试红外码时应当设当地设置flag帮助多个判断。当引导码时间参数符合标准时flag1置1,接收到正确的红外码,进入下一步。当用户码每个间隔符合标准的时间间隔时flag2置1,表示该一位码正确,进入一下步。当接收到32位数据后flag3置1,表示红外码结束,开始进行解码。解码部分用case语句进行判断。红外码用数组储存,使用的时候会方便一点。例如: for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];} 这样就可以随意获取某几位码进行下一步操作。

四、小结

本次课内实验把我带进了ARM的领域,通过动手编程和小组讨论,让我对项-25

第四篇:网络教学系统的设计、实现及分析

高等教育网络教学系统的设计、实现及分析

【摘要】本文主要是研究如何在普通高校中引入网络教学。本文借用北京大学开发的基于网络的辅助教学系统《北大网络学堂》等其它网络教学系统,来阐述在普通高校中引入网络教学的设计思想及实现方式,并针对使用中存在的问题进行了分析,提出了相应的解决方法或建议。

【关键词】网络教育、高等教育、辅助教学、Internet

一、引言

网络技术的高速发展,使人类的信息资源实现了高度共享,并从根本上改变了人类进行信息交流的方式,对高等教育的影响也必将是深刻的。从大的方面来说,它对高等教育的管理模式、教学模式、财政投入模式等都要带来巨大的影响,从小的方面来说,它可以解决传统课堂教学中存在的很多问题,过去一些不可能实现或很难实现的教学设计思想,现在就可以实现了。

目前网络在教育中的最热门的应用莫过于远程教育了,但是,如何把网络技术应用于高等教育的主体---传统课堂教学也是一个非常重要的问题(李晓明 [1]),因为高等院校中的网络辅助教学和远程教育还是有区别的。

本文就是主要依据北京大学开发的网络辅助教学系统《北大网络学堂》(以下简称网络学堂)(尚俊杰 2000 [2]),并参考其他人开发的一些有关软件,来阐述在高等院校的传统教学中引入网络辅助教学的设计思想、实现方式以及使用分析,希望在高校开展网络辅助教学时起到一定的参考意义。

二、为什么要采用网络辅助教学

对于采用网络辅助教学,也许有人会问,粉笔黑板不用的好好的吗?能简单为什么要麻烦呢?

1.它可以给教学工作带来极大的方便

网络给教学工作确实带来了极大的方便,比如在教学中:教师可以将自己的讲义及有关学习资源放在网上供学生课后复习,这样学生随时都可以上网浏览,也省去了复印的麻烦;学生可以通过email交作业,就省了收作业发作业的麻烦;师生可以随时通过email交流,或通过网络讨论。事实上,目前很多老师已经不同程度的利用网络辅助教学,比如提供电子讲义、收作业等等。给它们提供一个更好的网络辅助教学系统就成为比较迫切的问题。

2.可以更好的实现许多教学设计策略

网络辅助教学在给教学工作带来极大方便的同时,也使原来不太好实现或不可能实现的教学设计思想得以实现。比如,利用网络开展基于资源的学习(Resource-based Learning)、基于问题的学习(Problem Solving)以及协作学习(Collaborative Learning)等等(Ron Owsto[3])。通过有效的实现各种学习策略,就可以加强教学效果,提高教学质量。

3.它是“以教师为中心”的教学模式和“以学生为中心”的教学模式的完美结合的体现

目前有两种教学设计理念(余胜泉 2000 [4]):一种是“以教师为中心”的的教学设计理念,另一种是“以学生为中心”的教学设计理念。这两种教学模式各有优缺点,但是又是相互互补、相辅相成的关系。考虑到目前高等院校还是以课堂教学为主,自然主要是以教师为中心的,如何才能协调使用这两种教学模式呢?网络辅助教学系统正好是一个良好的工具。在课堂教学中,仍然采用以教师为中心的教学模式,在课后的网络辅助学习中,却采用以学生为中心的教学模式,并且力争通过辅助教学系统尽可能将这两种教学模式互相融合。

二、网络辅助教学系统的设计

基于以上考虑,我们确立了网络辅助教学系统的设计思想如下:

1.要实现基本的教学功能

网络辅助教学系统大体上应该主要实现以下几个功能:(Schweizer, Heid 1999[5])

Ø教学管理、比如教师在网上开课,学生选课管理等管理功能。

Ø学生学习、提供电子讲义、其它资源、课后复习、教学安排等。

Ø师生交流、提供师生实时或非实时的交流,比如通过信箱、留言板、课程论坛、聊天室等。

Ø作业管理、教师可以在线布置作业、批改作业,学生可以在线递交作业。

Ø考试管理、因为现在高校仍是以笔试为主,所以主要提供一些课程的在线考试功能,以及考试分数管理等。

Ø提供资源、通过FTP资源库和网络导航库为学生提供大量的有用的学习资源。

2.要尽可能为实现各种教学策略提供条件

如果网络教学系统仅仅实现公布讲义、在线作业等功能,毕竟还是低层次的,如何利用该系统使教师方便的实现各种教学策略才是一个质的提高。比如,利用资源系统为学生提供大量的有用的学习资源得以实现基于资源的学习。另外,通过课程论坛等模块实现合作学习策略。设计系统时,就应该尽量使各种教学策略尽可能融合到系统中,让教师实现起来非常方便。

3.一定要以学生为中心

前面讲过,网络辅助教学系统就是以学生为中心的教学模式的体现,所以,不论大的方面还是小的细节都应该坚持以学生为中心,一切为了学生学习,充分发挥学生的主动性和创造性。

4.一定要简单实用

前面讲过,网络技术可以给教学带来极大的方便,这是它最重要的优点。如果不幸把系统设计的使用非常复杂,那就适得其反了。事实上,确实有一些系统功能非常强大,但使用非常复杂,结果使一些教师望而却步。

因此,在设计时,凡是可有可无的模块坚决不要,对于较复杂的模块,力争使用界面简单。在设计时期,我们还广泛参考了目前比较流行的网络教育系统,如WebCT、LearningSpace 等,并充分考虑了高等教育网络辅助教学的特点,并一边设计、一边试用、一边修改,力争将先进的教育设计观念融入到系统中(汪琼 1999[6])。

三、具体实现

具体来说,网络辅助教学系统主要由六个子系统组成,学习系统、交流系统、作业系统、测验系统、资源系统、管理系统组成,每一个子系统又由不同的模块组成。

1.学习系统

学习系统主要包括教学安排、电子讲义、电子黑板子模块。

“教学安排”是一个比较小的模块,主要是有关上课、考试时间安排及教学计划的安排,老师可以随时根据情况调整,学生可以清楚的知道当前课程的安排。

“电子讲义”主要是给学生在网上提供比较详细的讲义,可以利用超媒体提供更多的信息资源,并可以方便更新,还节省学生记笔记的时间。

“电子黑板”子模块是我们用来将教育技术运用到教室中去,方便教师课堂授课、学生课后复习的一个尝试。利用该模块,教师可以事先将课堂板书、课堂讲义、以及其它各种课堂要用的素材事先在网上整理好,到教室后,教师连上网络就可以讲课,并提供了课堂备忘录、点名等功能模块。而学生在课后可以方便的浏览老师课堂讲稿和整理课堂板书。尽管由于技术的原因,现在该模块功能还不是很完善,但是已经在实际教学中起到了很大的作用,并展示了良好的发展前景。

2.交流系统

交流系统分为“信息中心”、“综合论坛”、“在线交流”三部分

网络在教育中最大的两个用处,一是丰富的资源,二是快捷方便的联系。所以说,交流系统是网络辅助教学系统中非常重要的部分,它是实现个别化学习和协作化学习的物理基础,也是实现因材施教的保障。

“信息中心”类似于留言本,它可以使大家方便的联系。我们希望这里成为一个高度智能化的服务中心,师生一登录这里,就可以知道整个网站的信息变化与否。

“综合论坛”也是我们仔细考察其它系统后将一般的BBS和FAQ组合而成的,BBS和FAQ在很多地方都起着很大的作用,但是在高等教育中,由于一门课人数较少等原因,很多系统的这两个模块使用率都很低。我们把这两个模块组合,以FAQ为主,BBS为辅,综合发挥两部分的作用,基本得到了学生的认可。

“在线交流”就是提供一个师生交流的场所,类似于普通的聊天室,目前还是只支持文字聊天。我们正在尝试开发一个综合运用语音、图象、文件等的高效交流中心。对于普通高校的校内教育,它没有远程教育那么迫切,不过如果发展的好,也有很好的应用前景。

3.作业系统

作业评估系统主要分为“作业”和“分数管理”等子模块。可以实现教师在网上布置作业,学生在网上交作业的功能,教师可以方便的批阅及进行分数管理,学生可以查阅自己的分数和评语。

4.测试系统

测试系统主要包括“在线测试”和“分数管理”等子模块。该模块可以实现在规定时间内进行在线考试,学生也可以在此查询分数。由于高校还是以笔试为主,所以该模块目前主要是对有关需要上机考试的科目的支持。比如计算机课。考虑到高等院校目前实际情况,一般对于一门课不可能有专门的巨大的题库的支持,我们还是采用教师在网上留考试题目,学生在线作答的方式。

5.资源系统

资源系统主要包括“课程资源”、“FTP资源”、“网络资源”等。

为了给学生提供有效的资源,网络学堂提供三种方式,一是课程资源,教师可以将有关资料、软件等材料在线上传到课程资源处;二是FTP资源,鉴于人力等原因,我们还利用FTP提供了大量的资源,如免费软件、素材、源代码等;三是网络资源,鉴于网络资源鱼龙混杂,教师精心为学生提供一些好的网络资源站点。当然学生也可以推荐。

实践证明,一个好的资源系统是网络辅助教学系统成功的一半。

6.管理系统

管理系统分为“个人信息”、“课程管理”、“学生管理”、“系统管理”等模块,主要实现一些教学管理方面的事务。

该系统在开发过程中,我们就利用《计算机基础与应用》课程和其它一些课程来进行测试,事实证明该形式的教学极大的调动了学生的积极性,学生不仅用到了课堂的知识,而且自学了更多的知识,更锻炼了利用网络学习的能力。

四、使用分析

一个学期的使用结果表明网络辅助教学确实极大的方便了师生,确实有助于许多学习策略的实现,提高了学生的积极性,加强了教学效果,提高了教学质量。同时也锻炼了学生利用网络学习的能力。

在实际使用中,我们还注意到它非常有助于师生的交流。在学习中,师生的交流是非常重要的,不仅仅是回答问题和反馈信息,更重要的是营造一种师生平等、友爱的关系,这对于增强学生的积极性也是非常重要的。而课堂中由于时间等原因,不可能使每一位学生和老师都能充分的交流,而通过网络,学生和老师的交流几乎是全天候的,而且是非常快速和方便的。而且,通过网络交流还有一个更重要的意义:就是有些内向的学生平时“不敢”提问,生怕说

错了别人笑话自己,而通过网络,他们就敢于和教师讨论,并且在教师的鼓励之下,慢慢的也敢于在课堂上和教师讨论了,一些学生由此找到了自信,成绩提高很快。

当然,实际使用中,我们也发现了一些网络辅助教学需要注意的问题和需要研究的方向:

1、转变教育观念,加强教师培训

采用网络辅助教学对广大教师不仅是一个机会,也是一个挑战,它需要教师转变教育观念:在网络辅助教学中,教师不再是知识的灌输者,而是网络教学的设计者、研究者和开发者和资源提供者。在系统中不是作为主导者,而是作为引导者引导学生进行学习,是学生学习过程中的帮助者和促进者(顾苹 2000 [7])。

而且,网络辅助教学只是将教师从一些具体的事务中解脱了出来,对教师在提供资源、引导学生学习方面要求却更高了。因此,引入网络辅助教学,教师不是轻松了,而是任务更重了,对此,各位教师和有关管理者要有清醒的认识。

要想更好的实行网络辅助教学,就要加强对教师的培训,包括计算机技术培训和教育技术培训。使老师能够主动的去采用网络辅助教学,并掌握基本的、必需的技术。有条件的话,还应该多举行一些经验交流活动。

2、加强校际交流和资源共享

前面已经讲到,网络辅助教学系统目的之一就是实现基于资源的学习,而基于资源的学习首先就要求具有一定的信息量,而在高等教育中,一般一门课程学生人数不多,虽然教师可以主动在系统中添加资源,但毕竟个人的力量是有限的,因此,最好能使各高校同类课程的资源共享,不仅切实方便了师生,而且有利于不同的学术思想的交流。

3、交流系统需要加强研究

在网络辅助教学中,传递教案、师生交流、递交作业是最实用的三块。

实际使用中,我们发现了一个有趣的现象:本来希望学生有问题在“综合论坛”里讨论发言,这样便于整理、检索和别人学习,可是学生仍然倾向于使用Email和教师联系,如《计算机基础与应用》一门课中(学生110名),学生利用Email和教师交流300多次,利用“个人信息中心”交流150多次,而利用“综合论坛”的只有20多次,而“在线讨论”几乎没有好好用过。(由于是校内教学,师生面对面的交流次数无法详细统计。)为此,我们专门研究了别的一些网络教育系统的论坛一类的模块,发现大部分利用率都比较低。

究其原因:

一、教师因素很重要,一学生就说:老师,我知道你一直在收Email,而“综合论坛”你不经常看,所以我要给你发Email;

二、还是上面说的,简单实用的东西就有人用,学生问问题他不会去想这个问题以后怎么被他人用,他只要得到解答就行了,因此通过Email当然就是最简单的选择。

要解决该问题,也只能从技术和教师两方面着手:从技术上来说,想办法将email系统、留言板系统和综合论坛系统后台打通,使有机融合,学生通过Email发的问题很容易转换到综合论坛系统中,借以实现对资源的再利用。从教师方面来说,要积极参与,引导学生,并争取自己尽可能多的在论坛里提供资料,组织讨论等等。

至于在线交流,考虑到高等教育网络辅助教学的实际情况,它的利用率不高不足为奇,不过,如果将最新的技术引入在线交流,实现声音、文字、图象的方便的交流还是很有前景的,比如,将ICQ技术引入。

4、如何进一步推广网络辅助教育

在推广使用中,我们也发现,很多教师已经习惯了多年来黑板加粉笔的授课方式,一下子推给他一个复杂的网络辅助教学系统,确实不太容易接受。

在实际摸索中,我们发现将新技术新理论应用到教学中必须分层次进行:第一层次、尽量帮助老师使他们的教学工作方便,我们提供教师在网上发通知、在线批改作业等功能,确实解

决了教师认为最重要的工作。第二层次、再逐渐将更复杂的功能推给教师,比如让学生在网上分组协作学习等。实际证明,实行分层次要求,第一层次教师很容易接受,也很乐于使用。这也不难理解,让我们看看PowerPoint,尽管它很简单,然而它目前确是在教学中应用最广的技术。还有Email.,尽管目前的Email系统在信息管理、检索等方面很不方便,但是,它确是应用最广的联系手段。这两个技术表明,“简单、实用”仍然是教师选择技术的最重要的条件,在进行网络辅助教学系统开发时,第一要考虑的仍然是这四个字。

另外,现在的网络辅助教学主要用在课后指导上,在教室中主要以黑板粉笔和放录象、演示PowerPoint讲稿为主,如何更好的把网络技术引入到教室中呢?我们开发了“电子黑板”子系统来进行探索。教师在课前将自己的讲稿及所需的各种文件先放到网上,并可以将板书(现在只支持文本)预先写好在系统中,在课堂上教师可以演示讲稿,也可以演示板书,板书还可以再修改,再保存。学生课后可以打开复习。当然还加入了些点名、课堂备忘等辅助功能。尽管由于技术原因,做的很简单,但在实用中已经显示了良好的应用前景。

要想更好的推广,就需要最新的计算机技术的推动,比如手写技术、OCR技术、语音识别技术等等。如果,教师在课堂上可以随心所欲的从网上打开自己准备好的文件讲课,并可以用手写笔轻松的在屏幕上书写、修改,还可以方便的保存,相信对很多教师都会具有吸引力的。

五、总结

随着高等教育的深化改革,随着计算机技术的发展,随着教学设计理论的深入研究,网络辅助教学系统的研究是没有止境的。

高等教育的网络辅助教学只要坚持三条:更多的资源、更方便的交流手段、更方便的教学管理,紧扣高等教育和辅助教学两个特点,就一定能发挥巨大的作用,并反过来促进高等教育的深化改革。

参考文献

1、李晓明,春苗破土充满希望,4、余胜泉,网上教学、学习与课程设计,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、汪琼,网上教学支撑系统现状分析,19997、顾萍,网络教学特点与高校教师脚色特征分析,教育技术研究,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:南水北调水质智能监测分析系统设计初探

南水北调水质智能监测分析系统设计初探

徐永兵,孙水英,袁 东

(山东省水利勘测设计院,济南,250013)

摘要:南水北调东线工程是一项旨在缓解山东、天津等北方省市水资源短缺的国家战略性调水工程,调水水质影响着整个工程的成败。本文就水质智能监测分析系统的设计进行了分析与研究,提出在已建项目的基础上,充分利用先进的物联网技术、大数据技术、WebGIS技术,建立一个高起点、见效快、实用性强、创新型的专业水质监测分析系统,能够提升水质监测管理级别,深化水质监测管理;能够对水质监测数据进行快速、综合分析,充分挖掘水质监测数据价值,优化水质分析评价,并能够借助移动终端、微信公众平台等新型介质通过地图、图表等多种形式展示数据成果;通过深入对比分析不同监测指标的变化情况,分析水质变化的原因,实现辅助决策支持。

关键词: 南水北调;东线工程;水质监测;智能化;辅助决策

0.引言

南水北调东线工程是一项旨在缓解山东、天津等北方省市水资源短缺的国家战略性调水工程[1]。2016年3月1日实现对威海市首次供水,标志着南水北调东线一期工程规划供水目标全部实现。调水水质关系到整个调水工程的成败,山东段已对输水沿线渠道、河道、湖泊、各支流汇入输水河道的水质进行监测[2]。为了充分挖掘发挥水质监测数据的价值,实现安全调水的辅助决策功能,就需要在对各监测断面水质监测数据智能分析的基础上,开展水质智能监测分析系统的建设。

1.建设现状与需求分析

1.1.建设现状

东线山东段现有2个移动监测实验室和1个固定监测实验室,并已实现对关键断面的水质自动监测,现有二级坝、南四湖出口、东平湖入口、东平湖北出口、东平湖穿黄工程出口、鲁北段聊城与德州交界处、济南以东段与引黄济青交界处等7处水质自动监测站。水质监测主要指标包括:常规五参数(水温、酸碱度、电导率、浊度、溶解氧)、高锰酸盐、氨氮、总磷、总氮、叶绿素等[3]。1.2.系统功能需求

(1)对水质监测数据的综合对比与分析

通过对水质监测实时数据和历史数据进行综合对比与统计分析,找出水质变化的原因,掌握水质变化的规律。

(2)实现安全调水的辅助决策功能

在突发水体污染事件时,分析出污染源的大体位置和污染成分,预测下游测水质指标

范围,自动生成污染水体的解决方案。

(3)水质监测分析数据展示

通过移动终端查看水质监测分析数据,查看地图、图表等多样化水质监测数据趋势展示,同时能够建立互动性信息平台,实现信息的交流和共享。

2.系统设计原则

(1)实用性原则

必须坚持快见效,见实效,以管理、业务、服务需求为出发点和原动力,紧密结合项目实际情况进行设计开发,确保系统实用、高效和方便,贯彻面向最终用户的原则,建立友好的用户界面,使用户操作简单直观,易于学习掌握。

(2)先进性原则

采用符合当今潮流和发展趋势的主流技术,被公众认可的优质开发和应用平台,采用先进成熟的软件架构、设计理念和开发手段,选用技术先进、成熟稳定的基础支撑软件,充分预见未来技术发展趋势,保证系统在不替换现有设备、不损失前期投资的情况下能方便地升级和扩容。

(3)开放性原则

尽可能地利用已有的设备、软件及信息资源,对于未来可能增添的新的子系统、新的数据库、新的功能、新的用户都要留有接口,系统可以随形势的发展而不断成长扩大。

3.建设的目标与任务

3.1.建设目标

水质监测智能监测分析系统基于指标和元数据体系,整合重构各类水质监测相关数据资源,形成水质数据资源体系,实现水质监测一张图、水质综合分析、移动综合展示和微信公众平台四大应用,实现南水北调东线一期工程山东段水质监测数据的资源化、价值化和智慧化,充分挖掘水质监测数据价值,深化水质监测管理,实现辅助决策支持。3.2.建设任务

(1)梳理水质监测分析相关的各类数据,提取指标,通过元数据体系,构建水质数据资源体系,构建水质数据中心,提供数据的采集、整合、管理和服务。

(2)构建水质监测一张图,实现以地理结构为框架,以水质监测数据为基础、以统计数据为依据的实现查询、分析、展示功能,以“一张图”的形式全方位、多角度展示水

质监测统计情况。

(3)构建水质综合分析系统,对水质监测数据进行深入分析,实现关键断面水质快速分析、水质预警预报、多断面综合分析、缓冲区统计分析,实现辅助决策支持。

(4)构建移动综合展示系统,通过移动终端展示水质监测成果,能够让管理者通过移动终端及时获取各类水质监测指标信息、综合统计信息及其它相关信息。

(5)构建微信公众平台,实现信息的发布、订阅、上传、共享,实现信息的有效互动。

4.系统总体设计

水质监测分析平台通过梳理完善南水北调东线一期工程山东段水质指标体系,构建水质资源基础框架及元数据管理体系,形成水质数据资源体系,以指标驱动应用,实现水质综合分析,并通过地图、图表等多样化可视化方式进行数据展示。平台以数据为核心,盘活水质监测数据资源,实现数据资源化、价值化、智慧化。

图 1 系统总体架构框图

硬件网络层:提供数据采集手段以及通信基础设备保障,构成必要的硬件和网络环境,可以利用现有硬件和网络设备。

数据资源层:存储所有数据及信息,是所有应用的数据资源支撑,完成数据资源和信

息资源的标准化、结构化、有序化,形成水利数据资源体系。

支撑平台层:作为整个系统的公共支撑与服务平台,是系统的数据交换中心、信息交流中心和GIS地理服务中心,为各类业务应用系统提供公共技术支撑,实现各业务应用统一的标准规范、公共平台、统一用户权限,可利用现有的应用支撑平台实现。

应用系统层:所有面向最终用户的应用系统,直接为用户提供服务。

用户接入层:主要各级机构的管理人员,接入层提供通过电脑、手机等多种方式提供给用户,具有良好的人机交互界面和在线帮助功能。

5.应用系统建设

水质监测分析平台包括水质监测一张图、水质综合分析、移动综合展示、微信公众平台四大应用。5.1.水质监测一张图

水质监测一张图不仅包括常见的地图基本操作功能,还对资源进行综合展示,提供地理信息系统特有的空间查询分析功能,并结合统计数据实现各类指标的专题统计展示。

(1)自动监测站展示

资源显示:能够显示自动监测站的整体情况(如数量、名称等)及在地图上的分布情况。

信息显示:在地图上漫游到自动监测站,显示详细信息,同时能够查看到自动监测站的实时数据、历史数据。

快速定位:实现资源显示与地图的关联,能够快速定位到自动监测站所处的地点,可查看到资源的详细信息。

(2)移动监测站展示

资源显示:能够显示移动实验室的设备配置情况。信息显示:展示实时监测分析数据和历史数据等。

快速定位:实现资源显示与地图的关联,能够快速定位到移动实验室所处的地点,可查看到资源的详细信息。

(3)固定实验室展示

资源显示:能够显示固定实验室的整体情况(如数量、名称及设备配置等)及在地图上的分布情况。

信息显示:在地图上漫游到固定实验室,显示详细信息,同时还可展示实时监测分析

数据等。

快速定位:实现资源显示与地图的关联,能够快速定位到固定实验室所处的地点,可查看到资源的详细信息。5.2.水质综合分析

(1)水质监测查询统计

水质监测查询:可根据指标查询水质监测站监测的水质情况。可按照水质级别指标,也可按照物理指标、化学指标、生物指标进行对各个水质监测站点进行查询。

特征值统计:按时段统计站点的监测项目的样品总数、检出率、超标率、实测范围、最大值超标倍数、最大值出现日期和时段平均值。特征值统计有年统计、任意时段统计和自定义统计。

水质统计:包括水质评价基本情况统计、水质统计和水质类别统计等。

超标统计:统计包括干线超标站点统计、行政区超标站点统计、单项超标站点统计和单项超标率统计。

(2)关键断面水质快速分析

饼形分析:以饼形图分析此断面的各个水质污染指标占比,进而分析出那个污染是主要污染。

趋势分析:各个水质污染物数据以趋势展现,可根据此趋势对比分析出各个污染源情况以及哪个污染源上升最快,哪个污染源相对稳定,哪个污染源在逐渐降低。

报表分析:单独水质污染物报表分析:分析不同时段的此污染物对应的污染程度。多水质污染物报表分析:分析不同污染物在相应的时段污染情况。

图形分析:以不同的颜色标注的同一个断面图上的不同污染物,进而直观得看出断面的水质情况。

(3)水质预警、预报

水质预警预报是在一定范围内,对一定时期的水质状况进行分析、评价,确定水质的状况和水质变化的趋势、速度,以及达到某一变化限度的时间等,预报不正常状况的时空范围和危害程度,按需要适时地给出变化或恶化的各种警戒信息及相应的综合性对策。

(4)多断面综合分析

通过对比分析不同断面监测指标的变化情况,分析水质变化的原因,并提出相应的措施,实现辅助决策支持。

多断面图形分析:多断面同一污染源图形展示分析,直观分析出此种污染源在不同断面的分布情况,是否因为新的污染进入进而造成某一断面此种污染上升。

多断面不同污染物图形展示分析,以可视化友好的方式展现不同污染物在不同断面的分布情况。

多断面历史回溯分析:基于多断面多污染源历史回溯,能够查询分析水质在不同时刻不同断面的情况。

多断面趋势分析:多断面多水质指标趋势分析,分析出不同水质指标在不同断面的变化速度和相应的趋势,是指标在不断下降还是在加快上升,下游断面的水质指标在上升还是在下降,为调度运行提供决策支持。5.3.移动综合展示

移动综合展示通过移动终端的形式为各级管理人员提供服务,能够及时展示水质监测的整体情况、运行状态、指标监测情况、综合统计情况及动态信息。

地图浏览:可进行地图浏览,能够对闸泵站、监测站等进行查询,也可以根据位置查看周围的各类信息。

工程概况:通过列表、图片和图表等多种方式直观展示闸泵站、监测站概况信息。运行状态:通过地图、图片、图表、文字等多种可视化展示工程运行状态的实时信息,能够及时看到更新的信息和统计情况,监督工程的运行管理工作,如查看水质监测站各个设备是否在运行,运行次数,已投入运行时间,设备故障情况,故障频率,故障次数。

指标监测:直观展示水质监测分析重要指标信息,包括指标数据、上升下降趋势等,如水质级别、常规五参数等等,对于异常指标能够进行提醒。

综合统计:对指标数据进行查询,可根据兴趣选择任意指标、时间进行统计,提供地图和图表等多种方式展现综合统计结果。5.4.微信公众平台

水质监测微信公共平台针对关心调水水质的用户及管理人员提供信息服务,构建信息互动平台。主要包括:

信息推介:重要信息实时推送到用户端,可对用户分类推送,针对不同的用户关心信息种类不同,进行区别推送。对领导层推送宏观主要数据和信息,对操作用户推送运行情况等操作人员关心的信息。对用水用户推送相应区段用户关心的水质情况。

定制服务:不同的使用者可进行水质信息定制,比如某个用户只关心其中两个站点的

COD数据,可进行定制,系统进行定时推送。

信息上传:用户可通过微信客户端,上传文字、图片、音频、视频等。

6.总结

山东段水质智能监测分析系统是在已建项目的基础上,充分利用先进的物联网技术、大数据技术、WebGIS技术,建立一个高起点、见效快、实用性强、创新型的专业水质监测管理系统,提升水质监测管理级别,深化水质监测管理;对水质监测数据进行快速、综合分析,充分挖掘水质监测数据价值,优化水质分析评价,并能够借助移动终端、微信公众平台等新型介质通过地图、图表等多种形式展示数据成果;通过深入对比分析不同监测指标的变化情况,分析水质变化的原因,实现辅助决策支持。该系统的建设具有十分重要的现实意义,建议南水北调建设管理单位尽快推进该系统的建设。

参考文献:

[1]徐永兵,孙水英.MOSAIC SCADA在南水北调闸(泵)站监控系统中的应用 [J].水利信息化,2015(5):39-43.[2]矫桂丽,朱丽丽,祖晶.南水北调东线山东段水质监测站点的布设[J].水利规划与设计,2013(6):48-50.[3]徐永兵,孙水英.南水北调东线一期工程南四湖水资源监测系统设计思路与技术要点[C].中国水利学会水资源专业委员会2015年年会暨学术研讨会会议论文集,2015.[4]陈翔,雷晓晖,蒋云钟.南水北调中线决策会商与应急响应系统设计研究[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 作者简介:

徐永兵、1981年02月、男、工程硕士、工程师、水利信息化、***、xu_yongbing@sina.com

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