一种灵活的网络学习行为数据采集与分析系统论文[大全五篇]

第一篇：一种灵活的网络学习行为数据采集与分析系统论文

摘要：网络学习正在日益兴起，在多样化的教与学过程中充分利用网络上日益丰富的学习资源，满足不同层次求学者的需要。对网络学习中学习者的各项学习行为进行分析，从中找出学习者群体的特征和个体的特点，从而帮助教育者促进网络教与学的建设是目前迫切学要解决的问题。本文结合当前主流的学习行为数据采集和分析的方法的优点和不足，提出了一种基于数据流获取的网络学习行为数据采集与分析的方案，详细介绍了数据采集和数据分析的方法，并探讨了实现这套方案的软件系统设计。该软件系统具有较强的灵活性和实用性，能够帮助学习者和教育者进行更加有效网络教与学。

关键词：网络学习；学习行为数据采集；学习行为分析；数据流获取；文本挖掘

1.引言

现代教育教学除了传统的课堂教学和实践培训外，越来越多地采用了网络学习的方式。网络学习可以分为两种类型，一种是集中式网络学习，比如远程网络教育以及企事业内部网络的业务培训；一种是发散式网络学习，比如在学生在互联网上广泛、分散地查阅资料等自主学习。不论哪一种方式的网络学习都能在多样化的教与学过程中，充分利用网络上日益丰富的学习资源，满足不同层次求学者的需要。

对网络学习中学习者的各项学习行为进行分析，从中找出学习者的学习规律，可以帮助教育者不断修正目前还不成熟的网络学与教，促进网络教育的建设。

对网络学习者的学习行为进行分析，首先需要采集学生在网络学习过程中的学习行为信息数据，然后对这些数据进行集成、分类和分析。目前，基于计算机和网络平台的网络学习行为数据采集与分析的常用方法主要有两类，一是基于Web服务（Web Services）的方法[1][2]，一是基于Web日志挖掘（Web Usage Mining）的方法[3][4]。目前，基于Web Services的方法应用较多，但这种方法也存在比较明显的不足，主要是：只能得到在该网站进行学习的注册学习者的学习行为数据，并对他们的学习行为进行分析，具有局限性；这样的系统开发要与网站程序的设计以及数据库设计同步进行，才能做到无缝集成，专用性强，灵活性较差。Web Usage Mining的不足在于Web日志和客户端数据不容易得到，即使得到了，也和Web安全的相关原则有冲突，而且这些数据都是学习者通过该Web服务器时留下的，同样存在局限性。

通过实际对比分析和研究发现，如果能结合上述两者，就将是一种比实用的解决方案。本方案的基本思路是：在服务器或网关上使用netmate进行数据流捕获，然后处理并输出为文本，然后使用文本挖掘的成熟算法进行处理，得到网络学习者学习的特点、偏好等学习规律，帮助教育者进行教育学分析，从而有效地指导网络学习和教学的建设。

2.学习行为数据采集

学习行为数据的采集是进行学习行为分析的前提，是整个方案的基础。学生网络学习行为数据的采集是一种基于开源软件netmate的数据流自动获取，这种方式很容易对流经节点服务器或网关的数据流进行实时获取，然后回根据netmate提供的接口，生成文本已备后续的文本处理。

2.1数据流获取

数据流获取是网络学习行为数据采集的第一步。这种获取是实时的、基于随机样本的，由于样本容量可以取很大，即使出现丢包的情况，也能够接近实际情况。由于经过节点服务器或者网关的数据流既有流入的也有流出的，因此既能够获取到学习者在站或者内部网络上的集中式学习的行为数据，又能够获取到学习者通过服务器或网关进入互联网络的发散式学习的行为数据。由此可见，这样的基于数据流的网络学习行为数据采集能够满足前述两种主要的网络学习方式。

首先要在节点服务器或者网关计算机上安装好netmate及配套的库（libpcap、readline），然后根据数据获取的需求在配置文件（netmate.conf.xml）中进行配置，主要是根据需求制定自己的规则（rule）。在netmate工作过程中，根据制订好的规则，会将获取到的数据流以指定的形式进行输出。

由于netmate部署的位置可以根据需要而改变，获得的文本可以通过传送工具传到指定的目的主机，因此具有很强的灵活。在集中式网络学习中，如果获取点在远程教育网站上，则可以获取在该网站学习的所有学习者的学习信息，如果获取点在校园网的Web服务器上，就可以获取该校校园网络学习资源的利用情况；在发散式网络学习中，如果获取点在校园网的网络服务器上，就可以获取全校学生在互联网上的学习情况，如果获取点在某个院系的网关服务器上，就可以获取该院系的学生在实验室在各个时段的网络学习情况。

3.学习行为的文本挖掘

文本挖掘也被称作文本数据挖掘，是指从文本中得到高质量的、事先未知的、可理解的信息的过程。在得到通过节点服务器的数据文本后，就可以进行文本分类，从中找出网络学习行为的特点以及一些规律。

3.1文本预处理

在进行文本分类之前，须先对文本文档进行预处理，并将信息存放在比文本数据更适合处理的数据结构中。对英文单词而言，动词的不同时态一般在动词后加后缀表示（ing或ed），而单词的基本意义还是在原形式上，这时就需要进行词根还原，将一个词加后缀后的形式还原为它们基本形式。对中文文本的理解在于正确地断句，由于中文词与词之间没有空格，因此在进行中文文本挖掘之前，需要对文本进行分词处理，把中文的汉字序列切分成有意义的词。

在预处理的末期，将得到非常巨大的向量空间，这时需要进行特征降维处理。由于不同的标准对同一学习行为的界定原本就不是很明确，因此采用了卡方统计（CHI）算法进行特征选择，接下来采用聚类方法进行特征提取。

3.2文本分类

在特征降维之后，应用分类器对文本分类。目前的分类器大致可分为两类：基于统计的分类器和基于语义的分类器。基于统计的方法中，成熟的有中心法，朴素贝叶斯，支持向量机。基于语义的有决策树等。通过比较算法实现的难度和算法能达到的精度，本案采用了基于统计的分类器，通过支持向量机算法来实现。

4.采集和分析系统的设计

通过前面的描述，对本案采集和分析系统进行了详细地分析。

系统的软件设计结合前述采用的算法和工具，自行开发的一些软件模块，从而构成一个比较完整的采集和分析系统。软件的结构如图1所示。系统采用客户机/服务器模式，数据流获取与传输模块作为客户机端模块，部署在获取点计算机上，其余模块作为服务器端模块，部署在文本处理和分析的主机上。

4.1数据流获取与传输模块

数据流获取与传输负责对网络学习行为数据进行广泛的采集，然后将数据传输到指定的主机上。如前所述，数据流获取通过netmate进行，当配置为text输出时，就会取得需要的数据流文本。考虑到当前网络基本都是高速的，在获取数据流的过程中对服务器的需求已经很高，因此，将这些文本数据传输到远程主机的学习行为样本库中，然后再进行离线处理和分析工作。远程传输部分采用多线程的TCP套接字实现。recConfig也采用多线程的TCP套接字实现，用来接收来自于远程主机上Configer的参数，对采集端的配置参数进行修正，然后重启netmate和remTrans。

4.2学习行为样本库

学习行为样本库存放从各个获取点得到学习行为数据样本，并以文本文件形式存放。样本库中的文本根据其采集时间或者指定来源进行简单检索4.3文本分析模块文本分析模块负责对学习行为样本库中的文本进行分析，包括文本预处理（Preproceed）、文本分类（Classify）、输出（Export）和模式调整（RecModify）四个部分。PreProceed和Classify如前面叙述所设计。Export负责把经过分类的文本数据输出为Weka的数据格式，或者直接把各分类的数据统计结果输出到屏幕。RecModify接收来自Modifer的模式调整参数，并重启PreProceed和Classify，以便对文本挖掘的调整马上生效。

4.4可视化显示模块

可视化显示模块主要是利用Weka工具提供的可视化功能，对文本分析的结果进行显示，或者做进一步的关联规则分析并可视化输出。

4.5运行控制模块

运行控制模块主要负责系统运行期间对数据获取和文本分析两个模块的运行参数作调整，以便系统能够灵活处理需求变化。其中，Configer针对netmate配置文件和远程传输地址进行调整，为多线程TCP服务器套接字设计；Modier对文本预处理和文本分类的模式进行调整。

结束语

本文提出了一个比较灵活的网络学习行为数据采集和分析系统，采用了开源软件工具和成熟的算法，在此基础上进行软件设计，从而实现网络学习行为数据采集和学习行为的分析。远程传输模块的设计大大方便了对学习行为分析的本地化，在每个阶段都设计了相应的反馈和调整模块使得系统在运行过程中能适应具体环境。系统还处在试验的阶段，下一步将继续完善与改进，除了分类算法改进外，结果可视化也需要改进。

参考文献：

[1]Karin Anna Hummel，Helmut Hlavacs Anytime.AnywhereLearning Behavior Using a Web-Based Platform for a University Lecture.[EB/OLD.www.xiexiebang.component analysis of SOM clusters.Proceedings of theIEEE International Conference on Advanced Learning Technologies,2004

[4]黎孟雄.基于Web挖掘的远程教学质量跟踪系统设计[J].河南科技大学学报,2007(28)

[5]黄克斌,王锋,王会霞.智能化网络学习行为分析系统的设计与实现[J].中国教育信息化,2008(3)

第二篇：FPGA数据采集与回放系统设计论文

FPGA数据采集与回放系统设计论文

在个人成长的多个环节中，大家或多或少都会接触过论文吧，论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。怎么写论文才能避免踩雷呢？下面是小编为大家整理的FPGA数据采集与回放系统设计论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

1系统及其原理

基于通用信号处理开发板，利用FPGA技术控制AD9233芯片对目标模拟信号采样，再将采样量化后的数据写入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中，FIFO写满后采用自动触发工作方式将数据传输到PC机。利用VC＋＋6．0软件编写上位机实现友好的人机交互界面，将传输到PC机上的数据进行储存和实时回放。本系统主要实现以下两大功能：1）ADC模块对目标模拟信号进行采样，利用FPGA技术将采样后的数据传输到USB接口芯片CY7C68013的FIFO中存储。2）运用USB2．0总线数据传输技术，将雷达回波信号数据传输到PC机实时回放。分为应用层、内核层和物理层3部分。应用层和内核层主要由软件实现。应用层采用VC＋＋6．0开发用户界面程序，为用户提供可视化操作界面。内核层基于DriverWorks和DDK开发系统驱动程序，主要起应用软件与硬件之间的桥梁作用，把客户端的控制命令或数据流传到硬件中，同时把硬件传输过来的数据进行缓存。物理层主要以FPGA为核心，对USB接口芯片CY7C68013进行控制，通过USB2．0总线实现对中频信号采集。系统设计采用自底向上的方法，从硬件设计开始逐步到最终的应用软件的设计。

2硬件设计

FPGA在触发信号下，控制ADC采样输入信号，并存入FIFO中。当存满时，将数据写入USB接口芯片CY7C68013，同时切换另一块FIFO接收ADC转换的数据，实现乒乓存储，以提高效率。FPGA模块的一个重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。当ADC采样后，数据进入FPGA模块，FPGA控制数据流将其写入CY7C68013的FIFO中，以便于USB向PC机传输。CY7C68013的数据传输模式采用异步slaveFIFO和同步slaveFIFO切换模式。通过实测，前者传输速度约为5～10Mbit／s，后者传输速度最高可达20Mbit／s，传输速度的提高可通过更改驱动程序的读取方式实现。

3软件设计

3．1USB驱动程序设计

USB2．0总线传输技术最高速率可达480Mbit／s。本系统采用批量传输的slaveFIFO模式。CY7C68013芯片内部提供了多个FIFO缓冲区，外部逻辑可对这些端点FIFO缓冲区直接进行读写操作。在该种传输模式下，USB数据在USB主机与外部逻辑通信时无需CPU的干预，可大大提高数据传输速度。Cypress公司为CY7C68013芯片提供了通用的驱动程序，用户可根据需求开发相应的固件程序。

3．2FPGA模块程序设计

系统中FPGA模块的'核心作用是控制AD9233芯片进行采样。AD9233作为高速采样芯片，其最高采样速率达125Mbit／s，最大模拟带宽为650MHz。通过改变采样速率可使该系统采集不同速率需求的信号，扩展了该系统的应用范围。描述FPGA控制USB数据写入接口芯片FIFO的状态机如图6所示。状态1表示指向INFIFO，触发FIFOADR［1：0］，转向状态2；状态2表示若FIFO未满则转向状态3，否则停留在状态2；状态3表示驱动数据到总线上，通过触发SLWR写数据到FIFO并增加FIFO的指针，然后转向状态4；状态4表示若还有数据写则转向状态2，否则转向完成。

3．3上位机设计

为实现人机交互，利用VC＋＋MFC在PC机上编写了可视化操作界面，即上位机。上位机既用于数据采集的控制，同时也用于采集数据的实时回放。上位机界面如图7所示。上位机主要功能：

1）按下“检测USB”按钮，可检测USB是否连接正常，并显示USB基本信息。

2）按下“开始采集”按钮，可将采集的数据传输到PC机并实时回放数据波形；再次按下“开始采集”按钮，可暂停数据波形回放。

3）按下“保存数据”按钮，可将采集的数据以＊．dat文件的形式存储到PC机硬盘。

4）按下“结束采集”按钮，可关闭采集系统并退出界面；或按下“确定”和“取消”按钮，也可直接退出界面。

4系统实测

为了测试数据采集与回放系统，利用通用信号处理开发板设计了DDS模块。该DDS模块产生一个正弦波作为测试信号，通过AD9744芯片转换后变为模拟信号输出，并将此输出信号接至示波器以便验证系统。数据采集与回放系统的实物图及系统实测波形与回放波形。

5结束语

通过实际测试，基于FPGA的数据采集与回放系统达到了预期设计的要求。此系统能够对目标模拟数据进行采集，并能对采集的数据实时回放，且可将数据以＊．dat文件的形式存入PC机硬盘；系统具有高速的采集传输功能，上位机能够实时、动态地回放数据；信号采集板和处理板共用一套硬件，避免了重复制板，在实际调试时可方便地在信号采集与信号处理的工作模式间来回切换，提高了工作效率。原驱动程序官方版本为了满足通用性和稳定性的要求，限制了传输速率，本设计开发了相应的USB驱动程序，提高了传输速率。

第三篇：人才培养工作状态数据采集与管理论文

摘要：《高等职业院校人才培养工作状态数据采集平台》（以下简称“数据平台”）是高职评估的重要组成部分，已被广泛应用于国家优质院校建设和创新发展行动计划等多个领域。“数据平台”研究将有助于高职学院监测学院人才培养工作状况、了解自身优势与存在差距，从而成功应对面临问题与挑战，促进学校健康稳定发展。

关键词：高职院校；数据平台；研究

1高职院校人才培养状态数据采集与管理平台发展与应用现状

自2008年《教育部关于印发<高等职业院校人才培养工作评估方案>的通知》（教高〔2008〕5号）中要求“所有独立设置的高等职业院校自本评估方案发布起，每学必须按要求填报“数据平台”以来，数据采集工作已经开展了十余年，平台已从最初的标准版（见图1）发展为网络版（见图2）。2013年，高职状态数据中心（见图3）的创立实现了国、省、校数十亿条数据相互关联和贯通，标志着“数据平台”由数据采集向应用发展。2015年，教育部印发《高等职业教育创新发展行动计划（2015-2018年）》，提出了要“稳步推进高等职业院校人才培养工作状态数据管理系统的建设、部署与应用，逐步加强状态数据在宏观管理、行政决策、院校治理、教学改革、报告中的基础性作用。”遗憾的是，很多高校虽然开始重视数据平台的应用，但主要集中在数据查询、填写报表、完成质量报告等，制约了数据平台使用效率的充分发挥。鉴于此，对“数据平台”的进行应用研究是很有必要的。

2数据平台数据功能分析与应用研究

2.1数据平台的功能分析

2.1.1统计汇总功能数据平台作为一个数据采集平台，可以统计汇总学院办学条件与教学工作现状的基本信息：院校基本办学条件、院校领导、实践办学条件、办学经费、信息化资源、固定资产、师资队伍、专业设置、课程设置、教学管理与教学研究、社会评价、学生就业信息、他补充信息和案例分析等。这些信息的统计汇总为学院了解自身办学条件与教学工作现状，进行数据查询提供了便利。2.1.2管理监控功能数据平台通过采集反映学校人才培养工作全过程的各项主要状态数据，为学校提供了一种有效管理的工具和方法[1]；教育行政部门通过数据平台能及时准确掌握高职院校人才培养工作现状、发展趋势和存在问题，强化宏观监控和指导的针对性；社会各界通过数据平台能了解高职教育发展状况，监督高职教育发展。[2]2.1.3比较分析功能高职数据中心对每所高职学校自2013年以来的数据平台数据进行了分析比较，形成高职学校的支持度、置信度、发散度和达标率仪表盘；对学校数据与全国示范中心数据、国家骨干及省示范中位数、同类中位数、省中位数、全国中位数和合格指标进行比较分析，形成“诊改核心指标”“案例分析指标”和“相对分析指标”；对学院数据2013年以来数据进行对比分析，形成“数据综合应用”等。这些非常有利于学校分析评价自身人才培养工作状态。

2.2数据平台应用研究

2.2.1监测办学现状数据平台数据统计汇总功能使高职学校能了解学院发展现状，尤其是案例分析和新增核心指标汇总数据更是方便学院监测发展优势与短板，扬长补短。例如，某院生均教学科研仪器设备值高于核心指标中评估指标4000元/生，但新增值低于核心指标中设定的10%时，就可监测出其科研仪器设备投入过低，需要适时上调学院科研仪器或实训设备购置预算，以满足学院发展需求。

2.2.2服务内部诊改当前，在大多数学校没有建立“校本数据平台”的情况下，可以通过“数据平台”“校级数据中心”收集数据，开展学校内部诊改工作。首先，按诊改5个层面梳理平台，找出对应关系：学校层面对应平台一级目录基本信息、院校领导、基本办学条件、办学经费、教学管理与教学研究和社会评价；专业层面对应专业和实践教学条件；课程层面对应子目录课程设置；教师层面对应师资队伍，学生层面对应学生信息。其次，扩展每个层面对应平台子目录乃至字段，进行诊改。当然，数据平台因采集数据有限，要更好进行诊断，最好是将数据平台与校级平台结合起来。

2.2.3科学规划发展战略高职院校通过数据中心数据对比分析，可确定学校在同类院校中的地位、与社会需求的符合度、发展的基本走向，从而科学制定发展目标和发展战略。[3]例如，对比分析表2中某校具有研究生学位教师占专任教师的比例，可以发现该校该指标高出同类中位数2.27个百分点，处于中等偏上水平；低于省中位数和全国中位数2.66个百分点，略低；分别低于国家骨干及省示范位数和全国示范中位和全国中位数11.29和17.61个百分点，差距较大。据此，该校就可以确定自身师资发展规划，逐步提高具有研究生学位教师比例，先发展至省级乃至全国中等水平，再发展成为省示范学校和国家骨干学校，将全国示范定为长期发展目标。

2.2.4存在问题数据平台在应用的过程中存在以下问题：一是数据采用报表化采集，真实性没有保证，不利于实施有效管理监测；二是数据一年采集一次，不利于及时监测，及时诊改；三是数据分析法多为对比法，不够深入，有待进一步提高，切实提高数据的应用效率。

3数据平台存在问题解决策略思考

3.1加强采集系统建设，实现源头采集和实时采集

随着智慧校园的普及，高职学校现已普遍建有自己的OA办公系统、教务系统、人事系统、学生系统、财务系统等，积累了大量的原始数据。数据平台可通过加强采集系统建设，建立校本人才培养工作状态数据管理系统，对接院校内部业务管理系统，实现数据源头采集和实时采集，提高数据采集的效率和数据的准确性，满足高职院校教育与教学管理监测、各级教育主管的宏观决策管理、授权教育专家的科学研究和数据分析的需求。

3.2深度加工分析数据，提高数据应用效率

数据的深入加工和分析，会产生更多的有效信息。高职数据中心若能对数据进行更深层的科学加工与分析，形成报表、曲线图或分析报告，将会更进一部提高数据平台的使用价值，扩大数据的应用层面，提升数据的使用效率，规范各项管理工作。

4结语

数据平台采集数据涵盖反映学校人才培养工作的主要信息，是政府监管高职学校和制定政策的有效凭据，也是社会了解高职学校的重要途径。高职学校在做好数据采集、确保数据真实和准确的同时，要充分利用数据平台进行自我监测、自我诊断，通过分析学校发展的优势、劣势和学校所处处地位，科学制定发展规划与策略，促进学校持续健康发展。目前，平台信息采集具有一定的滞后性，需要加强体系建设，实现数据的源头采集和实时采集，并对数据进行深度加工分析，以满足各方对平台应用的需求。

参考文献：

[1]何锡涛.高职评估数据采集平台的建设与使用[J].高教发展与评估，2009（5）.[2]周慎.基于V2.11a001人才培养工作状态数据平台的功能与使用研究[J].湖北社会科学，2012（6）.[3]郑卫东.构建高职院校教学质量保障体系的研究与探索———从数据采集走向数据管理[J].中国高教研究，2010（10）.

第四篇：南京化工厂数据采集与程控调度机一体化系统

南京化工厂数据采集与程控调度机一体化系统一、企业介绍

南京化工厂隶属于中国石油化工集团公司，始建于1947年，是全国大型有机化工和精细化工生产骨干企业，原化工部确定的我国化学工业16个生产基地之一，1995年进入国家经贸委确定的全国512家重点企业序列。工厂现有在岗职工2500余人，各类专业技术人员700人，总资产7亿元。

南京化工厂生产有机中间体、橡胶助剂和氯碱三大系列40个品种，产品自我配套能力强，精细化程度高，自成体系，优势互补。经过50多年来持续不断的技术改进和几轮技术改造，产品质量稳步提高，规模效益逐步显现，经济技术指标跨入国内外先进行列，产品于1997年通过ISO9001质量体系认证。工厂下设12个化工车间、4个辅助车间、3个专业公司、1个专业化污水处理厂，拥有35套生产装置，其中硝基苯、硝基氯苯、RT培司、间苯二酚、氯化苯、防老剂4020、防老剂4010NA及防老剂RD等装置的生产规模处于领先地位，产量可达420kt/a。工厂技术力量雄厚，科研生产和质量检测手段先进，其“兰花牌”商标为江苏省名牌商标。

近年来，南京化工厂紧跟时代步伐，依托中国石油化工集团公司，深入实施大企业、经济国际化、科技兴厂、名牌产品、人才战略，推进体制、机制、管理、技术、文化创新,优化产业结构，培育核心竞争力，提升传统产业，为实现跨越式发展奠定了坚实的基础。

在经济全球化的背景下，南京化工厂注重发展外向型经济，面向全球，加强对外合作，参与国际分工，与跨国公司建立了稳定的贸易合作关系。2001年，以中国加入世贸组织为契机，组建了全资子公司——南京九州化工进出口有限责任公司，按照国际惯例，独立开展业务，实施产品多元化进、出口，经营领域日益拓宽。

南京化工厂地处南京市北郊，长江之滨，风景秀丽的燕子矶畔，区位优势明显，交通便利快捷，拥有铁路专用线、自备机车、专用码头、轮驳船和完善的储运系统，产品市场覆盖全国31个省、市、自治区，并远销欧美、东南亚等20多个国家和地区。

二、生产调度工作对信息化的需求

生产调度工作是化工企业生产运行管理的一个重要环节，调度工作是一个实时性极强的工作，而调度工作又与生产的各种信息紧密相关。通过电话汇总全厂生产信息来组织指挥生产或依靠调度员深入生产一线来获得信息，往往由于语言表达不确切或信息滞后等原因造成对现场出现的各种复杂的情况不能及时的进行分析、判断和决策，尤其在生产过程中各种工艺参数都在变化，如电器开关跳闸、设备故障、工艺控制参数超标等等，依靠简单的调度手段，容易延缓处理时间。同时在调度工作中对重要的生产工艺参数以及生产过程中出现的故障都需要准确及时的记录并作为资料保存，为生产活动的分析提供依据。因此必须建立一个强有力的、科学化的调度指挥系统。

南京化工厂作为一个具有50多年历史的老企业，产品品种多、品种之间配套性强、且生产过程大多易燃、易爆、高温、高压、有毒，如何把生产调度人员从被动的紧张的局面中解脱出来，减少人为的不确定因素，加速各部门之间的信息传递，使生产运行管理工作最优化显得十分必要，长期以来，我厂一直坚持生产调度管理系统向着科学化、自动化、智能化方向发展。早在1991年我厂就建立了一套“生产调度计算机辅助监测专家系统”，对全厂各主要工艺参数以及开关量进行实时监测，并完成数据处理、图形显示、越限报警以及制作报表等功能。

随着企业生产规模的不断扩大，在厂领导的关心和支持下，在2000年初我们以新上一台CTC160程控调度机为契机，总结“计算机辅助监测专家系统”的成功经验，与调度机生产方——杭州指挥通讯设备有限公司经过多方探讨、协商、互相合作成功开发了一套具有现代化水平的生产调度管理系统——南京化工厂数据采集与调度机一体化系统。

三、系统构成及功能设置

⒈ 系统构成：本一体化系统由数据采集系统、调度机部分以及局域网三部分组成，系统结构图如下：

⑴ 数据采集系统。南化数据采集系统使用国外优秀的工控组态软件Citect和性能价格比较高的ADAM 4000系列数据采集模块，运行在WINDOWS NT4.0操作平台上，采集信号可以是传统上的模拟信号4—20mA或1—5V，也可以是数字信号。电信号经过采集器后，变成数字信号，并以RS-485总线形式，利用企业内部电话网传送到调度室数据采集服务器上。数据采集系统动态显示现场各采集点的数据（数据刷新≤1S，精度上与现场仪表数据相差≤0.5%），并且把采集数据进行各种处理，如生成各种报表：班报、日报、月报等，生成趋势曲线且曲线连续。调度人员通过计算机可以实时了解现场各种生产情况，一旦出现异常情况，调度人员可以第一时间获得信息并迅速进行协调、处理。从而使调度管理工作一改以往的被动调度到主动调度，大大提高了调度管理效率。

⑵ 调度机部分。数据采集系统成功地与CTC 160门数字程控调度机实现一体化，平时，通过调度机与各岗位进行通讯联络并利用计算机对电话内容进行录音，一旦出现越限报警，数采系统将发出声光报警并通过调度机使现场相关话机振铃，同时利用系统预先设计的自动语音播报系统告之相关工作人员各种异常信息，提醒工作人员对异常情况进行检查，并迅速采取相应的措施。

⑶ 局域网部分。通过建立小型局域网实现数据共享，我们在三位厂级领导办公室设置了三台计算机，通过局域网可以随时访问数据采集系统服务器上的数据、数据同步显示，为厂领导实时了解全厂生产情况并做出各种决策提供了更加及时准确的依据。

⒉ 数据采集系统主要功能设置

⑴ 采集站：针对工厂特点，我们设置了十二个数据采集站，其中8通道模拟输入模块13只，16通道开关输入模块12只。对全厂各主要生产装置的重要工艺参数以及开关量（共80个模拟量、123个开关量）进行采集，每个采集站动态显示现场各采集点的数据（每秒刷新一次），同时各采集站内分别设置了生产工艺流程图、工艺卡片以及生产装置实景图等三个菜单项，可方便的点击进入，供调度员进行观测、学习。其中工艺流程图采用模拟动态画面并契入采集到的工艺参数值实时动态显示。

⑵ 主测参数表：对不同车间、岗位采集到的影响全局的重要参数（公用工程系统的主要运行参数）进行汇总，集中监控。⑶ 趋势图：通过对各采集数据的处理可方便的生成趋势曲线，曲线连续且每2秒刷新一次，趋势图中的曲线可任意添加或删除，所有曲线都可以往前追溯一年之内的历史数据，调度人员可以通过查看曲线全程了解各种生产情况。

⑷ 全厂地貌：提供全厂地貌图并在对应位置标出全厂十五个高压配电间所在地点的图标，点击图标可方便的查阅各高压配电间的系统图，一旦供电系统出现故障可迅速的对系统图进行调阅。

⑸ 全厂供电：提供全厂10kV供电线路系统图，并标示出相应的开关位置。利用开关量模块采集器对相应的开关量信号进行采集并显示在供电线路系统图上，一旦10kV线路出现跳闸，数采系统将能立即监测到相应的跳闸开关，10kV供电线路系统图中对应的发生跳闸的开关将由正常运行时的绿色变成红色闪烁，并发出声光报警，同时数采系统将自动进入预先定义的专家决策系统，专家系统将准确的给出发生跳闸的线路、具体的影响范围以及紧急处理的预案，这样调度员将在第一时间获得相关信息，从而能在较短的时间内按预案要求进行紧急处置，最大限度的降低了因电器线路跳闸对生产产生的冲击。

⑹ 系统报警：分为硬件报警和采集点报警两种。系统实时监视各采集模块的状态，准确记录工艺参数出现越限报警时的数值、时间以及经过处理后恢复正常的时间，做到有案可查，为生产分析提供了可靠的依据。

⑺ 系统数据库：通过对采集数据的处理，生成各种报表（班报、日报、月报），可方便的进行打印并作为资料保存。

⑻ 用户注册：出于对系统安全方面的考虑，系统对于一些机密性的资料或重要的参数设置等，通过设置严格的等级权限来加以保护，共分为一般调度员、调度管理员、系统管理员三个等级。

⑼ 系统维护：通过用户注册密码确认后方可进入系统维护菜单项，对系统进行相关维护，如报警的设置与删除、参数值的修改、调整等，操作比较方便。

⒊ 专家决策系统和自动语音播报系统

作为整个软件的一部分，在数据采集与调度机一体化系统中，我们针对工厂实际情况，加入了专家决策系统和自动语音播报系统 ⑴ 专家决策系统：专家决策系统起着辅助决策和辅助咨询的作用，一旦通过采集点采集到的被测量值出现异常情况（为防止出现误报，要求连续5秒保持状态），系统将自动检索并进入用于事故处理的专家决策系统画面，调度员将能够迅速获得相关异常信息，并提供了紧急处理预案辅助调度员决策指挥。专家系统汇集了调度人员几十年工作中积累的丰富经验，该系统的建立使调度工作更加丰富、完善，从而成为深受调度工作人员欢迎的智能工具。

⑵ 自动语音播报系统：自动语音播报系统是实现调度机与数据采集系统一体化的重要部分。一旦出现越限报警等异常情况，系统将根据相关检索，找到对应的提示短语，通过调度机振铃，自动向相关岗位发出语音提示，提醒对方进行检查并采取紧急措施进行处理。该系统还有一个优点在于如出现大面积的供电线路跳闸等紧急情况，岗位上大量的电话同时打上来，通过自动语音播报系统利用调度电话可向相对次要的岗位进行简单语音说明情况，要求其采取应急处理措施、并注意安全。而调度员则可以集中精力对出现问题的部位以及影响到全局的岗位和牵涉到安全的地方进行紧急协调处理，避免滋生灾害的产生。

四、系统运行情况和效果评述

该系统从2000年开始在调度室投入运行至今，故障率较少、可靠性较高，达到了预期设计要求。深受调度工作人员欢迎，成为调度人员在工作中不可替代的一双眼睛。其优点主要体现在以下几个方面：

⑴ 信息的传递和处理迅速、准确、可靠，为正确的指挥生产和领导决策提供了可靠依据。调度员通过该系统可以迅速、准确的掌握全局或局部的生产情况，改被动调度为主动调度，增强了调度指挥的主动性和灵活性，大大的提高了调度指挥的快速性和准确性、从而极大的提高了工作效率。另外，通过网络的设置，厂领导和部门领导可以很直观的了解到最新的生产情况，从而为领导做出各种决策提供了更加及时准确的依据。

⑵ 将生产运行管理和安全监控熔为一体。通过对工艺运行参数的实时监测和越限报警设置，调度员也可以及时发现事故隐患，及时调整或采取防范措施，避免事故的发生和扩大。⑶ 系统的功能设置，有利于各种情况分析。系统提供的各种图形（如趋势图、状态图）、报警的设置与记录以及数据的存储等功能，为进行生产情况分析、事故分析提供了可靠依据。例如：外供电波动对我厂电解系统的安全稳定运行影响很大，以前和供电部门交涉总是出现扯皮现象，后来通过我厂提供的准确的外电网电压波动趋势图，对方才予以了足够重视，有效的避免了因为外电网波动对电解系统可能造成的冲击。

⑷ 经济效益显著。通过该系统对生产进行有效监控，保证了生产装置的安全、稳定、经济运行，为提高产品质量、降低消耗提供了可靠保障，取得了较为明显的经济效益。

该系统的使用为提高我厂调度管理工作水平起到了积极作用，受到了各方面包括同行的好评，但是，该系统并不是很完善的，有些方面有待进一步的完善提高，例如：在网络方面，我们准备与拟建中的工厂局域网进行联网，同时也想把环保在线监测系统也并入到该系统中，总之，随着工厂的不断发展，科学技术的不断进步，我们将始终坚持调度管理工作科学化的发展方向，不断提高调度工作的现代化水平。

第五篇：单片机数据采集与双机通信系统的设计任务书

智能仪器设计实习

设 计 任 务 书

题目单片机数据采集系统的设计专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容：

功能要求：完成单片机数据采集系统

1）使用单片机采集数据。

2）将采集到的数据送上微机显示、处理。

上述内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。

基本要求：

 明确设计任务，复习与查阅有关资料。

 设计所用硬件芯片按给定使用。

 按要求对设计进行简要说明，总体设计方案，各部分的详细设计。

 写出体会和总结。

要求全部使用A4纸打印稿，不少于5000字。

主要参考资料：

 李朝青编．《单片机原理及接口技术》(简明修订版)．北京航空航天大学出版社，1998  冯克．《MCS-51单片机实用子程序及其应用实例》．黑龙江科学技术出版社，1990  杨欣荣等．《智能仪器原理、设计与发展》．中南大学出版社，2003  孙传友等．《感测技术基础》． 电子工业出版社，2001

 王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，1999  科技期刊：《单片机与嵌入式系统应用》、《实用测试技术》、《自动化仪表》、《传感器世界》、《测控技术》、《电子技术应用》等2001年以后各期。

完成期限： 2013年12月16日

指导教师签名：

2013年 12月16日