信息点单元论文（共10篇）
信息点单元论文 篇1
0 引言
高压配电网规模日益庞大,尤其对于大型城市电网,其调度控制愈发复杂,在高峰时段对供电资产的合理利用更加困难[1]。高压配电网在运行层面与输电网、中低压配电网均存在显著差异,主要体现在环网与辐射状网络高度并存、电源选择与供电路径可控性较高、110kV站内运行变化多样、开关动作量大、主备供转换频繁等方面。上述特点决定着高压配电网的控制决策与输电网及中压配电网有很大不同。
当前研究多集中在中压配电网,对于110kV高压配电网研究较少。文献[2]建立了建设规模裕度评估方法,为高压配电网性能分析提供量化依据;文献[3-4]对10kV和110kV系统网架接线方式进行了专题研究,论述了高、中压配电网变电站站内外结构标准化的必然趋势,并给出接线图自动绘制方法。上述研究通常针对高压配电网一次系统构建数学模型、指标及算法,在各自角度实现其优化运行与科学评价。但尚缺乏文献从调度自动化及信息模型层面,有针对性地提出支撑高压配电网能量管理系统(EMS)高级应用的解决方案,这对各类方法的工程应用造成了障碍。目前,地调自动化系统在厂站模型、设备模型、拓扑识别、接线图形化等方面与输电系统基本一致,均以结构化脚本语言(如可扩展置标语言(XML))描述厂站接线、设备状态及各类电气运行参数[5]。目前以基于IEC 61970/IEC 61968的电力公共信息模型(CIM)及其扩展模型CIM/E为技术标准,这些标准实现了电力系统物理设备运行状态的数字映射。文献[6]研究了基于CIM/E的电网信息模型一体化管理技术,为调度业务集成提供了基础技术手段。此后,基于CIM/G的电网图形维护与共享方案也被成功构建[7],以支撑不同调度中心间的图形一体化维护。在配电网信息模型应用方面,文献[8]从站内拓扑与站外网络关联建模角度,构建基于CIM的配电网络模型,以实现一体化的追踪拓扑技术。同时,文献[9-11]在保护模型、潮流数据交互,以及网损分析等方面对CIM进行了扩展应用。
综上所述,无差异化的元件描述模型虽然提高了自动化系统开发效率,但是却忽略了高压配电网在拓扑结构、运行调整、计算需求、可视化等方面与输电系统的本质差异,难以很好地支撑其独特的运行方式与其他高级应用需求。本文着重分析高压配电网运行结构特征所导致的信息模型特殊需求,将110kV变电站站内方式按调度员最关注的设备功能组合,划分为容量单元和实际负载2类功能单元(FU),通过面向对象技术,对调度自动化系统中标准化接线的CIM进行聚合,实现高压配电网信息模型组件定义,利用Java开发中间件完成CIM(含设备库元件参数)、FU模型、研究态计算模型3 类信息模型的交互方法,为后续高级应用提供简约拓扑及其类方法,提升应用效率。
1 高压配电网的运行形态特征
1.1 基本运行结构
作为输电网与中压配电网之间的纽带,高压配电网的基本运行结构如附录A图A1所示,结构多变灵活,主供备用方式能够影响输电网潮流分布甚至稳定性,220kV断面控制阈值也制约其运行极限;此外,对于任意的110kV变电站,均存在一条甚至多条备供路径,加之站内结构的组合变化,致使运行方式调整时(如负荷转供)组合控制方案极为多样化。
1.2 站内结构分析
高压配电网站内目前主要结构为单母线分段、内桥接线及其与线变组的T接组合(三变压器四母线接线)。附录A图A2列出了2类最普遍的标准化110kV变电站站内元件与接线方式,35kV部分可作同样处理[12]。
通过附录A图A2所示两种典型110kV变电站接线在电网中可组合实现9 种以上运行方式调整。附录A表A1列出了某城市110kV系统近两年运行中各类操作大致出现频率。可知,高压配电网运行包含了大量非常规方式,其目的通常是以大幅度异构电网接线、降低短期可靠性为代价保证供电能力,这也是与输电网、中低压配电网运行的最大区别。
2 FU的构造方法
2.1 高压配电网FU定义与构成
文献[13]将厂站拓扑映射为不同的点—边分串形式,提出基于主接线图形特征的站内拓扑分析法以提升分析效率,但未从信息模型角度给出实现流程。文献[14]针对中低压配电网,提出通过收缩CIM压缩重构决策中不关心或者状态恒定的末端元件,形成简化抽象模型,以增加拓扑搜索效率、减少决策变量个数。而高压配电网的复杂性除了在于主供、备供、潜在备供路径间的转换外,还在于站内运行的灵活多变,因此需分析其站内拓扑特征及其形态变化。
本文提出将站内接线方式按在运行中的功能划分为不同结构单元,定义2 类FU:配电容量单元(DCU)与实际负载单元(ALU)。DCU起着连通高压侧电源点、表达变压器与高压母联运行(检修)状态、监测高压母线电压与变压器负载的作用,用于描述任意时刻的系统方式与结构;ALU则用于反映中压母线电压、中压母联运行(检修)状态、实际负荷大小,用于描述任意时刻的负荷位置与状态。
DCU与ALU是对110kV站内众多具体电气设备模型的抽象聚集,将承担共同功能的元件组通过状态辨识收缩至特定模型中,突出站内设备组功能的整体性,形成调度员与分析人员日常工作中最为关心的、运行状态变化最多的站内独立FU。DCU具体包含的设备包括变压器及其高、中压侧开关/刀闸,高压母联开关,高压母线,电压互感器。ALU具体包含的设备包括中压母线、中压母联开关、电压互感器、无功补偿装置(如消弧线圈、电容器组等)出口负荷。
以典型内桥接线/单母线分段接线为例,其收缩简化示意如图1所示。
图中容量单元全连通、半连通和不连通3种状态分别对应正常、母线运行—变压器失效、母线—变压器均失效3类典型运行方式。站内高压母线、变压器及其相关设备构成了最基本的供电通道单元,是拓扑变化的容量载体,信息模型上将其封装为DCU。中压母线是负荷聚集点,也是进行运行调整时的主要操作对象,在逻辑表达上可聚合为ALU。通过定义高压配电网FU,任意标准化站内接线方式及其运行中的异构,均可以用2类单元进行清晰构造,减少高级应用时需关注的设备状态与电气接线细节。
2.2 面向对象的FU描述方法
FU作为对站内具体设备模型的抽象聚集,采用面向对象编程方法对其进行信息模型定义,FU类定义基本构造如附录A表A2所示,其对象类设计可以清晰定义FU基本属性与操作函数,其中部分属性通过继承原有类(Line和Transformer等),可完整包含CIM中已定义的一次设备类,从而实现基于现有CIM的聚合封装扩展操作,任意状态的高压配电网均能用新定义的类予以描述。 附录A图A3给出了10种典型的110kV FU状态。可以看出,FU可简约表达高压配电网站内及站间各种运行方式,其实质是通过信息物理模型的简化抽取,在拓扑分析过程中对繁琐的实际设备构成的复杂电气接线进行聚合,其联络矩阵也随之降维。
2.3 运行状态辨识
FU信息模型通过事先固化了的拓扑解析函数,实现高压配电网中“拓扑功能”和“负荷功能”的解耦,可面向各类高级应用托管网络分析细节。
以判断DCU失效为例,传统CIM解析状态过程为:①→②→③→④→⑤→⑥,即要遍历站内所有设备状态后才能做出判断;而采用FU信息模型仅需两步,① → ②,通过 ② 所代表的母线停用(getDCU_Status()方法返回值为0),则认为该DCU(图1(b)中不连通DCU)失效,可直接删去相关间隔联系,即可直接通过附录A表A2中各类操作函数与属性获取,简化网络分析难度。获取如附录A图A4 所示高压配电网运行状态至多仅需14次判定即可完成,即对每个DCU调用状态判定与联接判定2个函数,而不用关心具体的站内联络细节或频繁使用传统CIM解析的拓扑搜索。将繁多的CIM对象实例状态利用信息模型聚合,收缩至FU状态,这也符合了高压配电网站内方式多变、功能高度结构化、网络拓扑调整频繁的运行特点,将会极大提高后续高级应用开发效率。
3 FU信息模型体系与构造
3.1 FU信息模型体系与聚合过程
CIM是可扩展的电力系统信息模型面向对象编码方式,其对实际物理设备的信息描述务求精确,缺乏针对高压配电网高级应用的再处理,尤其在针对复杂故障后的控制性复电、短时间大范围负荷转移、多落点与断面潮流控制等全局(系统级)和局部(厂站级)矛盾交替出现的场景下,现有CIM对应用支撑较弱。高压配电网FU信息模型是对CIM的聚合扩展,其创建遵守IEC 61970所规定的3个层次:实例层、系统模型层、元模型层。其信息模型体系如图3所示。
FU信息模型数据在导入过程中,资源描述通过CIM资源描述框架(RDF)Schema的流解析方式,将标准的CIM/XML转换为私有模型数据,通过映射规则保证数据的一致性。附录A图A5 中FU模型数据以XML文档输出,为避免XML在数据结构上与RDF文档的差异,采用RDF Schema对文档结构进行处理,以形成RDF文档,这样就符合调度自动化系统要求,从而方便数据交换。
3.2 FU信息模型的构造
3.2.1 DCU
DCU是变电站内相关设备的集合,应继承自ConductingEquipment类,同时仅引用关键元件(母线、变压器)的属性并关联其状态(Meas包、Outage包),而诸如接地刀闸、电压互感器等非关键元件即可删去。 如附录A图A6 所示,DCU类引用BusbarSection(110kV)类、PowerTransformer类和TransformerWinding类关联的全部属性,并将BusbarSection类的ID直接引用为自身ID。集合上述元件属性后,根据附录A表A2中列举的操作函数,向DCU实例对象进行属性赋值。 附录A图A6中左侧CIM/XML原始文件中框体及划线部分为属性直接引用至右侧DCU模型文件。
3.2.2 ALU
ALU是变电站内负荷母线及馈线开关等设备的组合,应该继承自ConductingEquipment类,同时仅引用关键元件(10kV负荷母线)的属性并关联其状态(Meas包、Outage包)。ALU类应该引用BusbarSection(10kV)类关联的全部属性,将其ID直接引用为自身ID,并对母线运行状态进行赋值。与DCU类一样,完成相关类与类的映射后,根据附录A表A2中列举的操作函数,向ALU实例对象进行属性赋值。附录A图A7 中左侧CIM/XML原始文件中框体及划线部分为属性直接引用至右侧ALU模型文件。
3.2.3 边
FU模型中的边即是CIM中的高、中压母联开关或变压器中压侧开关,因此其属性和状态可以直接引用。对于标准接线下的刀闸,一般作为开关两侧的附属设备,不能单独影响主设备间的连接,因此在FU聚合时可以考虑将其与开关合并,且以开关作为主要设备;而非标准接线下独立存在的刀闸,按照开关方式予以处理,如附录A图A8所示。
3.3 模型解析聚合
基于深度搜索的FU聚合如图4所示,梳理FU模型的解析聚合流程如下。
1)采用SAX流解析方式,调用相关函数提取电网对象属性中变电站rdf:ID (cim:MemberOfSubsation rdf:resource=“#ID”),将同一变电站下的全部设备聚合为一个数组,以该变电站ID为索引。
2)解析属性过程中,将变电站ID属性值转换为浮点数直接赋值给对象属性,解析关联时,需去掉RDF前的#。
3 ) 抽取数组中变压器模型(PowerTransformer) 的成员变压器绕组(TransformerWinding),母联开关(Breaker)模型的端点(Terminal)分别作为起点(T1 或T7)、终点(T6或T10),沿图4中箭头所示方向深度搜索,合并搜索过程中各设备连接点形成拓扑岛,即可将站内设备分为2个拓扑岛(图4中虚框),分配新ID,即可形成FU模型中DCU和ALU。
4)拓扑岛是通过静态元件的深度搜索形成。搜索结束后,应按索引将母联开关和变压器绕组两侧开关等的实时状态值进行对应赋值。
5)根据附录A表A2中FU的类构造基本方法获取诸如母联开关状态、母线运行状态等关键元件信息,按照功能结构单元模型重新解读电网运行方式。图5为解析聚合的整体流程示意图。
4 基于FU的高压配电网信息模型交互
4.1 CIM/设备参数数据库—FU信息模型—BPA计算模型的交互
采用Java语言在NetBeans IDE 7.4环境中开发高压配电网FU信息模型及其与现有调度自动化CIM文件的交互功能,实现CIM/设备参数数据库—FU信息模型—BPA计算模型三者之间的信息交互,基本流程如图6所示。
除设计DCU和ALU类结构外,本文研发工作还主要集中在对CIM/XML文件解析(图6 过程①)、电网拓扑搜索、设备库参数关联、基于拓扑与FU类结构的FU聚合(过程 ②),进一步开发了高压配电网FU模型和BPA计算模型信息交互功能,实现基于简约模型的后台分析程序(过程③),并按照文献[15]的方法测试了供电路径搜索、潮流计算、运行方式调整等部分基础应用(过程④和⑤),对所研发的技术在地区电网调度自动化系统中的应用与部署方式进行探索(过程⑥)。
4.2 适用性分析
基于CIM聚合的高压配电网FU信息模型的适用性主要表现在以下3个方面。
1)突出功能组合以解决系统主要矛盾
站内设备按上述规则进行合理收缩后,每次只需维护边所代表的开关量及DCU的有效状态(包括其属性中所囊括的各类开关量、母线及变压器运行状态),即能形成直观的系统运行方式图,如附录A图A9所示。同时通过DCU和ALU状态识别程序,可在拓扑分析过程中直接判定各FU运行状态,减小每次基于CIM文件进行拓扑分析的搜索量,例如变压器检修时DCU处于半连通状态,则该DCU的站内供电路径无效但其外部供电路径持续有效,再如当某DCU内高压母线检修或故障时,DCU被置为不连通状态,在作后续的负荷转供路径分析中将直接删去与该DCU相连的所有路径,以缩小可行解集范围,这必然很大程度上提高调度工作效率。
2)减少元件规模,决策变量降维
采用基于FU信息模型的网络分析中,因其内含了若干开关设备,DCU和ALU状态信息亦包含了这些开关设备状态因素,因此相关高级应用中搜索量和决策变量均有一定程度降低,如对于标准两台变110kV变电站(2组DCU-ALU),采用基于全CIM信息的关联矩阵法[16],其维度为8×8,而采用FU定义,则为6×6,当大范围运行方式调整时(如涉及10个以上110kV站),在明显降低决策变量维度的同时也提高了调度人员对关键运行指标的把握,而不用过多关注站内所有设备的状态细节。同时,采用类似于附录A图A9(b)的系统状态展示方式,可有效避免调度员频繁在系统图(往往还分为220~500kV、110kV网络2个图层)和厂站图等2至3个图层中切换的问题。
3)“由繁到简”“从简至繁”的双向交互
DCU和ALU的实质是一种保留完整信息的网络拓扑与输变电功能模块化模型,是扩展后的CIM类,在二次信息模型中起着与一次系统中地理信息系统等组合电器设备相类似的封装作用,以支撑“由繁到简”的模块化应用,同时在计算分析后不丧失“从简至繁”的各设备参数逐一记录、输出能力。从高级应用的角度,简约信息模型部分适用范围及其优势如表1所示。
5 实例测试
基于某地区调度自动化系统中CIM/XML实例化模型,对交互过程进行实例测试,实测对象为该地区电网12座110kV变电站及6座220kV变电站,高压配电网输变电容量为1 080 MVA,供电面积800km2左右,占系统总规模约1/10。从调度自动化系统中截取20 个独立运行断面数据(CIM数据文件,每个断面文件约9 MB)组成一组连续运行序列以模拟采样间隔为1min的高压配电网时序状态,依次进行如下测试。
1)FU类定义与DCU-ALU信息模型聚合(即图6过程①和②),属于静态模型构建。当电网设备发生异动(如增加或减少设备)时才启动分析。首次构建耗时40~90s,以后每次刷新平均耗时0.3~1.0s。
2)基于FU聚合的高压配电网简约信息模型与BPA计算模型的交互(图6过程③)。
3)基于简约信息模型的基本计算(图6过程④和⑤)。
本处基本计算测试指搜索指定FU转供路径及转供后潮流模拟,因此需对平衡节点等系统条件进行假定。 测试计算机CPU为Intel Core i51.7GHz,内存8GB,Windows Sever 2008 64位操作系统。附录A图A10为进行3项测试的程序运行时间,结果表明各环节测试效果稳定,第2和3项20次测试平均时间分别为1.92s和2.42s,即在正常运行方式下,在静态模型构建完成的基础上“FU聚合—BPA计算模型交互—执行计算”全部功能完成控制在4.34s之内,能满足在线应用要求,可作为相关高级应用的基础部署到调度自动化系统中。
本例测试的110kV系统开关量共计170个,且需人工反复在调度自动化系统大图和厂站图界面进行切换查找才能确定其状态,若要进行任一运行方式调整,调度员须逐一查找相关路径所有开关状态,而进行FU聚合后,仅须关注相关FU状态即可,全局需关注状态量也压缩为24个。
附录A图A11为本文所开发的基于FU接线的可视化及高级应用界面,可通过与CIM接口实时反映高压配电网运行状态。此外,用户可以直接在界面上通过点选调整FU与相关线路状态,并将调整方案通过后台程序交互为BPA计算文件结构的研究态数据文件,从而可以方便灵活地实现复电模拟、负荷转供方案制定、供电路径分析等定制化计算。
相比于附录A图A12所示的传统高压配电网调度自动化系统,本文所提的信息交互模型在扩展CIM聚合操作基础上,用规范化的FU类支持一个图层即可实现系统级与站内状态的综合显示,在降低设备维度同时也更加突出对高级应用对调度员分析思维与操作习惯的支持。
6 结语
本文将高压配电网按结构化功能划分为电源通道和实际负荷2类设备组功能,建立基于CIM聚合封装的面向对象信息模型,任意110kV变电站仅用4~7个对象就能完整描述。利用Java语言开发中间件完成调度自动化中FU模型、CIM、电网计算模型三者信息描述方法的交互,研究实现了高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,所得简约信息模型保留了调度运行中调度员最需关注的核心设备组件状态,为后续自动化系统中高级应用提供了高效的电网拓扑与设备状态解析方法,使其不用关注站内每一个细节,降低了相应分析算法的搜索量和决策变量,提升了高压配电网在线分析效率。
后续研究将基于高压配电网的FU模型,探索基于FU拓扑的电网运行方式调整辅助决策方法,以处理断面潮流控制下,全局性(系统级)和局部设备过载风险(厂站级)矛盾交织场景下的高压配电网大规模调度控制策略的优化问题。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。
信息点单元论文 篇2
第一单元：我和计算机交朋友--认识计算机
一、教材内容：
第一课交个新“朋友”
神秘的计算机 第二课
与计算机手拉手——开机与关机 第三课
漂亮桌面变变变——鼠标操作 第四课
愤怒的小鸟——计算机上玩游戏
二、教材分析：
本单元主要让学生初步了解计算机在生活中的应用，认识计算机的硬件设备并简单了解其功能；严格遵守上机规则和制度；对操作系统Windows的桌面有一定的了解；熟练地掌握鼠标的5种操作方法；按正确步骤进行了开关机操作。
三、学情分析：
三年级学生第一次上信息技术课，学生特别新鲜和兴奋，由于多数学生家里都有计算机，学生对计算机有一定了解和操作基础，对信息技术有一定的感性认识，但信息技术课和其他学科上课要求不一样，通过本单元的学习，学生要知道信息技术的课堂要求、上机要求、机房的规章制度等，学会正确开关机，认识电脑操作系统，掌握鼠标的基本操作方法。
四、教学目标：
知识与技能：让学生初步了解计算机在生活中的应用，认识计算机的硬件设备并简单了解其功能；严格遵守上机规则和制度；对操作系统Windows的桌面有一定的了解；熟练地掌握鼠标的5种操作方法；按正确步骤进行了开关机操作。
过程与方法：通过让学生观察计算机和生活中计算机的使用，让学生初步认识和了解计算机，掌握简单的计算机的使用方法。
情感态度与价值观：在让学生认识和了解计算机，掌握简单的计算机的使用方法的过程中，培养学生学习计算机的兴趣以及良好的学习习惯。
五、教学重难点： 重点：
1、认识计算机
2、认识机房和遵守机房规章制度。
难点：
1、正确的开关机方法
2、了解Windows操作系统并认识桌面
3、愤怒的小鸟--游戏
六、教学措施：
1、认真备课：明确教学重点、难点关键。探索、研究疑难问题及有关微机实践。分析学生情况，做到每课必备，写好教案。领会大纲精神，钻研教材内容，从学生实际出发做到具体情况具体分析。
2、认真上课：以启发式教学为原则，以操作训练来强化概念，形成技能、技巧，体现以学生为主体，教师为主导的教学思想，精讲多练，前后连接，板书规范清楚，教态亲切、自然，采用多种切合学生实际的教学方法和手段，调动学生的学习积极性，注重学生能力培养，及时总结，做好教学后记。
3、认真布置作业：要求学生每节新课前做好预复习工作，以利于巩固教学重点和克服薄弱环节，有利于强化信息技术术语、信息技术基础知识、基本技能的训练。
4、认真组织信息技术操作考核：对学过的每一单元及时进行双基考核，及时分析、指正、查漏补缺。
七、课时分配：
教学内容
第一课
交个新“朋友”
神秘的计算机
第二课
与计算机手拉手——开机与关机
第三课
漂亮桌面变变变——鼠标操作
第四课
愤怒的小鸟——计算机上玩游戏
课时
1课时
1课时
1课时
1课时
三年级单元备课计划
第二单元：描绘我们的快乐生活--画图软件
一、教材内容：
第五课
展开我的画板——画图软件基本操作 第六课
可爱的小熊——学习画小熊 第七课
温馨的小屋——练习画小屋 第八课
自由自在的小鱼——创作小鱼 第九课
美丽的家园——绘制家园
第十课
一起来玩七巧板——计算机中的七巧板 第十一课
神通广大的孙悟空——图形简单操作
二、教材分析：
本单元主要让学生利用计算机“画图”软件中的绘画工具，学会如何使用颜色，利用这些技术，就可以让学生画出绚丽多彩的图画。
三、学情分析：
1.学生是8——9岁的孩子，他们思维活跃，对任何事物都充满了好奇，对信息技术课更是有着浓厚的兴趣；
2.本班学生中绝大部分曾接触过“画图”程序及部分工具的使用，有一定的画图基础；
3.学生的想像与模仿能力较强，有一定的认识能力。
4.这个年龄段的学生动手欲望很强烈，对老师的演示及讲解往往没有太多的耐心。
四、教学目标：
知识与技能：让学生认识“画图”软件，熟悉画图工具的使用方法，其中包括椭圆和直线、多边形、曲线、颜料盒、铅笔和刷子、选定工具的使用。使学生使用画图工具画出绚丽多彩的画。
过程与方法：通过让学生观察和练习画图工具的使用，让学生初步认识和了解画图软件，掌握简单的画图工具的使用方法。
情感态度与价值观：在让学生认识和了解画图软件的同时，掌握简单的画图工具的使用方法，培养学生学习计算机的兴趣以及良好艺术情操。
五、教学重难点：
重点：1.各类绘图工具的使用。
2.颜料的使用。
难点：1.选定上具的使用。
2.选择合适的工具画画。
六、教学措施：
1、认真备课：明确教学重点、难点关键。探索、研究疑难问题及有关微机实践。分析学生情况，做到每课必备，写好教案。领会大纲精神，钻研教材内容，从学生实际出发做到具体情况具体分析。
2、认真上课：以启发式教学为原则，以操作训练来强化概念，形成技能、技巧，体现以学生为主体，教师为主导的教学思想，精讲多练，前后连接，板书规范清楚，教态亲切、自然，采用多种切合学生实际的教学方法和手段，调动学生的学习积极性，注重学生能力培养，及时总结，做好教学后记。
3、认真布置作业：要求学生每节新课前做好预复习工作，以利于巩固教学重点和克服薄弱环节，有利于强化信息技术术语、信息技术基础知识、基本技能的训练。
4、认真组织信息技术操作考核：对学过的每一单元及时进行双基考核，及时分析、指正、查漏补缺。
七、课时分配：
教学内容
第五课
展开我的画板——画图软件基本操作
第六课
可爱的小熊——学习画小熊
第七课
温馨的小屋——练习画小屋
第八课
自由自在的小鱼——创作小鱼
第九课
美丽的家园——绘制家园
第十课
一起来玩七巧板——计算机中的七巧板
第十一课
神通广大的孙悟空——图形简单操作
课时
1课时 1课时 1课时 1课时 1课时
1课时
1课时
三年级单元备课计划
第三单元：我是一名小画家--复杂绘画操作
一、教材内容：
第十二课
蝴蝶的对称美——翻转图形 第十三课
水中倒影——“拉伸／扭曲”功能 第十四课
描绘冬夜雪景图——反色功能
第十五课
我笔下的美丽世界——绘画的整体构思与安排
二、教材分析：
本单元是对画图软件的进一步学习应用，如何构图、合理布局是教学的难点，教师在教学时需要课前收集准备大量画图的作品，供学生欣赏、借鉴。
三、学情分析：
通过前面的学习，学生已经掌握了画图软件中的大部分功能，对电脑绘画兴趣很高。但学生的画图技巧有待于进一步提高。
四、教学目标：
知识与技能：
1.掌握画图软件“反色处理”、“复制/粘贴”“翻转/旋转”、“拉伸/扭曲”、“翻转/旋转”功能。
2.学会用选定工具清除图象；初步学习角度旋转。过程和方法：
用画图软件围绕“我是小画家”这一单元主题画出“漂亮的蝴蝶”、“湖光山色” “冬夜雪景”、“”等美美丽的世界丽图画。情感态度与价值观：
1.培养学生创作意识;能合理布局自己的画图作品。2.培养学生鼠标操作技巧。
3.培养学生保护树木爱护环境的意识和爱心 4.培养学生观察周围事物并能从中总结规律的能力。
五、教学重难点：
重点：1.掌握画图软件“反色处理”、“复制/粘贴”“翻转/旋转”、“拉伸/扭曲”、“翻转/旋转”功能。
2.学会用选定工具清除图象；初步学习角度旋转。难点：合理构图，掌握物体间的遮挡关系、透视关系
六、教学措施：
1、认真备课：明确教学重点、难点关键。探索、研究疑难问题及有关微机实践。分析学生情况，做到每课必备，写好教案。领会大纲精神，钻研教材内容，从学生实际出发做到具体情况具体分析。
2、认真上课：以启发式教学为原则，以操作训练来强化概念，形成技能、技巧，体现以学生为主体，教师为主导的教学思想，精讲多练，前后连接，板书规范清楚，教态亲切、自然，采用多种切合学生实际的教学方法和手段，调动学生的学习积极性，注重学生能力培养，及时总结，做好教学后记。
3、认真布置作业：要求学生每节新课前做好预复习工作，以利于巩固教学重点和克服薄弱环节，有利于强化信息技术术语、信息技术基础知识、基本技能的训练。
4、认真组织信息技术操作考核：对学过的每一单元及时进行双基考核，及时分析、指正、查漏补缺。
七、课时分配：
教学内容
课时
第十二课
蝴蝶的对称美——翻转图形
1课时 第十三课 第十四课 第十五课
水中倒影——“拉伸／扭曲”功能
描绘冬夜雪景图——反色功能
我笔下的美丽世界——绘画的整体构思与安排
信息点单元论文 篇3
单元综合实践课类似于复习课，因此它具有复习课的所有特征。周平儒先生在其《复习的意义》一文中对复习的目的及意义作了详细的阐述，主要为以下六点：（1）通过复习可以弄懂在课堂上没有理解或没有完全理解的问题；（2）巩固知识，形成技巧；（3）知识系统化；（4）深化知识；（5）为学习新知识技能准备条件；（6）促进能力的发展。这六点同样适用于信息技术的单元综合实践课，但信息技术课有其自身的特点，所以不能完全以一般复习课的形式来呈现。所以，结合信息技术课的特点，在时间和条件允许的情况下设计和实施单元综合实践课，显得尤为重要。
一、 信息技术单元综合实践课的设计原则
根据新课标的精神，信息技术单元综合实践课的设计应遵循实践性、学科综合性、创新性、科学与人文的融合性等原则。
（一） 实践性
新课标中明确指出：“普通高中技术课程是一门立足实践的课程。”因此，信息技术单元综合实践课必须立足于学生的直接经验，必须以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，强调学生的全员参与和全程参与，让学生“做中学”和“学中做”。
（二） 学科综合性
信息技术单元综合实践课具有高度综合性，它强调各学科、各方面知识的联系与综合运用。学生的信息技术学习活动不仅是已有知识与技能的综合运用，也是新的知识与能力的综合学习。
（三） 创新性
在信息技术单元综合实践课上，学生应通过信息的获取、加工、管理、表达和交流，通过信息技术的设计、制作和评价，通过技术思想和方法的应用及实际问题的解决，培养自己的创新精神和实践能力。
（四） 科学与人文的融合性
信息技术单元综合实践课在凝结一定的原理和方法、体现科学性的同时，也要携带丰富的文化信息、体现一定的人文特征——用技术所蕴藏的艺术感、文化性、道德责任打动学生的心灵。
二、 信息技术单元综合实践课教学设计的操作步骤
信息技术单元综合实践课的设计与一般的教学设计一样，包含五个基本要素：教学任务及对象；教学目标；教学策略；教学过程；教学评价。信息技术单元综合实践课的设计步骤总体来说可以分为三大板块：课前分析、课中处理及课后评价。其中，课前分析包含教材分析、学情分析、教学目标分析、教学重点与难点分析、教学方式设计、教学环境和教学用具的准备六个部分；课中处理就是在课堂当中顺利高效地完成整个教学过程；课后评价主要是对学生学习效果的评价、对教师教学设计的评价两个方面。
三、 信息技术单元综合实践课教学设计案例及分析
本案例的教学内容源自普通高中课程标准实验教科书《多媒体技术应用》（陶增乐主编、浙江教育出版社出版）的第三章“媒体的采集与制作”的第三节“图片素材”。
1． 教材分析
“图片素材”是“媒体的采集与制作”这一章中的第三节，根据教师用书的教学设计建议，课时安排为4个。本节教材主要是介绍图片素材的基本概念、图片素材的采集方法、图片的合成和图片的修饰等四部分的内容。依据笔者多年的教学经验和对新教材的仔细研究，以及对我校学生的综合素质的剖析，笔者在具体教学时对前两个课时作了适度调整，即将这两个课时的教学整合为一个课时来完成。图片的合成在教材中以制作多媒体作品《学校消防安全教育》封面画为线索，介绍了图片合成的基本方法，即利用图层的概念，运用复制和粘贴的方法，将不同内容的图片组合到一起，其中涉及的知识点非常多，有羽化、魔棒、亮度、对比度的修改等，都是本节的重点和难点；而图片再创作部分的内容包括复杂物体的细微选择以及滤镜的使用，也是难度相当大的。所以，这两节内容的教学不宜更改。正如教参所说，本节的重点要放在图片素材的再创作上，难点是如何通过案例教学的方法，激发学生创作的意识和培养自主学习的能力。所以笔者很自然地想到，利用多出来的一个课时做点文章，于是笔者在第四个课时设计了一节综合复习实践课。这样做，一来可以巩固前面所学的内容，如资料的收集、文本素材的采集加工等；二来可以检验学生的学习成果，进一步提升学生的学习兴趣。
2． 学情分析
在“图片素材”之前，学生已经学习了“多媒体数据文件”和“文本素材”两个节次，并且在“图片素材”节次中的前三课中已经基本掌握图片的采集、管理的方法以及利用PhotoShop进行图片合成的基本方法。其中涉及的内容有：多个文件的打开；图像大小尺寸的设置；图片的修饰方法，即羽化效果的制作；亮度、对比度的修改；魔棒工具的使用；自由变换的用法等。同时，学生还熟悉了一些常用工具，如选区工具、文字工具、毛笔、油漆桶、滤镜等的操作。这都为学生进行本课学习打下了良好的基础。
另外，学生通过前面内容的学习，对用PhotoShop加工处理图形图像产生了浓厚的兴趣，大家都不满足于书本上的依葫芦画瓢，都想自己试试创作一幅属于自己的作品。满足学生这种强烈的创作欲望是笔者设计这节课的初衷，而这也为高质量地完成这节课提供了心理支持。
但学生对知识的掌握程度有差距，学生的创造性也会有很大的区别，所以笔者考虑运用小组合作的方式。因为每个小组有5个人，他们之间会有差异，所以通过小组合作，组内学生可以合作学习，取长补短，发挥每个人的特长，共同完成一幅多媒体作品。
3． 设计思想
以小组为单位，每5个学生为一组。要求每个小组设计完成一套明信片，主题为《印象西湖》，具体要求是从春、夏、秋、冬四季来体现西子湖的美丽，并从自己的角度去理解和诠释闻名中外的旅游风景名胜——西湖的韵味。其中，4个学生分别设计一张，组成春夏秋冬四季，要求图文并茂。另外一个学生任组长，负责协调组内的设计风格，力求设计出的明信片风格统一；同时，将4张图片按序放入WORD文档中，并且组织好一段介绍性的文字，文字内容必须包括创作这套明信片的主题思想、风格以及每幅作品使用到的工具；最后以指定的文件名通过FTP上传到指定的位置。
最后的评价分成三大部分：自我评价、他人评价和教师评价。总评成绩要综合考虑这三大部分，即：最终成绩＝自我评价×20％+他人评价×60％+教师评价×20％。
为了让学生能进一步通过自己的自主学习来理解和制作出更高质量的明信片，笔者在设计中加入了一个辅助教学网站，展示关于西湖的优秀设计图片、一些工具的使用方法和一些设计案例。辅助教学网站同时也可以解决不同学生的能力差异问题，可以让学生根据自己的需求选择学习方式和内容。
4． 教学目标分析
（1） 知识与技能：了解明信片的一些基本特征；能迅速搜索到符合条件的文本素材和图片素材；能准确合理地运用工具软件对文本素材和图片素材进行适当处理。
（2） 过程与方法：通过合作与学习，小组完成对《印象西湖》的一套4张明信片的设计。希望学生能更加熟练地运用信息技术，并通过合理的、有计划的信息加工进行创造性地探索和解决实际问题。
（3） 情感态度与价值观：激发和提升学生学习信息技术的热情，培养学生的创造能力和创新意识；培养学生的自主学习、自主探究能力以及互助合作能力；提高学生的审美观以及热爱西湖、热爱家乡、热爱祖国的情感。
5． 重难点分析
（1） 教学重点：文字工具的使用，图片的合成与加工。
（2） 教学难点：图片的加工。
6． 课前准备设计
（1） 在教师电脑上构建好FTP，确定好上传作品的FTP地址。
（2） 准备好10或11个FTP账号（按班级人数确定）以及相应的登录密码，账号要有规律，但密码各不相同。
（3） 准备好一个交互式辅助教学网站，其中包括优秀的关于西湖的设计图片、一些工具的使用方法和一些设计案例。学生登录这个网站后，可以浏览、评价自己和其他组的作品。这个网站还要能自动生成最终成绩，并进行排序，按序展示出所有组的成绩和作品链接。
（4） 准备几种常见样式的明信片
7． 教学过程设计
（1） 教学导入。教师首先亮出一张带邮资的明信片，问学生所展示的是什么物品，学生基本能异口同声地回答是一张明信片。再拿出一张不带邮资的明信片，提示这也是明信片，然后提问学生“何谓明信片”，让学生思考片刻，再让学生回答明信片的一些特征。
教师阐述明信片的来历及基本特征。
（2） 欣赏与研究。教师布置任务：“正式动手设计之前，我们还是先欣赏一些精美的明信片并且学习一下设计者的设计构思和设计方法。”教师打开辅助网站，展示一些精美的明信片，与学生一块欣赏，并同大家一起分析它们的构思和采用的设计手法。
（3） 分组与任务布置。教师布置任务：“欣赏并研究完准备好的作品，我们接下来就要正式动手设计我们自己的明信片了。今天我们以小组为单位设计一套共4张明信片，大家说好不好？”
教师继续明确任务：“我们住在有‘人间天堂’之称的杭州，这里有美丽的西湖。设计一套关于西湖的明信片，把美丽的西子湖介绍给亲朋好友，是一件很有意义的事情。那么，我们就以‘印象西湖’为主题进行设计，大家说好不好？”
这时学生的热情应该能调动起来。
教师继续明确要求：“《印象西湖》一套四张，每张分别以西湖的春、夏、秋、冬为主题进行构思，下面再提点具体的要求：A.小组中的四个成员各负责1张进行设计，但4张的风格要尽量统一，由小组的第五位成员，即小组长负责协调；B.风格要求简约、明了，图文并茂；C.至少使用一种以上工具，不提倡使用过多工具，要将工具用到恰到好处，体现和谐之美；D.将4张图片按序插入到WORD文档中，并说明创作意图和构思，以及分别使用的工具，再配以文字介绍，这些由小组长完成。最后由小组长领取上传作品的FTP账号和密码，在作品完成后用指定的文件名上传到指定的账号中，并由小组长负责最后评价时的作品阐述。”
要求学生按就近原则，每5人组成一个小组，并确定好组长和4个同学的具体分工。
（4） 采集与制作。学生以小组为单位，分别组织、讨论设计方案，分头收集素材，再集中讨论确定设计方案，然后开始初步的设计；组长负责协调、调整组内设计的进度与风格，对方案进行调整或修改。
在这个过程中，学生可以利用辅助网站进行学习，教师在整个教室内活动，解决学生提出的问题，并对每个组的设计提出一些建设性的意见和建议。时间快到时，教师提醒各组长上传作品。
8. 课后评价设计
（1） 自评与互评。学生打开辅助网站，并且用给定的账号和密码登录，再按前面给定的要求进行自评和互评；组长对自己组的作品进行阐述，教师对每组的作品打分。
（2） 展评作品与总结反馈。教师打开成绩展示页面，展示各组的成绩及排名，并选取评价最高的作品和评价最低的作品进行点评，分别指出它们的出彩和缺点所在，最后对整体水平作一个综述，提出一些意见和建议。
本案例最大的亮点在于能贴近学生的实际生活，提出一个学生感兴趣的主题，即完成《印象西湖》1套共4张明信片的设计，并且使用小组合作的方式来完成。这种设计思路比较新颖和有创意。同时，配以辅助网站来加以辅助教学，辅助网站融帮助学生自主学习、自评、互评和教师评价于一体，能够自动统计评价结果并排序展示。
信息点单元论文 篇4
1 系统实施背景
前国家烟草局姜成康局长把传统烟叶生产向现代烟草农业转变概括为:“打牢一个基础, 努力实现四化”, 即全面推进烟叶生产基础设施建设, 努力实现烟叶生产“规模化种植、集约化经营、专业化分工、信息化管理”。在“一基四化”的总体要求下, 探索现代烟草农业形势下“原料保障基地化、烟叶品质特色化、生产方式现代化”新的生产模式。坚持有效整合资源, 提升整体工作水平。加强基层建设、优化业务流程、改进烟叶生产组织管理方式、大力推进科技创新、整合各方要素资源, 形成更具活力、更有效的管理模式。
原料保障基地化需要通过信息化手段, 以烟站单元为载体, 实现烟叶生产过程信息的工商互享, 增强工商互动, 共同进行单元规划, 共同制定单元各项智联高标准, 依据质量标准进行生产过程的质量评价, 提高烟叶质量, 优化烟叶生产布局。烟叶特色品质化需要通过信息化手段搭建产烟区烟田环境、气象信息、土壤属性等信息平台。生产方式现代化需要通过信息手段, 实现现代烟草农业形势下, 新的生产组织、专业化服务组织的服务指导, 烟技员等基层烟站职工的工作安排和考核评价, 达到对烟草行业基层的精细化管理。
该系统设计定位于烟站站长管理平台、烟技员的工作平台、基层运行检查的考核平台。即基层运行检查考核由原本的查看纸质资料及主观映像为依据, 上升为通过查看生产过程各阶段的电子化痕迹记录, 辅以系统自动评级功能, 准确进行工作、人员考核评价。
2 系统功能简介
系统设计主要用于构建基层烟站烟叶业务运营框架, 围绕业务和上级管理要求, 实现从烟叶计划合同、生产技术、收购储运、工作反馈、绩效评价的全流程闭环管理。
2.1 业务的功能模块
具体包括以下几个方面: (1) 基础档案管理:基本烟田、烟水配套工程、种植主体、专业化服务组织等。 (2) 种植布局:收购计划查询、年度种植区域规划。 (3) 合同管理:种植面积落实、种植收购电子化合同管理。 (4) 物资管理:物资进出存管理。 (5) 生产技术:育苗管理、备耕管理、移栽管理、大田管理、植保和防灾减害管理、采收管理、烘烤管理、产量预测。 (6) 收购调运管理:收购管理、出站管理。 (7) 烟农服务:专业化服务签订、短息提醒、相关信息查询 (气象信息、政策宣传、技术服务、病种预报) 等。 (8) 绩效考评:基层队伍考核, 种植主体、专业化服务组织等级评价。 (9) 原烟质量追踪:原烟追溯、工业检测反馈、原烟质量分析。 (10) 主题数据分析:计划合同分析、生产产请分析、物资分析、收购调运分析、综合分析、GIS应用。
2.2 系统的主要特点
该系统主要围绕业务、管理、原烟质量追溯、烟农服务四大应用展开。
2.2.1 业务应用。
包括计划合同管理、生产管理、收购储运管理, 其中, 计划合同管理, 核心围绕种植收购电子化合同签订过程, 以烟田GIS为手段进行年度种植规划并将种植申请、土地落实、合同签订每个环节与种植地块关联, 实现合理轮作, 准确真实地落实合同面积;生产管理, 主要围绕烟叶生产标准化作业流程和技术规范, 按照定标、贯标、对标的工作思路, 以计算机自动排程、制订与下达的工作任务单为主要手段, 实现烟叶生产过程的痕迹化管理;收购储运管理, 主要依据国家局散叶收购标准化流程, 按照专业化分级、质量检查、编码、定级、种植主体等级确认、司磅开票、工业等级确认、打包赋码 (片区、RFID) 八大环节完成烟叶收购;同步实现扫码出库。
2.2.2 管理应用。
主要包括人员管理、物资管理、基础设施管理, 其中, 人员管理主要是通过建立基层站管理人员和烟叶生产组织 (种植主体、专业化服务组织) 的档案, 依托生产技术管理和收购储运管理过程形成的生产过程痕迹和工作成效, 实现考核评价与评级管理;物资管理主要通过基层站物资 (含种子) 的进、出、存管理, 实现烟用物资数量、物资品名准确管理;基础设施管理主要依托GIS平台构建基本烟田和配套基础设施数据库, 掌握基础设施存量, 指导规划新增量。
2.2.3 原烟质量追溯应用。
主要是以生产、收购过程形成的烟区环境、生产技术等原烟质量数据为基础, 以烟包电子标签 (RFID) 为介质, 为工业提供片区原烟质量痕迹数据;同步获取工业二次验级和原烟化学检测数据, 形成原烟质量分析数据库, 实现工商原烟质量协同。
烟农服务应用主要以手机、触摸屏等为手段, 为种植主体及专业化服务组织提供合同执行、烟叶交售、专业化服务时间内容提醒;气象信息、政策信息、生产技术规范、病虫测报、烟叶等级等信息查询与交互, 实现随时随地“商农”互动[4]。
3 系统应用中存在的问题
在日常工作对系统的应用中, 烟站 (单元) 烟叶管理信息系统设计比较全面, 贯穿于整个烟叶生产工作, 整合各环节信息资源, 兼顾到“工农商”随时随地进行互动。在日常工作中对系统中的应用与探索, 还存在一些问题, 主要包括以下几方面。
3.1 应用不够广泛
该系统主要应用于收购和合同管理。在工作中, 烟技员很少运用这个系统, 从调查上反馈, 该系统主要用于收购, 或者收购中调减活动, 其他工作环节及相应模块很少被使用。
3.2 缺乏烟田田块、质量、烟水配套工程数据库
根据该系统的设计, 引入地理信息手段 (GIS) 实现基本烟田规划、田块、配套基础设施管理。实现这项全过程信息化管理, 首先需从国家地理信息数据中心导入烟区地理信息数据, 规划各种植村区域, 然后由技术员到各田块采集GPS信息。实现田块信息采集则需要采购大量PAD, 并在年度生产之前测量, 采集田块各项数据。
3.3 在业务模块中缺乏计划外烟模块
该系统现主要用于收购, 在收购尾期经常要收购计划外的烟叶, 但在收购中, 系统不支持当期打印发票, 而是收购后补大发票, 造成烟农来回跑路领取发票情况。缺乏相应计划外烟模块, 随时录入数据并打印相应结算票据。
3.4 缺乏补贴核算功能
该系统在收购时, 对每一称烟都有级别、重量和相应级别详细的数据。比如, 在核算不适用烟叶处理补贴时, 票据上显示C3F、50 kg、补贴2元/kg。系统以及票据上有级别, 有重量, 有单位补贴额, 却缺乏补贴总额, 而补贴总额常常都是各烟站会计收购后, 手工算出, 不仅计算量大, 费时费工, 且易出错。
3.5 收购系统硬件组网方面不稳定性
在收购中, 经常出现网络不稳定, 尤其是在打印发票环节, 由于网络不稳定, 关系到票据的唯一性与严肃性, 且又不能关闭退出重新打印发票, 一般只有等待, 从而影响到当天收购进度。
4 系统改进及解决办法
一是加大各烟技员关于烟站 (单元) 烟叶管理信息系统培训工作, 逐步学习及运用该系统在生产各换节中的应用, 在下乡提供烟技服务中, 采用配备PAD设备, 随时随地录入相关数据, 推广并应用各环节工作, 提高工作效率。
二是采购大量智能PAD设备, 在半年至1年时间内, 通过烟技员走访各田块, 采集田块质量、烟水配套工程数据, 将数据上传录入系统, 这样既完善了系统应用, 同时也减少了烟技员在突击工作中的工作量。
三是增加计划外烟收购模块, 在收购计划外烟时, 将还未用发票转入计划外烟模块中, 做到能随时打印出售烟票据, 避免烟农来回跑路情况, 也避免烟站微机员开出手工票据后, 重新按照手工票据打印正规电子票据, 从而减少微机员工作量及相应成本。
四是增加补贴核算应用。根据售烟详细情况, 增加补贴核算应用, 由系统算出各级别补贴金额, 自动绘制成表, 这样公司在结算补贴金额时, 减少烟站会计核算并上报的中间环节, 降低会计手工核算错误率。由公司直接导出补贴明细表, 并在网上电子结算。
五是完善系统硬件组网。在2013年9月收购过程中, 省局系统曾出现故障, 收购工作瘫痪半天。出现系统故障原因可能有网络线路上只有1个交换机, 若该交换机出现故障, 则整个服务器及收购系统出现故障;另外, 若网络协议遭遇恶意软件攻击, 设备上软件服务协议出现故障也会导致整个系统瘫痪。
参考文献
[1]何勇.烟站 (单元) 烟叶管理信息系统的研究与设计[D].厦门:厦门大学, 2013.
[2]郎俊峰.云南烟草举行烟站 (单元) 烟叶管理信息系统培训[N].中华合作时报, 2010-11-30 (D03) .
[3]唐斌.烟叶收购管理系统的推广应用研究[D].长沙:湖南农业大学, 2008.
小学信息技术单元主题教学计划 篇5
信息技术新课程标准特别强调教师的有效教学应指向学生有意义的信息与信息技术学习，有意义的信息技术学习又必须建立在学生的主观愿望和知识经验基础之上。在此背景下，教学应该通过设计现实主题或问题以支撑学生积极的学习活动，帮助他们成为学习活动的主体，创设真实的问题情境或学习环境以诱发他们进行探索与问题解决活动。在有效教学与有意义学习的对立统一基础上，通过师生共建合作交流与对话互动的课堂教学大平台，让教师的有效教学与学生的有意义学习活动能真正落到实处。因此，构筑有效教学与有意义学习的关系模式，即主题式教学与开放性学习的统一模式成为当前信息技术教学的重要途径。
主题式教学设计本质上是一种整体性设计，是以真实情境去表达教学主题，以教学主题去表达教学目标和具体教学要求，以教学目标和具体教学要求去刺激和满足学生的认知和非认知发展需求的一种实质性教学设计。它也是当前盛行的几种教学设计的整合，尤其注重形成教学目标、教学活动、教学主题、教学关系以及教学设计手段和方法诸要素的统一体。为体现信息技术教学的中轴，主题式教学设计的基本理念应指向“基于问题解决学习”的教学设计。
由于学生所处的文化环境、家庭背景和自身思维方式的不同，学生的信息技术课程学习活动应当是一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程。当然，在进行主题式教学设计的时候，也要注意以下几点：
（一）给学生一个“情感的课堂”。
1、一个没有激情的教师，如何能调动学生的情感，能让学生充满热情地学习？展现给学生一个“充满激情的我”，陪伴孩子度过每一段“燃烧的岁月”！
2、尊重“需要”，注重“激趣”。
通过多种方式在教学过程中激发学生学习兴趣，或直观演示、或旁征博引、或巧设悬念„„激发他们的阅读欲望和动机，创造“我要学”“我想学”的积极教学气氛。“激趣”极大地调动了学生的主动性和积极性，教学过程也就“变苦为乐”。
3、教学活动中要注重置师生于情境、探索知识、解决问题之中，也就是“溶情”。
（二）给学生一个“交流的课堂”。
以前的信息技术课堂，学生只是可怜的模仿者，谈不上和谁去“交流”。我们要还给学生一个“交流”的课堂，实现“人机对话”、“师生交流”和“生生交流”。
（三）给学生一个“开放的课堂”。
学生才是学习的主人，学习的主体。老师针对课堂内容设计主题时，需要充分考虑到学生的实际情况，可以与时事相连，也可以摄取孩子以前学过的寓言神话等等有趣题材，这样就能最大限度地调动学生探索新知的兴趣。
信息点单元论文 篇6
开关保护阶段式整定计算的一个关键环节是有效搜索出相邻配合支路。一般的方法是采用全网搜索,提取网络元件的拓扑信息。整定计算中的很多计算环节,例如故障计算、保护配合关系分析、灵敏度或分支系数等参数的计算,甚至定值的校验,都必须得到相邻配合支路的数据,因而每次都需要对全网元件进行搜索。所以一次完整的整定计算必将造成对全网设备数据库的多次访问。随着电网区域的扩大,结构越来越复杂,元件也越来越多。每次这样的搜索都会耗费计算机大量时间和资源,造成运算效率降低[1]。
本文针对整定计算软件的效率问题,提出一种基于拓扑信息的电网元件存储的思想,构造路由存储单元,以具体保护为索引,建立本支路(线路、主变等)与相邻支路的计算信息统一存储,在第1次全网拓扑信息时实现电网元件的重新存储,在整定计算中可以直接提取所需信息,避免了整定计算中因对大电网重复搜索所带来的效率低下等问题。
1 路由信息存储单元思想的分析
1.1 概念的提出
在保护的整定计算中发现,通常是以本线路和相邻配合支路(支路是拓扑概念,指的是与保护配合的相邻线路保护、变压器保护等,下同)为一个计算单元,环网、辐射线路、T接线等各种接线运行方式以及分支系数等参数计算都可以依赖于此单元来表示。
全网第1次拓扑分析,一般的做法是把开关、线路、变压器等值变换成支路,把母线等值变换成节点,分别存储在开关类、线路类、变压器类,以及母线类数组中,各元件之间的关联与否是依靠元件节点的相对距离来判断的。这种元件之间的弱耦合关系对于绘图、网络拓扑分析以及故障计算具有处理灵活的优点,但在开关保护的整定计算中,则缺乏针对开关与所配合的相邻开关、支路等元件(即上文所说的计算单元)建立直接的映射关系,导致每次对指定开关保护进行整定计算,都要从开关开始,重新多次全网元件搜索,才能把这种关系建立起来[2,3,4,5,6]。
面向整定计算,设计一种存储结构,把拓扑分析后的一个计算单元的开关、线路、变压器、母线元件的对象指针以特定的格式进行存储,实现需要整定计算的开关与相配合的元件的直接映射关系,避免对全网元件多次搜索,达到快速计算的目的。这种存储结构以需要进行整定计算的开关为结构主索引(全网唯一),通过它可以对存储结构直接访问,由于这种结构存储按照开关沿一定的方向把配合计算的所有元件对象指针,所以称之为路由信息存储单元[7,8]。
1.2 相关概念的定义
首先命名路由信息存储单元为RSU(Route-Storage-Unit),再对在本文出现的一些概念及定义做出简要的解释。
RSU是一种基于拓扑信息的搜索单元,以宽度搜索为基础,按开关保护的方向设定路由等级,可以对需要整定的保护实现有效的按支路等级路由搜索相邻支路。每个单元搜索包括本线路在内的2个支路等级。
索引开关:RSU中本级线路的开关。
支路:一个拓扑意义上的支路,由1条线段与2个端点组成。实际网图上的线路、开关、变压器和电源等都可以经过拓扑分析转变为支路。
支路单元:包括2个母线节点,2个分别与母线和线路(变压器)连接的开关保护以及之间的线路(变压器)所建立起的连接关系,如图1所示,图1(a)表示一个双圈变压器支路单元,图1(b)表示一个线路支路单元。
开关支路:以开关元件经过拓扑分析抽象成的支路,包含开关的所有属性。
路由方向:由索引保护开始,从保护本侧沿保护方向指向对侧母线。路由方向与方向保护的正向保持一致。
分级:从索引开关开始,沿保护方向把支路分等级。对于RSU而言,一个RSU搜索包括本支路等级在内的2级路由。
2 路由信息存储单元的实现技术
2.1 基于图形平台的拓扑建模分析
图形平台采用面向对象思想编程,提供了电力系统的各种元件模型,每个元件对象都分配唯一的ID和相关的元件属性参数。整定计算软件基于图形平台建立了元件的连接关系,模拟实现这样的拓扑分析形成:图元绘制的“设备-捕捉点”连接模型,经过简化的等值拓扑模型,到最终的电网计算用的“母线(节点)-支路”等值拓扑模型。由几何图形的坐标信息自动形成拓扑,根据图元的坐标信息,由程序通过算法直接得出网络拓扑。文献[9-10]对拓扑信息的提取以及处理有详细的分析。
2.2 宽度优先的搜索算法应用
宽度优先搜索(breadth-first-search)指搜索是以接近起始节点的程度依次扩展节点的。这种搜索是逐层进行的,在对下一层的任一节点进行搜索之前,必须搜索完本层的所有节点。宽度优先搜索提供了所有的存在路径,能够保证找到一条通向目标节点的符合条件的路径[11]。
本文描述的RSU只涉及本支路及相邻支路,即只需搜索与指定保护的对边母线节点有物理连接的所有下级线路、变压器等支路,换言之,只需利用宽度优先算法对一层节点进行搜索,便可为一个RSU存入数据。
2.3 开关支路信息存储数据结构分析
由于开关阶段式整定计算只涉及开关保护之间的配合关系,所以本文所讨论的存储单元只存储经拓扑分析后的开关支路指针。
开关支路信息存储单元由本级支路路由存储单元(RouteStruct)与相邻支路路由存储单元(NextRoute Struct)2个成员组成,分别存储本级路由的开关支路指针信息以及相邻开关支路所有指针。
本级支路路由存储单元的结构如下:
m_EdgeType表示RSU所存储的索引开关支路的类型,0表示线路开关支路,1表示双绕变开关支路,2表示三绕变开关支路,3表示母联开关。m_pBrkEdge由经拓扑处理的本级路由索引开关的指针赋值。m_pEdge存储开关支路所在的线路、双绕变或三绕变支路指针,如果该开关是母联开关,则m_pEdge=NULL。m_pVertex与m_pNextVertex分别表示索引开关背侧及对侧母线节点指针。
相邻支路路由存储单元的结构如下:
由于相邻路由可能存在多条线路、变压器或者母联开关等支路,所以相邻开关支路路由存储单元构造了4个指针数组,针对线路开关、双绕变压器开关、三绕变压器开关以及母联开关指针分别进行存储。整个RSU结构关系如图2所示。
由于三绕变属于多端元件,在计算时需要作两端元件的换算处理,分别建立高-中(H-M)、高-低(H-L)、中-低(M-L)支路,阻抗也作相应折算。例如,在网络搜索中若发现本级开关支路是三绕变变高开关,应分别针对H-M支路以及H-L支路建立路由存储单元;若发现相邻开关支路中含有三绕变变高开关,则应分别把H-M支路以及H-L支路指针存储到m_aryTT数组中。
2.4 RSU的信息存储过程描述
以图3为例,阐述RSU的存储过程。其中QF1、QF2、QF3表示断路器;L1、L2表示线路;T3表示变压器。为方便描述,把L1、L2另一侧开关略去。如图所示,AB是本级支路,BC、BD是相邻支路。在全网拓扑分析时,定义母线的指针对象是Bus_A、Bus_B,Bus_C、Bus_D,开关的指针对象是QF1、QF2、QF3,线路的指针对象是L1、L2,主变的指针对象是T3。给各个元件分配了相应的内存空间,并给指针对象赋地址值。以下步骤为开关QF1的RSU做信息存储的过程描述。
a.定义RSU的指针对象是RSU_QF1,NextRouteStruct的指针对象是NSU_QF1。为存储单元分配内存空间。
b.为NSU_DL1的成员赋值。
c.为RSU_QF1的成员赋值。
按照上述步骤,在全网拓扑分析进行的同时,就可实现对每个开关进行RSU信息存储。
3 路由信息存储单元的功能分析
利用面向对象技术,可以方便地把RSU这样的结构体进行任意扩展,使之具有行为属性。针对整定计算的不同环节,对RSU扩展相应的函数,实现计算的方便快捷[12,13]。简要分析利用RSU及扩展函数进行保护配合关系的描述、灵敏度的分析。
3.1 保护主后备配合关系描述
因为RSU反映的是一个开关与整定计算所配合开关集的映射关系[14,15,16],也就是一个后备保护与主保护集的映射关系,则
式中Pn和Bn分别表示主保护集和后备保护集的第n个记录;pi…pm表示Pn的具体保护;pn表示Bn的具体保护。
所以在RSU结构中建立GetBackup(),令其返回值是索引开关的指针;建立GetPrimary()函数,令其返回值是配合开关的指针集。以图3为例,通过
可以得到一个RSU的保护配合关系。换言之,通过对全网所有的RSU进行上述操作,即可得到全网的保护配合关系,不需要对网络进行重新搜索。
3.2 灵敏度分析
对于反映故障量增大的保护,例如电流保护,灵敏度计算公式为Klm=I/Idz,I为故障时电流保护的电流采样值,在RSU中建立GetNextVertex()函数,令其返回开关对侧的母线节点指针;在开关支路类中建立GetCurrent(Vertex point,int FaultType)函数,令其根据输入故障点point值和故障类型FaultType值,返回故障电流。继续以图3为例,计算母线B两相短路故障时保护定值的灵敏度。
由式(2)(3)可以得到母线B三相短路故障时QF1的电流采样值:
其中,2表示三相短路故障。
由式(4)与灵敏度计算公式,可以得到:
其中,IdzⅡ表示电流Ⅱ段定值,IdzⅢ表示电流Ⅲ段定值,KlmⅢ表示近端灵敏度。
类似的,假设母线C发生两相短路故障,同样可以利用QF1的RSU结构与QF2的RSU结构方便地计算出QF1的电流采样值I2,与Ⅲ段定值比较得到远端灵敏度K′lmⅢ=I2/IdzⅢ。
4 结语
信息点单元论文 篇7
“我喜欢做我喜欢做的事”, 这句话我大概重复了几十次甚至上百次之多, 直到有一天, 我忽然意识到, 此话虽然朗朗上口, 并且提问的朋友们也很满足于如此答案, 但细想之, 逻辑上却很成问题:难道居然有人会喜欢做他所不喜欢做的事情吗?此答案仿佛和“1=1”一样确定无疑, 但似乎并不内含具有启发作用的信息量。于是我一拍脑袋, 在讲到信息基本概念的时候, 又多了一个给学生搞脑筋的素材。
继而我又想到, 是不是其他人也都喜欢说“我喜欢做我喜欢做的事”?于是打开谷歌 (www.g oogle.com) , 照着同样的意思, 用相近的语句搜索并观察搜索结果的数量, 果然, 有不少人把“我喜欢做我喜欢做的事”或意思类似的话贴在了网络上, 不过我的好奇心只是被满足了一小部分, 接下来我想知道的是, 全世界究竟有多少人在说“like to do wh at I like”或“prefer to do th ing s th at I like”或诸如此类的话……
很长时间来我十分确信, 自己几乎无法离开网络学习和工作, 那么上面的事情本来不值提起, 直到我忽然想起福特对人类奇怪交流行为的总结:“人类总是喜欢重复再明显不过的事实, 比如今天天气真不错啊” (福特, 星际漫游者, 道格拉斯·亚当斯所著《银河系漫游指南》中的主要角色之一) , 再结合自己对维特根斯坦的有限理解, 于是我怀疑, 朋友们大概多数奔我的言外之意而去了, 因此动用一下个人解释权是很有必要的。
●哪些是我喜欢做的事情
我喜欢做的事情之一就是文字游戏。刘易斯·卡罗尔所有的字母重组 (Anag ram) 游戏都吸引着我的眼球, 例如把Alice重组为L acie (Alice是刘易斯·卡罗尔《爱丽丝漫游奇境》中的主角, L acie是另一个角色, 在其中一章中做了友情客串, 其名来自Alice字母的重新组合) , 我急不可耐地从中学了一丁点儿来, 不仅仅用来炫耀, 也将其改造成了课堂素材, 例如通过搜索引擎, 找出listen重组后的那个单词——恰巧也就是认真listen的基本条件——silent, 除去凭空想象, 可以通过一种奇特的搜索技巧找到此重组答案 (读者们自己试试好吗) 。这个例子的作用很多, 比如引导学生如何灵活使用搜索引擎, 并顺带维持一下课堂纪律;在选修课时让学生讨论, 哪些字母重组游戏适合调用集合类编程实现, 而哪些最好是调用排列组合类。
幸亏有网络, 整个人类文明史中的重要成就都能够让每个人搜索得见, 无论这个成就是相对论还是文字游戏。也幸亏有网络, 我在接受、欣赏这些成就的同时, 也试着重组或改造出一些新的东西来, 我将这些东西发到网络上, 如果它们毫无价值, 那么很快就会被淹没, 如果它们有点价值但很不成熟, 则完全有可能被其他人继续修改、重组, 然后慢慢成熟起来, 甚至期待会有人将它们成就为一种成就。
我喜欢做的事情之二……本来想列举所有“我喜欢做的是哪些事情”, 但这样一问, 则回答虽然量多却恐怕不成体系, 因此借用刘易斯.卡罗尔的排列组合技术换成第二种问法“哪些是我喜欢做的事情”, 请大家注意两个问题由完全相同的字组成, 但意思上其实有微妙的不同。
那么, “哪些是我喜欢做的事情”?这就是耐心的欣赏、一点小小的改造和再次传播。这个小小的改造多半是通过重组他人已有的成果而来, 原创的或是大部分原创的新意总是求之不得, 往往有这样的情况, 有时半夜醒来忽然有了一个感觉极好的主意, 其感觉之好甚至足以让我后半夜完全失眠, 然而第二天上网后, 却发现早在几百年甚至千年之前, 某某人早就有过类似的想法了。
即便是看上去很细小的改造工作, 也常常要占去大量的时间和精力, 以前我有时感觉不同的研究挤走了我大部分的娱乐时间, 现在却觉得研究本身就已经成为一种娱乐了, 我好象得了思考强迫症, 要停也停不下来了。乘这次机会, 正好总结一下以往主要娱乐活动的结果:
○开办了一个信息科技相关的维基网站, 因为每天新增的有效词条远少于垃圾广告的数量而被迫关闭, 目前仍然经常访问各类维基网站, 修改过若干错别字与病句, 但从未完整贡献过某个词条。
○定制了一个预安装有各种教育类软件的L inux绿色光盘启动版本, 曾拥有5到10位用户, 目前用户数为0, 也就是说连自己也不用了, 不过最新的计划是在U buntu中制作一个教育类软件集成安装包。
○发起并负责W inscp中文化的早期阶段的工作, W inscp是一种开放源代码的文件传输客户端, 只是现在我已经不知道究竟是谁在继续这项工作了。
○负责了一个流量限制系统的项目, 该系统对提高低带宽的网络出口的效率和稳定性具有极佳效果。
○通过M IDI技术, 指导学生完成了一张原创的纯音乐唱片, 到目前为止, 还没有出版商对此表现出浓厚的兴趣。
○编写了一大堆可在课堂上使用, 具有各种奇怪功能但还比较简单的程序代码。
○和朋友合作编了五本教材, 未出版率高达百分之六十。
○将许多汉字重新组合成一种叫论文的东西拿去发表或评奖, 但是还有将近20万之多的汉字库存出口受阻, 正等待新的重组或并购方案。
○在本杂志连载《信息技术课程内容设计集锦》有两年半的时间, 离马丁·加德纳三十年之久的连载成绩相差甚远。
○向《苏菲的故事》学习, 把一些哲学思考通俗化为短篇小说, 受到少部分学生欢迎, 所谓的少部分估计是哲学爱好者和文学爱好者的交集, 此项工作尚未得到哲学界、也未得到小说界的认可。
○试着写童话故事, 不过至今都不受女儿的喜爱, 然而讲故事的技巧有所提高。
●怎样做到总是做得到喜欢做的事情
这个拗口的小标题并不完全是文字游戏, 人们怎么能够期待永远做得到自己喜欢做的事情呢?实际上, 快乐的学习和工作一直是我梦寐以求的境界, 虽然现在还达不到, 但总算积累了一些心得, 并带着愉快的心情继续走在追求这个境界的大路上。回想我刚参加教育工作的前几年里, 更喜欢的是和交换机或路由器打交道, 因为这给我一种简单的快乐:碰到问题、找到原因、解决问题。那时我并不十分喜欢给学生讲课, 因为似乎有太多难以琢磨的不确定, 例如在程序设计课程中, 有学生提出看似很正当的要求, 他们想用程序语言设计电子游戏, 可实际上连基本的分支语句结构都还没学会, 我不知该怎样满足这个要求;有学生问为什么使用变量前非得要定义, 参加过竞赛班的学生甚至搬出无可争议且领先潮流的证据, 向我阐明许多新时代的程序设计语言所拥有的无须定义的优秀特性, 然而我却没有多出来的整整一个课时来向他们阐述关于变量定义的历史、现状和未来;有学生向我展示一大段怎么看都非常完美却居然无法得到正确结果的程序代码, 我知道只要时间充足, 我一定能找出那个伪装能力很强的竹节虫, 可是面对教室其他地方不停冒出的虫子, 多数情况下就只能很没面子地摇头、转身, 改而去消灭那些不善伪装的虫子。
慢慢地, 我开始喜欢起那些不确定的——从天空中的云彩到一个混沌的教室, 根据云相做短时天气预报已成为我的一个小小的乐趣, 但管理一个课堂则更有乐趣, 因为不仅仅是预测, 更能改变未来。促成这种改变所需要的投资有时候并不大, 例如十几个奇妙的程序代码, 它们无须分支结构就能以直观的图形显示游戏者的胜负情况;有时候是几段摘录自奇幻小说的文字, “If y ou must, y ou must”, 或“你会发现这是明智的, 显然你应该知道这是什么, 通常这指的是一条小鱼或是蚯蚓。” (以上两段均改编自《爱丽丝漫游奇境》) ;有时候是一个小小的邀请, “我找不出错误的原因, 原因或许在我办公室喝咖啡, 你有空的时候可以来找他。” (受《银河系漫游指南》某段启发而改编) 。
现在, 我几乎对上课有瘾, 甚至会时不时走进其他老师的课堂做友情客串, 并且十分依恋学生们的掌声。
●喜欢做喜欢做的事情的终极原因是什么
信息点单元论文 篇8
1 创情境, 有效激发学生经验
习作是一项集合了语言应用、篇章创造等综合能力的学习活动, 具有较高的难度。首先, 习作是一门创造性活动, 即便是耳熟能详的生活经历, 要将其以习作的形式表达出来, 必需有语言组织、布局谋篇、情感色彩等高阶思维活动参与进来。其次, 习作与人的情感状态关系密切, 有感而发则洋洋洒洒, 千万言也觉得言之不尽。综合这些特点, 习作教学必须以很好地调动学生的情感经验作为开启学生言语表达的大门的钥匙。时处今日, 信息技术在交互和学生情感激发方面所发挥的巨大作用已经为诸多教师所公认, 只要勤于搜集, 精心制作, 我们总能够获得激发学生情感的资源, 使其服务于习作教学。
比如, 长春版六年级单元习作《抹不去的回忆》。在教学中, 教师重点采用多媒体进行情境设置, 帮助学生以各种情感姿态回忆自己的生活, 并将自己快乐的、幸福的、伤感的等等生活经历呈现脑际。首先, 以“回忆”二字作为课件的开头提示语, 大大的汉字在屏幕上投影之后, 教师引导“今天, 我们要谈有关‘回忆’的话题, 老师想问问你们, 回忆是什么颜色的?”随后, 多媒体开始变换它的背景色, 暖黄色出现, 教师引导“回忆可以是温暖的黄色!”;淡紫色出现, 再引导“回忆可以是浪漫的紫色”;浅灰色出现, 再引导“回忆可以是……”, 学生填补“灰灰的伤感”;红色出现, 学生说“回忆可以是热情的火红”。一段简短的设计, 学生的情感已经变得丰富起来, 为随后的教学引导做了充分的铺垫。
2 拓资源, 引导学生自主写作
网络中的资源丰富多彩, 善加利用, 我们可以获得很多具有针对性的材料, 来帮助学生探寻写法、组织语言, 完善自己的作品。针对不同的习作要求, 我们可以补充各种不同的资源, 有时是为了帮助学生开阔视野, 让他们更加全面地认识问题, 并表达自己的观点;有时是为了帮助学生发现写法, 通过言语的对比, 使他们体会美化语言的技巧并内化为自己的能力, 在习作中展示;有时是为了启发思路, 提供范文让学生研读模仿, 在范文的影响下写作自己的生活。有了信息技术的辅助, 资源的拓展变成了一件极其方便的工作, 这对于学生习作思路的打开具有重要意义。
比如, 长春版六年级习作《假如我是名著中的人物》的教学。问题的症结在于学生是否阅览过诸多的名著, 或者量虽不大但却对其中某一个人物有着深刻的印象, 教师引导需要着重解决的问题也正是这个。于是, 教师首先调整了一课时的实践, 帮助学生回顾自己阅读过的名著, 借用多媒体课件, 收集整理了“猴王出世”“景阳冈”“凤辣子初见林黛玉”“百万英镑”等中外名著片段, 放置在“名著精彩集锦”文件夹中, 并将其共享, 学生在网络教室中自由选择查看, 根据个人兴趣进行阅读补充, 一方面, 给阅读过的学生一个重点回顾的引导, 激发他们的阅读经验和感悟;另一方面, 给没有阅读过的学生一个熟悉和走进名著的机会, 让他们将自己感兴趣的精彩片段中人物的性格等做一个重点了解, 全做临阵磨刀之计, 也算有了习作素材。在此基础上, 还分享了“范文荟萃”文件夹, 学生可以参阅别人写的作品, 看一看自己可以从哪些思路进行习作构思, 然后根据自己的实际情况展开习作。这样做还有一个好处, 就是学生可以自行选择动笔时机, 教者常常提醒学生“有感即发”, 一旦有了感觉可以立即停止自己的阅读借鉴活动, 开始写作。
3 引评改, 促进学生交互合作
在信息技术条件下, 学生的习作交互评改活动也扩大了交流面。当学生完成习作后, 将其共享, 这样全班学生同时可以评阅不止一篇习作, 而同一篇习作也能在有效时间里得到更多学生的点评。当然, 评改活动的组织引导也很重要。分组是首要的, 同组学生优劣相融是分组的基本原则。当组内评阅完成后, 还可以适当阅览其他组学生的作品, 另外, 各组可以将组内的优秀作品或者需要大家共同展示修改水平的作品共享在资源平台, 让全班学生参阅评改。
举例说来, 《感悟名言》一文的评改教学活动。教师重点帮助学生复习了在Word软件中如何使用“审阅”功能, 如何添加批注, 如何阅读批注。利用这些简单的计算机操作技术, 在网络教室中学生开始使用不同颜色的文字帮助学生修改习作, 添加自己的意见。一遍下来, 从错别字到标点符号, 从病句修改到语言润色, 一步步修改的过程也是学生又一件精美的作品。当修改后的文章回到学生本人手中的时候, 他的原作还在, 学生的修改也鲜明的附在上面, 这比起传统的评改更加整洁, 更加具体完善。
此外, 借助网络平台, 我们还可以鼓励学生投稿发表自己的作品, 这样可以更好地让学生体会到写作的成就感和乐趣。
信息点单元论文 篇9
秦汉时期, 形成了一整套驿 (yì) 传制度。特别是汉代, 将所传递文书分出等级, 不同等级的文书要由专人、专马按规定次序、时间传递。收发这些文书都要登记, 注明时间, 以明确责任。
隋唐时期, 驿传事业得到空前发展。唐代的官邮交通线以京城长安为中心, 向四方辐射, 直达边境地区, 大致30里设一驿站。据《大唐六典》记载, 鼎盛时全国有1639个驿站, 专门从事驿务的人员共两 万多人 , 其中驿兵17000人。邮驿分为陆驿、水驿、水陆兼并三种, 各驿站设有驿舍, 配有驿马、驿驴、驿船和驿田。
唐代对邮驿的行程也有明文规定, 陆驿快马一天走6驿即180里, 再快要日行300里, 最快要求日驰500里;步行人员日行50里; 逆水行船时, 河行40里, 江行50里, 其他60里;顺水时一律规定100到150里。诗人岑参在《初过陇山途中呈字文判官》一诗 中写道:“一驿过一驿, 驿骑如星流;平明发咸阳, 幕及陇山头。”在这里, 他把驿骑比作流星。天宝十四载十一月九日, 安禄山在范阳起兵叛乱。当时唐玄宗正在华清宫, 两地相隔三千里, 6日之内唐玄宗就知道了这一消息, 传递速度达到每天500里。由此可见, 唐朝邮驿通信的组织和速度已 经达到很 高的水平。
宋代将所有的公文和书信的机构总称为“递”, 并出现了“急递铺”。急递的驿骑马领上系有铜铃, 在道上奔驰时, 白天鸣铃, 夜间举火, 撞死人不负责。铺铺换马, 数铺换人, 风雨无阻, 昼夜兼程。南宋初年抗金将领岳飞被宋高宗以十二道金牌从前 线强迫召回临安, 这类金牌就是急递铺传递的金字牌, 含有十万火急之意。
另外, 还有比较常用的就是飞鸽传书! 打仗时, 军队用狼烟来告诉友军敌人进攻的消息!
信息点单元论文 篇10
关键词：制造服务协同,信息熵,制造服务单元,特征标识
0 引言
现代制造服务是制造业与服务业相融合的一种新的产业形态。为保证产品制造服务的高效可靠, 核心企业需要寻求能满足需求的制造服务协同[1]。制造服务协同是在对影响制造服务的因素进行综合界定与约束的前提下, 对来自企业内外的制造服务资源进行合理的组织、调度和优化, 以满足客户需求的一种制造模式[2,3]。
构建制造服务链是实现制造服务协同的关键。制造服务单元 (manufacturing service unit, MSU) 作为制造服务链的基础, 其划分的合理性直接决定了制造服务链的合理性。由此, 王景峰等[4]提出了基于产品结构的制造服务链构建方法, 以提高面向服务架构下MSU的查全率和查准率。为实现制造服务协同环境下虚拟企业制造服务的自动发现、合成和执行, 王琦峰等[5]提出了一种基于语义的制造服务模型。张卫等[6]通过对制造服务中产品制造任务和企业制造资源的定义以及基于物料清单的数据流分析, 建立了一种智能化制造任务分配模型。郭宁等[7]提出了基于虚拟制造单元的制造资源组织模型, 利用合作型多目标优化协同进化算法解决资源选择问题。
由于制造服务协同环境的不确定性, MSU难以被定量地描述、评估和控制。信息熵表征了信源整体的统计特性, 是总体的平均不确定性的度量[8,9]。从信息熵观点看, MSU是描述制造服务预期状态所需要的信息量。为此, 本文提出了基于信息熵的MSU建模与定量评估方法, 通过对MSU信息量的测度, 定量评价MSU划分的合理性, 压缩已有制造服务链的信息冗余, 进而对整个制造服务协同过程进行优化。
1 制造服务协同过程及MSU建模
1.1 制造服务协同过程
企业的制造服务活动受市场竞争的驱动。市场竞争的压力促使企业必须充分获取和确认客户需求, 确定自身制造能力能完成的产品制造任务, 外包自己不擅长的制造任务, 以降低产品制造的成本, 在这个过程中, 企业之间逐步形成制造协同的关系[9]。因此, 制造服务协同就是跨地域、跨企业的分布式制造资源共享、协同和服务化过程[10]。制造服务协同模式如图1所示。
(1) 企业通过销售部门与客户部门不断捕捉来自顾客的制造服务需求。
(2) 企业生产部门将模糊的制造服务需求转化为明晰、可行的产品制造任务, 并对产品制造任务进行分解, 以确定哪些制造任务本企业可以完成, 哪些需要进行外包协同。
(3) 企业对自身资源的优势与劣势进行评估, 利用自身优势资源分配相应的制造任务。
(4) 对本企业难以完成或成本超出承受范围的制造任务, 基于外协企业制造能力进行此类制造任务的外协分配。
(5) 向制造服务协同平台发布服务需求, 通过招投标机制获得所需MSU。
(6) 对MSU进行匹配度计算, 按匹配度大小, 进行MSU选择决策。
(7) 与被选服务企业进行协商安排任务, 达成服务协同协议, 将承诺承担任务的资源列入制造服务协同清单, 并建立初步的制造服务链。
(8) 运用评价机制对制造服务链中所有服务单元进行信息量的测度, 压缩已有制造服务链信息冗余, 进而对整个制造服务链进行优化, 直至为客户提供满意的产品制造服务方案。
从图1可以分析得出, 在制造服务协同过程中, 由于MSU的可获得性是随时间变化而变化的, 因此, 建立制造服务链也是动态变化的, 这种动态变化性使得提供给用户的服务具有不确定性。
1.2 MSU建模
在制造服务协同过程中, 针对制造服务需求分解得到的制造任务, 由协同企业所提供的MSU来完成。结合制造服务协同过程的特点, MSU模型需要满足:
(1) MSU应当具有唯一性的标识机制, 防止该单元在制造服务链中的信息冗余和不一致。
(2) MSU建立在对制造任务的静态描述基础之上, 由此配置相应的制造服务。
(3) MSU具有动态演化性, 其逻辑结构应是可扩展的, 允许新的服务不断进入。
因此, MSU包括制造任务元和制造服务元。如图2所示, 制造任务元是对MSU的静态描述, 主要包括三部分内容: (1) 标识项, 对加工任务的唯一性编码; (2) 特征项, 指待加工工件的几何特征信息; (3) 工艺项, 包括刀具参数、加工精度、工艺规划。
制造服务元是对MSU动态信息的描述, 包含: (1) 标识项, 对服务元进行明确、唯一性标识, 如服务名称、服务类型、服务标识等; (2) 资源项, 包括制造服务所拥有的制造资源, 主要分为人员类、设备类、刀具类、夹具类和辅具类资源; (3) 状态项, 给出了服务时间、服务状态和服务时序情况; (4) 操作项则封装了对服务元的增加、删除、插入、搜索、匹配等方法实现。
通过双层元建模机制, 将静态的制造任务需求与动态的制造服务方法相关联, 并作为MSU的内部属性进行封装, 这有利于对制造服务协同过程进行统一管理和维护, 也有利于后续制造服务链的快速重构。
2 基于信息熵的MSU定量评估
2.1 MSU的制造特征标识
MSU的类型、MSU之间的组织方式直接影响制造服务链所能发挥的制造能力。从产品制造的复杂性出发, 结合MSU所包含的信息要素, 制造服务链的制造能力可以从MSU所包含的生产类型、加工设备和工艺规程等方面进行评估。具体评估因素有:MSU中同时加工的零部件种类;每个零部件需要的加工工装设备及其他制造资源数量;每个零部件在MSU中能选择的加工工艺方法。
通常, 一个产品的功能特征越少, 其制造特征越简单, 制造任务越容易完成;反之, 则说明产品的制造复杂程度高, 制造难度大。因此, 一个制造服务链所包含的MSU数量越少, 每个MSU所包含的信息量就越多, 其制造服务链的复杂性就越高, 即制造服务链的复杂性与MSU信息量成正比。
MSU制造特征可以从工件流及零部件生产特征中提取, 根据GB/T 7027-2002《信息分类和编码的基本原则与方法》考察通用的9个制造特征, 分别记录为9个特征标识码 (表1) 。对每个特征 (码位) , 用数字0~9描述其特征值。在分析时, 制造单元特征标识码位记作Cj, j=1, 2, …, M, 样本中M=9。各码位取值记作αi, i=1, 2, …, N, 样本中N=10。
例如, 按照初步的MSU特征标识规则, 一个标识码为355260081制造加工单元的各码位Cj的取值所代表的特征含意为:C1=3表示加工轮盘类零件;C2=5表示加工材料类别为铸铁;C3=5表示加工毛坯类别为铸件;C4=2表示中批量;C5=6表示加工零件几何特征为外圆;C6=0表示普通机械加工方法;C7=0表示普通车;C8=8表示经济加工精度为13, 其表面粗糙度Ra为10~80μm;C9=1表示机器空闲。
2.2 MSU的信息熵
在对MSU进行特征标识时, 可认为标识码是由有限个取值离散的符号 (文字、字母、数字等) 组成的离散集合, 相当于信息论中的离散信源。对于离散信息的集合, 概率测度就是对每一个可能的选择指定一个概率 (非负且总和为1) 。如某个码位C可能取值{α1, α2, …, αq}。选择码位取值αi的概率为P (αi) 。所以在离散情况下, 概率空间为
如果信源中某一状态发生的先验概率很小, 那么, 一旦它发生, 获得的信息量就多。例如, 一台机器, 具有忙碌、空闲、维修三种可能状态, 如果忙碌的概率P (α1) =0.75, 空闲的概率P (α2) =0.22, 发生故障维修的概率P (α3) =0.03, 则可认为这台机器一般处于正常工作状态。但是, 一旦发生故障, 则是一件引起人关注的事情。因此, 某事件发生的先验概率P (αi) 的函数为
式中, P (αi) 为码位C选择αi值的概率。
在接收端, 对码位是否选择αi值的不确定性与αi的先验概率成反比, 即对码位选择αi的不确定性可表示为先验概率P (αi) 倒数的某一函数。取该函数为对数函数, 并把这样定义的不确定性称为码位选择αi的自信息[10]:I (αi) 代表事件αi发生以后表示事件αi所含有 (或所提供) 的信息量, 取以2为底的对数形式, 单位为bit。图3显示了自信息I (αi) 与符号αi出现概率P (αi) 的关系。
自信息是指码位Cj取某一值αi所含有的信息量, 选择不同, 所含有的信息量也就不同。所以自信息I (αi) 是一个随机变量, 不能用它作为整个码位总体的信息测度。能作为码位总体信息测度的确定量, 应该是码位Cj可能取的各种取值选择αi含有的信息量I (αi) 在码位取值的概率空间{P (α1) , P (α2) , …, P (αq) }中的统计平均值, 在此基础上, 定义MSU的制造能力信息熵:
其中, 信息熵H (X) 选取以2为底的对数形式, 其单位为bit。
2.3 基于信息熵的MSU定量评估
根据Shannon定义的信息熵性质可知, 当P (α1) =P (α2) =…=P (αq) =1/q时, H (X) 取最大值, 即有
此式表示对某一个码位, 有q个取值符号组成, 只有在q个取值符号等可能出现的情况下, 信源熵才能达到最大值, 即此时信源的平均不确定性最大。
由此性质可知, 当制造特征标识码位各个状态为等概率分布时, 熵值最大, 并且等于信源输出符号 (状态) 数。在此状态下, MSU的柔性最好, 机器设备能加工零部件的复杂程度最低。例如, 当标识有两种状态时, 概率空间
H (X) -P (α1) 关系如图4所示, 图4进一步说明, 在制造单元标识中, 只有当标识码位 (符号) 等概率出现时, 其所含的信息熵越大, 则该MSU适应性越强。
3 应用案例
某装载机制造企业收到客户订单的制造服务请求, 但由于自身制造能力限制, 将自身并不擅长的发动机进行外包。为保证制造服务链规划的合理性, 对制造服务协同单元进行定量评价。
以制造服务单元MSU1玉柴发动机、制造服务单元MSU3康明斯发动机外协制造服务协同单元为例进行分析。首先对零件制造企业生产过程进行采样, 并进行标识统计以作为样本数据。其中, Cj是离散型随机变量, 其全部可能取值是有限个, 并且取这些不同值都有确定的概率。在样本中离散型随机变量Cj的所有可能取值的相应概率值记为
得到该MSU中每个制造特征标识码位取值的统计概率, 各标识码位Cj的取值符号出现概率以矩阵形式描述为表2。
根据H (X) 的计算公式以及表2显示的各符号出现的概率分布, 可以计算各码位的信息熵。例如C1码位取值的概率空间为{0.14, 0.186, 0.12, 0.024, 0.13, 0.11, 0.19, 0.1, 0, 0}, 则该码位的信息熵H (C1) =2.85bit。在这里规定0log20=0。
各标识码位的信息熵见表3。从表3看出, 各标识码位的信息熵各不相同, 码位C5的信息熵最大, 码位C2、C3的信息熵明显小于其他码位, 同时考虑到C2表示的“材料”与C3表示的“毛坯类别”相比于其他码位两者之间的相关性较大, 因此可将码位C3和码位C2合并为一个码位。尽管码位C9的信息熵也较小, 但C9表示机器状态, 与码位C2、C3所表示的含意相去甚远, 因此保持码位C9作为一个独立标识码不变。优化后的MSU制造特征标识各码位代表的特征见表4。
bit
MSU1可同时制造YC6108G、YC6M375、YC6M340三种类型的发动机, 即C1=3, 在发动机制造当中, 需要用到的设备有5大类。根据表4的特征标识对其进行采样, 在生产装配状态下现分别对其加工工序进行监测, 其监测结果如表5所示。Mijk中, i为所处的制造单元编号, j为发动机的型号, k为所选用的设备编号, 如M111表示MSU1生产第一类发动机YC6108G下料设备。C3中, 0~9表示不同的加工工序, 如5表示焊后加工。
MSU3可同时制造QSB6.7-173、BTA5.9-C169、6BTA8.3-C215三种类型的发动机, 表明C1=3。在发动机制造当中, 需要用到的设备有6大类。在生产装配状态下现分别对其加工工序进行监测, 其监测结果如表6所示。
将上述结果代入MSU制造能力信息熵公式可得MSU1所含信息量:
MSU3所含信息量:
由此可以看出, MSU3的协同制造单元加工能力高于MSU1, 此指标可以作为构建服务链的参考值。
4 结语
制造服务协同过程反映出制造服务随时间和空间动态变化的不确定性, 也反映了对制造服务链描述、评估和控制的复杂性, 针对这种复杂性建立MSU模型, 并用编码技术对MSU的特征进行标识, 在此基础上, 运用Shannon信息论对MSU的信息墒进行定量分析, 建立了基于制造特征标识的MSU信息熵模型, 通过分析特征标识码位间的相关性, 对MSU的信息冗余进行了定量评估。
参考文献
[1]祁国宁.四大压力催生制造服务[J].中国制造业信息化.2009 (2) :5-6.Qi Guoning.Four Pressure Yielded Manufacturing Services[J].Chinese Manufacturing Information, 2009 (2) :5-6.
[2]郑力, 江平宇, 乔立红, 等.制造系统研究的挑战和前沿[J].机械工程学报, 2010, 46 (21) :124-136.Zheng Li, Jiang Pingyu, Qiao Lihong, et al.Challenges and Frontiers of Manufacturing Systems[J].Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46 (21) :124-136.
[3]夏国洪, 李伯虎, 唐晓青, 等.复杂系统 (产品) 集成制造工程的技术研究与应用[J].中国工程科学, 2005, 7 (9) :49-55.Xia Guohong, Li Bohu, Tang Xiaoqing, et al.Research and Application of Technologies for Complex System (Product) Integrated Manufacturing Engineering[J].Engineering Science, 2005, 7 (9) :49-55.
[4]王景峰, 王刚, 吕民, 等.基于产品结构的制造服务链构建研究[J].计算机集成制造系统, 2009, 15 (6) :1222-1230.Wang Jingfeng, Wang Gang, LüMin, et al.Manufacturing Service Chain Construction Based on Product Structure[J].Computer Integrated Manufacturing Systems, 2009, 15 (6) :1222-1230.
[5]王琦峰, 刘飞.基于语义的虚拟企业制造服务建模技术研究[J].计算机集成制造系统, 2009, 15 (6) :1222-1230.Wang Qifeng, Liu Fei.Semantic-based Virtual Enterprise Manufacturing Services Modeling Technology[J].Computer Integrated Manufacturing Systems, 2009, 15 (6) :1222-1230.
[6]张卫, 潘晓弘, 田景红, 等.基于灰色理论的制造任务分配服务研究[J].中国机械工程, 2010, 21 (14) :1694-1703.Zhang Wei, Pan Xiaohong, Tian Jinghong, et al.Manufacture Task Allocation Service Based on Grey Theory[J].China Mechanical Engineering, 2010, 21 (14) :1694-1703.
[7]郭宁, 金天国, 刘文剑.基于虚拟制造单元的制造资源组织模型[J].计算机集成制造系统, 2010, 16 (8) :1649-1656.Guo Ning, Jin Tianguo, Liu Wenjian.Manufacturing Resources Organization Model Based on Virtual Manufacturing Cell[J].Computer Integrated Manufacturing Systems, 2010, 16 (8) :1649-1656.
[8]Ronen B, Karp A.An Information Entropy Approach to the Small-lot Concept[J].IEEE Transaction on Engineering Management, 2003, 41 (1) :88-92.
[9]McEliece R J.信息论与编码理论[M].李斗, 译.北京:电子工业出版社, 2004.
[10]马军, 祁国宁, 顾新建, 等.基于PLIB本体的产品资源公共模型研究与实现[J].计算机集成制造系统, 2007, 13 (4) :631-637.Ma Jun, Qi Guoning, Gu Xinjian, et al.Product Resource Common Model Based on PLIB Ontology[J].Computer Integrated Manufacturing Systems, 2007, 13 (4) :631-637.