网络教学系统模块设计

网络教学系统模块设计（共12篇）

网络教学系统模块设计 篇1

0 引言

随着网络的普及,网络教学的模式逐渐得到教育界的认可并得以大力发展。网络教学系统由客户端层、业务层和数据层组成,整个系统的核心部分是业务层。业务层分为三个模块:用户模块(包括学生Agent和教师Agent)、学习模块(包括个性推荐Agent群和学生模型Agent)和教学模块(包括测试Agent、分析Agent、考试Agent、作业Agent、答疑A-gent和教学管理Agent)。整个学习者学习流程如图一所示。

1 用户模块

多Agent系统与Non-Agent通过用户Agent建立联系,学习者或者教师要与系统有互动也是通过用户Agent。对内它可以理解ACL通信语言并与其他Agent互动,对外它可以与Non-Agent取得互动。

用户模块包括学生Agent和教师Agent。

1.1 学生Agent

学生Agent与其他Agent有密切的联系。学习者进入系统后,会自动生成一个学生Agent,这个学生Agent负责学习者与系统进行沟通。

学习者Agent的功能十分强大,主要有以下功能:

(1)根据学习者注册的信息建立简历;

(2)为学习者提供个性化的界面,承担与系统的互动;

(3)记录学习者的学习情况,存入档案;

(4)根据学习者的指令完成学习任务;

(5)负责与教师交流,为学习者提供帮助;

(6)负责将学习者每次的学习情况进行保存。

学生Agent的工作原理结构如图二所示。

1.2 教师Agent

教师Agent负责学习者的整个学习过程,与显示生活中的教师一样,具有渊博的知识和丰富的教学经验,对学习者进行因材施教。具体功能如下:

(1)做好教师的助手,根据学习者的情况对教学内容、方式及方法进行修正;

(2)根据学习者的实习需求,提供指导性意见;

(3)结合学习者的历史学习记录,分析学习者当前的学习成绩以及综合能力,再对学习者的学习情况作出恰当的评价以后,及时调整教学策略,组织实施新的教学流程;

(4)和真实的教师一样,组织出试卷、批改试卷,并且根据当前情况更新数据库中的内容;

(5)具有答疑功能,对学习者提出的问题进行整理、归档、答疑;

(6)负责与其他Agent进行沟通。

教师Agent的工作原理结构如图三所示。

2 学习模块

2.1 学习者模型Agent

学习者模型在系统中具有至关重要的作用。系统通过学习者注册时提供的基本信息(如性别、知识基础、兴趣爱好等)为学习者制订学习方案,并对学习者的学习情况进行实时监控,为学习者提供个性化的服务。

在系统中对学习者模型进行如下定义:

其中,Student Model表示学习者模型,Student_info表示学习者的基本信息,Study_info表示学习者的学习信息。

学习者的基本信息是学习者在注册时留下的姓名、性别、年龄、学历、兴趣爱好等不变的信息,系统可以根据这些生成信息界面及制订学习预案;学习者的学习信息是学习者在系统中学习时留下的记录,系统会根据以往的学习情况不断修正教学方案。

2.2 个性推荐Agent群

学习者Agent提出个性推荐请求时,个性推荐Agent群会与协调Agent、学习进度Agent、认知水平Agent和学习偏好Agent进行沟通,然后推荐适合学习者认知水平、学习进度、学习偏好的学习方案。

个性推荐Agent群的工作原理结构如图四所示。

在系统中对个性推荐Agent群进行如下定义:

<个性推荐Agent>::=<学习进度Agent>|<认知水平Agent>|<学习偏好Agent>

<个性推荐Agent>子项目的描述如下:

<协调Agent>::=负责对个性推荐的指令进行协调、汇总。其结构如图五所示。首先对学习者A-gent的任务进行逻辑分析,然后根据情况汇报给另外三个Agent,最后收集这三个Agent反馈的信息,完成个性化任务的匹配。

<学习进度Agent>::=根据协调Agent发来的信息,综合学习者的基本情况,将适合学习者的方案发送给协调Agent。

<认知水平Agent>::=根据学习者的基本信息及学习记录,综合考虑学习者的认知水平。

<学习偏好Agent>::=根据学习者的兴趣爱好及学习经历,制订更适合学习者的学习方案,以个性化的界面展示给学习者。

3 教学模块

3.1 测试Agent

测试Agent主要是检测学习者对知识的掌握情况。当学习者完成一个单元的学习后,测试Agent会根据情况出一份试题,学习者答题完毕后,测试A-gent会对其进行检测,并记录在学习者的个人档案里,作为下次出题的依据。

3.2 分析Agent

分析Agent是根据学习者的认知水平、兴趣爱好等,分析学生Agent的情况,为制订教学方案提供信息。

3.3 考试Agent

考试Agent负责试卷的生成、批改和归档。根据其他Agent反馈的信息,制订适合学习者的试题。

3.4 作业Agent

作业Agent根据教学管理Agent反馈的信息、学习者的学习情况,结合试题库生成适合学习者的作业。

3.5 答疑Agent

答疑Agent根据教学管理Agent反馈的信息,通过答疑库搜寻答案。如果库中没有适合的答案,答疑Agent会将问题归档,等待找到合适的答案。

3.6 教学管理Agent

教学管理Agent任务重点,通过与其他Agent的互动,对学习者的情况进行分析,完善系统数据库,对学习者作出客观的评价。

4 结束语

本文着重探讨了网络教学系统模块设计问题,笔者打算在今后还要在网络教学系统模型设计、知识库的设计等方面作一些研究。

参考文献

[1]刘洁.多媒体远程教育技术的发展现状及问题初探[J].电化教育研究,2000,(08):17-19,24.

[2]彭庆波.基于多Agent的智能网络教学系统研究[D].长沙:国防科学技术大学,2005.

[3]林君芬,余胜泉.关于我国网络课程现状与问题的思考[EB/OL].http://www.edu.cn/20020305/3021721.shtml,2002-03-05.

[4]Claude Frasson,Thierry Mengelle,Esma Aimeur Using Pedagogical Agents In a Multi-strategic Intelligent Tutoring System[C].Proceedings of AI-ED97.

网络教学系统模块设计 篇2

现代企业办公电子化、无纸化以及协同办公、远程办公，都已成为提高工作效率，加强管理的有效手段。现代企业每天都有大量的商业信函、公文等往来，同时还有各种会议、各种文档、各种批件等管理工作，因此需要一套先进、高效率、覆盖全企业的办公自动化软件来代替以往的手工传递作业，提供更好的文件管理功能，充分发挥协同办公的作用，同时也为与世界先进的办公机制接轨打下良好的基础。

通过与贵公司的前期沟通，根据贵公司的特点，本着适用、实用、易用的原则，对贵公司OA系统设计如下：

一、基本功能模块：

1、考勤管理模块：

设置考勤管理员，可方便的管理和查询员工考勤状况，实现上下班登记、出差申请、请假申请、外出申请、考勤免役人员设置等功能，并统计考勤结果生成电子报表供查看。针对目前贵公司组建时间不长，人员较少的情况，数据录入借口前期可手工录入，并提供外部考勤设备录入接口。

2、远程协作办公模块：

可跨平台运行，支持远程办公和异地办公，实现异地分支机构、出差人员协同办公。客户端无需安装任何软件，无需专业技术人员维护，使用浏览器即可实现全球办公，企业员工可在多种终端机（包括台式电脑、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等）实现企业所有需要部门协作、领导审批的工作处理。模块主要实现以下功能：

 表单填报、提交、审批；  各项工作的申请、批复；  进行工作汇报；  相关文档生成电子档；

 自定义工作流程（新建工作流、待办工作、工作查询、工作监控、超时统计、工作销毁、流程日志查询）；

 自定义表单，根据具体工作需要，可自行定制新的表单；  扩展功能：手机短信提醒、短信设置、手写签章等定制功能。

3、项目管理模块： 实现以信息化的方式，对企业中所有项目统一管理，优化配置，实现企业事务跨部门协作，提高整体管理效率，主要实现以下功能：

 项目立项管理；  项目进度管理；  项目分工管理；  项目流程管理；  项目文档维护；  项目日程进度查询；  项目沟通；  项目相关信息查询。

4、信息发布模块：

实现信息发布，信息管理，分权限等级查阅等功能，主要实现以下功能：  公司内部发布公告，公告展示；  新闻发布，新闻展示。

5、电子邮箱模块： 搭建邮件服务器，建立公司邮箱系统，并实现由外网访问登陆邮箱，提供邮件管理员配置方案。

6、文档管理模块：

建立集中的文档服务器，提供分类文档管理及分级权限文档查询机制，实现一体化的文档组织、编辑、存储和分享，避免由于文档分散可能造成的意外损失。

 前期主要针对对外合同及公司内部资料（会议记录等材料）分类分级管理；  预留电子资料库，以备后期可能有的大量电子资料（如项目资料等）的保存。

7、员工权限管理模块：

 设置不同部门，不同级别员工对某些资源和系统中相关模块的访问限制；  管理员对不同部门，不同级别员工设置不同的访问权限。

8、员工个人中心模块：

建立员工的个人工作平台和交流平台，主要实现以下功能：  个人邮件系统；

 站内信（发站内信，收站内信）；  日程安排；  个人信息管理（由员工管理其个人信息）；  工作日志；

 通讯薄（提供相关工作人员的通讯方式）；  个人考勤查询。

9、员工信息管理模块：

建立员工信息数据库，实现对员工信息的编辑、查询、管理灯功能，主体功能如下：  由管理员添加新员工；  编辑员工信息；  处理已离职员工。

10、客户信息管理：

建立客户信息数据库，实现对客户信息的编辑、查询、管理等功能，主要功能如下：  对客户资料的录入、编辑、查询、管理功能；  对业务往来数据的录入、编辑、查询、管理功能。

11、部门管理模块：

 由管理员对于部门进行管理，实现新增部门、设置部门管理权限等功能；  实现添加部门员工，设置部门员工权限等功能。

12、系统数据管理模块：

 系统数据备份；  系统权限设置；

 角色管理（新添角色，编辑角色，删除角色等）；

 系统用户管理（新增系统用户，编辑系统用户，删除系统用户等）。

13、财务管理模块：

暂时仍采用人工方式，预留拓展接口。

二、OA系统的部署：

1、系统使用性能要求：  系统可承载使用人数》=30人，并预留拓展空间；  系统可承载同时在线人数》=10人，并预留拓展空间。

2、使用对象：

由登陆机制控制，仅限公司内部各级领导及员工。

3、使用范围： 分散式，用户通过外网、内网均可访问，完全基于浏览器界面，客户端只需安装浏览器即可使用。

4、系统实现的重点：

 考勤记录；  办公流程；  报表详情；  审批流程；  项目管理；  权限详细；  邮箱系统。

5、硬件设备： 需要部署OA系统服务器及邮件服务器，两者可建立在一台服务器上，并为保障数据安全和系统安全，建议部署一台备份服务器。

6、网络部署拓扑：

三、OA系统实施方案：

1、软硬件环境配置：

安装调试服务器及网络环境，建立安装数据库系统及其他OA系统运行必须软件环境。

2、OA系统的安装及初始化：

在服务器端安装OA系统，并根据贵公司提供的初始化数据对OA系统进行初始化工作，完成基础系统数据的初始化工作。

3、系统调试：

进行软件系统调试工作，使系统能够健康正常的工作，只需要在服务器端进行调试，客户端通过浏览器访问系统。

4、人员培训：

对公司成员进行培训，使系统使用人员掌握软件的基本操作，满足日常的工作需要；系统管理人员能够进行系统的相关设置，并掌握一般故障的应急措施。

5、OA系统工程验收：

网络教学系统模块设计 篇3

【关键词】STM32；DC/DC；PWM控制器；闭环控制

一、系统方案设计

本系统主要由2块DC/DC开关电源模块和单片机测控模块两部分构成。其中，DC/DC模块输入为24V直流电压，输出为8V直流电压信号。采用了Buck降压电路结构。测控模块采集电压和电流量，经过计算之后，使用STM32F103产生调整信号。保证电压和电流按照一定比例输出。每一个模块都是双环控制系统，分别为电压控制和电流控制，电压环为内环，电流环为外环，两个环路的信号共同通过SG3525进行脉宽调制，将输出的信号反馈回输入端，形成闭环控制系统。如图1所示：

均流电路：实际应用中，往往由于一台直流电源的输出参数不能满足要求，需要采用模块式电源，按照并联、串联方式，实现输出电压、输出电流、输出功率的扩展。在设计中使用了电源并联技术，但是简单的并联不能保证整个扩展后的系统稳定可靠的工作，电源模块存在“均流”问题。解决的方法对整个系统的稳定性、可靠性都有很大影响。本设计使用强迫均流法，该方法通过监控模块实现均流，实现方式主要有软件控制和硬件控制两种。其中软件方式比较容易实现，均流精度高。软件方式是通过软件计算，比较模块电流与系统平均电流，然后调整模块电压，使其电流与平均电流关系固定。

Buck变换器电路：采用SG3525作为Buck型拓扑的PWM控制芯片。SG3525是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线和直流变换器应用而设计，只需最少外部元件就能获得成本效益高的方案，能进行精确的占空比控制。

二、电路分析与实现

1.DC/DC变压器稳压原理分析

系统共有两个DC/DC电源模块，输入是24V直流电压，调整负载电阻时要保证负载上的输出电压不变，即保证在8V。电路里使用了电压反馈和电流反馈，使整个系统形成稳定的闭环，如图2所示。

调整负载电阻的时候，根据欧姆定律，电路电流发生了变化（取自B点），为保证输出的电压稳定在8V，就需要采用单片机测控电路配合调节。单片机产生的PWM信号经LM331进行频率—电压转换后，电压信号与B路输入形成互补。为保证反馈的电压不变，只需调整SG3525PWM控制器输出固定脉冲占空比，使B端电压和PWM输出的电压保持平衡状态。

2.电流电压检测

如图3中所示，从DC/DC模块中电源的输出端取8V输出分压后的A（电压）、B（电流）信号，分别接到单片机STM32F103的两路AD通道上进行测量。另外一个电源模块也用同样的方法，测量其电流的输出。

3.均流方法分析

本系统采用强迫均流法，强迫均流法是通过监控模块实现均流，实现方法主要有软件控制和硬件控制两种。这里采用软件控制。

软件控制是通过软件计算，比较模块电流和系统平均电流，然后再调整模块的电压，使其电流与平均电流相等，这种方法易于实现，均流精度高。

实现的公式：设总电流I0；分电流：I1， I2； I0=I1+I2；I1= I0； I2=I1—I0；

使用测控模块输出的电压调整其中一个电源模块的电流为I0，那么另一个模块的电流自动变为I0，实现均流。

4.过流保护分析

本设计中电路保护功能的实现由两部分构成。其中一部分使用软件保护，一部分使用硬件保护。

软件保护部分使用测控模块检测电压信号，当发生短路故障，电压变为0，使用PWM转换后输出较小电压，然后循环检测，直到检测到电压不为0，说明短路故障已经修复，重新调整电源模块电流恢复原来的状态。如此可以实现短路故障的自动恢复功能。硬件保护部分使用了可控硅。如图4所示，当检测到E端有较高电压信号时，既满足控制级有足够的正向电压和电流的条件，同时也满足阳极电位高于阴极电位的条件，此状态使得Q5截止，Q6导通，在F端有电压输出。把F端电压加载到SG3525的软启动引脚。使得PWM输出关闭，调整反馈回路的电压。

图4 硬件保护模块

5.测控电路

该部分电路使用了STM32自带的3个通道的AD转换器，分别采集2个开关电源输出的电压和电流信号，该信号在CPU中处理后，得到调整结果，经过内部的PWM模块产生占空比可调的方波脉冲，该脉冲经过LM331模块进行频率和电压的转换，然后供给电源模块，和原来的模拟量电流输出进行平衡，以保证SG3525的输出稳定。

三、总结

采用Buck降壓变换器为核心的并联开关电源供电系统，可以在负载不同时，通过设定自动控制两路开关电源按照任意电流比例输出。通过测试结果表明，该系统输出稳定，纹波小，精度高，有一定的应用意义。

【参考文献】

[1]张占松，蔡宣三.开关电源原理设计[M].北京电子工业出版社，1999.

[2]刘胜利.现代高频开关电源使用技术[M].北京电子工业出版社，2001.

[3]华伟.现代电力电子器件及其应用[M].北京交通大学出版社，2002.

网络教学系统模块设计 篇4

网络虚拟实验就是在Web中创建出一个可视化的三维环境,其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验。网络虚拟实验室实现的基础是多媒体计算机技术、网络技术与仪器技术的结合。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室的智能化特征,无论是学生还是教师,都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。不但为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持,还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。通过网络虚拟实验室,能够通过计算机在网络中模拟一些实验现象。它不仅仅能够提高远程教育的教学效果,更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生,通过网络同样能够“身临其境”的观察实验现象,甚至和异地的学生合作进行实验。

1 系统结构

虚拟实验室是一种异构的问题解决环境,它使得处于不同位置的学习者可以同时对一个实验项目进行实验工作。和其他领域相同的是,实验工具和技术是独立于各自领域的,不同之处在于虚拟实验室中操纵的并不是真实存在的仪器和设备,而只是以软件仿真来模拟已经存在和使用的设备。虚拟实验室要求实验的参与者共享实验环境和实验规则,这种要求使得它易于在WEB上得以实现。网络虚拟实验室的构建多使用BSDA(Browser/Serv2er/Database&Application)结构,即客户端/服务器/数据库/应用程序结构。

典型的网络虚拟实验室由客户端、网页服务器端、应用服务器端以及实验室仪器设备四部分组成。网页服务器主要作用是提供Web接入服务、用户认证管理、开放式交互实验环境以及动态网页的生成;应用服务器主要作用是控制和管理实验仪器、采集和处理实验数据;数据库的主要作用是配合用户账户的管理、动态网页的生成一级实验数据的存储和管理。

2 网络虚拟实验室功能

网络虚拟实验系统要真正投入使用,除了能够进行虚拟实验操作外,还要有一系列辅助功能模块和管理模块的支持。这些功能模块成为虚拟平台与实验者之间的桥梁,起到帮助学生完成实验任务,帮助管理员完成管理的作用。网络虚拟实验系统主要分为三个子模块:实验内容预习、实验操作、实验报告。

1)实验内容预习:从仪器介绍、实验原理和实验注意事项三方面呈现。仪器介部分主要是通过3DSMAX制作三维仪器,通过文本介绍常用仪器的功能和使用法。采用文本、图形、图像、动画、视频、音效等多媒体技术呈现实验原理的内容以及实验场景、器材和实验注意事项,使软件界面清晰、美观。

2)实验操作:主要包括用户对实验初始状态的设定、实验过程的呈现和验结果的呈现三部分。实验初始状态的设定主要是实验参数的设定,服务器端实验参数进行处理,将实验运算数据返回至客户端来控制实验模型的变化,同返回实验结果,如包括实验数据和相图等。

3)撰写实验报告:要简要明实验内容、原理、使用元件、仪器,还要记录实验中测试的数据、观测的实际结果图形等信息,同时还要对实验结果进行相应的计算、判断和分析。教师可在本机或是通过网络调阅、批改学生的实验报告,甚至检查实验数据和结果图。

3 实现技术

目前网络虚拟实验系统常见的四种实现技术都有各自的优势,同时也存在着这样那样的缺陷。

基于FLASH技术的网络虚拟实验系统具有界面美观、体积小、可以直接在浏览器中进行操作、图形无极放大不失真、开发周期短等特点。但是它生成的实验环境是二维图形,现实感不强,数据处理能力较弱,因此比较适合构建演示型网络虚拟实验系统。

基于三层体系结构的网络虚拟实验系统的设计与开发

使用VRML构建的网络虚拟实验系统,能够为学生提供生动逼真的学习环境,丰富了媒体表现形式,增强了现实感,满足远程教育虚拟实验系统的需要。但是它的运行需要在Web浏览器或VRML浏览器中,而且很难通过VRML对实验数据进行处理,用此技术构建的实验教学系统仍处于介绍性层次,学生的参与程度不高,这使得远程教育的实验教学目的难以达到。

基于JAVA开发的网络虚拟实验系统可以做到操作系统无关性,同时很多功能可以免开发或实现起来比较容易,但是平台局限在浏览器中运行。虽然JAVA技术现在支持三维场景的创建,但是使用。Java3D创建虚拟场景并不容易,和VRML相比它的开发周期较长,也没有VRML技术那么成熟。用JAVA开发的网络虚拟实验系统由于其网络功能强大、简单、高效的特点,运用非常广泛,但是由于其运算功能不强,对于复杂模型的模拟较难实现。

利用MATLAB开发的网络虚拟实验系统由于MATLAB本身功能的强大,在实验数据处理和分析方面表现出极强的优势。目前基于MATLAB的网络虚拟实验系统主要是使用Mat1abwebServer组件构建,服务器端接受客户端发送的实验请求,分析和处理实验参数,经过计算后将结果返回客户端。整个系统不涉及具体的实验仪器硬件设备,客户端无需安装实验运行所需的庞大的软件,但是在浏览器端用户不能看到实验的动态过程,实验结果也只能以静态图形呈现,因此适合构建需要大型计算、对实验结果图形呈现要求很高的网络虚拟实验系统。

针对已有的网络虚拟实验系统存在的不足,结合以上分析,结论如下:

1)网络虚拟实验系统的构建技术的选择不应该追求技术的难度,而是应该根据具体实验课程的特点,选择合适的技术。

2)将多种技术混合开发,发挥各自的优势。某一技术在具有其先进性的同时也不可避免地存在着不足。因此,一个优秀的网络虚拟实验系统不可能只通过单一的技术实现,在网络虚拟实验系统实现技术上必将形成多种实现技术相结合的局面。

目前网络虚拟实验系统使用多种技术混合开发的研究中,部分研究侧重于研究VRML技术与JAVA技术相结合实现网络虚拟实验系统,突出三维立体感和交互性强的特点,但是运算功能不够强大;部分研究运用JAVA与MATLAB技术相结合实现网络虚拟实验系统,突出通讯和运算功能,其实验场景仍以二维图形存在,缺乏现实感。计算机专业课程中涉及的实验模型比较复杂,对于这些复杂模型的仿真需要运用专业计算软件来进行,以确保模型运动的精确性和科学性。

因此,在分析比较各实现技术后,本系统采用VRML、JAVA和MATLAB作为开发工具,结合三种技术的长处,实现系统构建的最优化。VRML作为实验过程的呈现工具,利用VRML技术开发3D图像,构建虚拟实验中的实验环境部分。MATLAB/SIMULINK作为服务器端的计算工具,构建复杂模型的仿真和计算部分。JAVA作为实验界面和数据通信的工具,通过VRML和JAVA的交互,对三维场景进行控制。同时利用JAVA的通讯功能,实现实验模型与MATLAB/SMULINK之间的数据传递。

4 发展趋势

随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展,虚拟实验室技术将得到进一步的发展。虚拟实验室的发展趋势主要有以下几个方面:

1)将两者相结合,引入虚拟现实技术和自然人工场景技术,使用数字化仿真工具,可使操作者与虚拟仿真环境有着全面的感官接触与交融,使操作者有身临其境之感,用户使用虚拟原型交互仿真界面对虚拟原型进行操作,实验环境更逼真。

2)是提高虚拟实验室“自适应性”。“自适应实验”为学习者提供一个自适应的获取知识和技能的实验学习环境。该系统的基本特征是能从环境中获取信息,并能自动改善其性能。

3)是提高虚拟仪器智能化程度,增强仪器的功能。各种高性能的处理器、大容量的存储设备,丰富的网络资源和软件资源,这些配置突破了传统仪器在数据处理和存储方面的限制,极大增强了仪器的可用性,使得虚拟实验室在数据分析、图形显示等方面更受到学生的青睐。

4)是增加协作性,便于各位学生优势互补。各门学科的实验,越来越注重集思广益,发挥不同类型学生能够的聪明才智,因此根据因此基于协作虚拟原型的协同设计方法将成为协同设计实现的一种重要思路。

基于网络的虚拟实验系统采用先进的虚拟仪器技术,紧密结合计算机技术、网络技术,实现了数据远程采集、远程教学、远程访问和协同工作及实验室的计算机网络化管理,综合能力和实验水平有了新的提高,并节约成本,能不断满足科技创新和实验教学改革与发展的要求。基于网络的虚拟实验系统的设计与实现为开展远程教学、远程仪器、远程测控的研究奠定了基础,具有广泛的应用前景。

摘要：将计算机技术,数据库技术与虚拟仪器技术相结合,用于计算机专业的实验虚拟系统中,实现了利用网络进行远程控制、远程访问、远程使用的功能,利用网络技术实现了虚拟实验室系统的网上教学、网络管理功能,使得用户可以通过网络在任何地方学习实验、预约实验,网络讨论,提交实验报告等。

关键词：网络教学,虚拟仪器,虚拟实验室

参考文献

[1]汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学,2000,(2):33.

[2]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社,2005.

[3]肖晓萍,向中凡.基于虚拟仪器技术的远程实验室的研究[J].仪器仪表标准化与计量,2004,(3):15-16.

[4]李仁发,周祖德.虚拟实验室网络体系结构研究[J].系统仿真学报,2002,14(13).

网络教学系统模块设计 篇5

设计工程人员面临许多挑战，其中之一就是为不断发展的中等功率(每板<100W)桌面、数据通讯及电信系统提供低电压配电架构。最新硅产品的工作电压正逐渐步入1.0V～2.5V的范围。在计算机与电信系统中，每个电路板上都必须实现 dc 电源总线隔离，而其中的典型电源解决方案主要由昂贵的多种系列单输出隔离式 dc/dc 电源模块组成。

跨多种应用领域的系统设计人员具有类似的需求以及对倾向于采用 dc/dc 电源模块的要求。最经常提到是对更薄厚度、更小面积、更高效率及更大功率密度 [1] 等特性的需求。新一代 dc/dc 电源模块应运而生，正开始步入市场以满足上述要求。这些双输出和三输出隔离式模块运行于标准的 -48V 局端电源中，可提供 3W～100W 的功率。它们包括输出电压最低达 1.0V 的模块及最高输出电流达 30A 的模块。

尺寸

系统设计人员为在更小空间中实现更高性能的信号处理电路，所面临的竞争挑战日益激烈。先进的 DSP 与 ASIC 有助于提供此功能，但需要更多电压较低的电源轨，并需具备高精度排序与调节。通过减少实施电力系统所需的整体模块数，最新的多输出电源模块满足了这一要求。

描述模块效率面积(平方英寸) 成本(1千/年) 多个单输出隔离式模块33W效率 单输出3.3V/9A89.0%3.742.38美元 20W 单输出 2.5V/8A75.0%3.0638.52美元 总计：77.6%9.82119.42美元 单个三输出隔离式模块25A 三输出3.3/2.5/1.8V87.0%5.4196.64美元

多输出电源模块提供了可节省板级空间的独特设计选择。分布式电源架构正逐渐渗透电信与数据通信市场。就需要超过三种不同电压的应用而言，设计人员可使用多输出模块提供电源总线隔离，并可为各种负载点模块供电。这种配置使设计人员不必再担心使用所有单输出模块所需的板级空间。

电气性能

排序

最新的 DSP、ASIC、FPGA 及微处理器需要多个低电压，并可能要求复杂多变的加电/断电排序。由于产品上市时间的限制，众多更高级产品(其中电源模块仅是该产品的一个组件)的设计没有时间或板级空间来构建外置排序电路。而且，即便不受时间与板级空间的限制，他们也必须考虑组件成本的增加。比较简单的解决方案就是选择采用可利用新型内部排序多输出电源模块的系统电源架构。

例如，诸如德州仪器 (TI) PT4850 系列的三输出模块的加电特性就能够满足微处理器及 DSP 芯片组的要求。该模块运行于标准的 -48V 输入电压下，其额定组合输出电流可达 25A。输出电压选项包括一个用于 DSP 或 ASIC 内核的低电压输出，以及两个用于I/O和其他功能的额外电源电压。

PT4850提供了最佳的加电顺序，可监视输出电压，并可在短路等错误情况出现时提供所有电压轨道的有序关闭。所有三个输出均在内部进行排序以便同时加电启动。

在加电启动时，Vo1起初升至约0.8V，随后Vo2 与 Vo3 快速增加至与 Vo1 相同的电压数。所有三个输出而后一起增加，直至每个均达到其各自电压为止。该模块一般在 150ms 内产生完全自动调整的输出。在关闭时，由于整流器活动开关的放电效果，所有输出快速下降。放电时间一般为100µs，但根据外部负载电容而有所差异。

效率

在低功率应用中，即便最小的 dc/dc 电源模块可能也会有数百毫瓦的静态损失。这解些损失主要由耗费功率的组件造成的，如整流器、交换晶体管及变压器。如果使用一个部件来提供原本需要二至三个独立分组部件所做的工作，那么就可以减少耗费功率的组件总数量。如表1所示，这提高了 9.4% 的效率。

一些最新的多输出模块可在全额定负载电流中以 90% 的效率运行。这样的高效率恰恰是由那些使用 MOSFET 同步整流器的拓扑实现的。该整流器消耗的电量比上一代 dc/dc 电源模块中使用的肖特基二极管耗电要少。

互稳压

最新的多输出电源模块采用先进的电路，消灭了互稳压问题，提高了输出电压的波纹和瞬态相应。根据以前的经验，在模块的任何一个输出上增加输出电流均会导致其他输出上的电压改变。TI 的 PT4850 与 PT4820 系列三输出模块则解决了这一问题。新一代电源模块在隔离阻障的输出端上就每个输出都采用稳压控制电路。通过专有磁耦合设计，控制信号可在模块初级端与二级端之间进行传递。图5显示了输出一 (≤5mV) 在输出二负载增加情况下的变化。

瞬态与波纹

PT4820 与 PT4850 系列具有出色的瞬态响应和输出电压波纹性能等特点。该模块的三逻辑电压输出是独立调节的，这有助于可与单输出电源模块相媲美的瞬态响应 (≤200µSec) 和输出电压波纹 (≤20mV)。

成本

多输出电源组件不再需要两个或更多单输出器件，这就减少了成本。表1显示了电源相同的一个25A三输出模块与三个单输出模块的对比。

在分布式电源应用中，设计人员通过利用单个多输出模块和非隔离式负载点模块(图2)替代了高成本的单输出砖，从而实现了成本节约。也可以实现，由于多输出模块在更少组件情况下也可得以实施，因此进一步节约了成本(和板级空间)。例如，在某些应用中，多输出模块仅要求一个热插拔控制器和输入去耦电容器。相反，这些组件在电源系统中则必须与每个单输出砖结合使用。

产品上市时间是一种间接成本，利用多输出电源模块可减少该成本。这种成本节约主要是由于 OEM 厂商减少了设计、测试和制造等资源。

故障管理

设计人员必须确定其电源系统如何对故障情况进行响应。当今的多输出电源模块结合了先进的故障管理功能。这些功能包括过压、过流和短路保护，有助于防止损坏设计者的电路。

输出过电压保护利用的是可不断检测输出过电压情况的电路系统。当电压超过预设级别 (preset level) 时，电路系统将关闭或箝住电源输出，并使模块进入锁定状态。为了恢复正常操作，一些模块必须主动重启。这可通过立刻消除转换器的输入电源得到实现。为了实现故障自动保护运行和冗余，过电压保护电路系统是独立于模块的内部反馈回路的。

过电流保护可防止负载错误。在某些设计中，一旦来自模块的负载电流达到电流限制阈值，如果负载再尝试吸收更多电流的`话，那么就会导致模块稳压输出电压的下降。该模块不会因为持续施于任何输出的负载错误而损坏。

当模块各输出的组合电流超过电流限制阈值时(如任何输出引脚上发生短路)，短路保护将关闭模块。该关闭将迫使所有输出的输出电压同时降至零。关闭之后，模块将在固定间隔时间中通过执行软启动加电定期尝试恢复。如果负载故障仍然存在，那么模块将持续经历连续的过电流错误、关闭和重启。

灵活性

电压和电流输出以及封装设计的灵活性是多输出电源模块的一个关键特性。某些制造商可提供24V(18V至36V)与48V(36V至72V)两种输入。其采用完全隔离输出的通用架构可使系统设计人员在双或三输出电路中使用模块，而不会造成过多最低负载要求或互稳压降级的情况。

由于芯片供应商开发器件的操作电压不一定符合以前的迭代法，因此电压和电流输出方面的灵活性正变得日趋重要。众多的多输出模块都以独立调节和可调的输出电压来解决此问题。为了获得独特的电压，某些模块上的输出可从外部电压进行远程编程。此外，诸如Tyco公司的CC025等三输出系列模块还可以通过使用连接到调整引脚 (trim pin) 的外部电阻来允许输出电压设定点调整。

封装灵活性简化了主板设计人员的工作。许多现有的多输出模块都使用业界标准的砖形封装 (brick type packaging) 和面积规格，这确保了引脚兼容性和辅助货源。TI 的Excalibur™ 系列等创新型模块均采用具有表面安装、垂直通孔和平行通孔封装风格的镀锡薄板铜盒。

多输出电源模块的商业可用性为设计人员提供了极佳的灵活性。表2显示了一些制造多输出模块的业界领先供应商。这些模块存储于领先的分销商处，可为设计资格认证和最后时刻的更改提供极快的可用性。

表2、多输出模块制造商

制造商产品类型Artesyn 科技公司15W至60W双、三输出Astec20W至150W双输出爱立信30W至110W双、三输出APower-One2.5W至195W双、三、四输出SynQor40W至60W双输出德州仪器3W至75W双、三、四输出Tyco Power Systems25W至50W双、三输出

可靠性

具有高度可靠性的电源系统设计是系统设计人员始终都要面对的挑战。从内在来说，使用单个多输出模块的电源系统的可靠性要高于所有单输出模块。例如，一个三输出模块可提供1,108,303小时的额定MTBF(902.3 FIT)。与此相对照，提供相同输出电压和电流的三个单输出模块则达到了984,736 MTBF (1015.5 FIT) 的额定MTBF。多输出模块之所以具有更高的可靠性，是因为其架构中使用的总体组件数量更少。

结论

随着产业潮流要求设计人员使用体积更小、效率更高的电源供应，电源模块制造商推出了可简化系统设计及操作的多输出dc/dc电源模块，以响应上述潮流。最新的多输出模块能够通过为混合逻辑应用(诸如DSP、ASIC和微处理器等)提供稳压低电压输出而使设计人员受益。与前代产品相比，上述模块显著提高了给定面积上的功能。在某些情况下，该小型架构所占空间仅为单输出电源模块的55%。减少模块数量也可以降低成本，同时提高效率和可靠性。内置的操作和保护特性免除了开发外部电路系统的任务和费用，从而不仅节省了板级空间，而且还大大加快了产品的上面进程。

参考书目

网络教学系统模块设计 篇6

关键词：OA系统；公文管理模块；J2EE；工作流

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0195-03

在传统办公中各部门之间传递文件、发布通知公告，主要采用的方法还停留在纸质文档的传阅、电话、电子邮件等方式；而这些方式主要依靠人工，以及一些外部通讯工具或软件，非常不利于信息的管理。随着互联网和计算机技术的蓬勃发展，政府部门和各事业单位纷纷开始引入办公自动化系统（OA系统）来协同办公[1]。本文所介绍的OA系统基于工作流技术，采用先进的J2EE技术体系和平台化的实现方式。在整个办公自动化系统中，公文管理模块是其中最重要、也是使用最频繁的部分，主要包括发文管理、收文管理两大部分，提供了自动化公文流转管理的功能，以下针对该模块进行详细的设计和实现。

1 公文管理模块功能设计

1）发文管理

发文管理模块的主要作用是用来管理发送文档，实现了文档的流程化管理。主要提供了新建发文、发文草稿、在办发文、办结发文、终止发文和发文传阅几个功能，如图1所示。

2）收文管理

在收文管理中，主要用于管理外来单位的公文，实现了来文的签收、来文的传阅、来文的拟办、来文的承办等管理工作。主要提供了在办收文、办结收文、终止收文和收文传阅功能，如图2所示。

2 公文管理模块流程设计

在办公过程当中，任何一项工作都包含有许多个业务流程，简单的模块说明是无法对工作进行描述的[2]。下面对发文管理和收文管理这两部分进行业务流程分析，并对其工作流程进行设计[3]。

1）发文管理流程设计

在发文之前，系统管理员首先会根据不同的工作内容，定义好公文所需要的各类模板，并且还要定义好公文发布的整个流程，包括流程序号、名称、后继流程序号、参与流程的用户等等。定义好流程后，发文操作就会按照事先定义好的工作流程自动进行流转，如表1所示。

根据以上发文管理流程的分析，在整个发文的过程中涉及了很多的部门和人员，每个人员的权限也是不一样的，如表2所示。

发送的文件内容统一采用Word进行编写，而公文当中领导的手写签名、痕迹保留、定稿、套红、签章等则以OCX控件技术来实现。同时，系统还提供了严密的授权管理和数据加密功能，确保文件的保密性、完整性，实现了对文档传递过程中的有效监控。

2）收文管理流程设计

收文管理主要针对的是对于外来文件的收集、归档、整理与管理操作。用户收文时，一般需要将文档电子化归档。

3 公文管理模块的实现

整个OA系统是在MVC框架模式，采用J2EE技术体系和SQL Server 2005关系型数据库来实现的。下面是发文管理的实现过程。

3.1 定义发文工作流程

管理员需要事先定义一个发文流程，以及定义好公文的模板。发文流程的步骤应该包括公文拟稿、审核、会签、核稿和签发，完成公文流转的要求。

1）模板定义：系统管理员根据不同的办公内容，在系统的工作流管理中，定义各类模板。主要包括模板号、模板名，而模板的制作可以使用Word文档，方便易用。

2）流程定义：系统管理员进行流程定义，包括流程的序号、名称、后继流程序号、参与流程的用户等信息。

3）发文拟稿：拟稿人选择公文模板表DocModel中，已定义好的公文模板，进行文档编辑；编辑完后，文档会按照先前已定义好的发文流程进行发送。

4）发文审核：按照发文流程的定义， 从步骤表Step中读取出该流程定义的下一个节点及其处理人。公文将会按照流程的定义，发送到相关部门进行审核。审稿人员开始审核时，相关信息将会写入到公文处理表DocOperate中。

5）发文会签：判断当前公文状态state，是否满足会签条件。当满足条件时，从步骤表Step中读取出该流程定义的下一个步骤及其处理人。系统会签提供了多部门会签功能，系统会按照会签顺序将文档发往该部门。

6）发文签发：判断当前公文状态state，是否满足签发条件。当满足条件时，从步骤表Step中读取出该流程定义的下一个步骤及其处理人。公文发送到相关领导处，由领导提出修改意见并签发。

3.2 发文管理具体实现

点击系统左侧功能树中的“全院发文——新建发文”，可以填写公文撰制单，实现公文的创建和发送，如图5所示。

4 结论

公文管理模块是OA系统中最关键的部分， 管理了单位内部所有公文的发送、接收和审核。基于 B/S 结构，采用工作流技术， 能开发出功能齐备、易于操作、界面友好的功能模块，满足了办公的实际需求，实现了高速高效的现代化办公。

参考文献：

[1] 王硕，刘翀，秦娈娈. 基于B/S三层架构的OA智能办公系统的研究与设计[J]. 价值工程，2012（12）.

[2] 刘丹. 浅谈信息化背景下事业单位文书档案管理工作[J]. 科技展望，2016（16）.

网络教学系统模块设计 篇7

现代远程在线教学系统中包括学生用户、教师用户和教务用户, 其中教师用户和教务用户由于其操作相似, 可以视为一类。这两个类型的用户通过WEB页登录本系统后, 可以完成各自相应的功能操作。整个系统的组成包括前台模块和后台模块。

现代远程在线教学系统的前台模块是广大师生用以学习交流, 方便教师工作的网络平台。学生用户可以通过该平台与教师用户交流, 也可以在线巩固所学知识。教师用户通过该平台解答学生对课程的疑问, 可以通过该平台拟出试卷, 发布课程相关公告。本系统的前台模块可以包括用户登陆模块、公告信息模块、信件答疑模块、在线答疑模块、模拟出题模块、在线自测模块、作业发布模块。

一、用户登陆模块

用户登录模块是用户使用系统的前提模块, 用户只有通过该模块才能进入系统。此模块分为教师用户登录和学生用户登录两个部分。用户登录本系统时需要输入用户账号和密码:学生用户信息和教师用户信息分别存放在学生信息表和教师用户表中, 用户登录时需选择用户类型, 即选择学生用户或教师用户。系统根据用户相应的选择, 从学生信息表或教师用户表中, 查询核对用户账号密码:如果发现表中没有相应信息, 或者账号密码不正确, 系统给出错误提示;如果账号密码正确, 则允许用户进入系统, 使用系统给予的功能。登录进入系统后, 系统显示用户的账号和用户姓名。

二、信息公告模块

公告信息模块是系统中一个发布课程信息的模块。在系统主页中有一个公告发布栏, 公告信息由教师用户发布, 学生用户和教师用户都可以通过公告发布栏查看公告。公告信息存放在公告信息表中, 公告信息表中有一个公告标题属性字段, 公告信息栏中只显示公告的标题, 以方便用户有选择地查看公告信息。用户确定要查看某条公告消息时, 只需要点击公告标题, 系统弹出一个消息的信息页面, 页面中包括有信息的内容、公告信息的发布人和发布时间。由于公告信息数量的不确定, 以及主页上的界面空间的有限性, 因此公告信息以滚动的形式显示。由于公告信息的信息量不会太大, 不需要一个整体的页面来显示, 因此, 当用户点击公告信息标题时, 系统弹出的页面是一个适当大小的消息框, 用户查看完公告消息后, 可以直接关闭消息框。

三、信件答疑模块

信件答疑模块是学生用户和教师用户通过互发信件的形式进行交流答疑。学生用户和教师用户登录进入系统后, 系统主页中会有一个显示用户信件内容的显示框。学生用户可以向教师用户发送信件进行提问, 教师用户可以查看问题内容, 对相应问题作出回复, 学生用户可以向某个教师用户发送新的问题信件。信件信息存放在信件信息表中, 与公告信息表类似, 在信件信息表中, 有一个信件标题属性字段, 用以方便信件的显示和管理。信件信息表中除了信件问题内容属性和信件回复内容选项, 还有提问学生用户属性、回复教师用户属性以及最新回复日期属性。在用户登录到系统后, 系统通过获得用户账号, 信件信息表中查询属于该用户的信件, 并以提问时间 (或最新回复时间) 降序排列分页地显示在信件信息框中。学生用户点击信件标题, 系统弹出的信件消息框供学生用户查看。教师用户也可以以同样的方式查看信件, 并可直接在弹出的消息框中进行回复, 确定后回复内容会写入到信件信息表回复内容属性字段中。学生用户通过点击系统主页上的信件提问导航条, 系统弹出信件提问消息框, 学生用户选择提问教师姓名, 输入提问内容后确定后, 系统自动把相应信息写入到信件信息表的各属性字段中。

四、在线答疑模块

在线答疑模块是系统提供的一个供学生用户和教师用户进行“面对面”交流的平台, 与一般网络聊天室类似。学生用户和教师用户进入系统后, 进入在线答疑模块后可以发言进行交流。系统中设置了一个在线用户表, 记录当前在线用户, 在线用户表中包括用户账号用户姓名属性, 用户类型属性以及最后发表发言时间属性。系统在该模块主页面上根据当前在线用户表中的内容分别显示在线学生用户和在线用户列表。用户通过在发言框中输入发言内容, 系统用Application对象中的一个变量记录下用户的发言内容以及发言时间, 并连同发言用户账号和用户姓名, 显示到发言显示框中。用户退出模块时, 系统把用户从在线用户表中删除。

五、模拟出题模块

模拟出题模块是系统为教师用户提供的一个方便教师出题工作的模块。利用该模块, 教师用户可以从试卷题库中获得试卷试题。教师用户可以采用手动出题和自动出题两种不同的方式进行成卷工作, 成卷初稿可以在系统中进行编辑, 满意确定后, 系统把试卷保存到试卷信息表中。系统中的试卷试题库存放在试卷试题表中, 表中有表示题目所属章节的章节属性, 有记录试题问题内容和试题答案内容的属性字段, 有表示试题难度的难度属性, 表示试题默认分值的分值属性, 以及记录试题最晚出题时间的日期属性。教师用户选择好相关选项后, 系统根据教师用户的要求从试卷试题表中查询符合要求的试题自动组卷。

六、在线自测模块

在线自测模块是系统为学生用户提供的一个对已学知识的考查与巩固的系统。学生用户进入自测模块后, 可以选择自测范围进行自测, 完成自测后, 系统给出试题标准答案供学生用户参考。自测试题存放在自测试题表中, 由于在线自测的试题都为选择题, 因此表中包括记录问题主干和问题的ABCD四个选项内容的属性字段, 以及试题答案属性和试题所属章的属性字段。学生用户进入在线自测模块, 系统要求学生用户选择自测范围以及自测题的出题。 用户输入选项完成后, 系统根据要求从自测试题表中选择相应数量的自测题, 并在自测试题后隐藏试题标准答案, 学生用户通过单选框选择认为正确的答案。学生用户完成试题后提交, 系统把隐藏的试题标准答案显示出来供学生用户参考。

七、作业发布模块

网络教学系统模块设计 篇8

对于常规考核, 通过网线将服务器与考试终端连接起来就可以了, 然而在一些有场地要求考核中, 比如职业技能鉴定的考核中有一项非常重要的考核—实际操作考核, 考评人员需要在车间进行评分, 并且在考核过程中要注意其每一步操作从而进行评分, 如果使用网线整个考场将变得杂乱无章。此时, 可以借助于无线网络, 将终端设备与服务器进行连接。所以, 架构一种安全的基于无线网络的考核系统将非常有利于考核的组织。

1 系统的总体架构

无线网络考核系统主要包含三大组成部分:服务器、信息传输设备和客户端, 如图1所示。

服务器是整个系统的核心, 是整个系统的心脏。主要负责考评员以及考生的管理、题库管理、考试组卷、成绩管理等。

信息传输设备, 是连接服务器和终端设备之间的桥梁, 主要有交换机和无线路由器。、

考试终端, 大致分为两类:一类是作为考生答题用机的考试端;一类是考评员随身携带的实操考核的评分端 (如PDA等便携式移动终端) 。

2 系统主要功能的设计

基于B/S的Web结构具有非常严密的安全性, 在客户端基本不需要安装任何应用程序, 并且借助于网络, 使得考试在本地和异地都可以运行, 大大扩展了考试的灵活性, 所以采用B/S结构。

根据功能的不同, 整个系统分为考务管理模块和安全管理模块。

2.1 考务基本管理模块

目前, 关于考务基本管理实现方法的相关研究很多, 这里就不一一叙述。在开发过程中主要在组卷上进行了优化:在试卷生成的时候, 设置组卷策略, 根据随即因子由系统为每位考生生成不同的试卷。

2.2 安全管理模块

对于无线路由器来说只要终端在其信号覆盖范围内, 就可以通过该路由器访问服务器的信息。虽然无线路由器可以设置密钥, 但是一旦非法入侵者破解了该密钥, 那么所有的数据都将被入侵者获得, 那么后果将不堪设想。

由哈希函数生成的哈希函数链具有不可逆推的单向性, 为此, 设计了一个基于无线网络的实时密钥管理机制。

根据功能和角色的不同, 整个模型由服务器、合法用户和非法入侵者三部分组成, 如图2所示:

在本模型中:S代表服务器, 主要对系统中的密钥进行管理和维护以及为合法的终端提供服务;MEM指的是合法的用户终端;AT为向系统进行攻击的非法终端。

在第一次使用该考核系统时, 服务器和客户端首先进行初始化;然后考核终端向服务器的密钥管理系统进行注册;注册成功后, 服务器的密钥管理系统为合理的考核终端分发密钥使其成为合法考核终端;考核开始后, 考核终端向服务器发送验证信息, 经过服务器确认该终端的合法性后为该用户更新新的密钥, 并提供相应的服务。

本协议中涉及到的符号表示如下:

Hi (X) 表示对参数X进行i次哈希运算的结果;

REQ表示考核终端的申请注册信息;

REQi表示服务器在进行第i次服务时, 考核终端申请该次服务时的申请信息。

E是一种公钥加密算法;D表示公钥解密算法;F表示对称加密算法;

DF表示相应的对称解密算法;TA表示系统中服务器的ID, 用以标识服务器。

服务器中的密钥管理系统主要负责利用哈希函数根据具体需求产生相应的函数链, 用于加密服务信息以及对密钥更新时的信息进行认证。

1) 系统初始化

服务器端的密钥管理系统选择随机数R和S, 根据服务的次数n分别生成哈希链:

两个哈希链分别用于密钥的分发和密钥更新时生成验证信息。

密钥管理系统根据自己的非对称加密算法, 产生一个密钥对 (a, e) 。其中a作为私钥, e作为公钥并将其广播。当合法的考核终端Zi需要享有服务器的服务时, 根据非对称算法产生密钥对 (bi, ci) (bi为私钥, ci为公钥) 用于与服务器进行信息的交互。

2) 申请注册

考核终端向密钥管理系统进行注册的过程如下:

考核终端Zi对自己的身份信息Zi以及申请注册信息REQ进行处理后得到加密的申请信息Q, 将其发送到服务器。服务器的密钥管理系统对收到的信息Q解密, 得到P=Da (Q) , 获得考核终端的申请注册信息REQ。

3) 密钥的分发

服务器开始服务时, 服务器为考核终端Li发送服务密钥的过程为:

在第i次服务时, 密钥分发过程如下:

服务器刚开始服务时, 服务器用合法客户终端Li的公钥ci加密信息TA和第一次的服务密钥, 得到经过加密处理的信息K。相应的终端得到服务器发送的信息K时, 用私钥bi对其进行解密, 获得本次服务的会话密钥Hn (R) 。

在第i次服务时, 密钥管理系统使用上一次服务的密钥加密新的服务密钥Hn-i+1 (R) , 生成加密信息C。然后用对应验证哈希函数链中的Hn-i+2 (S) 作为密钥处理信息 (TA, C) 得到认证码MACi1。最后, 用Hn-i+2 (R) 作为密钥处理信息 (TA, C, MACi1) 得到认证码MA-Ci2, 服务器将信息 (TA, C, MACi1, MACi2) 发给终端L, 终端L收到信息 (TA, C, MACi1, MACi2) 后, 以Hn-i+2 (R) 作为密钥验证MACi2是否正确, 解密信息C得到Hn-i+1 (R) , 然后对H (Hn-i+1 (R) ) 和Hn-i+2 (R) 进行比较, 若相同, 并且消息认证码MACi2正确则确认服务确实来源于服务器, 用Hn-i+1 (R) 作为新的服务密钥。

4) 考核终端的随机加入

Z:注册和申请 (过程同2) )

服务器对新的终端Z进行认证后 (服务器处于第j次服务) , 用Z的公钥c加密身份信息和此时的会话密钥, 并将得到的加密信息M发送到终端Z。Z接收到信息K时, 用自己的私钥对其进行解密, 获得此时的会话密钥Hn-k+1 (R) 。从而进入整个系统的服务过程中。

5) 安全性分析

在密钥的分发和更新过程中, 考核终端和服务器之间经过多次相互验证建立可靠的信任关系。每次密钥更新, 考核终端都对从服务器接收到的信息进行认证检测, 错误的或经过篡改信息不会得到正确的验证码, 从而实现了密钥在线分发的安全性和可靠性, 有效防止了非法终端等的恶意破坏行为, 也提高了系统的工作效率。

由于哈希函数链的单向性, 即使非法用户通过某种途径得到过时的密钥也不可能计算出下一个新的密钥, 进而保证了密钥管理的前向安全性。

3 小结

无线网络考核系统以其便捷的优点, 大大方便了整个考试的组织, 将成为各级单位和组织考核的主流形式。本文为大家构建了一个基于无线网络的考核系统的模型, 并针对于其在在线性、动态性、安全性方面的三个要求。根据哈希函数的单向性, 建立了一种实时密钥管理机制, 实现了信息安全传输, 保证了整个系统的安全性。

参考文献

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[9]蒋延杰.无线网络组群通信中密钥管理方案的设计与实现[C].2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集 (下册) , 2009.

网络教学系统模块设计 篇9

通过系统模型图可以看出, 通用入侵检测系统模型对已知的入侵行为和具有某些特定特点的非法侵入具有良好的防御效果, 但在运行时往往因误报率高而影响系统的性能。本文为提升入侵检测系统的性能, 将“集成性、合作性、选择性”思想运用到入侵检测系统的实现中, 以有效解决以往检测方法在防御效果上的缺陷。

1 入侵检测系统分析模块

该分析模块包括“协议解码与分析模块”。协议解码是对TCP/IP协议进行解码, 然后转为简单便利、适于识别的入侵检测编码形式或数据结构, 方便IDS正确检测入侵攻击行为。而分析模块则是高效利用并充分挖掘“网络协议的高度有序性、高速数据包捕捉、协议分析、命令解析”的功能特性, 快速有效地检测某个攻击特征的存在性 (计算量低) 。其具体分析流程如图2所示。

2 入侵检测系统响应模块

该入侵检测系统响应模块依据通用的响应类型将其分为主动响应与被动响应, 其具体结构如图3所示。

响应是指当入侵检测系统检测发现入侵行为时, 自身即刻产生的一系列直接反映动作。从类型看, 入侵检测系统的响应分为“主动响应”和“被动响应”两种。主动响应属于自动反击, 能够自动依据系统设置或用户设置的方式来阻断或影响攻击过程;而被动响应则依据紧急程度为用户提供入侵信息, 由系统管理员根据不同状况进行处理, 实时性较差但安全且容易维护, 两者各有优点。入侵检测系统分析模块的设计有效结合两者的优点, 协议解码模块将数据发送到协议分析模块后, 针对模式库中已有的较常见的攻击类型和方式, 预先设计动作实施主动响应处理;对于模式库没有但通过异常算法检测到的攻击则保存连接数据进行报告, 通过被动响应及时进行进一步处理。

3 入侵检测系统模块间的通信

该入侵检测系统模块所采用的通信机制为多线程技术与进程间的套接字通信机制。其具体通信原理如图4所示。

传感器上包含的入侵检测模块与日志服务程序, 同属于本机的两个进程, 在通信的加密问题不需要过多考虑, 所以采用域套接字进行本地通信 (域套接字的优点是速度快, 属于本机进程间通信较好的方案, 通常要比使用TCP套接字快1倍) 。日志服务程序的功能是“代理”, 即“转发”, 它与数据中心属于远程通信, 因此连接采用可靠的面向连接的TCP套接字 (加密) , 以保证敏感信息不会被窃取与篡改, 有效提升系统的安全性。因服务程序与远程数据中心采用TCP套接字进行通信的速度相对较慢 (入侵检测模块发出的报警信息由服务程序接收, 而后转发到远程的数据中心) 。考虑到通信同步问题, 在设计时采用“报警队列”并用线程互斥锁 (pthread mutex) 对临界资源同步访问加以解决。

4 入侵检测系统的工作流程

检测系统的工作模式, 由用户进入友好界面设置初始值确定。系统运行时的相关操作, 是通过消息映射机制调用具体的库函数实现的。具体工作流程如图5所示。

首先, 执行主函数体 (命令参数解析与各种标志符的设置) , 执行的同时主函数体会调用相关程序对“预处理模块、日志报警输出模块、规则选项关键字模块”进行初始化。其次, 主函数调用规则解析进程 (构造一个二维链表) 。最后, 主函数通过数据包捕获模块完成启动数据包捕获与处理过程。

数据包捕获模块可以从文件读取数据进行分析, 也可以实时采集网络数据, 采取两大步骤对数据包进行处理:第一步, 调用各种网络协议解析函数, 有效分析和全面剖析当前数据包分层协议格式字段, 并把分析结果存入重要数据结构Packet。第二步, 对当前所截获的数据包调用“预处理模块、检测引擎模块”进行模式匹配与综合分析, 在此基础上, 提升是否发生入侵行为的有效判断。如果当前数据包符合某条检测规则所指定的情况时, 系统会依据该规则所定义的响应方式及输出模块的初始化定义情况来选择日志记录与报警操作。

5 结束语

本文中笔者依据所学入侵检测相关知识建立一个较为粗略的入侵检测体系理论模型框架, 设计的细化与完整的方案构建还需要日后不断的研究。

(1) 需要进一步来完善该系统, 通过增大系统的规则库保障系统能够有效检测更多的网络入侵行为。如果有可能应将人工智能与统计学有效运用到该系统的开发中以提升系统的智能化 (神经网络、遗传算法、免疫技术) 。

(2) 需要进一步来完善系统与网络安全设备的互操作性 (防火墙) , 保障该系统能够有效作用于其他设备。伴随互联网接入技术的高速发展, 网络带宽的增加对需要进一步来开发基于大流量高速网络的较为完整入侵检测系统体系提出了更高要求。

摘要：在目前信息社会中伴随网络黑客的猖撅与其入侵手段的隐蔽所带来的巨大损失, 网络安全受到了人们前所未有的重视。入侵检测技术逐步成为当前网络安全防范领域的研究重点, 通过模块的设计研究, 提升入侵检测系统的性能, 以主动的安全防护技术, 巩固信息安全结构基础, 达到系统有效对付网络攻击的目的。

关键词：网络安全,入侵检测技术,信息安全

参考文献

[1]高晶辉.基于SVM的网络入侵检测系统模型分析[J].牡丹江师范学院学报 (自然科学版) .2010 (04) .

[2]张婷婷, 赵京胜.一种基于神经网络的入侵检测系统研究[J].计算机安全.2010 (08) .

网络教学系统模块设计 篇10

区域人流量分析统计是国家制定政治经济政策, 指导人民生产生活的一项非常重要的参考依据。但长期以来, 统计部门只能依赖于抽样统计[1,2,3]的方式来进行获取。这种方式需要消耗大量的人力物力, 统计周期较长且很难得到一个较准确的数据。而且由于人群的流动性, 实际人群分布数据是一个动态变化的过程, 传统的统计方法根本无法实现对数据的动态掌握。文献[4]中提出了一种利用用双目摄像机原理进行人流量统计的方法, 该方法采用两个CCD摄像机, 运用双目立体视觉技术、摄像机标定算法与立体匹配算法对人流量进行统计。这种统计方式与人工计数方式相比更加智能化, 对铁路站、机场以及一些大型的展览馆比较适合, 但是由于要部署大量的摄像机与服务器, 部署周期较长, 硬件成本较高, 后期维护成本也较高。

随着互联网与移动通信技术的迅速发展, 移动用户占手机使用总人口的比例迅速攀升, 尤其在北京等发达地区, 移动用户已经接近人口总数的80%。因此, 移动用户的分布情况, 可以近似于地区人群的总体分布情况。与此同时公众出行群体中手机持有者的比例也日益上升, 这使人们越来越认识到移动通信网络中的手机信令数据可以作为一种理想出行分析探测器[5]。

目前, 各级政府部门包括国家旅游局、北京市公安局、北京市交通委员会、北京市旅游发展委员会以及北京市各区县相关部门都有关于移动用户资源数据的应用需求[6,7]。如交通规划、交通调查、旅游景区等重点区域的人口流量监测、流动人口监测管理等等, 但由于目前缺乏现网数据统一的处理应用平台, 在之前的客户需求满足上, 出现了需求反应时间长, 效率低下等问题。本文正是基于以上状况结合北京移动信令处理基础平台项目提出了一种利用现网移动信令数据来实时统计区域人流量的系统架构, 该系统已通过北京移动等相关部门的验证, 目前在北京移动昌平机房试运行。

2 系统设计

2.1 原理

实时人流量是交通量的一种, 交通量[8]是指单位时间里通过道路或某一交通小区断面的交通实体数量。基于手机信令的流量统计, 这里的交通实体数量指的是人数基础平台通过移动通信信令进行人流量分析的一个根本性依据是通过移动用户发生的通信事件记录 (如用户呼叫、短信、位置更新等通信事件) 来判断该用户所处的位置。本平台通过对甲方区域信息服务业务系统传送过来的合成后的甲方移动通信网络全网相关接口 (A接口、Mc接口、HSTP等) 的海量用户信令基础信息, 调用相应算法进行存储分析, 并结合GIS技术, 实现甲方网络参数与GIS地图的自动匹配并动态更新, 在保障用户信息安全的同时, 满足政府类客户对特定区域的人口流量、出行统计需求[9,10], 以及甲方内部平台的数据支撑统计需求。

2.2 系统的总体设计

为描述方便现将用到5个接口定义如下:

IF1:基础平台与区域信息服务业务系统之间;

IF2:基础平台与外部政府客户应用系统之间;

IF3:基础平台与VGOP等内部应用系统之间;

IF4:基础平台与EDSMP集团业务管理平台之间;

IF5:基础平台与网运中心网管系统之间

基础平台通过IF1接口从区域信息服务 (RISS) 订阅和接收区域信令事件, 经过数据挖掘和统计分析之后, 通过实时/非实时接口向外部政府客户应用系统和内部业务系统提供基于地理信息系统 (GIS) 的实时监测和历史分析结果。基础平台同时分别通过IF4和IF5与集团业务管理平台 (EDSMP) 和网运中心网管平台互连, 实现与集团业务平台的对接, 以及定期实时接收移动通信网络参数。总体方案如图1所示。

2.3 模块设计

由图1知, 该系统主要有三个部分组成:区域信息服务业务系统、信令处理平台、应用客户端, 本文主要针对该系统核心--信令处理平台的设计而写。信令处理平台主要有入库程序、接口程序、数据库ETL、外部应用、管理五部分组成。其中入库程序部分主要包括目录监控模块、文件生成模块、消息发送模块、消息监控模块;接口程序部分主要包括文件导出、SOCKET服务端、与其他系统的特定接口;数据库ETL部分主要包括存储过程与算法的调用、JOB及管理;外部应用部分主要包括登陆模块、图表展示模块、报表展示模块、文件导出模块;管理部分主要包括客户端模块、分析服务端模块、GIS管理模块、业务定制模块。模块设计详图如图2所示。

入库程序主要接收从甲方区域服务系统采集的现网手机信令数据, 根据配置好的数据库连接字符串, 从数据库读取用户手机归属地, 用户手机型号, 通话监控手机号, 短信监控手机号4个缓存;接口程序负责文件的生成, 数据的接收与发送以及与其它接口的链接;数据库是该信令平台的重要组成部分, 存储所有的存储与分析过程;外部应用主要是数据的前台WEB展示, 要求前台在WEB页面显示登陆信息, 数据能以报表与图表展示;管理模块主要实现平台所有服务器如WEB服务器、GIS服务器的管理以及GIS区域的圈选与相关业务的定制, 如特殊号码监控、通勤出行分析等。

2.4 平台的软件架构图

本系统主要对北京地区的海量移动网络信令数据进行存储、分析、展示, 由由于北京地区人口的流动性较强, 现网信令数据巨大, 那么如何保证系统对数据处理的实时性, 如何保证系统的可靠性与稳定性对整个系统至关重要。本系统的核心在信令数据处理模块, 该模块主要的负责对海量的数据的存储、分析, 该模块的性能直接影响整个系统, 为了提高整个系统的性能, 就必须合理规划该模块软件系统架构, 使其在实时数据的处理分析方面尽量最优。平台软件架构图如图4所示。

系统软件架构分为上下两层, 如图3所示, 从下往上分为基础数据处理层 (BDP:Basic Data Process) 和应用分析处理层 (AAP:Application Analysis Process) 。

基础数据处理层 (BDP) 主要通过IF1接口接收来自区域信息服务业务系统的信令数据。先将接收到的信令数据放入临时缓存, 然后经过压缩、建立原始数据索引、加密等预处理后将数据存放至细节数据库。细节数据库中存放的数据即AAP层进行分析的数据来源。而移动通信网络参数和GIS基础图层数据、基站图层数据等数据则通过IF5接口存放至网络参数存储单元和空间数据库。

应用分析处理层 (AAP) 主要负责根据需求进行进一步数据加工, 并对外提供数据服务。首先将细节数据库中的数据使用包括提取 (Extract) 、转换 (Transform) 和加载 (Load) 的ETL程序集 (应用数据库存储过程, 结合相关算法和分布式数据库等多种技术, 根据不同的业务需求相应设计的专题工具) 来分析统计数据。然后将分析处理结果存放至数据仓库DW1 (外部应用数据仓库) 和DW2 (内部应用数据仓库) 。通过数据服务引擎 (DSE1和DSE2) 和应用接口IF2、IF3来提供人流量和人口出行分析和VGOP等内部应用系统业务请求的分析结果或报表。并通过Web/GIS服务单元, 提供相应的GIS服务。

2.5 数据的处理流程

基础平台接收信令数据和网络参数等基础数据, 经过分析处理形成外部政府客户和内部业务平台所需的报表数据, 完整的数据处理流程如图4所示。

(1) 基础平台接收信令数据, 作为临时数据, 存储在临时数据区;

(2) 临时数据, 结合网络参数等基础数据, 经过预处理过程, 生成细节数据, 存贮在细节数据库;

(3) 细节数据经过ETL工具处理, 根据业务需求, 生成多维报表数据, 存贮在相应的DW中;

(4) 用户接收报表数据;修改或生成新的业务需求并部署给基础平台。

由于现网的手机信令数据是海量的, 所以数据入库前要进行预处理, 系统入库预处理数据流图如图5所示:

数据流向简要说明:

(1) 信令数据接口发送文本数据到远端服务器。

(2) FTP监控程序将远端服务器信令数据流读取到本地, 输出TXT文件。

(3) 数据预处理程序读取本地信令数据流处理后转化成加密后的元数据。将元数据流发送到数据库保存。

(4) ETL程序读取元数据多层处理后, 将加工的统计数据反发送回数据库保存。

(5) 数据库将统计数据按系统请求将被请求数据流发送至应用系统。

3 实现

这里以北京市旅游局指定区域 (天坛公园) 与北京市交通局所指定区域 (北站地区) 统计结果展示为例, 首先北京市旅游局与北京市交通局指出需要统计的区域, 北京市移动根据指定区域汇总区域对应的cellid, 然后将cellid表导入后台, Gis会根据导入cellid自动匹配区域, 然后调用算法, 产生数据, 最后在前台web展示:如图6, 图7所示。

由图6、图7知各景点或者交通枢纽早上1点至早上7点人流量较少, 8时之后逐渐增多, 中午12时左右最多, 下午5时候逐渐减少, 符合实际情况。通过该统计方法我们能利用信令处理平台直观地观察到各区域人流量状况, 图中数据展示已通过北京市相关部门验证, 目前该产品已在北京市移动正式上线运行。

4 结论

论文深入研究了实时性人流量统计方法的原理, 在此基础上设计出基于移动网络信令数据的人流量统计系统中信令处理平台模块, 并基于北京移动信令处理基础平台项目完成了对模块的验证, 成功实现了对各区域实时人流量智能化统计, 并展示出实时数据统计结果。应用该成果我们只需在现有移动网络现网的相应接口上安装信令采集设备, 并将采集到的信令数据传送至专用服务器进行分析、处理, 最后就在web页面展示统计结果。不需要重新部署新的系统, 节省了基础设施投入, 对移动网络不产生任何影响, 而且有利于快速覆盖和应用。

摘要：实时掌握城市交通枢纽、各大旅游景点的人流量状况, 为城市交通规划、旅游景点人力资源配备提供数据支撑已越来越受到相关部门重视。结合北京区域人流量系统项目中移动信令处理基础平台模块提出一种利用现网移动信令数据统计实时人流量数据的架构, 该平台已经过北京移动与北京市旅游委、交通局验证, 目前在北京移动正式运行。

关键词：信令处理平台,区域人流量,系统架构

参考文献

[1]关志超, 胡斌等.基于手机数据的城市交通信息采集技术研究[A].中国智能交通协会论文集[C], 北京:中国智能交通协会, 2012:845-848.

[2]冉斌.手机信令数据在城市交通管理中的应用与展望[A].中国智能交通协会论文集[C], 北京:中国智能交通协会, 2012:18-23.

[3]刘杰, 胡显标等.基于无线通信网络的人员出行信息系统设计与应用.公路交通科技[J], 2009, 26 (12) , 6-8.

[4]张艳琼.基于立体视觉的行人流量分析.计算机测量与控制, 2008, 5 (5) :12-17.

[5]杨飞, 裘炜毅.基于手机定位的实时交通数据采集技术[J];城市交通;2005, 3 (4) , 1-3.

[6]张博.基于手机网络定位的OD调查的出行方式划分研究[D].北京:北京交通大学, 2010.

[7]信令处理基础能力平台技术规范书.重邮汇测通信技术有限公司, 2012.9.

[8]北京移动信处理基础平台总体技术要求.中国移动集团北京公司, 2012.8.

[9]赖建辉, 陈艳艳等.基于手机定位信息的地铁乘客出行路径辨识方法[J].计算机应用, 2013, 1 (2) , 3-5.

网络教学系统模块设计 篇11

【关键词】模块化 电子商务 教学设计

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0255-02

一、前言

《电子商务概论》是成人本科电子商务专业的一门专业基础课，课程的意义在于帮助初学者迅速建立起电子商务的基本概念，勾画出它的专业体系轮廓，并引导学生继续深入学习。

二、教学目标

《电子商务概论》教学目标是使学生熟悉电子商务的基本概念和理论，掌握电子商务运营的基本技能，提高电子商务管理的应用能力，形成电子商务的创新思维，树立电子商务的创业意识。

（一）知识目标：掌握电子商务的概念、电子商务模式及电子商务运作等相关理论知识。

（二）能力目标：培养学生从运用计算机基本操作，到网上购物、网上支付，再到网上开店、网络营销等熟练的应用操作技能。

（三）素质目标：培养学生遵纪守法，顾全局的团队协作精神。

三、教学设计原则

（一）围绕应用型人才的培养目标。

（二）强调与时俱进的专业特性。

（三）体现学生中心的教学核心。

四、教学内容设计

《电子商务概论》教学过程中对电子商务相关教学内容进行精心设计，打破固有教材内容，合理构建教学模块。依据模块化教学理念，将课程划分为三大教学模块。

（一）认识电子商务

1.主要内容：电子商务概述、电子商务基础知识、网络零售。

2.主要知识点：电子商务的重要性、电子商务的发展现状及发展趋势、电子商务的基本概念和模型、电子商务运作体系框架、网络零售的概念和分类、网络零售的商务模式和目前存在的问题。

3.能力目标：电子商务认知能力，注重学生的创新思维培养。

（二）构建电子商务

1.主要内容：网络营销的理论与应用、订单履行与物流配送、网络商店的规划与运营、电子商务法律、电子商务安全与防范。

2.主要知识点：网络营销的定义、内容、功能和理论基础、网络调查的方法与内容、订单履行的含义、物流配送的基本方法、网络商店规划与运营的方法、电子商务涉及到的法律问题。

3.能力目标：规划设计能力，网络技能，注重综合应用、创新思维的培养。

（三）电子商务应用

1.主要内容：移动电子商务、电子商务支付、电子政务。

2.主要知识点：移动电子商务的基础与模式、电子支付的概念和网上银行的运作模式、电子政务的基本概况和业务模型。

3.能力目标：应用实践能力，注重创业实践的培养。

五、教学方法

《电子商务概论》教学主要采取模块化教学和课堂体验式教学相结合的教学方法，旨在加强学生在学习过程中理论与实际相结合的能力。首先，将整个教学内容分为三个模块：认识电子商务、构建电子商务和应用电子商务；其次，根据每个教学模块设置的能力培养目标创设情景，让学生以充分的去学习和思考。最后，采用体验式教学法，让学生通过自主学习和体验，掌握课程的基本内容和知识点。具体教学操作主要有案例教学法、情景教学法和实践操作法。

（一）案例教学法：

主要针对电子商务领域中的一些典型案例进行分析。针对学生准备的知识材料，组成学习小组，讨论总结案例分析结论，最后形成广泛讨论，加深学生对电子商务相关知识的理解。

（二）情景教学法：

这一教学方法主要针对应用电子商务模块。通过引导学生利用身边电商平台进行实践，从而使学生了解电子商务活动流程。主要涉及网络购物、网上开店和网络营销。

（三）实践操作法：电子商务创业的模拟，目的是让学生将学到的知识运用于创业实践，让学生以项目小组为单位参与讨论、创建电子商务平台，实施电子商务平台或网店的策划与运作。以创业实践结合实验教学，最终实现增强教学效果的目的。

六、结语

《电子商务概论》同时要求教师必须不断提高自身的知识水平，保证课程内容的先进性；了解学生自身的知识基础，对授课知识结构的深浅程度进行优化，建立学生学习的信心；多采用案例引导教学和提问启发教学，培养学生对这门课的兴趣，为社会培养电子商务应用型人才。

参考文献：

[1]雷玲.《电子商务概论》教学方法研究[J].湖北财经高等专科学校学报.2006（04）

作者简介：

照明监控系统通信模块软件设计 篇12

本照明监控系统根据宜宾职业技术学院A1区的校区大小及楼宇布局进行设计。该校区教学区所包含的楼宇有:办公楼、教学楼、实训楼、图书馆。将监控中心设置在办公楼中, 其余楼宇离监控中心的监控距离都小于1200m, 因此采用RS-485的总线结构, 即可满足监控系统的要求。

2. 照明监控系统的总体架构

整个监控系统的通信网络由RS-485网络构成。上位机端采用ADAM-4520模块实现RS-232转RS-485接口, ADAM-4017是8路模拟量输入模块。在系统中用于实时的检测每个回路的电压电流值, 并当电压发生异常时可以实时的报警。ADAM-4050是8口的输入输出通道, 在本系统中既要测试各个灯组的开关信息还要能够针对各个灯组的开关控制。系统的控制结构是监控中心与ADAM-4000系列的I/O模块的连接示意图, 如图1所示。

3. 监控中心数据控制

监控中心由照明监控软件、数据库、计算机外设等组成。将监控整个教学区的照明灯组。本系统主要采用RS-485网络完成监控任务。由计算机发出监控命令给下位机读取执行, 再由下位机反馈相关命令给监控中心, 由监控中心监控管理。照明监控中心与控制端模块按应答方式工作, 因为应答式规定允许多台下位机以共线的方式公用一个通道, 有助于节省通道, 提高信道占有率。而且采用变化信息传送策略, 大大压缩了数据块长度, 提高了数据传送速度。

监控系统一旦运行, 立即对串口进行初始化, 并打开RS-485总线的接收端口。此时如有指令发出, 则首先判断该指令是否完整, 如果完整再判断该指令地址是否正确, 否则对指令重新进行判断。地址正确后再通过校验判断该指令是否为正确指令, 如果不正确丢弃该指令, 正确即解析指令内容并存储解析命令, 指令完成后可以清空数据接收区, 并使能RS-485总线发送端口, 按照响应的通信协议发送应答指令, 如果应答指令正确则完成此次操作, 关闭RS-485端口, 如应答指令错误则重新进行相应操作。其流程如图2所示。

4. 通信模块软件设计

4.1 ADAM-4050开关量控制模块软件设计

该模块主要完成的工作是对每个教室中灯组的开关情况进行控制。其开关量控制流程图如图3所示。监控系统一旦运行, 则会定时读端口并对其进行分析, 教室中的灯组是打开或是关闭状态。对监控中心进行开关灯操作, 即判断是否有触发事件, 如无触发事件, 监控中心仍定时读端口并分析其状态, 如有触发事件, 则发送开关灯控制命令, 再判断是否收到应答命令, 或应答命令是否正确。如果收到正确的应答命令则完成开关灯的操作, 如未收到应答命令或应答命令不正确, 则不操作该次触发事件。

4.2 ADAM-4017数据采集模块软件设计

该模块主要完成的工作是对电压传感器采集电压数据, 对电流传感器采集电流数据。是下位机软件的核心部分之一。本系统每2s读取一组电压值和电流值, 因此需要使用定时中断的方式对数据进行采集, 中断通过使用ADAM-4017内嵌实时钟 (RTC) 产生时钟信号, 每2s定时读取一次电压传感器和电流传感器中的数据。每个ADAM4017连接一个电压传感器, 其电压数据读取的流程图如图4左图所示。和电压采集不同, 每个ADAM-4017连接多个电流传感器, 因此其数据采集如图4右图所示。

如图4左图所示为电压值检测的流程图, 监控系统一旦运行, ADAM-4017内嵌实时钟 (RTC) 重置时钟信号, 使定时器时长为2s, 并初始化电压传感器。要读取电压值, 则需要判断是否收到读取指令, 如果收到则发送读取指令, 再判断是否收到响应的应答指令, 如应答指令正确, 则读取电压传感器的数值, 在监控端把读取值转换为实际电压数值并显示出来。

如图4右图所示为电流值检测的流程图, 和电压检测不同在于, 每间教室只有一个电压传感器检测电压, 而每间教室有四个电流传感器来检测不同的回路电流。因此电流值读取的大小是多路闭合回路电流值之和。

4.3 智能电表数据采集模块软件设计

本系统除了电压值电流值的读取外, 还安装了一个智能电表用来读取整个校园的电费和电量值。其数据采集流程图如图5所示。其电量读取过程和电压读取过程相似, 电费是通过电量读取计算而得的。

5. 结束语

本文确定了在该照明监控系统中所要使用的通信I/O模块有:ADAM-4520、ADAM-4017、ADAM-4050, 以及电量/电费采集使用的智能电表。本系统通过ADAM-4000系列完成系统中的通信过程, 本文针对各个通信模块做出其软件设计, 对系统的通信功能的实现做作了相关的研究和分析。

参考文献

[1]余立建, 王茜.网络化测控技术原理及应用[M].西南交通大学出版社.2010.

[2]李景峰, 杨丽娜, 潘恒等.Visual C++串口通信技术详解[M].机械工业出版社

[3]田敏, 郑瑶, 李江全等.Visual C++数据采集与串口通信测控应用实战[M].人民邮电出版社

[4]王震, 廉哲.RS232/RS485串行通信转换电路[J].电子世界:2003 No.1:55-56