均衡控制器（共12篇）
均衡控制器 篇1
0引言
软件定义网络SDN[1]作为一种新型的网络架构,其将网络的控制平面与数据平面相分离,实现了网络的集中化控制及可编程性,便于网络管理的实现[2]。Openflow[3]实现SDN控制器和底层网络基础设施之间的通信。由于Openflow采用集中控制的模式,所以到达交换机的每个流请求的第一个数据包都被送往控制器进行处理,控制器根据全网的网络视图进行路由的计算、流表的下发以及流表的安装。其余的数据包则通过查询流表来获得相应的转发规则,若有匹配项则按相应的操作进行转发,若无相关匹配项交换机则向控制器发送“packet-in”消息,由控制器解析得到相应的规则进行处理[4]。然而,随着Openflow交换机数量的增多,大量的流请求从数据平面转发到控制平面进行处理,增加了网络负载,并使控制平面的负载超出了正常的范围,从而使控制平面成为了系统的瓶颈。传统SDN主要通过集中式的单一控制器实现[5],然而单一控制器的处理能力有限,难以实现控制平面的可扩展性及可用性。因此,一些研究机构提出了一种逻辑上集中、物理上分布的多控制器控制平面,如Onix[6]、Kandoo[7]、Hyperflow[8]等。多控制器控制平面的主要思路是通过控制器将网络划分为不同的区域,各区域内部署一个或多个控制器,这些控制器通过全局的网络视图对网络进行管理[9]。然而,多控制器方法又引入了一个新的问题,即到达集群的流量是动态变化的,控制器和交换机之间的静态配置会导致控制器间负载的不均衡,并最终导致网络性能的下降。
为了解决上述问题,我们拟采用交换机迁移策略,提出一种动态负载平衡方法,以提高控制平面的扩展性和可靠性。其具体实现方式为根据控制器的实时负载状态以及节点的处理能力,动态地将过载控制器的部分负载转移给其他空闲的控制器处理,尽可能地使每个控制器发挥其最大性能,以提高分布式控制器集群的总体响应时间及系统吞吐量。
本文将讨论一种基于实时负载的动态自适应负载均衡算法,介绍该算法使用的负载因素、状态的判断以及自适应地选择目标控制器的方法,并通过实验验证该算法可以动态合理地分配负载,达到更好的负载平衡效果。
1相关工作
SDN控制平面的性能提高主要通过以下3种方法实现:(1)最大化地利用每个控制器的性能。例如Beacon[10]、Maestro[11]通过多线程的方式提高了控制面的性能;(2)将部分控制平面的工作转移到转发面来执行,以减轻控制器的负担,如Devoflow[12]将一些控制决策赋予openflow交换机,使得满足条件的数据流不再通过控制器而直接转发;(3)用若干控制器节点组成的集群来实现分布式控制平面,如Onix,Kandoo利用该方法使得控制平面易于扩展并具有较高的可靠性。
在分布式控制器的近期研究中提出了“SDN弹性控制器”的概念。Dixit等人[13]提出的“Elasti Con”支持控制器的弹性行为,即根据控制平面的负载,相应地增加或减少控制器的数量。同时为了实现负载的转移,基于openflow 1.3角色请求的信息,Dixit等提出了交换机迁移协议。但对于控制器的负载状态的评估以及目标控制器的选择并无具体描述。Bari等人[14]也提出了一种弹性方法,其可在不同的网络状态下动态改变控制器的数量及其位置。但是该方法没有说明迁移需要考虑的因素。Yazici等人[15]提出了一种动态添加或移除控制器的算法,同时提出了一种控制器和交换机映射模型的符号描述。但是这种模型不是基于openflow角色机制,而是基于IP别名的,一旦发生控制器故障转移将使物理网络的路由配置更加复杂。
为了解决上述问题,本文提出一种新型的分布式决策方法。该方法实现了控制器负载的动态量化、监测、精准迁移决策及目标控制器的选择算法。其中交换机的选择基于往返时间,而目标控制器的选择则基于迁移前后系统的整体负载。本算法不仅可以根据系统整体的负载同时做出迁移交换机和目标控制器的最优选择,而且可以动态调整迁移后交换机和控制器的权重,以便于后续迁移。与典型的交换机迁移策略相比,本方法使得SDN分布式控制平面具有更好的可扩展性以及可用性,且大大减少了决策时延。
2动态自适应负载均衡策略
在本节中,我们提出了交换机迁移的具体实现。包括控制器负载的定义和评估,迁移交换机和目标控制器的选择以及负载平衡的实现。
2.1负载的定义与计算
在SDN中,一台控制器可以控制多台交换机,每台交换机产生的流请求都将通过控制器来处理,控制器将处理结果返回给该交换机以及转发路径上的其他交换机。在实际部署时,SDN控制器采用大型的服务器或单独的一台高性能计算机来实现。因此我们计算控制器的负载需要考虑两个主要的负载来源:交换机输入度量和服务器度量。交换机输入度量包括连接到控制器的交换机数量N,来自所有活跃交换机的平均“packetin”消息到达速率R;服务器度量包括当前CPU利用率Ucpu,当前内存利用率Umem,网络带宽占用率Unet。
交换机输入负载计算公式如式(1):
服务器负载计算公式如式(2):
整合的控制器的负载如式(3):
其中i=0,1,…,n-1,K1+K2+K3+k4+K5=1,n代表本地集群中控制器的数量,Ci代表每一个控制器。
控制器本身的处理能力C(Ci)主要从控制器连接的交换机数量C(Ni)、控制器的缓存队列大小C(Qi)以及CPU的性能C(Di)、内存容量C(Mi)、网络吞吐量C(Ti)等指标来考虑,使用式(4)计算:
控制器节点的负载权值W(Ci)定义为节点的负载与该节点处理能力的比值,采用式(5)计算:
控制器节点的负载越大,说明该节点的负载越重,从而可以根据负载权值的大小来调整负载的分配。
2.2控制器负载状态判定
初始由系统管理者设定收集和计算负载信息的时间间隔T,设在T时间内,控制器接收的流请求数为P,控制器处理的流请求数为Q,为了减少频繁收集负载信息,我们设定了控制器的阈值CT,根据如下的函数,控制器的状态可以分为三类:
其中0表示空闲状态,即当控制器的负载权重小于阈值且平均流请求速率小于流处理速率时,控制器处于空闲状态或者低负载状态;1表示过载状态,当控制器的负载权重大于阈值且平均流请求速率大于流处理速率时,控制器处于过载状态;2表示正常状态,即控制器发挥了最大的处理能力。当控制器处于过载状态,交换机迁移操作就被触发。
2.3交换机迁移选择
选择不同的交换机进行迁移对负载均衡有很大的影响。选择流请求速率低的交换机进行迁移可以减少处理时延,但需要频繁迁移;选择流请求速率高的交换机进行迁移可能引起新的主控制器负载过重且代价过大。所以我们基于交换机的往返时间来决定交换机的选择。在集群中,每个交换机都会分配一个初始权重W(Si),代表交换机被选择的优先权。交换机的权重是受交换机和主控制器之间的往返时间RTT的影响而动态变化的,采用式(6)计算:
其中,RTTi表示交换机迁移之前的往返时间,RTT'i表示交换机迁移之后的往返时间,R为可调节的系数。权重越大说明交换机具有高的优先级,在下一次交换机迁移时优先被选择。
2.4控制器的选择策略
首先我们定义系统整体负载平衡指标:
其中,ri代表单一控制器节点负载率,r0表示具有n个控制器节点的系统的整体负载率。真正意义上的负载均衡是各个控制器根据自己的处理能力分担系统总负载的一部分,达到平衡系统负载的目的。因此,可通过对V值的计算来评估系统负载状况。V值越大表示系统整体负载平衡越差,相反,V值越小表示系统整体负载平衡越好。
数据流迁移到其他控制器后将给系统负载平衡造成一定的影响,其评价可通过计算系统负载平衡指标,即
其中MQ表示需要迁移的数据流数目,WCi=1表示控制器Ci接收迁移对象,WCi=0表示控制器Ci不接收迁移的数据流。S为所有处于空闲状态的控制器组成的集合。
2.5动态自调节负载均衡算法描述
算法的基本思路为:首先,控制器周期性地检查自己的负载状态,若为空闲或正常状态,则系统负载均衡,不需要运行负载算法;否则,控制器处于过载状态,则会触发交换机迁移操作。其次,处于过载状态的控制器根据式(6)来选择自己区域内一台交换机,进行迁移。选定迁移对象之后,控制器会向其他处于空闲状态的控制器发送消息,来获得它们的负载信息,然后根据式(8)选择一台合适的控制器作为接收对象,进而完成迁移操作。最后,检查系统是否负载平衡,若否,则继续执行迁移算法,若系统已平衡,则更新每个交换机和控制器的权重。算法的具体流程如下所示。
算法1动态自调节负载均衡算法
输入:控制器负载信息列表L={L1,L2,…,Ln}
所有交换机权重信息列表S={W(S1),W(S2),…,W(Sn)}
负载判定阈值CT,负载检测时钟周期T
流请求速率P,流处理速率Q
输出:负载迁移结果M
步骤:
3实验及结果分析
本节主要通过仿真实验对第三章中实现的负载均衡系统进行性能评估,比较该系统的动态负载均衡算法与现有交换机与控制器之间静态的配置算法在性能上的差异,包括集群平均吞吐量的比较和平均响应时延的比较。主要目的是为了验证本文提出的负载均衡算法在多控制器集群上提升性能的能力。
3.1测试环境配置
本研究采用Mininet作为实验平台。基于Floodlight实现分布式的SDN多控制器集群。为了测试控制器的性能,我们采用Cbench测试软件。Cbench是一款Open Flow控制器性能测试工具,其可模拟交换机发送packet-in消息。实验架构环境如图1所示。
本实验中搭建了4个openflow物理控制器节点:控制器A、B、C、D以及12个openflow交换机。每台控制器均连接不同数量的交换机,以说明交换机个数对实时负载的影响。每个交换机都有一台主机相连,用于向网络中的其他主机发送UDP流量包。与实际网络相同,测试数据包首先通过一个交换机进行转发,进而被发送到控制器进行处理。每个交换机除了连接一个master控制器,还连接其余控制器作为slave控制器。如交换机S1、S2、S3、S4与控制器A、B、C、D相连,其中A为其master控制器,B、C、D为其slave控制器。更加具体的实验环境配置如表1所示,通过测试,单个控制器每秒能处理19 607个数据包。设定系统负载阈值为85%,服务器单项性能参数的最大阈值为95%,负载反馈的时钟周期T为10秒,循环测试16次,取参数k=(0.1,0.7,0.1,0.1,0),设定网络中每个交换机每秒产生2000个packet-in消息,运行30秒后改变交换机发送速率为每秒5000个数据包。
3.2系统吞吐量的比较
吞吐量指控制器每秒内能够处理事务的数量,它是衡量控制器负载均衡算法的一个重要评价指标。测试开始时我们设定交换机发送packet-in消息的速率为每秒2000个数据包,运行到30 s时,改变交换机发送消息速率为每秒5000个数据包。实验结果如图2所示。
由图2可见,静态映射模型的平均吞吐量在30s时急剧下降且维持在较低水平。这是因为数据请求量的增多导致了控制器负载的不均衡,在请求速率较大的情况下控制器A负载过重,其缓冲区溢出引起数据包丢失,从而造成平均吞吐量的下降。而动态均衡映射模型在30秒时出现平均吞吐量一过性的降低,之后恢复至接近正常水平。这是由于负载超过系统阈值时会触发交换机迁移操作,根据动态迁移算法控制器A会将一部分负载迁移给控制器C,从而提高了其吞吐量;而控制器C接收负载之后由于负载没有超过其处理能力,其吞吐量几乎没有变化。所以当控制器A与控制器C通过交换机动态迁移达到负载均衡时,系统平均吞吐量趋于稳定且接近正常水平。
3.3系统响应时延
响应时延指对于每个openflow会话,发送一个packet-in消息,计算这个消息的往返时延,SDN网络中通常采用反应式流安装规则,控制器的响应时间直接影响着流安装的处理速度。本文通过改变数据流的到达速率来测试两种算法的响应时间,其结果如图3所示。
从图3可以看出,在流请求速率较低时(小于5000),二者并无明显差距,系统响应时间均较低;而当流请求速率持续增大时(大于5000),动态迁移算法和静态映射算法下系统的响应时间均增加,但前者的增加速率及大小明显低于后者。这是由于在静态模型下,当数据产生速率超过处理器的处理能力时会造成控制器过载,进而显著延长响应时间。而动态模型中,当数据产生速率持续增大,负载超过所设定的阈值时,系统会动态迁移部分负载,使得其内部负载趋于均衡,从而延缓响应时间的增加。
3.4负载均衡的影响
本实验将通过计算时延的累积分布函数进一步测试迁移策略在系统过载时是否可以缩短响应时间。基于前期实验结果我们发现当系统请求速率大于5000时系统响应时间开始明显增加,故本实验中我们设定每个交换机每秒可以产生5000个packet-in消息。此时控制器A与控制器C之间的负载是不均衡的,在该配置下,控制器A与控制器C迁移前后的响应时间的概率分布如图4所示。
由图4可以看出,迁移前控制器A响应时间的概率分布较广且主要集中于5~15秒的范围内。而其他三条曲线的概率分布较为集中且绝大部分在5秒范围以内。这是由于当控制器A过载时其响应时间较长,而迁移一个交换机到控制器C后A的负载降低,响应时间明显缩短。图中控制器C的响应时间在迁移前后并无明显变化,这是由于其始终处于低负荷状态。因此,通过交换机的动态迁移能够充分利用控制器的处理能力,实现负载均衡能,提高系统的性能。
4结语
控制器之间负载的不平衡会导致网络性能的次优化。为了解决这个问题,本文提出了基于交换机迁移的一种动态可伸缩性负载均衡方法。该方法根据控制器的负载状态,通过迁移交换机的方法在多个控制器间实现负载均衡。我们通过3方面测试了分布式SDN控制器的性能,结果表明,与传统的静态映射方法相比,动态迁移算法可以提高控制器集群的资源利用率,提高控制平面的吞吐量并缩短响应时间。下一步工作,我们将会继续优化交换机迁移策略,改善负载调度算法,使其自调节设定的任何阈值或调节参数。
摘要：为了解决交换机与控制器之间的静态配置会造成控制器间负载的不均衡问题,综合考虑控制器的实时负载和其自身的处理能力,提出一种基于交换机迁移机制的动态自调节的负载均衡算法。该算法可根据系统整体的负载自动选择分配负载的控制器,保证性能高的控制器分配到较多的负载,从而解决多控制器间负载不均衡问题。实验表明,该算法能有效提高系统平均吞吐量及降低平均响应时延,达到更好的负载均衡效果。
关键词：SDN,OpenFlow,交换机迁移,负载均衡,控制器集群
均衡控制器 篇2
各位领导，大家上午好！
楚都中学为了将《荆州区义务教育均衡发展行动计划》落到实处，学校分级负责、分类指导、分步实施、科学构思，努力推进，力争在今后三年内实现“五个一流”，即：办学条件一流、育人环境一流、教师队伍一流、管理水平一流、教育质量一流。具体汇报如下：
一、搞好关爱工程——让爱充满阳光 楚都中学地处城乡结合部，随着社会主义市场经济的发展和城镇化建设步伐的加快，农村富余劳动力向城镇转移已成必然，“留守儿童”这一特殊群体，需要学校通过形式多样的活动，关心他们的学习、生活，帮助他们排除种种心理障碍，助长他们的兴趣和热情，使他们快乐地学习、健康地成长。我们的主要措施是：
1、建立健全领导负责制度，优化育人环境。
学校成立了关爱工程领导小组，制订了具体计划，实施了“留守儿童”教育工作方案，真正地使学校成为了学生学知识，学文化，不断提高思想觉悟的主阵地。
2、教师结对帮扶留守儿童，实行两个优先。
我校按照“3+2”模式组建互助小组，即三个普通学生带两个留守学生，在老师的带领下优先辅导，优先照顾。每位教师还要求结对1—2名学生，帮扶教师经常找留守学生谈心，随时掌握留守学生的思想动态，定期家访、关心他们生活。
3、构建留守学生网络档案，形成关爱合力。为了落实留守学生关爱行动，我校建立了留守学生的档案和联系卡，形成了以学生为中心的关爱网络。
4、积极开展各种活动。
为了“留守学生”也能像普通孩子一样健康成长，丰富他们的课余生活，我校在周末下午，教师都要随留守学生到学生家里走访，开展丰富多彩的课外活动，如：学习辅导、劳动指导、文育活动等。
学校在家访时，还与留守学生的监护人进行深入的交流与沟通，与留守学生远在外地的家长定期电话沟通，增进了解，寻求互助，并对农村的老年监护人（如学生的爷爷奶奶、外公外婆等）给予一定的家教指导，帮助他们正确地管教留守儿童。“爱岗敬业 关爱学生”写写八个字，说说一句话，要做起来可真不是那么简单。
我认为一个学校只有热爱学生，才会依法执教，一个教师只有无微不至地关心学生的健康成长；爱岗敬业，乐于奉献，竭尽全力地去教育学生；才会自觉自愿地约束自己，规范自己的言行，更好地做到为人师表、廉洁从教。俗话说“学高为师，身正为范。”老师的身正，在德育中尤为重要。其身不正，何以为师？学校是文明的摇篮，教师是文明的使者，我认为学校教育均衡发展就是爱岗敬业，反映在日常生活中就是备好课，上好课，批好作业，提高每一个学生的学业成绩，关爱学生的点点滴滴，他们的日常起居，他们的思想动态，他们的学习状况，他们的身体状况我们都必须看在眼里，记在心里；他们有快乐我们与其一起分享，他们有困难我们和他们一道分担。
二、强化质量意识——让质量铸就品牌 在座的各位领导都知道，教学质量是学校的生命。我们楚都中学基于新课程倡导的“以人为本，以学生为主体，促进学生全面发展”的理念；开展有效教学活动，促使我校对提高课堂教学的有效性进行探究，并取得了较好的效果。
我认为教学质量不是单一的，他是涵盖教育教学的方方面面。我们的措施和办法是：规范办学行为。我们在强化教育教学管理的基础上，着力规范课程开设。按照教育部的规定该开设的课程我们都开齐了，我们还根据楚都中学的特点，开设了信息课，文艺体育大课间综合课。在编班问题上，我们一贯坚持编班均衡，不编慢班，实验班，重点班，并严格控制学生在校学习时间，努力减轻学生学业负担。在规范学生收费招生方面，我们坚持义务教育零收费标准，坚持教育局划片招生，就近入学的原则，探索教学模式。现在各个学校都在搞教学创新。有的是高效课堂，有的是阳光课堂，有的是名师课堂。我们楚都中学教学创新的路子是脚踏实地，立足质量。
我们要求教师要对教材理解深刻，认真研读了教材，反复的揣摩编者意图，领会教材设计思路和掌握教材内容。在此基础上对教材的进行有效的整合。
其次我们要求教师了解学情。有效教学的核心就是教学的效益。教学效益不取决于教师教多少内容，而是取决于对单位时间内学生的学习结果与学习过程综合考虑的结果。学生有无进步或发展是教学有没有效益的唯一指标。因此我们强调教师建立新知识的生长点，使学生学会从原有的知识点上建构新知识的本领。最后我们开展师生活动。
我认为课堂教学是由教师的教与学生的学组合而成，而课堂教学效益的高低又取决于学生的进步和发展的程度。因此，合理有效的开展学生活动便成为有效教学的重点。那么，怎样的学生活动才是合理有效的呢?我的理解是合理有效的学生活动不仅能让他们的口、手动起来，更重要的是让他们的脑动起来;不仅能够完成知识与技能的教学，还能培养学生的情感态度和价值观。这样才能真正达到促进学生发展和进步的目的。
我始终认为教学质量是学校的生命，是教育的生命，关系着学校的生存和教育的发展。因此，学校的重点和中心工作是如何提高教育教学质量，它是学校教育工作永恒的主题、主旨和主线。我们应查找自己在教学上存在的问题、分析原因及找出解决的办法，努力提高教育教学质量。教学质量的提高，关键是课堂教学质量的提高。我们主张“向40分钟要质量”，充分发挥课堂的主渠道作用。课堂教学是提高教学质量的中心环节，是实施素质教育的主阵地。教师要牢固树立“以学生发展为本”的思想，优化教学方法和教学手段，努力提高课堂教学效率。均衡发展就是面向全体，因材施教，积极实行启发式、讨论式教学，开展研究性学习和合作学习，引导学生质疑、调查、探究，努力构建自主、合作、探究的课堂教学模式，培养学生创新精神和实践能力。
三、搞好校园建设——让优美的环境怡人 一说校园标准化建设就是学校硬件，我认为教师的精神建设应该是校园建设的软件。长期以来人们用最美丽的语言最圣洁的情感来赞美教师：“教师是人类灵魂的工程师”,“教育事业是太阳底下最神圣的事业”，我们把均衡教育作为追求的理想目标，作为自身的实践过程。因为我们心中有一个教育均衡的梦，那就是愿灿烂的阳光洒在每个孩子身上。
胡锦涛总书记说过，我们要建设社会主义和谐社会，应该是民主法治、公平正义、诚信友爱、充满活力、安定有序、人与自然和谐相处的社会。构建和谐校园是构建和谐社会的重要组成部分，是衡量教学工作水平的一个重要的方面，我们建设和谐校园是让师生牢固树立和落实科学发展观，按照构建楚都和谐校园的要求，促进学校发展。也就是说，楚都的人与人之间互相尊重、团结友爱，全校上下一条心。
我认为构建和谐校园，是增强校园创造活力的现实需要。创造活力是学校生命力和学校生存发展的现实力量和动力源泉,是教育事业协调发展和社会进步的基础条件,这就要求我们尊重和保护好广大教师的创新精神,承认、尊重和爱护学生的个性差异,使学校每个成员的积极性、创造性得到充分发挥和切实保证。
当然校园标准化建设包括优化学校布局，我们的目标是：
我们本学期准备在征地20亩的基础上，改建10000平方米的运动场，利用荆北小学分流资金修建1650平方米的教学楼，同时把变压器由50千安增容为250千安。2012年力争对旧教学楼改造，提高寄宿制的保障水平。新建860平方米的女生宿舍，2013年建学生浴室和校园购物超市，学校自己购车买卖蔬菜食品。
推进教育教学的教育技术准备。2011年在学校17个班建成教育信息技术“班班通”2012年完成理化生实验室建设，体育，音乐，运动场等配套。
2013年建成远程网，互联网，校园网。启动教师周转房建设。计划在教师自愿的基础上，建成40套教师周转房，解决教师住房困难问题，为教师解决生活困难。
四、提高教师素质——让教师之花盛开。
我认为教师素质的提高首先要加强师德师风的修养，形成高尚的人格，有一颗进取的心。要热爱学生，对学生有博爱之心，要以诚相待，要宽容和有强烈的责任感。教师要树立终身学习的理念。教师终身学习应具备五种能力：学习能力、教育科研能力、适应现代教学能力、研究学生能力、自我调控能力。
更新教育观念非常重要，我们要不断学习与反思，勤动笔，勤动脑。认真钻研本学科知识，同时不断拓宽自己的知识视野，增加自身的知识含量。这其中最重要的一点就是必须持之以恒
我认为我们楚都中学的教师素质还是比较高的，但是这与时代的发展是不相适应的。在这些方面我们的措施和办法是：
（1）加强师德考核，提高教师职业道德。在教师中大力倡导“爱岗敬业、务实奉献、校荣业兴”的主人翁精神，使教师自觉加强对政治理论知识的学习和修养，明确职责，热爱教育事业，树立“终身教育”观念，为人师表。
（2）积极参加教学活动，提高教师的教学水平。每学期教师入校，都要汇报三个课：一是如何备课，二是如何讲课，三是如何指导学生。不定期开设“如何提高教学质量”研讨班，请知名学者教授到学校举行如何上好一堂课的活动。
（3）开展教研活动。每周专门利用星期五下午为教研活动时间。教师与教师在教学上增进了解，共同提高。
（4）每期举办优质课观摩课。优质课教师同台竞技，听课是全体教师。之后，要求每位教师写出以优质课应该怎样、你自己在哪些方面存在差距、应如何改正提高为内容的文章的一篇，并在实际中应用，学期末进行教师测评。
（5）加强教育理论学习。学校选派教学管理人员和骨干教师参加国家和省的各种能力教育研讨学习，以点带面，由他们做学习体会报告，传达到每位教师，并组织教师讨论、交流、学习。每学期每个教师都要读教学名著1—2部，写读书笔记一万字。
（6）积极鼓励教师参加荆州区“强师论坛”活动，每个教师每天必须参加点击强师论坛活动。每年不少于350次。
五、对楚都中学教育均衡发展的思考。
我认为基础教育均衡发展是针对现实中教育供需不平衡提出的，因而它首先意味着教育资源的均衡分配，包括社会总资源对教育的分配。但是另一种观点认为，基础教育均衡发展涉及的主要是受教育者的教育权利保障问题，以及教育民主与教育公平问题。还有观点认为，义务教育均衡发展内涵丰富，主要包括三个层面：区域之间均衡发展；区域内部学校之间的均衡发展；群体之间的均衡发展。就我们楚都中学而言，同一学校的教师之间发展不均衡；学生在接受教育的起点、过程和结果方面不均衡，他们的家庭教育在能够获得尽可能的发展与成长方面不均衡。就具体而言，我们要努力采取三个措施：在物质层面上我们楚都中学的教师要让学生追求优质资源的相对均衡配置，第二要让教师提供相对平等的教育机会与条件，在就学过程中得到同等的对待与支持；第三，在意识层面上关注每个儿童潜能的最大程度的发挥，并为之提供最适宜的环境及条件。”
在学校均衡发展上我的座右铭是“保障每一个受教育者平等的受教育权利，使每一个学生都能得到尽可能的发展。”
从基本均衡到内涵均衡 篇3
无论是上世纪的“两基”和“普九”，还是“义务教育均衡发展”，宜都总是走在湖北的前列，成为湖北教育的一面旗帜。2014年8月，教育部颁发了《义务教育学校管理标准（试行）》（以下简称“《管理标准》”），宜都成为全国7个义务教育学校管理标准实验区之一。一年多来，在教育部、省教育厅的部署指导下，宜都市对照《管理标准》，以课题引领，先行先试，通过因地制宜地践行“标准”，进一步提高宜都教育的软实力，并以此促进区域教育更高层次的均衡发展。从本期起，本刊特开设“义务教育学校管理标准试点”专栏，以关注“宜都探索”，交流“宜都经验”。
宜都素有“宜教之都、宜学之都”之美誉。2012年，宜都成为湖北省受表彰的3个全国“两基”工作先进地区中唯一的一个县级市。2013年9月，宜都在全省率先通过义务教育均衡发展国家评估认定，并以99分在全省29个合格县（市、区）中排名第一。
2014年，宜都成为继大冶之后，湖北第二个全国县域经济与县域基本竞争力百强县。教育与县域经济社会发展相辅相成，相得益彰，面对教育发展的历史背景和新常态，宜都教育如何服务并促进县域经济社会的发展？这始终是宜都市教育局局长周朴华上任以来思考的首要问题。
“教育公平是社会公平的基础，宜都教育目前已实现了基本均衡，未来几年要重点推进区域教育的内涵均衡发展，真正实现教育效果的优质均衡。”2014年8月，教育部颁发《义务教育学校管理标准（试行）》（以下简称“《管理标准》”），周朴华抢抓发展机遇，把《管理标准》试点作为推动宜都教育上档升级的良机。
《管理标准》成为推进义务教育优质均衡发展的基本目标和路径选择
1982年参加工作的周朴华，在教学和管理一线摸爬滚打了整整30年，对宜都教育了如指掌，积累了丰富的实践经验。他说，近年来，随着宜都义务教育均衡发展的深入推进，义务教育学校办学条件不断改善，城乡差距、校际差距逐步缩小，但部分学校存在办学思想起点不高，治理办法不优，面向全体和平等地对待每一个学生等教育教学理念落实不到位，导致区域教育发展与人民群众对优质教育资源的需求之间存在一定差距。
其实，宜都教育在发展过程中的“短板”问题，在全国其他地区和学校同样存在。去年5月，北师大基础教育质量监测协同创新中心发布报告显示：我国11%的中小学校处于“心理环境预警线”之下，在学校纪律秩序管理、师生关系、同学关系、学生自主发展等软环境指标上存在突出问题，说明学校基本管理的各个方面都亟待指导和改善。
如何实现学校管理的标准化、精细化和现代化，推动义务教育从硬件均衡、基本均衡走向管理均衡和内涵均衡？2014年8月，教育部颁布的《管理标准》与周朴华对未来教育发展的思考不谋而合，该标准为区域教育内涵发展指明了方向。
《管理标准》立足学校管理工作实际，以学生和教师为中心设置了6项管理职责——平等对待每位学生；促进学生全面发展；引领教师专业发展；提升教育教学质量；营造和谐安全环境；建设现代学校制度。6项管理职责包括22项管理任务，22项管理任务又被细化为92条管理要求，基本涵盖了学校管理的方方面面。
“宜都找到了推进义务教育优质均衡发展的方向和路径。”周朴华说，《管理标准》全面体现了“关爱学生、全面发展”的理念和“公平”“发展”两大价值取向，明确回答了“学校应该管什么”和“怎么管”等问题，为义务教育学校依法办学、综合治理提供了科学依据。
烙下“国家标准，宜都特色”印记的过程，就是引领区域教育走内涵优质均衡发展之路的过程
为了解决好“为什么做”“怎样做”“做什么”等理论和现实问题，让宜都经验走向全国并成为一种“范式”。周朴华认为，这就要求我们求真务实地推进试点工作，烙下“国家标准，宜都特色”的印记。
为此，宜都市成立了“义务教育学校管理标准实验工作领导小组”，并确立了“学习讨论、细化修改、融合完善、拓展创新”的工作思路，在全市各中小学分阶段、分对象开展《管理标准》的学习讨论活动，在学习讨论的基础上，对92条管理要求进行实践操作层面上的具体化，进而形成各具体要求下的操作要点与评价指标体系，而且依据实验学校落实中存在的一些问题，从标准的逻辑性、严密性和可操作性上提出修改意见并说明修改理由。
宜都市教育局根据《管理标准》还制定了详细的评估细则以及评分标准。例如“编班过程邀请教师、家长、社区代表等人员参加，接受社会监督”“配置专兼职心理教师，开展心理咨询和心理辅导，为需要帮助的儿童提供情感关怀”以及“每学期组织学生分学科开展‘评教’活动，教师根据学生反馈意见，及时改进学科教学”等。
“我们采用‘项目推动、政校联动、校区合作、专家引领’的策略开展管理标准的实验研究工作。”周朴华说，在市教育局相关科室的参与指导下，全市义务教育学校分成四个项目组，每个项目组负责一个管理标准实验项目，每个项目组明确一所牵头学校。
宜都市高坝洲中学作为“保障师生安全，构建和谐校园”项目组的牵头学校，杨守敬中学、毛湖淌中学、五眼泉中小学、王家畈小学、高坝洲小学等5所学校作为参与实验学校，从完善基础设施、完善管理体系以及加强安全教育等三个方面对《管理标准》进行实验研究。
周朴华说，宜都的试点不是另起炉灶，而是因地制宜地开展实验研究，然后确立与区域义务教育学校相适应，并具有宜都特色的管理理念和经验。
《管理标准》要求，教育行政部门和教师培训机构要将本标准作为校长和教师培训的重要内容。周朴华说，早在2012年，宜都市就出台了《义务教育学校校长绩效考核细则》，分依法办学、教学管理、队伍管理、教育科研、课改水平和办学水平等18项指标对校长进行绩效考核。
“学校管理水平的高低，直接关系到义务教育学校的教育质量和办学水平。学校管理标准既应考虑办学条件的改善，更要强调学校管理等内涵的提升。”在周朴华看来，《管理标准》实验有利于学校有针对性地规范办学行为，促进学校的内涵发展；有利于规范教育行政部门的管理行为，缩小城乡学校和校际之间管理水平上的差距。他说，烙下“国家标准，宜都特色”印记的过程，就是引领区域教育走内涵优质均衡发展之路的过程。
让《管理标准》“落地”，其实是要修炼义务教育学校管理的内功，终极目标是实现每一个学生的全面个性化发展
“标准是原则，是导向，绝不是让义务教育学校千校一面”，按照周朴华的理解，让《管理标准》“落地”，其实是要修炼义务教育学校管理的内功，终极目标是实现每一个学生的全面个性化发展。
2014年，宜都市教育局印发了《宜都市特色学校创建工作指导意见》，依据《管理标准》列举“学校课程建设”等“二十项”学校管理特色创新拓展点，供全市各学校“拓展创新、做成亮点、形成典型”。鼓励学校走个性化、特色化的内涵发展之路，推进基础教育均衡、协调、可持续发展，促进每一个学生的全面而有个性化的发展。
宜都市清江小学去年7月建成招生，其中寄宿生有500多人。面对地处城郊接合部、交通岔道相对密集、留守学生多等潜在的安全工作风险，学校创新平安校园建设理念，组建了家长护校志愿者服务队，让家长参与学校安全管理、教学监督，鼓励和倡导家长、小区参与安全校园建设，引导社会力量为平安和谐校园建设献计献策。
杨守敬小学依托当地“养蚕”特色，开展“我们来快乐养蚕”等专题科学探究活动。在养蚕过程中，培养了学生的爱心和责任心，同时让学生在活动中关注生命、体悟生命成长、珍爱每一个生命。
在《管理标准》实验研究中，为保障学生的交通安全，宜都市出台了《宜都市部分山区乡镇客运车辆运送学生补贴价格方案》，成功探索出了一条“政府补贴随车走，安全管理跟车走，值班教师伴车走”的路子，形成了“交警管盘子，学校管孩子，路政管轮子，财政管票子”的“四子登科”交通安全联动机制。
近年来，宜都市教育局组织开展了一系列教师活动，如教师辩论赛、师德教育月活动、青年教师联谊活动、教职工运动会、校长论坛、歌咏比赛等活动，以活动促交流、以活动促教师的专业化发展。
“《管理标准》是我们办学的底线，是学校管理的基本要求，只有认真领会，通过体制机制创新，在工作中融会贯通，把科学的管理理念落到实处，才能够真正促进学校的内涵提升。”周朴华说，宜都市将通过对《管理标准》的先行先试，进一步提高义务教育学校管理的标准化、精细化和现代化水平，同时对《管理标准》进行论证，为科学决策提供依据。
“《管理标准》试点显然是宜都教育发展的一大机遇，它为今后一个时期宜都义务教育发展指明了方向。”近两个小时的采访，周朴华思路清晰，激情飞扬，他说，“对照标准，创新实践，奋力前行，坚持‘保底+特色’的发展模式，宜都教育人的梦想必然会一步步照进现实。”
均衡控制器 篇4
首钢迁安钢铁有限责任公司(以下简称迁钢)套筒窑是日产600 t活性白灰的大型工艺设备,分为上下两层燃烧层,每层各有7个燃烧室,于2010年投入生产。套筒窑投入时温度采用人工控制方式,人工方式对于温度变化的响应滞后,容易造成窑内燃烧不完全受控,产生过烧或生烧现象,影响产品质量。为此,我们通过对套筒窑燃烧过程和人工操作习惯的分析,于2011年利用模糊控制技术对老系统进行了改造。
1工艺及控制难点
套筒窑是生产活性石灰的大型工艺设备,生产过程连续性很强。套筒窑主要由上料装置、窑体、燃烧室、出料装置以及风机等系统构成。生产过程大致可以分为上料、燃烧、出灰等主要环节。套筒窑由上料装置上料,石灰石经过窑顶布料器进入窑内煅烧,并由密封系统隔绝外界空气,保持窑内的负压状态。石灰石在窑内要经过预热带、煅烧带和冷却带[1]。两层烧嘴将窑内分成两个煅烧带,在上煅烧带燃烧气体与物料运动方向相反(为逆流),在下煅烧带循环气体与物料运动方向相同(为并流),石灰石在煅烧带受热分解。煅烧带下面为冷却带,在冷却带石灰将自身热量传递给冷却空气。冷却空气由废气风机抽吸上去,而石灰则在冷却带底部通过液压推杆系统推出到位于套筒窑底部的石灰仓内,再经过振动出料机定时排出。
从石灰石分解的反应来看undefined2),石灰石的煅烧似乎是一个并不复杂的化学反应过程。其实不然,石灰石煅烧首先是CaCO3的分解,同时伴有CaO的再结晶和晶体生长。当煅烧温度偏低时,温度梯度小,热量向中心传输速度慢,此时若恒温时间短,未达到CaCO3的分解速度,就会发生生烧现象;而当温度较高时,温度梯度大,中心达到较高的温度,CaCO3快速分解,CaO的再结晶和晶体生长也较快,此时若恒温时间过长,易形成CaO晶粒过大,活性度降低,则会发生过烧现象。
因此,生产高质量的活性石灰需要先进的燃烧技术与控制手段。作为一个整体,燃烧与控制是不可分割的,燃烧过程中的温度控制非常重要。在实际生产中,随着生产条件的改变(如物料流动的不均匀性),需要经过一段时间的滞后,才会反映到温度的变化,因此,温度反映和调节控制存在一定滞后性,如:可能刚刚调节好燃气和空气流量,此时生产条件回到正常值,温度又会偏离所要达到的控制值,继而需要再次调节燃气和空气流量。这种情况不但增加了操作人员控制的强度与难度,同时还加大了出现生烧、过烧的可能性。针对迁钢3号套筒窑存在的问题,结合套筒窑生产工艺和燃烧过程中的温度控制难点,我们开发了基于模糊控制的温度均衡控制系统。
2系统设计
根据套筒窑工艺流程,我们对套筒窑温度均衡控制系统进行模块化结构设计,系统功能架构如图1所示。
MBE—通信接口软件。
套筒窑温度均衡控制系统包括监控级和控制级。监控级由工业控制计算机(HMI)组成,每台工业控制计算机都配置了PLC与HMI机的通信接口卡,通过工业以太网采用TCP/IP协议实现监控级与控制级之间的数据传输,实现套筒窑燃烧系统的自动控制,并预留与三级系统的设备接口,接收和发送相关信息。控制级主要完成套筒窑各工艺环节控制,采用施耐德公司的Quantum系列PLC,控制级包括本地站和远程站,采用远程I/O扩展方式。
控制系统监控软件采用Wonderware公司的InTouch10.0,控制软件采用Unity ProXL 4.0,监控级与控制级之间采用MBE通信接口软件进行通信;同时,监控级与数据库使用ODBC的方式连接,实现对生产数据的存储和过程分析。
3温度均衡控制
模糊控制是以操作人员的经验为基础的,它并不需要用精确的数学模型去描述系统的动态过程[2]。我们通过总结人工控制温度时的经验,确定了温度均衡模糊控制的基本实现策略:用工业控制机跟踪套筒窑各燃烧室温度变化,对其温度进行控制。在PLC中设立温度极值判断控制器、温度模糊控制器、燃气流量调节控制器和助燃空气流量控制器,通过判断燃烧室温度变化自动修正各燃烧室燃气分配系数,根据该系数调节燃烧室的燃气流量和助燃空气流量,以控制调节温度。温度均衡控制框图如图2所示。
ΔTmax—最大温度偏差;n—燃烧室个数,n=1,2,…,7。
将各燃烧室温度作为温度极值判断控制器的输入。通过温度极值判断控制器计算出当前单个燃烧室温度Tn与同层燃烧室温度平均值Tavg的偏差ΔTn,选取其中超出工艺要求的最大偏差值ΔTmax作为温度极值判断控制器的输出。将Tavg作为系统调节的参考值,将最大偏差(ΔTmax)作为温度模糊控制器的输入变量E,选择具有最大偏差燃烧室的燃气分配系数作为温度模糊控制器的输出变量U。将输入输出变量的值定位在相应模糊集合[3]的语言变量值上,其中输入变量的模糊集合为:
E={PB:正大,PM:正中,PS:正小,0:零,
NS:负小,NM:负中,NB:负大}
输出变量的模糊集合为
U={PB:正大,PM:正中,PS:正小,0:零,
NS:负小,NM:负中,NB:负大}
输入变量的隶属度函数选择三角形隶属度函数。
以生产经验为基础,产生的模糊控制规则集[4]见表1。
我们通过对套筒窑运行情况的长期实际观察和分析,总结所控物理参数的变化特点,确定出模糊控制器的论域和相关参数。根据温度均衡理论、模糊控制器输入信号的量程和正常燃烧状态下采样周期变化的大小,确定相关输入变量E(℃)的论域范围为(-60,60);根据输出信号对温度的影响程度,确定输出信号U(%)的论域范围为(-6,6)。
4结束语
基于模糊控制的套筒窑温度均衡控制系统在迁钢套筒窑投入运行后,实现了活性石灰生产过程中温度均衡自动控制。该系统投入实际使用后,对提高石灰质量、节能降耗、降低人工劳动强度具有重要意义。主要体现在生烧降低、活性度提高。温度均衡控制系统投入前后石灰质量对比如表2所示,烧碱平均降低0.47%,活性度平均提高11 ml。
参考文献
[1]常杰,李道忠.套筒窑用石灰石的煅烧试验研究[J].河北冶金,2006(增刊):112-113.
[2]李洪兴,汪群,段钦治,等.工程模糊数学方法及应用[M].天津:天津科学技术出版社,1993:670-673.
[3]胡宝清.模糊理论基础[M].2版.武汉:武汉大学出版社,2010:330-466.
均衡控制器 篇5
为了全面贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和省教育厅《关于规范义务教育办学行为推进素质教育的若干意见》等有关文件精神，为规范义务教育阶段学校学生编班，促进教育公平、均衡、和谐发展，结合我校实际，制定本制度。
一、学生常态均衡编班。
⒈各年级实行常态编班，学校不设快慢班、重点班、实验班、尖子班、特长班、小小班、提高班等。不得按学生的学业成绩进行分班，不得为分班而对学生进行学业测试。
⒉学校严格按照国家规定的标准安排每个班级的人数，同一个年级的每个班人数要相对均衡。
⒊学校按男女生比例相对均衡原则和随机原则，将男、女学生分配各班。⒋ 编班结束后，原则上不允许调班。
二、均衡配置校内教育教学资源。
⒈根据学校实际，先确定班主任和任课教师人选；然后根据教师年龄、知识、能力结构相对均衡配置每个班级的教师。特别要重视优质教师资源的均衡分配，体现和尊重每个学生享受优质教育资源的公平权利。
⒉教师与班级搭配：班主任、任课教师与班级搭配人选由教学处提供方案交行政会集体研究决定。
三、起始年级班级编定后，在小学阶段内应基本保持不变。不得随意调换任课教师或给学生任意调班。严禁按照考试成绩给学生排队，严禁按照考试成绩安排学生上课和考试的座位。
四、学校对教师工作业绩的考核要以推进素质教育、促进学生全面发展为出发点和落脚点，全面考核教师教育教学工作情况，不得单纯以学生学业成绩高低作为教师工作考核的唯一内容。可以把学生学业成绩的提高幅度作为教师教学业绩评价的重要尺度。
五、本制度自印发之日起执行，学校以前的相关制度同时废止。
大沙小学美术社团活动章程
总则
第一条: 为了使本社社员明确本社宗旨,保障本社各项活动顺利开展,特制定章程.第二条: 本社以加强学生的综合素质、提高学生的专业水平、扩大美术教学的影响，使学生有展示自我的园地，展现美术特长生多姿多彩的学习实践生活风貌为宗旨，把“绿点社”打造成一流的美术社团。
第三条：本社是受学校领导，有美术特长和兴趣学生参加的学生群众组织。第四条：凡承认本社章程，所有对美术有兴趣，且有一定的美术基础的学生都可以参加。本着择优录取的原则，寻找优秀的美术人才，由班级推荐的美术特长生选拔构成。报名后经机构成员审议通过，即可加入本社。
第五条：本社社员的权利
（1）社员有参加本社组织的各项活动的权利；（2）社员有对本社提出评论和建议的权利； 第六条：本社社员的义务
（1）社员有自觉遵守章程、执行本社决议、完成本社分配的工作任务的义务；
（2）社员有积极投稿、积极参加本社各项活动的义务；（3）社员有与本社经常联系、积极反映情况的义务；（4）社员有自觉维护本社利益和声誉的义务。活动内容和形式
第七条：每周四下午进行活动。
第八条：每两个月出版一期系刊《绿点画报》。第九条：不定期举办有规模的书画展，举办社会服务活动。第十条：与兄弟社团进行交流、合作，扩大影响。奖励
第十一条：社员积极参加本社举办的活动，每学期评出优秀社员若干名，并给予一定的奖励。符合学校规定者，在综合测评中也可相应加分。
第十二条：社员作品在参加校级以上的比赛和各项活动中获奖的，也相应加分，并作为评优的依据。
大沙小学计算机社团活动章程
成员制度
第一条 成员基本条件
热爱计算机创作并有一定技术基础，同意社团章程；按照本章程第四章规定的入会、退会制度吸收入会或者退会。
第二条 成员权利与义务
权利：参加社团组织的各项活动；加入自愿，退出自由。
义务：严格社团的章程和决议，配合工作，维护社团的声誉；尊重社团成员的劳动，成员彼此尊重、关心和帮助；技术水平较高的同学对技术水平较低的同学进行指导；成员有义务参加本社团组织的内部分组联赛。
第三章 活动制度 第四章 第一条
社团活动的时间初定在每周二下午最后一节课，成员要积极出勤参加活动和社团内部比赛，活动时间和地点一般相对固定，社团可能根据需要更改地址，若有更改，社团将在网站首页发出通知，请随时上网查询。
第二条
利用社团自身的优势，组织成员建立社团的网站版块，并由专人定期更新维护。将社团在开展过程中各成员所要学习的各种教程及学习资料放到网站上供各成员随时随地学习之用。开设论坛，加强成员间的思想交流，从而擦出更多智慧的火花。同时组织成员搜集各种学习资料，充实社团网站的内容。
第三条
社团活动开展的内容基本和全国中小学计算机制作大赛的参赛内容相符，计算机绘画、计算机动画、电子报刊、网页制作、视音频编辑、计算机组装与维护、机器人比赛等内容。进度视实际的情况再作具体的调整。活动的形式主要以学生动手操作为主，以教师辅导讲解为辅。并定期举行校内比赛，活跃社团的气氛增进成员间的交流学习。并组织计算机安装与维护社团的同学对学校的部分计算机进行定期的维护。社团不定期组织以下校内外活动：计算机绘画、计算机动画、电子报刊、网页制作、机器人比赛及计算机装机比赛组织观摩在全国、省、市中小学计算机大赛中获奖的作品等；组织成员参加全国、省、市中小学计算机大赛及科技创新大赛等活动。
第四条
社团活动注意事项：成员请尽量积极参加活动，如准备暂停活动一段时间的，应及时请假；非成员参加活动前应预约，活动时先到值日人员处签到并填表、需经主管教师同意；参加活动请自带U盘及相关资料，社团只提供电计算机备和活动场地；活动时，成员应加强环保意识，注意保持场地清洁。所有成员有爱护学校计算机设备的义务。
第五章 加入和退出社团 第一条
非成员想加入的，应提前与小社团导教师联系，并以临时成员身份参加小社团织的计算机创作活动，短期内须至少参加满三次活动后，方可提出加入申请并由小社团织入会考核，考核内容为：申请入会的临时成员做一个计算机作品，计算机社团正式成员组成考官在场看着操作后由定分，只有考核通过者才能吸收为正式成员。
第二条
小社团据临时成员参加活动及考核的情况决定是否吸收为正式成员及分在何组参加内部活动；未能通过入会考核的仍可继续以临时成员身份参加小社团动，并可在一个月后再次提出入会申请并由小社团次组织入会考核。
第三条
凡获得过学校或市级以上电计算机作比赛奖项或接受过电计算机术专业训练且具有较高技术水平者想加入小社团，提出申请并经入会考核后可以不经过临时成员考查程序而直接吸收加入计算机趣小社团
第四条
通过考核加入小社团，前三周为考查期，为预备成员，期间享受正式成员的一切待遇，但须保证经常参加活动，期满根据其技术水平、参加活动等情况由小社团员会进行综合评估后决定是否转正，若未能通过评估，则作退会处理，但仍然可以临时成员身份继续参加活动。
第五条
成员如有以下情况之一作为退会处理：成员本人申请退出的；成员有违反法律法规行为、中学生守则或校规不宜继续留在小社团；成员有严重违反小社团程行为小社团论决定除名的；成员无故不出席活动满一个月的。
大沙小学体育社团活动章程
体育社团在学校领导和体育主管教师的指导下，带领广大体育爱好者以增强体质，提高健康水平，丰富和活跃学生的文化体育生活为目的，组织开展各项体育活动和管理指导全体学生的学生性体育团体。
社团的宗旨是：贯彻执行党和国家的体育方针、政策，推行《全民健身计划纲要》，组织体育爱好的学生广泛开展形式多样、内容丰富、文明高雅的体育活动，丰富全体学生精神文化生活，有效地增强学生体质和提高健康水平，推动我校体育事业的发展，为两个文明建设服好务。
社团的任务是：依据《中华人民共和国体育法》和《全民健身计划纲要》及上级体育主管部门的有关规定，开展以下工作：
（一）深入宣传体育法律、法规和科学健身知识，积极组织发动全体学生参与体育锻炼；
（二）有计划地组织开展体育健身训练和辅导；
（三）进行体育理论研究，挖掘、整理民间传统体育健身项目，并推广发扬;
（四）举办体育健身知识培训讲座，建立体育健身指导点，为全体学生提供健身咨询和技术指导，为社会培训体育人才；
（五）组织校内外体育表演、竞赛和交流活动等； 社团成员权利
（一）社团会员有选举权和被选举权；
（二）对社团工作提出批评和建议；
（三）优先参加社团组织的各项活动；
（四）享受社团规定的有关荣誉和奖励；
（五）退团自由，社团申请，经校领导批准，即作退团处理。社团成员义务
（一）政治上必须坚持中国共产党的领导，坚持四项基本原则，坚持党的路线、方针、政策，反对邪教，提倡科学文明、健康的锻炼方法，为发展苍溪体育事业尽心尽力；
（二）遵守体总章程，执行体总决议，服从体总领导；
（三）宣传发动群众，积极参与体育健身活动；
（四）贯彻党和国家的体育方针、政策，推行《全民健身计划纲要》，组织本协会会员常年开展健身活动；
（五）勤奋工作，按质按量完成体总交办的各项任务；
（六）热爱体总，维护团结，尊重会友。
大沙小学书法社团活动章程
宗旨：提高校园艺术水平，形成校园良好艺术氛围。
书法是中国的传统文化，书写一手好字，是许多人的心愿.为了继承传统，传承文明，同时也为了圆大多数人的心愿，我们成立了书法社团，她的成立将为学生提供一个练字的大好平台，丰富学生课余生活，欢迎有志学生踊跃加盟。为了更好的建设本社团，我们制定了社团的章程。
第一条：社团规章制度
1.本社是由校教导处、具体管理与指导的学生团体，是提高广大学生书法水平，引导学生学书法、爱书法的专门组织，是我校社团的重要组成部分。
2.本社团只招收本校的学生。
3.申请入会的学生必须行为端正，热爱学校，遵守学校的各项规章制度，承认本社章程，并且有上进心。
4.凡申请入会的学生，都必须填写一份申请表，并由班主任签字，经考核合格后方可成为本社团正式会员。
5.会员必须爱护社团的公共财产，不得擅自将公有财产给予他人。6.会员必须按时参加社团召开的会议以及组织的各项活动，三次无故不到者，取消会员资格，其他视情节严重性给予相应处理（特殊情况除外）。
7.凡本会会员不得拉帮结派，不得聚众闹事，不得参加各种非法的团伙组织，如被发现，一经查实，将取消其会员资格。
8.如中途有人要求退出本社团，必须写一份书面申请，经同意方可退出本社团。其他会员毕业后自行退出本社团。
第二条：社团机构组成
本社团设有社长。负责处理社团的各种事务、活动考勤等。本社聘请指导老师，指导我们社团活动和书法练习。第三条：社团具体活动
1.不定期请有特长的同学或指导老师进行理论知识的讲解，并组织大家进行书法练习。
2.定期组织社团成员进行书法比赛，优秀者给予一定鼓励。第四条：社团宗旨
本社团宗旨：提高校园艺术水平，形成校园良好艺术氛围。
大沙小学音乐社团活动章程
第一章 总则
第一条 音乐社性质：红星音乐社是以红星中学学生为主要成员的学生音乐社团，是经学校批准的学生组织。
第二条 音乐社宗旨：
1、拓宽学生视野，丰富校园文化生活。
2、培养学生学习音乐的兴趣，提高音乐表现能力和音乐鉴赏能力。
3、发挥学生特长，培养音乐新苗，为高一级音乐院校输送人才。
4、辅助音乐学科教学，展示音乐教学的成绩与特色。第二章 组织
第三条 音乐社成员：大沙小学全体在校学生，凡提出申请要求志愿加入者，均享有入社资格。
第四条 音乐社指导组：音乐社在学校艺体教研组的指导下开展活动。由本校音乐教师负责具体指导。
第三章 活动
第五条 音乐社常规活动：校园课外音乐活动，专业指导、讲座，优秀社员评选。
第六条 音乐社演出及刊物：音乐社定期举办歌咏比赛、夏、冬各举办一次展演。不定期在校报、校园网以及国家、发表作品。
第七条 音乐社活动形式：
一、音乐社活动采取定期与不定期两种形式。定期活动时间为周一中午12:30~13:30社员活动时间。此外，将不定期组织社员参加校内外各种音乐赛亊。
二、与校外音乐社团进行交流。
三、在条件允许的情况下，组织就近观看音乐演出活动。第四章 社员的权利和义务 第八条 音乐社成员享有以下权利：
1、参与音乐社活动的权利。
2、享受指导教师具体指导的权利。
3、享有音乐社设施的使用权。
4、创作出优秀的作品，有权在音乐社展演或刊物上发表。
5、评选优秀社员的权利。
均衡控制器 篇6
关键词：优质；义务教育；均衡
中图分类号：G521文献标识码：A文章编号：1005-5843(2009)04-0001-03
一、问题的提出
2006年新颁布的《义务教育法》第二十二条明确规定，“县级以上人民政府及其教育行政部门应当促进学校均衡发展，缩小学校之间办学条件的差距，不得将学校分为重点学校和非重点学校。学校不得分设重点班和非重点班。”第六条规定，“国务院和县级以上地方人民政府应当合理配置教育资源，促进义务教育均衡发展，改善薄弱学校的办学条件，并采取措施，保障农村地区、民族地区实施义务教育，保障家庭经济困难的和残疾的适龄儿童、少年接受义务教育。”近几年，一批专家学者也针对义务教育均衡发展分别从义务教育均衡发展的现状、原因、目标、途径等方面展开了一系列的探讨。
这些法律条文和专家的研究为义务教育的深入开展指引了发展的方向。但是这些研究多是从外因的角度展开对义务教育均衡发展的探讨的，笔者认为，义务教育的均衡发展需要通过内外因结合的方式来实现，即既要通过外部向学校输入资源，更要通过内部的学校资源的有效利用，也即是通过外部资源的输入与学校自身的发展的有效结合，促进学校办学质量的提高的方式来达到义务教育均衡发展的目标，其实质就是通过学校的优质来实现义务教育的均衡发展，而这一过程也无形中提高了义务教育均衡发展的水平，它无疑走的是一条均衡的优质，优质的均衡的道路。
然而，在教育实践中，我们往往习惯于将优质与均衡对立起来，结果使均衡发展也陷入僵局。笔者认为，就现阶段我国已经普及义务教育的情况下，可以将追求优质的过程与追求均衡的过程统一起来。
二、优质均衡的内涵
优质均衡具有优质教育的特征，但是它不是要把每所学校办成国际一流或是全国百强，而是要使县区范围内的每所义务教育阶段的学校有效利用内外的资源，通过内涵发展，不断增强实力，使其在县区范围内的实力势均力敌、不相上下，成为令县区范围内的老百姓满意的学校。其最关键的是采取各种措施消灭薄弱学校。
要使全国或全省范围的学校达到均衡是不现实的，需要先实现区域范围，即县区内的均衡，然后逐步扩大到更大范围。我国新《义务教育法》与义务教育管理体制也为县区范围的均衡提供了法律与制度上的保障。
因此，文中所说的优质均衡是指在县区范围内实现同类学校之间的各有特色的高质量的发展。均衡地优质，从而也实现了优质的均衡。
三、优质均衡的原因
(一)从义务教育均衡发展的实质来看
《国教育报》编审翟博博士认为，教育均衡实质上是指在教育公平思想和教育平等原则的支配下，教育机构、受教育者在教育活动中享受平等待遇的教育理想和确保其实际操作的教育政策和法律制度。按照戴维·伊斯顿的观点，任何政策与法律在本质上都是对社会利益进行权威的分配。从这个意义上说，教育公平的基本内容就是实现教育利益分配的公平。而义务教育均衡发展是教育公平的基石。因此，义务教育均衡发展的实质就是实现义务教育阶段内的教育利益分配的公平。义务教育均衡发展的实质是实现义务教育阶段内的每一位学生获得教育利益分配的公平。而学生获得的利益是社会系统或教育系统内的利益分配到学生所在学校，再由学校分配给学生个人的。因此，要想学生获得公平的教育利益，最根本的途径是发展每所学校，提升每所学校的教育教学质量，即优质。
(二)从义务教育均衡发展的主要矛盾来看
劳凯声教授认为，每个学习者或其家长都将变被动为一种积极主动的选择，他们是这场贸易的消费者，因而有权选择和获得满意的教育服务。在不久的将来，学习者或其家长自己来规划真正适合和有利于自己个性发展的教育目标和教育形式，精心选择适合自己的教育消费类别、水平和品味，从而获得自己真正需要的而且有效的教育服务。而作为教育的提供者，则应想方设法地提高教育的服务质量和品味，满足消费者的需要。目前，已有研究者发现了与之类似的现象，在我国基础教育中，在二元经济结构的影响下出现三种现象：一是大量农村家长千方百计将子女送到城市读书，二是城市家长千方百计将孩子送到重点学校读书，三是社会中的主流人群千方百计将孩子送到国外读书。可见，让更多孩子享受到更好的教育是教育所应背负的现实重任。
翟博认为，从一定意义上讲，教育均衡发展是人们相对于目前现实存在的教育需求与供给不均衡而提出的教育发展的美好理想。换句话说，义务教育均衡发展的主要矛盾是教育需求与教育供给之间的矛盾，即人们对优质教育资源的需求与优质教育资源的实际供给之间的矛盾。因此，解决这一矛盾的根本途径是大力发展优质教育资源，即提高每所学校的教育质量，也即是优质的途径来促进义务教育的均衡发展。只有均衡地优质，才能从根本上满足人们的需求。
(三)从义务教育发展的阶段来看
2000年，我国普及义务教育，达到了低水平的均衡阶段。翟博认为从义务教育均衡发展的本质与条件来看，随着义务教育的普及，我国大部分地区已经基本实现了第一阶段目标，进入了第二三阶段，即主要以实现教育资源合理均衡配置为目的与追求教育质量均等的阶段。但是，笔者认为阶段的划分是相对的，绝不是要等资源合理均衡配置之后再去追求质量的提高，而是应同时追求二者，因为，教育质量的追求始终应是学校的首要目标，教育资源的补充只是为了这一目标的实现。因此，优质是每所学校发展的目标，通过这种发展可以从根本上消灭薄弱学校，从而最终满足人们对优质教育资源的需求。要优质地均衡。
(四)从不均衡产生的历史原因来看
我国现阶段义务教育发展不均衡，除了东中西部地区经济发展不平衡的原因外，还有深层的历史原因。它是我国在财力有限的情况下为提高教育质量，有效利用现有资源，集中力量办大事的政策导向下应运而生的。在当时的历史条件下，的确为我国的社会主义建设培养了大量急需的人才，然而在今天人们对优质教育的需求不断增加的情况下，它也成为滋生众多教育问题的源头。一方面有的学校人满为患、资源短缺；另一方面有的学校门可罗雀，资源浪费。择校、教育乱收费等问题与学校问的不均衡也有着密切的关系。正是因为我们长期以来追求一种不均衡的优质，使学校间的差距越来越大，而这种优质必与均衡矛盾的思维定势也长久存在着。笔者认为，没有均衡的优质
是难以长久的；没有优质的均衡只是空洞的自欺欺人。
四、优质均衡的举措
(一)科学规划，合理设点
义务教育均衡发展过程中，在学校优质化建设过程中，并不是要对已经存在的每一所学校都投A--定的人力、物力来予以发展，而是应根据各县区的学龄人口变化情况、各校的发展情况因地制宜地采用撤、并、扩、带等方式来科学规划县区内的学校布局，合理设置教学点，这样既可以避免资源的无效使用，又可以相对集中资源，从而提高资源的利用效果。山东寿光市可谓教育均衡发展的一个典型。他们遵循“整体规划、适当集中、扩大规模、提高效益”的方针，开创了一个布局合理、规模适当、齐头并进的均衡发展的局面。据笔者所见，A市B区将实力相当的四所重点学校分置该区的东南西北四方，并与各方的薄弱学校合并，从一定程度上促进了该区义务教育的均衡发展。亦有学者提出，县镇布局应形成以县城为核心，以建制镇为中心，以小集镇为外围的县域小城镇网络体系，而教育的布局设点要与城镇布局设点相照应。
(二)制定标准，核实指标
笔者认为国家应制定全国学校生均经费、教师学历与职称、学校教学设施、教师工资待遇的标准，各省、地级市、县应根据这一标准核实各县区需设学校的各项指标的情况，估算所需教育经费。需要指出的是，标准的设立需要有一定的超前性，因为我们的教育是面向未来的，我们已经普及了义务教育，现在应追求更高质量的义务教育。同时，有研究者建议应取消中心学校的特权地位，学校之间只有设置地点的不同，而没有级别之分。换句话说，县区范围内各校各项指标的标准应是一致的。正如《学会生存》中所说，“要从教育开支上求得更大的收获，财政资源的总量并不是唯一的决定因素。在许多方面，如何分配财源的方式更为重要。”
(三)逐县核实财力，根据各县、省财力确定中央转移支付的比例。
2006年财政性教育经费占GDP的比重为3.01％，尽管还未达到4％的目标，但是从公共教育支出占政府支出比例这一指标来看，我国教育支出占财政支出的比重超过15％，超过了除美国以外的英、法、德、日、意等发达国家。2006年我国财政收入占GDP的比重为18.36％。换句话说，尽管我国GDP大幅增长，但是国家可以支配的财政总收入并不是极大丰富。因此，试图全部依靠中央财力来发展优质化义务教育的做法有待商榷。而完全依靠县级政府的财力也难以完全达到上述目标。在张志勇等人的研究中发现。在他们调查的5个县中，至少有2个县的财力难以承担中央要求的发展农村教育的责任。换句话说有3个县可以达到国家的要求。因此，综合专家建议，笔者认为应逐县核实财力，制定各县财政所应承担的教育支出的比例，所差部分再根据各省的财力确定省的支出比例，仍差部分由中央予以补充。公共财政应重点扶持农村地区、贫困地区和少数民族地区义务教育的发展。
(四)促进教师均衡流动。增强教师培训实效
原北京一中校长王晋堂老师认为，“结构工资”现存的差距不仅成了实施教师合理流动的障碍，而且对教师流动产生了负面的导向作用。它导致了教师，尤其是骨干教师(或称优秀教师)从薄弱学校向重点学校的流动。农村的骨干教师往城镇流动，城镇的骨干教师往城里流动。教师的流动也在一定程度上“带动”了学生的流动，学生不断向城镇学校、重点学校流动；生源的流动进一步加大了农村学校与城镇学校、重点学校之间办学质量上的差距。工作在重点学校的教师不仅待遇高，由于学校经济实力雄厚。得到发展的机会也多，进修、外出交流、出国的机会多，职称评定、评优评特的名额也多。这样一来，农村学校、薄弱学校的师资(与重点学校相比)越来越弱。虽然中央启动了中西部农村中小学教师特设岗位计划与教师交流办法，但效果不是很明显，有人认为是岗位津贴与工作条件的艰苦程度之间没有很好的契合。笔者认为应将岗位津贴与进修、外出交流、出国、职称评定、评优、子女成长环境等结合起来，从物质与精神两方面来吸引优秀教师到农村学校、薄弱学校任教，从而促进学校的办学质量的提高。
从某种程度来说，义务教育学校的优质化仅仅依靠个别教师的优秀是不够的，主要还是要依靠广大普普通通的教师们。因此，学校及各级教育行政部门应加强对广大教师的培训。
(五)学校应合理利用各种资源，走内涵发展之路
无论是科学设置教学点，加大公共财政支出的力度，还是师资的补充，都只是为学校的发展提供外在的支持；真正要促进学校的发展，还需学校综合利用这些资源，依靠自身的努力。提高教学质量，走内涵发展之路。正如陈小娅副部长所说，在人人“有学上”和“上得起学”之后，“上好学”已经成为人民群众对教育的迫切期待，这是一个历史发展的必然趋势。各所学校可以实施一系列改革，大力提倡科研，促进管理者、教职员工、学生的共同发展，从而提高学校的办学、管理、教育和教学质量。深圳宝安中学通过建立“一个脊梁，两个翅膀”的教学管理模式，即以年级工作领导小组为脊梁、以班主任为核心的班级教师团队与以备课组长为核心的学科团队为翅膀，极好地促进了学校的发展。
综上所述，笔者认为义务教育均衡发展的本质要求是均衡，但只有促进每所学校提高教育质量，即均衡地优质，才能满足老百姓的迫切需求；而在此实践过程中，教育将收获优质的均衡。无论是城乡之间、区域之间、同一地区不同学校之间、弱势群体的教育等义务教育均衡发展所直面的内容的分类，只是从造成此种局面的原因的视角进行的分类，其实质是学校之间的差距。因此，义务教育的均衡发展首先应该解决的是县区范围内学校之间的差距问题，使县区范围内的学校实现均衡的优质，从而最终使县区范围内的学校呈现百花齐放，争奇斗艳的景象。
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动力型锂电池组均衡控制方案研究 篇7
为了达到一定的电压和功率,电动车需要大量锂电池串联成组使用。由于技术及工艺限制,在制造过程中,各单体电池初始容量、电压、内阻等电池特性不可能完全相同,导致在充放电过程中,性能较差的电池会过早的达到极限电压,影响电池组的整组可用容量[1]。另一方面,锂电池的抗滥用能力较差,加之目前锂电池在电动车上的应用时间并不长,应用技术还不完善,使锂电池滥用几率大大增加, 以致影响整组电池的循环寿命。严重的还会出现“反极”现象,大大降低了电动汽车的动力性能。因此在电动车工作过程中,电池间的一致性是决定电池寿命的一个非常重要的因素,为减小这种不一致性对锂电池组的影响,在电池组的充放电过程中进行有效的均衡控制具有重要意义。
2常用均衡方案分析
目前,已经应用或者已经研究过的均衡方案主要有以下几种:①涓流充电方案:充电末期的小电流充电;②放电均衡方案:每次充电前将每个单体电池分别通过同样的负载放电至同一水平,再进行恒流充电;③电阻并联均衡方案:通过各单体上并联的电阻消耗过多的能量;④电感均衡方案:通过电感作为储能元件转移能量;⑤电容均衡方案:利用电容的储能特性,进行电池间的能量转移;⑥变压器集中均衡:通过变压器将整组电池的能量分别对各单体进行能量的转移[2]。
以上的均衡方案确实可以起到一定的均衡作用,但是从实现的成本、难度以及实际的使用效果来看,仍然很不理想。涓流充电均衡时仍可能存在过充的问题;电阻均衡方案中会产生能量损耗,同时产生的大量的热能难以管理,而且在电池容量较大的情况下,所需电阻的功率较大,不易实现;电感均衡方案所需均衡的时间长,不符合电池快速充电的要求;电容均衡方案中开关的频繁切换也会消耗很大的能量,且均衡电流较小,均衡时间很长;变压器均衡方案中过多的副边给此类变压器的设计和实现带来很大的难度[2]。
同时,上述方案的均衡控制都与电压检测精度密切相关,如果不能保证较高的电压检测精度,则均衡效果很难保证,而单体电池电压的精确测量也是目前使用过程中的难点。另外,根据锂电池的充放电特性,在锂电池的工作曲线的中间阶段,即锂电池的充放电平台相当平稳,而且所占比重很大。因此,这个阶段即使电池间出现较大的SOC差异,在端电压上也表现不出来,这也影响了上述均衡方案的使用效果。
3 充电均衡控制方案
从锂电池的不一致性分析和充放电过程可知,电池组的容量和寿命的缩短主要是由电池的充电不均衡造成的[3]。电池组使用初期,单体电池间容量存在一定的差异,整组充电时容量小的电池会首先被充满,此时电池充电并未结束,小容量的电池则会被过充,容量减小。放电时,小容量电池又会首先放完电,由于电池组仍在放电,小容量电池会过放,容量进一步减小。在这样的使用过程中,容量小的电池一直处于恶性循环中,恶化到一定程度,就会严重影响整组的性能。因此,如果在电池组的使用初期,在充电过程中实现充电电压的均衡,同时设置单体电池的放电电压下限,就能有效地防止电池组的过充过放问题,从而延长电池的寿命。
通过上述分析,本文采用充电均衡控制方式,即采用主、辅充电结合的均衡模块实现充电控制。均衡电路的原理框图如图1所示。
其工作过程是:充电开始时,主充电机对电池组进行大电流充电,使电池能量快速得到补充;当电池组中的某节单体电池电压已达到设定上限电压时,主充电机停止工作,均衡模块进入均衡模式,进入分块补充充电阶段。在这种状态下,均衡模块根据单体电池电压分布情况进行充电策略的调整,将电池组实时地分块,通过开关阵列切换快速地找到当前最大的块,即连续串联未充满的单体电池数量最多的组块,然后通过主充电机与均衡模块的配合,进行补充充电,如此不断寻找下去,直到所有的电池都充满为止,系统停止工作。
4均衡电路的实现
均衡电路的核心是开关网络电路[5] ,而开关网络电路的核心是电子开关,电子开关的选用应该要遵循实用性强的原则。目前,几种主要的电子开关比较如表1所示[6]。
本文选用MOSFET作为电子开关的主要元件。功率MOSFET多为增强型,分为NMOS和PMOS两种不同类型,本文中的每个开关单元都由两个电子开关组成,因此场效应管可有四种不同的形式,分别为NMOS/NMOS、PMOS/PMOS、NMOS/PMOS、PMOS/NMOS这四种组合。
因为原理上的差别,目前的技术条件下,PMOS较NMOS难以实现[4],对于同等级的MOSFET,PMOS成本较高,因此本文选用双NMOS的方案。
MOSFET作为开关,需要得到足够的栅—源电压才能导通。根据MOSFET连接方式的不同,用于提供其栅—源电压的方式将有所区别,源极和控制板连接的MOSFET,其栅极驱动电位对应控制电源两端的电位;源极电池一端相连的MOSFET,其驱动电位对应所连接的单体电池的电位。图2通过光耦实现了这两种不同情况下的栅极驱动。
(a)栅极驱动电位对应主控电流源电位的模式(b)栅极驱动电位对应电池单体电位的模式
这一电路通过光电转换的形式将电路的功率部分和数字部分分开,并通过控制信号COUT1和COUT2分别控制开关单元中的两个开关。图2中的a端均表示的是与单体电池的相连端。在图2(b)的实现中,引入了一个具有双向模拟开关特性的传输门TG[5],用以将控制电路的地电位耦合到MOSFET的源极上。这样的话,就可以将原本需要在电池单体电位上叠加的电压转化到在控制电路的地电位上叠加。
基于以上的设计,均衡模块的控制电路的地电位必须相对于组间单体电池地电位浮动。因此一个DC—DC隔离型电源将被引入系统中,为开关单元提供驱动电源,本模块中的开关单元采用了NMOS/NMOS的结构,其栅极驱动电位、分别由主控电流源和电池单体决定。所以,电流源提供的驱动电压被连入开关单元的端,而端由耦合后的正电压来提供。如图3所示,将每个开关单元的地电位采用相同的电阻R连接到其对应的单体之上,以适应相邻单体间的电位差异,从而使多个开关单元隔离耦合后的地电位只有一点。对一个能连接n个单体的均衡模块,已知其中单体间的电位分别为,在没有任何一个开关单元打开的情况下,其地电位满足式(1):
undefined (1)
随着开关单元的打开,地电位也会由其中的传输门连接到u0～un之间的各点上。这样一来,会使每个开关单元的单体连接端a相对于地电位的电压VP3发生改变:
VP3=uP3-uv0 (2)
如认为每个单体两端的电位差近似都为U,则有ui=u0+iU。对应第k个开关单元,若此时地电位被连接在第m个单体之上,则VP3可表示为:
5均衡控制算法
对于上述的均衡硬件电路,均衡效果完全取决于控制算法的优劣。因此,均衡控制算法的设计目标就是利用硬件电路的特点,尽可能地让电池组中每个单体电池都能均衡地充满[6]。具体的控制流程为:在主充电机充电的过程中,一旦检测到电池组中有一个单体电池首次达到上限电压,则记下该电池的编号,并停止主充电机的工作,然后通过对未充满的电池进行分块,编号连续且均未到达过上限电压的电池分为一块,通过对每块中的电池数量的计算,找出数量最多的组块,将主充电机连到该块两端进行充电,当再次检测到有单体电池首次达到上限电压,重复之前的操作,如此循环下去,直到电池组中的所有单体电池都达到过上限电压为止,说明充电完成。程序控制流程图如图4所示。
图中的表示电池组中首次达到上限电压的单体电池的电压, 表示单体电池的上限电压,n表示达到过上限电压的电池数,表示整个电池组的正极开关,表示整个电池组的负极开关,表示最大组块的正极开关,表示最大组块的负极开关,N表示串联在电池组中的单体电池数。
6结语
本文提出的均衡方案的优点是在保证充电速度的同时,又使每节单体电池在充电过程结束后既不会欠压也不会过充,且电压保持均衡;充电过程中的能量损耗比较少;本方案也具有较好的扩展性,可根据电池数量的增减灵活地调整均衡模块的数量,相信随着新的电子开关的出现[6],均衡方案将会更加灵活高效。
摘要：文中在分析动力型锂电池组不一致性形成及扩大原因和比较研究现有电池组均衡方案的基础上,提出了一种新的充电均衡控制方案,给出了均衡电路实现方法和控制算法。该均衡电路以功率场效应管构成的新型开关阵列为核心,试验表明:新方案对提高锂电池组充电效率,减小组内单体电池个体差异,提高电池组动力性能和延长锂电池组使用寿命具有较好的效果。
关键词：锂电池组,不一致性,开关阵列
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均衡控制器 篇8
关键词：闪存数据库,磨损均衡,流程化
1 前言
由于信号在每条路径上经历的时间不同, 延迟信号在接收端与原始信号叠加产生干扰, 即多径干扰。当多径信号延迟较短时, 这种干扰可以忽略。如果延迟较长, 就会使有用信号产生严重的码间干扰。
2 闪存数据库磨损分析
XMLPull解析器在中小型软件平台的优势是DOM和SAX无法比拟的。其API中提供了对流进行分析时的控制过程。在XMLPull加载XML闪存数据库磨损均衡元件并开始进行解释的过程中, 应用程序仍可控制流分析的速度和节奏, 应用程序可以暂停XMLPull分析的过程, 去做一些其他的工作后再次恢复解析过程或直接停止解析过程。XMLPull解析器, 其内存耗损低, 解析过程灵活等特点使得该解析器成为闪存数据库磨损均衡控制优化平台正式推荐的平台解析器。
Activity是闪存数据库磨损均衡控制优化软件的基本组成部分, 90%以上的闪存数据库磨损均衡控制优化应用软件中均包含这一组件, 通常情况下一个Activity就是一个屏幕。用户使用这个组件时需要继承Activity基类, 在其內的回调函数中拼接若干Views控件组成的用户接口, 并对相应事件进行监听、相应以及逻辑运算。大部分应用都会包含多个屏幕, 以本文中设计的桌面软件为例就包含了总览屏幕、闪存数据库磨损均衡元件预览屏幕、闪存数据库磨损均衡元件编。Service的生命周期相对较长且没有用户界面。
3 闪存数据库磨损均衡控制信道传输模型
根据文献, 通用的闪存数据库磨损均衡控制信道传输模型为:
其中:
i表示路径数目, 延时最短时系数i=1;
a0, a1表示衰落参数;
k表示衰落因子指数;
gi表示路径i的权衡因子, 通常是复数, 为该路径的反射因子/传输因子;
di表示路径i的长度;
τi表示路径i的时延;
Broadcast Receiver, 即广播接收器, 在系统中扮演消息接收者的角色。其可以接受其他进程发出的消息, 作为进程间通信使用。也可以接收自己发出的消息, 作为异步执行的一种手段。广播接收器可以在闪存数据库磨损均衡控制优化Manifest.xml中进行静态注册, 亦可以在代码中动态注册。需要注意的是, 只有在on Receive () 方法执行过程中, 闪存数据库磨损均衡控制优化系统才认为该Receiver处于激活状态。一个含有激活状态的进程是不会被终止的。但当一个进程只含有非激活状态的Receiver时, 该进程随时都可以被终止。若在调用on Receiver () 方法后立即开启一个新的线程后返回, 那么在调用结果返回之前该进程有可能已经被销毁了。故, 异步调用不是很适合与Broadcast Receiver。另外考虑到延时τi, 信道长度di。, 与相速Vp。之间的关系:
其中是在真空中的光速, 为绝缘材料的介电常数。
所以可以把式 (3.1) 中τi, 用式 (3.2) 来代替, 从而得到简化的信道传输模型:
在闪存数据库磨损均衡控制优化应用程序中, 用户界面是由View对象构建而成的。View类通过多次继承, 扩展成了不同种类的界面。View类的一部分子类成为了“Widgets (工具) ”, 他们提供诸如按钮、文本输入框等。另一部分, 在View Group类中, 它继承父类View后又被其他子类继承。View Group和其子类被称为”Layout (布局) ”。布局分为相对布局, 链式布局等。每一个View对象, 在他的属性中存储了一块屏幕上长方形空间的布局参数极其内容, 并负责相应区域中的所有测量、布局、卷动、焦点转换以及触摸手势、按键监听的处理。另外, View还是程序与用户产生交互事件的接收者。原有的闪存数据库磨损均衡控制优化系统只将自身设备看成为一个USB客户端。
4 总结
在闪存数据库磨损均衡控制优化程序中, 为我们封装了一套便于开发者使用的MVC设计方法。视图层 (View) :在闪存数据库磨损均衡控制优化系统中一般视图层信息保存在相关的XML闪存数据库磨损均衡元件之中, 使用是可以将预定义的标签进行引入。闪存数据库磨损均衡控制优化中所有视图类都是View的子类, View类主要负责与用户进行事件交互。当有交互事件产生时, View类会将相应事件类型交给控制器来处理。控制层 (Controller) :闪存数据库磨损均衡控制优化的控制层代码主要在Activity类中实现。Activity在接受到新的事件后将其分类, 并交由业务逻辑层处理。闪存数据库磨损均衡控制优化为保持MVC的机制, 将Activity的事件响应时间设定为5秒, 超过五秒未返回事件响应, 系统将会抛出ANR错误并将程序回收。模型层 (Model) :对数据的操作 (如数据库, 网络数据等) 均在此做处理, 业务逻辑的计算也将放到该层处理。
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均衡控制器 篇9
随着列车牵引重量与运行速度的提高, 鉴于安全与乘坐舒适度的考虑, 对列车制动系统提出了越来越高的要求。现有的制动机如DK-1与JZ-7已不能满足某些重载机车对制动机的要求, 如和谐型电力机车。 其中一个重要的原因就是现有的制动机不能满足新型机车的制动系统对均衡风缸压力的精确控制及无线重联各机车均衡风缸压力一致性的要求。本文运用高速开关阀建立一套均衡风缸压力精确控制系统, 设计其控制算法, 并进行仿真, 达到了设计的预期要求。
1高速开关阀的数学模型
高速开关阀其实质为一个常闭型二位二通电磁阀。高速开关阀的数学模型包含电路、磁路、机械和气动等4个子系统。
由基尔霍夫电压定律 (KVL) 可知, 当电磁线圈得电时:
当电磁线圈失电时:
其中:ε为线圈驱动电压;i为流经回路的电流;R为电回路中的电阻;Uｄ为二极管导通电压;L为电感系数; t为时间。
当电路子系统中产生的电流i流经电磁线圈时, 线圈附近会产生一个磁场, 从而产生吸力FＭ, 其大小为:
其中:μ０为真空磁导率;N为线圈匝数;Aｐ为磁场中阀芯的有效横截面积;xｏｆｆ为关闭状态下的阀芯位移; xｐ为阀芯位移变量。
根据牛顿第二定律可得关于阀芯加速度的方程, 即:
其中:mｐ为阀芯质量;Fｐｒｓ为阀芯上、下气压压力差; Fｋ为弹力;Fｆ为静摩擦力;Fｂ为黏性摩擦力。
压缩空气 (此处假设为理想气体) 经过节流孔的瞬态质量流量为:
2建立系统
该系统主要由2个高速开关阀、2个节流孔、1个压力传感器、1个均衡风缸和制动控制单元 (简称 “BCU”) 组成。对于2个高速开关阀, 1个为充气开关阀 (简称“充气阀”) , 主要负责供气源与均衡风缸之间的气路通断;1个为排气开关阀 (简称“排气阀”) , 主要负责均衡风缸与大气之间的气路通断。系统原理如图1所示。
3控制策略
3.1传统PID控制
根据制动系统的实际需求, 均衡风缸压力控制系统在增压、保压与减压3种状态之间切换。 在AMEsim平台建立的高速开关阀模型的基础上, 运用常规PID控制作为系统控制单元, 模型如图2所示。
在此系统的基础上选择合理的充气阀节流孔面积、排气阀节流孔面积、均衡风缸容积与PID参数。 其中:充气节流孔有效截面积Aｃ=0.75mm２, 排气节流孔有效截面积Aｄ=0.36mm２, 均衡风缸体积Vｐ= 1.2L。结果表明:当均衡风缸充气至0.6 MPa, 其时间需要10.8s, 在此期间, 充气阀得失电2次, 而排气阀得失电1次。当大闸从运转位到初制位, 均衡风缸压力下降0.05MPa, 从压力下降开始到压力稳定耗时约为2.2s, 在此期间, 充气阀得失电3次, 排气阀得失电1次。大闸由初制位到全制位, 均衡风缸压力下降0.12 MPa, 从压力下降开始到压力稳定耗时约为5.3 s, 在此期间, 充气阀得失电1次, 排气阀得失电1次。 运用常规PID控制时, 虽然系统的准确性与快速性较好, 但预控容积压力波动较大。
3.2模糊PID控制
将图2中的PID控制器换成模糊PID控制器, 并将AMEsim中的该模型转化为一个S函数嵌入到Simulink控制模型中, 运用Co-simulation实现二者的联合。模糊PID控制系统仿真模型如图3所示。
使用与常规PID控制一样的系统设计参数, 即Aｃ=0.75mm２, Aｄ=0.36mm２, Vｐ=1.2L, 对模型进行仿真。图4为在模糊PID控制下均衡风缸充气至0.6 MPa的响应曲线。
由图4可见, 均衡风缸充气至0.6 MPa的时间只需要10.62s。在此期间, 充气阀得失电仅1次, 而排气阀无动作。
图5为常用制动过程中, 均衡风缸压力的变化。
由图5可知, 大闸从运转位到初制位均衡风缸的压力基本没有超调量, 从压力下降开始到压力稳定耗时约为1.4s, 在此期间, 充气阀没有动作, 排气阀得失电1次就完成了减压;大闸由初制位到全制位, 从压力下降开始到压力稳定耗时约为4.95s, 在此期间, 充气阀没有动作, 排气阀也是得失电1次就达到了目标压力;均衡风缸从定压0.6MPa直接下降到0.43MPa, 总耗时为6.35s, 满足铁标TB/T 2056-2007中关于均衡风缸从0.6MPa降至0.43MPa的时间应为6s~8s的要求。
由图4、图5可以看出, 充、排气过程中, 均衡风缸压力稳态误差均小于5kPa, 满足铁标TB/T 2056- 2007中误差为±10kPa的要求。
4结语
基于两个高速开关阀, 运用模糊PID控制的均衡风缸压力控制系统, 无论是稳态误差还是充排气时间上均满足相关标准。该系统不仅响应快速, 而且当压力即将或刚达到目标压力时, 几乎没有振荡, 稳定性好, 更重要的是电磁阀通过1次得失电就达到目标压力, 从而使电磁阀的寿命比传统的PID控制下的寿命延长1倍甚至更长, 大大节约了成本, 增加了系统的可靠性。该系统的高速开关阀的控制指令为网络信号与电信号, 故可满足无线重联机车各均衡风缸充排气一致性的要求。
摘要：首先从高速开关阀的数学模型入手, 建立了均衡风缸压力的控制系统, 然后设计了该系统的两种控制策略——常规PID控制、模糊PID控制。运用AMEsim与Simulink联合仿真, 对两种控制策略进行了分析比较, 最终选择模糊PID控制策略, 完成均衡风缸压力的精确控制。
关键词：均衡风缸,压力控制,PID,模糊控制,仿真
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均衡控制器 篇10
随着便携式电子仪器设备、数字移动终端、电动力机车等电子技术装备的高速发展, 特别是一些负载用电子设备的投入使用, 由于其具有峰值功率高但平均功率低的特点, 因此在峰值期间, 需要电源提供较大的电流输出。广泛使用的蓄电池具有功率密度小、充放电慢等缺点, 如果要满足大电流输出的需求, 需要蓄电池具有很大的容量, 这会增加设备负载, 同时大电流放电也会对电池的寿命产生影响。超级电容作为一种新型储能元件, 具有快速充放电、循环使用寿命长、功率密度大、工作环境适应性强、安全无毒等优点, 这些优点非常适用于脉动性负载, 但其能量密度低, 无法取代传统蓄电池来独立给负载进行供电。目前常见的是将蓄电池能量密度大、超级电容功率密度大等特点结合, 设计一种混合电源来提高电源峰值输出功率、减少电源体积质量投入应用。
然而单模块的混合电源额定电压为3.2V, 无法满足高电压设备的输出需求, 因此需要将这种混合电源进行串并联, 来满足设备的供电需求。而组合电源中单体的过度充放电则会降低电源组使用寿命, 甚至可能会发生爆炸威胁设备安全。造成单体电源过度充放电的最根本原因是由于电源组内各单体电源间的容量差异, 解决这个问题的方法之一是均衡充电, 目前研究主要侧重于两部分:一部分是对均衡充电电路拓扑的设计, 另一部分是对均衡控制策略的研究。关于对均衡充电电路拓扑的设计, 主要有电阻放电均衡法、开关电容法、开关电感法、DC/DC法、多绕组变压器法等。目前常用的均衡法主要存在均衡时间长、缺乏普适性等问题, 同时采用基于电池外压一致性来判据均衡存在不稳定性等因素。如何快速高效的对电源组内单体电源均衡充电, 是目前业内研究的一个重要方向。
本项目从超级电容入手, 以四个混合电源串联为研究对象, 基于DC/DC法, 利用开关矩阵, 采用多平衡充电复合设计思路, 提出交叉充电设计理念, 设计一种电源管理系统, 建立相关充放电数学模型, 提出一种快速充电方法, 并通过实验验证了该系统的可行性。
二、常用均衡充电方法介绍
如图1所示, 常用的均衡充电方法可以依据能量损耗分为能耗型和非能耗型, 其中能耗型均衡是通过在电源组中各单体电源两端分别并联分流电阻, 通过分流电阻对容量高的单体电池进行放电, 直至所有单体电池容量在同一水平。这种电路设计简单, 成本低, 但分流电阻会一直处在工作状态, 将单体电源的能量以热量的形式消耗掉, 一般适用于能量充足、散热良好的场合。本项目主要就非耗散型均衡电路进行研究, 常见的非能耗型均衡电路有多绕组变压器法、开关电容法、开关矩阵串并联转换充电法、DC/DC法, 其原理如图2、图3、图4、图5所示, 上述各种方法的优缺比较见表1。
常见的DC/DC有升压型、降压型和升降压型三种, 考虑到适用范围, 本文选取了升降压型DC/DC转换器。升降压电路原理如图5所示, 既可以作为降压电路来使用, 又可以做为升压电路来使用, 其中L为电感, D为单向导通二极管, C为电容, T为功率管, 当T的控制端输入整脉冲电压时, T正向导通, 为零时截止。功率管导通阶段, 由于D的存在, 输入电流通过T和L后返回, 此时VL=Vi, 电感电流逐步增大。当到t1时刻, T断开, 输入电压Vi与后端断开, L的电流经过负载后通过D返回, 同时电容C上的电流也通过负载返回负端。电感电流逐步减少, 电压反向, 电感作为能量源, 此时电感电压VL=Vo。
功率管导通阶段, 电感电流:
功率管关断阶段, 电感电流:
根据电流平衡原理:
其中D=t1/T为占空比。
从上述可以看出, 输入电压与输出电压的比值可以通过输入方波的占空比进行调节, 即依据输入电压的变化, 通过控制DC/DC电路控制端的方波输入, 实现输出电压恒定。
DC/DC充电法的原理如图6所示, 是利用DC/DC模块并联充电单体来进行恒压充电, 当电源单体电压低于其额定值时进行充电, 监测到其电压值达到额定电压时关闭该DC/DC模块。该方法系统电源可以同时对各个电源单体进行充电, 精度高, 损耗少, 充电速度快, 但是由于DC/DC模块的数量与电源单体数量相等, 当电源单体串联数量较多时, 整个电路系统会变得非常庞大、复杂, 成本也变得比较高。
三、一种改进新型的均衡充电电路设计
对比上述几种均衡充电电路, 针对其优缺点, 设计一种以FPGA为核心, 基于开关矩阵和DC/DC组合的新型的均衡充电电路, 这种电路仅采用一个DC/DC模块, 通过开关矩阵进行循环充电。由于采用一个DC/DC模块保证了均衡充电的精确性, 同时电路成本也有所降低, 但这种方法受开关矩阵工作限制, 不适用于过多的电容充电, 如果需要对多个超级电容充电, 则可以将其分组采用该方法, 然后组间采用并联模式进行均衡充电。
该系统原理如图7所示, 其中左侧为充电模块, 右侧为监控模块。系统具体工作流程如下:FPGA对DC/DC模块进行波形控制, 变压后输出对各个单体电源进行充电, 充电目标由FPGA控制开关矩阵进行选择。开关矩阵由SW1、SW2、SW3、SW4单刀四置开关和一个单刀开关SW5组成, 充电时, 首先将SW5断开, 当四个四置开关均至1位置时, DC/DC模块将对单体电源1进行充电。同理可以分别对单体电源2、3、4进行充电, 充电完毕后四个四置开关断开, SW5闭合。FPGA通过AD1实时监控充电电流, 并依据采样值对DC/DC模块和开关网络进行控制。在充电过程中, 系统实时监测电源单体电压, 监测值通过光耦将数据耦合到AD2, 采样后送至FPGA分析, 来控制开关矩阵, 分别对单体电源模块1、2、3、4充电。
四、针对超级电容的打断法充电方式的改进
传统的充电方式多采用“先恒流后恒压”的两段式充电方式, 该方法可以避免尖峰电流对单体电源和DC/DC电路的冲击, 起到保护设备的作用。第一阶段采用恒流方式, 单体电源电压随着时间的逐步升高, 当单体电源电压达到一定值后, 转入恒压模式, 充电电流逐步降低, 直至充满。本项目就第一阶段充电过程进行分段处理, 采用打断方式进行充电, 既保护了单体电源中的超级电容, 对充电时间也没有明显的影响。具体工作原理如下:FPGA通过A/D采样系统电压电流, 当电流值过大时, 则FPGA芯片关闭DC/DC模块的控制端几个周期, 此时DC/DC模块处于不工作状态, 则充电电流迅速下降, 超级电容器单体电压值不再上升, 然后FPGA芯片打开开关, 继续对PWM端进行控制, 这样就可以维持充电电流基本恒定, 当电源单体电压升高到一定值后, 充电方式改为恒压充电, 即将DC/DC模块PWM控制端的方波占空比固定, 直至单体电源充电到额定电压, 完成对该电源单体的充电电, 然后切换开关位置, 对下一个电源模块块充电。
根据充电方法, FPGA的控制流程如图图8所示, 系统启动时, 所有开关均置1的的位置对超级电容器C1进行充电控制, DDC/DC电路的PWM端采用占空比D=d的波形形进行充电, 当检测到充电电流偏大时, 关关闭PWM端, 此时D=0, 充电电流下降, 当当充电电流I下降至所要求电流以下时打开开PWM端的控制继续进行D=d的充电模式式, 直至超级电容器C1的电压值已充至要求求值, 然后采用恒压的方式进行充电即D为为固定值充电至其额定电压, 然后转换开关关至下一个超级电容器单体, 如此轮循, 最最后完成对整个超级电容器组的均衡充电电。
五、总结与分析
本项目综合几种均衡充电方法, 提出一一种基于开关矩阵和DC/DC的均衡充电系统统, 根据设计的充电系统建立相关模型, 充电过程中采用间断式充电方法, 保证单体电源中的超级电容工作在额定电流范围内, 充电过程仿真如图9所示。
项目以四节maxwell的BCAP0350超级电容为充电单体样本, 其额定电压为2.7V, 额定容量为350F。采用该方法充电, 均衡完成后, 四个电容器单体电压值如表1所示, 同组最大单体误差为0.07V, 基本达到了均衡充电目的。
从本项目仿真及验证效果来看, 采用了DC/DC+开关矩阵模式, 减少了直流转换模块, 增加了开关矩阵网络, 当电源组中电源单体数目增加时, 开关矩阵的复杂度会成本增加。本项目提出的系统设计方法可以应用与单体数目较少的工作环境, 针对单体数目较多的情况, 可以采用多组并联的方式进行。如何平衡组内单体充电时间与单体成组数目, 是下一个阶段的研究方向。
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均衡控制器 篇11
关键词：内涵；特征；策略
在“十八大”的报告中强调，要均衡发展九年义务教育，明确指出给每个学生提供相对公平的教育机会，让孩子们通过接受教育，都能成为有用之才。
一、基础教育均衡发展的内涵
基础教育均衡发展简称基础教育均衡，即指以教育公平思想为原则，教育相关部门在教育活动中以平等的教育理想对待受教育对象，依照教育政策和法律制度等实现公平和公正。最本质的是教育机构和教育群体之间，平等地分配教育资源，达到教育需求与教育供给的相对均衡。
二、基础教育均衡发展的特征
1.具有“公平”特征
教育均衡发展是一种新型教育发展观，其实质是代表最广大人民的根本利益，核心是追求教育公平，因此具有公平性特征。
2.具有“责任”特征
基础教育均衡发展首先是政府责任：一方面，其应該成为政府发展教育，特别是实施义务教育的指导思想；另一方面，政府推进教育发展的主要职责是为教育，在资源配置、政策制定以及宏观调控等行政决策中，要体现教育均衡发展的思想。教育均衡的实质即政府作为控制社会运行的中枢与公共资源分配的主体，对全区域内的教育资源进行合理配置，以确保受教育群体和个体的权利平等。
三、基础教育均衡发展的策略
1.制定法律，依法均衡
国家虽然有《教育法》等法律，但是在实现教育均衡上还没有法律。因此，国家应在充分调研各区域的基础上，制定一部《基础教育均衡发展法》基本法，来贯彻执行党的“十八大”精神，必须均衡配置。
2.主管部门，忠实执行
教委、教育局作为教育主管部门，应按相关法律，忠实地执行：一是从教育质量检测的手段引导教育均衡，包括考核制度、教育评价、教学效果和结果等来引导教育均衡；二是开展教育改革，考题由教育部门全程负责。
3.学校执行，不折不扣
各级学校作为最后执行的教育机构，要为每一个受教育者提供均衡的教育和发展机会，体现在班级分编、师资、管理等方面保持均衡。学校必须具备很强的执行力，就是要合理配置教育资源。
总之，教育均衡更是符合我国当前基础教育现实需要的发展策略，是教育改革与发展的基本价值取向。基础教育均衡发展需要从上到下不折不扣地执行。
均衡控制器 篇12
在无线传感器网络拓扑控制算法的研究中, 利用简化冗余路径可以降低通信干扰, 减少能量消耗, 并且延长网络生存期。但是, 以路径简化为主要方法的拓扑控制[1,2,3]必定带来网络的健壮性下降。因此, 在无线传感器网络拓扑控制研究中, 需要考虑具有容错特性的拓扑控制问题。如何建立能够在当K-1个节点失效时, 仍然具有连通性的无线传感器网络拓扑结构, 是近年来研究的一个热点问题。
近年来, 很多学者开展了关于容错拓扑近似算法的研究。如维持网络K连通的全局近似算法FGSS和局部近似算法FLSS[4]。但是由于这两种算法不停地对比网络路径和判断网络是否达到K连通, 开销较大。文献[5,6]以同构网络为对象, 提出了CBTC (α) 算法。该算法中当α=2π/3K条件满足时, 可使原网络的生成子图保持K连通性。文献[7]对随机分布无线传感器网络节点的发射半径与形成K连通图的概率关系进行了分析, 并提出Yp, K结构能够使生成K连通子图保持原拓扑的K连通性。文献[8]提出了集中式和分布式算法K-UPVCS, 但是该算法产生的拓扑结构极易产生回路而造成网络不能够连通。
本文在异构无线传感器网络模型上, 提出了一种基于多簇点简化的K容错能量均衡拓扑控制方案。该方案在保证传感器网络K连通的前提下, 可最大限度减少传感器网络中的冗余路径, 且可以较好地均衡无线传感器的网络能耗。
1 异构无线传感器网络模型
定义异构无线传感器网络G (V,
2 基于多簇点简化的K容错能量均衡拓扑控制方案
本文提出了一个K容错能量均衡拓扑控制方案。首先, 为了简化运算, 该方案将多簇点异构传感器网络简化为单簇点网络, 简化后的网络连通性与简化前相同, 且路径保持能量最小;然后, 在简化后的网络结构上, 提出了一个K-MST算法, 根据节点的位置信息, 建立各监测节点到簇节点的最小能耗的K连通网络。
2.1 异构传感器网络多簇点简化
首先对异构传感器网络模型进行化简。已知一个多簇点网络G (V,
式中:
步骤1:简化节点V→Vr, 使Vr={n1, n2, …, nN, nN+1}, 即将M个簇节点简化为1个节点nN+1, 记为簇节点nroot, 监测节点不变。
步骤2:简化路径
(1) 保留N个监测节点之间的所有路径;
(2) 当监测节点ni和簇节点nj间只存在一条路径ni→nj (N+1≤j≤N+M) , 令nroot⇐nj且
在简化监测节点与簇节点路径时, 若监测节点和多个簇节点间存在路径时, 则保留监测节点到簇节点的最小路径。由此可见, 如果网络原拓扑G (V,
2.2 K-MST拓扑控制算法
K-MST拓扑控制算法中, 有如下定义:
定义1:定义节点ni的邻居节点为{nj|nj∈V, j≠i};
定义2:规定网络中的边有惟一权值。给定两条边 (u1, v1) ∈E和 (u2, v2) ∈E, dist (·, ·) 表示两个节点间的欧氏距离, 则边的权值函数w:E→R满足:
w (u1, v1) >w (u2, v2) ⇔d (u1, v1) >d (u2, v2)
or (d (u1, v1) =d (u2, v2) &&max{id (u1) , id (v1) }>max{id (u2) , id (v2) }
or ( (d (u1, v1) =d (u2, v2) &&max{id (u1) , id (v1) }=max{id (u2) , id (v2) }&&min{id (u1) , id (v1) }>max{id (u2) , id (v2) })
id (u1) 表示节点u的序号, 可以取其ID号或者MAC地址。这样可以保证在图Gr中的权值惟一, 即使是权值相同的边 (u, v) 和 (v, u) 。
在异构监测无线传感器网络图G (V,
步骤1:将多簇点网络简化为单簇点网络, 即G (V,
步骤2:求网络Gr (Vr,
步骤3:将主路径断开, 在
步骤4:重复步骤3, 生成
3 实验结果和性能分析
构建1 000 m×1 000 m无线传感器网络仿真区域, 网络中随机布置监测节点70～140个不等, 令网络中监测节点最大发射半径为400 m, 取簇节点个数N=3, 首先对该网络进行多簇点简化, 然后分别采用YG6, 3算法、FLSS3算法以及本文提出的K-MST算法 (K=3) 进行保证每个节点至簇节点有3条不相关路径的拓扑控制, 对每种算法分别进行50次仿真, 将所得的节点平均度数和未进行拓扑控制节点平均度数进行比较, 如图1所示。
从图1可以看出, 随着网络规模增大, 未进行拓扑控制的网络节点平均度数由11.4增加到23.37, 且增长速度很快。采用三种拓扑控制算法均将节点的度数进行了有效的控制, 将平均度数减小到了16以下, 这三种算法中, 本文提出的K-MST算法将节点平均度数保证在2.8～2.94之间, 比其他两种算法更多地减少了路径的冗余, 较小的网络冗余减少了数据传输过程中的数据冲突能耗, 可延长能量有限的无线传感器网络工作寿命, 又可较好地保证网络的连通性。
采用YG6, 3算法、FLSS3算法以及3-MST算法分别进行50次仿真, 将生成拓扑结构中平均链路长度和未进行拓扑控制的平均链路长度进行比较, 如图2所示。
从图2可以看出, 由于网络规模增大, 采用三种拓扑控制算法所得的网络平均链路长度均呈下降趋势, 采用3-MST算法得到的平均链路长度最小。这意味着在采用3-MST算法生成拓扑的路径上进行数据传输, 比另外两种算法可以消耗更少的能量, 从而延长网络寿命。
4 结 论
针对异构监测传感器网络结构, 设计了一个优化的拓扑控制方案, 在减少网络冗余的同时兼顾了网络的容错性, 并且保证生成拓扑可以有效延长网络生存周期。该拓扑控制方案在保证传感器网络K连通的前提下, 可以最大限度减少传感器网络中的冗余路径, 可以较好地均衡无线传感器网络能耗, 延长网络生命周期。
参考文献
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