关键词:楼房建筑;电气自动化;设计;安装
。因此,加强对电气自动技术的研究对促进我国楼房建筑智能化的发展具有非常重要的意义。
1电气自动化设计特点
电气自动化系统通过计算机技术,用物理链路,结合信息技术与建筑技术等技术方式,对建筑内的电气设备进行自动控制和智能控制。在建筑中应用电气自动化设计,可以对各设施进行便捷快速的检查、维护和控制,还能够监视各设备的运行状态,维持设备的高效正常运转,提高工作人员的工作效率,满足用户对智能建筑的性能要求。
2建筑电气自动化系统设计
楼宇自动化系统是现代建筑电气自动化系统的一个重要内容,其通过对建筑内的各电气设备进行集中监视和控制,以达到在保证建筑环境不受影响的前提下简化设备操作步骤,实现对设备的充分利用。由于现代建筑电气自动化系统涉及范围非常广泛,系统构成非常复杂,本文将该系统的各部分的设计进行分析和研究。
2.1控制室设计
电气自动化系统使用集中监控的方式对各部分设备进行监控,因此对于控制室的设计应该充分考虑其功能实现要求。首先,为保证控制室的安全可靠性,控制室的选址应该远离变电所、电梯机房等容易产生强磁干扰的场所,以免这些干扰影响电气设备的正常运行。其次,控制台的布置位置应该对检修和操作留出一定的操作空间,以方便后续使用。再次,由于自动化系统涉及非常多的电器元件和弱电信号传输,因此控制室应该做好防静电措施,以免对控制设备造成破坏。
2.2系统布线设计
系统各部分全部通过供电线路、信号线路、网络通信线路等实现关联。因此对电气自动化系统的布线应该进行充分研究。
根据建筑设计方案,在各线路的选取中应该充分考虑容量要求、节能要求、安全要求、分布要求、抗干扰要求等,确定系统设计方案,以满足系统要求。如,若传输线中的信号对消除电磁干扰要求较高或传输距离较长时,需要采用具有屏蔽功能的传输线;若建筑对节能要求较高,则需要在满足容量需求的前提下尽量选用节能材料或者能耗较小的传输线。
2.3现场控制系统的设计
电气设备现场系统主要由控制器构成,通过控制器可以控制电气设备按预定程序正常运行,在设备运行过程中出现故障时可以及时断开故障设备与系统的连接,停止故障设备的工作,以免故障扩散或向更严重方向发展。。
首先,设计现场控制器的出发点应该是综合考虑实用性能和方便性能,结合具体的管理方式进行设置。通常控制器的布置位置应该相对集中,以便于进行系统维护。
其次,现场控制器对的周边环境也有一定的要求。现场控制器应该远离输水管道和有强电磁干扰的设备,这样可以保证其正常工作。如果环境不允许,在设计中应该加入防潮、防结露、电磁屏蔽等技术措施。
再次,现场控制器的选取应该与所控制的设备相适应,并留出一定的余量空间,以满足后续的扩容需要或者临时性需求等。通常,现场控制器的输入输出端口应该在满足设计需求的基础上预留出百分之十到百分之二十的余量。
2.4供电系统的设计
电气设备的供电系统应该进行完备设计,以保证负载的稳定运行。
控制系统的运行精度高,因此对电压、电流和供电频率都有严格要求,因此对控制系统的电源设备应该使用专用的配电盘。通常,系统的供电电压与设备额定电压的差值不能超出百分之十,供电电源的频率变化不应该超过1Hz,必要时需要使用直流电源。对于核心计算机应该配置UPS不间断供电设备,该电源向建筑内电气自动化系统的各部分用电设施可提供的持续供电时间不应该低于30分钟,并考虑预计的扩展容量。
对于现场控制器的电源设计,应该满足如下要求。首先是对于Ⅰ类系统,现场控制器的电源应该由UPS不间断电源通过放射性的形式进行集中供给。其次是对于Ⅱ类系统的现场控制器,其供电电源可以直接由附近的动力盘专路进行电能供给;对于含有CPU的现场控制器,则需要设计备用电池组,电池组的供电容量应该保证在72小时之内实现不间断供电。
对于各电气设备的电源设计,应该遵循电气设备的设计手册进行。其中,需要注意的是,电气设备的电源设计应该注意加入电气保护系统,以防止设备因短路或者瞬时强电流等损毁。
3楼房建筑的电气自动化安装
3.1建筑的自动化是根据的分布和处理来进行的远程处理,利用总线桥来进行信息的交换,在进行结构的预埋施工时,施工人员要掌握图纸的相关需知,并严格按照其要求进行施工。做好技术交底工作,例如防腐标准、连接指标以及半径等。要认真施工并加强看护,能确保管线通常,并尽快进行自行检查、互相检查、隐蔽检查等工作,确保工程满足现实的相应标准。吊顶在内部铺设管路时,依照《建筑通用电气图》中的内容进行操作。隐蔽安装楼板、墙体、箱梁以及探测器盒,要确保其与建筑主体施工进度的一致性。隐蔽铺设的钢管,其接口位置要借助套管,长度约为连接管线外部直径的1.5~3倍,连接管的端口区域应该位于套管的中心,焊口需要接牢固,并及时涂上防锈漆。
3.2电缆是电能输送的载体,其质量不高,就可能造成火灾问题。在工程中,一般应用的电缆铺设都是沿着桥架、竖井或地道进行铺设,电缆数目较多,较密集,规格从4~240m的三芯到五芯的电力电缆不等,如果检验的过程较为松懈,就很可能导致电缆标号错误、施工现场混乱、电缆在运行中过热等问题,严重的甚至引发安全隐患。其施工条件为:配电室中全体用电设备的配电箱、电气设备安装完成后,且通过质量检验,就可以进行电缆的铺设施工。依据设计施工图的标准挑选相应的电缆。在施工前对电缆进行细致、全面检测,同时做好绝缘测试,用1kV摇测,线路之间及线路与地面之间的绝缘电阻数值不可以小于10MΩ。同等级别的电压电缆在铺设时,水平间距不能够低于35毫米。在铺设电缆前,要完成电缆排列图的绘制工作,以规避电缆交叉现象。当铺设遇到转角时,应以电缆允许的最大界面半径为基准。
3.3线槽安装工程施工后实施管内、金属线槽配线工作。穿线前清除管内、线槽内的积水与杂质。进行管内穿线施工通常都是在装修工程就快完成的前期开展。进行穿线施工前,应先清除管内杂物,并做好穿线施工中的预防工作,避免绝缘层的损伤情况。穿多股导线的过程中,要借助颜色不同的绝缘层导线。火线为红、黄、绿,零线使用蓝色,零线的保护线为绿、黄两种颜色的线,为以后的线路连接提供方便。在穿线管中不可以预留线路接头。施工过程中借助多种颜色分辨PE线、工作零线。地线以黄绿色双线为主。线路在进行试电操作前应先开展绝缘电阻的检测,应用500V,0~500MΩ的欧姆表进行检测,一般铜芯线的绝缘电阻应大于0.5兆欧。电缆的绝缘电阻应大于10兆欧。
4总结
电气设备自动化系统是当代建筑安全可靠运行的重要保障,在建筑的电气设备中应用自动化技术是现代化、智能化建筑的发展趋势。
参考文献:
[1]王佃瑞.设计智能建筑电气自动化系统的思路[J].城市建设理论研究(版),2012(15)
关键词:入侵检测;电子商务;黑客攻击;设计与实践
中图分类号:F407.63 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
我国电子商务在近年有了快速的发展,但在其发展的过程中网络上的信息安全问题成为了制约其发展的重要因素。。人侵检测就是监控计算机或网络上的事件并分析它们已发现人侵的过程。本文基于网络对入侵检测系统进行了设计,并通过实验测试,证明入侵检测系统在电子商务中发挥了重要的作用,在一定程度上能对黑客攻击起到阻截、预警的作用。
二、基于网络入侵检测系统模型设计(如图1所示)
图1 网络入侵检测系统模型图
本系统包含如下功能模块:数据包截获及分析模块、检测引擎、控制中心、存储模块和通讯模块等。数据包截获及分析模块、检测引擎、控制中心以及存储模块通过通讯模块交换信息[2]。这些模块可以分布在不同计算机上,既相互,又相互协作,共同完成对入侵攻击行为的检测和处理。
1.通讯模块
通信模块完成可靠的信息处送功能,其它系统功能通过它来完成信息的交换和共享。任何符合其标准的部件都可以通过该模块和其它模块进行通信,其它模块都有一个符合通信标准的接口,模块间的通信采用对等方式或客户服务器模式。
2.数据包截获及分析模块
该模块通过调用Winpcap函数库中的相应函数从网络适配卡中直接抓取底层数据包,然后利用协议分析技术对数据包中的数据进行译码,将所捕获的数据包中的关键信息(如IP地址、端口、有效数据负载等)按照一定规则进行组织,并初步对相应的针对协议的攻击进行检测。
3.检测引擎
检测引擎是执行入侵检测的核心功能模块,分布在需要进行入侵检测的网段上,可以运行,但通常是在控制中心的统一管理下运行。检测引擎实时检测从数据包截获及分析模块传来的数据,对其进行监视、统计和分析,发现可疑行为,记录攻击行为,并通过响应模块在控制中心上进行显示。
4.响应模块
响应模块采用多种措施对检测引擎检测到的入侵行为进行响应,如记录、报苦、切断网络连接等。同时也可以和防火墙构成联动防御体系。
5.存储模块
存储模块的主要功能是根据定义好的控制策略对相应的数据包和警报信息进行存储,用于事后进行入侵分析,同时也是对入侵者进行法律制裁的证据。存储模块可以采用多种方式进行存储,即可以存放在文本文件中,也可以存储在大型数据库中。
6.控制中心
控制中心是整个系统的控制决策中心,安全管理员通过它来配置系统的安全策略、设定运行参数、更新入侵特征规则库、观察系统的运行情况以及监测系统的安全状况等。
三、入侵检测系统在电子商务中的应用模型
将传统的入侵检测系统,与电子商务系统的特点结合起来,建立一个电子商务系统的入侵检测防御模型(如图2所示)。
图2 电子商务入侵检测系统防御模型图
Web(Web Agent)组件用来收集与安全相关的原始数据,并把数据发送给分析引擎(Analysis Engine),同时它也接收从响应模块(Response Module)返回的数据,根据此数据来判断当前所的请求是否通过。该组件可作为插入模块放在所应用的Web应用层中。在电子商务中,我们将Web作为一个模块插入在电子商务的Web应用层,用来收集客户端所请求的数据[3]。
分析引擎(Analysis Engine)组件接收Web Agent来的原始数据,并从数据库中的规范文件(正确的、有效的行为列表)中调用数据与当前的请求数据相比较,从而决定当前的请求中是否含有恶意信息。
响应模块(Response Module)组件在分析引擎分析的基础上来执行一些预先定义好的响应动作。如果发现有恶意的信息则将其保存到数据库中,作为进一步分析所用和作为入侵凭证。
数据库(Database)组件用来为整个IDS提供持久化的数据库。本文的数据库使用的是My SQL,从Web Agent中得到的HTTP信息是XML格式,在将恶意的信息存储到数据库之前必须将其转化为Java形式。这里用的技术是Dom4j的Visitor Support。
四、入侵检测系统的实验测试
本实验主要是SQL注入的攻击测试,SQL注入是一种传播范围及广,及其危险的注射方式。用基于行为模型的入侵检测系统三重检测模型中的Parameter检测模型可以很好的检测到这种攻击。信息收集:Web Agent放置在Web应用中,用来收集客户端所请求的HTTP数据,并且标准化成XML格式。
account_number
101’or’1=1
信息分析:Web IDS行为模型的分析引擎在分析之前,先将从Web Agent接受的HTTP数据转化成Java对象,这主要用到的是Dom4j的Visitor Support。
Rule044
SQL Injection
2.0
Req Post
[0-9]{1,}\W{0,}=\W{0,}[0-9]{1,}
y
256
no
响应行为:Web IDS
deny
Request was denied, because of the following
Reason:
…
Action009
log content
当客户端请求“101’or‘1=1”时,系统将会反馈给客户端如下的错误页:
图3 错误页面图
并记录如下的日志形式,以便将来分析所用:
图4 日志记录图
并将次恶意的攻击信息如下形式记录在数据库中:
图5 数据库存储图
五、结语
。本文所探讨的入侵检测系统防御模型,在一定程度上能对黑客攻击起到阻截,预警的作用。
参考文献:
[1]王茜,杨德礼.电子商务的安全体系结构及技术研究[J].计算机工程,2003,(0l).
【关键词】实验教学;虚拟实验;数字电子技术
【中图分类号】G40057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2007)01―0121―03
一 引言
在网络教育和远程教育中,受时间、空间、成本等多方面因素的,如何高效地开展实验教学是困扰教育管理者的一大难题。虚拟实验的出现,为解决这一难题提供了一种有效途径[1]。在全日制高等教育中,虚拟实验也可作为传统实验的一个重要补充,既能节约大量经费,又使实验在时间和空间上得到了有效的延伸。随着近年来计算机仿真技术和互联网络的快速发展,实验教学的虚拟化、网络化具备了良好的发展条件[2]。
数字电子技术是电子与信息类专业一门实践性很强的基础课程,为使学生更好地理解和掌握课程的基本理论和方法,必须通过实验手段加深理解。对于网络教育和远程教育的学习者,由于各种实际因素的制约,难以到学校实验室完成这些实验。全日制教育的学生也受到实验场地、时间、元器件更新慢等多种因素的制约。为此,有必要通过虚拟实验系统来解决这些问题。很多高校都自主开发了数字电子技术课程的虚拟实验系统[3-7]。但多数系统的开发过程基本上只是将纸质的实验教材按每次实验为一个单元实现“虚拟化”。这种开发模式存在着功能较弱、开发工作量大、重复开发、不支持设计性实验等缺点。考虑到数字系统都可以用逻辑真值表进行统一描述,完全可以开发出一个通用型的实验平台。基于这种指导思想,我们开发了一套通用化的数字电子技术虚拟实验系统。
二 系统的设计与实现
1总体设计思路
系统的总体设计采用“组件化”、“标准化”的开发思路。具体来讲,就是用面向对象的思想将实验中可能使用到的各种器件,如:电源、信号源、时钟、导线、开关、分立元件、常用逻辑芯片、发光二极管、数码管、万用表、示波器等制作成标准器件,形成“标准器件库”[8]。另外对于所有实验中的公共功能,如:布线/拆线功能、连线正确性检查、电路逻辑功能的模拟、输出结果的计算等专门抽取出来,设计成“公共功能组件”。依据“标准器件库”和“公共功能组件”可开发出功能强大的、易于扩充的、通用化的虚拟实验平台。
2 实验平台的实现
整个平台的搭建过程分为四个阶段,分别是“标准器件的设计”、“公共功能组件的设计”、 “事件管理器的设计”和“标准器件库的扩充”。目前我们已完成前三个阶段的开发工作,有了这几个阶段的工作,系统就可以开始试运行了。第四阶段主要是对系统进行补充和完善。下面对前三个阶段的工作做详细介绍。
第一阶段“标准器件的设计”的任务就是将实验中可能用到的各种基本元件、逻辑芯片、仪器仪表等进行虚拟化。我们利用面向对象的设计思想,分别设计了各种元器件对应的对象类。这些对象类实现了对各种实验器材的高度抽象。以对逻辑芯片的模拟为例,虽然各种芯片千差万别,但只需设计一个“芯片”类就能实现统一的描述。具体来讲,只需设计“芯片”类包含名称、外观、管脚数、管脚编号、管脚类型、真值表等属性即可实现对所有芯片的统一描述。
第二阶段“公共功能组件的设计”的任务是实现所有实验中都需具备的公共功能,主要包括:“布线/拆线”、“连线正确性检查”、“管脚电平的实时计算”等。“布线/拆线”功能是使学生能像在实际实验中一样对放置在操作平台上的器件进行接线,当发现接线错误时也可以将错误接线去除。为实现这一功能,平台中所有器件和仪表的每个接线端都设计有接线孔。当学生触线或拆线按钮后,接下来只要选定两个接线孔,系统就能自动在这两个接线孔间实现布线或拆线。每布完一条线,系统会自动记录,并写入“布线信息表”;每拆除一条连线,“布线信息表”中的相应信息也会自动删除。系统中专门设计一个“布线信息表”的目的是进行连线检查。“连线正确性检查”功能就是对“布线信息表”中的每一组信息进行检查,看其是否满足检查规则。我们是通过“逻辑正确信息表”和“逻辑错误信息表”来实现检查的。所谓“逻辑正确信息表”,是指要求表中的每一条规则都必须得到满足,否则判定接线错误。如:芯片的电源管脚必须连在电源上,地管脚必须接在地上等。所谓“逻辑错误信息表”,是指只要表中的某一种情况在实际接线中发生了,就判断接线错误。如:某芯片的输出管脚与电源连接在一起、某芯片的输出管脚与地连接在一起、某芯片的输出管脚与控制端连接在一起等异常情况。通过这两个信息表的共同制约,系统可以很好地完成连线检查的功能。需要说明的是,这里进行的连线正确性检查并不是对某一个特定电路进行检查,而是可以对平台上搭建的任意一个电路都能进行判断。通过连线检查后,就可接通电源进行电路测试了。系统这时必须能实时计算出各个节点的电压和各条支路的电流。其中,芯片各管脚电平的计算最为关键。系统计算的过程与手工计算过程类似,即:首先计算出各芯片输入和控制管脚的电平值,然后再根据真值表,计算输出管脚的电平值。对于输入和控制管脚有逻辑1、逻辑0和悬空三种状态,其具体取值受控制源的影响。控制源通常包括电源、地、高低电平控制开关或者是其它芯片某个管脚的输出。需注意的是,当实验中出现多个芯片时,会出现芯片级联的情况。后一级芯片管脚电平在计算时,依赖于前一级芯片。因此,系统必须能根据实际的接线情况“分析”出芯片间的级联情况。这些信息可通过对“布线信息表”进行处理后得到。
第三阶段“事件管理设计”主要是完成监视事件发生、维护事件队列和向组件转发消息等任务。直观地讲,就是响应学生在做实验过程中的拨动开关、转动旋钮等操作以及计数器溢出等系统自动触发的事件。
三 操作界面
图1示出了我们所开发的虚拟实验平台的主功能界面。如图所示,操作界面划分为三个功能区,分别是操作区、元器件取用区和接线控制区。
。在这个区域中,可以进行实验电路的搭建、故障检测以及电路功能的测试。
元器件取用区为使用者提供了实验中常用的仪器设备、元器件和逻辑芯片。使用者可以根据需要进行自由选择。另外,为方便使用者的操作,还提供了元器件的搜索功能。
接线控制区用于完成搭建电路过程中的连线、拆线功能。。
四 系统的应用情况
目前这套系统已应用于我校远程教育学院《数字电子技术》课程的实验教学中。利用该系统,学生不仅可以完成实验教学大纲中要求完成的基本实验,还可以根据自己的兴趣自行设计、搭建、调试一些电路。实验项目的安排完全可以根据学生自己的学习进度进行,实验项目的开展不再受时间和空间的,为学生提供了极大的方便。
。。。
五 结束语
本文阐述了数字电子技术虚拟实验系统的总体设计思路和实现方法,并简单介绍了其实际应用情况。该系统不仅能让学生完成教学大纲中所要求的基本实验,还能满足学生开展创新性实验的要求。该系统的开发促使远程教育的实验教学活动得以有效开展,为将来网络实验室的建设积累了一定的经验。
需要说明的是,目前系统中所有的元器件还都只是理想化的元器件。下一步的工作重点是引入常用元器件参数特性的误差模型,使实验结果更加接近真实情况。
参考文献
[1] 王泰健.虚拟电子实验网络教学平台的开发与实践[J].中国远程教育,2005,(2):66-68.
[2] 顾晓洁.网络虚拟实验教学的探索与实践[J].电气电子教学学报,2005,27(6):86-.
[3] 张春芳,马志彬.数字电路虚拟实验的建模与仿真[J].电脑开发与应用,2006,19(9):36-37.
[4] 彭珠.基于网络的数字电路虚拟实验软件设计与实现[J].微计算机应用,2006,27(1):42-45.
[5] 吴为团,郑海燕.数字电路虚拟实验系统的研制[J].青岛建筑工程学院学报,2002,23(2):79-81.
[6] 刘银萍,陈惠珊.数字电子技术实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索,2006,25(8):981-983.
1 概述
在深入了解电子数据取证鉴定能力验证需求的基础上,严格按照相关法制要求,研发了电子数据取证鉴定能力验证系统。该系统简化了能力验证计划的过程,实现了对能力验证活动的电子化流程;并且支持在线服务,包括能力验证发起方的能力验证计划公布、针对某项标准的验证题目提交、能力验证评分汇总分析以及能力验证参与者的添加、题目选取、结果提交等,从而提高能力验证活动效率,扩大能力验证活动的范围,增强能力验证活动的开放性。
2 系统设计
电子数据取证鉴定能力验证系统架构如图1所示,系统共有5部分组成,分别为用户层、应用层、服务层、数据层以及系统管理与系统安全层。
2.1用户层
根据用户角色的不同,用户层分为5类用户,分别是管理员、组织者、参与者、评分者以及行业专家。用户层是用户使用能力验证系统的接口,针对不同用户的角色提供不同的功能。
2.2应用层
应用层是能力验证系统业务功能实现和逻辑处理的部分,应用层作为能力验证系统的中间层,采用了J2EE平台技术,充分遵循解耦、内聚、性能、伸缩、扩展、灵活、可用、可靠、安全等设计原则。
2.3 服务层
在服务层中提供通讯服务、 web服务以及相关的接口服务等。服务层通过WebService、Socket等技术为应用层提供服务,保证应用层能够得到充分的网络和数据支持,使得应用层各个模块之间良好衔接,确保系统整体性运转。
2.4 数据层
数据层提供了电子数据取证鉴定能力验证系统的数据存储、数据更新、数据备份等功能,是系统的数据支撑层,保证数据的安全性与一致性。
2.5 系统管理与系统安全层
由现有安全保障机制和现有物理网络层、系统平台层、应用数据层和管理规范层的安全管理体系组成。
3 系统功能
3.1 角色分类
电子数据取证鉴定能力验证系统共分为五类用户,分别为系统管理员、能力验证计划组织者、需要进行能力验证的参与者、对参与者答题进行评分的评分者以及给出意见与建议的行业专家,下面对各个用户角色职能进行逐一的阐述。
系统管理员负责系统所有用户的管理,包括用户的添加、修改、删除等功能,并且还可以配置系统、监测系统的运行状态,是系统中权限最大的用户。
能力验证计划组织者是整个能力验证计划的发起者,可以公布验证计划,自行给出验证试题或者从系统中选取验证试题,分配评分人员、对测试的结果进行分析并汇总行业专家给出的意见和建议,给出最终的验证结论。
能力验证参与者为参与能力验证活动的机构或者个人,参与者以实名认证的方式登录系统,选择验证项目并按照验证试题要求进行验证测试,完成后提交测试结果,待组织者完成验证结论提交后,参与者可以登录系统查看测试成绩以及行业专家的建议。
评分者是能力验证组织机构的内部评分人员,负责将参与者的答题录入到系统并进行评分,是能力验证计划测试的阅卷者。
行业专家是电子数据取证能力鉴定业内的权威人士,了解某次能力验证计划的项目执行情况和工作进展,对评分者给参与者的评分进行复核审查,就能力验证结果形成相关意见,并给出相应的改进建议。
3.2 功能概述
3.2.1 用户管理
用户管理模块主要提供系统不同用户的添加、修改与删除等功能。管理员账号由系统预设,通过管理员账号对组织者、评分者以及行业专家进行增删改操作;参与者账户由用户注册完成或管理员自行添加。用户通过账号和密码进行系统登录,系统根据登录账号信息判断角色类型,并分配相应的操作权限。
3.2.2 能力验证管理
能力验证管理主要分为试卷管理、能力验证计划公布与报名以及能力验证状态管理三部分。试卷管理的工作主要由组织者来完成。试卷题目类型包括判断题、选择题、以及论述题,答题项由标号、答案类型与分值三部分组成;对应题目的类型,答案类型分为判断、百分比、自定义、作弊情况标记等。
在能力验证计划公布阶段,组织者公布能力验证名称、报名截止时间、发样时间、反馈截止时间、能力验证说明等内容,并设置此次能力验证计划的评分者以及行业专家。参与者可以通过系统首页查看能力验证计划,并根据自身实际参加能力验证计划。
能力验证状态是指参与者在某项能力验证计划的状态,包括等待报名审核、报名审核未通过、已报名、等待发样、已收样、答题中、评分中、结束等。参与者的默认状态为等待报名审核,管理员将审核通过的用户加入到此次能力验证中,为该用户添加参加此次能力验证的编号(如T0752-061,该编号在此次能力验证中是唯一的),然后通过短信与邮件通知用户报名成功,同时更新前台系统中参与者能力验证状态为已报名。
3.2.3 答题与评分
在图表中,编号为参与者参与本次能力验证的身份标识,得分x表示第x部分总和,系统根据总分给出及格情况结果。
4 结束语
本文以用户角色为线索,详细阐述了电子数据取证能力验证系统各个模块的功能。本系统的设计与实现,简化了能力验证计划的过程、降低了能力验证计划的成本,大大提高了能力验证活动的效率,实现了能力验证活动的电子化流程,具有较好的现实意义。
参考文献:
关键词:电子系统;设计方法;设计环境
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)08-0223-02
Abstract: With the development of China's economic and social development, electronic information technology has been a good environment for development. And as a kind of new circuit design environment. ASEDA can to electronic system design constraints and performance as the starting point, macro mode topology structure and actively set up, through the synthesis and optimization of the level of development, as well as the macro model automatic creation tools used, simulation is carried out, to obtain the optimal system design solution, so as to promote the design quality and accuracy of the whole system. Therefore, this paper mainly analyzes the standards and drawbacks of the electronic design system, studies the process and environment of the electronic system design and its characteristics, which is helpful to the progress and development of the electronic system design in our country.
Key words: electronic system; design method; design environment
作为一种新型技术形式,电子系统设计自动化技术突破了传统自底向上的设计方式,能够有效权衡设计周期、系统成本以及系统性能之间的关系,以此实现我国电子信息技术的健康发展。因此,笔者主要针对这一问题进行分析与研究,从而为我国的电子信息系统的发展做出相应的贡献。
1 电子设计系统的衡量标准与弊端
所谓电子设计自动化就是Edlectronic Design Automation,简称为EDA。主要是通过CAD(Computer Aided Design)的技术,实施电子系统与专用集成电路设计的技术。随着向20世纪90年代的迈进,EDA技术已经具有了一些鲜明的特征,如系统仿真、高级语言描述以及综合优化等,这时的EDA就被称作ESDA。以往的电子系统都是借助自底向上的设计方式,通过SPICE,将模拟验证方式完成。这种形式需要设计者具有较多的设计经验。目前,EDA借助了自顶向下的途径,能够积极权衡设计周期、系统成本与系统性能之间的关系,属于层次化的设计方式。当前很多普通的硬件平台能够对CAD软件的运行进行支持。这种自顶向上的形式有助于对整个项目的划分与管理,可以使设计队伍的管理得以简化,能够避免一些不必要的重复,促进设计成功率的提升等[1]。
对于电子自动化系统的衡量标准主要有三方面,首先一般性。借助这种自动化系统,可以比较准确地达到电路与性能的要求;其次是精确性。借助这种设计方式,可以积极保证设计精度。最后就是有效性。电路设计编译所需时间,以及综合优化过程中消耗的CPU时间的有效性等[2]。从目前来看,我国的电子系统设计环境仍然具有一定的问题。系统层次比较单一,库单元不足,结构具有固定性特点,不能进行充分地修改与扩充;另外,由于自动化程度不高,还要借助人工设计的方式。另外一些核心算法存在一定的问题,设计时间与精度与理想的要求不符。因此,应该积极重视这些问题与弊端,积极总结以往设计环境的经验,运用性的电子系统设计环境,促进电子系统的积极发展。
2 ASEDA的设计流程与环境
如图1所示,电子系统设计流程能够抽象出如此的模式。一方面,设计师进行概念的设计,是针对要求的设计性能与设计,也就是将系统信号流程图积极建立起来。从ASEDA中将模块选择出来,达到ASEDA中进行层次化设计,对框架进行综合与优化等。接下来,输出形式应该借助电路图,以及文本格式等,当做版图设计级,进行输入,最终能够出现VHDL描述。
如图2所示,ASEDA设计的层次化综合与优化流程。这一系统的核心内容主要是能够逐渐分解系统与设计,使之成为更小的部件与设计,以此进行设计综合,另外每层电路的分析综合与优化过程是相同的[3]。
首先,作为性能要求与设计文件来说,这些最高层主要是用户提出的。低层次的则是上一层自动生成的。其次,针对性能要求与设计,可以选取适当的宏模型拓扑结构,这主要在相应层次的宏模型库中生成,主要是根据模糊匹配的原则,同时为用户提供一个及一个以上的拓扑结构,以此来让用户进行选择。若是用户对系统自耦东选择的结构较为满意,那么便可以进行接下来的设计工作。若是用户不满意,那么必须要进行自行修改,并且也要构造出新的结构,利用相关的模型等工具来进行宏模型的建立,之后在对其进行设计。对于电路来说,属于变化多样的拓扑结构,所有用户的需求对于一个单元库来说,具有一定的难度,这就需要构建新的电路拓扑[4]。因此,自动建立电路宏模型能够促进设计效率的提升。
在相应的拓扑结构被确定之后,要能对其进行参数方面的优化,以及宏模型仿真,并且要以主要设计的目标以及相关的目标进行处理,对系统的性能指标以及相关产量进行优化。。其次就是模拟退火法,这是在计算机技术逐渐发展的过程中,逐渐产生并且得到广泛应用的一种方式。宏模型主要是利用相关的符号模拟以及数值模拟等形式,来对最终的结果进行优化。若是相关的验证结构域合计要求存在较大的偏差,那么必须要对其进行重新拓扑,或者是进行结果方面的优化处理。同时在针对各个层次上的仿真,一定要避免将该层次的错误带到下一层。以此来充分提升设计的成功几率。
另外,若是宏模型的仿真通过了,那么将要准备好下一层次的设计工作,可以将该层的拓扑结构进行分解,将其分解成各个子模块,同时也要对各个子模块的功能进行分解以及,这也就是所谓的对子模块进行性能指标的确定,以及设计上的。对于该环节的工作来说,其对下一层的设计合理与否有很大的影响。在完成分解工作之后,要向着各个模块中的设计转入,以此来进行下一层的设计。这一设计工作需要不断进行,直到最终整个系统设计工作的完成[5]。
ASEDA中主要借助符号模拟技术,将电路的符号模型建立起来。由于相应的符号模拟技术没有对电路的形式以及相关性能进行约定,这样将会解决一般性的问题,电路议程将会自动生成,这样将会有效缩短准备时间。对于宏模型来说,其具有层次结构,同时也具有自动化特征,这样将会有效减少综合优化的时间,解决相关的问题。另外,要借助非参数统计分析方式,来建立起电路宏模型,以此来充分将线性回归模型函数固定形式造成偏差进行解决。作为一种具有较强功能、较高效率,方便科学核工程计算的交互式软件包,最新的MATLAB for Windows的4.0版,具有以往交互式编程功能以外,还能将大量的MATLAB配套工具箱进行提供,主要有优化工具箱、神经网络工具箱、信号处理工具箱以及控制系统工具箱等。除此以外,还能对别的语言接口加以提供,从而增强其功能。所以,在ASEDA中,主要用作系统级仿真。
3 ASEDA设计环境的特征
设计者借助ASEDA提供的工具,可以设计出各种电子系统,主要涉及仿真、输入、测试与实现等。
首先,作为电子系统设计与仿真来说,图形用户界面是统一的;其次,借助MATLAB,在系统级仿真过程中,能够帮助对设计结构中问题的及时发现,防止设计工作的浪费现象的出现[6]。再有,其自身的电路综合设计具有层次化的框架,这与自顶向下的系统设计要求相符合;另外,对反馈回路的多级嵌套具有一定的支持作用,能够适应多级、复杂的系统要求;此外,关于电路宏模型库的建立,主要具有层次化与可扩充性特征,可以积极保障分层次系统的设计,也使得设计的灵活性得以提升,缩减了设计所需的时间。并且设计环境自身的综合优化算法具有高效性特征,借助灵活的方式,通过用户人工干预的形式,还可以是通过计算机自动生成的形式,得到各层次的宏模型。除此以外,体系结构具有开放性特征,不但可以对其他设计工具的接口进行提供,还能让设计人员拥有自主性,可以在系统中对设计工具进行扩充与建立等,以此便于各种设计人员的电子系统设计工作,尤其是帮助模数混合的电子系统设计。最后,可以借助多用电路模拟与验证方式,除掉传统的SPICE等数值模拟工具以外,还能借助符号模拟工具,来验证模拟电路等,能够帮助设计人员适当地折中设计精度与时间等。
4 结论
总而言之,电子系统的设计发展离不开电子系统设计自动化方式与设计环境的作用。合理运用科学的电子系统设计自动化方式,有助于我国电子系统设备的发展。因此,对于相关电子信息借助的设计人员来说,应该加强对电子系统性能与设计的分析与研究,借助有效的方式科学设计电子系统。在当前信息时代的发展浪潮中,为了能够适应社会的发展趋势,应该积极增强自身的科学技术水平,提升信息技术人才的综合素质与能力,以此可以为我国的信息技术的发展做出相应的贡献,并且能够使我国积极走向现代化、信息化的道路中,实现我国的综合国力的增强,以及生活质量的提升。
参考文献:
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为适应应用型专业转型的需要,促进电子信息类专业课程向应用型课程转化,文章以“电子系统设计”课程为例,从专业课程的课程理念、教学内容、教学模式、考核方式等方面对适应于应用型人才教育的专业课程改革模式进行了探索,给出了相应的改革内容,为其他应用型课程改革提供了参考。
关键词:
应用型课程;电子信息类专业课程;教学模式
随着信息化社会的不断发展,我国经济建设对人才的需求方向也发生了改变,不仅仅需要学术研究性人才,同时更加需要应用型人才和职业技能型人才,尤其是能将所学理论知识转化为社会生产力的应用型人才的需求比重最大。在这一背景下,各地方高校担负起应用型人才培养的重任[1],开始将高校人才培养目标向应用型人才培养方向转化,切实通过转型发展促进内涵发展、特色发展,提高质量,解决好急需人才不够用、普通人才就业难问题。在专业转型的大背景下,如何将人才培养从原来的学术型人才培养过渡到应用型人才培养,切实对转型过程中在人才培养方案、专业设置、课程体系、师资配备、教学管理机制等问题提出具体可行的方案,成为高校教育改革研究的新课题。目前本科院校的应用型课程建设已成为当前提高应用型高校教育质量的核心环节,在课程建设中必须能够突出应用性知识的传授与学生实践能力的培养[2],这样才能将课程的应用性改造落到实处。电子信息类专业课程作为本科高等院校教学中应用性较强的专业课程,由于其专业本身具有的技术更新快、实践性和应用性极强的特点,在课程的教学过程中必须注重新技术与工程性的结合、理论与实用的结合,所以在其教学开展中更应对课程理念、课程教学设计的优化、课程内容、评价体系等方面进行探讨研究。文章从专业转型的背景出发,以“电子系统设计”为例,在专业课程的课程理念、教学内容、教学模式、考核方式等方面对适应于应用型人才教育的专业课程改革模式进行了探索。
一、电子信息类专业课程现状分析
目前国内各高校都着眼于学生动手实践能力培养、并不断提高学生学习的自觉性,但学生在专业课程学习中仍存在缺少创新精神和科学研究的主动性的问题。这也反应了在专业课程的设置及教学活动开展过程中存在的问题,主要表现为理论教学学时长、侧重于理论知识的传授;课程教学活动设计单一,缺乏体验式教学;课程内容更新慢,与新技术脱节;实践环节项目内容缺乏实际性和趣味化,学生难以深入;考核方式单一,仍然是简单的考核学生对理论知识点的掌握程度。这一情况的存在,使学生在面临就业时,与用人企业的需求相脱离,不能满足企业对于综合素质和实践能力强的应用型人才的需要。“电子系统设计”是一门综合性、实践性和应用性很强的专业课程,面向电子信息类专业本科三年级开设的理论与实践相结合课程[3]。课程系统地介绍电子系统分析、规划、设计和工程实现的方法与步骤,并结合技术发展情况,介绍新技术、新方法、新器件在电子系统设计中的应用。该课程是本科生了解当前电子系统技术的窗口,是相关硬件与软件设计结合、将所学理论知识付诸实践、由书本走向实际的桥梁课程,因此其具有电子信息类专业课程的专业技术特点,通过对其向应用型转型课程建设的研究具有一定的代表性。
二、课程改革内容
“电子系统设计”课程的改革主要从四个方面展开:课程理念的转变、优化教学模式、课程内容的更新、建立多元的评价方式。
(一)课程理念的转变
应用型人才不仅需要具备专业知识素养,而且需要能够应用专业知识解决实际问题,因此必须对现有的课程理念进行转变来指导课程建设。专业课程作为专业人才培养的重要教学科目,是学生在教师指导下通过学习专业知识来增长专业知识和专业能力的重要过程。而根据电子信息类专业课程的特点,更应将学生作为课程的主体,由学生主动的发现知识、主动思考、积极地参与学习,同时根据课程特点,由教师在学生的主动学习过程中给予专业指引,不再局限于教师的“教”,而是拓展为教师的“引”与学生的“学”相结合,注重对学生主动性、参与性的培养。同时注重课程教学设计的优化,课程教学内容的设置以及多元化的评价方式。以“电子系统设计”课程来说,主要综合模拟电子技术、数字电子技术、嵌入式系统、DSP处理等相关技术[4],将理论教学内容向实际应用转化,其教学理念主要更应以学生的“学”为主,通过教师对相关技术及前沿发展的引导,激发学生的主动性,变被动学习为主动学习,在教学过程中除了理论知识讲授外,增加课堂讨论、项目实践,使学生成为教学的主导。
(二)优化教学模式
原有的专业课教学侧重于理论知识的传授,课程教学多采用理论讲授,造成填鸭式、灌输式课程教学方法,学生通过听、记完成应用型课程的学习,这必然导致仅仅对知识的掌握,而脱离实践;同时,启发式、研究式教学的运用少,也导致学生没有学习的主动性。将CDIO工程教育理念[5]引入课程的专题项目教学中,通过对特定专题项目内容的构思、设计、实现和运作,让学生以主动的、实践的方式学习,培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团体能力和工程系统能力,从而培养学生的实践应用能力。在“电子系统设计”课程中,采用以项目设计为导向、基于项目、问题学习的教学模式,通过让学生通过对实际项目的构思与设计来激发学生的兴趣,利用所学知识来开展系统层次上的构思、设计、实现及运用。
(三)课程内容的更新
若对应于项目驱动教学模式[6],原有的课程内容必然不利用教学实践的开展,同时课程内容也应与专业发展前沿相对应,所以在课程模块中增加技术前沿介绍等的相关板块,并不断更新课程内容,使其与技术发展、专业应用相适应,既要考虑符合专业学习的逻辑,又要注重专业范围的限定和课程内容的顺序安排,尽可能使课程内容对学生有意义并具有合理性和综合性,并且满足不同层次学生的学习需求,适于课程教学活动的开展。在“电子系统设计”课程中,将课程内容整合优化为电子系统设计方法、专题技术知识、项目设计与实践三大模块。其中电子设计方法主要介绍电子系统设计概论、模拟电子系统设计方法、数字系统设计方法、基于嵌入式系统设计方法、基于DSP系统设计方法及电子系统实现过程中可靠性设计;;项目设计与实践要求学生完成具有工程应用背景的项目的规划、确定项目设计方案、项目设计与实践。这里项目实践配合课程设计实验及学生的课外科技活动、开放式实验室教学进行,使课程的内容改革不仅仅局限于课堂内的教学,而是拓展学生的学习空间。
(四)建立多元的评价方式
现行的课程考核多以阶段性考核(平时成绩)和总结性考核(期末考试)构成,而对于采用学生主动式学习的专业课程,这种考核方式不符合面向应用型人才的培养模式,所以应采取有效且具有多元性的考核评价方式,对学生的知识掌握、实践能力、应用素养等几方面进行综合评价。也就是说需要对学生的知识点转化为实践能力、思维能力、课堂参与程度、作业及实践活动完成质量进行考核。“电子系统设计”课程的考核不仅要考核学生对课程基本理论知识的理解和掌握,还要考核学生对所学知识的吸收与应用情况,同时考核还要体现学生实践动手能力。因此,课程考核包括平时成绩、开卷考试和实践考核。平时成绩主要考核学生对课程的参与程度,包括课堂讨论成绩、课后作业,其中课后作业一方面对课堂讲授知识进行复习,同时要求学生通过文献检索、网络检索对相关新器件、新技术应用进行学习,其占总成绩的10%。开卷考试的命题过程中,从培养应用型人才的目标出发,不再含有记忆型考题,而是采取应用能力型考题。考题涵盖器件应用、电路模块设计和系统设计,其占总成绩40%。实践考核通过学生根据所学知识,进行电子系统设计理论探讨,撰写小论文;完成电路设计、仿真及实现,递交设计报告及作品;实践考核题目可选固定命题,也可以自主命题,特别鼓励同学大胆想象,自拟课题,经教师确认后,完成相应任务。考核过程中设有答辩环节,学生以PPT形式向教师及全体同学展示项目研究及作品,并由教师进行提问,学生给予作答。通过答辩环节主要完成知识点的检查和研究作品的展示,考查学生在从事设计和撰写论文中知识点的应用情况和创新性。实践考核占总成绩50%。
三、结束语
经过对“电子系统设计”课程改革的初探,在课程教学和课程理念的重构方面进一步拓展了思路;课程内容的不断更新使学生开拓了眼界;同时也可以将教师科研方面中应用性较强、具有工程背景的课题项目引入教学;面向实践能力考核的多元化考核机制对提高学生学习主动性、积极性有一定推动作用。我国的信息化建设的不断增强对信息化人才的需求也正在逐年增大。但电子信息类应届本科生的理论基础较好,但动手实践能力薄弱,使学生就业加大了难度,造成了应用型人才的供给不足。通过对电子信息类专业课程的教学改革,提出适用于电子信息类应用型人才学生培养的课程理念,建立既能夯实学生基础实践能力,又可以培养学生创新精神和创新实践能力的平台,建立多元化考核机制,有效地实现学生实践能力的检验,同时与不断追踪信息科学技术的发展,紧跟行业科技进步,不断更新课程内容,将对学生的科技素养、应用能力培养起到重要作用,且对其他应用型课程改革具有一定的参考价值。
张玉奇 牛斌 单位:辽宁大学
参考文献
[1]甘瑶瑶,安立龙,乔玉香.地方应用型本科院校人才培养面临的问题及对策研究———以广东海洋大学人才培养专题调查为例[J].高教学刊,2016(15).
[2]王春霞.以应用性为导向的《设计概论》课程教学改革研究[J].中国包装工业,2015,16:102+104.
[3]吴大鹏,黄沛昱.“电子系统综合设计”课程建设探索[J].电气电子教学学报,2014,06:41-43.
[4]田良.综合电子设计与实践[M].东南大学出版社,2002.
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