第一篇：電力客戶信用動態智能分析系統的設計及實現

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電力客戶信用動態智能分析系統的設計及實現

作者：孔偉偉 張利益 鄭斌 馬景濤

來源：《現代電子技術》2013年第04期

摘 要： 為能更加有效地評估電力客戶的信用水平，增強供電企業事先風險控制的能力，在此通過層次分析法，建立了信用量化模型。在此基礎上，運用Logistic回歸模型計算用電客戶的履約概率和違約概率。然后通過綜合考慮違約概率和用電量，計算違約損失。最后從違約概率，違約損失以及信用下降程度3個方面進行風險預警，建立了電力客戶信用風險動態智能分析模型，進而建立了基于此模型的電力客戶信用智能分析系統。該系統在業務領域創造了很好的社會效益和經濟效益。

關鍵詞： 動態智能分析模型； 電力系統； 客戶信用； 違約概率； 風險預警

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）04?0136?05

第二篇：可重構系統原型設計及動態重構技術實現

可重構系統原型設計及動態重構技術實現

摘 要：可重構計算具有應用靈活、性能高、功耗低、成本低等優勢。動態重構技術作為可重構計算的配置方法，具有配置方法靈活、耗時短、任務實時響應能力強等特點。文章首先提出了可重構系統原型的設計思路，并著重分析了可重構計算單元、存儲單元、可重構管理單元等關鍵模塊的設計理念。然后分析了動態配置技術的實現原理，并且基于可編程邏輯陣列，搭建了“嵌入式處理器+總線+可重構計算單元”的硬件系統，并實現了兩種圖像處理IP核的動態配置。

關鍵詞：可重構計算；系統原型；動態配置技術

引言

可重構系統一般由主處理器耦合一組可重構的硬件部件，處理器負責任務的調度，而可重構的硬件部件負責執行算法[1]。可重構架構的研究主要集中在以下幾個方面：不同粗細粒度的架構研究、處理單元結構研究、處理單元的互聯方式研究、新型存儲結構研究等。可重構系統的重構方法主要包含兩大類：靜態重構技術、動態重構技術。靜態重構需要整個系統復位，往往需要斷電重啟；動態重構技術是在系統不斷電的情況下，可以完成對指定計算資源、邏輯資源的模塊級或電路級重構，具有功能實時切換、資源可復用等優勢。

動態重構技術作為一種計算系統的新型配置設計思路，從傳統的追求計算資源“大而全”，向追求資源的利用率轉變。與傳統的靜態配置或完全配置方法相比，動態重構技術無需對所有計算資源重構，可以有選擇性的進行重構資源加載，一方面，能夠保證系統在其他單元正常工作的同時，根據待處理任務需求及數據特點完成自適應配置，保證了對邏輯資源的時分復用；另一方面，能夠大大縮短功能切換單元的配置時間，保證任務的無縫對接及實時處理。

文章組織結構如下：首先提出了可重構系統原型的設計思路，從可重構計算單元、存儲單元、可重構控制單元等多個方面做了細化闡述；然后分析了動態配置技術的實現原理，并基于Xilinx開發平臺，搭建了“嵌入式處理器+可重構計算單元”的驗證系統，實現了粗化、細化兩種邊緣提取IP核的動態配置；最后對試驗結果進行評估。可重構計算系統架構設計方案

可重構計算原型系統的體系架構采用RISC架構通用處理器（CPU）、可重構控制單元、可重構計算陣列、可重構I/O接口和存儲系統等部分組成。CPU與可重構計算陣列之間為并行處理關系。從系統設計復雜度和靈活度考慮，兩者采用總線結構耦合。因此，在系統平臺架構中，通用處理器、計算單元和接口單元之間采用總線連接方式。其系統架構見圖1。

系統變換形態流程如下：系統進行計算功能變換時，通用處理器向可重構控制單元發送重構命令，可重構控制單元管理、調度硬件資源，并上報系統工作狀態；當系統資源準備就緒后，通用處理器控制可重構硬件讀取硬件配置數據并加載到器件中，以變換可重構計算單元或接口單元的形態，統一變換系統中全局存儲空間的劃分、管理及訪問控制，各計算模塊共享內存區的映射關系圖；同時，根據新的計算形態加載相應的軟件和數據，最終完成整個系統形態變換流程。功能切換時，只對可重構硬件的一部分進行重新配置，其他部分可繼續執行任務。動態部分重構可以減少配置數據，加快了計算形態變換速度，提高了系統的適應性和靈活性。

通用處理器運行操作系統，負責系統的控制、計算形態管理、計算資源管理和任務調度；處理那些控制比較復雜、不便映射到硬件上，且計算量較少的計算任務，如變長循環、分支控制、存儲器讀寫等。可重構硬件則用于處理計算量大、并行度高、任務相關度低的部分，執行程序中擁有規則的數據訪問模式，控制簡單的那部分“計算密集型”代碼，主要由可重構控制單元、可重構計算單元、可重構I/O接口及片上高速總線組成。其中計算單元及I/O接口可根據應用需求重構為不同的計算形態。

1.1 可重構系統計算單元模型設計

可重構系統計算單元的基本思想要求將計算和存儲兩部分進行解耦合，因此采用了數據和指令存儲物理分離的哈佛結構，將數據訪問模塊、指令組織與調度模塊和指令執行模塊分離。同時，根據流處理模型中生產者消費者局部性的特點，將數據訪問模塊劃分成軟件可管理的多個存儲層次，各自保持獨立運行。可重構系統計算單元主要有三個部分組成：控制單元、存儲單元、可重構處理單元陣列。

控制單元。執行算法時，控制單元對可重構系統計算單元進行總體控制，協調可重構處理單元陣列、配置存儲器、本地存儲器、數據分配單元、數據合并單元的運行，根據系統運行狀態和各個單元內部控制信號的反饋信息，改變各個單元的狀態，保證系統正確運行。

存儲單元。存儲單元分為三部分：數據存儲，寄存器堆以及配置存儲。數據存儲包括本地存儲器，數據分配單元以及數據合并單元。本地存儲器用于存儲可重構處理單元陣列計算需要的輸入數據和輸出數據；數據分配單元用于從本地存儲器或寄存器堆中讀取數據；數據合并單元用于向本地存儲器或寄存器堆寫入計算單元的輸出數據。寄存器堆用于存儲中間數據，并向陣列發送配置字。

可重構計算基礎單元。可重構計算單元是可重構陣列的核心部分，可以理解為粗粒度的最小計算單元。為了能夠執行更多類型的算法，需要支持盡量更多的功能。例如，對于常用的計算密集型運算，需要支持FFT、FIR、DCT和點積等功能。因此成熟的可重構系統中，應該包含足夠多基礎功能、不同粒度需求的可重構計算資源庫，以便于更加靈活的資源組合。

1.2 可重構系統存儲單元模型設計

可重構計算系統的存儲單元由CPU和可重構陣列共同訪問操作。因此，存儲單元主要研究CPU和可重構計算單元對內存訪問的協調與控制機制，存儲單元的模型設計需要主要解決如下問題：避免內存訪問沖突、解決多個處理器模塊并行工作會降低主存的訪問效率的問題、解決可重構計算單元面臨的端口和速度的限制。

存儲管理單元主要解決多個模塊并行工作時會降低訪存效率的問題：多個模塊共享片外內存會引起訪問沖突從而導致等待；訪問片外內存的端口數量非常有限，不利于數據通路中的并行訪問。主要采取如下改進措施：（1）為可重構硬件平臺增加內存管理單元，實現片外和片上內存的映射，保持數據一致性；（2）為內存訪問提供多端口流水化處理或數據預讀取；為應用提供定制化的緩存結構。

1.3 可重構管理單元模型設計

可重構管理單元負責控制任務，它主要接收通用處理器指令，完成系統形態管理和資源管理；計算單元的軟件加載、配置管理和數據交換等任務。

其主要完成的工作有：（1）實現全局存儲空間的劃分、管理及訪問控制，解決數據訪問沖突，阻止非法訪問；將各模塊傳遞的數據存儲在統一的存儲區，以并行方式協同完成計算任務；（2）接收通用處理器的指令，將共享存儲系統中的操作系統及應用軟件加載到計算單元；（3）對系統內部可重構硬件資源進行管理，確保相應可重構計算單元或I/O接口功能變換時，不影響系統正常運行功能；（4）用于實現對可重構計算單元的動態配置，可以根據應用任務需求修改計算單元架構和計算模塊的功能，并將計算單元、I/O接口的總線轉換為統一的內部互連總線，提高了對外連接的適應性。基于可編程邏輯陣列的動態配置技術實現

2.1 動態配置技術原理

動態配置技術是實現可重構計算單元切換的關鍵技術，保證邏輯資源的時分復用，在優化資源配置的基礎上實現對不同任務的響應。動態配置技術支持的配置階段及配置策略，直接決定了不同重構單元是否能夠實現無縫切換，進而影響了任務實時響應能力。目前成熟的動態配置技術需要提前編譯待重構的邏輯資源、定義各硬件模塊的接口和時序約束、明確各模塊在可編程邏輯陣列上的實現區域及模塊之間的物理連線。動態配置技術主要包括三個階段，即設計階段、編譯階段、運行階段[2]。

設計階段，根據任務處理需求，需要設計不同計算任務對應的功能電路，每種計算任務可能對應一種功能電路，或者是若干個功能電路的組合。在基于可編程邏輯陣列的邏輯設計中，電路設計采用硬件語言描述或者原理圖描述的方法；頂層設計文件通過綜合器生成網表文件，在布局/布線階段，依舊可以對流處理器進行優化設計。

編譯階段，基于配置文件的生成工具，生成初始配置文件及若干動態配置文件；初始配置文件包含了非重構區域的系統或電路描述，每個動態配置文件對應一種計算任務。動態配置文件經過重構文件生成器，生成最終可以動態加載的配置文件。

運行階段，非重構區域的處理器或者控制電路，可以自行分析待處理數據的特點或依據頂層控制指令，完成配置文件的動態加載。加載過程往往通過重構控制器及動態配置接口完成，重構配置器在重構數據庫中選擇相應計算任務對應的配置文件，通過動態配置接口將其加載到可重構平臺中，并將可重構分區內的邏輯資源重構。

2.2 基于ICAP動態配置技術實現

Xilinx公司提供支持動態配置技術的整套開發工具，包括用于動態配置的配置接口IP硬核及相應的加載配置函數。開發者需要基于標準開發流程，搭建硬件平臺并制作可重構計算單元的IP核；根據可重構部分的資源占用情況，在FPGA內部劃分可重構區域資源的大小、位置及種類。ICAP（Internal Config Access Port）是可重構資源的內部配置接口，可以掛在到內部總線上；硬件平臺搭建完成之后，編譯系統會為ICAP提供唯一尋址地址，作為從外部存儲空間向內部可重構區域加載的數據入口和通道。

如圖2所示，基于ICAP的動態配置技術主要包含如下步驟：創建處理器硬件系統、創建頂層設計、創建布局/布線工程、定義可重構分區、添加可重構模塊、設計規則檢測、自定義配置、生成比特流、生成啟動文件。創建處理器硬件系統及頂層設計后，需要對模塊占用的資源進行預估，并根據預估結果創建頂層設計的約束文件。定義可重構分區、添加可重構模塊階段，需要充分考慮布局布線的時序及資源要求。圖3為可重構系統的布局圖，主要包括處理器、可重構分區、數據總線及其他非重構IP核等，處理器負責資源調度、可重構接口控制等；可重構分區用于實現流處理器的多形態變換；數據總線同時用作動態配置文件加載、各模塊數據通信通道。

2.3 可重構計算系統平臺搭建

如圖4所示，基于動態配置技術的可重構架構的驗證系統包括上位機、可重構計算系統（主要由可編程邏輯陣列組成），兩者之間通過通信總線連接。主要包含以下模塊：（1）可重構控制單元。該單元包含：內嵌通用處理器PowerPC、Linux操作系統、PLB總線等，主要負責可重構單元的控制、數據傳輸、資源調度等。（2）通信單元。該單元主要包含：以太網接口及串口，用于圖像傳輸及控制指令傳輸。（3）內存管理單元。該單元主要包含片內定制的乒乓存儲單元，用于源圖像及中間處理數據的緩存。（4）可重構邏輯單元。可重構控制單元根據待處理數據的信息特征，通過動態重構方式加載不同配置文件。如可重構硬件模塊1支持圖像邊緣的粗提取，可重構硬件模塊2支持圖像邊緣的精細化提取。

上位機負責可重構配置單元的加載控制，能夠根據待處理任務的數據特點和大小以及處理內容，選擇最適應的可重構加載文件，并向可重構計算系統發出重構指令。可重構計算系統通過加載不同配置信息，可重構計算單元來并完成處理任務。在任務處理過程中，可重構計算系統可將任務狀態信息、任務處理結果等用戶關心的參數上報給上位計算機并打印輸出。

文章實現的圖像邊緣提取算法包括如下步驟：圖像平滑、圖像銳化、邊緣提取、邊緣連接，最終得到完整的邊緣圖像。高斯平滑與LOG銳化過程采用空間域濾波方法，二值處理采用自適應閾值分離方法，邊緣細化采用形態學變換的方法。其中粗提取模塊主要包含以下三個步驟：圖像平滑、圖像銳化、二值處理。精細提取模塊包括以下四個步驟：圖像平滑、圖像銳化，二值處理和邊緣細化四個步驟。試驗結果分析

3.1 試驗環境

可重構計算系統的試驗平臺基于Xilinx提供的ML507開發板，處理器采用PowerPC440，操作系統采用Linux，處理器通過PLB總線與可重構配置區域及其他IP核通信。具體配置參數如表1所示。

3.2 試驗結果評估

配置文件規模評估。實驗結果表明，如果將“PowerPC處理器+PLB總線+圖像處理IP核”的硬件系統全部重構，需要配置的比特流文件為1914KB；而圖像處理IP核的重構只需285KB。由此可以看出，與靜態配置技術相比，動態配置技術能夠在保證大部分邏輯資源不變的情況下，選擇性的完成資源重構。

配置時間評估。動態配置技術實現中采用的內部配置訪問接口ICAP的時鐘頻率為50MHz，數據帶寬8bit，理論配置速度為0.5× 108B/s。實驗結果表明，動態配置技術無論在配置數據的加載時間還是重構總耗時，都大大減少。配置時間的減少，保證了計算資源的無縫切換，提高了不同任務的響應速度及實時處理能力。結束語

文章主要有如下貢獻：（1）提出了可重構計算原型系統的設計思路，著重介紹了可重構系統計算單元、可重構系統存儲單元、可重構管理單元等關鍵模塊的設計理念。（2）搭建驗證平臺，并實現了動態配置技術。文章基于Xilinx開發平臺，搭建了“PowerPC處理器+PLB總線+可重構計算單元”的驗證系統，設計了邊緣提取的自主知識產權核，實現了基于ICAP動態配置接口的可重構計算。實驗結果表明該驗證平臺不僅具有較高的計算能力和計算靈活性，而且具有較強的資源調度能力，能夠大大縮短資源重構的占用時間。

未來工作包括以下幾方面：（1）進一步完善體系結構設計方案和系統計算模型；（2）結合可重構硬件的發展，進一步開展可重構支撐技術的研究，如：任務時域劃分模型、軟硬件劃分及調度模型、硬件資源管理模型等；（3）深入研究可重構計算基礎模型，建立多種架構的可重構單元模型庫，以適用于更多的應用場景。

參考文獻

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06.[8]ChristianFdaSilva，AliceM.Tokarnia.RECASTER：Synthesis of Fault-Tolerant Embedded Systems based on Dynamically Reconfigurable FPGAs[J].Proceedings of the 18th International Parallel and Distributed Processing Symposium，2004.[9]Dimos V.Dimarogonas，Kostas J.Kyriakopoulos.A connection bet

ween formation infeasibility and velocity alignment in kinematic multi-agent systems[J].Automatica，2008（10）.

第三篇：智能小車嵌入式系統設計分析

前言

智能小車是在動態不確定環境下對人工智能的考驗，是以各種工控目的為載體的高科技對抗，是培養信息、自動化領域科技人才的重要手段，同時也是展示高科技水平的生動窗口和促進科技成果實用化和產業化的有效途徑。智能小車的研究融入了機器人學、機電一體化技術、通訊與計算機技術、視覺與傳感器技術、智能控制與決策等多學科的研究成果，反映出一個國家信息與自動化技術的綜合實力。所以本論文對智能小車的研究意義重大。

-0

一、總體設計方案

1.總體方案

智能小車可在自主行駛和人工控制兩種模式之間切換，并實現自動避障。通過PWM輸出驅動步進電機來實現小車的行駛，改變PWM的周期、占空比、正反則可以實現前進、后退、轉彎、加速、減速等行為。通過紅外探頭檢測前方障礙實現自動避障。外接紅外線接收器，可以通過自制的紅外線遙控來控制小車的行為。

2.平臺選取

EasyARM1138開發板

開發板搭載Luminary LM3S1138芯片，為32位ARM Cortex – M3內核（ARM v7架構），50Mhz運行頻率。擁有7組GPIO，可配置為輸入、輸出、開漏、弱上拉等模式。4個32位Timer，每個都個拆分為2個獨立子定時器。6路16位PWM，通過CCP管腳能產生高達25Mhz的方波。

自制車架

3456789 SYSCTL_SYSDIV_10);// 分頻結果為20MHz */

TheSysClock = SysCtlClockGet();// 獲取系統時鐘，單位：Hz

}

int main(void){ jtagWait();/* 防止JTAG失效，重要！*/

SystemInit();

IR_Int_Init();

while(1){ if(IR_flag == 1){ IR_flag = 0;for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];}

if(IR_code_8 == 101){ SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口

GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);// 設置PD0為輸入類型 //forword GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0輸出低電平 }

IR_code_8 = 0;

//switch(IR_code_8)//{ //case /*00000*/101:SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口

// GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);

// 設置PD0為輸入類型 //forword //

GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0輸出低電平 //case /*0000*/1101://back //case /*0000*/1000://left //case /*0000*/1010://right //case /*0000*/1001://stop //case /*000*/10100://level_1 //case /*000*/10101://level_2 //case /*000*/10110://level_3 //default : //} //IR_code_8 = 0;} } }

/**************************************************************** ** Function name: GPIO_PORT_F_ISR

消除中斷 不正 if(gap >=10 && gap <=20)//接收數據“1” { data = 1;code_flag = 1;} else if(gap >=2 && gap <=8)//接收數據“0” { data = 0;code_flag = 1;} else if(gap >=40 && gap <=50)//正常的其實高電平時間 { start_flag = 1;}

if(start_flag

&& //code_flag和start_flag均為1 { IR_code_32[i] = data;i++;

if(I >= 32){ IR_flag = 1;break;} } } } //} GPIOPinIntClear(IR_PORT,ulStatus);//-14 ** Descriptions: 延時100us ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:

張偉杰

** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void Delay_100_us(void){ unsigned ulValue;

SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);

SysTickDisable();}

3.紅外探頭模塊

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include “LM3S1138_PinMap.H”

/* 定義按鍵 */ #define KEY_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOG #define KEY_PIN GPIO_PORTG_BASE , GPIO_PIN_5 #define keyGet()GPIOPinRead(KEY_PIN)

#define IR_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOF #define IR_PIN GPIO_PORTF_BASE , GPIO_PIN_1

// 定義全局的系統時鐘變量

unsigned long TheSysClock = 12000000UL;unsigned IR_flag = 0;unsigned long IR_code_32[32];unsigned long IR_code_8 = 0;unsigned a;

int Time_Get();void Delay_100_us();

/**************************************************************** ** Function name: jtagWait ** Descriptions: 防止JTAG失效,KEY=PG5 ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:

張偉杰

** Created Date: 2014.05.15 ****************************************************************/ void jtagWait(void){ SysCtlPeripheralEnable(KEY_PORT);/*

使能KEY所在的GPIO端口 */ GPIOPinTypeGPIOInput(KEY_PIN);/* 設置KEY所在管腳為輸入 */ if(keyGet()== 0x00){ /* 如果復位時按下KEY，則進入 */ for(;;);/* 死循環，以等待JTAG連接 */ } SysCtlPeripheralDisable(KEY_PORT);/* 禁止KEY所在的GPIO端口 */ }

/**************************************************************** ** Function name: IR_Int_Init ** input parameters: 無 ** output parameters: 無 ** Returned value: 無 ** Created by:

張偉杰

** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void IR_Int_Init(void){ SysCtlPeripheralEnable(IR_PORT);GPIOPinTypeGPIOInput(IR_PIN);GPIOIntTypeSet(IR_PIN,GPIO_LOW_LEVEL);GPIOPinIntEnable(IR_PIN);

IntEnable(INT_GPIOF);IntMasterEnable();}

-***3 SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);

SysTickDisable();}

三、程序調試

調試PWM信號時，由于板上晶振為6Mhz，裝載值和匹配值最大為65535，可以設置出需要的周期和占空比。如

TimerLoadSet(TIMER0_BASE , TIMER_BOTH , 60000);TimerMatchSet(TIMER0_BASE , TIMER_A , 6000);則對應的周期為6Mhz / 60K = 100Hz,占空比為0.6K / 6K = 1/10。配置PWM前要先配置GPIO口，定義為PWM輸出，并選擇Timer的輸出模式為16位PWM，經過三重配置才能正確輸出PWM信號。紅外接收器解碼過程重點是對紅外碼內間隔時間的判斷。調試紅外碼時應當設當地設置flag幫助多個判斷。當引導碼時間參數符合標準時flag1置1,接收到正確的紅外碼，進入下一步。當用戶碼每個間隔符合標準的時間間隔時flag2置1，表示該一位碼正確，進入一下步。當接收到32位數據后flag3置1，表示紅外碼結束，開始進行解碼。解碼部分用case語句進行判斷。紅外碼用數組儲存，使用的時候會方便一點。例如: for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];} 這樣就可以隨意獲取某幾位碼進行下一步操作。

四、小結

本次課內實驗把我帶進了ARM的領域，通過動手編程和小組討論，讓我對項-25

第四篇：網絡教學系統的設計、實現及分析

高等教育網絡教學系統的設計、實現及分析

【摘要】本文主要是研究如何在普通高校中引入網絡教學。本文借用北京大學開發的基于網絡的輔助教學系統《北大網絡學堂》等其它網絡教學系統，來闡述在普通高校中引入網絡教學的設計思想及實現方式，并針對使用中存在的問題進行了分析，提出了相應的解決方法或建議。

【關鍵詞】網絡教育、高等教育、輔助教學、Internet

一、引言

網絡技術的高速發展，使人類的信息資源實現了高度共享，并從根本上改變了人類進行信息交流的方式，對高等教育的影響也必將是深刻的。從大的方面來說，它對高等教育的管理模式、教學模式、財政投入模式等都要帶來巨大的影響，從小的方面來說，它可以解決傳統課堂教學中存在的很多問題，過去一些不可能實現或很難實現的教學設計思想，現在就可以實現了。

目前網絡在教育中的最熱門的應用莫過于遠程教育了，但是，如何把網絡技術應用于高等教育的主體---傳統課堂教學也是一個非常重要的問題（李曉明 [1]），因為高等院校中的網絡輔助教學和遠程教育還是有區別的。

本文就是主要依據北京大學開發的網絡輔助教學系統《北大網絡學堂》（以下簡稱網絡學堂）（尚俊杰 2000 [2]），并參考其他人開發的一些有關軟件，來闡述在高等院校的傳統教學中引入網絡輔助教學的設計思想、實現方式以及使用分析，希望在高校開展網絡輔助教學時起到一定的參考意義。

二、為什么要采用網絡輔助教學

對于采用網絡輔助教學，也許有人會問，粉筆黑板不用的好好的嗎？能簡單為什么要麻煩呢？

1．它可以給教學工作帶來極大的方便

網絡給教學工作確實帶來了極大的方便，比如在教學中：教師可以將自己的講義及有關學習資源放在網上供學生課后復習，這樣學生隨時都可以上網瀏覽，也省去了復印的麻煩；學生可以通過email交作業，就省了收作業發作業的麻煩；師生可以隨時通過email交流，或通過網絡討論。事實上，目前很多老師已經不同程度的利用網絡輔助教學，比如提供電子講義、收作業等等。給它們提供一個更好的網絡輔助教學系統就成為比較迫切的問題。

2．可以更好的實現許多教學設計策略

網絡輔助教學在給教學工作帶來極大方便的同時，也使原來不太好實現或不可能實現的教學設計思想得以實現。比如，利用網絡開展基于資源的學習（Resource-based Learning）、基于問題的學習（Problem Solving）以及協作學習（Collaborative Learning）等等（Ron Owsto[3]）。通過有效的實現各種學習策略，就可以加強教學效果，提高教學質量。

3．它是“以教師為中心”的教學模式和“以學生為中心”的教學模式的完美結合的體現

目前有兩種教學設計理念（余勝泉 2000 [4]）：一種是“以教師為中心”的的教學設計理念，另一種是“以學生為中心”的教學設計理念。這兩種教學模式各有優缺點，但是又是相互互補、相輔相成的關系。考慮到目前高等院校還是以課堂教學為主，自然主要是以教師為中心的，如何才能協調使用這兩種教學模式呢？網絡輔助教學系統正好是一個良好的工具。在課堂教學中，仍然采用以教師為中心的教學模式，在課后的網絡輔助學習中，卻采用以學生為中心的教學模式，并且力爭通過輔助教學系統盡可能將這兩種教學模式互相融合。

二、網絡輔助教學系統的設計

基于以上考慮，我們確立了網絡輔助教學系統的設計思想如下：

1．要實現基本的教學功能

網絡輔助教學系統大體上應該主要實現以下幾個功能：(Schweizer, Heid 1999[5])

?教學管理、比如教師在網上開課，學生選課管理等管理功能。

?學生學習、提供電子講義、其它資源、課后復習、教學安排等。

?師生交流、提供師生實時或非實時的交流，比如通過信箱、留言板、課程論壇、聊天室等。

?作業管理、教師可以在線布置作業、批改作業，學生可以在線遞交作業。

?考試管理、因為現在高校仍是以筆試為主，所以主要提供一些課程的在線考試功能，以及考試分數管理等。

?提供資源、通過FTP資源庫和網絡導航庫為學生提供大量的有用的學習資源。

2．要盡可能為實現各種教學策略提供條件

如果網絡教學系統僅僅實現公布講義、在線作業等功能，畢竟還是低層次的，如何利用該系統使教師方便的實現各種教學策略才是一個質的提高。比如，利用資源系統為學生提供大量的有用的學習資源得以實現基于資源的學習。另外，通過課程論壇等模塊實現合作學習策略。設計系統時，就應該盡量使各種教學策略盡可能融合到系統中，讓教師實現起來非常方便。

3．一定要以學生為中心

前面講過，網絡輔助教學系統就是以學生為中心的教學模式的體現，所以，不論大的方面還是小的細節都應該堅持以學生為中心，一切為了學生學習，充分發揮學生的主動性和創造性。

4．一定要簡單實用

前面講過，網絡技術可以給教學帶來極大的方便，這是它最重要的優點。如果不幸把系統設計的使用非常復雜，那就適得其反了。事實上，確實有一些系統功能非常強大，但使用非常復雜，結果使一些教師望而卻步。

因此，在設計時，凡是可有可無的模塊堅決不要，對于較復雜的模塊，力爭使用界面簡單。在設計時期，我們還廣泛參考了目前比較流行的網絡教育系統，如WebCT、LearningSpace 等，并充分考慮了高等教育網絡輔助教學的特點，并一邊設計、一邊試用、一邊修改，力爭將先進的教育設計觀念融入到系統中（汪瓊 1999[6]）。

三、具體實現

具體來說，網絡輔助教學系統主要由六個子系統組成，學習系統、交流系統、作業系統、測驗系統、資源系統、管理系統組成，每一個子系統又由不同的模塊組成。

1．學習系統

學習系統主要包括教學安排、電子講義、電子黑板子模塊。

“教學安排”是一個比較小的模塊，主要是有關上課、考試時間安排及教學計劃的安排，老師可以隨時根據情況調整，學生可以清楚的知道當前課程的安排。

“電子講義”主要是給學生在網上提供比較詳細的講義，可以利用超媒體提供更多的信息資源，并可以方便更新，還節省學生記筆記的時間。

“電子黑板”子模塊是我們用來將教育技術運用到教室中去，方便教師課堂授課、學生課后復習的一個嘗試。利用該模塊，教師可以事先將課堂板書、課堂講義、以及其它各種課堂要用的素材事先在網上整理好，到教室后，教師連上網絡就可以講課，并提供了課堂備忘錄、點名等功能模塊。而學生在課后可以方便的瀏覽老師課堂講稿和整理課堂板書。盡管由于技術的原因，現在該模塊功能還不是很完善，但是已經在實際教學中起到了很大的作用，并展示了良好的發展前景。

2．交流系統

交流系統分為“信息中心”、“綜合論壇”、“在線交流”三部分

網絡在教育中最大的兩個用處，一是豐富的資源，二是快捷方便的聯系。所以說，交流系統是網絡輔助教學系統中非常重要的部分，它是實現個別化學習和協作化學習的物理基礎，也是實現因材施教的保障。

“信息中心”類似于留言本，它可以使大家方便的聯系。我們希望這里成為一個高度智能化的服務中心，師生一登錄這里，就可以知道整個網站的信息變化與否。

“綜合論壇”也是我們仔細考察其它系統后將一般的BBS和FAQ組合而成的，BBS和FAQ在很多地方都起著很大的作用，但是在高等教育中，由于一門課人數較少等原因，很多系統的這兩個模塊使用率都很低。我們把這兩個模塊組合，以FAQ為主，BBS為輔，綜合發揮兩部分的作用，基本得到了學生的認可。

“在線交流”就是提供一個師生交流的場所，類似于普通的聊天室，目前還是只支持文字聊天。我們正在嘗試開發一個綜合運用語音、圖象、文件等的高效交流中心。對于普通高校的校內教育，它沒有遠程教育那么迫切，不過如果發展的好，也有很好的應用前景。

3．作業系統

作業評估系統主要分為“作業”和“分數管理”等子模塊。可以實現教師在網上布置作業，學生在網上交作業的功能，教師可以方便的批閱及進行分數管理，學生可以查閱自己的分數和評語。

4．測試系統

測試系統主要包括“在線測試”和“分數管理”等子模塊。該模塊可以實現在規定時間內進行在線考試，學生也可以在此查詢分數。由于高校還是以筆試為主，所以該模塊目前主要是對有關需要上機考試的科目的支持。比如計算機課。考慮到高等院校目前實際情況，一般對于一門課不可能有專門的巨大的題庫的支持，我們還是采用教師在網上留考試題目，學生在線作答的方式。

5．資源系統

資源系統主要包括“課程資源”、“FTP資源”、“網絡資源”等。

為了給學生提供有效的資源，網絡學堂提供三種方式，一是課程資源，教師可以將有關資料、軟件等材料在線上傳到課程資源處；二是FTP資源，鑒于人力等原因，我們還利用FTP提供了大量的資源，如免費軟件、素材、源代碼等；三是網絡資源，鑒于網絡資源魚龍混雜，教師精心為學生提供一些好的網絡資源站點。當然學生也可以推薦。

實踐證明，一個好的資源系統是網絡輔助教學系統成功的一半。

6．管理系統

管理系統分為“個人信息”、“課程管理”、“學生管理”、“系統管理”等模塊，主要實現一些教學管理方面的事務。

該系統在開發過程中，我們就利用《計算機基礎與應用》課程和其它一些課程來進行測試，事實證明該形式的教學極大的調動了學生的積極性，學生不僅用到了課堂的知識，而且自學了更多的知識，更鍛煉了利用網絡學習的能力。

四、使用分析

一個學期的使用結果表明網絡輔助教學確實極大的方便了師生，確實有助于許多學習策略的實現，提高了學生的積極性，加強了教學效果，提高了教學質量。同時也鍛煉了學生利用網絡學習的能力。

在實際使用中，我們還注意到它非常有助于師生的交流。在學習中，師生的交流是非常重要的，不僅僅是回答問題和反饋信息，更重要的是營造一種師生平等、友愛的關系，這對于增強學生的積極性也是非常重要的。而課堂中由于時間等原因，不可能使每一位學生和老師都能充分的交流，而通過網絡，學生和老師的交流幾乎是全天候的，而且是非常快速和方便的。而且，通過網絡交流還有一個更重要的意義：就是有些內向的學生平時“不敢”提問，生怕說

錯了別人笑話自己，而通過網絡，他們就敢于和教師討論，并且在教師的鼓勵之下，慢慢的也敢于在課堂上和教師討論了，一些學生由此找到了自信，成績提高很快。

當然，實際使用中，我們也發現了一些網絡輔助教學需要注意的問題和需要研究的方向：

1、轉變教育觀念，加強教師培訓

采用網絡輔助教學對廣大教師不僅是一個機會，也是一個挑戰，它需要教師轉變教育觀念：在網絡輔助教學中，教師不再是知識的灌輸者，而是網絡教學的設計者、研究者和開發者和資源提供者。在系統中不是作為主導者，而是作為引導者引導學生進行學習，是學生學習過程中的幫助者和促進者（顧蘋 2000 [7]）。

而且，網絡輔助教學只是將教師從一些具體的事務中解脫了出來，對教師在提供資源、引導學生學習方面要求卻更高了。因此，引入網絡輔助教學，教師不是輕松了，而是任務更重了，對此，各位教師和有關管理者要有清醒的認識。

要想更好的實行網絡輔助教學，就要加強對教師的培訓，包括計算機技術培訓和教育技術培訓。使老師能夠主動的去采用網絡輔助教學，并掌握基本的、必需的技術。有條件的話，還應該多舉行一些經驗交流活動。

2、加強校際交流和資源共享

前面已經講到，網絡輔助教學系統目的之一就是實現基于資源的學習，而基于資源的學習首先就要求具有一定的信息量，而在高等教育中，一般一門課程學生人數不多，雖然教師可以主動在系統中添加資源，但畢竟個人的力量是有限的，因此，最好能使各高校同類課程的資源共享，不僅切實方便了師生，而且有利于不同的學術思想的交流。

3、交流系統需要加強研究

在網絡輔助教學中，傳遞教案、師生交流、遞交作業是最實用的三塊。

實際使用中，我們發現了一個有趣的現象：本來希望學生有問題在“綜合論壇”里討論發言，這樣便于整理、檢索和別人學習，可是學生仍然傾向于使用Email和教師聯系，如《計算機基礎與應用》一門課中（學生110名），學生利用Email和教師交流300多次，利用“個人信息中心”交流150多次，而利用“綜合論壇”的只有20多次，而“在線討論”幾乎沒有好好用過。(由于是校內教學，師生面對面的交流次數無法詳細統計。)為此，我們專門研究了別的一些網絡教育系統的論壇一類的模塊，發現大部分利用率都比較低。

究其原因：

一、教師因素很重要，一學生就說：老師，我知道你一直在收Email，而“綜合論壇”你不經常看，所以我要給你發Email；

二、還是上面說的，簡單實用的東西就有人用，學生問問題他不會去想這個問題以后怎么被他人用，他只要得到解答就行了，因此通過Email當然就是最簡單的選擇。

要解決該問題，也只能從技術和教師兩方面著手：從技術上來說，想辦法將email系統、留言板系統和綜合論壇系統后臺打通，使有機融合，學生通過Email發的問題很容易轉換到綜合論壇系統中，借以實現對資源的再利用。從教師方面來說，要積極參與，引導學生，并爭取自己盡可能多的在論壇里提供資料，組織討論等等。

至于在線交流，考慮到高等教育網絡輔助教學的實際情況，它的利用率不高不足為奇，不過，如果將最新的技術引入在線交流，實現聲音、文字、圖象的方便的交流還是很有前景的，比如，將ICQ技術引入。

4、如何進一步推廣網絡輔助教育

在推廣使用中，我們也發現，很多教師已經習慣了多年來黑板加粉筆的授課方式，一下子推給他一個復雜的網絡輔助教學系統，確實不太容易接受。

在實際摸索中，我們發現將新技術新理論應用到教學中必須分層次進行：第一層次、盡量幫助老師使他們的教學工作方便，我們提供教師在網上發通知、在線批改作業等功能，確實解

決了教師認為最重要的工作。第二層次、再逐漸將更復雜的功能推給教師，比如讓學生在網上分組協作學習等。實際證明，實行分層次要求，第一層次教師很容易接受，也很樂于使用。這也不難理解，讓我們看看PowerPoint，盡管它很簡單，然而它目前確是在教學中應用最廣的技術。還有Email.，盡管目前的Email系統在信息管理、檢索等方面很不方便，但是，它確是應用最廣的聯系手段。這兩個技術表明，“簡單、實用”仍然是教師選擇技術的最重要的條件，在進行網絡輔助教學系統開發時，第一要考慮的仍然是這四個字。

另外，現在的網絡輔助教學主要用在課后指導上，在教室中主要以黑板粉筆和放錄象、演示PowerPoint講稿為主，如何更好的把網絡技術引入到教室中呢？我們開發了“電子黑板”子系統來進行探索。教師在課前將自己的講稿及所需的各種文件先放到網上，并可以將板書（現在只支持文本）預先寫好在系統中，在課堂上教師可以演示講稿，也可以演示板書，板書還可以再修改，再保存。學生課后可以打開復習。當然還加入了些點名、課堂備忘等輔助功能。盡管由于技術原因，做的很簡單，但在實用中已經顯示了良好的應用前景。

要想更好的推廣，就需要最新的計算機技術的推動，比如手寫技術、OCR技術、語音識別技術等等。如果，教師在課堂上可以隨心所欲的從網上打開自己準備好的文件講課，并可以用手寫筆輕松的在屏幕上書寫、修改，還可以方便的保存，相信對很多教師都會具有吸引力的。

五、總結

隨著高等教育的深化改革，隨著計算機技術的發展，隨著教學設計理論的深入研究，網絡輔助教學系統的研究是沒有止境的。

高等教育的網絡輔助教學只要堅持三條：更多的資源、更方便的交流手段、更方便的教學管理，緊扣高等教育和輔助教學兩個特點，就一定能發揮巨大的作用，并反過來促進高等教育的深化改革。

參考文獻

1、李曉明，春苗破土充滿希望，4、余勝泉，網上教學、學習與課程設計，http://etc.elec.bnu.edu.cn/show/ysq/net_teach.htm，20005、Schweizer, Heidi., Title Designing and teaching an on-line course : spinning your web classroom / Heidi Schweizer, Publisher Boston : Allyn & Bacon, 19996、汪瓊，網上教學支撐系統現狀分析，19997、顧萍，網絡教學特點與高校教師腳色特征分析，教育技術研究，2000年第四期 The design strategy and synthesis of the Web-based Education System in Higher Education Shang Junjie*Fong-Lok Lee**

*Graduate School of Education, Peking University

http:///

**The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong

fllee@cuhk.edu.hk

Abstract

This paper investigates how the network can be used to assisted instruction in higher institutes.We first describe the design strategy and the methods of implementation by taking the system

developed by Peking University and other similar systems as examples.Then followed by a discussion on how to solve the problems encountered.Keywords

Network Education, High Education, CAI, Internet

第五篇：南水北調水質智能監測分析系統設計初探

南水北調水質智能監測分析系統設計初探

徐永兵，孫水英,袁 東

（山東省水利勘測設計院，濟南，250013）

摘要：南水北調東線工程是一項旨在緩解山東、天津等北方省市水資源短缺的國家戰略性調水工程，調水水質影響著整個工程的成敗。本文就水質智能監測分析系統的設計進行了分析與研究，提出在已建項目的基礎上，充分利用先進的物聯網技術、大數據技術、WebGIS技術，建立一個高起點、見效快、實用性強、創新型的專業水質監測分析系統，能夠提升水質監測管理級別，深化水質監測管理；能夠對水質監測數據進行快速、綜合分析，充分挖掘水質監測數據價值，優化水質分析評價，并能夠借助移動終端、微信公眾平臺等新型介質通過地圖、圖表等多種形式展示數據成果；通過深入對比分析不同監測指標的變化情況，分析水質變化的原因，實現輔助決策支持。

關鍵詞： 南水北調；東線工程；水質監測；智能化；輔助決策

0.引言

南水北調東線工程是一項旨在緩解山東、天津等北方省市水資源短缺的國家戰略性調水工程[1]。2016年3月1日實現對威海市首次供水，標志著南水北調東線一期工程規劃供水目標全部實現。調水水質關系到整個調水工程的成敗，山東段已對輸水沿線渠道、河道、湖泊、各支流匯入輸水河道的水質進行監測[2]。為了充分挖掘發揮水質監測數據的價值，實現安全調水的輔助決策功能，就需要在對各監測斷面水質監測數據智能分析的基礎上，開展水質智能監測分析系統的建設。

1.建設現狀與需求分析

1.1.建設現狀

東線山東段現有2個移動監測實驗室和1個固定監測實驗室，并已實現對關鍵斷面的水質自動監測，現有二級壩、南四湖出口、東平湖入口、東平湖北出口、東平湖穿黃工程出口、魯北段聊城與德州交界處、濟南以東段與引黃濟青交界處等7處水質自動監測站。水質監測主要指標包括：常規五參數（水溫、酸堿度、電導率、濁度、溶解氧）、高錳酸鹽、氨氮、總磷、總氮、葉綠素等[3]。1.2.系統功能需求

（1）對水質監測數據的綜合對比與分析

通過對水質監測實時數據和歷史數據進行綜合對比與統計分析，找出水質變化的原因，掌握水質變化的規律。

（2）實現安全調水的輔助決策功能

在突發水體污染事件時，分析出污染源的大體位置和污染成分，預測下游測水質指標

范圍，自動生成污染水體的解決方案。

（3）水質監測分析數據展示

通過移動終端查看水質監測分析數據，查看地圖、圖表等多樣化水質監測數據趨勢展示，同時能夠建立互動性信息平臺，實現信息的交流和共享。

2.系統設計原則

（1）實用性原則

必須堅持快見效，見實效，以管理、業務、服務需求為出發點和原動力，緊密結合項目實際情況進行設計開發，確保系統實用、高效和方便，貫徹面向最終用戶的原則，建立友好的用戶界面，使用戶操作簡單直觀，易于學習掌握。

（2）先進性原則

采用符合當今潮流和發展趨勢的主流技術，被公眾認可的優質開發和應用平臺，采用先進成熟的軟件架構、設計理念和開發手段，選用技術先進、成熟穩定的基礎支撐軟件，充分預見未來技術發展趨勢，保證系統在不替換現有設備、不損失前期投資的情況下能方便地升級和擴容。

（3）開放性原則

盡可能地利用已有的設備、軟件及信息資源，對于未來可能增添的新的子系統、新的數據庫、新的功能、新的用戶都要留有接口，系統可以隨形勢的發展而不斷成長擴大。

3.建設的目標與任務

3.1.建設目標

水質監測智能監測分析系統基于指標和元數據體系，整合重構各類水質監測相關數據資源，形成水質數據資源體系，實現水質監測一張圖、水質綜合分析、移動綜合展示和微信公眾平臺四大應用，實現南水北調東線一期工程山東段水質監測數據的資源化、價值化和智慧化，充分挖掘水質監測數據價值，深化水質監測管理，實現輔助決策支持。3.2.建設任務

（1）梳理水質監測分析相關的各類數據，提取指標，通過元數據體系，構建水質數據資源體系，構建水質數據中心，提供數據的采集、整合、管理和服務。

（2）構建水質監測一張圖，實現以地理結構為框架，以水質監測數據為基礎、以統計數據為依據的實現查詢、分析、展示功能，以“一張圖”的形式全方位、多角度展示水

質監測統計情況。

（3）構建水質綜合分析系統，對水質監測數據進行深入分析，實現關鍵斷面水質快速分析、水質預警預報、多斷面綜合分析、緩沖區統計分析，實現輔助決策支持。

（4）構建移動綜合展示系統，通過移動終端展示水質監測成果，能夠讓管理者通過移動終端及時獲取各類水質監測指標信息、綜合統計信息及其它相關信息。

（5）構建微信公眾平臺，實現信息的發布、訂閱、上傳、共享，實現信息的有效互動。

4.系統總體設計

水質監測分析平臺通過梳理完善南水北調東線一期工程山東段水質指標體系，構建水質資源基礎框架及元數據管理體系，形成水質數據資源體系，以指標驅動應用，實現水質綜合分析，并通過地圖、圖表等多樣化可視化方式進行數據展示。平臺以數據為核心，盤活水質監測數據資源，實現數據資源化、價值化、智慧化。

圖 1 系統總體架構框圖

硬件網絡層：提供數據采集手段以及通信基礎設備保障，構成必要的硬件和網絡環境，可以利用現有硬件和網絡設備。

數據資源層：存儲所有數據及信息，是所有應用的數據資源支撐，完成數據資源和信

息資源的標準化、結構化、有序化，形成水利數據資源體系。

支撐平臺層：作為整個系統的公共支撐與服務平臺，是系統的數據交換中心、信息交流中心和GIS地理服務中心，為各類業務應用系統提供公共技術支撐，實現各業務應用統一的標準規范、公共平臺、統一用戶權限，可利用現有的應用支撐平臺實現。

應用系統層：所有面向最終用戶的應用系統，直接為用戶提供服務。

用戶接入層：主要各級機構的管理人員，接入層提供通過電腦、手機等多種方式提供給用戶，具有良好的人機交互界面和在線幫助功能。

5.應用系統建設

水質監測分析平臺包括水質監測一張圖、水質綜合分析、移動綜合展示、微信公眾平臺四大應用。5.1.水質監測一張圖

水質監測一張圖不僅包括常見的地圖基本操作功能，還對資源進行綜合展示，提供地理信息系統特有的空間查詢分析功能，并結合統計數據實現各類指標的專題統計展示。

（1）自動監測站展示

資源顯示：能夠顯示自動監測站的整體情況（如數量、名稱等）及在地圖上的分布情況。

信息顯示：在地圖上漫游到自動監測站，顯示詳細信息，同時能夠查看到自動監測站的實時數據、歷史數據。

快速定位：實現資源顯示與地圖的關聯，能夠快速定位到自動監測站所處的地點，可查看到資源的詳細信息。

（2）移動監測站展示

資源顯示：能夠顯示移動實驗室的設備配置情況。信息顯示：展示實時監測分析數據和歷史數據等。

快速定位：實現資源顯示與地圖的關聯，能夠快速定位到移動實驗室所處的地點，可查看到資源的詳細信息。

（3）固定實驗室展示

資源顯示：能夠顯示固定實驗室的整體情況（如數量、名稱及設備配置等）及在地圖上的分布情況。

信息顯示：在地圖上漫游到固定實驗室，顯示詳細信息，同時還可展示實時監測分析

數據等。

快速定位：實現資源顯示與地圖的關聯，能夠快速定位到固定實驗室所處的地點，可查看到資源的詳細信息。5.2.水質綜合分析

（1）水質監測查詢統計

水質監測查詢：可根據指標查詢水質監測站監測的水質情況。可按照水質級別指標，也可按照物理指標、化學指標、生物指標進行對各個水質監測站點進行查詢。

特征值統計：按時段統計站點的監測項目的樣品總數、檢出率、超標率、實測范圍、最大值超標倍數、最大值出現日期和時段平均值。特征值統計有年統計、任意時段統計和自定義統計。

水質統計：包括水質評價基本情況統計、水質統計和水質類別統計等。

超標統計：統計包括干線超標站點統計、行政區超標站點統計、單項超標站點統計和單項超標率統計。

（2）關鍵斷面水質快速分析

餅形分析：以餅形圖分析此斷面的各個水質污染指標占比，進而分析出那個污染是主要污染。

趨勢分析：各個水質污染物數據以趨勢展現，可根據此趨勢對比分析出各個污染源情況以及哪個污染源上升最快，哪個污染源相對穩定，哪個污染源在逐漸降低。

報表分析：單獨水質污染物報表分析：分析不同時段的此污染物對應的污染程度。多水質污染物報表分析：分析不同污染物在相應的時段污染情況。

圖形分析：以不同的顏色標注的同一個斷面圖上的不同污染物，進而直觀得看出斷面的水質情況。

（3）水質預警、預報

水質預警預報是在一定范圍內，對一定時期的水質狀況進行分析、評價，確定水質的狀況和水質變化的趨勢、速度，以及達到某一變化限度的時間等，預報不正常狀況的時空范圍和危害程度，按需要適時地給出變化或惡化的各種警戒信息及相應的綜合性對策。

（4）多斷面綜合分析

通過對比分析不同斷面監測指標的變化情況，分析水質變化的原因，并提出相應的措施，實現輔助決策支持。

多斷面圖形分析：多斷面同一污染源圖形展示分析，直觀分析出此種污染源在不同斷面的分布情況，是否因為新的污染進入進而造成某一斷面此種污染上升。

多斷面不同污染物圖形展示分析，以可視化友好的方式展現不同污染物在不同斷面的分布情況。

多斷面歷史回溯分析：基于多斷面多污染源歷史回溯，能夠查詢分析水質在不同時刻不同斷面的情況。

多斷面趨勢分析：多斷面多水質指標趨勢分析，分析出不同水質指標在不同斷面的變化速度和相應的趨勢，是指標在不斷下降還是在加快上升，下游斷面的水質指標在上升還是在下降，為調度運行提供決策支持。5.3.移動綜合展示

移動綜合展示通過移動終端的形式為各級管理人員提供服務，能夠及時展示水質監測的整體情況、運行狀態、指標監測情況、綜合統計情況及動態信息。

地圖瀏覽：可進行地圖瀏覽，能夠對閘泵站、監測站等進行查詢，也可以根據位置查看周圍的各類信息。

工程概況：通過列表、圖片和圖表等多種方式直觀展示閘泵站、監測站概況信息。運行狀態：通過地圖、圖片、圖表、文字等多種可視化展示工程運行狀態的實時信息，能夠及時看到更新的信息和統計情況，監督工程的運行管理工作，如查看水質監測站各個設備是否在運行，運行次數，已投入運行時間，設備故障情況，故障頻率，故障次數。

指標監測：直觀展示水質監測分析重要指標信息，包括指標數據、上升下降趨勢等，如水質級別、常規五參數等等，對于異常指標能夠進行提醒。

綜合統計：對指標數據進行查詢，可根據興趣選擇任意指標、時間進行統計，提供地圖和圖表等多種方式展現綜合統計結果。5.4.微信公眾平臺

水質監測微信公共平臺針對關心調水水質的用戶及管理人員提供信息服務，構建信息互動平臺。主要包括：

信息推介：重要信息實時推送到用戶端，可對用戶分類推送，針對不同的用戶關心信息種類不同，進行區別推送。對領導層推送宏觀主要數據和信息，對操作用戶推送運行情況等操作人員關心的信息。對用水用戶推送相應區段用戶關心的水質情況。

定制服務：不同的使用者可進行水質信息定制，比如某個用戶只關心其中兩個站點的

COD數據，可進行定制，系統進行定時推送。

信息上傳：用戶可通過微信客戶端，上傳文字、圖片、音頻、視頻等。

6.總結

山東段水質智能監測分析系統是在已建項目的基礎上，充分利用先進的物聯網技術、大數據技術、WebGIS技術，建立一個高起點、見效快、實用性強、創新型的專業水質監測管理系統，提升水質監測管理級別，深化水質監測管理；對水質監測數據進行快速、綜合分析，充分挖掘水質監測數據價值，優化水質分析評價，并能夠借助移動終端、微信公眾平臺等新型介質通過地圖、圖表等多種形式展示數據成果；通過深入對比分析不同監測指標的變化情況，分析水質變化的原因，實現輔助決策支持。該系統的建設具有十分重要的現實意義，建議南水北調建設管理單位盡快推進該系統的建設。

參考文獻：

[1]徐永兵，孫水英.MOSAIC SCADA在南水北調閘（泵）站監控系統中的應用 [J].水利信息化，2015（5）：39-43.[2]矯桂麗，朱麗麗，祖晶.南水北調東線山東段水質監測站點的布設[J].水利規劃與設計，2013（6）：48-50.[3]徐永兵，孫水英.南水北調東線一期工程南四湖水資源監測系統設計思路與技術要點[C].中國水利學會水資源專業委員會2015年年會暨學術研討會會議論文集，2015.[4]陳翔，雷曉暉，蔣云鐘.南水北調中線決策會商與應急響應系統設計研究[J].水利信息化，2015（2）：5-9.Study on system design and analysis of intelligent monitoring of water quality in the south to North Water Diversion Project

XU Yongbing，SUN Shuiying，YUAN Dong（Shandong Survey and Design Institute of Water Conservancy，Jinan 250013，China）Abstract: The eastern route of South to North Water Diversion Project is a designed to ease the Shandong, Tianjin and other provinces and cities in the north of the shortage of water resources of national strategic adjustment of water project, the water quality of water diversion affect the success or failure of the whole project.The intelligent monitoring of water quality analysis system design to carry on the analysis and the research, proposed in the construction project based on, make full use of advanced network technology, data technology, WebGIS technology, the establishment of a high starting point, quick, practical strong, innovative professional water quality monitoring and analysis system.The system can enhance the management level of water quality monitoring, water quality monitoring and management deepen.The system can rapidly and comprehensive analysis of the monitoring data of water quality, fully tap the value of water quality monitoring data, optimize water quality analysis and evaluation.System to use mobile terminal, micro channel public platform and other new media to demonstrate the results of the data through the maps, diagrams and other forms，through in-depth comparative analysis of different indicators for monitoring the changes and reasons for changes in water quality analysis, aided decision support.Key word：South-to-north water diversion；East line project;Water quality monitoring;Intelligent;Assistant decision 作者簡介：

徐永兵、1981年02月、男、工程碩士、工程師、水利信息化、***、xu_yongbing@sina.com