第一篇：一種靈活的網絡學習行為數據采集與分析系統論文

摘要：網絡學習正在日益興起，在多樣化的教與學過程中充分利用網絡上日益豐富的學習資源，滿足不同層次求學者的需要。對網絡學習中學習者的各項學習行為進行分析，從中找出學習者群體的特征和個體的特點，從而幫助教育者促進網絡教與學的建設是目前迫切學要解決的問題。本文結合當前主流的學習行為數據采集和分析的方法的優點和不足，提出了一種基于數據流獲取的網絡學習行為數據采集與分析的方案，詳細介紹了數據采集和數據分析的方法，并探討了實現這套方案的軟件系統設計。該軟件系統具有較強的靈活性和實用性，能夠幫助學習者和教育者進行更加有效網絡教與學。

關鍵詞：網絡學習；學習行為數據采集；學習行為分析；數據流獲取；文本挖掘

1.引言

現代教育教學除了傳統的課堂教學和實踐培訓外，越來越多地采用了網絡學習的方式。網絡學習可以分為兩種類型，一種是集中式網絡學習，比如遠程網絡教育以及企事業內部網絡的業務培訓；一種是發散式網絡學習，比如在學生在互聯網上廣泛、分散地查閱資料等自主學習。不論哪一種方式的網絡學習都能在多樣化的教與學過程中，充分利用網絡上日益豐富的學習資源，滿足不同層次求學者的需要。

對網絡學習中學習者的各項學習行為進行分析，從中找出學習者的學習規律，可以幫助教育者不斷修正目前還不成熟的網絡學與教，促進網絡教育的建設。

對網絡學習者的學習行為進行分析，首先需要采集學生在網絡學習過程中的學習行為信息數據，然后對這些數據進行集成、分類和分析。目前，基于計算機和網絡平臺的網絡學習行為數據采集與分析的常用方法主要有兩類，一是基于Web服務（Web Services）的方法[1][2]，一是基于Web日志挖掘（Web Usage Mining）的方法[3][4]。目前，基于Web Services的方法應用較多，但這種方法也存在比較明顯的不足，主要是：只能得到在該網站進行學習的注冊學習者的學習行為數據，并對他們的學習行為進行分析，具有局限性；這樣的系統開發要與網站程序的設計以及數據庫設計同步進行，才能做到無縫集成，專用性強，靈活性較差。Web Usage Mining的不足在于Web日志和客戶端數據不容易得到，即使得到了，也和Web安全的相關原則有沖突，而且這些數據都是學習者通過該Web服務器時留下的，同樣存在局限性。

通過實際對比分析和研究發現，如果能結合上述兩者，就將是一種比實用的解決方案。本方案的基本思路是：在服務器或網關上使用netmate進行數據流捕獲，然后處理并輸出為文本，然后使用文本挖掘的成熟算法進行處理，得到網絡學習者學習的特點、偏好等學習規律，幫助教育者進行教育學分析，從而有效地指導網絡學習和教學的建設。

2.學習行為數據采集

學習行為數據的采集是進行學習行為分析的前提，是整個方案的基礎。學生網絡學習行為數據的采集是一種基于開源軟件netmate的數據流自動獲取，這種方式很容易對流經節點服務器或網關的數據流進行實時獲取，然后回根據netmate提供的接口，生成文本已備后續的文本處理。

2.1數據流獲取

數據流獲取是網絡學習行為數據采集的第一步。這種獲取是實時的、基于隨機樣本的，由于樣本容量可以取很大，即使出現丟包的情況，也能夠接近實際情況。由于經過節點服務器或者網關的數據流既有流入的也有流出的，因此既能夠獲取到學習者在站或者內部網絡上的集中式學習的行為數據，又能夠獲取到學習者通過服務器或網關進入互聯網絡的發散式學習的行為數據。由此可見，這樣的基于數據流的網絡學習行為數據采集能夠滿足前述兩種主要的網絡學習方式。

首先要在節點服務器或者網關計算機上安裝好netmate及配套的庫（libpcap、readline），然后根據數據獲取的需求在配置文件（netmate.conf.xml）中進行配置，主要是根據需求制定自己的規則（rule）。在netmate工作過程中，根據制訂好的規則，會將獲取到的數據流以指定的形式進行輸出。

由于netmate部署的位置可以根據需要而改變，獲得的文本可以通過傳送工具傳到指定的目的主機，因此具有很強的靈活。在集中式網絡學習中，如果獲取點在遠程教育網站上，則可以獲取在該網站學習的所有學習者的學習信息，如果獲取點在校園網的Web服務器上，就可以獲取該校校園網絡學習資源的利用情況；在發散式網絡學習中，如果獲取點在校園網的網絡服務器上，就可以獲取全校學生在互聯網上的學習情況，如果獲取點在某個院系的網關服務器上，就可以獲取該院系的學生在實驗室在各個時段的網絡學習情況。

3.學習行為的文本挖掘

文本挖掘也被稱作文本數據挖掘，是指從文本中得到高質量的、事先未知的、可理解的信息的過程。在得到通過節點服務器的數據文本后，就可以進行文本分類，從中找出網絡學習行為的特點以及一些規律。

3.1文本預處理

在進行文本分類之前，須先對文本文檔進行預處理，并將信息存放在比文本數據更適合處理的數據結構中。對英文單詞而言，動詞的不同時態一般在動詞后加后綴表示（ing或ed），而單詞的基本意義還是在原形式上，這時就需要進行詞根還原，將一個詞加后綴后的形式還原為它們基本形式。對中文文本的理解在于正確地斷句，由于中文詞與詞之間沒有空格，因此在進行中文文本挖掘之前，需要對文本進行分詞處理，把中文的漢字序列切分成有意義的詞。

在預處理的末期，將得到非常巨大的向量空間，這時需要進行特征降維處理。由于不同的標準對同一學習行為的界定原本就不是很明確，因此采用了卡方統計（CHI）算法進行特征選擇，接下來采用聚類方法進行特征提取。

3.2文本分類

在特征降維之后，應用分類器對文本分類。目前的分類器大致可分為兩類：基于統計的分類器和基于語義的分類器。基于統計的方法中，成熟的有中心法，樸素貝葉斯，支持向量機。基于語義的有決策樹等。通過比較算法實現的難度和算法能達到的精度，本案采用了基于統計的分類器，通過支持向量機算法來實現。

4.采集和分析系統的設計

通過前面的描述，對本案采集和分析系統進行了詳細地分析。

系統的軟件設計結合前述采用的算法和工具，自行開發的一些軟件模塊，從而構成一個比較完整的采集和分析系統。軟件的結構如圖1所示。系統采用客戶機/服務器模式，數據流獲取與傳輸模塊作為客戶機端模塊，部署在獲取點計算機上，其余模塊作為服務器端模塊，部署在文本處理和分析的主機上。

4.1數據流獲取與傳輸模塊

數據流獲取與傳輸負責對網絡學習行為數據進行廣泛的采集，然后將數據傳輸到指定的主機上。如前所述，數據流獲取通過netmate進行，當配置為text輸出時，就會取得需要的數據流文本。考慮到當前網絡基本都是高速的，在獲取數據流的過程中對服務器的需求已經很高，因此，將這些文本數據傳輸到遠程主機的學習行為樣本庫中，然后再進行離線處理和分析工作。遠程傳輸部分采用多線程的TCP套接字實現。recConfig也采用多線程的TCP套接字實現，用來接收來自于遠程主機上Configer的參數，對采集端的配置參數進行修正，然后重啟netmate和remTrans。

4.2學習行為樣本庫

學習行為樣本庫存放從各個獲取點得到學習行為數據樣本，并以文本文件形式存放。樣本庫中的文本根據其采集時間或者指定來源進行簡單檢索4.3文本分析模塊文本分析模塊負責對學習行為樣本庫中的文本進行分析，包括文本預處理（Preproceed）、文本分類（Classify）、輸出（Export）和模式調整（RecModify）四個部分。PreProceed和Classify如前面敘述所設計。Export負責把經過分類的文本數據輸出為Weka的數據格式，或者直接把各分類的數據統計結果輸出到屏幕。RecModify接收來自Modifer的模式調整參數，并重啟PreProceed和Classify，以便對文本挖掘的調整馬上生效。

4.4可視化顯示模塊

可視化顯示模塊主要是利用Weka工具提供的可視化功能，對文本分析的結果進行顯示，或者做進一步的關聯規則分析并可視化輸出。

4.5運行控制模塊

運行控制模塊主要負責系統運行期間對數據獲取和文本分析兩個模塊的運行參數作調整，以便系統能夠靈活處理需求變化。其中，Configer針對netmate配置文件和遠程傳輸地址進行調整，為多線程TCP服務器套接字設計；Modier對文本預處理和文本分類的模式進行調整。

結束語

本文提出了一個比較靈活的網絡學習行為數據采集和分析系統，采用了開源軟件工具和成熟的算法，在此基礎上進行軟件設計，從而實現網絡學習行為數據采集和學習行為的分析。遠程傳輸模塊的設計大大方便了對學習行為分析的本地化，在每個階段都設計了相應的反饋和調整模塊使得系統在運行過程中能適應具體環境。系統還處在試驗的階段，下一步將繼續完善與改進，除了分類算法改進外，結果可視化也需要改進。

參考文獻：

[1]Karin Anna Hummel，Helmut Hlavacs Anytime.AnywhereLearning Behavior Using a Web-Based Platform for a University Lecture.[EB/OLD.www.tmdps.cnponent analysis of SOM clusters.Proceedings of theIEEE International Conference on Advanced Learning Technologies,2004

[4]黎孟雄.基于Web挖掘的遠程教學質量跟蹤系統設計[J].河南科技大學學報,2007(28)

[5]黃克斌,王鋒,王會霞.智能化網絡學習行為分析系統的設計與實現[J].中國教育信息化,2008(3)

第二篇：FPGA數據采集與回放系統設計論文

FPGA數據采集與回放系統設計論文

在個人成長的多個環節中，大家或多或少都會接觸過論文吧，論文是我們對某個問題進行深入研究的文章。怎么寫論文才能避免踩雷呢？下面是小編為大家整理的FPGA數據采集與回放系統設計論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

1系統及其原理

基于通用信號處理開發板，利用FPGA技術控制AD9233芯片對目標模擬信號采樣，再將采樣量化后的數據寫入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中，FIFO寫滿后采用自動觸發工作方式將數據傳輸到PC機。利用VC＋＋6．0軟件編寫上位機實現友好的人機交互界面，將傳輸到PC機上的數據進行儲存和實時回放。本系統主要實現以下兩大功能：1）ADC模塊對目標模擬信號進行采樣，利用FPGA技術將采樣后的數據傳輸到USB接口芯片CY7C68013的FIFO中存儲。2）運用USB2．0總線數據傳輸技術，將雷達回波信號數據傳輸到PC機實時回放。分為應用層、內核層和物理層3部分。應用層和內核層主要由軟件實現。應用層采用VC＋＋6．0開發用戶界面程序，為用戶提供可視化操作界面。內核層基于DriverWorks和DDK開發系統驅動程序，主要起應用軟件與硬件之間的橋梁作用，把客戶端的控制命令或數據流傳到硬件中，同時把硬件傳輸過來的數據進行緩存。物理層主要以FPGA為核心，對USB接口芯片CY7C68013進行控制，通過USB2．0總線實現對中頻信號采集。系統設計采用自底向上的方法，從硬件設計開始逐步到最終的應用軟件的設計。

2硬件設計

FPGA在觸發信號下，控制ADC采樣輸入信號，并存入FIFO中。當存滿時，將數據寫入USB接口芯片CY7C68013，同時切換另一塊FIFO接收ADC轉換的數據，實現乒乓存儲，以提高效率。FPGA模塊的一個重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。當ADC采樣后，數據進入FPGA模塊，FPGA控制數據流將其寫入CY7C68013的FIFO中，以便于USB向PC機傳輸。CY7C68013的數據傳輸模式采用異步slaveFIFO和同步slaveFIFO切換模式。通過實測，前者傳輸速度約為5～10Mbit／s，后者傳輸速度最高可達20Mbit／s，傳輸速度的提高可通過更改驅動程序的讀取方式實現。

3軟件設計

3．1USB驅動程序設計

USB2．0總線傳輸技術最高速率可達480Mbit／s。本系統采用批量傳輸的slaveFIFO模式。CY7C68013芯片內部提供了多個FIFO緩沖區，外部邏輯可對這些端點FIFO緩沖區直接進行讀寫操作。在該種傳輸模式下，USB數據在USB主機與外部邏輯通信時無需CPU的干預，可大大提高數據傳輸速度。Cypress公司為CY7C68013芯片提供了通用的驅動程序，用戶可根據需求開發相應的固件程序。

3．2FPGA模塊程序設計

系統中FPGA模塊的'核心作用是控制AD9233芯片進行采樣。AD9233作為高速采樣芯片，其最高采樣速率達125Mbit／s，最大模擬帶寬為650MHz。通過改變采樣速率可使該系統采集不同速率需求的信號，擴展了該系統的應用范圍。描述FPGA控制USB數據寫入接口芯片FIFO的狀態機如圖6所示。狀態1表示指向INFIFO，觸發FIFOADR［1：0］，轉向狀態2；狀態2表示若FIFO未滿則轉向狀態3，否則停留在狀態2；狀態3表示驅動數據到總線上，通過觸發SLWR寫數據到FIFO并增加FIFO的指針，然后轉向狀態4；狀態4表示若還有數據寫則轉向狀態2，否則轉向完成。

3．3上位機設計

為實現人機交互，利用VC＋＋MFC在PC機上編寫了可視化操作界面，即上位機。上位機既用于數據采集的控制，同時也用于采集數據的實時回放。上位機界面如圖7所示。上位機主要功能：

1）按下“檢測USB”按鈕，可檢測USB是否連接正常，并顯示USB基本信息。

2）按下“開始采集”按鈕，可將采集的數據傳輸到PC機并實時回放數據波形；再次按下“開始采集”按鈕，可暫停數據波形回放。

3）按下“保存數據”按鈕，可將采集的數據以＊．dat文件的形式存儲到PC機硬盤。

4）按下“結束采集”按鈕，可關閉采集系統并退出界面；或按下“確定”和“取消”按鈕，也可直接退出界面。

4系統實測

為了測試數據采集與回放系統，利用通用信號處理開發板設計了DDS模塊。該DDS模塊產生一個正弦波作為測試信號，通過AD9744芯片轉換后變為模擬信號輸出，并將此輸出信號接至示波器以便驗證系統。數據采集與回放系統的實物圖及系統實測波形與回放波形。

5結束語

通過實際測試，基于FPGA的數據采集與回放系統達到了預期設計的要求。此系統能夠對目標模擬數據進行采集，并能對采集的數據實時回放，且可將數據以＊．dat文件的形式存入PC機硬盤；系統具有高速的采集傳輸功能，上位機能夠實時、動態地回放數據；信號采集板和處理板共用一套硬件，避免了重復制板，在實際調試時可方便地在信號采集與信號處理的工作模式間來回切換，提高了工作效率。原驅動程序官方版本為了滿足通用性和穩定性的要求，限制了傳輸速率，本設計開發了相應的USB驅動程序，提高了傳輸速率。

第三篇：人才培養工作狀態數據采集與管理論文

摘要：《高等職業院校人才培養工作狀態數據采集平臺》（以下簡稱“數據平臺”）是高職評估的重要組成部分，已被廣泛應用于國家優質院校建設和創新發展行動計劃等多個領域。“數據平臺”研究將有助于高職學院監測學院人才培養工作狀況、了解自身優勢與存在差距，從而成功應對面臨問題與挑戰，促進學校健康穩定發展。

關鍵詞：高職院校；數據平臺；研究

1高職院校人才培養狀態數據采集與管理平臺發展與應用現狀

自2008年《教育部關于印發<高等職業院校人才培養工作評估方案>的通知》（教高〔2008〕5號）中要求“所有獨立設置的高等職業院校自本評估方案發布起，每學必須按要求填報“數據平臺”以來，數據采集工作已經開展了十余年，平臺已從最初的標準版（見圖1）發展為網絡版（見圖2）。2013年，高職狀態數據中心（見圖3）的創立實現了國、省、校數十億條數據相互關聯和貫通，標志著“數據平臺”由數據采集向應用發展。2015年，教育部印發《高等職業教育創新發展行動計劃（2015-2018年）》，提出了要“穩步推進高等職業院校人才培養工作狀態數據管理系統的建設、部署與應用，逐步加強狀態數據在宏觀管理、行政決策、院校治理、教學改革、報告中的基礎性作用。”遺憾的是，很多高校雖然開始重視數據平臺的應用，但主要集中在數據查詢、填寫報表、完成質量報告等，制約了數據平臺使用效率的充分發揮。鑒于此，對“數據平臺”的進行應用研究是很有必要的。

2數據平臺數據功能分析與應用研究

2.1數據平臺的功能分析

2.1.1統計匯總功能數據平臺作為一個數據采集平臺，可以統計匯總學院辦學條件與教學工作現狀的基本信息：院校基本辦學條件、院校領導、實踐辦學條件、辦學經費、信息化資源、固定資產、師資隊伍、專業設置、課程設置、教學管理與教學研究、社會評價、學生就業信息、他補充信息和案例分析等。這些信息的統計匯總為學院了解自身辦學條件與教學工作現狀，進行數據查詢提供了便利。2.1.2管理監控功能數據平臺通過采集反映學校人才培養工作全過程的各項主要狀態數據，為學校提供了一種有效管理的工具和方法[1]；教育行政部門通過數據平臺能及時準確掌握高職院校人才培養工作現狀、發展趨勢和存在問題，強化宏觀監控和指導的針對性；社會各界通過數據平臺能了解高職教育發展狀況，監督高職教育發展。[2]2.1.3比較分析功能高職數據中心對每所高職學校自2013年以來的數據平臺數據進行了分析比較，形成高職學校的支持度、置信度、發散度和達標率儀表盤；對學校數據與全國示范中心數據、國家骨干及省示范中位數、同類中位數、省中位數、全國中位數和合格指標進行比較分析，形成“診改核心指標”“案例分析指標”和“相對分析指標”；對學院數據2013年以來數據進行對比分析，形成“數據綜合應用”等。這些非常有利于學校分析評價自身人才培養工作狀態。

2.2數據平臺應用研究

2.2.1監測辦學現狀數據平臺數據統計匯總功能使高職學校能了解學院發展現狀，尤其是案例分析和新增核心指標匯總數據更是方便學院監測發展優勢與短板，揚長補短。例如，某院生均教學科研儀器設備值高于核心指標中評估指標4000元/生，但新增值低于核心指標中設定的10%時，就可監測出其科研儀器設備投入過低，需要適時上調學院科研儀器或實訓設備購置預算，以滿足學院發展需求。

2.2.2服務內部診改當前，在大多數學校沒有建立“校本數據平臺”的情況下，可以通過“數據平臺”“校級數據中心”收集數據，開展學校內部診改工作。首先，按診改5個層面梳理平臺，找出對應關系：學校層面對應平臺一級目錄基本信息、院校領導、基本辦學條件、辦學經費、教學管理與教學研究和社會評價；專業層面對應專業和實踐教學條件；課程層面對應子目錄課程設置；教師層面對應師資隊伍，學生層面對應學生信息。其次，擴展每個層面對應平臺子目錄乃至字段，進行診改。當然，數據平臺因采集數據有限，要更好進行診斷，最好是將數據平臺與校級平臺結合起來。

2.2.3科學規劃發展戰略高職院校通過數據中心數據對比分析，可確定學校在同類院校中的地位、與社會需求的符合度、發展的基本走向，從而科學制定發展目標和發展戰略。[3]例如，對比分析表2中某校具有研究生學位教師占專任教師的比例，可以發現該校該指標高出同類中位數2.27個百分點，處于中等偏上水平；低于省中位數和全國中位數2.66個百分點，略低；分別低于國家骨干及省示范位數和全國示范中位和全國中位數11.29和17.61個百分點，差距較大。據此，該校就可以確定自身師資發展規劃，逐步提高具有研究生學位教師比例，先發展至省級乃至全國中等水平，再發展成為省示范學校和國家骨干學校，將全國示范定為長期發展目標。

2.2.4存在問題數據平臺在應用的過程中存在以下問題：一是數據采用報表化采集，真實性沒有保證，不利于實施有效管理監測；二是數據一年采集一次，不利于及時監測，及時診改；三是數據分析法多為對比法，不夠深入，有待進一步提高，切實提高數據的應用效率。

3數據平臺存在問題解決策略思考

3.1加強采集系統建設，實現源頭采集和實時采集

隨著智慧校園的普及，高職學校現已普遍建有自己的OA辦公系統、教務系統、人事系統、學生系統、財務系統等，積累了大量的原始數據。數據平臺可通過加強采集系統建設，建立校本人才培養工作狀態數據管理系統，對接院校內部業務管理系統，實現數據源頭采集和實時采集，提高數據采集的效率和數據的準確性，滿足高職院校教育與教學管理監測、各級教育主管的宏觀決策管理、授權教育專家的科學研究和數據分析的需求。

3.2深度加工分析數據，提高數據應用效率

數據的深入加工和分析，會產生更多的有效信息。高職數據中心若能對數據進行更深層的科學加工與分析，形成報表、曲線圖或分析報告，將會更進一部提高數據平臺的使用價值，擴大數據的應用層面，提升數據的使用效率，規范各項管理工作。

4結語

數據平臺采集數據涵蓋反映學校人才培養工作的主要信息，是政府監管高職學校和制定政策的有效憑據，也是社會了解高職學校的重要途徑。高職學校在做好數據采集、確保數據真實和準確的同時，要充分利用數據平臺進行自我監測、自我診斷，通過分析學校發展的優勢、劣勢和學校所處處地位，科學制定發展規劃與策略，促進學校持續健康發展。目前，平臺信息采集具有一定的滯后性，需要加強體系建設，實現數據的源頭采集和實時采集，并對數據進行深度加工分析，以滿足各方對平臺應用的需求。

參考文獻：

[1]何錫濤.高職評估數據采集平臺的建設與使用[J].高教發展與評估，2009（5）.[2]周慎.基于V2.11a001人才培養工作狀態數據平臺的功能與使用研究[J].湖北社會科學，2012（6）.[3]鄭衛東.構建高職院校教學質量保障體系的研究與探索———從數據采集走向數據管理[J].中國高教研究，2010（10）.

第四篇：南京化工廠數據采集與程控調度機一體化系統

南京化工廠數據采集與程控調度機一體化系統一、企業介紹

南京化工廠隸屬于中國石油化工集團公司，始建于1947年，是全國大型有機化工和精細化工生產骨干企業，原化工部確定的我國化學工業16個生產基地之一，1995年進入國家經貿委確定的全國512家重點企業序列。工廠現有在崗職工2500余人，各類專業技術人員700人，總資產7億元。

南京化工廠生產有機中間體、橡膠助劑和氯堿三大系列40個品種，產品自我配套能力強，精細化程度高，自成體系，優勢互補。經過50多年來持續不斷的技術改進和幾輪技術改造，產品質量穩步提高，規模效益逐步顯現，經濟技術指標跨入國內外先進行列，產品于1997年通過ISO9001質量體系認證。工廠下設12個化工車間、4個輔助車間、3個專業公司、1個專業化污水處理廠，擁有35套生產裝置，其中硝基苯、硝基氯苯、RT培司、間苯二酚、氯化苯、防老劑4020、防老劑4010NA及防老劑RD等裝置的生產規模處于領先地位，產量可達420kt/a。工廠技術力量雄厚，科研生產和質量檢測手段先進，其“蘭花牌”商標為江蘇省名牌商標。

近年來，南京化工廠緊跟時代步伐，依托中國石油化工集團公司，深入實施大企業、經濟國際化、科技興廠、名牌產品、人才戰略，推進體制、機制、管理、技術、文化創新,優化產業結構，培育核心競爭力，提升傳統產業，為實現跨越式發展奠定了堅實的基礎。

在經濟全球化的背景下，南京化工廠注重發展外向型經濟，面向全球，加強對外合作，參與國際分工，與跨國公司建立了穩定的貿易合作關系。2001年，以中國加入世貿組織為契機，組建了全資子公司——南京九州化工進出口有限責任公司，按照國際慣例，獨立開展業務，實施產品多元化進、出口，經營領域日益拓寬。

南京化工廠地處南京市北郊，長江之濱，風景秀麗的燕子磯畔，區位優勢明顯，交通便利快捷，擁有鐵路專用線、自備機車、專用碼頭、輪駁船和完善的儲運系統，產品市場覆蓋全國31個省、市、自治區，并遠銷歐美、東南亞等20多個國家和地區。

二、生產調度工作對信息化的需求

生產調度工作是化工企業生產運行管理的一個重要環節，調度工作是一個實時性極強的工作，而調度工作又與生產的各種信息緊密相關。通過電話匯總全廠生產信息來組織指揮生產或依靠調度員深入生產一線來獲得信息，往往由于語言表達不確切或信息滯后等原因造成對現場出現的各種復雜的情況不能及時的進行分析、判斷和決策，尤其在生產過程中各種工藝參數都在變化，如電器開關跳閘、設備故障、工藝控制參數超標等等，依靠簡單的調度手段，容易延緩處理時間。同時在調度工作中對重要的生產工藝參數以及生產過程中出現的故障都需要準確及時的記錄并作為資料保存，為生產活動的分析提供依據。因此必須建立一個強有力的、科學化的調度指揮系統。

南京化工廠作為一個具有50多年歷史的老企業，產品品種多、品種之間配套性強、且生產過程大多易燃、易爆、高溫、高壓、有毒，如何把生產調度人員從被動的緊張的局面中解脫出來，減少人為的不確定因素，加速各部門之間的信息傳遞，使生產運行管理工作最優化顯得十分必要，長期以來，我廠一直堅持生產調度管理系統向著科學化、自動化、智能化方向發展。早在1991年我廠就建立了一套“生產調度計算機輔助監測專家系統”，對全廠各主要工藝參數以及開關量進行實時監測，并完成數據處理、圖形顯示、越限報警以及制作報表等功能。

隨著企業生產規模的不斷擴大，在廠領導的關心和支持下，在2000年初我們以新上一臺CTC160程控調度機為契機，總結“計算機輔助監測專家系統”的成功經驗，與調度機生產方——杭州指揮通訊設備有限公司經過多方探討、協商、互相合作成功開發了一套具有現代化水平的生產調度管理系統——南京化工廠數據采集與調度機一體化系統。

三、系統構成及功能設置

⒈ 系統構成：本一體化系統由數據采集系統、調度機部分以及局域網三部分組成，系統結構圖如下：

⑴ 數據采集系統。南化數據采集系統使用國外優秀的工控組態軟件Citect和性能價格比較高的ADAM 4000系列數據采集模塊，運行在WINDOWS NT4.0操作平臺上，采集信號可以是傳統上的模擬信號4—20mA或1—5V，也可以是數字信號。電信號經過采集器后，變成數字信號，并以RS-485總線形式，利用企業內部電話網傳送到調度室數據采集服務器上。數據采集系統動態顯示現場各采集點的數據（數據刷新≤1S，精度上與現場儀表數據相差≤0.5%），并且把采集數據進行各種處理，如生成各種報表：班報、日報、月報等，生成趨勢曲線且曲線連續。調度人員通過計算機可以實時了解現場各種生產情況，一旦出現異常情況，調度人員可以第一時間獲得信息并迅速進行協調、處理。從而使調度管理工作一改以往的被動調度到主動調度，大大提高了調度管理效率。

⑵ 調度機部分。數據采集系統成功地與CTC 160門數字程控調度機實現一體化，平時，通過調度機與各崗位進行通訊聯絡并利用計算機對電話內容進行錄音，一旦出現越限報警，數采系統將發出聲光報警并通過調度機使現場相關話機振鈴，同時利用系統預先設計的自動語音播報系統告之相關工作人員各種異常信息，提醒工作人員對異常情況進行檢查，并迅速采取相應的措施。

⑶ 局域網部分。通過建立小型局域網實現數據共享，我們在三位廠級領導辦公室設置了三臺計算機，通過局域網可以隨時訪問數據采集系統服務器上的數據、數據同步顯示，為廠領導實時了解全廠生產情況并做出各種決策提供了更加及時準確的依據。

⒉ 數據采集系統主要功能設置

⑴ 采集站：針對工廠特點，我們設置了十二個數據采集站，其中8通道模擬輸入模塊13只，16通道開關輸入模塊12只。對全廠各主要生產裝置的重要工藝參數以及開關量（共80個模擬量、123個開關量）進行采集，每個采集站動態顯示現場各采集點的數據（每秒刷新一次），同時各采集站內分別設置了生產工藝流程圖、工藝卡片以及生產裝置實景圖等三個菜單項，可方便的點擊進入，供調度員進行觀測、學習。其中工藝流程圖采用模擬動態畫面并契入采集到的工藝參數值實時動態顯示。

⑵ 主測參數表：對不同車間、崗位采集到的影響全局的重要參數（公用工程系統的主要運行參數）進行匯總，集中監控。⑶ 趨勢圖：通過對各采集數據的處理可方便的生成趨勢曲線，曲線連續且每2秒刷新一次，趨勢圖中的曲線可任意添加或刪除，所有曲線都可以往前追溯一年之內的歷史數據，調度人員可以通過查看曲線全程了解各種生產情況。

⑷ 全廠地貌：提供全廠地貌圖并在對應位置標出全廠十五個高壓配電間所在地點的圖標，點擊圖標可方便的查閱各高壓配電間的系統圖，一旦供電系統出現故障可迅速的對系統圖進行調閱。

⑸ 全廠供電：提供全廠10kV供電線路系統圖，并標示出相應的開關位置。利用開關量模塊采集器對相應的開關量信號進行采集并顯示在供電線路系統圖上，一旦10kV線路出現跳閘，數采系統將能立即監測到相應的跳閘開關，10kV供電線路系統圖中對應的發生跳閘的開關將由正常運行時的綠色變成紅色閃爍，并發出聲光報警，同時數采系統將自動進入預先定義的專家決策系統，專家系統將準確的給出發生跳閘的線路、具體的影響范圍以及緊急處理的預案，這樣調度員將在第一時間獲得相關信息，從而能在較短的時間內按預案要求進行緊急處置，最大限度的降低了因電器線路跳閘對生產產生的沖擊。

⑹ 系統報警：分為硬件報警和采集點報警兩種。系統實時監視各采集模塊的狀態，準確記錄工藝參數出現越限報警時的數值、時間以及經過處理后恢復正常的時間，做到有案可查，為生產分析提供了可靠的依據。

⑺ 系統數據庫：通過對采集數據的處理，生成各種報表（班報、日報、月報），可方便的進行打印并作為資料保存。

⑻ 用戶注冊：出于對系統安全方面的考慮，系統對于一些機密性的資料或重要的參數設置等，通過設置嚴格的等級權限來加以保護，共分為一般調度員、調度管理員、系統管理員三個等級。

⑼ 系統維護：通過用戶注冊密碼確認后方可進入系統維護菜單項，對系統進行相關維護，如報警的設置與刪除、參數值的修改、調整等，操作比較方便。

⒊ 專家決策系統和自動語音播報系統

作為整個軟件的一部分，在數據采集與調度機一體化系統中，我們針對工廠實際情況，加入了專家決策系統和自動語音播報系統 ⑴ 專家決策系統：專家決策系統起著輔助決策和輔助咨詢的作用，一旦通過采集點采集到的被測量值出現異常情況（為防止出現誤報，要求連續5秒保持狀態），系統將自動檢索并進入用于事故處理的專家決策系統畫面，調度員將能夠迅速獲得相關異常信息，并提供了緊急處理預案輔助調度員決策指揮。專家系統匯集了調度人員幾十年工作中積累的豐富經驗，該系統的建立使調度工作更加豐富、完善，從而成為深受調度工作人員歡迎的智能工具。

⑵ 自動語音播報系統：自動語音播報系統是實現調度機與數據采集系統一體化的重要部分。一旦出現越限報警等異常情況，系統將根據相關檢索，找到對應的提示短語，通過調度機振鈴，自動向相關崗位發出語音提示，提醒對方進行檢查并采取緊急措施進行處理。該系統還有一個優點在于如出現大面積的供電線路跳閘等緊急情況，崗位上大量的電話同時打上來，通過自動語音播報系統利用調度電話可向相對次要的崗位進行簡單語音說明情況，要求其采取應急處理措施、并注意安全。而調度員則可以集中精力對出現問題的部位以及影響到全局的崗位和牽涉到安全的地方進行緊急協調處理，避免滋生災害的產生。

四、系統運行情況和效果評述

該系統從2000年開始在調度室投入運行至今，故障率較少、可靠性較高，達到了預期設計要求。深受調度工作人員歡迎，成為調度人員在工作中不可替代的一雙眼睛。其優點主要體現在以下幾個方面：

⑴ 信息的傳遞和處理迅速、準確、可靠，為正確的指揮生產和領導決策提供了可靠依據。調度員通過該系統可以迅速、準確的掌握全局或局部的生產情況，改被動調度為主動調度，增強了調度指揮的主動性和靈活性，大大的提高了調度指揮的快速性和準確性、從而極大的提高了工作效率。另外，通過網絡的設置，廠領導和部門領導可以很直觀的了解到最新的生產情況，從而為領導做出各種決策提供了更加及時準確的依據。

⑵ 將生產運行管理和安全監控熔為一體。通過對工藝運行參數的實時監測和越限報警設置，調度員也可以及時發現事故隱患，及時調整或采取防范措施，避免事故的發生和擴大。⑶ 系統的功能設置，有利于各種情況分析。系統提供的各種圖形（如趨勢圖、狀態圖）、報警的設置與記錄以及數據的存儲等功能，為進行生產情況分析、事故分析提供了可靠依據。例如：外供電波動對我廠電解系統的安全穩定運行影響很大，以前和供電部門交涉總是出現扯皮現象，后來通過我廠提供的準確的外電網電壓波動趨勢圖，對方才予以了足夠重視，有效的避免了因為外電網波動對電解系統可能造成的沖擊。

⑷ 經濟效益顯著。通過該系統對生產進行有效監控，保證了生產裝置的安全、穩定、經濟運行，為提高產品質量、降低消耗提供了可靠保障，取得了較為明顯的經濟效益。

該系統的使用為提高我廠調度管理工作水平起到了積極作用，受到了各方面包括同行的好評，但是，該系統并不是很完善的，有些方面有待進一步的完善提高，例如：在網絡方面，我們準備與擬建中的工廠局域網進行聯網，同時也想把環保在線監測系統也并入到該系統中，總之，隨著工廠的不斷發展，科學技術的不斷進步，我們將始終堅持調度管理工作科學化的發展方向，不斷提高調度工作的現代化水平。

第五篇：單片機數據采集與雙機通信系統的設計任務書

智能儀器設計實習

設 計 任 務 書

題目單片機數據采集系統的設計專業、班級學號姓名主要內容、基本要求、主要參考資料等：

主要內容：

功能要求：完成單片機數據采集系統

1）使用單片機采集數據。

2）將采集到的數據送上微機顯示、處理。

上述內容為基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。

基本要求：

? 明確設計任務，復習與查閱有關資料。

? 設計所用硬件芯片按給定使用。

? 按要求對設計進行簡要說明，總體設計方案，各部分的詳細設計。

? 寫出體會和總結。

要求全部使用A4紙打印稿，不少于5000字。

主要參考資料：

? 李朝青編．《單片機原理及接口技術》(簡明修訂版)．北京航空航天大學出版社，1998 ? 馮克．《MCS-51單片機實用子程序及其應用實例》．黑龍江科學技術出版社，1990 ? 楊欣榮等．《智能儀器原理、設計與發展》．中南大學出版社，2003 ? 孫傳友等．《感測技術基礎》． 電子工業出版社，2001

? 王福瑞等．《單片微機測控系統設計大全》．北京航空航天大學出版社，1999 ? 科技期刊：《單片機與嵌入式系統應用》、《實用測試技術》、《自動化儀表》、《傳感器世界》、《測控技術》、《電子技術應用》等2001年以后各期。

完成期限： 2013年12月16日

指導教師簽名：

2013年 12月16日