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(廣西大學電氣工程學院,廣西 南寧 530004)
【摘 要】輸電導線弧垂是導線運行的重要參數,影響電網的安全穩定運行。傳統的運行輸電線弧垂測量方法操作復雜,誤差較大。提出了一種基于部分線段圖像識別的弧垂計算方法,用高清相機拍攝部分線段并測定導線的檔距等簡單數據,并采用中值濾波和Canny邊緣檢測算子進行圖像預處理;再以懸鏈線模型為基礎提取部分段曲線的獨立狀態參數,還原完整的懸鏈曲線并計算其弧垂。通過兩端等高懸鏈線及兩端不等高懸鏈線的實測試驗,結果表明,該方法能滿足工程的精度要求,具有一定的實用價值。
關鍵詞 懸鏈線模型;弧垂測量;圖像識別;Matlab仿真
基金項目:廣西研究生教育創新計劃項目(YCSZ2014038)。
作者簡介:莫枝閱(1989—),男,碩士研究生,主要研究方向為電力系統規劃與可靠性。
秦麗文(1990—),女,碩士研究生,主要研究方向為電力系統規劃與可靠性。
葉蕾(1990—),女,碩士研究生,主要研究方向為電力系統規劃與可靠性。
崔堂山(1991—),男,碩士研究生,主要研究方向為電力系統規劃與可靠性。
0 引言
輸電線路弧垂是線路設計和運行維護的主要指標之一,弧垂過小,架空線的拉應力就大,桿塔荷載增大,安全系數減小,嚴重時可能發生斷線、倒塔和掉串等事故;弧垂過大,架空線對地及交叉跨越物的安全距離不足,風擺、舞動和跳躍會造成線路停電事故的風險就隨之增加[1]。因此,運行線路的日常巡檢中需要對弧垂進行實時監測,將弧垂控制在規程要求的范圍內以保證線路和被跨越設備的安全。
傳統的導線弧垂實測計算方法主要有角度法、馳度板觀測法和中點高度法[2-4]等,這些方法均存在測量難度大、實時性差,或者誤差較大的問題。隨著現代測量技術的不斷發展和各類先進工程測量儀器的開發,基于先進的測量儀器和計算平臺(包括計算機算法[5]、圖像識別技術[6-7]、光纖光柵應變傳感器[8]、LabVIEW平臺[9]、J2ME技術[10]以及電場逆運算原理[11]等)的弧垂測量新方法應運而生。利用圖像處理技術進行弧垂計算有全景拼接數碼照片[12]和計算機視覺原理標定線路坐標值[13]等方式。其中,全景拼接技術在實際操作中,容易出現拼接失真而帶來較大的計算誤差;利用計算機視覺原理計算弧垂時需要標定線路坐標值,在地形環境復雜的地區難以進行準確標定坐標值,甚至是無法完成的。此外,其他仿真類方法需要用到復雜的計算公式和考慮影響弧垂的眾多因素如導線溫度、張力、傳輸容量等,在實際工程應用中給現場人員帶來不便,因此很難得到應用推廣。為此,本文提出一種基于部分線段圖像識別的弧垂計算方法。
1 圖像識別技術
由于拍攝圖像的復雜性,為了使特征的提取精度更高,需要對圖像進行預處理,包括濾波[14]和邊緣檢測[15]等。
1.1 圖像濾波
為了減弱各種噪聲的干擾和影響,在提取圖像的特征值之前需要先對圖像進行平滑濾波。圖1顯示不同濾波方法對加噪聲的部分段柔索圖像的濾波效果。從圖1可以看出,對于抑制數字圖像中的噪聲,低通濾波的效果并不理想,背景中的大部分噪聲沒有被濾去;均值濾波能夠濾去大部分的噪聲,但得到的圖像不夠清晰;中值濾波能夠很好地消除噪聲的干擾,還原出清晰的圖像。因此選擇中值濾波的方法對圖像進行濾波。
1.2 圖像邊緣檢測
電力線路最基本的特征是其線特征,線特征的提取可以采用圖像的邊緣檢測來實現。圖2顯示不同經典邊緣檢測算子的檢測效果。從圖2可以看出,4種邊緣檢測算子的整體效果都比較理想,但是 Roberts算子、Sobel算子和Prewitt算子由于信息點丟失而使線條連續性不佳,平滑效果較差,有偽邊緣出現;Canny算子檢測的邊緣較細,為單像素,而且提取的邊緣完整性較好,細節表現明細,能在噪聲抑制和邊緣檢測之間取得較好的平衡,且檢測出的邊緣為單像素。因此選擇Canny算子對圖像進行邊緣檢測。
邊緣檢測得到線路的兩條邊緣,參照曲線平滑的思想,可以采用兩條邊緣線的中間線來代替懸鏈線,以更加準確地反應線路的趨勢。在尋找中間點的時候,若同一x坐標上有n個像素點,則中間點的y坐標可表示為
式中yi為第i個像素的y坐標。
2 懸鏈線還原
文獻[16]提出一種用“懸鏈段”方法分析柔索結構的思想。當懸鏈線的檔距一定時,只要一個獨立變量就可以確定線路的懸垂狀態。圖3是懸鏈段參數提取示意圖,采用數字圖像處理所用的坐標約定,選取頂部索曲線傾角的正割值作為獨立變量求解,定義secθ=n,θ為頂部索曲線傾角,則可由公式(2)確定懸鏈線的狀態。
y=ach(x/a+archn-l/a)-ach(archn-l/a)+y0(2)
式中,a為待求系數,(l,h)是曲線切點坐標,(x0,y0)是曲線的端點坐標。
線路參數的提取步驟如下:
(1)獲取部分段線路圖像的兩端點坐標(x0,y0)、(L0,H0),計算連接兩端點坐標的直線的斜率k,得到兩端點連接的直線方程;
(2)利用點到直線的距離公式,求出點到直線的最大距離,對應的點即為切點,并取得切點坐標(l,h);
(3)k即為頂部索曲線傾角的正切值tanθ,則,切點坐標即為頂點坐標(l,h)。
(4)由h/a=n-ch(archn-l/a)解出a,即可確定懸鏈線的狀態方程。
由求得的狀態方程公式(2)畫出曲線在原圖像大小范圍內的部分,則為還原的部分曲線圖像;求出完整曲線兩端點的橫坐標,即可還原出完整的懸鏈線,橫坐標的計算如圖4所示。
圖4為測量數值示意圖,其中L為固定檔距,L′為實拍部分段曲線的水平距離,L1和L2分別是原點到懸鏈線兩端點的水平距離。測量得到L、L′和L1的值,則可求出L2。有
以部分段圖像的原點為原點,畫出曲線在-x1到x2區間上的部分,則為該檔距內完整的懸鏈線。
3 弧垂計算
從第2節中還原的完整懸鏈線提取兩端點坐標(-x1,y1)、(x2,y2),則連接懸鏈線兩端點的直線方程為,減去式(2)即得懸鏈線的弧垂值為
f=yd-ach(x/a+archn-l/a)+ach(archn-l/a)-y0(5)
令?墜f/?墜x=0,當x=a(arshk1-archn)+l時,可得到最大弧垂值fmax,式中k1=(y2-y1)/(x2-x1)。
結果計算中,恢復出的像素點和原圖像素點間的相對誤差為
α=(y-y′)/y(6)
平均誤差率為
式中y為原圖像中某一像素點的坐標,y′為恢復出的該像素點的坐標。
計算得出的弧垂值和實際測量的弧垂值之間的相對誤差為
式中f為實際測量得到的弧垂值,fmax為計算得到的弧垂值。
4 算例分析
由于柔索具有均勻、不可伸長的特征,所以用平滑的柔索代替電力線進行仿真實驗。以Matlab作為工具,分別對兩端等高和不等高的柔索進行試驗計算。采用高清相機拍攝檔距一定的柔索的一部分圖像作為分析對象,并測量得到圖4中所示的測量參數L、L1、L′和實際的弧垂值。
4.1 兩端等高柔索試驗
如圖5 所示為兩端等高柔索實測試驗結果。其中圖5-(a)為實拍的部分柔索圖,圖5-(b)為實拍完整柔索圖,圖5-(c)為恢復的部分柔索圖像,圖5-(d)為恢復的完整柔索圖像。
對比圖5-(a)和圖5-(c),恢復出來的柔索與原圖像柔索是一致的,通過計算得出像素點的平均誤差率為α=4.795%。對比圖5-(b)和圖5-(d),恢復出的完整的柔索圖像與實際的完整柔索圖也是一致的。實際測量中測得實際弧垂f=21.60cm,通過本文的方法計算出的弧垂為f=20.93cm,計算相對誤差為β=3.104%。
4.2 兩端不等高柔索試驗
如圖6所示為兩端不等高柔索實測試驗結果。其中圖6-(a)為實拍的部分柔索圖,圖6-(b)為實拍完整柔索圖,圖6-(c)為恢復的部分柔索圖像,圖6-(d)為恢復的完整柔索圖像。
對比圖6-(a)和圖6-(c),恢復出來的柔索與原圖像柔索是一致的,通過計算得出像素點的平均誤差率為α=4.410%。對比圖6-(b)和圖6-(d),恢復出的完整的柔索圖像與實際的完整柔索圖也是一致的。實際測量中測得實際弧垂f=33.52cm,通過本文的方法計算出的弧垂為f=33.91cm,計算相對誤差為β=-1.160%,負號表示計算得到的弧垂值大于實際測量的弧垂值。
5 結論
以懸鏈線模型為基礎,通過部分線段圖像識別分析,提取部分段曲線的獨立狀態參數,還原完整懸鏈線并計算其弧垂值。
(1)采用中值濾波和Canny邊緣檢測算子進行部分段圖像處理,能夠得到較清晰的曲線和較準確的圖像像素點坐標。
(2)利用Matlab 進行仿真試驗,結果表明,對于兩端等高或不等高的柔索,該方法都能夠較好地提取曲線的狀態參數,恢復完整的柔索曲線并較為精確地計算出弧垂值。
(3)從導線的固有形態(懸鏈線狀態)提取計算弧垂的參數,避開導線應力、溫度、傳輸容量等影響,能對弧垂進行準確、直觀的測量。
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關鍵詞:古典文獻數據庫 公共古典文獻數據庫 文獻檢索服務系統
計算機技術的飛速發展,為古典文獻研究的現代化提供了堅實的基礎,其貢獻是有目共睹的。然而,計算機技術在古典文獻研究中的運用仍然存在著極為嚴重的缺陷也是不容回避的。筆者近幾年來主持并直接參加設計“e書庫”數據庫的過程中,感到有必要將自己的一些想法提供給正在設計有關軟件的計算機專業人員、愿意使用該類軟件的專家學者們參考。
一、我國古典文獻數據庫建設的歷程
自古以來,歷代學者對古典文獻整理與研究一直沿襲手工操作的方式,然而自上世紀80年代后,計算機技術開始涉入到古典文獻研究中,對傳統的古典文獻整理與研究方法(自然也對一切需要使用古典文獻資料的專業研究)起到了極大沖擊。
首先簡單回顧一下計算機技術在古典文獻研究領域內發展的歷程。上世紀80年代初,我國一些圖書館、大專院校及科研機構陸續開始大規模地利用計算機設計并建立數據庫。大致說來有兩類數據庫,一類是書目數據庫,一類是文獻數據庫。南京圖書館于90年代初率先建立書目數據庫,對讀者檢索有關書目起到了極大的幫助。之后,各地圖書館紛紛效尤,類似的書目數據庫很快就普及了。雖說至今各地圖書館的書目數據庫的檢索方式,仍存在機讀編碼格式不統一的問題,然而書目數據庫提供的方便快捷的查詢功能,對讀者來說無疑是一件大好事,具體到學術研究來說,至少為研究者提供了一個比較方便的查找有關古典文獻的實用工具。
在建立書目數據庫的同時,一些大專院校與科研機構開始研發各自的文獻數據庫。從數據制作格式來說,大致可以區分為兩類,一類是圖像格式,即將按原著內容掃描成PDF圖像文本,另一類是元數據格式,即錄入文獻文本內容(或掃描并轉化為電子文本)導入數據庫,并轉換成可閱讀與檢索的數據庫機讀格式。一般說來,無論是PDF格式還是元數據格式,它們數據庫容量都較大,也提供了較為原始的檢索方式,為學術研究提供了不小的幫助。從上述兩類制作格式的數據庫來說,PDF圖像文本可以直接閱讀圖像文字,但總體說來不太適應古典文獻整理與研究的需要。而元數據格式較為精致,初步具備了較為方便的常用的功能,可以檢索、作卡片等等。
古典文獻數據庫從收錄的文獻內容來說,大致可以分為兩類:一類是類目數據庫,即按“類”收錄有關圖籍,如經學類、史學類、文學類以及甲骨文、金文或出土文獻資料、石刻資料等等,另一類是綜合數據庫,如《四庫全書》、《四部叢刊》、《國學寶典》之類數據庫。
大陸最早的古典文獻數據庫是河南大學的《宋人筆記檢索系統南宋主要歷史文獻》,建立于1987年。之后,各種數據庫紛紛涌現,比較重要的有南京大學、河南大學、蘇州大學聯合研制的《計算機甲骨文信息處理系統》、中國社會科學院《全唐詩》、《先秦魏晉南北朝詩》、《全上古三代秦漢三國六朝文》、《十三經》、《全唐文》、《諸子集成》等數據庫、北京大學《全宋詩》數據庫、南京師范大學《全唐五代宋詞》數據庫、四川大學《宋會要輯稿》數據庫(與海外合作)等等。港臺古籍數字化起步較早,均采用繁體字形式。1984年臺灣中央研究院歷史語言研究所開始研發《漢籍全文資料庫》,香港中文大學則有《漢及以前全部傳世文獻》、《魏晉南北朝全部傳世文獻》、《竹簡帛書出土文獻》數據庫等等。其中《竹簡帛書出土文獻》收錄《馬王堆漢墓帛書》、《武威漢簡》、《睡虎地秦墓漢簡》、《銀雀山漢簡》、《居延漢簡釋文合校》及其它散見簡牘共140多萬字的竹簡帛書出土文獻,價值頗高。
值得注意的是,這些數據庫主要是提供給本單位研究人員使用的,當然也有部分數據庫對外開放,為其他研究者提供一定幫助。雖然這些數據庫有種種限制,但它們無疑為古典文獻的研究(當然包括其它專業的學術研究)提供了方便。之后,隨著網絡技術的發展,各科研機構、大專院校、各地方的圖書館、以及其它數以百計的網站向用戶提供收費或不收費的古籍文獻檢索服務,甚至還提供古籍文獻的下載服務。顯然,這些工作的開展,為學術研究的現代化提供了極為有力的支持。至今為止,據筆者所查索到的除科研機構、大專院校、各地圖書館數據庫之外,提供各種文獻下載的中文網站至少在200個以上,其中就有不少古籍文獻下載的網站。這些古典文獻數據庫或有關網站的建立,確實為古典文獻整理與研究乃至其它學術研究提供了極有價值的幫助。
二、目前存在的問題
當然,我們也應該清醒地看到,在古典文獻數據庫大量涌現的同時,一些潛在的問題與數據庫本身的缺陷嚴重地制約著古典文獻數據庫的正常發展。
從古典文獻數據庫技術發展角度來說,筆者認為大致經過三個發展階段。第一階段是PDF圖像文本數據庫,其數據來源主要是以掃描方式獲得,形成PDF圖像文本。這種圖像文本優點是直觀,與原書分毫不差,但它的缺點是功能極其單一,僅可供瀏覽圖像和簡單地檢索書目。雖然第一階段的數據庫功能極少,但畢竟能方便而直觀地閱讀文獻了,因此引起了學者們廣泛的興趣。必須指出的是,由于功能太少,這類數據庫難以進一步發展。
第二階段是元數據數據庫,以香港迪志公司投資、書同文數字化技術有限公司設計、上海人民出版社出版的《四庫全書》、書同文數字化技術有限公司設計、萬方數據電子出版社的《四部叢刊》、尹小林《國學寶典》、南開大學永川公司的《二十四史》,以及大陸、港臺等大專院?;蚩蒲袡C構制作的較大型的數據庫為代表。它們的優點是具有較多的基本功能,如檢索、卡片、打印等功能,有些還附加了日歷查詢、字典、音樂背景等附加功能。然而,它們都不允許對數據庫內的文本錯誤進行修訂、沒有圖表處理能力、不提供功能升級服務(某些軟件提供所謂新版本,實際上只是增加一些文獻文本,并未真正提升軟件服務功能)。而且由于各自為政,開發者大都采取自定義方法來自造非常用的生僻詞,因此各種數據庫之間字庫不能相互兼容。這一階段的古典文獻數據庫也有吸收第一階段數據庫有圖像的優點,如上述提及的《四庫全書》就附有圖像,以利研究者核對文字。該階段絕大多數數據庫注意到版權問題,但仍有一些數據庫在版權上出現較大問題,乃至引起法律糾紛。
計算機技術廣泛地涉入文科研究領域,各種古典文獻數據庫紛紛建立,當然給古典文獻整理與研究的現代化提供了極其有利的幫助,然而,在筆者看來,目前計算機技術在這一領域中的運用形成紛亂無序的“戰國時代”,有許多亟待解決的問題,否則將會影響或說削弱計算機技術在古典文獻研究(乃至其它學術研究)中巨大作用。對此弊病,筆者擬作一概述,企望引起有關部門、數據庫開發者及使用者的重視,以期真正使計算機技術對古典文獻整理與研究起到更大的促進作用。大致說來,主要問題有以下幾個方面:
其一,缺乏整體領導與規劃,國家投資與收益不對稱。當然,首先應該看到,國家有關部門已經著手做了一些規劃,也實施建立一些比較大的古典文獻數據庫,如2002年10月,國家科技圖書文獻中心受科技部的委托,牽頭聯合中國科技信息研究所、國家圖書館、上海圖書館、中科院圖書館、北京大學圖書館等單位,啟動了我國數字圖書館標準規范建設項目。這一項目的目的就是力圖建立我國比較統一和規范的數字圖書館標準,自然也會對建立古典文獻數據庫有較大的借鑒與參考的價值。又如北京大學《中國基本古籍庫》、上海圖書館《古籍影像光盤制作及檢索系統》等等,也由國家有關部門投入大量資金,而且已經啟動并完成了部分內容。不過也應該強調,由于國家沒有制定出一個比較符合國內數據庫發展狀況的真正有價值的規范體系,因此這些項目的承擔者仍是各自為政,數據庫之間并不能兼容,不可能形成技術“合力”。再從所取得的社會效益或說實際使用價值來看,也不盡人意。因為至今為止建立的各種數據庫仍人為地設置許多障礙,無法使它們實現較大的使用價值。數據庫由國家投資,收益自然應該歸國家,或者成為不收費的公益數據庫,但目前收益既不歸國家,又未能成為公益數據庫,這不能不說是個極大的遺憾。實際上,數據庫制作者無償利用國家投資進行了開發,制作完成后卻獲得相當豐厚的收益,使人感到有“國家投資,個別單位圖利”的印象。筆者不反對交納一定使用費用,但收費單位一定應該說明收費后去向,絕不允許產生國家投資而由個別單位乃至某些個人得利的情況。
其二,開發商嗜利忘義,數據庫錯誤嚴重。除上述由國家投資開發的古典文獻數據庫外,還有一些有一定技術實力的軟件開發商加入到古典文獻數據庫的開發中來了。比較而言,各科研機構、大專院校及各地圖書館建立的古典文獻數據庫質量較高,而開發商則很少關注數據庫中的文獻質量。我們承認確有少量開發商制作的數據庫質量較高,如迪志公司開發的《四庫全書》之類,然而象《四庫全書》這樣的數據庫確實鳳毛麟角,難以尋覓。我們發現,甚至有些開發商僅僅是把文本進行文字掃描導入,疏于校對,因此文本錯誤百出,難以卒讀。由于利益驅使,絕大多數開發商都以“獨自開發”為己任,數據庫設計相互保密,互不兼容,使用戶深感不便。這些問題已嚴重地影響到古典文獻數據庫的正常發展了。
其三,熱門文獻數據重復,冷門文獻數據罕見。雖說目前數據庫品種繁多,但由于考慮到使用者對文獻內容的需求,因此許多開發者熱衷于開發那些熱門數據,而一些比較冷門的文獻則鮮有人問津。實際上,冷門的文獻并非是沒有學術價值的文獻,只是使用人較少而已。因而,目前不但數據庫中文獻內容重復現象極為普遍,甚至同名同姓的數據庫也有不少,如《四庫全書》就出現了武漢大學版、上海人民出版社版等數種不同版本。且不說那些數量繁多、質量也不甚高的數據庫浪費了多少人力物力,其實也使用戶陷入無可適從、欲舍不能的境地。用戶往往為了某些少量文獻內容不得不購買和安裝整個數據庫操作系統,而且這些龐大的數據庫大量占據硬盤空間,導致計算機運行速度大為減慢。而那些允許網上檢索的文獻數據庫又往往容量極大,上網檢索者多,導致“交通阻塞”!
其四,技術關卡重重,難以互相兼容。各開發者既鑒于不同開發目的與技術條件,又為防止他人解密,因此在開發過程中在數據庫某些程序中人為設置技術障礙,以保障自己利益不受損害。自然,開發者需要投入大量人力物力,保障本身利益不受損害是無可非議的。然而也由于人為地設置了障礙,卻使各種文獻數據庫之間不能兼容,無法形成合力,先進的技術反而成為技術壁壘。實際上,這一情況大大浪費了寶貴的人力資源與財力,對古典文獻的開發與利用有百害而無一利。另外,由于技術壁壘,在古典文獻數據庫的文字方面更導致許多問題。我國古籍常用漢字大約為4萬余個,這還不包括超過2萬個異體字及數千甲骨文、金文等古文字。然而我國目前在計算機上采納的國標字庫(GB)和擴展字庫(GBK),兩者相加也只有27000余字,這與我國古籍常用漢字數量相比,實在差距太大。因此,如此小的字庫與需求相比確實是捉襟見肘。為了彌補這一缺陷,一些軟件設計者就采取在自定義區自造字(乃至占據字庫中擴展B的位置)、有些也用圖片方式來填字。而這些自造字、圖片字,拷貝到WORD文本之后,由于內碼位置的差異就變成其它字了,從而導致文本錯誤。
其五,功能單調,難以真正為科研服務。建立較早的古典文獻數據庫功能比較單調,只能做些簡單檢索、拷貝,沒有更為先進的功能,不能適應學術研究的需要。后來的一些古典文獻數據庫也存在類似問題,例如《四庫全書》的檢索功能,雖說可以采用添加“作者”、“書名”等限定條件,但檢索結果只是羅列一排出處,無法直觀地了解檢索到的具體內容。而且《四庫全書》也沒有提供更多的功能給用戶,因此這一巨大的工程仍遠遠不能滿足用戶的需求。況且這一數據庫目前已經“定型”,不再繼續開發,使用戶對此深感遺憾。而其它古典文獻數據庫設計者的思維大多仍停留在“文本之爭”當中,重復著原來設計思想的錯誤,沒有更多地開發為科研服務的有效功能,因此在筆者看來,這一做法顯然不可能真正擺脫古典文獻數據庫目前面臨著的困境。
其六,學術圈地,使人心有余而力難用。解放后,一些國家級出版社化費了極大的精力,組織專家點校了不少重要古籍,為學術研究的發展作出了極大貢獻。然而時至計算機時代的來臨,卻出現了“版權”的問題。一些制作者忽視了國家有關版權法規,直接利用了一些出版社的成果來牟取經濟利益,理所當然地會產生版權糾紛。筆者以為,保護版權是每個學者乃至每個公民應盡的責任,根本毫無討價還價的余地。然而問題是,現在一些出版社由于各種原因,沒有對自己已出版的點校過的古籍進行開發,而愿意開發這些古籍資源者卻無法涉入其中,導致他們處于既想開發這一寶藏又無法回避版權問題的尷尬境地,這就使眾多需要使用者望洋興嘆。如果有關出版社不愿授權,那么想要開發這些古籍者只能返回到沒有標點的原始文本中去。這種情況確實使每一個希望使用古典文獻數據庫的用戶感到極其失望,而且嚴重影響了古典整理與研究的現代化進度。
上述種種現實情況,已經是制約計算機技術對古典文獻整理與研究支持的瓶頸了,如果不解決這些問題,計算機技術即使再發達,恐怕也難以對古典文獻整理與研究予以真正意義上的支持與幫助。
轉貼于 三、如何解決古典文獻數據庫存在的問題
古典文獻數據庫存在的問題是十分明顯的,那么如何解決這些問題,以利學術研究(當然包括文獻研究)的迅速發展?筆者以為現在應該設計和開發出新一代文獻數據庫的軟件。按照筆者設想,這代軟件應該以建立能自由升級的公共古典文獻數據庫為目的,是一種以提供強大功能為主、徹底解決版權問題的數據庫,實際上是建立一個規模巨大的功能相對完善的學術研究資源庫。所謂公共古典文獻數據庫是綜合性數據庫,只能由國家有關部門作為主要規劃者,它應該盡可能地包羅我國傳世古典文獻、碑刻資料和出土文獻等。在此基礎上允許建立適應每個研究者研究范圍的個性化的文獻檢索服務系統。個性化的文獻檢索服務系統是指每個具體研究者所擁有的安裝在各自計算機上的文獻檢索服務系統,它擁有一定數量的適合自己研究的范圍的古典文獻文本。其實,各個研究者并不需要一個“包羅萬象”的規模極其巨大的數據庫,即使象占據6至7個G硬盤的《四庫全書》,具體到一個研究者真正需要的內容并不是全部,而是其中一部分內容。
問題的關鍵在于公共古典文獻數據庫與個性化文獻檢索服務系統兩者之間的技術“契合”,即兩者互相兼容的程度。公共古典文獻數據庫應該與個性化文獻檢索服務系統有所區別,公共古典文獻數據庫應該側重于文獻數量的完善、完備,而個性化文獻檢索服務系統則應該考慮其功能強大。因此,從本質上說,公共古典文獻數據庫應該是一個統一的設計比較周密、與其它個性化數據庫在技術上能實現良好兼容的的數據庫;而個性化文獻檢索服務系統應該是“百花齊放”式的但必須能與公共古典文獻數據庫兼容而非各自為政的小型數據庫。兩者關系是源與流的關系。鑒于此,筆者以為目前應該從兩個層次上來解決問題,一是盡快建立公共古典文獻數據庫;一是繼續開發個性化文獻檢索服務系統。
根據筆者近幾年的實踐,感到要解決這些問題并非不可能的。其實只要認真對目前計算機技術在古典文獻整理與研究中存在的問題作一分析與梳理,重點突破一些瓶頸問題,應該說是能解決上述這些問題的。那么怎么才能突破上述這些瓶頸呢?筆者以為以下幾個方面是值得考慮的。
其一,加強總體規劃,建立公共古典文獻數據庫。作為一個具體單位來說,誰也沒有可能建立一個包羅萬象的古典文獻數據庫,因此,這只能由國家有關部門組織人力物力來完成。其實,就目前來說,國家投入資金并不少,但由于制度原因,只是向某些重點院?;蚩蒲袉挝?、向重點項目投入巨資,而這些單位建立起各自為政的古典文獻數據庫、期刊數據庫,雖然也為學術研究作了一些貢獻,但不可否認的是,由于各自設計思路不同,相互之間不能兼容,已經妨礙到數據庫進一步發展了。以筆者愚見,國家有關部門應該主動負起責來,加強領導,重新考慮古典文獻數據庫的立項問題,組織力量、投入資金,真正建立起一個規模巨大、能為絕大多數研究者利用的公共古典文獻數據庫。同時也應該考慮所立項的古典文獻數據庫與其它數據庫(如現代文獻數據庫、當代文獻數據庫、期刊數據庫等)之間的兼容關系,只有這樣,或許若干年之后就能建立起一個價值極大的能真正為學術服務的公共古典文獻數據庫,乃至包羅一切文獻的數據庫。當然,就公共古典文獻數據庫來說,可以進行適量收費服務,但主要仍應該定位在“公益”上,不以“利”為主,這樣才能真正建立一個有價值的公共古典文獻數據庫來。
其二,數據庫內容與文獻檢索服務系統分離。這個問題與上述問題是緊密關聯在一起的,如果不能真正做到數據庫內容與文獻檢索服務系統分離,那么目前“列國紛爭”的面貌是不可能真正解決的。
我們知道,一個古典文獻數據庫實際上是兩大部分組成的,一是古典文獻數據庫內容,即數據庫所包括的文獻文本,二是對這些數據進行管理的文獻檢索服務系統。其實目前所見有關古典文獻數據庫都是“兩者合一”,即既包含一些文獻數據內容,又有具體的操作服務系統。事實上,這些古典文獻數據庫在功能上明顯存在缺陷的。就目前古典文獻數據庫管理形式來說,一是網絡管理,一是個人管理。前者是網絡數據庫,一般是單位所擁有的數據庫,即我們所說的網絡版,后者是安裝在個人電腦中的個人版。就功能來說,網絡版沒有必要具有卡片、文本修訂、書簽等個性化的功能,個人版應該具有做卡片、文本修訂、書簽、文獻管理等個性化的功能。就文獻數量來說,網絡版自然力求文獻內容豐富,盡可能包羅文獻文本,而個人版實際所需要的文獻數量是根據各自研究需要而定的,因而強行“規定”使用所有文獻內容并不值得肯定。就文獻內容來說,網絡版與個人版都應該允許不斷地增加其數據庫文獻內容,但不同的是,網絡版應該是只增不減,而個人版應該允許用戶根據研究需要自由增減文獻內容。
在筆者看來,應該從單純的文本內容競爭的思維中解脫出來,進入以文獻檢索服務系統競爭為主,文本竟爭為輔的體系,或許是解決古籍文獻數據庫的出路。也就是說,擅長計算機技術的開發者(開發商)應該注重文獻檢索服務功能的開發與完善,而具體文本的整理可由研究學術的專業人士來完成。這樣,開發者就可能開發出比較成功的文獻檢索服務系統,而數據庫中的文本也由于專業人士的加入而能大大提高文本的準確率,然后合成為一個規模較大的公共古典文獻數據庫。當然,輸入和整理古典文獻文本可以采用投標(或以申報項目形式)來確定,規定統一格式,要求保證文本的正確率達到一定比例,完成后再分別導入這一公共古典文獻數據庫中;經過若干年努力,最終能形成一個規模巨大、適應于學術研究的公共古典文獻數據庫。我想,采取這種措施不但節省了大量重復投資,真正做到人盡其才,物盡其用,而且一旦建立起這個規模巨大的公共古典文獻數據庫,可以解決了目前數據庫泛濫、文本錯誤太多、重復勞動等弊病,而且真正能做到廣大學者對古典資源“共享共有”。
在此基礎上,各個開發商可以力求開發學者們個性化的文獻檢索服務系統,它無須考慮文獻文本內容,但必須功能強大、操作方便,并與公共古典文獻數據庫完全兼容,學者們通過“購買”文本或其它方式來方便地組建自己的數據庫,這樣或許會給學術研究帶來真正的方便。
還須補充的是,我國的古典文獻中有大量表格與圖片,而由于技術原因,目前所有古典文獻數據庫都沒有導入原著的表格與圖片,極個別數據庫有少量圖片也是不能檢索,這是目前眾多古典文獻數據庫的重大失誤之一。其實只要真正化力氣去探索,這個問題是不難解決的。因為筆者曾作過設計并反復試驗,只要設計合理,圖片與表格不但可以導入數據庫,而且都是可以在數據庫中進行檢索。
其三,加速確定字庫方案,以利數據庫健康發展。當然,要真正解決公共古典文獻數據庫問題,還必須解決字庫問題。目前,國家雖然組織專家在論證有關字庫問題,然而由于進程不快,遠遠落后于當今計算機技術發展的需要。按照筆者的看法,應該建立一個以Unicode字庫為基礎的、適應漢語古籍需要的、并與國際接軌的真正有中國特色的字庫。這就需要抓緊工作,迅速落實擴展字庫B的內碼。同時根據我國漢字的具體特點,對自定義區域的6400字的內碼配置也應該有所規范,這樣才能使漢語字庫統一問題落實到實處。如果真能做到如此,那么就能真正解決目前古典文獻數據庫之間字庫互不兼容問題。
與字庫相關聯的是字體問題。古典文獻數據庫應該考慮到古代文獻對文字的特殊需要,筆者以為凡是古代文獻數據庫中的文本應該保留繁體字,以防繁簡不分而導致文義偏差。就目前計算機技術來說,解決這一問題是毫無困難的。其實用繁體字輸入文本早已不是問題,而掃描古籍文本再轉換成文字的技術也十分成熟,如北京書同文公司的“數碼翰林”OCR識別系統,應該說是極有價值的識別軟件,對絕大多數繁體文字能夠正確識別。如果能再進一步加以改進,使擴充字庫數量并與Unicode字庫兼容,那么古代文獻的文字識別問題是可以得到解決的。應該強調的是,古代文獻以繁體字導入數據庫,但應該允許在數據庫中自由進行繁簡轉換,換句話說,若需要使用繁體字時,文本可以保留繁體字,而需要簡體時,可以十分方便地轉換成簡體,這樣就適應用戶對繁簡體的不同需要了。
其四,徹底解決古典文獻版權問題。這是困撓計算機古典文獻數據庫建設的重要難題之一。自然,這一問題要真正得到落實確實存在相當困難的,因為版權保護工作任重道遠!不過,即使困難再大,古籍文獻數據化的發展的潮流是不可能停止的。筆者以為,有關出版社在維護自身法定的版權權益的前提下,應該從大局出發,在收取一定數量的報酬前提下,允許制作有關古典文獻的數據庫,以利學術研究的發展。至于報酬多少可以也應該實事求是地酌情商定,國家有關部門應該主動與那些出版社協調,亦可將目前大量分散投入到各課題中的資金中抽出部分來補償有關出版社,雙贏互利,以求突破版權瓶頸,早日解決這一棘手的問題。
與此相關的是古典文獻電子文本的版權問題,這也是個極難處理的問題。因為用戶若貪圖小利,版權意識不強,不愿化費代價使用電子文本,就容易產生“盜版”問題,如此就使得制作古典文獻電子文本者的正當利益大受損失。按筆者設想,如果真正能夠由國家有關部門主管古典文獻數據庫建設工作,那么就可以設想建立公共古典文獻數據庫規定導入數據庫的文獻文本都給予一個“統一編號”,沒有統一編號的文獻就不能直接導入公共古典文獻數據庫和個人使用的文獻檢索服務系統中,也就是說,個人使用古典文獻電子文獻必須化費一定的代價才能取得使用權,這樣就可以保證制作古典文獻電子文本者的一定收益,防止版權意識不強者侵權使用。同時由于古典文獻電子文本都有了統一編號,那么也就可以防止某一具體文獻文本重復錄入的問題。即使有部分重復,古典文獻電子文本也可以在用戶選擇過程中優勝劣汰。
其五,建立公平的交易平臺。建立龐大的公共古典文獻數據庫當然需要投入巨大的資金,而這種古典文獻數據庫自然不是每一個普通研究者購買得起的。在筆者看來,大專院校、科研機構應該在經濟允許的前提下購買有關數據庫,以供教學、研究之需。當然也應該允許個人在交納一定數量的經費后,自由上網使用這一數據庫,并允許購買(下載)一定數量的古典文獻文本,自行導入各自的文獻檢索服務系統,以利建立個性化的有實用價值的數據庫。如果真能做到這樣的話,那么就將會促進學術研究的迅速發展。
關鍵詞:計算機系統;可靠性技術;研究
當前,計算機的設計規模以及達到了百萬億次的數量級,同時計算機的計算能力還在不斷擴大,隨著計算機硬件系統的升級,其運行可靠性也相應的下降,發生故障的概率不斷增大,從而影響了計算機的計算功能,造成重要的經濟損失,因此加強計算機系統運行的可靠性技術研究至關重要。
1 干擾因素
在計算機系統中,影響其正常運行的元素主要有兩種,即硬件因素和軟件因素,系統內的空間輻射干擾、信號干擾、電源干擾都會引起計算機的運行故障,因此其可靠性技術研究的重點是強化其抗干擾能力,針對不同干擾因素的性質和傳播途徑來設置有效的抗干擾措施,消除干擾源,有效抑制耦合通道,減少電路干擾的敏感性,從而全面提高計算機系統的運行可靠性。
2 硬件抗干擾技術分析
2.1 合理選擇計算機元器件
計算機電路系統的基本組成是元器件,其抑制干擾的能力之間決定了計算機的運行可靠性,因此要合理選擇元器件,優先選擇高質量的元件,首先是對微處理器的選擇,常用的抗干擾技術有降低外時鐘頻率、低噪聲系列單片機、時鐘監測電路、“看門狗”技術與低電壓復位等幾種技術,先進技術的應用有效提高了計算機的可靠性。再者是電源的合理選擇,要優先選擇波動電壓范圍大,供電電源功率充足的電源,減少電源自身產生的紋波和諧波干擾;此外是電子元件的選擇,要根據電器參數選擇功能符合的元件,優先選擇集成度高、抗干擾能力強的元件。
2.2 冗余技術的應用
在計算機系統中,冗余技術分為兩種:工作冗余和后備冗余,前者是對關鍵設備進行重復配置,一旦相關聯的系統設備中發生故障時,故障設備就會自動脫離系統,避免面單個設備出現故障影響整個設備的運行。而后備冗余技術則是采用后備設備投入運行的方式來解決突然出現的技術故障。在計算機系統中,冗余技術采用最多的設計方式是并聯裝置,另外還有串并聯或并串聯混合裝置和多數表決裝置等。
2.3 通道抗干擾技術的應用
為了提高信息輸出和測量的準確性,要強化信號線上的抗干擾處理,常用的通道抗干擾技術有以下幾種:①磁珠的應用,磁珠可以是最為有效的抑制干擾電流的設備,同時其結構簡單,適用范圍較廣,磁珠選擇時要匹配信號頻率,磁珠的應用不能影響信號傳輸,避免磁珠處于飽和的工作狀態;②雙芯互絞屏蔽電纜,這種處理方式可以有效減小空間交變變電磁場的影響,提高線路的抗干擾能力;③雙絞線應用,信號線采用均勻的雙絞線,是電磁感應的電壓大致相同,實現兩端電壓的相互抵消;④光電隔離技術應用,利用發光二極管和光敏三極管組成的光電耦合器件,將輸入輸出端口與主機采取光電耦合方式,使得主機免受外部設備的許多干擾。
2.4 網絡拓撲結構的應用
當前計算機系統中存在著的問題較多,尤其是其網絡結構不合理,網絡之間的協調性較差,因此,要合理劃分虛擬局域網,實現局域網的靈活性運轉,從而提高各個部門的危險抵抗能力。通常而言,計算機網絡功能分為接入網部分和內部局域網部分,這種劃分方式縮短了的問題范疇,有助于網絡安全的監管,減少了網絡中的安全漏洞。
3 軟件抗干擾技術分析
3.1 強化軟件工程技術開發
軟件工程技術開發要從軟件設計的各個階段入手,從問題定義、需求、設計、編碼、測試和維護等方面開展工作,提高軟件的適用性。首先,軟件設計技術,軟件設計要分為詳細的子系統,由這些子系統完成最高層次的功能,再以每個子系統為基礎設計一系列更為詳細的子系統;其次,結構化程序設計,采用模塊式的程序設計,分別注明程序接口的匹配,提高信號輸入和輸出的能力,對于更小級別的程序,可以采用編程的方式來提高程序之間的獨立性;再者,容錯技術,由于軟件在運行過程中不可避免的出現錯誤,因此要設計容錯軟件來調整錯誤,避免軟件發生錯誤時出現崩潰的現象,同時可以采用不同算法和編程語言來提高軟件的獨立性,避免發生軟件的關聯性錯誤;最后,強化軟件的測試,優化軟件的運行方式,最大限度的降低軟件的出錯率,同時提高軟件的完備測試流程,提高計算機軟件在系統中的兼容性。
3.2 軟件的自動診斷技術
軟件的自動診斷技術包含對計算機系統的全方位監測,包括電腦CPU元算功能檢查,對特定的存儲區域數據進行診斷,把參加運算的數據按預定的運算規律進行計算,以此檢測數據的正確性。再者對輸入和輸出通道的檢查,計算機向檢查通道的輸出通道輸出一個隨機數,再從輸入通道讀取回來,然后對輸出的輸入數作比較。其次是對定時器的監視,每一個計算機中都設置了固定的監視定時器,當計算機運行正常時,其定時發出是脈沖信號,并有上位機來評估信號的正常性,對于發現的異常及時發出報警信號。最后是數據有效性的檢查,由于過程通道采集的數據和運算結果的數據總是在一個有限的范圍內,通過檢查這些數據是否超限,便可判斷相關部分硬件是否出現故障。
4 結語
總之,隨著計算機技術的不斷發展,計算機在社會各個領域中扮演著不可取代的作用,因此,對計算機的可靠性要求也不斷提高,尤其是避免計算機運行部可靠影響正常的工作和生活,造成嚴重的經濟損失。當前計算機系統運行可靠性技術主要從硬件和軟件抗干擾技術入手,優化硬件的選擇,提高計算機系統的安全性,同時加強軟件技術的研發,提高軟件運行的可靠性。
參考文獻
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關鍵詞:人才培養;產學研一體;研究性學習;校企合作;多學科融合
近年來,計算機學科自身的內涵、外延和發展的動力與源泉都已經發生了重大的變化。計算機在不同領域中的創新技術與工程應用已經成了計算機學科發展的重要源泉,計算機學科的知識體系也逐漸呈現學科融合的趨勢,人才國際化競爭趨勢越來越明顯。針對這些變化,浙江大學計算機學院根據自身長期積累的教學基礎和在技術與工程應用研究方面的優勢,在人才培養模式上銳意改革,建立了以工程型、復合型、國際化為特色的產學研一體的人才培養體系。
多年來,浙江大學計算機學院利用自身的學科研究特色,針對具有國際競爭力的復合型工程人才培養需求,整合計算機、軟件工程、數字媒體技術、工業設計(信息產品設計方向) 4個專業的資源,圍繞“知識、能力、素質”的培養目標,以能力培養為導向,以精品課程推動課程群建設,并以課程建設為基礎[1-2],構建了多層次的工程實踐能力培養體系[3]、多方位的國際交流能力培養體系、多學科融合的人才培養知識體系,在計算機類工程型、復合型、國際化人才培養模式的探索和實踐方面取得了顯著成效[4]。
1建立多層次的工程實踐能力培養體系
長期以來,浙江大學計算機學院以課程建設為基礎、產學研合作為平臺,積極探索教學科研互動、校企互動、課內外互動的實踐教學模式,針對工程實踐能力培養的不同階段,建立了基礎實踐、工程方法實踐和創新體驗等多層次的實踐教學體系。
1) 引導研究性學習,以課程綜合型實驗為基礎,培養學生基礎實踐能力。
在本科專業基礎和專業課程教學中,大力推行課程設計(俗稱大作業Project),通過團隊式合作、研究式分析、工程化設計完成較大型的系統或軟件的設計題目。課程設計也為教師提供了一種從科研中提煉綜合性、設計性實踐內容,將科研成果轉換為教學內容的有效途徑。
目前我們已在80% 的專業基礎和專業課程中設置了課程設計教學環節,如在3門國家精品課程中分別開設不同類型的綜合實驗:“操作系統”――Linux系統分析、“軟件工程”――典型金融軟件設計、“程序設計基礎”――趣味游戲設計。在實施課程大作業十
作者簡介:陳剛(1973-),男,教授,博士研究生,浙江大學計算機科學與技術學院副院長,研究方向為計算機軟件;何欽銘(1965-),男,教授,博士研究生,研究方向為計算機應用;陳越(1967-),女,教授,博士研究生,研究方向為計算機軟件;陳麗(1970-),女,副研究員,碩士研究生,研究方向為高教管理。
多年經驗的基礎上,組織編寫了國內第一套涵蓋13門計算機專業基礎課程和計算機專業課程的課程設計系列教材。
2) 加強校企合作,將主流技術和工程方法引入教學實踐中,培養學生的工程方法實踐能力。
我們與企業建立戰略技術聯盟,與知名企業合作,包括:共建專業方向和模塊課程、聘請企業教師授課、共同指導畢業設計和學位論文、共建工程訓練教學基地等,將主流技術和工程方法引入教學實踐中。在課堂上組織學生對若干相關熱點問題進行研討,作正式的技術報告,將項目實踐引入課堂教學,鼓勵學生將最新的科學研究成果進行技術化、工程化。讓學生在接觸學科前沿、體驗新技術的同時,培養科學實踐能力和動手能力。目前有9門課程獲教育部-微軟(IBM、Intel、SUN)精品課程,其中嵌入式系統、軟件工程、并行計算與多核程序設計3門課程獲國家精品課程。
我校已經與浙大網新和美國道富銀行共建了金融信息技術方向的課程體系,與阿里巴巴公司共建了電子服務技術方向的課程體系等。開設項目實訓課程10個左右,同時與Intel、微軟、IBM、網易、網新、道富等著名國內外IT企業建立了穩定的企業實習基地30多家。
3) 以學科競賽和科研訓練為手段,激發學生自主創新興趣,培養其創新實踐意識。
我校通過豐富多彩的課外實踐活動,探索課內外互動的實踐機制,加強對學生創新意識的培養,主要包括鼓勵學生參與科技競賽、科研訓練和創新俱樂部(社團)活動等。
一年一度的“浙江大學學生電腦節”已舉辦,每一屆電腦節直接參與學生人數均達到2000余人次,成為浙大最有影響力的學生科技活動之一。學院還積極組織學生參與各類國際競賽,包括ACM大學生程序設計競賽、國際頂級設計大賽等,并頻頻獲獎。近5年共有100多位學生獲省級以上各類競賽獎,其中國際大獎50多項;利用學校的大學生科研訓練計劃(SRTP)和自主設立支持的SRTP項目,使SRTP的學生參與面達90%;先后創建了IBM技術俱樂部、Intel技術俱樂部、騰訊創新俱樂部等近10個與專業技術相關的創新型學術俱樂部,成員超過500人。
4) 以高水平的工程技術研究中心和重大項目為平臺,培養學生的工程創新研究能力。
我校將高水平的工程技術中心作為工程型人才培養的重要基地,并結合近年承擔的面向國家產業發展需求的重大工程技術性項目,吸引一批高年級的本科生進入工程技術型研究基地和課題組,從事高水平的工程技術創新研究工作。
現有的工程技術研究中心有:道富技術中心(金融軟件)、嵌入式系統教育部工程研究中心、計算機輔助產品創新設計教育部工程研究中心、視覺感知教育部-微軟重點實驗室等,每年吸收本科生150位以上。其中,道富技術中心幾乎參與了美國道富銀行所有的核心金融系統研發項目,成為國際化金融信息人才培養的重要平臺,也是吸納畢業生就業的大戶。
2建設全方位的國際交流能力培養體系
我校以雙語課程建設為基礎,大力推行全英語教學,通過營造國際化教學語言環境、拓展國際交流與合作、引進國際師資等方式,構建多方位的國際交流能力培養體系,提升國際化教學的質量。
1) 推進雙語教學,營造國際化教學語言環境,培養國際化交流基礎。
大力推動雙語教學,開展全英文教學,為本校學生和國際生源創造必要的國際化教學語言環境。
目前,我們有46門本科專業課程采用英文教材并實施雙語教學,開設了全英文雙語教學課程共27門,其中數據結構、計算機網絡兩門課程獲國家雙語示范課程;另外我們還聘請外籍英語教師為學生開設高級英文寫作、高級英語口語等實用語言課程。
2) 拓展國際交流與合作,提高學生的跨文化國際交流能力,探索國際合作教學的新模式。
通過形式多樣的海外高校短期交流、中加雙學位項目等,加強學生跨文化國際交流能力的培養,在課程體系建設、課程內容建設、海外師資隊伍的聘任和教師國際交流等方面全面提升國際化教學的質量。
目前,我院已與加拿大、法國、愛爾蘭、荷蘭、新加坡、日本、德國、瑞士、瑞典、澳大利亞等地的19所高校實施本科學生交流。全部項目每年涉及本科生約100余名,達到單屆學生總人數的25%。
2005年開始我院與加拿大西門菲莎大學(Simon Fraser University,簡稱SFU)合作,啟動了中外學生共同參加的雙向“2+2”計算機本科雙學位項目,不僅在培養方案上融合兩所優秀高校的特色,而且在雙方教師的互派、兩國學生的融合教育方面創立了新的模式。接下去,將繼續探索研究生雙學位項目,發揮兩校優勢,積極組建國際化團隊聯合培養研究生。
3) 引進國際師資,拓展國際生源,建設具有國際吸引力的人才培養環境。
我院聘請了一批國際知名大學的學者和國際著名IT公司的高級技術人員參與課程教學,并積極拓展國際生源,形成了具有吸引力的國際化人才培養環境。
近五年來,我院邀請了24位外籍專家學者講授本科專業課程32門次,接受來自加拿大、美國、法國、愛爾蘭、澳大利亞、新加坡等國留學本科生89人(其中2009年接受22人),分別在我院進行課程學習、工程實踐、畢業設計等專業訓練,其中33人為攻讀本科學位的全日制學生。
3創建多學科融合的人才培養知識體系
根據計算機學科交叉融合的發展趨勢和社會需求,我院發揮學科研究優勢,以計算機技術課程為核心,課程叉為基礎,創建了多學科融合的人才培養知識體系。
在專業建設中,我院突出學科交叉融合的特色,催生了新的交叉學科研究方向,實現了教學與科研的良好互動。
1) 以“寬、專、交”的知識體系為目標,建立融合多學科知識的模塊化課程群。
圍繞“寬、專、交”的目標,我院整合計算機、軟件工程、數字媒體、工業設計(信息產品設計方向)4個本科專業的教學內容,并通過模塊化的課程群和交叉課程實現多學科知識體系的融合。
軟件工程專業以計算機核心技術為基礎融合了軟件工程方法、金融信息技術、軟件開發技術、電子服務工程等;數字媒體技術專業以計算機核心技術為基礎融合了多媒體技術、藝術設計等;工業設計專業(信息產品設計方向)[5]以設計方法與技術為基礎融合概念創新設計和計算機嵌入式系統技術等;計算機科學與技術專業則圍繞系統設計與分析的培養目標,融合數字媒體、金融信息技術、人機交互設計等多個應用領域方向。
目前,浙江大學計算機學院共建設完成12個課程群,所有課程群均涉及2個以上專業,如圖1所示。2門學科交叉型課程獲國家精品課程為計算機輔助工業設計、(信息產品)整合與創新設計。
圖1以計算機技術為核心的多學科融合知識體系
2) 發揮學科研究優勢,突出專業建設特色,催生學科研究新方向。
我院工業設計專業是國內唯一一家設立于計算機學科內部的該專業,已形成了“工業設計+嵌入式系統+機電一體化”的復合型人才培養特色,培養了一批信息產品創新設計人才并形成了富有優勢的信息產品創新設計研究方向。軟件工程專業則依托學科在工程技術研究方面的優勢,在金融信息學培養方向上具有很強的特色,形成了金融軟件系統優勢學科研究方向;并充分利用我校在計算機圖形學和多媒體技術研究方面的優勢設立了國內第一家數字媒體技術專業。
目前所有3個拓展專業都被評為國家特色專業,其中工業設計專業被評為第一類特色專業;軟件工程專業的軟件開發技術、金融信息技術、服務科學與技術3個專業方向被評為第二類特色專業(方向)和國家人才培養創新實驗區;數字媒體技術被評為第二類特色專業,同時也已成為國家級動畫教學研究基地。
3) 綜合多學科知識,實踐創新體驗,建立省級研究生教育創新示范基地。
目前我們已有2個教育基地成為浙江省首批研究生教育創新示范基地,分別是浙江大學―網新國際金融信息技術與工程研究生教育創新示范基地、浙江大學―杭州億腦智能科技有限公司信息產品創新設計研究生教育創新示范基地。
網新國際金融信息技術與工程研究生教育創新示范基地與金融等專業的學科交叉,注重計算機軟件、金融學、工程訓練以及外語能力的培養。通過提供研究生的國際化科研實踐基地,實戰性的國際合作項目,不僅可以讓研究生掌握產業動態,融入全球理念并拓展其研究視野和實踐領域,還可以充分發揮研究生的積極性,實現理論研究與國際商業需求的無縫對接。每年選拔的基地研究生不僅可獲得3個月的海外研究和實踐機會,而且有經驗豐富的企業科研人員作為實踐導師并制定以國際化為特色的實踐計劃。同時,合作企業網新國際還將為出訪學生提供與國際專家的合作科研項目,以真實的銀行金融歷史數據為基礎,從事金融數據分析與挖掘方面的研究。
杭州億腦智能科技有限公司信息產品創新設計研究生教育創新示范基地,以“工業設計+嵌入式系統+機電一體化”為創新模式,以技術創新為核心,與形式化的視覺表達相結合,通過功能創新、行為方式等創新模式整合多學科知識,將“設計+技術+商業+用戶”緊密整合在一起,由內而外,真正地將概念設計轉化成生產力,為我國傳統產業的提升作出貢獻。在教學上,引入研究型、應用型課題到專業課教學,推行學科間互動,構建圍繞學科發展的開放式創新教學平臺,建立國際化互動的指導教師團隊,以及建立國際競賽和知識產權成果推進平臺。
4結語
教學改革的深入開展需要有相應的組織與政策
保證。學院十多年前就開始建設以課程群為基礎的課程小組,并以院級教改項目為驅動,教師評價政策為保障,全面推進教學改革的深入開展。目前,已建立了14個本科課程小組(含12個課程群)和9個研究生課程小組,每年投入教學經費近100萬元,同時設立了教學骨干教師崗位,以確保教師從事教學的積極性。
建立產學研一體的工程型、復合型、國際化計算機人才培養體系,有力地提高了人才培養的質量。培養的學生以其扎實的專業基礎、良好的工程實踐能力,在就業市場中廣受好評。近年來,本科生就業率在99%以上,研究生就業率100%,畢業當年起薪保持全校第一。50%以上的就業學生到全球500強企業、國際一流企業工作。2008年48%的本科生出國深造或國內讀研究生,其中出國深造比例13%。近年畢業生中,涌現了許多耀眼的“新星”,如浙江省十大“創業之星”、“手機備備”的發明人方毅,北京奧運會“祥云火炬”的核心設計師章俊,被美國商業周刊稱為TopCoder程序設計競賽“大贏家”并據此要重新評估中國軟件工業水平的吳嘉之等。
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Engineering and Compound Oriented Internationalized Computing Talent Training with the Integration of Industry, Education and Research
CHEN Gang, HE Qin-ming, CHEN Yue, CHEN Li
(College of Computer Science and Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
關鍵詞:計算機;病毒技術;分析;研究
中圖分類號:TP393.08 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 11-0000-02
計算機是企業辦公自動化的主要設備,與其它輔助裝置組建成高效率的辦公網絡,顯著改善了內部經營管理的成效。作為信息技術的典型代表,計算機技術應用階段同樣面臨著各種問題,阻礙了網絡運行的安全可靠性。病毒是破壞計算機及其網絡性能的常見因素,容易給企業內網帶來諸多攻擊與危害,深入研究計算機病毒及其防御技術是極為重要的。
一、計算機病毒的特點
造成計算機病毒形成的因素復雜多樣,其根本原因是由于計算機系統存在的漏洞,往往為惡意攻擊者的入侵創造了條件。目前,市場上銷售的計算機軟硬件裝置均存在不同的缺陷,導致計算機設備組網運行時易受到外部環境的襲擊,中斷了操作系統正常功能的發揮。病毒是危害計算機安全使用的主要原因之一,其具備以下特點:
(一)危害性。由于某種因素引發病毒現象,計算機將遭受來自多方面的危害,這是病毒破壞性的基本表現。如:病毒入侵計算機內部,原先編制的程序代碼則無法正常執行,程序指令操作秩序混亂,用戶難以獲取經計算機處理后的數據結果。此外,病毒對數據庫的破壞作用極大,可摧毀數據庫權限訪問的安全措施。
(二)隱蔽性。病毒具有很強的隱蔽性,若無外界條件的刺激則很難被發現。如:計算機操作系統潛在的漏洞,通常是各種病毒產生的促進條件,一旦系統風險被發現,病毒也隨之擴散且造成危害。計算機病毒長期潛藏在軟硬件設備執行的程序中,編制者只需通過修改或更換指令便可激活病毒,瞬間性損壞網絡運行。
(三)傳染性。企業引入自動辦公系統,計算機設備應用開始建立組網模式,多臺計算機聯用以提高辦公自動化水平。病毒具有傳染性特點,只要其中一臺計算機被病毒襲擊,與其連接的設備均會遭受病毒危害。如:主機與子計算機之間是緊密關聯的,主機或副機其中的一個受到病毒威脅,整個組網均會被感染。
二、計算機病毒的防范技術
應用病毒防范技術可降低其對計算機造成的危害程度,為用戶創造安全可靠的運行條件。計算機病毒的預防技術就是通過一定的技術手段防止計算機病毒對系統的傳染和破壞。計算機病毒的預防是通過阻止計算機病毒進入系統內存或阻止計算機病毒對磁盤的操作,尤其是寫操作。常用的防毒技術有:
(一)磁盤引導區保護。為了防止編寫者利用計算指令或程序代碼造成供給,可對計算機磁盤采取保護措施。如:對磁盤設置寫保護功能以限定磁盤的操作權限,任何人不得對磁盤進行編寫、修改、刪除等操作,阻止帶有病毒程序的錄入。
(二)系統監控技術。實施監控是可及時發現計算機網絡運行潛在的病毒風險,提醒用戶盡早執行殺毒軟件隔離其傳播,如圖1。計算機數據流通時監測其傳輸狀態,當處理器感應到異常信號后作出準確的判斷,通過控制數據傳輸方式防毒。
(三)加密可執行程序。執行程序代碼前后,用戶對其進行加密處理,再經過解密操作才能識別數據內容。加密中所用的解碼方式有用戶設置,其它人員無法正常識別數據內容,惡意攻擊者便無法插入破壞性的指令或程序。
三、檢測病毒技術的應用
上述明確指出,計算機病毒對企業或個人用戶造成了許多危害,阻礙了計算機辦公網絡的正常運行。從發生機理判斷,計算機病毒是編制者在計算機程序中插入了具有破壞功能的計算指令、程序代碼,其對計算機功能的正常發揮造成了極大的危害,直接影響著企業的辦公自動化水平。檢測是及時發現病毒的一種方法,提前察覺病毒的可能性以進行防御性處理。
(一)病毒搜尋。計算機內部結構組成比較復雜,任何區域均有可能藏有病毒。設置病毒搜尋功能是檢測技術的首要步驟,如圖2,利用切實可行的檢測方式查找病毒源,為用戶制定病毒處理方案提供依據。如:參照計算機病毒的關鍵字、特征程序段內容、病毒特征及傳染方式、文件長度的變化,在特征分類的基礎上建立的病毒檢測技術。
(二)病毒校驗。除了廣泛地搜尋病毒意外,還有一種方法是不針對具體病毒程序進行的校驗,通過指令或程序代碼的校驗也能發現病毒的存在。如:攻擊者常會編寫帶有破壞性的計算指令或程序代碼,插入計算機程序后起到干擾作用。用戶可先準備計算機標準的程序代碼內容,把察覺到的異常指令或程序進行對比,可校驗出附帶病毒的數據。
四、清除病毒技術的應用
計算機病毒的清除技術是計算機病毒檢測技術發展的必然結果,也是計算機病毒傳染程序的一種逆過程。清除病毒需視情況而定,用戶不能盲目性地執行殺毒軟件或修改程序,否則會影響到整個計算機功能的正常發揮,或者導致計算機存儲的程序代碼誤刪除。目前,清除病毒技術主要采用殺毒軟件、定期清理等兩種方式。
(一)殺毒軟件。我國計算機用戶清除病毒常借助各種實用性軟件,而清除病毒大都是在某種病毒出現后,經過全面性的分析研究,最終研制出來具備解毒功能的軟件。應用較多的殺毒軟件包括:360、瑞星、卡巴斯基等,將其安裝在計算機內長期存儲,用戶執行軟件后便能起到清理殺毒的作用。
(二)定期清理。一些不必要的指令或程序代碼,應定期將其清理干凈,既減小了冗雜數據存儲的占有率,也提高了計算機運行的效率。企業用戶需制定良好的管理制度,安排專業人員定期清理計算機的垃圾數據;個人用戶有規律地清理計算機,把無用數據及時清除以免給攻擊者創造傳播病毒的空間。
五、結論
總之,病毒是計算機常見的危害因素之一,其能夠對計算機操控性能及程序代碼執行產生干擾作用,降低了設備正常處理數據的功能。結合病毒具備的特點,企業或個人用戶需從防范、檢測、清理等三個方面制定處理方案,創造安全可靠的計算機運行環境。
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關鍵詞:計算機系統;網絡存儲虛擬化模型;可信;實現
中圖分類號:TP391.9
1 網絡存儲虛擬化模型的概述
所謂的網絡存儲虛擬化模型,是指改變物理存儲實體與存儲邏輯之間相互關系的一種模式[1]。不僅能夠將二者進行分離,同時還能夠將不同存儲設備進行有效的結合,以抽象層的形式將其放置在物理存儲設備和訪問設備之間的客戶端中,這能夠有效的降低存儲的難度,將計算機的存儲功能簡化,同時還能夠將各種不同存儲設備的優勢集中到一個整體之中,使抽象存儲層具有更多的功能。
2 網絡存儲虛擬化模型的構成
2.1 計算機主機的存儲虛擬化
計算機主機的存儲虛擬化,是指在主機上安裝能夠實現虛擬化模式的特定軟件,使主機能夠具備提供與存儲網絡和存儲資源之間相互分離的存儲空間,并且這一存儲空間是基于一個服務器范圍之內的獨立的組成部分。主機的存儲虛擬化能夠同一個單一的服務器來對多個磁盤進行瀏覽,并且需要邏輯卷管理軟件來對主機虛擬化模型進行管理[2]。
2.2 計算機存儲設備的存儲虛擬化
由于主機的虛擬化是建立在同一服務器對不同磁盤的瀏覽基礎之上的,就促使計算機的存儲設備應該實現多個不同的服務器對同一個磁盤的瀏覽。計算機存儲設備的存儲虛擬化是建立在列陣控制器的基礎之上的,能夠將一個磁盤的陣列容量劃分為多個獨立的存儲空間,并且實現列陣的緩存、整合、數據恢復等功能[3]。
2.3 計算機網絡的存儲虛擬化
計算機主機虛擬化和計算機存儲設備的虛擬化都是通過“一對一”模式來進行存儲的,應用的范圍較小,這就提出了一種范圍更加廣泛的“多對多”存儲方式,即將存儲模式建立在多個服務器對多個磁盤空間的瀏覽基礎之上?;诖?,就產生了服務器和存儲設備之間的虛擬化模式,即計算機網絡的存儲虛擬化。而計算機網絡的存儲虛擬化又可以分為帶內虛擬化和帶外虛擬化兩種模式。帶內虛擬模式是在服務器和存儲設備二者之間的通道上建立起虛擬化的存儲模式,這種模式存在一定的缺陷和不足,難以實現存儲的最優化。這也是人們將存儲的眼光放置在帶外虛擬存儲模式上的主要原因,并且在實現帶外虛擬存儲的同時還要求實現這一模型的可信性[4]。
3 可信理論概述
所謂的可信理論,是指在保證硬件結構和操作系統二者的安全性前提之下,實現整個計算機信息系統的安全性,進而保證存儲虛擬模型的安全性的一種理論技術。簡單來說,可信技術就是指按照某種預期的目標和方式來完成的設備行為[5]。將可信技術綜合而形成的平臺被稱之為可信平臺??尚牌脚_是實現信息和信息接收的主要途徑,是由軟件平臺和硬件平臺綜合在一起,并且建立在可信模塊TPM之上的,融合了安全系統和密碼技術,被作為整個計算機信息存儲系統的核心結構。
4 基于可信計算的帶外網絡存儲虛擬化模型的實現
4.1 環境自識別模塊
如圖1所示,為環境自識別模塊(ESR)結構圖,從圖中我們能夠看出,環境自識別模塊包括策略的定義和執行模塊,以及掃描模塊三部分。首先,掃描模塊是用來為服務器中的通訊軟件提供配合的,主要功能是將安全信息收集之后再將其傳輸給策略定義模塊。其次,策略定義模塊是指對掃描模塊中傳輸過來的安全信息進行風險性定義的一個模塊,其功能的實現主要是通過在策略定義模塊中設置一個對風險進行評定的措施表,能夠對安全信息的風險系數進行分析,并且做出應對風險的措施。第三,策略執行模塊,簡單說來就是指一種將掃描模塊和策略定義模塊中給出的任務進行執行的一種模塊,并且通過對通路的控制將執行任務發送給存儲設備和多個服務器[5]。
4.2 環境自識別模塊的設計
首先是準備階段的設計,要將信息作為風險評估的目標來進行評價,并且是在一定的風險范圍之內來進行評估,并且根據信息的不同來確定進行評估的方法,將可信性作為風險評價的標準和依據。隨后進入到威脅識別的階段,這是進行風險評估的重要階段,整個服務器的安全與否,在很大程度上取決于這一階段對威脅的識別。威脅識別能夠對已經存在的和可能出現的威脅進行評價和分析,確定危險的系數,不僅能夠找到危險的來源、確定危險的屬性,同時還能夠對威脅出現的頻率進行復制。最后是風險計算的環節,通過環境自識別模塊中的風險解決措施表中的應對措施對風險值進行計算,將風險的等級進行詳細的劃分[6]。
4.3 對虛擬化控制器啟動的設計
達到存儲虛擬化網絡的可信性的目的,建立可信根是基本,因為可信根是作為整個存儲虛擬化模型的可信性的基礎的,通常選取TPM來作為可信根,并且在開機時就能夠實現對可信根的建立,這就凸顯出開機啟動在建立可信存儲虛擬化模型中的重要性。在啟動時,程序首先要進行上電的自檢,之后再執行程序,完成這一系列工作之后,就能夠建立起服務器和存儲系統之間的通訊通道,這時,基于可信計算的帶外網絡存儲虛擬化模型已初步實現。接下來的可信工作,主要是通過TPM芯片來完成。
5 總結
通過上文的闡述,我們能夠總結出,計算機存儲的虛擬化技術中將以實現帶外網絡存儲虛擬化模型的可信性為主要的發展趨勢,這不僅是因為帶外網絡存儲虛擬化模型具有更好的系統性能,同時也是得益于其良好的擴展性能。實現帶外網絡存儲虛擬化模型的可信性,將會給帶外網絡存儲虛擬化模型帶來更加廣闊的發展空間和發展前景,給計算機用戶帶來更完善的服務。
參考文獻:
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關鍵詞:計算機系統 容錯技術 可靠性
中圖分類號:TP303 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)09-0000-00
計算機技術的發展給人們生活帶來了極大的便利,大量應用程序的出現滿足了人們使用中各種各樣的需求,同時隨著計算機系統安裝的應用程序的不斷增加,對于計算機系統的可靠性也提出了越來越高的要求,系統容錯性能優劣,直接關系著系統運行的安全性、穩定性及可靠性,這對于計算機系統而言,是至關重要的。正確選擇和應用容錯技術,是保障計算機系統安全可靠運行的關鍵。
1計算機系統容錯技術
容錯技術是一種能夠保證計算機系統在出現錯誤時仍能夠提供有效服務,并通過相應的處理措施,防止錯誤對于計算機系統正常運行的影響,避免系統失效的重要技術。容錯技術的應用在很多領域中都有著重要的意義,尤其在航空航天、國防軍事、醫療急救、化工生產等重要領域中,一旦系統出現故障并導致系統失效將極有可能造成極為嚴重的后果,造成巨大的損失,因此在這些領域中容錯技術的有效應用尤為重要。
計算機應用技術的快速發展,也使現代計算機系統在社會各領域扮演著越來越重要的角色,工業化生產、信息化管理、智能化控制的社會生產模式已經逐漸成為現代社會生產發展的主流趨勢,計算機系統的運行效率直接關系著社會生產的效率,也關系著工業化生產的安全性與可靠性,容錯技術的有效應用為計算機系統的穩定高效運行提供了保障。
2計算機硬件錯誤的容錯技術
2.1硬件冗余
硬件冗余可分為部分冗余和完全冗余兩種類型。完全冗余技術可以分為冷備、溫備、熱備以及雙工四種工作方式,以雙系統為例,可分為雙系統冷備、雙系統溫備、雙系統熱備和雙系統雙工。其中雙系統雙工在對故障導向實時性及安全性要求較高的系統中能夠發揮出良好的效果,另外三種工作方式在一般性系統中也有著十分有效的作用。硬件冗余技術當前階段在硬件錯誤的容錯技術中是研究最多,投入最大的一項技術,相對較為成熟,同時硬件冗余技術的研究也取得了一系列的研究成果,并且在實踐應用中也表現出良好的效果,因此,也成為了計算機系統硬件錯誤容錯技術的首選。
2.2信息冗余
信息冗余的方法是在原始的數據中附加上具有故障檢測或者故障恢復的冗余數據信息。這些冗余信息具有錯誤檢測或者錯誤糾正的能力。主要用于信息傳輸、存儲以及處理的過程之中。目前比較有效的信息冗余編碼方式主要有RED-FECMechanism、ABFT、check-sumEDAC。
2.3時間冗余
在未采用硬件冗余技術的系統中,時間冗余容錯技術也能夠有效的保障系統運行的可靠性。通常方法為讓相同硬件基礎上的統一數據在不同時間段內執行相同指令,或通過數據延遲設備及表決電路的結合運用,將數據處理結果按延遲時間的不同拷貝不同版本,送至表決器表決判斷并進行個版本的對比,并選出最優的結果。這一技術容錯功能發揮的關鍵在于延遲時間的控制,合理設置延遲時間,才能有效的保障系統容錯性能的有效提升。
3計算機軟件錯誤的容錯技術
計算機軟件也是計算機系統重要的組成部分,軟件程序錯誤的出現對于計算機系統的可靠性也有著極大的影響,同時計算機系統的許多功能的發揮都要由軟件來完成,因此,對計算機軟件錯誤的容錯技術研究與應用也是十分重要的。由于計算機軟件開發技術仍處于發展階段,有著很大的完善空間,目前研發及應用的大多數軟件系統在設計方面都存在著一定的不足之處,如在使用過程中滿足一定的條件,就有可能會導致系統錯誤與故障的發生,影響計算機系統運行的安全性及可靠性。對于計算機軟件錯誤的容錯技術主要包括N-version programming法、恢復塊法、防衛式程序設計法等。除這些方法外,加強對軟件開發技術的完善,提高軟件開發的質量,也是提高計算機系統容錯性能的有效途徑。
3.1 N-version programming軟件容錯技術
這一方法主要是通過將軟件的不同版本的開發任務交給不同的開發團隊來執行,從而使軟件的開發語言、開發方法、開發工具、開發環境等都具有一定的相互獨立性,避免一些關聯性錯誤導致系統整體故障的情況發生。這項技術的應用過程中,不同版本的設計開發也要遵循一定的原則進行,包括:總體設計目標要具有一致性;不同模塊在接口設計上要具有統一性;不同版本開發要具有獨立性。
3.2恢復塊容錯技術
恢復塊容錯技術的主要工作原理是通過若干后備恢復塊的配置,當主塊運行出現錯誤時,啟用后備塊運行,并通過測試檢測后備塊的是否符合運行要求,當一個后備塊測試未通過時,則啟用另一個,直至所有后備塊全部耗盡或系統恢復正常運行。這一技術在應用過程中后備塊的設計與開發是十分關鍵的,為確保后備塊的應用能夠有效發揮容錯性能,應保證主塊開發及各后備塊開發設計的獨立性,防止可能存在的關聯性錯誤,影響該技術的容錯功能發揮,同時也要注重對測試程序的嚴謹設計,防止測試程序錯誤的出現。
3.3防衛程序設計容錯技術
這是一種相對保守的容錯方法,該方法不依賴于傳統容錯技術,而主要通過系統備份、檢測與恢復功能實現系統的容錯。其主要工作原理為,對計算機系統進行定期的系統狀態備份,當發現錯誤時,及時觸發程序自備的檢測代碼與恢復代碼,使系統恢復至上次備份的正確狀態,從而降低錯誤對計算機系統的影響,在大多數計算機系統中都能夠發揮出良好的效果。
4結語
計算機容錯技術的合理運用,能夠有效的幫助計算機提高運行的可靠性與安全性,減少軟硬件錯誤對計算機系統所造成的不良影響,對于保障計算機系統的運行效率,避免計算機系統故障對人們生產生活造成不利影響有著十分重要得意義。目前,計算機技術仍處于發展階段,更多先進技術仍有待人們去研發并加以應用,相信在不久的將來,更加安全可靠的容錯技術將被應用于計算機系統中,提高計算機系統的性能,并能夠更好地為人類提供服務。
參考文獻
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2015年北京工業大學碩士研究生擬招生學科目錄已公布,具體內容請各位考生查看如下:
院(所)、學科代碼、名稱 學科方向 招生人數 考試科目 備注 001 機械工程與應用電子技術學院 223 0801 力學 _ 01動力學與控制 _ 02固體力學 _ 03流體力學 _ 04工程力學 27 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④811理論力學或812材料力學I 080200 機械工程 _ 01數字化設計與制造技術 _ 02精密數控加工與自動化裝備 _ 03現代焊接技術與自動化裝備 _ 04機電系統控制及自動化 _ 05機構及機器人系統分析與控制 _ 06機械及微機電系統結構設計 78 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④811理論力學或812材料力學I或813電工學 0804 儀器科學與技術 _ 01精密測試技術與儀器 _ 02現代測控技術及方法 _ 03計算機測試與控制技術 _ 04智能儀器與虛擬儀器技術 23 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④803電子技術I或812材料力學I或813電工學 085201 機械工程(專業學位) _01數字化設計與制造及裝備 _02現代機械系統設計 _03機電液一體化設計與制造 _04現代測控技術與儀器 _05高端裝備強度與動態分析 95 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④809工程力學或813電工學 002 電子信息與控制工程學院 232 0809 電子科學與技術 _ 01信號處理與電路 _ 02數字多媒體信息技術 _ 03信息光電子學與光通信 _ 04超大規模集成電路設計與系統集成 _ 05電子器件、射頻和功率集成電路及可靠性 58 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④822信號與系統或823半導體物理 1、01-02方向選822; 2、03-05方向選823。 0810 信息與通信工程 _ 01語音與音頻信號處理 _ 02多媒體通信技術 _ 03信號處理理論與通信技術 _ 04圖像與視頻信號處理 30 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④822信號與系統 0811 控制科學與工程 _ 01自動控制理論及其應用 _ 02測控技術與自動化系統 _ 03智能系統與智能信息處理 _ 04信息融合與自主導航 _ 05計算機控制技術及其應用 63 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④821自動控制原理 085208 電子與通信工程(專業學位) _ 01信號與信息處理及其應用技術 _ 02圖像處理與模式識別技術 _ 03多媒體通信技術 _ 04無線通信技術 _ 05嵌入式系統技術 35 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④822信號與系統 085210 控制工程(專業學位) _ 01工業過程的建模、控制與優化 _ 02系統工程(系統優化與決策) _ 03信息管理系統 _04生產過程綜合自動化 _ 05智能控制與智能系統 30 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④821自動控制原理 085209 集成電路工程(專業學位) _ 01集成電路設計 _02集成電路制備工藝及相關技術研究 _03微電子器件檢測與可靠性評價技術 16 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④823半導體物理 004 建筑工程學院 246 0814 土木工程 _01工程抗震減震與城市綜合防災減災理論、方法和技術 _02結構新體系與高性能材料 _03結構全壽命設計、健康監測與可持續發展 _04巖土與地下工程安全風險分析、評價方法和技術 _05工程施工技術與風險管理 _06水環境恢復工程及水質處理保障技術 _07建筑環境控制及能源利用技術 119 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③301數學一 ④841結構力學 或833土力學與地基基礎 或843鋼筋混凝土結構 或 845水分析化學與水力學;或846傳熱學Ⅰ或867流體力學Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道橋等)或相近專業考生報考方向可選01~05,考試科目可選841或833或843; 2、給排水或相近專業考生報考方向可選06,考試科目可選845; 3、暖通或相近專業考生報考方向可選07,考試科目應選846或867。 0823 交通運輸工程 _ 01道路與鐵道工程 _ 02交通運輸規劃與管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848; 2、02-03方向選849或832。 0815 水利工程 _ 01水文學及水資源 _ 02水力學及河流動力學 _ 03水工結構工程 _ 04水利水電工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③301數學一 ④841結構力學或844水力學Ⅱ 085213 建筑與土木工程(專業學位) _01工程抗震減震與城市綜合防災減災理論、方法和技術 _02結構新體系與高性能材料 _03結構全壽命設計、健康監測與可持續發展 _04巖土與地下工程安全風險分析、評價方法和技術 _05工程施工技術與風險管理 _06工程項目管理及信息化 _07水環境恢復工程及水質處理保障技術 _08建筑環境與能源利用技術 100 ①101思想政治理論 ②204英語二或203日語 ③302數學二 ④841結構力學或833土力學與地基基礎或845水分析化學與水力學 或846傳熱學Ⅰ或867流體力學Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道橋等)或相近專業考生報考方向可選01~06,考試科目可選841或833或843; 2、給排水或相近專業考生報考方向可選07,考試科目可選845; 3、暖通或相近專業考生報考方向可選08,考試科目應選846或867。 085222 交通運輸工程(專業學位) _01道路交通安全理論與道路工程技術 _02交通規劃與交通控制理論及方法 _03智能交通、仿真與可持續發展整合體系 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848; 2、02-03方向選849或832。 1256 工程管理(專業學位) _ 00不區分研究方向 8 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 005 環境與能源工程學院 152 070304 物理化學 _01能源材料物理化學 _02催化化學 _03納米材料物理化學 _04界面物理化學與分離技術 11 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③684物理化學I ④887無機化學II · 0807 動力工程及工程熱物理 _ 01可再生能源利用及先進環境能源理論與技術 _ 02強化傳熱傳質理論與工程應用 _ 03制冷低溫系統及其環保節能理論與技術 _ 04車輛及動力系統節能、凈化與控制 23 · ①101思想政治理論 · ②201英語一 · ③301數學一 · ④851傳熱學Ⅱ或852工程熱力學 0817 化學工程與技術 _ 01綠色化學與精細有機化工 _ 02工業催化與納米科學 _ 03膜科學與化工分離技術 _ 04材料化學理論與應用 _ 05先進材料合成及催化應用 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③302數學二 ④814物理化學Ⅲ或820有機化學I或878化工原理 0830 環境科學與工程 _ 01環境規劃與污染防治 _ 02污染控制化學 _ 03環境分析與監測 _ 04環境規劃與管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大氣污染控制工程 28 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③302數學二 ④856環境影響評價或857微生物基礎I或858環境工程學 1、只有05方向招日語考生; 2、01-04方向,選856; 3、05方向選857; 4、06方向選858。 085206 動力工程(專業學位) _01可再生能源利用與先進環境能源技術 _02能源動力系統優化及工程應用 _03制冷低溫系統及其節能環保技術 _04動力機械及車輛動力系統節能、凈化與控制 32 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④851傳熱學Ⅱ或852工程熱力學 085229 環境工程(專業學位) _01水污染控制工程 _02大氣污染控制工程 _03環境規劃與管理 33 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④856環境影響評價或857微生物基礎I或858環境工程學 1、01方向選857; 2、02方向選858; 3、03方向選856。 006 應用數理學院 98 0701 數學 _ 01基礎數學 _ 02應用數學 _ 03運籌學與控制論 _ 04科學計算 35 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663數學分析 ④865高等代數 0714 統計學 _ 01非參數統計與數據分析 _ 02應用統計 _ 03生物統計 _ 04金融工程與應用概率 _ 05經濟統計 14 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663 數學分析 ④865 高等代數 0702 物理學 _ 01理論物理 _ 02凝聚態物理 _ 03光學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③662普通物理I ④861量子力學或863光學 1、01方向選861; 2、02方向選861或863; 3、03方向選863。 0803 光學工程 _ 01脈沖激光技術與應用 _ 02信息光學與應用 _ 03微納光學 _ 04光電傳感與檢測技術 7 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④828激光原理 0252 應用統計(專業學位) _01生物醫學統計 _02精算統計 _03數量金融 _04質量管理統計 17 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③303數學三 ④432統計學 007 計算機學院 151 0812 計算機科學與技術 _ 01 計算機系統結構 _ 02 計算機軟件與理論 _ 03計算機應用技術 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④895 計算機學科專業基礎 085211 計算機技術(專業學位) _ 01計算機網絡技術 _ 02計算機軟件技術 _ 03計算機應用技術 _ 04信息安全技術 83 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④896數據結構 009材料科學與工程學院 140 0805 材料科學與工程 _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 80 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 085204 材料工程(專業學位) _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 60 ①101思想政治理論 ②204英語二或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 011 經濟與管理學院 182 1201 管理科學與工程 _ 01技術與項目管理 _ 02戰略管理與社會網絡 _ 03信息管理與信息系統 _ 04城市管理 _ 05運作管理與質量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理或805數據庫技術與應用 0202 應用經濟學 _01金融學 _02國際貿易學 _03產業經濟學 _04區域經濟學 _05數量經濟學 _06統計學 _07勞動經濟學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③303數學三 ④804經濟學原理 1202 工商管理 _ 01會計學 _ 02企業管理 _ 03旅游管理 _ 04技術經濟及管理 13 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理 1251 工商管理碩士(專業學位) _ 00不區分研究方向 99 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 1252 公共管理碩士(專業學位) _ 00不區分研究方向 20 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 012 建筑與城市規劃學院 60 0833 城鄉規劃學 _ 01城鄉規劃理論與方法 _ 02居住區規劃與設計 _ 03城市設計與景觀規劃 _ 04歷史城市與街區保護規劃 _ 05城市防災減災規劃 15 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③633城市規劃原理 ④503城市規劃與設計 接收建筑學、城市規劃學(含園林景觀)專業的考生報考。 0851 建筑學(專業學位) _01都市建筑設計及理論 _02歷史建筑的保護與更新 _03建筑與城市綠色環境技術 _04城市設計方法及理論 40 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③355建筑學基礎 ④504建筑快速設計 接收建筑學、城市規劃學專業的考生報考。 085237 工業設計工程(專業學位) _ 00不區分研究方向 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③337工業設計基礎 ④502產品設計 接收工業設計、產品設計、藝術設計專業等相關專業考生報考。
085229 環境工程(專業學位) _01水污染控制工程 _02大氣污染控制工程 _03環境規劃與管理 33 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④856環境影響評價或857微生物基礎I或858環境工程學 1、01方向選857; 2、02方向選858; 3、03方向選856。 006 應用數理學院 98 0701 數學 _ 01基礎數學 _ 02應用數學 _ 03運籌學與控制論 _ 04科學計算 35 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663數學分析 ④865高等代數 0714 統計學 _ 01非參數統計與數據分析 _ 02應用統計 _ 03生物統計 _ 04金融工程與應用概率 _ 05經濟統計 14 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663 數學分析 ④865 高等代數 0702 物理學 _ 01理論物理 _ 02凝聚態物理 _ 03光學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③662普通物理I ④861量子力學或863光學 1、01方向選861; 2、02方向選861或863; 3、03方向選863。 0803 光學工程 _ 01脈沖激光技術與應用 _ 02信息光學與應用 _ 03微納光學 _ 04光電傳感與檢測技術 7 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④828激光原理 0252 應用統計(專業學位) _01生物醫學統計 _02精算統計 _03數量金融 _04質量管理統計 17 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③303數學三 ④432統計學 007 計算機學院 151 0812 計算機科學與技術 _ 01 計算機系統結構 _ 02 計算機軟件與理論 _ 03計算機應用技術 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④895 計算機學科專業基礎 085211 計算機技術(專業學位) _ 01計算機網絡技術 _ 02計算機軟件技術 _ 03計算機應用技術 _ 04信息安全技術 83 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④896數據結構 009材料科學與工程學院 140 0805 材料科學與工程 _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 80 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 085204 材料工程(專業學位) _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 60 ①101思想政治理論 ②204英語二或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 011 經濟與管理學院 182 1201 管理科學與工程 _ 01技術與項目管理 _ 02戰略管理與社會網絡 _ 03信息管理與信息系統 _ 04城市管理 _ 05運作管理與質量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理或805數據庫技術與應用 0202 應用經濟學 _01金融學 _02國際貿易學 _03產業經濟學 _04區域經濟學 _05數量經濟學 _06統計學 _07勞動經濟學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③303數學三 ④804經濟學原理 1202 工商管理 _ 01會計學 _ 02企業管理 _ 03旅游管理 _ 04技術經濟及管理 13 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理 1251 工商管理碩士(專業學位) _ 00不區分研究方向 99 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 1252 公共管理碩士(專業學位) _ 00不區分研究方向 20 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 012 建筑與城市規劃學院 60 0833 城鄉規劃學 _ 01城鄉規劃理論與方法 _ 02居住區規劃與設計 _ 03城市設計與景觀規劃 _ 04歷史城市與街區保護規劃 _ 05城市防災減災規劃 15 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③633城市規劃原理 ④503城市規劃與設計 接收建筑學、城市規劃學(含園林景觀)專業的考生報考。 0851 建筑學(專業學位) _01都市建筑設計及理論 _02歷史建筑的保護與更新 _03建筑與城市綠色環境技術 _04城市設計方法及理論 40 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③355建筑學基礎 ④504建筑快速設計 接收建筑學、城市規劃學專業的考生報考。 085237 工業設計工程(專業學位) _ 00不區分研究方向 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③337工業設計基礎 ④502產品設計 接收工業設計、產品設計、藝術設計專業等相關專業考生報考。 036 學院 10 010108 科學技術哲學 _ 01科學技術與社會研究 _ 02工程倫理學 _ 03生態哲學與可持續發展問題研究 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③620科學技術史 ④825哲學 0305 理論 _ 01基本原理 _ 02中國化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 藝術設計學院 22 1305 設計學 _ 01 產品設計 _ 02 環境設計 _ 03 服裝與服飾設計 _ 04 工藝美術 _ 05 數字媒體藝術 _ 06 視覺傳達設計 7 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③622設計史論 ④505快題設計 505考試為6小時。 1351 藝術(專業學位) _ 01 產品設計 _ 02 環境設計 _ 03 服裝與服飾設計 _ 04 工藝美術 _ 05 數字媒體藝術 _ 06 視覺傳達設計 _ 07 動畫 _ 08 繪畫 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③622設計史論 或 619美術史論 ④505快題設計 或 506專業創作 1、01-04方向選622和505。 2、05-09方向選619和506。 3、506和505考試時間為6小時。 085237 工業設計工程 _01 工業設計 _02 設計管理 _03 交互設計 7 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③337工業設計基礎 ④502產品設計 報考02設計管理的考生須有兩年以上工作經驗,專業不限。 039 城市交通學院 87 0823 交通運輸工程 _ 01交通規劃理論與方法 _ 02道路與交通工程設計方法 _ 03交通安全理論與技術 _ 04智能交通控制與信息處理 _ 05路基路面結構與材料 _ 06道路養護與運營管理 23 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01-04方向選849或832; 2、05-06方向選848。 085222 交通運輸工程(專業學位) _01交通規劃技術 _02交通管理與工程設計 _03交通信息與控制技術 _04道路設施設計與施工技術 _05道路養護與管理 23 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01-03方向選849或832; 2、04-05方向選848。 0812 計算機科學與技術 _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現實與交通仿真 _ 03物聯網信息感知與智能處理 _ 04智能人機交互與多媒體技術 _ 05交通大數據智能處理技術 21 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④895 計算機學科專業基礎 085211 計算機技術(專業學位) _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現實與交通仿真 _ 03物聯網信息感知與智能處理 _ 04智能人機交互與多媒體技術 _ 05交通大數據智能處理技術 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④896數據結構 0811 控制科學與工程 _ 01智能交通系統控制 _ 02自主車輛與車路協同 _ 03交通圖像與視頻信號處理與分析 _ 04交通信息智能化處理 8 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④821自動控制原理 085210 控制工程(專業學位) _ 01智能交通系統管理與控制技術 _ 02智能車輛與車路協同控制技術 _ 03交通信息處理方法與應用 _ 04交通圖像與視頻信號處理技術 7 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④821自動控制原理
關鍵詞:云智慧測試技術 測量 監測
中圖分類號:TN714 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)09-0000-00
1云智慧測試概述
1.1主要構成
云智慧測試系統主要由三大部分構成:(1)云智慧前端采集硬件系統:設置在測試一線的前端采集硬件,和智能傳感器建立直接聯系,以嵌入式系統為依托,不需和電腦連接便能夠通過獨立形式實現對各類信號的自動采集以及相應的預處理,并經由網絡傳輸數據[1]。(2)云智慧測試服務軟件系統:設置在互聯網云計算中心,其主要功能是向前端采集硬件系統提供控制命令,接收反饋信息,并進行相應的處理,最終形成和輸出測試報告。(3)人機交互的移動終端設備:用戶利用終端設備可實現對前端采集硬件系統的實時操控,并從云計算中心得到測試數據。技術小組以終端設備為工具來訪問和監控整個系統。
1.2特點、發展以及存在的問題
云智慧測試技術將虛擬設備、云計算技術、物聯網等有機結合到了一起,表現出下述特點:(1)數據采集:具有超寬量程特點的變幅基同時運行,雙核、多核二十四位A/D以及各種嵌入式系統并行,擁有可觀的存儲容量[2]。(2)計算部分:DAQ數采前端嵌入式實現了和云計算之間的有機結合。(3)多種算法軟件的結合應用,使得云智慧測試系統更加高效、準確和智能。
云智慧測試技術目前正朝著規模化的方向不斷發展,陸續形成了不同形式的云智慧中心,常見的如云智慧測試與控制、云智慧教育中心以及云智慧交通中心等[3]。
云智慧測試技術正處于迅速發展之中,然而相關問題也不斷暴露在人們面前,如信息安全問題、知識產權保護問題、互聯網網速問題等。如何更快更好地解決上述問題成了業界人士的熱點研究之一。
2云智慧測試的基本工作流程
對于云智慧測試而言,其基本工作流程如下所示:云智慧測試設備的各個組成部分分別設置在世界的不同地方,均通過計算機互聯網連接在一起。用戶只需擁有可以聯網的終端設備(常見的如筆記本等),不需要下載和安裝任何軟件,便可以通過瀏覽器實現對云計算中心的隨時隨地訪問,向其傳輸一系列測試參數,并對啟停指令等進行相應設置。云計算中心將相關指令經由網絡提供給工作一線的前端采集硬件系統,該系統接收到相關指令之后,便會利用嵌入式系統啟動和運行AD硬件實現對信號的自動采集,然后提供給DSP進行實時處理,最后匯總測量信息,將其傳輸給云計算中心,由云智慧測試服務軟件系統負責信息的收集以及存儲,并進行分析和融合,生成用戶所需的測試報告,最終經由網絡傳輸給用戶[4]。
3測量與監測應用
3.1現場測量
在很多現場測試工作中,云智慧測試技術展現出了傳統方法所不具備的優勢,如不良環境中的遠程在線測量、大規模試驗中集體配合操作多臺設備、遠程實時指導等。
以高鐵路軌測試工作為例。在測試工作中,技術人員有時無法靠近待測設備,只能在比較短暫的停運間隙對相關測試設備進行安裝,然后遠離。這一類大規模的試驗往往需要同時安裝數臺甚至數十臺采集設備,同時需要大量的人員參與,涉及交叉作業問題,以及大量數據的及時收集和有效處理問題。當列車投入運行之后,測試工作往往要維持數十天,該期間技術人員雖然無法進入測試區域,但能夠及時且有效地搜集最新測量數據,然后進行相應的加工,并生成每天的測試報告。運用云智慧測試技術的過程中,前端采集硬件系統經由3G并入計算機互聯網,當列車從設備旁邊經過時便進行自動式的數據采集,然后傳輸給云計算中心接受預處理以及存儲。技術人員僅需通過筆記本上網進入云計算中心,找到最新測試數據,加以整理生成報告即可。除此之外,技術人員被安排到了不同的測試組,同時每個人擁有不同層級的權限,每位技術人員在本身權限范圍內執行相關操作(如修改采集設備的運行參數、查看和處理相關數據等[5]),如此一來,可實現多人模式下有條不紊的交叉操作。
3.2大型監測
云智慧測試技術現階段已經廣泛應用于多個領域的監測工作,如對風電等機械裝置進行監測,對橋梁等大規模結構的健康狀況進行監測。在精簡現場布線等方面,云智慧測試技術展現出了極大的優勢,另外,云計算中心擁有的數據融合技術能夠高效匯集不同類型的數據信號,從而為評估結果的及時性和準確性提供了有力保障。值得一提的是,云智慧測試技術擁有比較優異的監控能力,支持隨時隨地在線監控,各級相關人員只需擁有一臺簡單的互聯網終端設備(如筆記本、智能手機等),便可以在任意時間和地點實時獲取某臺裝置的監測數據,相當便捷、高效。
4結語
總而言之,隨著科技水平的不斷提高,基于互聯網以及云計算技術的第五代測試技術云智慧測試技術得以迅速發展,并廣泛應用于不同領域,發揮出了相當重要的作用。
參考文獻
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