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關鍵詞:信息通信設備;狀態(tài)檢修技術;試點研究;應用
中圖分類號:TM73 文獻標識碼:A
狀態(tài)檢修的技術基礎是設備狀態(tài)的準確評價,根據(jù)監(jiān)測等采集手段獲取各種狀態(tài)信息,分析故障發(fā)生現(xiàn)象,評估故障發(fā)展的趨勢,依據(jù)設備的重要程度而采用不同的檢修策略,并合理地安排檢修時間和檢修項目,使設備狀態(tài)“可控、在控”,保證信息設備和通信設備的安全經(jīng)濟運行。
1 信息通信設備狀態(tài)檢修技術研究依據(jù)與工具
1.1 技術原理。所謂狀態(tài)檢修,是在設備狀態(tài)監(jiān)測基礎上,據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結果,科學安排檢修時間和項目的檢修方式。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)進行數(shù)據(jù)收集,通過數(shù)據(jù)服務總線從OMS系統(tǒng)、主網(wǎng)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)、數(shù)字標準化作業(yè)系統(tǒng)、其它相關系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。(2)根據(jù)基礎數(shù)據(jù)和評價標準對設備進行狀態(tài)評價,并將結果提供給監(jiān)測預警功能與其信息共享,以備外部信息平臺調(diào)用。(3)根據(jù)狀態(tài)評價結果及風險評估參數(shù)對設備進行風險評價。(4)以狀態(tài)評價為基礎,結合風險評估結論,生成檢修策略。(5)基于檢修策略,生成設備檢修計劃。(6)對上一年度狀態(tài)檢修工作進行總結,進行績效評估。
1.2 設備狀態(tài)檢修技術分析。設備狀態(tài)檢修是利用監(jiān)視技術和診斷技術提供設備運行狀態(tài)信息,判斷設備是否運行異常,預知設備的故障,對設備未來的運行健康狀態(tài)實施設備檢修。以監(jiān)測為依據(jù),對結果的有效應用和管理是實現(xiàn)狀態(tài)檢修的保障。能提高狀態(tài)檢修工作質(zhì)量的技術主要有設備可靠性分析技術、設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術、設備壽命管理與預測技術。
1.3 設備狀態(tài)檢修的作用。通過持續(xù)、規(guī)范的設備跟蹤管理,綜合離線、在線等各種檢測分析結果,準確掌握設備運行狀態(tài)、健康水平和發(fā)展趨勢,為開展狀態(tài)檢修下一階段工作創(chuàng)造條件。(1)評價工作的開展:編寫評價細則、制定管理辦法及工作流程。(2)評價細則編寫原理:參照故障樹分析法,綜合技術監(jiān)督經(jīng)驗,總結設備的故障發(fā)生規(guī)律和特點,分析得出典型故障,提取表征設備典型故障類型的特征狀態(tài)量。(3)以特征狀態(tài)量為主要依據(jù),制定狀態(tài)評價表,通過對表中的特征狀態(tài)量評分,得出設備健康狀況和發(fā)展趨勢。
1.4 主要的技術依據(jù)。以設備的當前實際工作狀況為依據(jù),通過先進的監(jiān)測、可靠性評價手段及壽命預測手段,綜合各設備的狀態(tài)信息,識別故障早期征兆,對故障部位及嚴重程度、發(fā)展趨勢做出判斷,并根據(jù)分析診斷的結果在設備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生前進行檢修。
狀態(tài)檢修通過數(shù)學評估模型,解決在信息和通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修中存在的數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)評價建模這兩個關鍵問題,對其進行實值校驗,結果顯示所提出的模型基本符合實際,且具有準確、操作性強的特點,能適應當前信息通信設備狀態(tài)檢修的需要。
2 信息通信設備狀態(tài)檢修技術應用
2.1 設備狀態(tài)檢修技術系統(tǒng)總體框架。狀態(tài)檢修系統(tǒng)是以安全、環(huán)境、成本為基礎,包括信息數(shù)據(jù)采集和處理、設備評價、檢修策略和計劃。由巡視巡檢員進行數(shù)據(jù)收集和錄入,按照預警規(guī)則,對異常數(shù)據(jù)進行預警,檢修人員對預警信息進行數(shù)據(jù)處理。
2.2 設備狀態(tài)檢修技術系統(tǒng)數(shù)據(jù)框架。(1)業(yè)務數(shù)據(jù)。業(yè)務數(shù)據(jù)包括實時采集的數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)和設備臺帳數(shù)據(jù)等業(yè)務應用所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。(2)基礎管理數(shù)據(jù)。基礎數(shù)據(jù)包括參數(shù)配置數(shù)據(jù)、流程數(shù)據(jù)、權限管理數(shù)據(jù)、人員機構數(shù)據(jù),主要為狀態(tài)檢修系統(tǒng)提供支撐性數(shù)據(jù)。
2.3 設備狀態(tài)檢修技術系統(tǒng)應用框架
系統(tǒng)完全采用三層B/S的結構,完全基于J2EE開放式結構設計:(1)業(yè)務層。本系統(tǒng)業(yè)務層為信息通信設備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng),主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集,巡視管理、巡檢管理,狀態(tài)評價、設備檢修計劃等,實現(xiàn)對信息通信設備狀態(tài)檢修管理工作。(2)應用層。提供業(yè)務應用服務。實現(xiàn)信息通信設備狀態(tài)檢修系統(tǒng)的所有業(yè)務邏輯。實現(xiàn)設備狀態(tài)評價與配套設備的信息交互與管理,同時作為一個軟件業(yè)務邏輯和評價模型計算層,同時實現(xiàn)與數(shù)據(jù)層的信息交換。(3)數(shù)據(jù)層。用來存儲系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù),實現(xiàn)信息通信設備日常業(yè)務應用數(shù)據(jù)交互時的數(shù)據(jù)存儲。
2.4 設備狀態(tài)檢修技術系統(tǒng)技術框架。(1)應用系統(tǒng)層。應用系統(tǒng)層承接借鑒了行業(yè)應用系統(tǒng)分類標準,按業(yè)務功能劃分日常業(yè)務管理、臺賬管理、業(yè)務查詢管理、數(shù)據(jù)采集管理、系統(tǒng)支撐管理。(2)業(yè)務支撐層。業(yè)務支撐層是整體應用系統(tǒng)建設的基礎保障, 如將數(shù)據(jù)交互、統(tǒng)計分析服務等支撐組件進行有效的整合和管理,便于應用系統(tǒng)快速搭建相關功能模塊。由此可見,業(yè)務支撐層的建設是整體架構設計的核心部分,其關系到應用系統(tǒng)開發(fā)的進度以及后期系統(tǒng)功能的擴展。(3)數(shù)據(jù)資源層。數(shù)據(jù)資源層主要由設備臺賬庫、數(shù)據(jù)分析庫、基礎支持庫組成,其中數(shù)據(jù)分析庫是整個狀態(tài)檢修系統(tǒng)的分析數(shù)據(jù)來源。
2.5 設備狀態(tài)檢修技術系統(tǒng)安全框架
系統(tǒng)需要充分考慮與項目實施相關的網(wǎng)絡安全、應用安全和數(shù)據(jù)安全的要求,在網(wǎng)絡隔離和安全驗證方面的具體做法如下:(1)應用軟件安全。系統(tǒng)在設計開發(fā)中實現(xiàn)必要的安全措施,權限設計及日志審計等功能。按照高等級信息安全要求,來設計、開發(fā)本項目。(2)安全性。數(shù)據(jù)庫用戶密碼、最終用戶密碼均不明碼保存,用服務器上所有服務調(diào)用均須驗證用戶身份并經(jīng)權限校驗,不對相關系統(tǒng)構成安全威脅。(3)安全驗證。系統(tǒng)通過安全認證。
結語
先進的狀態(tài)檢修管理系統(tǒng),對保障設備管理的健康狀況、運行性能及設備可靠性有較大的提高。同時科學地制定檢修策略,合理安排檢修項目和檢修間隔,有效降低檢修成本,提高設備健康水平,最終形成符合信息通信設備狀態(tài)檢修要求的管理體系、執(zhí)行體系、技術體系。
參考文獻
關鍵詞:數(shù)據(jù)結構;實驗教學;教學改革
作者簡介:劉志鵬(1980-),男,江蘇南京人,南京郵電大學計算機學院,講師;段衛(wèi)華(1977-),男,江蘇南京人,南京郵電大學計算機學院,講師。(江蘇 南京 210003)
基金項目:本文系南京郵電大學計算機學院教學改革項目(項目編號:12)的研究成果。
中文圖書分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)01-0132-02
“數(shù)據(jù)結構”課程是計算機科學與信息管理等專業(yè)的核心課程之一,它在計算機領域的重要性僅次于編程基礎。[1]我國制定的CCC2002體系強調(diào)了“數(shù)據(jù)結構”在計算學科及電子信息學科中的作用與地位。該課程一般以“計算機高級程序設計語言”為先修課程,也是“操作系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)庫”、“編譯原理”等專業(yè)課程的基礎。“數(shù)據(jù)結構”課程涉及的知識點較多、實踐性很強,除了要求學生有嚴密的邏輯思維外,還需要擁有較好的編程實踐基礎。目前,大多數(shù)高校“數(shù)據(jù)結構”課程的教學工作均在一學期內(nèi)完成。學生學習任務較重,往往在學習過程中出現(xiàn)“重理論、輕實踐”的現(xiàn)象。許多學生在設計和實現(xiàn)算法方面表現(xiàn)不佳。為了在有限的學時中得到更好的教學效果,使學生在算法設計和實現(xiàn)兩個方面的能力都有所提高,筆者從“數(shù)據(jù)結構”課程實驗教學環(huán)節(jié)入手,嘗試了一系列的探索和研究。
一、實踐教學目前存在的問題
“數(shù)據(jù)結構”是一門實踐性很強的課程。實踐有助于學生更好地理解和應用所學習的理論知識,實踐環(huán)節(jié)是無法替代的,直接影響學生的學習效果。然而,目前的“數(shù)據(jù)結構”實驗教學環(huán)節(jié)普遍存在如下的一些問題:
1.學生對實踐環(huán)節(jié)重視不夠
目前,學生對“數(shù)據(jù)結構”課程實踐環(huán)節(jié)普遍不夠重視。主要原因如下:
第一,主流開發(fā)語言和集成開發(fā)環(huán)境,如C++、Java等,均提供了現(xiàn)成的數(shù)據(jù)結構程序庫。程序員可直接調(diào)用程序庫中的函數(shù)而無需重頭編寫底層數(shù)據(jù)結構。部分學生認為,只要掌握程序庫的使用方法,便無需實踐數(shù)據(jù)結構的底層實現(xiàn)。然而,無論是C++的STL和Boost程序庫,還是Java語言的集合類,均無法滿足某些程序苛刻的性能要求。因此對學生而言,僅僅掌握某種特定編程語言的程序庫是不夠的。
第二,由于“數(shù)據(jù)結構”課程以筆試作為衡量學生學習成果的主要方式,加上實踐環(huán)節(jié)考查指標并不明確,造成很多同學不重視實踐環(huán)節(jié),導致實踐環(huán)節(jié)效果不理想。
第三,學生對“數(shù)據(jù)結構”在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、編譯器中的實際應用知之甚少,部分同學雖然知道“數(shù)據(jù)結構”課程十分重要,但并不知道數(shù)據(jù)結構在各個領域的廣泛應用。
2.學生程序設計能力薄弱
學生程序設計能力薄弱,是部分高校長期普遍存在的現(xiàn)象。究其原因,主要包括以下兩個方面:
首先,部分學生程序設計基礎較薄弱。對于C++的某些基本語法并不熟悉,也不了解使用封裝、繼承和多態(tài)型在編寫大規(guī)模代碼過程中帶來的好處。大量的對語法知識的要求導致學生難以閱讀和編寫程序,造成學生思想上的困惑。
其次,對程序設計能力薄弱、基礎較差的學生而言,某些優(yōu)秀教材[2,3]并不適合。學生閱讀這些教材時,雖然能夠理解算法的含義,但是卻無法將偽代碼轉換成對應編程語言的程序代碼。這一方面導致學生無法動手實踐,另一方面也進一步削弱了學生的編程能力。
3.實踐過程中無法得到及時的反饋
許多學生在“數(shù)據(jù)結構”實踐課中采用先編寫、后調(diào)試的方法,這種編寫代碼的方式對代碼量較少、代碼邏輯較簡單的程序是有效的。但對于代碼量較多、代碼邏輯復雜的“數(shù)據(jù)結構”程序則不可取。由于拼寫和邏輯錯誤,導致最終程序錯誤較多,難以調(diào)試。由于在代碼編寫過程中無法得到及時的反饋,導致學生喪失了進一步學習的興趣。
此外,編寫代碼、正確執(zhí)行后,許多同學不及時總結經(jīng)驗教訓,反復犯相同錯誤。對待實驗報告撰寫工作態(tài)度不端正。教師沒有及時將實驗報告成績和其中存在的問題及時反饋給學生,部分學生不了解實驗報告和實驗的評分細則,對實踐環(huán)節(jié)最終成績不滿,也反過來削弱了學生學習該門課程的興趣。
二、實踐環(huán)節(jié)的教學改革
針對教學中存在的以上情況,筆者主要從以下幾個方面進行實踐環(huán)節(jié)的探索和改革:
1.引導學生重視實踐環(huán)節(jié)
第一,加重實踐環(huán)節(jié)占用總評成績的比例,從原先的10%-15%增加到20%。改變傳統(tǒng)模式下主要依靠平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)和期末考試成績的評價模式。增強實踐環(huán)節(jié)比重,旨在督促學生參與實踐、編寫程序和撰寫報告。
第二,在課堂教學中,提綱挈領地講解C++、Java語言程序庫的不足之處,使學生明確具備編寫數(shù)據(jù)結構代碼能力的重要性。
第三,針對多種數(shù)據(jù)結構,講解其在操作系統(tǒng)、[4]數(shù)據(jù)庫[5]和編譯器中的實際應用。開源軟件為“數(shù)據(jù)結構”教學提供了大量的實際案例。通過介紹數(shù)據(jù)結構的實際應用,提升學生的學習興趣,提高學生對實踐環(huán)節(jié)的重視程度和興趣。
最后,盡早明確實驗任務和目標。讓學生在教學過程和實踐環(huán)節(jié)中明確認識到,只有按部就班,才可以完成實驗任務。在實踐環(huán)節(jié)中,不能隨著學生的完成情況無限制地增加題目的要求和難度,而應做到因材施教,因人而異。
2.提升學生程序設計能力
教材是學生入門和提高的主要材料。筆者選用人民郵電出版社陳慧南編著的《數(shù)據(jù)結構:使用C++語言描述(第2版)》作為“數(shù)據(jù)結構”課程的教材。該教材2007年入選普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,其中對每一種主要的數(shù)據(jù)結構均給出了C++代碼實現(xiàn)。與傳統(tǒng)經(jīng)典教材[2,3]相比,省略了學生將偽代碼轉換為可執(zhí)行代碼的中間過程。學生在實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)結構時可直接參考教材程序完成。該教材列出了“數(shù)據(jù)結構”中使用的C++知識點,并指導學生在課后自行開展有針對性的復習。通過邊復習、邊學習的方式,部分同學能夠克服程序設計能力不足的缺陷,建立理解和實踐“數(shù)據(jù)結構”課程的信心。
針對許多學生僅能理解C++代碼片段,無法將這些代碼片段合成完整的程序問題,筆者通過課堂教學和實踐環(huán)節(jié)兩個方面加以彌補。在課堂教學中,教師至少編寫一個完整的數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)。通過演示,使學生了解編寫代碼的具體動態(tài)流程和技巧。實踐環(huán)節(jié)中,采用循序漸進的代碼編寫方式,即課堂上先給出對應算法完整程序的框架,并演示程序得到的最終結果,讓學生去填寫框架中的函數(shù)內(nèi)容,接下來要求學生獨立完成一些函數(shù)模塊,具體操作方法與文獻[6]中的第一項研究方法相同。實踐表明,采用結對編程、獨立完成實驗報告的方式與獨自完成實踐環(huán)節(jié)的效果相比較,實踐環(huán)節(jié)學生平均成績高5~7分。
3.及時反饋實踐結果
鼓勵學生在編寫代碼前,首先編寫測試用例。一方面有助于學生了解代碼中的邊界條件,考慮代碼實現(xiàn)中的各種特殊情況。另一方面也有助于學生在編寫代碼的過程中及時獲得反饋。避免傳統(tǒng)編寫代碼方式所導致的程序無法正常運行的情況,增強學生的信心。
第二,指導學生編寫代碼的正確次序。例如,在編寫單鏈表類時,先實現(xiàn)構造函數(shù)和析構函數(shù),再實現(xiàn)插入函數(shù)和打印函數(shù)。這樣便可先檢測插入函數(shù)是否正常工作,在此基礎上,再完成刪除函數(shù)等其他功能函數(shù)。這種迭代開發(fā)、單元測試,將錯誤局部化的思想對于培養(yǎng)學生正確的程序設計觀念十分重要。指導學生重視代碼重構的工作并鼓勵學生重構代碼,通過介紹編碼規(guī)范,強調(diào)良好代碼風格的重要性。
第三,指導學生調(diào)試程序。針對Visual C++ 6.0集成開發(fā)環(huán)境和gcc編譯器,總結學生在編碼時常犯的各種編程錯誤,并給出相應的代碼調(diào)試方法。通過不斷完善文檔、分發(fā)并反饋,從而減輕教師的工作量,培養(yǎng)學生的參與精神和不斷總結的能力。
最后除課后答疑外,筆者還及時通過電子郵件反饋疑難解答和平時成績。教師將有代表性的提問進行總結和群發(fā)郵件,使學生能及時掌握自己的最新成績,并允許學生質(zhì)疑分數(shù)的公平性和公正性,制定較詳細的實踐環(huán)節(jié)評分標準,明確實驗報告的結構,要求學生重視需求分析、概要設計,并要如實撰寫總結和體會部分。許多同學的總結都停留在表面,并沒有總結實際學到的編程知識和調(diào)試方法。
以下是在“數(shù)據(jù)結構”課程實踐環(huán)節(jié)中的的評分標準:
能獨立查閱文獻資料,較好地理解課題任務并提出實施方案;內(nèi)容詳實準確、文字流暢,符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求;論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理;用語符合技術規(guī)范,圖表、公式清楚;努力學習,遵守紀律,作風嚴謹務實,按期完成規(guī)定的任務。
三、實踐環(huán)節(jié)教學效果
1.課堂和實驗課教學效果
通過課堂講授和實踐性環(huán)節(jié)鍛煉,學生能端正學習態(tài)度,樹立編寫代碼的信心和決心。通過制定合理的編程任務,每個學生都能動手編寫程序。通過動手實踐,加深了對數(shù)據(jù)結構相關知識點的理解。采用結對編程、測試優(yōu)先和代碼重構,學生認識到編寫能夠運行的代碼和優(yōu)秀代碼的差異。有些同學能夠進一步完成更高難度的編程任務,并參加國家級的比賽,如挑戰(zhàn)杯等。
2.實踐環(huán)節(jié)效果反饋
本次共有97名學生學習“數(shù)據(jù)結構”課程,每個學生需要完成4份實驗報告。統(tǒng)計結果表明,上交報告的積極性、分析設計的規(guī)范性和總結體會,與去年相比,均有很大程度的提高。拖延上交實驗報告的情況從去年的11.0%降低到3.1%,實驗報告的內(nèi)容更加規(guī)范,總結體會內(nèi)容大多集中在編程過程中遇到的問題及解決方案上。通過填充和擴充代碼兩種編程方法,絕大多數(shù)學生完成了數(shù)據(jù)結構實踐環(huán)節(jié)的基本任務,如單鏈表的實現(xiàn)等。51.5%的同學能夠完成更加復雜的程序設計任務,如雙向鏈表等。
“數(shù)據(jù)結構”課程是計算機專業(yè)的專業(yè)基礎課程,應用范圍非常廣泛。本文分析了數(shù)據(jù)結構實踐教學中目前存在的一些問題,積極探索和嘗試新的教學方式,在一定程度上調(diào)動了學生的積極性,為學生的軟件開發(fā)打下了良好的基礎。但對于課程體系的建設及教學方法的改進等問題,仍然需要開展進一步的研究。
參考文獻:
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