数据分析设计大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇数据分析设计范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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1国内外研究开发现状和发展趋势

1．1现状与趋势

在当今大数据、云计算、物联网和移动互联网等新思路、新技术快速发展的又一历史时期，高等教育面临着前所未有的发展机遇，在经历了网络化、数字化、信息化管理阶段之后，“智慧校园”将是在“互联网＋教育”趋势下最重要的发展思路。随着计算机技术的不断发展，各种系统结构化和非结构化数据以前所未有的惊人速度迅猛增长，“大数据”时代已经到来。大数据是指数据结构比较复杂、数据规模大的数据集合。其数据量已经远远超出了一般数据管理工具可以承受的处理时间以及数据处理及存储管理能力。在当今大数据环境下，高校管理系统的数据结构及数据量发生了巨大的变化。在数据存储、数据管理、数据分析及数据挖掘等方面面临着巨大的机遇和挑战。为了有效地利用大数据为高校决策分析提供更好的服务，必须基于大数据建立相应的数据分析系统。

1．2国内外研究与开发综述

随着大数据的发展和教育信息化的不断深入，基于大数据开展的高校校园数据分析与应用逐步受到重视。对大数据的定义始终没有形成统一的意见。维基百科对大数据（Bigdata）的定义是：所涉及的数据量规模巨大到无法通过人工，在合理时间内达到截取、管理、处理并整理成为人类所能解读的信息。麦肯锡全球研究院将大数据定义为：无法在一定时间内使用传统数据库软件工具对其内容进行获取、管理和处理的数据集合。加特纳（Gartner）于2012年修改了对大数据的定义：大数据是大量、高速、多变的信息资产，它需要新型的处理方式去促成更强的决策能力、洞察力与优化处理。而在高校学生数据的分析应用方面，国内外高校均有开展相关的研究。纽约州波基普西市玛丽斯特学院（MaristCollege）与商业数据分析公司Pentaho合作发起开源学术分析计划，旨在一门新课程开始的两周内预测哪些学生可能会无法顺利完成课程，它基于商业分析平台开发了一个分析模型，通过收集分析学生的学习习惯，包括线上阅读材料、论坛发言、完成作业时长等数据信息，来预测学生的学业情况，及时干预帮助问题学生，从而提升毕业率。上海财经大学基于校园信息化数据基础，开发了校务决策支持系统，面向人才培养、内部管理、科学研究和师生服务等方面开展决策分析；华东师范大学利用校园信息化基础数据，开展了校车人数与载客分布分析，提升了校车使用率；利用一卡通数据开展了贫困生的特征确定、潜在贫困生分析、后续跟踪验证，有效提升了帮困扶贫的工作效率。

2需求分析

结合西安欧亚学院信息化建设基础与海量的数据积累，建立“智慧校园”数据分析系统，通过此平台的建设和应用，运用数据挖掘和知识发现，从而在大数据中获取数据之间内在的相互联系，以及其中可能存在的某种规律，从而有效提升校园管理的决策效率，提升教学科研与管理服务的综合水平。通过调查走访各部门，了解教师、学生与行政管理人员的相关需求。主要包括四个方面：一是教学数据分析需求。包括各分院、招生办、教务处等部门对于招生、学生学习行为、教学质量、学科建设与学生就业等方面的分析。二是生活服务数据分析需求。包括图书馆、后勤等部门对于学生的消费行为即图书借阅、网络行为、资源利用等项目的分析。三是财务、人事、宣传等部门对于全校的资产、师资力量、宣传效果等项目的分析。四是研究发展部门对于全校科研项目与成果完成情况的分析（见图1）。

3系统方案设计

3．1框架设计

结合需求情况，开展系统的总体框架设计，初步将系统分为三大板块，包括数据监测、决策支持和查询定制（见图2）。

3．2系统方案

系统总体架构包括四个层次，分别是数据引擎、数据挖掘、数据库解决方案和交互平台。数据引擎部分将集成校园WIFI、固网、一卡通、教务系统等各类信息系统的数据，形成数据源，数据挖掘将通过分布式计算架构和数据分析平台对潜在数据进行分析与建模，通过数据库建立本系统的分析数据库，最终通过PC、手机等客户端向用户进行呈现（见图3）。

3．3典型应用研究内容

3．3．1教学质量评估教学质量评估属于高校定期必须完成的任务，教学评估的主要目的是更好地发掘出教学过程中存在的一些问题，从而及时地对教学方法进行调整，最终实现教学质量的提升。将大数据运用到高校教学评估系统之中，不但能够在很大程度上提高高校教学管理的科学性，同时还可以提高信息化教学的实用性。把基于大数据挖掘的算法运用在教学评估工作之中，找出教学效果、信息技术在教学中的应用、师生之间的沟通互动等因素之间的联系，从而给高校的教学部门带来非常科学的决策信息，同时让教师可以更加有效地开展教学工作，提高教学质量。

3．3．2教师教学能力分析以往的教学缺乏大量数据支撑，教学的质量高低主要靠教师自我度的把握。现在，可以通过在线课堂等技术，搜集大量课堂情况信息，比如学生对知识点的理解程度、教师课堂测试的成绩、学生课堂纪律等。通过这些数据的分析，了解教师熟悉教案的程度、课堂氛围等，改善教学水平。也可以通过深度分析学生在教学过程中教师的课堂表现，从而发现课程的闪光点以及不足，从而让教师能够进一步地对课程教学进行改善，提升教学质量。

3．3．3个性化课程分析个性化学习是高校教学改革的目标，过去的班级制教学中无法很好达到这一点，通过把大数据挖掘技术和学习内容结合起来，指导学习者规划学习发展方向，制订学习规划，实现个性化学习功能。通过评估个人情况，根据分析结果推荐可能取得优秀成绩的课程方案。首先获取学生以往的学习表现，然后从已毕业学生的成绩库中找到与之成绩相似的学生信息，分析前期成绩和待选课程结果之间的相关性，结合专业要求和学生能力进行分析，预测学生选择的课程中可能取得的成绩，最后综合权衡预测学生成绩和各门课程的重要性，为学生推荐一份专业课程清单。

3．3．4学习行为分析通过一卡通门禁信息、网络信息、课程信息、在线教育系统等相关数据，可以把学生到课堂时间、上课表现、作业完成情况、自习情况等学习信息记录下来，进行变量分析。当一些与学习行为有关的因素（如旷课、纪律问题、课堂表现）发生变化时，对学生提示并进行分析。通过这种系统分析，可以很好地规划学生的学习时间，提高学习效率。

4技术创新点

4．1大数据环境下提升数据挖掘范围

相比于传统常规环境下的数据获取渠道，大数据环境下，校园数据的获取更为广泛和准确。常规环境下的数据主要以经费收支、课程建设、问卷、访谈、课堂观察等来源，而在大数据环境下，通过对事件数据、舆情数据、一卡通、日志搜索等数据的抓取与分析，更能够准确地反映实际校情。

4．2可视化技术展现数据分析结果

利用大数据分析的数据挖掘与可视化分析，能够直观地呈现大数据特点，同时能够非常容易被使用者所接受，就如同看图说话一样简单明了。智慧校园中，结合学生学习、生活消费的各类数据，通过系统分析与图表展现，让用户只管了解数据分析的结果。

4．3数据质量管理提供重要支持

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中图分类号：U279 文章编号：1009-2374（2017）11-0007-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.004

1 概述

S着城市轨道交通的快速发展，地铁成为人们出行不可或缺的交通工具。地铁车辆作为运送乘客的主要载体，具有封闭性强、起停频繁、客流量大且来源复杂、乘客自助乘车、应急疏散难度大等固有特点，因此对其自身的可靠性及维修保障工作有着非常高的要求。搭建地铁车辆远程数据分析平台可以运行地铁车辆提供远程决策支持，对列车开展实时监控和故障处理，并通过故障统计和数据分析进而达到车辆优化设计的目的。

2 平台需求

2.1 功能需求

以列车运营管理的实际工作需求为核心，提高列车组效率和效能，节约维修费用，减少事故率为目标开展建设工作，其主要具有列车组及关键部件的实时监视、故障预测功能。

通过列车组及关键部件或子系统当前状态，对故障进行诊断或识别，并对潜在的故障进行预测或报警；根据故障诊断及预测信息、当前维修可用资源情况以及对系统的使用需求等对列车组或关键部件的维修活动提供决策支持和建议。实现一套列车组及关键部件的状态检测、故障诊断、运行监控、故障预测及决策支持的完整系统，同时针对不同子系统/产品建立全生命周期的产品数据服务，满足企业对生产、运营维护、设计优化、采购等不同环节决策的支撑要求。根据业务需求，系统具有以下功能：

2.1.1 车载系统。由系统检测、故障诊断、集中报警及无线传输等组成。通过在列车组及各子系统上安装各种传感器，获取动车组及关键子系统传感器及控制系统的数据。利用故障特征提取、数据分析及对比、基于模型的系统辨识等多技术相融合的故障诊断技术，实现牵引、制动、辅助等各子系统的在线故障诊断（故障定位到最小可更换单元）和故障报告，通过车载无线传输系统将状态数据和故障数据传输至地面。

2.1.2 运行监控系统。列车状态、故障监控、综合诊断及应急处置等组成。根据列车组和关键零部件的运行状态，提取与列车组安全运行相关的数据及关键技术指标进行监控。根据车载系统传输的故障报告或关键设备技术状态数据对当前列车组运行状态进行评估，对潜在的故障进行综合诊断，形成综合评估和故障诊断报告，依据故障等级对列车组进行控制，对列车组现场人员提供技术指导和应急处置方案。

2.1.3 健康维护系统。由故障报告、健康评估、故障预测、维修管理等组成。根据列车组车载系统及运行监控系统报告的故障数据和列车组设备状态数据以及积累的历史数据，在地面利用高性能计算机及检测系统实现智能故障推理、关键机械部件的故障发展趋势模型，实现列车组及关键部件健康状态评估及故障预测，给出列车组系统的综合评价指标，提高列车组或部件的维修管理水平。

2.1.4 决策支持系统。由状态维修、寿命预测、服役跟踪、档案管理等组成。根据地面系统存储的列车组及关键部件的大量数据和历史档案数据，利用数据挖掘、故障模式识别等手段，建立关键机械部件故障发展趋势模型库，电子零部件的连续量、离散量、开关量等不同性质的故障预测模型库，建立列车组及零部件健康档案，进行零部件寿命预测、服役跟踪和档案管理，给出维修决策，形成列车组及关键部件健康评价指标体系。

2.2 业务需求

根据地铁车辆远程数据分析系统提供的核心功能，具体的业务需求为：

2.2.1 数据采集存储模块。主要实现列车实时数据和离线数据的接收、转发、解析、存储等功能。

2.2.2 实时状态检测模块。对列车的关键部件工作状态、运行线路、故障数据进行管理和处理，以可视化的形式进行展示。

2.2.3 分析统计模块。对列车的历史数据、离线数据结合知识库，进行统计分析，以可视化的形式进行展示。

2.2.4 后台管理模块。对整个系统进行综合的后台管理，管理员通过Web登录管理系统后，可以进行用户管理、权限管理、日志管理以及资料管理等操作。

3 总体设计

3.1 搭建原则

以创新驱动、资源共享为引领，整合地铁和现代信息技术等先进成果，打造创新、高效的列车远程数据分析。系统是一种具有基础性的支撑体系，数据来源广泛而零散，它具有整合和共享的服务性质。

3.2 业务架构

以列车智能维护为目标应用领域，围绕其数据增量的特点，建立流式数据接入、存储管理、实时跟踪以及异常识别的全业务链服务体系。结合当前技术缺陷，在平台搭建中实现流式数据实时处理与离线分析工作的结合。

系统建设的目的是针对列车监测数据，提供一体化、智能化的数据支撑服务环境，实现多源数据的存储、管理、分析。其主要包括采集层、现场处理层、接入层、IO层、持久化层、分析处理层以及服务层共七个基本层次。

3.2.1 采集层：其通过各种传感器与车上网络环境形成数据采集环境。采集的各种对象的监控数据经过汇聚后，统一开展现场处置与传输等后继工作，其依赖列车通信设备。

3.2.2 现场处理层：其在采集层数据的基础上，根据管理机制对数据进行检测，发现异常对象的前兆与警报信息，并通过列控数据交换机制及时预警或值警，同时根据不同数据的业务重要性以多种方式回传后台。另外，结合列控网采集手段，在列车检修阶段采集有关数据并回传，满足后台管理、分析与业务支撑的要求。

3.2.3 接入层：根据不同类别数据的规范要求，清洗数据并存储入库。

3.2.4 IO层：利用文件系统实现底层数据的基本IO存储与读取。通过文件系统有效实现系统整体IO读写负载的平衡，满足数据持久化存储的基本要求。

3.2.5 持久化层：由基本数据库构成。在这一层中围绕列车海量、多维流式监测数据提供高性能数据存储管理系统。这一系统结合IO定向分布、流数据增量分段存储模型等方式，实现流数据集的规模可控，解决由高增量引起的存储膨胀问题；针对列车数据实时主动的需求特点，在键值存储模型的基础上，建立边界溢出主动机制，槌志貌阒械氖凳敝鞫提供基础。

3.2.6 分析处理层：在内存数据集的基础上构造基于连续窗口的事件多维数据主动协同机制；结合底层数据主动机制以及数据pub/sub机制实现增量过程中，事件的主动识别、跟踪与触发响应。

3.2.7 服务层：提供故障（报警）统计查询、实时数据查询等用户服务。

3.3 逻辑结构

远程数据分析平台由服务器端软件、Web端软件两部分组成。

3.3.1 服务器端软件。根据数据类型有流式、结构化以及查询模式化的特点，结合关系数据库构成一体化的存储管理支撑环境，完成数据的统一存储、管理。

3.3.2 Web端软件。提供系统实时状态监测、数据分析和预警等基本功能；为整个系统的数据处理和数据等操作提供统一的配置管理平台，包括用户信息管理、用户权限分配等系统管理功能，组成系统的综合信息管理环境。

3.4 物理结构

3.4.1 实时数据。（1）列车实时通过地面4G无线传输通道通过以TCP协议将车载数据分别传输到检修库服务器和车辆段服务器；（2）检修库和车辆段的实时数据采集存储软件同时对协议数据进行数据采集、解析，解析后的数据通过以太网存储到数据库，对实时数据长期存储；（3）Web程序读取数据库，对数据进行可视化展示；（4）用户通过以太网使用浏览器，在网页中进行查看。

3.4.2 离线数据。（1）车辆到库后，维护人员使用HMI进行手动触发进行车辆数据上传或者TCMS根据时间触发条件自动上传车辆数据，借用库内WLAN技术，以TCP或者FTP的协议发送到车辆段或者检修库服务器；（2）车辆段服务器中的离线数据采集存储软件对数据进行数据采集、解析，并将解析后的数据内容通过以太网的方式存储到数据库中；（3）Web程序读取数据库，对数据进行可视化展示；（4）用户通过以太网使用浏览器，在网页中进行查看。

4 结语

随着地铁车辆远程数据分析平台的搭建，可以大大提高车辆自诊断及维修智能化水平，提升维修诊断效率；降低人工成本，提高车辆的可靠性和安全性；更便于建立车辆维修智能化数据库，优化维修模式，提升资源利用率，随着车辆的数据累计，更加可以利用云计算、数据挖掘、神经元算法等提供车辆运行的安全性和可靠性，为后期车辆的设计改进提供强有力的数据支持。

参考文献

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中图分类号 TP319 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2011）21-0043-01

Design Principle of Data Analysis Software for ‘3414’ Test

LONG Ying 1 XI Yong-shi 1 ZOU Zhong 2

（1 Agricultural Technique Extension and Service Center in Tibet Autonomous Region，Lhasa Tibet 850000； 2 Rugao Soil and Fertilizer Station in Jiangsu Province）

Abstract Data Analysis of ‘3414’ soil testing and formula fertilization test was complicated.The function，module structure and module design of ‘3414’ test data analysis software were introduced，so as to promote efficiency of data entry，regression analysis，equation analysis，etc，and to guide the production and new test design by using the analysis results.

Key words ‘3414’ test；data analysis software；design principle

“3414”试验是农业部测土配方施肥技术规范中指定的用于肥料效应函数研究的一种试验方法[1-3]。其设计包括3个因子4个水平（表1）。“3414”方案设计吸收了最优回归设计处理少、效率高的优点，是目前应用较为广泛的肥料效应田间试验方法。

自开展测土配方施肥参数试验以来，“3414”试验得到广泛的应用。随着试验的实施，试验结果的数据分析虽然有相关的专用软件支持，但试验中常出现特殊的情况，如缺区、部分重复时常给回归方程的计算带来难度，当2水平设计较偏或产量异常时，甚至会出现最高产量和推荐施肥量均为负值的现象，给数据分析与应用带来一定难度。为解决这一系列问题，应用Visaul Basic6.0研究开发了一个针对“3414”试验数据分析的软件，并在Windows XP下测试通过。为共享对“3414”的分析方法，现将该软件的设计方法介绍如下。

1 软件功能

软件的功能设计主要有2个方面：一是进行数据分析，二是反馈设计。数据分析主要是完成试验数据的回归分析，计算其回归方程，并通过方程求取最高产量和最佳经济效益时的施肥参数。反馈设计是针对本次试验设计初定的2水平与试验结果获得的最高产量或最佳经济效益时的参数水平间的差异，对下一次试验的2水平进行修正设计，以便获得更好的回归模型和肥料效应参数。

2 模块结构

软件模块主要包括数据输入、回归分析和方程应用3个部分。一是数据输入。数据输入主要包括单个试验的设计参数输入和试验结果数据的输入，还包括相同实施处理小区的多点试验数据的输入。二是回归分析。根据设计参数、回归模型和试验结果数据，运用回归运算求取回归方程。三是方程应用。本模块主要是在取得回归方程后，完成方程的试验总体评价、边际产量配方分析、最佳效益配方分析、反馈设计配方分析功能。

3 模块设计

3.1 模型生成

“3414”试验的回归分析模型是以三元二次方程（Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+b5X22+b6X32+b7X1X2+b8X1X3+b9X2X3）为基础进行生成。生成方法主要分3种：一是通过内置生成标准模型，二是通过对标准模型修改生成非标模型，三是通过人机输入生成所需要的模型。

3.2 数据输入

在试验实际操作中，试验结果常非常复杂[4-6]，如可能是完全实施的n次重复，可能是部分重复，也可能是部分实施，还可能会出现缺区现象。因此，就某一试验结果的数据输入通过会出现很多情况，在软件设计时都必须给予充分的考虑。但是，不管“3414”试验实施过程中会出现什么样的情况，其结果仍可归纳出一个共同的规律：每个取得有效试验结果数据的小区都有1组与之对应的设计参数，从而数据的输入就可归纳为2种数据组的输入：一是各小区设计参数的输入，二是各小区试验结果数据的输入。在数据的输入方法上，可以通过文本框以字符串的方式输入，也可通过文本文件或电子表格文件导入。数据输（导）入后，再用Split函数分离给设计矩阵（A）变量和依变量矩阵（Y）变量，从而完成数据的输入。对处理小区均相同的多个试验，则可使用相同的设计矩阵参数，将各试验结果数据一并输（导）入，供一并分析，以方便统计和管理人员快速分析审核多点试验资料。

3.3 回归分析

回归分析分3个部分：一是通过设计矩阵A和回归分析模型计算生成结构矩阵X；二是通过X的转置矩阵X′与X的乘积矩阵的求取逆阵C；三是通过依变量矩阵Y、结构矩阵X和逆阵C求取偏回归系数矩阵B，从而完成回归分析，建立试验的回归方程。

3.4 方程分析

方程分析主要包括3个方面：一是方程显著性检验。首先是通过F测验对回归方程进行总体评价；其次是方程F检验显著再对偏回归系数进行显著性检验。二是方程合理性分析。通过对各试验因子（Xi）求导后，分析各因子的一元二次回归方程，看其一、二次项的系数的正负性及其顶点位置，判断其合理性，从而确定回归方程的可用性。三是最高产量和最佳效益参数分析。通过上述2步检验确认方程合理可用时，首先通过对回归方程求导，获取最高产量时的施肥参数方案；其次是通过对试验肥料数量替换为价值因子后，求取最佳经济效益时的施肥参数方案。

3.5 反馈设计

在获得试验的回归方程后，通常会出现方程的边际产量并不出现在设计的2水平，有的偏差较大，甚至超出了试验设计范围（如大于3或小于0），这常给试验分析和下一步试验设计带来困难。通过运用计算机的高效运算效能，通过对方程各因子进行一定级度（精度可调）试验全域（0～3）扫描，求取方程所反映出的实际边际产量水平时的施肥参数，再将此参数反馈给试验设计者，用于作为下一次试验设计2水平的参考，从而可有效加快试验实施的进程，提高试验精度。

4 参考文献

[1] 莫惠东.农业试验统计[M].上海：上海科学技术出版社，1984：151-174.

[2] 张建玲，赵宏儒，马丽萍，等.固阳县旱地马铃薯测土配方施肥田间肥效试验[J].内蒙古农业科技，2011（1）：75-77，118.

[3] 张明安，马友华，褚进华，等.基于WebGIS的县域测土配方施肥系统的建立[J].农业网络信息，2011（6）：20-23.

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0.引言

21世纪以来，社会的各个方面，各行各业发生着日新月异的变化，计算机的普及与应用已经融入到了经济、政治、文化的各个领域，电子信息化的有效性使我们摆脱了繁重的文书工作，同时也增强了我们对于信息的利用性。医学信息管理系统的实现一方面充分体现了计算机强大的信息收集、数据处理功能，使医疗数据的利用率得到了提高，数据的保存和提取更加的快捷方便，保存时间也大大增长；另一方面，避免了繁琐的文书记录、数据分析统计工作，减轻了医疗工作者的工作负担，不仅提高了他们的工作效率，还使整体服务质量得到了改善，管理水平得到增强。

1.医学信息管理系统的必要性和可行性

医院整体系统的庞大，工作内容的繁杂，需要有一种技术可以对医学数据进行更好的整理和分析。在门诊挂号时需要进行的手续较多，采用手工记录书写的方式操作，则会使排队的人越来越多，不能使病人在最短的时间内得到治疗，同时大量的人群会增加医院工作人员的压力，更容易出现错误，长时间的等待和工作也增加了两者在交流过程中发生摩擦的几率；在门诊看病的过程中，采用记录病历的形式，并不能在患者再次看病时迅速的提取出原来的纪录，这在无形中增加了医生的压力和工作量，不方便医生对患者的病情进行更详细的分析，对患者们的研究更是需要大量的工作。另外医院的其他部门比如财务管理系统，人事管理系统，药品库存管理系统，门诊挂号系统，划价收费系统，综合查询系统等等都存在等待时间长，工作效率低的问题，而计算机技术的不断发展和应用，可以很好的满足这个需求，计算机管理系统的出现使得医疗数据的记录、查询、统计和分析消耗时间短，工作量小，工作效率高，保存时间长，满足了医院对数据系统整理的要求，具备了快速的响应能力和联机事务处理能力，使管理更加优秀和有效，可以使患者享受到更好的服务。

实现医院信息化管理需要的计算机技术并不复杂，医院中信息化管理主要处理文字和数据，基本不会用到多媒体数据的动态传递。从这方面来说，所需服务器的性能要求也不太高。因此，建立医院信息化管理所需投入不会太高，但是由此产生的效果却是明显的。

2.信息管理系统的设计

2.1系统的设计思想和特点

（1）本系统所构建的网络采用局域网的形式，医院内的计算机都可以登录到这个系统。

（2）完整的信息管理系统涉及医院的各个部门，将不同部门联系在一起，数据实现共享。

（3）该系统设有不同等级的管理人员和医务人员，其中一部分人可以对信息进行记录和修改，一部分只能对信息进行查看，保证信息的安全性和有效性。

（4）设计可以使系统进行修改和改革的程序，使系统保持先进性。

2.2系统运行环境

为了保证系统运行的效率和可靠性，应该保证系统服务器具有较高的软硬件配置，但对于客户端的要求不是很高，一般的客户端都可以满足要求。此应用程序可广泛运行于国际互联网即因特网，同时也可适用于内部的局域网。其硬件要求很小，运行要求较低，有利于广泛的使用。

2.3系统的总体结构设计

利用医院内部局域网将各个部门联系起来，各个计算机的数据可以进行共享。在系统管理方面，设定不同等级的管理人员和医务人员，医院最高等级的领导可以对系统进行最大程度的控制，系统设定密码，密码管理员可以添加医务人员并修改医务人员的密码。病历管理人员可以查看所有患者的治疗信息但不能进行修改，门诊则负责对病历的录入和修改。相关人员只能修改对应职位的信息。所有信息的查看在各个计算机上是互通的。

2.4基本设计概念以及相关技术介绍

本系统使用ASP技术框架和局域网数据库，程序在IIS服务器端运行，以大大加快了数据的处理速度和安全性。为了使数据库保持先进性，方便修整和改革，系统设计应采用模版方式，界面的修改完全不影响处理程序流程。设置数据库维护系统，方便对整个系统进行管理。根据每个不同类型的用户分别为其制作独立的管理或者是操作页面，以便区分和提高系统安全性。

ASP：全称是Active server pages，意为“动态服务器页面”，是微软公司开发的代替CGI脚本程序的一种应用，在这里可以生成和运行动态的、交互的、高性能的Web服务应用程序，是一种简单、方便的编程工具。ASP是一种服务器端脚本编写环境，可以用来创建和运行动态网页或Web应用程序。ASP网页可以包含HTML标记、普通文本、脚本命令以及COM组件等。利用ASP可以向网页中添加交互式内容（如在线表单），也可以创建使用HTML网页作为用户界面的web应用程序。它不仅仅是一种编程语言，更不仅仅是一种开发工具，他更是一种强大的技术框架和模型。

Javascript：是一种嵌入在HTML文件中的脚本语言，它是基于对象和事件驱动的，能对诸如鼠标单击、表单输入、页面浏览等用户事件做出反应并进行处理。

SQL（Structured Query Language）： 结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，通过几个命令，就可以实现定义、查询、更新和控制功能。在ASP 中对后台数据库进行查询、添加、删除和更新等操作所采用的就是SQL 语言。数据查询基本命令是SELECT，SELECT 语句用于对数据库进行查询并返回符合查询条件的数据。在查询语句中使用SQL库函数，可以实现在查询的过程中同时对某属性上的值进行统计分析。

这是主要涉及到的几种技术，除此之外还有其他便于使用的技术，通过对这些技术的应用，专业技术人员的设计就可以实现信息管理系统的实体化。

3.信息管理系统的设计分析

信息管理系统联系到了医院的各个部门，将收费、问诊、病历等结合在一起，为医院的信息化建设和科学化管理建立了一个很好的平台。该系统主要完成文本信息和医院各种数据的录入和整理，并使患者可以快速的查看的信息，同时各个部门之间信息的共享不仅可以使医院内部信息交流更加的及时和迅速。这不仅可以增加其他部门的监督的作用，使管理更加的公开透明，使得医生更加注重治疗技术的增强，并对患者的信息进行更好地掌握以供进一步的诊断，对于病人则更加的放心并对自己的花费、病情了如指掌。

4.总结

信息管理系统的设计和使用建立了完整性强、一致性高、数据安全可靠的数据库，简化了繁琐的文书操作，规范了整个医院的数据处理流程，系统中包含强大的数据处理功能，不仅可以清楚快速的查询信息，而且可以利用一些应用程序对数据进行统计分析，简明直观的了解到医院的各种信息，方便医院的管理，提高了医院各项工作服务的质量和效率，提高了患者的满意度，对于医务人员，大大减轻了他们的劳动强度，使他们有时间和精力来服务于病人，进一步的学习，这在一定程度上促进了医学科研和教学的进行。医院管理系统紧跟时代的潮流，采取新的形式改革管理体制，优化医疗服务，使医生患者可以更好的交流，为医疗领域增添了新的特色，随着计算机技术的不断发展，信息管理系统将会有更优秀的平台。

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1 背景

油液检测技术是目前风电行业采用的重要监测与诊断技术之一。油液检测的方法很多，如：光谱油料分析法、红外光谱分析法、颗粒计数法、油品理化分析法等。通过分析被监测机组所使用的油液的性能变化和携带的磨损微粒的情况，可获得机组的和磨损状态的信息，评价机组的工况和故障预警，并确定故障原因、类型以及需要采用的维修管理策略。

新疆风能研究所油品检测分析实验室于2008年成立。实验室以油品检测分析业务为主，并拥有先进的油液分析实验仪器，如艾默生CSI5200油液分析仪、美国热电MOAⅡ元素光谱分析仪等，总投资近两百万元。2008年至今为新疆风能公司检测3种机型23台风力发电机的80余组齿轮箱油样。目前一个油样完成一次完整的油液分析后，不同设备获取的数据存储的种类不一，有文本、图片、数据库等，这些数据目前分散、杂乱，需要进行数据自动采集和整合，并集中导入到一个统一的数据库中进行管理和分析，目前一些油液分析设备自带的软件主要是列出检测结果数据，还不能满足自动制作专业检测报告，作出分析结论的要求。这就需要研发一套系统能够实时采集并导入油液检测数据结果，并科学管理油液检测数据，并根据现场的要求，对数据进行科学分析，最终作出专业、权威的检测报告。

目前新疆还没有这样一个风机油液检测数据分析和管理的平台系统，因此设计建立这样一个系统有利于作为中国风电发祥地的新疆更好的做好风电技术服务工作，有效的为新疆的各大风电场的风机做好科学、快捷、专业的技术支撑。

2 系统构成及主要功能

该系统软件主要由数据采集导入模块，数据管理模块，检测报告设置模块，分析模块，参数设置模块，报告输出模块等构成，系统硬件主要由数据采集器、数据库服务器、WEB应用服务器、网络通讯设备等构成。

数据采集导入模块负责将各类油液分析设备检测得到的数据通过数据采集器实时采集或通过导入方式输入系统数据库中，我们可以通过数据管理模块进行检测数据的手工录入、编辑、删除、查询管理，通过报告设置模块我们可以设置检测报告的模式，分析模块通过分析原始数据最终得出分析报告，其中用于分析和处理的参数在参数设置模块中进行动态设置，油液检测报告由报告输出模块进行文件导出和打印输出，该报告经过油品检测分析实验室签字盖章后形成权威的检测报告，整个系统的数据可以通过WEB应用服务器到公用网络中去，用户可随时在任意一个地点通过网络可以访问该系统，查询获取油液检测信息，并获得检测报告结果。

3 系统实现和部署

本系统硬件主要有：tplink无线路由，Dell应用服务器，检测计算机，MOXA NP-5230串口服务器，PKTH300A-ACZ1温湿度变送器等，变送器和监测计算机之间采用MODBUS通讯协议，并转换成网络协议进行无线通信。监测计算机和服务器之间主要采用TCP/IP协议进行连接。软件主要采用自主开发的平台应用系统，系统本还提供基于SOAP、WSDL、UDDI协议的Web Service服务。

本系统建成后，希望实现以下油液检测基本流程：

⑴在网页客户端登记委托单+多个样品（不同用户权限不同）。

⑵样品入库（主要信息有：待检库，已检库，记录人员、时间，检测量），出库（人员，时间，检测量）。

⑶启动CSI、MOAII设备进行样品检测。

⑷获取当前检测数据

⑸查找选择委托单，填写样品编号，保存检测数据

⑹样品是否检测完，未完继续4，已完继续

⑺完成检测。

⑻剩余样品入库（样品，原始记录）

⑼出具检测原始记录单

⑽出具检测报告单

本系统可以自动生成检测报告，所做报告能根据表1进行报警标识。

4 展望

篇（6）

电机的设计包括电磁设计和结构设计。那么电磁设计师作为电机设计的先行者，承担了电机设计的核心工作――电机的电气性能设计。现以防爆电机的电磁设计进行说明。

有经验的设计师在进行系列防爆电机产品的电磁设计时，全新设计要根据电机的防爆结构型式、防护等级、环境温度、海拔高度及其它环境参数等，再结合工厂的工艺制造水平和自己的工作经验来选取适合的参数进行电磁方案设计，而对于派生系列产品进行电磁设计时，可参照成熟产品的电磁参数进行个别计算参数调整达到技术要求以满足用户的需要。由于大多数的电磁设计软件的功能主要是方案设计，而对于方案的管理、存档方面的功能就显得苍白无力。大多数的电磁设计师一般会利用Windows操作系统加个人帐本进行管理。每个计算方案通过操作系统保存到本地磁盘，根据流水号分类进行管理，然后将流水号记录到账本上，方便以后查阅使用。这样的管理对于数据量小、设计种类少的小企业还是可行的。但对于系列产品多，种类杂的大企业来说，这样的管理满足不了企业及管理者的要求。每每查阅设计资料都需要从厚厚的账本中查出，然后到计算机上找到相应的文件。如果频繁使用查阅，就可能造成账本的老化和损坏，那么电磁设计师还需要对这些帐本数据重新整理，既费时又费力。那么如何简化劳动使电磁设计师有更多的精力和时间投入到新产品开发呢？于是我们开发了一个防爆电机电磁设计数据管理的软件系统，本文以哈尔滨理工大学孟大伟教授开发的几个电磁设计计算功能模块的输入、输出数据进行管理为例进行说明。

1 系统设计

为了使防爆电机电磁设计更加快捷，同时在功能上有可靠和保障，采用了后台数据库与前台应用程序相结合的方式来实现。

数据库方面，选择微软的Access桌面型数据库作为电磁数据管理系统的支撑平台。

应用程序设计方面，分两部分构成：

①系统数据库环境定制软件（YBDJConfig.exe）。

②电磁设计数据管理软件（YBDJProject.exe）。

2 开发语言的选择

能实现对数据库系统（信息管理系统）开发工具很多，目前主流的开发工具有Visual Basic 6.0、Visual C++、Delphi等。其中Visual Basic以其简洁易懂的语法、直观强大的IDE（集成开发环境）、丰富强大的数据库操作特性获得了大部分程序员的青睐，所以我们使用Visual Basic 6.0进行电磁设计数据管理软件开发。

3 功能模块的划分

就本例而言的防爆电磁设计管理软件需要包括：

①产品的分类分级管理，方便用户查阅。

②对不同类型的电磁单需要有单独的界面进行新增，编辑，保存等操作。

③对每个电磁单都应该有它的属性以及特征描述信息。

④具有条件查询的能力，实现对数据库进行快速的定位查找。

⑤能够输出电机的性能曲线，方便提供给用户曲线图。

⑥为其他系统（如：清华英泰PDM）提供存档的计算单。

下面对各功能模块分别进行叙述：

①对于产品的分类分级管理。这里我们采用目录树（TreeView控件）结构来实现。如下图1：这样通过目录树进行分类分级就可以把电磁数据分层次管理起来，查看时只需点击[+]号，系统会逐级展开直至找到所需要查看的数据方案。

②对于每一种类型如小型鼠笼电磁设计数据信息都有单独的界面进行输入，编辑，保存以及察看输出计算单的功能。如下图2为正在编辑的YB2隔爆电机电磁方案：

③对于在编辑界面中新增的计算单都可以为其添加一些描述信息，以方便设计师管理方案。如下图3为YB2-280-2 75kW 500V的描述信息内容：④为了更好的方便查询，程序满足对各个描述信息或具体的防爆电机电磁方案的设计参数进行数据查找，减少人工的检索提高工作效率。下图4为对描述信息进行的查找的结果：下图5为对防爆电机电磁方案的设计参数进行方案查找的结果：⑤能够自动输出电机的性能曲线到文件中，方便提供给用户曲线图。

由于核心的防爆电磁设计程序是DOS版，曲线输出是在显示屏上绘制的。这就导致无法将其保存为图片格式的文件。所以，在给用户提供防爆电机的特性曲线时，往往采用的手工的方式，通过电子表格（Excel）的图表功能进行曲线输出，显得十分繁琐，而且制作时间长，曲线显示不光滑，很难满足企业快速发展的需要。为了解决上述问题，防爆电磁管理系统对防爆电机的特性曲线各点数据利用三次样条曲线原理解析出曲线方程，然后在绘图容器中进行图形的绘制，并支持保存为位图文件。同时系统利用微软的ActiveX与OLE技术输出到Micro Word文档中（外供用）。并且曲线各点连接光滑，完全能够满足用户的需要。

下图6为系统输出的YB2-132M-4 9kW 440V 60Hz特殊设计防爆电机的[效率、功率因数VS输出功率]特性曲线图：⑥ 为其他系统（如：清华英泰PDM）提供存档的计算单。

该系统支持对于每个防爆电机的电磁方案的存档输出，满足企业对防爆电磁数据的整体管理存档的需要。

4 结束语

工欲善其事，必先利其器。在电子技术迅速发展的今天，利用电子计算机对电机进行设计和管理已经被广泛接受和采用。随着科学技术的发展，越来越多的技术被应用到电机设计中来，如：采用有限元法对电磁场进行仿真分析，可以解决传统方法解决不了的瞬态问题，对防爆电机结构进行强度、刚度、扭矩、剪切等受力分析，大大减少了设计过程中难以控制的技术难题。我们开发的防爆电机电磁设计管理系统软件已在我公司得到应用，并取得了良好的效果，受到了公司的嘉奖。但由于我们理论水平有限，本文难免出现疏漏，敬请见谅。

参考文献：

[1]计算机辅助电机设计.北京：机械工业出版社，1990.

篇（7）

一、正交设计的应用类型

基本上有四种情况：有交互作用和无交互作用，重复试验和无重复试验。相应的对这四种情况所构造的正交表也有所区别具体情况如下：（1）无交互作用是指实验各因素之间是相互

独立的，只是单个因素的水平变化对指标有影响，因素间各水平的联合搭配对指标没有影响或影响可以忽略不计，这种情况对正交表的构造没有影响。（2）有交互作用是指在进行实验时，有时不仅因素的水平变化对指标有影响，而且有些因素间各水平的联合搭配对指标也产生影响，这种联合搭配作用称为交互作用。当出现了交互作用时，正交表的构造也要发生相应的变

二、方差分析在工业上的应用举例

下面以一个三因素、三水平的无重复实验，无交互作用的工业生产例子进行分析一下：例，某水泥厂为了提高水泥的强度，需要通过试验选择最好的生产方案，经研究有三个因素影响水泥的强度，这三个因素生料中矿化剂的用量，烧成温度，保温时间，每个因素都考虑3个水平，具体情况如表，试验的考察指标为28天的抗压强度（Mpa），分别为44.1，45.3，46.7，48.2，46.2，47.0，45.3，43.2，46.3。问：对这3个因素的3个水平如何安排，才能获得最高的水泥抗压强度？

上述例子中指标为抗压强度，影响指标的因素为A（矿化剂的用量），B（烧成温度），C（保温时间），例中只有三个因素，三个水平，L9（34）、L27（318）这两张表都至少有四个列。因此，都可以用来安排这个试验。我们要求尽量少做试验。

对上述例子应用SAS编程，只用输入主效应项，运行后的结果如下：

从输出结果中可以看出，在A（矿化剂的用量）的第二个水平下的均值最大，在B（烧成温度）的第三个水平下的均值最大，在C（保温时间）的第三个水平下的均值最大。根据实际因素，（抗压强度）越大越好，因此在A2B3C3的条件下，即在矿化剂的用量4%，烧成温度1450℃，保温时间40的条件下生产，抗压强度最大。

三、正交设计法的应用步骤

（1）定指标，挑因素，选水平；（2）选择正交表、排表头；（3）排试验方案表，做试验，填数据；（4）分析数据，选取合适的生产条件。通过验证试验，找出较稳定的较优生产条件，进行小批量考验，最后纳入技术文件，才算完成一项正交试验的全过程。

篇（8）

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）03-0016-03

Design and Implementation of Energy Saving Potential Data Analysis System for Iron and Steel Enterprises Based on Hadoop

WANG Cheng-hui， WANG Jian， DAI Yi-ru

（CIMS Research Center，Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： In order to improve the level of energy consumption of iron and steel enterprises， put forward a kind of energy saving potential of big data analysis based on Hadoop system construction method， and application of the system， an example proves that the method analysis in the energy saving potential of the iron and steel enterprise， has the characteristics of convenient operation and easy popularization.

Key words： energy saving potential； big data analysis； Hadoop

我国做为能耗大国，能源消耗量十分巨大，然而，能源利用率却远远低于发达国家，这个问题严重制约了国家可持续发展战略的落实。钢铁企业作为国民经济的支柱产业，提高钢铁企业的能耗水平，对我国建设“资源节约型”国家战略部署具有重大意义。然而，我国钢铁企业的能耗水平与发达国家相比，仍然存在着十分巨大的差距。面向我国钢铁工业节能减排发展目标，针对其生产过程中的高能耗、高排放的运行特点，不断挖掘自身的节能潜力，在保证钢铁生产质量和产量的前提下减少能源的消耗量，提高企I的能耗水平。加热炉是钢铁企业重点能耗设备，是轧钢生产的主要耗能设备，其能耗占轧钢工序能耗的60%―70%，因此，提高加热炉的能耗水平对钢铁企业节能起到至关重要的作用。本文通过分析钢铁企业加热炉生产过程产生的海量能耗数据，利用本体建模技术构建钢铁企业加热炉本体模型，并将本体模型与加热炉能耗数据进行数据映射，利用比较流行的大数据分析技术，构建加热炉生产能耗模型，从中挖掘出加热炉能耗规律，进而分析出加热炉的节能潜力所在，并给出加热炉生产过程中的最佳工况参数去填补这部分的节能潜力。

1 系统构建

系统设计思路可以概括为：首先进行系统数据准备，然后将原始数据进行数据预处理，接着对处理后的高品质数据进行数据分析，最后挖掘出数据背后隐藏的价值找出节能潜力所在，并找出最佳工况参数弥补这部分节能潜力所在。具体由以下六部分组成。

图1 系统总体架构

1.1 数据准备

数据采集负责将数据从业务系统采集到大数据分析系统。数据采集工作本身不在Hadoop分析平台中，但是在整个分析系统中起着重要的作用，起着桥梁作用，连接业务系统和分析系统，将业务系统与分析系统实现了解耦。企业由于生产管理的需要对于有些数据甚至只有纸质记录，因此第一步需要将这些生产数据进行整合，将这些纸质数据进行电子化。数据准备是为分析系统提供数据支撑，是整个系统的基础模块。

1.2 分布式存储

分布式文件系统（The Hadoop Distributed File System，HDFS）是一个运行在普通的组件集群上的分布式文件系统，它是HADOOP框架主要的存储系统。由于HADOOP具有高数据吞吐量、高度容错的特性，因此使得其具有很高的效能。HDFS还为数据存储提供了包括API以及各种操作命令等多种访问接口。使用HDFS，我们可以为海量的原始数据集提供存储空间，对临时文件进行存储，为数据预处理、数据分析提供输入数据，同时也可以将分析输出的数据存入到HDFS中。HDFS采用master/slave架构。通常情况下，一个名称节点NameNodes和若干个数据节点DataNodes便可构成一个HDFS数据集群。Namenode是一个中心服务器，负责管理文件系统的名字空间（namespace）以及客户端对文件的访问。在HDFS集群中，每一个文件都会被划分为一个或几个数据块（blocks）分别保存在不同的数据节点DataNode中。集群中的Datanode主要负责管理它所在节点上的存储。HDFS将文件系统的名字空间暴露给用户，用户可以以文件的形式在上面存储数据。

1.3 数据预处理

大数据分析本身就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，分析出隐藏在数据背后的规律和价值。因此，需要对这些有噪声的、不一致的数据源，进行数据预处理操作。数据预处理主要是为分析系统提供高品质的数据。数据抽取主要是从原始数据中选出与分析目标有关联的数据源。如果不能排除无关的数据属性，既会增加数据分析的复杂度，也会提高数据分析的时间，同时会降低数据分析的准确性。数据清洗主要是解决数据的空缺值、错误数据、孤立数据点、数据噪声问题。其中对数据空缺值和错误数据是进行处理是数据清洗的重点，而后两者因为有可能在其中发现某些特殊的数据规律，因此可以暂时不需要进行数据处理。

1.4 本体模型构建

本体是概念化的明确的规范说明。能够描述类、实例以及它们的属性是如何定义、描述和关联的，是对领域中的概念及概念之间联系的显式描述。详细来说，就是要描述一个领域需要哪些概念，概念由哪些属性标识，属性又具有什么约束，概念对应于哪些实例。并将本体模型与具体数据属性进行映射，为数据分析提供数据源。

1.5 分布式计算框架

分布式计算框架是大数据分析系统的核心功能，分布式计算可以使用多台服务器同时进行数据计算，可以很大程度提高数据分析的效率。基于Hadoop的大数据分析系统主要采用的是MapReduce分布式编程模型。该模型简单易用，对于程序员来说在没有了解其底层实现细节的情况下仍能够写出处理海量数据的程序。MapReduce首先通过Map程序将海量数据分割成多个小区块，将其分配给大量服务器进行处理；然后将处理结果交给Reduce，最后Reduce将处理结果汇总后输出到客户端。

1.6 分析结果展示

分析结果可视化，主要是给用户提供一个友好的、直观的方式查看分析系统进行大数据分析以后得到的分析结果。

2 系统应用

加热炉是钢铁企业重点能耗设备，是轧钢生产的主要耗能设备，因此提高加热炉的能耗水平对钢铁行业节能具有重要意义。现以某大型钢铁企业步进式加热炉为例进行系统构建应用。在轧钢生产中，必须将钢坯加热到一定的温度，才能对钢坯进行轧制。对钢坯进行加热的设备就是加热炉。步进式加热炉是依靠步进梁的顺序、往复运动使得加热炉钢坯从炉尾移动到出料口，中间经过预热段、加热段、均热段。最终使得钢坯达到规定的温度后出炉。加热炉在生产过程中产生海量的数据，利用HDFS实现海量的能耗数据的分布式存储，通过本体建模技术实现加热炉本体模型构建与数据属性映射，为大数据分析提供数据源；系统的分析主要是通过在MapReduce分布式分析模型上运用线性回归、遗传算法等对Hadoop平台筛选出来的数据进行分析，从而挖掘海量数据背后隐藏的能耗模型，挖掘加热炉的节能潜力，分析加热炉的最佳工况运行参数，提高加热炉的能耗水平，构建加热炉大数据节能潜力分析系统。系统主要模块如下：

1）大数据管理：本体模型、大数据管理；

2）工艺参数模型：工艺参数模型；

3）工艺参数模型管理：工艺参数模型管理；

4）工艺优化：工艺模型⑹配置、工艺优化。

2.1 大数据管理

大数据管理主要实现对加热炉生产能耗数据提供统一的接入接口，并对加热炉实现本体建模与数据映射，为数据分析提供数据源。

2.2 工艺参数模型

工艺参数模型主要是运用大数据管理模块提供的一致性的多源数据，运用大数据处理的智能分析能力，通过运用神经网络算法对海量的数据进行深度挖掘，提取出数据背后潜在的工艺能耗模型，为面向节能减排的工艺分析与参数优化提供能耗模型。

2.3 工艺参数模型管理

工艺参数模型管理主要是对已经构建完成的模型实现直观的管理与展示工作。用户可以根据需要对已经存在的模型进行在线编辑，而且模型编辑完成进行保存导数据库以后可以为工艺参数优化提供优化模型。

2.4 工艺优化

实现对模型参数进行配置，利用工艺模型参数配置的参数范围与工艺能耗模型模块构建的模型最为输入，通过使用遗传算法对加热炉运行工况参数进行模型寻优，从而找出加热炉面向节能减排的最佳工况运行参数。

3 结束语

本系统在Hadoop平台下可以方便地实现数据的分布式存储、管理和查看，为企业历史生产能耗数据的管理和分析提供方便，利用MapReduce分布式计算模型，运用线性回归、遗传算法通过对生产能耗数据进行分析、优化，从而找出数据背后隐藏的价值与节能潜力所在，输出最佳工况参数，弥补这部分节能潜力。因此，所述方法对于挖掘钢铁行业节能潜力并实现节能降耗有着重要的现实意义和应用价值，具有方便操作、易于推广的特点。

参考文献：

[1] 高洪， 杨庆平， 黄震江. 基于Hadoop平台的大数据分析关键技术标准化探讨[J]. 信息技术与标准化， 2013（5）： 27-30.

[2] 菅志刚， 金旭. 数据挖掘中数据预处理的研究与实现[J]. 计算机应用研究， 2004（7）： 117-118，157.

[3] 杨军， 徐铁军. 钢铁企业节能潜力分析[C]// 中国金属学会， 冶金循环经济发展论坛论文集. 中国金属学会， 2008： 4.

篇（9）

一、前言

当前，随着光纤通信技术的飞速发展，SDH、MSTP设备在城域网、电信网等领域发挥着重要的作用。同时，鉴于历史因素，以前搭建的光纤传输网络中仍然有部分PDH设备。且SDH、MSTP设备成本较高，带宽利用率相对较小，所有在传输带宽要求不高的光通信传输网络中，PDH还在发挥着作用。本文提出了一种能够测试指定厂商生产的PDH光接口和标准STM-1、STM-4光接口的通用光数据分析仪的解决方案。

二、硬件设计

硬件总体设计如图 1所示。

如图，测试仪的光接口接收方向经一2×2电平交叉开关芯片的输入，电平交叉开关芯片的输出一路直接进入FPGA，另外一路则连接到E1映射/解映射集成电路上。同理，光接口发送方向硬件连接与接收方向类似。通过FPGA控制电平交叉开关芯片的选通引脚，可实现光接口在FPGA和E1映射/解映射芯片之间的切换，也就是光接口在PDH和SDH之间的类型切换，这样设计节约了硬件开销。

为了对集成电路进行配置和提供可视化界面，测试仪采用一颗32位的嵌入式CPU芯片，实现显示屏的显示和按键的扫描。同时提供了一个串口用于测试仪软件的升级和维护。

三、软件设计

本设计软件部分由FPGA模块、CPU底层2部分组成。FPGA模块

FPGA模块主要有两个功能，一是实现PDH的E1信号复用和解复用、1B1H编解码；二是实现E1信号的HDB3编解码；三是实现PRBS的插入与误码检测。

PRBS 插入与误码检测

本设计使用的PRBS（伪随机序列）速率为标准2.048Mb/ s，速率等级采用215-1，相位“正”、“反”可选。检测部分电路采用帧头检测法，在伪随机序列中插入固定的帧头“0011011”，这也是PCM标准帧头，在接收端通过检测帧头信号实现同步，当连续16次在正确位置检测到帧头信号则认为帧同步，当帧同步后，将信号送入比较器，比较器本地生成一个与发送PRBS模块一样的PRBS，并将本地PRBS序列和同步后的信号进行比较，以1024个bit为一个比较序列，设置数据正确指示信号，用于指示当前比较的结果。另外设置误码计数器，用于存储错误发生时，产生的误码bit数。

E1信号成帧

本设计将PRBS封装到标准的E1信号，复用进PDH光通道中，或映射到SDH的VC-12中。从而实现PDH光通道的性能监控和对SDH低阶支路状态的监控。通常，E1有5种帧格式：非成帧、PCM30、PCM30CRC、PCM31、PCM31CRC。对这5种帧格式，本设计做了较为灵活的处理，将设计主要分成3个通用模块：帧头生成电路、复帧生成电路、CRC校验电路。对这三个模块进行简单的配置，即可实现相应的帧格式。

HDB3编解码

在二进制消息代码序列中，HDB3码的编码规则：

（1）当连“0”的数量不大于3时，HDB3编码规律与AMI码相同；（2）当出现4个或超过4个连“0”时，将每4连“0”小段的第4个0变换成与前一非0符号（+1或-1）同极性的符号，用“V”脉冲表示，以破坏AMI码极替规律.所以，“V”脉冲称为破坏脉冲，“V”脉冲和前3个连“0”（“000V”）称为破坏节；（3）为了使脉冲序列不含直流分量，必须使相邻的破坏点V脉冲极性也交替；（4）当相邻V符号之间有奇数个非0符号时，能保证（2）和（3）条件成立；当有偶数个非0符号时，则得不到保证，这时应将该小段的第1个“0”变换成“+B”或“-B”，B符号的极性与前一非0符号相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化[1]。本设计采用D触发器和与门、或门等门级电路实现HDB3编码和解码。

1B1H编解码

1B1H码：把B1～B4、H1～H4交替按顺序编排，以同步复接方式形成线路码流。码速率约为68Mb/s，B1-B4各传输120个话路，H1、H3各传输120个话路，H2可传输60或90个话路，因此1B1H线路码可传输780至810个话路。比普通（34Mb/s）多传输330个话路，传输速率提高了一倍。电路简单，最大连“0”、“1”为4，具有良好的传输特性，可靠性高，误码检测精度高，缺点是码速率提升大，灵敏度代价高。

1B1H帧结构如下：

图 2 1B1H码结构

本设计编解码模块采用读写脉冲速率差异的方法实现H码的插入。读出脉冲速率比写入脉冲速率高，这样B码分组后出现多余的空位，在此多余空位插入H码。

软件设计框图如图 3、图 4所示。

CPU底层程序设计

CPU底层程序主要由以下模块组成： 显示控制模块、按键扫描模块、性能监控模块。

本设计采用了一个65K色的TFT显示屏，显示屏通信方式为串口，显示屏与CPU之间数据吞吐量较大，因此底层软件设计了一个环形缓冲器，环形缓冲器定长256byte。另外，为矩阵键盘设计了一个专门的扫描算法，设计了一个状态机，将正确的按键路径存储在一个查找表中，状态机根据查找表的内容做出相应的操作或者提示。同时查找表中有无效操作项，当用户采用了无效操作后，给出提示，让用户重新操作。

底层软件设计了一个性能监控模块，创建了一个告警监控任务，该任务即时监控FPGA送出的当前E1信道上的误码情况，从而实现对PDH光口和SDH光口低阶的监控。FPGA同时将E2复用和1B1H编解码的信道误码和告警报告给CPU，由CPU显示控制。为了监控SDH再生段、复用段误码情况，底层软件创建了一个分析任务，读取E1映射/解映射芯片的B1、B2字节，通过B1、B2字节的情况判断当前光接口再生段、复用段是否误码。

底层软件设计了一个SDH开销字节监控模块，并在显示屏上设计了一个可视化窗体，用于显示当前SDH开销字节的具体值，并能通过可视化窗体向被测设备开销字节中插入数值。

四、总结

篇（10）

 

版权法又可以称为文学艺术产权法，它是一部形成一国社会文化的法律。版权属于知识产权体系，其保护的标的是思想的创造物，这就决定了版权必须赋予权利人一定的专有权利来达到和实现激励创作者尽心创作的目的。同时版权又兼具了增进知识和学习的宪法性目的，因此它需要通过设定一些公共领域促进一般的社会公众接触到创新的思想以达到传播作品提高社会公共利益的目的。可见，版权法从本质上就是要在创作者和使用者之间建立一种均衡关系。

保护期限的长短是调整作者与公众之间利益冲突的重要工具法律论文，也是实现版权法目的的一种手段论文范文。根据各国版权法的规定，一旦版权的法定保护期届满，作品将自动地进入公共领域，公众可以自由地复制或者作其他的使用。从这个角度而言，确定版权保护合适的期限是促进各国版权法改革的重要原因。本文运用计量分析方法，以56个国家和地区的数据为样本，实证分析版权保护期限与版权贸易的关系，探求版权保护期限的理想平衡点，并在此基础之上提出完善我国版权保护期限制度的政策建议。

一、研究文献综述

一般而言，版权保护期限就是指版权法律保护实施的时间期限。法律赋予版权一定保护期限的目的就在于使得作者在不泯灭创作热情的同时还愿意与公众分享其智力成果，这一规律俨然成为绝大多数国家的法则。从历史的角度来看，版权保护期限经历了从短到长的演变过程，逐步从最初的28 年扩展到现在的作者身后70 年[[1]]。学界为此展开了积极的探讨法律论文，在理论层面上，美国国会[[2]]就Eldred v.Ashcroft[[3]]判决指出，如果不延长现有版权作品的保护期，就没有人愿意对那些即将进入公有领域的但是却具有投资价值的版权作品进行追加投资。因此，延长版权保护期就能使这种追加投资成为可能。美国版权局[[4]]强调在信息全球化的今天，国际社会应当有一个统一协调的版权保护期标准，现在，欧盟已经通过一个版权指令将其版权保护期延长至作者有生之年加上死亡后70年。如果美国不延长版权保护期，那么，美国在欧盟的利益将受到损失。在实证层面上，Png 和Wang[[5]]调查了1991-2002年OECD 26个国家的样本数据。研究表明，在平均水平上，版权保护期限的延长使得电影产量提高了8.51%（4.60%）到10.4%（4.89%）之间法律论文，并且电影产量的增加在盗版率低的国家显得更为显著论文范文。

从版权法的基本原理来看，版权期限的扩张是对版权人保护的强化，但同时也意味着对社会公众义务的加重、对公众自由接近知识和信息的限制的强化，这引起学者对版权保护期限不断延长的担忧和焦虑。在理论层面上，Landes和Posner[[6]]认为版权保护期延长所激励是那些还没有被创作出来的作品，而表达成本的增加将涉及到对所有作品的借用，包括现有的和没有创作出来的作品。这是反对版权保护期限延长一个非常有力的判断。美国法官Thomas[[7]]总结认为版权保护60年的垄断权所产生的罪恶会双倍于30年的垄断权所产生的罪恶、三倍于20年垄断权所产生的罪恶。Lypzic[[8]]对版权保护期过长的弊端进行全面的总结：一是作者靠集体文化培养，从中吸收完成自己作品所需的各种要素，因此，反过来，将他们的作品尽快纳入公有领域作为共同财产也是理所当然的；二是超过一定的时间，几乎无法再找到所有的继承人，几乎无法使他们意见一致地按作品的流通市场所需求的速度授权使用作品；三是保护期限过长法律论文，公众会付出更大的代价，因为权利的永久化只会有利于继承人，不利于激发创造力；同样，它会使作品难于流通，这不符合公众享有文化的迫切要求。在实践层面上，Landes和Posner[[9]]并采用限制折扣的方法，指出一个永久性版权的现值与25年版权保护期的现值，相差仅约2.5%。法官Breyer[[10]]同样认为版权20年保护期限所创造的收益就占到了永久性保护所创造收益的98%以上。Varian [[11]]认为美国Sonny Bono 版权期限扩展法案所产生的激励效用是不显著的，版权保护期限延长20年的规定，仅仅能创造0.47%额外的补偿，如此低的补偿率不可能对作品创作具有显著影响。Landes &Posner [[12]]调查了1910-1991年美国版权办公室版权续展注册的情况，认为80%的版权作品在首次版权保护期结束之后已经没有商业价值了。Rappaport[[13]]研究了在美国1922-1941年间获得版权的电影在1998年的商业价值，他发现两个趋势：一是距离目前更近的电影更有可能进行商业运作。在1926-1928年的电影在1998年的商业存活率为11%法律论文，1929-1932年的存活率则为40%，1933-1941年的存活率则为65%；二是距离目前更近的电影具有更高的商业价值。在1926-1930年间创作电影的平均商业价值为175,000美元，1931-1934年间为250,000美元，1935-1941年间为400,000美元论文范文。

上述研究成果细致梳理了版权保护期限对版权人、传播人与使用人的各方影响，阐述了版权保护期限对激励作品创作和由于垄断所造成利用不足的两方面效应。可以说，学界目前对于版权保护期限重要性的探讨已经非常深入和翔实，并将关注的焦点和核心放在究竟多长的保护对于确保作者和出版者的经济利益是必要的。但令人遗憾的是迄今关于版权法最终能够提高公众福利的经验性研究却极度匮乏，究竟多少激励足以推动创造性活动，何种激励——金钱、控制还是时间？——真正起作用，对此缺乏事实性的必要研究加以分析并做出合理解释。从这个角度而言，目前版权保护期限延长对社会福利的影响依旧属于一个开放性命题，本文将在现有研究的基础之上展开进一步实证分析。

二、版权保护期限与版权贸易关系的实证分析

1、相关数据

对于版权保护期限，直接采用各国或地区的版权立法期限为统计变量。对于版权贸易法律论文，由于直接采用一国或地区版权贸易的绝对值往往会忽略各国或各地区规模大小的差异，导致数据失真，因此，采用人均版权贸易额进行修正。研究样本为2006年全球具有代表性的56个样本国家和地区的版权保护期限和人均版权贸易额的数据资料。相关数据参见表1。

表1版权保护期限与人均版权贸易额数据统计表

 

国家

和地区

版权保护期限ST

人均创意及其相关物品进出口贸易额(美元)CT

国家

和地区

版权保护期限ST

人均创意及其相关物品进出口贸易额(美元)CT

国家

和地区

版权保护期限ST

人均创意及其相关物品进出口贸易额(美元)CT

国家

和地区

版权保护期限ST

人均创意及其相关物品进出口贸易额(美元)CT

匈牙利

70

1605.958

瑞士

70

4166.612

拉脱维亚

70

501.3533

新西兰

50

722.645

荷兰

70

2730.922

阿根廷

70

80.21176

肯尼亚

50

11.10053

阿尔巴尼亚

70

66.27032

智利

50

140.8095

克罗地亚

50

494.4137

丹麦

70

2868.151

韩国

50

1109.034

卢森堡

70

5597.743

葡萄牙

70

647.9537

巴西

70

64.98956

印度

60

39.11031

奥地利

70

2404.444

冰岛

50

1385.601

加拿大

50

1302.102

马来西亚

50

987.572

塞浦路斯

70

1306.344

罗马尼亚

70

219.2006

西班牙

70

776.5571

泰国

50

281.735

澳大利亚

70

980.5365

以色列

70

4294.443

爱沙尼亚

70

1803.927

中国

50

173.2935

法国

70

1290.191

斯洛文尼亚

70

1071.108

捷克

70

1117.213

白俄罗斯

50

116.5495

德国

70

1532.578

斯洛伐克

70

859.9697

波兰

50

342.9795

格鲁吉亚

50

42.68358

意大利

70

1099.275

比利时

70

5964.5

爱尔兰

70

2054.753

亚美尼亚

50

261.7565

挪威

70

1398.058

英国

70

2649.674

日本

50

696.4777

菲律宾

50

47.41103

瑞典

70

2557.999

希腊

70

557.1021

马耳他

70

1424.512

印度尼西亚

50

34.50223

保加利亚

70

165.314

芬兰

70

3451.044

新加坡

50

9334.759

约旦

30

266.7404

美国

70

990.5456

土耳其

70

83.28199

立陶宛

70

571.765

篇（11）

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-079-01

气象灾害是影响农业发展、经济建设、社会发展的一个重要障碍。为减小气象灾害为国民经济带来的损失，提高气象预警能力，各地都根据自身情况建立了气象灾害数据库。利用该系统收集的全面的、系统的气象信息，气象工作人员可以对气象灾害的发生发展情况进行准确分析，并根据分析结果科学制定各种防灾灭灾决策，以帮助减小气象灾害所带来的损失。

随着业务的深入，科技的发展，气象预警对气象灾情信息的要求从基本的文字信息、灾害信息扩展到受灾时间地点信息、受灾程度信息、受灾空间属性信息等多个方面。因此设计一个能够满足使用需求的气象灾情信息数据库显得更加重要。

1 数据库系统要求分析

为满足气象灾情信息评估，数据库应该具有如下几方面的功能。首先是，数据精细化。为保证后续信息分析的精确度和细化度，在数据分类和逻辑构成上应该进行细分。其次是GIS化。空间属性信息已经成为当前气象灾情信息的一个标准配置，将数据库信息GIS化可以为数据应用和决策制定提供有力支撑。再次是规范化。规范准确的灾情信息可以充分满足灾情评估和减灾防灾的工作需求。最后是可扩展性。为方便后续扩容需求和多样化的数据分析需求，该数据库应该在结构上具有一定的可扩展性。本文就基于SQL Server的气象灾情信息数据库进行了分析和设计。

2 数据库设计方案

2.1 灾情信息表

对灾情数据进行信息分类是一项非常重要的过程，适当的分类可以简化系统结构，实现数据的精确分析。具体来说，灾情数据分为两部分，一部分是过程信息表，一部分是灾情信息表。其中，过程信息表用来记录灾害天气发生过程中的灾害信息，这部分记录是灾情数据库的基础；灾情信息表是受灾后的灾情详细信息记录，如灾害强度、灾害损失、灾害原因等。两部分在数据使用方面体现为一对多关系，即一次灾害过程对应着多个灾情信息记录。

灾情信息表是整个数据库系统的核心，其结构是否科学合理决定了后续灾情分析的准确程度。为满足分析需求，通常灾情详细信息表的数据存储字段可分为灾情起因信息、基本信息、空间属性信息、灾害带来的损失信息、后期影响信息等几部分。

2.2 灾情的协同通报信息结构

数据库的建立不仅仅用于记录，还应该具有联网通报的功能，通过该功能可以实现信息的联网分析和总结，提高灾情通报的实时性和系统使用效率，减少或者避免重复工作所带来的人力资源浪费。

该部分数据库架构为，在灾情协同录入界面，辅助录入人员可以将灾情数据进行及时收集整理后进行录入，然后利用协同通报系统将信息上传到数据库端并将该部分数据标记为待审核数据。经过工作人员的审核和评定后，若该数据录入准确且具有唯一性，则取消待审核状态，转为灾情详细信息数据，为后续上报或者灾情分析评估等提供数据支持。该部分的信息需要进行单独存放，以免与灾情信息表产生混淆。

2.3 灾情评估信息数据结构

灾情根据灾害特点和灾害原因可以分为多种类别，如自然灾害和人为灾害、地质灾害和天气灾害等。不同的灾害收集方式和评估方式均有所不同，因此在数据库架构中如何合理制定灾害信息采集分析表对应用灾害数据进行灾情评估具有重要作用。

该部分数据库应该按照如下方式进行构建。首先建立灾情分类数据库，不同灾情与对应灾情描述之间进行特征关联，同类型灾害进行细分和归类。然后根据灾情特征建立对应的数据模型，便于数据录入和灾害评估。

2.4 辅助数据表结构

为提高系统的应用性能，可以增设部分辅助数据表作为灾情数据库的补充。利用该表可以进行新灾情的自定义等，增强数据库的可扩展性。同样辅助表还具有区域记录功能，通过对受灾区域进行记录，可以提高灾情地理分布的精确度，增强局部预警能力。

3 基于灾情数据库的灾害评估技术分析

在建立气象灾情信息数据库的基础上结合使用GIS技术、数据分析技术、WEB技术等，可以保证对数据库的充分利用，实现灾情的精确评估，减少灾害带来的经济损失。

3.1 灾情统计分析技术

对灾情进行记录的主要目的在于利用这些数据进行统计分析，并对分析结果进行总结，生成统计报表，根据报表制定防灾决策，或者指导今后的灾情预警等。该技术生成的统计报表可以用于存储或检索。其中，检索功能可以进行要素关联检索、条件检索、影响检索等。通过进行细分检索和信息对比，可以方便的实现灾害评估。

3.2 可视化分布图显示技术

在对灾害数据库进行限定检索后，可以获得相关灾情信息和气象数据。结合使用可视化技术等，可以根据数据统计量生成要素分布图。如灾情分布图、灾害损失分布图等。这些分布图可以直观、便捷的实现天气和灾情的关联，突出灾害易发点，为不同天气下的灾害预防工作提供理论依据。

3.3 灾害防御对策技术

灾害防御对策技术主要是指对数据库内的灾害数据进行分析，根据各要素的影响程度调用对应的防御对策信息以供气象工作人员参考。该技术的实现需要对现有的应对策略进行收集、整理和归类，并根据灾害程度制作成相应的数据库文件，进而将该数据库与灾害信息库进行关联。

4 总结

该系统为气象工作人员提供了一个适当的、操作简便的信息平台，利用该平台，气象工作人员可以对特定灾害、特定时间、特定地点的气象灾害进行统计和风险评估。基于数据库的气象灾情信息统计系统还能够方便的与其他相关系统实现信息共享，便于向气象灾害潜在覆盖用户提供预测信息。综上所述，气象 灾情信息数据库具有广泛的应用空间，并对现实工作具有一定的指导意义。

参考文献

[1]吴亚玲，吴佳银，曾峰.深圳市气象灾情信息数据库的设计与应用[J].广东气象，2010，32（3）.