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第1篇

二十多年來(lái),醫(yī)院信息化建設(shè)包括計(jì)算技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、集成技術(shù)在內(nèi)的信息技術(shù)的各個(gè)方面都取了長(zhǎng)足發(fā)展,相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品在醫(yī)院信息化的各個(gè)環(huán)節(jié)也得到了不同程度的應(yīng)用。在計(jì)算能力方面,越來(lái)越先進(jìn)的PC級(jí)服務(wù)器系統(tǒng)和小型機(jī)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)入到醫(yī)院;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面,所有類型的大規(guī)模存儲(chǔ)產(chǎn)品(無(wú)論是傳統(tǒng)的SAN架構(gòu)、IP構(gòu)架還是IP-SAN架構(gòu))都在醫(yī)院信息化中有了應(yīng)用;應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面,消息總線等應(yīng)用集成手段也在應(yīng)用開(kāi)發(fā)中得到使用;其他如最先進(jìn)的備份產(chǎn)品、電源產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、安全產(chǎn)品等也在醫(yī)院里經(jīng)常可以看到。

雖然所有最先進(jìn)的信息技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)院信息化中得到了應(yīng)用,但我們感覺(jué)醫(yī)院信息應(yīng)用在易管理性、實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性、易擴(kuò)展性等方面仍然存在著諸多問(wèn)題。

本文嘗試通過(guò)對(duì)醫(yī)院發(fā)展到現(xiàn)階段所遇到的主要問(wèn)題進(jìn)行深入分析,并借鑒其他行業(yè)成熟IT建設(shè)經(jīng)驗(yàn),來(lái)探討醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用數(shù)據(jù)中心架構(gòu)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題的可能性。

當(dāng)前醫(yī)院信息化遇到的主要問(wèn)題

1. 應(yīng)用集成問(wèn)題凸顯

在醫(yī)院信息化建設(shè)初期,同一產(chǎn)品提供商構(gòu)架為醫(yī)院的信息化提供了一種很好的解決方案,回避了各個(gè)系統(tǒng)模塊的集成問(wèn)題,并在很大程度上提高了醫(yī)院在采購(gòu)相關(guān)模塊時(shí)的性價(jià)比。

不過(guò)最近幾年,隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的發(fā)展從第一階段以財(cái)務(wù)、藥品和管理為中心的相關(guān)模塊建設(shè),轉(zhuǎn)向以患者信息為中心的臨床業(yè)務(wù)模塊的發(fā)展階段,醫(yī)院在進(jìn)行信息化建設(shè)中仍然采用同一產(chǎn)品提供商構(gòu)架已經(jīng)不再具有現(xiàn)實(shí)的可行性,它已不再是醫(yī)院信息系統(tǒng)的典型系統(tǒng)狀態(tài)。

如圖1所示,醫(yī)院信息系統(tǒng)橫向由管理信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)兩大體系組成,每一體系縱向又各自分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)層、知識(shí)管理層和決策支持層三大體系。可以這樣說(shuō)醫(yī)院信息系統(tǒng)的模塊這幾年的發(fā)展趨勢(shì)可以總結(jié)為細(xì)分、專業(yè)、深化這六個(gè)字。特別是在臨床信息系統(tǒng)方面,專業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)特別明顯。近年來(lái)專業(yè)的檢驗(yàn)信息系統(tǒng)(LIS) 提供商、醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)和傳輸(PACS)系統(tǒng)提供商、電子病歷(EMR)系統(tǒng)提供商在行業(yè)里都已經(jīng)形成了主流的廠商。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,這些醫(yī)療信息系統(tǒng)提供商專注于相關(guān)領(lǐng)域,且它們基本上都不屬于傳統(tǒng)的HIS廠商。為了采用更好的產(chǎn)品,醫(yī)院在選擇提供商時(shí)可能不得不選擇這些專業(yè)提供商提供的性價(jià)比好的專業(yè)產(chǎn)品。

醫(yī)院信息系統(tǒng)由單一廠商模式轉(zhuǎn)變成多廠商模式后,應(yīng)用的集成問(wèn)題就凸顯出來(lái)了。從圖1和圖2中我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)各個(gè)模塊(或子系統(tǒng))之間并不是獨(dú)立系統(tǒng),它們之間具有不同程度的互操作性需求。圖2示意了醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(tái)(門(mén)診和住院)中各個(gè)模塊的相互關(guān)系。

在這種情境下,醫(yī)院必須通過(guò)應(yīng)用集成的手段來(lái)滿足應(yīng)用之間互操作性的需求,如果這種集成仍采用傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的集成方案,那么隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增加,其復(fù)雜度將使集成工作成為一種不可能完成的任務(wù)。所以現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)引入了應(yīng)用集成平臺(tái)(包括消息服務(wù)總線等技術(shù))來(lái)解決應(yīng)用集成的問(wèn)題。但從集成的層面而言,一般來(lái)說(shuō)采用數(shù)據(jù)集成、界面集成、流程集成的綜合方案是比較合適的。從近年的實(shí)踐來(lái)看,現(xiàn)在獨(dú)立應(yīng)用的架構(gòu)并不能很好的支撐應(yīng)用集成的實(shí)現(xiàn),即便是在引入應(yīng)用集成平臺(tái)技術(shù)以后。

2.多應(yīng)用系統(tǒng)及其支撐環(huán)境管理維護(hù)問(wèn)題日益突出

傳統(tǒng)上,醫(yī)院的信息系統(tǒng)是從簡(jiǎn)單二層系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的,對(duì)于二層系統(tǒng)支撐環(huán)境而言,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、存儲(chǔ)、前端客戶機(jī)三個(gè)層面對(duì)于應(yīng)用開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)是獨(dú)立并且透明的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是用戶提供了獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、存儲(chǔ)、前端客戶機(jī)后開(kāi)發(fā)商就可以部署相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)了。

隨著信息化建設(shè)的逐步推進(jìn),醫(yī)院按照應(yīng)用要求購(gòu)置并部署了幾十甚至上百個(gè)這樣的環(huán)境。現(xiàn)在一個(gè)典型的三甲醫(yī)院運(yùn)行超過(guò)100個(gè)PC級(jí)服務(wù)器的不在少數(shù),由于應(yīng)用規(guī)模的不斷增加,系統(tǒng)(包括硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件)的維護(hù)工作量劇增,甚至在小規(guī)模系統(tǒng)時(shí)代不用過(guò)多考慮的電源、網(wǎng)絡(luò)配置等內(nèi)容都成為具有不小工作量的日常任務(wù)。

由于每個(gè)應(yīng)用都具有一定的獨(dú)立性,即每個(gè)應(yīng)用有自己的應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境,這樣每一個(gè)應(yīng)用環(huán)境都有專門(mén)的要求,且這些應(yīng)用之間還具有交互性,這樣系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜度較之HIS早期時(shí)代的維護(hù)工作量而言已經(jīng)不再是同一個(gè)數(shù)據(jù)級(jí)的(大型醫(yī)院IT部門(mén)需要管理上百臺(tái)服務(wù)器、上千臺(tái)終端已經(jīng)不再是個(gè)別現(xiàn)象了),這對(duì)醫(yī)院的IT部門(mén)來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

隨著應(yīng)用數(shù)量的增加以及系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間增加,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量規(guī)模急增,從十幾年前的幾百兆,到現(xiàn)在上百T的數(shù)據(jù)量。在這樣的應(yīng)用場(chǎng)景下,如何很好的進(jìn)行系統(tǒng)備份,以及出現(xiàn)故障后如何及時(shí)準(zhǔn)確的恢復(fù)系統(tǒng),以保證對(duì)業(yè)務(wù)的影響減少到最小程度,在實(shí)踐中也是一件極具挑戰(zhàn)的工作。

3. 應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)壓力增加,系統(tǒng)性能問(wèn)題嚴(yán)重

近幾年,隨著醫(yī)院本身業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,醫(yī)院的日門(mén)診量、年出院人數(shù)、年收入等指標(biāo)都快速增長(zhǎng)。這樣,對(duì)于醫(yī)院信息系統(tǒng)而言,核心業(yè)務(wù)模塊的壓力增加很快。當(dāng)前大部門(mén)醫(yī)院的核心模塊均出現(xiàn)了性能下降的現(xiàn)象,特別是在業(yè)務(wù)高峰時(shí),如掛號(hào)、收費(fèi)等窗口模塊性能的下降甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問(wèn)題。

在OLTP(聯(lián)機(jī)事務(wù)處理)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上來(lái)完成大量的OLAP(聯(lián)機(jī)分析處理)應(yīng)用的開(kāi)發(fā),也給系統(tǒng)的性能帶來(lái)了新的問(wèn)題。隨著OLAP系統(tǒng)在醫(yī)院內(nèi)應(yīng)用的增加,整體的系統(tǒng)性能問(wèn)題日益突出。傳統(tǒng)的HIS構(gòu)架是建立在處理OLTP的基礎(chǔ)上的,相對(duì)重視交易處理能力,對(duì)于大量的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理方面的考慮是不足的。當(dāng)前以成本核算、績(jī)效考核、數(shù)據(jù)挖掘等OLAP業(yè)務(wù)加載后,對(duì)系統(tǒng)的整體性能影響是比較大的。

當(dāng)前各個(gè)主流廠商,也針對(duì)性能問(wèn)題提出了各種性能優(yōu)化的方案,但從實(shí)踐的情況來(lái)看,總體效果有限,并不能完全滿足實(shí)際業(yè)務(wù)的需求。

4. 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行困難

當(dāng)前醫(yī)院信息系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜,具體表現(xiàn)在:內(nèi)部子系統(tǒng)眾多,且是異構(gòu)的。這種異構(gòu)性體現(xiàn)在應(yīng)用軟件、系統(tǒng)運(yùn)行支撐環(huán)境等多個(gè)層面。

與其它行業(yè)現(xiàn)存的復(fù)雜系統(tǒng)相比,醫(yī)院信息系統(tǒng)的復(fù)雜性在于整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建一般是在沒(méi)有總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這種復(fù)雜性產(chǎn)生的來(lái)源主要是因?yàn)獒t(yī)院的信息系統(tǒng)模塊(包括支撐運(yùn)行的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等要素)是隨著醫(yī)院的業(yè)務(wù)需求逐步增加的,前面的模塊在部署和交付時(shí)并沒(méi)有考慮到后續(xù)模塊的相關(guān)約束。當(dāng)新模塊上線時(shí),不僅要受到自身運(yùn)行環(huán)境的約束,同時(shí)還要考慮已經(jīng)存在的系統(tǒng)的約束。

5. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)敏感性提高,系統(tǒng)安全保護(hù)困難

醫(yī)院的信息系統(tǒng)中因?yàn)獒t(yī)療業(yè)務(wù)的需求,包含了大量的患者個(gè)人信息。這些信息的泄漏給公民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。隨著電子病歷系統(tǒng)等在醫(yī)院的進(jìn)一步普及,衛(wèi)生部也已經(jīng)了《電子病歷規(guī)范》等法規(guī)性文件,對(duì)于電子病歷應(yīng)用中對(duì)于個(gè)人隱私信息等的保護(hù)進(jìn)一步提出了要求。

坦率地說(shuō),在傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)的構(gòu)建中,安全環(huán)節(jié)特別是隱私保護(hù)無(wú)論是在業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范方面均處于一個(gè)較低的層次。當(dāng)前系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜,系統(tǒng)涉及內(nèi)網(wǎng)、公網(wǎng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,系統(tǒng)應(yīng)用人員眾多,如何保證個(gè)人信息的安全的確是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)如何解決相關(guān)的問(wèn)題

從主流廠商的觀點(diǎn)來(lái)看,現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心的核心技術(shù)主要包括以下三個(gè)方面。

第一方面,數(shù)據(jù)中心技術(shù)立足于標(biāo)準(zhǔn)可擴(kuò)展的系統(tǒng)平臺(tái)。這一核心技術(shù)可以幫助解決醫(yī)院的應(yīng)用不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)需求。這一技術(shù)主要體現(xiàn)在服務(wù)器刀片、存儲(chǔ)刀片和電源刀片等,它的優(yōu)勢(shì)就在于根據(jù)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展,它可以在高密度的基礎(chǔ)上按需求逐步增加服務(wù)器、存儲(chǔ)和電源等資源,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、便捷、應(yīng)變和精簡(jiǎn)的目標(biāo)。按照這一技術(shù)要求,在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期對(duì)于OLTP和OLAP兩類應(yīng)用都應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展的解決方案,并且在OLTP和OLAP兩類應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)上存在著有機(jī)聯(lián)系。在這一技術(shù)的支持下,各個(gè)應(yīng)用的性能問(wèn)題可能通過(guò)增加計(jì)算資源等方法系統(tǒng)的解決(當(dāng)然不排除應(yīng)用自身調(diào)優(yōu)來(lái)作為補(bǔ)充解決方案)。

第二方面,綠色節(jié)能與動(dòng)態(tài)散熱是數(shù)據(jù)中心的另一關(guān)鍵技術(shù)。基于數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的應(yīng)用今天所占用的能耗已經(jīng)不再是一個(gè)可以忽視的數(shù)字了。按照傳統(tǒng)方案,大量的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)備、空調(diào)設(shè)備對(duì)電力的需求,已經(jīng)使數(shù)據(jù)中心的能力擴(kuò)展受到極大限制。因此當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心從兩個(gè)方面來(lái)處理節(jié)能的問(wèn)題:一是使用低功率處理器、低功耗內(nèi)存,到服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備,再到主動(dòng)式散熱風(fēng)扇等機(jī)箱級(jí)節(jié)能技術(shù)等;二是動(dòng)態(tài)智能散熱等數(shù)據(jù)中心級(jí)節(jié)能技術(shù),借助安裝在機(jī)柜上熱傳感器實(shí)時(shí)收集與傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)的技術(shù)以及與數(shù)據(jù)中心制冷設(shè)備的動(dòng)態(tài)互動(dòng)控制,動(dòng)態(tài)智能散熱技術(shù)可以將數(shù)據(jù)中心的散熱成本降低15%~40%,減少了二氧化碳的排放量。這兩種技術(shù)的使用使醫(yī)院在電力能力一定的情況下,數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力擴(kuò)展提高到一個(gè)新水平。

第三方面,虛擬化技術(shù)。虛擬化概念的提出,最重要的一個(gè)原因是要提高IT資源的利用率。因?yàn)橛脩舢?dāng)初采購(gòu)系統(tǒng)的時(shí)候,都是按照最高負(fù)載來(lái)采購(gòu)的,但據(jù)統(tǒng)計(jì)實(shí)際的資源利用率不超過(guò) 25%。通過(guò)虛擬化技術(shù)把資源都利用起來(lái),可以大大節(jié)約成本。

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的主要局限

通過(guò)對(duì)當(dāng)前業(yè)界數(shù)據(jù)中心技術(shù)的研究,我們認(rèn)為如果充分利用數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)于解決醫(yī)院信息系統(tǒng)當(dāng)前存在的大多數(shù)問(wèn)題顯然是有效的。但我們同時(shí)也認(rèn)識(shí)到,當(dāng)前數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)離我們所談的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的需求還存在著一定的距離,主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

1. 當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)還是重點(diǎn)關(guān)注在硬件和系統(tǒng)軟件層面。

從這一點(diǎn)上來(lái)看,這些技術(shù)是獨(dú)立于應(yīng)用構(gòu)架的,沒(méi)有在整體上考慮。所以當(dāng)前必須從應(yīng)用的視角,基于數(shù)據(jù)中心核心架構(gòu)來(lái)重新架構(gòu)應(yīng)用,才能充分應(yīng)用數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的優(yōu)勢(shì),從根本上解決一系列傳統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。這一方面,業(yè)界還是缺少足夠的研究的。

2. IT產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同在這個(gè)領(lǐng)域是缺乏的。

比如在基于數(shù)據(jù)中心構(gòu)架的新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)中,必須提供根據(jù)不同應(yīng)用提供可靠的備份和恢復(fù)技術(shù)。而傳統(tǒng)的這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)廠商往往比較強(qiáng)調(diào)相對(duì)獨(dú)立性,要很好地把備份技術(shù)和恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用于新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)中,必須要進(jìn)行協(xié)同研究。其他諸如安全、系統(tǒng)管理、存儲(chǔ)技術(shù)等方面也存在著類似的問(wèn)題.

3. 健康信息技術(shù)行業(yè)(HIT)與其他行業(yè)存在著較大行業(yè)差異。

醫(yī)院信息系統(tǒng)按業(yè)務(wù)特性分成了多個(gè)業(yè)務(wù)群,與其他行業(yè)的應(yīng)用聚合在相對(duì)集中的單個(gè)群相比,其復(fù)雜度更為突出。支持多個(gè)業(yè)務(wù)群應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)中心無(wú)疑面臨更多挑戰(zhàn)。

展望

第2篇

隨著統(tǒng)計(jì)教學(xué)的不斷實(shí)踐與探索，人們逐漸對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的價(jià)值與目標(biāo)有了清晰的認(rèn)識(shí)，即統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)不僅僅是畫(huà)統(tǒng)計(jì)圖表、求平均數(shù)等技能的學(xué)習(xí)，更重要的是“數(shù)據(jù)分析觀念”的培養(yǎng)，提高學(xué)生收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的能力。數(shù)據(jù)分析觀念（或稱為統(tǒng)計(jì)觀念）是在親身經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)活動(dòng)的過(guò)程中培養(yǎng)出來(lái)的一種感覺(jué)、一種思維方式，其核心是“通過(guò)數(shù)據(jù)分析問(wèn)題”。英國(guó)的Peter Holmes在1980年提出統(tǒng)計(jì)觀念表現(xiàn)在五個(gè)方面：數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)的記錄與表示；數(shù)據(jù)的提煉；數(shù)據(jù)與概率的關(guān)系；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋并做出推斷。美國(guó)的Jerry Moreno則在1998年提出，公民的統(tǒng)計(jì)觀念主要應(yīng)體現(xiàn)在用統(tǒng)計(jì)說(shuō)理、會(huì)設(shè)計(jì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)、能辨認(rèn)出傳媒表達(dá)的錯(cuò)誤信息等八個(gè)方面。我國(guó)2001年頒布的《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》提出統(tǒng)計(jì)觀念主要表現(xiàn)在：能從統(tǒng)計(jì)的角度思考與數(shù)據(jù)信息有關(guān)的問(wèn)題；能通過(guò)收集數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的過(guò)程做出合理的決策，認(rèn)識(shí)到統(tǒng)計(jì)對(duì)決策的作用；能對(duì)數(shù)據(jù)的來(lái)源、處理數(shù)據(jù)的方法，以及由此得到的結(jié)果進(jìn)行合理的質(zhì)疑。

在十年新課程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我國(guó)的《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域做了進(jìn)一步修訂、完善。首先，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》將核心詞“統(tǒng)計(jì)觀念”改成了“數(shù)據(jù)分析觀念”，以進(jìn)一步明晰和強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)分析是統(tǒng)計(jì)的核心”，并重新闡述了其內(nèi)涵：“了解在現(xiàn)實(shí)生活中有許多問(wèn)題應(yīng)當(dāng)先做調(diào)查研究，收集數(shù)據(jù)，通過(guò)分析做出判斷，體會(huì)數(shù)據(jù)中是蘊(yùn)涵著信息的；了解對(duì)于同樣的數(shù)據(jù)可以有多種分析的方法，需要根據(jù)問(wèn)題的背景選擇合適的方法；通過(guò)數(shù)據(jù)分析體驗(yàn)隨機(jī)性，一方面對(duì)于同樣的事情每次收集到的數(shù)據(jù)可能不同，另一方面只要有足夠的數(shù)據(jù)就可能從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。”從修訂后的表述中可以看出，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》仍將統(tǒng)計(jì)意識(shí)（即數(shù)據(jù)分析意識(shí)）放在首位，修訂又進(jìn)一步明晰了統(tǒng)計(jì)的兩個(gè)核心目標(biāo)：通過(guò)數(shù)據(jù)分析用合適的方法提取信息、通過(guò)數(shù)據(jù)分析體會(huì)隨機(jī)性，期望通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)幫助學(xué)生形成運(yùn)用數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的思維方式。其次，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在“統(tǒng)計(jì)”的內(nèi)容結(jié)構(gòu)方面做了較大調(diào)整，第一學(xué)段主要鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用自己的方式（包括文字、圖畫(huà)、表格等）呈現(xiàn)整理數(shù)據(jù)的結(jié)果，不要求學(xué)生學(xué)習(xí)“正規(guī)”的統(tǒng)計(jì)圖以及平均數(shù)（這些內(nèi)容移入了第二學(xué)段）。統(tǒng)計(jì)量的教學(xué)也進(jìn)行了調(diào)整，只在第二學(xué)段學(xué)習(xí)平均數(shù)，中位數(shù)、眾數(shù)等內(nèi)容移入了第三學(xué)段。

數(shù)據(jù)分析觀念的形成是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)經(jīng)常讓學(xué)生置身于實(shí)際情境中，經(jīng)歷收集數(shù)據(jù)、整理和描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)活動(dòng)全過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生思考“怎樣收集數(shù)據(jù)”“怎樣整理和描述數(shù)據(jù)”“如何根據(jù)問(wèn)題的背景選擇數(shù)據(jù)分析的方法”“從數(shù)據(jù)分析中能得到什么信息和解決什么問(wèn)題”等，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)收集的意識(shí)，掌握一些基本的數(shù)據(jù)分析的方法，體驗(yàn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，發(fā)展數(shù)據(jù)分析觀念。

一、引導(dǎo)學(xué)生積極參與數(shù)據(jù)收集和分析活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析意識(shí)，使學(xué)生逐步養(yǎng)成用數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的思維習(xí)慣

學(xué)生“數(shù)據(jù)分析觀念”的形成，首先是要形成通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)分析問(wèn)題的意識(shí)和習(xí)慣，也就是當(dāng)遇到有關(guān)問(wèn)題時(shí)能想到調(diào)查研究，通過(guò)收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)解決問(wèn)題。教學(xué)中，要設(shè)計(jì)一些基于實(shí)際生活的統(tǒng)計(jì)活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)含有數(shù)學(xué)問(wèn)題的實(shí)際情境，激發(fā)學(xué)生真正投入到統(tǒng)計(jì)活動(dòng)的全過(guò)程中，使學(xué)生能夠通過(guò)收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)解決問(wèn)題或做出決策，在活動(dòng)中獲得數(shù)據(jù)分析的親身體驗(yàn)，逐步形成用數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的思維習(xí)慣。例如，有一個(gè)班要過(guò)一次集體生日，班主任和同學(xué)商量“集體生日安排在幾月份”，后來(lái)決定“哪個(gè)月過(guò)生日的同學(xué)最多，就把集體生日放在那個(gè)月”。接著引導(dǎo)學(xué)生收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)，最后組織學(xué)生分析獲得的數(shù)據(jù)，并做出決策，確定“集體生日安排在幾月份”。這樣，通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)活動(dòng)，學(xué)生確定了集體生日的時(shí)間，解決了實(shí)際問(wèn)題，并充分體會(huì)了統(tǒng)計(jì)在決策中的作用。再如，班級(jí)里要選擇兩位運(yùn)動(dòng)員參加校運(yùn)會(huì)的投籃比賽，也可以引導(dǎo)學(xué)生用收集幾位候選運(yùn)動(dòng)員的有關(guān)數(shù)據(jù)的方法，通過(guò)數(shù)據(jù)分析做出決策。

類似上面調(diào)查統(tǒng)計(jì)的活動(dòng)還可以設(shè)計(jì)很多，如“搞體育比賽前，調(diào)查同學(xué)們最喜歡的體育運(yùn)動(dòng)”“開(kāi)聯(lián)歡會(huì)前，調(diào)查同學(xué)們最喜歡的水果”“統(tǒng)計(jì)水果店一周賣出各類水果的情況，為下一周的進(jìn)貨提供依據(jù)”“調(diào)查最愛(ài)收看的電視節(jié)目”“調(diào)查一年級(jí)同學(xué)掉牙情況”“調(diào)查學(xué)校教師使用的交通工具”“統(tǒng)計(jì)一個(gè)家庭一周丟棄的垃圾袋的數(shù)量”“統(tǒng)計(jì)學(xué)校門(mén)口的車流量”等。這樣的活動(dòng)貼近學(xué)生的生活實(shí)際，具有較強(qiáng)的可操作性，使學(xué)生在一次次經(jīng)歷數(shù)據(jù)收集與分析的活動(dòng)中，積累統(tǒng)計(jì)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，逐步體會(huì)到生活中充滿著大量的數(shù)據(jù)，很多問(wèn)題的解決可以先做調(diào)查研究、收集數(shù)據(jù)，再通過(guò)分析做出合理決策，逐步樹(shù)立從數(shù)據(jù)收集與分析的角度思考問(wèn)題的意識(shí)。另外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)常記錄、逐步積累一些與自己密切相關(guān)的基本數(shù)據(jù)，如“每天上學(xué)的時(shí)間”“每天寫(xiě)作業(yè)的時(shí)間”“吃一餐飯的時(shí)間”等，以便在需要的時(shí)候利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，也有利于學(xué)生的數(shù)據(jù)分析意識(shí)的形成。

二、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的基本方法，學(xué)會(huì)根據(jù)問(wèn)題背景用合適的方法從數(shù)據(jù)中提取信息，并根據(jù)信息做出合理決策或推斷

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析和解決問(wèn)題的過(guò)程一般包括下面三個(gè)步驟：根據(jù)收集數(shù)據(jù)的目的，決定收集數(shù)據(jù)的方法并收集數(shù)據(jù)；根據(jù)需要整理數(shù)據(jù)，并用一定的方式描述數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)，并做出合理決策或推斷。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能否掌握一些收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的基本方法，并根據(jù)問(wèn)題的背景選擇合適的方法非常關(guān)鍵。

（一）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基本的收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的方法

常用的收集數(shù)據(jù)方法包括測(cè)量、調(diào)查、實(shí)驗(yàn)等直接獲得數(shù)據(jù)的方法，也包括查閱資料等間接獲得數(shù)據(jù)的方法。《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“了解調(diào)查、測(cè)量等收集數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單方法”，在第二學(xué)段提出“會(huì)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的調(diào)查表，能選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ缯{(diào)查、試驗(yàn)、測(cè)量）收集數(shù)據(jù)”“能從報(bào)紙雜志、電視等媒體中，有意識(shí)地獲得一些數(shù)據(jù)信息”。

在收集數(shù)據(jù)以后，需要對(duì)看起來(lái)雜亂無(wú)序的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理，然后運(yùn)用統(tǒng)計(jì)圖、統(tǒng)計(jì)表等方式表示出來(lái)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為做出決策和推斷提供依據(jù)。整理數(shù)據(jù)的方式主要有分類、排序、分組、計(jì)數(shù)（包括用畫(huà)“正”字等多種方式記錄）、編碼等；描述數(shù)據(jù)的主要方式有文字、圖畫(huà)、統(tǒng)計(jì)圖、統(tǒng)計(jì)表以及刻畫(huà)數(shù)據(jù)特征的統(tǒng)計(jì)量等。《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“能用自己的方式（文字、圖畫(huà)、表格等）呈現(xiàn)整理數(shù)據(jù)的結(jié)果”， 在第二學(xué)段提出“認(rèn)識(shí)條形統(tǒng)計(jì)圖、扇形統(tǒng)計(jì)圖、折線統(tǒng)計(jì)圖，能用條形統(tǒng)計(jì)圖、折線統(tǒng)計(jì)圖直觀、有效地表示數(shù)據(jù)”“體會(huì)平均數(shù)的作用，能計(jì)算平均數(shù)，能用自己的語(yǔ)言解釋其實(shí)際意義”。分析數(shù)據(jù)主要指根據(jù)數(shù)據(jù)做出判斷、推斷、預(yù)測(cè)、決策等，并能根據(jù)數(shù)據(jù)分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在第一學(xué)段提出“通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單分析，體會(huì)運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)與交流的作用，感受數(shù)據(jù)蘊(yùn)涵信息”， 在第二學(xué)段提出“能解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)結(jié)果做出簡(jiǎn)單的判斷和預(yù)測(cè)，并能進(jìn)行交流”。

教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的全過(guò)程，并對(duì)收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行指導(dǎo)。其中，收集數(shù)據(jù)主要是讓學(xué)生對(duì)一些基本的收集數(shù)據(jù)的方法有比較豐富的體驗(yàn)；整理數(shù)據(jù)主要是讓學(xué)生體驗(yàn)每種整理方法的作用并會(huì)做出選擇；描述數(shù)據(jù)，第一學(xué)段要鼓勵(lì)學(xué)生嘗試用自己的方式進(jìn)行描述數(shù)據(jù)，第二學(xué)段的統(tǒng)計(jì)圖教學(xué)，要注重讓學(xué)生體會(huì)各種統(tǒng)計(jì)圖的特點(diǎn)，能根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇合適的統(tǒng)計(jì)圖來(lái)描述數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)量的教學(xué)，主要是要關(guān)注“平均數(shù)”實(shí)際意義的教學(xué)（見(jiàn)下面的案例）；分析數(shù)據(jù)的教學(xué)，關(guān)鍵是教師要設(shè)計(jì)一些引導(dǎo)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)思考分析和判斷、預(yù)測(cè)等，并通過(guò)討論、交流，學(xué)會(huì)一些分析數(shù)據(jù)的基本方法。

案例1：“平均數(shù)”教學(xué)片段

“平均數(shù)”教學(xué)時(shí)，在初步教學(xué)平均數(shù)的概念后，教師又先后出示了下列幾個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體問(wèn)題體會(huì)平均數(shù)的實(shí)際意義。

1.下面圖中的虛線表示第四小組投球平均每人投中的個(gè)數(shù)。想一想，你認(rèn)為哪幅圖的表示是正確的？說(shuō)說(shuō)你的觀點(diǎn)和理由。

2.出示一位運(yùn)動(dòng)員體操?zèng)Q賽中的得分情況。

（1）你知道計(jì)分員是如何確定他的最后得分的？為什么要用這幾個(gè)得分的平均數(shù)來(lái)代表他的最后得分？

（2）為什么要去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分？

（3）你先估計(jì)一下這個(gè)運(yùn)動(dòng)員的平均得分，再算一算，比一比。

3.出示：光明小學(xué)教師的平均年齡是40歲。

（1）“平均年齡40歲”你怎么理解？

（2）如果想讓該校老師的平均年齡降下來(lái)，有什么辦法呢？

4.情境辨別。

讀一讀下面的幾段話，你認(rèn)為有道理嗎？請(qǐng)發(fā)表你的看法，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。

情境一：小明班同學(xué)的平均身高是135厘米，所以他的身高一定是135厘米。

情境二：小明班同學(xué)的平均身高是135厘米，小強(qiáng)班同學(xué)的平均身高是132厘米，所以小明要比小強(qiáng)高。

情境三：一個(gè)游泳池的平均水深是120厘米，小林身高125厘米，他在這個(gè)游泳池游泳肯定不會(huì)有什么危險(xiǎn)。

平均數(shù)是一種反映一組數(shù)據(jù)集中趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)量，是描述數(shù)據(jù)的重要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)之一，理解平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義是教學(xué)的關(guān)鍵。在上述教學(xué)片段中，教師設(shè)計(jì)了豐富的情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)辨析討論，體會(huì)“平均數(shù)肯定在最大數(shù)與最小數(shù)之間”“平均數(shù)有時(shí)會(huì)受極端數(shù)據(jù)影響”“平均數(shù)是一個(gè)特征數(shù)，并不是所有數(shù)都是這個(gè)數(shù)”等特點(diǎn)，進(jìn)一步理解平均數(shù)的實(shí)際意義。這樣的教學(xué)，有助于學(xué)生今后理解用平均數(shù)表示的數(shù)據(jù)的特征，并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)能想到用平均數(shù)刻畫(huà)數(shù)據(jù)。

（二）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題背景選用合適的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理、描述和分析，有效地從數(shù)據(jù)中提取信息

數(shù)據(jù)分析是一個(gè)復(fù)雜的思維過(guò)程。特別是對(duì)于不同的問(wèn)題背景，學(xué)生要會(huì)選擇不同的收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的方法，即使是同一組數(shù)據(jù)，也可以有不同的整理和描述數(shù)據(jù)的方法。教學(xué)中，教師要啟發(fā)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題的具體情況選擇合理的方法，在不斷修正自己想法的過(guò)程中掌握數(shù)據(jù)分析的方法。

案例2：你準(zhǔn)備用什么方法收集下列數(shù)據(jù)？

①同學(xué)們最喜歡的體育運(yùn)動(dòng)。

②學(xué)校教師使用的交通工具。

③全班同學(xué)立定跳遠(yuǎn)情況。

④統(tǒng)計(jì)學(xué)校門(mén)口的車流量。

⑤不同的球在同一高度落下時(shí)的反彈高度。

⑥2000年以來(lái)的四屆奧運(yùn)會(huì)中國(guó)獲獎(jiǎng)牌情況。

通過(guò)思考和討論，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)如何根據(jù)問(wèn)題背景的不同，選擇不同的收集數(shù)據(jù)的方法。如上述案例中的①②可以用調(diào)查的方法；③可以用測(cè)量的方法；④可以用觀察記錄的方法；⑤可以用實(shí)驗(yàn)的方法；⑥可以用查閱資料的方法。

案例3：“數(shù)據(jù)的整理與分析”教學(xué)片段。

教師呈現(xiàn)一個(gè)班級(jí)學(xué)生的身高記錄單，并先后提出三個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生選擇不同的方法整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。

呈現(xiàn)問(wèn)題1：從這組數(shù)據(jù)中你了解到哪些信息？可以用什么數(shù)據(jù)描述這個(gè)班身高的整體情況？

學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)、討論，得出了以下信息：這個(gè)班中最高的人的身高是158厘米，最矮的人的身高是130厘米，這兩人的身高相差28厘米。這個(gè)班的平均身高約是142厘米。

呈現(xiàn)問(wèn)題2：開(kāi)運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí)，如果要選10名身高比較接近的同學(xué)參加鮮花隊(duì)，你認(rèn)為該如何整理數(shù)據(jù)，然后做出選擇呢？

學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)、討論，確定可以用“排序”的方法整理數(shù)據(jù)，教師利用excel直接進(jìn)行“排序”，然后引導(dǎo)學(xué)生選擇10名身高比較接近的同學(xué)，在交流中體會(huì)“排序”整理數(shù)據(jù)的作用。

158? 155 154 154 153 148 148 147 146 145 145 144 143 142 142 141 140 140 139 139 138 138 138? 137 136? 136? 135 135 134 132 131 130

呈現(xiàn)問(wèn)題3：服裝廠要為這個(gè)班的同學(xué)做校服，要做多少種型號(hào)的校服呢？怎么整理數(shù)據(jù)呢？

學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)、討論，提出了三種做服裝的方法，第一種是每個(gè)厘米數(shù)為一種型號(hào)；第二種是每10厘米一個(gè)型號(hào)，共三個(gè)型號(hào)：130 ～139，140 ～149，150 ～159； 第三種是每5厘米一個(gè)型號(hào)，共六個(gè)型號(hào)：130 ～134， 135～139，140 ～144， 145～149， 150～154，155～159。教師引導(dǎo)學(xué)生討論這三種方法的合理性及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，體會(huì)“分組整理”數(shù)據(jù)的價(jià)值。然后，引導(dǎo)學(xué)生用第三種方法進(jìn)行分組整理，如下表：

在“分組整理”得出數(shù)據(jù)后，教師再引導(dǎo)學(xué)生思考討論：

（1）這個(gè)班同學(xué)身高在哪個(gè)范圍內(nèi)的人數(shù)最多？

（2）根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，服裝廠要做幾種型號(hào)的校服？每種型號(hào)要做多少套？一共要做多少套校服呢？

（3）整理后的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)記錄單相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？

通過(guò)上述三個(gè)問(wèn)題的討論，學(xué)生經(jīng)歷了整理數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并解決問(wèn)題的過(guò)程，了解了對(duì)于同樣的數(shù)據(jù)可以有排序、分組整理等多種整理的方法，能根據(jù)問(wèn)題的背景選擇合適的方法，初步學(xué)會(huì)了對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分組整理的方法，體會(huì)分組整理能使原來(lái)繁多的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、有序化，進(jìn)一步增強(qiáng)了用統(tǒng)計(jì)的方法解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)。

三、引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)據(jù)收集和分析中體會(huì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，學(xué)會(huì)全面客觀地認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)

（一）引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性

《標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》強(qiáng)調(diào)通過(guò)數(shù)據(jù)分析使學(xué)生體會(huì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，其內(nèi)涵包括兩個(gè)方面：一方面對(duì)于同樣的事情每次收集到的數(shù)據(jù)可能不同，另一方面只要有足夠的數(shù)據(jù)就可能從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

教學(xué)中，要選擇合適的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中體會(huì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。如在關(guān)于“校門(mén)口早晨、中午、傍晚三個(gè)時(shí)間段中，哪個(gè)時(shí)間段汽車流量最大”的統(tǒng)計(jì)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生在用一定的方式統(tǒng)計(jì)和記錄每天三個(gè)時(shí)間段的車流量情況。學(xué)生在開(kāi)展這一統(tǒng)計(jì)活動(dòng)時(shí)需要考慮如何收集數(shù)據(jù)、用什么方式整理和描述數(shù)據(jù)，能從這些數(shù)據(jù)中得到怎樣的結(jié)論，需要觀察記錄多少天等。在記錄一周數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)七天中每個(gè)時(shí)段車流量的情況進(jìn)行分析，在數(shù)據(jù)分析中體會(huì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，也就是對(duì)于“哪個(gè)時(shí)間段的車流量大”的統(tǒng)計(jì)分析中，可以體會(huì)到“每天收集到的數(shù)據(jù)有所不同（如有的日子早晨車流量最大，有的日子傍晚車流量最大，甚至個(gè)別日子中午車流量最大等），但從七天的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律（如總體上每天早晨、傍晚的車流量大，每天中午的車流量比較小等）”。如果七天的數(shù)據(jù)還不足以支持規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，可以引導(dǎo)學(xué)生再統(tǒng)計(jì)一周，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

（二）引導(dǎo)全面客觀地認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)

第3篇

隨著企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)與管理逐步從數(shù)據(jù)電子化向大數(shù)據(jù)階段發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)于建立智慧化的企業(yè)信息系統(tǒng)

>> 企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合利用 企業(yè)信息系統(tǒng)整合中的流程變革問(wèn)題分析 基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的電力企業(yè)信息系統(tǒng)的維護(hù) 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè) 基于Web Service技術(shù)的企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互 印刷企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 供電企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成技術(shù)分析 以大數(shù)據(jù)為核心的審計(jì)信息化建設(shè) 以決策支持為核心的企業(yè)信息化研究 以智慧為聚焦點(diǎn)的大數(shù)據(jù) 大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用 基于大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 淺析企業(yè)信息系統(tǒng)主數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)元梳理 企業(yè)信息系統(tǒng)的戰(zhàn)略規(guī)劃探討 石油銷售企業(yè)信息系統(tǒng)的集成研究 能源企業(yè)信息系統(tǒng)的集成研究 淺談企業(yè)信息系統(tǒng)的安全管理 論企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展和方向 企業(yè)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 淺談企業(yè)信息系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù) 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：.

[2]段云峰，秦曉飛.大數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)思維[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015（02）.

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作者簡(jiǎn)介

王t雯（1985-），女，北京市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為中國(guó)電能成套設(shè)備有限公司信息中心工程師，從事信息化建設(shè)工作。

王岳（1972-），男，現(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)公司直流建設(shè)分公司高級(jí)工程師，從事物資管理工作。

作者單位

第4篇

關(guān)鍵詞:特征點(diǎn)提取;角點(diǎn)匹配;旋轉(zhuǎn)不變;距離約束;圖像拼接

中圖分類號(hào): TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Corner matching method of constraints of

distance combining local and global information

WU Ensheng, ZHU Minchen

College of Mathematics and Computer Science, Fuzhou University, Fuzhou Fujian 350002, China

)

Abstract: Image matching technology has important applications in many fields. A corner matching method of the constraints of distance was proposed to solve the rotation and translation problem between two images. Firstly the values of corners were utilized to achieve coarse matching election, and then the local and global distance between the corners was combined to select the matching corners. The experimental results show that the methods can achieve accurate matching of no unmatched conners with high accuracy, certain robustness to noise, and as a result of the main use of the distance relationship between two corners without complex calculations in the matching process, so it achieves a substantial reduction in matching time, and also has the practical value.

Key words: console point extraction; corner matching; rotation invariant; distance constrain; image mosaic

0 引言

圖像匹配技術(shù)是將不同傳感器在不同時(shí)間和成像條件下對(duì)同一景物獲取的兩幅或多幅圖像在空間上進(jìn)行校準(zhǔn)。目前主要有基于區(qū)域的方法[1-2]和基于特征的方法[3-4]。基于區(qū)域的方法直接利用圖像的灰度信息,不適合輻射失真較大和多源圖像之間的配準(zhǔn),且計(jì)算量較大。而特征匹配對(duì)光照具有很好的魯棒性,匹配精度高,速度快,在視覺(jué)導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別及圖像拼接等方面具有十分重要的意義。目前研究的主要方向是基于特征的匹配方法。

基于特征匹配的方法中具有代表性的相關(guān)的匹配方法[5]對(duì)光強(qiáng)不敏感,一定條件下匹配精度高,但是運(yùn)算量很大,對(duì)圖像質(zhì)量要求高,而且不能處理圖像既有平移又有角度旋轉(zhuǎn)。另外有采用3個(gè)特征點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行空間匹配以及插值的方法[6],但只能處理最多15°旋轉(zhuǎn)。Lowe的SIFT匹配算法[7]有著優(yōu)良的魯棒性和準(zhǔn)確性,且能得到大量的匹配點(diǎn)對(duì),可以用于大旋轉(zhuǎn)和平移的圖像,但由于構(gòu)造了128維特征進(jìn)行匹配,匹配速度慢。文獻(xiàn)[8]提出的基于旋轉(zhuǎn)不變的角點(diǎn)匹配方法,將灰度相關(guān)法引入到旋轉(zhuǎn)的匹配中,能實(shí)現(xiàn)較高的匹配率,但抗干擾能力有限,且匹配速度較SIFT方法沒(méi)有明顯改善。文獻(xiàn)[9]提出的旋轉(zhuǎn)不變的方法簡(jiǎn)單可行,匹配速度快,但匹配準(zhǔn)確率不夠,特別圖像存在較多相似局部特征時(shí),匹配容易失敗。在匹配過(guò)程中,單純使用局部特征進(jìn)行匹配,它能夠剔除部分誤匹配點(diǎn)對(duì)(本文將錯(cuò)誤匹配點(diǎn)對(duì)和角點(diǎn)定位偏差過(guò)大的正確匹配點(diǎn)對(duì)統(tǒng)稱為誤匹配點(diǎn)對(duì)),但由于局部特征的相似性,使得去除誤匹配點(diǎn)對(duì)數(shù)有限,容易導(dǎo)致算法失敗。故匹配算法需要利用全局信息與局部信息結(jié)合,才能獲得令人滿意的效果。

針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出的融合局部與全局信息的距離約束角點(diǎn)匹配方法,首先利用角點(diǎn)值進(jìn)行匹配點(diǎn)對(duì)的粗選,然后利用局部角點(diǎn)間距離約束及全局角點(diǎn)間距離約束結(jié)合進(jìn)行匹配點(diǎn)對(duì)的篩選,將局部信息與全局信息有機(jī)的相結(jié)合。本文方法能實(shí)現(xiàn)無(wú)誤匹配的匹配點(diǎn)對(duì),并具有一定的抗干擾性。且由于匹配過(guò)程中主要根據(jù)點(diǎn)到點(diǎn)的距離,計(jì)算簡(jiǎn)單,不需要進(jìn)行相關(guān)性等復(fù)雜的運(yùn)算,所以匹配速度快,可以滿足要求速度快的既有平移又有旋轉(zhuǎn)的拼接等領(lǐng)域的要求。另外本文基于全局距離約束匹配可以作為其他針對(duì)平移旋轉(zhuǎn)的特征匹配算法的最后精匹配篩選,它快速準(zhǔn)確,能實(shí)現(xiàn)匹配點(diǎn)對(duì)的無(wú)誤匹配。例如在LOWE算法之后加入全局距離約束匹配過(guò)程。

1 候選點(diǎn)的選取[8]

基于特征點(diǎn)的匹配方法一般經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程:1)特征點(diǎn)提取;2)對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行描述;3)利用特征點(diǎn)描述進(jìn)行特征匹配。特征點(diǎn)提取結(jié)果直接影響著后續(xù)特征匹配的過(guò)程,選擇好的提取算法是實(shí)現(xiàn)匹配成功的保證。本文采用Harris[10]進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè),并對(duì)兩幅待拼接圖像使用相同的特征閾值提取角點(diǎn),特征閾值的選擇要使得特征點(diǎn)分布相對(duì)均勻,而不至于分布過(guò)密或過(guò)稀疏,通常需要多次實(shí)驗(yàn)取得,本文取5B500。

在理想情況下,假設(shè)有一匹配點(diǎn)對(duì)(ai,a′r),則它們的角點(diǎn)值R(ai),R(a′r)相等。所以可以利用角點(diǎn)的角點(diǎn)值對(duì)特征點(diǎn)集進(jìn)行粗匹配。但由于在圖像獲取過(guò)程中,經(jīng)常可能受光線、噪聲等因素影響,所以在粗匹配時(shí)需要設(shè)置一個(gè)允許的閾值。使用式(1)篩選候選點(diǎn)對(duì):

|R(ai)-R(a′r)|≤ε(1)

其中Е弄為允許閾值,可根據(jù)圖像質(zhì)量和光照等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

г詰玫降暮蜓∑ヅ淶愣災(zāi),參考圖像點(diǎn)集A與配準(zhǔn)圖像點(diǎn)集A′中的角點(diǎn)絕大多數(shù)不是一對(duì)一的關(guān)系,而是多對(duì)多的關(guān)系。其中匹配點(diǎn)對(duì)中點(diǎn)集A的點(diǎn)有三部分:一部分是不在兩張圖像重疊區(qū)域中的點(diǎn);另一部分是點(diǎn)在重疊區(qū)域,但是在A′中不存在相匹配的點(diǎn);第三部分是可以在A′中找到匹配的點(diǎn)。匹配算法要解決的問(wèn)題是找到第三部分的點(diǎn),并找到A′中唯一匹配的點(diǎn)。經(jīng)過(guò)粗匹配后含有數(shù)量龐大的誤匹配點(diǎn)對(duì),必須進(jìn)行進(jìn)一步的篩選。オ

2 基于距離約束的匹配

文獻(xiàn)[8]匹配算法第三步利用基于局部距離約束的匹配,能剔除大量的誤匹配點(diǎn)對(duì),但由于該步驟將一對(duì)一的匹配點(diǎn)對(duì)當(dāng)成候選匹配點(diǎn)對(duì),需設(shè)置很小的向量閾值,否則匹配點(diǎn)對(duì)大部分是多對(duì)多的關(guān)系,會(huì)導(dǎo)致匹配失敗,這樣抗噪性能有限,且圖像質(zhì)量要求高。本文采用對(duì)向量的各維比較過(guò)程設(shè)置閾值,而不使用向量之間的歐氏距離,這樣更能符合正確匹配點(diǎn)的特征,可以更好地剔除誤匹配點(diǎn)對(duì)和保留正確的匹配點(diǎn)對(duì)。另外,文中第四步全局篩選不能很有效地將誤匹配點(diǎn)剔除。文獻(xiàn)[11]整體算法適用于圖像間存在平移而不旋轉(zhuǎn)的匹配,匹配速度快,該算法中用全局距離約束對(duì)候選點(diǎn)對(duì)進(jìn)行篩選可以實(shí)現(xiàn)無(wú)誤匹配點(diǎn)對(duì),但要求前一步候選點(diǎn)對(duì)含有大多數(shù)的正確匹配點(diǎn)對(duì),且候選點(diǎn)對(duì)要求是一對(duì)一的關(guān)系。由于這些問(wèn)題使得該算法應(yīng)用范圍大大受限。本文提出的全局距離約束可以用于候選點(diǎn)對(duì)含有部分正確匹配點(diǎn)對(duì),且候選點(diǎn)對(duì)是多對(duì)多的關(guān)系,并且能實(shí)現(xiàn)匹配點(diǎn)對(duì)的無(wú)誤匹配,這樣可以放寬前一步基于局部距離約束的匹配過(guò)程的向量約束條件,從而增強(qiáng)整個(gè)匹配算法的抗噪性。最后本文將基于局部距離約束與全局距離約束相結(jié)合實(shí)現(xiàn)匹配。

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圖2 角點(diǎn)值范圍閾值Е弄в肫ヅ淶閌、匹配時(shí)間關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中Е弄У娜≈等【鲇諏秸磐枷竦鬧柿,光照等因素,從圖2可以得出,在一定范圍內(nèi), Е弄У腦黽踴崾溝米鈧盞玫降鈉ヅ淶愣栽黽,隨之匹配時(shí)間會(huì)有相應(yīng)增加, 而匹配率不會(huì)發(fā)生變化,在增加到一定數(shù)量時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。而Е弄取太小將使大部分準(zhǔn)確匹配點(diǎn)對(duì)在第一步驟就剔除,結(jié)果導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。在本文對(duì)比實(shí)驗(yàn)中Е弄全部取6B000。旋轉(zhuǎn)15°的匹配結(jié)果如圖3,4。

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圖3 本文算法匹配結(jié)果

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圖4 LOWE算法匹配結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)匹配結(jié)果圖可以看出,本文算法提取出的匹配點(diǎn)對(duì)分布合理,且無(wú)誤匹配點(diǎn)對(duì)。而LOWE方法提取出的匹配點(diǎn)對(duì)含有部分的誤匹配點(diǎn)對(duì),主要分布在樓房左邊,這是由于房間外部局部特征比較相似。另外LOWE提取出數(shù)量眾多的匹配點(diǎn)對(duì),而本文方法明顯數(shù)量少。這是由于一方面LOWE方法提取了數(shù)量眾多的精確度高的角點(diǎn),另一方面是LOWE方法利用128維特征很好描述了角點(diǎn)特征,當(dāng)然這也使得算法運(yùn)算量增大;而本文方法利用Harris角點(diǎn)值和鄰域距離約束描述角點(diǎn)特征,描述簡(jiǎn)單,使得獲得的匹配點(diǎn)對(duì)數(shù)量少,相應(yīng)的匹配過(guò)程時(shí)間大幅減少。雖然本文方法提取的匹配點(diǎn)對(duì)數(shù)量較LOWE方法略少,但在大多數(shù)情況下,特別針對(duì)大幅圖像時(shí),由于算法的高匹配率,提取的匹配點(diǎn)對(duì)可以滿足需要。

4 結(jié)語(yǔ)

基于特征的圖像拼接過(guò)程中,圖像間特征點(diǎn)的準(zhǔn)確配對(duì)是難點(diǎn)之一。本文解決了存在旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系的圖像間的特征點(diǎn)匹配,并且對(duì)噪聲具有一定魯棒性,匹配速度快,具有一定的實(shí)用價(jià)值。算法首先利用角點(diǎn)值進(jìn)行匹配點(diǎn)的粗選,然后利用局部角點(diǎn)間距離及全局角點(diǎn)間距離結(jié)合進(jìn)行匹配點(diǎn)對(duì)的選取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法可以實(shí)現(xiàn)匹配點(diǎn)對(duì)的無(wú)誤匹配。不足之處在于不能像LOWE算法一樣得到數(shù)量眾多的匹配點(diǎn)對(duì),這也是下一步要改進(jìn)的地方。

另外本文提出的基于全局距離約束匹配過(guò)程可以單獨(dú)作為其他針對(duì)平移旋轉(zhuǎn)的特征匹配算法的最后精匹配篩選,它快速準(zhǔn)確,能實(shí)現(xiàn)匹配點(diǎn)對(duì)的無(wú)誤匹配。

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第5篇

【關(guān)鍵詞】許昌越調(diào)毛派戲劇 傳承 創(chuàng)新

作為毛愛(ài)蓮老師精心培養(yǎng)的學(xué)生，筆者責(zé)無(wú)旁貸地應(yīng)在傳承和創(chuàng)新工程中灑汗盡心。而如何傳承、創(chuàng)新？筆者認(rèn)為，有以下三點(diǎn)需要深入思考。

一、深入發(fā)掘和理解毛派戲劇藝術(shù)的獨(dú)有特色

毛愛(ài)蓮生于1930年，9歲從藝至今，歷經(jīng)70多年藝術(shù)實(shí)踐，傾其心血汗水，積其聰慧才智，匯百家姊妹藝術(shù)之長(zhǎng)，創(chuàng)立了許昌越調(diào)毛派藝術(shù)，毛派藝術(shù)的特色是什么？仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，各有自己不同的認(rèn)識(shí)和理解。筆者認(rèn)為，其藝術(shù)特色主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：第一，打磨出僅屬于自己而不雷同于他人、獨(dú)一無(wú)二、久演不衰的劇目，如《火焚繡樓》《白奶奶醉酒》等；第二，塑造出了鮮活的、有血有肉的、使觀眾難以忘懷的人物形象，如洪美榮、白奶奶、玉姐、柴郡主等等；第三，獨(dú)具個(gè)性的唱腔和念白。有觀眾說(shuō)，毛愛(ài)蓮唱戲、念白字字蘸蜂蜜，句句含冰糖，能甜心潤(rùn)肺；她仿佛嘴不張、唇不動(dòng)，似說(shuō)似唱、似吟似哼，自如、自然、輕松、巧妙地演唱，其聲腔暢如清泉流水，脆像銀鈴叮咚，甜美、圓潤(rùn)、純正、賞心悅耳；再者，其演唱吐字清晰，且有很強(qiáng)的穿透力，字字入耳，明白無(wú)誤，令觀眾欣賞起來(lái)，不急不躁，心平氣順，可謂一種莫大的藝術(shù)享受。在民間，甚至有觀眾說(shuō)，“甘愿省錢(qián)不吃鹽，也要買(mǎi)票去看毛愛(ài)蓮！”“寧肯不置莊買(mǎi)地，也要看看毛愛(ài)蓮唱戲！”第四，毛派戲劇在吐字發(fā)音、偷字閃板、字領(lǐng)腔行、字詞布局、疊字回環(huán)等方面都有自己獨(dú)有的竅門(mén)絕招。所以，只有發(fā)掘和理解毛派戲劇藝術(shù)的獨(dú)有特色，才能更好地傳承和創(chuàng)新。

二、對(duì)傳承和創(chuàng)新毛派戲劇藝術(shù)要有時(shí)不待我的緊迫感

毛派藝術(shù)創(chuàng)始人毛愛(ài)蓮從藝70多年，先后演出劇目130多部，其中有傳統(tǒng)劇目，也有現(xiàn)代劇目，有大型劇目，也有小戲和折子戲。在時(shí)跨兩個(gè)世紀(jì)的舞臺(tái)生涯中，她塑造出了眾多栩栩如生、獨(dú)一無(wú)二、令人難以忘懷的藝術(shù)形象，其中有巾幗英雄，有革命女性，有大家閨秀，也有小家碧玉、農(nóng)村婦女；按行當(dāng)分，有青衣、花旦、彩旦、帥旦、閨門(mén)旦。毛愛(ài)蓮的唱腔藝術(shù)獨(dú)樹(shù)一幟，其聲腔細(xì)膩清脆，雖不高亢，卻極具穿透力；她的演唱吐字清晰、準(zhǔn)確、不混不濁，嗓音甜美、悅耳動(dòng)聽(tīng)……在唱、念方面可謂達(dá)到甜、純、清、巧、流暢、纖細(xì)……毛老師對(duì)唱、念、做、打，手、眼、身、法、步有豐富的經(jīng)驗(yàn)，也有可貴的理論，更有僅屬于自己的獨(dú)門(mén)絕招，形成了被觀眾公認(rèn)的毛派藝術(shù)，被國(guó)家收入非物質(zhì)文化遺產(chǎn)寶庫(kù)。要原汁原味地傳承毛派藝術(shù)，最快捷的途徑和最有效的方法是親耳聆聽(tīng)毛老師的口傳面授，親眼看她示范表演；帶著問(wèn)題求老師傳道，懷著疑慮請(qǐng)老師解惑，面對(duì)面請(qǐng)她授業(yè)。在毛老師的指導(dǎo)下發(fā)掘、整理她所演出的劇目，總結(jié)她積淀的豐富經(jīng)驗(yàn)，升華她獨(dú)創(chuàng)的寶貴理論，用文字、錄音、攝像等手段把她的真腔真調(diào)、肢體動(dòng)作，以至于喜、怒、哀、樂(lè)的面部表演，都記錄下來(lái)，在傳承的基礎(chǔ)上固本而創(chuàng)新，由毛老師親自帶領(lǐng)弟子共同創(chuàng)新。

孔夫子言，父母之年，不可不知也，一則喜，二則懼。毛愛(ài)蓮老師已邁入耄耋之年，我們?cè)趹c幸老師身體健壯、精神矍鑠地給我們傳道授業(yè)解惑的同時(shí)，在欣喜之余，亦有一個(gè)“懼”字警示著我們，時(shí)間緊迫，時(shí)不待我，必須抓緊分分秒秒，學(xué)習(xí)、總結(jié)、發(fā)掘、整理、開(kāi)拓創(chuàng)新。任何一派戲劇藝術(shù)怕的都是――“失傳”，這是最大的損失，擔(dān)憂的是“先翁已乘黃鶴去，此地空余黃鶴樓”的追悔莫及。

三、傳承和創(chuàng)新毛派藝術(shù)需要持之以恒的多方努力

我們通過(guò)分析一種現(xiàn)象，就可以知道傳承和創(chuàng)新毛派藝術(shù)的艱難。在河南衛(wèi)視《梨園春》欄目所舉辦的戲曲演唱打擂活動(dòng)中，無(wú)論是學(xué)習(xí)豫劇陳派、常派、崔派、閆派、馬派的或是學(xué)習(xí)曲劇張派、越調(diào)申派的，都有學(xué)得的好明星擂主或新秀，唯獨(dú)學(xué)毛派的藝術(shù)個(gè)性大于共性，特殊性大于一般性，學(xué)習(xí)難，學(xué)好更難。毛派藝術(shù)那像“撕綾羅、打茶盅、畫(huà)眉叫、蜜蜂哼”的唱腔，那嘴不張、唇不動(dòng)，輕松自然地念白，要學(xué)得惟妙惟肖可謂難上加難，更不要說(shuō)如何青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，達(dá)到爐火純青、登峰造極的地步。要學(xué)好毛派藝術(shù)，除了后天的刻苦努力，還必須依靠學(xué)習(xí)者先天的良好自然條件，畢竟，毛派藝術(shù)唱腔中的“甜潤(rùn)，甜美”，僅靠演員的后天苦練、收效不會(huì)非常理想。

所以，要傳承毛派藝術(shù)當(dāng)下急需一大批專業(yè)人才，這就需要政府注重戲劇人才的引進(jìn)，需制定特殊的政策或在政策方面向戲曲人才傾斜，比如編制問(wèn)題可考慮特殊解決。據(jù)筆者所知，戲曲人才，導(dǎo)演、配器、作曲、舞美等人才青黃不接，出現(xiàn)斷檔，因此，創(chuàng)新人才是第一位的。其次，在舞臺(tái)藝術(shù)實(shí)踐中，現(xiàn)代科技，聲、光、電的綜合運(yùn)用越來(lái)越明顯，因此，在劇團(tuán)服裝、道具、頭盔、頭飾以及燈光、音響、字幕等設(shè)備上需要一定的投入，并結(jié)合創(chuàng)新以整合現(xiàn)代舞臺(tái)效果。

第6篇

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；海量存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)挖掘；標(biāo)本庫(kù)；醫(yī)學(xué)生物信息；數(shù)據(jù)挖掘

隨著信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床和科研中的應(yīng)用，臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)發(fā)生了一次交叉融合， 這種以生物大數(shù)據(jù)信息是未來(lái)生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)展的核心點(diǎn)。這種以海量、高維度、數(shù)據(jù)變量復(fù)雜、為特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 需要我們?cè)趥鹘y(tǒng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)之上集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)信息科學(xué)的交叉綜合、理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立新的新方法和手段。使得我們的臨床醫(yī)學(xué)模式從經(jīng)驗(yàn)醫(yī)學(xué)進(jìn)一步向循證醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變，無(wú)序醫(yī)療向著有序醫(yī)療發(fā)展，醫(yī)學(xué)研究也會(huì)進(jìn)入從發(fā)現(xiàn)、研究、驗(yàn)證、應(yīng)用到再發(fā)現(xiàn)、再研究、再驗(yàn)證、再應(yīng)用的迭代式良性循環(huán)過(guò)程中。

1實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的大價(jià)值是醫(yī)學(xué)信息建設(shè)的新目標(biāo)

信息化時(shí)代各行業(yè)信息數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)上升，醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)信息增長(zhǎng)更快。經(jīng)研究表明，未來(lái)10年醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)將高爆式地增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)來(lái)源于醫(yī)院醫(yī)療信息運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累、新的臨床信息系統(tǒng)的嵌入（如電子病例系統(tǒng)）、新醫(yī)療診療設(shè)備接入等。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步以生物芯片為代表的高通量生物技術(shù)的飛速發(fā)展，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)的信息也會(huì)涌入醫(yī)學(xué)生物信息領(lǐng)域。這種大量高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)被稱之為海量數(shù)據(jù)或者大數(shù)據(jù)（big data）。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是海量、高維度、數(shù)據(jù)變量復(fù)雜、分析處理復(fù)雜。

隨著信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床和科研中的應(yīng)用，臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)發(fā)生了一次交叉融合，形成了生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（Biomedical Informatics）。這種以生物大數(shù)據(jù)信息是未來(lái)生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)展的核心點(diǎn)。我們可以看到，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)時(shí)代正在來(lái)臨，其發(fā)展將促使我們盡快構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、便捷、全方位的醫(yī)學(xué)生物信息挖掘和應(yīng)用系統(tǒng)。在醫(yī)學(xué)信息研究方面，我國(guó)還主要處在對(duì)醫(yī)療流程的信息化管理、質(zhì)量控制等初級(jí)階段，尚未開(kāi)展面對(duì)"大數(shù)據(jù)"挖掘的系統(tǒng)研究與應(yīng)用，但這種研究與挖掘應(yīng)用必將成為生物醫(yī)藥科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，既對(duì)臨床醫(yī)生、研究人員、醫(yī)院管理者、醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)等都提出了巨大的挑戰(zhàn)，也為生物醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里科學(xué)研究的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。以前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的目的是獲得結(jié)論或者是提出一種新的假設(shè)，大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的研究來(lái)探索其中的規(guī)律，可以直接提出假設(shè)或得出可靠的結(jié)論。

當(dāng)前，以臨床醫(yī)療信息為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)可擴(kuò)展到多個(gè)相聯(lián)的信息系統(tǒng)，包括：電子病例系統(tǒng)、隨訪信息管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)、生物信息分析系統(tǒng)、基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、藥物臨床試驗(yàn)信息系統(tǒng)等，在醫(yī)學(xué)科研與臨床應(yīng)用之間架起了一道不可或缺的橋梁。收集大數(shù)據(jù)、整合大數(shù)據(jù)、處理和分析大數(shù)據(jù)，形成價(jià)值密度高、利用價(jià)值高的數(shù)據(jù)資源體系，實(shí)現(xiàn)"大數(shù)據(jù)"的"大價(jià)值"，是醫(yī)學(xué)信息建設(shè)的新目標(biāo)。

2大數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒈P(pán)活醫(yī)學(xué)生物信息資產(chǎn)

醫(yī)學(xué)生物信息的大數(shù)據(jù)包括醫(yī)療對(duì)象以及與醫(yī)療對(duì)象相關(guān)的信息特征集合，生物標(biāo)本以及與生物標(biāo)本信息相關(guān)的特征集合，這些大數(shù)據(jù)集帶有自己的、潛在的、未被揭示的規(guī)律趨勢(shì)特征，這才是醫(yī)學(xué)生物信息價(jià)值的核心所在。這些醫(yī)學(xué)生物信息是我們進(jìn)行用于人類健康研究?jī)r(jià)值的資產(chǎn)，研究、分析、挖掘海量醫(yī)學(xué)生物信息就是盤(pán)活人類健康研究的資產(chǎn)。數(shù)據(jù)挖掘，也稱知識(shí)發(fā)現(xiàn)，是盤(pán)活這些寶貴的醫(yī)學(xué)生物信息資產(chǎn)的有力工具。

大數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用不同于傳統(tǒng)的采樣分析法，它有自身的一些獨(dú)特特點(diǎn)，如：①大數(shù)據(jù)挖掘分析與事物相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，而非少量數(shù)據(jù)樣本，研究的樣本數(shù)量趨近于總體數(shù)量；②大數(shù)據(jù)挖掘追求的是效率和趨勢(shì)，而非絕對(duì)的準(zhǔn)確性；③大數(shù)據(jù)挖掘更多關(guān)注事物的相關(guān)關(guān)系而非因果關(guān)系，這種信息與信息之間的相關(guān)關(guān)系會(huì)提醒我們某件事情正在發(fā)生。

同時(shí)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價(jià)值的實(shí)踐也由來(lái)已久。橫跨數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等交叉學(xué)科和技術(shù)的數(shù)據(jù)挖掘是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析實(shí)踐是無(wú)法適應(yīng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展的。

近年來(lái)，數(shù)據(jù)挖掘引起了信息產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注。其主要原因是，由業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，迫切需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息和知識(shí)，并廣泛使用于業(yè)務(wù)中。獲取的信息和知識(shí)可以廣泛用于各種實(shí)踐應(yīng)用，包括商務(wù)管理、生產(chǎn)控制、市場(chǎng)分析、工程設(shè)計(jì)和科學(xué)探索等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)挖掘利用了來(lái)自如下一些領(lǐng)域的思想和方法：統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等。數(shù)據(jù)挖掘的很多算法都采用了以上領(lǐng)域中的理論算法、建模技術(shù)和學(xué)習(xí)理論等。數(shù)據(jù)挖掘也迅速地接納了來(lái)自其他領(lǐng)域的思想，這些領(lǐng)域包括最優(yōu)化技術(shù)、進(jìn)化計(jì)算、信息論、信號(hào)處理、可視化和信息檢索技術(shù)等。數(shù)據(jù)挖掘也需要數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供有效的存儲(chǔ)、索引和查詢處理得支持。源于高性能并行計(jì)算的技術(shù)在處理海量數(shù)據(jù)集方面常常是也重要的。分布式計(jì)算技術(shù)也能有效地幫助處理海量數(shù)據(jù)，并且當(dāng)數(shù)據(jù)不能集中到一起處理時(shí)更是至關(guān)重要的[2]。

醫(yī)學(xué)生物信息的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用比較廣泛，醫(yī)學(xué)樣本庫(kù)領(lǐng)域的應(yīng)用就是其中的一個(gè)實(shí)例。通過(guò)建立臨床醫(yī)學(xué)樣本信息篩選和偵測(cè)交互信息平臺(tái)來(lái)建立協(xié)作樣本庫(kù)和虛擬樣本庫(kù)。建立樣本庫(kù)協(xié)作單位的協(xié)作機(jī)制、嚴(yán)格的樣本篩選策略（根據(jù)研究項(xiàng)目協(xié)議和國(guó)家地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)診斷、歸轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]）、應(yīng)答式的標(biāo)本收集機(jī)制、樣本區(qū)域內(nèi)（研究機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)化中心、醫(yī)院）權(quán)利共享機(jī)制，以建立全新模式、響應(yīng)一致、反應(yīng)迅速、整齊劃一的樣本收集研究管理的體系。建設(shè)樣本從標(biāo)篩選、采集、管理策略運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)例，是以一個(gè)研究中心結(jié)合4～5個(gè)醫(yī)院以及4～5個(gè)樣本篩選醫(yī)院，建立研究臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化知識(shí)發(fā)現(xiàn)和研究驗(yàn)證系統(tǒng)信息平臺(tái)和建立臨床醫(yī)學(xué)樣本信息篩選和偵測(cè)交互信息平臺(tái)的基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)生物信息的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)例是醫(yī)學(xué)科研。生物醫(yī)藥領(lǐng)域里科學(xué)研究的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。以前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的目的是獲得結(jié)論或者是提出一種新的假設(shè)，而現(xiàn)在通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的研究來(lái)探索其中的規(guī)律，可以直接提出假設(shè)或得出可靠的結(jié)論[8]。另一方面，必須清楚的是，大數(shù)據(jù)作用與價(jià)值的重點(diǎn)在于能夠引導(dǎo)和啟發(fā)科研者的創(chuàng)新思維、并輔助決策。簡(jiǎn)單而言，若是處理一個(gè)問(wèn)題，通常人能夠想到一種方法，而大數(shù)據(jù)能夠提供若干種參考方法，將解決問(wèn)題的思路拓寬、拓廣、拓深。當(dāng)然我們需要在學(xué)科知識(shí)的結(jié)合上下內(nèi)功，不能單純依靠智能挖掘技術(shù)及工具就能解決大數(shù)據(jù)的應(yīng)用問(wèn)題，實(shí)際上我們還要有熟悉掌握和運(yùn)用智能挖掘技術(shù)及工具的業(yè)務(wù)技術(shù)人才，才能在浩瀚的信息資源中遨游，才能真正利用好醫(yī)學(xué)信息這個(gè)巨大的資產(chǎn)。

3挖掘和利用醫(yī)學(xué)生物信息的技術(shù)方法

醫(yī)學(xué)科學(xué)的第三次革命需要在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)之上集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)信息科學(xué)的交叉綜合、理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立新的新方法和手段。目前，我國(guó)醫(yī)院信息系統(tǒng)存在著許多問(wèn)題，集中體現(xiàn)在：醫(yī)學(xué)生物信息內(nèi)容缺失、信息標(biāo)準(zhǔn)化程度低以及發(fā)展目標(biāo)不明確等問(wèn)題上。我們建設(shè)目的①堅(jiān)持醫(yī)療一線的工作需要，②堅(jiān)守醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)信息資源的理念，③做好大數(shù)據(jù)收儲(chǔ)分析的準(zhǔn)備工作。 大數(shù)據(jù)時(shí)代醫(yī)院該如何挖掘和利用醫(yī)學(xué)生物信息？我們通過(guò)與國(guó)內(nèi)外有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)專家的合作，總結(jié)了醫(yī)學(xué)生物信息的挖掘和利用的一些方法。

3.1數(shù)據(jù)集成（多種數(shù)據(jù)源可以組合在一起） 把不同來(lái)源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，從而為醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)提供局部的或全面的數(shù)據(jù)共享。

3.2數(shù)據(jù)選擇（從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取與分析任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)） 根據(jù)確定的數(shù)據(jù)分析對(duì)象，抽象出在數(shù)據(jù)分析中所需要的特征信息，然后選擇合適的信息收集方法，將收集到的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于海量數(shù)據(jù)，選擇一個(gè)合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是至關(guān)重要的。

3.3數(shù)據(jù)規(guī)約 數(shù)據(jù)挖掘時(shí)往往數(shù)據(jù)量非常大，在大量數(shù)據(jù)上進(jìn)行挖掘分析需要很長(zhǎng)的時(shí)間，數(shù)據(jù)歸約技術(shù)可以用來(lái)得到數(shù)據(jù)集的歸約表示，它小得多但仍然接近于保持原數(shù)據(jù)的完整性，數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果與歸約前結(jié)果相同或幾乎相同。

3.4數(shù)據(jù)清理（消除噪音或不一致數(shù)據(jù)） 在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)有一些是不完整的（有些感興趣的屬性缺少屬性值）、含噪聲的（包含錯(cuò)誤的屬性值），并且是不一致的（同樣的信息不同的表示方式），因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，將完整、正確、一致的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，否則會(huì)影響數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果。

3.5數(shù)據(jù)變換（數(shù)據(jù)變換或統(tǒng)一成適合挖掘的形式；如，通過(guò)匯總或聚集操作等） 通過(guò)平滑聚集、數(shù)據(jù)概化、規(guī)范化等方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適用于數(shù)據(jù)挖掘的形式。對(duì)于有些實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)，通過(guò)概念分層和數(shù)據(jù)的離散化來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)也是重要的一步。

3.6模型運(yùn)算（使用智能化的算法提取數(shù)據(jù)模式） 根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息，選擇合適的分析工具，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法、事例推理、決策樹(shù)、規(guī)則推理、模糊集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法處理信息，得出有用的分析信息。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘，①可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歷史規(guī)律，對(duì)過(guò)去進(jìn)行總結(jié)；②可以根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究者可以根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)未來(lái)行情趨勢(shì)做出預(yù)判，并作出相關(guān)決策。

3.7模型評(píng)估 根據(jù)某種興趣度度量，識(shí)別提供知識(shí)的真正有趣的模式。

3.8知識(shí)表示。（使用可視化和知識(shí)表示技術(shù)，向用戶提供挖掘的知識(shí)） 將數(shù)據(jù)挖掘所得到的分析信息以可視化的方式呈現(xiàn)給用戶，或作為新的知識(shí)存放在知識(shí)庫(kù)中，供其他應(yīng)用程序使用。使用各種圖表、三維地圖、動(dòng)態(tài)模擬以及相關(guān)的動(dòng)畫(huà)技術(shù)使原本枯燥乏味的數(shù)據(jù)變得生動(dòng)起來(lái)。數(shù)據(jù)可視化把數(shù)據(jù)以更加直觀的形態(tài)展現(xiàn)出來(lái)，使人們對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)做到一目了然。經(jīng)過(guò)上面幾步我們就把原先認(rèn)為毫無(wú)價(jià)值的數(shù)據(jù)變成了信息，最后演變?yōu)橛袃r(jià)值的知識(shí)。

對(duì)于醫(yī)學(xué)生物信息挖掘系統(tǒng)的建設(shè)者（這里包括醫(yī)院科研部門(mén)和信息部門(mén)）來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)挖掘項(xiàng)目不因該是一個(gè)普通的IT項(xiàng)目，不能依照原來(lái)信息項(xiàng)目模式建設(shè)，更不能理解成為是個(gè)管理工具，在項(xiàng)目各個(gè)階段，數(shù)據(jù)信息每一次挖掘、演繹、分析是建設(shè)者和研究者全程參與的藝術(shù)性結(jié)合。目前對(duì)于各行業(yè)、各類典型問(wèn)題的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用，還缺乏標(biāo)桿模式作為參考。數(shù)據(jù)挖掘工作更像一個(gè)年輕醫(yī)師，需要通過(guò)不斷嘗試來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)，面對(duì)如潮水般涌來(lái)的海量數(shù)據(jù)，她必將成為了生物醫(yī)學(xué)研究的支柱技術(shù)之一。

綜上所述，在今后的發(fā)展中計(jì)算機(jī)硬件性能的巨幅提升和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得企業(yè)級(jí)大數(shù)據(jù)量的計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)挖掘涉及的數(shù)據(jù)量會(huì)更大。數(shù)據(jù)挖掘工具也將越來(lái)越強(qiáng)大，匯合的挖掘算法越來(lái)越多，并將逐步實(shí)現(xiàn)算法的自動(dòng)選擇和參數(shù)自動(dòng)調(diào)優(yōu)，數(shù)據(jù)挖掘各類算法的巨大潛力將得到充分發(fā)揮。

我們?cè)O(shè)想在不久的將來(lái)，生物信息大數(shù)據(jù)的應(yīng)用將會(huì)改變著醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐。臨床醫(yī)學(xué)模式從經(jīng)驗(yàn)醫(yī)學(xué)進(jìn)一步向循證醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變，無(wú)序醫(yī)療向著有序醫(yī)療進(jìn)一步發(fā)展，醫(yī)學(xué)研究也會(huì)進(jìn)入從發(fā)現(xiàn)、研究、驗(yàn)證、應(yīng)用到再發(fā)現(xiàn)、再研究、再驗(yàn)證、再應(yīng)用的迭代式良性循環(huán)過(guò)程中。古老的醫(yī)學(xué)走到了今天，已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)科、多領(lǐng)域結(jié)合交匯的領(lǐng)域，生物信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算應(yīng)用數(shù)學(xué)的介入為大數(shù)據(jù)信息時(shí)代開(kāi)創(chuàng)了新的前景，未來(lái)數(shù)據(jù)資源將會(huì)成為極具研究?jī)r(jià)值的醫(yī)學(xué)資產(chǎn)，而且我國(guó)又是一個(gè)醫(yī)學(xué)研究資源豐富的大國(guó)，我們有理由相信，我們的醫(yī)學(xué)研究者會(huì)通過(guò)醫(yī)學(xué)生物信息的挖掘和利用，在醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)展中為廣大人民的健康事業(yè)做出更多貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇

關(guān)鍵詞:關(guān)系模型;關(guān)系模式;數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理;教學(xué)方法

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理的教學(xué)既要注重理論也要注重實(shí)踐,尤其是要讓學(xué)員通過(guò)教學(xué)及實(shí)踐加深對(duì)理論知識(shí)的理解,并指導(dǎo)實(shí)踐[1]。為使學(xué)員更好地理解和掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理的理論和技術(shù),筆者提出在實(shí)際教學(xué)中以“關(guān)系模型組成及關(guān)系模式”為核心,以點(diǎn)成線、以線組面的教學(xué)方法,通過(guò)所構(gòu)建的課程主干體系,呈現(xiàn)給學(xué)員一個(gè)脈絡(luò)清晰、前后貫通、左右相連的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1以關(guān)系模型組成引領(lǐng)基本性質(zhì)、基本概念和基本操作的教學(xué)

關(guān)系模型組成是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理開(kāi)篇教學(xué)的核心。圍繞其組成的三要素(單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操縱和完整性約束)并以此為始點(diǎn),從三條線上展開(kāi)結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)的查詢與更新、約束的內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)等的教學(xué)。這三條線可以構(gòu)成一個(gè)面,既可以展示出相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,也可以體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容之間的相互聯(lián)系(如圖1所示)。

1.1關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(二維表)――數(shù)據(jù)操縱的基礎(chǔ)和完整性約束的對(duì)象

圍繞關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以展開(kāi)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本組成、基本概念、基本定義和基本性質(zhì)的教學(xué)。關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(基本表)由元組構(gòu)成,組成元組的是元組的分量,以此擴(kuò)展到屬性、碼、維、基數(shù)、分量集合、象集笛卡兒積等概念。在了解關(guān)系的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后,可以結(jié)合實(shí)例講解關(guān)系的基本性質(zhì)在后續(xù)講授SQL語(yǔ)言知識(shí)時(shí),將模式、基本表、視圖、索引的定義給學(xué)員交待清楚;形成與關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的知識(shí)信息。在與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)組成的其他二個(gè)要素的聯(lián)系上,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)操縱奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)并成為完整性約束的對(duì)象。

1.2數(shù)據(jù)操縱――數(shù)據(jù)集成和獲取的基本途徑

數(shù)據(jù)操縱這一結(jié)點(diǎn)可以從兩方面展開(kāi),一是從專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算和傳統(tǒng)的集合運(yùn)算的角度介紹數(shù)據(jù)操縱的基本操作;二是從SQL語(yǔ)言的知識(shí)角度講授數(shù)據(jù)操縱的具體實(shí)現(xiàn)。教師在教學(xué)中通過(guò)實(shí)例介紹專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算和傳統(tǒng)的集合運(yùn)算的基本概念,結(jié)合查詢優(yōu)化的理論比較不同查詢方法的開(kāi)銷,使學(xué)員建立數(shù)據(jù)操縱的基本概念,掌握相關(guān)的理論知識(shí)。教師在講授SQL語(yǔ)言的數(shù)據(jù)操縱時(shí),介紹查詢的分類和方法、數(shù)據(jù)更新(插入、修改和刪除)的具體實(shí)現(xiàn)、完整性約束與數(shù)據(jù)操縱的聯(lián)系及對(duì)數(shù)據(jù)操縱的影響。教師在教學(xué)方式上采用概念講解、實(shí)例展現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)操作的形式,使學(xué)員對(duì)所學(xué)的知識(shí)有更加清晰、直觀的感受。

1.3完整性約束――保障數(shù)據(jù)正確性與安全性的重要手段

完整性約束是關(guān)系模型組成的第三個(gè)要素。該要素涵蓋實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義完整性三方面內(nèi)容。教師在教學(xué)中重點(diǎn)突出兩個(gè)規(guī)則(實(shí)體完整性規(guī)則和參照完整性規(guī)則)、兩個(gè)定義(參照關(guān)系和被參照關(guān)系)和一個(gè)實(shí)現(xiàn)(用戶定義的完整性);強(qiáng)調(diào)完整性約束的重要性和實(shí)際意義。在這條線上進(jìn)一步延伸可以與數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性控制、在屬性及元組上的約束條件檢查和違約處理、觸發(fā)器等相關(guān)知識(shí)聯(lián)系起來(lái),使之構(gòu)成一個(gè)整體。

2以關(guān)系模式為核心展現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)理論的知識(shí)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),其內(nèi)容涉及的概念、定義、定理、推理較多,同時(shí)在教學(xué)中要求學(xué)員能夠運(yùn)用相關(guān)的理論知識(shí)解決在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用設(shè)計(jì)中遇到的實(shí)際問(wèn)題。為了在整體上建立關(guān)系數(shù)據(jù)理論的基本知識(shí)結(jié)構(gòu),在實(shí)際教學(xué)中,我們從關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā),分析組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性、屬性間的聯(lián)系類型以及其間的內(nèi)在關(guān)系,給出關(guān)系模式的基本形式和關(guān)系數(shù)據(jù)理論知識(shí)的聯(lián)系結(jié)構(gòu)(如圖2所示),并由此引申出相應(yīng)的定義、概念和方法。教師以分析關(guān)系模式的屬性間的三種對(duì)應(yīng)(一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多)關(guān)系為基礎(chǔ),探討函數(shù)依賴,講授其的概念和知識(shí),并通過(guò)具體實(shí)例的分析將各種范式的內(nèi)涵及運(yùn)用方法呈現(xiàn)出來(lái)。以函數(shù)依賴集為基礎(chǔ),系統(tǒng)介紹公理系統(tǒng)、函數(shù)依賴集的閉包、屬性集的閉包、最小覆蓋等知識(shí)及其相關(guān)應(yīng)用。以屬性集和函數(shù)依賴集為基礎(chǔ),講述模式分解的等價(jià)定義及其分解方法。教學(xué)探索的實(shí)踐表明,圍繞關(guān)系模式展開(kāi)關(guān)系數(shù)據(jù)理論的教學(xué)能夠使學(xué)員加深知識(shí)間的相互聯(lián)系,有利于對(duì)知識(shí)的理解,為重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)開(kāi)辟了一條有效的途徑[2-3]。

3以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造實(shí)踐關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造實(shí)踐關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,我們針對(duì)學(xué)員的具體情況采用構(gòu)建基本模式、提出基本要求、分析潛在問(wèn)題、尋找解決方案的方法,力求幫助學(xué)員在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí),解決實(shí)際問(wèn)題。

教學(xué)中我們以SQL Server2000作為實(shí)踐平臺(tái),要求學(xué)員在幾個(gè)侯選題目中任意選擇其一進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。例如在學(xué)員信息管理系統(tǒng)題目中我們提出了該系統(tǒng)的基本模式(如表1-3所示)。

學(xué)員基本信息包括:學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、民族、籍貫、所屬班級(jí)。

學(xué)員專業(yè)信息包括:專業(yè)、本學(xué)期所修課程。

學(xué)員成績(jī)信息包括:課程、成績(jī)。

要求系統(tǒng)具備以下基本功能:

① 設(shè)置專業(yè)及該專業(yè)對(duì)應(yīng)的課程;

② 設(shè)置指定專業(yè)對(duì)應(yīng)的班號(hào);

③ 設(shè)置指定班號(hào)的學(xué)員記錄;

④ 統(tǒng)計(jì)和查詢學(xué)員成績(jī);

⑤ 查詢學(xué)員成績(jī)單。

在實(shí)踐前,學(xué)員已經(jīng)對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的理論知識(shí)有了一定的了解,如何將課堂所學(xué)的知識(shí)真正地應(yīng)用到實(shí)踐中,則需要學(xué)員上機(jī)進(jìn)行實(shí)踐。實(shí)際情況是大部分學(xué)員根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)了如表1、表2、表3所示的信息表(表中代表主碼)。

在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)時(shí),學(xué)員會(huì)發(fā)現(xiàn)在連接查詢過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)。我們引導(dǎo)學(xué)員依據(jù)數(shù)據(jù)模式,從完整性角度分析產(chǎn)生錯(cuò)誤原因。首先考察實(shí)體完整性。開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)學(xué)員大多采用學(xué)號(hào)、專業(yè)、課程作為三張表的主碼,但在數(shù)據(jù)輸入時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于學(xué)員專業(yè)信息表(表2)僅將“專業(yè)”作為主碼并不能滿足實(shí)體完整性約束,因?yàn)閷I(yè)并不能唯一的確定元組,故設(shè)置“課程”同時(shí)為主碼。同理,設(shè)置學(xué)員成績(jī)信息表(表3)中的“成績(jī)”也為主碼。按照實(shí)體完整性規(guī)則的規(guī)定,這幾個(gè)主碼滿足實(shí)體完整性的要求,均不為空;其次考察參照完整性,以上3個(gè)基本表在實(shí)體范疇內(nèi)是存在聯(lián)系的,每個(gè)學(xué)員都是學(xué)習(xí)某一確定專業(yè),而且相同專業(yè)本學(xué)期所修課程都是一致的。在以學(xué)員基本信息表為主表的情況下,學(xué)員專業(yè)信息表并不能滿足參照完整性的條件。進(jìn)一步分析,假定同一個(gè)班的同學(xué)都是相同的專業(yè)方向,則學(xué)員所屬班級(jí)和專業(yè)之間存在聯(lián)系。為解決參照完整性的問(wèn)題,我們引導(dǎo)學(xué)員對(duì)系統(tǒng)的基本模式進(jìn)行補(bǔ)充和修改。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在后,有的學(xué)員很快就提出了增加班級(jí)專業(yè)信息表(表4)并修改學(xué)員成績(jī)信息(表5)的解決方案,構(gòu)造出了如圖3所示的參照關(guān)系圖。

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念、基本要素等內(nèi)容有了較深刻的理解,在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)能較為全面的考慮各基本表的定義以及它們之間的聯(lián)系。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例的練習(xí),使學(xué)員也體會(huì)到了將數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件分散存儲(chǔ)帶來(lái)的好處,以及如何通過(guò)對(duì)不同硬盤(pán)讀寫(xiě)提高數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的速度[4]。

4結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要總結(jié)了在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理課程教學(xué)中所采用的以“關(guān)系模型組成及關(guān)系模式”為核心的教學(xué)方法,并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中通過(guò)“構(gòu)建基本模式、提出基本要求、分析潛在問(wèn)題、尋找解決方案”開(kāi)展教學(xué)實(shí)驗(yàn),收到了較好的教學(xué)效果。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展變化,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理課程的教學(xué)內(nèi)容也會(huì)不斷更新,這也會(huì)促使我們?cè)诮虒W(xué)工作中不斷探索和改進(jìn)教學(xué)方式、方法和手段,以適應(yīng)新的發(fā)展變化的要求[5]。

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Investigation of the Database Systems Teaching Based on Model and Relationship of the Formation

LÜ Ming, WANG Ping

(College of Mechatronics and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

第8篇

[關(guān)鍵詞]醫(yī)院信息系統(tǒng)；業(yè)務(wù)需求；解決策略

[中圖分類號(hào)]R197 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1009 ― 2234（2014）06 ― 0072 ― 02

醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展伴隨著衛(wèi)生行業(yè)信息化發(fā)展而迅速推進(jìn)。醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)怎樣改變醫(yī)院信息管理不適應(yīng)用戶需求的現(xiàn)狀，確定科學(xué)有效的發(fā)展方向，選擇高標(biāo)準(zhǔn)的操作平臺(tái)，使用兼容性好的數(shù)據(jù)庫(kù)，以及開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)版的信息處理系統(tǒng)，構(gòu)建以日常醫(yī)療信息為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、醫(yī)院財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)為重點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、為管理層決策過(guò)程提供參考信息，建設(shè)智能化的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，是廣大地區(qū)基層醫(yī)院及中心地區(qū)三甲醫(yī)院信息化建設(shè)的目標(biāo)，醫(yī)院間實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)共享，是醫(yī)院管理者需要深入思考和重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

1 醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)

改革開(kāi)放30多年來(lái)， 我國(guó)在醫(yī)院信息化建設(shè)方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展。基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院財(cái)務(wù)管理與決策工作的系統(tǒng)需求分析該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源于現(xiàn)有醫(yī)院財(cái)務(wù)管理信息系統(tǒng)以及相關(guān)子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)導(dǎo)出的財(cái)務(wù)和相關(guān)數(shù)據(jù)采集與分析，并按照中國(guó)財(cái)務(wù)軟件數(shù)據(jù)暫行標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和定制化。通過(guò)搭建現(xiàn)代化醫(yī)院財(cái)務(wù)管理框架，滿足當(dāng)前醫(yī)院財(cái)務(wù)管理工作數(shù)字化建設(shè)需求，為醫(yī)院管理層提供宏觀財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)表、財(cái)務(wù)趨勢(shì)分析等決策數(shù)據(jù)和醫(yī)院財(cái)務(wù)監(jiān)督體提供量化數(shù)據(jù)的數(shù)字化工作平臺(tái)。不僅解決了傳統(tǒng)醫(yī)院財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題，而且突破傳統(tǒng)局限性，從正常運(yùn)營(yíng)角度規(guī)范了醫(yī)院財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)的工作流程，為管理層提供財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析、對(duì)比分析、盈虧損益等，實(shí)現(xiàn)從財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)到管理會(huì)計(jì)的轉(zhuǎn)型。〔2〕分析系行業(yè)有關(guān)資料，醫(yī)院信息化的發(fā)展主要經(jīng)歷三個(gè)階段。

（1） 單機(jī)版信息處理系統(tǒng)〔3〕

從八十年代開(kāi)始，各類醫(yī)院計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用主要分布在掛號(hào)收費(fèi)、患者住院費(fèi)用管理、醫(yī)療器械和藥類制成品管理、單位人事管理、考勤制度執(zhí)行等具體方面。早期在衛(wèi)生系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用的MOTOROLA系列計(jì)算機(jī)、DATAMAX等微型機(jī)，采用的處理語(yǔ)言有FORTUNE、 COBOL 語(yǔ)言，我國(guó)第一版的 ICD- CCD 醫(yī)院病案管理系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)并得到廣泛應(yīng)用的。

（2）不同科室個(gè)性化應(yīng)用系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)在醫(yī)院信息管理應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入，功能性強(qiáng)的科室應(yīng)用系統(tǒng)在門(mén)類齊全的綜合醫(yī)院發(fā)展迅速。

（3） 基于LAN的資源共享網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)

各醫(yī)院內(nèi)部及醫(yī)院間網(wǎng)絡(luò)版本的醫(yī)院信息系統(tǒng)始建于上世紀(jì)最后10年，有實(shí)力的大醫(yī)院相繼在100M/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)上建立了功能較強(qiáng)的醫(yī)院綜合信息管理系統(tǒng)。用戶信息化處理的發(fā)展趨勢(shì)， 開(kāi)始向醫(yī)院與醫(yī)院、醫(yī)院與社區(qū)、醫(yī)院與患者信息共享的方向發(fā)展。信息處理的整合從前臺(tái)走向后臺(tái)，從以本科室的應(yīng)用處理向跨科室、跨醫(yī)院、跨地區(qū)、跨行業(yè)的綜合信息系統(tǒng)相結(jié)合的集成模式方向發(fā)展。

2 信息化建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

（1）信息處理功能單一

當(dāng)前軟件應(yīng)用系統(tǒng)在前臺(tái)業(yè)務(wù)處理上的支持比較全面，但在后臺(tái)的數(shù)據(jù)分析上不能有效地服務(wù)于醫(yī)院管理層的科學(xué)決策。

（2） 系統(tǒng)建設(shè)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

目前，信息的分類代碼、信息處理的流程、報(bào)表的格式等都缺乏統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。軟件產(chǎn)品的通用性和靈活性差，導(dǎo)致軟件升級(jí)及擴(kuò)展困難，孤立的信息節(jié)點(diǎn)難以共享資源，網(wǎng)絡(luò)化程度低。

（3） 應(yīng)用功能在臨床領(lǐng)域普及率不高

目前業(yè)內(nèi)的醫(yī)院還沒(méi)有建立“以病人需求為中心” 的信息管理系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)臨床數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、患者查詢信息系統(tǒng)的有機(jī)統(tǒng)一，應(yīng)用功能不高。

（4）數(shù)據(jù)分析不能適應(yīng)管理需要

在醫(yī)院管理工作中，采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理海量數(shù)據(jù)是現(xiàn)代管理模式優(yōu)勢(shì)之一，在逐漸替代傳統(tǒng)管理模式的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院管理規(guī)范化、制度化、科學(xué)化，從技術(shù)層面提供了有效的手段。所以，醫(yī)院信息數(shù)據(jù)分析是提高管理質(zhì)量的技術(shù)瓶頸，改革醫(yī)院當(dāng)前的管理體制、提高人員素質(zhì)、更新觀念、破除陳舊的管理模式對(duì)醫(yī)院信息化建設(shè)是非常重要的。

（5） 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)法律法規(guī)急需完善〔4〕

目前，衛(wèi)生行業(yè)專業(yè)信息安全規(guī)范體系的規(guī)劃設(shè)計(jì)還不完善，諸如涉及到值班醫(yī)生數(shù)據(jù)簽名、遠(yuǎn)程視頻會(huì)診的過(guò)程記載、對(duì)患者常規(guī)檢查診斷及初步結(jié)論和后期醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量管理過(guò)程等都需要當(dāng)事人的認(rèn)可等。這些都沒(méi)有形成法律法規(guī)。

3 應(yīng)對(duì)策略與辦法

（1） 必須進(jìn)行衛(wèi)生信息立法

首先，醫(yī)院方面積極主動(dòng)地以“維護(hù)醫(yī)患雙方的合法權(quán)益”為出發(fā)點(diǎn)，找準(zhǔn)醫(yī)學(xué)信息和現(xiàn)代信息技術(shù)與醫(yī)療護(hù)理工作的最佳結(jié)合點(diǎn)。從法律上對(duì)計(jì)算機(jī)病歷（ Computer Medical Record， CMR） 應(yīng)用和醫(yī)療護(hù)理執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行規(guī)范，深入患者中間搞調(diào)研、聽(tīng)意見(jiàn)、詢建議，形成醫(yī)患雙方共同遵守的行業(yè)規(guī)范；其次，聘請(qǐng)醫(yī)學(xué)專家、醫(yī)院管理專家、信息技術(shù)專家、法學(xué)家、新聞媒體等組成獨(dú)立的第三方公證系統(tǒng)，推進(jìn)衛(wèi)生信息立法和醫(yī)院信息化建設(shè)快速發(fā)展。

在做好上述工作的同時(shí)，還要嚴(yán)格規(guī)范計(jì)算機(jī)病歷數(shù)據(jù)的采集、修改、添加和刪除等運(yùn)行中各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控，依據(jù)醫(yī)院應(yīng)用信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程的要求進(jìn)行操作，并對(duì)后期的數(shù)據(jù)整理、分類和打印輸出采用手工簽名。

（2）使用ISO標(biāo)準(zhǔn)建立醫(yī)學(xué)信息標(biāo)準(zhǔn)體系〔3〕

根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)概念的豐富性和多樣化特點(diǎn)，要規(guī)范醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化，使醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的編碼與醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)化緊密相連，提高編碼方式的科學(xué)實(shí)用性，對(duì)各類疾病、藥品和醫(yī)療操作術(shù)語(yǔ)等進(jìn)行統(tǒng)一編碼，提高疾病分類的細(xì)致程度，并適用于流行病學(xué)及保健評(píng)估的需求。在保持醫(yī)學(xué)文檔半模板化或全部模板化的同時(shí)，創(chuàng)新文本格式，使電子病歷能方便地記錄患者特殊信息，所描述的臨床醫(yī)學(xué)記錄既有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)化表述，又有通俗易懂的大眾化色彩。

醫(yī)院信息化發(fā)展越來(lái)越具有網(wǎng)絡(luò)化、全球化的遠(yuǎn)程醫(yī)療和信息共享的趨勢(shì)，為了充分利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)患者與患者之間、家庭與醫(yī)院之間、同一地區(qū)的不同醫(yī)院之間、不同地區(qū)之間、不同國(guó)家之間實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交換和共享，還要統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，以更好的為醫(yī)療資源共享進(jìn)行軟件研發(fā)和提供技術(shù)支持，進(jìn)一步增強(qiáng)計(jì)算機(jī)病歷形成和使用的共性。

基于大數(shù)據(jù)思想的醫(yī)院財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)是對(duì)當(dāng)前醫(yī)院信息管理系統(tǒng)功能的增強(qiáng)和擴(kuò)充，通過(guò)引入大數(shù)據(jù)思想，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)、管理非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的分析與挖掘。除了基本財(cái)務(wù)核算與財(cái)務(wù)報(bào)表基本功能外，還利用R Language統(tǒng)計(jì)分析、分類回歸、聚類和關(guān)聯(lián)規(guī)則等功能，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的財(cái)務(wù)報(bào)表、財(cái)務(wù)指標(biāo)和現(xiàn)金流能力的預(yù)測(cè)模型功能，滿足醫(yī)院現(xiàn)代化財(cái)務(wù)管理需求〔4〕，達(dá)到了醫(yī)院財(cái)務(wù)管理和決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)完備的系統(tǒng)測(cè)試和性能測(cè)試，取得了較好的應(yīng)用效果。本研究針對(duì)醫(yī)院信息化存在的共性問(wèn)題與不足，借鑒和引入銀行業(yè)財(cái)務(wù)系統(tǒng)的成熟管理思想與實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了基于大數(shù)據(jù)思想的醫(yī)院財(cái)務(wù)管理與決策系統(tǒng)。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和商業(yè)智能基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)思想，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大集中。基于靈活、易擴(kuò)展和健壯的軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)協(xié)同性，提供高效的數(shù)據(jù)聚合、分析挖掘和動(dòng)態(tài)展示。實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化、信息挖掘和過(guò)程監(jiān)管，對(duì)于提高當(dāng)前醫(yī)院整體運(yùn)營(yíng)工作效率、預(yù)算管理、成本管理、績(jī)效管理，重視資金的時(shí)間價(jià)值與運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

（3） 采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)〔2〕

采用服務(wù)器/瀏覽器的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)理念的醫(yī)院管理信息系統(tǒng)。在不影響現(xiàn)有醫(yī)院財(cái)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)使用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念下，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化）采集、清洗與集中，利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型（standard data model，SDM）對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的整合與優(yōu)化，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流拓樸結(jié)構(gòu)，利用DBLOAD技術(shù)，建立作業(yè)自動(dòng)進(jìn)行批量數(shù)據(jù)導(dǎo)出、導(dǎo)入與備份，利用數(shù)據(jù)庫(kù)外部鏈接技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行批量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大集中于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；通過(guò)元數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一和規(guī)范化；通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)反規(guī)范化和數(shù)據(jù)分區(qū)等技術(shù)提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)化；按照業(yè)務(wù)流程抽象模型驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)互用性。

引入NOSQL非文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)-MongoDB作為數(shù)據(jù)聚合層提高系統(tǒng)訪問(wèn)速度和數(shù)據(jù)分析與挖掘支撐平臺(tái)。開(kāi)發(fā)高性能的信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)服務(wù)器要基于J2EE體系，客戶端基于Dot Net Framework開(kāi)發(fā)，選擇高性能、無(wú)模式的文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)MongoDB作為后臺(tái)聚合數(shù)據(jù)庫(kù)，MS SQL Server作為后臺(tái)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，Java和C#為主要程序語(yǔ)言，采用Spring框架和經(jīng)典MVC設(shè)計(jì)模式進(jìn)行高端C/S模式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。〔4〕其中，Dot Net FrameworkWPF作為表現(xiàn)層基于MVVM設(shè)計(jì)模式提供Rich Client實(shí)現(xiàn)Data Visualization，Spring+J2EE作為業(yè)務(wù)邏輯層，Hibernate作為ORM并提供數(shù)據(jù)持久化，MongoDB作為數(shù)據(jù)聚合層，Autosys作為系統(tǒng)前后臺(tái)作業(yè)調(diào)度核心系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行管理。通過(guò)Spring框架將業(yè)務(wù)對(duì)象與業(yè)務(wù)邏輯相分離，并通過(guò)容器（Container）和非容器（Non-Container）兩種管理方式完成業(yè)務(wù)邏輯對(duì)象的創(chuàng)建、調(diào)用和回收，保證系統(tǒng)的平立性和易擴(kuò)展性。在MongoDB的設(shè)計(jì)和使用上與實(shí)際工作緊密結(jié)合，按照業(yè)務(wù)規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）與縱向（分析數(shù)據(jù)）處理并獨(dú)立存儲(chǔ)和有效隔離，另外MongoDB作為Near Cache（類緩存技術(shù)）使用，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存和磁盤(pán)上，提供快速訪問(wèn)和瞬間定位能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)高性能信息管理系統(tǒng)的訪問(wèn)。

〔參 考 文 獻(xiàn)〕

〔1〕 李維基于RUP的醫(yī)院信息系統(tǒng)需求管理研究與實(shí)踐〔J〕.中國(guó)醫(yī)療設(shè)備2010，（04）.

〔2〕 袁玨.胡軍淺談軟件項(xiàng)目管理中的需求管理〔J〕.計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用2011，（17）.

〔3〕 倪愛(ài)銀.軟件項(xiàng)目需求管理解析〔J〕.軟件導(dǎo)刊

第9篇

關(guān)鍵詞：提升；變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信質(zhì)量；探索

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)已經(jīng)得到了普及，電力系統(tǒng)也隨之進(jìn)入了計(jì)算機(jī)控制的時(shí)代，向著自動(dòng)化的方向發(fā)展，變電站中普遍使用了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，且成為電力系統(tǒng)不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。淳安楓樹(shù)嶺電站在1992年施工建成，建成時(shí)的總裝機(jī)是2*16MW，截止到目前為止，已經(jīng)運(yùn)行了20多個(gè)年頭了，機(jī)械設(shè)備的老化嚴(yán)重，且時(shí)常出現(xiàn)故障，機(jī)械設(shè)備的功能不能滿足目前人們生產(chǎn)生活活動(dòng)開(kāi)展的需要了，因此在淳安楓樹(shù)嶺電站中也使用了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，提高了變電站正常運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，機(jī)械設(shè)備也向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。

一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

在變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，包含著多個(gè)子系統(tǒng)，受到綜合工作與協(xié)調(diào)工作的影響，在通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)共享、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及分布式技術(shù)中都融入和貫穿了數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題，因此成為研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的重中之重。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)抗干擾性、可擴(kuò)展性、可靠性以及工作的靈活性都提出了很高的要求，數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量直接影響著變電站的運(yùn)行情況，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)正常運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組成部分就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，它在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中起著信息傳輸過(guò)程中的媒介作用，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)直接影響著信息傳輸?shù)男省?shù)據(jù)通信在變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中具有極其重要的地位，具有實(shí)時(shí)性、可靠性、電磁兼容性以及分層式結(jié)構(gòu)等多方面的特點(diǎn)。

二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征

1、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（1）集中式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在集中式的控制系統(tǒng)中，硬件裝置與數(shù)據(jù)處理裝置都屬于集中配置的范疇，一般情況下，都是后臺(tái)機(jī)與前置機(jī)共同組成的集控式結(jié)構(gòu)，前置機(jī)在集中式控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的控制、監(jiān)測(cè)、輸入輸出以及保護(hù)等；而后臺(tái)機(jī)則是負(fù)責(zé)集中式控制系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)方通訊、打印以及顯示等。集中式控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集變電站中存在的開(kāi)關(guān)量與模擬量，并對(duì)變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。但是集中式控制系統(tǒng)中存在的引線較多，且承擔(dān)的任務(wù)較重，對(duì)變電站運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不良的影響。如果集中式控制系統(tǒng)中的前置機(jī)中出現(xiàn)了故障，那么變電站所有的數(shù)據(jù)信息都會(huì)丟失，因此在實(shí)際的應(yīng)用中，都是通過(guò)雙機(jī)并聯(lián)的方式運(yùn)行的。集中式控制系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的工作量相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，且不能對(duì)少數(shù)的自動(dòng)化需求進(jìn)行功能上的擴(kuò)展，而集中式控制系統(tǒng)在投入使用之前，需要鋪設(shè)電纜，也就在一定程度上增加了資金成本的投入。

（2）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)控對(duì)象或者是系統(tǒng)功能的不同，可以將多臺(tái)計(jì)算機(jī)的單功能設(shè)備和共享資源網(wǎng)絡(luò)相連接，從而實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分布式處理。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是利用CPU系統(tǒng)開(kāi)展工作的，對(duì)突發(fā)事件具有極強(qiáng)的處理能力，分布式系統(tǒng)所選用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備優(yōu)先級(jí)的特點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或者是串行的運(yùn)行方式來(lái)對(duì)分布式系統(tǒng)職工各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行通信，提高了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也大大增加了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性。

在對(duì)分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝的過(guò)程中，通常情況都是分層組屏式與集中組屏式兩種，在中低壓的變電站中使用的較為普遍。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較而言，不僅具有良好的可靠性、可擴(kuò)展性以及開(kāi)放性，而且還不需要進(jìn)行電纜的鋪設(shè)，大大方便了分布式系統(tǒng)的維護(hù)與調(diào)試，降低了資金成本的投入。

2、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特征

自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的功能進(jìn)行了綜合。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站中的使用，大大提高了控制、保護(hù)以及控制裝置的數(shù)字化水平，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將變電站的各個(gè)模塊連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)了變電站信息的共享性，為系統(tǒng)構(gòu)成的模塊化提供了便利。根據(jù)分布式結(jié)構(gòu)對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集與控制、微機(jī)保護(hù)等子系統(tǒng)，因此在子系統(tǒng)中有可能存在著多個(gè)CPU與之相配置，從而保證變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具備多個(gè)功能。

三、光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)于數(shù)據(jù)通信質(zhì)量的提升

1、提出問(wèn)題

在淳安楓樹(shù)嶺電站中依然沿用著傳統(tǒng)的單環(huán)型網(wǎng)，變電站在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸時(shí)，不管是選擇的哪一種傳輸介質(zhì)使用的，一旦在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障，那么整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)癱瘓，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)變得非常脆弱，這也就造成了數(shù)據(jù)通信極低的可靠性。

2、光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)

光纖自愈環(huán)型以太網(wǎng)技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了數(shù)據(jù)通信的高效性、實(shí)時(shí)性、信息長(zhǎng)距離傳輸、網(wǎng)絡(luò)布線簡(jiǎn)潔性以及可靠性，一般情況下，可靠性高的變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)還具備高速、容錯(cuò)的特點(diǎn)，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，且對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，需要的時(shí)間短，為我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信指明了發(fā)展的方向。

（1）光纖通信

在變電站中，多數(shù)的機(jī)電設(shè)備都是需要進(jìn)行長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)模窃谧冸娬局写嬖谥漕l、強(qiáng)電磁以及地電位差等多種干擾因素，嚴(yán)重影響著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)目煽啃裕瑢?duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的容量、傳輸距離以及工作效率等造成了極大的威脅。如果在數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)倪^(guò)程中使用的是雙絞線或者是同軸電纜的話，不能對(duì)數(shù)據(jù)通信的可靠性進(jìn)行保證。

現(xiàn)階段，光纖通信具有良好的抗干擾性、高帶寬以及低損耗等特點(diǎn)，在我國(guó)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用較為廣泛。光纖在通信中的應(yīng)用，具有極強(qiáng)的電磁兼容性，在電磁環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，光纖的信息傳輸受到的影響不大。因此，光纖數(shù)據(jù)通信在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有很高的優(yōu)越性，不僅提高了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，而且還提高了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。

（2）容錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)

在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中是不能出現(xiàn)通信中斷現(xiàn)象的，如果通信中斷的話，那么就需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)通信，不然的話，將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)造成無(wú)法估量的后果。因此，在變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建時(shí)，使用容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)是非常有必要的。如果在容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的中斷或者是異常的情況，那么備份的通信網(wǎng)絡(luò)立刻就會(huì)取代主通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用，并隔離故障出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)段或者是裝置，不會(huì)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。等到主通信網(wǎng)絡(luò)中的故障發(fā)生點(diǎn)或者是裝置恢復(fù)正常的運(yùn)行之后，主通信網(wǎng)絡(luò)也就可以重新使用了，備份網(wǎng)絡(luò)就會(huì)自行主動(dòng)的退出，回復(fù)到主通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)的冗余狀態(tài)，不會(huì)對(duì)主通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生任何的不良影響。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性對(duì)電力系統(tǒng)的安危有著直接的影響，因此要不斷的提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。自從在淳安楓樹(shù)嶺電站使用了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之后，電力系統(tǒng)的運(yùn)行趨于穩(wěn)定，大大降低了系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的概率，提高了淳安楓樹(shù)嶺電站供電的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊娟娟.惠來(lái)風(fēng)電場(chǎng)110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信[J].中國(guó)科技信息，2011（18）