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關鍵詞計量；數(shù)據(jù)采集；網(wǎng)絡系統(tǒng)
1引言
安鋼計量信息平臺系統(tǒng)設計包括系統(tǒng)總體設計和詳細設計，包括硬件及軟件兩部分，主要描述的是該系統(tǒng)的組成與運行過程。按照計量信息需求及的實際情況，系統(tǒng)采用瀏覽器/Web/數(shù)據(jù)庫服務器三層分布式結構。計量信息共享平臺是一個人機對話系統(tǒng)，從物理機構上看，它主要是由計算機、硬件設備、軟件、數(shù)據(jù)和用戶組成。
為達到本系統(tǒng)設計目標，在設計中遵循以下幾個原則：實用性，可用性，先進性，易用性，人機分工合理性幾個方面。根據(jù)信息平臺的實際情況，對各個具體功能和細節(jié)進行分析和系統(tǒng)開發(fā)，根據(jù)用戶需求，在Windows環(huán)境下，采用當前最為流行的開發(fā)工具進行開發(fā)，建立人機友好，可視化的用戶界面，輸入方便快捷，輸出信息易讀易懂。
2體系結構設計
本信息共享平臺采用三層B/S結構，B/S結構中只安裝一個服務器，而客戶端采用瀏覽器運行軟件。在數(shù)據(jù)管理層和用戶界面增加了一層結構，稱為中間件，使整個體系結構分為三層。中間件主要提供以下功能：負責客戶機與服務器、服務器與服務器間的連接與通訊，實現(xiàn)應用與數(shù)據(jù)庫的高效連接。這種三層結構在層與層之間相互獨立，任何一層的改變不會影響其它層的功能。
3系統(tǒng)總體設計
圖1系統(tǒng)功能結構圖
根據(jù)系統(tǒng)的要求，在建立計量信息共享平臺之前，首先做好數(shù)據(jù)的采集工作。統(tǒng)一數(shù)據(jù)是建立信息共享平臺的基礎。在計量信息共享平臺上，數(shù)據(jù)層是基礎，通過數(shù)據(jù)的共享和交換處理形成信息，然后利用技術手段把信息總結、分類和歸納形成知識層，在此之上提供管理與決策支撐。根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，確定系統(tǒng)的功能如下：基礎數(shù)據(jù)、電能計量、動力量數(shù)據(jù)處理、軌道衡數(shù)據(jù)處理、工作計劃、供應處數(shù)據(jù)、管理查詢、權限管理、設備維護、設備信息、生產數(shù)據(jù)、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護、采集數(shù)據(jù)上傳、原始數(shù)據(jù)查詢、組織機構等功能。整個系統(tǒng)的功能結構圖如圖1所示。
4整體網(wǎng)絡方案設計
安鋼計量信息共享平臺的建設，首先是網(wǎng)絡系統(tǒng)的建設，整體網(wǎng)絡采用千兆義太網(wǎng)技術，在硬件網(wǎng)絡布線設計上采用了分層的結構，分為：核心層、匯聚層、接入層。
網(wǎng)絡核心層采用2臺高性能萬兆路由交換機ExtremeAspen8810交換機組成，放置在數(shù)據(jù)中心機房作為核心設備，提供與四個匯聚交換機的互連和服務器的連接。網(wǎng)絡匯聚層設置四個節(jié)點(網(wǎng)絡交換中心)，分別放置在回皮軌道衡、計控部、熱送稱、黑河路，每個匯聚層節(jié)點配置一臺高性能的Extreme的SummitX450匯聚交換機。對于接入層，有的地方使用已有的DlinkDES系列交換機，有的地方節(jié)點數(shù)較少，甚至只有一個節(jié)點，就直接連到匯聚層交換機上。接交換機的地方有：回皮軌道衡交換中心在計控倉庫、焦粉稱、西站配置三臺接入層交換機；計控部交換中心在250t/300t稱配置一臺接入層交換機；熱送稱交換中心在進廠稱配置一臺接入層交換機；黑河路交換中心在三煉軌道衡配置一臺接入層交換機。四個交換中心共配置6臺接入層交換機。其網(wǎng)絡拓撲結構如圖2所示。
圖2安鋼計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡拓撲結構
5軟件詳細設計
5.1軟件平臺設計
操作系統(tǒng)：選用MSWindows2000高級服務器；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：選用MSSQL2000；系統(tǒng)采用三層B/S的邏輯體系結構，前端用戶界面為瀏覽器。在數(shù)據(jù)庫和前端業(yè)務界面之間為業(yè)務邏輯層。采用微軟.NET框架開發(fā)。對外的服務功能以Web服務的形式提供。
5.2信息共享平臺整體結構設計
從邏輯功能角度分析，把該系統(tǒng)分為應用系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)兩大部分。支撐系統(tǒng)是整個系統(tǒng)繼承的物質基礎，包括計算機系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和工具層。應用系統(tǒng)是建立在支撐系統(tǒng)之上，根據(jù)在子系統(tǒng)中的作用領域又分為計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集兩個應用子系統(tǒng)，兩者之間通過支撐系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)實現(xiàn)物理集成，通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)信息集成。系統(tǒng)基本結構圖如圖3所示。
.3數(shù)據(jù)采集層系統(tǒng)設計
數(shù)據(jù)采集層完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，包括能源量采集系統(tǒng)的升級，物資量采集軟件的編制與更新，它是信息共享平臺的數(shù)據(jù)來源。
能源量采集網(wǎng)絡采用”893”單總線結構。硬件上把所有能源量計量網(wǎng)絡劃分為四個小的子網(wǎng)絡，每個網(wǎng)絡設一個數(shù)據(jù)采集子站，由子站完成各子網(wǎng)內的數(shù)據(jù)采集，子站就近通過光纖在義太網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)交換和網(wǎng)絡控制，同時設立一個中心站完成數(shù)據(jù)的匯總、分析和網(wǎng)絡傳輸。軟件使用北京亞控公司的組態(tài)王軟件對能源量采集系統(tǒng)進行開發(fā)。對電量采集數(shù)據(jù)，使用自編的數(shù)據(jù)采集軟件把全部電站的結算電表數(shù)據(jù)實時采入計算機數(shù)據(jù)庫，并進入數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺，由數(shù)據(jù)中心按不同用戶的需要對授權用戶提供數(shù)據(jù)查詢與監(jiān)控。物資量采集程序開發(fā)工具使用Delphi6.0+MSDE數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)，完成數(shù)據(jù)采集任務，并存入本地采集站的數(shù)據(jù)庫中，由遠程數(shù)據(jù)庫服務器通過“存儲過程”完成將本地的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫服務器，經過加工、處理后提供和授權用戶查詢。
系統(tǒng)采用上傳模型：(采集上傳的數(shù)據(jù)主要包括：能源量數(shù)據(jù)、軌道衡計量數(shù)據(jù)、汽車衡計量數(shù)據(jù)、皮帶稱計量數(shù)據(jù)、在線稱計量數(shù)據(jù)、電量計量數(shù)據(jù)。)
圖3系統(tǒng)基本結構圖
5.4管理層系統(tǒng)設計
管理層完成對現(xiàn)場計量數(shù)據(jù)的采集和管理、分析與應用等功能，整個系統(tǒng)采用三層B/S模式結構，數(shù)據(jù)存儲部分由SQLServer2000完成，業(yè)務邏輯層使用開發(fā)完成，表示層使用完成開發(fā)。系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)中提供的能源量及物資量數(shù)據(jù)的歸類、處理、及相關功能的實現(xiàn)，是信息共享平臺的主要部分。
5.5支撐系統(tǒng)設計
被分為四個層次：計算機層、通訊網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)庫層、工具層。
工具層介于應用系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡/數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的軟件工具的集合。包括開發(fā)工具和集成工具。數(shù)據(jù)庫層是計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)中所使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，處于通訊網(wǎng)絡層之上，在計算機網(wǎng)絡的支持下，為應用系統(tǒng)提供信息存儲、管理、共享和集成的手段。本系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)庫及管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。計量信息共享平臺均采用關系模型。數(shù)據(jù)庫的設計關鍵是表的設計，信息共享平臺應用的數(shù)據(jù)庫表有兩種：本地數(shù)據(jù)庫表；管理層數(shù)據(jù)庫表。通訊網(wǎng)絡層是計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通訊的載體和樞紐，計量信息共享平臺通過完落系統(tǒng)，是計算機之間、計算機與計量設備之間連接，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡集成，支持和保障了計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息集成。采用混合型網(wǎng)絡拓撲結構，TCP/IP協(xié)議。計算機層是支撐系統(tǒng)的底層。本系統(tǒng)要求客戶端計算機為PⅢ以上，安裝Windows2000Professionnal；服務器設計為雙冗余、群集方式，運行MicrosoftWindows2000AdvanceServer。
5.6人機監(jiān)控界面設計
監(jiān)控畫面是人機交互的界面，一個軟件系統(tǒng)是否成功，最終的檢查標準是它能否使用戶感到滿意。本系統(tǒng)人機交互包括兩個方面：一方面是人對系統(tǒng)的輸入，包括向系統(tǒng)下達的命令，提供的命令參數(shù)和系統(tǒng)所需要的其它輸入信息；另一方面是系統(tǒng)向人提供信息，即輸出。輸出信息一般有三種：提示信息；系統(tǒng)向人報告的計算或處理結果；系統(tǒng)對輸入操作的反饋信息。本著使用簡便、界面一致、及時反饋與美觀的原則，結合計量信息共享平臺的功能需求，應用面向對象的方法進行系統(tǒng)的人機界面設計。
6結束語
以上詳細論述了安鋼計量信息平臺的總體設計和詳細設計，將整個系統(tǒng)按照橫向和縱向分層介紹，采用具體的方案設計了安鋼信息計量平臺。該系統(tǒng)在實際中得以很好的應用。
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網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)要素全、規(guī)模大且結構復雜，同時技術體制不斷發(fā)展，面臨著網(wǎng)絡攻防對抗威脅，由此對網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)試驗平臺結構提出了新的挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)試驗平臺具有以下功能特征：1）可擴展性：試驗平臺的硬件能力和試驗資源類型可根據(jù)試驗需求擴展；2）可配置性：試驗平臺提供的試驗資源具有可編程能力，允許用戶根據(jù)試驗任務配置系統(tǒng)架構、應用和協(xié)議等試驗環(huán)境特征；3）安全隔離性：用戶的不同試驗之間互不影響，且具有威脅性（如蠕蟲和病毒等）的試驗不會對試驗平臺硬件基礎設施造成不可恢復的破壞；4）可重組性：試驗資源通過虛擬化技術邏輯分片后，可根據(jù)不同試驗任務要求實現(xiàn)資源封裝、調度和聚合，在試驗完成后可實現(xiàn)對試驗資源的釋放、凈化和回收；5）快速響應性：能夠利用試驗資源快速構建目標系統(tǒng)和試驗環(huán)境，實現(xiàn)試驗過程自動化，以提高試驗效率。上述功能特征中，可擴展性強調試驗平臺的開放性和兼容性；可配置性和可重組性強調能針對不同試驗任務按需生成目標系統(tǒng)的能力；安全隔離性為確保試驗平臺基礎設施（基礎網(wǎng)絡、計算設備和存儲設備等）安全而提出要求；快速響應性從試驗組織效率角度提出要求。本文基于虛擬化思想，提出了一種面向網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)的虛擬化試驗平臺結構，通過試驗虛擬化服務層實現(xiàn)了對復制目標系統(tǒng)的仿真、實物和虛擬化資源（虛擬服務器和虛擬操作系統(tǒng)等基于計算機虛擬化技術形成的試驗資源）的統(tǒng)一組織、調度和管理，滿足多樣化試驗任務需求。該結構具有隔離試驗平臺基礎設施和試驗目標系統(tǒng)的特點，支持具有破壞性的對抗試驗以及網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)能力評估。
2虛擬化試驗平臺
2．1分層結構模型根據(jù)以上網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)試驗平臺設計原則，在參考虛擬化環(huán)境基礎架構上，提出了如圖1所示的試驗平臺分層結構模型，圖中LVS為真實／虛擬／仿真。試驗平臺分層結構分為試驗基礎設施層、試驗虛擬化服務層和面向任務的試驗環(huán)境層3部分。面向任務的試驗環(huán)境層是用戶試驗的抽象模型，通過一組規(guī)范化的語義抽象描述了試驗對象的本質屬性和生命周期；試驗虛擬化服務層是試驗服務的提供者，對仿真、實物和虛擬化3種形態(tài)的試驗資源進行調度、部署和優(yōu)化分配，通過將試驗對象本質特征映射到分配的試驗資源上復制目標系統(tǒng)，同時實現(xiàn)對試驗的隔離、控制和數(shù)據(jù)采集等功能；試驗基礎設施層是試驗服務的承載者，屏蔽了底層試驗資源的異構性，為試驗虛擬化服務層提供抽象的資源池和統(tǒng)一的試驗資源訪問接口。虛擬化試驗平臺由試驗基礎設施、試驗虛擬化服務、面向任務的試驗環(huán)境和試驗標準與模型組成，其功能組成如圖2所示。試驗基礎設施主要由試驗資源池、試驗運行網(wǎng)絡和試驗管理與控制網(wǎng)絡等組成。其中，試驗運行網(wǎng)絡實現(xiàn)對異構試驗資源的網(wǎng)絡化組織。試驗管理與控制網(wǎng)絡連接各試驗管理系統(tǒng)，如試驗設計、試驗驅動和試驗評估等系統(tǒng)。前后2個網(wǎng)絡之間通過防火墻等安防設備隔離，以確保試驗安全。試驗虛擬化服務主要由試驗任務管理、試驗資源管理和試驗資源部署等服務組成。整個試驗虛擬化服務層是實現(xiàn)第1章試驗平臺功能特征的核心，可進行試驗運行與試驗基礎設施分離，使得底層試驗基礎設施層的擴展、故障和運行過程對面向任務的試驗環(huán)境層完全透明。試驗用戶僅需將試驗任務需求給試驗虛擬化服務層，即可開展網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)能力評估試驗。面向任務的試驗環(huán)境主要完成試驗任務的規(guī)劃和描述，并向試驗虛擬化服務提出試驗任務請求。另外，試驗標準與模型是實現(xiàn)虛擬化試驗平臺統(tǒng)一的基礎，所有試驗的設計、組織和管理等均需遵照試驗標準和模型實施。試驗平臺3層結構組成間相互配合完成試驗任務，虛擬化試驗平臺活動視圖如圖3所示。試驗平臺試驗過程如下：1）試驗組織方首先提取試驗對象的本質特征，并按照試驗標準形成目標系統(tǒng)和試驗運行的配置文件。本質特征指試驗對象在試驗過程中表現(xiàn)出最為重要的組成、結構、功能和行為及其屬性。2）面向任務的試驗環(huán)境根據(jù)試驗對象的本質特征信息，向試驗虛擬化服務發(fā)出目標系統(tǒng)復制和試驗環(huán)境構建請求。目標系統(tǒng)復制和試驗環(huán)境構建由試驗虛擬化服務組織完成。試驗虛擬化服務在接收請求后，從試驗資源池中分配可用的仿真、實物和虛擬化資源，并完成異構試驗資源的屬性配置和集成部署，形成滿足試驗任務要求的目標系統(tǒng)和試驗環(huán)境。3）完成目標系統(tǒng)部署后，由面向任務的試驗環(huán)境加載試驗激勵信息驅動整個目標系統(tǒng)運行，試驗基礎設施承載試驗運行。4）試驗虛擬化服務在試驗過程中對試驗運行數(shù)據(jù)和事件等進行記錄，準備試驗評估數(shù)據(jù)。5）試驗結束后，由試驗虛擬化服務對試驗資源進行凈化和回收。
2．2技術實現(xiàn)方法虛擬化試驗平臺核心是如何實現(xiàn)各種試驗資源的虛擬化生成、調度、分配和管理，功能實現(xiàn)主要涉及以下3個方面：1）試驗目標系統(tǒng)的基礎試驗資源生成；2）虛擬化試驗平臺的安全隔離；3）對仿真、實物和虛擬化3種不同類型資源統(tǒng)一部署和集成。由于網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)組成要素多樣，不同類型系統(tǒng)組成的特征差異較大。故針對不同類型資源本文采用了不同的基礎試驗資源構建方法，如表1所示。表1中，基于軟路由的路由器仿真方法主要是在操作系統(tǒng)容器中（如Linux容器）部署Qugga和Dummynet［6］等網(wǎng)絡設備和鏈路仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)大規(guī)模的通信網(wǎng)絡路由器資源仿真。基于平臺虛擬化的硬件環(huán)境構建方法主要采用商用的VMwareESX和開源項目OpenVZ等實現(xiàn)計算硬件的虛擬化復制。本文基礎試驗資源構建方法均采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)，不再贅述。虛擬化試驗平臺應確保生成目標試驗環(huán)境和試驗基礎設施的安全隔離，是虛擬化試驗平臺重要特征。虛擬化試驗平臺安全隔離需在試驗基礎設施、試驗虛擬化服務和試驗數(shù)據(jù)3方面同時實現(xiàn)，其原理如圖4所示，具體如下：1）試驗基礎設施安全：在威脅性試驗過程中，來自目標系統(tǒng)的惡意代碼等可能滲透、駐留或攻擊試驗基礎設施。因此，面向任務的試驗環(huán)境和試驗基礎設施之間需部署防火墻等隔離設備，對非法訪問以及非授權用戶等進行隔離。每次試驗后，還需對試驗資源進行釋放、凈化、回收和整理，以免影響下一次試驗安全。2）試驗虛擬化服務安全：用戶在虛擬化試驗平臺上試驗時，可能因誤操作或非法訪問等造成試驗基礎設施或服務損壞。因此，需在試驗運行網(wǎng)絡上部署入侵檢測設備，監(jiān)控來自試驗虛擬化服務的非法訪問。同時通過防火墻、密鑰和證書認證等方式，控制用戶對試驗虛擬化服務的訪問，以確保用戶嚴格按照試驗方案組織試驗。3）試驗數(shù)據(jù)安全：當用戶直接從面向任務的試驗環(huán)境中采集數(shù)據(jù)時，惡意代碼和攻擊行為會乘機滲透到試驗虛擬化服務和試驗基礎設施。針對該問題，本文提出了基于的數(shù)據(jù)采集方式。實現(xiàn)虛擬化試驗平臺還應將仿真、實物和虛擬化3種形態(tài)試驗資源進行統(tǒng)一分配、調度、部署和集成。本文提出了基于端口映射和路由重定向的異構試驗資源管理方法，試驗資源虛擬化管理模型如圖5所示，具體如下：1）對于虛擬化和實物資源的統(tǒng)一管理，可采用端口映射方法實現(xiàn)。通過將虛擬計算節(jié)點資源的網(wǎng)絡接口設置為混雜模式，并將虛擬計算節(jié)點資源的所有對外數(shù)據(jù)交互映射到物理網(wǎng)絡接口實現(xiàn)。2）對于仿真和實物資源的統(tǒng)一管理，可采用路由重定向方式實現(xiàn)。通過修改仿真運行結果和數(shù)據(jù)流輸出路徑，用戶可透明地將仿真數(shù)據(jù)導入實物資源對外接口，從而實現(xiàn)仿真資源和實物資源的互操作；反之亦可。3）對于仿真和虛擬化資源，由于這2種資源均依托計算硬件設備實現(xiàn)，資源間可直接交互。
3試驗分析
根據(jù)以上網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)虛擬化試驗平臺結構設計，本文基于10臺（IBMM3系列服務器）和1套高性能網(wǎng)絡，構建了試驗平臺原型系統(tǒng)。依托試驗平臺原型系統(tǒng)，完成具有218個節(jié)點規(guī)模的網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)（含傳感器、通信網(wǎng)絡、計算設備、情報處理和作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等節(jié)點）復制，實現(xiàn)了對虛擬化試驗平臺的可配置性、安全隔離性、可重組性和快速響應性等特征的驗證。虛擬化試驗平臺典型試驗情況如圖6所示。由圖6（a）可見，虛擬化試驗平臺提供了可視化的目標系統(tǒng)配置功能，實現(xiàn)了面向任務的目標系統(tǒng)配置。圖6（b）給出了試驗過程中內存資源變化。試驗開始前（黑色虛線左側），上一次試驗所占用的內存資源回收至資源池中；試驗開始時，資源重新分配和部署，資源曲線顯示內存占用狀態(tài)，試驗進行時達到最大值；試驗結束后，內存資源再次釋放和回收，表明本文提出的試驗平臺結構具有對試驗資源重組能力。以上218個節(jié)點規(guī)模的目標系統(tǒng)復制花費時間如表2所示。可見，試驗花費總時間小于30min，具有較高的試驗快速響應性。另外，利用網(wǎng)絡偵察、掃描和滲透等工具測試了構建的虛擬化試驗平臺安全性，驗證了該平臺能夠應對主要的2～4層（鏈路層、傳輸層和網(wǎng)絡層）網(wǎng)絡威脅，確保了試驗安全性。由于試驗虛擬化服務層的隔離性，兩者不能直接互相訪問，故掃描和監(jiān)聽中均未出現(xiàn)任何試驗基礎設施層信息。
4結束語
1氣象信息共享平臺總體系統(tǒng)設計方案
氣象信息共享平臺的建設圍繞兩個目標開展:一是建立數(shù)據(jù)接收的快速通道,提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口,為共享服務提供高效、規(guī)范的數(shù)據(jù);二是統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理各項功能的操作,提供規(guī)范、友好的操作界面，建立一體化的解決方案。結合兩個系統(tǒng)設計目標,共享平臺首先定位為氣象信息共享數(shù)據(jù)的源頭,負責存儲、管理氣象資料數(shù)據(jù),最大限度的將省、市、縣相關部門氣象資料存儲在統(tǒng)一的平臺之上,為上層業(yè)務應用提供數(shù)據(jù)訪問服務;其次,平臺提供一個可擴展的氣象信息存儲服務框架,滿足未來氣象業(yè)務和探測手段不斷發(fā)展、資料種類不斷增加的需要,并提供對已有功能模塊進行擴展、定制的支持。為此,平臺遵循“可靠穩(wěn)定、構件封裝,先進成熟,開放擴展,統(tǒng)一規(guī)范,便捷維護”的總體系統(tǒng)設計原則。整體采用框架系統(tǒng)設計,各子模塊之間功能獨立,可根據(jù)用戶的需要進行組合,各子模塊之間沒有直接耦合,而是通過數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)系由框架進行組合;同時,框架程序利用構件技術,采用面向對象方法進行系統(tǒng)設計。在框架的組織下,平臺的適應性、靈活性增強,同時通過復用、可配置等技術降低了平臺的開發(fā)和維護風險,且具有良好的可擴展性。
2氣象信息共享平臺體系結構
為實現(xiàn)由業(yè)務資源服務應用的無縫化,氣象信息共享平臺采用如圖1所示的體系結構,即從上到下分為應用層、服務層和數(shù)據(jù)層。2.1數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層是平臺各種數(shù)據(jù)的來源,包括實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、行業(yè)共享庫、實時專用庫和目錄文件。在各類數(shù)據(jù)庫中既存在結構化數(shù)據(jù),也存在諸如文檔之類的非結構化數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的格式均不相同,如按傳統(tǒng)的方法實現(xiàn),工作量大,難以維護。因此平臺構建了數(shù)據(jù)訪問邏輯構件和業(yè)務實體構件,為各種應用提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口,以實現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理,做到程序與數(shù)據(jù)源松耦合。2.2服務層服務層包含了大量的服務,這些服務在流程引擎的驅動下,與業(yè)務流程綁定,組合成為功能更為強大的組合服務,供不同的業(yè)務模型調用,從而滿足用戶的需求;該層服務采用SCA1.0標準來實現(xiàn),將構件庫中的構件,裝配成服務的方式提供給其他構件、服務或者其它系統(tǒng)。該層提取了氣象共享服務的共性需求,通過數(shù)據(jù)服務、策略服務、業(yè)務服務、流程服務和表示服務為氣象部門內部各業(yè)務系統(tǒng)的開發(fā)提供支撐。可以看出,平臺通過把與氣象數(shù)據(jù)共享業(yè)務相關的功能模塊,以標準化的服務形式進行封裝,形成一系列網(wǎng)絡環(huán)境下的服務,然后通過結合業(yè)務進行流程編排,即可完成相關功能的定制。2.3應用層應用層主要完成平臺搭建并為用戶提供操作界面,平臺運行模式采用基于B/S的方式,根據(jù)業(yè)務要求,技術架構的選擇需要具備較強的伸縮性、開放性和安全性。考慮到JAVAEE的特點,平臺應用層開發(fā)運行環(huán)境選擇基于JAVAEE的應用服務器中間件平臺。
3氣象信息共享平臺數(shù)據(jù)表系統(tǒng)設計
省級氣象信息共享平臺管理的氣象數(shù)據(jù)主要包括區(qū)域自動站數(shù)據(jù)、地面氣象觀測站數(shù)據(jù)、探空數(shù)據(jù)、加密觀測數(shù)據(jù)、農氣數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)。其中:(1)區(qū)域自動站采集的數(shù)據(jù)包括區(qū)站號、日期時間、風速、風向、雨量、氣溫、濕度和氣壓等,這些數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸?shù)轿挥谝苿拥姆掌髦?并存入數(shù)據(jù)庫,之后再定時導入到省局的數(shù)據(jù)庫中;(2)地面氣象觀測站所觀測的要素比區(qū)域自動站多,共有53個要素,但包括所有區(qū)域自動站的觀測要素;(3)探空數(shù)據(jù)由探空報和高空報組成,包括PPAA、PPBB、PPCC、PPDD、TTAA、TTBB、TTCC和TTDD;(4)加密觀測數(shù)據(jù)不是按時次每日記錄的數(shù)據(jù),也沒有固定由哪些站點觀測,因此加密觀測數(shù)據(jù)一般由用戶不定時人工上傳,且用戶上傳的加密觀測數(shù)據(jù)為文本格式(非結構化),因此上傳之后平臺需自動將文件中的各數(shù)據(jù)項解析出來,存入數(shù)據(jù)表中;(5)農氣數(shù)據(jù)包括農氣咨詢中心內部業(yè)務系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)和業(yè)務系統(tǒng)產生的上報文件;(6)雷達入庫數(shù)據(jù)包括雷達速度強度圖(圖像文件)和雷達基數(shù)據(jù);(7)平臺接收衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(圖像文件),并直接存儲至后臺核心存儲設備中;衛(wèi)星包括風云二號衛(wèi)星云圖和風云三號衛(wèi)星數(shù)據(jù),其中入庫數(shù)據(jù)為風云二號衛(wèi)星云圖(圖像文件)和風云三號衛(wèi)星觀測原始數(shù)據(jù)及圖像文件。為了實現(xiàn)上述氣象數(shù)據(jù)的管理,平臺主要系統(tǒng)設計以下數(shù)據(jù)表(限于篇幅,此處僅列出表名):等值面配色信息表、等值面表、行政區(qū)劃表、農氣AB報表(保存農氣報的基本觀測數(shù)據(jù)信息)、農氣AB報作物表(保存農氣報的作物生長信息)、農氣AB報災害表(保存農氣報的災害信息)、負氧離子觀測數(shù)據(jù)表、區(qū)域自動站降水分鐘數(shù)據(jù)表、自動氣象站觀測數(shù)據(jù)表、自動站侯數(shù)據(jù)統(tǒng)計表、自動站旬統(tǒng)計表、自動站日要素統(tǒng)計表、自動站日風表、自動站數(shù)據(jù)報監(jiān)控表、自動站月統(tǒng)計數(shù)據(jù)表、micaps結構的探空報數(shù)據(jù)表、探空報基本信息表、等值線圖片信息表、雷達回波圖信息表、衛(wèi)星云圖信息表、土壤水分觀測數(shù)據(jù)表、土壤水分月統(tǒng)計表、臺站基本參數(shù)表、氣象臺站類型表、臺站類型表和能見度觀測數(shù)據(jù)表。
4氣象信息共享平臺功能系統(tǒng)設計
結合氣象信息共享的業(yè)務需求,平臺整體由氣象數(shù)據(jù)應用、數(shù)據(jù)入庫管理、臺站管理和系統(tǒng)管理四大模塊構成。其具體功能劃分如圖2所示。
4.1氣象數(shù)據(jù)應用模塊該模塊是整個氣象信息共享平臺的核心部分,主要實現(xiàn)自動站數(shù)據(jù)、基本氣象要素、農氣數(shù)據(jù)、雷達回波圖、衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)、土壤水分數(shù)據(jù)、人工地面觀測數(shù)據(jù)和探空數(shù)據(jù)的查詢、分析和統(tǒng)計。其核心可歸納為數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、WebGIS展示和數(shù)據(jù)下載。(1)數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢?yōu)閿?shù)據(jù)應用的主要方式,包括自動站數(shù)據(jù)、區(qū)域自動站數(shù)據(jù)、土壤濕度觀測數(shù)據(jù)、能見度觀測數(shù)據(jù)和負氧離子觀測數(shù)據(jù)的查詢。可以根據(jù)選擇的站點、時次、時段、要素(可選多要素),以表格形式顯示查詢結果;同時實現(xiàn)表格行列可自定義、查詢結果可打印、查詢結果可生成TXT文件供用戶下載、查詢結果可導出為EXCEL文件等功能。(2)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。可統(tǒng)計和查詢任意時段內某要素的平均值、該時段內極大值和極小值;統(tǒng)計時支持站點可選、時次可選和要素可選,站點為單站、多站,時次為單一時次、連續(xù)時次;可統(tǒng)計和查詢任意時段內單站氣象要素值,提供曲線圖。(3)WebGIS展示。采用開源WebGIS平臺,在“自動站圖集”的基礎上,實現(xiàn)基本的地圖操作功能,包括地圖放大、縮小、察看全圖等;實現(xiàn)自動站點空間定位及實時數(shù)據(jù)查詢顯示(氣溫分布圖、降雨分布圖、風力分布圖、綜合信息圖、氣象要素按數(shù)值大小繪制全省分布的色塊圖等)。(4)數(shù)據(jù)下載。選擇任意時次/連續(xù)時次、任意站點、任意觀測項目數(shù)據(jù)后,生成文本文件,供用戶下載。
4.2數(shù)據(jù)入庫管理包括入庫參數(shù)配置和日志管理兩個子模塊,實現(xiàn)本應用數(shù)據(jù)庫與基礎數(shù)據(jù)庫的表、字段對應信息的配置,以及相關數(shù)據(jù)操作的日志管理功能。
4.3臺站管理實現(xiàn)臺站類型管理和臺站基本信息管理。
4.4系統(tǒng)管理實現(xiàn)平臺內的用戶管理、用戶類型管理,組織結構管理,權限管理和日志管理等工作;該模塊具有自主功能,能根據(jù)增加的欄目或功能將管理內容自動添加到管理系統(tǒng)中;能夠實現(xiàn)所有欄目和功能的權限指定,具有自動和自主增加權限功能;能夠對每類氣象數(shù)據(jù)的每個要素或字段指定瀏覽/下載/修改/添加/刪除等控制權限;能夠進行用戶級別設置,可自定義不同級別,每個級別能劃分不同權限;能夠對不同用戶根據(jù)需要進行不同級別指定,能對同一用戶同時指定不同級別,能對用戶單獨添加某種權限;能夠對每個管理模塊根據(jù)不同內容進行詳細指定,如日志管理可劃分為系統(tǒng)日志、用戶日志、管理日志、數(shù)據(jù)日志和權限日志等。
5結語
1.1以學習活動為中心的設計理論。
學習活動就是為了達到特定的目標而師生共同努力的過程，顧名思義，學習活動是以學生為中心的一種活動。而學習活動又構成了教學活動，所以學習活動是教學活動設計的基礎。學習活動的關鍵就是學習目標的制定，且學習的目標和教學目標之間存在某些方面的因果聯(lián)系，活動的方法、過程、組織形式等都是由于活動目標決定的，而學習的資源、學習的工具等都支持著學習活動的開展。
1.2構建主義學習理論。
建構主義的學習理論核心是學習者，該理論主要強調：學習者由傳統(tǒng)的知識被灌輸者和被動接受者，轉變?yōu)樽约耗軌驅π畔⑦M行獲取、深度加工的主動者。相比較而言，構建主義的教學活動是：老師由傳統(tǒng)的知識灌輸者轉變?yōu)閷W生學習的促進者，這就對教師提出了比較高的要求，需要教師掌握新的教學模式、新的教學方法和新的教學設計。由人的外在活動與人的心理發(fā)展是辯證統(tǒng)一可知，活動是人類活得身心發(fā)展的源動力，而教育本身也是一種活動。
二、學習活動設計
基于網(wǎng)絡教學平臺的學習一般需要設計以下幾個環(huán)節(jié)：首先根據(jù)學習的目標，制定活動的主題；然后確定活動的形式，主要分為個體活動和集體活動；最后實施學習活動的方案并且對成果進行匯報。
2.1教學分析。
教學分析主要有學習者的分析、學習內容的分析以及行為表現(xiàn)目標三個部分組成。一是學習者的分析，如果想要學習者能夠達到預定的教學效果，就需要對學習者的特征進行分析，比如：學習活動中那些因素會影響學習者的學習效率，這樣在設計學習活動時就可以將這些因素考慮進去。二是學習內容的分析，學習內容分析的目標就是揭示教學活動規(guī)定的以及學生需要達到的目標，最后根據(jù)這些目標確定有效的教學條件。教學課程的標準是分析學習內容的前提和基礎。三是行為表現(xiàn)目標的確定，宏觀的教學目標不是指學生的學習境界，而是學習者完成教學教材任務后能夠做些什么，即學習者對技能運用的現(xiàn)實世界境界。這樣，教學目標便轉變?yōu)樾袨楸憩F(xiàn)目標，這是一種終極的目標，主要描述是學習者學習后能做什么方面的內容。
2.2學習活動任務的設計。
首先，活動任務的制定需要和教學的內容有關，活動內容是為了達到教學目標而需要完成的內容。如果想要活動任務被更高質量的完成，就需要將新的知識、新的技能和學習者原來擁有的知識、技能聯(lián)系起來，同時還要將新的知識、技能和學習者自身的學習興趣、生活經驗等建立聯(lián)系，這樣有利于促進學習者更加積極的參與學習活動中。其次是學習活動基本流程的設計，基本的流程主要有設置情景、組織協(xié)調、合作學習、回報學習成果以及成果評價等設計。在學習活動任務設計的最后，還需要對學習活動進行監(jiān)督設計，懶惰是人的天性，因此，想到達到預定的學習效果，教師需要對學生的學習過程進行監(jiān)督。
2.3“平面設計”課程學習活動的設計。
基于網(wǎng)絡教學平臺的學習活動的設計，本文選擇了以“平面設計”為例。首先可以選擇以一個教材為藍本，如《PhotoshopCS4》,同時還要對其他優(yōu)秀的教材進行演繹、重新組合、淡化繁瑣等操作。二企業(yè)標志的設計，主要有創(chuàng)建規(guī)則選區(qū)和修改選區(qū)。三照片修飾，需要對色彩的平衡、曲線、亮度與對比度等知識的掌握。四海報的設計，海報的設計需要學會對海報圖層的編輯。“平面設計”的學習活動需要教師首先明確自己的職責，但是最關鍵的是要組織好學習者的學習活動，在上課之前需要設計好課堂的主要內容，在課堂中要認真組織好學生的學習活動，不斷與學生之間進行互動，同時還要為學生之間互動創(chuàng)造條件，使得每個學生都能夠有所思考并且有所收獲。
三、學習活動效果分析
3.1學習者掌握了知識和技能。
學生在完成一個學習活動之后，最為顯著的變化就是熟練地掌握了教材中的知識和技能，還學會了將已有的知識和新的知識建立聯(lián)系，最關鍵的是學生學會了將所學的知識運用到實踐活動中。以平面設計活動為例，學生在完成作品的過程中熟練掌握了畫筆、邊框、文字、套索等工具的使用，還能對描畫、羽化、收縮、填充等操作的綜合應用。
3.2學習者的信息素養(yǎng)得到了提高。
王吉慶教授認為，一個人的信息素養(yǎng)是可以通過教育培養(yǎng)的，主要包括對信息的獲取、信息的利用、信息的開發(fā)等方面的能力，信息素養(yǎng)是一種社會共同的評價。當一個人具備了一定的信息素養(yǎng)之后，會十分渴望知道某個問題的答案，且能夠在多樣化的方法中找到問題的答案。具備信息素養(yǎng)的人還會利用自己掌握的知識提出問題，且能利用適當?shù)姆椒▽π畔⑦M行評價。
四、結束語
1.1明晰站群特性協(xié)同設計依憑的平臺，包含細化特性的工作站群。細分出來的多樣站群，依循多重的認知背景。機械設計特有的工作站群，能完成關涉機械的設計。這類設計路徑，包含擬定好的任務書、流程關聯(lián)的運算、CAD協(xié)同下的建模。采納CAE，面對建構起來的多重模型，予以仿真優(yōu)化。更替原初的模型，變更為明晰的工程圖。在這以后，再把描畫好的圖例，遞交給體系之中的PDM。協(xié)同設計依憑的控制算法，涵蓋多層級的職能。依循設定出來的總方案、規(guī)劃出來的總流程，搭配最優(yōu)硬件。選出來的控制算法，包含帶有自適應特性的PID。采納某規(guī)格下的Matlab，予以仿真解析。采納軟件協(xié)同路徑下的開發(fā)工具，例如嵌入特性的ADS，來描畫預設的算法屬性，同時調試這一算法。
1.2工作站群獨有的功能虛擬特性的樣機、建構好的評估站群，經由PDM的路徑，獲取機械協(xié)同下的控制算法。依循給定流程，建構一體化這樣的樣機。與此同時，還要創(chuàng)設電控特有的仿真模式。采納某規(guī)格下的CAE，優(yōu)化給定參數(shù)。其他關涉的工作站群，可以經由虛擬樣機，獲取明晰的反饋結果。把反饋得來的數(shù)值，當成后續(xù)時段的設計指引。根據(jù)反饋方向，審慎修補缺陷。各時段的文檔歸整、工作站群特有的修護，涵蓋多層級的技術。制備明晰的產品說明，審慎處理多重圖片。項目關涉的專利申報，也被涵蓋在這一范疇。帶有管理特性的工作站，可被設定成單獨架構下的站點，也可融匯至預設的站點之內。設計管理特性的這類站點，能夠查驗設計之中的可行性，有序管控進度，并調和主體沖突。
2多時段的平臺運作
一體化特有的設計平臺，建構在Web的根基之上，擬定了多重的工作站群。在開發(fā)之后，應考量的側重點，是后續(xù)時段的真正運作。細分出來的運作時段，整合了初始時段的概念設定、接續(xù)的細化設定、平臺建構及評估、制備樣機及評估。首先應考量的，是擬定可行特性的落實方案。采納多學科特有的互通語言，以便描畫完備的設定流程。現(xiàn)有的最優(yōu)語言，被看成UML。它采納了配套特性的成熟技術，帶有可視化的傾向。它適宜篩選出來的多重領域，獲取廣泛認同。在這種語言下，各科目特有的設計者，能夠妥善互通，擬定任務書。把制備好的產品，看成帶有概念特性的總設計。
后續(xù)時段的細化設計，應圍繞預設的樣機線索，在彼此協(xié)同之中，明辨彼此職責。項目組這一層級的PDM，在后續(xù)的這個時段，凸顯了側重價值。它能隨時跟蹤，把處理得來的精準數(shù)值，分享給擬定好的完整團隊。若需要某一范疇的協(xié)同，即可經由特有的Web，來訪問界面以內的PDM，獲取期待中的數(shù)據(jù)。技術文檔特有的歸整及處理，包含說明書。設計人員歸結得來完備的設計流程，把帶有典型特性的珍貴經驗，存留至知識庫。這就便利了接續(xù)的復用，提升設計實效。
3結語
通用報文交換平臺(UniversalMessageExchangingPlat)簡稱UMEP,是按照標準化的原則,為處理異步報文交換業(yè)務而設計的通用平臺。在當前數(shù)據(jù)大集中的環(huán)境下,設計通用報文交換平臺能有效的解決綜合業(yè)務系統(tǒng)的通用性和擴展性問題,從而高效安全地滿足業(yè)務變化的需求。本文將就農發(fā)行UMEP的分析與設計作一闡述。
一、平臺的軟件基礎
UMEP選用Tuxedo作為基礎軟件平臺來進行設計和部署。Tuxedo是BEA公司的一個商品化的交易中間件軟件產品,從軟件最初推出至今已經經歷了9個版本的升級變遷,廣泛應用于金融、電信、郵政、航空等領域,是業(yè)內歷史最久、應用最廣的中間件產品。
農發(fā)行從電子聯(lián)行系統(tǒng)開始,就引入了Tuxedo中間件產品,直至在綜合業(yè)務系統(tǒng)中更為全面地使用。在多年的開發(fā)維護工作中,農發(fā)行不僅積累了大量的經驗,而且還培養(yǎng)了一批技術人才。選用Tuxedo作為UMEP的基礎軟件平臺,做到核心系統(tǒng)相一致,不單單是為了減輕系統(tǒng)維護的工作量,降低系統(tǒng)故障的風險,更重要的是考慮到在其基礎上設計出來的UMEP,可以具備較高的可靠性、通用性、安全性和可擴展性。
二、平臺的總體設計
根據(jù)報文交換類業(yè)務的處理流程,UMEP在總體的邏輯結構上設計為三層:前置機接口層、通訊平臺層和核心服務層。其結構圖如下:
外接系統(tǒng)匯入的報文,由前置機通過外接系統(tǒng)提供的接口API(應用程序接口)獲取后,發(fā)送至UMEP,再轉發(fā)至核心服務進行業(yè)務處理。行內系統(tǒng)匯出的報文,由核心系統(tǒng)發(fā)送至UMEP,再轉發(fā)到前置機,通過外接系統(tǒng)接口API發(fā)送給外接系統(tǒng)。前置機和UMEP的通信,以及UMEP與核心系統(tǒng)的通信,均是以Tuxedo服務調用的方式進行的,并且使用Tuxedo的事務管理功能,保證報文傳送的準確性和唯一性。
三、前置機接口層的設計
在一個外接系統(tǒng)的前置機上,一般都會部署兩套接口軟件。一套是行內系統(tǒng)的接口軟件,功能就是通過外接系統(tǒng)API進行報文的收發(fā)工作。另一套就是由外接系統(tǒng)提供的API接口。兩者之間是調用與被調用的關系。
為了保證行內接口的通用性,我們把行內接口軟件設計為兩層結構,一層是穩(wěn)定的,一層是不穩(wěn)定的。
穩(wěn)定的一層稱之為UMEPClient,由兩個定時啟動的守護進程uploadMsg和downloadMsg組成,分別實現(xiàn)報文接收和報文發(fā)送的功能。之所以稱之為穩(wěn)定的,是因為這兩個守護進程可以在任何外接系統(tǒng)的前置機上使用,并不需要針對不同的外接系統(tǒng)重寫代碼,體現(xiàn)了行內接口的通用性。
不穩(wěn)定的一層稱之為BranchInterfaceAPI(簡稱BIA),由一組API函數(shù)組成,以庫文件的方式提供,被UMEPClient調用。之所以稱之為不穩(wěn)定的,是因為它是對外接系統(tǒng)提供的API接口函數(shù)的封裝,需要針對不同的外接系統(tǒng)改寫代碼。BIA被設計為10個API函數(shù),分別處理非實時通訊和實時通訊兩種情況:
BIA不僅封裝了外接系統(tǒng)的API函數(shù),還有一個重要的工作就是負責報文格式的轉換。不同的外接系統(tǒng),其報文的描述格式各有不同。為了行內系統(tǒng)能夠以同樣的方式處理,就需要對報文用統(tǒng)一的格式進行重新描述,轉換為行內系統(tǒng)使用的標準報文。同樣,行內發(fā)出的標準報文也需要由經BIA轉換后,再發(fā)送給外接系統(tǒng)。這種將報文格式轉換功能由通信平臺實現(xiàn)改為由前置機實現(xiàn)的設計方式,不僅是實現(xiàn)UMEP通用性的需要,也是為了充分利用前置機的運算功能,減輕通訊平臺的運算壓力,使其集中資源處理報文轉發(fā)的功能,提高平臺的處理能力。
前置機接口層的系統(tǒng)結構如圖:
在前置機端引入BIA的設計模式的另一個優(yōu)點是,可以最大限度地降低總行科技部門的開發(fā)工作量。一個新系統(tǒng)的接入,總行不再需要集中開發(fā)行內接口軟件(全國性系統(tǒng)仍可由總行統(tǒng)一開發(fā)),只要由分行按照UMEP的報文標準和API標準,自行組織開發(fā)一套相應的BIA,以庫文件的方式提供給UMEP使用,然后就可以通過UMEP順利接入核心系統(tǒng)。另外由于BIA層的開發(fā)工作并不涉及到Tuxedo技術,因此對于分行而言,也降低了技術開發(fā)的難度。同時,這樣的分層設計也為分行特色業(yè)務的開展提供了技術上的便利條件。
UMEPClient在部署之前,附帶的BIA是一個完全由空API函數(shù)編譯后獲得的庫文件。部署到前置機以后,只要將這個文件替換為相應外接系統(tǒng)的BIA庫文件,即可完成系統(tǒng)對接功能。由此可見,UMEPClient在前置機上的安裝部署也是相對簡單靈活的。此外,由于Tuxedo的跨平臺性,可以使得我們的UMEPClient不僅可以部署在HPUX/AIX/SCOUnix/Linux等Unix或類Unix平臺上,而且可以運行在AS400或Windows平臺上。換句話說,無論外接系統(tǒng)前置機采用的是什么樣的操作系統(tǒng)平臺,我們的UMEPClient都可以正常部署使用。這也從一個側面體現(xiàn)了UMEP的通用性。
四、通訊平臺層的設計
UMEP通訊平臺層的設計,使用了Tuxedo服務程序和Tuxedo客戶端程序相結合的方式。兩個Tuxedo服務程序名為uploadMsgSvc和downloadMsgSvc,分別被前置機端UMEPClient的up-loadMsg和downloadMsg進程調用,用于平臺的報文接收和發(fā)送。兩個Tuxedo客戶端程序名為uploadKernel和download-Kernel,是兩個定時啟動的守護進程,分別負責上傳平臺報文至核心系統(tǒng)和下載核心系統(tǒng)報文至平臺。其系統(tǒng)結構圖如下:
在UMEP的平臺設計中,我們引入了數(shù)據(jù)庫的內容。這主要是考慮到UMEP平臺將被設計為一個擁有較高處理能力的報文交換平臺。如果單純的依靠核心服務完成業(yè)務處理后,再寫入核心應用數(shù)據(jù)庫,勢必會增加調用端的等待時間,影響平臺的處理效率和吞吐量。此外,使用數(shù)據(jù)庫對報文進行暫存,可以減少報文傳送過程中因網(wǎng)絡通訊問題而導致的報文丟失現(xiàn)象,保證報文的正確傳輸。在報文的上行過程中,平臺服務uploadMsgSvc收到前置機發(fā)來的標準報文后,不作任何處理,直接寫入數(shù)據(jù)庫并返回,完成平臺的報文接收工作。平臺上的uploadKernel進程啟動后,負責從數(shù)據(jù)庫中讀取報文信息,并根據(jù)共享內存中存放的XML標準報文格式描述文件,將報文中的業(yè)務要素解析出來,轉換為Tuxe-do服務調用所需的FMLBuffer格式,再通過Tuxedo服務調用,上傳給核心系統(tǒng)完成業(yè)務處理。
在報文的下行過程中,通過平臺上定時啟動的downloadKernel進程,調用核心系統(tǒng)的相關服務,獲取下傳報文信息,再根據(jù)XML報文格式描述文件,轉換為標準報文后寫入數(shù)據(jù)庫。平臺服務downloadMsgSvc由前置機端的down-loadMsg進程定時調用。每次調用時,該服務從數(shù)據(jù)庫中讀取待發(fā)送的報文,返回給前置機。
行內標準報文的格式解析和打包是通過XML報文格式描述文件來完成的。不同外接系統(tǒng)所使用的報文集,都會用行內的標準格式重新加以定義,體現(xiàn)為一個XML描述文件。這個XML文件作為BIA的一部分,由BIA的開發(fā)者按照標準編寫完成后,提供給UMEP平臺使用。平臺啟動時,將裝載所有外接系統(tǒng)的XML描述文件到共享內存中,供uploadKernel和downloadKernel處理標準報文解析和打包時使用。鑒于XML強大的擴展性和良好的易用性,這樣的設計必然使我們的平臺具備優(yōu)秀的報文兼容性,同樣也保證了UMEP的通用性。
五、核心服務層的設計
UMEP的核心服務層采用了面向服務的設計模式,每一種業(yè)務類型的處理都被細化為一個或多個核心服務來完成。每個核心服務只完成某一種特定的功能,服務與服務之間的耦合關系遵循“松散”的原則。這種“松散”的耦合關系,大大的增加了核心服務的可重用性,為業(yè)務的變更和擴展帶來巨大的靈活性和便利性。
在核心服務的,部署了一類管理調度服務,稱為TxDispatcher。TxDis-patcher不僅能夠管理報文交換類交易的服務請求,而且可以管理聯(lián)機實時交易的服務請求,并根據(jù)不同類型的交易,按照事先定義好的業(yè)務處理流程,調度相應的核心服務處理。
核心服務層的結構示意圖如下:
在服務的調用者和核心服務之間引入TxDispatcher管理服務層,使得核心業(yè)務系統(tǒng)對業(yè)務需求的變更或調整,具備快速投產的能力。因為在核心服務具有較高可重用性的基礎之上,僅僅通過定制合理的業(yè)務處理流程,組合不同的核心服務,就有可能完成新業(yè)務功能的開發(fā)工作。
六、安全模塊的設計
UMEP中安全模塊的設計,仍然采用原有的PKI證書模式。因為基于PKI證書的安全技術是目前安全級別較高,并且是國家有關安全部門認可的一種加密認證技術。這種技術在業(yè)界被廣泛使用,也是農發(fā)行綜合業(yè)務系統(tǒng)目前正在使用的安全技術措施之一。
在使用PKI證書的安全模式下,UMEP服務器和外接系統(tǒng)前置機均需要獲得由總行CA中心簽發(fā)的IC卡,作為自己合法身份的唯一標識。報文上行時,前置機使用自己的IC卡私鑰對報文進行加密簽名,然后上傳UMEP服務器。UMEP服務器使用該前置機證書中的公鑰解密并核驗簽名,確認報文的合法性。報文下行時,UMEP服務器使用自己的IC卡私鑰,對下傳報文加密簽名后發(fā)送前置機。前置機收到報文后,使用UMEP服務器的證書公鑰進行解密并核驗簽名,核驗通過后再發(fā)送給外接系統(tǒng)。UMEP的安全體系結構如下圖所示:
需要強調的是,在UMEP的設計過程中,通用性是整個平臺的核心原則。只有具備了通用性能力的業(yè)務平臺,才能最大程度的避免因業(yè)務變化帶來的系統(tǒng)運行風險。
1實驗室管理現(xiàn)狀
普通高等院校在實驗室信息化建設方面積累了大量先進做法，如廈門大學在整合機電類相關學科專業(yè)的虛擬仿真實驗教學資源基礎上，組建了“廈門大學機電類虛擬仿真實驗教學中心”。中心建有成熟的信息化網(wǎng)絡平臺，一方面擁有獨立的門戶網(wǎng)站，能實現(xiàn)中心概況、實時新聞、中心動態(tài)、全部課程介紹等信息的；另一方面建設有虛擬仿真實驗教學平臺，能實現(xiàn)網(wǎng)絡化實驗實訓課程開設、學生選課、遠程答疑、作業(yè)提交批改等教學功能；中心特別配套有專門機房，以滿足信息化平臺對性能及穩(wěn)定性的要求。實驗室管理按照信息化實現(xiàn)程度可分為三種管理階段:基于人工手動的管理階段，即通過手動書面作業(yè)實現(xiàn)實驗室的數(shù)據(jù)、設備和人員管理;基于單個計算機來管理階段，計算機之間彼此孤立，數(shù)據(jù)不開放、不共享、信息不同步;基于信息化綜合管理平臺階段，綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)等手段實現(xiàn)實驗室綜合管理。目前，部分新升格高職院校，由于長期處在中職（專）實驗室管理層次，在實驗室信息化綜合管理還處于手工，或計算機單機管理階段，存在諸多亟待解決的問題。系部教務人員在實驗室安排、教師安排上手動工作繁鎖，容易出現(xiàn)錯排、排重等情況；實驗室管理人員對實驗室使用情況、實驗儀器設備、耗材的管理限于本地靜態(tài)管理，外網(wǎng)不能對實驗儀器設備狀態(tài)進行有效查詢；電類實驗耗材管理隨意性較大，容易造成耗材丟失、浪費；電類實驗全過程僅能在課內有教師監(jiān)督的狀態(tài)下依托實驗室開展，沒有條件實現(xiàn)學生課后自主開展實驗，也不能對實驗室資源進行遠程訪問；各個實驗室在不同的實驗室管理員下獨立運行，實驗室之間容易形成信息孤島。
2綜合管理平臺設計方案
開放實驗室信息化綜合管理平臺以實驗室管理系統(tǒng)為主體，針對電類實驗室共性特點，集成中心門戶網(wǎng)站、教學實驗管理系統(tǒng)、實驗預約管理系統(tǒng)、門禁考勤管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡電源管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)、實驗室資產管理系統(tǒng)等多個模塊，形成信息化管理平臺整體架構。網(wǎng)絡電源管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)系統(tǒng)等應滿足電類實驗室在開放、共享期間的安全保障要求。平臺根據(jù)不同角色設定功能應用范圍及相關權限。信息化綜合管理平臺運行環(huán)境應包括支持用戶數(shù)2萬以上，服務器操作系統(tǒng)可采用WindowsServer，數(shù)據(jù)庫采用MySQL，客戶端運行環(huán)境應包含所有電腦、手機終端系統(tǒng)。2.1中心門戶網(wǎng)站。中心門戶網(wǎng)站是信息對外的窗口，是實驗資源開放、共享的入口。門戶網(wǎng)站界面設計應簡單大方，各導航按鈕一目了然。門戶網(wǎng)站應包括教務管理員、實驗室管理員、教師、學生四類權限登陸入口。門戶網(wǎng)站主導航欄應該包括首頁、中心介紹、實驗教學、實驗隊伍、管理體制、設備儀器、網(wǎng)絡資源、中心新聞等內容。在首頁顯著位置應設計實驗選課入口、網(wǎng)上答疑入口等資源入口。2.2教學實驗管理系統(tǒng)。教學實驗管理系統(tǒng)可允許教務管理員、教師、學生身份登錄。教務管理員登錄系統(tǒng)后，可根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、實驗課程大綱等教學文件，添加課程資源庫。課程資源庫包含課程代碼、課程名稱、課程實驗室、學時、學分、開設年級、開設學期、任課教師等基本信息。教務管理員可根據(jù)本學期系統(tǒng)內的課程安排導出學期課程總表，提供根據(jù)學生、教師、教室、課程、班級等不同需要打印課程表。教務管理員可按照年級或學期的方式查看所開設實驗課程。教師登錄系統(tǒng)后，可查看實驗安排、實驗室安排、電源管理、門禁管理、批改實驗報告、實驗成績。學生登錄系統(tǒng)后，可查看本人課表、實驗室預約、實驗工位預約、填寫提交實驗報告。2.3實驗預約管理系統(tǒng)。實驗預約管理系統(tǒng)包含實驗室信息管理、實驗室預約、工位預約、設備借出、實驗時使用情況等內容。實驗室管理員登錄，可對實驗室介紹、實驗室設備儀器名稱數(shù)量、實驗室工位數(shù)量等信息進行維護，對學生的實驗室預約、工位預約、實驗設備借出請求進行審核，提交審核結果。學生登錄系統(tǒng)，可進行實驗室預約、實驗室空閑情況下進行實驗室工位預約、實驗設備借出、預約審核結果查詢。教師登錄系統(tǒng)，可查看實驗室實驗室預約、工位預約、實驗設備借出狀態(tài)。2.4門禁考勤管理系統(tǒng)。門禁考勤管理系統(tǒng)主要用于實驗室區(qū)域進去權限管理。學生在非上課時間，在預約實驗室審核通過的情況下，刷校園一卡通進入實驗室，同時自動開啟工位電源進行實驗。在學生預約實驗室、實驗室工位不成功的情況下，學生不能進入實驗室區(qū)域。門禁考勤管理系統(tǒng)實現(xiàn)了進出人員身份識別、進出記錄數(shù)據(jù)采集等功能。2.5網(wǎng)絡電源控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡電源控制系統(tǒng)可實現(xiàn)實驗室含工位電源的遠程管理，實驗室管理員可查詢實驗室電源狀態(tài)，遠程開啟、關閉實驗室、工位電源。網(wǎng)絡電源控制系統(tǒng)可以保障實驗室在無管理員值守的情況下，僅開啟預約工位電源，有利于電類實驗室的精細化管理、安全運行，并節(jié)省電力。2.6視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)可對各個實驗室進行視頻循環(huán)監(jiān)控錄像，并通過軟件實現(xiàn)按時間日期回放視頻、設置錄像監(jiān)控時長、遠端異常報警、電腦手機端遠程視頻監(jiān)控等功能。其中遠端異常報警。視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)與門禁考勤管理系統(tǒng)共同為開放、共享實驗室資源提供了安全保障。2.7實驗室設備耗料管理系統(tǒng)。實驗室設備耗料管理是實驗室管理的重要環(huán)節(jié)，實驗室設備耗料管理可分為設備儀器管理與耗材管理兩個模塊。電類實驗室儀器、設備、工具、耗材較多，實驗室設備儀器管理可包含資產建賬、報廢、報失、維修、總賬、盤點等；實驗室耗材管理可包含耗材采購、入庫、領用、報廢、掛失、庫存等功能。設備耗料管理系統(tǒng)有利于實現(xiàn)國有資產規(guī)范化管理，提高實驗儀器設備的利用率，避免耗材浪費。
3結語
開放實驗室信息化綜合管理平臺是高等職業(yè)院校加強內涵建設，創(chuàng)新發(fā)展的重要路徑。本平臺設計方案是在調研本科院校國家級虛擬仿真實驗中心、實驗教學中心信息化建設提供商、高等職業(yè)院校實驗室的基礎上，結合高等職業(yè)院校以及我校實驗室管理實際，提出的一套基于信息化建設的整體設計方案，供以后相關平臺論證、建設時做決策參考。
作者:李杰 單位:成都工貿職業(yè)技術學院
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設計管理模塊主要分為設計管理策劃、設計階段管理、施工階段設計管理及設計管理指令等四部分，基本涵括了項目實施過程中需要進行設計管理的所有部分，力爭對項目管理過程中的設計管理工作起到了全方位的指導規(guī)范作用。2.1設計管理策劃
1.1.1設計標準
設計管理工程師在此模塊中可以上傳項目的設計依據(jù)，如設計規(guī)范、使用的材料規(guī)范、相關行業(yè)規(guī)范等，同時可以收集上傳各分項驗收規(guī)范以方便項目施工過程中的驗收工作。
1.1.2設計進度
總進度控制目標：項目的進度管理工程師需要上傳項目的進度計劃（project文件），由系統(tǒng)根據(jù)上傳的文件自動獲取其中的文件節(jié)點以及相關文字信息，以系統(tǒng)格式體現(xiàn)，并具有編輯、更新及替換功能。此功能作為整個設計管理工作的主線貫穿始終。總投資控制目標：由采購合約工程師上傳項目各階段的投資控制目標，如估算、概算、預算等，系統(tǒng)根據(jù)上傳的文件自動獲取其中的文件信息，以系統(tǒng)格式體現(xiàn)，并具有編輯、更新及替換功能。此功能可以與其他系統(tǒng)模塊互相結合交叉顯示以進行投資控制工作。
1.1.3設計目標
由設計管理工程師上傳項目建議書、設計任務書、可行性研究報告等設計目標至模塊，用在各階段作為設計參考，以審查該階段圖紙是否符合要求。2.2設計階段管理
1.2.1設計圖紙管理
該功能可以批量上傳、修改、備注整個項目的圖紙，方便項目所有成員查看及下載各階段的設計圖紙。
1.2.2控制內容管理
該控制模塊負責記錄和匯總在各個設計階段中需要進行控制的信息，并在進行匯總和記錄時，需要選擇當前記錄的信息是處于何種階段的，包括：
①進度控制，負責記錄和匯總各階段各類圖紙的到位情況、各圖紙到位時間等內容，并能根據(jù)相關條件進行查詢；
②質量控制，負責記錄和匯總在各個設計階段對于質量審查的信息，其中包括：專項審查、施工圖審圖等，并能根據(jù)相關條件進行查詢；
③投資控制，負責記錄和匯總在各個設計階段對于投資審查的信息，其中包括：投資預算專題會議紀要、預算審查意見、設計回復等，并能根據(jù)相關條件進行查詢。
1.2.3流程管理
該模塊提供靜態(tài)頁面和鏈接，對于不同階段設計流程進行描述，以方便用戶按圖進行操作。主要提供如設計管理總流程、設計管理工作流程圖、設計任務書編制審核流程圖、方案設計管理流程等內容鏈接。
1.3施工階段設計管理
施工階段的設計管理包括：圖紙會審管理、設計交底管理、技術核定單管理、專題研討會管理、設計變更管理，系統(tǒng)主要負責記錄和匯總在各個設計階段的信息，如會議紀要、通知單、核定單、設計變更單等內容。在進行圖紙匯總和記錄時，需要選擇當前記錄的圖紙信息是處于何種階段的，提供圖紙附件上傳和查看功能，并可根據(jù)上傳圖紙設定的相關條件進行查詢。
1.4設計管理指令
1.4.1聯(lián)系單
記錄和匯總對于在設計過程中不同階段聯(lián)系單的信息。在記錄聯(lián)系單之前需要選擇聯(lián)系單所處的設計階段。模塊提供相關信息輸入和附件上傳功能，并能根據(jù)相關條件進行查詢。
1.4.2通知單
記錄和匯總對于在設計過程中不同階段通知單的信息。在記錄聯(lián)系單之前需要選擇通知單所處的設計階段。模塊提供相關信息輸入和附件上傳功能，并能根據(jù)相關條件進行查詢。
2設計管理模塊的考核管理
為了提高本項目管理信息平臺的使用率，保證信息系統(tǒng)中項目的進度、質量、安全等關鍵信息能夠得到及時、準確以及完整的考核，針對不同的項目管理模塊，我們制定了與之相對應的設計管理考核模塊。在設計管理工作中，我們主要從以下的關鍵考核點對項目的設計管理工作進行考核：
①設計任務書：設計任務書是否上傳；
②設計階段設計管理：設計管理進度計劃、方案設計階段圖紙審查報告、擴初設計階段設計圖紙審查報告、施工圖設計階段圖紙審查報告等內容作為附件上傳及審批工作是否完成；
③施工階段設計管理：圖紙會審、設計交底、技術核定單及設計變更等內容是否錄入；
④設計管理指令：聯(lián)系單、指令單等內容是否錄入。具體各考核分項指標的打分建議。通過對相應管理模塊中必填內容的完整性、及時性以及準確性的評分，同時結合系統(tǒng)使用率的統(tǒng)計，對各項目的設計管理模塊部分計算綜合得分，作為項目及專業(yè)工程師工作的考核的一項指標，提高本項目管理系統(tǒng)的使用程度。
3結語
網(wǎng)絡教學平臺的好壞直接影響著高校的教學質量，關系著高校教學水平的發(fā)揮，因此，創(chuàng)建一個合理科學的網(wǎng)絡教學平臺是每一個高校必須要進行的工作，并且網(wǎng)絡教學平臺的建立一定要從學校的實際教學出發(fā)，結合學校的實際情況與需求進行總體設計，做到平臺設計結構服務于學校教學功能。
2加強對學習者的分析研究
學生構成學校的主體，構建網(wǎng)絡教學平臺一定要符合學生的特征，即從學生的年紀、性別、學習動機、學習現(xiàn)狀、學習能力等各個方面進行考察研究，仔細、深入地結合每個學生的具體實際情況進行總體的平臺設計。對于課堂所教授的課程更應該如此，同時要加強學生進行信息檢索、資料搜集的能力，讓他們更好的進行網(wǎng)絡操作，熟悉網(wǎng)絡教學的流程，才能最大限度的激發(fā)學生學習的積極性，發(fā)揮他們的最大才能，大幅度的提高學生的學習成績。
3提高教師信息化技能水平
老師是網(wǎng)絡教學的主體，老師如果什么都不會操作的話又談何去教授學生知識？因此，老師應該加強自身的計算機水平，學習關于網(wǎng)絡操作的相關知識，定期進行培訓，這樣既有利于教師自身的提高，也有助于學校教學質量的提高。比如，在對老師進行的信息化培訓上可以有：多媒體的處理技術、網(wǎng)絡教學平臺的知識等，在進行培訓的過程中，老師能夠對網(wǎng)絡教學有了一個更加全面的了解，能夠及時提出問題，解決問題，發(fā)揮老師作為教學主體的作用，促進平臺設計的完善。
4增強教師運用及建設教學平臺的積極性
教師通常通過政績考核和科研項目從而獲得晉升的機會，而網(wǎng)絡教學這一方面卻沒有如此大的誘惑，因此，大多數(shù)的教師對于這一方面不感興趣或者說是根本不關心，因此，網(wǎng)絡教學得不到快速的發(fā)展。針對這一現(xiàn)象，我們應該采取一些措施來提高教師對于構建網(wǎng)絡教學平臺的積極性。比如出臺相關政策，給予教師在研究網(wǎng)絡平臺構建的經費支持，以及獎勵政策，最為評優(yōu)的條件等等，都能夠有效的促進教師運用、設計平臺的積極性，從而更好地發(fā)揮平臺的使用，在使用與研究中發(fā)現(xiàn)問題，逐漸提升網(wǎng)絡教學平臺的建設水平。
5應對網(wǎng)絡教學的不足提出的建議
加大對高校網(wǎng)絡教學的資金投入，使對網(wǎng)絡教學的研究有足夠的資金支持，同時提供具有專業(yè)知識的足夠多的技術人員進行管理，確保網(wǎng)絡教學系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)教師、生的使用。其次，加強網(wǎng)絡教學平臺的真實性和可行性。
6結束語
