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序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)計范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
航空設(shè)備數(shù)據(jù)分析一直是一個難題，因為數(shù)據(jù)按ICD協(xié)議上傳，需要轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)才能分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。但是設(shè)備的上傳速率一般在毫秒級，所以設(shè)備運(yùn)行一個小時可以輸出上百兆的數(shù)據(jù)，人工分析這些數(shù)據(jù)費(fèi)時費(fèi)力且錯誤率高，容易錯過關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
針對這種情況，作者設(shè)計了一種專門分析設(shè)備上傳數(shù)據(jù)的軟件（簡稱數(shù)據(jù)分析軟件）。使用數(shù)據(jù)分析軟件處理百萬行的數(shù)據(jù)只需要不到一分鐘的時間，而且該軟件可以將數(shù)據(jù)制成曲線，可以更容易地捕捉到關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
1 數(shù)據(jù)分析軟件
數(shù)據(jù)分析軟件包含兩個模塊：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)繪制模塊。
1.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊
1.1.1 時間類
航空設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)一般以時間為基準(zhǔn)，因此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時需要保留原始數(shù)據(jù)的時間信息，這樣才能將數(shù)據(jù)繪制成以時間為X軸的曲線。時間類的定義如圖1：
基類Time繼承了IComparable接口，所以Time類重載了 “！=”，” ”，”==”四個操作符，這樣Time類的對象之間可以比較大小，所以轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可以按時間前后排序。
1.1.2 數(shù)據(jù)類
在數(shù)據(jù)分析軟件中，數(shù)據(jù)是以行為單位的，每一行數(shù)據(jù)有多個域，不同行數(shù)據(jù)的域名相同，域內(nèi)的數(shù)據(jù)不同。數(shù)據(jù)行類定義如圖2。
DataLine的對象代表一行轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，ToString接口可以將DataLine里存儲的數(shù)據(jù)以文本的形式輸出。DataLine是一個抽象類，需要用他的子類實例化對象。由圖可見，MLSData集成了DataLine類，在成員變量中加入了一個MLSTime的對象_time用以表示該行數(shù)據(jù)的上傳時間，并且可以用CompareTo接口比較兩個MLSData對象的時間先后。其實MLSData的CompareTo接口只是調(diào)用了成員變量_time的CompareTo，如圖3。
1.1.3 翻譯器類
翻譯器實現(xiàn)的功能是將一行原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀數(shù)據(jù)，翻譯器定義如圖4。
Translator是一個抽象類，其中定義了一個抽象函數(shù)Translate，這個函數(shù)有一個類型為String的形式參數(shù)data，并返回一個DataLine類（或其子類）的對象。其中data表示一行文本格式的原始數(shù)據(jù)，返回值DataLine表示轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。當(dāng)需要分析按新版本ICD協(xié)議上傳的數(shù)據(jù)時，只需創(chuàng)建一個新的Translator子類，并按ICD協(xié)議重寫Translate函數(shù)即可。
1.2 數(shù)據(jù)繪制模塊
數(shù)據(jù)繪制模塊類關(guān)系圖如圖5：
父類DataDrawer是一個抽象函數(shù)，他實現(xiàn)了繪制曲線的一些基本功能。子類MLSDrawer集成了DataDrawer的基本功能，并添加了數(shù)據(jù)段放大功能。MD_WarningLine添加了告警線的顯示功能，分析人員可以清晰地看到數(shù)據(jù)告警的位置，并針對該段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。MultiLineDawer添加了多曲線繪制弄能，可以將多組數(shù)據(jù)的曲線繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)，讓分析人員可以進(jìn)行多組數(shù)據(jù)間的交叉比對。
2 實際應(yīng)用
如圖6，設(shè)備上傳數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊處理后輸出可讀數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)繪制模塊讀取分析結(jié)果數(shù)據(jù)后，可以將結(jié)果中的一組或多組數(shù)據(jù)繪制成曲線。
在曲線繪制區(qū)域內(nèi)拖動鼠標(biāo)可已放大局部數(shù)據(jù)，如圖9。
中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 23-0000-01
Market Basket Analysis Software Design and Implementation
Based on Data Mining
Tong Tiejie
(Ningbo High-tech Zone Yao Yao Technology Co.,Ltd.,Ningbo 315040,China)
Abstract:Market-basket analysis is a Data Mining technology for the retail enterprise sales,it is very important for the marketing strategy choice.Through these analyses,we can found the hidden consumer spending patterns and identify the mix of goods sold for profit opportunities.This paper describes how to build market-basket analysis software,including requirements analysis,detailed design and coding.
Keywords:Data mining;Market-basket analysis;Cluster analysis
一、引言
商業(yè)智能技術(shù)在當(dāng)前的商業(yè)社會有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是對零售型企業(yè)來說非常需要，而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是商業(yè)智能技術(shù)的一個重要組成部分。從顧客的購買交易中分析出顧客有可能會同時購買的一類或一組商品關(guān)聯(lián)商品，商場則可根據(jù)此分析結(jié)果調(diào)整商品的擺放位置，把相關(guān)商品擺放在一起，以增加商品的銷售量同時，還可為促銷提供幫助促銷一種商品，并避免在同一時期促銷同一類相關(guān)商品，從而大幅度提高促銷的效果。
市場購物籃分析在數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用領(lǐng)域中有著獨(dú)特的地位，越來越多的企業(yè)通過分析軟件的幫助來部署、改變他們的銷售策略。比較典型的如日本的7-11便利連鎖店，他在全世界擁有超過28200個連鎖店，他們正是靠著“市場購物籃分析軟件”來展開貨品的部署及搭配，起到了非常好的效果。
二、軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
商場的銷售數(shù)據(jù)從POS機(jī)讀入，存儲到后臺的數(shù)據(jù)庫，形成了海量的原始銷售數(shù)據(jù)集。系統(tǒng)首先要做的就是將這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、清洗和轉(zhuǎn)換，建立一個新的數(shù)據(jù)倉庫。在此數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)上，軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘操作，形成有效的數(shù)據(jù)報表，同時生成時間、門店、商品三個緯度的聚類數(shù)據(jù)。此過程涉及到數(shù)據(jù)抽取工具（ETL）的設(shè)計，冗余數(shù)據(jù)的刪除以及大量數(shù)據(jù)的比對。總體架構(gòu)圖見圖1。
圖1：軟件總體架構(gòu)圖
軟件分成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)展示兩部分。數(shù)據(jù)處理為服務(wù)器端，主要是將多個原始數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)根據(jù)所選條件，抽取到數(shù)據(jù)倉庫中，以多維數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)集市的形式存儲，并在數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘操作，本軟件中的數(shù)據(jù)挖掘主要是聚類分析以及購物籃分析。數(shù)據(jù)展示為BS模式，用戶可以從互聯(lián)網(wǎng)上根據(jù)不同的權(quán)限登錄查看各類報表，比如用戶在某次購買活動中同時購買多類產(chǎn)品的概率等。
三、開發(fā)難點及解決方案
本軟件最大的難度在于數(shù)據(jù)倉庫的動態(tài)建立過程，其次是在數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)上所做的數(shù)據(jù)挖掘工作。針對這兩大難點，設(shè)計人員做了如下處理：
（一）數(shù)據(jù)倉庫的動態(tài)建立。由于原始數(shù)據(jù)是POS機(jī)傳到后臺數(shù)據(jù)庫的不斷變化的數(shù)據(jù)，因此所建立的數(shù)據(jù)倉庫也要隨之同步，但同步時間可控制。為此，本軟件專門獨(dú)立開發(fā)了ETL工具，用于對不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)抽取，可以根據(jù)條件單表或者多表生成新的數(shù)據(jù)表到數(shù)據(jù)倉庫中；同時，數(shù)據(jù)若有更新，則定時以作業(yè)的形式同步到數(shù)據(jù)倉庫。這里涉及到一個多表連接查詢海量數(shù)據(jù)速度的問題。軟件采用的方法是多進(jìn)程多線程模式，一個進(jìn)程以10萬條數(shù)據(jù)為一隊列，以主鍵排列的方式放到緩存區(qū)，排序完成后另一進(jìn)程負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)倉庫。多線程的方式保證了海量數(shù)據(jù)的及時插入與更新。
（二）數(shù)據(jù)挖掘操作。當(dāng)數(shù)據(jù)倉庫建立之后，就需要對數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘操作，本軟件主要采用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為購物籃分析及聚類分析。購物籃分析從對顧客的購買行為進(jìn)行分類開始，接下來的步驟是根據(jù)購買者特征，鑒別出提升利潤的活躍性信息。一旦購買者特征決定的利潤水平已知，零售商就擁有了可用于關(guān)鍵決策制定的實際數(shù)據(jù)。一般情況下，購物籃分析往往伴隨著聚類分析，是以各種非定向式的數(shù)據(jù)挖掘。聚類分析最簡單的形式就是用算法決定類的數(shù)量，確定在特定類或者組中平均變量特征。本軟件采用的是Aporio算法的改進(jìn)版，具體算法內(nèi)容此處不做贅述。
四、實驗仿真及分析
軟件采用一個擁有120家連鎖店的零售企業(yè)做模型范本，測試數(shù)據(jù)為1000萬條銷售數(shù)據(jù)。經(jīng)過實際使用，一千萬條銷售數(shù)據(jù)，按分店、日期、商品三種緯度抽取建模時間小于十分鐘；一千萬條銷售數(shù)據(jù)按月、周、日、小時不同顆粒度抽取建模時間小于十分鐘；一千萬條銷售數(shù)據(jù)按不同的條件（付款方式、價格、金額、銷售量）抽取建模時間小于十分鐘；一千萬條數(shù)據(jù)中計算兩種商品關(guān)聯(lián)度時間小于十分鐘。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，對比微軟的SQL Server Analysis Service及IBM的SPSS Clementine的建模分析時間，本系統(tǒng)的性能已經(jīng)非常接近兩大巨頭的商業(yè)智能軟件。
五、結(jié)束語
本軟件實現(xiàn)了市場購物籃分析這一數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域比較重要的分析技術(shù)，能夠幫助商場建立一個之前并不知曉的銷售模型。通過找出商品之間的關(guān)聯(lián)性，給出這些關(guān)聯(lián)性的合理解釋，并創(chuàng)造出增加整體利潤的方法。但這一軟件也有他的局限性，他只是構(gòu)建出一個假設(shè)性的銷售策略，該策略是否有效，要經(jīng)過實際的市場銷售檢驗，只有能切實提高銷售的情況下軟件才真正具有價值。
參考文獻(xiàn)：
1.引言
隨著網(wǎng)絡(luò)維護(hù)規(guī)模的加大，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變化，網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集也越來越困難。有時為了分析和采集數(shù)據(jù)，必須能在異地同時地進(jìn)行采集，于是將協(xié)議分析儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獨(dú)立開來，能安置在網(wǎng)絡(luò)的不同地方，由能控制多個采集器的協(xié)議分析儀平臺進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)處理，這種應(yīng)用模式就誕生了分布式協(xié)議分析儀。這種分布式協(xié)議分析儀是未來網(wǎng)絡(luò)安全分析和研究的一個重要發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)測量作為一種收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)和分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議運(yùn)行狀態(tài)的重要手段之一，在幫助網(wǎng)絡(luò)管理人員分析網(wǎng)絡(luò)異常的原因方面發(fā)揮了重要的作用。
2.本文研究內(nèi)容
本課題針對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的捕獲和分析技術(shù)做了比較深入的闡述。設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于Pcap的實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲和協(xié)議統(tǒng)計分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)WinPcap網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲機(jī)制，對流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)測和統(tǒng)計分析，系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的抓取和分析功能。
本文研究與開發(fā)一套用于中小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，重點考慮對網(wǎng)絡(luò)故障的分析功能，設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于WinPcap的實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲和協(xié)議統(tǒng)計分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)在RTFM流量測量框架體系結(jié)構(gòu)上，采用WinPcap網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲機(jī)制，對流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)測和統(tǒng)計分析，并通過多線程技術(shù)和讀寫緩沖技術(shù)，解決了讀取緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到來之間的速度差異：在連續(xù)地捕獲數(shù)據(jù)包的同時，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行同步地分析和歸類，并進(jìn)行應(yīng)用級處理。完成了數(shù)據(jù)包級和流級的流量指標(biāo)，包括TCP/IP各層協(xié)議分布，包大小分布，前N名的IP主機(jī)和主機(jī)對分布等；并提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的告警指示，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全管理員設(shè)定的特征信息，對具有特征信息的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類解析、還原和預(yù)警。系統(tǒng)使用了基于五元組的Flow結(jié)構(gòu)，并加入了Hash算法，添加了對TopN主機(jī)進(jìn)行排序的數(shù)組，從而提高了檢索和監(jiān)測效率。有效地解決了目前根據(jù)RTFM實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)，如NeTraMet，存在功能有限、性能不高，并且配置麻煩的局限性。
3.軟件詳細(xì)設(shè)與計實現(xiàn)
3.1 軟件設(shè)計流程
軟件利用VC++與MFC技術(shù)設(shè)計一個基本的針對PCAP文件格式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分析軟件。界面采用MFC實現(xiàn)一個單文檔的程序，用戶區(qū)分為上下連個視圖，上面視圖是一個列表，顯示捕獲的數(shù)據(jù)包主要信息，信息內(nèi)容包括：時間、序號、長度、源MAC、目的MAC、類型、端口等內(nèi)容。下面視圖顯示數(shù)據(jù)包分析的時間以及數(shù)據(jù)保存的目錄等信息。點擊文件——打開，選擇一個事先保存好的pcap文件格式數(shù)據(jù)包如圖1所示：
3.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析的總體流程
該模塊從緩沖區(qū)內(nèi)讀取數(shù)據(jù)包，首先對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分解，然后按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析。并以列表的形式實時顯示數(shù)據(jù)包的解析結(jié)果，包括數(shù)據(jù)報的包長度、源IP、目的IP、端口、使用協(xié)議等相關(guān)信息。數(shù)據(jù)包分析顯示流程圖如2所示：
3.3 分析模塊的實現(xiàn)
被捕獲的數(shù)據(jù)只要經(jīng)過解析才能夠?qū)f(xié)議的分析提供有用的數(shù)據(jù)。本模塊就是對捕獲的數(shù)據(jù)包按照數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（IP， ARP/RARP）、傳輸層（TCP， UDP， ICMP）和應(yīng)用層（HTTP等）的層次結(jié)構(gòu)自底向上進(jìn)行解析，并將解析結(jié)果顯示輸出。
4.結(jié)束語
本文研究與開發(fā)一套用于中小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，重點考慮對網(wǎng)絡(luò)故障的分析功能。設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于WinPcap的實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲和協(xié)議統(tǒng)計分析系統(tǒng)。系統(tǒng)在RTFM流量測量框架體系結(jié)構(gòu)上，采用WinPcap網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲機(jī)制，對流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)測和統(tǒng)計分析，并通過多線程技術(shù)和讀寫緩沖技術(shù)，解決了讀取緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到來之間的速度差異；在連續(xù)地捕獲數(shù)據(jù)包的同時，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行同步地分析和歸類，并進(jìn)行應(yīng)用級處理。完成了數(shù)據(jù)包級和流級的流量指標(biāo)，包括TCP/IP各層協(xié)議分布，包大小分布，前N名的IP主機(jī)和主機(jī)對分布等；并提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的告警指示，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全管理員設(shè)定的特征信息，對具有特征信息的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類解析、還原和預(yù)警。
參考文獻(xiàn)
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為了統(tǒng)一各型號數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)之間的接口，現(xiàn)有的規(guī)定明確指出，地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)的遙控采用RS232、RS485或RJ45監(jiān)控接口，然而實際上大部分地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)仍然采用的GPIB接口。監(jiān)控系統(tǒng)的硬件接口種類繁多，不同硬件接口采用不同的協(xié)議，這就給集成監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計帶來了難度。根據(jù)這種情況，必須在統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的原則上設(shè)計一種集成監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前，應(yīng)用最廣泛的是TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議能夠適用于眾多的應(yīng)用平臺。
1.2硬件構(gòu)成
在選擇了使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一構(gòu)架之后，就要對其硬件構(gòu)成進(jìn)行探討。對于TCP/IP協(xié)議地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)來說，其硬件構(gòu)成包括以下幾個關(guān)鍵器件：被監(jiān)控系統(tǒng)、接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和監(jiān)控終端等。集成監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象為發(fā)射機(jī)，通常情況下，發(fā)射機(jī)通過監(jiān)控接口與監(jiān)控終端進(jìn)行通信，向監(jiān)控終端提供實時監(jiān)控數(shù)據(jù)。由于監(jiān)控終端的通訊接口數(shù)量有限，難以與眾多發(fā)射機(jī)進(jìn)行連接。因此，在發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程采用了接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器，不同的硬件接口可以通過硬件協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口，在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的幫助下，監(jiān)控終端只需以一個以太網(wǎng)接口就能實現(xiàn)與所有被監(jiān)控的發(fā)射機(jī)連接，增強(qiáng)了集成監(jiān)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。監(jiān)控系統(tǒng)可以為工程技術(shù)人員提供直觀的監(jiān)控界面，為工程技術(shù)人員提供監(jiān)控數(shù)據(jù)分析并及時發(fā)送異常情況報告。為了方便操作和維護(hù)，工程技術(shù)人員通常將計算機(jī)或者服務(wù)器作為監(jiān)控終端。
1.3軟件設(shè)計
有了硬件設(shè)備做基礎(chǔ)，就要加大力度對軟件進(jìn)行精心的研發(fā)和設(shè)計。在整個地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控軟件的設(shè)計和開發(fā)是研發(fā)的核心。監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計可以劃分成兩個類型：一類是軟件架構(gòu)，另一類是協(xié)議包裝。如果根據(jù)軟件的功能進(jìn)行劃分，可將監(jiān)控系統(tǒng)軟件分為：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、控制模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。具體來說，數(shù)據(jù)采集模塊主要是與嵌入式設(shè)備服務(wù)器進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)發(fā)送信息，接受檢測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲模塊將檢測數(shù)據(jù)保存到用戶指定的數(shù)據(jù)庫，用戶可以通過此模塊對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和操作。若發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)異常，數(shù)據(jù)分析模塊會想用戶提示警告，控制模塊則整個軟件系統(tǒng)進(jìn)行控制。集成監(jiān)控軟件設(shè)計過程中會應(yīng)用到眾多關(guān)鍵技術(shù)，例如：C#編程技術(shù)、TCP/IP通訊技術(shù)、C/C++編程技術(shù)串口通訊技術(shù)等，這些技術(shù)都與協(xié)議包裝有一定的聯(lián)系。協(xié)議包裝是整個監(jiān)控系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵，它可以將不同通訊協(xié)議重修包裝在TCP/IP之上，讓型號不同的發(fā)射機(jī)監(jiān)控數(shù)據(jù)共同運(yùn)用以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。
2發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)的作用
2.1監(jiān)控
監(jiān)控功能是發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，同時也是用戶最需求的功能。詳細(xì)說來，地面數(shù)字?jǐn)?shù)字電視發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控功能主要包括以下三個方面：一是狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、二是數(shù)值數(shù)據(jù)采集、三是運(yùn)程監(jiān)控。下面就分別論述這三個功能的具體實現(xiàn)。對于狀態(tài)數(shù)據(jù)采集功能來說，數(shù)據(jù)狀態(tài)用于顯示出發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)會實時采集發(fā)射機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；集成監(jiān)控系統(tǒng)除了采集發(fā)射機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，還能對發(fā)射機(jī)各部件的參數(shù)值進(jìn)行采集，通過判斷參數(shù)值決定是否向用戶發(fā)出聲光形式的警報；遠(yuǎn)程監(jiān)控功能需要用戶有相應(yīng)的操作權(quán)限才能實現(xiàn)，該功能可遠(yuǎn)程控制發(fā)射機(jī)，通過干預(yù)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行，執(zhí)行發(fā)射機(jī)的開機(jī)與關(guān)機(jī)指令。
2.2查詢和數(shù)據(jù)記錄
地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)除了具有監(jiān)控功能之外，還具備查詢和數(shù)據(jù)記錄的功能。發(fā)射機(jī)的用戶可以通過訪問接口實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的查詢功能與數(shù)據(jù)記錄，監(jiān)控系統(tǒng)在第一時間將采集的狀態(tài)數(shù)值與各部件參數(shù)值，并將其發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，服務(wù)器會以數(shù)據(jù)庫文件的形式進(jìn)行儲存，便于用戶查詢和備份。這項功能的研發(fā)給用戶帶來了極大的便利。
2.中科華核電技術(shù)研究院有限公司北京分公司，北京100086）
摘要：控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)（CRDM）是控制棒的驅(qū)動裝置，它是核反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)惟一的可動部件，也是關(guān)鍵部件之一。為了提高大亞灣核電站在大修期間CRDM噪聲錄波試驗的效率、簡化試驗的過程，通過對CRDM噪聲錄波試驗進(jìn)行分析研究，合理設(shè)計CRDM噪聲錄波試驗臺結(jié)構(gòu)，并采用LabVIEW 軟件編程實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)記錄、分析等多種功能，設(shè)計一種新的CRDM 噪聲錄波試驗臺。該試驗臺解決了試驗數(shù)據(jù)分析困難等問題，簡便易行，對大亞灣核電站大修期間的CRDM試驗具有重要意義。
關(guān)鍵詞 ：LabVIEW；控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)；CRDM噪聲錄波試驗；試驗臺
中圖分類號：TN912.206?34；TP216.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）13?0090?03
收稿日期：2015?01?23
0 引言
核電站機(jī)組的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在很大程度上取決于儀表控制系統(tǒng)的性能水平[1?3]。隨著科技的發(fā)展，核電站的各項設(shè)備正在向更安全可靠和技術(shù)更先進(jìn)的方向高速發(fā)展[4?5]。CRDM是核電站的關(guān)鍵部件之一，具有實現(xiàn)控制操作反應(yīng)堆的啟動、調(diào)節(jié)功率、保持功率、正常停堆等作用[6?10]。在大亞灣核電站中，由于缺少專用試驗臺對CRDM噪聲錄波的功能試驗，導(dǎo)致在大修工作中CRDM 試驗過程繁瑣、試驗后分析數(shù)據(jù)困難，對大修工作的順利進(jìn)行造成影響。因此，本文設(shè)計在大修期間能夠進(jìn)行CRDM噪聲錄波試驗的試驗臺。
1 試驗臺功能
在核電站大修期間，為簡化CRDM試驗過程并實現(xiàn)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析等功能，這里基于LabVIEW軟件設(shè)計試驗臺，以完成相應(yīng)的試驗功能。
CRDM 噪聲錄波試驗的目的是為了檢查CRDM 是否工作正常。在該試驗中，CRDM噪聲錄波試驗將采集的麥克風(fēng)信號和電流信號進(jìn)行比較，然后得出CRDM的響應(yīng)時間，并判斷該響應(yīng)時間是否在閾值范圍內(nèi)。默認(rèn)信號采樣頻率為1 kHz。麥克風(fēng)信號（電壓值）和電流信號（電壓值）將同步采集。
CRDM噪聲錄波試驗信號示意圖如圖1所示。
“CRDM 噪聲錄波試驗”的啟停操作由試驗人員控制。該試驗按棒組分步進(jìn)行，每個棒組由8根棒束編成。試驗中采集的信號最多有32個：8路麥克風(fēng)信號；8路MG信號；8路SG信號；8路LC信號。試驗結(jié)果可以在顯示器中顯示并由打印機(jī)打印。
試驗臺采集CRDM 噪聲錄波信號示意圖如圖2所示。
麥克風(fēng)信號和MG 信號、SG 信號和LC 信號通過麥克風(fēng)信號電纜和電流信號電纜進(jìn)入RGL試驗臺。信號進(jìn)入試驗臺后，經(jīng)過隔離模塊的電氣隔離，通過SCB?68接線盒進(jìn)入PCI?6255采集卡。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可以在顯示器中顯示或經(jīng)打印機(jī)輸出。
2 試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計
CRDM試驗臺設(shè)計為一臺可移動機(jī)柜，如圖3所示。
試驗臺的組成包括：工控機(jī)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，接口機(jī)箱，連接機(jī)箱，電源機(jī)箱，打印機(jī)，若干電纜。試驗臺為框架結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)箱體，框架采用標(biāo)準(zhǔn)型材；頂部四角位置安裝有起吊螺栓；底部安裝4個滾輪，方便在試驗現(xiàn)場移動，其中2 個滾輪帶鎖定裝置。試驗臺采用NI采集板卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并配備工控機(jī)、KVM（鼠標(biāo)、鍵盤和顯示器套件）和打印機(jī)。工控機(jī)中運(yùn)行測試程序；KVM提供人機(jī)接口和人機(jī)交互界面；打印機(jī)用于打印測試結(jié)果。
3 試驗臺軟件設(shè)計
為實現(xiàn)CRDM 噪聲錄波試驗，這里采用LabVIEW進(jìn)行軟件設(shè)計。試驗臺軟件應(yīng)包括信息配置、數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)分析、圖像回放、報表打印等功能。
CRDM噪聲錄波試驗在提棒過程和插棒過程進(jìn)行，需采集的信號包括線圈電流（SG，LG，MG）和勾爪動作聲音信號。電流信號，通過采集隔離放大卡電壓輸出來表征電流信號；勾爪動作信號，通過采集麥克風(fēng)信號獲得。試驗臺以配置文件方式向用戶提供可測試棒組，用戶可從操作界面選擇被測棒組，軟件將對不同測試棒組以獨(dú)立文件夾存儲棒組相關(guān)測試數(shù)據(jù)。
用戶需要根據(jù)實際情況進(jìn)行初始步長設(shè)置，該試驗數(shù)據(jù)采集主界面如圖4所示。
用戶設(shè)置電站名稱、機(jī)組單元、用戶名、溫度、壓力等信息后，開始采集信號。用戶可以通過操作界面手動停止采集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而得出測試結(jié)果。
數(shù)據(jù)分析和回放界面分別如圖5，圖6所示。
在數(shù)據(jù)分析界面，用戶可以選擇任一棒組的測試數(shù)據(jù)，軟件默認(rèn)顯示第一根棒的數(shù)據(jù)，用戶可以選擇其他控制棒的測試數(shù)據(jù)，每一步的T1~T7的測試時間將自動計算，并顯示在表格中。用戶可以點擊打印按鈕，將該測試數(shù)據(jù)打印或點擊導(dǎo)出按鈕，將該測試數(shù)據(jù)導(dǎo)出至Excel或Word文件。
4 結(jié)語
基于LabVIEW 設(shè)計CRMD 噪聲錄波試驗臺，完成CRDM噪聲錄波功能試驗，解決大亞灣核電站在上述試驗過程繁瑣及數(shù)據(jù)分析困難等問題。該試驗臺的設(shè)計，對CRMD試驗有重要意義，同時，對大亞灣核電站的大修工作有著重要的作用。
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近年來，隨著智能電網(wǎng)的深入發(fā)展，智能電表作為智能電網(wǎng)的智能終端，被廣泛應(yīng)用于各類電量結(jié)算關(guān)口、工商業(yè)用戶及民用計量點。智能電表在運(yùn)行過程中，除了實時的電能計量功能外，還會定時記錄負(fù)荷曲線，包括電量、電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，同時，電表的事件記錄可以記錄電表發(fā)生的各類歷史事件，智能電表還會根據(jù)用戶要求進(jìn)行電量凍結(jié)，凍結(jié)電量數(shù)據(jù)會被記錄為歷史數(shù)據(jù)。智能電表提供了豐富多樣的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，通過讀取這些數(shù)據(jù)，可以幫助用戶監(jiān)控電表的工作狀態(tài)，分析電表的負(fù)荷變化情況，查找電表出現(xiàn)計量異常的原因。目前國內(nèi)對于智能電表的實時監(jiān)測基本沒有相應(yīng)手段，廣泛采用的電能量計費(fèi)系統(tǒng)，主要是用來遠(yuǎn)程采集電量相關(guān)數(shù)據(jù)，通過采集終端的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，在主站段獲得一定時間間隔的電量相關(guān)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過電能量計費(fèi)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)不具備實時性，基本不具備問題追溯和故障診斷的功能。當(dāng)前，計量部門如果要對某一只計量表計的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，唯一的方法就是通過表計廠家提供的服務(wù)軟件，通過計算機(jī)和RS485等通訊方式，在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行數(shù)據(jù)的抄讀，往往受到現(xiàn)場環(huán)境和軟件使用的專業(yè)性的限制，操作起來極不方便，效率低。本課題研究的基于Android平臺的藍(lán)牙電表監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過方便的移動終端對電表的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，分析并顯示向量圖。同時，也可以讀取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。
2基本原理
2.1本課題所要解決的技術(shù)問題通過開發(fā)一套基于Android系統(tǒng)的APP軟件，利用手機(jī)等移動終端的藍(lán)牙無線通訊技術(shù)，配合藍(lán)牙無線光電頭，實時與智能電表進(jìn)行交互通訊，獲取電表的各類實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，同時，可以對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過圖形化界面，顯示計量線路的向量圖，極大的方便了用戶的抄表，安裝檢查，狀態(tài)分析，歷史數(shù)據(jù)讀取等工作。2.2本課題的技術(shù)原理藍(lán)牙無線光電頭采用吸附式非電接觸方式，與電能表通訊采用近紅外通訊方式，本光電頭內(nèi)置藍(lán)牙無線模塊，可以實現(xiàn)藍(lán)牙通訊接口與紅外通訊接口的轉(zhuǎn)換，是本系統(tǒng)重要的通訊轉(zhuǎn)發(fā)單元。手機(jī)或移動終端的藍(lán)牙通訊模塊通過自動搜索功能與藍(lán)牙光電頭實現(xiàn)匹配，建立點對點的通訊連接。手機(jī)上的電能表監(jiān)測系統(tǒng)軟件APP，根據(jù)請求指令，發(fā)出數(shù)據(jù)請求，通過藍(lán)牙光電頭轉(zhuǎn)發(fā)給電能表，電能表應(yīng)答數(shù)據(jù)給監(jiān)測系統(tǒng)。電能表監(jiān)測系統(tǒng)軟件通過數(shù)據(jù)分析、處理，在檢測界面顯示實時數(shù)據(jù)，實時繪制向量圖，通過向量圖，不僅顯示了各相電壓電流的數(shù)值，還可以顯示相互的相位關(guān)系，對于分析電表的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)錯誤接線提供了更為直觀的判斷依據(jù)。當(dāng)用戶讀取電表的負(fù)荷曲線、事件記錄等歷史數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會自動將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為文本或Excel文件的格式存儲，便于分析處理。
3技術(shù)關(guān)鍵點及創(chuàng)新點
3.1技術(shù)的關(guān)鍵點關(guān)鍵點一：藍(lán)牙無線通訊光電頭，采用電池供電，數(shù)據(jù)通訊可靠性要求高，尤其是大量數(shù)據(jù)通訊時的功耗保證。要求采用低功耗設(shè)計，重量輕，便于攜帶。關(guān)鍵點二：基于Android平臺的軟件設(shè)計方法，為了提供交互式的人機(jī)界面，需要顯示數(shù)據(jù)和圖形，為此，必須優(yōu)化軟件設(shè)計，將軟件功能模塊化。關(guān)鍵點三：基于Android平臺的移動終端的應(yīng)用。3.2技術(shù)的創(chuàng)新點創(chuàng)新點一：智能電表都具有紅外通訊接口，通常采用近紅外通訊，本課題采用了藍(lán)牙通訊光電頭，本光電頭可以將紅外通訊轉(zhuǎn)換為一般移動終端能識別的藍(lán)牙通信方式，利用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，從而使移動終端與智能電表的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，是智能設(shè)備之間進(jìn)行短距離無線通信的最佳選擇。創(chuàng)新點二：基于Android平臺的運(yùn)用，由于是對電能表的直接通訊，本發(fā)明要求集成智能電表的通訊規(guī)約，要求可以兼容各種版本的智能電表的通訊協(xié)議，對不同軟件版本之間的區(qū)別，能夠自動適應(yīng)。為此，軟件設(shè)計必須采用開放式的程序設(shè)計方法，通訊軟件的設(shè)計也必須在充分理解電能表計量原理的基礎(chǔ)上采用合理的數(shù)據(jù)采集方式。
4軟件設(shè)計方案：
4.1系統(tǒng)軟件設(shè)置框圖（圖2）：4.2開發(fā)環(huán)境:軟件開發(fā)平臺：系統(tǒng)是Android4.0以上版本開發(fā)工具Xamarin。4.3功能模塊設(shè)計:4.3.1軟件登錄和常用軟件設(shè)計一樣，提拱用戶登錄功能。4.3.2軟件連接監(jiān)測電表需要一些通訊配置參數(shù)，只有正確配置好，才能夠連接電表，監(jiān)測電表。連接電表成功后，會把電表的基本信息顯示出來。4.3.3方案配置本軟件功能點是通過配置方案來進(jìn)行的，可以靈活配置。默認(rèn)配置是三個方案：安裝檢查；向量圖；歷史數(shù)據(jù)。安裝檢查（1）配置需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)項。（2）選擇需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)項。（3）對電能表的運(yùn)行工況進(jìn)行檢查的時候，需要實時監(jiān)測電表的運(yùn)行狀況，監(jiān)測電壓、電流、功率、功率因數(shù)，相角。向量圖（1）系統(tǒng)會自動讀出三相電壓，三相電流的數(shù)值和各自的相角關(guān)系。（2）根據(jù)讀出的電壓電流數(shù)值及相角，繪制實時向量圖。歷史數(shù)據(jù)當(dāng)某一只電表出現(xiàn)可疑情況，或出現(xiàn)缺陷時，我們需要讀出電表的歷史數(shù)據(jù)記錄和事件記錄，用于故障分析。
5結(jié)論
基于Android平臺的藍(lán)牙無線電表監(jiān)測技術(shù)可以方便地安裝在用戶手機(jī)上，供電局計量專業(yè)人員和供電營業(yè)所抄表人員不需要借助電腦和服務(wù)軟件，僅通過手機(jī)操作，就可以檢查電表的安裝是否正確，監(jiān)測電表運(yùn)行狀態(tài)是否正常。本項目研發(fā)成功后，不僅計量管理部門可以采用本電表監(jiān)測系統(tǒng)軟件進(jìn)行安裝調(diào)試，故障診斷，數(shù)據(jù)讀取。還可以推廣到其他變電站運(yùn)行維護(hù)人員作為必備的巡查工具，尤其是，還可以給各供電所用戶抄表人員作為現(xiàn)場抄表的工具，減少人為抄表的差錯率，大大提高工作效率，節(jié)省運(yùn)維成本。
目前，在工業(yè)控制等領(lǐng)域，開發(fā)了大量實時趨勢曲線繪制軟件。但在非實時數(shù)據(jù)記錄領(lǐng)域，開發(fā)趨勢曲線繪制的較少，本文以非實時數(shù)據(jù)記錄儀曲線繪制軟件設(shè)計為對象，簡要介紹了數(shù)據(jù)記錄儀的數(shù)據(jù)采集過程，并在此基礎(chǔ)上重點介紹基于VB6.0的曲線繪制軟件的算法設(shè)計與實現(xiàn)。
1.數(shù)據(jù)記錄儀的工作過程
本文中數(shù)據(jù)記錄儀主要是完成對某探測器獲取的目標(biāo)回波信號和四路數(shù)字信號（如上電信號，識別信號等）的電壓等參數(shù)進(jìn)行采樣，并將采集的數(shù)據(jù)保存在存儲器里。通過PC機(jī)串口讀出數(shù)據(jù)記錄儀存儲器中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析軟件實現(xiàn)對記錄的各路信號及相關(guān)參數(shù)的再現(xiàn)、分析和處理。系統(tǒng)工作過程如圖1所示。數(shù)據(jù)記錄儀接入探測器后，探測器和數(shù)據(jù)記錄儀同時上電。DSP在上電時完成初始化，打開捕獲中斷，為捕獲數(shù)字信號量做好準(zhǔn)備，隨后DSP開始采樣模擬通道的數(shù)據(jù)。在采樣的過程中，如果有數(shù)字量產(chǎn)生，將產(chǎn)生捕獲中斷請求，在中斷服務(wù)程序中（捕獲中斷服務(wù)程序流程如圖2），將捕獲到的記數(shù)值寫入Flash，直到將Flash寫滿。試驗結(jié)束后，通過數(shù)據(jù)記錄儀與PC機(jī)串口通信，讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和
處理。捕獲中斷服務(wù)程序流程中寫入Flash的數(shù)據(jù)都大于3FFH是為了把它們從模擬信號中區(qū)分開來。因為A/D采樣結(jié)果為10位，采樣結(jié)果不會大于3FFH，而Flash為兩個8位單元存儲一個采樣結(jié)果（可存儲16位數(shù)）。即巧妙的利用Flash存儲數(shù)據(jù)長度大于DSP采樣結(jié)果的數(shù)據(jù)長度來區(qū)別模擬信號與數(shù)字信號。
2.數(shù)據(jù)記錄儀分析軟件設(shè)計
數(shù)據(jù)記錄儀分析軟件是實現(xiàn)人機(jī)對話的界面軟件。它的核心任務(wù)是將采集到的、存儲在閃存中的數(shù)據(jù)通過計算機(jī)的串口讀入到計算機(jī)中，并繪制成曲線供設(shè)計人員參考。同時要求能通過串口發(fā)送指令，擦除閃存，以便下次采集數(shù)據(jù)；能夠正確的反映采集數(shù)據(jù)的時間信息；能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)和分析結(jié)果進(jìn)行管理；能夠盡量保證數(shù)據(jù)的正確性、可靠性；能夠在算法上保證分析速度快等。軟件設(shè)計的系統(tǒng)框圖如圖3所示。
首先，利用VB6.0中MSComm控件實現(xiàn)串口通信，讀取Flash中的采樣數(shù)據(jù)。要注意Flash中存儲單元數(shù)據(jù)是8位的，而A/D采樣數(shù)據(jù)是10位，在讀flash時，在算法上就必須考慮將兩個數(shù)據(jù)單元合并為一個單元。同時，F(xiàn)lash中存儲的數(shù)據(jù)是字節(jié)型的，在讀取數(shù)據(jù)的過程中，將數(shù)據(jù)直接由十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，可以簡化算化。本設(shè)計中，首先要把動態(tài)數(shù)組定義為字節(jié)類型；其次，把InputMode屬性值設(shè)置為1，表示以二進(jìn)制形式讀取。另外，把讀取的高位數(shù)據(jù)乘以256，再與低位相加，即可將數(shù)據(jù)直接由十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制。
對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即將從Flash中讀出并保存在PC機(jī)中文本文件的數(shù)據(jù)依次全部賦值給一個數(shù)組。這樣，按照時間先后順序采集到的數(shù)據(jù)，將依次放在一個數(shù)組中。這就為曲線的繪制和時間坐標(biāo)的確定作好了準(zhǔn)備。采樣數(shù)據(jù)保存在PC機(jī)中格式如圖4，數(shù)據(jù)是以文件追加的方式保存在文本文件中的。在VB6.0中，打開文本并實現(xiàn)數(shù)據(jù)依次全部賦值給一個數(shù)組的算法流程如圖6。實踐證明，采用圖4的保存格式和圖5的算法，能顯著提高數(shù)據(jù)處理速度。
繪制采樣數(shù)據(jù)曲線就是將采集到的數(shù)據(jù)以曲線的形式表現(xiàn)出來。同時將一些所需要的參數(shù)體現(xiàn)出來。在VB6.0中，畫連接線時，前一條線的終點就是后一條線的起點。繪制曲線時，每個畫面顯示10000個采樣點，第二個畫面從10001顯示下面的10000個采樣數(shù)據(jù)，依次類推，完成所有采樣點的繪制。多路信號的識別算法與曲線的繪制如圖6。模擬信號和數(shù)字信號的區(qū)別是通過不同顏色來區(qū)分的。
3.系統(tǒng)試驗
示波器采樣圖形如圖7，分析軟件恢復(fù)圖形如圖8。從以上兩圖可以看出，分析軟件恢復(fù)出了正確的圖形。圖9中信號負(fù)壓部分被削去。這是信號調(diào)理電路作用的結(jié)果。同時，由于毫米波探測器非常靈敏，其低噪在不同外部環(huán)境中變化較大，且在飛行階段不易有示波器檢測。因此兩個圖中的低噪存在一定差異。數(shù)據(jù)記錄儀在實際應(yīng)用中取得了好的效果，對于獲取有效的試驗數(shù)據(jù)，分析試驗結(jié)果起到了很好的作用。
參考文獻(xiàn)
1 前言
商業(yè)智能通常被理解為將企業(yè)中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，幫助企業(yè)做出明智的業(yè)務(wù)經(jīng)營決策的工具，是對商業(yè)信息的搜集、管理和分析的過程，目的是使企業(yè)的各級決策者獲得知識或洞察力，促使他們做出對企業(yè)更有利的決策。所獲取的數(shù)據(jù)一般由來自企業(yè)內(nèi)部的財務(wù)、業(yè)務(wù)、人力數(shù)據(jù)以及來自企業(yè)所處行業(yè)和競爭對手的外部數(shù)據(jù)組成。而實現(xiàn)這一工具則依賴于目前正在飛速發(fā)展的數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)展現(xiàn)等方面的前沿技術(shù)。筆者所負(fù)責(zé)的某數(shù)據(jù)分析平臺項目屬于一個典型的商業(yè)智能項目，該項目是為契合公司轉(zhuǎn)型和市場轉(zhuǎn)型的內(nèi)外部要求，解決總分機(jī)構(gòu)在計劃下達(dá)、預(yù)算管理、資源配置、考核激勵等方面的困擾，而決定建設(shè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)工具，通過搭建分支機(jī)構(gòu)經(jīng)營管理指標(biāo)體系模型，建設(shè)透明、多維、全面的分析指標(biāo)展示平臺。通過項目幾年的建設(shè)，筆者對于商業(yè)智能系統(tǒng)的建設(shè)也有了一些淺見與讀者分享。
2 智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)的獲取、整合和分析及差異性
首先，從需求分析層面看，商業(yè)智能系統(tǒng)需求分析的側(cè)重點是數(shù)據(jù)的獲取、整合和分析，一般意義的IT系統(tǒng)，比如銀行或電信核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求分析往往關(guān)注的是工作流程的實現(xiàn)和業(yè)務(wù)邏輯的控制，二者需求的側(cè)重點有很大的不同。對于BI開發(fā)人員來說，一般不會面對復(fù)雜的流程和邏輯，只要將數(shù)據(jù)源梳理清楚，將數(shù)據(jù)質(zhì)量做到符合要求，將分析結(jié)果展現(xiàn)到位就可以完成任務(wù)，任務(wù)看似簡單，但數(shù)據(jù)分析的結(jié)果是否真的符合業(yè)務(wù)需求，很多時候卻不像業(yè)務(wù)流程那樣能夠準(zhǔn)確的把握，這其中核心的問題就是在客戶提供的需求說明的背后往往隱含著很多沒有明示的管理策略和業(yè)務(wù)邏輯，這些背景知識和管理訴求往往需要深厚的業(yè)務(wù)經(jīng)驗才能準(zhǔn)確領(lǐng)會，并且還要能夠準(zhǔn)確、簡明、扼要的表述出來。比如說，曾經(jīng)在項目中有一個重要需求，要設(shè)計一套數(shù)據(jù)指標(biāo)定期展示給產(chǎn)品線和分支機(jī)構(gòu)，需求表述的很簡單，就是提取數(shù)據(jù)并定期更新展示。但是后來在需求落地的過程中，發(fā)現(xiàn)用戶群是一個矩陣型的管理結(jié)構(gòu)，每個分支機(jī)構(gòu)都有產(chǎn)品線部門設(shè)置，總公司也有專門的對口產(chǎn)品線管理部門來監(jiān)控這些指標(biāo)的變化，條中有塊，塊中有條。由于各個分支結(jié)構(gòu)面對的市場狀況不同，對于前端業(yè)務(wù)開拓人員的績效激勵和工作組織模式也不同，因此總公司對于其考核的要求也不同，存在很多個性化和差異化的需求實現(xiàn)，然而在提交需求說明的時候，由于需求方的人員表述能力較差，很多個性化和差異化的東西都沒有一一體現(xiàn)，為后續(xù)的設(shè)計開發(fā)帶來了不少問題。面對這樣的需求，在開發(fā)前時必須充分考慮的建設(shè)這一指標(biāo)體系的背后的管理意義，理解為什么分支機(jī)構(gòu)存在差異化的需求以及如何滿足，管理層如何看待這個問題，期待通過這一功能的實現(xiàn)達(dá)到怎樣的目標(biāo)等等，類似于管理咨詢顧問一樣的業(yè)務(wù)訪談和需求挖掘的過程是必不可少的步驟，只有準(zhǔn)確的理解用戶的管理意圖才能為為后續(xù)合理的設(shè)計做好鋪墊和準(zhǔn)備。
其次，由于在需求層面的差異，導(dǎo)致在具體技術(shù)實施的層面上，一個BI項目的技術(shù)側(cè)重點和一般意義的IT業(yè)務(wù)系統(tǒng)也很不一樣。在BI項目中，往往數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、統(tǒng)計分析軟件、數(shù)據(jù)可視化工具等成型的商業(yè)套裝軟件產(chǎn)品大行其道，同時因為在業(yè)務(wù)流程控制層面的需求比較弱，因此技術(shù)框架和功能模塊的設(shè)計也不需要過多額外的開發(fā)，可以用比較成熟穩(wěn)定的技術(shù)框架稍作改造直接應(yīng)用，因此工作的重點就會集中在以下三個方面：一是如何多快好省的使用和操作好現(xiàn)成的軟件工具，將其具備的功能與現(xiàn)有需求做好匹配；二是做好數(shù)據(jù)模型的分析和開發(fā)，明確分析維度和分析目標(biāo)之間的邏輯關(guān)系，設(shè)計內(nèi)容盡量的全面、擴(kuò)展方便的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；三是強(qiáng)化用戶界面（UI）和用戶體驗（UE）設(shè)計，讓用戶能方便快捷的獲取或者理解數(shù)據(jù)。由上面的分析可以進(jìn)一步得到結(jié)論，一個商業(yè)智能系統(tǒng)的開發(fā)需要的關(guān)鍵人力資源，一般可以由商業(yè)套裝軟件應(yīng)用專家、數(shù)據(jù)模型構(gòu)建專家（一般而言由業(yè)務(wù)專家和數(shù)據(jù)分析工程師共同處理）、界面和用戶體驗設(shè)計工程師三大類人員構(gòu)成，而傳統(tǒng)意義的軟件設(shè)計工程師和系統(tǒng)架構(gòu)師在商業(yè)智能項目里面扮演的角色將不如在生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)里面顯得那么重要，因為在系統(tǒng)架構(gòu)、流程設(shè)計、算法優(yōu)化等等方面沒有突出的設(shè)計需求，很多關(guān)鍵處理都由套裝軟件自帶的功能處理，屬于軟件應(yīng)用問題和二次開發(fā)，比如如何設(shè)置定期數(shù)據(jù)抽取計劃，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，如何模擬excel的網(wǎng)頁操作，如何模擬回歸分析等等，這些需求和功能都是一般大型套裝軟件必備的功能之一，我們所需要做的就是如何正確有效的應(yīng)用這些功能。同樣，數(shù)據(jù)模型構(gòu)建和界面設(shè)計等也都屬于非核心的軟件開發(fā)技術(shù)范圍，但在商業(yè)智能系統(tǒng)里面卻顯得尤為重要。
最后，就是商業(yè)智能系統(tǒng)的軟件過程模型也有所區(qū)別于一般意義的傳統(tǒng)軟件開發(fā)。軟件開發(fā)的過程模型包括瀑布開發(fā)、迭代開發(fā)和原型開發(fā)等方式方法，瀑布模型是最典型也是最常用的軟件工程方法論，瀑布模型將軟件生命周期劃分為制定計劃、需求分析、軟件設(shè)計、程序編寫、軟件測試和運(yùn)行維護(hù)等六個基本活動，并且規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。但是這種開發(fā)方法特別要求前期的需求嚴(yán)謹(jǐn)清晰，因此往往不適合BI系統(tǒng)的開發(fā)。筆者所參與的數(shù)據(jù)分析平臺項目，分析目標(biāo)由淺入深，數(shù)據(jù)范圍逐漸擴(kuò)大，數(shù)據(jù)更新頻率也是由年到日逐步縮小粒度，很多新的需求是在應(yīng)用過程中隨時加入，但用戶又要求短時間內(nèi)在系統(tǒng)上實現(xiàn)，理想的瀑布模型很不適合這種需求經(jīng)常變化又比較緊急的情況，而適當(dāng)?shù)牟捎迷涂焖匍_發(fā)或者迭代螺旋開發(fā)的方式，由簡入繁，循序漸進(jìn)，是比較合理的工作方式，通過原型系統(tǒng)來進(jìn)一步理清思路和需求，同時確定軟件開發(fā)的迭代計劃和發(fā)展線路，既能階段性的看到成果，然后不斷的完善和提升項目的質(zhì)量。關(guān)于原型開發(fā)模式和螺旋迭代模式，本文不再贅述。
3 總結(jié)
1基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)重要內(nèi)容
1.1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性的保障
在開發(fā)過程中，要將安全性放在首要位置，觀察所進(jìn)行的開發(fā)任務(wù)是否符合現(xiàn)階段計算機(jī)軟件的使用需求，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中比較常見的病毒類型來對系統(tǒng)軟件進(jìn)行加密，這樣能夠最大限度的降低使用威脅。軟件加密可以理解為開發(fā)過程中的重點內(nèi)容，關(guān)系到系統(tǒng)是否能夠在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)達(dá)到使用安全標(biāo)準(zhǔn)，隨著系統(tǒng)使用時間的增加，很容易出現(xiàn)漏洞現(xiàn)象，此時所進(jìn)行的開發(fā)也要從軟件的更新方面來進(jìn)行，這樣在使用過程中即使遇到嚴(yán)重的安全性下降問題，也能夠通過后期的使用更新來得到解決。由此可見，在設(shè)計期間科學(xué)的利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析能夠使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)到達(dá)更理想的效果，這也是現(xiàn)階段開發(fā)技術(shù)中重點提升的部分功能，需要技術(shù)人員加強(qiáng)創(chuàng)新研究。
1.2網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析在系統(tǒng)開發(fā)中的體現(xiàn)
運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析能夠在短時間內(nèi)促進(jìn)軟件開發(fā)任務(wù)更好的進(jìn)行，同時這也是開發(fā)期間需要重點研究的內(nèi)容，針對傳統(tǒng)方法中所遇到的問題，在新型數(shù)據(jù)庫運(yùn)用時要作為重點解決的內(nèi)容。開發(fā)過程中如何運(yùn)用數(shù)據(jù)庫，其中包含了大量的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，并且能夠隨著使用過程中效果的不斷提升，來促進(jìn)管理計劃在其中更好的落實。軟件投入使用后對于病毒的檢測是自動進(jìn)行的，這樣能夠避免出現(xiàn)使用安全性下降的嚴(yán)重問題，同時也能夠確保使用期間操作人員更好的向系統(tǒng)發(fā)出指令，以免造成嚴(yán)重的安全不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行加密處理，能夠確保其中的軟件得到更好的使用，并保護(hù)重要的數(shù)據(jù)信息不會丟失。
2基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)建議
2.1進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份
在開發(fā)過程中，很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)信息丟失，針對這一問題，在開發(fā)過程中，需要針對爭議性比較大的部分?jǐn)?shù)據(jù)來進(jìn)行備份處理，將其保存在網(wǎng)絡(luò)存儲盤中，這樣即使開發(fā)期間軟件存儲系統(tǒng)出現(xiàn)問題，也能夠快速的通過網(wǎng)絡(luò)備份來對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理，確保開發(fā)任務(wù)可以繼續(xù)順利進(jìn)行。在開發(fā)期間，所遇到的問題都能夠通過數(shù)據(jù)分析的合理運(yùn)用來得到快速解決，這也是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)過程中技術(shù)先進(jìn)性的具體體現(xiàn)。在此環(huán)境下，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)針對經(jīng)驗來進(jìn)行相互交流，在短時間內(nèi)快速進(jìn)步，并達(dá)到理想的使用安全性標(biāo)準(zhǔn)，這樣后續(xù)的設(shè)計任務(wù)也能夠順利進(jìn)行，幫助提升軟件使用過程中的創(chuàng)新性，能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中快速的完成數(shù)據(jù)補(bǔ)充與內(nèi)容更新。
2.2提升軟件的使用兼容性
設(shè)計時兼容性的保障也是十分重要的，在這樣的環(huán)境下，開展開發(fā)任務(wù)需要通過框架結(jié)構(gòu)測試來觀察是否能夠適應(yīng)使用環(huán)境。在設(shè)計初期，如果發(fā)現(xiàn)兼容性不達(dá)標(biāo)的問題，可以通過對后續(xù)軟件設(shè)計框架的調(diào)整來達(dá)到理想的使用狀態(tài)，同時這也是設(shè)計期間需要重點注意的內(nèi)容，關(guān)系到系統(tǒng)的運(yùn)行使用的安全性，對于一些比較常見的安全性不足問題，在設(shè)計時會重點的優(yōu)化解決。以免造成嚴(yán)重的安全性下降問題。設(shè)計期間要合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能，對軟件的數(shù)據(jù)組成進(jìn)行科學(xué)分析，并篩選出其中比較重要的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行備份處理，以備使用。
2.3虛擬局域網(wǎng)的應(yīng)用
運(yùn)用虛擬局域網(wǎng)，能夠在短時間內(nèi)擴(kuò)大軟件的存儲功能，并幫助更好的提升使用過程中的軟件穩(wěn)定性。運(yùn)行期間，系統(tǒng)能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺中自動的搜索更新數(shù)據(jù)庫，并在網(wǎng)絡(luò)允許的情況下自動完成更新任務(wù)，通過這種方法來幫助降低使用過程中的網(wǎng)絡(luò)安全性影響，并且在存儲功能與數(shù)據(jù)分析功能上都會有很明顯的進(jìn)步，這也是傳統(tǒng)方法中難以解決的，在這樣的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)功能的實現(xiàn)會通過虛擬局域網(wǎng)部分。這種方法更方便對軟件的安全性進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題也能在局部范圍內(nèi)解決，不容易造成嚴(yán)重的安全性下降問題。設(shè)計技術(shù)的合理選擇直接關(guān)系到后續(xù)軟件是否能夠正常使用，并且在功能上也存在很多的不合理現(xiàn)象，針對傳統(tǒng)方法中存在的各類問題，能夠更好的解決，并促進(jìn)使用效果得到更多的發(fā)揮，解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中所受到的安全威脅。明確重點的技術(shù)方法之后，在設(shè)計過程中需要科學(xué)的落實應(yīng)用，高效完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計任務(wù)。
3結(jié)語
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)是一個長期且復(fù)雜的任務(wù)，即使現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)日漸成熟、網(wǎng)絡(luò)安全防范體系也日趨完善，但是網(wǎng)絡(luò)安全問題是相對存在的。因此，在實際計算機(jī)應(yīng)用管理中，只能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)寬帶的特點和具體的應(yīng)用需求去找到平衡網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)性能，以此為指導(dǎo)思想來配置網(wǎng)絡(luò)安全軟件。
參考文獻(xiàn)
基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件采用NIsbRIO－9606板卡附加NI9683夾層板使用，軟件由FPGA程序和上層VI組成。LabVIEW中為數(shù)據(jù)采集硬件提供驅(qū)動程序，用戶通過驅(qū)動程序的用戶接口Measurement＆AutomntionExplorer（MAX）對硬件進(jìn)行各種必要的設(shè)置與測試，從而完成上位機(jī)與硬件之間的數(shù)據(jù)傳遞。LabVIEW的數(shù)據(jù)采集VI按Measurement＆AutomntionExplore中的設(shè)置采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析與處理。
1．1采集系統(tǒng)硬件設(shè)計NIsbRIO－9606嵌入式控制和采集設(shè)備在單塊印刷電路板（PCB）上集成了實時處理器、可重新配置FPGA和I／O。它具有400MHz工業(yè)處理器、XilinxSpartan－6LX45FPGA、RIO夾層卡連接器；RIO夾層卡連接器是一類高速度、高帶寬連接器，可直接訪問處理器和96條3．3V數(shù)字I／OFPGA線。sbRIO－9606在設(shè)計上能夠輕松嵌入高容量的應(yīng)用，具有靈活性和可靠性。NI9683是一款適用于任何NISingle－BoardRIO設(shè)備的多模擬I／O和數(shù)字I／O板卡。用戶可通過RIO夾層卡（RMC）連接器將所有輸入和輸出連接至NISingle－BoardRIO控制器板卡。NI9683提供了16路同步模擬輸入通道與絕緣接地參考的連接；8路掃描模擬輸入通道；借助NI9683I／O通道的多個功能，用戶可將該板卡用于從與工業(yè)設(shè)備（如電磁閥、激勵器、繼電器）進(jìn)行通信到電力電子和電機(jī)控制等一系列工業(yè)應(yīng)用。
1．2采集系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，采用模塊化和層次化的編程思想，從底層FPGA到上層VI的層次化，不但增加程序的可讀性和清晰性，還大大縮短開發(fā)周期。LabVIEW的FPGA項目的建立必須通過項目管理器進(jìn)行，在項目管理器下選擇板卡NI9606，然后手動創(chuàng)建FPGA項目，并配置相應(yīng)的夾層板和IP，在FPGA終端（FPGATarget）創(chuàng)建FPGAVI，打開該VI進(jìn)行編程，同時對于采集FPGA終端需要配置相應(yīng)的采集范圍，選擇±10，將編好的FPGA程序進(jìn)行編譯即下載到板卡運(yùn)行，然后經(jīng)過頂層VI的調(diào)用、讀取和關(guān)閉，采集數(shù)據(jù)。采集系統(tǒng)軟件部分主要包括數(shù)據(jù)采集模塊和功率模塊設(shè)計，基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件方框圖如圖2所示。
1．2．1數(shù)據(jù)采集模塊系統(tǒng)電壓電流參量經(jīng)過調(diào)理電路，得到±10范圍內(nèi)的信號，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換送入NI9683的模擬輸入端口，LabVIEW利用FPGA模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，F(xiàn)PGA全稱為現(xiàn)場可編程門陣列。集成數(shù)字電路芯片都是由各種基本的門電路組成的，每種特定的芯片都是為特定功能設(shè)計的，雖然規(guī)模更大、功能更強(qiáng)的芯片能帶來方便，但其種類繁多、功能各異給學(xué)習(xí)造成困難，而LabVIEW中的FPGA模塊用軟件來改變硬件功能，很好地解決了這個問題。未上電之前，F(xiàn)PGA內(nèi)部是空白的。上電后，通過讀取里面存儲的內(nèi)容，F(xiàn)PGA會自動配置，形成了需要的功能芯片。數(shù)據(jù)采集FPGA程序框圖及前面板如圖3所示。FPGA有自己的基準(zhǔn)時鐘，最高能達(dá)到400MHz，通常采用40MHz板載時鐘，一個時鐘周期即一個脈沖周期25ns，以往單片機(jī)等采樣硬件的采樣時鐘都是毫秒級的，因此，能保證FPGA數(shù)據(jù)采集的快速性和實時性。Ni的FPGA模塊以LabVIEW作為基本開發(fā)環(huán)境，采用圖形化編程，極大地方便開發(fā)，縮短開發(fā)周期。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集部分程序框圖如圖4所示。
1．2．2功率模塊對電能質(zhì)量的檢測，功率模塊是不可缺少的，利用FFT算法對采樣信號電壓電流進(jìn)行分析得到各自的相頻和幅頻特性，求出電壓電流的相位差，從而求得功率因數(shù)PF，采樣信號為線電壓和線電流，經(jīng)過RMS單元得到線電壓和線電流的有效值，根據(jù)三相電路功率計算公式，再根據(jù)有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)之間的關(guān)系，得到視在功率、有功功率和無功功率。其軟件流程圖如圖5所示。
2實驗結(jié)果
基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對電能質(zhì)量的電壓、電流參量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所采集系統(tǒng)為三相供電系統(tǒng)，AI0－AI2為三相電壓A，B，C，AI3－AI5為三相電流，通過FPGA程序采集數(shù)據(jù)，頂層VI通過調(diào)用FPGA程序，讀取采樣結(jié)果，提取采樣數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行功率運(yùn)算，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序框圖如圖6所示。從圖中可以看到其中一相的電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，其有效值為380V，電流波形含有諧波，其基波如圖為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，同時還可觀測到電壓電流的幅頻特性，經(jīng)過處理得到視在功率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)。實驗用HIOKI3169－20鉗式功率計檢測結(jié)果與之對照，HIOKI3169－20鉗式功率計的檢測精度為有功功率：±0．2％rdg。以電能質(zhì)量分析儀的視在功率1338．9VA為測量真值，檢測系統(tǒng)測量值如表1所示。經(jīng)過實驗運(yùn)行得到的結(jié)果如圖7所示。由表中可知，以電能質(zhì)量分析儀測量值作為系統(tǒng)真值，得到采集系統(tǒng)采樣誤差為0．12％，采樣精度為0．26％，在誤差允許的范圍內(nèi)，達(dá)到測量要求。
