時間:2022-08-06 13:33:04
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1.1心電網絡建設情況
心電網絡系統的建設,其本質就是一套完善的心電檢查的整體解決方案,包括心電檢查開單、患者就診、數據存儲、數據讀取和展示等功能模塊,我院網絡系統心電檢查流程。首先從HIS獲取患者申請信息,連接進入PACS、EMR,然后使用電子簽章、電子記費、網絡查詢等共享患者信息,實現院內所有臨床科室的床旁心電圖采集傳輸,建立心臟病患者資料庫,為心電圖檢查建立全新的集中式工作模式。在門急診建立診斷中心,安裝門診預約登記系統、電子叫號系統、醫生報告診斷系統、主任審核系統、夜間值班診斷系統,心電圖機采集設備聯網,統計檢索管理系統。心電圖檢查包括預約登記、電子叫號、記費、檢查、報告、集中存儲、臨床共享、統計檢索等全流程的信息化管理平臺。病房配備手持移動式心電圖機,建立床旁心電圖采集模式;同時通過WEB瀏覽系統或HIS醫生工作站進行全院臨床信息共享。信息化建設方面,需要安裝心電圖數據服務器、存儲服務器,與HIS、EMR、門診一卡通等系統進行集成對接[4]。
1.2建設效果
1.2.1簡化患者檢查和報告流程我院現有心電網絡自2010年開始建設至今,已經順利突破了心電信息的網絡化、集成化、數據集中存儲等難點。現在,醫生只需要在醫生站開具相應醫囑之后,患者即可憑借手腕上的腕帶至心電中心進行心電檢測。檢測完畢后,檢測結果經相關心電醫生分析后,分析與檢測結果一并上傳至心電網絡,醫生只需在自己的醫生站即可查看檢測結果及心電醫生的檢測分析。通過系統建設,在各個科室現有常用軟件上(如EMR系統)添加心電信息管理平臺的相應接口,使門診、病區等整體區域心電圖檢查流程化,專家在線診斷,提高診斷精確度與標準。檢查后的結果由專業的醫生集中處理,通過WEB方式將報告在全院醫生工作站上,實現心電圖信息圖像全院并共享。臨床醫生可以獲得專業的圖文診斷報告,可以看到心電圖原始數據以及保存的心電圖資料。臨床醫生可以在區域內任意電腦上瀏覽電子心電圖報告,隨時打印,方便會診[5]。
1.2.2心電網絡數據庫建設心電網絡的建設,解決了心電圖數據集中存儲的問題。通過建立區域的心電圖數據庫,為將來患者再次就醫提供歷史資料,也為醫院各種心臟病統計學提供數據基礎。其優點主要表現在以下幾個方面:①積累臨床資料,資源共享,廣泛討論;②從個案的心電圖資料中發現共性的特征,總結經驗,有助于這類疾病的早期診斷和正確合理治療;③隨時觀察、對比,改善預后,提高診療質量;④為青年醫師、基層醫生提供臨床心電圖信息資料,指導臨床研究方向,促進學科診療水平的提高。
2發展方向
2.1檢查部分對于心電檢查部分來說,其發展的趨勢是逐漸向臨床靠近,目標是通過移動心電檢查設備的使用以及對科室醫生的培訓,讓患者在床邊就能及時完成心電圖的檢測,同時將檢查數據實時傳送到診斷中心,通過網絡將結果展現在醫生的電腦上。我院對無法移動或行動不便的患者,由科室專人負責使用手提式移動心電檢測設備對其進行心電檢測。但檢測結果無法上傳至心電檢測中心。下一步建設的目標就是選用帶有無線網絡連接功能的心電檢測一體化設備,通過現有的醫護無線網絡,實時上傳檢測結果,避免后期數據與系統分離,也減輕醫生的工作強度,提高工作效率[6]。
2.2診斷部分建立統一的心電檢查診斷中心。當各個檢查點完成檢查后,由系統自動將數據傳至心電診斷中心,采用國際通用的診斷用語庫編寫報告,提供豐富的報告診斷庫,避免過多的鍵盤輸入,快速的報告輸入,支持心電圖原始報告多次對比功能。建立報告網絡系統,將臨床送達的心電圖進行診斷報告網絡,縮短醫生獲得診斷報告時間。診斷醫生可以將接收到的心電圖進行自動報告錄入、給出標準報告,經WEB系統給臨床醫生,臨床醫生可以在醫生工作站或護士工作站上獲得心電圖診斷報告。并支持心電圖、測量分析參數、心電圖特征描述、心電圖診斷等報告輸出[7]。
3存在的問題
心電網絡的建設給患者、醫生帶來便捷和高效的就醫過程,但同時也不可避免地存在一些無法回避的問題,如網絡傳輸不穩定、臨床醫生技能不熟練等問題。所以,隨著心電網絡的逐步建立和完善,為了保證其日常的正常運轉,需要投入大量的維護工作,如:系統與硬件供應商的售后服務;信息中心的網絡保障和應急方案;臨床科室正確使用設備,嚴格按照規范進行操作,盡量減少和避免無效心電圖的產生;心電圖室在保證日常工作正常開展的同時,還需要對以上工作進行協調、支持與幫助。
1.2網絡硬件
1.2.1網絡中服務器與客戶機的選擇系統結構選擇客戶機-服務器系統,該技術是計算機發展史上的一次革命,它與集中式平臺、計算機局域網體系結構不同,它以系統成本低、功能強大、用戶可以自由實現各種各樣的客戶機與服務器的聯網組合等顯著優點,被廣大用戶所采用[4].這種結構的優點體現在:服務器能夠對網絡中的數據進行有效的控制和管理,對于沒有取得安全機制授權和鑒別的客戶,不允許其對服務器中的數據進行非法訪問,充分保證了系統地安全性能.客戶機是具有獨立性能的智能化微機,它既可以單獨運行存儲在其中的應用程序,也可以通過網絡享受服務器提供的服務.網絡最重要的作用是資源共享和信息傳遞.對于共享的資源來說,絕大多數都存在于網絡服務器中,因此,作為網絡服務器的微機應具有大容量、高速度、性能可靠等優點.根據機房現有機器的特點,選擇PIV3.0GHz的處理器,1GB的內存,160GB的硬盤作為基本配置的高檔微型計算機作為網絡服務器.客戶機有37臺同樣檔次的微機組成,PIV2.6GHz的處理器,520MB的內存,80GB的硬盤作為基本配置.
1.2.2網絡互聯設備網絡互聯(Interconnection)就是根據實際情況,選擇合適的技術和設備將相互獨立的網絡或計算機連接起來,從而達到數據交換和資源共享的目的.一般來說,網絡互聯的方式主要有如下兩種:一是通過中繼系統實現網絡互聯;二是通過互聯網進行網絡互聯.考慮到機房的具體情況,將采用第一種互聯方式.目前常用的中繼設備有中繼器、集線器、交換機、路由器和網關.本系統將采用TPLink24端口的智能交換機,配以3COM公司及D-LINK10M/100M自適應網卡.具體連接過程是從其中一臺交換機的一個下方端口引出一條線接入另一臺交換機的上方端口,即可實現將37臺客戶機全部連接.
1.2.3通信介質傳輸介質是指連接計算機的通訊線路,一般分為有線介質和無線介質兩類.雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的3種有線傳輸介質.無線電通信、微波通信、紅外線通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸介質.雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質.由于它具有性能好、成本低、抗干擾作用強的特點,因此在機房組建網絡系統中使用了非屏蔽雙絞線作為通信介質.如圖3所示.它是由兩根絞在一起的導線來形成傳輸電路.兩根導線絞在一起主要是為了防止干擾(線對上的差分信號具有共模抑制干擾的作用),利用RJ-45水晶頭連接在網絡互聯設備上.
2網絡軟件
完整的計算機網絡是由計算機網絡硬件和網絡軟件共同組成的.要實現計算機網絡的基本功能,必須在具備了計算機網絡硬件的同時,配備完善的網絡軟件.而計算機網絡軟件,又分為網絡系統軟件和網絡應用軟件.
2.1網絡操作系統[5]網絡操作系統(NOS)是向網絡計算機提供網絡通信和網絡資源共享功能的操作系統,它是負責管理整個網絡資源和方便網絡用戶的軟件的集合.由于網絡操作系統是運行在服務器之上的,所以有時我們也把它稱之為服務器操作系統.工作站服務器型網絡中,服務器所使用的操作系統是每個組網者都需要考慮的.目前網絡環境中主要存在以下幾類網絡操作系統:Windows、NetWare、Unix、Linux等幾類.而微軟公司的Windows系統在網絡操作系統中是最常見的.一般常用到的操作系統有Win-dowsNTServer4.0,Windows2000Server等.本系統主要采用Windows2000server操作系統.Windows2000server是為服務器開發的多用途操作系統,與以往的網絡操作系統相比,Windows2000Server在安全性、可靠性、可操作性、適應性和網絡性能等方面的功能都得到了進一步的加強.可為部門工作小組或中小型公司用戶提供諸如Web服務、文件打印服務以及軟件應用服務等.Windows2000Server對系統配置要求較高,具體如下:CPU為Pentium133MHz或更快的中央處理器,每臺計算機最多支持4個CPU;內存容量建議最少256MB(最小支持64MB,最大支持4GB);需要的最少硬盤空間大約為1GB.為了發揮Windows2000Server的性能,特別是承擔關鍵應用的服務器在硬件上應該選擇更高的.在Windows2000Server中,FAT16、FAT32、NTFS是最常見的3種磁盤文件系統.可以將服務器的主分區設置成NTFS格式,用來安裝操作系統.其他分區設置成FAT32格式,用來安裝必要的應用軟件,方便學生進行作業的收發.在具備了相關的網絡硬件設備和網絡操作系統后,要想使具有不同操作系統、不同類型的計算機之間能夠互相通信,就必須有一組共同遵守的通信標準,即網絡協議.協議本質上無非是一種網上交流的約定,目前,全球最大的網絡———因特網(Internet),它所采用的網絡協議是TCP/IP,它是因特網的核心技術.其中傳輸控制協議TCP和網際協議IP是兩個最基本、最核心的協議,是目前被各方面遵從的網際互聯工業標準.在開通校園網后,由網絡中心分配唯一的IP地址,并配置相應的網關和子網掩碼后,機房內所有計算機就可以通過校園網服務器連入互聯網進行暢游了.
2.2網絡應用軟件根據學院實驗課程的要求,為機房內計算機安裝必要的網絡應用軟件.比如學生在查閱文獻資料時,要登錄網頁,因此需要安裝WWW服務;有時候可能需要校內網進行作業的暫存,資源的下載,就需要FTP服務的支持.
2試驗測量
2.1試驗裝置連接
筆者以大眾帕薩特車型作為試驗車輛,使用示波儀VAS6356與診斷儀VAS6150對該車的動力CAN進行波形測試,并模擬多種故障波形。示波儀通道DSO1的紅色測量端子(正極)接CAN高線測量點A,通道DSO2的紅色測量端子接CAN低線測量點B,且二者的黑色測量端子同時接地,連接線路示意圖如圖2所示。系統在同一界面下顯示CAN高線和CAN低線的同步波形,能直觀分析故障。
2.2試驗結果與分析
2.2.1CAN線斷路波形機理分析
如圖2所示,本研究將斷路故障設置在ABS控制單元的高線與檢測點A之間,并在A點進行測量,得到的波形如圖3所示。ABS控制單元在發送信息時波形如圖3中的分界線前面部分,此時檢測點A電壓為低線電壓經過發動機控制單元、安全氣囊控制單元及自動變速器控制單元終端電阻分壓后的電壓,高線波形與低線波形變化趨勢相同,但振幅有所下降,由于CAN線以差動放大器來評估CAN線的輸入信號,另外3個控制單元無法識別ABS控制單元發送的信息。而在ABS控制單元接收其他控制單元的信息時檢測點A能測量到如圖3中的分界線后面部分波形,而且其余控制單元的信號能夠正確傳遞,波形顯示正常,但是由于線路斷開ABS該控制單元接收不到信息,斷路故障對驅動CAN影響較大,在此種情況下動力CAN不能正常工作,表現為某個控制單元不在網絡上的故障代碼。在相同故障情況下,若將測量點選取在圖2中的a點,得到的波形如圖4所示,波形呈鏡像傳遞,顯示正常。雖然ABS控制單元的高線發生斷路,但是發動機控制單元、變速器控制單元、安全氣囊控制單元及儀表控制單元(內含網關與防盜控制單元)之間能夠正常通信。由此可以看出,斷路故障波形信號還取決于檢測點,如果將檢測點選取在離斷路較遠的位置測量,CAN線上雖然沒有已斷開控制單元的發送數據信號,但是示波儀仍會捕捉到正常波形信號,這些信息則是其余控制單元相互通信的信號,此種情況在示波儀解析率較低時將無法識別出各信息的比特從而造成誤判。所以筆者在利用示波儀測量前用診斷儀診斷出哪些控制單元不通訊,不通訊的控制單元之間有何聯系,再選取合適的測量點。根據上述診斷思路,在大眾帕薩特車型無法起動故障排除中,本研究通過故障診斷儀VAS6150讀到發動機控制單元存在兩個故障碼含義分別為動力系統數據總線無法通訊和發動機控制單元閉鎖,再從網關中讀到故障碼含義為動力系統數據總線有故障或有缺陷。其他控制單元無故障記憶,根據故障碼分析,該故障屬于CAN總線系統通信線路故障,由于啟動時,發動機控制單元要與防盜控制單元、變速器控制單元相互通信,又因為該車型的防盜控制單元集成在儀表控制單元內,本研究將檢測位置重點選取在儀表控制單元的CAN線處,得到波形如圖3中分界線之前波形,表明此處高線斷路。通過仔細檢查連接線束,發現從儀表控制單元出來的插接器中CAN高線端子觸點回退。筆者用線束修理工具修理好該插接器,清除所有控制單元的存儲的故障代碼,故障碼不再出現,故障排除,發動機也能夠正常起動。舒適系統控制單元當某節點的CAN高線斷路時,波形圖如圖5所示。僅斷路節點的CAN高線無傳輸數據波形,高線為0V隱性電壓,CAN低線傳輸數據波形正常,控制單元僅通過低線對地的電壓值確定傳輸數據,其余節點CAN線傳輸正常標準的對稱互補數據波形,系統進入單線傳輸模式。舒適系統CAN數據總線引入獨立驅動器(輸出放大器)彼此沒有通過電阻器相互連接,從而消除了兩種CAN信號的相互依賴,因此舒適系統CAN高線和CAN低線不再相互影響,獨立運作。在試驗中發現,如果存在斷路故障,則一個數據導線斷路時,系統不會與所有控制單元一起切換到單線運行模式,只有直接連接在已斷路數據導線上的控制單元才無法再將信息傳輸到CAN線上。收發器識別到一根數據傳輸導線缺失,因此在相應的測量值塊中顯示“單線運行模式”。對于其余的控制單元來說,在斷路情況下可以不受干擾地傳輸數據。其余控制元件則表明有一個與總線相關的故障記錄,該記錄不斷在“單線”與“雙線”之間切換。在波形檢測時測量位置盡可能選在存在該故障記錄的控制單元CAN線之間。
2.2.2CAN單線短路波形機理分析
當動力波形分析CAN高線對正極短路時,則在高線上任意一個檢測點測量到的波形均為電源電壓(約12V),在測量點B測得低線電壓為高線12V電壓經過動力系統所有控制單元終端電阻并聯后總電阻分壓后所得的電壓,所以波形為低于12V的一條直線。同理,CAN高線任意處對地短路,則高線電壓為0V直線;動力CAN低線電壓是高線0V電壓經過動力系統所有控制單元終端電阻并聯后總電阻分壓后的電壓,所以波形為高于0V的一條直線。在此種情況下動力CAN系統無法確認信息,因此均無法正常工作。當舒適CAN高線對地短路時,高線電壓置于0V,低線電壓正常,舒適CAN高線對正極短路,高線電壓為12V或蓄電池電壓,CAN低線的電壓正常,該類故障舒適CAN均為單線運行,所有連接在此的控制單元都與這個故障相關。如果調用相關控制單元內的故障碼存儲器,則可以讀取到故障記錄“舒適系統數據總線處于單線運行模式”和“短路”。無論故障部位在何處,在網絡內所有位置都可以發現這種故障形式。
2.2.3CAN高低線短路和高低線交叉波形機理分析
動力CAN波形分析高線與CAN低線短路時,測量點A與B的電壓均被置于隱性電壓值(約為2.5V),在實際檢測中,可以通過拔取驅動CAN總線上的控制單元判斷是由于控制單元引起的短路還是由于CAN高線或CAN低線線路連接引起的短路。當存在故障線被取下后,波形恢復正常,說明是被拔下的導線存在短路故障。舒適CAN高、低線之間短路,兩線電壓波形均為高線電壓波形,低線電壓自動切斷,此時控制單元僅通過高線線路對地的電壓值確定傳輸數據。此時研究者用萬用表測量電壓應接近高線電壓等。這時舒適系統CAN上的所有控制單元都發生這種情況,所以該故障以記錄“無法到達控制單元×××”的形式存儲在診斷網關故障碼存儲器內。動力CAN高低線交叉時低線傳遞高線波形,高線傳遞低線波形,檢測到的波形顏色調換。這時重點需檢查插接端子和CAN線是否對換。舒適CAN高低線交叉后,兩線互換傳遞波形。未經過培訓的人員或修理工維修導線束或加裝系統時,容易產生該故障,應多和客戶溝通。
2.2.4CAN線帶電阻波形機理分析
動力CAN線路帶電阻時,波形振幅減小,而且電阻越大,振幅越小。控制單元內差動放大器無法評估CAN線的輸入信號,所以系統無法正常工作。這時需注意檢查連接CAN線的插接器是否松動。與2.2.1節所述相似,若測量點選取較遠,示波儀解析率低的情況下動力CAN線帶阻故障波形將不易察覺。舒適CAN高線帶阻,高線波形振幅減小,而且電阻越大,振幅越小,高線帶阻系統也會自動切換為單線運行模式,工作人員在檢查時要注意各連接端子是否松動,針腳是否有氧化造成接觸電阻。
在對計算機復雜網絡系統競爭性的研究中,主要的研究對象是對于整體的研究,忽略了個體對于整體的影響作用,個體與整體、微觀與宏觀的并沒有完全統一,個體和整體關系不密切,產生分離,因此對于它們之間難以建立有效的聯系,而且在兩者之間沒有基本的過渡階段,缺乏基本的聯系。成員之間競爭性的分析方式主要是從整體上分析競爭系統,然后再根據長期以來對于其的跟蹤研究工程,了解其性能和工作狀態,只是在乎整體研究,可是卻沒有認識到整體是由個體而組成的,因此在研究整體的變化過程需要根據個體的情況來最后總結,而不是站在宏觀的角度上研究。尤其是在研究成員的競爭力時,一般只研究整體的競爭力,對于個體并不細致研究,這也是由于個體的競爭力難以估量,很難系統的對組成個體的競爭力進行研究,這樣就很可能忽略了個體競爭力變化過程以及特征和作用的分析,對于整體分析也有嚴重的影響。因此在分析成員之間競爭力的時候要從個體角度出發,分析每個個體的競爭力,進而分析整體的競爭力,這樣才能保證整體的競爭力分析的準確程度,因此這方面我們要加以改進。
1.2對于競爭系統的分析系統性、完整程度不夠
在研究計算機復雜網絡系統的競爭性時,由于系統的復雜性和不確定性,因此分析過程并不細致,尤其是對于系統中的復雜性中的非均衡狀態,缺乏有效的描述手段,這部分是對于競爭系統分析的重要組成部分,更沒有細致準確的分析。同時也過于強調均衡狀態和不動點的分析,分析重點有所偏差,造成原本就不完整的競爭系統分析更加錯誤。另外在系統內部元素的刻畫上并不細致,系統內部的各個元素是保證其正常運行的基本元素,也應該是競爭系統分析刻畫的重點,這些元素主要包括系統內部的內部結構、性質、個性特征以及演化趨勢等,分析刻畫不細致直接導致了競爭系統分析的不完整。因此在競爭系統分析刻畫的時候,不能過于籠統,而是需要針對系統內部的各個基本元素進行分析,不能忽略每個元素的重要作用,同時分析過程應細致準確,為競爭系統的整體分析做好基礎。以上兩點是在計算機復雜網絡系統競爭性分析中存在的主要問題,究其原因還是對于系統整體太過重視,分析過程按照整體為單位,沒有真正意識到個體和內部元素對于分析刻畫過程的重要性。針對這一缺陷,我們在日后的分析工作中就可以有針對性地進行解決,保證競爭系統分析的合理準確。
二、計算機網絡系統復雜性問題
2.1開放的復雜系統
計算機的網絡系統是一個開放性的系統,而且具有資源共享的特點,所以能夠擁有龐大的用戶人群。隨著經濟的快速發展,計算機網絡系統包括各種政治、經濟、文化以及科學人文等內容,這也是互聯網擁有龐大用戶群的主要因素,也能促使互聯網發展,同樣互聯網的發展也影響著社會的發展。
2.2成員群體龐大
互聯網的發展,擁有龐大的用戶群體,而計算機網絡系統中的成員是由用戶終端、交換機、網關、路由器等各種終端設備組成的,因此各種各樣、大量的用戶以及交換節點使計算機網絡系統變得更為復雜。
3.3成員之間的聯系
計算機網絡系統的運作是由系統中人員之間相互合作而完成的,系統中的每一個成員都存在著一些聯系,但是值得我們注意的是網絡協議系統是分散的,在系統中,成員之間除了相互合作也相互競爭,相互競爭就會導致系統的癱瘓等問題,因此,可以通過網絡協議系統進行調節,從而保證各成員之間的有序合作。
2.4系統由多層次組成
計算機系統的復雜性也包括系統的層次性,計算機網絡系統的結構構建是分層化的,這也是網絡體系結構構建的出發點。計算機網絡中分層體系的有很多,如通信標準和TCP,以及網絡拓撲結構。所以說層次性也是計算網絡復雜系統的重要特性。3.5系統信息的復雜性在傳遞信息時,成員之間相互發送信息、接受信息,處理信息以及轉發信息等,由于信息量多,信息的服務性以及信息的設備的多樣化,使計算機網絡系統中的成員之間會產生競爭,這也是計算機網絡系統的復雜性之一。
三、計算機網絡系統競爭特性分析
3.1局域網系統成員之間的競爭特性
我們最關心的局域網問題就是它們之間的互訪,這也是目前的熱點話題,我們主要采取有序控制的措施,可以避免成員之間的沖突,這也是有序沖突的實質。有序控制的方式有輪詢,輪詢的方式有很多種,包括限定式、窮盡式、門限式以及混合式,主要根據網絡成員之間的需要,網絡控制程序按照順序依次詢問,若需要立即被使用,不需要則問下一名成員,因此避免了成員之間的沖突。另外我們還可以采用預約的方式,這種預約的方式分為分布式預約和集中預約兩種,這種方式和輪詢本質上是一樣的,也是根據需要的網絡成員進行資源分配,但是在方式上有很大不同,需要網絡資源的成員得先預約,然后再按順序進行分配。還有一種是令牌控制,這種方式在局域網中應用的比較多,令牌控制就是一個通行證,網絡成員抓住沒有用到的令牌,才可以把需要的資源信息寫上去,這種令牌通常分為單令牌和多令牌。最后一種是叫做時槽方式,時槽方式也分為兩種,即固定式槽環和隨機式槽環,這種方式把網絡的傳輸時間分為幾段,其中每一段是一個時槽,時槽在用戶之間的作用是傳遞信息。還有其它一些不常用的有序控制方式,例如寄存器插入和信道復用等。
3.2路由器的競爭問題
由于網絡速度的提高,導致當局域網中大量信息抵達時寬帶不夠使用的情況,從而引起網絡成員之間的沖突。因此為了避免這種狀況,應采取兩種辦法用來解決和預防。
(1)沖突解決解決沖突的有效方式通過“丟棄”數據這一項操作進行,它是任何的交換節點都支持的一項操作。當網絡中大量的數據包爭奪有限的輸入、輸出緩存和輸出寬帶時,由于需求小于供給,就需要對一些數據包進行丟棄,但是在什么時間丟棄也有不同的算法,算法包括兩種,一種是丟尾算法,另外一種是隨即早期檢測算法。
CAN2.0包括A部分和B部分,即CAN2.0A與CAN2.0B。其中,CAN2.0A是按CAN1.2規范定義的CAN報文格式的說明,規定CAN控制器必須有一個11位的標識符。CAN2.0B是對CAN報文的標準格式和擴展格式的說明,CAN控制器的標識長度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B協議的CAN控制器,可以發送和接收11位標識符的標準幀或29位標識符的擴展幀。如果禁止CAN2.0B,則CAN控制器只能發送和接收11位標識符的標準幀,而忽略擴展格式的報文結構,但不會出現錯誤。標準幀與擴展幀如圖2所示。標準幀理論上最多可以標識211(2048)個數據類型。由于協議規定標識符最高7位不能同時全是隱性位,所以最多可以標識211-24(2032)個數據類型。擴展幀使用29位標識符,最多可標識5億多個數據類型。當采用CAN2.0B傳輸報文時,需對標準幀和擴展幀進行選擇。從延遲的角度分析,它用于表示網絡響應速度,延遲越少,響應越快,性能越好。CAN最高位速率可達1Mbps,此時每位的傳輸時間是1μs。總線競爭獲勝的標準格式報文在傳輸不被中斷的情況下,長度為最大值的報文總線訪問時間只有111μs,加填充位為134μs;擴展幀格式最大長度報文的總線訪問時間為131μs,加填充位為159μs。從總線吞吐量分析,它在數值上等于網絡或信道在單位時間內成功傳輸的總信息量。標準格式信息幀的長度為47+8×DLC,數據域在一幀報文中所占比率為(8×DLC)(/47+8×DLC),在1Mbps位速率時的總線吞吐量為(8×DLC)(/47+8×DLC)×1Mbps。擴展格式信息幀的長度為67+8×DLC,數據域在一幀報文中所占比率為(8×DLC)(/67+8×DLC),在1Mbps位速率時的總線吞吐量為(8×DLC)/(67+8×DLC)×1Mbps。當數據域長度為8字節時,若不考慮填充位,則標準幀的總線吞吐量為577kbps,而擴展幀的總線吞吐量為488kbps。從以上分析可見,雖然擴展幀格式可以表示的數據類型比標準幀格式多得多,但在總線訪問時間和總線吞吐量方面,標準幀格式明顯優于擴展幀格式,所以在滿足節點數量要求的條件下,應優先考慮采用標準幀格式。
1.2標識符分配和網絡實時性分析
1)標識符分配。CAN只提供與物理層和數據鏈路層相關的協議,并沒有制定與特定應用相關的應用層的內容。因此,根據具體應用的特點,在總線協議的基礎上,定義詳細的標識符分配及網絡配置管理的具體方式是開發基于CAN的客車網絡控制系統的前提。標識符分配可以通過兩種方式來實現:一是用戶自定義;二是采用CAN的高層協議標準,如SAEJ1939、CANOpen等。無論采用哪種方式,都必須保證與安全性相關的高實時性的信息能夠獲得高優先級。如SAEJ1939中,信息優先級順序為控制參數、驅動狀態參數、驅動系控制、驅動系配置參數、信息參數、信息狀態參數等。2)網絡實時性分析。客車網絡控制系統是分布式實時系統,許多任務具有嚴格實時性和硬實時性,信息傳輸與控制必須滿足任務截止期要求。客車網絡控制系統的實時性可以通過信息的響應時間來衡量,典型的理論方法有Worst-case、Actual-case、Average和Maximum等。Actual-case同時考慮到周期性信息和非周期性信息,Worst-case考慮到信息傳輸過程中的最壞情況,一般將兩者結合進行實時性分析。位速率是網絡實時性分析的一個重要參數,它的確定必須考慮到通信距離,尤其在高速通信的情況下,距離的增加帶來的傳輸延遲是不可忽略的。表3為通訊位速率與總線兩個節點間最大距離的關系。
2典型的電動客車整車網絡結構設計及控制策略優化
隨著客車電子控制單元的增多和信息通訊性能要求的不同,單總線網絡結構引發網絡通訊負載大、通信效率低、實時性能差和通信距離與網絡性能矛盾突出等問題。因此,一般采用多網段結構來構建基于CAN的客車整車網絡控制系統。一個典型純電動客車的整車網絡的拓撲圖見圖3。多網段結構適合于連接功能相對獨立的網段,信息交換通過網關來實現。其特點是:同一網段的節點通過總線方式連接;不同網段之間通過網關連接,并實現相互通信;網絡管理和集中控制的功能由網關實現。如采用低速總線連接低實時性要求的車身控制單元,增加通信傳輸距離,提高抗干擾能力;采用高速總線連接動力傳動系統,以滿足與行駛安全相關信息的高實時性要求;采用帶雙通道CAN控制器的微處理器,實現兩條CAN總線信息的通信和控制功能。對于網絡層可以采用靜態地址分配機制,可以參照SAEJ1939通訊協議為公路設備定義地址分配表。
2.1整車控制器的拓撲結構
根據電動汽車整車網絡的特性,整車運行、安全性、經濟性等整車控制策略主要是由整車控制器(VMU)完成。整車控制器VMU的結構圖見圖4。整車控制器一般采用兩路CAN總線(參照商用車SAEJ1939協議):CAN1為VehicleCAN與電池管理系統、ABS防抱死系統、儀表等設備相連,接收車身系統相關信息;CAN2為MCUCAN,只與驅動電機控制器相連,專用的MCU內部CAN2的設置會使整車驅動系統響應速度更快、實時性更高、性能更穩定可靠。
2.2整車控制器控制策略與優化方向
2.2.1整車控制器VMU整車控制器VMU是純電動車輛的主要管理單元,與車輛的牽引系統及車上的其他主要部件的相互通訊。整車控制器讀取并識別駕駛員的輸入信號(踏板、換檔器、按鈕等),并確保駕駛的舒適性。扭矩控制(TorqueManagement)是整車控制器驅動控制的最關鍵的策略,成熟的轉矩管理算法編程時,應設計為可進行系統參數配置軟體,以滿足整車集成時不同參數的需求,如踏板傳感器參數、扭矩轉化斜率、最大速度(正向和反向)等。扭矩控制需要滿足以下幾個方面功能:1)扭矩過渡處理平滑,以確保乘客的舒適性。2)科學有效地管理掛檔器(DriveSelector),以防止因掛檔器誤操作帶來的安全隱患。3)超速保護(OverSpeed)功能。4)駐坡功能(HillHolder)、跟車功能(Creep)等增值功能。5)能量回饋與電制動策略管理,基于不同回饋能量需求及電制動限值條件,如防抱死(ABS)及客戶指令需求時,可以自動切斷電制動。
2.2.2優化管理整車控制器除了常規的行車控制及保護功能外,在以下這些方面也可以做針對性的優化管理:上下高壓電安全控制;行車動態數據監測及安全行車管理;節電模式及動力電池管理等。整車控制器控制策略的智能控制方法有遞階控制、專家控制、模糊控制、神經控制和學習控制等[10]。
當前,大多數企業都實現了辦公自動化、網絡化,這是提高辦公效率、擴大企業經營范圍的重要手段。但也正是因為對計算機網絡的過分依賴,容易因為一些主客觀因素對計算機網絡造成妨礙,并給企業造成無法估計的損失。
1網絡管理制度不完善
網絡管理制度不完善是妨礙企業網絡安全諸多因素中破壞力最強的。“沒有規矩,不成方圓。”制度就是規矩。當前,一些企業的網絡管理制度不完善,尚未形成規范的管理體系,存在著網絡安全意識淡漠、管理流程混亂、管理責任不清等諸多嚴重問題,使企業相關人員不能采取有效措施防范網絡威脅,也給一些攻擊者接觸并獲取企業信息提供很大的便利。
2網絡建設規劃不合理
網絡建設規劃不合理是企業網絡安全中存在的普遍問題。企業在成立初期對網絡建設并不是十分重視,但隨著企業的發展與擴大,對網絡應用的日益頻繁與依賴,企業未能對網絡建設進行合理規劃的弊端也就會日益凸顯,如,企業所接入的網絡寬帶的承載能力不足,企業內部網絡計算機的聯接方式不夠科學,等等。
3網絡設施設備的落后
網絡設施設備與時展相比始終是落后。這是因為計算機和網絡技術是發展更新最為迅速的科學技術,即便企業在網絡設施設備方面投入了大筆資金,在一定時間之后,企業的網絡設施設備仍是落后或相對落后的,尤其是一些企業對于設施設備的更新和維護不夠重視,這一問題會更加突出。
4網絡操作系統自身存在漏洞
操作系統是將用戶界面、計算機軟件和硬件三者進行有機結合的應用體系。網絡環境中的操作系統不可避免地會存在安全漏洞。其中包括計算機工作人員為了操作方便而主動留出的“后門”以及一些因技術問題而存在的安全隱患,一旦這些為網絡黑客所了解,就會給其進行網絡攻擊提供便利。
網絡安全防護體系的構建策略
如前所述,企業網絡安全問題所面臨的形勢十分嚴峻,構建企業網絡安全防護體系已經刻不容緩。要結合企業計算機網絡的具體情況,構建具有監測、預警、防御和維護功能的安全防護體系,切實保障企業的信息安全。
1完善企業計算機網絡制度
制度的建立和完善是企業網絡安全體系的重要前提。要結合企業網絡使用要求制定合理的管理流程和使用制度,強化企業人員的網絡安全意識,明確網絡安全管護責任,及時更新并維護網絡設施設備,提高網絡設施的應用水平。如果有必要,企業應聘請專門的信息技術人才,并為其提供學習和培訓的機會,同時,還要為企業員工提供網絡安全的講座和培訓,引導企業人員在使用網絡時主動維護網絡安全,避免網絡安全問題的出現。
2配置有效的防火墻
防火墻是用于保障網絡信息安全的設備或軟件,防火墻技術是網絡安全防御體系的重要構成。防火墻技術主要通過既定的網絡安全規則,監視計算機網絡的運行狀態,對網絡間傳輸的數據包進行安全檢查并實施強制性控制,屏蔽一些含有危險信息的網站或個人登錄或訪問企業計算機,從而防止計算機網絡信息泄露,保護計算機網絡安全。
3采用有效的病毒檢測技術
2數字化校園管理網絡的結構體系內容
通常情況下,學校構建的數字化校園管理網絡系統在結構體系上主要分為三大層次內容,即基礎層、應用層和服務層。具體內容如下:(1)基礎層所謂基礎層,就是構成校園管理網絡系統的基礎部位,對整個網絡體系的運作起到極為重要的基礎保障作用。它一般為用戶提供基礎類的網絡信息服務,主要包括有:①數據中心服務。它是管理系統中相應數據信息在訪問、存儲等方面的統一集合,也是網絡系統中的唯一可信數據源,為學校提供全面、充足、可靠的信息決策和數據查詢。數據中心的構成包括目錄、文件、共享數據中心、關系型數據庫等。②網絡基本服務。它主要是基礎性的信息數字流動服務,包括文件傳輸、信息、電子郵件、域名服務、網絡計費、目錄服務、網絡安全、身份認證等。③硬件基礎設施。它是保證整個基礎層和數字化校園正常運行的物質基礎,包括服務器系統、數據網絡電纜等。(2)應用層。應用層,是校園管理網絡中的主體部分,也是各項管理功能的承載部分,具有非常重要的意義和作用。它一般包括有功能系統模塊,具體表現為:①校園“一卡通”;②數字化圖書館;③學習與教學網絡系統;④教務管理信息系統;⑤辦公管理自動化系統;⑥人事管理網絡系統;⑦科研管理數據系統;⑧固定資產管理系統。(3)服務層。服務層,是校園管理網絡中最為高級的一層,也是用戶終端部分。它是面對用戶的最終窗口,并通過相應門戶和方式為用戶提供各種不同的應用功能。例如,身份認證、門戶網站等。
1系統功能需求
系統應實現以下功能。1)基礎信息管理。①人員安全基礎信息管理。有專家對事故發生原因進行統計分析,結果表明人為因素導致的事故占80%以上,而性別、年齡、是否飲酒、睡眠情況、反應敏捷性、性情等有差異的人員發生安全事故的概率亦有不同,即使是同一個人,其各種狀態也經常變化[20]。因此,系統應能動態管理施工人員的上述信息。②機械設備安全基礎信息管理。任何一種機械由于自身的性能、結構等特性,都有一定的使用技術要求,機械設備在使用過程中,其性能狀態是動態變化的。因此,系統應動態把握機械設備的性能狀態。③環境安全基礎信息管理。工作環境不僅影響著施工人員的工作質量,還會影響施工人員在工作中的精神狀態。特殊的自然環境如雨雪天氣、大風天氣、高低溫環境、密閉空間等對施工人員的安全行為和心理會造成很大的危害和影響[20]。以特殊天氣條件為例:雪天時路面、工程結構物、機械設備上濕滑,設備移動過程中制動困難易發生沖撞與傾覆事故,工人在工程結構物和機械設備上作業易發生高處墜落事故;雨天易發生城市內澇,若排水不暢,車站基坑易積水發生坍塌事故;若高聳機械設備防雷措施不當,則雷雨天還可能發生雷擊事故;霧霾天氣能見度變小,也易引發安全事故;6級強風以上則易引起高聳設備、圍擋被風吹倒并進一步造成路面社會交通事故。因此,系統應能實現對環境信息的動態管理。④工程結構物信息管理。工程結構物的三維地理信息、工程進度信息等與安全風險分析有極為密切的關系,因此,系統應能動態管理工程結構物的基本信息和進度信息。⑤臨時設施信息管理。主要包括施工圍擋、豎井、斜井、施工材料堆放場、臨時辦公與生活用房等。正是由于臨時設施的臨時性,往往易被忽略而引發安全事故,因此應納入系統進行動態管理。⑥周邊既有建(構)筑物、市政管線、路面等既有設備設施信息管理。2)監控信息管理。系統應能為施工開展提供及時的反饋信息,為車站基坑周圍環境進行及時、有效的保護提供依據,并將監測結果用于反饋優化設計,為改進設計提供依據;通過對監測數據與理論值的比較分析,可以檢驗設計理論的正確性;在施工全過程中,通過對既有地面和地下建(構)筑物各項指標的監測,將結構變形嚴格控制在標準限值內,保證既有建(構)筑物的安全等[2-5]。3)不安全狀態與不安全行為分析評判。人員、機械設備的不安全狀態和人員的不安全行為是導致施工事故的關鍵[20],因此,系統應能輔助安全管理人員對人員的不安全狀態和行為進行分析評判,并將施工人員(尤其是安全人員)安排到最合適的工作崗位上。系統還應能輔助安全管理人員分析機械設備,尤其是高聳機械、大型施工裝備的不安全狀態,以便對機械設備故障進行有效預防,并對可能的安全事故進行防控。4)沖突風險分析。人員與機械混合作業、多機混合作業時,人員與機械設備之間、機械設備與機械設備之間、機械設備與工程結構物之間、機械設備與地面社會交通之間可能發生沖突事故,系統應能進行三維沖突分析,以便輔助安全管理人員分析高風險點、高風險區域以及高危作業的基本情況。5)風險預測與事故預警。6)安全隱患辨識與管理。7)應急處理方案管理與智能選擇。8)事故逃生與救援指揮。
2系統開發思路
從前述的系統功能需求來看,施工人員、機械設備、工程結構物、既有建(構)筑物、既有市政管線、地面社會交通之間的空間沖突分析,人員逃生路線分析,事故救援方案分析,救援物資調配方案研究等功能的實現,都離不開三維空間位置信息的采集、存儲、管理、描述以及對空間數據信息的操作、分析、模擬和可視化顯示。因此,系統應運用三維地理信息系統(3DGIS)來實現,例如采用ArcGIS3D。因需要進行遠程監控與管理,還應采用網絡系統[11]。可視化開發環境主要考慮系統的反應速度、健壯性以及快速開發,例如采用C#,VB.NET等作為集成開發環境。考慮到空間數據和屬性數據之間的無縫連接,系統宜利用Oracle等大型空間數據庫管理系統來管理空間數據和屬性數據。從控制系統開發成本來考慮,在滿足系統性能基本要求的前提下,也可以采用MicrosoftSQLServer等數據庫管理系統對屬性數據進行管理,空間數據、施工圖和竣工圖等則以文件形式進行管理。
3系統總體結構設計
系統通過對屬性數據庫和空間數據庫的數據訪問,實現數據錄入和管理,并可對其進行分析統計和查詢,實現不安全狀態與行為評判、沖突風險分析、特殊天氣風險分析、預測預警、應急處理方案智能選擇、事故逃生救援指揮等功能。除此以外,為了維護系統安全和方便用戶使用,還應設計系統維護功能。系統總體結構如圖1所示。1)基礎信息管理。①人員安全基礎信息管理:應包括所屬單位、所屬標段、人員類型(項目經理、安全總監、安全員、技術人員、施工隊長、施工小組長、普通工人、特種作業人員等)、出生年月、性別、職務(或工種)、學歷、工作經驗、身體狀態、心理狀態、安全培訓考核情況、作業地點(針對作業人員)等信息。②機械設備安全基礎信息管理:應包括機械設備與裝備的類別(盾構機、土石方機械、混凝土機械、起重及運輸機械、鋼筋加工及焊接機械、裝飾裝修機械、腳手架等)、名稱、型號、所屬單位、性能狀態、責任人、檢修情況、驗收記錄、安全交底情況等信息。③環境安全基礎信息管理:應區分自然環境和社會環境,自然環境應包括特殊天氣類型、風力等級、風向、能見度、氣溫、密閉空間含氧量、地下空間潮濕程度等信息,社會環境應包括項目部安全文化建設情況、安全制度制定情況、安全獎懲制度實施情況、安全交底通暢情況、施工人員之間是否和諧等信息。④工程結構物信息管理:應包括結構物各部位的三維地理信息、工程進度信息、結構強度增長信息等。⑤臨時設施信息管理:應包括臨時設施類型、地理位置、平面布置、高度等動態信息。⑥既有設備設施信息管理:應區分建筑物、構筑物、路面、市政管線。建(構)筑物應包括基礎類型、基礎埋深、結構形式、建筑物高度、建筑物與地鐵水平距離、監測斷面距開挖面水平距離、已用年限、裂縫和傾斜度等信息;路面應包括路面類型、路面寬度、交通荷載情況、路面距離基坑邊緣的距離;市政管線則應包括管線材質、接頭類型、管線壓力、管線埋深、管線外徑、管線與基坑邊緣水平距離、監測斷面與開挖面水平距離以及管線張開角、埋設年代、鋪設方法、截面形狀等信息。2)監控信息管理。利用高清音視頻采集、傳輸和處理技術,直觀且全方位地了解施工現場情況,輔助決策和指揮。利用位移傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氧含量傳感器等測得鄰近建(構)筑物變形、車站基坑變形、區間隧道變形、工作環境溫度、工作環境濕度、地下空間氧含量等信息,通過光纖等傳輸介質實時傳輸給系統。3)不安全狀態與不安全行為分析評判。利用專家模糊評價法對人員和機械設備不安全狀態進行分析,根據變形監測信息對基坑坍塌、鄰近建(構)筑物開裂傾覆等進行風險分析,采用模糊評價法、計算分析法等評價風險嚴重程度等級和概率等級。4)沖突風險分析。利用3DGIS的空間分析功能,分析某一正進行人工作業的工人是否位于機械設備(例如挖掘機)的回轉半徑、傾覆半徑之內,對2個及以上的大型施工裝備(機械)進行回轉半徑重疊分析和傾覆半徑沖突分析,對大型施工裝備(機械)和工程結構物(或臨時設施)之間的沖撞可能性進行分析,對高聳機械設備傾倒半徑與地面社會交通之間進行重疊分析,對事故的多米諾骨牌效應(即某一事故可能引發一連串事故)風險進行分析,采用模糊評價法、計算分析法等評價風險嚴重程度等級和概率等級。以塔式起重機和履帶式起重機之間的沖撞為例進行分析,當塔式起重機和履帶式起重機同時作業時,塔式起重機起重臂旋轉空域與履帶式起重機吊臂的變幅和轉動空域有重疊,如圖2所示。若將GPS接收機OEM板分別安裝于履帶吊和塔式起重機的回轉中心(便于安裝且不易損壞的位置),則可即時獲得履帶吊和塔式起重機的回轉中心的的坐標,當兩者的距離小到一定值時,履帶式起重機和塔式起重機空間區域可能有重疊,即兩者存在沖撞的風險。由于信號傳輸需要時間導致OEM版接收數據會有滯后性,所以當兩者趨于接近時,就應該觸發警報,提醒司機注意,若司機未采取相應措施,系統可控制起重機停車。5)特殊天氣風險分析。利用從氣象部門獲取的天氣預報信息,分析特殊天氣可能導致的風險,并分析特殊天氣最不利組合(例如:強風+暴雨+雷電、強風+暴雪、強風+霧霾)可能導致的風險,采用模糊評價法、計算分析法等評價風險嚴重程度等級和概率等級。6)風險預測、事故預警。系統根據各種數據(基礎信息、監測信息、天氣信息、風險嚴重程度等級和概率等級、沖突分析結果)生成報表、變形曲線圖、變形速率圖等,并對風險進行綜合分析預測,計算各項風險的風險值,與系統預設的分級預警值進行比較,一旦達到預設的某一級別預警值,系統立即發出相應級別警告,可供選擇的警告方式有:①電腦音響警報(針對系統管理員);②手機警報(該方式需要與移動通訊服務商簽訂協議,系統可實現群呼叫。手機內設置多種風險語音報警鈴聲,不同類型風險按照通訊錄群組來劃分,不同通訊錄群組設置不同的風險報警鈴聲,一旦系統監測或分析出來某種事故征兆或安全隱患,立即自動撥打相應施工人員手機。這種方式用于地下空間時,可能因為信號不暢而需要在地下空間設置手機信號站);③對講機報警(系統設計網絡模擬對講機功能,一旦系統監測或分析出來某種事故征兆或安全隱患,立即通過預設語音自動進行對講機呼叫,也可以由系統管理員手持實體對講機進行呼叫);④通過埋設在隧道和基坑內的警報器發出報警。7)安全隱患辨識與管理。應包括隱患編號、隱患名稱、狀態描述、現場照片、危害等級、位置、辨識人、責任人、責任單位、是否解決、解決措施、解決效果等信息。8)應急處理方案選擇。系統應能根據險情位置、類型等從應急預案庫中自動調出可供選用的應急預案,安全管理人員可根據現場實際情況選擇合適的應急預案,并由現場具體實施。9)事故逃生與救援指揮。系統能夠指導施工人員在事故前進行緊急避險,指導施工人員在事故發生后進行安全逃生,并能夠立即調出救援預案,利用GIS的網絡分析功能為施工救援提供物資調配、救援人員調遣等參考信息[19]。10)系統維護。包括系統軟硬件安全維護、用戶權限等數據維護、系統使用幫助。
4與現有系統的對比
基于3DGIS的地鐵施工安全風險遠程網絡系統與現有可視化監控系統(包括視頻監控系統、考勤定位系統、LED顯示系統、無卡報警系統、管理系統等)相比,功能進一步拓展,更加智能化、集成化、可視化,具體的功能比較見表1。安全資金投入方面,前者主要增加的投入是3DGIS系統平臺軟件的購買和開發費用,以ArcGIS3D為例,購買費用約3.1萬元。前者比后者還需要增加系統開發費用約30萬元,但軟件系統可復制在多個施工項目部使用,因此系統開發費用是可以接受的。位移、溫度、濕度、氧含量監控可采用光纖傳感器,也可采用無線傳輸,所需增加的只有溫度、濕度、氧含量傳感器的購置費用,對資金投入影響不大。適用性方面,前者主要是硬件系統,未實現智能集成,在信息共享方面也有所欠缺,仍需要人員在監控室全方位安全監視、高強度地分析,人為因素偏大,更不利于安全風險的綜合分析與評判預警;后者則可軟硬件良好配合,軟件系統充分集成各硬件監測信息,并將監測信息與基礎信息進行綜合管理與分析,可大大減輕監視人員的工作強度,提高風險監控的工作效率,真正實現“人機環基礎信息管理—動態監控信息管理—沖突分析—隱患辨識與管理—風險預測預警—事故救援指揮”的全流程、全方位的安全精細化管理。
2工程式教學在網絡系統集成課程中的具體應用
2.1工程式教學法,是師生通過共同實施一個完整的“工程”工作而進行的教學活動。在職業教育中,工程項目是指以生產一件具體的、具有實際應用價值的產品或是完成一項具體工作為目的的任務,它應該滿足下面的條件:(1)該工程可用于學習一定的教學內容,具有一定的應用價值;(2)該工程能將某一教學課題的理論知識和實際技能結合在一起;(3)該工程能與企業實際生產過程或現實的商業經營活動有直接的關系;(4)在教學過程中,學生有獨立進行工作的機會,并在一定的時間范圍內可以自行組織、安排自己的學習行為;(5)工程結果有明確而具體的成果展示;(6)學生自己克服、處理在項目工作中出現的困難和問題;(7)工程項目學習結束時,通過建立客觀的考評體系,科學同評價項目成果和總結學習方法。(8)工程積累由小到大、由淺到深,學生得以在不同項目練習中不斷取得進步,最終達到專業教育的目的。
2.2在工程項目確定后,根據教學的設計要求,對班級學生按項目進行分組,每周六人左右,由同學自行選擇組長進行工作安排,利用網絡工程實驗室現有的RCNA系列設備、VM虛擬軟件、CISCO模擬軟件等完成工程項目的模擬操作,按工程項目的實際要求提交項目設計方案、測試文檔、驗收報告等配套資料,最終在教師主持下分別進行項目評述與驗收答辯,不同項目組間相互交叉評價,從而完成一次工程式教學過程。具體細分到相關教學任務或知識點為:(1)綜合布線選擇本地公司進行綜合布線布線、理架、上柜綜合布線集成知識。(2)企業內VLAN實現企業不同部門網絡隔離跨交換機實現VLAN間路由網絡層、數據鏈路、VLAN。(3)企業內路由企業內不同部門內部路由利用單臂路由實現VLAN間路由網絡層、數據鏈路。(4)網絡交換技術在核心交換機間用樹實現線路備份與交換帶寬聚合提升快速生成樹、端口聚合配置STP、MSTP、端口聚合、帶寬。(5)遠程路由在總部、分公司間按RIP、OSPF等不同方式實現路由RIP、OSPF、RIP2及路由分發混用路由器的不同路由方法配置。(6)交換機的端口安全在網絡出口出現端口安全按端口設置綁定安全交換端口。(7)自外向內的網絡訪問分部或在外員工按NAT方式安全訪問內網服務器NAT、NAPT的相關設置。(8)企業內部網絡服務設置(包括WIN、LINUX兩套系統在內)配置為域控制器和DNS服務器,域的功能級別為2003模式;DNS服務需要正確配置SOA,NS,AAA記錄和反向記錄創建4個OU,創建4個全局組,創建12個用戶服務器配置為web服務器,使用IIS6.0來建立WEB站點配置FTP服務器,創建虛擬用戶user1和user2,允許user1、user2可上傳、下載文件,其它用戶只能下載文件,允許匿名系統的相關網絡服務功能設置。(9)項目文檔設計提交整體的項目文檔包括項目設計方案、測試報告、驗收報告等相關內容項目文檔設計。通過采用此教學法,可以把這幾門課程的內容綜合到工程中一個或幾個子項目當中,讓學生在學習的同時感受到在具體工作應用要求,從而在完成計算機網絡系統集成教學、實驗的基礎上,提高學生應用知識能力,發揮學生創新能力,提高學生的網絡系統設計與綜合施工能力,為畢業就業的實際工程應用奠定的基礎。在合理設計工程目標及解決問題的目的驅動下,學生會主動去查資料,復習并綜合運用知識點;在遇到困難時會通過網絡或圖書館查詢解決方案,會和同學教師共同探討如何在多種選擇方案下,綜合考慮合理的因素進行比較,并做出科學的選擇方案設計。同時教師也要積極發揮輔導和監督作用,積極參與學生設計方案的選擇和探討,幫助學生解決設計中遇到的困難,協助解決設計調試中的障礙。
(2)電磁脈沖的系統危害雷擊電磁脈沖的特點是潛在威脅大、發生頻次較高。因為當處于無屏蔽的環境時,雷擊電磁脈沖將會對磁感應強度產生一定的影響,磁感應的強度不同,則引起的后果也不同。一次雷閃能夠在很大范圍內、多個小地區內同時造成電磁脈沖,并進一步通過電力線、電話線等導線向更遠的地方輸送,進而擴大產生威脅的范圍。
2計算機網絡應采取的防雷對策
2.1對直擊雷的有效防護這一具體防護需要依賴于像避雷針、避雷帶等避雷措施的安裝,這一措施的實行能夠更好地減輕建筑物受到直擊雷破壞的程度,同時減少網絡線路、相關設備和電源線等被雷擊的概率,并實現某種意義上的網絡防雷。
2.2電源系統的防雷考慮到弱點設備使用電壓低、運作電流不大、頻率快等一系列特征,故它的防御電線的過電壓能力低于有關電力設備。所以說,我們應當采用的方式就是將瞬間產生的過電壓控制在一個相對安全的范圍內。具體而言,主要就是電壓的限定和卸除電流兩方面的任務。依照國際電工委員會制定的防雷方針,相關保護裝置應當分布于每一個防雷保護分區,同時結合多級防護的有效方式,盡可能加快對雷電流限壓及泄流的進度,更有力地保障計算機網絡系統對雷電威脅的防護度和免疫力。
2.3信號系統的防雷眾所周知,電腦系統必須依靠某些物理介質來進行網絡信息的輸送。例如,電話線、非屏蔽雙絞線、光纖等都可以作為實現這一目的的簡易手段,充當其介質。綜合考慮,相比其他介質,光纖這一介質最難遭受到電磁脈沖的影響。舉例說明,像當前使用率很高的ADSL,其借助的物理介質為普通電話線,如若受到雷擊,將會造成慘重的損失。因此,必須依照計算機網絡系統傳輸的各種形式,有針對性地制定方案。
2.4屏蔽措施一般來講,采取以下兩種屏蔽手段將有效減少電磁干擾。第一,屏蔽設備機房。依照相關原則,電子信息設備的主機房應該設立于低層中心,有關設施最好不要過于靠近外墻結構柱,而是位于高級雷電防護區域內。像金屬線等導體接入機房的時候,等電位連接這項基本工作必不可少。如果相關電子信息系統設備采用的是非金屬外殼的構造,同時機房屏蔽沒有符合電磁環境的規定時,就一定要建立同等電位子板相互連通的屏蔽網絡、屏蔽室等。其次,就是屏蔽線纜。它就是把信號線路依靠金屬導體進行屏蔽,同時首尾相連、接地,盡量多地保證接地點的存在。
2.5其他防護措施不僅是上述四種基本的防雷措施,像機房具置的選取、防雷設備的安裝和放置地點等因素都會對防雷工作產生不同的效果。