測試方案中的測試策略范文

導語：如何才能寫好一篇測試方案中的測試策略，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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體育教學作為高校教育中難以或缺的一部分，對有效增強大學生的體質發揮極其重要的作用，“體育作為一門以身體練習為主要手段的課程”，其中的“身體練習”是體育課的根本內核，性質屬于肌肉活動，施以游戲或競技，并以增進運動技能或提升體能為其核心的全面教育，作為一種獨特的身體活動，在“健康第一”指導思想的引導下，高校體育工作已取得令人矚目的成就，同時其作為一把“雙刃劍”，特有的對抗性和挑戰性決定此項身體活動具有不安全特征，容易引發各種意外傷害，而一旦出現安全事故，則直接影響到教學活動的正常進行，同時還會對大學生的身心健康帶來負面影響。近年來大學生在體育教學中出現的意外傷害，日益引起全社會的關注。目前有些高校體育教師為了避免事故的發生，在體育教學中往往采取一些消極的辦法，如刻意降低教材難度，對稍有難度的教材干脆刪掉，甚至會采取“軟禁”手段敷衍了事，直接影響體育教學大綱的貫徹，不利于體育教學的發展，也影響了大學生身體機能的提高。本文立足高校體育教學實踐中的安全事故，深入分析成因，并提出一系列行之有效的預防策略，以期確保大學生們的人身安全，從而有利于高校的和諧穩定。

二、高校體育教學過程中安全事故的成因分析

1、安全管理工作不到位

高校體育部門的相關安全管理工作不到位是引發高校體育教學安全事故的一個重要因素，如作為高校體育教學單位沒有配備基本的急救用品，缺乏專門的體育教學安全制度，致使體育安全管理制度不夠健全，體育教學安全管理過于盲目，是高校體育教學中安全事故的潛在隱患。

2、大學生的態度不端正

部分大學生學習上缺乏明確的目標，認為體育成績好壞無關緊要，缺乏崇高的理想與志向，致使其在課堂上表現為：注意力分散，莽撞行事，好勝心的促使其擅自行事，從而引發傷害事故。

3、大學生的身體狀況普遍不佳

近幾年的體測數據顯示：超重及肥胖率持續上升，其心肺功能衰弱，協調性差，在體育教學中容易疲勞，稍微加大運動量則會出現運動性貧血甚至會引發休克現象，如此孱弱的體質很容易出現傷害事故。

4、體育場地器材設施存在安全隱患

大部分體育器材長期在室外，經過日曬雨淋，器材損壞在所難免，如果場地器材的安全檢查力度不夠，大學生在使用的過程中很容易出現身體的傷害事故。

5、課堂組織松散

部分高校體育教師責任心不強，對安全的重視程度不夠，缺乏對學生安全教育的宣傳，在組織教學時不能嚴格要求學生，致使學生在上課的過程中場面混亂，很容易造成身體的傷害。

三、預防高校體育教學中安全事故的策略

1、提高體育教師及大學生的安全意識

安全意識作為保證高校體育教學得以安全順利進行的必要條件，高校體育教師及大學生的安全意識作為實現高校體育教學安全的重要因素，所以，在上課前作為體育教師務必要強調安全的重要性，一旦出現傷害事故，則必須嚴格按照急救的基本步驟，科學合理實施處理，并將傷害控制到最小程度。

2、增加體育經費投入，注重對體育場地、器材的養護

體育經費作為高校體育教學順利安全進行的物質基礎，充足的經費能夠確保場地建設，維修器材設施，確保場地器材的安全，每個學期開學前需要對所有體育場地、器材實施全面的檢查與維修，并加強日常的養護，消除在體育場地、器材方面的安全隱患。

3、注重體育教學的監督、檢查與評價

高校領導者需重視體育教學安全，將增強大學生身體健康，避免出現體育教學安全事故作為大事來抓，并長期加以關注，要聯合學校醫院及體育部門，建立專門的安全組織，對體育教學過程中的安全問題實施監督、檢查與評價。

4、將體育教學過程中的傷害事故實施風險轉移

風險轉移指的是單位或個人為了避免承擔風險損失，有意識地把損失或者與損失相關的財務后果轉移至其他單位或個人來承擔。在高校體育教學中，可充分借助合同或協議，將一部分教學損失轉移至第三方，對體育教學中發生頻率低，傷害嚴重的風險，如學生猝死事故，可用轉移風險的策略，如建議大學生購買保險，而作為保險公司也可根據體育教學特點開發出一系列新的保險品種，如此以來，既可以減輕學校負擔，降低體育教師對大學生傷害事故的恐懼，也可以減輕學生家長對事故的承受能力。

5、積極構建并完善高校體育教學安全體系

運用體育教學安全體系，可有效減少高校體育教學過程中存在的危險因素，減少或避免因體育教學活動而引發的傷害事故，從而確保體育教學活動的順利實施。首先，制定安全方針。只有制定明確的安全方針，才可以明確學校體育教學過程中整體安全管理目標，從而為落實安全工作提供保障;其次，尋找安全隱患。通過認真分析高校的體育教學活動來辨識危險源，具體可通過考察教學活動場所和體育教學過程中所積累的經驗及教訓等多層面綜合考慮;第三，對危險源實施風險評價與控制。

6、科學組織體育教學活動

科學組織體育教學活動，作為減少或避免高校體育教學中出現安全事故的一項有效措施，作為高校體育教師在開展教學時，需要從多個方面入手規范組織教學，不僅需保障課堂教學的組織紀律，還應該根據不同學生合理安排運動負荷，并根據季節及天氣的變化，及時調整教學時間、地點和內容，從而確保體育教學活動的安全進行。

7、充分做好準備活動

充分的準備活動，能夠有效減少學生運動傷害的發生，準備活動的內容需根據教學內容而定，既有一般性準備活動同時還要配備專門性準備活動，尤其對運動過程中負擔較大或容易傷的部位，需格外做一些力量性及伸展性練習，最大程度上降低運動傷害的發生。

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一、資料和方法

1.1一般資料

本次調查研究的對象為：2013年8月-2015年8月期間在本院接受血透室護理的60例血透患者，其中男患者37例，女患者23例，他們的年齡為（33-85）歲，平均年齡為（52.3 3.5）歲。

1.2方法

采用數據調查、分析回顧的方式，對2013年8月-2015年8月期間在本院接受血透室護理的60例血透患者的臨床資料進行分析、總結、歸納，并且結合本院的實際情況，整理得出出血透室護理中的不安全因素。

二、結果

2.1設備配置不合理

血透室護理所應用的設備均應當是精尖設備，而且所使用的設備數量較大，對專業化操作要求比較高，另外，由于血透室的設備技術難度較大，其操作具有較大的難度，因此，若血透室設備配置不合理或者操作不專業、不規范，則會導致一系列的安全隱患，與此同時，血透室設備往往與醫院的水路、電路交叉分布現象較為嚴重，容易引發水災、火災等。

2.2管理系統不健全不完善

管理體系包括：護理人員的配置、護理監督以及上下班制度等。其中護理人員配置不合理，即：血透科專業的護理人力資源比較匱乏，而且血透科的工作頻率比較快、工作強度比較大，給護理人員造成的工作壓力比較大（精神高度集中），容易導致護理人員力不從心，從而引發安全隱患的發生率。另外，目前，該院的血透室護理監督的力度不足，且缺乏科學、規范的護理監督機制，與其他科室相脫節，且不重視細節護理，大部分的護理人員按照常規性護理手段對待血透患者，不免的會使得不安全因素增加。除此之外，不科學的護理人員上下班制度，往哪個容易導致交接班過程中產生一系列的安全隱患，而且血透室護理對護理人員的專業性（技術嫻熟、素質高、經驗豐富等）要求比較高，在不科學的交接班制度下，護理人員對潛在的風險認知不足，容易引發不可估量的安全隱患的發生。

2.3護理人員綜合素質差

血透室護理人員的綜合素質差主要表現為：（1）安全防范意識差。未嚴格的按照相關護理制度進行科學規范的操作；（2）社會責任意識差。缺乏耐心，不注重細節護理，對血透患者的生命安全采取忽視甚至漠視的態度；（3）缺乏安全隱患預判能力。難以有效的對安全隱患進行事先的控制；（4）技術不嫻熟、理論知識根基差。

2.4忽視細節護理（護理質量差）

由于上述的各種原因，再加上血透室護理人員自身忽視細節護理，對整個血透室護理要求的認知比較片面或者對整個血透室護理的重要性認知存在偏差，容易導致護理質量差，從而引發一系列的安全隱患。

三、討論

針對調查的不安全因素結果，針對性的探討不安全因素的預防策略，如下：

3.1規范設備配置

護理人員上崗之前，均要對其進行設備規范操作培訓，并且向所有的護理人員發放設備操作手冊，并且要安排專業的設備操作人員對其進行實際操作訓練[3]，另外，積極的要求護理人員認真的學習掌握設備的檢查、維修、保養技術，除此之外，加強各種緊急預案的制定，及時的規避水災、火災的發生，且做好相應的演習和培訓，全面的提升設備配置的規范性。

3.2建立健全管理體系

結合本院的實際水平，在醫生、護理人員等的共同努力下，根據血透室護理特點，制定出科學的管理體系，并且在日常的護理中，加強互相監督，與其他科室加強聯系[4]，并且制定規范的、詳細的獎懲制度，從而有效的規范護理人員的行為，全面的提升管理水平，從而推動護理質量的提升。

3.3全面的提升護理人員的綜合素質

通過各種各樣的方式，全面的提升護理人員的綜合素質，如：開設綜合素質培訓班、定期的安排護理人員到其他危重科進行學習、邀請專業教授開展講座等[5]。總之，全面提升護理人員的綜合素質的方式有很多，最重要的是提升他們的安全防范意識、社會責任意識、安全隱患預判能力等。

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關鍵詞:氯化反應 自動化改造 實現策略

中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0097-01

縱觀當前的化工企業,其生產過程的自動化控制程度存在著較大的差異,有不少的中小型化工企業生產設備的自動化控制水平相對比較低,例如,不少化工生產設備缺乏安全聯鎖裝置、自動化控制裝置以及緊急停車自動控制系統,不僅生產安全可靠性比較低,而且生產效率也不是非常理想。

1 DCS系統和ESD系統

DCS(Distributed Control System,即分布式控制系統)和ESD(Emergency Shutdown Device,即緊急停車系統)是氯化反應自動化控制方案常用的自動化控制和安全聯鎖方式。對氯化反應控制等危險工藝自動改造過程中,必須要確保最為基本的安全水平,例如,改造過程中必須要有聯鎖停車功能、液位超高/超低自動報警功能、壓力異常報警功能、溫度異常報警功能。

第一,DCS系統。DCS系統充分融合了系統控制技術、網絡通信技術、計算機技術以及多媒體顯像技術等四種先進技術為一體,能夠在一定程度上代表工業自動控制技術的發展水平。在應用危險工藝自動改造中氯化反應控制方案的過程中裝配DCS分散控制系統能夠有效提升生產設備的平穩程度和控制精度,優化了生產工藝指標,其生產自動化水平也得到了有效提升。DCS系統集散控制系統作為一種典型的多級計算機系統工程,借助于通信網絡可以過程控制級組、監控級組連接成為一個整體,特別適合于大規模的連續過程控制。

第二,ESD系統。相對于DCS系統,ESD系統的安全級別要顯著高出不少,這主要是因為ESD系統根據完全獨立的原則,所以它和DCS系統是相互獨立的。通產而言,ESD系統沒有進行人為干預的必要性,因而一般情況下它處于靜態中。但是ESD系統作為一種安全保護系統,它必須要實時動態監測生產裝置的安全可靠性,因此它必須要具備高于生產過程控制的優先等級。具體而言,如果化工生產裝置出現了緊急情況,則ESD系統可以直接下達保護聯鎖信號,而不需要DCS系統的“允許”,因此,可以更加快速地保護現場的生產設備,防止因為事故未得到有效控制而造成更大的損失。在發生緊急情況時,相對于ESD系統,操作人員需要在危急時刻做出判斷與相應操作時,其不可靠性和滯后性非常顯著,根據相關資料統計,如果操作人員需要緊急情況發生后的1min內做出決策,其決策正確率僅為0.1%。由此可見,ESD系統設置則顯得非常必要。

2 基本單元控制模式簡介

第一種模式:危險物體儲罐控制模式。首先,儀表控制設計。設計的具體要求主要體現在以下三個方面:(1)溫度儀表控制設計,主要包括遠傳溫度指示儀表、就地溫度指示儀表,并且這兩種儀表具備溫度異常報警功能,對于具有加熱系統的則需要設計溫度調節功能。(2)流量儀表控制設計,主要在進料管線和出料管線上面裝配流量儀表。(3)液位儀表控制設計,主要包括遠傳液位指示儀表、就地液位指示儀表,另外,還具有液位過高/過低報警功能、過高/過低液位聯鎖功能。其次,安全控制裝置。設計的具體要求主要體現在以下7個方面:(1)裝配有阻燃式呼吸閥。(2)為了能夠讓罐內氮封壓力維持在正常范圍內,裝配有氮封壓力調節。(3)超高液位聯鎖、液位過高/過低報警、液位遠傳指示、液位現場指示、現場流量指示。(4)能夠進行壓力指示和壓力異常報警,并與溫度聯鎖實現冷卻水地自動化噴灑。(5)裝配有有毒氣體濃度監測報警設備與燃氣體濃度監測報警設備。(6)裝配有溫度指示、溫度異常報警和溫度聯鎖設備。(7)裝配有泡沫滅火設備。

第二種模式:蒸餾塔系統控制模式。蒸餾的主要目的便是分離混合液,使其達到某種純度標準,是目前最為常見的傳質過程。參數調節主要包括回流量調節、加熱量調節、冷卻兩調節、釜液量調節、餾出量調節以及進料量調節等方面,主要是調節回流比、回流罐液位、產品量、進料量、塔釜液位以及壓力等參數。

3 氯化反應的優化控制方案

目前一些企業依然采用人工或半自動的方法來控制反應過程,依靠一定人工判別及控制。下面是某企業在自控改造前應用的控制方案有以下幾點。

第一,反應過程:在6000L反應釜中加入水300kg,三氯甲烷1500kg,巰基吡啶鈉鹽300kg,攪拌冷卻到0℃,逐漸通入次氯酸鈉400kg并保溫反應2h后得到氯化成品。

第二,流程控制敘述:此反應控制僅對反應釜夾套冷凍鹽水進行調節和連鎖。受監控參數主要為反應釜內壓力和溫度。控制方案為:根據溫度來調節冷凍鹽水流量,已到達保溫效果;當溫度或壓力達到上線時,連鎖全開冷凍鹽水閥門。此自控方案無法滿足氯化反應的監控要求,安全聯鎖也不足以到達足夠的安全效果。針對以上不足,提出新的自控改造方案:首先,根據氯化反應的工藝監控參數以及反應的危險性,在這里將設置雙儀表分別進入DCS和 ESD系統進行必要的調節和安全聯鎖。其次,對氯化反應釜溫度和壓力、氯化反應釜攪拌速率、氯化劑進料流量、冷卻系統中冷卻介質的溫度、壓力等進行監控。

當反應釜內溫度高、壓力高及電機故障時,ESD系統聯鎖控制冷凍鹽水閥門全開,切斷次氯酸鈉進料。在反應進行時監控次氯酸鈉的流速,瞬時調節流速;并累積其流量,當達到一定量時,切斷進料閥。此外,若氧化劑是氯氣等高毒物時,對于閥門的選型建議使用隔膜式閥門,以保證閥門關閉時不泄露。對于一個現代大型生產廠家來說,DCS系統已經存在,只是需要補充一套ESD系統。儀表和閥門的維護也只是在日常工作中增加了一些工作量。相比其安全性,此投資還是比較有價值的。

參考文獻

[1] 羅小青.淺談化工企業危險工藝自動化控制及安全聯鎖改造[J].化工設計通訊,2010(4):142～143.

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【關鍵詞】多信號模型;測試性分析;故障診斷;分層有向圖

Abstract：To complex electronic equipment，testability analysis is advantageous to improve test effect of equipment.During TEAMS testability，multi-signal model is built by a causal relationship of the system using a multilayer direction graph and used to describe TEAMS result of complex electronic equipment in fault spaces.TEAMS testability can build complex electronic equipment’s fault diagnosis model in highly efficient and flexible way，and also can improve electronic system fault isolation rate.In practice，TEAMS can be used to design complex electronic equipment’s testability，analysis fault model influence，diagnose fault and evaluate testability，adapt to the needs of fault diagnosis in complex electronic systems.

Key words：Multi-signal model; system testability; fault diagnosis; multilayer direction graph

1.引言

在大型復雜軍用武器裝備中，故障診斷的準確性、快速性、可靠性的要求更高，如何通過武器系統測試性分析來準確地判定產品工作狀態并隔離其內部故障，使系統的監控、測試與診斷簡便而且迅速，是提高武器裝備可維修性的重要途徑。基于TEAMS（testability engineering and maintenance system---測試性工程和維護系統）的多信號模型測試性分析工具是一種新型的系統測試性表示方法，是在單信號結構模型上疊加相關模型的集合，利用分層有向圖表示系統屬性（結構、規格等）的相關關系，對故障傳播特性建模的模型分析方法，可應用于復雜系統的測試性設計、故障模式影響與危害度分析、TPS開發、故障診斷和測試性評估等。基于多信號模型測試性分析，一方面有助于系統設計人員為系統提供更高故障檢測率和故障隔離率的，以及科學合理的測試接口，提高產品自診斷能力和外部診斷能力;另一方面也為自動測試設備（ATE）的設計人員提供綜合診斷方案設計的理論基礎，方便有效地確定產品狀態和隔離故障。

2.測試性分析模型的建立

多信號模型在形式上與系統的原理圖近似，其中“信號”等同于傳遞函數中的獨立變量，或者組成系統性能規范的相互區分的屬性， TEAMS利用模塊化推理的優點和能力，通過參數反饋、方法更新和專家輸入等手段，使得系統測試和維護的解決方案逐步完善。TEAMS可用來對大規模相互連接系統進行多信號建模，并得到元件與測試間的依賴關系，簡化了裝備的復雜性、故障容錯率。

2.1 構建系統的結構模型

在電子系統中，所有可能的信號數量是一個可數集，在測試性分析中，“信號”之間力求區分明顯和相互獨立，確保一個信號存在故障而不影響其他信號。

在TEAMS軟件中，系統的結構模型能夠從圖形用戶界面直接構建。TEAMS支持支持SYSTEM、SUBSYSTEM、LRU、SRU、MODULE、SUBMODULE、COMPONENT、FAILURE八個層（如圖1所示）。

對于復雜電子系統，可以通過結合實際需求對系統結構組成進行逐級分解的方法來構建系統的結構模型。系統模型的最低一級可以根據需要劃分到現場可更換單元（LRU）或者SRU，即為現場可更換的模塊/組件/電路板。LRU的確定是根據實際的維修需要而確定的，有時需要把復雜度較大同時在現場難以深入維修的組合甚至機柜作為LRU層，有時又需要把部分分離元器件分別作為LRU處理，盡量把現場維修的時間縮短到最短，更換的電路單元規模降到最小。

例如某導航系統的組成結構可以與TEAMS多信號模型建立如下對應關系：導航系統為系統模塊對應system層，下面包含分機柜子系統對應subsystem層，而分機柜子系統下又可能包含分機柜抽屜子系統，其對應模型級別同樣為subsystem層，在各種子系統下又包含現場可更換的模塊/組件/電路板，其對應層TEAMS多信號模型的LRU層。

圖1 多信號模型層次結構

2.2 測試點上信號的添加

通過分析模型系統的系統級功能，并關聯到多信號模型中的最低一級模塊，建立完整的信號走向圖，通過信號集將任何獨特的屬性都可定義一個相聯系的信號。例如，在某導航系統中，信號接收可分為對數接收、線性接收、導航接收等通道，如果系統功能只有一個接收功能的話，其故障診斷策略樹必須覆蓋對數接收、線性接收、導航接收等通道，需要測試的點較多、測試時間較長，如果將系統功能設為對數接收功能、線性接收功能、導航接收功能，就可以通過對系統功能的檢查將原故障診斷策略樹分為三棵小樹，大大減小了故障診斷策略樹的規模，縮短了測試時間。

2.3 模型有效性驗證

多信號模型的構建效果可以從以下2個方面來驗證。①多信號模型的構建可以由簡而繁，逐步完善，即在開始階段先根據一些常識性的知識和系統結構組成構建系統的初步模型，其后隨著對系統認知的深入和應用需求的提出，通過在已有模型上增加定義信號等逐步完善模型;②多信號模型的構建與測試點的設置無關。

2.4 測試性設計指標

應用多信號模型進行測試性分析的內容和流程如圖2所示。

圖2 電子裝備測試性分析流程

首先根據產品的結構和功能設計以及測試方案構建系統的多信號模型，由多信號模型能夠完成反饋回路分析，基于多信號模型可以生成故障--測試相關矩陣，進一步完成產品的單故障特性分析、多故障特性分析和測試性參數分析。評價測試方案兩個重要的指標是故障檢測率（FDR）和故障隔離率（FIR）。

故障檢測率（FDR）可表示為：

FDR=ND/N×100%

式中，ND為在規定條件下正確檢測出的故障數;N為在規定工作時間內發生的故障總數。

故障隔離率（FIR）可表示為：

FIR=NL/ND×100%

式中，NL為正確隔離到L個單元的故障數。

3.某型導航設備測試性分析的實現

3.1 TEAMS系統測試性指標分析

在進行某型導航測試性指標分析，根據設備各個組成部分的結構特征和功能，建立多信號模型，運用TEAMS系統輸入自身的BITE以及系統預留測試點作為系統的測試診斷方案，建立故障-測試矩陣，對電臺的故障檢測率和故障隔離率進行定義，運行TEAMS系統，得到電臺的測試性設計評估結果為：故障覆蓋率（Percentage Fault Detection）為88.89%，故障隔離率（Percentage Fault Isolation）為38.50%。

3.2 測試性指標分析的改進

由于故障隔離率較低，結合實際維修情況，需要對測試點添加位置進行取舍，取舍原則是容易完成測試的測試點優先添加，測試過程復雜且用時較長的測試點放在其次，對于無法完成測試的測試點要堅決剔除。在測試性改進過程中，TEAMS軟件會針對冗余測試進行提醒，將相關測試點從測試診斷方案中剔除。同時，TEAMS軟件也會對故障測試無法覆蓋的模塊進行提示。通過對設備測試性設計的改進，得出最終的測試方案，TEAMS評估結果如圖3所示，可以看到其測試性指標已經得到極大的改觀。

從圖3可以看出，故障覆蓋率為100.00%;故障隔離率為100.00%。

根據TEAMS生成的測試性改進后的指標可以看到：該導航設備如果按照改進后的測試性設計作為測試診斷方案， TEAMS系統最終給出的故障覆蓋率可以達到100%，即在該設備的現場故障診斷中，通過對改進后測試點的測試，可以對設備的各個組成部分和所有的測試點進行測試性分析。而設備的故障隔離率也達到了100%，說明通過TEAMS系統可以進行故障準確診斷和定位。

4.結論

電子系統的多信號模型的建立和測試性的分析評估是故障診斷工作的基礎，其目標是實現電子系統的最優故障測試診斷工作。作為測試技術的核心，故障診斷策略是指故障檢測和隔離時的測試順序。基于多信號模型的診斷策略的設計是在被測對象多信號模型基礎上，根據相應的測試優選算法，以測試選出的先后順序制定診斷測試策略。在測試性設計改進結束后，TEAMS軟件可根據維修需要和測試診斷知識生成不同等級、不同診斷要素所需的測試診斷數據和診斷內容，根據人工智能算法自動生成最優化的診斷策略二叉樹，通過對該診斷二叉樹的查詢和遍歷，維修人員可以很方便地判斷并隔離出故障。

總之，采用多信號模型描述復雜電子裝備的因果依賴關系，在故障空間使用TEAMS進行建模，可高效靈活地構建復雜電子裝備的故障診斷模型，提高電子系統的故障隔離率。該方法診斷速度快，能適應復雜電子系統的故障診斷。

參考文獻

[1]馮廣斌，連光耀，黃考利.一種基于多信號模型的測試性分析系統[J].計算機測量與控制，2011，19（9）：2104-2104.

[2]張巧炫.龍兵.楊興霽.基于多信號模型的可測性指標體系研究[J].電子測量技術，2011，34（10）：19-22.

[3]石君友，張鑫，鄒天剛.多信號建模與診斷策略設計技術應用[J].系統工程與電子技術，2011，33（4）：811-815.

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【關鍵詞】教育信息化；個性化學習；電子學習；軟件平臺

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2008) 10―0093―04

引言

教與學是一對不可分割的共同體，大多數學生不可能摒棄基于課堂的集體學習，但這種學習方式受到諸多條件的限制。一方面，由于時空的局限性和師資的有限性，學生很難根據自己的基礎和能力進行創造性學習；另一方面，教師在教學中精力有限，不能按照學生的學習基礎和學習能力來為他們差異性的安排課程。那么，如何讓在學習基礎和學習能力上存在差異的學生有效率地進行自主學習；如何讓教師個性化地了解學生從而針對學生的不同特點來重新組織與調整教學；如何根據學生自身的認知特點及學習興趣個性化的安排相應水平的學習資源，以上問題都已成為教育技術領域的重要課題[1]。

許多教學科研機構已經認識到個性化學習的重要性[2,3]，尤其是在英國，2007年1月4日，由英國政府委托的“2020年教與學評議”專家組了題為《2020愿景：2020年教與學評議組的報告》，描述了在2020年實現個性學習的教育愿景[4]，提出了個性化學習中亟待解決的問題。就當前已有技術解決方案來看，基本上離教學理論所訴求的“因材施教”存在著相當的距離，并沒有實質性地利用計算機與互聯網的特性進行教育資源與服務的重新整合、互動以及對個性知識需求的重構與再構[5]；依然沒有辦法長期跟蹤、分析、評價并反饋個體學生的學習狀況；依然沒有辦法為教師、家長和學生提供相對合理的需求分析與指導方針，依然沒有辦法根據需求給出相應的個性化學習解決方案[6]。因此，本文將教師作為個性化學習平臺中一個重要角色，并充分利用計算機技術的輔助功能，使二者結合為學生提供個性化學習服務，為教師和家長指導學生進行復習提供依據，基于此，研究與開發了一個師生共建的個性化學習服務平臺ISI（Individualized System of Instruction），并進行了商業化推廣，命名為文曲星家教新干線[7]。

一 平臺描述

ISI學習服務平臺是一個基于測試、診斷、評價與反饋的、運行于互聯網、移動通信網間的個性化學習平臺，它通過對學習資源信息和學生行為信息進行收集、統計與分析，最終為教師設計個性化教學方案提供幫助，為學生提供精確、省時、高效的個性化課后復習方案。下面將此平臺從功能結構、軟件結構和物理結構三個方面進行描述。

1 功能結構

ISI平臺的整體功能模型如圖1所示，此平臺將用戶分為管理員、學生、教師三種角色，而家長一般只是通過郵件的形式獲得測控分析的結果。管理員的職責是實現平臺的一般性日常管理，如教師管理、學生管理、資源管理等。

學生通過知識梳理功能復習章節的疑難知識點，通過同步測控來診斷學習能力和知識薄弱環節，通過智能訓練來彌補知識薄弱環節，實現因材施教、個性化學習。通過測控分析為學生提供一個自我診斷報告，為自己的進一步復習提供依據。

教師通過測控分析功能來了解班級學生的整體學習狀況（包括：整體水平、成績起伏、共同錯題等），以及每個學生的具體學習情況（包括：學習能力、知識薄弱環節、遺忘規律等），從而修改自己的教學策略，為需要幫助的學生提供個性化診斷報告。再通過通過試卷搜索和智能組卷功能來干預學生的復習路徑，提供更個性化的學習方案，從而構建了一個教師參與的個性化學習平臺。

2 軟件結構

ISI個性化學習服務平臺的核心結構（如圖2所示）主要由學習資源庫、學生模型、教師模型、測試模塊和教學控制模塊、學生行為監控模塊構成。學習交互處理\測試交互處理和人機界面是輔助結構，它們負責將教學內容和試題呈現給學生，并負責對學生的交互行為進行反應。下面主要介紹核心部件。

學習資源庫由教學內容、測試題和知識關系庫三部分組成，其中知識關系將教學內容和測試題關聯起來，作為學習過程和測試過程的紐帶。

學生模型是對學生能力和學習情況的建模，包括學生檔案、學生的認知能力（包括知識、理解、應用、分析、綜合、評價六個層次）、學習歷史（包括學習方式、學習速度等）、練習歷史（包括練習題號、分數、時間等）及每個題目的詳細記錄。學生檔案信息是由學生自己輸入的，它作為學生認知能力的起點，以后通過學習來逐漸修改學生的認知能力。學習歷史是指在學生學習完后，系統自動的將其學習內容記錄到學習歷史庫中，來檢測學生是否學過某個知識的必備知識。當學生學習完某一章節后，系統自動為學生抽取試題進行測試，根據測試情況來修改學生的認知能力，同時將測試結果存儲到測試歷史庫中。

教師模型是對學生能力的評估和教學策略的推薦，包含學生行為評定、學生能力測定、試題評定、教學策略選擇等模塊。學生行為評定模塊根據專家知識庫中的測試題目信息及學生的回答情況，給出分析結果及相應認知能力層次的分數比重，為制定相應的教學策略提供依據。學習能力測定模塊主要負責評價學生的學習能力，通過評價取得反饋信息以修正、完善教學計劃，為教師模型制定正確的教學策略提供條件，保證教學的順利完成。試題評定模塊主要是對試卷的要求進行綜合評價，包括測試題目是否符合教學大綱的要求，試題分數的比例是否符合難度比例、認知層次比例和各章節的分配比例。教學策略選擇模塊負責依據測評結果選擇學習方案和繼續測試方案。

教學控制模塊負責分析、解釋知識庫中的教學規則，選擇相應的教學內容和教學策略，建立和修改學生模型的某些信息，控制教學的進行。在本框架中，教學策略分為三個層次：系統級和對象級、專家級。系統級策略是由經驗豐富的教學專家提供，是不同科目之間的一般性教學規則，它們在系統開發時已經加入到系統中。對象級策略由系統根據學生模型自動生成，是形成個性化教學的依據。專家級策略主要是由系統中的教師進行策略設計，形成學習和測試方案，它的級別最高，是保證教學方案更有效的方法。

測試模塊主要負責智能組卷和判卷。它根據學生的當前認知能力和學生的學習歷史隨機生成試卷，要求題目保持合適的認知能力和難度。然后學生對試題進行解答，由測試模塊進行判卷，同時把測試過的試題和測試結果存入測試歷史數據庫中。

學習行為監控負責學習過程中交互行為的捕捉，完成對學生行為的跟蹤，跟蹤內容將包括學習的知識點，起始時間，持續時間，瀏覽次數，測試的題目，知識點，起始時間，持續時間，修改次數等。它們將作為學習能力、學習效果測評的依據。

3 物理結構

物理結構則從網絡分布上描述了ISI個性化學習服務平臺（如圖3），形成了客戶\服務器式的體系結構，主要包括用戶認證管理服務器系統、學習資源管理服務器系統、自適應學習管理服務器系統、教學輔導與管理服務器系統、學習行為數據分析管理系統和閥值信息管理服務器系統六大服務器和客戶端：平臺應用終端系統。

（1） 用戶認證管理服務器系統，主要包括連接、分配、驗證、計費等部分，負責通過網絡對用戶進身份識別、權限識別、并根據用戶終端類型和分布式服務器的狀況合理安排由哪一站點對用戶提供服務，同時驗證用戶的收費情況，管理用戶的權限有效期等。

（2） 學習資源管理服務器系統，主要包括學習資源元數據管理程序、學習資源元數據庫、學習資源元數據挖掘程序、學習資源數據庫和學習測評資源數據庫。系統管理者利用兩個程序實現對學習資源管理服務器內三套數據庫的建設與管理。

（3） 自適應學習管理服務器系統，主要包括用戶信息收集程序，學生學習歷史庫，學習評價管理程序，學生認知信息庫，學生測試歷史信息庫，個性學習資源提取程序，個性學習資源數據庫。負責進行學生信息的收集、整理、智能評價、反饋以及根據學生行為及評價信息智能安排與學生能力及狀態相適應的學習資源。

（4） 教學輔導與管理服務器系統，主要包括問題信息管理程序，學習資源檢索程序，學生狀態分析及定位程序，學習評價信息查詢管理程序，學習資源布置程序，教學診斷庫，教學策略庫。它主要負責幫助教師及時了解學生的學習進度與程度，查詢教學參考內容，及時給學生以決策評價。

（5） 學習行為數據分析管理系統，包括學習者數據分析管理程序，學習者模型建模程序（通過學生對反饋的評價建模），它主要負責分析學習資源與學生行為之間的關系，分析教師行為與學生行為之間的關系，分析教師行為與學生結果之間的關系，是一個對學生與教師建模的工作，是把心理學觀點引入系統的關鍵部分。

（6） 閥值信息管理服務器系統，主要包括閥值信息管理程序與閥值信息程序，負責把學生的測評報告反饋給學生本人、其指導教師或者家長，從而對學生起到及時督促、鼓勵、矯正的作用。

（7） 平臺應用終端系統，平臺應用終端分為四種類型，分別安裝至各學生、教師、機構用戶以及系統管理者的計算機上，供他們操縱所需內容，如個人基本資料、教學或學習資料、測評報告、組卷等。

二 分析與討論

鑒于教學中日益增加的個性化需求，ISI個性化學習服務平臺利用網絡把學生、教師以及管理者聯系起來，通過對學生數據的收集、統計與分析，提供一套測試、診斷、分析、評價相結合的學生行為評定機制，使得教師和學生可以在ISI個性化學習服務平臺上進行有針對性的高效交流與互動，能快速、簡單、精確、高效地滿足對教與學的個性化需求，從而克服教與學的盲目性，合理地調配時間。這種交流與互動不僅有助于基于網絡的教與學，而且也有助于面對面的教與學。

針對現有的教育服務機制只能提供粗放型教育資源的缺點，ISI個性化學習服務平臺通過定義學習資源元數據對學習資源進行描述，使學習資源屬性能夠被唯一確定并且單位最小化，從而有利于對知識體系進行快速有效地組合、重組與管理，為個性化教學提供資源基礎。通過對學生個人學習行為的跟蹤和教師富有針對性的干預，ISI提供了一套學生狀態定位系統，通過把學生信息與學習資源進行關聯，建立學生的學習能力屬性，使得每一個學生學習狀態模型能夠被快速建立、定位、分析、統計與比較，從而為個性化復習方案提供技術基礎。

ISI個性化學習服務平臺也提供一套新型的互動教育模式，便得教與學的互動不再只基于過去傳統模式中“一問一答”的狀況，教師不僅可以隨時掌握學生的學習狀態，而且可以隨時給出指導意見并可干預學生的學習路徑，幫助學生制定更準確的個性化學習方案。ISI也是一個學習內容測評分析平臺，通過對學習測評內容的信度、效度、難度、區分度以及相關性等數據的評價，教師可以為學生個體或班級提供有針對性的個性指導與計劃調整，使學生和家長能精確、快速地把握學生學習動態，起到良好的教育配合作用。ISI個性化學習服務平臺具有內容無關性與平臺無關性，學習內容可以在PC機、手持式設備（手機、PDA、學習機）等多種交互設備上呈現，學生可以依據自身需要選擇交互設備和信息呈現方式，從而實現設備層的個性化。

在此平臺開發和商業化過程中，邀請了北京師范大學亞太實驗學校等多所中學對平臺的個性化學習能力進行了實驗研究，在學習效率、成績提高程度、學生對平臺的評價等多方面進行了問卷調查和系統自動跟蹤，通過統計分析，得出如下結論：此平臺通過記錄分析學生易出錯知識點的相關試題，并依據它們進行個性化復習與測驗使得學生學習具有針對性，從而使學習效率平均提高了31%，學習成績每科平均提高5-10分；同時，95.3%的受訪學生認為此平臺能有效控制自己的復習進度，符合他們的個人學習能力水平。

三 結論

ISI個性化學習服務平臺是一項提高教師教學效率與學生學習效率的一個雙向互動的教學服務平臺，教師可以依據學生的學習情況以及自己的判斷修改平臺提供給學生的個性化學習方案，使得教學策略更具有效性和實用性。實踐表明，師生共建個性化學習平臺對學生和教師都有很大的幫助。

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篇6

【關鍵詞】云資源池 VMware 無 入侵檢測系統 入侵防護系統

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.018 中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）20-0092-05

1 引言

隨著云計算及虛擬化技術快速演進，大量的數據中心服務器工作負荷將實現虛擬化。通常的部署方式是在單一物理系統中運行多個虛擬機，從而使資源得到更高效的利用，這樣就可以大幅削減設備的資本支出、降低與電力和冷卻相關的能源成本以及節省物理空間。根據Gartner統計報告，到2016年為止80%的服務器將采用虛擬化部署。

虛擬環境下的服務器和虛擬桌面仍然會碰到與傳統物理計算機相同的安全性問題，如病毒、蠕蟲、木馬程序和惡意軟件的入侵。并且虛擬環境更加復雜，安全防護需要考慮虛擬機的密度、虛擬機的啟動間隙防護、虛擬機之間的攻擊、虛擬機的管理復雜性等。由于大量使用了虛擬化技術，使得過去常規的安全手段已經無法有效解決日益突出的安全問題，所以在虛擬環境下的服務器需要考慮如何有效地進行安全防范。

2 傳統安全防護存在的問題

傳統的針對病毒防護解決方案都是通過安裝程序（Agent）到虛擬主機的操作系統中，在服務器虛擬化后，要實現針對病毒的實時防護，同樣需要將防病毒客戶端即程序安裝在各個虛擬機中，但是服務器虛擬化的目的是整合資源，最大化地發揮服務器資源的利用率，而傳統的防病毒技術需要在每個虛擬主機中安裝程序，如1臺服務器虛擬5臺主機，傳統方法需要安裝5套，這樣在掃描時就需要消耗虛擬主機的計算資源，并且在病毒庫更新時帶來更多的網絡資源消耗。傳統的病毒防護解決方案如圖1所示：

當這些系統被遷移到虛擬環境時，眾多虛擬機同時更新病毒特征庫或進行按需全盤掃描可能使內存、存儲和CPU（Central Processing Unit，中央處理器）使用率出現尖峰，導致這些虛擬機在這段時間內都無法正常提供服務，這種情況通常稱為殺毒風暴。同時，由于殺毒風暴的存在，虛擬機的密度也不能太高，比如可以承載50臺虛擬機的服務器資源池只能建立30臺虛擬機。目前最常見的做法是使按需掃描調度隨機化，但這種做法也不理想。

3 VMware平臺安全架構介紹

VMware是一款眾所周知的虛擬化軟件，該軟件通過虛擬化服務器底層硬件以提供用戶可在服務器上同時運行不同的操作系統環境。目前虛擬化軟件以VMware為主，包括虛擬化軟件思杰的Citrix、華為的Fusion、微軟的Hyper-V、開源KVM（Kernel-based Virtual Machine，內核級虛擬化技術）等。

VMware在平臺的安全中，對外開放各種接口方式來實現第三方的安全控制。用戶的VMware ESXi主機需要統一接受一個vCenter中心管理，并通過vCenter中心對每臺主機分別自動部署vShield Endpoint和安全虛擬機，這些安全虛擬機將在每個物理主機上自動部署。在添加一臺物理主機后，當新加VMware ESXi物理主機接受vCenter管理平臺管理時，將自動生成部署安全虛擬機和vShield Endpoint。目前采用VMsafe API（Application Programming Interface，應用程序編程接口）和vShield Endpoint的接口，通過在ESXi上部署安全虛擬應用層來實現對虛擬機的安全防護；利用vShield Endpoint實現防病毒及防惡意軟件，利用VMsafe API實現網絡IDS（Intrusion Detection System，入侵檢測系統）/IPS（Intrusion Prevention System，入侵防護系統）。VMware平臺安全架構如圖2所示：

4 云資源池下的防護安全方案

通過上述分析可以看出，在云資源時代，目前以VMware為主的虛擬環境中，安全防護面臨的是從病毒防護、訪問控制到入侵檢測/防護的一系列問題，因此本文設計了一套完整的安全防護策略，如圖3所示：

4.1 無病毒防護設計

在虛擬化環境中，有的防病毒軟件存在嚴重的資源消耗問題，影響服務器的運行。目前可以采用無的方式來解決服務器資源問題，通過VMware的虛擬化層提供的API接口實現。無技術是指在每臺VMware ESXi物理服務器上部署一臺安全虛擬機，以一臺安全虛擬機方式運行而不需要在其它各個業務虛擬機安裝任何程序，通過該虛擬機來保護所有在VMware ESXi物理服務器上的虛擬主機。同時，當業務虛擬機任意啟用運行或者物理服務器切換到時，都不出現防護空檔，這一切是傳統解決方案無法完成的。

VMware虛擬系統通過開放VMsafe API和vShield Endpoint的接口，在虛擬化層VMware ESXi上部署安全虛擬機，實現虛擬系統和虛擬主機之間的安全防護，這樣避免了在虛擬主機的操作系統中安裝程序，以無方式實現了實時的惡意軟件的防護。防毒引擎掃描時不需要消耗網絡和處理器的資源，在最大化利用服務器資源的同時提供全面惡意軟件的實時防護。

4.2 無防火墻的設計

傳統的防火墻技術通常以硬件形式存在，用于訪問控制和安全區域間的劃分。計算資源虛擬化后導致邊界模糊，很多的信息交換在虛擬系統內部就實現了，而傳統防火墻在物理網絡層提供訪問控制，如何在虛擬系統內部實現訪問控制和病毒傳播抑制是虛擬系統面臨的最基本安全問題。

無的防火墻提供全面基于狀態檢測細粒度的訪問控制功能，可以實現針對虛擬交換機基于網口的訪問控制和虛擬系統之間的區域邏輯隔離；同時，支持各種泛洪攻擊的識別和攔截。通過與底層的緊密集合，以達到對上層虛擬機無的防護。

4.3 無入侵檢測/防護的設計

傳統環境下的網絡安全拓撲圖在網絡出口處部署網關防護設備，如防火墻、防毒墻等各類安全設備，用來隔離網絡之間的攻擊和病毒擴散問題，部署IDS監控對服務器的非法訪問行為，在服務器上部署防病毒軟件，保護核心服務器的安全運行。而在虛擬化環境下，一臺物理服務器平臺上將運行數個甚至數十個業務虛擬機，這些傳統的安全防護措施將不再有效。因此，針對虛擬化環境應該部署針對虛擬化環境的無解決方案。

在主機及網絡層面同時進行入侵檢測和防護，這在安全基礎設施建設是非常必要的，然而在云計算和虛擬化的環境中，由于傳統的入侵檢測工具需要在每臺虛擬機中安裝程序，當運行在虛擬化的網絡或系統中時，會出現和有防病毒軟件類似的問題。此外，在虛擬環境中，虛擬交換機不支持建立鏡像端口、禁止將數據流拷貝至IDS傳感器。面對虛擬網絡內部流量時，部署在傳統物理網區域中的IPS系統無法很好地集成到虛擬環境中，這樣會面對多種的技術問題，導致網絡入侵檢測很難實現。因此，與有運行惡意軟件一樣，基于主機的IDS系統會消耗共享的資源，導致運行資源風暴、密度不夠等問題。

無入侵檢測/防護在VMware的VMsafe接口可以允許虛擬交換機或端口組以混合模式運行時，虛擬的IDS傳感器可以檢測到同一虛擬段上的網絡流量。無IDS/IPS除了提供傳統IDS/IPS系統功能外，還提供虛擬環境中基于政策的監控和分析工具，確保虛擬網絡的安全性，如網絡行為的分析及精確的流量監控、分析、訪問控制等。通過無方式可以讓其在虛擬系統中占用更少的資源，避免過度消耗宿主機的硬件能力。

4.4 方案優點及問題

方案優點具體如下：

（1）簡化部署。采用無模式，管理員無需在模板機部署和更新程序，減少虛擬機的體積和管理工作量。

（2）避免病毒掃描風暴。在無模式下，運行于同一物理服務器上的多臺虛擬機的掃描工作統一進行調度，資源占用得到有效控制，避免了病毒掃描風暴的發生。

（3）減少資源占用。在無模式下，不占用主機的CPU、內存和磁盤資源。

（4）隨時保持最新。采用無模式，只要保證安全虛擬機隨時在線、及時更新，每臺虛擬機就不用更新病毒庫。

（5）更高的密度、更低的成本。由于無模式可以節省資源占用，消除病毒掃描風暴，因此可以提高部署密度和節省硬件采購成本。

當然，無安全防護方案也存在一些問題。目前該方案主要是針對采用VMware虛擬化軟件部署的云環境，因為VMware提供了相應的程序接口。同時，隨著VMware新版本的推出，相應的程序接口也在不斷地調整，無安全防護方案在各種VMware版本下開發設計也不同。此外，如果云環境采用其它虛擬化軟件部署，安全接口的標準化程度不如VMware，則設計架構需要調整，且實現難度較大。

5 性能測試對比分析

性能測試主要包括驗證與傳統方式下安全防護在性能和資源占用方面的對比，具體如下：

（1）CPU資源占用測試：說明此次測試CPU的性能消耗對比傳統掃描方式的測試結果。

（2）內存資源占用功能測試：說明此次測試內存的性能消耗對比傳統掃描方式的測試結果。

（3）磁盤I/O占用測試：說明此次測試磁盤I/O的性能消耗對比傳統掃描方式的測試結果。

（4）網絡占用測試：說明此次測試網絡消耗對比傳統掃描方式的測試結果。

本次測試開啟了10個Windows 7環境虛擬機，測試結果如表1和表2所示：

本次測試開啟了虛擬化安全所必需的虛擬機包括vShield、vCenter和廠家自己配置的負載安全的虛擬機，以及進行性能測試的10個Windows 7環境虛擬機，可以看到，對比CPU使用情況、內存消耗、磁盤讀取速度和掃描速度，無方案與傳統有防病毒方案的性能開銷差距越突出。而在用戶的實際工作和生產環境中，單個主機上能夠運行到50至100個虛擬機環境，這種環境下無方式在資源和防護方面的優勢更加明顯。也就是說，單個主機上運行的虛擬機越多，就越能體現無方式的優勢。而有方式進行掃描和更新時，虛擬機越多，主機資源負擔就會越重，在這種環境中會因為安全產品的運行而造成資源的浪費。

6 結束語

本文分析了傳統安全防護方案存在的問題，包括安全防護軟件的管理問題及性能問題，研究了云資源下的防護系統，給出了無病毒防護設計、無防火墻的設計、無入侵檢測/防護的設計等關鍵技術，并分析了無技術優點及問題。在實際性能測試中，對比傳統防病毒軟件和虛擬化安全無解決方案，當同時進行安全防護時，本文中的無方案的性能表現明顯優于傳統防護方案。

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關鍵詞：AEBS；移動目標；側面牽引

1.前言

隨著中國汽車工業的飛速發展和汽車保有量的大幅提高，我國每年由于交通事故造成的人員傷亡和財產損失在大幅增加。因此，汽車安全性能越來越受到廣大消費者的關注，更多的世界最新安全技術研究成果被引入中國，提前緊急制動系統（Advanced Emergency Bmking svstem，簡稱AEBS）就是受到廣泛認可的一種主動安全技術。

AEBS依靠雷達、攝像頭、GPS等各類傳感器系統來監測前方車輛，實時獲取本車與前方車輛之間的相對速度、距離等參數，并計算即將發生的情況。在危險情況下，AEBS可以自動采取適當策略對車輛進行預警或制動動作，以避免碰撞或減輕其影響。自2013年開始，這種系統已成為歐盟新設計車輛的標準，法規號為ECE R131。

2.ECE R131試驗方法

根據ECE R131各條款解讀可知，該法規的適用范圍是裝備AEBS系統的M2、N2、M3，N3類車型，同時也建議推廣至其他車型。法規對AEBS的復合電子控制系統安全性要求和AEBS性能要求兩方面都有明確規定。在實際檢測過程中，對前者的檢測主要采取文件審查的方式進行，由制造商向檢測機構提供相應的技術文件予以闡明檢測樣車所裝配的AEBS的各項技術參數和安全概念。對后者的檢測則采取道路試驗的方式進行，這是該法規檢測中的關鍵部分。

關于AEBS性能要求，主要是檢測試驗樣車對靜態目標、動態目標和虛假目標的識別能力和預警制動能力，測試場景如表1所示。

ECE R131規定，AEBS工作時分為碰撞預警階段和緊急制動階段，兩種階段的預警時間、預警方式以及車速降低量等要滿足表2、表3中的限值要求。法規還指出，用于測試AEBS的目標車必須是批量生產的M1類轎車或者類似結構的具有車輛特征的柔性目標。

3.移動目標車設計方案

根據法規認證的行業經驗可知，在評估ECER131法規檢測能力時，一款滿足各種技術指標的移動目標車是該法規檢測可操作性的重要環節。在對法規條文進行專業研讀的基礎上，通過對法規認證行業的市場調查發現，目前存在兩種移動目標車的技術方案：一種是可遙控無人駕駛移動目標車，另外一種是用一輛汽車在其后方牽引一輛移動目標車行駛。

第一種方案體積小、機動性好，安全性較高，但結構復雜且成本超高，第二種方案成本稍低，但卻存在如下缺陷：為了防止試驗車輛與前方牽引汽車發生碰撞，中間需要長度超過30m長的牽引裝置，整體結構龐大，安裝連接不便；行駛穩定性差，只能以較低車速行駛；轉彎不便，對試驗場地要求苛刻，另外當試驗車駕駛員操作不當時，試驗車車輪易與牽引裝置發生剮蹭或碾壓造成翻車危險。

針對上述技術方案存在的問題，設計了一種利用側面拖車模擬目標車的測試方案：首先，移動目標車可以擺放在測試通道上作為靜態測試目標來使用；其次，移動目標車可以通過常用貨車橫向牽引行駛，移動目標車與牽引汽車之間通過牽引桿連接，利用電磁吸合裝置可以控制牽引桿與移動目標車之間的吸合或斷開。當試驗車輛與移動目標車碰撞時，牽引桿能自動脫落，移動目標車與牽引汽車分離之后可與試驗車輛一起向前行駛。

初步設想，期望該方案能夠避免試驗失敗時可能產生的安全問題，同時要有安裝方便、使用靈活和成本低廉的優勢。

4.移動目標車的試驗驗證

根據法規的檢測場景，同時考慮到新設計方案可能存在的風險，驗證方案采取先易后難風險遞增的方式進行，首先進行靜態目標場景測試，然后進行動態目標場景的AEBS成功測試，最后進行動態目標場景的AEBS失敗測試，測試結果如下：

4.1靜態目標試驗驗證

如圖1所示，把目標車擺放在測試通道上，試驗車以80km/h的車速勻速接近目標車，利用專業的測試設備實時測量試驗車的車速及其與目標車之間的距離，按照公式（1）計算碰撞時g，圖2的測試曲線表明AEBS成功識別目標車并進行制動，測試過程未發生碰撞，具體結果見表4。

4.2AEBS測試成功的動態目標試驗驗證

如圖3所示，牽引車輛以12km/h的車速拖拽目標車前行，試驗車以80km/h的車速勻速接近目標車。圖4的測試曲線表明AEBS成功識別目標車并進行制動，測試過程未發生碰撞，具體結果見表5。

4.3AEBS測試失敗的動態目標試驗驗證

如圖5所示，牽引車輛以12km/h的車速拖拽目標車前行，試驗車以80km/h的車速勻速接近目標車。在測試過程中，試驗車輛與移動目標車發生碰撞而導致AEBS測試失敗，碰撞之前的瞬間牽引桿自動脫落，因此牽引車輛未受影響。目標車受撞擊而向前駛去，由于目標車受碰撞的部位采用柔性設計，試驗車輛也未受損傷。測試曲線見圖6，具體結果見表6。

通過大量的測試數據，得出以下幾點：

首先，本文所設計的移動目標車能夠被試驗樣車正常識別，因此滿足ECE R131條款6.3.1中關于AEBS特征探測的要求。

其次，該測試方案對牽引車輛、試驗車輛均不會產生不利影響或損傷，即使AEBS測試失敗，也不會產生安全問題。

最后，該測試方案結構簡單可靠，可以反復利用，能夠顯著提高工作效率和經濟效益。

綜上所述，本文所設計的移動目標車滿足各項技術指標，達到預期的設計目的。

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【關鍵詞】光電探頭；循跡方法

1.問題的提出

在許多的場地機器人比賽的項目中，機器人循跡運行是非常為普遍的一個項目。為了循跡準確和防止機器人小車沖出線路需要做許多黑白檢測電路來進行循跡，按照目前的文章和實物可以見到的循跡多為多紅外光電對管電路（以下簡稱探頭）進行循跡，有如下幾種組合形式（投影示意圖），如圖1所示：

可能還有更多種探測形式，但思路多是以更多的探頭來進行更多點的檢測線路已達到更精確的循跡控制，已見到的有5～13個探頭陣列，在小車機器人的前后各安放一列，再加上防沖出探測頭已超過10個循跡探頭，使得MPU的I/O口用量增加，程序編制和控制策略更加復雜。

如何采用最少的探頭同樣達到較佳的探測和循跡是本文討論的主要問題。

2.方案設計

為了討論解決上述提出的問題，我們采用了以下幾種方案進行設計和制作。

2.1 方案設計

按照循跡的基本原理，我們提出三種可能情況以便設計方案：黑白（白黑）探測、雙邊界探測、單邊界探測等三個基本討論點。

2.2 黑白探測

本文采用了以下方案循跡：①雙探頭跨在尋線兩端（2枚探頭）、②多探頭兩邊在線外，中間的在線內（一行4枚探頭）、③前三角（3枚探頭和4枚探頭，本文為后者）、④菱形（4枚探頭）。

2.3 雙邊界探測

這種探測也是較為經典的設計依據，本文采用了⑤左右雙探頭（4枚探頭）、⑥前后左右雙探頭（8枚探頭），兩個方案。如果有多余探頭空置不用。

2.4 單邊界探測

僅考慮黑白（白黑）邊界為依據進行循跡，本文采用了⑦單探頭、⑧前雙探頭、⑨前后雙探頭（4枚探頭），三個方案。

2.5 機器小車介紹

小車采用前后左2電機和右2電機分別獨立控制，旋轉中心就是小車的中心如圖2所示。

為了討論方便，我們在小車的投影圖上設置了A’、A、B、C、D、E、F，5個位置，在這些位置上安放了探頭，同時小車在轉彎時，我們讓其左右兩側的電機組同步反轉，使小車可以于原地轉圈的方式進行轉彎，以便開展討論。

2.6 場地介紹

本次測試采用全國職業院校2010機器人競賽——機器人設計與制作測試比賽場地。本次比賽場地采用黑場地之間鋪有30mm寬的白線，場地投影見圖3（圖中單位為mm）：

3.方案的實踐

本文的重點是采用最少的探頭達到較佳的循跡效果，所以我們先對方案進行篩選。

限于篇幅，篩選和討論過程省略，本次實踐測試采用了①③⑤⑦⑧等5個方案進行實踐探討，而在實踐過程中，我們發現方案③⑦⑧效果較好，因此本文僅對方案③⑦⑧進行討論。

在測試和討論過程，探頭的靈敏度調節只保證能區分黑與白的靈敏度（忽略探頭反饋線路信號是連續變化的這一特點），只有0、1數字量的信號、探頭探測距離固定為10～15mm之間，一律采用自制的RPR220反射型紅外發射接收對管電路。

在這些方案中，方案③為前三角形探頭接法，分別在A、A’、B、D四點上接入探頭；方案⑦為單探頭接法，僅僅在A’單點上接入一個探頭；方案⑧為雙探頭，在A’（或A）點上接入兩個對稱探頭；這樣共有4種實踐接法。

在這些接法中，有幾個參數是可變的，調整距離將影響探測結果。圖4中，L1表示B、D點兩枚探頭之間的距離（即循跡線的寬度），圖4中L2表示兩枚探頭之間的距離，（分別在循跡線和場地之間的寬度），L3表述前探頭與后邊的探頭之間的距離。下圖4描述的就是這三種探頭接法與小車中心關系的示意圖。

3.1 對于方案③討論

方案③循跡原理：A’的探頭在循線中，B、D探頭在循線外，A一定在循線中，小車加速前進，當A’在循線外，減速前行，當B或D探頭在循線內，則向右或向左拐彎（原地轉向），直到A進入循線后慢速前進并繼續轉彎，而當A’進入循線后，加速前進。

方案③有4個探頭，互相之間的距離對循跡影響比較大。其影響主要表現在A’與C的距離問題上，A’與C過近則減速距離太短，容易沖出循線，過長則會使轉彎探測半徑增大，轉彎時間增加，進而影響速度。本次實際設計中L3≈80mm，L3’≈30mm，L1≈70mm。

3.2 對于方案⑦討論

方案⑦循跡原理：A’永遠反黑白運動。小車前進一小步，如果探頭由黑變到白，則小車向黑色區域轉彎，然后前進一小步；如果探頭由白變到黑，則小車向白色區域轉彎，繼續前進一小步；如果連續黑或白，則小車連續轉彎一小步，直到發生黑白轉變，小車的步距是小車前進的關鍵。同時，小車的路線必定不是直線，而是之字形的路線，運動過程中小車整體車身晃動比較嚴重。實際測試L3為70mm。

方案⑦最為簡單，只有1個探頭，L3的距離在50～80mm之間都非常準確，小于50mm也能正常轉彎，而40mm就以下會出現循線脫離現象，測試中最短距離為30mm。實際設計L3調整到70mm。

3.3 對于方案⑧討論

方案⑧循跡原理：兩個探頭分別跨在循線和場地邊界，當其中的一個探頭發生變化（如由白到黑），則可采用兩種措施：a.立即減速，并且原地轉彎，直到回到探頭原來的跟蹤顏色；b.一邊的輪子減速，另一邊的輪子加速，直到回到探頭原來的跟蹤顏色。

方案⑧有兩個參數，兩探頭間距L2，和探頭到中心距L3，測試中L3受整體車長控制，選在80～30mm之間，L2=15mm，L2的距離受器件影響，無法調的再小，如果可以調整，探頭貼地也不會有太大影響，而L3的距離影響較大，當小于50mm后，由于加速的影響，小車容易沖出循線而失控。實際設計L3為70mm，并且采用措施a不宜沖出線。

4.結果討論

按照這3個方案設計，每個方案在相同的軌跡（尋跡線長約為3100毫米）上運行5次，記錄運行時間和成功率，如表1所示。

4.1 方案結果討論

方案③循跡基本可靠，但小車的速度不易控制，稍快一點就會沖出循線繼而失控。因此，小車的速度調整的比較慢，用時較長。

方案⑦循跡可靠，極少有沖出循線范圍的現象，小車基本為勻速運動。

方案⑧循跡可靠，極少有沖出循線范圍的現象，在直線段有明顯的加速運動，在偏離循線時有明顯減速轉彎運動。

4.2 影響因素討論

總體影響為小車的運動中心與車體重心不重合，帶來的循跡誤差在方案③⑦⑧中的影響是不一樣的，方案⑦和⑧都具有影響最小的結果。

線跡接頭處形狀影響是轉彎方向的重要因素，參考圖5。

當小車轉彎，探頭重新測到線跡時，接頭的形狀會對轉彎判斷發生失誤。

4.3 結論

篇9

有效而又有成本效率地進行市場細分,這是企業進行郵件營銷時一直苦苦追求而又難以實現的目標。在最近的一次假日營銷中,一家零售商下決心通過郵件渠道,將自己的客戶基礎進行細分,更有針對性地發送郵件,從而實現盈利最大化。

為此,這家零售商和廣告公司奧美(Oglivy)合作,希望奧美幫他們克服許多企業同樣面臨的兩個最大障礙:在進行客戶鎖定和客戶細分時,如何處理獲得的相關數據,以及如何在提升績效的同時保持合理的成本。

■ 數據困境

像大多數企業一樣,這家零售商竭盡全力去了解自己的客戶,搜集交易數據以及線上點擊和瀏覽習慣等。但這樣搜集到的數據并不完善,只能作為一些分析模型的基本數據。

這家零售商希望奧美能夠設計一套客戶數據分析方案,從而更好地界定假日里的客戶細分行為。經過一番數據分析研究,針對這家零售商和郵件營銷團隊的戰略目標,雙方最終制訂了一套方案。

這家零售商進行了一次集群分析(Cluster Analysis),審視自己在過去兩年里節假日里的交易情況。之后由奧美分析師在此基礎上創建客戶集群,基于節假日里消費者最傾向選購的產品目錄,將購物行為相似的客戶歸為一個群體。

但這樣的集群分析仍不夠完善,因為節假日期間的購買模式是會改變的。因此,奧美和這家零售商合作測定客戶的終生價值度及細分群體行為數據,以便進一步鎖定傳播策略。

新模型測試是很有必要的。首先,由于贈品等不同因素的影響,假日消費模式與一年里其他時候的消費模式有所不同。其次,這家零售商已經準備了其他一些測試方法,然而他們希望在采用其他模式混搭測試之前,先通過集群分析模型測試結果。

這家零售商應用該模型能夠創建制定傳播策略時需要用到的清單和數據。然而,要想讓傳播方式和這家零售商的目標內容很好地結合在一起,還必須在創意上做出一些重大的改變。

■ 創意的挑戰

針對節假日消費制定營銷策略,這家零售商面臨的挑戰是在保證成本效益的前提下,想辦法創建幾百個應用型部件,這些應用型部件能夠動態性生成信息,針對個人情況調整信息制作郵件。如此大的應用規模意味著必須采用有別于傳統的方法,為此有必要組建一個創意團隊。

創意團隊經過商議最終形成了共識,在發送出去的郵件頂部,需要手工設計一個圖案,這個圖案要有獨特的創意,有新鮮感,要讓接收者信服。此后的工作相對簡單一些,因為這些工作對創意的要求不高。這就是創意團隊必須解決的問題:其一,如何在不增加創意團隊負擔的情況下,設計一些實用的產品圖案;其二,如何利用原始數據,將之轉化為郵件內容。

在瀏覽了這家零售商的電子商務網站之后,很快就確定了第一個問題的解決方案。這家零售商的網站有一個合作伙伴―Scene7,Scene7為這家零售商的網站設計了許多產品圖案。因此可以利用這些圖案解決第一個難題。由此,這家零售商便能動態地對產品圖案進行處理,同時又不增加創意團隊的負擔。將產品圖案進行統一規劃,以便為節假日營銷使用。

為了解決第二個問題,奧美和這家零售商的ESP合作伙伴Responsys合作。奧美讓Responsys參與到策劃中,以確保創意團隊能夠利用原始數據―實際上是一個Excel電子數據表―將之轉化為可以運用到郵件中的信息。

解決了這兩個問題,比起以往的郵件營銷,這家零售商的郵件宣傳效率提高了3倍到5倍。

■ 創新郵件營銷方式

此舉帶來的創新包括以下幾個方面:

聚群分析測試結果,有助于下一步“模式混搭”策略的創建,有助于改進郵件營銷的相關主題。

簡化創意制作流程,能夠更好地提取信息,更好地對幾個可行性的策劃方案做出判斷―有助于進行一對一的郵件營銷交流。

篇10

關鍵詞： 低速電動汽車； 太陽能電池； MPPT； 電流檢測

中圖分類號： TN212?34； TP393.04 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）08?0176?04

Design and implementation of solar energy charging device for low?speed electric vehicle

L? Yi1， DENG Chunjian1， 2， ZOU Kun1， 2

（1. Zhongshan Institute， University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan 528402， China；

2. University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 610500， China）

Abstract： In order to add the solar battery charging device in the electric vehicle and realize the maxim power point tracking （MPPT）， a specialized solar battery charging control system was designed and implemented. The application background and design requirement of this industry are introduced briefly. The hardware design scheme of the system is described in detail in the aspects of the system structure， power supply topology， boosted circuit and power detection. The software design thought is introduced in the aspects of high?efficiency data acquisition scheme and MPPT algorithm. The schemes of the efficiency test and MPPT effect test are given. The practical application results show that the design scheme has high tracking efficiency， high cost performance， and stable and reliable long?term operation.

Keywords： low?speed electric vehicle； solar power battery； maximum power point tracking； current detection

0 引 言

低速電動汽車的發展一直備受爭議，但是近年來伴隨著新能源汽車的發展浪潮，低速電動汽車受到了專家學者、相關企業和各級地方政府的廣泛關注[1?2]。2015年眾多地方政府出臺相關管理政策，允許小型電動車合法上牌。雖然目前國家層面的政策還沒有出臺，但伴隨著技術的不斷成熟和市場認可度的提升，終于在2015年低速電動汽車產銷量出現了爆發式增長，被稱為產品元年。中國工程院院士楊裕生在2015節能與新能源汽車產業發展規劃成果展覽會上提出我國應該量力而行，制定標準，積極發展低速微型車。

低速電動汽車目前普遍采用72 V或64 V的鉛酸蓄電池，如果能為其增加太陽能充電裝置，將有效增加其單次充電續航里程，提高產品競爭力[3?4]。本系統以此為切入點，針對72 V車型，設計了滿足100～150 W太陽能電池的充電控制裝置，同時為了提高太陽能電池的利用率，設計并實現了最大功率點跟蹤算法，給出了各硬件模塊的設計方案和相關算法的設計思路，最終對設計方案的可行性和運行效果進行了測試。經過長時間的實際應用測試，證明該設計方案合理可行，且具有可靠性高、效率高等優點。

1 系統結構

系統結構如圖1所示，主要包括了BOOST升壓電路、電壓電流檢測電路和電源模塊三大部分。單片機采用了Cortex?M0內核的STM32F030，片內集成具有DMA功能的12位ADC，工作頻率為48 MHz，本系統PWM頻率為100 kHz，480個調節等級的PWM分辨率滿足應用需求。由于本系統升壓系數不高，采用了單級BOOST電路。輸出電壓電流檢測用于計算輸出功率，MPPT原理上指的是工作在太陽能電池的最大功率點，電池輸出功率乘以BOOST升壓電路的效率才是輸出功率，但是由于檢測電池輸出電流需要在高邊檢測，成本較高，因而本系統中采用了檢測輸出功率的方案，算法目標是使輸出功率最大，和MPPT的設計理念是一致的，簡化了設計難度，降低了方案的成本。

2 硬件設計

2.1 電源拓撲結構

在MPPT測試中，控制板輸入端接太陽能電池板，輸出端用6節串聯的鉛酸蓄電池模擬實際汽車電池。測試中采用兩塊控制板在相同的光照條件、相同太陽能電池板和相同蓄電池電壓的情況下進行同步測試，其中一塊為被測控制板，運行MPPT算法；另一塊為輔助測試板。從10%～90%循環修改PWM占空比，占空比在一個循環周期內的最大輸出功率點便是MPPT算法的最優目標。通過比較兩塊控制板的輸出功率來測試MPPT算法是否能夠在不同光照和溫度條件下追蹤最大功率點。測試結果顯示，本項目所設計的MPPT算法能夠在不同光照條件下有效跟蹤最大功率點，在光照條件突變情況下，調節速度較快，不會發生由于輸入電壓過低而導致的單片機重啟，滿足汽車運動過程中光線變化快的要求。

5 結 語

本文針對72 V供電的低速電動汽車設計了滿足100～150 W的太陽能電池充電裝置，硬件上設計了高效升壓電路和功率檢測電路，軟件上實現了對太陽能電池最大功率點的實時跟蹤和蓄電池充電保護。實際測試效果證明，該設計方案升壓效率高，溫升較小，并能夠在不同光照環境下對太陽能電池的最大功率點進行實時跟蹤。

參考文獻

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