導(dǎo)語：如何才能寫好一篇網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算； 入侵檢測系統(tǒng)； MRGA?BP均值法； 入侵檢測效率

中圖分類號： TN915.08?34； TM417 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）21?0107?05

Research and application of network intrusion detection

algorithm in Internet environment

WANG Haizhen

（School of Computer Science and Technology， Inner Mongolia University for Nationalities， Tongliao 028000， China）

Abstract： With the development of cloud computing， and continuos expansion of its application range， the security and privacy issues under cloud environment become increasingly prominent. However， the traditional intrusion detection system can′t satisfy the requirement of mass data nowadays， the establishment of high?efficiency intrusion detection system under cloud environment has become the important research direction of the intrusion detection field. On the basis of ultra?large?scale computing power and massive storage capacity provided by cloud computing， an intrusion detection system based on cloud environment is proposed. This system is able to learn and detect the massive intrusion detection data in real time， and its intrusion detection efficiency and accuracy are higher than those of the traditional intrusion detection system.

Keywords： cloud computing； intrusion detection system； MRGA?BP mean value method； intrusion detection efficiency

0 引 言

在信息爆炸的時代，海量數(shù)據(jù)的安全問題是云計(jì)算面臨的最大問題，云平臺的入侵檢測和預(yù)防是大數(shù)據(jù)時代安全關(guān)注的核心。本文在大數(shù)據(jù)的背景下，面對海量數(shù)據(jù)的安全問題，從數(shù)據(jù)安全問題的處理速度和處理精度方面改進(jìn)傳統(tǒng)的入侵檢測算法，通過分析現(xiàn)在云環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，建立了一個適用于云環(huán)境下的入侵檢測算法――MRGA?BP均值法算法[1]，最終通過實(shí)驗(yàn)證明，此算法可以保證在一定的入侵檢測精度下，提升檢測的效率，更適合當(dāng)下大數(shù)據(jù)環(huán)境入侵檢測[2]。

1 基于云計(jì)算平臺的網(wǎng)絡(luò)入侵檢測算法建立

1.1 MRGA?BP算法的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、節(jié)點(diǎn)個數(shù)、激活函數(shù)、初始權(quán)值系數(shù)、學(xué)習(xí)算法、系統(tǒng)誤差確定的，確定這些需要一定的原則：

（1） 隱含層數(shù)的選擇

根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)先考慮3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：輸出層，輸入層，隱含層。

（2） 每層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定

在精度確保的前提下，以隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)最少為目標(biāo)。隱含層和很多因素有關(guān)，例如樣本數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和轉(zhuǎn)換函數(shù)的型式、輸入與輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)都有關(guān)系。

（3） 初始權(quán)值系數(shù)的確定

初始權(quán)值是在一定范疇的數(shù)隨機(jī)生成的，一般情況下，初始權(quán)值分布在0～1之間。在本文中，利用random隨機(jī)生成。

（4） 算法的確定：

[ω（t+1）=-η?Ε?ω+ω（t）] （1）

式中：[t]為學(xué)習(xí)次數(shù)；[η]取0.01～0.8。

（5） 結(jié)束條件

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)束條件就是全局誤差降到可接受的范圍或者學(xué)習(xí)次數(shù)達(dá)到最大[3]。本文中只是應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的優(yōu)化，所以在本文中只控制其進(jìn)化的次數(shù)，當(dāng)進(jìn)化次數(shù)達(dá)到最大時終止。

1.2 并行化思想

首先將數(shù)據(jù)模塊化，然后將這些數(shù)據(jù)模塊分給各個機(jī)器進(jìn)行并行處理，他們之間處理的過程沒有關(guān)聯(lián)，所以在處理效率上會有很大提高。

并行化有兩種思路：一種是物理節(jié)點(diǎn)的并行化，即將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布在不同的機(jī)器節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)算；第二種是數(shù)據(jù)的并行化，每個計(jì)算節(jié)點(diǎn)都有一個完整的網(wǎng)絡(luò)，且網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)是一樣的[4]。并行化體現(xiàn)在進(jìn)行訓(xùn)練時，每個節(jié)點(diǎn)都是取一部分樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)達(dá)到某個收斂要求后再進(jìn)行匯總，匯總之后決定是否進(jìn)行下一場迭代。

1.3 MRGA?BP算法描述

提出的MRGA?BP均值法算法的主體思路是：GA算法的Map階段，隨機(jī)產(chǎn)生[N]個個體，上傳到HDFS文件系統(tǒng)，讀入每個個體的值，每一個個體代表的是每一個BP網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，調(diào)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，每個個體的輸入權(quán)值和每個樣本的值，進(jìn)行BP神經(jīng)算法，求出每個個體對應(yīng)所有樣本的誤差和，這個誤差和稱為全局誤差值，全局誤差值作為GA遺傳算法Map階段的輸出值，Redcue階段的輸入值為Map的輸出值，計(jì)算每個個體的適應(yīng)度，接著遺傳算法的選擇，交叉，變異等。經(jīng)過數(shù)次迭代后，篩選出最優(yōu)個體，輸出到HDFS文件，作為BP神經(jīng)算法的初始權(quán)值。

1.4 MRGA?BP均值法算法原理

（1） MRGA?BP均值法描述

提出的MRGA?BP均值法，在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)階段用map輸出的是每個樣本的所有權(quán)值變化量，然后將每個樣本所有權(quán)值的變化量輸出，在reduce階段，將所有樣本相對應(yīng)的權(quán)值相加求出算數(shù)平均值，并且更新權(quán)值一次上傳到HDFS，之后再使用新的權(quán)值HDFS文件進(jìn)行第二次迭代，將產(chǎn)生的權(quán)值上傳到HDFS[5]。迭代Hadoop作業(yè)，迭代結(jié)束的標(biāo)志是迭代次數(shù)達(dá)到最大或者誤差在范圍內(nèi)。

（2） BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的MapReduce化

對BP神經(jīng)算法的MapReduce過程，算法可以拆成三個過程：

第一個過程，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。Map類調(diào)用map函數(shù)，接收數(shù)據(jù)樣本和權(quán)值樣本，開始訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這個過程相當(dāng)于三個大型矩陣在相乘，可以先讓兩個矩陣相乘，再和第三個矩陣相乘，Reduce最終生成一個實(shí)際計(jì)算出來的結(jié)果，作為輸出矩陣。

第二個過程，主要是為了將實(shí)際輸出結(jié)果和輸入的樣本進(jìn)行合并，為第三個階段進(jìn)行調(diào)整權(quán)值準(zhǔn)備。

第三個過程，讀入第二階段生成的Text，計(jì)算每一個樣本所有權(quán)值的變化量。最終求出新的權(quán)值。

（3） GA遺傳算法的MapReduce化

應(yīng)用GA遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值。采用實(shí)數(shù)編碼，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值標(biāo)記為“染色體”，適應(yīng)度為誤差的倒數(shù)，接著選擇，交叉，變異，選出最優(yōu)權(quán)值。GA算法MapReduce的流程圖如圖1所示。

Map階段讀取HDFS上的群體信息，計(jì)算每一個個體經(jīng)過一次BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)時所有樣本的學(xué)習(xí)全局誤差，作為Map的輸出[6]。Reduce階段的輸入是每個權(quán)值個體所對應(yīng)的誤差，因?yàn)檎`差計(jì)算比較復(fù)雜，所以將誤差值設(shè)定為全局變量，按照誤差，求出每個個體的適應(yīng)度，適應(yīng)度為誤差的倒數(shù)，適應(yīng)度最高的個體不進(jìn)行下邊的步驟。而剩下的個體，使用賭盤算法選擇、交叉、變異，選出一個最優(yōu)個體。

1.5 基于云計(jì)算的入侵檢測流程

為了更好地在云環(huán)境下檢測入侵行為，提出了基于云平臺下的海量數(shù)據(jù)的入侵檢測系統(tǒng)，流程圖如圖2所示，具體的檢測過程如下：

（1） 將入侵檢測數(shù)據(jù)源以分布式的形式存儲到HDFS上；

（2） 將隨機(jī)產(chǎn)生的權(quán)值以分布式的形式存儲到HDFS上；

（3） 運(yùn)用MapReduce GA開始BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初始權(quán)值的優(yōu)化，優(yōu)化出較小的解空間，提高收斂率；

（4） 使用MapReduce GA優(yōu)化數(shù)據(jù)源權(quán)值，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出每一個權(quán)值對應(yīng)的所有樣本的誤差和，作為GA遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)的基礎(chǔ)；

（5） 將MapReduce GA遺傳算法優(yōu)化完的權(quán)值作為訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值，開始MapReduce BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，訓(xùn)練一定的次數(shù)，使樣本的誤差和達(dá)到人們所能接受的范圍之內(nèi)，或者預(yù)設(shè)定的迭代次數(shù)[7]；

（6） 訓(xùn)練完成后，使用檢測樣本統(tǒng)計(jì)比較檢測結(jié)果[8]。

2 網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

提出的解決方案主要是針對當(dāng)下海量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的入侵檢測系統(tǒng)因?yàn)閿?shù)據(jù)量大，不能快速、即時地進(jìn)行檢測，而且由于數(shù)據(jù)量大，致使權(quán)值調(diào)整過程是一個巨大的程序運(yùn)行過程，最終要使檢測率很低，通過使用本文提出的MRGA?BP均值法算法解決上述傳統(tǒng)入侵檢測的缺點(diǎn)。

基于云平臺的入侵檢測系統(tǒng)的檢測流程一般為：首先使用一些工具收集數(shù)據(jù)，再對收集到的數(shù)據(jù)源進(jìn)行預(yù)處理，然后再使用基于Hadoop云平臺下的MRGA?BP均值法進(jìn)行分析，根據(jù)已經(jīng)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測改數(shù)據(jù)或者流量是否為正常行為，做出相應(yīng)的預(yù)警，其流程見圖3。

2.2 數(shù)據(jù)源采集

在數(shù)據(jù)源獲取階段，常用的獲取數(shù)據(jù)源的部件是收發(fā)器、、適配器，獲取的數(shù)據(jù)源主要來自于主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、日志等。

2.3 數(shù)據(jù)源的預(yù)處理

由于數(shù)據(jù)預(yù)處理需要為后續(xù)進(jìn)行入侵檢測分析提供數(shù)據(jù)源，因此它對整個過程影響極為關(guān)鍵。在本次研究中，后續(xù)的處理是在Hadoop平臺下BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中完成的，在進(jìn)行訓(xùn)練時，需要特定的數(shù)據(jù)格式，因此在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段要對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，轉(zhuǎn)換成BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的格式。在本階段，預(yù)處理的數(shù)據(jù)源直接保存到Hadoop的分布式文件系統(tǒng)中。

因此，對數(shù)據(jù)源的預(yù)處理過程為：首先將源數(shù)據(jù)去除多余的字段以及多余的格式；將處理好的數(shù)據(jù)源保存到HDFS中。

2.4 數(shù)據(jù)存儲

對于來自不同環(huán)境的數(shù)據(jù)源，可以將數(shù)據(jù)源先進(jìn)行分類，在分類后的基礎(chǔ)上進(jìn)行存儲，可以加快機(jī)器的運(yùn)行速度。使用一個HBase分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫，HBase是面向列的多維排序key?value表，可以對其進(jìn)行實(shí)時操作。使用HDFS分布式數(shù)據(jù)存儲，HDFS將數(shù)據(jù)放入集群中的每一個機(jī)器上，并且可以同時備份。

篇2

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)方法 環(huán)境色譜法 多個節(jié)點(diǎn) 信息模型

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0126-02

從近幾年在國內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用來看，在環(huán)境監(jiān)測中也有著非常良好的效果。無論是從色譜法、光譜法還是整個環(huán)境的評價都帶來了很多新的成果。該文主要是通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)分類的闡述，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果，希望能給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境監(jiān)測中做一些回顧和總結(jié)[1]。

1 網(wǎng)絡(luò)方法類別

由于著重的角度關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)法會有多種不同的類別，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多個節(jié)點(diǎn)的連接，有相當(dāng)多復(fù)雜的算法，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以總共闡述兩大類的情況，包括有管理和無管理的網(wǎng)絡(luò)方法。關(guān)于這兩種的不同點(diǎn)就在于它們是否需要對現(xiàn)有的樣本進(jìn)行訓(xùn)練。有管理的網(wǎng)絡(luò)方法是需要訓(xùn)練，而無管理的網(wǎng)絡(luò)方法是無需進(jìn)行訓(xùn)練，它需要與其他的化合物相結(jié)合使用，里面會涉及到網(wǎng)絡(luò)與遺傳法、偏最小二乘法等分析方法來進(jìn)行分析比較。另外根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不同，也可以把網(wǎng)絡(luò)方法給分成前向和后向的網(wǎng)絡(luò)方法，而如果是從網(wǎng)絡(luò)活動方式的差別，也可以將其分為隨機(jī)和確定兩種網(wǎng)絡(luò)方法。

2 關(guān)于環(huán)境監(jiān)測的化學(xué)方面的應(yīng)用

在化學(xué)方面，國內(nèi)與有很多用于化合物的一些研究，比如一些有機(jī)結(jié)構(gòu)分析，還有化學(xué)反應(yīng)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等等的分析。在進(jìn)行定量的構(gòu)效關(guān)系分析中，可以把釀酒的酵母菌來作為一種模型的指示物，建立相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型，然后對生物的毒性進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)測，當(dāng)然，在分析過程中還存在著很多的問題，通過比較一些網(wǎng)絡(luò)模型，然后計(jì)算它們之間的權(quán)值，再篩選相出相應(yīng)的參數(shù)，學(xué)者們在分析的時候也會對多層前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探討分析，盡量減低誤差，通過多方向的非線性校準(zhǔn)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，然后表明引射能力，通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來不斷接近規(guī)律的程度，擬定相關(guān)的指標(biāo)數(shù)[2]。

3 分光光度的方法應(yīng)用

在化學(xué)分析進(jìn)程中，通過多元校正和分辨是相對來說較好的一種方法。隨著相關(guān)方法的不斷普及，目前大多數(shù)是使網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的紫外光譜法相互關(guān)聯(lián)，利用線性網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)絡(luò)等來用于多個分組的報道[3]。鄧勃等[4]學(xué)者在分析的時候，認(rèn)為除了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，迭代目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子的分析法相比較起來也是一種不錯的選擇，兩種方法各有優(yōu)勢，并且產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)法的誤差一般都不會很大。孫益民等專家在分析時，利用現(xiàn)有的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)先后側(cè)出的光度法，并且可以測定比如銅、鎳，并且這個分析方式非常的簡單和方便[5]。

4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對X射線中的熒光光譜法的應(yīng)用

研究人員通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立與X射線熒光譜譜法的關(guān)系，通過多個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)用，可以通過他們之間的連接來測定酸溶鋁，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，可以測定里面的最低的鋁值，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BP的網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)立，可以直接輸入測出來的鋁含量情況，然后通過鋁含量來側(cè)出酸溶出來的鋁的數(shù)值。BP模型可以結(jié)合現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，充分的在現(xiàn)有的信息模型上應(yīng)用，通過利用網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的結(jié)構(gòu)，不僅可以做一些化學(xué)分析，還可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來檢測環(huán)境監(jiān)測中涉及到的紅外譜圖等的分析，這為環(huán)境分析提供了非常有意義的方向，并且給環(huán)境監(jiān)測提供了新的檢測方法[6]。

5 環(huán)境監(jiān)測中的色譜法的研究

在關(guān)于色譜法的研究中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有可以應(yīng)用的方向[7]。色譜法中的小波分析，與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，小波分析的主要目的是為了得到重疊的色譜峰的信息，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析之后，可以在其中建立相關(guān)的模型，通過兩者的結(jié)合來分開重疊的色譜峰信息，眾所周知，把重疊色譜分開是一個非常復(fù)雜的工程，它們之間需要運(yùn)用大量的元素來分開，效率極低，極其浪費(fèi)時間。因?yàn)槠鋬?nèi)里復(fù)雜的重疊組織，而現(xiàn)在，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為其分離提供了一種新的嘗試[8]，不僅如此，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法不僅可以分離，而且可以在分離之后得到更加精確的色譜信息。研究工作者在模擬退火神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時候，會運(yùn)用藥物來優(yōu)化整個分離的條件，這對于提高色譜精確度也非常有效。

6 環(huán)境監(jiān)測中的評價

通過之前提到的BP網(wǎng)絡(luò)，通過介紹與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)合，來闡述了整個模型應(yīng)用的原理，通過綜合相關(guān)的分析方法可以對環(huán)境監(jiān)測中的適用性進(jìn)行分析評價，這樣表現(xiàn)出來的結(jié)果會更加客觀。研究者可以從有預(yù)測模型中表現(xiàn)的結(jié)果，在水庫里進(jìn)行抽樣，提取水庫中的相關(guān)元素進(jìn)行預(yù)測，確認(rèn)是否與實(shí)際結(jié)果一致，可以通過建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對水質(zhì)中的污染指數(shù)進(jìn)行評價，然后得出相應(yīng)的成果。

7 結(jié)語

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在整個環(huán)境監(jiān)測中有著非常重要的作用，它擁有一些比較有意義特性，總共可以總結(jié)為以下3個方面：第一，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)的特性。可以通過大量的圖像來設(shè)計(jì)，進(jìn)行相關(guān)的圖像識別，把不同的幾個圖像進(jìn)行整合分析，并且把與之相互對應(yīng)的結(jié)果嵌入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，系統(tǒng)會根據(jù)自己特有的自學(xué)功能，對以后相關(guān)的圖像進(jìn)行識別操作，它可以給人們提供一些預(yù)測結(jié)果，甚至在未來的無論是經(jīng)濟(jì)還是政治等方面提供一些預(yù)測，預(yù)測經(jīng)濟(jì)和市場，給未來的發(fā)展提供引導(dǎo)。第二，系統(tǒng)具有可存儲的特性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里面包含了一種反饋的功能，而通過輸入信息和模型整合，聯(lián)系不同元素之間的關(guān)系，得出一些可能的聯(lián)想信息。最后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還有一項(xiàng)功能便是優(yōu)化得出答案的能力。

一般問題的因果關(guān)系都會涉及到多個方面，那么如何在多個元素中抽絲剝繭，不斷地優(yōu)化整個系統(tǒng)，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個主要的功能，它可以通過計(jì)算來得到最優(yōu)化的解，即便其中的運(yùn)算量牽連的比較多，但是結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中反饋聯(lián)想的功能，再包括計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算效率，那么得到答案有時候也是比較容易的。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中表現(xiàn)的效果比較好，但是除此之外，在其他領(lǐng)域，運(yùn)用神經(jīng)系統(tǒng)也可以得到一些相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，它可以通過建立信息模型，來進(jìn)行市場預(yù)測和風(fēng)險評估，這些都是很好的應(yīng)用方式。在未來的實(shí)踐中，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測中會不斷地深入，通過在色譜、光度等領(lǐng)域的剖析，為未來的環(huán)境監(jiān)測效果提供了更多的可能性。

參考文獻(xiàn)

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篇3

【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；礦井環(huán)境；監(jiān)測系統(tǒng)；ZigBee技術(shù)

1.引言

我國的煤炭生產(chǎn)主要來源于地下開采，井下生產(chǎn)條件很惡劣，如：噪聲大、粉塵濃度和有毒氣體濃度較高。長期在這種環(huán)境中從事生產(chǎn)工作，會影響礦工的身心健康，同時給煤礦安全生產(chǎn)也帶來隱患。由于礦井結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，井下的重要環(huán)境信息如溫度、濕度、壓力、風(fēng)速以及有毒氣體濃度等，很難用有線通信手段實(shí)時地監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Network）作為一種新型的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)之中，不僅為礦井安全生產(chǎn)管理和事故救援提供可靠的技術(shù)支持，而且為類似礦井的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用實(shí)例。

2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各個節(jié)點(diǎn)協(xié)作地感知、收集和處理被監(jiān)測區(qū)域中感知對象的信息，通過對這些信息的協(xié)作式處理，獲得感知對象的準(zhǔn)確信息。因此，傳感器、感知對象和觀測者構(gòu)成了WSN的三要素[1]。

2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)

典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星和任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)等部分構(gòu)成。傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點(diǎn)都可以收集數(shù)據(jù)，并通過“多跳”路由方式把數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)和其他相鄰節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)直接與互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星相連，通過互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信。用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和配置，監(jiān)測任務(wù)并收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.1.2 傳感器節(jié)點(diǎn)的功能模塊結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備是傳感器節(jié)點(diǎn)。一般來說，傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊組成。其中傳感器模塊由各類傳感器及數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備組成，主要用于感知被監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境信息，并將其感知到的信息數(shù)據(jù)傳送給處理器模塊；處理器模塊主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)各部分工作，如對感知模塊獲取的信息進(jìn)行處理、保存，控制數(shù)據(jù)采集操作和電源的工作模式等；無線通信模塊主要負(fù)責(zé)與其它傳感器節(jié)點(diǎn)及觀測者的通信；能量供應(yīng)模塊提供傳感器節(jié)點(diǎn)正常工作所必需的能源，它是影響節(jié)點(diǎn)壽命的關(guān)鍵因素。無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

2.2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，成本低，具有自適應(yīng)性

無線傳感器中應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)各部分集成度很高，因此具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，制造成本低。此外，傳感器網(wǎng)絡(luò)可在比較惡劣環(huán)境下工作，比如礦井、礦山，經(jīng)常有節(jié)點(diǎn)失效或新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化，因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很好的可靠性和自適應(yīng)性。

2.2.2 電源能量是網(wǎng)絡(luò)壽命的關(guān)鍵

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常部署在惡劣環(huán)境或人不宜到達(dá)的區(qū)域，電池能量有限，且一般無補(bǔ)充能源，傳感器節(jié)點(diǎn)由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄，因此如何提高電源效率是設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)考慮的關(guān)鍵因素。

2.2.3 數(shù)據(jù)管理與處理是傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最鮮明的特點(diǎn)就是以數(shù)據(jù)為中心，傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須以對感知數(shù)據(jù)的管理和處理為核心，把數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合，從邏輯概念和軟、硬件技術(shù)等幾個方面考慮其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3.MEMSoWSN系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

MEMSoWSN是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的簡稱，系統(tǒng)方案基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)對礦井環(huán)境監(jiān)控和管理。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)

圖2為礦井環(huán)境及人員監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。該監(jiān)測系統(tǒng)可分為兩個子系統(tǒng)，采集與傳輸系統(tǒng)（井下部分）和監(jiān)測與管理系統(tǒng)（地面部分）。

圖2 MEMSoWSN整體結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 采集與傳輸系統(tǒng)

采集與傳輸系統(tǒng)主要包括移動節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)以及匯聚節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對礦井生存環(huán)境等信息的采集與傳輸。其中，移動節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)都是傳感器節(jié)點(diǎn)，主要收集井下環(huán)境信息，不參與多跳轉(zhuǎn)發(fā)，只將本節(jié)點(diǎn)感知的信息發(fā)送給鄰近路由節(jié)點(diǎn)；路由節(jié)點(diǎn)參與多跳轉(zhuǎn)發(fā)，并感知礦井空氣中有害氣體的濃度和成分（瓦斯、一氧化碳等）以及礦井中空氣的物理狀態(tài)（如風(fēng)速、負(fù)壓、溫濕度等），將感知的數(shù)據(jù)根據(jù)路由協(xié)議發(fā)送出去；匯聚節(jié)點(diǎn)的作用是實(shí)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，相當(dāng)于系統(tǒng)之間的一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

3.3 監(jiān)測與管理系統(tǒng)

監(jiān)測與管理系統(tǒng)包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控軟件等，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)通過匯聚節(jié)點(diǎn)傳給監(jiān)控中心并存入數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)的變化對人員及井下環(huán)境進(jìn)行管理控制。

3.4 數(shù)據(jù)處理流程設(shè)計(jì)

MEMSoWSN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程是：首先由傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行井下環(huán)境信息實(shí)時采集，經(jīng)其內(nèi)置的處理單元簡單處理后發(fā)送給鄰近路由節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給地面信息監(jiān)控中心，信息監(jiān)控中心將接收到的匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以得到有用的井下環(huán)境信息，最后將分析結(jié)果展現(xiàn)給管理員。

3.5 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信原理和單片機(jī)知識，可設(shè)計(jì)如圖3所示的傳感器普通節(jié)點(diǎn)，圖4所示的匯聚節(jié)點(diǎn)。

圖3 普通節(jié)點(diǎn)示意圖

圖4 匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖

3.6 信息監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

信息監(jiān)控中心主要功能是接收匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，分析井下環(huán)境狀況。它主要由網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、信息監(jiān)控服務(wù)器等組成。網(wǎng)關(guān)服務(wù)器用來與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來分類存儲傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的井下信息，同時與信息監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行通信；信息監(jiān)控服務(wù)器運(yùn)行監(jiān)控軟件，分析并顯示井下環(huán)境狀態(tài)。

監(jiān)控軟件是信息監(jiān)控中心的關(guān)鍵部分。它由實(shí)時顯示模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、告警管理模塊和系統(tǒng)維護(hù)模塊組成，如圖5所示。實(shí)時顯示模塊動態(tài)顯示井下環(huán)境信息；數(shù)據(jù)查詢模塊實(shí)現(xiàn)礦工信息精確查詢、路由節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)查詢以及所關(guān)心節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)的查詢等；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)工作情況；告警管理模塊對各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值限制，當(dāng)出現(xiàn)非正常情況時進(jìn)行告警，以便使管理員及時做出響應(yīng)；系統(tǒng)維護(hù)包括登錄人員管理、系統(tǒng)界面維護(hù)以及系統(tǒng)密鑰管理等。

圖5 監(jiān)控軟件功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖

3.7 實(shí)用性和可行性分析

底下礦井空間狹窄、密閉、地質(zhì)狀況多樣，不易布設(shè)有線設(shè)備監(jiān)測點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，成本低，可以隨意撒放于任何不規(guī)則空間，它們感知被測區(qū)域信息并相互傳遞，使有線設(shè)備難以獲取的數(shù)據(jù)通過匯聚節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)最終到達(dá)監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)礦井環(huán)境信息的實(shí)時監(jiān)測。

設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用或試驗(yàn)時，通常使用ZigBee通信技術(shù)。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低成本的雙向無線通信技術(shù)，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。同時，考慮到井下通信的一些特殊要求，比如：礦井巷道的半封閉空間結(jié)構(gòu)以及煤的電介質(zhì)特性使得礦井在頻率較高的情況下類似于波導(dǎo)，可以在2.4GHz頻段工作，使高頻無線電信號在礦井中更為有效地直接傳輸。許多學(xué)者已經(jīng)對無線信號在礦井中的傳輸進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果證明其傳播性能較好[2]。2.4GHz頻段又是全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)（ISM，Industrial，Scientific and Medical）頻段，免付費(fèi)、免申請，在此頻段上天線尺寸和芯片功耗可以設(shè)計(jì)的更小，井下通信非常適合用。在實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用OPNET（Optimal Network Engineering Tools）仿真開發(fā)工具OPNET Modeler，即可進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

4.總結(jié)與展望

本文結(jié)合礦井環(huán)境的特點(diǎn)，通過分析無線傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征，分析設(shè)計(jì)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)模型，結(jié)合相應(yīng)的無線通信技術(shù)及其路由協(xié)議即可進(jìn)行仿真。

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及礦井環(huán)境檢測手段的不斷提高，今后的研究工作還將進(jìn)一步擴(kuò)展?？蓮囊韵聨讉€方面提升系統(tǒng)的整體功能，如增加傳感器節(jié)點(diǎn)的功能，引入聲音和視頻等多媒體傳感器，使管理人員對井下情況一目了然。結(jié)合WSN數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提高數(shù)據(jù)收集效率，獲得更準(zhǔn)確的井下信息，節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量延長其壽命等。

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篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測數(shù)據(jù)管理；設(shè)計(jì)以及開發(fā)

中圖分類號：TP311.52

隨著網(wǎng)絡(luò)不斷普及，我國環(huán)境監(jiān)測部門累積了各級部門數(shù)據(jù)，已經(jīng)儲備了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。雖然這些數(shù)據(jù)量比較充足，但是監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理工作依舊停留在表面，只是進(jìn)行簡單的手工交互處理以及單機(jī)處理，這些數(shù)據(jù)無法被整合在一起，數(shù)據(jù)總是屬于分散狀態(tài)。另外，數(shù)據(jù)審核主要是靠手工進(jìn)行核實(shí)。這些原因?qū)е聰?shù)據(jù)在運(yùn)行中，數(shù)據(jù)無法得到高效運(yùn)行、數(shù)據(jù)有序化程度比較低，最終導(dǎo)致信息在進(jìn)行開發(fā)時，滯后性非常明顯。從發(fā)展現(xiàn)狀上看，各級信息收集部門要自備一套完整的信息處理方案，該方案可以實(shí)現(xiàn)整合網(wǎng)絡(luò)化、可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息處理。該方案適應(yīng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理需求，可以保障網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在高度發(fā)展環(huán)境下實(shí)現(xiàn)管理需求，從而不斷提高環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量，綜合分析能力也得到提升。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施

1.1 開發(fā)平臺

該系統(tǒng)使用的是微軟公司NET作為技術(shù)開發(fā)平臺，系統(tǒng)使用的開發(fā)語言是VB語言、NET語言以及ASP語言，這是系統(tǒng)最常使用語言。有的WebGIS部分不采用語言進(jìn)行編程，它使用的是MAPX技術(shù)以及MAPINFO家族技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)同語言編程一樣重要。該系統(tǒng)主體使用的是B/S構(gòu)建，該構(gòu)建能夠保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。其中錄入使用的構(gòu)建是C/S結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)保障系統(tǒng)正常運(yùn)行，提升運(yùn)行效率。

1.2 服務(wù)器端與客戶端進(jìn)行互換

系統(tǒng)使用了B/S架構(gòu)之后，主要利用WebService就可以實(shí)現(xiàn)簡化作用，該簡化主要體現(xiàn)在服務(wù)器端以及客戶端之間的交換。眾所周知，WebService在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，它可以發(fā)揮出調(diào)用的作用，滿足客戶端調(diào)用需求。只要進(jìn)行客戶端調(diào)式，WebService就會在服務(wù)器中運(yùn)行，運(yùn)行中處理各種問題，收集各個服務(wù)端的數(shù)據(jù)，將最終的結(jié)果返回到調(diào)試區(qū)域內(nèi)，用戶只要進(jìn)行互換便可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端以及客戶端高效互動。系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問時，使用的是技術(shù)，該技術(shù)能夠保障系統(tǒng)運(yùn)行速率，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)緩存。在系統(tǒng)中，該技術(shù)被稱為數(shù)據(jù)緩存技術(shù)，這主要參照了該系統(tǒng)功能來定義。技術(shù)保障數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)交互，交互成功的數(shù)據(jù)在放置內(nèi)存中。在后期系統(tǒng)會根據(jù)這些數(shù)據(jù)的歸類，會使用到這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被使用，在系統(tǒng)運(yùn)行時，交互速度明顯提升，保障系統(tǒng)運(yùn)行效率。

2 主要功能模塊

2.1 進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入

C/S結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)能夠?yàn)閿?shù)據(jù)提供清空數(shù)據(jù)庫，也是人們熟悉的數(shù)據(jù)初始化處理?？梢栽谠摻Y(jié)構(gòu)中進(jìn)行校驗(yàn)設(shè)置、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)錄入等等工作。另外，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢修改以及時間設(shè)置等等功能。這些功能實(shí)現(xiàn)，主要為了各級數(shù)據(jù)查詢修改每個月能夠獲取檢測數(shù)據(jù)，能夠高效的使用這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過該方式處理之后，例行監(jiān)測數(shù)據(jù)得到規(guī)范化運(yùn)行。這些數(shù)據(jù)利用效率明顯提升，可以其余的數(shù)據(jù)還可以直接導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)版本系統(tǒng)中，提供給環(huán)境監(jiān)測平臺使用。該系統(tǒng)的功能模塊主要有數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)輸出以及自動監(jiān)測數(shù)據(jù)管理等等模塊，這些模塊在運(yùn)行中相互促進(jìn)，相互推動系統(tǒng)高效發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，該功能模塊還延伸到系統(tǒng)設(shè)置、定點(diǎn)數(shù)據(jù)分析以及WebGIS數(shù)據(jù)查詢等等功能，功能不斷增強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行水平不斷提升。

2.2 例行監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入

該系統(tǒng)可以提供兩種數(shù)據(jù)導(dǎo)入格式，第一種是ACCESS格式，第二種是DBF格式，這兩種形式借助數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具進(jìn)行傳輸。那些不符合要求的數(shù)據(jù)，重復(fù)的數(shù)據(jù)以及校對不能通過的數(shù)據(jù)在該系統(tǒng)中全被拒絕在外，無法導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部，如果強(qiáng)制性被導(dǎo)入，會有錯誤提示。用戶在該系統(tǒng)中，可以自行制定校對規(guī)則，該校對規(guī)則主要包含監(jiān)測項(xiàng)目是否完整校對、監(jiān)測點(diǎn)位是否完整校對、監(jiān)測值是否在規(guī)定范圍內(nèi)等等，這些設(shè)置值用戶可以完全自行進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)工作需求，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行設(shè)置，該設(shè)置內(nèi)容完全符合系統(tǒng)運(yùn)行需求。操作人員如果有需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，或者是將對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，可以在EXCEL中進(jìn)行編輯，便可以實(shí)現(xiàn)。另外，系統(tǒng)還向用戶提供特殊的導(dǎo)入工具，該工具能夠過濾不符合需求的數(shù)據(jù)，保障導(dǎo)出功能能高效率運(yùn)行。

2.3 例行監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

監(jiān)測數(shù)據(jù)管理主要有兩種形式，第一種是監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，另一種是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包含諸多內(nèi)容，最主要的有時間轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)代碼、數(shù)據(jù)增加、數(shù)據(jù)修改以及按點(diǎn)位屬性數(shù)據(jù)等等，它包含的數(shù)據(jù)類型比較復(fù)雜，這些數(shù)據(jù)在運(yùn)行時，需要細(xì)分出數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，才能保障這些數(shù)據(jù)存儲安全性。另外，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，它主要包含高級查詢、簡單查詢以及按照點(diǎn)位屬性數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)查詢方式都比較簡單，而且數(shù)據(jù)類型也比較簡單。

2.4 例行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

這些被收錄的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析，分析的最終結(jié)果要繪制成報告以及圖表，這樣人們在查看數(shù)據(jù)的時候才更直觀和清晰。環(huán)境監(jiān)測部門重視數(shù)據(jù)分析工作，該工作成為環(huán)境監(jiān)測部門工作的核心。該分析模塊主要是對入海河口、地下淡水、江河水源、近岸海域、空氣質(zhì)量以及噪聲進(jìn)行監(jiān)控分析。數(shù)據(jù)分析模式主要包含宏觀以及微觀兩大模式，微觀的分析模式是人們熟悉的污染物分析，在進(jìn)行污染物分分析時，主要得出超標(biāo)率、水質(zhì)類型、數(shù)值以及平均值等等，這是微觀分析主要內(nèi)容。因?qū)?yīng)的宏觀分析，它要對個站點(diǎn)進(jìn)行分析，從監(jiān)控點(diǎn)中收集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行綜合分析。分析的結(jié)果能準(zhǔn)確的反映出環(huán)境情況，環(huán)境情況主要由空氣污染級別、綜合污染指數(shù)、大氣污染指數(shù)以及水質(zhì)污染指數(shù)等等。宏觀和微觀數(shù)據(jù)分析方式，可以將這些收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，將最終的結(jié)果用圖表的形式展現(xiàn)，方便人們查看。數(shù)據(jù)分析時，用戶可以根據(jù)污染物類型，選擇合適的評價標(biāo)準(zhǔn)。對污染物地點(diǎn)、點(diǎn)位集以及地區(qū)等等，在進(jìn)行設(shè)置時，應(yīng)該基于標(biāo)準(zhǔn)體系要求下，這樣才能保障數(shù)據(jù)分析得準(zhǔn)確、科學(xué)。webGIS數(shù)據(jù)查詢分析，該數(shù)據(jù)可以通過視圖類型，將圖景進(jìn)行縮放，也可以進(jìn)行移動。人們還可以根據(jù)需要將屬性數(shù)據(jù)以及地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行互換查詢，在地圖中便可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控分析，分析效率高，保障分析精準(zhǔn)度。隨著社會不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，它方面了人們生活，提高人們工作質(zhì)量。數(shù)據(jù)管理平臺在該技術(shù)下，得到完善和發(fā)展。各個部門擁有了監(jiān)測數(shù)據(jù)管理平臺之后，工作效率和質(zhì)量快速提升?？萍纪苿由鐣M(jìn)步，科技發(fā)展社會，該平臺方面各級部門開張工作。

3 結(jié)束語

該數(shù)據(jù)平臺借助NET平臺開發(fā)，使用人們熟悉的B/S架構(gòu)，再借助NETRemoting技術(shù)以及MAPX技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中常出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，WebGIS技術(shù)推廣使用。環(huán)保部門利用該技術(shù)便可輕松的獲取管理監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且該數(shù)據(jù)在新平臺上，得到高效運(yùn)行。為日后軟件系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用提供了發(fā)展平臺，該平臺符合信息技術(shù)發(fā)展需求，保障系統(tǒng)快速運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

[關(guān)鍵詞]信息技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；校園文化建設(shè)

[中圖分類號]G40-055 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-6432(2008)52-0030-02

高校校園文化是社會文化的一種特殊形態(tài)，它是以校園為空間，以師生為主體，以校園精神為核心的社會文化形態(tài)。它是依附于高校這個載體并通過高校這一載體反映和傳播的文化現(xiàn)象，屬于社會文化中的一種亞文化。校園文化本身具有一定的獨(dú)立性，但它不是在封閉狀態(tài)下形成的一成不變的文化形態(tài)，其發(fā)展和建設(shè)要受到社會文化和其他亞文化的影響。目前，隨著高校信息化進(jìn)程的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)已深入高校教育領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)，高校校園文化受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，呈現(xiàn)出許多新的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)正以其自身的優(yōu)勢，對高校校園文化建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。

1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校校園文化的新特點(diǎn)

信息化校園的出現(xiàn)為校園文化提供了一種全新的物質(zhì)技術(shù)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)成為校園文化建設(shè)的重要載體，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境促使校園文化發(fā)生了新的變化。

1.1 校園網(wǎng)絡(luò)文化成為校園文化在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新形式

校園網(wǎng)絡(luò)化的直接結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)文化與校園文化形成“交叉”，并進(jìn)而產(chǎn)生了一種新型的校園文化――校園網(wǎng)絡(luò)文化。校園網(wǎng)絡(luò)文化是校園文化在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新發(fā)展。校園網(wǎng)絡(luò)文化是指高校校園內(nèi)與互聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系的一種文化形態(tài)，具有全球性、開放性、平等性、交互性等特點(diǎn)，它克服了主、客觀的分離，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)文化與虛擬文化的兼容，構(gòu)造了一種全新的校園文化社區(qū)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下校園文化主體的參與方式呈現(xiàn)出平等性

網(wǎng)絡(luò)文化最大的特征是在于交往的虛擬性，在虛擬條件下，網(wǎng)民的交往角色是虛擬的，交往更加平面化，是一種典型的橫式的平等交往。當(dāng)代的青年學(xué)生受其的影響，其價值取向也出現(xiàn)了強(qiáng)烈的多元化和個人本位化特征，這在校園網(wǎng)絡(luò)文化中表現(xiàn)的極為明顯。同時，網(wǎng)上交往的虛擬性淡化了現(xiàn)實(shí)生活中的同學(xué)同鄉(xiāng)等種種交往“圈限”，從而使的交往更加自由平等。

1.3 主流文化影響作用弱化、高校校園文化的社會屬性更加顯著

價值多元化的基礎(chǔ)是文化交流和文化比較，通過網(wǎng)絡(luò)，大學(xué)生可以了解到各種文化和價值取向，經(jīng)過反思和理解，形成自己獨(dú)特的價值取向和文化認(rèn)同。由于大學(xué)生更加依賴網(wǎng)絡(luò)獲取知識和接受教育，因此，價值多元化的發(fā)展必然弱化社會主流文化對大學(xué)生的影響。伴隨著校園信息化的發(fā)展，社會文化對校園文化的影響度空前加大，傳統(tǒng)的“校園特色”或“獨(dú)立性”有一定程度減弱，校園文化的社會屬性日益增強(qiáng)。

2 網(wǎng)絡(luò)對高校校園文化建設(shè)的巨大影響

在信息時代，互聯(lián)網(wǎng)已成為繼報紙、廣播、電視之后的“第四媒體”。網(wǎng)絡(luò)信息的及時性、廣泛性、自由性和開放性等特征，吸引著越來越多的大學(xué)生走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)世界。高等院校是中國社會“網(wǎng)絡(luò)化”的發(fā)展前沿陣地，隨著網(wǎng)絡(luò)信息教育的普及和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)正逐漸成為高校師生信息來源的重要渠道，使學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生了巨大的變化，可以說網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用開辟了校園文化發(fā)展建設(shè)的新時代。

校園文化通過創(chuàng)造一種教育的環(huán)境，影響教育的效果，以不知不覺的、潛移默化的情感陶冶、思想感化、行為養(yǎng)成的方式，達(dá)到教育的目的。校園文化不是存在于學(xué)校圍墻之內(nèi)的閉環(huán)系統(tǒng)，而是與一個時代的文化變遷有著千絲萬縷的功能性聯(lián)系。當(dāng)今，對于校園文化影響最大的外部因素?zé)o疑就是網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)對高校校園文化建設(shè)有著巨大的影響。它的影響作用，“并非簡單是非、優(yōu)劣、好壞能作結(jié)論，即使是消解與融合、正面與負(fù)面的影響，也是相互包容的關(guān)系，是一種文化的互動與發(fā)展”。

2.1 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展給高校校園文化帶來新的機(jī)遇

(1)網(wǎng)絡(luò)使先進(jìn)思想有更快的傳遞速度；巨大的速度優(yōu)勢，是網(wǎng)絡(luò)最重要的特征。網(wǎng)絡(luò)信息傳播的迅捷性加快了校園文化的發(fā)展速度，將相對封閉的校園變成開放的信息交流空間，擴(kuò)大了校園文化的信息來源和活動空間。

(2)網(wǎng)絡(luò)資源的共享性為校園文化傳播開辟了新的途徑；隨著網(wǎng)絡(luò)功能越來越強(qiáng)大，高校可利用網(wǎng)絡(luò)充分展示自己極具個性的校園文化，將抽象的精神文化具體化，增強(qiáng)校園文化的吸引力和感染力。這樣既可將本校學(xué)生凝聚在自己優(yōu)秀的校園文化氛圍中，同時又向社會宣傳本校的優(yōu)良作風(fēng)和光榮傳統(tǒng)，積極擴(kuò)大高校校園文化的引導(dǎo)功能。

(3)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠使高校的校園文化建設(shè)更加受到廣泛關(guān)注；人們在接受文化相互影響的同時，也將刺激和強(qiáng)化已經(jīng)覺醒了的民族文化意識，將自己的民族文化展示給世界。全球文化發(fā)展的趨勢也為今后我國的文化建設(shè)提供了一定的參考坐標(biāo)和新思路，對于高校校園文化建設(shè)的開拓和發(fā)展提供了難得的歷史機(jī)遇。

2.2 網(wǎng)絡(luò)對高校校園文化的沖擊

(1)傳統(tǒng)校園文化內(nèi)容受到強(qiáng)烈沖擊。網(wǎng)絡(luò)將世界各國緊密聯(lián)系起來，不同的文化形態(tài)、思想觀念在互聯(lián)網(wǎng)上或相互交融或相互沖突。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特殊性，使得網(wǎng)絡(luò)信息錯綜復(fù)雜真假難辨，大學(xué)生正處在人生觀、價值觀、道德觀形成的關(guān)鍵時期，易受外來思想、觀念的影響和左右。從而使網(wǎng)絡(luò)文化給傳統(tǒng)校園文化內(nèi)容帶來強(qiáng)烈沖擊。

(3)互聯(lián)網(wǎng)淡化了大學(xué)生的責(zé)任心。由于目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還沒有形成系統(tǒng)的法律規(guī)范，網(wǎng)上行為主要依靠用戶的自覺和道德約束。因此，在互聯(lián)網(wǎng)上，人們似乎不需要承擔(dān)任何責(zé)任。這些都給正在成長中的大學(xué)生造成道德責(zé)任感的削弱和自由意識的泛濫，不利于他們的健康成長。

(4)網(wǎng)絡(luò)文化逐漸成為校園文化中的非制度文化環(huán)境。與傳統(tǒng)校園文化活動相比，在互聯(lián)網(wǎng)上組織活動，不需要遵循某種制度和規(guī)則的約束，從而帶有更大的自主性和隨意性，也比較難以控制。網(wǎng)絡(luò)文化的這一特性，也影響到校園文化的制度建設(shè)和發(fā)展。

3 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校校園文化建設(shè)的對策

網(wǎng)絡(luò)時代，引導(dǎo)高校校園文化向積極的方向發(fā)展，是一個系統(tǒng)工程，需要社會多方面的努力。筆者認(rèn)為當(dāng)前應(yīng)從精神文化、物質(zhì)基礎(chǔ)、管理監(jiān)控機(jī)制等幾個方面入手，用好網(wǎng)絡(luò)這把雙刃劍，真正實(shí)現(xiàn)高校校園文化教育和引導(dǎo)功能，保證網(wǎng)絡(luò)時代高校校園文化的健康發(fā)展。

3.1 加強(qiáng)精神文化建設(shè)，豐富高校校園文化內(nèi)涵

精神文化是校園文化的核心，體現(xiàn)著學(xué)校的價值觀，是校園文化的方向和實(shí)質(zhì)。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，要重視精神文化的建設(shè)，為創(chuàng)建和諧校園文化奠定基礎(chǔ)。

(1)塑造與時俱進(jìn)的大學(xué)精神。大學(xué)精神是高校文化的核心與靈魂，高校應(yīng)把塑造大學(xué)精神放在校園文化建設(shè)的首要位置。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，更要塑造具有鮮明時代特色與學(xué)校個性特色的大學(xué)精神。以校園網(wǎng)為交互平臺，培育師生的科學(xué)精神、民主精神、人文精神、創(chuàng)新精神及理性

的批判精神，增強(qiáng)師生的社會責(zé)任感和歷史使命感。

(2)倡導(dǎo)和諧的人文精神。離開和諧的人文精神，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就有可能將青年學(xué)生引向邪路。應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人文教育相融合，廣泛開展大學(xué)生喜聞樂見的網(wǎng)絡(luò)文化活動。用人文精神陶冶學(xué)生的思想情操，訓(xùn)練他們的情感意志，抵御網(wǎng)絡(luò)不良思想的侵害。

3.2 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施建設(shè)，為高校校園文化建設(shè)提供物質(zhì)基礎(chǔ)

物質(zhì)文化是校園文化的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)校園文化建設(shè)的途徑和載體。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建設(shè)高校校園文化，需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施建設(shè)。

(1)加強(qiáng)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)。目前，我國高校大都建立了校園網(wǎng)，校園網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)的建設(shè)程度，直接影響著高校校園信息化進(jìn)程，關(guān)系著校園網(wǎng)絡(luò)文化的形成與發(fā)展。

(2)營造良好的校園網(wǎng)絡(luò)文化氛圍。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的現(xiàn)代教育，要求高校轉(zhuǎn)變觀念，積極開拓校園文化建設(shè)新陣地。運(yùn)用校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開發(fā)內(nèi)容健康、形式多樣的綜合性主題教育網(wǎng)站。利用電子公告、聊天室、電子信箱、專題欄目等形式，對學(xué)生的思想意識加以引導(dǎo)。在營造良好校園網(wǎng)絡(luò)文化環(huán)境的同時，加強(qiáng)校園文化建設(shè)。

3.3 加強(qiáng)管理和監(jiān)控機(jī)制，為高校校園文化建設(shè)提供制度保障

制度文化是校園文化的內(nèi)在機(jī)制，它的建立健全為高校和諧校園文化提供了重要保障。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，不僅要發(fā)揮傳統(tǒng)制度的優(yōu)勢還需要建立適合網(wǎng)絡(luò)文化發(fā)展的新制度。

(1)依法治網(wǎng)。近年來，網(wǎng)絡(luò)犯罪有愈演愈烈的趨勢。世界各國紛紛積極推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)立法，我國也頒布了一系列管理?xiàng)l例，對網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行監(jiān)督和管理。高校應(yīng)積極響應(yīng)國家法律政策，嚴(yán)格依法治網(wǎng)，打擊網(wǎng)絡(luò)犯罪，為校園網(wǎng)絡(luò)文化建立良好的環(huán)境。

(2)建立健全網(wǎng)絡(luò)管理制度。雖然網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生生活的一部分，但很多高校還沒有建立網(wǎng)絡(luò)使用管理制度，使網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)控在具體實(shí)施階段缺乏依據(jù)。各高?？梢詮V泛發(fā)動學(xué)生，通過民主決議的方式建立健全網(wǎng)絡(luò)管理制度。利用這些制度對學(xué)生網(wǎng)絡(luò)游戲時間、瀏覽內(nèi)容等進(jìn)行一定的限制，逐步引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的上網(wǎng)習(xí)慣。

(3)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)道德教育。利用校園網(wǎng)向廣大師生宣傳網(wǎng)絡(luò)道德規(guī)范，幫助他們樹立正確的網(wǎng)絡(luò)道德觀念，培養(yǎng)健康的網(wǎng)絡(luò)道德人格。采用他律與自律相結(jié)合的方式，逐步增強(qiáng)學(xué)生的自我約束能力。

網(wǎng)絡(luò)化是時展的特征，它對高校校園文化建設(shè)起著不可忽視的作用。作為培育時代精英的重要場所，高校應(yīng)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，加強(qiáng)學(xué)校物質(zhì)環(huán)境、管理制度、精神內(nèi)涵建設(shè)，形成具有時代特色和學(xué)校個性的校園文化，為完成教育目標(biāo)、培養(yǎng)高素質(zhì)人才創(chuàng)造良好的文化環(huán)境。

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篇6

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò);匯聚節(jié)點(diǎn);水環(huán)境;實(shí)時監(jiān)測

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志：A 文章編號：2095-1302（2014）12-00-03

0 引 言

隨著工業(yè)化的發(fā)展，水環(huán)境的狀況越來越惡劣。實(shí)時監(jiān)測水環(huán)境中的各項(xiàng)參數(shù)對水環(huán)境本身有著重要的意義。

目前針對水環(huán)境的數(shù)據(jù)采集有兩種主要方式：一是建立觀測站，其破壞性大、監(jiān)測實(shí)時性不強(qiáng)、成本高、移植性差。二是人工取水樣，采集至實(shí)驗(yàn)室分析，其勞動強(qiáng)度大、采集時間長、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確且受天氣、地域、時間等限制。本文提出采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network ，WSN）實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測水環(huán)境中各項(xiàng)參數(shù)。WSN具有成本低廉、移植性好、實(shí)時性強(qiáng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)包括節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)三部分的設(shè)計(jì)。它采用ZigBee協(xié)議自動組網(wǎng)和將CC2530作為主控芯片對水環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的節(jié)點(diǎn)及匯聚節(jié)點(diǎn)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，匯聚節(jié)點(diǎn)收集各個節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，然后通過GSM/GPRS傳送至上位機(jī)平臺。上位機(jī)平臺的軟件對傳感器節(jié)點(diǎn)采集的參數(shù)信息和節(jié)點(diǎn)本身信息作相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析與處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測水環(huán)境中的參數(shù)、污染物排放情況、水質(zhì)情況以及水環(huán)境中突發(fā)狀況。整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程水環(huán)境參數(shù)實(shí)時監(jiān)測。

1 水環(huán)境中參數(shù)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)概述

本文提出的水環(huán)境中參數(shù)實(shí)時監(jiān)測節(jié)點(diǎn)主要應(yīng)用于建立河流水庫等大范圍、具有自組網(wǎng)絡(luò)、動態(tài)拓?fù)?、多跳傳輸和自修?fù)功能的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的ZigBee自動組網(wǎng)和GSM/GPRS實(shí)時傳輸?shù)南到y(tǒng)，如圖1所示。

WSN系統(tǒng)包括了節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)及處理平臺。其中節(jié)點(diǎn)采用人工的方式均勻部署，WSN通過ZigBee協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)再通過GSM/GPRS傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的水質(zhì)監(jiān)控中心，之后將由監(jiān)測管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析比較與數(shù)據(jù)存儲工作。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，則提示操作人員注意對應(yīng)區(qū)域的環(huán)境狀況，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測[1]。

圖1 WSN系統(tǒng)示意圖

無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可根據(jù)水環(huán)境中參數(shù)實(shí)時監(jiān)測要求，安裝在河流、水庫、工業(yè)廢水排污口等地點(diǎn)并以野外無人值守方式工作，通過傳感器采集監(jiān)測水環(huán)境區(qū)域中的離子濃度、鹽度、電導(dǎo)率、濃度等的參數(shù)。為了建成一個針對不同測試環(huán)境可任意組合的多功能實(shí)時監(jiān)測無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平臺，設(shè)計(jì)需求如下：

（1）多種指標(biāo)監(jiān)測：依據(jù)各行業(yè)廢水參數(shù)主要在線監(jiān)測指標(biāo)可知，對于不同區(qū)域的水質(zhì)，所需要測量的指標(biāo)也不同。要求同時監(jiān)測多種水質(zhì)指標(biāo)，并根據(jù)不同區(qū)域選擇不同的傳感器組合。

（2）節(jié)點(diǎn)電源模式：由于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝在戶外，分布較散，只能采用電池電源供電。為延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，在軟件上優(yōu)化或采用太陽能供電。

（3）多拓?fù)涠喙?jié)點(diǎn)無線通信：為實(shí)施對某片水域的水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，需要在目標(biāo)流域內(nèi)部署無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)將采集到的參數(shù)傳送到中央控制系統(tǒng)，從而完成目標(biāo)流域的數(shù)據(jù)采集。因處于不同的監(jiān)測環(huán)境，節(jié)點(diǎn)的空間分布差異較大，例如對水庫湖泊環(huán)境的監(jiān)測，需要將大量監(jiān)測節(jié)點(diǎn)在水域內(nèi)均勻分布;對江河流域水質(zhì)的監(jiān)測，則需要將他沿著河岸分布，形成鏈狀結(jié)構(gòu);若是監(jiān)測排污口，則節(jié)點(diǎn)主要分布于排污口附近區(qū)域。因此要求監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，并實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)接力通信的功能。

（4）設(shè)備成本：傳感器無線網(wǎng)絡(luò)需要大量節(jié)點(diǎn)，因此應(yīng)考慮成本問題，盡可能精簡設(shè)計(jì)，降低節(jié)點(diǎn)的總成本。

2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

匯聚節(jié)點(diǎn)核心模塊由主控MCU STC89C52和ZigBee通信模塊CC2530組成，普通節(jié)點(diǎn)由CC2530連接若干種針對不同監(jiān)測項(xiàng)目的傳感器，通過這些傳感器實(shí)現(xiàn)對不同測試環(huán)境可任意組合的無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，不同水環(huán)境可選擇不同的傳感器組; ZigBee網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)收發(fā)主要由CC2530模塊負(fù)責(zé)，利用Z-Stack協(xié)議棧的API接口，模塊實(shí)現(xiàn)了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)自恢復(fù)、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收等任務(wù)[2];傳感器模塊的接口按照標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信接口設(shè)計(jì)，保證了設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺化，具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。參數(shù)檢測傳感器所采集的數(shù)據(jù)通過信號調(diào)理電路，若為數(shù)字信號則直接送至CC2530單片機(jī);若為模擬信號則需先經(jīng)信號調(diào)理電路放大、濾波，再發(fā)送給CC2530的內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器。CC2530節(jié)點(diǎn)自動組網(wǎng)絡(luò)通過RS 232接口與匯聚節(jié)點(diǎn)中的主接芯片STC89C52連接。匯聚節(jié)點(diǎn)接GSM模塊，該模塊通過GPRS將數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)再將數(shù)據(jù)存儲并分析。

圖2 數(shù)據(jù)流向圖

2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

ZigBee無線通信模塊選用德州儀器（TI）ZigBee處理芯片CC2530，該芯片是專為ZigBee及IEEE 802.15.4應(yīng)用設(shè)計(jì)的SoC芯片。CC2530適用于有低功耗工作需求的設(shè)備，具有多種低功耗操作模式，通過設(shè)置芯片內(nèi)部的電源管理控制器可關(guān)閉芯片部分內(nèi)部時鐘和射頻模塊的電源，使芯片進(jìn)入不同程度的低功耗模式，并且可以在各種低功耗模式間進(jìn)行快速切換，進(jìn)一步降低電流損耗。CC2530的8051內(nèi)核通過芯片中設(shè)置的RF指令集處理數(shù)據(jù)收發(fā)、中斷、DMA和FIFO等硬件抽象層的工作。CC2530在應(yīng)用層到硬件抽象層之間加入了Basic RF層，對CC2530進(jìn)行ZigBee數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幊虝r，利用Basic RF層提供的通信API函數(shù)，可以極為便捷地實(shí)現(xiàn)用戶的程序工作量，無需進(jìn)行硬件抽象層的各種繁雜設(shè)置和狀態(tài)處理[3]。

匯聚節(jié)點(diǎn)中主控MCU選擇的是STC89C52和CC2530。STC89C52與CC2530均具有低功耗、高性能的特性，尤其適用于使用電池供電，要求長時間工作的場合。匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送以及收發(fā)命令。

本設(shè)計(jì)方案將STC89C52與CC2530結(jié)合，通過UART接口與ZigBee模塊通信把得到的數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線發(fā)送與命令接收。

2.2.2 傳感器模塊

傳感器模塊是監(jiān)測水環(huán)境參數(shù)的關(guān)鍵。用戶可根據(jù)不同的水環(huán)境選擇監(jiān)測不同的參數(shù)。主要監(jiān)測數(shù)據(jù)有離子濃度、鹽度、電導(dǎo)率和溫度。其中，離子濃度、鹽度和溫度傳感器為購置傳感器，電導(dǎo)率傳感器為自制傳感器，下文將詳細(xì)介紹該傳感器，其他傳感器忽略。

電導(dǎo)率傳感器是由一根鐵棒和一根黃銅棒組成，根據(jù)相關(guān)化學(xué)知識可知，兩個金屬棒在水體中會發(fā)生陽離子和陰離子的移動，產(chǎn)生電流形成恒流源。若在兩個金屬棒上串聯(lián)一個阻值合適的精密電阻，則可監(jiān)測污染物排放后水體的導(dǎo)電性能。金屬物含量多的廢液的排放將會改變水的導(dǎo)電性能，該排放物濃度越高，水的導(dǎo)電性能越好。具體過程為，排放污染物越多，排放位置的一些酸堿性的離子就越多，產(chǎn)生的電流越大，導(dǎo)電性能就越好。再通過污染物擴(kuò)散，傳感器節(jié)點(diǎn)測得各點(diǎn)位置的導(dǎo)電率后可實(shí)時預(yù)估污染源的位置及污染程度。自制電導(dǎo)率傳感器如圖3所示。

圖3 電導(dǎo)率傳感器模塊

2.2.3 電源模塊

結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對電源系統(tǒng)要求的低功耗、長時間工作、低成本的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)電源選擇了鋰亞硫酰氯電池ER34615（鉛酸蓄電池能量小、重量大、對環(huán)境腐蝕性強(qiáng)、電解液需要定期維護(hù)，同時太陽能電池成本高、體積大，因此具有高性能、高可靠性、工作溫度范圍廣等特點(diǎn)的鋰亞硫酰氯電池是更好的選擇）在本設(shè)計(jì)中，匯聚節(jié)點(diǎn)由STC89C52和CC2530組成。普通節(jié)點(diǎn)僅用CC2530。采用ZigBee低功耗設(shè)計(jì)，在節(jié)點(diǎn)采集、傳輸數(shù)據(jù)時進(jìn)入工作模式，傳輸完成后進(jìn)入節(jié)能模式，可大幅度降低系統(tǒng)的能量損耗，并且配合高能量密度的鋰電池使用，可以滿足長時間工作的要求，且有效降低節(jié)點(diǎn)的體積和重量[4]。

2.3 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)主要利用單片機(jī)STC89C52和ZigBee通信模塊CC2530負(fù)責(zé)信息的采集控制與無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。CC2530負(fù)責(zé)采集節(jié)點(diǎn)上各個水環(huán)境中參數(shù)實(shí)時監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)并對每個數(shù)據(jù)進(jìn)行測量值到理化值的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[5]，然后再按一定格式打包，通過UART接口發(fā)送到STC89C52單片機(jī)，最后經(jīng)過GSM/GPRS模塊向遠(yuǎn)程上位機(jī)進(jìn)行傳輸;ZigBee模塊由主控單片機(jī)發(fā)送初始化自組網(wǎng)命令和自恢復(fù)命令，實(shí)現(xiàn)初始組網(wǎng)與自動檢測恢復(fù)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與連接[6]。軟件工作流程見圖4。每個傳感器節(jié)點(diǎn)具有簡單的分布式處理數(shù)據(jù)的能力。如對監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較，可知是否有參數(shù)超標(biāo)，若有則預(yù)警，若無則連接網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。同時也有優(yōu)化軟件，使其功耗最小化。

3 結(jié) 語

本文將無線傳感網(wǎng)絡(luò)與水環(huán)境參數(shù)監(jiān)測相結(jié)合，利用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)與通信，而使得無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以大范圍鋪設(shè)，不受區(qū)域限制，可實(shí)現(xiàn)其對水環(huán)境中各類參數(shù)的實(shí)時采集。同時也可以作為工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。

圖4 節(jié)點(diǎn)軟件流程圖

參考文獻(xiàn)

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Wireless sensor network based remote real-time monitoring of parameters in water environment

LI Jin-sheng， ZHOU Yuan， CHENG Jie

（Information Science and Engineering College， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， China）

篇7

摘 要：全國環(huán)保系統(tǒng)輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是由環(huán)保部在“十五”期間提出并建立的，對環(huán)境安全的保護(hù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，該文研究了輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與存在的問題，提出了相應(yīng)的發(fā)展策略，未來的輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)勢必會實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展與質(zhì)量推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò) 輻射監(jiān)測 現(xiàn)狀 發(fā)展探索

中圖分類號：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1974-098X（2016）03（a）-0081-02

在環(huán)境保護(hù)工作中，輻射環(huán)境的監(jiān)測至關(guān)重要。在我國核能與核技術(shù)利用產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展背景之下，社會公眾與輿論對核與輻射的監(jiān)測、輻射環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注日益加深，核安全與輻射環(huán)境監(jiān)測工作的重要性也愈發(fā)明顯。加大輻射環(huán)境的監(jiān)測力度，建設(shè)與發(fā)展全國性輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，滿足環(huán)保新形勢發(fā)展所需，是我國環(huán)保系統(tǒng)所面臨的重要課題與任務(wù)。

1 輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)組織機(jī)構(gòu)

環(huán)境保護(hù)部對我國輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建，組成部分有8個國家級輻射環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管機(jī)構(gòu)、31個省級輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)以及106個地市級輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)，各級機(jī)構(gòu)共同組成了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。國家級輻射環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)為從技術(shù)層面對全國輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提供支持，31個省級輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)是全國輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的主力軍，對各自地區(qū)的省級輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理負(fù)責(zé)，進(jìn)行輻射污染源的監(jiān)督、質(zhì)量以及應(yīng)急監(jiān)測。部分地市級輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)同樣承擔(dān)當(dāng)?shù)剌椛湮廴驹吹谋O(jiān)督與質(zhì)量監(jiān)測。

1.2 隊(duì)伍建設(shè)

自2005年以來，我國每年相關(guān)從業(yè)人員的數(shù)量呈近千人增長，但是增長多以技術(shù)人員為主，工程師與高級職稱人員的增加少之又少。從學(xué)歷組成上來看，本科學(xué)歷人數(shù)最多，比例超過55%，碩士學(xué)歷人數(shù)不足20%，博士學(xué)歷甚至不足1%。

1.3 質(zhì)量體系與制度建設(shè)

質(zhì)量體系建設(shè)方面，在計(jì)量認(rèn)證與實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可條件下，輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各機(jī)構(gòu)成員逐漸形成了預(yù)防為主、全程控制的質(zhì)量管理體系，并在內(nèi)部審核與管理評審過程中具備了借助于糾正與預(yù)防措施解決質(zhì)量體系實(shí)施問題的能力，進(jìn)而形成了一個自我完善機(jī)制對實(shí)施質(zhì)量予以不斷改進(jìn)。

制度建設(shè)方面，環(huán)保部以全國輻射環(huán)境監(jiān)測工作的實(shí)際需要為依據(jù)，出臺并頒布了一系列政策文件、培訓(xùn)教材與技術(shù)規(guī)范，例如《全國輻射環(huán)境監(jiān)測方案》《輻射環(huán)境監(jiān)測分析方法匯編》《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》等。此外，全國輻射環(huán)境質(zhì)量信息系統(tǒng)軟件與放射源監(jiān)督管理軟件的開發(fā)也是為推動制度建設(shè)所做出的努力工作，通過夯實(shí)“機(jī)構(gòu)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化”“監(jiān)測方案標(biāo)準(zhǔn)化”等各方面的基礎(chǔ)，對輻射環(huán)境監(jiān)測中的質(zhì)保工作予以強(qiáng)化。在“全國輻射環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目”的實(shí)施過程中，環(huán)保部為了將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率與質(zhì)量提高，依靠全國輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的支持，制定了大量管理辦法與規(guī)范，例如《輻射安全監(jiān)管與監(jiān)測工作年度考核辦法》等，力求對輻射環(huán)境國控監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性以及科學(xué)性進(jìn)行確保。

2 輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)存在的問題

2.1 監(jiān)測機(jī)構(gòu)職能定位不明

以省級監(jiān)測機(jī)構(gòu)為例，我國各省級監(jiān)測機(jī)構(gòu)現(xiàn)階段的運(yùn)作方式參考的是事業(yè)單位與行政單位的管理方式，承擔(dān)監(jiān)測環(huán)境的任務(wù)，急需提高技術(shù)水平。然而，目前我國一些省級環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)還肩負(fù)著管理與監(jiān)督的行政職能，這為其獨(dú)立完成工作與監(jiān)督提出了要求。技術(shù)職能與監(jiān)督監(jiān)察職能的交叉會帶來監(jiān)察的不利，權(quán)責(zé)的不明易擾亂監(jiān)察機(jī)構(gòu)的內(nèi)部體系，嚴(yán)重影響到各項(xiàng)工作的完成質(zhì)量。此外，若由同一角色執(zhí)行上述兩項(xiàng)職能，會加劇部門管理難度，輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)中財政與人員的不透明性也會加大，不利于長期穩(wěn)定發(fā)展。

2.2 質(zhì)量保證工作跟不上新形勢的發(fā)展

目前，我國的輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)質(zhì)保體系已經(jīng)具備一定規(guī)模，各省站陸續(xù)通過了計(jì)量認(rèn)證，部分省站亦獲得了實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，但是有效的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制較為欠缺，也不具備相應(yīng)的監(jiān)測人員執(zhí)業(yè)認(rèn)可制度，需進(jìn)一步規(guī)范持證上崗。此外，系統(tǒng)的人員培訓(xùn)體系也尚未形成，輻射監(jiān)測能力與人員素質(zhì)均需得到提高。

2.3 隊(duì)伍建設(shè)滯后

較之國際水平來說，我國環(huán)境監(jiān)測人員的數(shù)量與質(zhì)量組成均比較弱。雖然我國對輻射環(huán)境的重視日益加深，環(huán)境監(jiān)測人員的隊(duì)伍建設(shè)也有所深化，但是技術(shù)人員的大量增加與工程師、高級職稱人員的極少增長體現(xiàn)了能力的斷層。輻射環(huán)境監(jiān)測工作專業(yè)性極強(qiáng)，從業(yè)人員的個人素質(zhì)急需得到提升。

2.4 基層工作的工作能力不足

我國輻射環(huán)境監(jiān)測工作的落實(shí)以基層工作為基礎(chǔ)，目前，我國基層工作者的工作能力梯度性十分明顯，各地區(qū)之間也存在著很大的差距。對于基層組織來說，工作重點(diǎn)應(yīng)是大型事故的監(jiān)測、預(yù)防與控制以及日常環(huán)境監(jiān)測。但是，很大一部分基層工作組織并未加強(qiáng)對事故應(yīng)急演練的重視，這為日后的工作埋下了安全隱患。在日常的監(jiān)測中，部分地區(qū)的儀器與監(jiān)測方法比較落后，有些監(jiān)測人員欠缺數(shù)據(jù)分析能力，這種情況經(jīng)常發(fā)生于縣級或地市級的監(jiān)測機(jī)構(gòu)中。

3 輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展探索

3.1 加強(qiáng)法規(guī)建設(shè)，理順機(jī)制

總結(jié)發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)，各國家的輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有一個相似點(diǎn)：政府牽頭，網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)與成員之間維持一定的穩(wěn)定性。為了從源頭上解決我國輻射環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)中的各項(xiàng)問題，需加強(qiáng)法規(guī)建設(shè)，完善環(huán)境監(jiān)測條例，通過法律體系對輻射監(jiān)測工作的政府行為屬性予以明確，確定環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)的法律地位，這需做到以下兩點(diǎn)：一是設(shè)置獨(dú)立的監(jiān)管與監(jiān)測機(jī)構(gòu)，既對“運(yùn)動員”與“裁判員”角色同擔(dān)的現(xiàn)象予以解決，正本清源，又對不同的激勵機(jī)制進(jìn)行實(shí)施，充分調(diào)動監(jiān)測人員的積極性、主動性及創(chuàng)造性；二是通過監(jiān)測資質(zhì)管理的實(shí)施對市場化改革予以推進(jìn)，監(jiān)測機(jī)構(gòu)資質(zhì)管理制度的健全能夠推動輻射監(jiān)測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定工作的開展，通過建立監(jiān)測人員職業(yè)資格認(rèn)可制度，可以提升監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)測資質(zhì)，真正做到從源頭上把關(guān)，對輻射監(jiān)測技術(shù)服務(wù)市場加以規(guī)范。

3.2 健全監(jiān)測質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，運(yùn)行質(zhì)量管理體系

針對沒有國家基準(zhǔn)的儀器或參數(shù)，應(yīng)以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，進(jìn)行量值驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，用以驗(yàn)證國外監(jiān)測機(jī)構(gòu)與組織所提供的參考樣品，填補(bǔ)國內(nèi)空白。通過質(zhì)控實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，開展量值溯源技術(shù)研究、質(zhì)量控制活動策劃等工作，落實(shí)質(zhì)量控制。在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化層面，要加大力度制定監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，同時統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)裝置與控制手段，提高樣品的代表性與監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，建立起實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為完善與落實(shí)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的管理制度，需對實(shí)驗(yàn)室的比對工作進(jìn)行深化，通過經(jīng)驗(yàn)反饋工作的開展對比對結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析方法予以完善；擴(kuò)充比對項(xiàng)目與比對范圍，進(jìn)行主要輻射監(jiān)測項(xiàng)目的覆蓋，組織網(wǎng)絡(luò)成員參與各項(xiàng)比對或能力驗(yàn)證活動；開展一系列質(zhì)量控制活動，以豐富技術(shù)人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提高應(yīng)急與克服困難的能力。

3.3 加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，完善培訓(xùn)機(jī)制

實(shí)施人才強(qiáng)站戰(zhàn)略，建立起具有合理化結(jié)構(gòu)、梯次銜接良好且高度重視自我素質(zhì)提升的優(yōu)秀人才隊(duì)伍，使人員數(shù)量、素質(zhì)同時滿足先進(jìn)輻射環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)之需要。此外，在人員培訓(xùn)方面應(yīng)加強(qiáng)入職培訓(xùn)與工作過程中的定期培訓(xùn)兩部分內(nèi)容，在入職之前，應(yīng)進(jìn)行工作流程的培訓(xùn)，提高人員的專業(yè)知識與素養(yǎng)，避免日后工作中安全事故的發(fā)生，這一培訓(xùn)工作可集中進(jìn)行，要保證培訓(xùn)的強(qiáng)度。工作中的培訓(xùn)分為兩種，一是理論培訓(xùn)，二是技術(shù)培訓(xùn)，兩種培訓(xùn)均應(yīng)滲透于日常工作中，保持監(jiān)測人員工作的創(chuàng)新性與學(xué)習(xí)性。

4 結(jié)語

在未來的環(huán)境監(jiān)測工作中，輻射環(huán)境監(jiān)測將會越來越重要，隨著我國一線工作人員與各學(xué)者重視程度的加深，我國輻射環(huán)境監(jiān)測勢必會實(shí)現(xiàn)大幅度的質(zhì)量推進(jìn)，環(huán)保系統(tǒng)輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)也一定能夠提交更加客觀、詳實(shí)與準(zhǔn)確的報告。

參考文獻(xiàn)

篇8

〔關(guān)鍵詞〕文獻(xiàn)資源建設(shè)；擁有；存??；文獻(xiàn)傳遞

DOI：10．3969／j．issn．1008－0821．2011．12．018

〔中圖分類號〕G253 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A 〔文章編號〕1008－0821（2011）12－0066－04

Study on the Strategies of Literature Resources Construction

in University Libraries in Network EnvironmentJiang Hongbiao

（Library，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

〔Abstract〕Possession and access is the direction of literature resources construction in university libraries in network environment.The article illustrated the ways and principles of possession and the focal point of access.As well as,it proposed the idea of establishing the national foreign literature resources reserve centre because of the inadequate of foreign documents with CASHL,CALIS and NSTL resource sharing center.Besides,the author suggested building a foreign literatures database obtained through the document delivery for school readers to increase the foreign literatures and reduce costs.

〔Key words〕literature resource;possession;access;document delivery

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，高校圖書館文獻(xiàn)資源建設(shè)的目標(biāo)，不再是占有資源，而是在用戶需要的時候能夠更方便地提供給用戶；不再是建立保障性的“庫存”，而是有保障的“供應(yīng)鏈”。一個圖書館的價值體現(xiàn)已不再是以其擁有的館藏規(guī)模來衡量，而是開發(fā)和提供信息的能力［1］。對普通高校圖書館而言，存在著經(jīng)費(fèi)短缺和出版物量多價高的矛盾。要在有限的經(jīng)費(fèi)內(nèi)選購到合適的文獻(xiàn)，確實(shí)不容易。這就要求我們要處理好擁有與存取的關(guān)系，在建設(shè)好基本藏書的同時，努力開發(fā)利用網(wǎng)上免費(fèi)資源，并積極開展文獻(xiàn)傳遞服務(wù)獲取館外資源。

1 高校圖書館文獻(xiàn)資源建設(shè)中存在的問題

1.1 購書方式單一，造成入藏圖書品種有限

一個科學(xué)的文獻(xiàn)采購系統(tǒng)應(yīng)以預(yù)訂為主，現(xiàn)購、郵購、網(wǎng)購為補(bǔ)充。但幾年前，隨著政府采購制度的實(shí)施，圖書館的文獻(xiàn)采購也實(shí)施政府采購，由書商負(fù)責(zé)圖書供應(yīng)，到現(xiàn)場采購圖書，不再預(yù)訂。但在新華書店或書展現(xiàn)場銷售的圖書，以普通讀物為主，學(xué)術(shù)價值不高，難以保證藏書的學(xué)術(shù)質(zhì)量和有效的、持續(xù)的供給。

1.2 專業(yè)圖書復(fù)本太多，利用率極低，造成很大浪費(fèi) 不少高校館的圖書復(fù)本太多，有些教材復(fù)本達(dá)上百冊，專業(yè)圖書復(fù)本量也不少。如2006年出版的《海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》一書，某館入藏了30冊，但利用率極低，截至2010年底，只被借閱2次。

1.3 不重視文獻(xiàn)的出版規(guī)格和裝幀形式，造成排架不便或浪費(fèi) 有些圖書館在購書時只看內(nèi)容，不看開本和裝幀形式，超大開本或活頁裝的“圖書”也購買。如8開本的《柴油機(jī)船發(fā)動機(jī)與機(jī)械裝置》、豪華裝的《二月河文集》、活頁裝的《花卉美食》、明信片裝的《飄逝的風(fēng)景》等。

1.4 結(jié)構(gòu)性重復(fù)嚴(yán)重，造成不必要的浪費(fèi)

結(jié)構(gòu)性重復(fù)是指同種文獻(xiàn)以不同的形式重復(fù)出版而造成的重復(fù)采購現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)性重復(fù)包括：單行本與文集、叢書之間的重復(fù)；叢書與叢書的重復(fù)；翻譯著作譯名不同造成的重復(fù)；變換書名造成的重復(fù)；變換責(zé)任者造成的重復(fù)；一書多版造成的重復(fù)；論文集與期刊論文的重復(fù)；復(fù)印資料與期刊論文的重復(fù)；期刊合訂本與期刊的重復(fù)；裝幀形式不同造成的重復(fù)等10種類型［2］。這十種類型的重復(fù)在高校館大量存在。

1.5 對本校教師編著的作品復(fù)本入藏量偏大，造成書架擁擠 一些高校館也許是出于宣傳本校教師科研成果的需要，或是大量受贈，偏離了復(fù)本原則。如某高校教師主編的《中外海洋藝術(shù)歌曲集》、《建設(shè)我們的精神家園》，該校圖書館分別入藏了95冊和118冊。

1.6 多卷書或?qū)I(yè)期刊缺卷少冊嚴(yán)重，造成內(nèi)容缺失而影響利用 一些分期出版的多卷書，有些圖書館只訂上冊或下冊。如朱伯欽主編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，某館只有上冊，鐘亮佩主編的《物理學(xué)》，某館只有下冊；有些年鑒或?qū)I(yè)性期刊也殘缺不全。如1974年創(chuàng)刊的《湖南水產(chǎn)》雜志，某館只收藏1985-1988年、1990年、1994年、1998年度的，嚴(yán)重影響讀者的利用。

1.7 中文圖書保障率低，不能滿足讀者需要

目前高校圖書館普遍以藏書量豐富而沾沾自喜。然而，豐富的館藏只是復(fù)本的疊加，種數(shù)并不多。如某館的宣傳材料上說該館藏書量已達(dá)176萬冊（件），但除去期刊，中文圖書只有304 940種。特別是評估后的2009年和2010年，分別只進(jìn)新書26 271冊（4 613種）和16 132冊（3 014種）遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生均年進(jìn)新書量4冊的要求，既不能滿足讀者對品種的多樣需要，也將會對新一輪的教學(xué)評估產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校圖書館文獻(xiàn)資源建設(shè)策略研究2 國外圖書館藏書建設(shè)的質(zhì)量控制

在購書方式上，國外圖書館有正式訂購、綱目購書、總括訂購、長期訂單及租借計(jì)劃等。在這些訂購方式中，大多數(shù)圖書館以正式訂購為主，其它訂購方式作為補(bǔ)充［3］。

在圖書復(fù)本的設(shè)置上，國外圖書館并不采取多復(fù)本的辦法來滿足讀者需求，而是在保證必需品種的前提下，嚴(yán)格限制復(fù)本。美國、加拿大的大學(xué)圖書館對復(fù)本控制得相當(dāng)嚴(yán)格，一般情況下不入藏復(fù)本。如加拿大的麥吉爾大學(xué)圖書館，截至2000年4月底，該館擁有圖書1 853 648種(2 196 508冊)［4］，幾乎是1種1冊。香港的高校館也嚴(yán)格限制復(fù)本率，指定參考書每種一般只購1本最多不過2本。

在文獻(xiàn)資源建設(shè)發(fā)展方向上，注重印本資源和電子資源共同發(fā)展［5］。美國《圖書館雜志》曾對1 000所高校圖書館采購品種及經(jīng)費(fèi)開支做過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)較小型高校(1萬人以下)圖書館，圖書一般占預(yù)算的41％，期刊占38％，電子文獻(xiàn)占15％；大型高校(1萬人以上)圖書館，圖書通常占預(yù)算的39％，期刊占43％，電子文獻(xiàn)占10％?？梢钥闯?，美國高校圖書館在印刷型圖書上投入了絕大部分的經(jīng)費(fèi)［6］。

3 加強(qiáng)實(shí)體館藏建設(shè)的原則和方法

實(shí)體館藏是保障讀者利用文獻(xiàn)的基礎(chǔ)，建設(shè)好實(shí)體館藏，對保證讀者正常利用文獻(xiàn)意義重大。實(shí)體館藏主要指紙本圖書和期刊。就圖書而言，其質(zhì)量決定于內(nèi)容質(zhì)量、形式質(zhì)量和購書方式。

3.1 堅(jiān)持實(shí)用性原則

圖書內(nèi)容質(zhì)量一般用實(shí)用性來衡量，是否實(shí)用則需待流通后才能知曉。但如果能從圖書的讀者對象上進(jìn)行控制，效果會好得多。如高校圖書館就不宜訂購閱讀對象為中小學(xué)、中專學(xué)生的教材或課外讀物等。專業(yè)圖書對于學(xué)生來說，似乎實(shí)用，但因?qū)W生的專業(yè)水平還沒達(dá)到研究的程度，所以對學(xué)生來說并不適用。不適用并不是說不要購買，而是要注意復(fù)本的控制。

高校圖書館的服務(wù)對象主要是教師和學(xué)生。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教師在家里就能查到圖書館的電子資源以及世界各地的文獻(xiàn)資料，基本上不需到圖書館借書或查閱資料。如在2008年、2009年、2010年的讀者排行中，筆者選取某館前200名作為統(tǒng)計(jì)對象，教師讀者分別只有10個、5個、5個，僅占600名讀者的1/30。所以，高校館主要是為學(xué)生買書，更需要注意圖書的適用性和復(fù)本控制。

3.2 堅(jiān)持“種多冊少”原則

大學(xué)生的閱讀需求廣泛，不能囿于專業(yè)圖書（非專業(yè)或明顯不適宜本校讀者閱讀的圖書則不宜選購），品種要多，復(fù)本要少，以保障他們的多樣性需求。我國每年出版的圖書雖然超過10萬種，但有收藏價值的一般只占1/3。如2009年我國出版的新版圖書有145 475種（已除去教材22 265種、圖片556種），實(shí)際上只有3～4萬種適合收藏［7］。圖書館要根據(jù)學(xué)校的規(guī)模選擇合適的圖書，以提高圖書的保障率和適用性。

3.3 通過統(tǒng)計(jì)借閱情況確定圖書復(fù)本

復(fù)本的確定，多數(shù)圖書館只是憑領(lǐng)導(dǎo)或采購員自己的意愿，復(fù)本普遍較高。如某作者根據(jù)復(fù)本的計(jì)算公式：D=LR(1+C)/12/E+S+K+W（其中D為某一種類文獻(xiàn)的復(fù)本量；R是現(xiàn)實(shí)讀者人數(shù)；L為該圖書館規(guī)定的文獻(xiàn)借閱月數(shù)；E為此類文獻(xiàn)的有效使用年數(shù)；C為讀者需要續(xù)借此種類文獻(xiàn)的概率；S為各流通分支部門需要的數(shù)量；K為保存本的數(shù)量；W為預(yù)計(jì)消耗的冊數(shù)），計(jì)算出《中圖法》A～K類圖書的平均復(fù)本數(shù)在4.6～6.7之間［8］。顯然，如此高的復(fù)本量，與實(shí)際需求是相脫節(jié)的。而且，公式中的E、C、W 3項(xiàng)指標(biāo)屬于不確定因素，因而結(jié)果缺乏客觀依據(jù)。

根據(jù)各類圖書的實(shí)際流通情況確定復(fù)本，可以精確反映實(shí)際需求，避免主觀臆測。如通過統(tǒng)計(jì)圖書排行，知道某書在1年中的借閱總冊次為36次。假如借書期限為30天，那么1冊書在1年中就可以周轉(zhuǎn)12次，由此可確定復(fù)本數(shù)為3冊即可滿足需求。這是理論值。而每類圖書中的每種書，其實(shí)際借閱情況都是不一樣的，取其平均值則較為合理。對于高過平均值的，可以通過補(bǔ)購的方式滿足需求，以免造成不必要的浪費(fèi)。

在開架借閱的情況下，有些圖書只需在書庫內(nèi)瀏覽就能了解內(nèi)容，對復(fù)本的需求量更低。如在某館2010年前200名的所有圖書借閱排行榜中，最高借閱次數(shù)為159次，最低借閱次數(shù)為44次；借閱最多的是I類，84種，其次是H類，74種。其他情況如下：O類13種，F(xiàn)類6種，B類5種，K、C類各3種，D、G、J、TP類各2種，借閱最少的是E、Q、TS、U類，各1種?？梢?，學(xué)生除了應(yīng)付英語等級考試需大量借閱相關(guān)英語圖書外，對其他專業(yè)圖書的需求并不多，說明專業(yè)圖書復(fù)本數(shù)在1～2本完全可以滿足需要。

3.4 圖書采購方式的選擇

圖書采購方式包括預(yù)訂、現(xiàn)購、郵購、網(wǎng)購4種方式。通過預(yù)訂選購的圖書從勾選、上報、出版發(fā)行到進(jìn)館，雖然時間較長，但卻是學(xué)術(shù)專著的主要來源，是保證藏書學(xué)術(shù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的《新華書目報》（包括社科版和科技版）、《上海新書目》、《標(biāo)準(zhǔn)新書目》、《全國地方版科技新書目》、《北京圖書信息報》等書目報，報道的圖書出版發(fā)行信息量約占全國總量的70%［9］。所以不能忽視書目報的作用。但據(jù)筆者了解，目前不少高校圖書館進(jìn)行招標(biāo)購書，把購書的任務(wù)交給書商，已取消了預(yù)訂方式，定期或不定期到書店或書展現(xiàn)場采購。這就意味著70%的圖書已不在圖書館的藏書計(jì)劃中?，F(xiàn)購雖然能提高圖書入藏的速度，但在現(xiàn)場銷售的圖書，以普通圖書為主，質(zhì)量普遍不高，學(xué)術(shù)性專著極少。郵購是指一部分圖書由作者自籌資金、出版社負(fù)責(zé)出版發(fā)行，通過郵寄訂單的方式銷售。網(wǎng)購，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來后形成的一種新的購書方式。網(wǎng)購的圖書品種非常豐富，而且折價很高，是查漏補(bǔ)缺的最好方式，如亞馬遜、當(dāng)當(dāng)?shù)染W(wǎng)上書店都非常有名。

3.5 圖書出版規(guī)格的選擇

圖書出版規(guī)格（開本）五花八門，但圖書館的藏書是豎直排列的，大于8開則無法豎直排架；小于32開的袖珍本“小手冊”，也不便于排架和管理。因此，在選購圖書時，除了要對內(nèi)容進(jìn)行甄別外，還要注意規(guī)格問題，以免因規(guī)格太大或太小不能排架、不便利用而造成浪費(fèi)［10］。

3.6 圖書裝幀和裝訂形式的選擇

圖書的裝幀形式有平裝、精裝、豪華裝、活頁裝、明信片裝等。對于同時以平裝和精裝出版的普通圖書，宜選擇平裝本；工具書則宜選擇精裝本；以豪華裝、活頁裝、明信片裝出版的圖書，圖書館不宜收藏。在裝訂形式上，有線裝、平訂裝、無線膠黏訂等等。目前出版的圖書一般都用無線膠黏訂，但由于熱熔膠質(zhì)量沒有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，使用方法還不規(guī)范，故膠黏訂書籍的質(zhì)量欠佳，有些圖書經(jīng)過加工（分類、編目、裝磁條、貼條形碼和索取號）后就散架，已無法進(jìn)入流通［11］。

3.7 避免結(jié)構(gòu)性重復(fù)

結(jié)構(gòu)性重復(fù)是出版界存在的問題，圖書館無法控制，但可以通過采購控制來避免。像人大《復(fù)印報刊資料》的印刷版以及《新華文摘》等二次期刊，是非網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的產(chǎn)物。目前不少圖書館都訂購了這些二次期刊。其實(shí)，這些資料都是從已發(fā)表的論文中輯錄而成的，圖書館在訂購了大量紙本期刊和期刊全文數(shù)據(jù)庫的情況下，再訂購這些二次期刊，實(shí)在是重大浪費(fèi)。

3.8 現(xiàn)購要注意圖書的質(zhì)量審查

現(xiàn)場采購由于時間緊，任務(wù)重，采購員往往不注意質(zhì)量審查，造成不應(yīng)有的損失。質(zhì)量審查除了要注意內(nèi)容的適用性、開本的有效性、裝幀形式的經(jīng)濟(jì)性、裝訂形式的牢固性外，還要注意其印刷質(zhì)量，即紙張和文字質(zhì)量如何，是否屬于盜版書等。

4 處理好紙質(zhì)文獻(xiàn)和電子文獻(xiàn)的關(guān)系

紙質(zhì)文獻(xiàn)和電子文獻(xiàn)是互補(bǔ)關(guān)系。紙質(zhì)文獻(xiàn)（實(shí)體館藏）側(cè)重于有收藏價值的，能讓讀者（主要是在校學(xué)生）通過閱讀來促進(jìn)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和提高個人素質(zhì)的文獻(xiàn)，屬于基礎(chǔ)館藏；電子文獻(xiàn)是對紙質(zhì)文獻(xiàn)的數(shù)字化處理，可以彌補(bǔ)圖書館在紙質(zhì)文獻(xiàn)上的不足。紙質(zhì)文獻(xiàn)以閱讀為基本目的，電子文獻(xiàn)（虛擬館藏）則以檢索為基本目的［12］。如CNKI的《中國期刊全文數(shù)據(jù)庫》，雖然目前在國內(nèi)期刊收錄率最高，但也有不少期刊特別是核心期刊沒有收錄，而圖書館不是都能擁有CNKI、維普、萬方等期刊數(shù)據(jù)庫。因此，保證紙質(zhì)文獻(xiàn)（包括圖書和期刊）的正常收藏，既是保證讀者正常閱讀的需要，也是保存人類文化遺產(chǎn)的需要，更是彌補(bǔ)數(shù)據(jù)庫缺失的需要。正如香港中文大學(xué)圖書館馬輝洪先生所說的：未來的圖書館不會因?yàn)槿諠u“虛擬”而消失，反而需要借助“實(shí)體”的本質(zhì)呈現(xiàn)“虛擬”的特點(diǎn)［13］。

目前國內(nèi)有學(xué)者提出紙本文獻(xiàn)與電子文獻(xiàn)在收藏上的比例［14］。筆者認(rèn)為，人為地制定出紙本文獻(xiàn)與電子文獻(xiàn)的收藏比例，是不合適的。因?yàn)槌Ｓ脭?shù)據(jù)庫的訂購與紙本期刊一樣，原則上是要連續(xù)購買的，不能隨心所欲。而數(shù)據(jù)庫和紙本期刊的訂購費(fèi)用基本上是穩(wěn)定的。在經(jīng)費(fèi)一定的情況下，不可能用比例來約束數(shù)據(jù)庫和紙本期刊的訂購。只有圖書的采購，才可以根據(jù)購書費(fèi)的多少，多時多買，少時少買。

5 積極建設(shè)虛擬館藏

5.1 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息資源開發(fā)

網(wǎng)絡(luò)信息資源浩如煙海，但內(nèi)容分散、無序，需要圖書館進(jìn)行深度開發(fā)，為我所用。信息能力開發(fā)水平的高低，是衡量圖書館服務(wù)水平的重要標(biāo)志。如我館在開發(fā)信息資源方面創(chuàng)造性地開展工作，做到“人無我有，人有我優(yōu)”。在學(xué)術(shù)期刊投稿指南、網(wǎng)絡(luò)信息資源的整合上取得了很大的成績，產(chǎn)生了良好的社會效果。

針對目前一些圖書館在建設(shè)《投稿指南》時，只是提供期刊目錄或者直接鏈接到期刊數(shù)據(jù)庫，沒有提供投稿信息的不合理做法，我館將重要期刊目錄中收錄的每種期刊逐個搜索，找出它們的征稿信息所在網(wǎng)址并建立超鏈接，形成了我館獨(dú)有的著錄格式，包括：刊名、征稿信息網(wǎng)址鏈接、通訊地址、郵政編碼、聯(lián)系電話、電子郵箱等6項(xiàng)內(nèi)容。其中對一些只有郵政信箱號的通訊地址，通過多種途徑找出具體的地址。除此之外，還對“不收版面費(fèi)”、“要求寄打印稿”、“同時寄打印稿”、“在線投稿”、“同時寄審稿費(fèi)”等重要信息加以揭示，真正起到了指引投稿的作用。目前完成的投稿指南主要有《中文核心期刊投稿指南》、《SCI、EI收錄中國大陸期刊投稿指南》，并且不斷更新。

根據(jù)學(xué)校教學(xué)、科研和讀者的需要，我館開發(fā)了《SCI收錄免費(fèi)期刊（電子版）》、《SCI收錄免費(fèi)期刊（印刷版）》、《國內(nèi)外免費(fèi)電子報紙》等16個專題的免費(fèi)資源。其中《國內(nèi)外免費(fèi)電子報紙》（包含500多種電子報紙）的整合，對幫助讀者及時了解各地的新聞很有參考價值，同時為停訂紙質(zhì)報紙奠定了基礎(chǔ)。我館開發(fā)的免費(fèi)資源，采用網(wǎng)頁形式，不設(shè)訪問限制，目前已被一些專業(yè)網(wǎng)站、博客、高校圖書館等作了鏈接或拷貝，每天吸引了大量讀者訪問，真正體現(xiàn)了免費(fèi)、自由、平等的資源共享理念。

5.2 大力開展文獻(xiàn)傳遞服務(wù)

文獻(xiàn)傳遞是彌補(bǔ)館藏資源不足的需要，是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)資源共享的必然選擇。目前，國家級文獻(xiàn)資源共享機(jī)構(gòu)有中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)（CALIS）、中國高校人文社會科學(xué)文獻(xiàn)中心（CASHL）、國家科技圖書文獻(xiàn)中心（NSTL）、珠江三角洲數(shù)字圖書館聯(lián)盟等。我館已同CALIS、CASHL、珠江三角洲數(shù)字圖書館聯(lián)盟等管理機(jī)構(gòu)簽訂了服務(wù)協(xié)議，將本館的資源納入免費(fèi)提供的范疇，一方面向校外索取我館沒有的資源，另一方面為校外讀者提供我館訂購的電子資源，形成了互通有無的資源共享格局。

值得一提的是，珠江三角洲數(shù)字圖書館聯(lián)盟是一個完全免費(fèi)、面向全國的跨系統(tǒng)的地區(qū)性圖書館聯(lián)盟。她的開通，使得資源共享的精神得到了發(fā)揚(yáng)光大。

6 文獻(xiàn)傳遞服務(wù)需要有充足的文獻(xiàn)作保障

一般而言，需要通過文獻(xiàn)傳遞獲取館外文獻(xiàn)的是小型圖書館，由于經(jīng)費(fèi)不足，中文文獻(xiàn)和外文文獻(xiàn)保障率都不高，特別是外文文獻(xiàn)（以期刊為主）在國內(nèi)圖書館普遍收藏不多。雖然有些大學(xué)圖書館如北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等，外文數(shù)據(jù)庫引進(jìn)量達(dá)100多個，但數(shù)量多并不說明其學(xué)科覆蓋面的完整性。北京大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)圖書館是CASHL和CALIS的服務(wù)館，能提供的文獻(xiàn)也是有限的。在我館提交的文獻(xiàn)申請中，滿足率不超過50%。如《Theriogenology》、《Cryoletters》、《Italian Journal of Zoology》、《British Poultry Science》、《Archiv fur Geflugelkunde》等期刊CALIS目錄庫沒有收錄。

因此，加強(qiáng)外文文獻(xiàn)資源（以英文為主）的建設(shè)是當(dāng)務(wù)之急，國家有關(guān)部門應(yīng)將外文文獻(xiàn)資源建設(shè)作為國家科技發(fā)展的戰(zhàn)略來抓，成立一個“國家外文文獻(xiàn)資源儲備中心”，集全國之財力，系統(tǒng)收藏國外以英語出版的重要圖書和期刊。特別是英文期刊，要根據(jù)SCI、EI、ISTP世界三大索引收錄的印刷本期刊和會議論文，進(jìn)行系統(tǒng)收藏。通過建立目錄數(shù)據(jù)庫，提供題名、著者、關(guān)鍵詞等檢索途徑，再根據(jù)用戶的需求提供全文服務(wù)［15］。

圖書館通過文獻(xiàn)傳遞獲取的外文文獻(xiàn)，其費(fèi)用多數(shù)由讀者承擔(dān)，只有少數(shù)由圖書館承擔(dān)。然而，通過文獻(xiàn)傳遞獲得的外文文獻(xiàn)，還沒有要求交一份給圖書館保存的報道。這樣，有些文獻(xiàn)就會重復(fù)提交，增加了讀者或圖書館的成本。因此，筆者建議通過文獻(xiàn)傳遞獲得的外文文獻(xiàn)，其費(fèi)用應(yīng)由圖書館承擔(dān)，并要求讀者將獲得的外文文獻(xiàn)交一份電子版給圖書館，憑交來文獻(xiàn)報銷費(fèi)用。圖書館將這些外文文獻(xiàn)整合起來，建立一個外文數(shù)據(jù)庫，通過設(shè)立相關(guān)檢索途徑，提供給校內(nèi)讀者使用。這既有利于增加外文館藏，也有利于防止同一種文獻(xiàn)多次提交文獻(xiàn)傳遞申請而造成的浪費(fèi)現(xiàn)象。

在國家沒有建立外文文獻(xiàn)資源儲備中心之前，可以著手抓以下兩方面的工作：

（1）參考國外的“合作存儲＋遠(yuǎn)程存儲”文獻(xiàn)資源建設(shè)新模式［16］，集中各高校的文獻(xiàn)資源（包括中外文圖書和期刊），與超星公司合作，利用其獨(dú)特的無縫鏈接技術(shù)，建立一個類似于“珠江三角洲數(shù)字圖書館聯(lián)”的檢索平臺，以服務(wù)于全國。

（2）整合CASHL、CALIS、NSTL和NSL（國家科學(xué)圖書館）的文獻(xiàn)資源，建立統(tǒng)一的檢索平臺，實(shí)行統(tǒng)一的全文推送服務(wù)和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。特別是目前的CASHL和CALIS分設(shè)為文科和理科兩個檢索系統(tǒng)，很不合理，對檢索文獻(xiàn)很不方便。

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篇9

關(guān)鍵詞：農(nóng)田環(huán)境參數(shù)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；傳感器節(jié)點(diǎn)；實(shí)時監(jiān)控；ZigBee

中圖分類號：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）15－3334-02

Design of Farmland Environmental Monitoring System Based on Wireless Sensor Network

YANG Fang

（School of Physics and Mechanical ＆ Electrical Engineering， Zunyi Normal College， Zunyi 563002， Guizhou， China）

Abstract： For farmland environmental conditions，monitoring was difficult，a farmland information monitoring system based on sensor wireless sensor networks was designed targeted the status of farmland environmental conditions． The system used sensor nodes to collect the farmland environmental parameters and send them to the control center for further analysis and processing by the ZigBee technology． Farm managers could precisely and intuitively control the key parameters in the process of crop planting and it has good practical value．

Key words： farmland environmental parameters； wireless sensor networks； sensor nodes； real－time monitoring； ZigBee

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到溫度、濕度、水分等多種農(nóng)田環(huán)境因素的影響。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中引入現(xiàn)代信息技術(shù)，可以準(zhǔn)確、高效地收集農(nóng)田信息，對提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量具有重要意義。

針對農(nóng)田環(huán)境復(fù)雜、監(jiān)測難度大等特點(diǎn)，充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)靈活而強(qiáng)大的組網(wǎng)功能，設(shè)計(jì)了基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)和用戶終端等組成［1］，利用安裝在被監(jiān)測區(qū)的傳感器節(jié)點(diǎn)采集農(nóng)田環(huán)境參數(shù)后，通過ZigBee技術(shù)發(fā)送到控制中心，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，使農(nóng)田管理者能精確直觀地控制農(nóng)作物種植過程中的空氣溫度、相對濕度、CO2含量、水位等關(guān)鍵參數(shù)，對在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能有著很好的實(shí)用價值［2］。

1 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低速率的無線通信技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組建中。與其他無線通信技術(shù)相比，ZigBee具有網(wǎng)絡(luò)容量大、工作頻段靈活、架構(gòu)簡單、功耗低、成本低、可靠性高、組網(wǎng)能力強(qiáng)和安全等優(yōu)點(diǎn)［3，4］；ZigBee由終端設(shè)備、協(xié)調(diào)器和路由器構(gòu)成。終端設(shè)備是指傳感器節(jié)點(diǎn)，將其按一定規(guī)律安裝在農(nóng)田里，配備低功耗的微處理器，監(jiān)測空氣溫度、相對濕度、CO2含量、水位、雨量、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、土壤含水量等參數(shù)。一定區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個簇，這些節(jié)點(diǎn)又分為簇首和普通節(jié)點(diǎn)。簇首主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合及轉(zhuǎn)發(fā)，能把簇中普通節(jié)點(diǎn)采集到的信息發(fā)送到上級的協(xié)調(diào)器，也能把協(xié)調(diào)器接收的信息在簇內(nèi)進(jìn)行傳播；普通節(jié)點(diǎn)只能與本簇的簇首交換信息。協(xié)調(diào)器把監(jiān)測到的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)通過GPRS把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要有網(wǎng)狀和星狀，星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，但是覆蓋能力差，且只要簇首出現(xiàn)故障整個網(wǎng)絡(luò)就癱瘓；網(wǎng)狀拓?fù)涓采w能力強(qiáng)、可靠性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜［5］。農(nóng)田區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，存在很多不利因素，為提高ZigBee的精確性，該設(shè)計(jì)采用星狀—簇首—路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［6］（圖1）。

2 功能模塊設(shè)計(jì)

2．1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）傳感器節(jié)點(diǎn)。ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)組成，傳感器節(jié)點(diǎn)一般由電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊組成（圖2）。

數(shù)據(jù)采集模塊主要由空氣溫度、相對濕度、CO2含量、水位、雨量、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、土壤含水量傳感器以及A／D轉(zhuǎn)換器組成，負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)以上參數(shù)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊對采集模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲；無線通信模塊主要是和簇首或協(xié)調(diào)器交換信息；電源模塊向系統(tǒng)提供能量；傳感器節(jié)點(diǎn)多選用低功耗器件，而且節(jié)點(diǎn)大多數(shù)時間處于休眠狀態(tài)，所以電源模塊可使用干電池。簇首節(jié)點(diǎn)因?yàn)轭l繁發(fā)送數(shù)據(jù)耗費(fèi)能量多，可使用光電池供電。

篇10

[關(guān)鍵詞] 合理用藥；監(jiān)測系統(tǒng)；醫(yī)院信息化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 11. 078

[中圖分類號] R197.32；TP311 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）11- 0158- 03

0 前 言

藥物的不合理使用已經(jīng)成為了威脅人類健康的全球性問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2010 年6月的公告稱，全球有超過50%的藥品在處方、配發(fā)或銷售過程中存在不合理性，有50%的患者不能正確地使用藥物。在發(fā)達(dá)國家的衛(wèi)生預(yù)算支出中，藥品的支出比重在10%～20%之間，而在發(fā)展中國家卻達(dá)到了40%左右，非合理用藥問題十分嚴(yán)重。合理用藥，一直是困擾醫(yī)學(xué)界的一道難題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，利用信息系統(tǒng)來協(xié)助醫(yī)師，實(shí)現(xiàn)合理用，越來越成為大多數(shù)醫(yī)院的一種選擇。

北京航天總醫(yī)院院采用的是大通合理用藥的系統(tǒng)。合理用藥監(jiān)測系統(tǒng)（Prescription Automatic Screening System，PASS）是一種供醫(yī)療專業(yè)人員從事處方或醫(yī)囑即時性監(jiān)測、藥物信息咨詢和病人用藥教育的藥物數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)。PASS 在對網(wǎng)絡(luò)信息環(huán)境下住院病人醫(yī)囑監(jiān)測的優(yōu)勢已經(jīng)在多家醫(yī)院得到驗(yàn)證，在同類軟件系統(tǒng)中的優(yōu)越性也有專文論述。

合理用藥平臺包括以下幾系統(tǒng)：藥物咨詢及用藥安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括醫(yī)囑監(jiān)控功能（住院）和處方監(jiān)控功能（門診）；抗菌藥品使用分析及控制系統(tǒng)；處方審核與點(diǎn)評系統(tǒng)；臨床藥學(xué)工作站。這四個子系統(tǒng)針對不同的使用者，包括住院醫(yī)生和門診醫(yī)生，統(tǒng)計(jì)室，臨床藥學(xué)室，逐漸成為他們工作的得力助手。

1 合理用藥平臺的主要功能

1.1 處方或醫(yī)囑的實(shí)時監(jiān)控和提醒功能

該院的PASS 系統(tǒng)是采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，按照醫(yī)學(xué)、藥學(xué)的專業(yè)審查原理，以醫(yī)學(xué)、藥學(xué)專業(yè)知識為標(biāo)準(zhǔn)，在開處方或錄入醫(yī)囑時能提供相關(guān)藥品資料信息，并對藥物與藥物相互作用、重復(fù)用藥（ 重復(fù)成份、重復(fù)治療） 、藥物與病癥、禁忌證副作用、過敏史、用法用量劑量、給藥途徑、特殊人群、老年人用藥、兒童用藥、妊娠期用藥、哺乳期用藥等進(jìn)行審查，來協(xié)助醫(yī)師正確地篩選藥物和確定合適的處方或醫(yī)囑，并在發(fā)現(xiàn)問題時能及時進(jìn)行提醒和警示，以減少錯誤發(fā)生的可能。在門診醫(yī)生工作站中，合理用藥系統(tǒng)是以內(nèi)嵌的方式運(yùn)行。具體流程如圖1所示。

每當(dāng)門診醫(yī)生站啟動，PASS 系統(tǒng)自動啟動，一個簡潔的可以拖動的工具條便出現(xiàn)在屏幕的右上方。

其中有4盞燈依次擺開。監(jiān)測著醫(yī)生所開的處方。如果一切正確，則不會有任何提示，如果出現(xiàn)上述幾個方面與規(guī)定不符的情況，則會亮燈提示。

提示燈亮起時從左到右為依次為驚嘆號、紅、黃、橙四個燈。驚嘆號燈表示該處方有重要問題，紅色燈亮表示該處方中藥品有配伍問題；黃色燈亮表示該處方中藥品有相互作用；橙色燈亮表示該處方中藥品有其他問題（包括慎用，同種、同類、同成份、抗菌譜相同或交叉等問題的提示）。

醫(yī)生根據(jù)提示信息及時地調(diào)整處方，對于嚴(yán)重的問題，醫(yī)生需要高度重視，重新調(diào)整處方。對于橙色燈提示的問題，醫(yī)生可視情況選擇修改處方或者忽略此提示，直接保存此處方。

1.2 豐富的查詢功能

軟件提供了豐富的查詢功能。可以查詢的基本信息包括：藥品名稱、形狀、藥理毒理、藥代動力學(xué)、用法用量、不良反應(yīng)、適應(yīng)癥、禁忌癥、注意事項(xiàng)、孕婦用藥、老年人用藥、相互作用、藥物過量、藥物規(guī)格。如果想知道某種藥品的某項(xiàng)信息，可以在查詢欄輸入藥品的名稱或者拼音字頭，也可以進(jìn)行模糊查詢，即可方便地找到需要的信息，快速定位到需要的部分，極大得方便了醫(yī)師的實(shí)時咨詢。系統(tǒng)查詢界面如圖2所示。

1.3 方便快捷的統(tǒng)計(jì)功能

本軟件一個非常好的功能就是根據(jù)上級部門的要求，可以設(shè)定不同的查詢條件，生成所需要的報表。這極大地方便了有關(guān)的統(tǒng)計(jì)部門。在安裝此軟件之前，只能手工統(tǒng)計(jì)。此軟件運(yùn)行之后，極大了降低了有關(guān)部門的工作量。

2 合理用藥平臺的優(yōu)勢

2.1 減少了潛在的不合理處方和醫(yī)囑

該軟件的使用，減少了潛在的不合理處方和醫(yī)囑，使醫(yī)師的處方和醫(yī)囑更加合理，這一方面減少了藥品的不合理使用，另一方面，也保障了患者的利益，使有效的資金做到了利益最大化。

2.2 滿足了醫(yī)生實(shí)時查詢相關(guān)知識的需求

這個軟件的這個功能相當(dāng)于一個實(shí)時的秘書在醫(yī)師的身旁。醫(yī)師在開處方的過程中，如果遇到哪一項(xiàng)不清楚，比如用法用量，適應(yīng)癥或者禁忌癥等，可以方便地查詢，快速地定位，從而高質(zhì)量地完成醫(yī)療工作。

2.3 快捷方便地完成統(tǒng)計(jì)工作

此軟件可以根據(jù)不同的查詢條件，生成各種報表，極大地方便了使用者。

3 合理用藥平臺應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 及時更新藥品信息

為了能夠?qū)崟r獲取本院所有藥品的信息，就需要經(jīng)常更新藥品信息，保證本院新進(jìn)的藥品都出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中。只有做到及時更新，醫(yī)生才能從數(shù)據(jù)庫中隨時都能方便快捷地調(diào)出所需的藥品信息。從而更好地服務(wù)臨床，為一線醫(yī)師提供參考。

3.2 醫(yī)生輸入的診斷與ICD10編碼最大程度相符

為了更好地實(shí)現(xiàn)診斷與藥品相符，便于軟件進(jìn)行甄別，醫(yī)師給出的診斷應(yīng)該盡量與ICD10編碼相符。只有二者相符，才能便于軟件對處方合理性做出判斷，給出相應(yīng)的提示信息。這就需要提高醫(yī)師這方面的知識積累。醫(yī)院在推進(jìn)信息化的基礎(chǔ)信息方面應(yīng)做更加細(xì)致的工作。

3.3 服務(wù)器的配置需要較高，提供較好的用戶體驗(yàn)

為了獲得更好的用戶體驗(yàn)，需要服務(wù)器有較高的配置，較大的內(nèi)存，如16 M或32 M，運(yùn)行速度較快的處理器，比較寬松的硬盤空間。這樣，客戶端的軟件運(yùn)行不會有延遲的感覺，醫(yī)師會有較好的用戶體驗(yàn)。

主要參考文獻(xiàn)

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