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第1篇

關(guān)鍵詞：習(xí)題設(shè)計;發(fā)展 ;數(shù)據(jù)分析觀念

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】1008-1216（2016）12C-0029-02

簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計重在讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)據(jù)的收集、整理和分析過程，掌握一些簡單的數(shù)據(jù)處理技能，感受數(shù)據(jù)蘊含著的信息，培養(yǎng)初步的數(shù)據(jù)分析觀念。在課堂教學(xué)中，這一核心知識受到教師的足夠重視，然而我們的課堂時間有限，僅僅依靠教材提供的有限的統(tǒng)計活動還不足以發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析觀念。如果能夠依托統(tǒng)計教學(xué)的核心，靈活設(shè)計習(xí)題，從不同側(cè)重點進行有針對性的訓(xùn)練，有意識地讓學(xué)生運用數(shù)據(jù)分析解決問題，將能發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析觀念，使習(xí)題成為教材的有益補充。

一、豐富統(tǒng)計素材，主動收集整理數(shù)據(jù)

培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析觀念的首要方面是引導(dǎo)學(xué)生有意識地從數(shù)據(jù)的角度思考有關(guān)問題，就是遇到有關(guān)問題時能夠想到通過設(shè)計簡單的數(shù)據(jù)收集計劃收集所需數(shù)據(jù)，解決所求問題，從而體會到數(shù)據(jù)是有用的，數(shù)據(jù)中蘊含著我們想要的信息。教師在進行練習(xí)設(shè)計時，要考慮不同年齡學(xué)生生活經(jīng)驗和認(rèn)知水平的差異，賦予習(xí)題鮮活的背景，激勵學(xué)生主動收集整理數(shù)據(jù)。

在學(xué)習(xí)了簡單的統(tǒng)計圖表之后，我設(shè)計如下統(tǒng)計練習(xí)：

夏天到了，吃冰激凌成為很多孩子的愛好，學(xué)校門前的張老板想通過一個調(diào)查來了解哪種口味的冰激凌在我們學(xué)校最流行。

（1）小組討論：要完成這項任務(wù)，你們需要做哪些工作？請在下面的表格中，圈出需要的選項。

1 確定調(diào)查時間，設(shè)計調(diào)查用的統(tǒng)計表。

2 以小組為單位，每班隨機抽取15名學(xué)生，對他們最喜歡的冰激凌進行調(diào)查統(tǒng)計。

3 以小組為單位，對我校學(xué)生的年齡進行調(diào)查統(tǒng)計。

4 匯總統(tǒng)計表，繪制條形統(tǒng)計圖。

（2）小組合理分工，展開調(diào)查統(tǒng)計。

（3）根據(jù)分析結(jié)果給張老板提出一些建議。對愛吃冰激凌的同學(xué)又會提出什么建議？

吃冰激凌是孩子們的最愛，與學(xué)生的生活密切相關(guān)，很容易引起他們的共鳴。學(xué)生意識到要想幫張老板解決這一問題，調(diào)查收集數(shù)據(jù)是必需的，有用的，激發(fā)學(xué)生熱情投身學(xué)習(xí)活動。真實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，會幫助張老板解決現(xiàn)實的問題。而對愛吃冰激凌的同學(xué)提建議，又有意識地對學(xué)生進行健康常識教育。由扶到放的習(xí)題設(shè)計，幫助學(xué)生逐步提高開展實際調(diào)查的能力。

二、精心設(shè)計問題提高分析數(shù)據(jù)信息能力

從不同角度分析數(shù)據(jù)，以便從數(shù)據(jù)中獲得盡可能多的信息，并發(fā)現(xiàn)蘊含其中的一些規(guī)律，是數(shù)據(jù)分析觀念的基本內(nèi)涵之一。練習(xí)中通過精心設(shè)計問題串，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解和分析數(shù)據(jù)信息，感受數(shù)據(jù)分析方法的多樣性，并為發(fā)現(xiàn)和提出更有意義的問題提供機會。

小明家每兩個月交一次水費，每次用水的噸數(shù)如下表：

月份 1～2月 3～4月 5～6月 7～8月 9～10月 11～12月

用水量（噸） 8 5 6 16 7 6

根據(jù)上表回答以下問題：

（1）從上表中知道，用水量最多的是哪兩個月份？最少呢？分別占全年總用水量的百分之幾？

（2）全年平均每個月用水多少噸？

（3）根據(jù)生活常識，你能解釋一下為什么7～8月份的用水量最多嗎？

（4）如果想說明7～8月份的用水量比全年的1/4還多，選（ ）統(tǒng)計圖表示最容易使人明白。

本題中前兩題從一組數(shù)據(jù)的極值入手，大致了解數(shù)據(jù)的分布范圍，對于家庭用水量有個初步了解。然后通過計算解決其中一個月份與全年之間的關(guān)系，并通過平均數(shù)分析用水情況，對于出現(xiàn)的極端情況，嘗試?yán)蒙畛ＷR進行解釋，使學(xué)生體會極端數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因，最后通過選擇統(tǒng)計圖，加深對各種統(tǒng)計圖的特征的把握，進一步增強學(xué)生根據(jù)解決問題需要靈活選擇統(tǒng)計圖分析數(shù)據(jù)的能力。

三、連貫使用數(shù)據(jù)提高收集整理數(shù)據(jù)意識

對于同樣的數(shù)據(jù)，由于背景和目標(biāo)不同可以有多種分析的方法，需要根據(jù)問題背景選擇合適的方法。每年學(xué)校都會組織學(xué)生進行體檢，我將學(xué)生的身高情況及時收集，保存。在解決“ 鐵道部門規(guī)定，兒童身高在120厘米以下乘火車免票，120～150厘米之間享受半價。我們班有多少人乘火車可以享受免票？有多少人需要購買全價票？”這一習(xí)題時，我組織學(xué)生討論并形成一些可行的收集學(xué)生身高的方法，將最近學(xué)生體檢的身高數(shù)據(jù)及時呈現(xiàn)在大屏幕上，學(xué)生感到非常驚訝，感到老師真是個有心人，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)學(xué)生很快列表整理信息，順利解決問題，老師這種收集和整理重要數(shù)據(jù)的習(xí)慣，使學(xué)生也受到潛移默化的影響。這時，我進一步追問，看到這些身高的數(shù)據(jù)，它們還能幫助我們解決什么問題。學(xué)生想到可以了解自己身高在班級處于什么情況，學(xué)校可以根據(jù)身高給我們定做課桌椅，可以定做校服……這時我又呈現(xiàn)，定做校服時大號、中號、小號和特號相關(guān)的身高要求，然后讓學(xué)生根據(jù)需要重新對剛才的數(shù)據(jù)進行分組整理。通過變換問題情境，使學(xué)生體驗到同一數(shù)據(jù)由于要解決的問題不同，整理、分析的方法往往會不同。

到了五年級學(xué)習(xí)了折線統(tǒng)計圖，我再一次將學(xué)生身高情況呈現(xiàn)給學(xué)生，不同的是這次我將每個同學(xué)1～5年級的身高情況都呈現(xiàn)出來，學(xué)生感到非常興奮，“你能將自己這5年的身高情況繪制成折線統(tǒng)計圖嗎？”，學(xué)生繪制非常用心，在組內(nèi)交流近5年身高增長情況時更是積極主動，分析得頭頭是道。這時我又引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己身高增長情況對六年級的身高進行預(yù)測，并學(xué)習(xí)老師，做一個“數(shù)據(jù)收藏家”，記住自己的身高，到時看看自己預(yù)測得準(zhǔn)不準(zhǔn)。

等到六年級復(fù)習(xí)時，我再次呈現(xiàn)，學(xué)生將六年來的身高增長情況繪制完整，并檢驗自己的預(yù)測，同時對自己15歲時的身高情況再次進行預(yù)測，此時，給學(xué)生增加了我市近年來男、女生平均身高增長統(tǒng)計圖，發(fā)現(xiàn)男女生13～15歲身高增長的一些規(guī)律，很多同學(xué)又調(diào)整了預(yù)測。同樣的身高數(shù)據(jù)由于解決的問題不同，分析方法大不相同，對數(shù)據(jù)進行橫向及縱向的比較，會使我們的判斷和預(yù)測更準(zhǔn)一些。

四、巧設(shè)矛盾沖突促進動手實驗?zāi)芰μ嵘?/p>

游戲是激發(fā)學(xué)生主動參與統(tǒng)計活動的很好方式，在游戲?qū)嶒灮顒又型ㄟ^數(shù)據(jù)體會概率事件的隨機性，在教學(xué)可能性時，我設(shè)計這樣一題：

小明和小軍兩人玩游戲，袋子里放有2個和1個，每次任意從中摸出兩個圖形，摸完后放回，如果摸到的兩個圖形能拼成平行四邊形為小明贏，如果能拼成小房子圖形，則是小軍贏。你認(rèn)為這樣的游戲公平嗎？同桌的同學(xué)玩一玩，看看拼成哪種圖形的人贏的次數(shù)多？想想為什么？

游戲中的三個圖形中有兩個是相同的，任意從中摸兩個，結(jié)果只有2種情況，學(xué)生很容易認(rèn)為游戲是公平的，實際上兩種情況出現(xiàn)的可能性大小不同，極易引發(fā)學(xué)生爭辯，促使學(xué)生主動通過實驗活動求證結(jié)論。動手實驗正是學(xué)生體會隨機現(xiàn)象的最佳路徑，通過學(xué)生的實驗，認(rèn)識到游戲的設(shè)計是不公平的，與原有猜測產(chǎn)生沖突，學(xué)生急于一探究竟，發(fā)現(xiàn)小軍贏的可能性會大一些。當(dāng)然，游戲試驗中，也會出現(xiàn)拼成平行四邊形的次數(shù)等于或超過小軍的現(xiàn)象，這一非常規(guī)情形的出現(xiàn)也是體會隨機現(xiàn)象的重要資源，使學(xué)生深刻體會小軍贏的可能性大一些，游戲是不公平的，但是小軍不會一定贏，更有利于學(xué)生感悟隨機現(xiàn)象的特點。

五、適度綜合運用，全面感受分析數(shù)據(jù)的意義

統(tǒng)計與概率的內(nèi)容和其他數(shù)學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容有著緊密的聯(lián)系。這部分課程的教學(xué)，應(yīng)為發(fā)展和運用比、分?jǐn)?shù)、百分?jǐn)?shù)、度量、圖像等概念提供活動背景，為培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題能力提供機會。

王阿姨在汽車銷售公司上班，工資由基本工資和銷售獎金組成，即每銷售1輛汽車給予一定數(shù)量的獎金。下表顯示王阿姨今年3～6月份銷售汽車的輛數(shù)與工資情況：

銷售汽車輛數(shù) 8 10 11 12

月工資（元） 3000 3300 3450 3600

根據(jù)上表提供的信息你能算出王阿姨的基本工資是多少，每銷售1輛汽車的獎金是多少元嗎？

本題緊密聯(lián)系社會生活實際問題，學(xué)生需要在認(rèn)真理解題意的基礎(chǔ)上，借助計算分析題中的數(shù)量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同信息之間的聯(lián)系，從而得出正確的計算方法，提升學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力，在綜合解決問題的過程中全面感受分析數(shù)據(jù)的意義。

第2篇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；交互界面；MFC；串口通信；USB通信

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）12-2798-04

目前在激光準(zhǔn)直、測角、自動跟蹤等精密光電檢測系統(tǒng)中，探測目標(biāo)位置的連續(xù)變化已經(jīng)變得非常重要。位置敏感探測器（Position Sensitive Detector，PSD）是對入射到光敏面上的光斑能量中心位置敏感的光電感應(yīng)器件，可以利用少數(shù)幾個輸出光電信號的相對程度來計算位置信息。由其構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快等特點[1]；四象限探測器（Four-Quadrant photodetector，QPD）通過比較四個象限的電流來確定光斑中心在二維平面上的位置坐標(biāo)，其數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以探測目標(biāo)位置的連續(xù)變化，具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)方便等特點[2-3]。該文在對光電位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套上位機軟件界面。該上位機軟件交互界面設(shè)計了供用戶選擇位置敏感器件型號及輸入系統(tǒng)修正參數(shù)的窗口，通過對串口通信和USB通信方法的研究，設(shè)置了上下位機通信控制部分，同時，設(shè)計了光斑中心位置數(shù)據(jù)文本直觀顯示、模擬坐標(biāo)繪制、歷史信息保存模塊，及設(shè)備狀態(tài)顯示模塊。軟件功能全面、界面友好、操作直觀、方便，且適用于其他型號的位置敏感器件數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中。

1 開發(fā)工具簡介

Visual C++ 6.0擁有強大的功能和友好的界面，能為用戶提供一個良好的可視化開發(fā)環(huán)境，它將程序和資源的編輯、編譯、調(diào)試和運行融為一體，且提供了大量的程序開發(fā)工具。MFC是它一個龐大的類庫，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的用戶接口，提供了管理窗口、菜單、對話框的代碼，可實現(xiàn)基本的輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲，為用戶開發(fā)Windows應(yīng)用程序建立了一個非常靈活的應(yīng)用程序框架[4]。

在MFC中對消息的處理利用了消息映射的方法，該方法的基礎(chǔ)是宏定義實現(xiàn)，通過宏定義將消息分派到不同的成員函數(shù)進行處理。因此，在這種機制的支持下，MFC具有強大的消息處理能力[5]。

借助VC++提供的軟件代碼自動生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機制，可以很便捷地開發(fā)上位機軟件交互界面。

2 交互界面設(shè)計

上位機軟件交互界面包括供用戶選擇位置敏感器件型號及輸入相應(yīng)修正參數(shù)的窗口部分，上下位機通信控制部分，數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示部分。

2.1 供用戶選擇輸入的窗口設(shè)計

利用下拉式列表框控件提供供用戶選擇位置敏感器件型號的窗口。通過給其連接變量m_Type，利用m_Type.AddString（）函數(shù)為列表框添加選項，m_Type.SelectString（-1， "HY1315（Active area 1.3*15mm）"）函數(shù)添加默認(rèn)選項。軟件通過m_Type. GetCurSel（）函數(shù)獲得用戶的選擇，完成相應(yīng)量程及坐標(biāo)軸范圍的改變及顯示。利用編輯框控件提供用戶輸入增益及修正系數(shù)的窗口，以完善數(shù)據(jù)處理[6]。

2.2 上下位機通信控制模塊設(shè)計

上下位機通信控制模塊是數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集的核心部分。設(shè)計中采用了串口通信和USB通信兩種方式進行數(shù)據(jù)采集與傳輸。其中，串口通信用于測試，USB通信用于實際數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 USB通信流程圖

2.2.1 串口通信控制部分

利用單選按鈕控件提供串口號選擇窗口，通過函數(shù)GetCheckedRadioButton（）獲取串口號。通過按鈕控制串口設(shè)備的狀態(tài)，按鈕交互的實現(xiàn)，通過MFC類向?qū)Π粹o按下時，觸發(fā)消息BN_CLICKED進行攔截，并重寫對應(yīng)的消息處理函數(shù)On*Button（），在函數(shù)中完成相應(yīng)按鈕的功能。串口控制區(qū)中，“Open”、“Close”按鈕對應(yīng)的函數(shù)在獲取用戶選擇的串口號后，分別完成對應(yīng)串口的打開及關(guān)閉功能；“Start”、“Stop”按鈕通過控制參數(shù)m_SPStop控制串口通信的開始與否。借助串口類成員函數(shù)OnComm（）實現(xiàn)接收字符及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理的功能[7]。

2.2.2 USB通信控制部分

USB通信接口具有即插即用的特點，方便與微處理器進行聯(lián)機通信，同時USB的通信效率要遠遠高于RS232、RS485等通信接口。USB通信控制部分通過按鈕控制數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)用戶選定的位置敏感器件型號，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。通信程序流程圖如圖1所示。

“Link”按鈕通過標(biāo)志位m_OpenFlag控制設(shè)備是否連接。“Start”和“Stop”按鈕通過標(biāo)志位m_stop控制數(shù)據(jù)接收與否。“Suspand”按鈕通過參數(shù)m_pause控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅和：屠^續(xù)，當(dāng)按下該按鈕時，按鈕改變?yōu)椤癈ontinue”字樣，同時通過調(diào)用Invalidate（）函數(shù)使整個客戶區(qū)無效，這時Windows會在應(yīng)用程序的消息隊列中放置WM_PAINT消息，MFC為窗口類提供了其消息處理函數(shù)OnPaint（）；當(dāng)再次按下該按鈕時，OnPaint（）函數(shù)負責(zé)重繪窗口，從而重新進行數(shù)據(jù)傳輸。

上下位機的數(shù)據(jù)通信通過直接調(diào)用CH375DLL.dll動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)。CH372是一款USB總線的通用設(shè)備接口芯片，是芯片CH375的功能簡化版，硬件成本更低，且完全兼容CH375，可以直接使用其WDM驅(qū)動程序和動態(tài)鏈接庫。CH372在計算機端提供了應(yīng)用層接口，即由動態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應(yīng)用的API，包括：設(shè)備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API及中斷處理API。設(shè)備管理API包含了打開設(shè)備函數(shù)CH375OpenDevice（），關(guān)閉設(shè)備函數(shù)CH375CloseDevice（）；數(shù)據(jù)傳輸API包含了讀取數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)上傳）函數(shù)CH375ReadData（），寫出數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)下傳）函數(shù)CH375WriteData（）等[8]。

2.3數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示設(shè)計

上位機軟件在數(shù)據(jù)傳輸過程中，借助CString類成員變量stateinfo直觀顯示設(shè)備狀態(tài)。數(shù)據(jù)接收處理后，借助Format（）函數(shù)，以文字形式直觀顯示光斑中心位置的橫縱坐標(biāo)值，利用繪圖函數(shù)在模擬坐標(biāo)中顯示光斑位置。借助文件實現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史信息保存的功能，關(guān)鍵代碼如下：

GetDlgItem（IDC_RECEIVE_EDIT）PostMessage（WM_VSCROLL，SB_BOTTOM，NULL）；

CString strPath；

圖2 HY1315系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

GetModuleFileName（NULL，strPath.GetBufferSetLength（MAX_PATH+1），MAX_PATH）；

strPath.ReleaseBuffer（）；

//此時strPath內(nèi)容為工程文件全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼ Test.exe

//以下函數(shù)作用是獲取最后一個"＼"的位置

圖3 四象限探測器系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

int nPos=strPath.ReverseFind（'＼＼'）；

//開始取全路徑

strPath=strPath.Left（nPos+1）；//此時strPath保存為當(dāng)前工程的全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼

//保存文件

CFile m_rFile；

if（！m_rFile.Open（"Rec.txt"，CFile：：modeCreate | CFile：：modeWrite）） {

AfxMessageBox（"創(chuàng)建記錄文件失敗！"）；}

m_rFile.Write（m_Receive，m_Receive.GetLength（））；

m_rFile.Close（）；

3 實際調(diào)試結(jié)果

上位機軟件設(shè)計完成后，運行程序，選擇位置敏感器件的型號為默認(rèn)選項，即一維位置敏感探測器HY1315，連接其對應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備，輸入需要的增益參數(shù)，選擇串口號，單擊串口控制區(qū)“Open”按鈕打開串口，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時上位機界面數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)顯示，模擬光斑坐標(biāo)結(jié)果如圖2所示。再次運行程序，選擇四象限探測器型號，即QP36（Active area 6*6mm），連接相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備，單擊USB通信控制區(qū)按鈕，可以控制數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的狀態(tài)，單擊“Link”按鈕打開設(shè)備，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時上位機軟件界面結(jié)果如圖3所示。

4 結(jié)束語

針對位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過對串口通信和USB通信方法的研究，借助VC++提供的軟件代碼自動生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機制，設(shè)計了上位機人機交互界面。調(diào)試結(jié)果證明，該界面能夠?qū)崿F(xiàn)用戶選擇輸入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上下位機通信傳輸，直觀顯示數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確繪出光斑在模擬坐標(biāo)中的位置，完成光斑位置的歷史信息存儲。設(shè)計為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供了一套功能全面、界面友好、操作直觀、方便的上位機軟件。應(yīng)用中只需修改對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，即可應(yīng)用到其他類似的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，很大程度上增強了系統(tǒng)的實際應(yīng)用性。該界面已用于PSD及QPD數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)試驗箱中。

參考文獻：

[1] Henry J，Livingstone J.Improved position sensitive detectors using high resistivity subs- trates[J].J Phys D ：Appl Phys ，2008，41.

[2] Liu Yun，De Xu，MinTan.A new pre-alignm ent approach based on four-quadrant-photo- detector for IC mask[J].International Journal of Automation and Computing，2007， 4（2）： 208 -216.

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[4] Wang Ziying.The design of scene simula- tion system based on MFC programming fra- mework[J].Advanced Computer Control （ICA CC）.2010，V3： 302-305.

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[7] Rong Jian，Zhao Cuilian，F(xiàn)an Zhijian，et al. Realistic 3D face reconstruction based on VTK and MFC[J]. Optoelectronics and Image Processing 2010，V（2）： 145-149.

第3篇

關(guān)鍵詞 “3414”試驗；數(shù)據(jù)分析軟件；設(shè)計原理

中圖分類號 TP319 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2011）21-0043-01

Design Principle of Data Analysis Software for ‘3414’ Test

LONG Ying 1 XI Yong-shi 1 ZOU Zhong 2

（1 Agricultural Technique Extension and Service Center in Tibet Autonomous Region，Lhasa Tibet 850000； 2 Rugao Soil and Fertilizer Station in Jiangsu Province）

Abstract Data Analysis of ‘3414’ soil testing and formula fertilization test was complicated.The function，module structure and module design of ‘3414’ test data analysis software were introduced，so as to promote efficiency of data entry，regression analysis，equation analysis，etc，and to guide the production and new test design by using the analysis results.

Key words ‘3414’ test；data analysis software；design principle

“3414”試驗是農(nóng)業(yè)部測土配方施肥技術(shù)規(guī)范中指定的用于肥料效應(yīng)函數(shù)研究的一種試驗方法[1-3]。其設(shè)計包括3個因子4個水平（表1）。“3414”方案設(shè)計吸收了最優(yōu)回歸設(shè)計處理少、效率高的優(yōu)點，是目前應(yīng)用較為廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗方法。

自開展測土配方施肥參數(shù)試驗以來，“3414”試驗得到廣泛的應(yīng)用。隨著試驗的實施，試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)分析雖然有相關(guān)的專用軟件支持，但試驗中常出現(xiàn)特殊的情況，如缺區(qū)、部分重復(fù)時常給回歸方程的計算帶來難度，當(dāng)2水平設(shè)計較偏或產(chǎn)量異常時，甚至?xí)霈F(xiàn)最高產(chǎn)量和推薦施肥量均為負值的現(xiàn)象，給數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用帶來一定難度。為解決這一系列問題，應(yīng)用Visaul Basic6.0研究開發(fā)了一個針對“3414”試驗數(shù)據(jù)分析的軟件，并在Windows XP下測試通過。為共享對“3414”的分析方法，現(xiàn)將該軟件的設(shè)計方法介紹如下。

1 軟件功能

軟件的功能設(shè)計主要有2個方面：一是進行數(shù)據(jù)分析，二是反饋設(shè)計。數(shù)據(jù)分析主要是完成試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，計算其回歸方程，并通過方程求取最高產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟效益時的施肥參數(shù)。反饋設(shè)計是針對本次試驗設(shè)計初定的2水平與試驗結(jié)果獲得的最高產(chǎn)量或最佳經(jīng)濟效益時的參數(shù)水平間的差異，對下一次試驗的2水平進行修正設(shè)計，以便獲得更好的回歸模型和肥料效應(yīng)參數(shù)。

2 模塊結(jié)構(gòu)

軟件模塊主要包括數(shù)據(jù)輸入、回歸分析和方程應(yīng)用3個部分。一是數(shù)據(jù)輸入。數(shù)據(jù)輸入主要包括單個試驗的設(shè)計參數(shù)輸入和試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的輸入，還包括相同實施處理小區(qū)的多點試驗數(shù)據(jù)的輸入。二是回歸分析。根據(jù)設(shè)計參數(shù)、回歸模型和試驗結(jié)果數(shù)據(jù)，運用回歸運算求取回歸方程。三是方程應(yīng)用。本模塊主要是在取得回歸方程后，完成方程的試驗總體評價、邊際產(chǎn)量配方分析、最佳效益配方分析、反饋設(shè)計配方分析功能。

3 模塊設(shè)計

3.1 模型生成

“3414”試驗的回歸分析模型是以三元二次方程（Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+b5X22+b6X32+b7X1X2+b8X1X3+b9X2X3）為基礎(chǔ)進行生成。生成方法主要分3種：一是通過內(nèi)置生成標(biāo)準(zhǔn)模型，二是通過對標(biāo)準(zhǔn)模型修改生成非標(biāo)模型，三是通過人機輸入生成所需要的模型。

3.2 數(shù)據(jù)輸入

在試驗實際操作中，試驗結(jié)果常非常復(fù)雜[4-6]，如可能是完全實施的n次重復(fù)，可能是部分重復(fù)，也可能是部分實施，還可能會出現(xiàn)缺區(qū)現(xiàn)象。因此，就某一試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)輸入通過會出現(xiàn)很多情況，在軟件設(shè)計時都必須給予充分的考慮。但是，不管“3414”試驗實施過程中會出現(xiàn)什么樣的情況，其結(jié)果仍可歸納出一個共同的規(guī)律：每個取得有效試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的小區(qū)都有1組與之對應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，從而數(shù)據(jù)的輸入就可歸納為2種數(shù)據(jù)組的輸入：一是各小區(qū)設(shè)計參數(shù)的輸入，二是各小區(qū)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的輸入。在數(shù)據(jù)的輸入方法上，可以通過文本框以字符串的方式輸入，也可通過文本文件或電子表格文件導(dǎo)入。數(shù)據(jù)輸（導(dǎo)）入后，再用Split函數(shù)分離給設(shè)計矩陣（A）變量和依變量矩陣（Y）變量，從而完成數(shù)據(jù)的輸入。對處理小區(qū)均相同的多個試驗，則可使用相同的設(shè)計矩陣參數(shù)，將各試驗結(jié)果數(shù)據(jù)一并輸（導(dǎo)）入，供一并分析，以方便統(tǒng)計和管理人員快速分析審核多點試驗資料。

3.3 回歸分析

回歸分析分3個部分：一是通過設(shè)計矩陣A和回歸分析模型計算生成結(jié)構(gòu)矩陣X；二是通過X的轉(zhuǎn)置矩陣X′與X的乘積矩陣的求取逆陣C；三是通過依變量矩陣Y、結(jié)構(gòu)矩陣X和逆陣C求取偏回歸系數(shù)矩陣B，從而完成回歸分析，建立試驗的回歸方程。

3.4 方程分析

方程分析主要包括3個方面：一是方程顯著性檢驗。首先是通過F測驗對回歸方程進行總體評價；其次是方程F檢驗顯著再對偏回歸系數(shù)進行顯著性檢驗。二是方程合理性分析。通過對各試驗因子（Xi）求導(dǎo)后，分析各因子的一元二次回歸方程，看其一、二次項的系數(shù)的正負性及其頂點位置，判斷其合理性，從而確定回歸方程的可用性。三是最高產(chǎn)量和最佳效益參數(shù)分析。通過上述2步檢驗確認(rèn)方程合理可用時，首先通過對回歸方程求導(dǎo)，獲取最高產(chǎn)量時的施肥參數(shù)方案；其次是通過對試驗肥料數(shù)量替換為價值因子后，求取最佳經(jīng)濟效益時的施肥參數(shù)方案。

3.5 反饋設(shè)計

在獲得試驗的回歸方程后，通常會出現(xiàn)方程的邊際產(chǎn)量并不出現(xiàn)在設(shè)計的2水平，有的偏差較大，甚至超出了試驗設(shè)計范圍（如大于3或小于0），這常給試驗分析和下一步試驗設(shè)計帶來困難。通過運用計算機的高效運算效能，通過對方程各因子進行一定級度（精度可調(diào)）試驗全域（0～3）掃描，求取方程所反映出的實際邊際產(chǎn)量水平時的施肥參數(shù)，再將此參數(shù)反饋給試驗設(shè)計者，用于作為下一次試驗設(shè)計2水平的參考，從而可有效加快試驗實施的進程，提高試驗精度。

4 參考文獻

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第4篇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)挖掘；大數(shù)據(jù)；云計算

0引言

商業(yè)銀行作為經(jīng)營信用、貨幣的企業(yè)，面向的客戶是幾乎全方位的，同時銀行業(yè)的競爭也是異常殘酷的[1]。從網(wǎng)點、ATM、POS、網(wǎng)銀、手機銀行乃至其他網(wǎng)絡(luò)信息等各類渠道數(shù)據(jù)信息中，挖掘、分析出有效的數(shù)據(jù)，可以增加營銷效率、加快產(chǎn)品創(chuàng)新，快人一步擴大業(yè)務(wù)發(fā)展空間和市場份額[2]。大數(shù)據(jù)可以使商業(yè)銀行決策由經(jīng)驗依賴到數(shù)據(jù)依賴的轉(zhuǎn)變，實時、深入地把握業(yè)務(wù)和市場動態(tài)，從而更加科學(xué)、有效地決策，讓商業(yè)銀行能夠穩(wěn)健、可持續(xù)發(fā)展[3]。大數(shù)據(jù)的挖掘、分析可以有效地提高商業(yè)銀行精細化管理水平，在風(fēng)險控制、成本核算、資本管理、績效考核等各個方面發(fā)揮出巨大作用，讓經(jīng)營管理能力大幅提升，更理性、更高效、更精確[4]。

1大數(shù)據(jù)技術(shù)

1.1HadoopMapReduce技術(shù)

Hadoop是一種分布式系統(tǒng)的平臺，通過它可以很輕松地搭建一個高效、高質(zhì)量的分布系統(tǒng)[5]。Hadoop的最核心的設(shè)計思想：MapReduce是Hadoop的核心組件之一，Hadoop主要包括2部分：一是分布式文件系統(tǒng)HDFS,HDFS為海量的數(shù)據(jù)提供了存儲；二是分布式計算框MapReduce，為海量的數(shù)據(jù)提供了計算。MapReduce是大規(guī)模數(shù)據(jù)計算的利器，Map和Reduce是它的主要思想，Map負責(zé)將數(shù)據(jù)打散，Reduce負責(zé)對數(shù)據(jù)進行聚集。Hadoop采用并行工作模式，同時維護多個工作數(shù)據(jù)副本，確保失敗的節(jié)點能夠重新分布處理，具有可靠、高效、可伸縮、低成本的優(yōu)點。

1.2NOSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)

NOSQL(NotOnlySQL)數(shù)據(jù)庫是指非關(guān)系數(shù)據(jù)庫。這是相對于傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫提出的概念，隨著Web2.0網(wǎng)站的興起，數(shù)據(jù)量越來越大，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)在處理大數(shù)據(jù)、實時讀寫以及多表聯(lián)查已經(jīng)越來越力不從心，而NOSQL以鍵值對存儲，機構(gòu)不固定，每個元組可以根據(jù)需要增加、減少鍵值對，減少了時間和空間的開銷，同時NOSQL可以處理大數(shù)據(jù)，能夠良好地運行在廉價的PC服務(wù)器機器上，便于擴展[7]。

1.3內(nèi)存分析技術(shù)

內(nèi)存分析(In-memoryAnalytics)技術(shù)是在內(nèi)存中直接獲取分析數(shù)據(jù)。隨著64位操作系統(tǒng)的普及，系統(tǒng)可用內(nèi)存大幅度提升，同時由于工藝不斷成熟，內(nèi)存容量不斷，價格不斷下降。由于內(nèi)存容量暴增，人們開始直接將數(shù)據(jù)預(yù)讀到內(nèi)存中，對內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進行分析加工，而不用如傳統(tǒng)的那樣將數(shù)據(jù)反復(fù)不斷地讀入內(nèi)存、寫入磁盤，從而極大地提升了數(shù)據(jù)分析效率。

2商業(yè)銀行數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，商業(yè)銀行對于大數(shù)據(jù)的挖掘還處于起步階段，沒有一個在設(shè)計之初就目標(biāo)明確的定位于大數(shù)據(jù)挖掘、分析的系統(tǒng)[8]。現(xiàn)有的幾個與數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的管理信息系統(tǒng)有PCRM系統(tǒng)（個人優(yōu)質(zhì)客戶系統(tǒng)）、RPTS系統(tǒng)（綜合報表系統(tǒng)）、GDP系統(tǒng)（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)）等，這些系統(tǒng)在設(shè)計之初就具有先天的局限性，它們僅僅是針對某個或者某幾個業(yè)務(wù)部門的應(yīng)用開發(fā)的，遠遠還談不上大數(shù)據(jù)分析。同時這些系統(tǒng)由于沒有統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計，物理架構(gòu)大致相同，一些重要數(shù)據(jù)，如定期、活期主檔及明細表全部重復(fù)加工，造成人力、財力的浪費，效率較低[9]。在上面提到的幾個管理信息系統(tǒng)中，GDP系統(tǒng)是相對比較典型的應(yīng)用，現(xiàn)在對GDP系統(tǒng)物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)進行分析。如圖1所示的GDP物理架構(gòu)圖，采用成熟的3層B/S架構(gòu)，2臺乃至多臺PC服務(wù)器部署WEB前置服務(wù)，做表示層；由1臺小型機部署應(yīng)用服務(wù)程序，做邏輯層；1臺小型機上運行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，做數(shù)據(jù)訪問層。數(shù)據(jù)庫由控制庫和日終庫組成，其中控制庫使用SYBASEASE庫，將不同的處理任務(wù)劃分成一個個的作業(yè)鏈，作業(yè)鏈中包含不同的作業(yè)，通過對作業(yè)和作業(yè)鏈調(diào)度次序進行控制；日終庫采用SYBASEIQ庫，對日終數(shù)據(jù)進行高效處理。控制庫與日終庫可在同一臺小型機上。2臺PC服務(wù)器使用IBMWebSphere部署高可用集群，提供WEB服務(wù)，包含作業(yè)調(diào)度服務(wù)和前臺展示。

3構(gòu)建商業(yè)銀行數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)模型商業(yè)銀行作為傳統(tǒng)金融企業(yè)，與新興的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不同之處在于：行內(nèi)的數(shù)據(jù)中含有許多機密、隱私的信息，同時無論媒體還是客戶都關(guān)心銀行數(shù)據(jù)的安全性。在數(shù)據(jù)挖掘、分析包括使用的時候，效率與安全的選擇需要慎重考量。為了避免資源的浪費，本文在設(shè)計模型前，必須對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行詳盡分析，剔除重復(fù)、無效的數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)進行分類。商業(yè)銀行數(shù)據(jù)應(yīng)用中大致可以分為2種類型：一類是高可靠數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性為主，需要提供給統(tǒng)計部門、核算部門及監(jiān)管部門，對于這類數(shù)據(jù)我們必須在使用前進行數(shù)據(jù)清洗、篩選后，才能夠真正使用；另一類則不需要很精確，只需要一個大致數(shù)量級或者一個大的方向，主要供決策層、管理經(jīng)營層及產(chǎn)品研發(fā)、營銷等部門使用，對于這類數(shù)據(jù)其實才是真正符合現(xiàn)今大數(shù)據(jù)的概念，無需對數(shù)據(jù)進行清洗，可以直接進行挖掘。針對側(cè)重于安全可靠和快速高效這2種不同的需求，以及結(jié)合商業(yè)銀行現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展，本文設(shè)計出下面2種模型。

3.1高可靠模型

基于商業(yè)銀行對數(shù)據(jù)的精度要求較高，在設(shè)計模型時首先考慮的是數(shù)據(jù)的完整性和安全性，其次才考慮效率等其他的問題。因此，本文對現(xiàn)有成熟和完備的商業(yè)銀行GDP系統(tǒng)3層架構(gòu)和業(yè)務(wù)定位深入分析的基礎(chǔ)上，進行了一些改進，克服現(xiàn)有GDP系統(tǒng)3層結(jié)構(gòu)的不足。

3.2高效率模型

對于商業(yè)銀行精度要求不高，但是非常具有時效性和海量的數(shù)據(jù)，不需要考慮數(shù)據(jù)的完整性、安全性。為此，本文使用一些互聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)以及開源的軟件，拋棄原有3層架構(gòu)，引入大數(shù)據(jù)挖掘新技術(shù)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的挖掘需求。

4數(shù)據(jù)分析

當(dāng)將海量的數(shù)據(jù)挖掘出來后，怎樣使用這些數(shù)據(jù)？投入這么多人力、物力當(dāng)然是希望它能帶來更多的收益，怎樣將數(shù)據(jù)變成收益？這就需要對數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合自身以及行業(yè)的現(xiàn)狀進行分析。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中，以少量的數(shù)據(jù)為依據(jù)，以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性為目標(biāo)進行的統(tǒng)計工作，其實這樣的統(tǒng)計是有偏差和片面的。而大數(shù)據(jù)則以海量數(shù)據(jù)為依托，強調(diào)數(shù)據(jù)的完整性、綜合性和復(fù)雜性，通過答題輪廓，捕捉發(fā)展脈絡(luò)，確定未來發(fā)展方向。從決策層出發(fā)，大數(shù)據(jù)可以為我們更快地找出未來銀行的發(fā)展方向，最大限度地避免在決策方向上出現(xiàn)偏差。一直以來商業(yè)銀行的決策是由個人或小團隊進行的，但是在這些決策中往往有很多依靠過往的經(jīng)驗、主管判斷的，這就帶來決策缺少扎實的依據(jù)，很多決策適合一些地方，但在另外一些地方卻未必很適合。特別是現(xiàn)在科技發(fā)展日新月異，對傳統(tǒng)銀行業(yè)帶來了巨大的沖擊，原來的很多經(jīng)驗不但不能帶來幫助，甚至?xí)萍s決策層的思維，決策遠遠滿足不了前瞻性、有效性和針對性的要求。

而大數(shù)據(jù)的分析則可以更準(zhǔn)確、更快捷地幫助決策層把握脈絡(luò)，從而做出具有前瞻性、及時的、精準(zhǔn)的決策。從管理執(zhí)行層來看，通過大數(shù)據(jù)的分析可以更快捷地推出精品產(chǎn)品，更有效地營銷客戶，更高效的使用行內(nèi)各種資源，提高管理能力，創(chuàng)造更多利潤。通過大數(shù)據(jù)的分析，管理層能夠分析出哪些產(chǎn)品受哪些客戶的喜好，分析各類客戶都有什么需求，可以根據(jù)這些有針對性地開發(fā)一些受客戶歡迎的產(chǎn)品。可以對一些高質(zhì)量的VIP客戶進行分析，對他們的資金利用進行跟蹤，盡量將資金鏈鎖定在行內(nèi)，利用資金空閑時段進行中間業(yè)務(wù)的營銷，可以對這些客戶在貸款的利率上進行一定幅度的優(yōu)惠等等。可以對基層行、網(wǎng)點人員效率進行分析、優(yōu)化，對行內(nèi)的電子設(shè)備，如ATM、POS機等進行分析，在使用量龐大的地方可以加大投放，收回一些效率低下的設(shè)備等等。從監(jiān)管層來看，通過大數(shù)據(jù)的分析可以更加直觀、有效地對商業(yè)銀行的合規(guī)經(jīng)營做出監(jiān)管。可以從大數(shù)據(jù)中對各地的經(jīng)營、營銷費用、采購招標(biāo)等需要進行監(jiān)管的地方進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)某個地方有異常情況，就可以進行重點關(guān)注、重點監(jiān)管，而不是像以前那樣無差別的監(jiān)管，或者靠經(jīng)驗去進行監(jiān)管，從而能夠更快、更有效地進行監(jiān)管，提前去發(fā)現(xiàn)問題，制止問題事件的擴大，為商業(yè)銀行減少損失，更有效保障商業(yè)銀行的利益。

5結(jié)語

大數(shù)據(jù)在商業(yè)銀行決策、生產(chǎn)運行和經(jīng)營管理中越來越重要，構(gòu)建商業(yè)銀行自身的大數(shù)據(jù)挖掘、分析系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫了，如何構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、利用分析系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)到價值、利潤的轉(zhuǎn)化，這需要不斷的研究。本文通過深入分析商業(yè)銀行的數(shù)據(jù)分析現(xiàn)狀，總結(jié)其數(shù)據(jù)分析的優(yōu)、缺點。并針對側(cè)重于安全可靠和快速高效2種不同需求，以及結(jié)合商業(yè)銀行現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展，設(shè)計了商業(yè)銀行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，使商業(yè)銀行從珍貴數(shù)據(jù)中分析、挖掘?qū)ζ鋺?zhàn)略發(fā)展和業(yè)務(wù)經(jīng)營有巨大推動作用的信息。

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第5篇

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)分析；網(wǎng)絡(luò)拓撲；節(jié)點管控

中國分類號：TP311?1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：10053824（2013）03003004

0引言

物聯(lián)網(wǎng)（internet of things， IoT）是指將各種信息感知設(shè)備及系統(tǒng)通過接入網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的巨大的智能網(wǎng)絡(luò)[12]。物聯(lián)網(wǎng)作為一次技術(shù)革命，代表了通信技術(shù)和計算技術(shù)的未來，被稱作繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮[3]，受到了世界各國政府和科研機構(gòu)的廣泛關(guān)注[4]。

作為物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)之一[5]，信息處理軟件直接影響著物聯(lián)網(wǎng)的用戶體驗及其進一步發(fā)展[67]。但是已有的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件的功能較為單一，可擴展性不足，應(yīng)用領(lǐng)域受限。為了改善物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件的功能性和擴展性，為用戶提供快速、高效的物聯(lián)網(wǎng)實時管控方案，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種模塊化的多功能的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件。該軟件采用模塊化設(shè)計，以VC++ 6.0作為主控模塊實現(xiàn)環(huán)境，便于在Windows系統(tǒng)環(huán)境下方便地使用本軟件；服務(wù)器采用Apache Tomcat 6.0搭建；數(shù)據(jù)庫模塊基于MySQL 6.0實現(xiàn)，以保證軟件的易擴展性和穩(wěn)定性；拓撲顯示模塊采用Flex和flash player ActivX 10.0進行開發(fā)，以改善用戶體驗。

1軟件的總體設(shè)計

1.1主要功能

本軟件旨在為用戶提供一套快速、高效的物聯(lián)網(wǎng)實時數(shù)據(jù)處理與管控方案，其主要功能包括以下幾個方面。

1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析和處理功能：軟件可對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行協(xié)議解析、分析、處理和存儲等操作，并同相鄰網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。

2）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲功能：軟件可通過數(shù)據(jù)庫讀寫操作，將網(wǎng)絡(luò)重要歷史數(shù)據(jù)存儲于遠程數(shù)據(jù)庫中，并可進行讀取等操作，為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理人員提供便利。

3）網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示功能：軟件采用FLEX技術(shù)繪制目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲，并通過定時發(fā)送拓撲數(shù)據(jù)請求實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài)圖的實時更新，提供了優(yōu)越的用戶體驗。

4）網(wǎng)絡(luò)信息查詢和控制功能：本軟件集成了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息的顯示、查詢能力，用戶可對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)狀態(tài)進行針對性的查詢；同時，提供網(wǎng)絡(luò)屬性調(diào)整和節(jié)點控制功能，用戶可根據(jù)實際需要修改網(wǎng)絡(luò)節(jié)點參數(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)運行情況。

1.2軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)

本軟件系統(tǒng)運行于C/S架構(gòu)的服務(wù)器平臺上，作為遠端服務(wù)器控制軟件完成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽與數(shù)據(jù)包接收、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析處理、網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài)顯示以及節(jié)點信息查詢與控制等物聯(lián)網(wǎng)管控工作。系統(tǒng)總體組織架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1軟件總體架構(gòu)圖軟件功能模塊主要由6個部分組成，分別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、拓撲顯示模塊、信息查詢模塊和數(shù)據(jù)庫交互模塊，如圖2所示。其中，網(wǎng)絡(luò)通信模塊完成底層的網(wǎng)絡(luò)通信工作；參數(shù)設(shè)置模塊接收并設(shè)定用戶輸入的軟件工作基本參數(shù)；數(shù)據(jù)處理模塊負責(zé)數(shù)據(jù)包的解析、判別和數(shù)據(jù)分類處理工作；拓撲顯示模塊負責(zé)為用戶提供網(wǎng)絡(luò)拓撲和節(jié)點簡要信息的顯示；信息查詢模塊為用戶提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點詳細屬性的查詢和節(jié)點控制；數(shù)據(jù)庫模塊負責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲和查詢等工作。

圖2軟件系統(tǒng)功能模塊1.3軟件系統(tǒng)工作流程

本軟件功能模塊間的數(shù)據(jù)流關(guān)系如圖3所示。各模塊間通過相應(yīng)接口完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的上傳、分析與處理和控制命令的下發(fā)操作。首先，軟件接收來自網(wǎng)絡(luò)的各類型數(shù)據(jù)，并對其進行分類與解析。隨后，軟件將數(shù)據(jù)處理結(jié)果通過數(shù)據(jù)庫模塊進行存儲。在此基礎(chǔ)上，拓撲顯示模塊和信息查詢模塊分別通過查詢/更新數(shù)據(jù)庫進行信息顯示和用戶控制指令的下發(fā)操作。數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)庫模塊掃描數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)表項，提取控制信息后通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊下發(fā)至目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。

圖3軟件工作流程圖2主要功能模塊的實現(xiàn)

2.1網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊

網(wǎng)絡(luò)通信模塊是本軟件的底層數(shù)據(jù)通信模塊，該模塊采用完成端口模型（I/O completion port， IOCP）作為本軟件的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)引擎，由于IOCP規(guī)定了并行線程的數(shù)量，并使用線程池對線程進行管理，從而避免了反復(fù)創(chuàng)建線程和線程調(diào)度的開銷，提高了本軟件的并行處理能力。該模塊通過構(gòu)造完成端口模型類（IOCPModeSvr），使用CreatIOCompletionPort（）函數(shù)創(chuàng)建完成端口對象；構(gòu)造ListenProc（）函數(shù)監(jiān)聽來自物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的連接請求；使用bool CIOCPModeSvr：：SendMsg（）函數(shù)響應(yīng)上層控制命令的下發(fā)要求，向客戶端發(fā)送控制命令幀。

2.2數(shù)據(jù)分析與處理功能模塊

數(shù)據(jù)處理模塊是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件的關(guān)鍵組成模塊之一。該模塊接收來自底層網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)幀，并進行分類、分析、處理及重構(gòu)等操作，為上層數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定數(shù)據(jù)預(yù)處理基礎(chǔ)。通過創(chuàng)建DataProc類實現(xiàn)該模塊，具體包括：

1）通過內(nèi)聯(lián)函數(shù)checkType（）快速解析由底層網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)幀的協(xié)議類型與數(shù)據(jù)類型；

2）構(gòu)造getInt（）、getRangeString（）等函數(shù)完成數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)進制與格式轉(zhuǎn)換；

3）使用ProcessRecvData（）函數(shù)分析數(shù)據(jù)幀，重構(gòu)出信息處理所需數(shù)據(jù)；

4）完成相應(yīng)數(shù)據(jù)處理功能，主要包括數(shù)據(jù)聚類、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)范圍判斷、數(shù)據(jù)異常的處理、反饋數(shù)據(jù)幀的構(gòu)造。

2.3參數(shù)設(shè)置模塊

參數(shù)設(shè)置模塊是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件的系統(tǒng)參數(shù)初始化模塊，該模塊讀取用戶設(shè)置的軟件運行參數(shù)，并對軟件進行相應(yīng)運行參數(shù)初始化。該模塊響應(yīng)用戶參數(shù)設(shè)置操作，讀取參數(shù)并判斷參數(shù)是否有效。若參數(shù)設(shè)置有效，則對軟件相應(yīng)運行參數(shù)進行修改，同時顯示軟件當(dāng)前連接狀態(tài)，界面實現(xiàn)如圖4所示。

圖4參數(shù)設(shè)置界面

2.4數(shù)據(jù)庫與Web服務(wù)器

本軟件采用MySQL數(shù)據(jù)庫進行原始數(shù)據(jù)的存放，其中已經(jīng)直接保存了經(jīng)由數(shù)據(jù)分析與處理模塊上傳的全部數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)表包括：表node_topu_stat，用以存儲網(wǎng)絡(luò)所有原始拓撲信息；表node_info_stat，存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上傳的狀態(tài)信息；表control_stat，負責(zé)存儲用戶的查詢和控制指令。由于上層的拓撲展示模塊所需要的是最新的數(shù)據(jù)信息，因而需要Web服務(wù)器模塊將冗余的原始數(shù)據(jù)進行初步處理，為拓撲顯示模塊提供無冗余的信息，以實現(xiàn)基于拓撲圖的物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控。首先，通過對數(shù)據(jù)庫中各分類表加入觸發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步提取。其次，在本模塊中，數(shù)據(jù)處理模塊所生成的最新數(shù)據(jù)進一步轉(zhuǎn)換為能夠表示拓撲圖的XML文件，即將節(jié)點所上傳的鄰居表轉(zhuǎn)換為節(jié)點與邊的關(guān)系。本系統(tǒng)中使用了Web服務(wù)器所能支持的JSP技術(shù)實現(xiàn)了實時訪問數(shù)據(jù)庫生成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能，拓撲控制模塊直接訪問該頁面的地址，即可實現(xiàn)拓撲數(shù)據(jù)的獲取，如圖5所示。

圖5數(shù)據(jù)庫與Web服務(wù)器2.5拓撲顯示模塊

網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示模塊是與用戶進行交互的主要模塊，用戶通過點擊“網(wǎng)絡(luò)拓撲”訪問拓撲展示模塊。該模塊通過定時向Web服務(wù)器數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)起拓撲數(shù)據(jù)請求實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時更新。通過向數(shù)據(jù)處理模塊獲取拓撲XML數(shù)據(jù)，圖形界面將其轉(zhuǎn)化為拓撲圖中的“節(jié)點”與“邊”的實際圖形對象，并將其他附加數(shù)據(jù)作為標(biāo)簽保存在給節(jié)點，方便用戶查看。模塊工作流程及實現(xiàn)界面分別如圖6和圖7所示。

圖6拓撲顯示模塊圖7拓撲顯示界面2.6信息查詢與控制

本模塊中的查詢控制功能是指對物聯(lián)網(wǎng)可控節(jié)點發(fā)送控制指令。查詢控制指令與拓撲數(shù)據(jù)一樣，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)庫作為中轉(zhuǎn)，整個中轉(zhuǎn)回傳的代碼構(gòu)成了控制模塊。控制指令需要根據(jù)實現(xiàn)指定的通信協(xié)議發(fā)送。在控制指令的收集窗口中，用戶可以進行相應(yīng)的選擇，控制模塊負責(zé)將用戶在窗體中的選擇輸出至與數(shù)據(jù)庫相連的JSP頁面，并由JSP頁面將其存入數(shù)據(jù)庫中。網(wǎng)關(guān)通過定期與服務(wù)器通信獲得最新的操作指令，將其轉(zhuǎn)換為控制指令最終發(fā)送至物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，實現(xiàn)界面如圖8所示。

3結(jié)束語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種多功能物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件。該軟件通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)分析處理、網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示以及節(jié)點信息查詢與控制等功能模塊實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的有效處理。通過將該軟件移植于實際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境，驗證了該軟件能夠快速、高效地處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，且易于擴展，為多模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)條件下的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用平臺構(gòu)建提供了新的思路。

圖8信息查詢與控制界面

參考文獻：

[1]孫其博，劉杰，黎.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2010，33（3）：19.

[2]International Telecommunication Union. Internet reports 2005： the Internet of Things [R]. Geneva： ITU， 2005.

[3]劉強，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計算機科學(xué)， 2010， 37（6）：110.

[4]劉云浩. 從普適計算、CPS到物聯(lián)網(wǎng)：下一代互聯(lián)網(wǎng)的視界[J]. 中國計算機學(xué)會通訊， 2009， 5（12）：6669.

[5]鄔賀銓. 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)綜述[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2010， 22（5）： 526531.

第6篇

關(guān)鍵詞：防爆電機電磁設(shè)計 管理系統(tǒng)

電機的設(shè)計包括電磁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。那么電磁設(shè)計師作為電機設(shè)計的先行者，承擔(dān)了電機設(shè)計的核心工作――電機的電氣性能設(shè)計。現(xiàn)以防爆電機的電磁設(shè)計進行說明。

有經(jīng)驗的設(shè)計師在進行系列防爆電機產(chǎn)品的電磁設(shè)計時，全新設(shè)計要根據(jù)電機的防爆結(jié)構(gòu)型式、防護等級、環(huán)境溫度、海拔高度及其它環(huán)境參數(shù)等，再結(jié)合工廠的工藝制造水平和自己的工作經(jīng)驗來選取適合的參數(shù)進行電磁方案設(shè)計，而對于派生系列產(chǎn)品進行電磁設(shè)計時，可參照成熟產(chǎn)品的電磁參數(shù)進行個別計算參數(shù)調(diào)整達到技術(shù)要求以滿足用戶的需要。由于大多數(shù)的電磁設(shè)計軟件的功能主要是方案設(shè)計，而對于方案的管理、存檔方面的功能就顯得蒼白無力。大多數(shù)的電磁設(shè)計師一般會利用Windows操作系統(tǒng)加個人帳本進行管理。每個計算方案通過操作系統(tǒng)保存到本地磁盤，根據(jù)流水號分類進行管理，然后將流水號記錄到賬本上，方便以后查閱使用。這樣的管理對于數(shù)據(jù)量小、設(shè)計種類少的小企業(yè)還是可行的。但對于系列產(chǎn)品多，種類雜的大企業(yè)來說，這樣的管理滿足不了企業(yè)及管理者的要求。每每查閱設(shè)計資料都需要從厚厚的賬本中查出，然后到計算機上找到相應(yīng)的文件。如果頻繁使用查閱，就可能造成賬本的老化和損壞，那么電磁設(shè)計師還需要對這些帳本數(shù)據(jù)重新整理，既費時又費力。那么如何簡化勞動使電磁設(shè)計師有更多的精力和時間投入到新產(chǎn)品開發(fā)呢？于是我們開發(fā)了一個防爆電機電磁設(shè)計數(shù)據(jù)管理的軟件系統(tǒng)，本文以哈爾濱理工大學(xué)孟大偉教授開發(fā)的幾個電磁設(shè)計計算功能模塊的輸入、輸出數(shù)據(jù)進行管理為例進行說明。

1 系統(tǒng)設(shè)計

為了使防爆電機電磁設(shè)計更加快捷，同時在功能上有可靠和保障，采用了后臺數(shù)據(jù)庫與前臺應(yīng)用程序相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫方面，選擇微軟的Access桌面型數(shù)據(jù)庫作為電磁數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的支撐平臺。

應(yīng)用程序設(shè)計方面，分兩部分構(gòu)成：

①系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫環(huán)境定制軟件（YBDJConfig.exe）。

②電磁設(shè)計數(shù)據(jù)管理軟件（YBDJProject.exe）。

2 開發(fā)語言的選擇

能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（信息管理系統(tǒng)）開發(fā)工具很多，目前主流的開發(fā)工具有Visual Basic 6.0、Visual C++、Delphi等。其中Visual Basic以其簡潔易懂的語法、直觀強大的IDE（集成開發(fā)環(huán)境）、豐富強大的數(shù)據(jù)庫操作特性獲得了大部分程序員的青睞，所以我們使用Visual Basic 6.0進行電磁設(shè)計數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)。

3 功能模塊的劃分

就本例而言的防爆電磁設(shè)計管理軟件需要包括：

①產(chǎn)品的分類分級管理，方便用戶查閱。

②對不同類型的電磁單需要有單獨的界面進行新增，編輯，保存等操作。

③對每個電磁單都應(yīng)該有它的屬性以及特征描述信息。

④具有條件查詢的能力，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫進行快速的定位查找。

⑤能夠輸出電機的性能曲線，方便提供給用戶曲線圖。

⑥為其他系統(tǒng)（如：清華英泰PDM）提供存檔的計算單。

下面對各功能模塊分別進行敘述：

①對于產(chǎn)品的分類分級管理。這里我們采用目錄樹（TreeView控件）結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。如下圖1：這樣通過目錄樹進行分類分級就可以把電磁數(shù)據(jù)分層次管理起來，查看時只需點擊[+]號，系統(tǒng)會逐級展開直至找到所需要查看的數(shù)據(jù)方案。

②對于每一種類型如小型鼠籠電磁設(shè)計數(shù)據(jù)信息都有單獨的界面進行輸入，編輯，保存以及察看輸出計算單的功能。如下圖2為正在編輯的YB2隔爆電機電磁方案：

③對于在編輯界面中新增的計算單都可以為其添加一些描述信息，以方便設(shè)計師管理方案。如下圖3為YB2-280-2 75kW 500V的描述信息內(nèi)容：④為了更好的方便查詢，程序滿足對各個描述信息或具體的防爆電機電磁方案的設(shè)計參數(shù)進行數(shù)據(jù)查找，減少人工的檢索提高工作效率。下圖4為對描述信息進行的查找的結(jié)果：下圖5為對防爆電機電磁方案的設(shè)計參數(shù)進行方案查找的結(jié)果：⑤能夠自動輸出電機的性能曲線到文件中，方便提供給用戶曲線圖。

由于核心的防爆電磁設(shè)計程序是DOS版，曲線輸出是在顯示屏上繪制的。這就導(dǎo)致無法將其保存為圖片格式的文件。所以，在給用戶提供防爆電機的特性曲線時，往往采用的手工的方式，通過電子表格（Excel）的圖表功能進行曲線輸出，顯得十分繁瑣，而且制作時間長，曲線顯示不光滑，很難滿足企業(yè)快速發(fā)展的需要。為了解決上述問題，防爆電磁管理系統(tǒng)對防爆電機的特性曲線各點數(shù)據(jù)利用三次樣條曲線原理解析出曲線方程，然后在繪圖容器中進行圖形的繪制，并支持保存為位圖文件。同時系統(tǒng)利用微軟的ActiveX與OLE技術(shù)輸出到Micro Word文檔中（外供用）。并且曲線各點連接光滑，完全能夠滿足用戶的需要。

下圖6為系統(tǒng)輸出的YB2-132M-4 9kW 440V 60Hz特殊設(shè)計防爆電機的[效率、功率因數(shù)VS輸出功率]特性曲線圖：⑥ 為其他系統(tǒng)（如：清華英泰PDM）提供存檔的計算單。

該系統(tǒng)支持對于每個防爆電機的電磁方案的存檔輸出，滿足企業(yè)對防爆電磁數(shù)據(jù)的整體管理存檔的需要。

4 結(jié)束語

工欲善其事，必先利其器。在電子技術(shù)迅速發(fā)展的今天，利用電子計算機對電機進行設(shè)計和管理已經(jīng)被廣泛接受和采用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用到電機設(shè)計中來，如：采用有限元法對電磁場進行仿真分析，可以解決傳統(tǒng)方法解決不了的瞬態(tài)問題，對防爆電機結(jié)構(gòu)進行強度、剛度、扭矩、剪切等受力分析，大大減少了設(shè)計過程中難以控制的技術(shù)難題。我們開發(fā)的防爆電機電磁設(shè)計管理系統(tǒng)軟件已在我公司得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，受到了公司的嘉獎。但由于我們理論水平有限，本文難免出現(xiàn)疏漏，敬請見諒。

參考文獻：

[1]計算機輔助電機設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1990.

[2]Visual Basic 數(shù)據(jù)庫開發(fā)及工程實例.北京：人民郵電出版社，2003.

第7篇

一、突出數(shù)據(jù)分析的意義

統(tǒng)計是研究“數(shù)據(jù)”的，“數(shù)據(jù)”和我們平時說的“數(shù)”不同，數(shù)據(jù)是有實際背景的。數(shù)據(jù)包括數(shù)，又不僅僅指數(shù)。史寧中教授指出，數(shù)據(jù)是信息的載體，這個載體包括數(shù)，也包括言語、信號、圖像，凡是能夠承載事物信息的東西，都構(gòu)成數(shù)據(jù)。

人們進行統(tǒng)計活動都是有目的的，并不是為了統(tǒng)計而統(tǒng)計。通過對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，幫助人們進行判斷、預(yù)測或決策，從而讓人們體會到數(shù)據(jù)中蘊含的信息，這就是數(shù)據(jù)分析的意義。

這節(jié)課中，教師精心安排與現(xiàn)實生活聯(lián)系緊密的統(tǒng)計內(nèi)容，呈現(xiàn)豐富的背景，讓學(xué)生充分感受“數(shù)據(jù)”是說明問題的有力“證據(jù)”，充分感受數(shù)據(jù)分析不僅是有意思的，更是有意義的。

課堂教學(xué)伊始，教師沒有平鋪直敘，而是組織學(xué)生將對春季降水量的感受和經(jīng)驗與數(shù)學(xué)中的問題聯(lián)系起來，從“春雨貴如油”“好雨知時節(jié)”引出他們對兩張折線統(tǒng)計圖的辨析。“春雨貴如油”，這是針對北方的春季降雨而言的，春天降水量不大，雨水顯得很珍貴；而對于南方來說，春天的降水量要比北方大一些。學(xué)生利用經(jīng)驗想象數(shù)據(jù)，繼而出示兩張圖，學(xué)生很自然地將表格中的圖像等數(shù)據(jù)進行對比分析，即用數(shù)據(jù)來闡釋經(jīng)驗，做出判斷。

呈現(xiàn)6～18歲男女生平均身高統(tǒng)計圖，貼近學(xué)生的生活，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊含的信息，從數(shù)據(jù)角度了解學(xué)生時期身高變化的特點，有生活味又有數(shù)學(xué)味。通過對常州、悉尼各月平均氣溫統(tǒng)計圖的分析，了解南半球、北半球的氣溫情況，判斷暑假去澳大利亞旅游帶什么樣的衣服，問題既是現(xiàn)實的又是有趣的。學(xué)生提供建議，必須用數(shù)據(jù)“說話”。對不銹鋼保溫杯和陶瓷保溫杯的保溫效果做出判斷，根據(jù)數(shù)據(jù)進行分析，判斷是科學(xué)的、有說服力的。

全課呈現(xiàn)了不同的統(tǒng)計內(nèi)容，有“大事”，有“小事”，但每一次的分析，都緊扣數(shù)據(jù)，感受數(shù)據(jù)分析的意義，體現(xiàn)統(tǒng)計活動的價值，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計知識的興趣，發(fā)展他們的數(shù)據(jù)分析觀念。

二、注重數(shù)據(jù)分析的方法

傳統(tǒng)數(shù)學(xué)主要根據(jù)假設(shè)和規(guī)定的原則進行計算或推理，而數(shù)據(jù)分析的方法，卻主要采用歸納來推理。著名數(shù)理統(tǒng)計學(xué)家陳希孺先生認(rèn)為，統(tǒng)計方法是一種歸納性質(zhì)的方法，統(tǒng)計推斷是一種歸納推斷。統(tǒng)計學(xué)的研究方法是基于歸納，而傳統(tǒng)數(shù)學(xué)是基于演繹。我們要認(rèn)識到，歸納推理得出的結(jié)論具有隨機性，與代數(shù)、幾何等通過演繹推理得到的結(jié)論不同。結(jié)論的隨機性，并不說明數(shù)據(jù)分析的方法有問題，而這正是通過數(shù)據(jù)分析方法得到的統(tǒng)計結(jié)果的特性。

在這節(jié)課中，教師設(shè)計的統(tǒng)計內(nèi)容，在由數(shù)據(jù)分析方法得到某些結(jié)論時，注意體現(xiàn)數(shù)據(jù)分析方法的特性。

如，我國男女生平均身高的統(tǒng)計圖，這里呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是根據(jù)樣本推斷出來的，體現(xiàn)了局部推斷整體的數(shù)據(jù)分析方法。把上課班級具體的學(xué)生身高與之對照，會有“出入”，教師在學(xué)生出現(xiàn)疑義時要給予適度引導(dǎo)：即從總的方面看有其規(guī)律性，但要承認(rèn)例外個案的存在。

再如，暑假去澳大利亞旅游問題，教師首先呈現(xiàn)2002年常州、悉尼各月平均氣溫統(tǒng)計圖，從中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：悉尼的氣溫變化趨勢和常州正好相反。教師追問：是因為2002年特別冷嗎？再出示從1858年到2002年這145年間悉尼市各月平均氣溫統(tǒng)計圖，學(xué)生在對照比較2002年與這145年的數(shù)據(jù)的過程中，深切體會到了“歸納”的思想，并認(rèn)識到：對今年的氣溫情況做出預(yù)測，僅看去年的情況，是有一定的隨機性和偶然性的，因為每年收集到的數(shù)據(jù)可能是不同的，所以要將過去的情況綜合起來看。天氣預(yù)報，在一定程度上就是基于對過去積累的氣象數(shù)據(jù)的分析研讀，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的規(guī)律，從而預(yù)測將來的天氣變化情況。這里，學(xué)生對“歸納”的體驗特別深刻，正是源自教師的精心設(shè)計。

又如，北京奧運會的舉辦時間，在考慮天氣因素時，呈現(xiàn)2003、2004、2005、2006年8月份的降水量統(tǒng)計圖，在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成預(yù)測與推論，讓學(xué)生體會到數(shù)據(jù)分析的預(yù)測和決策作用。呈現(xiàn)第25～30屆奧運會中國和美國獲得金牌情況的統(tǒng)計表，通過分析近6屆奧運會上中國與美國所獲得金牌的數(shù)量，預(yù)測下一屆奧運會上中國可能獲得的金牌數(shù)量，這也很好地體現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析方法的特性。即，不能簡單地從中國前幾屆奧運會金牌數(shù)量總體呈上升趨勢，就斷定下一屆奧運會金牌數(shù)還會上升。

從這節(jié)課的教學(xué)中，可以看到教師對數(shù)據(jù)分析方法準(zhǔn)確而深刻的認(rèn)識，進而在教學(xué)過程中精妙表達與清晰傳遞。統(tǒng)計教學(xué)“教什么”，是值得我們深入研究的。

三、經(jīng)歷數(shù)據(jù)分析的過程

數(shù)據(jù)分析觀念，是一種需要在親身經(jīng)歷的過程中培養(yǎng)出來的對一組數(shù)據(jù)的“領(lǐng)悟”，是由一組數(shù)據(jù)所想到的、所推測到的以及在此基礎(chǔ)上對于統(tǒng)計獨特的思維方法和應(yīng)用價值的認(rèn)識。經(jīng)歷數(shù)據(jù)分析的過程，要圍繞“數(shù)據(jù)”做文章，遇到問題“想數(shù)據(jù)”，分析問題“用數(shù)據(jù)”，讓學(xué)生在看數(shù)據(jù)時有需求、有目的、有過程、有體會。

哪幅圖是北京各月降水量統(tǒng)計圖？哪幅圖是常州各月降水量統(tǒng)計圖？學(xué)生并不是盲目地猜測，而是依據(jù)對俗語“春雨貴如油”“好雨知時節(jié)”的理解，并調(diào)度自己的經(jīng)驗，將春季的降水量與其他季節(jié)的降水量進行比較，把兩張降水量統(tǒng)計圖聯(lián)系起來觀察。由此，引導(dǎo)學(xué)生對兩幅單式折線統(tǒng)計圖的數(shù)據(jù)進行辨別、分析。辨別的過程，也就是對表格中的數(shù)據(jù)進行分析的過程。教師又通過呈現(xiàn)一連串的需要對單式折線統(tǒng)計圖中的數(shù)據(jù)進行分析比較才能作答的問題，讓學(xué)生在感到麻煩、困難的過程中體會到單式折線統(tǒng)計圖的不足，他們會聯(lián)系單式條形統(tǒng)計圖與復(fù)式條形統(tǒng)計圖的學(xué)習(xí)經(jīng)歷尋思“合并”單式折線統(tǒng)計圖。這也就產(chǎn)生了學(xué)習(xí)復(fù)式折線統(tǒng)計圖的需求，促進學(xué)生主動領(lǐng)悟復(fù)式折線統(tǒng)計圖的特點，明確其使用的情境。

在分析6～12歲男女生平均身高統(tǒng)計圖的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生預(yù)測12歲之后男女生身高變化的情況。這里，教師關(guān)注的是讓學(xué)生體會并理解后面的兩條“折線”發(fā)生怎樣的變化，需要再調(diào)查數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)才能做出判斷。之后，對兩條“折線”的比較與解讀充分體現(xiàn)了復(fù)式折線統(tǒng)計圖的特點，讓學(xué)生體悟到數(shù)據(jù)有助于分析問題。

買哪一種保溫杯，教師提出問題：不銹鋼保溫杯和陶瓷保溫杯，哪一種保溫效果好一些？教師先讓學(xué)生聯(lián)系自己的“經(jīng)驗”說一說，繼而出示有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計表。在此基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)復(fù)式折線統(tǒng)計圖，讓學(xué)生更直觀地“看出”哪種保溫杯保溫效果更好。

不同的統(tǒng)計對象，教師一次又一次讓學(xué)生面臨具體的問題，通過問題引領(lǐng)，運用數(shù)據(jù)去分析、解釋。“數(shù)據(jù)”是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題的好伙伴。數(shù)據(jù)分析觀念，是在與數(shù)據(jù)接觸的過程中培養(yǎng)出來的。

這節(jié)課，加強了對圖、表的分析解讀，適當(dāng)?shù)擞嘘P(guān)統(tǒng)計圖、表的制作，但也不是不要制作。在合并北京、常州各月降水量的統(tǒng)計圖時，教師完整地演示復(fù)式折線統(tǒng)計圖的制作過程，以第一幅圖為標(biāo)準(zhǔn)，再描點、注數(shù)、連線，并在學(xué)生對圖例、線條表示方法、統(tǒng)計圖的名稱等方面提出修改建議的過程中完善了他們對復(fù)式折線統(tǒng)計圖的認(rèn)識。而在呈現(xiàn)12～18歲男女生平均身高統(tǒng)計表之后，教師放手讓學(xué)生根據(jù)統(tǒng)計表制作統(tǒng)計圖。我們要認(rèn)識到，制作統(tǒng)計圖表，是整個統(tǒng)計活動的中間環(huán)節(jié)，是作為工具為最終的判斷、預(yù)測、決策服務(wù)的。適當(dāng)?shù)漠媹D，有助于學(xué)生認(rèn)識圖，讀懂?dāng)?shù)據(jù)表達的信息。制作圖表的過程，也是認(rèn)識數(shù)據(jù)的過程。

我們已經(jīng)形成這樣的認(rèn)識：統(tǒng)計教學(xué)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的收集、整理、描述和分析數(shù)據(jù)的過程，發(fā)展數(shù)據(jù)分析觀念。我們還要辯證地認(rèn)識到：讓學(xué)生經(jīng)歷統(tǒng)計活動的全過程，并不是每一次統(tǒng)計活動都要讓學(xué)生經(jīng)歷全過程，在統(tǒng)計知識與方法的學(xué)習(xí)過程中，我們可以組織學(xué)生有側(cè)重地參與統(tǒng)計活動的某一個片段。如果在學(xué)習(xí)統(tǒng)計的過程中，都是讓學(xué)生經(jīng)歷統(tǒng)計的全過程，并在其中的每一個環(huán)節(jié)平均著力，那教學(xué)也就變得牽強附會、形而上學(xué)。

第8篇

Abstract： Combined with measurement of metal electric work function， designing the data processing and management sysetm by using Excel software. This system has the advantages of rapidity， conciseness and visualization， completely can compare common processing software with experiment teaching instrument accompanied. This design method is popular value.

關(guān)鍵詞： Excel軟件；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)管理；金屬電子逸出功

Key words： Excel software；data processing；data management；metal electric work function

中圖分類號：TP274；O4—39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—4311（2012）27—0216—03

0 引言

在物理實驗尤其是近代物理實驗以及科學(xué)研究中，經(jīng)常產(chǎn)生大量測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過記錄、整理、計算、繪圖、分析等大量復(fù)雜繁瑣的數(shù)據(jù)處理后，方能給出科學(xué)結(jié)論。傳統(tǒng)方法往往是手工處理大量數(shù)據(jù)，最終僅在坐標(biāo)紙上描點繪圖。因此效率低，易出錯，誤差大，甚至影響結(jié)論的準(zhǔn)確性。

隨著計算機迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)分析處理的軟件實現(xiàn)和應(yīng)用也逐漸成為每個科研工作者必須掌握的一門技術(shù)。常見的數(shù)據(jù)處理軟件如Origin、MATLAB、SPSS等功能強大，專業(yè)性強，對使用者有較高要求，而Excel直觀易學(xué)，使用方便，數(shù)據(jù)處理過程簡單，無需精通計算機編程，因此成為處理物理實驗數(shù)據(jù)的首選工具。

Excel集數(shù)據(jù)表格、圖表和數(shù)據(jù)庫三大基本結(jié)構(gòu)功能于一身，還提供了大量函數(shù)，用戶可通過這些函數(shù)進行統(tǒng)計管理、線性分析等工作[1—3]。并能很方便地將數(shù)據(jù)處理過程的基本單元制成電子模板，使用時只要調(diào)出相應(yīng)的模板，輸入原始數(shù)據(jù)，激活相應(yīng)的功能按鈕，就能得到實驗作圖要求的各項參數(shù)。

1 電子逸出功的測量原理簡介

由費米—狄拉克能量分布公式可得到熱電子發(fā)射的里查遜—熱西曼公式[4] I=AST2exp（—■）（1）

式中I是加速電壓為零時熱電子發(fā)射電流，稱零場電流。A與陰極材料有關(guān)，S為陰極有效發(fā)射面積，T為發(fā)射熱電子的陰極絕對溫度（該溫度與加熱電流對應(yīng)關(guān)系可查表）。實際測量中采用理查遜直線法避開A、S測量，將（1）式兩邊除以T2，再取對數(shù)得

1g■=1gAS—■=1gAS—5.04×103？漬■（2）

可見，1g■與■成線性關(guān)系，由斜率即可求出該金屬的逸出電位？漬或逸出功e？漬。

由于肖特基效應(yīng)，零場電流I與陰極發(fā)射電流Ia、加速電壓Ua有

1gIa=1gI+■■■（3）

式中Ia是加速電壓Ua為時陰極發(fā)射電流，r1和r2分別是陰極和陽極半徑。幾何尺寸一定的管子，陰極溫度T一定時，1gIa與■成線性關(guān)系，截距為1gI。

實驗一般在7個不同溫度值采集49組電壓和電流值，根據(jù)公式（3）進行7次直線擬合，采用直線外延法分別找出7個溫度對應(yīng)的零場電流對數(shù)1gI，之后再根據(jù)公式（2）進行1g■～■直線擬合，找出該直線斜率，進而求出該金屬的逸出功e？漬。計算公式繁瑣，圖表較多，數(shù)據(jù)處理困難。

2 設(shè)計思路

本設(shè)計旨在實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄管理和分析處理。使用者僅需錄入測量數(shù)據(jù)并保存，系統(tǒng)便自動生成處理結(jié)果以及相關(guān)圖表。保存后可獲得原始測量數(shù)據(jù)備份，避免隨意篡改偽造測量數(shù)據(jù)；同時，又可形成一個數(shù)據(jù)信息庫，為使用者查詢測量數(shù)據(jù)提供便利。

基于以上構(gòu)思，數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)處理作為兩個獨立且關(guān)聯(lián)的模塊，分別出現(xiàn)在兩個工作表中。數(shù)據(jù)錄入模塊將個人信息和測量數(shù)據(jù)輸入電腦，除必要輸入欄目，使用者沒有權(quán)限更改其他選項。處理分析模塊的數(shù)據(jù)來自于對管理模塊的鏈接，包括數(shù)據(jù)處理的中間過程和最終處理結(jié)果，為了便于管理還應(yīng)包含使用者的基本信息。流程如圖1。

3 基于Excel實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的錄入和管理

本測量采用西安超凡光電設(shè)備有限公司W(wǎng)H—I型金屬鎢電子逸出功測量儀完成。

打開Excel，創(chuàng)建新工作表，該工作表作為數(shù)據(jù)記錄用表，命名為“原始數(shù)據(jù)”。根據(jù)測量原理和要求，該工作表由基本信息、數(shù)據(jù)記錄、溫度對照表三個部分組成，如圖2。

此工作表A1—H3為使用者基本信息，其中G2單元格輸入的內(nèi)容為“=TODAY（）”，可獲取當(dāng)前系統(tǒng)日期。A6—H12為數(shù)據(jù)Ia、Ua記錄欄。A14—H17為“加熱電流If與鎢絲真實溫度對照表”，數(shù)據(jù)處理過程中需查此表獲得陰極燈絲溫度。

4 基于Excel實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和分析

第9篇

【關(guān)鍵詞】 1B1H編解碼 PRBS MSTP

一、前言

當(dāng)前，隨著光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，SDH、MSTP設(shè)備在城域網(wǎng)、電信網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。同時，鑒于歷史因素，以前搭建的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中仍然有部分PDH設(shè)備。且SDH、MSTP設(shè)備成本較高，帶寬利用率相對較小，所有在傳輸帶寬要求不高的光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，PDH還在發(fā)揮著作用。本文提出了一種能夠測試指定廠商生產(chǎn)的PDH光接口和標(biāo)準(zhǔn)STM-1、STM-4光接口的通用光數(shù)據(jù)分析儀的解決方案。

二、硬件設(shè)計

硬件總體設(shè)計如圖 1所示。

如圖，測試儀的光接口接收方向經(jīng)一2×2電平交叉開關(guān)芯片的輸入，電平交叉開關(guān)芯片的輸出一路直接進入FPGA，另外一路則連接到E1映射/解映射集成電路上。同理，光接口發(fā)送方向硬件連接與接收方向類似。通過FPGA控制電平交叉開關(guān)芯片的選通引腳，可實現(xiàn)光接口在FPGA和E1映射/解映射芯片之間的切換，也就是光接口在PDH和SDH之間的類型切換，這樣設(shè)計節(jié)約了硬件開銷。

為了對集成電路進行配置和提供可視化界面，測試儀采用一顆32位的嵌入式CPU芯片，實現(xiàn)顯示屏的顯示和按鍵的掃描。同時提供了一個串口用于測試儀軟件的升級和維護。

三、軟件設(shè)計

本設(shè)計軟件部分由FPGA模塊、CPU底層2部分組成。FPGA模塊

FPGA模塊主要有兩個功能，一是實現(xiàn)PDH的E1信號復(fù)用和解復(fù)用、1B1H編解碼；二是實現(xiàn)E1信號的HDB3編解碼；三是實現(xiàn)PRBS的插入與誤碼檢測。

PRBS 插入與誤碼檢測

本設(shè)計使用的PRBS（偽隨機序列）速率為標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/ s，速率等級采用215-1，相位“正”、“反”可選。檢測部分電路采用幀頭檢測法，在偽隨機序列中插入固定的幀頭“0011011”，這也是PCM標(biāo)準(zhǔn)幀頭，在接收端通過檢測幀頭信號實現(xiàn)同步，當(dāng)連續(xù)16次在正確位置檢測到幀頭信號則認(rèn)為幀同步，當(dāng)幀同步后，將信號送入比較器，比較器本地生成一個與發(fā)送PRBS模塊一樣的PRBS，并將本地PRBS序列和同步后的信號進行比較，以1024個bit為一個比較序列，設(shè)置數(shù)據(jù)正確指示信號，用于指示當(dāng)前比較的結(jié)果。另外設(shè)置誤碼計數(shù)器，用于存儲錯誤發(fā)生時，產(chǎn)生的誤碼bit數(shù)。

E1信號成幀

本設(shè)計將PRBS封裝到標(biāo)準(zhǔn)的E1信號，復(fù)用進PDH光通道中，或映射到SDH的VC-12中。從而實現(xiàn)PDH光通道的性能監(jiān)控和對SDH低階支路狀態(tài)的監(jiān)控。通常，E1有5種幀格式：非成幀、PCM30、PCM30CRC、PCM31、PCM31CRC。對這5種幀格式，本設(shè)計做了較為靈活的處理，將設(shè)計主要分成3個通用模塊：幀頭生成電路、復(fù)幀生成電路、CRC校驗電路。對這三個模塊進行簡單的配置，即可實現(xiàn)相應(yīng)的幀格式。

HDB3編解碼

在二進制消息代碼序列中，HDB3碼的編碼規(guī)則：

（1）當(dāng)連“0”的數(shù)量不大于3時，HDB3編碼規(guī)律與AMI碼相同；（2）當(dāng)出現(xiàn)4個或超過4個連“0”時，將每4連“0”小段的第4個0變換成與前一非0符號（+1或-1）同極性的符號，用“V”脈沖表示，以破壞AMI碼極替規(guī)律.所以，“V”脈沖稱為破壞脈沖，“V”脈沖和前3個連“0”（“000V”）稱為破壞節(jié)；（3）為了使脈沖序列不含直流分量，必須使相鄰的破壞點V脈沖極性也交替；（4）當(dāng)相鄰V符號之間有奇數(shù)個非0符號時，能保證（2）和（3）條件成立；當(dāng)有偶數(shù)個非0符號時，則得不到保證，這時應(yīng)將該小段的第1個“0”變換成“+B”或“-B”，B符號的極性與前一非0符號相反，并讓后面的非0符號從V符號開始再交替變化[1]。本設(shè)計采用D觸發(fā)器和與門、或門等門級電路實現(xiàn)HDB3編碼和解碼。

1B1H編解碼

1B1H碼：把B1～B4、H1～H4交替按順序編排，以同步復(fù)接方式形成線路碼流。碼速率約為68Mb/s，B1-B4各傳輸120個話路，H1、H3各傳輸120個話路，H2可傳輸60或90個話路，因此1B1H線路碼可傳輸780至810個話路。比普通（34Mb/s）多傳輸330個話路，傳輸速率提高了一倍。電路簡單，最大連“0”、“1”為4，具有良好的傳輸特性，可靠性高，誤碼檢測精度高，缺點是碼速率提升大，靈敏度代價高。

1B1H幀結(jié)構(gòu)如下：

圖 2 1B1H碼結(jié)構(gòu)

本設(shè)計編解碼模塊采用讀寫脈沖速率差異的方法實現(xiàn)H碼的插入。讀出脈沖速率比寫入脈沖速率高，這樣B碼分組后出現(xiàn)多余的空位，在此多余空位插入H碼。

軟件設(shè)計框圖如圖 3、圖 4所示。

CPU底層程序設(shè)計

CPU底層程序主要由以下模塊組成： 顯示控制模塊、按鍵掃描模塊、性能監(jiān)控模塊。

本設(shè)計采用了一個65K色的TFT顯示屏，顯示屏通信方式為串口，顯示屏與CPU之間數(shù)據(jù)吞吐量較大，因此底層軟件設(shè)計了一個環(huán)形緩沖器，環(huán)形緩沖器定長256byte。另外，為矩陣鍵盤設(shè)計了一個專門的掃描算法，設(shè)計了一個狀態(tài)機，將正確的按鍵路徑存儲在一個查找表中，狀態(tài)機根據(jù)查找表的內(nèi)容做出相應(yīng)的操作或者提示。同時查找表中有無效操作項，當(dāng)用戶采用了無效操作后，給出提示，讓用戶重新操作。

底層軟件設(shè)計了一個性能監(jiān)控模塊，創(chuàng)建了一個告警監(jiān)控任務(wù)，該任務(wù)即時監(jiān)控FPGA送出的當(dāng)前E1信道上的誤碼情況，從而實現(xiàn)對PDH光口和SDH光口低階的監(jiān)控。FPGA同時將E2復(fù)用和1B1H編解碼的信道誤碼和告警報告給CPU，由CPU顯示控制。為了監(jiān)控SDH再生段、復(fù)用段誤碼情況，底層軟件創(chuàng)建了一個分析任務(wù)，讀取E1映射/解映射芯片的B1、B2字節(jié)，通過B1、B2字節(jié)的情況判斷當(dāng)前光接口再生段、復(fù)用段是否誤碼。

底層軟件設(shè)計了一個SDH開銷字節(jié)監(jiān)控模塊，并在顯示屏上設(shè)計了一個可視化窗體，用于顯示當(dāng)前SDH開銷字節(jié)的具體值，并能通過可視化窗體向被測設(shè)備開銷字節(jié)中插入數(shù)值。

四、總結(jié)

本設(shè)計提出的光數(shù)據(jù)分析儀解決方案完美的將對PDH設(shè)備光接口和SDH設(shè)備光接口的測試功能集成在了一個體積小巧、功耗較低的便攜式儀器上。設(shè)計完成的樣機有美觀簡潔的可視化窗體和靈活的功能按鍵，這使儀器具有很高的操作性。