数字化空间设计

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数字化空间设计范文第1篇

Abstract： Based on the present situation and existing problems of the digital resources of Automatic Control Basis， according to the characteristics of Automatic Control Basis， with the background of energy and power engineering， marine engineering， building environment and energy engineering in Jiangsu University of Science and Technology， based on the optimization of curriculum content and the principle of resource construction， this paper puts forward the construction and practice strategies of digital resources in the course of Automatic Control Basis.

关键词： 自动控制基础；数字化资源建设；高等工科学校

Key words： automatic control basis；digital resources construction；higher engineering school

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0202-02

0 引言

“自动控制基础”是高校大机械类专业广泛采用的一门重要的专业基础课程，具有理论性强、系统性强、应用范围广等特点，是一门跨控制论与机械工程技术理论领域的边沿学科[1]。为了更好的开展教学，在前期“自动控制基础”课程教学改革基础上[2]，对课程的相关教学资源进行整合，并积极推进课程的数字化资源建设。通过对“自动控制基础”课程数字化资源的不断丰富与完善，加强了课程内部各知R体系之间的有机融合，提升了课程教学效果。通过课程数字化资源的建设，便于教师开展全方位的教学活动，加强丰富、生动、优质教学资源的充分利用，激发学生的兴趣和学习主动性，有利于学生开展个性化、自主性的研究型学习，对提高教学效果、保证教学质量，促进课程的发展起着积极的作用。

1 课程数字化资源的现状及主要问题

“自动控制基础”是江苏科技大学具有船舶背景的能源与动力工程、轮机工程、建筑环境与能源工程专业的一门重要的专业课，在相对应专业的课程体系中占有重要的地位。课程内容的概念比较抽象，涉及数学背景知识也比较多，工程实践性很强。所以学生不仅需要具备扎实的高等数学和电子电工技术等课程的基础知识，而且还要有一定的计算机应用能力。课程内容主要包括控制系统数学模型，控制系统的传递函数，控制系统的时域分析，控制系统的频率响应及频率指标，控制系统的稳定性分析（Routh稳定判据、Nyquist稳定判据）及相对稳定性指标，控制系统的设计与校正，线性离散系统初步等。目前本课程的数字化资源除了前期开发的多媒体课件及虚拟实验软件外，还有通过购买获得的相关教学资源，虽然这些数字化资源的量很丰富，但在实际使用中还是与教学存在较多的不匹配状况，对课程的教学效果提升非常有限。相对来说高质量的课程数字化资源十分匮乏，已有资源的使用频率也不高，课程数字化资源的应用水平还处在比较低级的阶段。

2 课程数字化资源建设的具体原则

为保证课程资数字化资源建设的质量和有效提升教学效果，“自动控制基础”课程数字化教学资源的建设应遵循系统性、实用性、发展性和创新性原则。主要来说，需要注意以下几点：应以课程教学的具体情况和相关专业背景，以及师生的实际需求为出发点，系统地开展有助于教师进行线上和线下互动教学、学生开展自主学习、合作及探究学习的数字化资源建设；在课程数字化资源建设的筹划阶段，全面思考课程资源建设之目的、内容、结构层次、现有条件等因素，再结合教学实践，得出系统的、整体的课程数字化资源建设规划，所以课程数字化资源的建设也是一个持续发展的过程；在资源建设和实践过程不断地增加新内容，，加强互动性良好和高质量教学资源，同时对已有的数字化资源进行优化，提炼出更实用的课程资源，实现课程资源的不断创新。

3 课程数字化资源建设的主要内容

结合“自动控制基础”课程的重点与难点，在前期课程教学改革的基础上，以课程大纲的章节相应的结构精心进行课件设计，在内容上做到有所取舍，以突出重要知识点。以深入讲解基本原理为前提，选取具有典型性的例子，通过微课、网络交互的方法对课程难点的详细分析，加强学生对主要知识点的理解。主要内容为：

①全面修订课程教学大纲，科学的选择和组合课程内容，以学科发展和前期课程教学改革的成果充实教学内容。

②借助江苏科技大学慕课系统网络教学综合平台建设课程网站，以课程的教学大纲、授课计划、数字化教材及微课库，课程章节的主要知识点、典型题目求解方法，考试复习要求、虚拟实验指导书，电子教案和多媒体课件等资源。

③建设典型实例库，主要为结合专业应用背景的船舶柴油机气缸冷却水温度控制系统、船舶燃油粘度控制系统、船用辅锅炉水位自动控制系统、船舶主机遥控系统和船舶火灾监控系统自动控制等微课作品。

④完善虚拟实验平台，进行基于MATLAB 的过程控制仿真子系统的进一步建设，增加平台的开放性。各个仿真模块中，学生可以直接调用各个仿真模型进行参数设置，整个过程清晰明了，教学形象生动，既加深学生对基本理论的理解，又直观了解到各种控制系统的构成及应用，从而能取得较好的教学效果。

⑤建立n程的试题库，主要按照教学大纲对各个章节知识点的具体要求，编写每个章节的试题库，并根据教学内容的实际情况，确定需要重点掌握的知识点。

4 课程数字化资源建设中的创新点与注意点

在建设过程中注意构建数字化课程资源体系，将教师和学生，以及资源进行有机整合，形成了完整的体系。在整个体系中对课程资源的利用也形成了较完善的系统，从课程基本内容到关键知识点的展示都做了相应开发，能够较好地完成专业培养方案中课程需要达到的目标[3]。另外课程的数字化资源形式多样，包括电子版配套教材、教学课件、微课、虚拟实验、相关微博等，元素众多，并结合学生的兴趣做出相应的调整，能够更好地调动学生的学习动力和激情，使得学生从“要我学”到“我主动要学”，从而达到较好的教学和学习效果。

课程数字化资源建设需要注意的地方在于，不能对收集和自主开发的各种资源仅仅进行简单的相加，而是在建设过程中要有意识的加入教学理念。同时课程数字化资源只是教师教学的一个手段，起到的应该是“锦上添花”的作用，数字化资源并不能直接替代课堂教学。所以在教学时，不能是资源“使用”教师，而是教师要运用适当的教学技巧和方式，将数字化资源润入到教学中，二者有机结合，使得教学资源得到充分的优化利用。而且课堂教学也为数字化资源的建设提供了丰富的素材以及教学实践，因此两者是相辅相成的关系。

5 课程数字化资源库的特点和实践意义

数字化资源库的特点如下：

①课程数字化资源库是一个开放的体系平台，内容详实、概念清晰、形式多样，覆盖了“自动控制基础”课程的所有知识点，有利于学生进行课程内容的学习与理解，提高学生的自主学习意识。

②提供了与课堂教学内容章节相对应的多媒体课件和部分微课，在详细讲解课程基本知识的基础上，选取课程内容中的重点和难点，通过讲解、课堂讨论的方式对例题和应用实例的详细分析，确保学生对主要知识点的理解和掌握。

③促使学生进一步认识和掌握MATLAB这一机械控制工程系统中应用广泛的计算与仿真软件，使得学生能更好地理解课程基本概念，提高学生的分析和设计能力。

④注重培养学生探寻课程知识实际应用的发展成果，通过数字化资源库的不断丰富与完善，培养学生进行自我探究学习能力，从而提高学生的分析问题和解决问题的能力。

通过将近一年的实践，数字化课程资源的运用取得了较好的效果，目前已经积累了一批具有较高水平的课程资源；大部分教师和学生都做出了积极的评价，认为该课程数字化资源能有效地提高课程教学效果，激发学生的学习兴趣。但同时也存在一些问题：部分学生还没有使用课程资源的意识，资源平台的利用率还需要提高；第二，资源建设还不够全面，还需要在课程数字化资源的建设过程不断加入新内容。

6 结语

本文结合“自动控制基础”课程数字化资源建设，阐述了课程资源建设的基本思路和相关措施，所建设的数字化资源经过若干轮次的实践应用，取得了较好的成效，不仅提高了课堂教学水平，同时也调动了学生的学习积极性，加深了学生对课程内容的理解和掌握，为后续学习及工作打下了良好的基础。但课程资源还需要继续丰富与完善，课堂教学与资源应用不断融合，达到进一步提高课程教学效果，增强学生的自主学习、工程应用能力的培养目标。

参考文献：

[1]王伟，申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2007（2）.

数字化空间设计范文第2篇

关键词：数字化水厂；水厂运营；数据中间件平台

目前南京水务集团的水厂已基本完成了生产自动控制的一系列建设，大量的生产信息通过PLC将电流转化为数字信号或者逆向转换，而被工作人员控制使用，繁重的人工作业已基本被自控控制的机械设备取代。

为了实现数字化水厂的目标，在前几年，笔者根据目前自控系统的优缺点，应用信息化技术，重点补足自控系统数据无法持久化保存与进行管理分析的短板，尝试实施水厂的信息系统的实验性建设。

经过几年的摸索，我们认为标准化的数字化水厂的实现已具备成功的条件，一个标准化的数字化水厂可以实现水厂的精确管理，提高水厂生产效率以及保障其安全、稳定地生产运营。

1.新技术结构下数字化水厂

本设计结构包含目前主流的信息化思路，主要包括物联网技术与大数据应用概念。

通过物联网技术，实现水厂设备的信息化、虚拟化，通过唯一标识，整合其相关的数据源，通过数据中间件，在信息系统中整合成实时的设备虚拟化映射。物联网不仅仅只是一个标识，更多是实体世界在信息化中的实时投影，本设计通过数据源绑定设备标识，在信息系统中还原一个真实的、实时的设备。

应用大数据概念，对水厂生产数据的维度、粒度进行清洗，对这些含有意义的生产数据进行特征化处理，提高对以往低价值生产数据的“二次加工能力”，通过大数据处理实现水厂生产数据的增值，如通过数据模拟水厂生产运行，优化流程，降低损耗，提高效率，或者预警水厂生产的安全隐患等问题。

新技术下的数字化水厂将达到以下新的高度：

（1）数据为管理层提供更全面、更准确的依据与支撑。目前管理层对水厂的运行状况只能通过几个关键实时数值进行管理，而精确的生产数据只是应用在相关班组工作人员的日常自控操作中。

通过数字化水厂，既可以全面地掌控水厂的实时生产数据，也可以方便地利用历史生产数据，并且可以根据管理层的管理思维，依据生产数据流，进行相应的管理系统研发，挖掘与分析水厂生产数据，为管理层提供更全面、更准确的依据与支撑。

（2）数据为水厂的安全稳定生产提供保障。目前水厂的运行的安全稳定是依靠经验丰富的资深工作人员的人工判断，存在着因人员一时疏忽和人员流失造成的隐患。

通过数字化水厂，基于大量数据的计算，可以对生产安全问题进行预警或者预判。也可以通过相应的方法，对数据进行分析，让更多的工作人员具有对安全问题进行控制的能力，进一步保障水厂的安全生产。

（3）数据的标准化为水厂管理标准化提供基础。数字水厂的结构设计满足所有水厂的需求，确保各水厂在生产数据流方面得以标准化，而数据又是管理的基础支撑，依靠标准化数据流进行管理的方法，可以进一步促进各水厂管理措施与标准的标准化统一。

（4）数字化水厂标志着水厂的全面可控的里程碑。数字化水厂实现了水厂所有环节实际运行的数据量化的实现，脱离了以往纸质报表或者口头管理的不实时与不全面的缺点，水厂所有环节将在数字水厂中得到具体表现，管理层可以全面掌握生产的状态，获取途径便捷，只需要一台装有浏览器的电脑或者智能手持设备，通过权限的控制就可以达到，标志着水厂全面可控的里程碑。

2.数字化水厂在南京水务的实际应用

2.1水厂生产数据中间件平台的应用

为了实现数字化水厂这一目标，规范专业水务业务信息化系统对生产数据的需求，使其合理、有效、安全地使用我集团水厂生产的数据。本文设计并建设了南京水务水厂生产数据标准化中间件平台，对数据端口进行了标准化定义。

本平台主要由平台管理操作模块、生产数据标准化接口层、生产数据采集层和实时生产数据持久化数据库四大块构成。整个系统为多层结构框架，从内到外分别是：网络和操作系统层、数据层、业务逻辑层、表现层、用户层。数据服务层采用中间件，系统应用层采用B/S模式，通过数据服务层提供的服务开展应用。本平台主要功能包括：

平台管理操作模块：主要实现系统操作管理员对生产数据标准化接口平台的操作。

①数据标准接口编辑。②采集点自定义配置。③平台性能监测。④数据标准接口权限体系。⑤操作管理员的权限控制体系。

生产数据标准化接口层：主要实现生产业务分析系统调用生产数据的标准化接口功能。

①数据标准接口调用。②业务系统数据接口权限控制。③加密数据模式设置。

生产数据采集层：主要实现对生产中的数据进行采集及处理的功能。

①数据自动采集。②生产原始数据结构化转换处理。③集群式数据采集模式。

2.2数字化水厂业务应用

2.2.1在线自定义报表功能

本文采用了新的报表引擎，该引擎可以自由定义报表中的各字段，只要将平台端口输出的标准数据源和报表字段绑定，就能生成自己需要的报表。

水厂人员可以简单地通过该功能模块配置出目前各水厂使用的电子报表，也可以按自己日常工作需要配置自己需要的数据报表，为生产服务。当水厂人员需要查询某些数据，在没有该类报表的情况下，可以自行建立新报表，再也不需要通过程序员从后台统计数据了。

除此之外，系统可以记录管理员自己配置的报表，并按照使用的频率自定义报表排序。

采用报表白定义模块，在水厂设备发生变动或者新增设备时，可以由管理员自行修改报表配置，及时更新报表，以最快的速度使报表适应生产的实际需要。

2.2.2数据报警功能

报警分为软报警与硬报警。

软报警主要是指通过后台软件设限过滤出来的数值进行报警（也可以多级预警）。

为报表字段设置标准范围，针对不同的数据值，单独设定标准范围，超出标准范围的值录入后高亮显示，并提示报警。便于工作人员及时发现错误或者设备异常情况。在自控数据上传出现异常情况（如传输网络故障）时，系统也会及时报警，提示数据异常，便于人员及时修复问题，或者采用其他录入方式代替数据自动采集录入。

当数据长时间地超标准范围运行，系统能够自动推送可能出现的问题，为工作人员提供数据分析的依据。

硬报警主要是指设备PLC采集模块直接发出的错误报警消息进行的报警，不同于软报警，此类型报警的主要是设备故障或生产关键参数出错等报警，紧急优先度高。

2.2.3分析及决策判断功能

现阶段的水厂报表系统只是抄录水厂报表数据，并没有对抄录数据加以运用，所有数据的报表统计分析都是空白，如何运用这部分数据，为生产工作及管理工作服务，才是水厂报表系统建立的最终目的。

（1）报表定制功能。建立多功能、多种类的分析统计报表，报表可以动态按使用者的需要自动配置，选择“关注项”及“统计方式”，自动定制报表。自动定制报表功能能够满足不同使用者的实际需要，使数据真正为生产服务。

（2）图表定制功能。建立多功能、多种类的分析统计图表，图表可以动态按使用者的需要自动配置，选择“关注项”“统计方式”“统计形式”“对比类型”等，自动定制图表。自动定制图表功能能够满足不同使用者的实际需要，使数据真正为生产服务。

（3）数据定制对比分析功能。按使用者的实际需要，选择对比项，利用数据库中的数据生成各类统计分析报表及相应的图表。

（4）数据自动对比分析功能。针对水厂报表系统中的报表数据分析数据，采用图形、曲线展示方式，能够更加直观地反映出水厂的生产情况。对比分析图表会为水厂的管理工作提供强大、直观的数据展示。

2.2.4水厂报表档案化管理

以前的水厂纸质报表是按档案进行留存管理的，水厂报表升级为电子报表后，也应采取原先的档案管理模式，报表抄录完成后，通过审核成为可以留存的档案报表，该档案报表需要通过电子签章记录审核人的信息，同时生成无法修改的PDF文件，作为企业重要档案留存。经过审核人的电子签章签名后该报表就具备法律效力，作为档案留存。

2.2.5新的报表呈阅及共享功能

自定义报表功能让使用者能够自定义各种报表和图表，同时能够将报表、图表呈阅给领导，或共享给同事，真正实现无纸化办公。

数字化空间设计范文第3篇

[关键词]PLC;编码器;MCGS;闸门控制;工业以太网

中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0008-02

1 工程背景

屈家店枢纽位于天津市北辰区屈家店东北，由永定新河节制闸、北运河节制闸、新引河进洪闸组成，是控制永定河、北运河洪水泄入海河，确保天津市区安全的国家一级水利工程[1]。其中，永定新河进洪闸工作闸门11孔，墩厚1.2m，闸孔总宽119.8m。机架桥面上设轻型启闭机房，闸室上游布置工作门及上下游检修槽，闸墩和检修桥面高程8.9m。下游为净宽7.0m的交通桥，高程8.2m。

随着科技发展和社会进步，屈家店闸门自动化控制系统设备落后，智能化水平较低，信息不能快速集成，已不能满足城市水利发展的需要[2]。因此，对老旧设备进行改造，设计一套新的闸门监视控制系统在国家水利工程建设中具有重要意义。闸门自动化工程设计起点较高，从系统网络架构到控制器选择、传感器设计制造要坚持高可靠性、稳定性原则。

2 闸门监控系统网络架构

屈家店闸门自动化监控系统由11孔闸门的现地控制单元（LCU―Local Control Unit）组成。采用全网络化数字化的工业以太网总线架构。11孔闸门的开度由自已设计的采用格雷码编码方案的绝对值型编码器采集，经由现地闸门开度仪转换成RS485数字信号送至现地控制单元PLC（Schneider Twido TWDLCAE40DRF）带有以太网接口。最后由11个工业交换机互联成网，并与监控室的交换机互联，进一步与闸管处的计算机连接，构成一体化的工业以太网络总线控制架构。这种架构稳定、可靠、高效;是目前现场总线结构的最高形式。北京昆仑通态的MCGS 10.2英寸触摸屏（TPC1061Ti）也带有以太网RJ45接口，网络组态简单，效率较高，人机交互更加友好。

3 硬件设计

3.1 PLC控制系统电气驱动设计

硬件设计主要要完成两部分的设计：其一、手动控制电气原理图设计;其二、自动控制原理图设计[3]。手动控制由LCU柜上的控制按钮控制，自动控制由Schneider Twido PLC控制。被控对象为交流电机，其安装与规格不在此设计范围之内，在此主要考虑控制电路对电机的正反转控制实现。包括闸门控制回路与信号指示回路。闸门控制回路包括上升、下降的手动与自动控制。两电路互锁，以保证系统安全。KM11、KM12为交流接触器，控制电机的正反转。SGP11、SGP12为上限位与下限位机械开关，避免系统极限故障。SA1为系统权限开关，控制面板上的4个位置分别代表“切除”、“现地”、“控制室”、“管理处”4个状态。权限开关打到不同的位置代表不同的控制权限。

信号回路用于闸门的状态监视。当闸门处于上升、下降、停止等状态时，对应的指示灯点亮。

3.2 绝对值型编码器设计

合理精度的编码器是闸门开度测量的基础。本项目设计的编码器采用绝对值方案，即编码器具有掉电参数记忆功能[4]。另外，编码采用格雷码，相邻码位之间仅一位数字不同，误码率大大降低，倍数越多，效果越明显。编码器采用19线，第1～15线为有效数据位，第19线为公共端。采用19芯航空连接至开度仪表。

码制转换流程：

（1）将低位L8～L1转换为二进制B8～B1（产生低位二进制码）。

方法：二进制码的最高位等于格雷码的最高位，二进制码的其余位等于高位二进制码与本格雷码按位进行异或逻辑运算。

（2）将高位H7～H1转换为二进制B7/～B1/（产生高位二进制码）。

方法同（1）。

（3）把二进制B7/～B1/与与由L8产生的7位二进制码（当L8=0时，7位二进制码为000 0000，当L8=1时，7位二进制码为111 1111）进行二进制相加运算，结果表示B15～B9，去掉最末位B9，产生高位二进制B15～B10。

（4）把高位二进制B15～B10.与低位二进制B8～B1拼接组成码制转换结果的14位二进制数字量B15～B10 B8～B1。

测试案例：

在原码显示时，19芯插头各脚信号对应数据显示值：

第1根数据线与公共点短接输出为1;第2根数据线与公共点短接输出为3;第3根数据线与公共点短接输出为7;第4根数据线与公共点短接输出为15;第5根数据线与公共点短接输出为31;第6根数据线与公共点短接输出为63;第7根数据线与公共点短接输出为127;第8根数据线与公共点短接输出为16383;第9根数据线与公共点短接输出为0;第10根数据线与公共点短接输出为256;第11根数据线与公共点短接输出为768;第12根数据线与公共点短接输出为1972;第13根数据线与公共点短接输出为3840;第14根数据线与公共点短接输出为7936;第15根数据线与公共点短接输出为16128。

4 MCGS监视软件设计

4.1 界面设计

现场11个LCU（Local Control Unit）通过西门子工业交换机与位于监控室内的上位监控主机连接。实现高效数据SCADA（Supervisory Control & Data Access）是闸门控制与水情测报的关键。基于此，要求开发出既能实时监控系统运行，又便于快速开发及系统后续升级维护的监控软件是必须的，而MCGS组态软件很好的满足这一要求。采用MCGS设计的软件主界面如图2所示。每孔闸门的状态信息可以实时监测显示，形象而直观，触摸屏与上位机采用一致的设计风格，简化操作人员的操作，友善的人机界面改善了自动化的操控性能。控制界面的设计与此类同。

根据系统要求，需要完成水情信息记录，闸门动作记录，网络数据传输入库管理，报表打印与记录。而MCGS组态软件的策略设计是实现系统高效与实时信息处理的关键。数据库的结构设计是有效管理数据的保证。论文重点从这两点来论述策略的实现。

4.2 MCGS数据处理策略

高效的MCGS数据处理策略关系到系统的可靠运行，是监控软件系统设计的关键[5]。本设计包括建立数据库数据变量，系统运行时数据处理策略。

4.2.1 数据库变量的建立

建立的数据库为Microsoft Access数据库，该数据库简单而易于维护[6]。表1给出了MCGS实时数据库数据表格变量，工程有效变量17个，包括操作权限、电机状态、过载、远方、闸门状态等;其余变量如data、test等为调试用的中间变量。由于每孔LCU电气设计完全相同，所以对应的变量设计也完全一样。

4.2.2 数据库变量与PLC变量的通道连接

要完成PLC开度与水情信息的采集或上位监控计算机的控制命令下达，必须要编写驱动程序。由于驱动程序可以采用MCGS自带的设备驱动，所以，只要完成数据库实时变量与PLC变量的通道连接工作即可。

打开MCGS设备驱动工具箱，将“通用TCP/IP父设备”选进工具箱，然后设置通信参数，最小采集周期默认值为1000ms，可以调整该参数，但不能太小，否则系统响应速度跟不上，一般不能低于100ms。网络类型要选择：TCP。本机IP地址指的是触摸屏或上位监控计算机的IP地址，远方地址指的是所连接的PLC的IP地址。只有正确设备才能保证连接无误。

然后，将“标准Modbus通信子设备”选进工具箱，并置于“通用TCP/IP父设备”之下。然后设置参数，并完成通道连接。如“手动”对应PLC内部的开关量地址%M0，“现地”对应PLC内部的开关量地址%M1，即MCGS数据库中的实际地址编号为PLC中M区位地址编号加1。100XX表示只读开关量，000XX表示读写开关量，3DF00XX表示只读模拟量，4DF00XX表示读写模拟量。

4.2.3 实时数据处理策略

水文数据日报表，水文数据月报表，闸门动作报表等信息获取，必须通过编写策略来实现。图4给出了本工程设计的5类策略，属于MCGS循环策略，周而复始的执行策略行。策略循环时间可任意设置，如设置成500ms，则每500ms执行一次策略行。具体实现不再赘述。

5 结语

屈家店闸门自动化监控系统采用了全新的工业以太网络架构，高性能的法国Schneider Twido PLC，在MCGS组态软件开发的监控软件上实现了实时水文数据采集与闸门升降控制，完成了信息的网络传输，报警报表。现在系统已顺利完成调试，投入运用以来，稳定，可靠，实时性能均有突出表现，对闸门控制与信息处理自动化工程建设具有重要的推广价值。

参考文献

[1] 李浩霖.永定新河综合治理工程（屈家店闸下至大张庄闸段）施工组织设计思路简述[J].内蒙古水利，2015，02：35-36.

[2] 李洪蕊，郭建琦，高诚.屈家店枢纽北运河节制闸安全鉴定分析[J].陕西水利，2015，02：45-47.

[3] 张松涛.屈家店枢纽自动监控系统应用浅析[J].海河水利，2005，01：46-47.

[4] 杜岗，姜伟，于红.屈家店水利枢纽综合测量系统设计[J].常州信息职业技术学院学报，2015，06：24-27.

数字化空间设计范文第4篇

关键词：XX科技孵化园区 网络数字视频监控系统 设计方案 应用

Abstract: the configuration of software and hardware equipment type selection, the whole system should both comply with the tide of new and high technology, the key of digital video, compression, decompression, stream, transmission adopts is widely used in engineering construction technology at home and abroad with the products. On the premise of meet the function, system design to be advanced, and maintain advanced in a period of time in the future.

Keywords: XX science and technology incubation area, network digital video monitoring system design application

中图分类号：N945.23 文献标识码：A文章编号：

1.概述

1.1 项目背景

XX科技孵化园是XX市最大的高科技企业创业园区之一,该园区一期工程在2008年完工时,就已经安装了全套的模拟视频监控系统,确保园区内部企业的安全防范工作顺利落实｡随着科学技术的不断进步,传统的模拟视频监控系统已经无法满足逐渐增加的安全防范需求,网络数字视频监控技术日趋成熟,更大容量,更多点位,更智能的管理,更人性化的操作,使得网络数字视频监控全面抢占了视频监控项目的制高点｡该孵化园二期工程完工后,根据各相关部门的要求,分析实际技术环境,最终选择全面使用网络数字视频监控系统｡同时,对一期工程的传统模拟视频监控系统进行全面升级改造,并入新建的网络数字视频监控系统中,统一管理｡

此次项目难点在于除了二期工程的视频监控系统构建外,还需要在尽可能利用原有建设条件的情况下,将一期模拟视频监控系统全面改造升级,并入新的网络数字视频监控系统当中,保证园区整体安全防范体系的完整性｡

1.2设计依据

设计方案是根据客户的要求和园区的平面图纸,参照国内外相关法规和标准设计的安防系统解决方案｡我们将本着诚挚､严谨､负责的敬业态度,根据本工程的实际要求,利用成熟的技术经验提供设计方案｡

2.系统设计

2.1设计思路

此次设计思路如下:

(1)根据要求,此次设计采用服务器集群结构,实现“大容量､多画面处理､实时录像和回放､联网远程监控”的目标｡

(2)此次设计系统便于以后用户的安装､操作和今后的维护便利;

(3)系统设计考虑了各种兼容要求和扩容要求:包括现有数字设备的接入､现有模拟设备改造接入､控制及监控点后期扩容､系统规模扩容､临时授权用户远程监控等各种可能扩容方式下对现有网络的兼容和便利性,设计的系统能够满足兼容和平滑扩展的要求｡

(4)系统设计对网络传输路由具有良好的适应性,可以在局域网､广域网､城域网､无线网络等各种方式下运行｡根据网络资源的情况,在不同的网络带宽下可以灵活设置编码格式,以获得不同的图像质量｡

(5)此次设计的系统是按标准和开发的,系统软件全部采用通用的主流标准;如系统采用标准的TCP/IP协议､接口标准通用等;适合生产园区安保系统各个标准子系统的集成｡

(6)系统考虑了操作冗余､数据安全和远程鉴权等技术手段,保障系统安全运行和不受外部入侵,完善的身份认证能力,保证系统稳定运行｡

(7)在技术性价比方面,方案采取实用的原则,不追求高端设备的堆砌,特别是对于旧系统的升级改造方面,方案本着尽可能利用现有设备的原则,选择通过传输设备的替换,将已经布线完成的模拟监控系统有效利用,大大降低了施工及线材成本,更无需影响一期楼内的正常工作,完全达到最大可能的项目性价比｡

新建数字网络综合监控系统的关键设备包括监控系统软件平台,网络硬盘录像机(NVR),网络摄像机和专用传输设备｡

在项目中,采用了北京安力博发科技有限公司的“佰沃”数字视频监控解决方案所包括的软硬件产品来搭建系统｡

2.2总体框架

根据生产园区网络数字视频监控系统要求,结合实际情况,设计如下方案｡

所有的视频的传输､切换主要包括“佰沃”高清低码流网络摄像机(枪机､半球､智能高速球),“佰沃”BDNVR网络硬盘录像机,“佰沃”BDCMS数字视频监控管理平台软件,“佰沃”B-DTA100/200数-模以太网延长器等专业设备来完成｡对系统的设计,严格遵照国家及部级标准来进行,使整个系统的配置充分的体现科学合理､实用､经济的原则,以达到较高的性能价格比和保护技术的先进性,同时也使系统的功能和容量都具有可扩展性,为今后的升级和扩充创造了一个较大的技术空间｡

系统结构如下图,前端的“佰沃”高清低码流网络摄像机采集视频信号并进行压缩编码,然后通过网络将数字化后的信号传到监控中心｡

2.3监控中心配置

园区监控中心放置安装了”佰沃”BDCMS视频管理平台客户端的“佰沃”BDNVR网络硬盘录像机(NVR)以及安装服务器软件的服务器､虚拟矩阵工作站等设备｡

“佰沃”BDNVR网络硬盘录像机(NVR)负责存储及转发前端网络摄像机发送过来的视频流,单台”佰沃”BDNVR网络硬盘录像机(NVR)最高支持70路高清(按照4Mb码流计算)画质图像的存储和转发,NVR系统可以通过联网的方式使多台BDNVR网络硬盘录像机(NVR)成为一个整体的监控系统,通过一台中心管理服务器进行统一的管理和操作,更加方便用户的使用｡

“佰沃”虚拟矩阵工作站可以将”佰沃”BDNVR网络硬盘录像机(NVR)转发的实时视频或者录像数据在监控中心解码上墙显示,如果有其他用户需要查看监控图像,只需要安装”佰沃”BDCMS监控平台客户端软件,经过中心管理远的授权后,可通过客户端登陆到服务器上实现对整个监控系统的监看｡

客户端可以根据具体情况增加,只要PC与本网络相连即可,中心则无须增加任何设备｡若监控点发生问题,值班人员可以及时通知事发地点的值班人员或亲自处理｡

2.4监控前端配置

为了获得最佳图像效果,原有模拟摄像机的清晰度已经无法满足需求,因此将前端摄像机统一配置为“佰沃”高清低码流网络摄像机,且以枪机､半球､高速智能球这三种摄像机为主｡

在主要出入口配置“佰沃”BD10C-130HD1W1/1高清宽动态枪式网络摄像机,对进出的人员,车辆进行记录,宽动态效果可以在强光照射的条件下,清晰的记录车辆牌照的图像｡

周界及主通道采取枪机与高速智能球型摄像机搭配的方式,确保在发生非法入侵等特殊情况时,通过高速智能球型摄像机的操控,室外场所可以做到无死角监控｡

楼宇内部采用半球及枪机搭配,即保证了隐蔽,美观,不会影响楼内人群的正常工作生活,又可以实时监控并记录各个公共区域内的安全情况｡

2.5传输线路配置

由于涉及模拟监控升级改造及新监控点位的建设,因此在传输线路方面分为两个部分进行｡

旧有模拟监控系统的前端采集设备为了保障图像清晰,已经全部升级为高清网络摄像机,因此需要将前端的网络信号传输到控制中心｡

按照以前的做法,应该将原有布设的模拟信号传输线路(同轴线)全部废弃,重新布设网线,交换机,光纤传输器,光纤等全新的传输线路｡但是这种方案浪费较大,不仅原有的管路完全浪费,新建管路也涉及大量的重复投资,更重要的是在布设线路时会对楼宇内人群的正常工作生活造成极大的不便,严重影响园区的服务质量,对园区形象造成极大的损失｡因此,在方案中,采用了“佰沃”B-DTA100/200数-模以太网延长器,对原有系统进行升级改造｡

“佰沃”B-DTA100/200数-模以太网延长器以“对”为单位,一前一后,前端设备可以将前端网络摄像机采集并编码出来的网络信号,转为可以在同轴线内进行传输的模拟信号,利用原有的模拟信号传输线路,统一的传输到控制中心,再经过后端的设备,还原为高清网络信号,进入整体网络系统当中｡

这种方式利用了原有的管路,节约了大量的线材,辅材,传输设备等费用,降低了人工的工作量及施工费用,安装极其简便,把原有系统升级改造对楼内人员的影响降到最低,将原有系统轻松简便的融入了新建网络系统中｡

新的监控点建设则直接基于局域网络,通过各级交换机,光纤等设备,构造新的网络传输系统｡

数字化空间设计范文第5篇

关键词：数字化校园；职业院校；教科研；内控制度

中图分类号：G717 文献标识码：A 收稿日期：2015-12-25

一、职业院校教科研内控制度的建设及管理

1.职业院校教科研内控制度建设及管理的思路

一是以规范职业院校教科研活动为基础，以防控事业活动风险为主线，以实现合法、规范、有序完成预定的事业活动，提高事业活动的效率和效果为内部控制目标；二是以资金活动为基础， 以防控财务风险为主线，以合理保证单位经济活动合法合规、资产安全和使用有效、财务信息真实完整为内部控制目标。在此基础上，将事业活动内部控制制度和财务活动内部控制制度相融合，构建职业院校教科研内部控制制度体系。

2.职业院校教科研内控制度建设内容体系

（1）科研项目管理。包括在校刊、合法出版社及报纸上发表的教科研论文或专业作品，公开出版的著作、译著、教材等，科研课题项目（国家级、省部级、市校级课题），市级以上获奖的各级各类成果，国家授权的发明专利、实用新型专利、外观设计专利。

（2）科研项目经费管理。科研处和财务处共同负责分配、管理、监督、检查科研项目经费的预算。科研项目经费报销由项目负责人签字后，由科研处按照科研项目经费规定审核后签字，财务处再按照财务制度的规定审核支付。

（3）教学科研奖励评价。给予教科研工作先进个人和先进系部奖励，坚持以教学为中心，科研与教学相结合，先进个人根据专兼（职）教师的教科研成果量化考核分值结果评选确定，先进系部根据系部科研工作组织、成果进行定性和定量考核，根据考核结果进行评选。

二、基于数字化校园环境下职业院校教科研工作管理的有效措施

1.目前数字化校园建设的现状分析

教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出：“高职教育要重视优质教学资源和网络信息资源的利用，把现代信息技术作为提高教学质量的重要手段，不断推进教学资源的共建共享。”目前，学校以数字化信息和网络为基础，尝试在传统校园基础上构建一个数字空间，以提高传统校园的运行效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化。

2.基于数字化校园环境下职业院校教科研实施系统化管理

经调研，很多职业院校教科研管理工作主要通过人工管理，如用Excel、Word等办公软件处理项目管理、成果管理、科研经费管理、科研考核、年度统计等工作，这种管理模式势必带来大量的工作量，致使工作效率较低。结合职业院校的实际特点，科研管理系统可从以下方面实现管理效率的提升。

（1）设立人员管理功能数据库。建立科研人员数据库，在数字化校园管理平台的基础上为每一位科研人员分配一个账号，用于登陆录入和修改自己的个人资料，当然，也可以随时登陆更新个人资料。

（2）设立项目管理功能数据库。在项目管理中可体现项目状态，如已申报、待立项、不立项、已立项等内容。

（3）设立成果管理功能数据库。教科研成果包括著作、论文、专利、教材等方面，同时管理系统可以统计这些成果的名称、级别等等，便于学校可以按照人员、类别或时间对学校的教科研成果进行统计。

（4）设立科研考核功能数据库。每一个学校在学期结束或学年结束时都要对教师的教科研能力进行考核，该系统可以对教师的科研成果进行分类汇总和积分，以便计算每一位教师的教科研工作量和展示其成果，并进行汇总排序。

（5）设立经费管理功能数据库。学校可以为每一位科研人员设立专门的经费账户，账户中体现科研经费支持额度和报销后的所剩余额，这样非常便于学校科研经费的管理。

参考文献：

[1]王鸿丹.基于工作流技术的数字化环境下科研资源管理模式初探[J].科技信息，2012，（33）.