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工作中存在的不足网络舆情监测工作是指网络信息工作的部门或人员在特定时期或者在特定的事件中对公众在互联网上发表的言论和意见进行监视、收集、分析、整理及预测的行为,这些言论被称为网络舆情。
当前的网络舆情监测工作平台主要是基于信息采集、整合技术和智能处理技术,通过对互联网海量信息的自动抓取、自动分类聚类、主题检测、专题聚焦,实现对用户的网络舆情监测,并由相关部门形成舆情工作报告、舆情信息简报等,为舆论引导提供可靠的分析依据。
进入大数据时代,网络舆论呈现的新特点,促使网络舆情监测工作暴露出诸多不足之处,这为网络舆情监测工作带来了诸多挑战。
网络舆论信息格局发生变化,舆情分析质量亟待提高。据人民网权威的《2016年中国互联网舆情分析报告》显示,在2016年,伴随着移动互联网应用不断向社会各层面渗透,网络舆论的格局发生了很大变化,如网民结构与社会人口结构趋同,网民产生代际更新导致网络流行议题和文化热点发生转换,微博、微信平台化,专业自媒体步入兴盛等。在这样的变局下,网络舆情监测工作面临着新的挑战。然而,有些部门的舆情信息收集工作仍然停留在报刊、门户网站、BBS、微博等开源信息的收集阶段,并未将新闻客户端、微信、直播等平台打通,难以保证舆情信息分析的全面性以及舆情热度指标的准确性。《2016年中国互联网舆情分析报告》还对近五年来参与当年最具网络关注度的20个舆情热点事件讨论的320万微博用户样本进行了分析,发现关注新闻事件和聚焦热点话题的网民发生了代际交替,在性别方面,女性的比例明显上升;在地域上,三、四线城市用户增长迅猛。受众层面发生的这些变化,也将在舆情监测工作中体现出来。然而在目前的舆情监测工作中,相关信息部门的舆情信息报送在内容上只是就事论事、停留在现象层面,对受众的成分、热点事件的社会背景以及事件背后所反映出来的社会问题没有进行细致深入的研究分析;在形式上,网络舆情监测工作的报送还停留在工作动态报告或者事件日志等形式的报送上。这样就造成了网络舆情信息的价值作用降低、服务能力减弱的问题。
热点事件话语体系不可控,舆情预警能力亟待增强。纵观近年来发生的热点公共突发事件,可以发现,在以大数据为基础的社交平台上,公众的话语体系呈现出了一些全新特征,如舆论主体的匿名性、参与渠道的多元化、生成议题的自发性、交流观点的无界性、汇集意见的实时性、发展趋势的不确定性等。这些特征与舆论话语体系在传统媒体的呈现完全不同,网络舆论热点事件话语体系的不可控性大大增强。
在社交媒体平台上,自媒体呈现出来的话语体系最为庞杂。许多舆情信息不仅包含结构化数据,还涉及大量非结构化数据,若对其准确性、真实性逐一核查,既耗费人力又耗费时间。就内容而言,较多负面、虚假舆情具有较强的隐蔽性,单纯以关键词或主题词进行搜索容易产生误判、遗漏。话语体系的不可控性增加了舆情监测工作的难度,这要求工作人员必须具备过硬的专业敏感性以及较强的网络操作技能。但是目前大多数舆情监测工作部门的信息工作人员缺乏专业化的训练,舆情信息工作水平参差不齐。就舆情监测平台系统来说,对于舆情信息的跟踪分析灵敏度较低,在有些热点事件的处理上没有按照公共突发事件的分类标准进行准确的分级,从而导致网络舆情信息的分析判断力体现不出其应有的情报价值,预警能力也随之削弱。
舆情监测的技术体系落后,人机不协调问题亟待解决。网络舆论的实时性及其发展的不确定性要求网络舆情监测必须迅速、及时,但很多单位部门的舆情监测平台的方法技术体系滞后,部分单位采用了网络监控系统、有害信息过滤系统等方式进行网络舆情监测,而有些单位为了节省舆情监测设备的成本,甚至将网络舆情监测工作依托于人工网页搜索及浏览的“人工盯梢”方式上,这成为监测工作的一大阻碍,监测工作出现疏忽错判也在所难免。排除资金、人力等客观因素,现阶段的网络舆情监测工作中技术方法体系的不足主要归因于“人机不协调”。机器与人工的协同分工模式不成熟、机器的辅助力量不够,导致人工智能技术在预测监测体系中分析情感、预测走势、检查效果等方面应用还稍显粗浅、机械,而在需要人工进行的高级维度分析、提出应对策略等层面,机器的应用又显得粗糙以及同质化。
人工智能为网络舆情监测带来的三大变革
网络舆情监测要适应大数据时代人工智能的要求,就必须顺势而为,积极进行变革,主要包括网络舆情监测技术体系的变革、网络舆情监测研究范式的变革以及网络舆情监测管理思维的变革三个方面。
网络舆情监测技术体系的变革。将人工智能技术应用于网络舆情是为了更好地对舆情进行分析研判,通过直观、简明的方式描述网络舆情信息的产生,进一步推导信息传播主体的态度倾向性、情绪感染性以及初衷、意图等,从而预测网络舆情信息的发展趋势。
如果说在“小数据”环境下,网络舆情监测工作还可以依托于“人工盯梢”的方式来完成,那么在“大数据”环境下,当数据的量级达到了EB甚至ZB级别后,以人工监测来把握舆情脉络已成为不可能完成的任务。而那些隐含在网络舆情信息中的观点、态度及情绪的表达,更难以从泛滥成灾的信息碎片中被真正发掘出来。加之海量信息的不共享所带来的“信息盲区”,更使得舆情信息分析不够严谨,易偏离实际,而这些问题都需要依托搭建智能化的网络舆情监管平台来解决。在平台上可以通过三种人工智能技术实现数据分析与人工智能研判相结合,再借助如眼动仪、脑电仪等受众检验仪器对网络舆情信息进行综合化分析。三种主要的人工智能技术主要包括:一是Web挖掘技术,该技术把互联网与数据挖掘技术结合起来,对网络上结构化数据如文字言论,以及非结构化的数据如视音频、图像等信息进行采集,完成信息前期处理的第一步;二是语义识别技术,该技术是利用采集到的信息,通过对语句中的关键词进行词义推断处理以及句子语法结构的分析,从而将复杂信息简单化,这是对采集的信息数据做进一步识别推断的过程;三是TFDF信息聚类技术,该技术主要提升数据信息的分析和分类速度,使网络舆情监测工作的处理更加及时,反应更加灵敏,提高采取措施的时效性。
人工智能技术的介入将有利于对信息进行挖掘、采集、分类、整理,从而找寻出最核心的关键性数据。在此基础上,还可以运用人工神经网络预测模型,对网络舆情的性质、发展趋势进行正确描述,并提出相应的对策。
网络舆情监测研究范式的变革。人工智能和大数据对网络舆情监测工作及其研究产生了颇为深刻的影响,舆情监测的研究范式从多角度发生了转向。
第一,舆情监测工作视角的转向:从单一化到多元化。在社交媒体平台上,受众的角色首先发生了转向,由信息的被动接收者转变为信息的参与者和传播者。这一转向给网络舆情监测工作带来了新的挑战,当受众是单纯的信息接收方时,网络信息的可控性强,舆情监测工作形式单一,把关相对容易。而受众角色发生变化以后,网络信息传播的不可控性大大增加,信息传播速度加快,信息传播呈现多元化特征,把关难度增加,网络舆情监测工作也从单一转向多元化,还需要对信息进行疏导、研判处理。
第二,研究视角的转向:从内容研究转向“内容+关系”研究。传统的网络舆情信息研究最重视的是受众借助网络进行的话语表达,其研究视角主要集中在内容层面。随着人工智能技术的介入,这一单向视角将发生转变,潜藏在内容层面背后的网络受众心理、行为、动机、诉求等多方面因素都将被关注到。借助人工智能技术及大数据分析技术,网络舆情信息的研究视角将透过内容层面深入到关系层面,转向对网络受众社会心理描绘、社会关系呈现、社会话语表达等多维度的研究。
第三,研究重点的转向:由舆情监测转向舆情预测。当前的网络舆情监测工作主要通过对当下网络舆情的动态信息进行随机采样来收集、整理、分析,更多的是关注已经发生的事件在过去及当下的动向,对未来的发展预测难以兼顾。而借助人工神经网络预测模型,通过自然语言处理、模式识别及机器学习等人工智能技术,可以对网络舆情的性质、发展趋势进行正确描述,再结合大数据分析处理整群数据来实现预测功能。比如,著名的搜索引擎公司谷歌通过关注用户搜索中的“流感”关键词来预测实际流感发生的时间,往往可以提前两三个周对流感的爆发进行预报及预防。
网络舆情监测管理思维的变革。在以人工智能技术为支撑的网络舆情监测平台出现之前,相关舆情监测部门的管理者往往由一人或几人的小团队组成,在监测信息数据量级不大的情况下,这种小作坊式单打独斗、面面俱到的舆情监控管理思维可以基本满足需求。但是随着人工智能技术的发展及大数据时代的到来,这种小作坊式的舆情监测体系面临瓦解。当前,商业化运营的软件监测团队多达几百家,这些监测软件服务商通过开发相应的舆情监测软件为政府部门、企业主体以及科研院所提供服务,进行简单的舆情信息数据采集及分类处理工作。在数据开源的情况下,这些软件服务商的竞争逐渐由粗放型、低层次化向数据处理的优化、人机互动、机器算法的精进等层面转变。
在以上变化的基础上,舆情监测的管理思维也必须转向,组建一支人员分工明确、高度聚合集约的舆情分析团队势在必行。舆情管理的思维变革依托于人工智能监控系统改变团队的组织结构及管理方式,通过智能化的舆情监测系统代替低效的人工操作,其专业性要求颇高,而最佳处理模式就是专业化团队加人工智能技术。按照这样的管理思维,未来舆情监测团队的分工将更加明确,行业内部集约聚合程度将进一步提高,行业有机化程度也将逐步增强。
[关键词]舆情信息 增值 模式 研究
一、当前信息工作的主要难点
1.技术系统阈限。
新媒体时代,海量信息突破人脑筛选研判的极限,而诸多偶发性因素使社会舆情更加复杂多变,这就需要通过技术创新,完善相关信息的收集渠道和方法,提高舆情信息监测分析的工作效率。目前,信息技术已被广泛应用在舆情监测和研究领域。专业的舆情监测系统,能通过对网络各类信息汇集、分类、整合、筛选等技术处理,形成对网络热点、动态、网民意见等方面的实时跟踪统计。舆情分析师在此基础上对事件进行倾向性统计与关注度趋势分析,可以为决策者提供科学化的信息服务。
人工智能的舆情系统,能够对突发事件、涉及内容安全的敏感话题进行跨时空分析和预警,但由此也衍生出“技术万能”的工作惰性。实际上,舆情系统的智能化水平,在语义识别、情感辨析方面存在较大的“瓶颈”阈限,在应对各类舆情事件的场域变量和约束条件方面,难以适应市场环境和用户需求无界等因素。只有将专业人士的宝贵经验、逻辑推理规则与系统结合,才能更好的实现人机结合,建立一条从事实认定到价值判断直至应对处置的“全程高速公路”。
2.采集信源失真。
是否能够有效进行舆情研判,关键在于舆情信息的收集和监测。面对复杂严峻的舆情态势, 各级政府部门开始组建自己的舆情信息队伍,建立专门的抓取渠道,并设计出科学的搜集流程,形成通畅的、可靠的舆情汇集系统。但是,这类由政府部门自身成立的信息机构,主要收集汇编群众对本地区、本部门工作的反馈,侧重于“听民意”而不是“问民意”,甚至会“报喜不报忧”,僵化为对本部门、单位、系统的决策印证。
在信息采集的过程中,信源受采集主体主观因素的影响和客观条件的限制,会造成采集到的信息失真、过时、失效。主观因素有:决策者长官意志制约,信息采集者取舍不当或定向采集,查证信源不规范、文本核对不严谨等。客观条件主要指采集信息的方法误差,比如:抽样的偏差,计量的误差,调查问卷的设计不当,数据汇总失误等。凡此种种,都会制约舆情工作的分析深度和实用程度。
3.研判能力薄弱。
网络时代,媒体格局以及舆论生态的变化,显著改变着各级决策者对信息的需求。信息数据无限性和决策者关注能力有限性之间的矛盾,为舆情信息及衍生服务提供了很大的发展空间。在“一切皆可量化”的数据时代,决策者要想准确把握民意、避免误判,就必须通过第三方对舆情信息进行立体化、全局化、动态化研究,通过挖掘、分析舆情关联数据,对各种信息加以对照比较,从中提炼出与决策信息,为管理职能的正常履行提供必要的条件。
对舆情信息的把握和研判,对于舆情管理至关重要。因其专业化的要求越来越高,研判难度也越来越大。目前舆情报告主要不足在于:舆情信息研判一般化、同质化倾向较为严重,对舆情信息缺乏深度分析,对网络舆情的发展态势缺乏预见性,能影响领导决策的信息分析欠缺,服务地方党政部门的功能不足。在运用多种形式进行舆情分析等方面,我们的舆情服务浅尝辄止,不仅缺乏连续性、系统性,还缺乏针对性和实效性,与政府和社会的需求都有较大的差距。
4.工作机制滞后。
合理运行、高速运转的工作机制,是推动舆情信息工作科学合理运行的重要前提。面临舆情攻防新形势,需要相关职能部门根据决策机构的工作部署和形势发展需要,通报舆情信息需求要点,对舆情信息进行科学筛选、深度提炼、量化统计,共同探求规律性的东西,进一步理顺管理体制和工作机制,使舆情信息工作沿着为决策服务的方向有效运转。
舆情信息工作是一种群体劳动,这种劳动的组织形式又与工作机制的运行紧密连在一起。目前,舆情的引爆点和传播渠道正在从互联网转向移动互联网,舆情信息在新旧媒体之间出现了快速的跨界传播和强烈互动。舆情传播渠道之间的互动效应又导致本地舆情外溢、境外舆情倒灌,传统的内宣和外宣之间的界限逐渐模糊。舆情信息工作被舆情发展推着走,工作机制滞后导致对舆情信息双向互动、多频共振估计不足,给信息研判和利用带来相当难度。
二、信息增值开发的主要模式
1.广谱监测与重点筛选结合。
正确决策的出台,离不开信息工作的高度组织化与科学化,合理的信息构架将极大的丰富决策内容。由于传播技术的进步以及传播环境的日渐放开,信息呈现“爆炸”态势,但真正有价值的信息被大量垃圾信息所淹没,受众往往面对庞杂的信息茫然无措。信息环境的污染和信息垃圾的产生,不仅妨碍了决策效率,还会导致决策失误或是难以作出最佳决策。毫无疑问,不合理的信息架构会严重影响决策的时效性和科学性。
鉴于舆情信息工作有较强的目的性和指向性,从坚持广度和深度两方面,不断进行更大范围和更深层次的开发,可以使信息不断增值。具体到某项工作或事件中,应遵循“广谱监测,重点筛选”的点面结合原则。广谱监测,是指信息搜集部门要多渠道、全方位地搜集原始材料,在舆情信源上进行广谱覆盖,保证服务对象对信息的量的需求;重点筛选,是指信息部门搜集到原始信息后,在领会决策意图的基础上,通过更加灵敏高效的监测方式、工作机制对垃圾信息和冗余信息进行去重处理,确保信息精准高效。
2.静态反映与动态变化结合。
信息工作为决策服务。准确、全面、及时的信息报送,既是进行科W决策的基本前提,也是检验既定政策方案有效性的重要依据。“静态反映”是指舆情信息在事件演绎过程中留下的“痕迹”,其最基本的特征是具有“记忆性”;“动态变化”是信息不断发生改变的过程,其最大特点是前后状态不同。如果说“静态反映”特指信息状态具有“记忆性质”的话,那“动态变化”就指的是对信息状态的“加工”过程。信息状态所发生的各种改变,都是通过“动态变化”来实现的。
舆情信息利用效率的标志是信息利用后引发的决策效益,这决定了舆情信息工作是贯穿于用户解决问题过程的信息服务,是动态的全程服务,是面向增值的服务。具体到舆情信息增值开发的方向,从静态反映的层面看,要注重信息的整体分析,客观反映事物的本来面目,在筛选取样、研判分析环节要实事求是,尤其注意辨析舆论场里的“小众声音”,为决策者提供真实情况;从动态变化的层面看,要注重信息的系统综合,对信息的处理要注意反映事件作为过程而存在的动态变化,反映出不同时期不同条件下事件的不同变化,使之具有普遍意义和代表性,这样才能准确反映事件的基本情况。
3.一般分析与专业研判结合。
舆情信息是向决策者提供的具有一定研判深度的信息,它是舆情分析师对相关问题进行综合分析后得出的具有规律性的认识。一般分析与专业研判的区别在于,一般分析是确立服务对象和决策方向后,获取的具有专门指向性和一定深度的信息,但对舆情事态的呈现及演绎缺少深入挖掘和研究;专业研判通过分析问题产生的深层次原因及其未来的发展趋势,对当前存在问题或发展趋势提出的合理化建议。相比一般分析,专业研判重在整理、研究,需要付出更大的成本,因为这需要智力、时间和精力的综合付出,是加倍的脑力劳动。
舆情信息增值不要局限于信息本身,应在一般分析基础上,遵循“研究深入透彻,方案切实可行”的纵横交错原则进行二次乃至多次提炼。研究深入透彻,是指要认真研究决策动因,研究与之相对应的方方面面,然后进行综合分析,明了问题的实质,找寻问题解决的方案;方案切实可行,是指拟定的应对方案要与实际结合,既能促使原有问题的解决,又能不产生新的问题。有些舆情信息通过不断提炼加工,会出现多次增值,这就要求对各类舆情信息进行系列开发和连续开发,抓住对全局有较大影响的重要问题,在正负反馈的往复信息环流中服务领导决策。
4.均衡对等与有效反馈结合。
信息的不完善存在于决策设计、制定、执行、评估和反馈的各个阶段,由此导致的决策偏差主要体现在两个方面:一是在决策设计还不完善的时候,许多信息还没有收集和得以确认的时候,就需要立即决策,并付诸执行;二是决策者在决策过程中不能面面俱到,使决策在执行中出现偏差,难以达到决策初衷。“果断地拍正确的板”,这是决策的理想状态,但由于不可预知的因素的影响,这些决策在执行层面难以贯彻始终。这就要求决策者不仅要科学决策、慎重决策,还要研究决策执行过程中的影响因素,进行细致的比较分析,找出解决办法。
考虑到舆情信息对各类决策的“纠偏”意义,其升值开发应该遵循“均衡对等、有效反馈”的原则。各类信息中,总是已知因素多,未知因素少,即使是已知因素,也往往是简单的现象外现,并不反映事物的本质。决策者要想为准确预测未来发展趋势寻找信息依据,就必须保持舆情信息均衡,在政策设计中完善信息链,在政策执行中进行跟踪优化研究,通过有效反馈确保决策能够发挥更大的效用,取得最大的社会效益。
三、舆情信息服务的发展趋势
1.行业调研,预测趋势。
随着中国进入经济新常态,企业将面临更多严峻挑战,市场信息显得尤为重要。信息服务可以在舆情和商情之间灵活切换,结合行业现状,为企业引进和提供最前沿的行业市场商情和企业管理资讯。一般而言,多数市场信息只是碎片化的反映微观活动。如果对同类信息进行筛选提炼,就能发现对行业趋势、宏观信息有一定影响的共性问题,从而使原有的信息大幅度增值。
行业调研属于类智库的信息服务,可以结合舆情服务的渠道优势,将政府统计部门、工商部门、行业协会、海关及其他合作机构作为重要信息渠道,通过定性调查、定量调查等相结合的方式,以政策、细分行业与市场、渠道、对标企业、用户等维度为研究对象,最终推导出更接近于市场真实情况的信息数据和研究成果,从而全面准确地评估行业动态和发展趋势,提出相应的决策建议和解决方案,直接服务于企业的细分市场战略。
2.舆情研判,服务决策。
科学决策需要适量、适时的信息支持。信息结构失衡会对决策公正性造成影响,不利于公共决策发挥最大成效。在海量的网络信息环境下,决策者面临的问题不是信息匮乏,而是信息过载和信息噪音。光怪陆离的舆论生态信息庞杂,往往会令决策者陷入茫然D挫的“无力感”。决策者一旦错判真实的公众意愿,极有可能作出偏离科学轨道的盲目决策,导致公共决策的非代表性。
网络舆情作为社情民意的集中反映,是各级政府平衡社会各方利益时的重要考量要素。在重大决策中,高质量的舆情信息服务可以帮助决策者辨识“微时代”网络空间的思维方式、社交方式、情绪色彩,避免舆论场产生理解偏差或是价值误判。舆情信息服务的质量贵在研判,在主动发现和捕捉初发性、苗头性信息的基础上,进行更大范围的类比分析和深入研究,分析得越深入参考价值越大,尽量多开发对超前决策有参考价值的倾向性信息,以更好地发挥参谋助手作用。
3.数据整合,推动变革。
在具体的舆情信息服务中,用户需求的“无界”与智能技术的“低能”经常构成冲突,用户对舆情数据的挖掘、整合有更高的期望和要求。信息的效用取决于信息的有用性,体现于信息的有效性。数据整合,不是技术与信息的物理结合,不是把智能技术仅仅作为舆情服务的工具,而是强调要利用智能技术完善丰富信息架构,优化服务模式,推动当前以舆情监测系统为中心的服务结构发生根本性变革,从而使舆情信息服务的智库作用真正落到实处。
舆情大数据的整合,在未来是整个舆情生态系统的变化,而不仅仅是技术的变革。信息有用,只是说明信息的潜在价值;信息效用,是指信息发挥作用,其价值得以实现的情况。作为政府和企业的资讯挖掘者和提供者,舆情服务机构需把握未来几年大数据在公共及企业管理领域发展的重要方向,充分整合政府和企业的数据资产,通过搭建关联领域的数据库、舆情基础数据库等,完善服务单位的决策流程和参考体系,构建并优化舆情信息增值开发的新模式。
4.战略规划,创新管理。
研究舆情信息的开发模式,不仅是社交媒体时代创新舆情管理的现实需要,也是构建舆情引导新格局的必然选择。在智库阶段,舆情大数据的搜集、分析和挖掘,不仅是以舆情服务为主体的数据呈现,还要把舆情信息工作放在整体中去考虑,放在战略层面加以考量研判,充分发挥信息的利用程度和利用效益,通过领导者决策转化为现实效能,如此才能体现信息服务的价值。
信息大爆炸正深刻改变人们的生活、工作和思维方式,也深刻影响社会舆情管理。站在规划的高度,需要社会管理者做好舆情信息增值开发的顶层设计,通过信息的析取、重组与研究来形成针对用户问题需要的价值信息开发;站在方法论的角度,需要舆情信息工作者注意到被反映事件、事物的综合因素,加强管理目标、管理模式、数据平台、支撑技术等方面的协同创新。
【关键词】无线传感网;ZigBee;S3C2440A;嵌入式系统
引言
近年来,我国对能源的需求不断增加,在一定程度上导致我国煤矿开采量不断上升。煤矿采煤方法与技术在煤矿开采中扮演着重要的角色,其中矿井安全是必须考虑的问题。我国煤矿事故常年位居世界前列,要避免煤矿事故,减少伤亡,就必须及时了解井下空气中有害气体含量和人员定位信息[1-2]。为了实现数据的无线传输,需要先组建一个高效可行的网络。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能[3-4]。
1.矿井监控系统的总体设计
本文设计的矿井监控系统主要实现了对井下安置的节点周围环境的监控,包括各种有害气体、图像等。包括数据采集系统、传输系统和上位机控制系统。其中数据采集系统实现对各个与之相连的传感器进行数据的采集和处理,并最终通过串口将数据传送给数据传输系统。传输系统接收到数据后,通过自组网实现无线传输功能。当数据到达上位机控制端时,则可以对该节点的数据进行分析并实现相应的控制。具体的流程如图1所示:
图1 矿井监控系统总体设计图
2.数据采集系统
本文中数据采集端微处理器采用的是ARM9系列的S3C2440A,主要实现图像、温湿度、二氧化碳、一氧化碳、天然气等数据的采集。该系统为开放性架构,可以增添数字传感器。系统总体实现流程图如图2所示:
图2 数据采集系统设计图
2.1 微处理器S3C2440A介绍
S3C2440A是三星公司生产的一款低功耗和高性能的小型芯片微控制器。其最高晶振能达到405MHZ。该芯片功耗低,简单精致且全静态设计适合于对成本和功率敏感型的应用,采用总线架构如先进微控制总线构架(AMBA)。S3C2440A 的突出特点是其处理器核心由Advanced RISC Machines(ARM)公司设计的16/32位ARM920T的RISC处理器。ARM920T实现了MMU、AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构,这一结构具有独立的16KB指令高速缓存和16KB数据高速缓存。这里微处理器S3C2440A的存储单元包括一个64M的SDRAM、一个2M的NOR FLASH和一个256M的NAND FLASH。SDRAM的型号为K4S561632C-TC75,其作用是为程序提供一个运行的虚拟内存,但不能保存数据,掉电即丢失。NOR FLASH的型号为 SST39VF1601,其主要存储系统运行的Bootloader(引导程序),一般该单元烧写引导代码后不经常改动。NAND FLASH的型号为K9F2G08,其主要功能是用来存储烧入的程序代码,掉电不丢失。其连接示意图如图3所示:
图3 S3C2440A存储单元示意图
2.2 图像采集的具体实现
图像传感器采用的型号为OV7620,OV7620属于CMOS图像传感器,由它组成的图像采集系统,比较常见的有:OV7620搭配OV5ll+、CPLD或FPGA。OV511+、CPLD或FPGA采集的图像数据通过USB 总线或双端口RAM 输出到PC或MCU(ARM、DSP等),由PC或MCU对图像数据进行下一步的处理。本文所设计的图像采集系统仅用一个ARM芯片就实现了OV7620 的功能配置、时序同步、数据采集与处理等功能,系统结构紧凑实用。OV7620的供电电压为5V,直接在ARM板子上取电。用到的引脚有:数字信号输出Y0...Y7,奇偶场信号FOOD,像素同步信号PCLK,行信号HREF,场信号VSYNC,芯片复位引脚RST,模拟信号输出VTO(用于调试对焦),SCCB读写引脚SCL、SDA,电源引脚VCC(+5V)、GND,一共18个管脚。由于S3C2440A的特殊性,其引脚中集成有对应的摄像头引脚,且和OV7620要用到的引脚正好一一对应,只需对应接上即可,然后就可进行编程采集数据。温湿度传感器采用的型号是AM2305,与单片机之间采用IIC通信,通过发送配置指令即可接收传感器自动发送的数据。二氧化碳传感器采用的型号是MG811,上电后通过采集输出引脚的电压值,转换为相应的二氧化碳浓度值即可得到真实的数值。一氧化碳传感器采用的型号是MQ-9,MQ-9气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温(1.5V加热)检测一氧化碳,传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大,高温(5.0V加热)检测可燃气体甲烷、丙烷并清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化,转换为与该气体浓度相对应的输出信号。通过S3C2440A采集输出引脚的电压值,然后转换为一氧化碳浓度即可。另外类似的传感器还有天然气传感器、空气质量传感器。
2.3 数据处理
采集到上述数据后需要经过一定的处理才能进行传送,这里对每一个传感器采集到的数据进行打包处理,包括前导符和标识符的标识。由于数字图像传感器采集的数据量比较大,这里必须对其进行压缩处理,采用DCT压缩方法,其处理流程如图4所示[5]:
图4 数字图像压缩流程图
8X8的DCT和IDCT表达式为:
(式1)
经过上述压缩算法,采集多组数据进行分析,通过下式即可计算出压缩比,其中LS为原数据量,Ld为压缩之后的数据量:
(式2)
可计算出压缩比的大致范围为:75.4%~ 91.1%。当对每个传感器采集到的数据进行处理后即可传送给数据传输系统。
图5 ZigBee监测系统结构图
3.数据传输系统的设计
Zigbee协议栈是一组基于IEEE 802.15.4的无线网络标准,它采用分层结构,根据开放式通信系统互联模型,具有物理层(PHY)、媒体介质访问层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)。网络层和应用层的协议由ZigBee联盟制定,IEEE802.15.4 标准定义物理层和媒体介质访问层[6-8]。CC2430/CC2431单片机是TI公司生产的一款专用于IEEE802.15.4和ZigBee协议通信的片上系统解决方案。芯片采用0.18μmCMOS工艺生产,工作时的电流损耗为27mA;在接收和发射模式下,电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430/CC2431休眠模式和主动模式的转换时间短,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。CC2430与CC2431的区别在于:CC2431有定位跟踪引擎,CC2430无定位跟踪引擎,在外观上CC2430与CC2431完全一样。
ZigBee矿井综合监测系统数据传输部分的主要硬件是围绕核心芯片CC2430/CC2431搭建的一套开发板,并在开发板上预留足够的外部接口引脚。由于CC2430与CC2431引脚互相兼容,所以CC2430的PCB设计同样适用于CC2431。本系统的参考节点(RefNode)采用CC2430芯片,定位节点即盲节点(BlindNode)采用CC2431芯片,这两种设备的芯片设计(PCB模块设计)是完全一致的。如图5所示,在监测区域内放置若干个CC2430模块作为参考节点,在其中一个或几个参考节点上连接一套环境信息采集设备,一个代替定位目标的CC2431模块作为定位节点,即可构成一个ZigBee无线监测网络的硬件系统结构。该网络最终通过协调器和计算机连接,组成一个完整的ZigBee无线监测系统。
表1 数据传输误码率试验
实验次数 发送字节数 接收字节数 误码率
20 100 100 0
20 2000 2000 0
20 10000 10000 0
20 20000 20000 0
4.实验结果分析
通过上述设计搭建的监控系统,最主要的一点就是实现数据的准确传输,下面通过大量实验来验证该方案的传输误码率。由表1可以看出,当发送的字节数在20000以下时,误码率为0,可见搭建的系统是可行的。
5.总结
本文主要搭建了一个煤矿井下监控系统。采用高性能微处理器S3C2440A来收集井下节点周围的环境数据,进行一定的处理后,通过ZigBee技术搭建的传感网络进行传输,最终在上位机控制端实现显示和控制功能。结果表明该方案是可行的,本文设计的监控系统已在具体煤矿环境中实现应用,对于减小煤矿井下的事故发生率、实现智能化管理有很好的效果。
参考文献
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一、我国食品安全保障现状
近年来,在各级政府、各地区、各有关部门和全社会的共同努力下,中国食品安全工作力度不断加大。尤其是2010年,通过深入开展专项整治和执法检查,严厉打击食品安全违法犯罪活动,不断强化食品安全监管,食品安全各项工作取得了明显成效。2010年各类食用农产品、食品安全水平稳中有升,蔬菜、畜产品、水产品监测合格率分别达到96.8%、99.6%和96.7%,全国库存粮食质量达标率97.3%。全年没有发生重大农产品和食品安全事件。可以说,当前全国食品安全形势总体稳定并保持向好趋势。但是,在这种“总体趋好”的背景下,“毒奶粉”、“瘦肉精”、“毒豆芽”和其它滥用非法添加剂等食品安全问题破坏了“总体趋好”的和谐,接二连三的挑战着我国食品安全的监管,影响着我国食品工业的健康发展,刺激着我国消费者的脆弱心灵,甚至导致我国出现“食品安全恐惧症”的现象——在一份调查中显示有82%的受访者表示:食品安全事件“肯定会”引发自己对周围食品安全问题的担心。
由此可见,我国食品安全问题局势仍然不容乐观。目前已形成了全国上下重视食品安全,狠抓食品安全的良好氛围,并取得了许多阶段性成果。
二、食品安全问题的成因
1.食品安全监管乏力。由于相关部门对食品安全生产的操作监管不力,使得我国食品行业严重违规、违法生产销售不合格食品的现象屡禁不止。中国的食品监管一直采取分段管理为主、品种管理为辅的方法,在实际的操作过程中,各职能部门之间不是出现争着监管、重复执法的现象,就是 出现争着不管、相互推诿扯皮的现象。
2.缺乏完善的法律体系。我国关于食品安全的法律体系中存在着诸多弊端和问题,为不少问题食品的产生提供了生存的空间。中国的食品安全法律条文规定的过于笼统,难以操作,并且这些法律法规和标准体系严重滞后,现有的一些食品安全的标准水平规定偏低,许多指标远远低于国际标准,许多重要的标准至今还尚未制定出来,这就为那些不法厂商、企业违法生产超低标准、不合标准的食品提供了可乘之机。
3.媒体引导出现偏差。在出现食品安全事件时,很多消费者大都借助于传统媒体和新媒体来了解事件的进展,尤其是利用自媒体进行快速的不负责任的传播。在这个过程中,部分媒体“煽风点火”,不加以澄清,反而为达到“眼球经济”对事件进行大肆渲染,严重影响了公众的认知,造成了民众的不安和恐慌情绪,甚至于引发严重的后果。
4.食品行业相关标准缺失或者滞后。目前,我国的食品安全标准和美国、日本等国家相比存在较大差距。部分标准偏低缺乏先进性,部分标准之间存在交叉、重复甚至矛盾,一些重要食品的安全标准短缺,使得食品安全监管“无标可依”,针对这样的问题,我国应加速食品安全标准与国际的接轨,也可借此推动我国食品的出口贸易。
5.消费者缺乏食品安全常识,食品安全宣传力度较小。消费者缺乏食品方面的常识,也可能会引起食物安全问题的产生。首先,消费者缺乏购买安全食品的常识。中国众多的消费者由于收入水平低下,没有足够的消费能力,加上缺乏相应的常识,所以在购买食品时安全意识淡漠,往往只图便宜,不顾及食品的质量、卫生问题。还有一些消费者在购买便宜食品、特价食品、无质量保证食品时,总是抱着侥幸心理。认为大家都在买,并且别人过去多年吃这些便宜食品也没吃出什么问题,现在再吃也不会有事,在消费者这种心理的支持下,就为问题食品的销售打开了门路。其次,很多消费者缺乏科学食用食物的常识,由此可能会引发一些疾病的产生,甚至导致食物中毒事件的发生。
三、食品安全保障措施
1.正确解决新技术带来的新隐患。随着食品工业的迅速发展,大量食品新资源、添加剂新品种、新型包装材料、新工艺以及现代生物技术、酶制剂等新技术的不断出现,引发了新的食品安全问题,这种日益增多的直接应用于食品及间接与食品接触的化学物质所带来的安全隐患成为亟待重视和研究的问题。
2.加强食品供应链全链条检验检测能力建设。要真正保证食品的安全性,不仅要对市场源头进行追溯检测,更要建立全社会的检测体系,即在生产、物流乃至终端等中大型超市、农贸市场设置检测仪器、提供检测方法,随时对有关食品主要质量参数进行检测,从食物生产、加工、出售的产业链来说,食品安全的保障必须在各环节设置检测流程。按照“提高现有能力水平、按责按需、填平补齐、避免重复建设、实现资源共享”的原则,统筹各级食品安全检验能力,特别是最急需、最薄弱环节以及中西部地区和基层的食品安全检验能力建设。
3.逐步发展和完善食品类标准。为切实保障人民健康与食品安全,近年来我国制定了食品安全法等法律法规,涉及粮油、果蔬、乳、肉、禽、蛋、水产品、婴幼儿食品等的百余项食品安全相关标准,着力推动食品安全检测技术发展,已初步形成了覆盖全面,行之有效的标准监管体系,并以此为基础逐步健全并完善食品安全监测保障体系。然而,标准不能有效应对食品安全问题的情况依然存在,因此,要加强食品安全、卫生方面通用型标准的制定,只有多管齐下才能确保中国的食品安全。
4.建立完善食品安全法律体系,加大处罚力度。建立完善的食品安全法律体系是法治国家治理食品安全的必由路径。面对现实中复杂严峻的食品安全问题,食品安全法律保护体系亟待进一步完善。另外,要加强宣传教育,提高从业人员的道德素质,其次要通过立法加重经济处罚和行政处罚手段,提高违法的成本。
5.建立食品安全预警系统,加强对食品安全的有效控制。可以借鉴美国保障食品安全以预防性监控为主和美国的食品安全警察制度,加强我国的食品安全监控管理。具体来讲,可以建立和完善食品与营养监测系统,坚持重点监控与系统监控结合,监测不同地区、不同品种食品生产、消费、贸易状况。加强食品信息建设,建立我国食品安全预警系统,保障全民食品消费安全。利用食品安全预警系统,分析不同地区、不同品种的食品生产、食品供给、食品分配和食品贸易等环节安全动态。密切关注和研究市场变化、重大自然灾害对食品供给带来的影响,提前作好各种应对准备,以便及时采取有效措施,确保我国食品安全。
6.合理引导、利用和发挥媒体的作用。在我国,大多数食品安全问题都是媒体先发现,甚至是在媒体的大幅曝光下才得以有效解决的。这导致了真正的监管部门被人们所诟病从而“失信于民”。在2011年4月份举行的“2011国际食品安全论坛”上,中国食品科学技术学会副理事长胡小松先生公布了一项调查结果显示:在食品安全问题发生后有60%以上的受访者选择相信媒体而不是政府。这样的调查结果是无奈的更是可悲的。媒体只能尽传播和监督之责,而绝不能也没有能力来替代公权部门来治理社会。“媒治”不能成为治理食品安全问题的主要手段,过分依赖媒体已经成为我国食品安全问题的一个“新问题”。因此,在未来的食品安全保障过程中应该合理引导、利用和发挥媒体的作用。
7.普及食品安全知识。为引导消费者建立正确的消费观念,必须强化其食品安全意识,优化其食品科学消费知识结构,教会其辨识对食品安全的不实宣传,引导其正确行使监督权。因此,国家应该逐步普及食品安全方面的科学知识,对重大食品安全事故,政府食品安全综合监管部门应当及时向社会食品安全事故信息,有关部门依法及时公布食品安全信息,各级食品药品监管局应广泛宣传食品安全知识,拓展网络宣传渠道,通过发放宣传手册、宣传单等形式宣传食品安全的有关知识,接受群众咨询和投诉,培养消费者好的“安全意识”。