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隨著信息化技術(shù)的發(fā)展及人類精神和空間需求的提升,同時隨著互聯(lián)網(wǎng)+理念的提出并執(zhí)行,計算機技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生活的各個方面。各中小型企業(yè)迫切渴望加快發(fā)展步伐,增多人與人之間的交流,各種會議越來越多,傳統(tǒng)的會議開展及交流方式已越來越不能滿足現(xiàn)狀。規(guī)范的會議管理及超越面對面的交流已越來越重要,由此產(chǎn)生了對視頻會議的需求。視頻會議管理系統(tǒng)已成為現(xiàn)在各種企業(yè)發(fā)展的必備。
本系統(tǒng)開發(fā)旨在設(shè)計滿足中小型企業(yè)需求、以信息化為手段、以智能化為目標的現(xiàn)代化視頻會議管理系統(tǒng)。并幫助參會人員或者管理人員更高效的完成會議的管理及會議的進行,提高會議管理人員工作效率,降低工作量,促進社會的信息化。使人們從忙碌的差旅奔波中解脫出來,減少了不必要的時間損耗,提升了各行業(yè)的溝通效率,節(jié)省了管理成本及差旅費用的開支。
2功能設(shè)計與分析
視頻模塊主要集中在可以進行開啟視頻會議或者邀請成員進入視頻會議,這里可以實現(xiàn)一對一的視頻會議和多對多的視頻會議同時還可以進行文字交流。功能如下:
音視頻即時通訊:提供語音,視頻一對一.多對多的實時通訊,支持高清視頻和高質(zhì)量音視頻效果。
文字交流:支持多用戶之間的文字交流。參與會議的成員既可以進行對所有人的公開文字交流,也可發(fā)起與指定與會者之間的點對點私密交流。
錄像:支持針對個人的音視頻錄制,整個視頻通話過程內(nèi)容的合成音視頻錄制以及集中服務(wù)保存錄制。
透明通道:提供客戶端,客戶端跟服務(wù)端之間的數(shù)據(jù)通訊能力
文件傳輸:支持客戶端之間,客戶端跟服務(wù)端之間的文件傳輸功能。在會議進行過程中,用戶可以便捷地將某個文件實時傳送給全體參會者或指定人;可以對本地用戶上傳與下載的文件進行管理;主席用戶可以及時清除會議中的傳輸文件。
動態(tài)設(shè)置音視頻參數(shù):提供音視頻參數(shù)設(shè)置的接口,可以根據(jù)需要動態(tài)設(shè)置分辨率,碼率,幀率等視頻參數(shù)等。
電子白板:電子白板是由所有用戶共同維護的工作空間,在不改變原來的會議文檔的條件下,用戶在當前屏幕上顯示的會議文檔內(nèi)容進行標注或修改操作,系統(tǒng)將自動保存將其標注或修改后的部分保存為圖片,以便會后查閱。
3架構(gòu)設(shè)計
可視化網(wǎng)絡(luò)視頻會議管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是非常復(fù)雜的,涉及很多專業(yè)數(shù)據(jù)處理方法,模塊間的邏輯聯(lián)系、數(shù)據(jù)聯(lián)系也非常密切,為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,提高軟件的開發(fā)效率,節(jié)省開發(fā)時間和維護成本,系統(tǒng)設(shè)計時盡量保證高內(nèi)聚、低耦合。將系統(tǒng)分為以下三層,前端展示層,服務(wù)器層,數(shù)據(jù)庫層。
本系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)是一套不同于傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu),可以簡化且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署,進而提高可移植性、安全與再用價值,目前市場上使用的軟件視頻會議系統(tǒng)大多數(shù)采用的是C/S架構(gòu),需要在不同的客戶端安裝相對應(yīng)的軟件,在一定程度上增加了開發(fā)和維護的成本。項目在充分利用服務(wù)器資源的基礎(chǔ)上設(shè)計和研發(fā)一套的視頻會議系統(tǒng),減少不必要的投資,避免了多版本的軟件安裝,降低了大量的開發(fā)和維護工作,并且擴展后的系統(tǒng)具備跨平臺特性,可以實現(xiàn)瀏覽器和PC客戶端的視頻互通,也為未來的多客戶端視頻融合通信打下了基礎(chǔ)。
Web端采用了分層的架構(gòu)。Web端分為三個層,從高層到低層分別是Web顯示界面層、數(shù)據(jù)訪問層、接口層。具體分層如圖2所示。
4系統(tǒng)實現(xiàn)
4.1系統(tǒng)基本流程
基本流程如圖3所示。
4.2電子白板功能設(shè)計開發(fā)
企業(yè)在進行視頻會議的時候可能需要建立各類數(shù)據(jù)的協(xié)同工作,以適應(yīng)需求。所以設(shè)計開發(fā)電子白板功能,使得多用戶間實時共享想法。
4.2.1白板功能設(shè)計描述
設(shè)計并實現(xiàn)共享白板主要由三部分:用戶列表區(qū),工具箱,白板區(qū)。用戶列表展示當前在線會議的人員;工具箱為用戶提供各種畫筆顏色以及畫線、圓、矩形等各種圖形選擇;白板區(qū)為用戶提供一個操作空間。系統(tǒng)使用了WebRTC的繪圖板組件一作為對實時功能上獨立于文字聊天和音視頻組件,作為實時聊天的輔助,主要功能包括:顏色選擇,圖形選擇,進行撤銷,并保證不同終端之間繪圖信息同步。繪圖組件對基本圖形繪制進行了實現(xiàn),并封裝了繪圖接口,以便根據(jù)不同需求擴展。
4.2.2共享白板邏輯及實現(xiàn)
系統(tǒng)提供參會者共享白板進行繪圖,參會者可以在白板區(qū)域繪圖,系統(tǒng)借助HTML提供的API在canvas上進行繪圖,提供用戶使用的基本圖形有直線,矩形,圓形等基本圖形。繪圖信息流程圖如圖4。
消息流程為,用戶在終端A繪制圖形,瀏覽器得到繪圖參數(shù)信息,將繪圖信息封裝成JSON格式數(shù)據(jù),將繪圖信息發(fā)送至服務(wù)器,服務(wù)器推送到其他業(yè)務(wù)服務(wù)器。
4.3音視頻壓縮涉及算法
在編解碼器的選擇上采用編碼效率較高、使用率較廣的H.264視頻編碼以及G.723.1語音編碼。其涉及核心技術(shù)有:幀間/幀內(nèi)預(yù)測,整數(shù)DCT變換,熵編碼,編碼流程如下:
幀間預(yù)測:在運動矢量不大的情況下,用前一幀對應(yīng)位置的像素來對當前幀進行預(yù)測
1)利用相鄰幀中的宏塊估計當前幀中宏塊的相對位置移動運動估計
2)運動估計得到的圖像與原始圖像作差(即估計殘差)。然后將這個差值也傳送到解碼端,這樣就彌補了運動估計的不在運動補償。
3)運動估計和運動結(jié)果的編碼。
運動估計思想:將圖像的每一幀分割成不相連的塊,然后對每一塊在前后幀中根據(jù)某種算法尋找最匹配的塊,即匹配塊。以下列出幾種塊匹配算法:
變換的精髓:把一個域內(nèi)看起來很大的信號變換到另一個只需少量數(shù)據(jù)就可以表達的域內(nèi)。圖像分為一個或幾個像條(片),一個像條分為若干個(宏)塊一基本處理單元4*4塊無乘法整數(shù)變換編碼算法,有效降低了編解碼的運算量。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:校企合作;虛擬化技術(shù);網(wǎng)絡(luò)管理與維護;實訓(xùn)
1概述
《網(wǎng)絡(luò)管理與維護》課程是我院計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課。本課程的目標是幫助學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置調(diào)試方法,幫助學(xué)生進行技術(shù)上的積累,以便在實際工作中恰當?shù)剡\用這些技術(shù),解決實際網(wǎng)絡(luò)中遇到的各種問題。
為了提高學(xué)生綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決實際問題的能力,該課程后期安排為期一周的實訓(xùn)教學(xué)。但是,由于我院只有為數(shù)不多的思科和神州數(shù)碼的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,而且型號較為陳舊。不能滿足實訓(xùn)的教學(xué)要求。因此,我們經(jīng)過認真的研討和調(diào)研,決定采用虛擬化技術(shù)進行實訓(xùn),采用思科公司開發(fā)的虛擬化軟件Packet Tracer 5.0進行網(wǎng)絡(luò)管理與維護課程虛擬化實訓(xùn)。使用Packet Tracer模擬教學(xué)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)在任意數(shù)量設(shè)備之間構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),提供模擬、虛擬、評估、協(xié)作等功能,為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習者設(shè)計、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。
2 課程實訓(xùn)設(shè)計
我們與福建星網(wǎng)銳捷網(wǎng)絡(luò)通信有限公司、Cisco公司合作,共同開發(fā)《網(wǎng)絡(luò)管理與維護》課程實訓(xùn)項目與內(nèi)容,同時,將RCNA(銳捷認證網(wǎng)絡(luò)工程師)和CCNA(思科認證網(wǎng)絡(luò)工程師)證書培訓(xùn)內(nèi)容嵌入到實訓(xùn)內(nèi)容中,這樣,學(xué)生通過實訓(xùn)后,不但學(xué)習了網(wǎng)絡(luò)管理與維護的職業(yè)技能,而且還可以根據(jù)自己的職業(yè)定位,考取相應(yīng)的職業(yè)認證。為學(xué)生順利就業(yè)提供了“敲門磚”。
2.1 實訓(xùn)內(nèi)容
2.1.1 園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建
我們校企合作共同開發(fā)實訓(xùn)項目和內(nèi)容。實訓(xùn)項目分為兩部分,第一部分園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建,第二部分網(wǎng)絡(luò)故障排除。第一部分培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)客戶的需求,進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備調(diào)試,具備網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實施能力;第二部分培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)技術(shù)資料進行管理與維護,具備網(wǎng)絡(luò)管理與故障排除能力。園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建的主要內(nèi)容如下:
圖1為某學(xué)校網(wǎng)絡(luò)拓撲圖,接入設(shè)備采用S2126G交換機,在接入交換機上劃分了辦公網(wǎng)VLAN20和學(xué)生網(wǎng)VLAN30。為了保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,接入層和匯聚層通過兩條鏈路相連,匯聚層交換機采用S3550交換機,在S3550上有網(wǎng)管VLAN80。匯聚層交換機通過VLAN1中的接口F0/10與RA相連,RA通過廣域網(wǎng)接口與RB相連。RB以太網(wǎng)接口連接一臺FTP服務(wù)器。通過路由器協(xié)議,辦公網(wǎng)可以訪問此服務(wù)器,但是為了信息安全的考慮,計劃在路由器A上做訪問控制列表,禁止學(xué)生網(wǎng)訪問此FTP服務(wù)器。具體要求如下:
1)、 在S3550與S2126兩臺設(shè)備創(chuàng)建相應(yīng)的VLAN。(20分)
(a) S2126的VLAN20(辦公網(wǎng))包含F(xiàn)0/1-5端口;(5分)
(b) S2126的VLAN30(學(xué)生網(wǎng))包含F(xiàn)0/6-10端口;(5分)
(c) 在S3550上創(chuàng)建VLAN80;(5分)
(d) 將F0/18-20,F(xiàn)0/22加入到VLAN80。(5分)
2)、 S3550與S2126兩臺設(shè)備利用F0/23與F0/24建立TRUNK鏈路(10分)
(a) S2126的F0/23和S3550的F0/23建立TRUNK鏈路;(5分)
(b) S2126的F0/24和S3550的F0/24建立TRUNK鏈路。(5分)
3)、 S3550與S2126兩臺設(shè)備之間提供冗余鏈路(10分)
(a) 配置快速生成樹協(xié)議實現(xiàn)冗余鏈路;(5分)
(b) 將S3550設(shè)置為根交換機。(5分)
4)、 在RA和RB上配置接口IP地址(10分)
(a) 根據(jù)拓撲要求為每個接口配置IP地址 (5分)
(b) 保證所有配置的接口狀態(tài)為UP (5分)
5)、 配置三層交換機的路由功能(12分)
(a) 配置S3550實現(xiàn)VLAN20、VLAN30、VLAN80之間的互通;(7分)
(b) S3550通過VLAN1中的F0/10接口和RA相連,在S3550上ping路由器A的F1/0地址,ping通得(5分)。
6)、 配置交換機的端口安全功能(10分)
(a) 在S2126上設(shè)置F0/8為安全端口;(4分)
(b) 安全地址最大數(shù)為4個;(3分)
(c) 違例策略設(shè)置為shutdown。(3分)
7)、 運用RIPV2路由協(xié)議配置全網(wǎng)路由(18分)
(a) 在S3550、路由器A、路由器B上,能夠?qū)W習到網(wǎng)絡(luò)中所有網(wǎng)段信息。
8)、 在RA上配置安全策略(10分)
(a) 學(xué)生不可以訪問服務(wù)器1.1.1.18的FTP服務(wù);(4分)
(b) 學(xué)生可以訪問其他網(wǎng)絡(luò)的任何資源;(3分)
(c) 對辦公網(wǎng)的任何訪問不做限制。(3分)
注意事項:
本實訓(xùn)以結(jié)果為導(dǎo)向,配置過程和網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)果在分數(shù)中的均占一定比重,為避免沒有show出結(jié)果導(dǎo)致失分,請務(wù)必運行以下show命令。
在S2126上運行show spanning-tree,show running-config。
在3550上運行 show running-config,show spanning-tree。
show ip route ping 10.1.1.1。
在RA和RB上運行show running-conifg,show ip interface brief。
show ip route。
在RA上運行 show access-lists。
2.1.2 網(wǎng)絡(luò)故障排除
我們與企業(yè)合作共同設(shè)計150余個典型網(wǎng)絡(luò)維護案例,讓學(xué)生進行練習。通過150案例練習,相當于學(xué)生在企業(yè)中獲得的至少一年以上的工作經(jīng)驗。此項目填補了高職高專院校在網(wǎng)絡(luò)維護模擬仿真方面的空白。為我院節(jié)省了幾十萬元的實驗設(shè)備和材料的開銷,可以重復(fù)多次訓(xùn)練學(xué)生網(wǎng)絡(luò)維護能力,大幅提高了學(xué)生就業(yè)能力。使培養(yǎng)的學(xué)生,能夠直接進入企業(yè)從事網(wǎng)絡(luò)維護工作。
3 實訓(xùn)效果
經(jīng)過虛擬化實訓(xùn),計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)分別于2010、2011和2012年獲得黑龍江省計算機技能大賽網(wǎng)絡(luò)“計算機網(wǎng)絡(luò)組建與安全維護”賽項2次三等獎、1次一等獎的良好成績。有20于名畢業(yè)生進入北京萬維信達科技有限公司從事IT技術(shù)服務(wù)工作,9名學(xué)生進入北京宜通華瑞科技有限公司從事網(wǎng)絡(luò)管理與維護工作。1名09級學(xué)生進入百度公司從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)工作。
4 結(jié)論
通過實踐證明,校企合作開展《網(wǎng)絡(luò)管理與維護》課程虛擬化實訓(xùn),不但節(jié)省學(xué)院的實訓(xùn)室建設(shè)費用和減少了實訓(xùn)室的維護管理難度,而且可以重復(fù)多次的模擬訓(xùn)練學(xué)生,提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)管理與維護能力,促進專業(yè)教學(xué)和學(xué)生就業(yè)。
參考文獻:
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[關(guān)鍵詞]工作過程系統(tǒng)化;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理;課程開發(fā)與應(yīng)用
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.11.147
高等院校尤其是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才作為辦學(xué)定位的應(yīng)用型本科院校,應(yīng)以提高學(xué)生的實踐動手能力以及知識能力的系統(tǒng)化作為提高教學(xué)質(zhì)量的基本抓手和根本出發(fā)點。傳統(tǒng)以學(xué)科體系為著眼點的教學(xué)模式注重知識點的講授,學(xué)生所學(xué)知識不少,但是缺乏知識掌握的系統(tǒng)性和連貫性,進而無法順暢地將所學(xué)知識綜合應(yīng)用實際當中。為解決這一問題,天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院大力推進課程改革,選取實踐性較強的部分課程作為前期試點進行課程開發(fā),重在理清課程開發(fā)的思路和目標、課程開發(fā)的實現(xiàn)方式以及課程開發(fā)的成果應(yīng)用等問題。本文主要針對《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程的改革進行闡述。
1 課程開發(fā)的思路和目標
1.1 課程開發(fā)的思路
以工作過程為導(dǎo)向的課程講授,其要點和精髓在于工作過程的系統(tǒng)化,而非學(xué)科架構(gòu)的系統(tǒng)化?!毒W(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程授課的一般講授順序是:第一部分計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識,包括IP地址、子網(wǎng)劃分、VLSM(Variable Length Subnet Mask,可變長子網(wǎng)掩碼)、CIDR(Classless Inter-Domain Routing,無類域間路由)和以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識;第二部分路由器相關(guān)知識,包括不同路由協(xié)議的工作原理和配制方法、訪問控制列表、NAT\PAT技術(shù)等;第三部分交換機相關(guān)知識,包括交換原理、STP以及VLAN技術(shù)等;第四部分廣域網(wǎng)、WLAN(Wireless Local Area Networks,無線局域網(wǎng))相關(guān)知識及配制方法;第五部分IOS(Internetwork Operating System,網(wǎng)際操作系統(tǒng))安全配置等。針對《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程的內(nèi)容及特點,在實際教學(xué)過程中,對授課內(nèi)容進行整合:打破以往知識點的講授順序,將知識結(jié)構(gòu)進行重構(gòu),依托實驗教學(xué)環(huán)境,以實際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)人員要完成的工作任務(wù)為主線,以實施任務(wù)的過程和步驟為載體,構(gòu)建工程項目任務(wù)。
1.2 課程開發(fā)的目標
(1)構(gòu)建以提升實際動手能力為目標的教學(xué)環(huán)境。教學(xué)軟環(huán)境的構(gòu)建包括:編寫教學(xué)大綱、教材、案例匯編等;教學(xué)硬件環(huán)境的構(gòu)建包括:模擬真實環(huán)境的場景設(shè)計、實驗環(huán)境的搭建等。
(2)構(gòu)建以提升實際動手能力為目標的考核評價體系。在對教學(xué)內(nèi)容進行整合的基礎(chǔ)上,探索以提高實際動手能力為導(dǎo)向的考核評價體系,促進學(xué)生職業(yè)能力的提升。
2 課程開發(fā)的軟硬件平臺與教學(xué)方法
2.1 課程開發(fā)的軟硬件平臺
以網(wǎng)絡(luò)工程與網(wǎng)絡(luò)安全實驗室為依托構(gòu)建課程開發(fā)的軟硬件平臺。硬件平臺:該實驗室有三層交換機12臺、二層交換機12臺、路由器12臺、防火墻6臺、無線AP6臺、CVM虛擬機3臺(可同時模擬48臺PC),上述硬件設(shè)備可同時供6組48名學(xué)生進行開放式網(wǎng)絡(luò)實驗;軟件平臺:該實驗室共有Dell品牌的PC48臺,根據(jù)需要裝有packet tracer、GNS3、HW-Routesim3等模擬環(huán)境,可支持工程類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲的搭建與設(shè)備配置。
2.2 課程教學(xué)方法
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要,選定“某大型會議中心網(wǎng)絡(luò)接入”、“某大型企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入”、“某大型三甲醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入”、“某綜合性大學(xué)校園網(wǎng)規(guī)劃”、“某智能小區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入”、“某連鎖快捷酒店內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入”、“某大型銀行網(wǎng)絡(luò)接入”、“某大型購物中心網(wǎng)絡(luò)接入”、“寬帶城域網(wǎng)匯聚層與接入層的規(guī)劃”以及“某大型綜合圖書館網(wǎng)絡(luò)接入”10個有實際應(yīng)用價值的項目,學(xué)生以小組的形式對上述項目進行選擇,依托網(wǎng)絡(luò)工程與網(wǎng)絡(luò)安全實驗室的軟硬件設(shè)備,將《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程中所涉及的相關(guān)知識點進行整合,應(yīng)用到上述項目中。下面以“某綜合性大學(xué)校園網(wǎng)規(guī)劃”為例,說明《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程開發(fā)的具體過程:
某綜合性大學(xué)校園網(wǎng)規(guī)劃
(1)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計。如圖所示。內(nèi)容包括:1)從模塊化和層次化兩方面來考慮網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計。模塊化設(shè)計可解決網(wǎng)絡(luò)擴展性及網(wǎng)絡(luò)間沖突的問題;層次化設(shè)計將網(wǎng)絡(luò)分為核心層、匯聚層和接入層三層架構(gòu)。2)IP地址的規(guī)劃應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)相適應(yīng),既要有效利用地址空間,又要體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的可擴展性、靈活性和層次性,便于網(wǎng)絡(luò)中的路由匯聚,減少路由表的長度,同時還要考慮到網(wǎng)絡(luò)地址的可管理性。
(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選型。根據(jù)實際需要,查閱質(zhì)量過硬、性價比高、售后服務(wù)好得多的品牌交換機、路由器、防火墻以及無線接入等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)并進行比較。
(3)接入層交換機的配置。接入層交換機直接與用戶節(jié)點相連接,是各個網(wǎng)絡(luò)模塊接入?yún)R聚層的重要設(shè)備,主要通過VLAN技術(shù)劃分子網(wǎng),進而隔離各模塊之間的廣播流。
(4)隔離網(wǎng)段間的互聯(lián)互通。配置三層交換機或者路由器實現(xiàn)VLAN間的連通。
(5)路由器的配置。配置靜態(tài)路由和動態(tài)路由實現(xiàn)多區(qū)域多網(wǎng)絡(luò)之間的連通。
(6)網(wǎng)絡(luò)安全配置。主要涉及交換機、路由器以及防火墻的安全配置,例如交換機的端口綁定、路由器的訪問控制列表、防火墻的過濾規(guī)則以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等。
(7)其他技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用。主要涉及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
通過對上述“某綜合性大學(xué)校園網(wǎng)規(guī)劃”項目的分析,將原有教學(xué)內(nèi)容進行整合,構(gòu)建基于工作過程系統(tǒng)化的《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》任務(wù)式課程體系,開展教學(xué)活動。
3 結(jié) 論
基于工作過程系統(tǒng)化的課程建設(shè)是應(yīng)用型本科高校培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的重要載體。《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》打破傳統(tǒng)的以學(xué)科體系為主線的課程結(jié)構(gòu),以實際工程案例為背景,以模擬組建真實網(wǎng)絡(luò)為工作過程,以前后具有邏輯關(guān)系的遞進式工作任務(wù)為驅(qū)動進行課程體系的開發(fā),提高學(xué)生學(xué)習的主動性和積極性,起到了很好的教學(xué)效果。
參考文獻:
[1]唐燈平.基于工作過程系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理項目式課程開發(fā)[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2010(10).
關(guān)鍵詞:信息運維;可視化;一體化;智能監(jiān)控;預(yù)警
電力行業(yè)信息化已然成為新時代之大勢所趨,在這種形式下各大電力公司為了滿足信息化的需求,分別構(gòu)建起屬于自己的信息網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng),但由于規(guī)劃方案和管理經(jīng)驗的不足,帶來了越來越多的關(guān)聯(lián)、運行和維護問題。目前,在各網(wǎng)省電力有限公司已有三十多套業(yè)務(wù)系統(tǒng)建成使用,然而由于缺乏科學(xué)有效的管理手段,需要耗費大量的人力和物力對已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行管理和維護。同時隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進,接入電力系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量將會不斷增加,這就給電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)管理維護埋下隱患,一旦某一業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障,將會嚴重影響用戶信息的管理,帶來巨大的經(jīng)濟損失。為了幫助各大電力公司迅速搭建起高效統(tǒng)一的信息平臺,使其更好地將應(yīng)用與資源進行整合,國家電網(wǎng)公司于2006年初提出了“SGl86工程”計劃。各網(wǎng)省電力有限公司作為SG186工程建設(shè)單位,都在積極的尋找解決信息化進程中出現(xiàn)問題的方法,以期保證已建成的業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行,有效的創(chuàng)造效益,建設(shè)高效的信息運維可視化平臺就是解決問題的關(guān)鍵。
1電網(wǎng)企業(yè)信息運維可視化平臺研究必要性
由于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)日益增多,傳統(tǒng)落后的顯示方式已不能滿足目前的需求,而信息運維可視化平臺的出現(xiàn)解決了這一問題,它必將隨著矛盾的日益突出,顯示出廣闊的應(yīng)用前景,主要體現(xiàn)在以下兩個方面:1.1通過可視化技術(shù),電力系統(tǒng)分析的研究人員可以采用相應(yīng)的技術(shù)手段將數(shù)據(jù)有選擇、有組織的進行篩選,然后直觀的了解到數(shù)據(jù)的動態(tài)過程、相關(guān)性以及靈敏度,而這一切都是通過計算機編程實現(xiàn),不需任何人為因素的參與,大大減輕研究人員的負擔,這樣就使人們把時間控制在問題的本質(zhì)上,沒必要在現(xiàn)象上浪費太多的時間。同時,隨著三維可視化技術(shù)的不斷深入,它還可以在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計上得到廣泛的應(yīng)用。1.2信息運維可視化平臺的建立可以幫助運維監(jiān)管部門實現(xiàn)對關(guān)鍵資源的7*24小時全天候監(jiān)控,及時、快速的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障;通過事件關(guān)聯(lián)分析,并結(jié)合深度分析,實現(xiàn)快速定位故障根源、快速預(yù)防和恢復(fù),從而提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)運維響應(yīng)能力,變被動式管理為主動式運維。
2電網(wǎng)企業(yè)信息運維可視化平臺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1美國PowerWorld公司是一個非常權(quán)威的電網(wǎng)可視化全球技術(shù)研發(fā)機構(gòu),它開發(fā)的PowerWorldSimulator(可視化計算分析程序)和PowerRetriever(在線可視化調(diào)度運行系統(tǒng))在全國各地得到廣泛推廣,也是電網(wǎng)可視化領(lǐng)域重中之重的產(chǎn)品。PowerWorldSimulator具有很好的用戶體驗及優(yōu)異的交互可視化功能,以面向?qū)ο蟮乃季S方式對大型電力系統(tǒng)進行可視化分析。而PowerRetriever具有更高端的技術(shù)手段,它是前者的在線實時版,不但具有可視化計算分析程序的全部功能,還實現(xiàn)了與EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接,真正做到電網(wǎng)的無縫在線分析。2.2美國伊利諾伊大學(xué)在海內(nèi)外學(xué)術(shù)界是非常知名的大學(xué),它的電氣系統(tǒng)工程研究中心提出了許多具有開創(chuàng)性的理論與方法,其中比較重要的一個方面就是電力系統(tǒng)可視化領(lǐng)域的圖形顯示效果的研究。2.3AdvancedControlCenter(AC2),即美國PJM公司的先進控制中心,它是一套將資產(chǎn)和資源進行集成的可視化系統(tǒng),主要的特點包括:a.實現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)作業(yè)能力,采用準同步技術(shù),使新系統(tǒng)逐步替代原有舊系統(tǒng);b.考慮供應(yīng)商的互操作性,設(shè)計思想采用類似于“積木”的方式,將架構(gòu)模塊化;c.提高AC2的安全性,使用數(shù)據(jù)與應(yīng)用保護、邊界防護等技術(shù)手段。2.4遼寧省電力有限公司信息通信深度融合,構(gòu)建全景化、一體化調(diào)度運行監(jiān)控中心,實現(xiàn)了公司信息安全的一體化聯(lián)合防御和應(yīng)急處置、信息通信資源的統(tǒng)一調(diào)度、信息通信系統(tǒng)的實時運行監(jiān)控等,確保公司信息通信系統(tǒng)安全運行,發(fā)揮了信息通信系統(tǒng)調(diào)度運行核心樞紐作用,同時它還負責公司日常生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)全景化決策展現(xiàn)。2.5華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的梁峰等人對電網(wǎng)可視化技術(shù)進行研究,并對其在智能調(diào)度中潮流動畫、靜態(tài)安全分析、無功優(yōu)化等幾方面的應(yīng)用和接口方案進行了相應(yīng)論述,對未來智能調(diào)度中可視化技術(shù)的發(fā)展方向提出建議。2.6安徽電力調(diào)度通信中心的雷霆等人提出了一個集成式的電網(wǎng)調(diào)度可視化整體框架,介紹了包含可視化模型、可視化數(shù)據(jù)集成、可視化數(shù)據(jù)接口等技術(shù)的可視化數(shù)據(jù)支撐體系,闡述了包含可視化部件、語音交互、自動繪圖等技術(shù)的可視化應(yīng)用支撐平臺。結(jié)合實際工作,從歸一化表述、實時監(jiān)視、實時觀測、實時分析和實時控制等方面對實時調(diào)度可視化進行了說明,最后對調(diào)度可視化發(fā)展趨勢做了淺析。
3電網(wǎng)企業(yè)信息運維可視化平臺研究目標
3.1通過研究信息運維可視化平臺,建立電網(wǎng)企業(yè)信息運維監(jiān)控管理規(guī)范和流程,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行狀態(tài)及容災(zāi)備份情況的實時采集,提供滿足信息運維中心監(jiān)控的應(yīng)用需求,即對電力信息資源數(shù)據(jù)進行圖形展示及信息服務(wù)的功能。通過對信息運維可視化平臺的搭建,將傳統(tǒng)的被動式管理變?yōu)橹鲃邮竭\維,改善其傳統(tǒng)方法存在的問題,實現(xiàn)無間斷作業(yè)的簡單運維模式,通過主動分析網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)趨勢,迅速對信息運維中存在的隱患和問題進行發(fā)現(xiàn)和定位。3.2通過建立統(tǒng)一的信息運維監(jiān)管中心,將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)集中監(jiān)控,降低對多種設(shè)備及應(yīng)用系統(tǒng)管理維護的復(fù)雜度,最終通過提高IT服務(wù)能力、故障響應(yīng)能力和信息運維質(zhì)量等,實現(xiàn)信息運維監(jiān)管規(guī)范化、科學(xué)化、信息化、自動化,全面提升電網(wǎng)企業(yè)信息運維服務(wù)水平。
結(jié)束語
傳統(tǒng)的運維管理平臺都是以事故后被動的“救火式”補救處理為主,缺乏事故前對業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行狀態(tài)的準確態(tài)勢分析,具有局部性、單一性的特點,并不能滿足電力系統(tǒng)中應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行維護的需求,存在很多的問題。本文正是在這樣的研究背景下,在電網(wǎng)企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)中研究一個實時有效的信息運維可視化平臺,以彌補傳統(tǒng)運維管理的不足,實現(xiàn)綜合一體化監(jiān)控,提高運維效率,實現(xiàn)無人值守的智能監(jiān)控及預(yù)警,解決用戶無法實時了解信息系統(tǒng)運行狀況的難題。因此,電網(wǎng)企業(yè)信息運維可視化平臺的研究必將大大提升電力公司信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化的管理水平,有力的支撐和保障智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);三維可視化;數(shù)字校園;GIS
中圖分類號:TP391
三維可視化(3D Visualization)技術(shù)是20世紀80年代中期誕生的一門集計算機數(shù)據(jù)處理、圖像顯示的綜合性前緣技術(shù)。能夠再現(xiàn)三維世界中的物體,并能夠表示三維物體的復(fù)雜信息,使其具有實時交互能力的一種可視化技術(shù),是對現(xiàn)實世界的真實再現(xiàn)??梢暬夹g(shù)是把描述物理現(xiàn)象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形、圖像,并運用顏色、透視、動畫和觀察視點的實時改變等視覺表現(xiàn)形式,使人們能夠觀察到不可見的對象,洞察事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
隨著計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們對二維世界的研究日益成熟,并開始向三維領(lǐng)域擴展。由于人們對三維信息的需求與日俱增,三維可視化技術(shù)方興未艾,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域,比如數(shù)字城市、環(huán)境監(jiān)測、風景區(qū)規(guī)劃、地質(zhì)和礦產(chǎn)活動、交通監(jiān)控、房地產(chǎn)開發(fā)、水文地質(zhì)活動、醫(yī)療救助以及數(shù)字校園建設(shè)等,隨著經(jīng)濟及三維技術(shù)的快速發(fā)展三維可視化技術(shù)在我國各個工作環(huán)境中有著迫切的需求空間。
1 三維可視化技術(shù)概述
三維可視化技術(shù)從計算機學(xué)科出發(fā),已滲透到各個學(xué)科中。在地理學(xué)、資源環(huán)境學(xué)、測繪學(xué)、海洋學(xué)、建筑學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科都能找到它的用武之地,而且為這些學(xué)科的科學(xué)研究提供了極大的幫助。例如在建筑、交通、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,三維可視化技術(shù)可以提高決策者的預(yù)見性,能夠?qū)ζ滟|(zhì)量和成果進行前期的評估,避免不必要的浪費和損失;在動畫和虛擬世界的應(yīng)用,已經(jīng)讓我們領(lǐng)略到了它帶給我們強烈的視覺沖擊和真實世界的完美再現(xiàn),使我們可以游歷遠古的城堡,遨游浩瀚的太空;在仿真技術(shù)方面的應(yīng)用,可為醫(yī)學(xué)手術(shù)實施、機械制造加工、礦物開采加工、水利設(shè)施建設(shè)等提供一定的決策作用。三維可視化技術(shù)的發(fā)展,已帶動諸多學(xué)科的進步,可見,三維可視化的研究具有非常重要的意義。
現(xiàn)今,以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的三維可視化技術(shù),大多以軟件的形式體現(xiàn)出來。目前主要分為建模軟件、平臺軟件和應(yīng)用軟件三類。三維可視化的關(guān)鍵是空間立體三維建模,平臺軟件大多以模型為基礎(chǔ),實現(xiàn)漫游、觀察、分析、決策、交互等基本操作;而應(yīng)用軟件主要是為了滿足三維可視化技術(shù)在某一方面的應(yīng)用而開發(fā)的應(yīng)用程序,如數(shù)字校園信息管理、數(shù)字小區(qū)監(jiān)控管理、三維城市景觀仿真等。
2 三維可視化技術(shù)對建立數(shù)字校園、數(shù)字圖書館、數(shù)字化工廠、三維可視化商城等領(lǐng)域的意義重大
三維可視化技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展已經(jīng)初見菱角。以數(shù)字校園為例,教育事業(yè)的發(fā)展日新月異,我國的校園特別是高校大多具備各類多媒體教室、實驗室、安防系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)施。傳統(tǒng)的管理方式已難以適應(yīng)大量數(shù)字設(shè)備的監(jiān)管維護任務(wù),這就迫切需要一種更新更有效的系統(tǒng)來應(yīng)對這一情況,這一系統(tǒng)就是已在眾多學(xué)科中嶄露頭角的三維可視化技術(shù)。
三維可視化數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)主要是通過物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信與傳感網(wǎng)絡(luò)、三維可視化與虛擬仿真、智能分析與多維聯(lián)動、三維GIS空間信息等最新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,依托于三維可視化綜合管理平臺,集成各種感知識別設(shè)備、現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù),完成了校園內(nèi)多方位、跨平臺管理。極大的豐富了數(shù)字校園信息管理的內(nèi)涵,提升了校園管理信息化水平,為校園全方位管理提供決策支撐。
3 三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)方式
數(shù)字校園是數(shù)字城市的一個組成部分,利用建模軟件、三維GIS平臺、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言可簡單實現(xiàn)數(shù)字校園系統(tǒng)的查詢分析、漫游瀏覽、實時渲染、網(wǎng)上等功能。系統(tǒng)設(shè)計主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、編程實現(xiàn)幾個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集主要是利用遙感影像獲取數(shù)字線化圖、航片獲取正射影像、數(shù)碼相機獲取地物紋理和用測量手段獲取等高線,之后利用等高線數(shù)據(jù)通過三維軟件建立校園模型。同時,利用DEM和DOM在IMAGIS中生成地形、地貌模型之后將其導(dǎo)入三維可視化平臺,并借助應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存取和查詢。
3.1 三維可視化技術(shù)與GIS的聯(lián)系。GIS即地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System或Geo-Information system,GIS),又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng),可以對空間信息進行分析和處理。目前三維可視化技術(shù)與GIS的結(jié)合越來越緊密。對三維現(xiàn)實世界的可視化是以GIS為前提的,地面模型和大范圍場景模型的建立離不開GIS,兩者只有充分結(jié)合,才能實現(xiàn)真正的三維可視化。
3.2 三維立體模型的開發(fā)與實現(xiàn)。三維可視化數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)運用三維模型、三維漫游、數(shù)據(jù)庫管理等技術(shù)得以實現(xiàn),首先建立虛擬三維校園場景模型,可將校園各個三維場景、電力設(shè)備工作狀態(tài)、地下管網(wǎng)狀態(tài)、實驗室設(shè)備運行情況等信息和資料直觀、形象地在三維漫游平臺顯示出來。
3.3 三維場景漫游、展示技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn):(1)地圖基本視窗操作:提供瀏覽圖和鳥瞰圖。瀏覽圖是用戶操作的主窗口,包括地圖放大、縮小、自由縮放、漫游、全幅顯示、拖拽移動、點選和矩形區(qū)域選擇、設(shè)計區(qū)域快速切換等;(2)導(dǎo)航定位:按照圖層分類標準將管理對象信息以樹形目錄方式進行說明,方便用戶了解管理層次結(jié)構(gòu)、快速進入所關(guān)注的管理對象信息列表。定位功能支持用戶將視窗直接切換到關(guān)注目標上;(3)三維顯示:可在二維和三維顯示模式上進行切換,進入三維模式以后,可以進入校園建筑物內(nèi)部,將管理對象精確到每個樓層、房間、設(shè)施、設(shè)備甚至傳感器;(4)圖層管理:對空間數(shù)據(jù)、對象和模型進行分層管理;(5)數(shù)據(jù)處理:包括地圖編輯、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、地圖配準、三維模型加載等等。
4 三維可視化數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)的功用
數(shù)字校園三維可視化系統(tǒng)應(yīng)集成校園現(xiàn)有固定資產(chǎn)、校園OA、校園教務(wù)管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)的接口,建立起包括校園環(huán)境及建筑監(jiān)管、設(shè)備監(jiān)管、運營管理、決策輔助等功能在內(nèi)的全方位、網(wǎng)絡(luò)化、可視化信息管理系統(tǒng),最終實現(xiàn)校園管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互與共享,為數(shù)字校園安全、精細化管理、綠色校園建設(shè)提供重要的輔助支撐。
4.1 三維建模。按照實景完成建筑內(nèi)外、資產(chǎn)、設(shè)備的模型采集與建模,模型表現(xiàn)需與實際一致,并滿足三維數(shù)字管理平臺的要求。
4.2 基本信息管理模塊。包括基本信息等管理,并實現(xiàn)與三維場景的關(guān)聯(lián)。具備用戶管理、權(quán)限管理等。
4.3 多媒體教室與實驗室使用監(jiān)管。系統(tǒng)采用RFID(射頻識別)技術(shù)對多媒體教室、實驗室進行實時狀態(tài)管理,每個教室和實驗室均安裝聯(lián)網(wǎng)型的RFID讀卡器,教師通過RFID身份識別卡,經(jīng)過與排課系統(tǒng)的接口,便可獲得教室的使用權(quán)限。通過網(wǎng)絡(luò)可以查詢?nèi)魏我粋€教室和實驗室的課程和教師安排。
4.4 三維校園資產(chǎn)與設(shè)施管理系統(tǒng)。以三維方式實現(xiàn)資產(chǎn)管理,建立資產(chǎn)卡片,實現(xiàn)資產(chǎn)增加、減少、變動、維修等管理,具備資產(chǎn)變動表、資產(chǎn)減少一覽表、資產(chǎn)明細賬、資產(chǎn)增減變化表、分類總賬等查詢統(tǒng)計功能,能在三維中實現(xiàn)資產(chǎn)空間位置管理。系統(tǒng)對資產(chǎn)從采購、入庫、領(lǐng)用,建立卡片,處置、盤點和維修等階段進行管理,分為需求申請管理,采購申請管理,入庫管理,領(lǐng)用管理,卡片管理,變動管理,處置管理,維修管理等。采用RFID技術(shù)對校園資產(chǎn)和設(shè)施進行在線式監(jiān)管,對固定資產(chǎn)貼上電子標簽,通過校園網(wǎng)絡(luò)來進行識別、定位、跟蹤和監(jiān)控管理。設(shè)備的跟蹤和監(jiān)視需要通過校園網(wǎng)絡(luò)來進行,在房間入口或樓道出口處安裝射頻閱讀器和校園網(wǎng)絡(luò)連接,可以監(jiān)視設(shè)備的移動。當設(shè)備移出時,射頻系統(tǒng)自動接到資產(chǎn)設(shè)備的信息,可以通過網(wǎng)絡(luò)通知管理人員,同時可以在資產(chǎn)管理系統(tǒng)中做相應(yīng)的記錄。
4.5 校園地下管網(wǎng)管理。系統(tǒng)能夠基于主界面對地下管網(wǎng)的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理,為用戶提供模型管理、數(shù)據(jù)管理、信息查詢、數(shù)據(jù)更新、結(jié)果輸出、統(tǒng)計、分析和三維顯示等功能。
系統(tǒng)可以實現(xiàn)各類專業(yè)管線信息的輸入管理,能用電子數(shù)字產(chǎn)品全面真實地反映地下管網(wǎng)的現(xiàn)狀,包括各類管線的空間位置、分布及其相互關(guān)系,將三維可視現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實進行集成,做到所見即所得,有利于管線信息的有序化管理。可快速、準確地進行管線信息的檢索和查詢,進行各種統(tǒng)計分析和空間分析,為管理、規(guī)劃、設(shè)計、施工等部門提供準確可靠的地下管線的分布、走向、埋深等狀態(tài)信息及各類專業(yè)屬性信息。
4.6 校園安全監(jiān)督管理。系統(tǒng)通過各種現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)與安全防范系統(tǒng)、消防系統(tǒng)對接后,在主界面上集中瀏覽查看校園安全防范及消防設(shè)備的屬性和實時狀態(tài),包括視頻監(jiān)控、門禁、周界報警、消防報警主機、消防傳感器、閥門、風機等。系統(tǒng)包括了設(shè)備管理、設(shè)備狀態(tài)顯示、立體場景監(jiān)控、消防業(yè)務(wù)管理、報警管理等功能模塊。在三維中實現(xiàn)與安防系統(tǒng)的集成,可遠程調(diào)用監(jiān)控視頻。與消防管理系統(tǒng)的集成。實現(xiàn)安全預(yù)案管理、易發(fā)事故提醒管理。
4.7 校園應(yīng)急管理。應(yīng)急管理包括應(yīng)急值守、應(yīng)急指揮、預(yù)案管理、資源管理、預(yù)測預(yù)警、應(yīng)急演練等功能,可實現(xiàn)對災(zāi)情的預(yù)警、監(jiān)測、預(yù)防、減緩、處理等工作以及對傷亡人員的搶救、防疫和安置等。
5 總結(jié)
三維可視化的發(fā)展,縮短了現(xiàn)實世界和計算機虛擬世界的差距,并且拓寬了人們的視野,不僅使人們更加清楚地認識這個世界,還為人們改造世界提供了很好的指導(dǎo)作用。運用于數(shù)字校園的建設(shè)與管理中,做為更加便捷有效的管理系統(tǒng),可完全取代傳統(tǒng)的數(shù)字化校園。三維可視化數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)基于三維可視化綜合管理平臺,將物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)信息通過三維立體化的方式進行展示和管理,同時可以對各種信息進行集成,還世界原本的真實,讓信息以可視化的方式呈現(xiàn)并得以有效的管理控制。因此基于物聯(lián)網(wǎng)的三維可視化數(shù)字校園信息綜合管理系統(tǒng)必將對傳統(tǒng)數(shù)字校園建設(shè)形成革命性的沖擊,成為今后數(shù)字化校園建設(shè)的主流技術(shù)。
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摘要:
為提高輸電線路運行安全,實現(xiàn)輸電線路通道的可視化,文章提出了通道可視化系統(tǒng)框架,結(jié)合線路實際情況,采用5.8GHz無線專網(wǎng)、點對點以及點對多點等多種通信技術(shù)混合組網(wǎng),完成終端設(shè)備通信接入,將現(xiàn)場視頻信息通過5.8GHz無線網(wǎng)絡(luò)就近接入變電站光網(wǎng)絡(luò),完成信號匯聚并遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,從而實現(xiàn)對輸電線路的全天候監(jiān)測。該系統(tǒng)可幫助管理人員及時了解現(xiàn)場信息,將事故消滅在萌芽狀態(tài),在巡視人員不易到達地區(qū)則可大幅減少巡視次數(shù)。
關(guān)鍵詞:
無線專網(wǎng);輸電線路;可視化;視頻監(jiān)控
0引言
輸電線路在線監(jiān)測的目的是保障電力輸電線路安全運行,通過各種傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)實現(xiàn)輸電線路運行狀態(tài)的感知、預(yù)警、分析、評估等,其中輸電線路通道可視化在線監(jiān)測裝置是最重要、最直觀的手段,作為線路巡檢運維的重要工具得到廣泛應(yīng)用[1-3]。但由于設(shè)備的長期運行受環(huán)境、通信、供電等多個因素影響,且這些設(shè)備分布點多面廣,一旦出現(xiàn)問題,不僅無法提升線路巡檢的效率和質(zhì)量,還會給線路運維工作人員造成更多的麻煩,嚴重影響到用戶對設(shè)備使用的滿意度。目前,輸電線路通道可視化在線監(jiān)測多采用基于公網(wǎng)的無線GPRS/3G/4G技術(shù),但是在實際應(yīng)用中卻存在很多問題,如:選取的監(jiān)測線路節(jié)點在偏遠、人跡罕至的地方,GPRS/3G/4G網(wǎng)絡(luò)尚未覆蓋;已經(jīng)覆蓋GPRS/3G/4G的地方也可能存在信號不強問題,無法滿足實際監(jiān)控需求。以往線路在線監(jiān)測系統(tǒng)往往采用租用移動等公網(wǎng)運營商資源的方式來傳輸視頻監(jiān)控業(yè)務(wù),但由于通道帶寬較窄,往往難以提供高清畫質(zhì),同時租用費用高、故障維修環(huán)節(jié)多[4-5]。本文提出了特高壓輸電線路通道可視化系統(tǒng)框架,結(jié)合線路實際,利用5.8GHz自建通信網(wǎng)絡(luò),采用點對點、點對多點等多種通信技術(shù)混合組網(wǎng),完成終端設(shè)備通信接入,并通過就近接入變電站光網(wǎng)絡(luò)完成信號匯聚與遠程傳輸;利用先進的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、低功耗技術(shù)、無線通信技術(shù)、太陽能技術(shù),將現(xiàn)場視頻信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,從而實現(xiàn)對輸電線路的全天候監(jiān)測,使管理人員及時了解現(xiàn)場信息,將事故消滅在萌芽狀態(tài)。在巡視人員不易到達地區(qū),可大大減少巡視次數(shù),為輸電線路的巡視及狀態(tài)檢修提供新的思路。
1輸電線路通道可視化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
輸電線路通道可視化系統(tǒng)通過安裝在桿塔上的高清攝像頭,實現(xiàn)對輸電線路運行狀態(tài)及周圍環(huán)境的監(jiān)測,并與其他相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)集成,為輸電線路的可視化運維提供技術(shù)支撐。系統(tǒng)框架主要由前端裝置、通信傳輸網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控中心主站組成。
1.1前端裝置
前端裝置主要包括高清視頻監(jiān)測裝置、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及配套通信設(shè)備。高清視頻監(jiān)測裝置安裝在鐵塔下橫擔以下塔身內(nèi)部或桿塔主材,采集的視頻流同時存儲在桿塔當?shù)睾徒尤胱冸娬?,上傳帶寬不大?M。輸電線路大部分位于偏遠無人山區(qū),不具備條件就近取電供設(shè)備運行使用,因此主要采用太陽能獨立供電系統(tǒng)。太陽能獨立供電方式為:當日照充足時,由太陽能系統(tǒng)為負載供電,為蓄電池充電;在日落后或陰雨天,則由蓄電池向負載放電。必要時可考慮選擇風光互補的供電系統(tǒng),部分有條件線路段供電方案可采用自建220V市電方式。
1.2通信傳輸網(wǎng)絡(luò)
目前,輸電線路通道可視化系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)大體可歸為三大類,分別為全無線、光纖+無線、全光纖[6-8]。
1.2.1全無線
全無線方案包括利用公網(wǎng)3G/4G和自建無線系統(tǒng)2種方案。利用公網(wǎng)3G/4G方案見效快、成本低,主要適用于監(jiān)測點比較零散且有公網(wǎng)信號覆蓋的場景,但由于很多輸電線路比較偏僻、無信號覆蓋,影響了其推廣使用。自建無線系統(tǒng)目前主要采用點對點(多點)、LTE等技術(shù),按照線路桿塔的地形特點,先分區(qū)段進行基站匯聚,之后多級中繼回傳至就近變電站。
1.2.2光纖+無線
光纖+無線方案主要利用隨輸電線路架設(shè)的OPGW光纜,在設(shè)有光纜接頭盒的桿塔同時安裝光通信設(shè)備和無線設(shè)備作為接入和傳輸裝置,在不設(shè)接頭盒的桿塔僅安裝無線設(shè)備。通過光通信與無線的高效結(jié)合,對不規(guī)則、非線性的野外受監(jiān)控線路進行全覆蓋。
1.2.3全光纖
全光纖方案為沿輸電線路通道新建1根架空光纜,在每個監(jiān)測點設(shè)置1個光纜接頭盒,同時安裝光通信設(shè)備作為接入和傳輸設(shè)備,實現(xiàn)監(jiān)測點的全光纖覆蓋。新建架空光纜以自立桿塔為主,并根據(jù)實際情況單端或雙端接入就近變電站。根據(jù)上述3類通信傳輸與接入方案,可針對無線基站、傳輸方式、光通信設(shè)備選型分別進行技術(shù)方案比選,通信傳輸與接入方案對比見表1所列。本文根據(jù)輸電通道的地形特點,以及輸電線路是否建有OPGW光纜或OPGW光纜是否具有可利用備用光纖等情況,大部分監(jiān)測點擬采用點對點(多點)的全無線接入方案,部分采用自建全光纖接入方案或OPGW光纖+點對點(多點)無線接入方案。
1.3視頻監(jiān)控中心主站
輸電線路通道可視化視頻監(jiān)控中心主站系統(tǒng)采用集中部署方式,安裝在輸電線路電力桿塔上的高清視頻監(jiān)測裝置采集線路通道的視頻流以及設(shè)備電源信息和通道狀態(tài)信息,采用寬帶無線專網(wǎng)接入到就近變電站。由變電站通過站內(nèi)的安全接入裝置接入到變電站內(nèi)輸電通道可視化網(wǎng)絡(luò);使用點對點設(shè)備通過FE接口和電力傳輸網(wǎng)MSTP設(shè)備互聯(lián),最終將各種信息傳送到省公司的輸電通道可視化監(jiān)控平臺。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。
1.3.1主站構(gòu)架方案
輸電線路高清視頻流以及設(shè)備電源信息和通道狀態(tài)信息通過變電站內(nèi)電力專網(wǎng)接入到省公司的輸電線路通道可視化監(jiān)控平臺,該監(jiān)控平臺由視頻巡檢、無線專網(wǎng)通道管理和電源管理組成[9]。
1)視頻巡檢。實現(xiàn)對所有視頻監(jiān)測設(shè)備的管理,支持省電力公司和各地市局特高壓運維分部對高壓輸電線路手動和自動視頻巡檢,以及事件觸發(fā)時實現(xiàn)自動聯(lián)動視頻,提供巡檢視頻的記錄、存儲、查詢和回放。
2)無線專網(wǎng)通道管理。實現(xiàn)對所有無線通信設(shè)備的管理,監(jiān)視各個設(shè)備的運行狀況,分析通道的瓶頸。
3)電源管理。實現(xiàn)對桿塔上所有設(shè)備電源的管理,監(jiān)視各個設(shè)備電源的狀況,分析電源容量,并根據(jù)電源容量提出設(shè)備運行的最優(yōu)策略。
1.3.2數(shù)據(jù)流程輸
電線路通道可視化系統(tǒng)可以劃分為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、接入服務(wù)層和應(yīng)用層。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖2所示。
1)設(shè)備層:采集輸電線路通道的視頻信息、電源信息和通信設(shè)備信息,采集數(shù)據(jù)通過無線方式(5.8GHz無線專網(wǎng))將子站的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層匯聚后到達接入服務(wù)層。
2)網(wǎng)絡(luò)層:通過有線、無線方式對設(shè)備層的數(shù)據(jù)進行匯聚傳輸,并送達接入服務(wù)層。
3)接入服務(wù)層:對接入的視頻數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行處理和分級存儲,轉(zhuǎn)發(fā)下行控制命令。
4)應(yīng)用層:將采集的視頻信息、電源信息、通信設(shè)備信息及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行集中存儲和分析,實現(xiàn)對輸電線路通道信息的可視化管理,構(gòu)建功能完善的輸電線路可視化運維管理平臺。
1.3.3系統(tǒng)功能架構(gòu)
系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要功能包括網(wǎng)絡(luò)管理、視頻監(jiān)控、電源管理和權(quán)限管理[10-11]。
1)網(wǎng)絡(luò)管理。①通道監(jiān)測:對當前網(wǎng)絡(luò)通道組網(wǎng)進行管理,實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點通信狀態(tài)的可視化,對通信通道出現(xiàn)的異常進行告警提示。②拓撲管理:提供靈活的自定義網(wǎng)絡(luò)拓撲管理工具滿足用戶的需求,可根據(jù)實際線路劃分來定義每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置,使拓撲視圖更加清晰、易懂。③性能管理:提供網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控報表和分析服務(wù),實時發(fā)現(xiàn)和挖掘網(wǎng)絡(luò)性能問題,并實現(xiàn)對重點節(jié)點性能指標的監(jiān)控。
2)視頻管理。①實時視頻管理:包括視頻列表、視頻組合、播放控制、自動播放、畫面切換、實時語音對講等。②視頻巡檢管理:包括巡檢管理、播放控制、云臺控制。③視頻存儲與查詢:包括設(shè)備查詢、錄像回放、視頻切片檢索、錄像查詢下載。④視頻設(shè)備管理:包括臺賬管理、視頻參數(shù)設(shè)置、視頻傳送策略、攝像頭管理等。
3)電源管理。①臺賬管理:實現(xiàn)對太陽能電池板、風機、電池基本信息的維護,并通過樹形結(jié)構(gòu)進行展示。②實時監(jiān)視:對電池的重要參數(shù)進行監(jiān)測,對包括電池狀態(tài)、電池電壓、電池電流、負載電流、溫度、電量、充放電次數(shù)等信息進行展示。③信息管理:利用友好的圖形界面,可對太陽能電池板、風機、電池進行歷史信息查詢,了解各設(shè)備的工作狀態(tài)。
4)權(quán)限管理。①控制過程:控制過程的設(shè)計應(yīng)符合相關(guān)規(guī)程的要求,包括控制對象的確認和控制過程的記錄。②安全措施:操作人員權(quán)限管理、操作工作站權(quán)限管理和設(shè)備控制互斥。
1.4視頻三級存儲方案
1.4.1三級存儲機制
由于高清視頻信息量大,占用帶寬大,為保證有用視頻信息不丟失,又對現(xiàn)有的電力專網(wǎng)資源占用小,系統(tǒng)采用三級分布式存儲方案,包括桿塔當?shù)亍⒔尤胱冸娬?、主站三級[12]。第一級存儲為在高清視頻監(jiān)測裝置內(nèi)配置存儲卡,以實現(xiàn)該監(jiān)測裝置視頻的實時錄像,用戶可根據(jù)設(shè)備運行狀況配置靈活的錄像方案,包括定時錄像、移動偵測事件觸發(fā)錄像等。在定時存儲方式中,用戶可根據(jù)需求進行配置,如裝置工作即錄像或者設(shè)定某個時間段(如每小時的前10min)對不同的預(yù)置點進行掃描并錄像。移動偵測觸發(fā)錄像則是偵測到物體移動即開啟錄像。第二級存儲為變電站內(nèi)配置的視頻存儲服務(wù)器,其同前端攝像頭的視頻存儲組成斷點續(xù)存方案,即ANR方案。該方案結(jié)合了本地存儲和網(wǎng)絡(luò)存儲方案,通常前端高清視頻監(jiān)測裝置本身沒有監(jiān)控存儲功能,必須由后端的視頻存儲服務(wù)器來實現(xiàn)對監(jiān)控視頻的存儲,這對于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性要求很高,網(wǎng)絡(luò)連接失敗、丟包嚴重、抖動等各種因素都可能造成監(jiān)控數(shù)據(jù)的丟失。因此,在高清視頻監(jiān)測裝置內(nèi)設(shè)計存儲緩沖區(qū),可以保證網(wǎng)絡(luò)短暫中斷情況下監(jiān)控數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷情況,前端的高清視頻監(jiān)測裝置存儲可以不受網(wǎng)絡(luò)的影響,繼續(xù)進行錄像并作為備份數(shù)據(jù),后端視頻存儲服務(wù)器可以在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將失效期間存儲在前端緩存區(qū)的監(jiān)控數(shù)據(jù)以“補充”的方式傳輸?shù)胶蠖恕5谌壌鎯樵谑」疽曨l監(jiān)控中心主站配置磁盤陣列,實現(xiàn)基于應(yīng)用的存儲,即用戶手動、自動巡檢和事件聯(lián)動視頻信息都存儲在磁盤陣列中,存儲文件以事件進行檢索。
1.4.2視頻存儲時間
第一級和第二級存儲是基于視頻時間的存儲,能最大程度地保證視頻存儲的完整性,存儲文件以時間進行檢索。依據(jù)較為高效的視頻壓縮算法,對于運動畫面較少的高清視頻(1280×720,15幀),平均碼流大小為1.2Mbps,計算得到每小時錄像文件大小為0.53GB。第一級存儲若考慮每天錄像12h,則7天內(nèi)的不覆蓋錄像需要容量為44.35GB,64GB存儲卡即可滿足7天錄像的要求。視頻存儲采用存滿后自動覆蓋的方式實現(xiàn)視頻輪詢存儲。第二級存儲若考慮每天錄像12h,則30天內(nèi)的不覆蓋錄像需要容量為190GB,1塊容量為4TB的硬盤即可存儲21路視頻流信息??紤]到每個變電站平均接入30個攝像頭,因此需2個4TB硬盤方可滿足要求。存滿后也采用自動覆蓋最先存儲的視頻的方式輪詢存儲。第三級存儲為基于應(yīng)用的存儲,考慮每周都對所有攝像頭依次輪巡并存儲錄像10min,每周容量約為0.26TB,每年的容量為14TB,考慮每2年覆蓋1次,則8×4TB的存儲陣列即可滿足要求。
2應(yīng)用實踐
輸電線路通道可視化系統(tǒng)在某電力公司特高壓輸電通道專項整治建設(shè)項目中得到了較好應(yīng)用,項目范圍為實現(xiàn)該電網(wǎng)公司特高壓交直流輸電線路高清視頻監(jiān)控的全覆蓋,覆蓋桿塔總計2000余基。項目建設(shè)取得的預(yù)期成效主要有以下幾個方面。
1)提高重要輸電通道的安全防護水平。提高重要通道輸電線路的設(shè)防等級,確保不發(fā)生因某一原因造成2次及以上重要輸電線路同時跳閘;采取差別化補強措施,能夠保證在極端惡劣天氣下重要輸電通道內(nèi)各級電網(wǎng)最小骨干網(wǎng)架線路的安全穩(wěn)定運行。
2)提升重要輸電通道安全管理水平。辨識影響通道安全運行的危險因素,加強運維管理和通道安全防護,提高重要輸電通道抵御風險的能力。
3)建立健全護線網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)缺陷與隱患發(fā)現(xiàn)率100%、閉環(huán)率100%,實現(xiàn)重要輸電通道運維保障和護線工作的屬地化、精益化、痕跡化,切實提高運維和護線水平。通過本項目的建設(shè),實現(xiàn)了輸電線路在線監(jiān)測工作中各類在線監(jiān)測裝置平均在線率不低于98%,裝置缺陷消缺時間不超過5個工作日,各套監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)可用率不低于98%。
3結(jié)語
本文提出了一套輸電線路通道可視化巡檢系統(tǒng)及其解決方案,通過該方案和高清視頻實時在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè),可提升輸電線路通道安全水平,提高線路巡檢人員巡檢效率,力爭逐步達到線路主設(shè)備日常巡視由人工巡視方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃h程監(jiān)控為主的目標,進一步強化特高壓輸電線路的通道安全,有效提升特高壓安全管理水平,保證各級電網(wǎng)平穩(wěn)運行。
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關(guān)鍵詞 可視化;監(jiān)控軟件;設(shè)計;開發(fā)
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)051-026-02
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不斷地發(fā)展,遠程教育、在線電影、網(wǎng)絡(luò)電視等得到了廣泛的應(yīng)用。如何提高流媒體的服務(wù)質(zhì)量已經(jīng)成為社會關(guān)注的重點。流媒體服務(wù)對傳輸質(zhì)量、傳輸時延、傳輸寬帶的要求都很高。對等網(wǎng)絡(luò)興起并在短時間內(nèi)成了互聯(lián)網(wǎng)上最具影響力的應(yīng)用。筆者在本文中介紹了NJUVOD的系統(tǒng)架構(gòu),分析了如何進行可視化監(jiān)控軟件的設(shè)計與開發(fā)工作。
1 NJUVOD的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
1.1 NJUVOD的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
NJUVOD系統(tǒng)是一個緩存協(xié)作系統(tǒng),支持交流式流媒體服務(wù)是NJUVOD系統(tǒng)的目標,用戶可以利用NJUVOD系統(tǒng)對任一視頻資源在任何時候發(fā)出服務(wù)請求??蛻艄?jié)點需要對收到的節(jié)點進行緩存,具體來說,一方面客戶需要把數(shù)據(jù)傳給其他鄰居節(jié)點,另一方面客戶需要從鄰居節(jié)點下載數(shù)據(jù)并把這些數(shù)據(jù)提供給播放器。對于需要加入P2P網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點,客戶需要根據(jù)服務(wù)器獲取鄰居節(jié)點的信息,與此同時,客戶應(yīng)該向鄰居節(jié)點發(fā)出請求將新節(jié)點成功連接到P2P網(wǎng)絡(luò)中。
1.2 NJUVOD的軟件模板設(shè)計
客戶子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、跟蹤子系統(tǒng)、流媒體服務(wù)子系統(tǒng)是NJUVOD的四個子系統(tǒng),連接客戶端的節(jié)點為流媒體提供數(shù)據(jù)是流媒體服務(wù)子系統(tǒng)的主要工作。啟動流媒體服務(wù)器之后,設(shè)計人員應(yīng)該先對列表管理模塊進行調(diào)節(jié),然后利用子系統(tǒng)刪除或添加影片文件使影片文件與管理模塊相匹配。子系統(tǒng)可以把相關(guān)的信息寫入數(shù)據(jù)庫,并生成節(jié)目列表。
2 可視化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與管理
2.1 可視化監(jiān)控系統(tǒng)的信息分類
系統(tǒng)狀態(tài)信息、用戶信息、影片信息是監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的三大類。監(jiān)控系統(tǒng)負責采集P2P系統(tǒng)中的影片信息,然后以數(shù)據(jù)庫的存儲方式將采集到的數(shù)據(jù)信息合理的存放。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫方式的合理存放,工作人員應(yīng)該利用聚合類算法對數(shù)據(jù)進行匯總分析。不同的用戶寬帶狀況應(yīng)該選擇不同清晰度的影片版本。為了讓相關(guān)工作人員在任意時間觀看某一類型影片的人數(shù),設(shè)計時應(yīng)該提高用戶行為的體驗水準。
2.2 可視化監(jiān)控系統(tǒng)的信息存儲系統(tǒng)
可視化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的中心環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)庫,管理人員應(yīng)該從客戶端和媒體服務(wù)器采集數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行整理,然后把他們保存在數(shù)據(jù)庫中,最后應(yīng)用Web服務(wù)分析數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),把它們以網(wǎng)頁的形式展示給監(jiān)控用戶。
3 在聚類算法下對監(jiān)控系統(tǒng)的可視化分析
3.1 可監(jiān)視系統(tǒng)聚算類法的設(shè)計
NJUVOD可以在數(shù)據(jù)分析模板中通過聚類算法將任一個客戶端節(jié)點與其他客戶的端節(jié)點進行對比,還可以按照遠近距離把對比結(jié)果進行排序。一般情況下,客戶經(jīng)??吹碾娪熬褪强蛻粝矚g的電影,這時,監(jiān)控系統(tǒng)就可以在客戶端為客戶安排一些客戶喜歡類型的電影。NJUVOD應(yīng)該根據(jù)實際情況采用可K均值算法,先在算法接受中輸入k,再將n個數(shù)據(jù)對象劃分為k個聚類,這樣獲得的聚類滿足“不同聚類中的對象相似度較??;同一聚類中的對象相似度較高”的要求。
3.2 可監(jiān)視系統(tǒng)的可視化算法
將特征X映射到低維空間,保證觀察點的距離一定是多維縮放的思想,采用多維縮放法可以指示出不同客戶端對應(yīng)的點,可以在二維空間內(nèi)表示出數(shù)據(jù)集的聚類情況。多維縮放法有很多優(yōu)點,它能夠明確數(shù)據(jù)的幾何意義,能夠計算任意距離的函數(shù),能夠?qū)嚯x矩陣進行針對計算,還可以明確的表明數(shù)據(jù)映射后的相似程度。具體來說,多維縮放的具體計算流程如下:1)確定目標距離,目標距離為各數(shù)據(jù)項之間的距離。2)工作人員應(yīng)該隨機地將各數(shù)據(jù)放在二維圖上,并采用適當?shù)姆椒ㄓ嬎愠鰯?shù)據(jù)項在圖上的實際距離。3)對比數(shù)據(jù)項的當前距離和目標距離,通過計算得出當前距離與目標距離的誤差值。4)根據(jù)誤差值的大小,按照一定的比例移動數(shù)據(jù)項的位置。5)對中心對象的均值進行新一輪的計算。6)移動相關(guān)的節(jié)點,減少總體上存在的誤差。
4 可視化監(jiān)視系統(tǒng)的通信協(xié)議
在Windows XP系統(tǒng)下,應(yīng)該使用MSC軟件進行串行通信,這樣,能夠方便的修改串行通信的參數(shù)。通信協(xié)議應(yīng)該采用與整個網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議一致的CAN應(yīng)用層協(xié)議,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)CAN總線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控結(jié)點的無縫連接。完成CAN協(xié)議與RS-232協(xié)議之間的轉(zhuǎn)變可以讓PC機對整個網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷工作和監(jiān)控工作。
5 可監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
縮放算法和聚類算法屬于協(xié)作的過濾機制,管理人員通過分析NJUVOD系統(tǒng)中的系統(tǒng)狀態(tài)、用戶行為、拓撲結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)對Web可視化系統(tǒng)的監(jiān)控。
6 結(jié)束語
本文以P2P流媒體服務(wù)平臺為背景,介紹了聚類算法和協(xié)同過濾機制,并利用它們設(shè)計了一個可視化監(jiān)控系統(tǒng),設(shè)計的可視化監(jiān)控系統(tǒng)能夠分析影片播放信息、系統(tǒng)信息和客戶的行為,希望能幫助流媒體系統(tǒng)的管理員更好的進行可視化的監(jiān)控工作。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:可視化技術(shù);電力信息;運維
中圖分類號:TM73:TP315 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)29-0065-02
為了應(yīng)對信息化時代,國家電網(wǎng)公司對電力系統(tǒng)進行了大規(guī)模的信息化建設(shè),配電網(wǎng)信息系統(tǒng)進入了“大網(wǎng)絡(luò)、大系統(tǒng)、大集中、高可靠性、高安全性”的“三大兩高”時代,信息化工作的重點也逐步轉(zhuǎn)移到電力系統(tǒng)的運維中來。
在新形勢下,如何更直觀、清晰的展示電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù),提高運維管理工作的效率是電力系統(tǒng)解決的重要課題。
可視化技術(shù)是解決此問題的重要方法,在電力系統(tǒng)運維管理過程中引入可視化技術(shù),并逐步實現(xiàn)其規(guī)范化,建立高效的運維管理體系,降低電力系統(tǒng)的運營成本,為實現(xiàn)公司的戰(zhàn)略目標提供幫助。
基于此,筆者對可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)運維中的應(yīng)用進行探討。
1 可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)運維中應(yīng)用的基本要求
可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)運維中應(yīng)用的目標是要實現(xiàn)電力系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的“主動監(jiān)控、統(tǒng)一管理、可視化運維”的一體化管理,通過一體化管理能及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的各類故障、隱患及風險,降低運營成本,提高運維工作效率。
具體來說,可視化技術(shù)在運維工作中的應(yīng)用應(yīng)該滿足下述要求:
第一,對電力系統(tǒng)中的UPS電源、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、防火墻、電力設(shè)備等各類設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進行實時監(jiān)控;
第二,對電力系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)信息資源進行統(tǒng)一管理、監(jiān)控及預(yù)警分析;
第三,電力系統(tǒng)運行過程中采集到的各類數(shù)據(jù)信息,如事件信息、性能數(shù)據(jù)等進行技術(shù)的存儲、分析、告警等,并用圖表進行直觀的顯示;
第四,可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中的應(yīng)用不能降低、影響各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行的安全性和可靠性;
第五,可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維應(yīng)用時不僅要能及時監(jiān)控配電網(wǎng)的運行狀況,還要及時監(jiān)管自身的狀況及資源占用情況;
第六,可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中應(yīng)用不僅要允許用戶對采集到的數(shù)據(jù)信息進行瀏覽和操作,還能通過分層級權(quán)限管理,實現(xiàn)對用戶分層分區(qū)的訪問管理。
2 可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中應(yīng)用的基本 原則
2.1 統(tǒng)一規(guī)劃原則
可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中應(yīng)用應(yīng)具有明確的發(fā)展方向和思路,必須要統(tǒng)一規(guī)劃,在電力信息系統(tǒng)的全局上做到統(tǒng)籌安排、科學(xué)規(guī)劃,對電力信息系統(tǒng)運維管理的架構(gòu)和數(shù)據(jù)模型實行統(tǒng)一的管理和控制。
2.2 分步實施原則
可視化技術(shù)應(yīng)用到電力信息系統(tǒng)的運維中并非一朝一夕的事情,必須要進行詳細的規(guī)劃和布局,要有計劃、有步驟的實施,堅持循序漸進、迭代實施的原則。具體來說,可從下述幾方面逐步實施:
第一,橫向擴展??梢暬夹g(shù)可先使用到電力信息系統(tǒng)的個別業(yè)務(wù)中,然后再逐步擴展到所有業(yè)務(wù)中,規(guī)模上也是從小到大穩(wěn)步擴大和推進;
第二,縱向加深。可視化技術(shù)應(yīng)用到電力信息系統(tǒng)運維工作中功能并不完善,要持續(xù)不斷的進行細化和完善,模塊和子模塊的數(shù)量應(yīng)該是從少到多,從無到有;
第三,制定計劃。要確??梢暬夹g(shù)在電力信息系統(tǒng)運維工作中的應(yīng)用效果,必須要制定應(yīng)用計劃,并要“有重點、分階段”的逐步展開。
2.3 高性能原則
可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中的應(yīng)用要堅持高性能的原則,具體表現(xiàn)在下述兩方面:
第一,可視化技術(shù)應(yīng)用到電力信息系統(tǒng)運維工作中,要最大限度的減少對系統(tǒng)各類監(jiān)控設(shè)備的影響,不能改變目前系統(tǒng)的運行狀況和環(huán)境,可視化技術(shù)的應(yīng)用要能與平臺的設(shè)備適應(yīng),可視化技術(shù)應(yīng)用時占用的各類資源,如內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)寬帶等盡量要少,要滿足設(shè)定的目標;
第二,可視化技術(shù)應(yīng)用在電力信息系統(tǒng)運維工作中對數(shù)據(jù)信息的處理效率要具有相當?shù)膹V度和深度,不僅要具有預(yù)警的功能,還要具有實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的分析和優(yōu)化功能,并能展示和生成對應(yīng)的圖表、報表。
2.4 可視化原則
可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)應(yīng)用時,對于數(shù)據(jù)的組織和處理要以圖表、關(guān)聯(lián)、對比等形式直觀、便捷的展示數(shù)據(jù),展現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的未來走向趨勢。
3 可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中應(yīng)用的核心架 構(gòu)及具體內(nèi)容
3.1 核心架構(gòu)
可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中應(yīng)用時,核心架構(gòu)的設(shè)計要符合電網(wǎng)調(diào)度、數(shù)據(jù)標準及信息技術(shù)規(guī)范的要求,確保電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和實用性??梢暬夹g(shù)的核心架構(gòu)包括4個層次,這4個層次分別為監(jiān)控資源層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層及界面展現(xiàn)層。
3.1.1 監(jiān)控資源層
監(jiān)控資源層是指可視化技術(shù)進行監(jiān)控的內(nèi)容,主要包括下述幾方面:精密空調(diào)、UPS電源、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等,除此之外,為了更全面、系統(tǒng)的了解電力信息系統(tǒng)運維的具體情況,為了更系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和分析問題,通常還對主機硬件、系統(tǒng)日志等信息進行實時監(jiān)控。
3.1.2 數(shù)據(jù)采集層
數(shù)據(jù)采集層的功能包括兩方面:
第一,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采集任務(wù),對監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息及時進行采集和分析,并根據(jù)數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進行預(yù)警,除此之外,還要對電力系統(tǒng)的設(shè)備運行狀態(tài)、環(huán)境等統(tǒng)一調(diào)配,最后按照相關(guān)協(xié)議的要求,與數(shù)據(jù)處理層進行交互;
第二,為了最大限度防止網(wǎng)絡(luò)異常對數(shù)據(jù)信息造成不良影響,不僅要將采集的數(shù)據(jù)信息及時和數(shù)據(jù)層進行交互,還要將數(shù)據(jù)信息進行存儲,確保監(jiān)控系統(tǒng)的連續(xù)性和靈活性。由于不同系統(tǒng)存在一定的差異,數(shù)據(jù)采集通常使用C語言、Java進行開發(fā),得到的數(shù)據(jù)采集插件可根據(jù)電力系統(tǒng)監(jiān)控的實際需求采用相關(guān)語言進行開發(fā)。數(shù)據(jù)采集層和處理層之間的傳輸協(xié)議通常采用TCP/IP、SNMP等。
3.1.3 數(shù)據(jù)處理層
數(shù)據(jù)處理層的功能包括四方面:
第一,存儲采集到的原始數(shù)據(jù),根據(jù)原始數(shù)據(jù)信息對原始事件進行規(guī)范處理;
第二,對存儲的原始數(shù)據(jù)進行查詢、分析,并根據(jù)分析結(jié)果的實際狀況,進行分析、狀態(tài)預(yù)警等告警分析;
第三,根據(jù)不同預(yù)警種類的特點,將這些告警通過窗口、畫面等傳遞給相關(guān)工作人員,以便及時對這些預(yù)警信息進行處理;
第四,對接收到的數(shù)據(jù)信息進行存儲,以便為未來的趨勢分析提供資料,這些數(shù)據(jù)的存儲可按照時間先后順序進行標記,以便為判斷服務(wù)器時間、網(wǎng)絡(luò)延遲等提供依據(jù)。
3.1.4 界面展現(xiàn)層
數(shù)據(jù)采集層獲得的信息范圍廣,并且具有深度,因此要將這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)人機交互。界面展現(xiàn)層通過各種方式,如告警、歷史查詢等將數(shù)據(jù)展現(xiàn)給需要用到的客戶,并能為需要數(shù)據(jù)信息的用戶提供相應(yīng)的管理功能。
該層的主要功能是挖掘收集到數(shù)據(jù)信息的本質(zhì),全面展示監(jiān)控信息的規(guī)律;能結(jié)合數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)的特點,分析運維工作存在的差異,并及時提供預(yù)警。
對界面展現(xiàn)層來說,要設(shè)計出能提高用戶滿意度和實用性的界面,可通過不同層次、多個角度進行展現(xiàn),界面展現(xiàn)通常使用的三種展現(xiàn)形式包括下述三種:圖表、報表和拓撲形式,不同類型具有不同的特性。圖表展現(xiàn)是根據(jù)電力信息系統(tǒng)不同層次的管理和運維,為其展現(xiàn)實用性的數(shù)據(jù)信息,還能根據(jù)工作人員的需求展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息未來的發(fā)展趨勢;報表展現(xiàn)是三種展現(xiàn)方式中最常用的方式,報表數(shù)據(jù)信息能直接從系統(tǒng)中導(dǎo)出,可導(dǎo)出為TXT、PDF及WORD等格式,為決策者進行決策提供參考。
3.2 可視化的具體內(nèi)容
電力信息系統(tǒng)運維可視化的具體內(nèi)容包括以下幾種:①系統(tǒng)運行狀態(tài)可視化,如拓撲結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)及監(jiān)控對象等;②各類資源臺帳可視化,如綜合布線管理、配置管理等;③工作可視化,如工作任務(wù)、流程等可視化;④過程可視化,如數(shù)據(jù)處理、接受、告警、報表的可視化等。
4 結(jié) 語
總之,隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展及電力信息系統(tǒng)管理的日益規(guī)范化,可視化技術(shù)在電力信息系統(tǒng)運維中的應(yīng)用會日益廣泛和規(guī)范化,能極大的提高運維管理工作水平和效率,為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供強有力的保障。
參考文獻:
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供應(yīng)鏈管理(Supply Chain Management,簡稱SCM):就是指在滿足一定的客戶服務(wù)水平的條件下,為了使整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)成本達到最小而把供應(yīng)商、制造商、倉庫、配送中心和渠道商等有效地組織在一起來進行的產(chǎn)品制造、轉(zhuǎn)運、分銷及銷售的管理方法。供應(yīng)鏈管理包括計劃、采購、制造、配送、退貨五大基本內(nèi)容。
在供應(yīng)鏈管理中對各種制約因素的“能見度”或認識程度十分重要,它要求透過各種紛繁復(fù)雜的表象洞察供求關(guān)系的規(guī)律,從而為更好地平衡協(xié)調(diào)整個供應(yīng)鏈夯實基礎(chǔ)??梢暬夹g(shù)可以幫助解決所謂的“能見度”問題。比如說,它可以在企業(yè)準備供應(yīng)計劃時將各種不同類型的包括原材料的供應(yīng),企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)部門和外包企業(yè)產(chǎn)能的使用情況,物流公司的配送的能力等制約因素用動態(tài)圖形表示出來,這樣一來就能輕易找出供應(yīng)鏈中最薄弱的環(huán)節(jié);關(guān)于供應(yīng)計劃提到過可視化技術(shù)對企業(yè)降低庫存量的影響,企業(yè)通過向供應(yīng)商定期提供供應(yīng)要求以及商議供貨合約控制供應(yīng)方面的變化并確保穩(wěn)定的供應(yīng)量。
二、可視化管理概述
可視化管理是指利用IT系統(tǒng),讓管理者有效掌握企業(yè)信息,實現(xiàn)管理上的透明化與可視化,這樣管理效果可以滲透到企業(yè)人力資源、供應(yīng)鏈、客戶管理等各個環(huán)節(jié)??梢暬芾砟茏屍髽I(yè)的流程更加直觀,使企業(yè)內(nèi)部的信息實現(xiàn)可視化,并能得到更有效的傳達,從而實現(xiàn)管理的透明化。
信息可視化(Information Visualization)的內(nèi)涵是將數(shù)據(jù)通過圖形化、地理化形象真實地表現(xiàn)出來,并且找出數(shù)據(jù)背后蘊涵的信息。信息可視化相關(guān)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的分析和提取,然后以圖形、圖像、虛擬現(xiàn)實等易為人們所辨識的方式展現(xiàn)原始數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系、潛在信息以及發(fā)展趨勢,以便我們能夠更好地利用所掌握的信息資源。
供應(yīng)鏈可視化就是利用信息技術(shù),采集、傳遞、存儲、分析、處理供應(yīng)鏈中的訂單、物流以及庫存等相關(guān)指標信息,按照供應(yīng)鏈的需求,以圖形化的方式展現(xiàn)出來。供應(yīng)鏈可視化可以有效提高整條供應(yīng)鏈的透明度和可控性,從而大大降低供應(yīng)鏈風險。
三、可視化技術(shù)在供應(yīng)鏈管理的運用
1、訂單管理系統(tǒng)
訂單管理系統(tǒng)是提供基于訂單進行業(yè)務(wù)溝通、執(zhí)行物流服務(wù)和訂單跟蹤的系統(tǒng)。通過對訂單的流程管理和規(guī)則控制,實現(xiàn)物流運送計劃,有效降低貨物庫存。支持統(tǒng)一客戶訂單管理,統(tǒng)一訂單調(diào)撥,實現(xiàn)訂單全流程的可視化,并且還具有靈活可配的自定義工作流程及規(guī)則引擎。
在物流信息平臺,可以實現(xiàn)訂單的跟蹤功能,通過對物料的標簽進行掃描,來記錄產(chǎn)品的使用及現(xiàn)有狀況和來源等信息;通過對半成品的在生產(chǎn)中的所經(jīng)歷過的工序記錄和數(shù)據(jù)統(tǒng)計來跟蹤其生產(chǎn)細節(jié),可以在返品或者生產(chǎn)過程中能夠追蹤到在生產(chǎn)中的哪道工序、哪些物料、哪個機型、哪些人員等等存在問題;通過對成品的包裝、入庫、庫內(nèi)調(diào)整、出庫、還有質(zhì)檢等工序記錄、統(tǒng)計來跟蹤成品在最后階段的狀況以便需要時進行查詢操作;最后實現(xiàn)對整個生產(chǎn)從部品到半成品到成品的單個、類別以及全部的產(chǎn)品追溯、質(zhì)量控制和流程管理,建立完整的生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)平臺。
可視化訂單系統(tǒng),可以有效幫助生產(chǎn)計劃與排產(chǎn),成為適應(yīng)訂單、節(jié)約產(chǎn)能和成本的有效方式;有效的生產(chǎn)過程控制,防止零配件的錯裝、漏裝、多裝,實時統(tǒng)計車間采集數(shù)據(jù),監(jiān)控在制品、成品和物料的生產(chǎn)狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài),同時,可利用條碼或RFID自動識別技術(shù)實現(xiàn)員工的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)督。
2、倉儲管理系統(tǒng)
通過在物流公司總部設(shè)立一級報警與監(jiān)控中心,建立主控中心,實現(xiàn)對前端所有倉庫的集中監(jiān)控管理,中心用戶按權(quán)限通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽管理前端倉庫狀態(tài)與信息。主控中心(一級監(jiān)控中心)是報警監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分,是利用視頻識別分析技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)的整合式集中智能綜合監(jiān)控管理控制應(yīng)用平臺,中心匯接各前端倉庫相關(guān)信息,將所需的視頻、數(shù)據(jù)等信息通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸、存儲和共享,并根據(jù)授權(quán)進行遠程調(diào)閱、查詢,由開放的接口實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互控及其它多種應(yīng)用,為各級領(lǐng)導(dǎo)決策、指揮調(diào)度、取證提供及時、可靠的第一手信息。
超越常規(guī)倉儲系統(tǒng)的限制,提供全過程的貨運信息可視化給客戶及客戶的客戶。通過優(yōu)化倉庫內(nèi)信息和存貨的流動,顯著提高貨運和庫存的準確性。倉儲管理支持多貨主多級多倉管理能力,系統(tǒng)并具備靈活全面的收貨、上架、揀貨、發(fā)貨、庫存管理等業(yè)務(wù)功能,用全面支持條碼與RFID等自動化設(shè)備。
3、運輸管理系統(tǒng)
運輸管理系統(tǒng)支持多種運輸模式(公路、鐵路、水路、航空、短駁、多式聯(lián)運、移庫作業(yè)和提貨作業(yè)等)和多種運營模式(包括自營、對流、外包、主流業(yè)務(wù)處理和零散業(yè)務(wù)處理等),幫助客戶提高運輸管理效率,增強系統(tǒng)化執(zhí)行管理。支持多調(diào)度中心和客戶訂單整合、分拆與運輸車輛資源和路線的優(yōu)化,并可對車輛、訂單實現(xiàn)全過程的可視化監(jiān)控。
貨物在運輸過程中容易發(fā)生損毀、丟失和被盜等問題,如何在移動過程中有效的監(jiān)控運輸過程和貨物狀態(tài),確保貨物能及時、安全地到達目的地,成為物流公司迫切需要解決的問題。設(shè)計與實現(xiàn)移動載體綜合監(jiān)控分系統(tǒng),利用全球定位、地理信息系統(tǒng)、計算機視覺、模式識別、人工智能等技術(shù),實現(xiàn)對運輸過程中車輛和貨物的有效管理與監(jiān)控。該系統(tǒng)由車輛監(jiān)控與管理、貨物運輸過程狀態(tài)監(jiān)控和無線數(shù)據(jù)傳輸部分組成,通過3G無線網(wǎng)絡(luò)與主控中心管理系統(tǒng)實時通信?;贕PS的車載定位系統(tǒng)能夠及時將貨車的位置信息發(fā)送回位于公司總部的總控中心,由地理信息系統(tǒng)進行實時更新和顯示;在貨車駕駛室內(nèi)架設(shè)攝像頭,可監(jiān)控行車過程中司機的精神狀態(tài),防止出現(xiàn)疲勞駕駛,杜絕事故苗頭;通過數(shù)據(jù)傳輸部分的無線網(wǎng)絡(luò),可將壓縮后的監(jiān)控視頻和分析結(jié)果傳輸至總控中心備份保存。
四、小結(jié)
供應(yīng)鏈管理是當今制造業(yè)管理信息系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一,研究供應(yīng)鏈管理不僅僅局限于物料供應(yīng)或物流控制。當今未來供應(yīng)鏈的可視化管理會越來越多。
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