网络可视化管理范文

导语：如何才能写好一篇网络可视化管理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1）网络中交换机越来越多，多种厂家网络设备不能集中统一进行管理，所有交换机处于无序管理状态，线路拓扑结构没有清晰明了的视图，只是机械的添加、更换维护等状态，具体某个竖井位置有几台交换机如何级联都不能清晰明了地了解，不能很好地统筹管理。

2）交换机的级联层级越来越多，具体不能确定到底有几级。因为由于不断地增加交换机，每台交换机与核心交换机之间有几级不能确定。注意的是交换机不能无限制级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。

3）交换机出现环路情况无法及时诊断与确定。因医院科室地面需要定期清洁，需要把相应的线路进行收起来后重新清洁地面。往往清洁完地面后，人为原因导致把一根网线的2端都插入到交换机上，造成了整个网络死锁，并导致整个网络瘫痪。这种故障不易排查，发作也比较突然。

4）网络中某一交换机出现故障，导致其级联下的全部中断。故障不能及时发现，必须到现场进行逐个测试排查，从故障终端向上追溯逐个检查，直到检测到相关设备故障，才能解决故障，不能及时定位到具体哪台出现故障，整个检测过程比较费时费力。

5）交换机的数据转发性能有差别，如何将合适的交换机配置到合理的位置，只能根据网络流量大小进行分布，传统的网络不能监控网络中交换机端口的流量，只能凭借经验及管控的大小进行分析，有时分析不当会造成网络出现瓶颈或者浪费问题存在。实时的流量监控可以出现流量异常现象不能及时处理，对医院网络系统硬件监控力度不够。

6）核心交换机及服务器集换机出现故障如何及时发现，往往该交换机出现故障后相关故障灯没有报警，整个网络出现中断，服务器无法进行访问，到底是服务器故障还是核心交换机故障，在排查过程中费时费力。这个是医院网络威胁最大的故障，并且是最难发现排查的。如何第一时间发现故障、排查故障是很关键的。面对以上的问题，传统的网络管理方法单一、管理力度不足、管理操作复杂，已不能全面高效地管理现有的网络，不能实时监控到相关设备的报警信息，不能及时排除网络故障，更不能对网络资源和业务进行全面的融合管理与调配。以下将通过可视化网络管理软件与合理的布局可视化网络管理软件的服务器端与客户端就可以很好地发现解决以上问题。

2网络管理软件实现可视化管理与对策

2.1可视化前期准备

先将网络中的服务器、存储、交换机等资源进行融合管理，对相应的服务器及存储进行IP地址分配管理，网络中的交换机通过交换机的console口对全院内网交换机进行了统一的IP地址分配与相关策略配置，全部内网交换机都重新打上了标签进行编号标注，对没有可管理功能的交换机进行替换升级，保证对交换机的管理覆盖到终端，很大程度上实现了对数据中心网络的全覆盖管理，更方便了当终端出现故障时可以第一时间进行定位排查。

2.2可视化管理

H3CiMC智能管理平台创造性的使用业界主流虚拟化软件（VMware，Hyper-V）等对服务器、VM的管理能力，将网络管理服务器、网络管理报警客户端及交换机统一纳入到资源可视化管理中，虚拟网络拓扑以实际的链接拓扑方式体现相应设备之间的从属与链路关系。同时，通过设备之间的链接关系，展示出网络设备所在的网络地理位置。满足数据中心基础设备间的链路关系、所见即所得的管理需求。可使医院的交换机分配具有了可视化监控，出现故障也可及时查看与排除。通过网络拓扑结构图，对现有的交换机层级进行了线路优化，使得山西省人民医院的交换机层级达到最小化。医院外部的医疗联合体医院网络也通过专线也实现了网络实时监控。在可视化界面上可以实时查看相关设备的运行状态、设备属性及当前报警信息等。

2.3流量性能与报警管理

流量性能管理方案包括IMCNTA，ACLM，QoSM等组件。流量性能管理可以使用支持NetStream/sFlow/NetFlow等技术的网络设备提供网络流量信息，也可以使用DIG探针采集器对网络流量信息进行采集。通过可视化界面实时查看各设备流量的分布图与明细图，在对流量分析的基础上，通过ACLM、QoSM从实际应用层次上去规划网络管理，创建QoS规划、控制QoS部署、监控QoS部署效果，优化部署策略，屏蔽底层设备差异，实现QoS服务保证所见即所得，实现流量异常实时报警功能。并且提供SLA工具，通过获取抖动、时延、丢包率等指标数据来量化QoS，并输出图形报表，使得关键的业务得到端到端的带宽保证。从而使人们从实时输出图形报表中分析流量，并且进行相应的管理与优化。iMC提供了通过对交换机相关属性设置，自动监控网络中的交换机状态及链路情况，甚至细微到每个交换机的端口启停状态，自动发现应用、应用监控、主机监控、分类监视等模块，同时拥有丰富的报表功能。当被监视的交换机相应的状态出现异常时，系统就会自动产生告警，通过这些告警，可以鉴别出网络故障出现问题的根本原因。

2.4总结经验优化管理

网络管理服务器与网络管理报警客户端地理位置不在一个地方使用，网络管理服务器在密封的机房环境内统一管理，而网络管理报警客户端则在办公室机房内使用，二者之间要实现实时管理需要交换机进行连接，故障发生时，如果之间的交换机有一个发生故障就会导致系统瘫痪，实时监控就无法使用了。总结经验，把网络管理服务器与网络管理报警客户端的所有交换机都去掉，对网络管理服务器新增了第二块网卡，在网络管理服务器与网络管理报警客户端新增加专线，采用双网卡把二者直连起来，当网络中出现故障时，排除了相关交换机出现故障导致网络不能进行实时呈现监控。从很大程度上提高了系统的稳定性、实时性。

2.5网络内部安全管理

因院内网机器数目多，使用人员多，操作复杂，导致内网感染病毒较多，最终造成网络及内网程序不能正常工作。为解决此类问题，通过使用网络版杀毒软件，经过对比各类杀毒软件性能，采用了赛门铁克局域网杀毒软件，并设置了相应的杀毒、管理及升级策略，定期每周进行杀毒软件病毒库的升级。安装后的客户端计算机不能卸载，所有移动存储设备、光驱等都被相应禁止掉了，无法使用。该杀毒软件上线以来，从一定程度上遏制了病毒的传播和破坏，进一步保证了院内网信息系统网络的安全性。

2.6培养优秀的信息系统管理人员

医院信息系统网络管理需要24小时人员值班，处理故障需要快速及时有效，这就需要工作人员，技术水平高，并具备高度的责任心。他们即要熟悉医院的相关医疗事务，医疗信息系统的管理与维护，以及医院网络系统的设计、安装与日常的维护工作，还需要及时处理各种网络突发故障，因此，工作人员水平的高低与医院信息系统管理服务质量密切相关。在人才建设方面，科室树立以人为本，人员每周五下午轮流给大家讲课并相互交流经验，定期每个月初先进的技术厂商前来进行相关先进技术讲学。

3结束语

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关键词：网络；课程实训；管理平台

中图分类号：G43文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)27-6561-02

课程实训是让学生用所学到的理论知识进行动手实践，通过完成具体的任务，来达到深入掌握相关学科知识的目的。在高等教育课程设置体系中，课程实训包括毕业设计是非常重要的环节，各类高校的几乎每门专业课中一般都会安排一到两周的课程实训，大概10~30个学时不等。尤其在高等职业院校，强调学生的实践操作能力，课程实训更加的普遍和丰富。在今天高校教学管理信息化高速发展的时代，却很少见到一套为实训课程专门设置的管理系统。为了填补我院实训教学管理中的空白，在.net2.0框架下开发了一套设计课程管理平台。通过这个平台教师可以方便的指导学生进行课程实训，监控学生的设计任务完成状态；学生可以通过平台与教师互动交流，完成自己的设计任务；管理者可以将题目、任务等信息在该平台上，方便与各个用户查看，同时能够为后期建设留下丰富资料。该项目课题获得2009年陕西省教学成果二等奖。

1 系统的总体规划和功能概述

整个系统基于B/S模式建立，用户无需下载客户端即可操作。系统采用技术，使用C#作为开发语言，使用sqlserver2005作为数据库。在平台中包括课程（批次）模块、学生管理模块、教师管理模块、课题管理模块、选题模块、日志模块、互动模块、考核模块、系统设置模块等几个部分。根据用户角色的不同，不同角色的用户在每个模块中所起的作用和完成的任务也各不相同。

1）课程（批次）模块

管理员在系统中设立实训课程或实训批次，其中限定参与课题辅导的教师的条件和参加课程实训的学生的条件，这样符合条件的教师和学生就可以进入平台在自己可操作的课程或批次下进行课题辅导和课题设计。学生和教师都可以同时在多个符合条件的课程或批次中同时进行课程实训和课程辅导。

2）学生管理模块和教师管理模块

管理员可以通过平台手动单个添加、修改、删除学生和教师的信息，也可以通过批量导入的方式，将学生或教师的信息导入系统数据库内。首先将学生或教师的信息导入到固定格式的EXECL表中，再通过平台上的程序操作一次性批量将EXECL表中的数据导入数据库表中。学生和教师也可登陆系统后自行修改各自信息。

3）试题管理模块

教师可以自己在平台内题目，每个题目系统会自动生成一个唯一的题号，同时题目的教师对该题目有管理权限，可以修改、删除题目和向该题目上传资料。题目的教师本身即为该题目的辅导教师，也可指定其他教师为该题目的辅导教师，但其他教师没有修改题目的权利，删除题目仅表示放弃对该题目的辅导权。

4）选题模块

在平台中，管理员可以给学生指定设计题目，学生也可以自己选择题目。在自己选题时先选择自己可以参加的实训课程或批次，然后选择该批次下的设计题目，然后选择指导教师；或先选择指导教师，然后选择该教师名下的设计题目。选题完成后向指导教师发出选题申请，教师审核开题后即可开始设计题目。一个批次学生只能进行一个课题的设计，当前批次设计开始后则不能选择其他设计题目。如果需要改题的学生，可以向教师发出改题申请，指导教师同意后，取消其名下的学生，则该学生可以重新选择题目。题目完成后向教师发出结题申请，并附带设计结果或内容，指导教师同意后即可结题并由指导教师给出成绩。

5）日志模块

管理员在实训开始之前，根据实训课程的不同情况，按照一定的时间段划分设计阶段，提出不同阶段的设计要求。要求学生按照固定阶段完成相应的实训任务，并根据进度向指导教师提供实训日志，由教师进行评判实训进行程度。实训日志最后将打印输出并作为学生实训成绩的重要评判指标。

6）互动模块

学生在进行设计时可以随时通过网络留言提问的方式向教师寻求指导，也可向教师发送问题文件，教师也可以将题目所需的参考资料或信息通过平台向学生。

7）系统设置模块

管理员根据教学需要，在平台中开设实训课程，导入教师和学生信息，导入课题信息、管理院系、专业、班级信息，系统公告等。

2 系统的设计实现

1）UML对象建模

在代码编写前，对整个系统进行UML对象建模，包括对系统中的用户对象建模，事件流程建模等等。

2）数据库设计

系统使用SQLSERVER 2005数据库。SQL Server 是目前使用最广的关系数据库管理系统之一，它具有可靠性高，安全性好，易于使用，扩展能力强等特点。在数据库设计中，将学生、题目、教师、实训课程（批次）单独建立数据表，每个表中都包含各自需要的主要信息，比如学生表包括学生学号、姓名、专业、班级、联系电话、邮箱、照片等信息；教师表中包含教师的工号、姓名、性别、专业、特长、简介、照片等信息；题目表中包含题目的名称、题号、适用的专业、课程等信息；批次表中包含批次的编号、名称、内容、限定的专业、班级、课程等信息。

通过使用学生―课题，课题―教师两个表将学生、题目、教师和实训课程（批次）的数据联系起来，做成学生选题数据表和教师管理题目数据表。学生选题表stutosub_db结构如表1。

教师管理题目表teatosub_db结构如表2。

在日志表设计中，首先建立批次表，然后由不同批次建立出实训阶段表，学生在不同实训阶段填写实训日志。

3）代码设计

平台采用技术，使用C#语言编写。构架可以用Microsoft（R）公司最新的产品 Visual 开发环境进行开发，目前最新的版本是 4.0。它的优点在于强大的适应性和高效的管理性，并且在Visual 开发环境中提供非常多且好用的控件，用户也可以快速的创建自己的自定义控件，使其功能更为强大。安全性基于Windows认证技术和每应用程序配置，确保原程序的绝对安全。在使功能实现同时因其所见即所得和自动完成的编程操作使编程效率大幅的提高。

基于在系统中充分考虑面向对象的编程操作，为系统中的用户和操作建立各种类，包括各种对象类和操作类，在类中将对象的操作设定为不同的方法，在程序页面中基本靠调用各种操作类中的方法来进行系统操作，这种方法也大幅提高了编程效率，同时也使系统更加容易维护。比如关于教师的数据操作都放在teaoperate.cs类中，而关于学生的操作都放在stuoperate.cs类中。

4）系统测试

在系统完成后会进行大量的测试，测试是软件能否正常运行的关键，我们主要采用动态测试的方法对系统进行全面测试，软件的编写人员尽量不参与测试的进行。我们找了一个专业60名学生和10位老师，对系统的运行能力、可靠性、安全性等进行了一周左右的测试，通过测试可以发现很多原来编写中的错误和疏漏。进而保证了系统的正常运行。相对于静态测试，动态测试效率更高，但测试的漏洞可能更多。

3 结束语

课程综合实训管理系统在我院运行了已有两年半，其中经过几次升级和补丁。目前已比较成熟。系统结合目前比较流行的技术，适用于各类专业课程使用。系统采用模块化的结构，易于维护，使用技术使平台的安全性和稳定性更高。现在机械学院的全部课程实训已经使用了该系统，运行状态良好。很好的解决了原来课程实训管理混乱的问题，为教学管理保留的准确的资料。下一步是向全院其他专业及其他高职院校推广该平台。

参考文献：

[1] 张婵,肖云波,严思静.基于B/S模式的毕业设计管理系统的实现[J].电脑编程技巧与维护, 2011(4).

[2] 侯群.基于的毕业设计管理系统开发[J].信息技术,2009(11).

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关键词： 网络环境 应用型本科管理学 教学信息化 教学模式

一、网络环境下管理学课程信息化教学的必要性。

当前，应用型本科高校教育是培养以满足社会需求为导向、理论与实践相结合、能够解决实际工作中的具体问题、具备适应社会多种岗位的综合素质、“懂技术、会管理”的复合型人才。管理学是一门在高校经济管理类专业中广泛开设的课程，通常作为必修或选修课。因此，在应用型本科高校的管理学教学中，必须根据管理学特点，结合教学实际，有针对性地研究教学内容与方法。然而，现实中教师主要通过课堂讲授的方式向学生传授相关理论知识，讲解相关管理方法，学生完全处于一种被动的地位。学生也普遍觉得这门课似乎并不难学，通过死记硬背就可以在考试中拿到高分，但同时觉得这门课“没有用”，对于求职和工作帮助不大。这种重灌输轻理解、重知识轻能力、以教师为中心的传统教学模式，已不能适应社会对于创新型应用型管理人才的需求。

随着信息时代的到来，网络环境为管理学教学提供了一种新的途径，利用网络资源进行教学成为未来的一种发展趋势。如何将信息技术用来既辅助教师“教”又促进学生“学”上，真正实现信息技术在课程教学上的“双向整合”，让教师的角色并不仅仅是传播知识，而且要努力激发学生的创造性思维，使之既获得新知识，又学到如何获得知识的本领，这是由管理学的课程特点决定的。

首先，管理学是一门综合性学科。管理学涉及经济学、哲学、社会学、历史学、心理学、人类学、数学及各种工程科学等，这种研究对象的多样性和管理实践过程的动态性、复杂性决定了学习管理学要借助的知识、方法和手段的多样化。

其次，管理学是一门“不精确”的科学。同数学、物理、化学等自然科学相比，由于影响管理工作的因素很多，存在不可控和不确定的因素，解决这些问题，管理学往往没有标准答案。管理的最终目的是有效地利用各种资源，以较少的投入争取较大的经济和社会效益，而管理创造的价值很难被明确地划分出来，是个模糊概念，需要借助各种各样的手段，以定性和定量的方法分析解决。

再次，管理学是一门实践性很强的学科。管理学一方面具有不以人的意志为转移的客观规律，即科学性，但另一方面，在运用这些管理学原理解决复杂多变的管理实际问题时，必须对具体问题作具体分析。可见，运用管理知识的技巧性、灵活性和创造性，决定了培养应用型管理类专业的学生必须在实践中学会管理。

最后，管理学是一门正在发展中的学科。和其他学科相比，管理学的兴起比较晚，在近几十年才作为一门现代科学研究，它与社会经济发展紧密相关，其理论正处于新旧更替的关键时期，并必将随着社会经济的发展和科技的进步，特别是随着信息技术的发展而不断发展。

可见，传统的教学方法在收到诸多效果的同时存在许多不足之处，难以适应当今网络信息时代的客观要求。

二、管理学教学内容与方法的现状。

（一）教材内容的实践性不强。

国内相当多的教材内容上存在以理论阐述为主，对案例、思考题等内容设计不充分、结合不紧密等问题，缺乏生动性和启发性，学生很难把这些理论和实践联系起来，既提不起学习的兴趣，又觉得难以学以致用。此外，部分教材的内容还存在不以学生思维的逻辑过程编写和难以及时反映管理理论与实践的最新发展变化等问题。随着经济全球化、经营国际化等外在环境和对管理内涵的认识的变化，管理过程还应包括在实践中的沟通、激励和创新等管理行为。这些变化客观上要求《管理学》也应相应地发生变化，进行一些观点的更新和理论的修正，以避免因教材内容陈旧而使管理理论与实践相脱节。此外不同专业的学生知识结构存在差异，但接受同样的教学内容，所学内容欠缺实用性、有效性，因此授课教师必须结合各专业特点对教材内容和课程设置进行调整。

（二）教学方法和教学手段单一、现代网络技术手段应用不够。

目前的管理学课程在教学方法上主要是灌输式的课堂教学，很多教师采用以理论讲授为主的一言堂式教学法，教师唱独角戏，没有积极地引导学生参与教学活动中，学生参与意识差，教师只作为知识技能的传授者，实践环节很少。即使偶尔使用其他方法，也只是形式而已。比如当前教师在课堂上也经常使用案例讨论法，但讨论的主题和进程都是由教师控制的。好的案例教学法相对传统的教学方法，注重培养学生的管理能力、管理素质，能做到理论与实践相结合，是非常适用的教学方法。但目前多数的案例教学法也存在着许多问题，如案例教学往往结合课堂上的多媒体课件的方式进行，播放的课件在内容和时间上有限制，较少采用现代网络技术手段，往往使学生对案例信息的了解不够充分和全面。

（三）难以开展教学实践活动。

管理学课程实践性很强，但由于现有教学内容和教学进度的要求，管理学课程偏重于理论讲授，案例讨论和现场实践教学很少或是没有，很难把学生的理论知识转化为实践应用能力。课堂上管理学的教学脱离了实际的管理环境和管理对象，难以开展教学实践活动，也很难被仪器和设备替代，因此，管理学课程实践教学的难度也很大。

（四）课程考核方法单一，不够系统和全面。

目前的管理学课程对学生学知识的考核比较单一，缺乏灵活性。通常根据课程最后期末考试成绩（卷面分）和平时成绩（出勤分）按一定的比例计算确定总成绩。仍然把考试成绩作为评判学生成绩的主要标准。考核方法上仍旧采用闭卷笔试的形式，题目设计也缺乏新意，客观题较多，发挥性的主观题、分析应用题较少，重点检验学生对知识的记忆，难以检验学生的综合素质和能力。这使得学生竞争的意识逐渐淡化，参与意识与动手能力不断减弱，甚至有不少学生通过期末突击，死记硬背获得高分的成绩。

三、网络环境下应用型本科管理学课程信息化教学模式设计。

构建信息化环境下的管理学教学模式，应该紧紧抓住应用型本科管理学的教学特点，在先进的教育科学理论的指导下，改变传统的以教师为中心的教学方法和手段，创建既能发挥教师主导作用，又能发挥学生主观能动作用的新型教学理念、教学内容和教学技术。

（一）管理学信息化教学的理念。

在管理学的教学活动设计中，应注重激发学生的求知欲和主观能动性。学生的学习活动不仅仅只限于接受、记忆、模仿和练习，还应倡导自主探索、动手实践，沟通交流、团队合作、阅读自学等多种学习方式。因此，在网络环境下，应做好以下三方面工作。

第一，在学习方面，重建教师与学生的交流互动。主要是考虑如何依托校园网平台，建设管理学的虚拟教室，强调对学生特点的分析，开辟教师空间和学生空间，充分支持课堂教学、学生自主学习、网上实时教学和讨论交流等教学模式，并支持整个教学过程的各个环节的实施和自动管理。

第二，在教学条件方面，学校需要加强信息化建设。信息化教学是一种基于信息资源的学习方式，对信息资源的丰富程度和质量要求较高，信息化的教学效果与信息资源的丰富性、多样性和质量密切相关。

第三，在课程考核方面，实施科学的学习评价方式。信息化教学环境不仅能为师生提供快捷的信息交互工具和丰富的教学资源，而且能提供一种更为科学的评价工具给教师使用，教师可以利用网络评价工具和原有评价工具，更好地关注学生的发展过程，体现学生主动性和创造性，客观、公正地评价学生。

（二）管理学信息化教学的主要内容。

在网络环境下，管理学的教学将会使教学内容更充实，更完善。管理学作为专业基础课程，起着养成系统科学管理思维模式的作用，为以后学习其他专业管理课程和为日后的实际管理工作奠定基础。

管理学的课堂教学内容应主要以管理相关的基本范畴和管理职能为主，揭示管理的基本内涵和理论体系，系统介绍管理过程中各种职能的主要内容和实施要点，体现管理的科学内涵和理论体系。由于管理学理论体系本身还在不断发展和完善，因此，在网络环境下，在管理学的教学内容中，还应适当介绍管理学科体系及与其他学科的渗透、融合，并不断补充和更新管理学的前沿和热点问题的研究内容，以体现管理学的宽广视野和管理学的动态发展。管理学教学中，将自主性学习与课堂教学相结合，从“教”和“学”两方面进行教学方法的改革和创新，形成一个以学生为主体的比较完整的开放的教学体系。

（三）管理学信息化教学的主要技术。

在管理学教学中可以使用的网络技术和网络工具有网络教学技术、数据库技术、BBS留言板技术和博客技术等。

1.网络教学技术。这是网络技术在教学中使用最广泛的一类技术。国内外很多著名大学均会定期制作各类开放课堂的视频课程，通过网络教学视频可以大幅度拓宽学生视野，加深学生印象，灵活安排学生学习时间。

2.数据库技术。数据库技术是现代信息技术的主体之一，包括建设案例库、习题库、资源库等手段，能有效开阔学生视野，提高学生学习积极性。

3.BBS留言板和QQ群等即时通讯软件技术。这是一个非常好的师生互动平台，建设简单，使用方便，师生之间可以随时进行网络沟通，拉近师生关系、加深师生感情，有助于提高学生对课程学习的兴趣。

4.博客技术。博客具有公开性、互动性、公共性、即时性、私密性、个性化等特点，越来越受到人们的青睐。教师可以围绕管理学的主题建立博客，学习资料，开设专门的案例分析讨论区，允许学生开展有关讨论，使之成为教师指导学生的一个公共资源平台。

参考文献：

［1］霍明奎.网络技术在“管理学”教学中的应用研究［J］.吉林省经济管理干部学院学报，2010，（8）：104.

［2］王华强，李成标，刘新卫.网络环境下的管理学教学模式探讨［J］.长江大学学报（社会科学版），2009，（4）：248.

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【关键词】教、学、练 任务驱动 提升能力

对于应用型本科教育来说，加强大学生的实际动手能力，能够直接从事解决实际生产问题是我们的最终目标。本文以网络服务与配置课程为例，研究“教、学、练”一体化教学方法在应用型本科教学中起到的作用，并探讨这种教学方法的开展与实施。

一、当前应用型本科教育方式的现状

（一）课程体系设置没有特色

有调查显示，当前高校的培养目标不明确，仍是一些传统的专业和培养计划，没有准确定位培养什么类型的人才，因而在课程设置上仅仅是传统本科课程的简单增删版。

从现行的人才培养方案来看，基本上已将实践环节从课程中剥离出来，设置实验课程、课程实验，但课程的实践环节仍然达不到预期的目标，同时也突显不出应用型本科课程的特色。

（二）教学方法单一

教学方法基本上采用常规教学和多媒体教学模式，情况稍好一些的会配备一定的实践课程与理论课程对应，但缺少实践案例教学，不能针对学科中的理论课程的教学环节结合当前实际加入实践教学。这样使整个课堂比较枯燥，学生学习兴趣不高，甚至会出现学了就忘最后什么也不记得的尴尬结果。

二、“教、学、练”一体化教学方式的内涵

（一）“教”：是教师针对知识体系，选用合适的项目作为示例，在生产实际环境下利用各种教学手段，按实际工作过程，演示完成过程，并寓理论知识穿插其中的一种教学方式。

（二）“学”：是在教师讲解和示范的基础上，学生学习理论知识，并将理论知识应用于项目从而理顺项目思路，复制、熟悉教师操作的过程。因此，学生学习的过程就是教师施教的过程。

（三）“练”：是学生通过学习掌握了项目的相关知识、工作方法、操作技能的前提下，独立和以团队形式完成教师给出的类似项目工作，以强化学生对所学知识和技能的记忆，最终达到真正理解、掌握专业知识和技能的目标。

三、《网络服务器配置与管理》课程“ 教、学、练”一体化教学方式的应用

（一）课程设计

根据课程的定位与要求，以及本课程在网络专业的地位，将课程的内容分解为三个项目7个“学习型任务”，每个任务都以“迷你项目”的形式提出环境要求和标准要求。理论教学穿插于解读项目要求的过程中，将项目中出现的新名词、新技术进行介绍，最后进行技术知识总结和技术要点分析，从而总结出项目的工作流程和注意事项。这样既保证学生掌握了必备的理论知识，又锻炼了学生的分析、解决问题的逻辑思维。

（二）“教、学、练”一体化教学模式设计

网络服务器配置与管理课程教学在校内专用虚拟环境实验室进行，采用“教、学、练”相结合、课堂与实验地点合并，以项目为导向，任务驱动式的教学方法进行教学。

在教学过程中，由老师进行项目任务的布置，然后老师带领同学们进行任务解读，期间介绍新的专有名词和新技术，让学生掌握理论知识，在逻辑上理顺项目的思路。之后由老师进行演示，演示的同时学生可以跟随模拟或进行要点记忆，之后让学生进行讨论在临摹得过程中遇到的问题和关键点，请老师进行指导和解答。在此之后学生练习一个与演示项目类似但不完全相同的项目，通过教师的检验之后进行任务总结、填写实验报告。

（三）“教、学、练”一体化教学模式的优势

1.突出学生的主体地位

该课程以学生为主体，教师为引导，营造创新的课堂环境，注意调动“教”与“学”的双向积极性，使学生始终保持强烈的求知欲，这是实施创新教育的基本要求。

2.锻炼学生的逻辑思维

该课程在实施的过程中，采用了很多的实际项目，学生经过几轮的练习之后会形成一套针对服务器管理的比较固定的逻辑思维方式，有利于以后学生的能力拓展。

3.增强学生的操作能力

该课程强调应用型、操作性，有利于学生毕业实习和参加工作，可以让学生顺利进入工作角色和工作状态，顺利完成学生由学校到企业的对接。

四、结束语

本课程使用了 “教、学、练”一体化教学模式，让学生真切感受到了在企业中一名网络工程师的工作流程。学生在教师的指导下，进行项目分析、方案规划、项目实施、项目总结等一系列的操作和练习，学生的学习兴趣在不知不觉中大大提高，也真切地进入角色，毕业后能够很快地融入工作角色中，凸显出专业技能的绝对优势。

【参考文献】

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系统设计

1　系统设计思想

自动化立体库的储存器材可视化系统主要利用RFID、PDA、网络等相关技术，实现装备器材信息的管理，包括器材出入库和盘库、存储集装箱实际库存和位置信息、用PDA实现装箱器材的快速查找定位和出入库，并能够对器材消耗情况作出实时统计，以便及时作出补充计划。该系统应能实现自动化立体库储存器材的管理和形象、直观显示，通过采用RFID技术、无线组网技术，结合PDA、计算机等设备，实现器材信息的采集和识别，实现自动化立体库储存器材可视化。

本文设计的系统可视化包括主要仓库存储器材可视化、设备作业监控、存储位置可视化选取，虚拟场景可视化。

(1)器材存储可视化

仓库器材存储可视化是指可视化地显示可存放位置的状态：或空闲，或存放，或调度出货，或已存储器材，或不可存储等，可以清楚地查询和显示具置的存储情况，以方便调度。由于整个库房是以立体化存放方式进行管理，存在遮盖的问题。一般需要结合使用俯视图和侧视图来实现。不同的存储状态用不同的颜色表示，更加直观。

(2)器材储存位置可视化

存储位置可视化的选取，是针对手动作业调度，以方便选取正确的位置，进行作业调度。可视化选取并不仅是单一位置的选取，为支持批量作业，系统还支持选取特定数量的合法位置。

(3)设备作业监控可视化

立体库设备作业监控的主要目的是能够实时掌握堆垛机、输送机的作业运行状态：包括堆垛机、输送机当前的位置，停机、运行、暂停、或正在作业、正在完成哪条指令等。

通过立体库设备作业监控，还可以实时了解各堆垛机、输送机之间的间隔，尽早地发现问题。并以声像方式进行警告提醒，避免事故的发生。

系统体系结构

以立体仓库管理主机为中心，向上与仓库器材业务网络管理信息系统的数据库服务器连接，接收来自业务系统开出的器材入库单据和器材分发单据，并支持各种数据处理和文件处理的功能。向下直接控制仓库中的设备，是出入库管理机和监控机之间的通讯桥梁，同时也是仓库服务器通信的纽带。仓库的终端设备主要有出入库管理机的条码扫描仪、普通打印机、条码打印机等，监控机管理的AGV和堆垛机等。其他辅助设备如消防系统、照明系统、报警系统等都在仓库设计时预留位置中安装。如图1所示。

通过立体库无线终端系统与器材业务管理系统进行数据交，立体库接收器材任务并在人工确定进行器材出入库操作后，任务调度系统通过采集物流中心库存和设备状态，及时满足器材作业，动态地调度系统任务，完成自动化物流系统的任务调度。设备监控系统通过制定的内部协议，连接管理系统与自动控制系统，对各种物流系统设备进行控制。系统采用多进程的管理调度思想，通信进程完成管理／监控系统与各种物流设备的通讯，物流进程根据下位机发来运输申请、出入库申请，分配物流的货位，并生成相应的任务指令。调度进程根据调度规将任务进行排队。并按优先级发送命令。

系统功能

立体库的储存器材可视化系统集成地管理、协调和调度立体库中与物流有关的活动，井及时与仓库器材业务管理系统交信息。执行仓库器材业务管理系统所下达的器材入库任务和器材分发计划等，并将执行结果及时反馈。系统可以实现以下功能：

(1)实现器材业务的自动化处理

利用器材“在储”可视化系统，可以实现器材储存业务的综合管理；通过对器材资源全系统、全过程的管理与监控，可以为器材保障决策提供高效、精确、快速与及时的信息服务。最终显著降低器材库存费用，有效提高装备器材保障能力和综合管理水平。

(2)实现器材信息的网络化交换

利用网络平台与仓库器材业务网络管理信息系统进行信息传输、交换和联机服务，能提供联机入／出库、脱机入／出库、直接入／出库操作的功能，并可以使各级器材保障部门快速、及时、准确地掌握器材资源、消耗、需求隋况，科学进行器材保障决策。图2为基于自动化立体库的储存器材可视化系统的物流过程可视化示意图。

(3)保证较好的安全性

系统具有数据备份、数据恢复功能，提供权限管理，对于联机入／出库的生成、调度与执行过程以及重要的操作(如修改库存账目)备有日志，从而能责任到人。

(4)实现器材资源的可视化管理

利用器材“在储”可视化管理系统，可以使得总部、军区器材业务部门实时掌握器材的消耗、储备、分布及流转等动态信息，提前预知器材的需求，及时、准确地确定装备应急保障方案，优化使用器材保障资源，适时进行器材的调配与供应，从而实现器材的“精确”保障。

与此同时，应用该系统能够使器材储存管理规范化、科学化。

系统实现

1　立体库管理系统和仓库业务管理系统数据传输的实现

通过业务系统提供的通讯功能，以网络报文的方式与立体库的管理系统进行通讯，共同构成完整的仓储物流体系。当业务系统收到立体库器材库存管理系统发出的业务请求时，根据预先设定的要求，对应不同业务做出相应处理，并将业务种类、器材信息等写成固定格式文档。通过网络传输给通讯接口软件，接口软件根据业务类型，将传送来的文档解析还原为数据，写入立体库器材库存管理系统的底层数据库。再由立体库器材库存管理系统将数据取出，进行相应处理后转化为若干人、出库任务下发。任务优化调度软件将下发的任务，按照预定的优先级自动重新调整排列次序，也可进行人工干预。监控软件按照调整后的顺序依据设备的当时状态下发任务，最终完成实际的物料操作。

系统通信流程如图3所示。

储存器材物流过程实时监控的实现

设备监控系统能实时监视整个立体仓库中各部分的运行情况，动态显示堆垛机和出入库传输设备以及货物的运行位置，显示所有任务的当前运行状态、出错报警情况，并能直接独立地控制仓库中所有设备的运行，实现储存器材物流过程实时监控。此外还包括当前接收到的任务和正在执行任务的统计，各任务具体参数显示和动态编辑，当前通信状态显示；运行设备动态位置、状态显示；货位占用情况的俯视、侧视图显示，底层单步控制信息显示及动态修改，紧急停止、出错报警、堆垛机召回功能；任务执行状态动态显示等。立体库设备监控如图4所示。

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    关键词:关键词:防火墙;新一代;网络安全

    中图分类号:TP393.08    文献标识码:A     文章编号:

    0 序言

    近年来,随着互联网在全球的迅速发展和各种互联网应用的快速普及,互联网已成为人们日常工作生活中不可或缺的信息承载工具。同样,随着企业信息化的迅速发展,基于网络的应用越来越广泛,特别是企业内部专网系统信息化的发展日新月异—如:网络规模在不断扩大、信息的内容和信息量在不断增长,网络应用和规模的快速发展同时带来了更大程度的安全问题,这些安全威胁以不同的技术形式同步地在迅速更新, 并且以简单的传播方式泛滥,使得网络维护者不得不对潜在的威胁进行防御及网络安全系统建设,多种威胁技术的变化发展及威胁对企业专网系统的IT安全建设提出了更高的要求。

    1.安全风险背景

    随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展,接入专网的应用系统越来越多。特别是随着信息化的普及需要和总部的数据交换也越来越多。对整个系统和专网的安全性、可靠性、实时性提出了新的严峻挑战。而另一方面,Internet技术已得到广泛使用,E-mail、Web2.0和终端PC的应用也日益普及,但同时病毒和黑客也日益猖獗, 系统和数据网络系统的安全性和可靠性已成为一个非常紧迫的问题。

    2.网络安全方案

    防火墙是最具策略性的网络安全基础结构组件,可以检测所有通信流。因此,防火墙是企业网络安全控制的中心,通过部署防火墙来强化网络的安全性,是实施安全策略的最有效位置。不过,传统的防火墙是依靠端口和通信协议来区分通信流内容,这样导致精心设计的应用程序和技术内行的用户可以轻松地绕过它们;例如,可以利用跳端口技术、使用 SSL、利用 80 端口秘密侵入或者使用非标准端口来绕过这些防火墙。

    由此带来的可视化和控制丧失会使管理员处于不利地位,失去应用控制的结果会让企业暴露在商业风险之下,并使企业面临网络中断、违反规定、运营维护成本增加和可能丢失数据等风险。用于恢复可视化和控制的传统方法要求在防火墙的后面或通过采用插接件集成的组合方式,单独部署其他的“辅助防火墙”。上述两种方法由于存在通信流可视化受限、管理繁琐和多重延迟(将引发扫描进程)的不足,均无法解决可视化和控制问题。现在需要一种完全颠覆式的方法来恢复可视化和控制。而新一代防火墙也必须具备如下要素:

    (1)识别应用程序而非端口:准确识别应用程序身份,检测所有端口,而且不论应用程序使用何种协议、SSL、加密技术或规避策略。应用程序的身份构成所有安全策略的基础。(识别七层或七层以上应用)

    (2)识别用户,而不仅仅识别 IP 地址。利用企业目录中存储的信息来执行可视化、策略创建、报告和取证调查等操作。

    (3)实时检查内容。帮助网络防御在应用程序通信流中嵌入的攻击行为和恶意软件,并且实现低延迟和高吞吐速度。

    (4)简化策略管理。通过易用的图形化工具和策略编辑器(来恢复可视化和控制

    (5)提供数千兆位或万兆位的数据吞吐量。在一个专门构建的平台上结合高性能硬件和软件来实现低延迟和数千兆位的数据吞吐量性能

    2.1 产品与部署方式

    本文就Palo Alto Networks 新一代安全防护网关部署方案进行探讨,该产品采用全新设计的软/硬件架构,可在不影响任何服务的前提下,以旁路模式、透明模式等接入现有网络架构中,协助网管人员进行环境状态分析,并将分析过程中各类信息进行整理后生成报表,从而进一步发现潜在安全风险,作为安全策略调整的判断依据。

    2.2 解决方案功能

    本方案产品突破了传统的防火墙和UTM的缺陷,从硬件设计和软件设计上进一步强化了网络及应用的安全性和可视性的同时保持应用层线速的特性。主要功能如下:

    (1)应用程序、用户和内容的可视化

    管理员可使用一组功能强大的可视化工具来快速查看穿越网络的应用程序、这些应用程序的使用者以及可能造成的安全影响,从而使管理员能够制定更多与业务相关的安全策略。

    (2)应用程序命令中心:这是一项无需执行任何配置工作的标准功能,以图形方式显示有关当前网络活动(包括应用程序、URL 类别、威胁和数据)的大量信息,为管理员提供所需的数据,供其做出更为合理的安全策略决定。

    (3)管理:管理员可以使用基于 Web 的界面、完全的命令行界面或集中式管理等多种方式来控制防火墙。可基于角色的管理,将不同的管理职能委派给合适的个人。

    (4)日志记录和报告:可完全自定义和安排的预定义报告提供有关网络上的应用程序、用户和威胁的详细视图。

    2.3 解决方案特色

    (1)以 APP-ID、 User-ID 及 Content-ID 三种独特的识别技术,以统一策略方式对使用者(群组)、应用程序及内容提供访问控制、安全管理及带宽控制解决方案,此创新的技术建构于 “单通道平行处理 (SP3)”先进的硬件+软件系统架构下,实现低延迟及高效率的特性,解决传统FW+IPS+UTM对应用处理效能不佳的现况。

    (2)实现了对应用程序和内容的前所未有的可视化和控制(按用户而不仅仅是按 IP 地址),并且速度可以高达 10Gbps,精确地识别应用程序使用的端口、协议、规避策略或 SSL 加密算法,扫描内容来阻止威胁和防止数据泄露。

    (3)对网络中传输的应用程序和用户进行深度识别并进行内容的分析,提供完整的可视度和控制能力。

    (4)提供多样化NAT转址功能:传统NAT服务,仅能利用单一或少数外部IP地址,提供内部使用者做为IP地址转换之用,其瓶颈在于能做为NAT转换的外部IP地址数量过少,当内部有不当使用行为发生,致使该IP地址被全球ISP服务业者列为黑名单后,将造成内部网络用户无法存取因特网资源;本方案提供具有多对多特性的地址转换服务功能,让IT人员可以利用较多的外部IP地址做为地址转换,避免因少数外部IP被封锁而造成无法上网,再次提升网络服务质量。

    (5)用户行为控制:不仅具备广泛应用程序识别能力,还将无线网络用户纳入集中的控制管理,可对无线网络使用情况,提供最为详细丰富的用户使用数据。

    (6)流量地图功能:流量地图清楚呈现资料流向并能连结集中化的事件分析界面。

    3.总结

    新一代防火墙解决了网络应用的可视性问题,有效杜绝利用跳端口技术、使用SSL、80端口或非标准端口绕过传统防火墙攻击企业网络行为,从根本上解决传统防火墙集成多个安全系统,却无法真正有效协同工作的缺陷,大大提高数据实时转发效率,有效解决企业信息安全存在的问题。

    参考文献:

    [1] 孙嘉苇;对计算机网络安全防护技术的探讨 [J];《计算机光盘软件与应用》 2012年02期。

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关键词：电力调度 可视化功能 功能应用

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0069-02

在电力系统中主要是通过动态图像和直观的图表等来对电力网络中各项指标进行展示，从而实现可视化技术。而互联网电力系统的可视化作为互联网与可视化技术的产物，可以把互联网中的技术很好地应用于电力系统的可视化中，从而起到提高可视化效果的目的。

1 力可视化系统的概述

1.1 分类应用

对电力系统的可视化应用进行概括总结可以分为以下3个方面。

第一，可视化在科学数据中，主要表现为对大量数据的特征进行快速抽取，同时这也是作为可视化分类中接受较为广泛的含义，电压分布和全网潮流走向是该应用的主要特征。

第二，可视化是通过应用系统中的人机界面来实现的，能够对人机交互接口有更充分的实现，系统的操作也更加方便、快捷。

第三，可视化信息检索方面主要是以图形的方式对信息进行索引。

1.2 应用目的

我们对电力可视化系统的应用目的进行分析总结，发现可以对预警功能进行完美的实现，这主要是因为通过采集系统中的数据，对具体的基础形式进行充分的探析，也就对系统中的接口形式有了要求，如开放性。这样既可以确保电力系统的对接形式，还可以分析其他原因介入的数据源。与此同时，对调度人员也应有所要求，需要对信息期间进行密切的关注，确保能够把多种功能实现到界面中，此外，也需要对相应数据的挖掘进行处理，一般是在数据平台和可视化技术平台中进行。

1.3 预警功能

在可视化系统的运行中往往会存在如自动跟踪电网的现象，这样就会使扫描系统中出现一些安全隐患。假使超限的情况出现在运行的过程中，预警行为就会以在线的形式体现出来。对可视化信息进行分析发现其不但可以展示细节和全局的信息，也能够向调度人员展示电网运行中的状态，以这种方式来对调度人员进行帮助，如问题的控制和调整等。

2 调度可视化技术功能的应用

通过上文我们可以了解到可视化技术的实现可以对电网运行的状态进行全面的决策支持和监控，从而形成了完整统一的电网运行的分析决策、监控以及辅助服务等全面的可视化应用。

2.1 互联网可视化功能的实现

首先，对计算机互联网结果数据进行后处理。主要是把可视化与计算过程分开，在脱机的情况下，完成对计算测量数据以及结果数据的可视化。

其次，对计算结果数据采用实时处理和显示。在科学计算时，也要实现对结果数据和测量数据的可视化。

最后，对计算结果数据进行及时的交互处理和实时的绘制。

2.2 电网智能在调度系统中的可视化应用

电网智能调度系统具有电网智能监视、电网安全分析、辅助决策和操作安全校核等诸多功能。值得一提的是电网智能监视可以向调度员非常直观地展示电力系统中出现的热稳定等问题，对电网安全状态中的变量可以实现非常系统的表征作用。

此外，电网的安全分析主要是对电网安全裕度、预想故障以及电网进行N-1等进行的分析，该方式可以让调度员分析到电网运行中的薄弱环节，并进一步对系统辅助决策分析计算进行触发。

2.3 实时运行状态的监视的可视化

2.3.1 电压监控的可视化

首先，对厂、站节点电压进行可视化的监控。系统中电压的异常是造成发生许多大停电事故的先行指标，具有非常重大意义。

其次，系统电压的可视化。节点电压只是反映了电力系统电压中局部化的特征，但是在实际情况下需要调度员对全网地电压有更加充分的了解。目前通过互联网技术就能够很好地实现调度员对全网电压的了解和监控，从而起到了事半功倍的效果。

潮流在可视化后，不但能够很好地对潮流走向进行良好的展示，还可以对潮流限额裕度进行清晰的展现，使调度员可以直观、快速地对重载潮流的断面进行判断和分析。

2.3.2 设备状况可视化的实现

确保设备能够正常运行是整个电力系统控制中最为关键的步骤之一，运行期间设备能否具备稳定性是确保电力是否能够实现稳定性的重要依据。

2.3.3 系统运行参数可视化的实现

除了上面提到的一些方面的可视化外，在整个系统运行中所涉及到的参数也可以实现可视化的功能，具体的参数可以是运行参数，或者是技术参数，而不仅仅局限于电流和电压等方面的可视化现象。这种可视化可以通过柱状图和饼状图的方式进行展示，从而来辅助调度人员开展管理工作。

2.4 预警应急处置可视化的实现

对电网中的安全隐患和故障进行相应的控制与预防，作为调度控制中非常重要的工作组成部分，主要是通过把电网的状态在可视化系统的帮助下，去分析、计算潮流，最终把所分析、计算的结果展现出来，以此来帮助调度人员进行相应的监控。

2.5 动态数据的相关展示

WAMAP是一种电力动态监测系统的简称，主要是完成在线分析动态数据，处理解决问题，其处理解决问题主要包括电压稳定、低频振荡和暂态稳定等方面，能够对在线辅助优化和实时预警等有较充分的体现，通过实现这种功能的可视化，调度人员可以清晰地看到系统所分析的结果，对动态化的监控也可以做到更加准确地实现，同时也可以科学、准确地实现调度功能。

2.6 调度过程中的可视化

电气操作与非电气操作是构成电力网络调度的重要组成部分，需要满足的需求具体有执行电气操作，、编写操作票。而在非电气操作中需要满足的要求是修改电能计划、启停机炉、执行与输入电能交易等。

3 结语

在电力系统中去运用可视化功能，不仅能直观地展示出不同时期电力网络运行的相关信息，还可以把这项技术合理地与科学计算可视化相结合，可以有效地解决电力系统中运行数据的实时监控和交互，对提高电力系统调度的效率有极大的帮助，从而最终以精准化、动态化和高效化的方式对电力系统进行监控，调度员可以通过数据来对电力网络的状态进行更为准确、直接和快速的分析，从而使调度人员能够及时地对震荡、超限和扰动等情况进行处理，提高了调度人员的工作效率和能力，促进了今后电力系统调度运行的可视化功能更好地实现。而互联网的介入对于电力行业可视化的实现也起到了一定的促进作用，使电力行业得以更快、更好地发展下去。

参考文献

[1] 丽.电力调度调控运行可视化[J].科技视界，2014（10）：5-6.

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Endsley最早提出态势感知定义，认为态势感知是在特定时间和空间下，操作者基于对当前设备和环境的动态变化察觉（perception）和综合（comprehension），运用基于分析（短时工作记忆）、联想（长时记忆）、规则的预测方式（projection），实现任务连续情境的模式识别与匹配并采取相应的对策，进而达到圆满完成任务的目的。Endsley也提出了适用于自动化及人机接口系统的态势感知过程。态势管理（situationmanagement，SM）是一个有目的的协同过程，包含搜集感官和信息、感知和识别态势、分析过去和未来的态势，以及论证、策划和实施行动。信息可视化是最重要的视觉感知手段，能充分调动决策者的认知能力，强化对信息的感知和理解；可视化与态势可视化，既存在共性和相互联系，也存在着明显的差异。态势可视化是可视化的高级发展阶段，尤其是指面向态势感知的高级阶段。态势可视化被认为是以用户为中心的强调态势感知优化的显示（可视化），以有利于操作人员对当前态势有“强健理解（arobustunderstanding）”。态势可视化属于可视化分析学范畴，关注的重点是意会和推理，其相关的可视化分析工具从海量、多维、多源、动态、时滞、异构、含糊不清、甚至矛盾的数据中综合出信息并获得深刻的见解，能发现期望看到的信息并觉察出没有想到的信息，能提供及时的、可理解的评价，在实际行动中能有效沟通。在战场指挥中，态势感知的可视化技术可帮助快速对复杂的战场进行综合认为，态势感知连续萃取环境信息，集成了以前的知识以形成一个连贯的画面，并使用该画面预测未来事件。本文认为，有助于态势感知的信息可视化，均可称为态势可视化，或按照态势感知基本理论，它应有助于：①反演历史态势；②分析当前态势；③预测未来趋势。态势建模主要方法包括事件驱动的态势描述和感知识别方法，以及基于本体的态势建模方法。态势可视化在电力系统的应用研究几乎与态势理论出现同步。

Overbye及以他为核心组建的PowerWorld公司是美国电力系统可视化的先驱。2008年美国能源部西北太平洋国家实验室（PNNL）提出电力系统有意义态势感知（sensemaking）的概态，认为对模糊态势提出其含义的能力是至关重要的，应支持不确定条件下的决策，并理解人、地方和事件之间的关系，能够预测它们的运动轨迹，以利于采用有效的行动。认为，以前的可视化基本上是设计者驱动的，能量管理系统（EMS）厂家提供的可视化界面人工维护工作量非常巨大，用户自主性太弱，限制了用户自主发现态势的能力，因此，提出了“数据驱动”的可视化技术，主要内容包括基于公共信息模型（CIM）的数据进行单线图的自动生成，以及提供可视化加工的专门服务系统。讨论了电力系统运行状态可视化，可分为数据显示、运行安全状态显示和运行趋势显示3类。其中，数据显示可归结为网络结构、节点数据和线路数据等3类基本显示。认为电力系统信息可视化可分为2D与3D两种方式，探索了3D空间可视化不同坐标轴物理量分配时的不同效果。研究了现代EMS常见的可视化主题设计，并对3D曲面差值算法进行了优化改进。较为全面地论述了智能电网条件下的态势感知与态势可视化的关键问题，是本领域一个十分有价值的参考文献。该文提出以调度员思维模式为框架，以可视化界面为功能模块，以互动计算为系统核心的智能电网架构，认为电力系统的可视化将逐步向2D／3D图形化、动画发展；提出所谓电网态势是指由各种电网设备运行状态以及用户行为等因素所构成的整个电网当前状态和变化趋势，电网态势感知是指在大规模网络环境中，对能够引起电网态势发生变化的安全要素进行获取、理解、显示以及预测未来的发展趋势，态势感知包括当前态势元素提取、态势评估、电网的能力态、可控态、未来发展趋势预测几个部分。该文提出当前态、发展态、能力态、可控态、评估态作为电网状态特性。本文认为，其评估态可纳入当前态，能力态、可控态可纳入未来态，而要获取十分优秀的当前态、未来态的感知，对历史态的研究尤其是其反演归纳能力至关重要，因此，本文仍以历史态、当前态、未来态来提出对智能电网的态势感知的基本要求。该文认为，态势感知的结果是形成态势分析报告和综合电网态势图，但本文认为，它是态势感知实践的理想目标，现阶段难以在工程中完全实现；正如该文指出的，作为信息融合的过程，电网态势感知的可视化是一个从底层数据到抽象信息，再到获取高层知识的过程，因此加强、加速该过程，是值得学术界、工程界高度关注的。目前，国内外电力系统可视化研究的主要领域在于EMS，通过对可视化的细节设计以及图形的动态过程来研究其功效，并没有建立起很好的理论体系；工程实践主要也是从已有的可视化实践案例进行模仿、改进。随着智能电网时代到来，可视化应用将覆盖智能电网规划、设计、运行、控制、调度、营销等各领域，更需要不断实践来进行归纳、总结和发展。

对以往的实践大致可总结如下。1）单一元件或系统单一特征静态与动态可视化静态可视化，主要用于展示实物的二维图纸或三维立体，揭示其结构参数或技术参数；而动态可视化，主要是元件的电气、电能量或特性参数、特性曲线随时间的变化。变化分为时间显式或隐式，后者主要是特性曲线，如变压器的绝缘特性曲线、电力系统的稳定域等。2）网络系统静态与动态可视化这里的网络应包括电力网络，也应包括通信网络以及信息流的虚拟网络。目前电力网络可视化得到了较高的应用。对于电力网络而言，静态可视化主要是基于某一个时间断面各类量测的感应、感知的展示，主要对象是电网接线图上2类抽象元件（即节点和线路）。而动态可视化，是指随着时间变化的感应与感知的变化趋势的可视化。3）指标的静态与动态可视化指标可视化是智能电网可视化最高目标。指标静态可视化是指某一时间断面的指标可视化；而指标动态可视化是指其随时间变化的指标变化。可视化的2个原则，可以归纳为如下2类。1）基于主题的可视化自动化、信息化覆盖了依靠传感、测量、传输、信息处理的全自动化过程，也覆盖了人工参与的数据录入、数据处理，且可视化的使用场景与目的均有不同，可视化的形态形式也不尽相同，因此基于主题就成为可视化的一个原则。2）基于不同技术形态的可视化可视化技术一般可分为：①数据可视化，即将多维数据在2D或3D空间进行显示的技术；②科学计算可视化，指利用计算机图形学和图像处理技术，将工程测量数据、科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形图像；③信息可视化，是指将非空间数据的信息对象的特征值抽取、转换、映射、高度抽象与整合，用图形图像等方式表现；④知识可视化，是通过提供更丰富的表达人类所指导内容的方式，采用知识图表、视觉隐喻等可视化技术，以促进群体知识的传播。从目前全球的发展现状看，智能电网态势感知已逐渐成为未来研究的一个重点。

电网的可视化，可分为4个阶段：①静态可视；②动态可视；③动态可视的深度理解与可解释；④动态知识发现与动态态势可控。其后3个阶段均属于电网态势可视化阶段，是电网可视化发展的未来阶段。态势可视化和一般可视化一样，都是基于物理智能电网（一次电网与二次、三次的信息通信网），其中反映物理电网的点元件、线元件等结构参数、技术参数、背景参数（如地理位置等），以及点线元件之间的连接关系，是态势感知的宿主，其构成的图形在本文中称为态势底图，而在其上的任意动态参数或面向主题的目标参数，将作为态势的表现层，在本文中被称为态势表现图。基于这样的分析，有可能形成态势可视化工程的有序实现的轨道。另外基于态势感知基本理论，态势感应和态势感知虽然存在着相互联系，但也存在着明显的差异。态势感应，主要是指动态变化察觉，或基于量测和基于量测对物理系统的扩展计算（电力系统主要是指潮流计算）后的察觉；态势感知，就重在对察觉后的基本数据进行综合、解释和基于不同主题的态势评估。

2智能电网态势管理概念模型

本文在Endsley的模型上对智能电网态势管理进行了细化。智能电网态势管理存在2个控制回路，即确定性控制回路和审慎控制回路，前者可采用闭环的全自动控制系统；而后者需要人类智慧与机器智慧结合才能决策。态势感知与态势可视化，是可视化的高级阶段，主要用于审慎控制回路。

2．1态势主题定义与态势底图、态势感应源管理

态势主题是指从智能电网业务需求出发，需要建立的态势分析或态势决策的主题；态势主题获取，主要由人为设定，或由机器智能通过大量数据挖掘所获取的一些现象并加以分析归纳而确定的主题。态势主题包括如下方面。1）态势分析的对象：以态势底图的图形化方式描述，而态势底图是指研究对象的物理特征或物理特征加载地理空间信息的图形，包括对象的静态图形及静态参数，如电网电气设备及连接、智能设备及连接等。2）态势分析目标：一般选择为研究对象的某一个或一组性能特征或控制目标。3）态势感应源管理：与研究对象态势分析目标相关的感应数据或语义的来源、筛选原则、颗粒度选择等。4）选择的目标与其来源的基本关系、参数、识别的基本方法等，比如电网潮流计算模型，短路计算模型及参数，电网各类能力态、可控态、评估态等分析模型及参数等。

2．2态势感应与可视化管理

研究对象的感应包括物理对象运动的全部表象量，如电网各节点和支路的电气量、电能量等。目前的态势感知源，以物理对象状态可观测为配置依据，也可能存在冗余配置，因此需要经过状态估计、潮流计算等，才能获取整个物理系统的全部感应。态势感应的可视化，主要是对这些表象量的可视化，比如电压等高线及着色图等。

2．3态势感知与可视化管理

态势感知，主要基于整个物理系统感应信息之上进行信息挖掘形成与主题密切相关的感知数据，以探索解析这些感应的内在原因，比如电网电压稳定裕度等。

2．4态势历史与可视化管理

对历史感应、感知进行记录，并可以进行可视化回顾播放。

2．5态势预测与可视化管理

对未来态势进行预测并可视化播放。

2．6态势决策与可视化管理

与态势预测结合，对未来增加改变态势的决策选择，并可视化播放。

2．7态势记忆、态势学习与挖掘管理

态势感应、感知是态势记忆与学习的主要样本。如果对态势预测也进行历史记录，则可从中进行态势预测误差分析，并进行知识萃取和学习等挖掘管理，以提炼、修正、校正态势预测模型，从而提高态势预测的精度。

2．8数据库

用于存放数据、图形、算法等数据和规则。

3态势感知可视化对象建模及核心算法

3．1态势模型

态势模型由态势感应、态势感知、态势历史、态势预测、态势决策等子模型组成。态势感知可视化有实时态、历史态、未来态。实时态由感应可视化和感知可视化组成。历史态可视化主要对历史记录的感应、感知图序列按时间进行回放，以解析历史事件与态势。而未来态，基于预测的感应图、感知图序列，进行按时间地播放，以对未来的态势进行分析和评估。

3．2态势图模型

所谓态势图，就是针对研究对象某一个局部或全部物体的特性或特征进行其时间或空间发展演变的图形方式。态势图由态势底图和态势表现图构成。举一个简单例子：以电网架空线路为研究对象，其特性之一的电气特性如线路电流，其长期带负载的热稳定性是其特征；长期大电流通过，导线由于热效应产生变形，下垂加大的趋势一般不能直接测量，但需要感知。因此，电网架空线路将作为底图，态势感应图就是基于电网系统对其线路通过的电流值随时间的图形描述，如采用电流—时间动态曲线，为感应态势图；而导线的下垂过程，如最低点到地面的高度随时间的动态曲线，即是感知态势图。可见，态势感应图为态势底图叠加感应图。实时感应、感知态势图由态势底图和感应图、感知图组成。历史感应、感知态势图由历史态势底图和历史感应图、历史感知图组成。预测感应、感知态势图由预测态势底图和预测感应图、预测感知图组成。

3．3态势底图分类

态势底图可分为如下几类。1）研究对象及资源图，主要绘制研究对象的功能特性、静态特性、资源特性等。所谓功能特性，一般采用标准图形标识，如电力系统图里的变压器、断路器等。静态特性，即设备的设计参数（额定值）、开关的设备态位置、电气参数的上下限等。资源特性，主要是设备成组，表现为间隔、电压等级、变电站等，可以以虚框或颜色以示区别。2）地理信息图，如果底图引入地理信息，则所有研究对象的位置坐标均需引入地理坐标，以与地理图对应。3）参数空间：有一些研究对象是某一对象或系统的参数运动轨迹，此时其态势底图主要以参数空间形式出现，不同维度的参数空间可以引入二维、三维乃至多维的罗盘图等。态势底图的属性包括如下方面。1）电网的静态模型，其属性包括电网设备的功能、种类、技术参数等，对应的是电网单线图；当某些属性发生变化，需要重新绘制单线图时，应启动态势底图的重新生成。2）对应的地理背景特性，如道路、河流等；如果当某些属性发生变化，而要重新绘制地理背景时，应启动态势底图的自动生成。历史态势底层应有版本号，版本号可以是其自动生成的时间戳。在智能电网中，研究对象及资源图至少可以分为6类：①电气设备及连接层，即电气设备及连接图，是最关键的研究对象；②感知设备及通信连接图，主要是指独立存在的智能终端（智能电子设备）以及它们之间存在的通信网络；③人力及作业资源图，主要包括各种人力资源能力及位置、作业资源能及位置等；④其他设备资源图，比如从电网设计角度出发，可开发利用的可再生能源资源分布等；⑤设备及系统特性，该图相对于设备与系统的参数空间而言，描述设备的参数空间限制；⑥客户资源图，主要描述客户的特性，如用户类型、用电特征类型等，主要用于电网特性与客户特性的匹配分析等。对于态势底图，可以是图2所示的分层态势图的某一类图，或某几类图的组合，其组合形式可以表现为带地理信息的地理延布图或带地理相对位置的均匀图等，也可以表现为不带地理信息的系统单线图等。这些组合往往需要根据主题的需求进行选择，如带精确地理信息的底图，即由地理位置如经纬度的地理信息底图与设备及接线地理延布图所构成；此类底图只适用于与检修、派工相关的专题。

3．4态势表现图

所有态势感应、感知、态势预测图均是在研究对象的分布面即态势底图的基础上，对某一时刻、某一参数或指标的形势进行其图形绘制的，分别称为感应图、感知图、预测图，统称为态势表现图。态势图由态势底图叠加态势感应、感知或预测图形构成。这些态势表现图又可分类为如下几种。1）点线态势图：主要是态势底图的研究对象的点（如电网节点）、线（如电网支线）为态势渲染目标，点渲染包括在节点上展示该节点的颜色、越限点闪络或增设柱形标志、圆饼标志等方式，线渲染包括在线的中部位置加载动画箭头、线颜色、线粗细方式或增设柱形、圆饼等标志展示。如果对所有态势底图上的点、线都做渲染，可能使得识别率降低，因此一般点线需做筛选。要注意的是，点线渲染方式也存在一定的遮掩问题，需要在态势底图制作或渲染选择时进行优化选择和设计。2）二维面等高线图、二维管道等高线图：前者在整个态势底图上进行等高线绘制和着色，后者仅在线路两侧形成一定宽度的区域进行等高线绘制和着色。3）三维地貌图：三维地貌图与等高线图类似，但二维等高线图没有三维地貌图的遮挡问题，为解决三维地貌图的遮挡问题，必须引入图形旋转，因此，三维地貌图尽管可立体和直观化，但制作成本更为巨大，因此应用比较少；同时，二维等高线图可以结合点线态势渲染，因此应用效果更好。在许多场合，态势感应与态势感知必须同时展示，比如点线渲染时，常以点限制值、线限制值，或以实际感应值与目标值的对比，来感知目前形势与理想形势或危险形势的距离。

3．5感应图、感知图和底图的严重依赖关系

需要强调指出的是，对于大部分感应图，如电压等高线图等，严重依赖于其电压节点的坐标位置，或底图的布局布线，因此感应图严重依赖于底图；同样，感知图不仅严重依赖于底图，也依赖于感应图，因为许多感知基于对感应图的挖掘和分析的结果。举一个简单的例子，一段架空线路以直线图形作为其态势底图和以实际弯曲线作为其态势底图的电压与线路长度的感应或感知图形态势。

3．6态势感知可视化对象建模

态势感知可视化的统一建模语言（UML）建模。

3．7态势计算及预测算法

1）态势感应算法。由于量测需要投资和运行成本，因此，一般采用基于物理系统可观察原则配置量测设备，并按物理系统本身物理规律，获取其全貌的其他量；对于电力系统而言，潮流计算、状态估计、短路计算、热动稳定校验计算等都是态势感应的主要算法。2）态势感知算法，其输入除了量测数据以及按照量测数据计算获取的计算量等整个感应数据外，也包括从感应图形提炼的信息；而后者可能挖掘出更多表明态势规律的信息。3）态势感应预测算法。该算法与态势感应算法类似，即对所有的量测量采用预测方式或计划运行方式等获取。例如：预测期是未来的一天，则日前一般能较为准确地预测第2天的负荷过程，开关过程可能按照日前的电网计划运行方式获取；如果第2天存在涉及态势底图的计划变更，也应该考虑在内，详细内容在第5节还有描述。4）态势感知预测算法。该算法与态势感知算法类似，基于预测的态势感应以及预测态势感应图，进行态势感知预测。

4态势图生成、动画播放、存储机制

4．1态势图的静态与动态展示方式

所谓静态态势图，是指实时态势图在某一时刻的快照或图片展示。如果这些静态态势图按照时间滚动连续地展现其随时间的变化过程，就具备动画片播放功能，则会观察到态势随时间的变化，即动态态势图的动画展示方式。

4．2图形自动生成算法

给出了态势图的生成、存储时序。有如下4种图形自动生成核心算法。1）态势底图自动生成：主要是按照态势主题设计的研究对象生成一个能清晰表明研究物体的图形。2）感应图自动生成：根据量测量及计算获取的感应量测数据，生成清晰的感应图。同时，该算法也用于预测感应图的自动生成。3）感知图自动生成：根据计算的态势感知信息，生成清晰的感知图。同时，该算法也用于预测感知图的自动生成。4）预测底图自动生成：在未来预测时段内，如果存在态势底图的计划变更，则底图应该做相应地自动变更，即预测底图的自动生成。

4．3实时态势图

实时态势图由实时态势表现图与最新版本的态势底图合成。

4．4历史态势图及触发存储机制

历史态势图，由触发机制对实时态势图进行存储自动形成。设计如下3种态势图触发存储机制。1）当电网拓扑发生变化时，态势底图应该重新生成；同时将实时态势感应图、感知图命名加时间戳作为图形文件扩展名存储，形成历史态势底图库，其中的图形文件称为历史底图图片。2）当有事件发生或开关发生变位时，将实时态势感应图、感知图命名加时间戳作为图形文件扩展名存储。3）定时存储，当定时计数器翻转时，将实时态势感应图、感知图命名加时间戳作为图形文件扩展名存储。后2项存储的图形形成历史态势感应图库及历史态势感知图库，其中的图片称为历史感应图片、历史感知图片。

4．5未来给定时段的态势预测图生成和刷新

假设未来态势分析为一天，且未来一天：①可能发生的开关变位计划已知；②定时时段的负荷已知；③可能发生静态网络拓扑变化或设备参数变化的时间已知；则对未来的定时时刻、每个开关变位时刻，以及每个静态网络拓扑变化或设备参数变化时刻，均进行潮流计算，同时对这些时刻的态势感知、感应图进行计算并自动成图，并以感应、感知图命名加时间戳作为图形文件扩展名存储。对网络拓扑变化的态势底图进行计算并自动成图，同时以态势底图命名加时间戳作为图形文件扩展名存储。以上形成的图片将存放在专门的预测感应图库和预测感知图库，其中的图片称为预测感应图片、预测感知图片。对于这些预测感应图片、预测感知图片，除其本身所带预测的时刻时间戳外，还需要增加一个生成图片的时间戳，以记录其进行预测的当时时刻，从而便于未来进行预测误差分析。采用滚动预测的机制：在下一个周期中，如果环境没有发生变化，即影响预测的网络结构、负荷、开关位置等均没有变化，则其预测图片将沿用上一周期生成的预测图片，且只需生成本周期新增一个定时周期的预测图片即可，这样可节省时间和存储空间。如果下一个周期的预测环境发生变化，则需要进行全周期的预测计算，并重新制作预测感应图片、预测感知图片，存储的图片的扩展名为对象编号＋图片性质＋预测时间戳＋修正序号＋制作时间戳，这样可导入：①基于态势预测误差分析；②基于误差分析的态势预测改进算法。

4．63个可视化插件或播放器

1）实时态势播放器。最新版本的态势底图叠加实时感应图，形成态势感应图形界面；最新版本的态势底图叠加实时感知图，形成态势感知图形界面。2）历史态势播放器。对于给定的历史时间段，对历史底图图片、历史感应图片、历史感知图片进行检索、拼接，形成该历史时段的连续图片，通过历史态势播放器以动画播放形式进行播放。3）预测态势播放器。对于给定的未来预测时间段，对历史底图图片、历史感应图片、历史感知图片进行检索、拼接，形成该历史时段的连续图片，通过历史态势播放器以动画播放形式进行播放。

4．7态势数据与图片存储结构

采用底图、感应图、感知图分离的图片存储方式最节省空间，且具有检索快速、组装及调用方便等优点。图片格式可采用可扩展矢量图形（SVG）格式。

5态势图形设计的几个关键评价指标

给出了针对可视化图形的一些评估方法。本文从态势图形角度，提出新的评估算法。

5．1态势底图的可识别度

以电网各类单线图为例，其识别的指标有：①线路交叉数量；②节点布局均匀度；③单线路的最长距离。

5．2态势表现层的察觉度

等高线图是山貌图形的等高线在平面上的投影，因此是一一对应的，可统一采用等高线的察觉度指标：①二维等高线的峰、谷个数；②等高线数量；③闭合等高线的弯曲度。若三值数字较小，表现层的察觉度比较高。

5．3态势表现层的遮掩度

无论是采用3D展示，或在2D平面上加载柱形或约束墙等标识，由于还是平面显示，要考虑遮掩问题，或采用图形可旋转方式；这些均增加了图形生成和展示的难度。另外，除了图形的清晰度、态势可察觉度外，算法的快速性也是最重要的指标。

6结语

篇9

【关键词】可视化工具；VisualEyes；教学设计

【中图分类号】G40-034【文献标识码】A【文章编号】 1009―458x（2012）04―0087―04

在当今的教育领域中，教学方法不断变革，将可视化技术应用到教学中以辅助教师教学已被广大教育专家认可。对于教授和学习那些抽象的概念以及程序性的知识，借助于可视化技术就显得尤为重要。可视化教学已经成为教育技术领域发展的新趋势与重要研究方向。

一、可视化工具VisualEyes概览

（一）可视化工具VisualEyes的由来

VisualEyes项目由美国弗吉尼亚州数字历史中心于2007年创建，并由美国弗吉尼亚大学科学、人文、艺术与技术创新网SHANTI(Sciences, Humanities & Arts Network of Technological Initiatives)投资和维护的一个支持中文输入的可视化在线编辑工具。VisualEyes本身由Adobe Flash的脚本语言Actionscript3.0创建，它可以提供Flash环境并具备很好的兼容性。[1]

（二）VisualEyes的项目设计理念

乐高积木作为世界公认的智力玩具品牌早已风靡全球，如今它已不仅仅是少年儿童的游戏工具，其设计理念已被国际上的顶尖教育专家认可，并广泛地应用到教育领域。可视化工具VisualEyes正是采用了乐高积木“虚拟搭建”的设计理念，即没有固定的设计模板，完全凭借个体的想象力与创造力，设计、搭建出自己的结构化产品，并且最终的产品可修改、可再生。

可视化工具VisualEyes是一个开放性的在线编辑平台，设计者可以按照自己的需求，将网络上各种类型的资源链接到平台上，这些资源可以是图片、地图、视频、音频以及数据库等，再辅助一些简单的脚本。VisualEyes 的Flash网络应用程序会阅读用户的项目脚本语言，进而执行任务，这一过程类似计算机阅读Word程序。最终，VisualEyes会将它们整合为一个无缝的交互性视图。这种设计理念不仅可以培养设计者的结构化思维，还能有效提高设计者的创新能力。[2]

（三）VisualEyes的项目结构

VisualEyes的在线编辑工具VisEdit为用户提供了两种编辑方式，一种是树状视图的元素搭建编辑方式，另一种是直接编辑XML语言的方式。对于编程能力较弱的用户可以直接采用结构化的“乐高积木”搭建方式。

利用VisualEyes新建的每一个项目都称之为“工程”，用户可将它看做主文件夹或树干，它所包含的元素可以看做是子文件夹或树枝。每一个工程都可以包含若干个子文件夹――视图，每个视图都以独立选项卡的形式呈现在项目中。每个视图文件夹又包含资源、显示工具及控件等分支，用户可以设置它们的属性，还可以通过添加Glue脚本语言设置视图的行为，从而呈现动态的视图。

二、VisualEyes教学案例的教学分析

研究者选取了人民教育出版社出版的九年级上册《世界历史》的八个单元进行了教学案例的设计与开发，并以第四单元的教学内容《新航路的开辟》为例，介绍使用可视化工具VisualEyes设计开发教学案例的过程。

（一）角色及其功能分析

可视化工具VisualEyes是建立在通用的Internet基础之上的视图编辑平台。在丰富的网络资源的基础上，学科教师根据教学计划与教学目标，并结合自身的教学特色，利用VisualEyes服务器提供的编辑工具VisEdit，设计开发教学课件。研究者以九年级上学期的历史课为研究对象，以管理员的身份参与此次研究，学科教师负责配合管理员开发教学案例。

1. 管理员用户和功能分析

管理员用户是可视化项目的后台编辑者，一般由学科教师担任，由于教师对该工具还不是很熟悉，在本研究中由研究者作为项目的后台管理员。首先，管理员要进入VisualEyes服务器上的VisEdit在线编辑工具，注册自己的账户。此后，管理员便可以随时使用已注册的账户登录VisEdit，在后台编辑、修改并预览每一个项目，并可以永久性地保存所有项目。

2. 学生用户和功能分析

学生是教学项目的教学对象，作为终端用户，学生并没有后台管理的权限，只有利用网络访问项目的权限。教师每新建一个项目，系统都会自动分配一个项目号，教师只需将项目号告知学生，学生在浏览器中输入“省略/show/?base=项目号”，即可浏览该项目。

（二）项目界面及运行环境需求分析

1. 界面需求设计分析

VisualEyes可视化工具开发的教学项目以网络浏览器作为用户界面，用户可以与计算机进行交互。可视化教学工具是连接教与学的枢纽，教师作为界面的设计者，应考虑到教学对象的年龄、喜好等因素，这样才有可能吸引学生的注意力、激发学生兴趣。本研究中，用户界面的设计遵循了以下原则：

1）用户界面要简洁大方、易于操作

VisualEyes教学项目主要是用于课堂教学，如果用户界面繁琐、花哨，一方面不易于操作，耽误课堂的宝贵时间，另一方面也不能吸引学生的注意力，从而失去了预期的教学效果。一个简单、操作便捷的用户界面是界面设计的首要原则。

2）用户界面的结构化与系统化

根据知识体系的逻辑性和前后关联性，用户界面应遵循结构化和系统化的原则。教师在设计用户界面时应该明确教学思路，按照教学设计的框架来设计每一个视图，从而理清学生的思路，便于学生的课前预习及课后复习。

3）界面交互的便捷性

由于VisualEyes教学项目不仅可以作为辅助教师课堂教学的手段，还可以用作学生课前预习和课后复习的工具，因此交互性控制面板的设计要求简洁、易操作，从而提高学生用户交互与思考的效率，减少学生对交互操作的疑问。

2. 运行环境需求分析

由于可视化工具VisualEyes是基于网络的在线工具，因此首先需要网络浏览器的支持。VisualEyes最先是用Adobe Flash的脚本语言ActionScript2.0编写的，之后技术人员又重新用ActionScript3.0编写，因此，VisualEyes项目的浏览需要有Flash的支持环境，用户需要安装Adobe Flash 9.0或以上版本。

三、基于可视化工具VisualEyes

教学案例的设计

（一）可视化界面设计

《新航路的开辟》这一课时的教学案例主要包括三部分视图，每个选项卡对应一个视图，每个视图都包含一个交互性的控制面板，用户可以选择性地显示或隐藏各部分内容。

在视图二“新航路的开辟”中，可视化工具用动态路径和动态时间轴分别显示新航路每个航海家的航海路线，用户可通过与控制面板和动态时间轴的交互，浏览各个航海家随时空变化的动态航海路线。

《新航路的开辟》可视化教学案例的视图除包括控制面板、动态时间轴和动态路径之外，还包括放大镜、图文阅览器和消息盒子等元素，符合可视化教学工具界面设计的需要。

（二）功能结构的设计

1. 整体功能结构设计

VisualEyes的项目编辑工具VisEdit采用树状视图编辑方式，下图为《新航路的开辟》教学案例的整体目录树。“Project”为项目的主目录，“Frame”、“Textformat”及“Tab”是主目录自带的元素，分别控制框架的大小、字体以及选项卡的属性。在主目录中添加三个视图元素，即呈现三个选项卡的视图页面。

项目的每个视图又有其子目录，以“新航路开辟的背景”视图为例，管理员用户又为该视图添加了图片、控制面板、图文阅览器、放大镜工具及动态时间轴元素等，从而丰富了视图内容。

2. 主功能元素设计

1）控制面板

控制面板作为VisualEyes的交互工具，可以添加多种类型的元素，包括复选框、单选按钮、搜索框等。《新航路的开辟》案例中，研究者统一添加单选框元素，不仅使界面保持统一，操作也十分简便。

以视图二为例，首先利用向导为视图二添加一个控制面板，然后再为控制面板添加五个元素，元素类型“type”属性都选择为单选框。接着，为每个单选框元素添加“title”和“glue”两个属性，“title”属性值为每个单选框在控制面板中显示的标题；“glue”则选取该选项可激发的行为动作。以“迪亚士的航海路线”为例，“title”属性值为“迪亚士的航海路线”，“glue”则选择“showdiyashiroute”，这个属性值是迪亚士航海路线图的glue动作名。

2）动态时间轴

在视图文件夹里添加一个“timeline”控件，设置“dateformat”、“max”、“min”、“speed”等属性。在此教学案例中，“dateformat”属性选定为“mo/dy/yr”，“max”属性设为“12/31/1522”，“min”属性设为“1/1/1487”，“speed”属性设为5，即添加了一个从1487年1月1日至1522年12月31日的动态时间轴。另外， 时间轴控件还包含一个“frame”元素，通过设定其属性值可以设置时间轴在视图中的位置以及长短、样式等特性。如果将该时间轴文件夹复制并粘贴到每个视图文件夹中，则每个视图都会共享此动态时间轴。

3）动态路径

以麦哲伦的航海路线为例，设置动态路径的步骤为：第一步，为视图二添加一个“path”子目录，将其“id”属性设置为“maizhelunpath”；“res”属性意为路径的底图，属性值设置为“mazhelunroute”；“tweenlines”属性设置为“true”，表示显示两点之间的连线。第二步，为“path”添加一个“pathway”，“id”属性设置为“maizhelunpathway1”。第三步，为“maizhelunpathway1”添加7个“dot”点，每个点的x、y坐标值通过在底图上单击鼠标的同时按下 “Alt”键获得，设置每个“dot”的“x”、“y”属性值及“date”值，“date”的值如“1/20/1519”，即可将该点与动态时间轴上的时间相关联，当用户播放动态时间轴时，到了1519年1月20日，动态路径则经过该点，从而显示随时空变化的内容。第四步，为“path”添加一个“route”元素，每一个“route”元素对应一个“pathway”，设置“route”的“pathway”属性为“maizhelunpathway1”，设置“start”和“end”属性，表示路径所对应时间的首位值，还可以设置“col”属性值，设定路径的颜色。第五步，为“path”元素添加“glue”元素，设置“from”属性值为“maizhelunpath”，表示脚本命令来源于麦哲伦的航海路线，将 “id”属性值设置为“showmaizhelunpath”。

按照以上步骤，可以添加任意条路径，并与动态时间轴上的时间相关联，从而显示随时间变化的动态路径图。

篇10

【关键词】物联网；可视化；沙盘

随着时代的发展和科技的进步，对电子沙盘的需求也随之大大增加。沙盘也向着功能多样化、智能化、艺术化、人性化的方向发展。结合多媒体软件技术，触摸屏技术，触控一体机生产技术，电路智能控制技术，模型设计技术塑造了新一代的智能电子沙盘模型。电子沙盘相对于传统沙盘可以融合更多的设计和新鲜元素，可以满足更多客户的个性化需求，并且更新速度更快。认为充分体现了交互化、科技化、智能化。

在交互性视角，电子沙盘展示手段先进，大量运用高科技展示手法，集声、光、电、互动项目、三维动画、影视等现代视觉效果之大成，结合趣味性、互动性与知识性，寓展于乐，实现了与观众的“互动革命”。在科技化视角，电子沙盘设有中央控制系统，包括总体控制，厅内照明、灯饰、计算机、电视机、操作台以及空调等强弱电系统按照预先编制的运行程序自动运行，从开启电源到并闭电源，都不需要人为控制，自动运行。在智能化视角，电子沙盘可以针对企业中高层经理人设计，模拟企业产品研发、生产、预算、营销、渠道、决策分析、人力资源管理等各个运营环节，从而为智能管理效用进行展示。

从上述三个角度，目前电子沙盘技术可以分为交互式触摸屏沙盘、智能化网络模拟沙盘、数字化三位数字化沙盘。然而，这三种沙盘技术均存在与仿真环境中真实物体对象数据脱节，虽然生动的进行了模拟，但是无法反映物体对象实时真实的动态数据。与此同时，物联网就是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的，是让所有的物体都与网络连接在一起，方便“感、传、控”，也就是“The Internet of things”。因此，本文提出了一种基于物联网的可视化沙盘技术，给出动态场景的可视化解决方案。

一、物联网概述

我国物联网应用总体上处于发展初期，许多领域积极开展了物联网的应用探索与试点，但在应用水平上与发达国家仍有一定差距。目前已开展了一系列试点和示范项目，在电网、交通、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全等领域取得了初步进展。国内已形成基本齐全的物联网产业体系，部分领域已形成一定市场规模，网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小，但传感器、RFID 等感知端制造产业、高端软件与集成服务与国外差距相对较大。仪器仪表、嵌入式系统、软件与集成服务等产业虽已有较大规模，但真正与物联网相关的设备和服务尚在起步阶段。

二、基于物流网的可视化沙盘

可视化模式是指利用物联网技术将物体设备进行虚拟化展示，并实现与现实物体设备数据的同步。

物联网沙盘技术，立足于物体设备的多种可视化展现。沙盘技术解决方案利用GPS/北斗卫星定位技术、无线通信技术等多种技术集成应用于电子沙盘领域。

（1）全球定位技术（GPS）

对物置的跟踪定位；对物体状态的监控；在物体上安装GPS系统，结合地理信息系统，实现上述沙盘位置动态化需求。

（2）无线通讯技术（3G/WIFI）

该项技术是本系统的数据传输的主要技术，应用于物体已识别数据的传输，包括3G视频数据的传输、GPS数据的传输、物体状态数据传输、任务分配与命令传输。

三、应用案例

为更好的体现，本文所述基于物联网的可视化沙盘技术，选择案例企业两个个实施案例进行分析说明，包括：智能物流可视化、智能灾害可视化等。具体说明如下：

（1）智能物流可视化项目

智能物流解决方案利用RFID技术、GPS/北斗卫星定位技术、传感器技术、蓝牙技术、视频识别技术、M2M技术等多种技术集成应用于现代物流领域，实现现代物流中的各种感知与控制。以物流管理为核心场景，实现物流过程中运输、存储、包装、装卸等环节的一体化和智能物流系统的可视化。

（2）智能灾害可视化

智能灾害能够有效检测自然灾害、减少次生灾害。水位监测，实时传输水位信息，如果超过系统设定的水位，产生报警信息；流量监测，实时传输水流量信息，如果低于系统设定地水量流速，产生报警；雨量监测，实时传输雨量信息，超过系统设定的雨量，产生报警；视频监测，实时传输视频信号，可以远程操作视频头；远程控制，可以实时路况信息到桥边的指示屏，可以实时打开排水设备；可以实时打开立交桥掉头闸门；泥石流监测，实时传输土壤水份变化，如果超过系统设定的阀值，产生报警信息。

四、总结

基于物联网感知技术和最新传输技术及多种通讯方式上，本文提出了基于物联网的可视化沙盘技术，成功的应用在多个实施项目上，取得了良好的效果。把前端信息展示为电子沙盘，有助于更好地展示物联网的集成效果。同时也为电子沙盘融合真实数据感知和再现能力。物联网沙盘将成为今后电子沙盘的发展趋势。

参考文献

[1]郭岚，杜建丽.电子沙盘的概念及其制作方法的比较与分析[J].测绘科学，2009年S1期

[2]杨敏，徐友宁，乔彦军，王显炜.利用MAPGIS软件制作电子沙盘系统初探——以小秦岭某地电子沙盘系统为例[J].国土资源科技管理，2009年03期