校园监控系统设计方案范文
时间：2024-04-03 16:11:20
导语：如何才能写好一篇校园监控系统设计方案，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
【关键词】电气设计;生命财产;规范;门禁;弱电
1.引言
“优质小区”安全防护系统，具备对小区里的主路、项路，广场，停车场等重要公共场所进行实时监控、录像、广播、报警等综合功能。按其功能和管辖范围可分为公安监控系统和小区物业管理监控系统。公安监控系统主要对小区内的学校，幼儿园等人口密集的区域实时监控，用于远程综合巡查、现场情况记录，当出现突发事件时，小区监控系统可以真实有效的记录案发时的过程，能第一时间介入调查、取证，对侦破各类刑事案件提供每一手资料，为打击犯罪分子提供有力的证据，同时，安装监控系统的场所对犯罪份子具有强大的威慑作用，把违法犯罪消除于萌芽，为居民提供了安全、舒适的居住生活环境。现在就以一个实例来说明小区安防监控及门禁系统的设计。
2.工程概述
景园小区，位于市中心地带，目前，小区内共有住宅楼61栋，住户1720户。2013年实行改造，内部设老年活动室、幼儿园、民警室、安防监控室等。
监控室负责安防设备的操作和管理。监控室设有空调，UPS不间断电源、避雷器等设备，为监控设备安全运行提供良好的工作条件。小区主要道路，主要进出入口安装高速球摄像机，为居民的居住安全提供有力的保障。
3.小区监控系统的设计
3.1 居民小区监控系统的设计要求
（1）达到小区内规定场所、范围安装室外360度旋转高速智能球一体化摄像机无死角监控。
（2）所有监控点24小时不间断运行，实现实时监控、传输及录像。
（3）各监控范围能准确判断物体或嫌疑人并实现快速跟踪，如车牌、人脸等。
（4）录像分位置、分等级存储，便于事后快速取证。
3.2 前端监控设备
前端监控系统是指由各种监控摄像机及共其它辅助配件完成图像信息的采集过程。按信息的输出模式可分为模拟摄像机和数字式摄像机两种，即传统摄像机和网络摄像机。按功能及外观可分为枪式摄像机、半球摄像机、一体化摄像机、红外摄像机、球形摄像机等种类，按不同环境不同监控制要求选配不同种类的摄像机。本系统主要使用室外360度旋转高速智能球一体化摄像机。
在视频监控系统中，摄像头是最前端、最基础、投资数量最大的一个产品，也是最关键设备，它负责对监视区域进行摄像并转换成电信号，再进一步用于传输，其质量直接影响视频监控系统的整体应用，同时还关系到工程造价。
（1）室外360度旋转高速智能球一体化摄像机：包括柱上架、云台、法兰环、室外机罩、电源转换器、有效距离白（下转第138页）（上接第134页）天200m，夜间彩转黑。
图1 室外360度旋转高速智能球一体化摄像机
摄像头详细参数如表1所示。
（2）视频同轴电缆传输：英文简称SYV，常有的有75-9，75-7，75-5，75-3等型号，特性阻抗都是75欧姆，以适应不同的传输距离。是以非对称基带方式传输视频信号的主要介质。同轴电缆是较早使用，也是最传统的视频传输方式，但同轴电缆只适合于传输距离为几百米的视频，且其抗干扰能力不强，一般用于小型工厂或者学校内部的模拟摄像机监控，采用同轴电缆传输相对成本较低。本设计中主要采用syv75-9型号的线缆，这种型号的线缆传输距离一般在300米以内，由于该小区各个前端设备到机房距离较近，在传输距离以内，因此选择该型号的视频同轴电缆。
3.3 信息传输设备
将同一区域内的前端监控设备采集到的信息集中在一起显示或都进行远程传输的过程。主要设备有DVR、NVR、网络交换机、网络路由器光端机、视频矩阵、网络存储器、视频智能分析设备等。本系统主要使用DVR、网络交换机及路由器两种。
图2 居民小区监控室显示器监控画面
4.出入口门禁系统的组成和主要功能
4.1 门禁系统概述
出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它是解决小区出入口实现安全防范管理的有效措施。在数字技术网络技术飞速发展的今天，门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。在工作环境安全、人事考勤管理中发挥着巨大的作用，车辆进入小区时可以自行刷卡进入，不需要人工管理。不光节省了人力而且实现了区域内一卡智能管理。
4.2 系统功能描述
门禁部分包括室外部分和室内部分，室外部分包括读卡器部分，挡车器部分，摄像部分，线缆部分。
实施监控功能：
系统管理人员可以通过主机时间查看每个门区的进车，进人情况。
系统可储存所有的进出记录、状态记录，可按不同的查询条件查询，配备相应门禁管理软件可实现门禁一卡通。
摄像机支架上的射灯：
由值班室配电箱给一根电缆YJV22-0.6/13×4过路或铺装下穿DN100暗敷至摄像机支架上的射灯，给监控摄像机照明用。
挡车器：
由值班室计算机给电缆YJV22-0.6/15 ×6和控制线KVVP6×2.0过路或铺装下穿DN100暗敷至金属距离读卡器支架中的控制器，再经控制线KVVP4×2.0至挡车器。完成挡车器的升降。
摄像机：
由值班室工控机给电源线YJV22-0.6/13 ×4，控制线RVVP2×1.0，视频线SYV75-9过路或铺装下穿DN100暗敷至摄像机。
参考文献
[1]顾小军.高清数字视频安防监控系统的设计[J].江苏建筑，2010（3）.
[2]《视频安防监控系统工程设计规范》GB 50395-2007国标规范[S].
[3]《综合布线系统工程验收规范》GB 50312-2007[S].
[4]康予东.安防监控系统在城市中的应用与分析[J].新疆有色金属，2010（6）.
篇2
为了保护校园安全，能够及时有效的处理校园突发事件，减少校园暴力事件的发生已成为学校迫切需要解决的问题。为此，学校加大人力物力投入，如为学生教室宿舍安装防护栏，安装摄像监控，加强保安巡逻。这些依靠人防、物防的方式取得了一定的效果，但仍存在问题。一是对进出人员的身份不能有效识别，在校园中的隐匿人员不能及时发现；二是防护栏在一定程度解决了入室侵害的发生，同时也带来了若出现火灾、地震等安全问题而封锁逃生通道的隐患；三是安装在校园各角落的监控系统，存在监控死角，且不能监控对象的实际活动，无法提供全面的、自动的异常信息，降低了管理效率。使用技术和监控系统，尤其是在人口集中的场所安装监控点，采用人防、物防和技防相结合的预防和控制系统，对加强校园安全，减少不法侵害，为学生和教师提供良好的学习和工作环境，势必起到积极的作用。
2物联网技术
物联网技术被广泛应用于智能交通、物流管理、智能家居、农业生产等各个领域。从体系结构上，物联网分为感知层、网络层和应用层。感知层位于最底层，可以是传感器、条形码或者摄像头，主要负责数据的采集。网络层位于系统中部，是数据传输的主要平台，数据通过互联网、无线、光纤、蓝牙等目前已成熟的技术传输。应用层是物联网功能的实现部分，处理网络层传输数据，进行专门的处理，为用户提供需求服务。
3校园安防系统设计方案
校园安全是安保体系中的重点和难点。学校人员特殊，处于一个弱势群体，尤其近年来针对校园的暴力事件频发，校园安防是迫切需要解决的问题。校园安防的特点一是校园面积较大，学生宿舍、教室、办公室、操场、食堂等一应俱全；二是校园人口密度大，环境复杂，学生遇急应变的能力较低，所以校园安防需求大、难度高。因此，校园安防需要在多处安装监控设备以达到监测校园的每一个角落，同时要做到监控终端的多样性，监测可能出现的各种危险信号，对人员及车辆出入口、危险区域重点监控，安防设施应具有遇险预警和应急处理的功能。根据校园安防的需求及特点，校园安防应由以下几部分组成：
3.1门禁系统
可以利用物联网感知层关键技术RFID技术结合校园一卡通，实现对进出人员的身份认证及活动进行监测，门禁系统可应用在校园每个有出入口的每个地方，如教学楼、学生宿舍、食堂、办公楼等。
3.2视频监控系统
视频监控系统是集采集、存储、处理并传播为一体的智能化系统，在校园的关键位置安装摄像设备，实时采集数据进行存储和分析，这样就可以对校园内的状况进行掌握并提供数据，在监控控制端采用相应的算法，对危险事件和可能带来危险的因素进行判断预警，实现安防的智能性和实时性。
3.3防火报警系统
校园人群密集，消防安全是重中之重。在校园安防中防火报警系统应包括广布校园的监控点和中心监控系统。监控点可用温度、烟雾、一氧化碳等传感器进行监测，提供数据，通过单片机对传感数据进行分析，判断是否有火灾隐患，并通过ZigBee等协议进行传输，最后汇总到计算机。在监控点和中心监控系统都应设置报警功能，以便火灾发生能及时采取应对措施。
3.4其他安全排查系统
在校园安防系统中，还包含多种监控终端接口，如出入口易燃易爆危险品监测报警系统、重要场所的红外报警系统等，以应对各种可能会发生的危险。
4结语
篇3
关键词：能源管理 无线通讯技术 系统设计及应用
目前我国部分高校建立了校园能源管理中心，但在能源管理系统及平台的建设上还不能适应高校的发展，究其原因是现有能源基础设施未能完全纳入能源管理系统的管理范围，同时由于系统建设资金需求较大，增加了建设的成本与难度。针对于此，本文提出将无线通信技术、网络技术及数据采集技术综合应用于校园能源管理，形成以动态组网、管理与决策为支持的系统设计方案。
一、系统总体设计方案
1.系统设计的目标与原则
校园能源管理系统是基于WEB的信息化管理平台，可以实现对各类能源数据的采集、存储、查询、统计和分析处理，为学校科学规划能源使用、合理核算能源成本提供依据。学校做为教学单位，对能源管理平台及系统的投入，一定程度上受学校基础设施现状和资金等方面的约束，因此在整个系统的设计中要予以统筹考虑，并遵循一定的原则。
1.1性能稳定，兼容性强。能源管理系统是包括硬件系统、软件系统和网络通信系统的集成系统，系统涵盖学校能源管理的各个环节，因此采用的技术和标准要具有良好的兼容性。
1.2功能全面，利于二次开发。随着教学科研需求的不断增长，系统在功能的设计上，要留有二次开发的余地。二次开发包括新技术的引入、与校园其它系统的接驳等等，使系统具有良好的扩展性。
1.3架构优化，成本合理。由于能源信息化系统建设的资金和技术门槛较高，因此在系统设计之初，应考虑选择适当的技术，优化的系统架构，尽量减少基础设施和用能管线的改造，为高校节省办学资金。
2.系统总体架构
校园能源管理系统主要由数据管理层、无线网络传输层、数据采集层三个部分组成，其架构如图1所示。数据管理层由数据处理服务器组成，提供数据的通信、存储、分析及处理，是整个系统的核心；无线网络传输层将能源计量仪表的标准工业信号打包成数据包，并以TCP/IP的形式发送至远程数据中心；
数据采集层含能源计量表具和无线数据采集装置，采用RS485总线组网。[1]
3.硬件系统
硬件系统包括终端设备、无线传输与采集设备和系统服务器三个部分组成。终端设备由输入输出设备
图一 校园能源管理系统架构
和计量表具组成，以二线制RS485总线与数据采集控制单元相连接。
无线传输与采集设备由无线传输处理器和数据采集器组成，采用运行速度快、功耗低、采集与通信性能稳定的ARM芯片，与RS485接口连接，信息以TCP/IP数据包形式无线收发。[2]
系统服务器安装无线数据收发软件、SQLSewer数据库软件和能源管理软件，用户可通过WEB服务器和浏览能源数据，来实现对能源数据的采集、收发、存储、分析和统计。
4.软件系统
系统以微软的Visual Studio为开发环境，操作系统为Windows 2003 Server，数据库采用SQL Server2005数据库，C#为开发语言，利用.NET技术完成系统的开发。软件为B/S结构，分为表示层、业务逻辑层和数据服务层，有效地提高了系统的效率和安全性，也使系统的升级变得更为容易。[3]
系统软件可以实现数据查询汇总功能、实时监控及统计功能、管理与决策功能及异常报警功能。系统根据校园用户的不同需求，还可以对用能设施设备及功能管线的异常数据和状态设置警戒线，出现异常立即对管理人员予以提示，并根据预案及时予以处理。
二、通信系统的选择
校园能源管理系统采用了基于GPRS无线网络的流量测量技术和远程无线采集技术，不直接接入INTERNET，在GPRS模块上以SIM卡的形式绑定校园IP，系统外的用户无法直接访问，系统信息在校园网络内部传递，使安全系数大大提高。整个系统采用分布式结构，分为无线网络的通信和有线网络的通信。[4]
1.有线网络的通信
有线网络的通信为计量终端与传输控制器之间的通信，采用RS-485总线连接。RS-485总线在多点互连时使用方便，布线简单，传输稳定。
2.无线网络的通信
采用GPRS技术的无线网络模块内嵌通信协议栈，与计量终端之间采用串口通信来完成数据交换。通过GPRS通信模块可以接收来自系统控制室的组态信息，也可以通过该模块将终端数据或者从其它设备获取的数据以GPRS无线传输的方式发回系统控制室。[5]在对GPRS通讯终端进行配置时，预先输入计量主站的固定IP地址。通讯终端收到数据后，把这些数据送到固定IP地址的网络服务器中，通过端口映射转发到数据中心服务器，完成对数据的存储，并实现数据浏览、数据查询等功能。[6]
三、结束语
高等学校内的能源用途比较复杂，既有教学科研方面的使用，也有民用与商业方面的用途，因此网络设计在本系统中占有重要地位，它对整个系统的稳定性、可靠性和传输速度起着十分重要的作用。针对于此，要建立对整个校园能耗进行即时监测的能源监控中心，才能真正起到节能降耗的作用。校园能源监控中心其主要职能是为学校管理者提供监控数据，对采集的数据进行综合分析，为能源管理人员提供维护和管理的决策依据。基于GPRS无线通讯技术的校园能源管理系统因其具有组网灵活、终端配置简单的优点，易于实现能源数据的实时监控、动态采集。系统具有架构简洁易行、维护方便、低成本的特点，符合高校发展的需要。
参考文献
[1]《基于RS 485总线的远程抄表系统采集终端的设计与实现》王宗阳，马旭东，现代电子技术，2012年4月.
[2]《基于GPRS无线传输技术的水资源远程监控系统的设计》，丁瑞国，黑龙江科技信息，2009年3月.
[3]《试论高校校园能源管理网络平台的构建》，职业教育研究，王旭东，2011年3月.
[4]《基于ZigBee的热轧企业能源管理系统设计与应用》，毕锋，刘毅敏，电子设计工程，2013年1月.
[5]《基于GPRS无线传输的数据采集器设计》，曾孝平，吴建军，自动化与仪器仪表，2009年4月.
篇4
关键词：电力载波；控制系统；管理系统；监控系统
随着高校教学模式的不断改革，利用现代化的管理手段和技术进行高校实验室信息化建设，来提高师生的学习能力和动手能力，逐渐成为高校培养应用型人才急需解决的问题。开放式实验室是一种信息化、现代化的管理方式，通过对多方面资源、信息的整合和利用，改造师生参与实验的模式、时间、项目等，可以为高校的实验室教学提供更加全面细致的服务。本文针对当前高校实验室管理现状，提出了开放式实验室管理系统的建设。
1 开放式实验室的意义和存在问题
高校实验室信息化是深化教学改革、培养新型人才的需要。在知识经济时代，科学技术与市场经济的互动发展，迫切要求高等学校培养出的人才不但掌握现代科学技术手段，又要具备多渠道获取知识和信息的能力，创新能力的形成，依赖于知识、信息的积累和运用，信息化建设作为一种战略性决策和技术手段，可以确保学校知识、信息的流通，从而不断提高高校人才培养质量和技术创新能力、教学平台、科研平台的管理机制，实现实验实和仪器的自动化开放式管理。
实验室存在的问题如下：
（1）实验人员要逐个实验室开关门，实验室数量多，学生进入后，无法及时辅导和安排。学生在实验室随意调整设备使用或随意操作，实验员无法监控实验设备正常安全使用。
（2）实验室的灯光和设备在上班时间内，全部保持通电状态。浪费电能且对设备的损耗高。
（3）实验室使用分散，管理效率低，成本高，无法规范使用，对实验室的实验设备和实验操作人员的安全问题也存在很大隐患。
在高校信息化管理的日趋完善的今天，利用电力载波技术对实验室管理系统进行改造是很有必要的。
2 基于电力载波的实验室开放系统设计方案
电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，这一优点是解决实验室系统数据传输的最优方案之一。
基于电力载波技术的开放式实验系统，可以实现以下功能：大学生创新创业活动资源共享，工作室使用效率提高，实践操作的智能管理，延长设备使用寿命。管理员通过系统设置，自动控制电源，给有学生预约的实验教室和仪器设备通电，掌握监控实验室的使用情况和安全状态。系统设计图如图1所示：
2.1 控制系统
（1）通过电源控制、计算机系统控制、门禁等方式，实现仪器设备的自动化监管。
（2）结合校园一卡通，建设仪器设备的使用身份认证、网上授权、网上预约、记录使用信息等自动化管理，使实验室及相关仪器避免非法访问。
（3）建立和完善仪器综合信息数据库，打通信息自动收集渠道，解决信息收集难题，促进技术创新。
（4）建立和完善与主管部门的数据交换接口，实现数据自动上报。
（5）籍此全面实现实验室及仪器设备的开放式管理，为打造开放性教学平台和开放式科研平台打好基础，并将教师从繁杂的管理工作解放出来，又更多的时间和精力投入到教学、科研和技术创新上，促进技术支撑队伍建设。
本系统由门控、灯控、设备控制三个系统组成。
2.1.1 门控系统
先期对实训室进行改造，改造完成后利用电力载波技术将实验室所有门进行控制，实现在设定时间内开放与关闭，也可单开或单闭。
2.1.2 灯控系统
利用电力载波技术将实验室内照明设施进行控制，同样实现在规定时间内开与关，单开或单闭，减少电力资源浪费。
2.1.3 设备控制系统
利用电力载波技术将实验室设备进行控制，实现设备单个通电，提高设备使用安全系数，延长设备使用寿命。
2.2 管理系统
本系统由用户识别、用户预约、门禁系统组成。
2.2.1 用户识别
用户识别由两部分构成，第一部分与学院现有学生成绩查询系统合并，用同样的有效身份登录进行实训室使用情况查询；第二部分为身份识别卡，持卡进入实验室进行相关实验。
2.2.2 用户预约
实验室使用情况查询完毕后，在系统内进行用户预约（定室定机），在预约时间内进行相关实验，进行实验时及试验后显示并记录进入与离开时间段，提高设备使用效率。
2.2.3 门禁系统
进入实验室进行实验前持身份识别卡，在门禁系统刷卡进入，同时用户预约显示进行，离开实验室同样显示离开，保证设备及工具安全。
利用门禁系统实施用户刷卡识别，做到“有约可用，未约禁用”，保证实验室开放的有序性，维护预约人员的权益。
2.3 监控系统
本系统由楼道监控、实验室监控构成，利用现有网络监控技术实现监控全覆盖，提高实训室及设备使用安全性，保证操作人员使用安全。
3 系统设计考虑主要因素
3.1 控制精度
实验室开放系统设计要达到按照预约定室定机的要求，因此设备开闭需要达到控制精度要求是首要因素，电力载波技术的发展能够达到控制精度要求。
3.2 可靠性
实验时要保证预约无差错、门禁开放正常、实验室设备使用正常。因此在对系统设计元件选型时产品的成熟度是个重点考虑因素，单片机技术的配合使用及成熟门禁系统和网络监控技术配套，可靠性能够得到保证。
3.3 节能环保
节能环保是社会可持续发展的保障，选用电力载波技术进行门控、艨亍⑸璞缚刂撇挥媒行重新布线，有效降低了设备运行成本。
3.4 操作使用便利性
实验室使用预约开放对于高校实验室管理是个新课题，因此必须保证预约操作界面人性化，通俗易懂，无须专门的培训，同时要求日常维护管理简便，不需专业人员，所此设计预约体统选择与现有学生查询体统兼容，提高使用效率。
4 发展的方向
4.1 功能的完善与改进
根据学院发展的情况与实验实训室建设情况，针对不同的实验室性质完善改进不同的功能，满足广大师生创新创业的需求。
4.2 系统的升级与改造
设计时预留扩展槽与数据库接口，随着技术的不断成熟与发展的需要，增加相应的必备功能，增强师生使用便捷性。
5 结束语
知识经济时代的21世纪，利用现代化技术手段对实验室运行进行开放式过程管理，不仅能够充分利用资源，也能提高师生创新能力的培养，在一定程度上推进了实验室建设的健康发展。
参考文献
[1]罗蓉，陈达银，陈志忠.实验室开放管理系统设计与实现[J].现代电子技术，2010，33（18）：63-65.
[2]马桂霞.实验室开放网上预约系统设计[J].管理学家，2013（4）.
[3]张慧宁.基于web技术的实验室开放管理系统设计[J].软件，2013（11）：52-54.
篇5
关键词：机房；Mocha BSM；Hadoop；分布式架构
中图分类号：TP393.07
高校计算机机房不止一个，节点分布相对较多，数据信息交互量较大，针对用户的不同的管理机制，例如各机房管理人员独立管理本地机房，中心机房管理员只对各分机房的部分信息进行收集、分析和统计，这样就减轻了中心机房的繁琐的管理压力，将管理权限完全落实到本地，管理决策者只需要根据各机房汇总信息作出合理的计划和部署。为了解决上述存在的问题，推出矩阵机房环境综合管理系统“多机房分布式管理网络版”，通过分散监控、集中统计的手段，实现对分布式机房设备的统一监控管理，实现了机房管理的多样化、智能化、自动化、图形化，充分保证了各个机房管理的独立性，将整个集团的机房管理化繁为简、化整为零且又通过集团内部网络最终汇聚为一。
1 系统工作原理
Mocha BSM的分布式监控：一个分布式的管理软件，可以让系统真正的统一起来，只需要在分支机构部署相关的数据采集端，将数据传到总部的数据汇聚层，由汇聚层统一处理，相关人员通过展示页面就可以对数据进行查看。这样首先就不需要在一个企业部署多套相同的系统，只要在分支机构部署相关的客户端就可以完成相关的工作了，不但帮企业节省了资金，同时也节省了相关的人力物力，在分支机构只需要部署一个简单的数据采集端即可。
Mocha BSM是通过B/S架构进行开发的，采用Portal技术的分布式管理软件，通过在企业中建立数据采集层（DMS）、汇聚处理层（CMS）、展现层的分层处理的手段对相关的资源进行段分布式监控。通过DMS对分支机构的数据进行采集，然后将其传送给CMS进行处理，同时DMS具有数据加密和数据续传的功能，可以保证数据在传输的过程中不会外泄，同时在网络不良的状态下可以通过续传的方式保证主服务器收集数据的完整性。
2 系统结构
3 系统优势
分布式管理：各地机房相对独立，形成一个完整的管理系统，用户可以查看、统计、备份本地机房监控的所有数据。
集中监控：系统不仅能够对单个机房内各种动力设备、环境设备及系统的状态信息、报警信息、图像信息等进行完整地集中监控，并能够对分布在各地的多个机房实现跨区域集中监控管理。
高可靠性：系统采用模块化设计，充分保证系统在扩容、升级时系统可无间断安全运行，即在系统运行状态下进行修改与维护。
远程管理：管理员可以通过终端查看各个机房的运行情况，还可以通过终端对各个分支节点进行远程控制，远程命令，从而不必到每个机房进行单独操作。
日志管理：为了记录无人值守时机器的运行情况，本系统可以自动记录操作人员、操作内容、操作时间、故障点、故障内容、故障处理、时间等信息，以方便后期锁定问题，同时系统还可以对操作记录进行分条件查询。
安全管理：系统采用用户-角色-权限的管理模式，对于不同的管理者授予不同的角色，不同的角色所具有的权限是不一样的，为防止系统信息外漏，本系统采用MD5加密，即使拿到密码也没有用。
辅助分析：系统可根据需要对各设备、系统的运行状态提供实时曲线和历史曲线，方便管理者借助图形手段，直观分析系统运行状况。
报警功能：
预警机制没有盲点，系统可以对预警事件排列优先级，例如：当例行检查时，有事情发生，引发一系列的报警事件，由系统根据设置的优先级进行排列处理。
报警方式灵活多样，可以根据报警事件的报警级别提供不同的报警方式：手机、短信、语音多媒体等告警模式，同时告警信息可以限次播放，而且在两次告警间的停顿时间可以设置。
4 系统的不足
4.1 数据无法实时展现的问题
由于总服务器与分支节点通讯需要借助于网络，即使在局域网中也无法实时同步数据，一般的实现方式是，总服务器需要数据时，才从分支节点处获取数据，或者通过一个定时的服务程序每隔一定时间从分支节点获取数据传输到总服务器上，最后将数据展示在总服务器上。若采用第一种方式，因为网络有延时和丢包，很难做到数据实时展示，在我们展示这一秒的数据，很可能分支节点已经改变了状态；若采用第二种方式更加无法达到实时的效果，所以往往会造成总公司看到的数据并不是分公司的实时数据。
4.2 重复部署，即浪费人力，又浪费物力
系统需要再总服务器以及每个节点上部署系统，这样比较浪费人力、物力，公司需要浪费钱来买系统，还需要安排技术人员部署工程到每一台服务器上，涉及远程数据库服务器的，还需要安排远程测试，需要协调网络另一侧的服务人员协同进行服务器的调试，从而保证数据在客户端和服务器上的一致性。
4.3 系统独立，对网络的依赖性比较大
由于各个系统是独立的，所以只在有数据库进行连接后进行数据的传输，这样就需要网络保证运行状态良好，网络本身是不支持断点续传的功能的，这样就要求在数据传输的过程中网络保持畅通，如果网络出现了问题，那么数据的传输就会不正常，严重的可能造成数据错误。
5 总结
Mocha BSM的分布式监控系统适用于现今高校机房管理，基于分布式系统开发理念，利用各个分支终端汇总数据到服务器侧，减少中央服务器的压力。经过实验应用该系统工作稳定、延时短，适用于现今的高校机房建设。
参考文献：
[1]房好帅，李静怡，赵选智.嵌入式Web机房环境监测系统的设计与实现[J].北华航天工业学院学报，2009，19（5）：12-14.
[2]付保川，班建民，陆卫忠.基于嵌人式WEB的远程监测系统设计[J].微计算机信息，2005，21（7）：58-60.
[3]李峥，黄俊，刘美玲.基于嵌入式的红外电力监测系统的设计[J].电视技术，2011（5）：100-102.
[4]史水娥，杨豪强.基于ARM9处理器的机房环境远程监测系统设计[J].河南师范大学学报：自然科学版，2010，38（3）：57-59.
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[6]郭金博.基于网络的机房设备及环境集中监控系统[J].数码世界，2008（7）：29-30.
篇6
我国正处在一个高速发展的历史时期，教育兴国是我国的一项基本国策，全社会都对教育事业投入了极大关注和巨大的人力物力，教育由原来的学分教育、知识教育向素质教育转变。而每年的高考是中国教育的一件大事,如何借助高科技手段对高考现场进行统一监控,如何更好的监督考场纪律规范考场秩序是每年高考的一个重要课题.
二系统设计目标
在进行闭路监控系统设计的时候，依照某学校对该系统的基本需求，本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，并依此为某学校提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案。
■架构合理：就是要采用先进合理的技术来架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件
■稳定性和安全性：只有稳定运行的系统，才能确保某学校闭路监控系统平稳运行。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。良好的可扩展性则是为了用户的发展考虑。随着某学校校园系统应用时间的增长，未来对系统的要求会更高。可扩展性保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能。
■产品主流：系统是否采用当今主流产品，关系到系统的整体质量和未来能否得到良好技术支持以及完整的技术文档资料。在设备选型时，我们将主要依据山南二高提出的具体需求，同时考虑产品厂家的技术先进性，产品是否为主流产品，原厂商的产品技术资料的完整性，原厂商的技术支持力量和产品制造单位的发展前景。所有这些是保证用户得到良好技术支持的条件，也是保障用户投资的基本条件。
■低成本低维护量：指力争有良好的性能价格比，所采用的产品应是简单，易操作，易维护，高可靠度的。系统是否具有优良的性能价格比是判断一个系统优劣条件的重要依据。系统的易操作和易维护性是保证非专业人员使用好一个系统的条件。高可靠度是保障系统运行的基本要求，也是易维护性的保障。我公司将本着上述设计原则，来进行某学校闭路监控系统的设计。并将严格按照国际惯例并结合本单位的技术实力与工程经验，进行某学校监控系统整个工程的安装、测试以及验收，完工时将同时提交与工程相关的每个设备的安装使用手册、及系统的各种图表等各项文档资料，还将根据用户的实际需求提出技术培训和有偿服务的建议。
三系统设计原则、依据
1设计原则
本设计以行业标准作为设计依据，结合该校的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。
■先进性：在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。
■可靠性：系统最重要的就是可靠性，系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的，因此系统必须可靠地、能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。
■安全性：对于一个系统来说，其内外部的安全性也非常重要，应具有密码、多级控制级别、撤设防级别；操作人权限可划分为系统设置、超级用户、值班员等，各种系统控制、报警时间应具有记录及共享功能。
■可扩充性：系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。
■规范性：由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。一切应从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能。这也是智能建筑在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。
2设计依据
本方案设计根据甲方常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括：
■JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
■GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
■GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
■GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
■GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
■GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》
■GB/T75-94《安全技术防范规范工程技术规范》
■GB50198-94《民用闭路电视监控电视系统工程技术规范》
四设备参数介绍
数字硬盘录象机型号：-Y2006
多画面监视可以1、4、7、9、10、16个画面进行分屏，即可同时显示1~16通道影像。也可以全屏显示某一路摄像画面。
画面色彩调整可以调整各个通道画面的亮度、对比度、饱和度及色调。
状态显示显示系统当前时间，硬盘录像空间的使用情况，网络连接状态，各通道的录像状态。
用户管理可以在服务端设置允许访问的本地和远程用户组或者用户，并实现多级权限管理。
系统参数设置用户可以根据需要设置视频及音频的码流，设置录像方式（多播和点播），以及开通或关闭通道的远程传输功能。
■数字硬盘录像机外接设备控制
云台镜头控制可以对安装云台的通道进行控制，如控制镜头的上下左右转动及聚焦，设定镜头在某个位置的停留时间等。
切换矩阵控制可外接视音频切换矩阵，为每一路监视通道选择摄像画面，还可以设定时间间隔自动巡视多个镜头画面。
传感输入/报警输出控制可以设置传感器的类型，以及报警器与传感器的对应连接关系。可设置报警联动动作。
■数字硬盘录像机视音频录像与回放
同步录像1～16路视音频同步录像，录像的视音频码流均可以配置。
录像方式定时、报警触发、手动连续、运动检测等多种录像方式
回放功能可以支持多个通道同时回放，并且可以选择不同的回放速度进行逐帧回放。
回放检索可以按录像类型（所有类别、普通录像、报警录像）、按通道、按时间进行检索。
■数字硬盘录像机客户端远程功能
实时远程监视可以通过UDP或TCP/IP方式访问互联网或局域网中硬盘录像机服务端的实时广播视频每台客户端电脑可同时访问不同服衿魃系?6个广播通道。
远程控制客户端可以直接通过网络连接到服务端控制云台镜头的调节及切换矩阵的通道切换。
远程点播与回放客户端可以通过网络直接点播回放服务器上的视音频文件。最多可以同时回放不同服务器上共16个通道。
远程同步录像在客户端收看实时广播或者点播回放同时，可以在客户端本地将内容录制保存。这样可以实现异地远程备份。
■数字硬盘录像机其他功能
图像抓拍快捷的图像抓拍、放大、打印、保存及检索。
数据备份可以选择要备份的通道及时间段，将数据指定备份到网络、硬盘、光盘、软盘等路径。
3.数字硬盘录像机技术特点
监视/录像/回放/远程传输完全实时多工同步执行
硬件运动检测实现动就录不动就不录，节省硬盘空间
可调码流可选压缩硬件，完全满足不同网络环境需要
可扩展大容量硬盘，录像时间可以长达16路30天以上
多硬盘循环录像，自动磁盘管理，不因磁盘满丢失数据
全中文的图形操作界面，支持多种外设，支持数字硬盘录像软件升级
监控显示器
（LG、飞利普、三星）
尺寸:17寸
点距:0.264mm
最佳分辨率、刷新率:1280*1024@75Hz
对比度:450:1
亮度:260cd/m2
响应速度:16ms
光端机的选用
4/2通道视频复用器（OSD391/393）—多模光纤。
l特性：四/二路实时、全帧视频
调频调制
640TVL分辨率
8MHz带宽
自动的光增益控制（AGC）
LEDs灯诊断
光信号最大损耗：13分贝；更高可选
平均无故障工作时间>100000小时
l视频信号：4/2路输入
支持黑白：ELA、CCIR，彩色：NTSC、PAL、SECAM
输入视频信号：复合视频1Vp-p
输入阻抗：75欧姆
信躁比：60dB
l供电：输入电压：DC12V~16V
电流：0.2A
功耗：3.2W
1通道视频复用器（OSD381/383）—多模光纤。
l特性：单根光纤传输，单工传输
自动的光增益控制（AGC）
诊断指示：电平/损耗Level/LossTM、视频信号状态指示灯。
l视频信号：单路输入
带宽：10MHz±1dB
信躁比：测试带宽10Hz~4.5MHz>54dB@13dB衰减
输入视频信号：复合视频1Vp-p
输入阻抗：75欧姆
l供电：输入电压：DC12V~16V
电流：0.2A
功耗：3.2W
1通道视频、数据复用器（OSD420BT/BR）—多模光纤。
l特性：10-bit数字式视频传输
560TVL分辨率
用户设定数据格：RS232、RS422、RS485、曼彻斯特、TTL满足超过数EIA-250C平均距离标准
传输距离最大达18公里
信嘈比＞67dB
增强的内置诊断检测仪
平均无故障工作时间＞100000小时
视频信号:视频传输超过EIA/TI250C平均距离标准的要求
视频通道数:1
支持标准:黑白EIA,CCIR
彩色NTSC,PAL
视频输入信号:1.0VP-P标准复合视频
输出阻抗:75欧
信噪比:最小67dB
视频宽带:7MHz
视频分辨率:＞560TVL
视频信号:数据通道数:1
数据方向:双向
数据格式:RS232(三线制和五线制)TTL
RS422、曼彻斯****、SensornetTM
RS485(二线制和四线制)
数据格式：RS232=250kbps
Manchester=250kbps
Biphase=250kbps
RS422=512kbps
RS485=512kbps
TTL=512kbps
供电:输入电压：DC13.5V～16V
电流：Tx0.35A;Rx0.8A
电功：Tx8W;Rx10W
彩色枪式摄象机
日本松下（pansonilc）-460L
1/3（英寸）CCD拾取装置，752（H）×58048（V）像素
水平清晰度480线。数字信号处理（DSP）功能降低拍摄网格图像时的彩色噪波。
垂直数字增强和数字光圈矫正功能，增强水平和垂直边缘的信号强度，提供清晰图像。
先进的数字背景光补偿（BLC）功能。拐点电路有效地扩大拍摄明亮物体时的动态范围。
50dB高信噪比，提供自然图像。
最低景物照度：F1.4时2lx。
特别设计的镜头安装接口可安装C和CS型镜头，亦可使用DC或VIDEO伺服ALC镜头。
先进的电子光线控制（ELC）功能，可选用价格便宜的固定光圈镜头，有效降低系统成本。
电源同步功能保证系统操作时的自由切换。松下系统中可采用极其方便的VD2同步功能。
五管线敷设方案
系统布线原则：由四部分构成
1.从摄像机安装的位置到弱电线槽，采用铁管或PVC管，其穿线截面不得超过管子截面的40%。
2.电缆线在线槽中的走线应平直，无扭绞，并按规定距离进行扎线，固定。
3.机房内走线为暗线，必要时布设专用线槽，机柜配线应满足整洁、安全的工艺要求。
4.配管、配线施工工艺均应符合JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》的要求。
六工程实施
工程设计及软件编写：在签定合同后，根据甲方实际需要绘制施工图纸，本公司提供接线图，系统图及平面施工布线图，按照合同文件规定提供设备材料,设备安装调试，系统开通运转,免费提供操作培训和售后服务；
现场施工及技术指导：本公司在不妨碍市政设施管线以及本工程周围建筑物或构筑物的情况下进行工程的施工。在施工期间，派出一位有经验的安装指导人员提供随时服务，负责排线施工，安装调试直至竣工验收解决一切有关本系统的现场安装问题。并且施工人员遵守工地的有关规定和制度,并主动做好与土建总承包单位的配合协调工作；
调试：在系统安装完毕后，派一组有经验的技术人员进行系统调试，调试完毕通过验收后，即保修期开始；
整个工程的设计必须经设计院认可签字后方能实施；
工程变更：若买方以书面形式向本公司发出就工程所作的任何指示，则本公司应尽全力达到买方的需求。如遇特殊情况应向买方阐明不能履行的真实理由，本公司不得单方面对承包工程做任何修改。承包工程的任何变更，均应经过买方与本公司双方签字认可，否则无效。
七验收和方式
验收办法：工程竣工时，本公司应向买方提出书面报告，由买方委托本公司负责牵头，上海市、区局技术防范办公室、买方和本公司以及有关专家联合验收。
验收标准按国标、市标及市局技防办和买方认可的施工图和材料封样为准。
如工程验收不符合合同文件明确的技术规范标准或设计施工图要求，买方认为工程必须返工，本公司必须无条件返工，并承担由此造成的工程返工修改费用。
八售后服务及培训
技术安全防范是保障财产和人员生命财产安全的重要措施，只有使系统时刻处于良好的工作状态，才能达到有效防范目的。要使设备处于完好的工作状态，除日常的维护保养外做好售后服务十分重要。
本公司严格按照国家、公安部、市府有关标准规范进行系统设计、施工安装；
设备在运往现场安装前须在公司进行系统24-48小时联试通电考核；
本公司设工程维修服务部，专职负责进行工程的售后服务及维修工作。本公司存有全部施工图纸及相关技术文件和合同，可供维修时查阅，以确保系统维护，不因原施工人员变动而受影响；
篇7
关键词:图书馆:弱电设计;需求分析
中图分类号:TU85
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)07-0182-02
1 前言
随着时代的发展,高校图书馆作为图书文献信息中心,是高校重点发展的公共服务项目之一,是评价和衡量一所学校综合实力的重要标志之一。21世纪的高校图书馆需要建立良好的高效率的合作网络,不仅能够及时提供学科门类齐全的纸质印刷型媒体阅览;而且能够提供视听影像、缩微、电子及多媒体阅览、光盘检索、网上检索等多种多样的服务:能让学生运用网络环境轻松获取知识,享受良好的教育,提高修养,陶冶情操,培养主动获取知识和信息的能力。教师们也能更频繁、方便地利用图书馆。高校图书馆人员集中、读者流量大、开架及桌面阅览量大,而且读者对知识面的需求多种多样,这些需求的增长使得弱电系统设计在图书馆的建设中显得格外重要。
由于弱电设计的专业特殊性,使它很容易受建筑设计、结构设计、给排水、动力配电和设备工程设计人员的制约。如:往往要等上述专业确立设计方案的设计后期弱电系统才能全面展开设计,造成设计时间紧张,来不及深思熟虑:且后期随着使用方的不断变化功能及工程招标过程的推进,常常导致系统产品随意变更,造成许多原有设计工作的浪费:人们(包括政府主管部门、一些建筑设计院、大型的施工单位、监理单位、招标公司等)对整个弱电系统设计理解存在误区,对弱电设计的程序、过程、内容不很明了,造成图书馆建设与弱电系统的设计的预期效果极不一致。
事实上,一项优秀的弱电系统设计是非常重要且充满挑战性的工作。由于弱电系统的子系统繁多。所牵涉的高新技术广泛,而优秀弱电设计人员的匮乏,现有理论体系、规范的不完善、有些焦点问题还未形成定论,且目前成功的、值得借鉴推广的设计经验寥寥无几,这些是造成目前弱电设计难度大的客观原因。很多弱电系统在设计的初级阶段,由于用户方一昧追求高标准、高档次,与预计总投资及实际使用严重脱节,这些要求使得许多弱电设计“先天不足”。同时,弱电系统的高科技性与复杂性需要设计者必须是复合型人才,他们不仅应通晓计算机、通信、网络、技防、电气等多方面的专业知识,还需要有丰富的设计经验与技巧、以及对相关新技术敏锐的洞察力。
综上分析,要使图书馆弱电设计能顺利推进,需求分析作为多方的沟通桥梁成为不可或缺的一环。
2 需求描述
一般而言,校方对整个所建项目的目标l建设项目的档次、最终用途、总投资额、建设进度等)有着明确的把握和深入的理解,整个项目所有的建设工作,包括土建、机电、弱电系统等,最终都必须为这个目标服务。作为直接面对最终使用者之一的弱电系统,则是体现该目标的一个前哨。
弱电系统的需求,通常需由图书馆网络和学校信息中心等相关技术人员综合图书馆各部门的意见,从用户的角度出发,以简明扼要的方式提出。当然,对于缺乏网络技术人才的学校最好委托设计咨询单位提出。对于使用者与管理者来说,以适用、成熟、性能稳定、使用便利为第一要务,因此在提需求的时候,应该以理性、实用为建设理念。系统需求应对以下几个主要方面进行重点描述:
2.1 设计方应响应的功能需求
2.1.1 通信能力需求:数据及语音网络需结合建筑特性及工作性质实现楼内互通,并根据教学需求,实现校内及校外互访,对有些空间开阔,阅读人员流动量大的地方,需借助无线网络技术实现网络信息无亩区设计。
2.1.2 环境建设需求:高校图书馆是一个藏书、阅读及自学(有些学校的网络中心也习惯建在此建筑内)为主的场所,且是一个对外展示学校学术氛围的主要窗口。在很多学校,它都是一座标志性建筑,针对弱电系统学校在此的投入也较大。为使各资源得以充分利用,建议适当使用公共广擢系统,平时可根据需要自动转播校内广播,在紧急情况下还可与本栋楼内消防系统联动,投资少,功效多。
2.1.3 借阅管理需求:图书馆的文明阅读及借还书管理对各高校来说是一个久经探索却无良方的难题,解决方式可谓招式繁多,但万变不离其宗,无非是人管、物管及技术管理,哪种方法最简洁最可靠可谓仁者见仁智者见智,根据我们的设计经验,建议将图书管理、图书防盗、信息、校园一卡通及闭路电视监控等系统有机的结合起来,统一操作。这种以人为主,多技术手段支持的操作模式能够减少传统管理方式下的数据丢失、图书及设备易毁易损、统计失误、劳动强度高、效率低等问题。读者或管理员不必如以前每完成一项任务都必须经过一系列繁琐的程序,降低图书馆的利用率。弱电系统的引入,使得计算机、信息控制等相关技术的使用更为便捷。随着图书馆管理自动化与数字化的实现,高速、快捷查询图书信息、准确管理借还书者信息的愿景成为现实。
2.1.4 安全需求:对重要设备房、特种图书藏书室及其它场所有安全管理需求的地方,使用安全防范技术及整合闭路电视监控、校园一卡通及门禁等系统,根据管理需求合理设计。
2.1.5 扩展需求:对设有学校网络中心的图书馆建筑,应及早与校方相关负责人沟通,以便预留准确、充足的信息管道出口,降低后期工作难度。
2.1.6 节能需求:随着建筑舒适度要求的提高,建筑能耗的问题日益严重,给社会、能源和环境带来巨大的压力。当前在新建建筑、旧有建筑改造、可再生能源的应用方面是节能主要对象。在新建图书馆的设计中,要结合楼宇自动化管理,对图书馆水、电、冷、热供应系统和电梯及设备运行实施智能化管理。不仅能大大减少能源的浪费,还能减少相应的设备维护和人力资源成本。
2.2 设计时需满足的性能特点
在弱电系统设计时设计者应本着以下几大特点对各子系统进行设计:
2.2.1 先进性
在高度信息化的社会,高校图书馆软硬件使用规模的不断扩大。作为一座面向21世纪的现代化图书馆,并且需要在今后相当长的一段时间内保持其技术领先地位。因此,必须选用适合今后发展的设备,在技术上适度超前,符合今后发展趋势,同时又要注意其针对性与实用性,充分发挥每一设备的功能和作用。因此,在系统进行设计时,我们建议重要的系统应采用当时市面上先进的主流技术,以保证前期所设计的系统能在今后系统性能提升过程中在技术先进性方面保持其可延续性。
2.2.2 灵活性和开放性
所有接口均基于标准的数据接口协议和内容,而接口软件采用现今国际流行的标准接口技术。集成后系统可以通过Intemet以浏览器
方式实现监控和管理操作。系统的开放性设计完全遵循国际主流标准以及相关工业标准,使不同厂家的产品可以灵活互换。
2.2.3 成熟性与实用性
在保证所设计的弱电系统先进性的同时,还要保证所有的系统都是已经经过工程检验,且具有国内国际先进的技术。将工程经验运用于图书馆的具体弱电设计时,必须结合国内的实际特点,将成熟可靠的技术、实用性的产品理念设计到适合的弱电项目中,使得集成后的每一设备可以充分发挥它的功能和作用。
2.2.4 集成性和可扩展性
弱电设计时应充分考虑工程整体所涉及的各个子系统的信息共享,确保弱电系统总体结构的先进性,合理性,可扩展性和兼容性,使其在建设中能集成主流厂商不同类型的先进产品,使图书馆的整个智能化水平可以随着技术的发展和进步,不断得到充实和提高。
2.2.5 标准化和模块化
系统设计严格按照国家和地区有关标准进行设计,并根据弱电系统总体结构要求,将各子系统结构化和标准化,综合体现当今先进技术。同时在扩展模块设计时,应尽量选用可自由拓扑的网络结构,使其灵活地分布在被控设备附近,节约管线安装成本并且易于扩展。
2.2.6 安全性和可靠性
一个成功的图书馆弱电设计,要对即将运作的设备和系统安全可靠的重要性有深刻理解。在设备选择和系统设计中安全性和可靠性始终应放在第一位。如计算机管理中将系统管理程序采取严格的等级操作措施,以防止非法访问和恶意破坏。
2.2.7 服务型和便利性
为适应建筑弱电系统的各种功能需要,所采用的子系统应充分体现对建筑管理者和使用者各方面的安全、先进、可靠、舒适、方便、节能和高效等。
2.2.8 经济性
经济成本是系统集成的重要因素之一,弱电系统设计者应从系统目标和确保满足业主实际需求出发,设计出具有先进性、可行性、实用性且是最经济的优质作品,并在系统合理配置和兼容性方面进行充分论证,丢掉附在其上的“泡沫”,删除不必要的设备冗余,达到功能与经济相统一的优化设计,以节省投资费用。
3 需求分析
一般情况下,学校方不具备具有弱电设计经验和专业知识方面的人才,因此,在启动弱电工程前,他们需要委托设计咨询单位,向他们提完合理、实际及前瞻性的建设要求,再对其需求进行细化和分析。其主要任务是将建设方在需求描述中所表达的笼统意图,转化为具体、专业的实现方法,并对该方法进行性能和效益分析。
3.1 图书馆弱电系统规划
本着实用、合理控制投资成本、节省管理成本、技术具备一定超前的整体设计原则。综合高校图书馆弱电系统设计经验来看,弱电系统可细分为以下几个子系统:综合布线系统、安全防范系统、图书防盗系统、公共广播系统、闭路电视监控系统、有线电视系统、门禁管理系统、楼宇自动化系统、火灾自动报警系统。
3.2 各子系统细化分析
3.2.1 综合布线系统(PDS,Premises Dis~-bution System)
综合布线系统的基本结构是星形的,它又由工作区、水平布线、建筑物主干布线、建筑群主干布线、设备间及管理等于系统组成。
各个子系统的种类和数目决定于建筑物或建筑群的拓扑结构和规模大小。上述系统的各级关系是指逻辑关系,例如,对于单体建筑,垂直布线子系统就是建筑物主干布线子系统,不存在建筑物之间的布线:如果一个建筑的规模非常大,又可以把它看作一个建筑群主干布线子系统。
3.2.2 安全防范系统(SPs.Secunitv &Prote-ction System)
安全防范系统一般由探测器、信道、报警控制器、验证设备和警卫力量等几部分组成。安全防范系统的设立是为了有效防止各种偷盗和暴力事件的发生,其作用是当发生非授权侵入防范区域事件时,系统能使警卫力量及时发现,其只需通过被联动的闭路电视监控系统来判断,如发现该行为确属犯罪行为,警卫力量能采取相应的防范措施进行及时制止,同时还要求系统能记载事件发生前后的信息,以便事后对事件发生经过进行分析。在计算机技术被普遍应用的今天,大量重要信息被存入计算机中,为了保护这些数据,我们除了加强计算机网络安全防范措施之外,还非常有必要对重要计算机及主要设备机房进行防盗防范。
设计图书馆安全防范系统时对探测器布置的方法:重要机房、主要出人口及通道、密集书库及重要设备、特藏文献室门窗等高保安区。
3.2.3 图书防盗系统(EAS,EleclronicArticle Surveillance
图书防盗系统起源于法国,已有30多年的历史,进入中国市场已有10多年的历史。图书防盗系统从保护形式上分有三种:立式系统:是一种最常用的保护方式,检测装置醒目地立在出入口处,除检测报警功能外,还有明显的威慑作用。隐蔽式系统:是把系统隐蔽地安装在相应出口的地毯下或天花板处,不影响建筑的整体效果,亦能起到防盗保护作用,满足店内美观又实现防盗的需要:通道式系统:顾名思意,用来保护通道,它用在通道出口处,也是一种实现防丢书的有效方法。
随着图书馆功能的不断补充,开架式管理在方便读者自由选择、提高图书阅读利用率、提高图书馆工作效率等方面体现了图书馆在顺应时展方面的一大进步,但与此同时,开架服务所产生的弊端,如丢书、撕页等现象也是管理工作中较为突出的问题。如何在图书馆布局方面充分考虑开架服务的自身特点,充分发挥它的优越性,同时采取种种辅助措施减少开架服务所带来的不便,是每一位图书馆弱电设计者值得探讨的课题。
而电磁波图书防盗系统与闭路电视监控系统强强联手的防范措施,其管理的直接性与有效性得到了广大图书馆管理者的一致认可。
图书防盗系统通讯线缆布放方法:主要借还书通道。
3.2.4公共广播系统(PAS,PubUcAddressSystem)
公共广播系统是一种有线广播系统,定压式传输方式为系统典型的信号传输模式,通常将背景音乐和防火紧急广播功能结合在一起,平时播放背景音乐或其他节目,当收到火灾等紧急事故指令时,即自动强切为消防报警广播。
系统点位设置原则:为了播放音乐时能让人感到舒适并能满足消防报警的设计要求,走道内两相邻扬声器的间距不小于14m不大于20m,扬声器离建筑拐角、走道末端及楼梯口不大于6m.线缆与分区设备端接时严格按照n-1,n,n+l的分区联动方式连接。
3.2.5 闭路电视监控系统(CCTV。Closed CircuitTelevision)
系统基本组成
闭路电视监控系统根据其使用环境、使用部门和系统的功能而具有不同的组成方式,无论系统规模的大小和功能的多少,它主要由摄像、传输、控制、图像处理和显示等部分组成。
摄像部分:作用是把系统所监控的目标,即把被摄体的光信号变成电信号。摄像枪的种类很多,不同的系统可以根据不同的使用目的而选择不同的摄像机及镜头等:
传输分配部分:作用是将摄像枪输出的音视频信号馈送到监控中心或其它监控点。主要设备有:视频分配器、视频放大器、馈线等。
控制部分:作用是在监控中心通过有关设备对系统的摄像和传输分配部分的设备进行远距离控制。主要设备有:集中控制器、电动云台、云台控制器等。
图像处理与显示部分:图像处理是指对系统传输的图像信号进行切换、记录、回放、加工和复制等功能:显示部分则是使用监视器进行图像重现,有时还采用投影电视来显示其图像信号。主要设备有:视频切换器、监视器和硬盘录像机等。
由于本系统能24h不间断进行图像记录的功能知者甚多,因而建立该系统对想非法闯入者及不文明阅读者来说有着很大的震慑作用,此系统也就成了弱电系统中常用子系统。
3.2.6 有线电视系统(cATV,CommunitvAntenna Television)
有线电视常常被作为一个常态系统接人图书馆,主要是方便日后需要时启用,―般将信号供应商的输入信号引入建筑内首层弱电设备间即可。
3.2.7 门禁管理系统(ACS,Access ControlSystem)
又称为出入口控制系统,是新型现代化安全管理系统,它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体,涉及电子、机械、光学及计算机、通讯、生物等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。
在数字及网络技术飞速发展的今天,门禁管理技术也得到了迅猛的发展。它早已超越了单纯的门道及钥匙管理,已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中也发挥着巨大的作用。
3.2.8 楼宇自动化系统(BAS,BuildininAutomation System)
楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统,它是智能建筑不可缺少的一部分,其主要的任务是管理建筑设备使其管理现代化,包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能,并使这些功能自动化,从而实现物业管理现代化,降低人工成本。其中的建筑设备管理与控制子系统(暖通空调、给排水、电梯、供配电、照明等系统)进行分散控制、集中监视。实现一体化控制、监测和管理,以最佳状态来提供一种既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或学习环境。
楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,它的特征是“集中管理分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置完成被控设备的实时检测和控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能。能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。
在弱电系统进行到本系统设计时,针对其特征,我们建议采用“三个平台、可分可合”的设计思想。这实际上也反映了我国智能化建筑经过多年检验之后总结出的经验,这个概念的提出,体现了务实、结合工程实际的观点・不单纯追求以往一些设计项目中提出的所谓“―体化集成”。这里的三个平台,指的是:建筑物通用、关联及独立平台。因此,我们在进行设计时,始终遵循“三个平台、可分可合”的设计思想,并结合项目本身的建筑特点设计系统。
设备控制要点:冷源系统包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等设备。新风/空调系统控制新风/空调机组;给排水系统控制给排水泵、生活水池、污水池、集水坑。通风系统包括:送/排风机。照明系统包括楼内对正常照明、备用照明、事故照明、疏散照明、报告厅、阅览室等处照明进行控制,同时根据室外照度控制泛光照明的启停。变配电系统主要包括对高压、低压、变压器、发电机设备的相关运行参数的监视。电梯系统包括人、货等梯的运行监视控制。
3.2.9 火灾自动报警系统(FAS,Fire A Larm System)
火灾自动报警系统是人们为了及早发现和通报火灾,并及时采取有效措施控制和扑灭火灾,而设置在建筑物或其他场所的一种自动消防设施,它是人们同火灾作斗争的有力工具。一般由探测器、信号传输线路、火灾报警装置、火灾报簪器,以及具有其他辅助功能的装置组成・无论该系统规模大小如何、功能需求怎样,在满足性价比高的前提下,尽可能高的可靠性和尽可能低的误报率是所有建设单位和设计师的必求目标・
我国消防相关规范要求FAS应为一个独立的系统,这和国外将该系统作为一个子系统被纳入BAS的方式不同。国内FAS虽呈独立状态,自成体系,但由于近几年来内含FAS的BAS产品完整地进入国内市场,且已被被采用,故这些年弱电设计业也已开始尝试将FAS纳入到BAS之中,即平时BAS可以从火灾自动报警主机上获取其运行状态的各类信号,火灾时FAS可向BAS发出信号,但消防的专用设备仍然归到消防联动中,设计消防专用总线,成为独立系统,让一体化集成功能从设计上先行一步。
篇8
关键词：点对点；内容监管；流量分析；
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)31-pppp-0c
Stuey on the P2P Content Inspection
LIAO Xiao-feng1, WU Hua2, YANG Lu3
(1.Information Engineering School of Nanchang University, Nanchang 330031, China; work Center of AnYang Normal University, Anyang 455000, China; 3.School of Computer Science and Engineering, HeBei University of Technology, Tianjin 300401, China)
Abstract: More and more network application turns to choose the P2P transform style, which results to the fastly increment of P2P traffic. Though much work has investigated concering the traffic volume control, the inspection of P2P content is not sufficiently considered. We propose a strategy for inspecting the P2P content on the basis using current devicws and deploy a system accoridng to the strategy proposed. Experiment on the data captured from a BitTorrent session show that our method can achive good performance to suspect the P2P content.
Key words: P2P;content supection; traffic analysis
目前越来越多的网络应用采用了P2P传输的方式，P2P流量也呈现出逐渐增长的趋势，虽然流量控制产品已经成熟，对于常见的P2P应用都能够做到很高的识别率，同时可以对P2P应用加以控制，把有效的带宽更多的分配给关键网络业务。但是对于P2P网络中传输的内容，却没有产品能够做到有效的监管，这是当前P2P流量控制系统的热门问题。本文在现有的设备技术层次上，提出对P2P网络传输的内容监管策略,并设计并实现了一个P2P流量内容监控系统。
1 互联网流量结构调查
我们对三种典型用户进行P2P流量的结构分析。包括某高校、某ISP服务商和某企业。
1.1 流量结构分析
在当前的互联网流量中，P2P类应用占用了大量的带宽。如下图 1、图 2、图 3分别表示了某高校、ISP服务商和某企业的网络流量结构图。图表数据来自北京恒宇视野数码科技公司[1]。
在上面三个实例的网络流量图中可以看出，P2P的应用给网络流量和网络行为带来了巨大的变化，主要体现在三个方面：
1) Internet上流量模型的变化：现在Internet上60%－80％的流量都是P2P的流量，而传统的HTTP流量已经不是Internet上的主要流量。如在某高校中占据了超过80%的带宽。P2P对带宽的占用会对正常的网络应用产生影响，降低关键业务的带宽占用率。
2) 个人用户的流量模型的变化：以前个人用户的下行流量（从Internet到个人用户）远远大于上行流量。而由于 P2P 技术在下载的同时，也需要上传。导致个人用户的下行流量和上行流量都很大。
3) P2P 应用获取带宽的方式可谓完美：使用“永远在线”的技术日以继夜地在进行贪婪的下载和上传服务，P2P流量造成网络的极度拥塞。
1.2 流量控制设备分析
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图4 对图1高校流量控制的效果图
目前主流的流量控制设备都能够识别P2P流量，并对P2P的流量进行控制。图4是使用金御 ? GM-AFM对图 1中高校做P2P流量控制后的结果。可以看到P2P流量明显减少，保证了正常的HTTP业务的使用。
2 监管策略及系统设计
我们将P2P内容监管分成四个步骤。首先在网络流量中识别P2P流量；其次根据P2P携带的信息获取完成的传输内容；接下来对得到的内容做安全检测分析；最后根据相应的监管策略对于数据做处理。
2.1 监管系统部署
课题要实现的监管系统的部署如图 5所示，监控设备以透明桥模式部署在互联网主干路上，这就要求该设备能够处理大规模的网络流量。监控设备监控流入和流出被监管网络中的数据，采集数据信息，分析流量组成，识别其中的P2P流量，并将P2P内容传送到内容分析系统。
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图5 P2P安全监管系统部署图
内容分析系统分析采集到的P2P内容是否是安全的数据，根据分析结果返回监管指令，操作监控设备对采取相应的措施处理P2P流量。
监控设备需要有非常强的网络处理能力，例如，相对于图 1中的校园网，该设备需要处理1.2G/s左右的流量，而主干网是校园网的几倍甚至数十倍。常规的流控设备只负责识别P2P流量，而该设备还需要能够分析P2P数据包中携带的内容，基于现有的流量控制设备，所以需要设计一款专用设备来对大流量的网络进行处理。该设备对骨干网上的数据进行分析采集，并将得到的P2P信息发送给内容分析系统，对内容进行检测和监管。对于实际的网络应用中，该设备需要具有强大的数据处理能力。
2.2 系统结构
图 6是P2P安全内容监管设备的系统结构，该设备分成三个部分，数据包采集，数据包分析和数据包分发。设备计划采用IA架构配合修改过的FreeBSD系统，FreeBSD系统能够高效的处理网络应用。数据采集部分采集从互联网流入到监控网络的流量，将所有通过的数据包全部发送给数据包分析系统。数据包分析系统接收到的数据，识别P2P流量，转发给内容分析系统，经内容分析后得到控制指令，对P2P流量执行相应的控制，对允许通过的数据通过分发系统转发出去，传递给后方的监控网络。
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图6 核心设备结构
数据包采集和分发，发展到现在已有很多成熟的技术，利用操作系统提供的库函数进行数据包采集分发技术；数据包缓冲提交技术；数据包的零拷贝技术等。在设计和实验的过程中需要对这些技术进行分析对比，选取或改进以达到最能够适应该设备需求的技术。
数据包分析技术要求在网络流量中识别出P2P流量，目前也有很多成熟的技术。例如，端口识别技术，应用层识别技术，流量模式识别技术，连接模式识别技术等。对于日益复杂的P2P应用，需要综合运用这些技术，才能够提高P2P识别的准确率。
该设备中包含了内容分析系统，对于采集到的P2P内容，可能是文本文件，视频、音频文件或者其他格式的文件，调用其他相应的处理程序进行处理。分析内容的合法和安全性，根据分析结果发送控制命令给分析系统以决定对该部分流量的控制。
3 系统原型设计
根据上述实验的结果采用效果最好的方案设计系统原型。系统原型包括实验的硬件平台，硬件平台能够达到的效果；实验的软件平台，在硬件的基础上配套的软件平台，包括操作系统和相应的数据采集分发分析系统。
3.1 硬件平台
构建高性能的网络设备硬件平台，首先要考虑采用的硬件设备。在网络设备中一般采用IA架构，性能的高低决定于CPU，主板和网卡。下面从三个方面介绍实验平台的选择。
3.1.1 PCI－X和PCI－E
网络设备性能高低主要体现在如下两个方面： CPU性能，这直接影响到小包的处理速度，也就是pps（Packages Per Second）； IO性能，主要体现在网卡同内存之间交换数据的接口，目前主要有PCI－X和PCI－E 两种[8]。
PCI－X是共享式总线，PCI－X有如下规格：
1) 66bit * 64Mhz： 总带宽约66 * 64M = 4Gbits/s
2) 66bit * 100Mhz： 总带宽约66 * 100M = 6.6Gbits/s
3) 66bit * 133Mhz： 总带宽约66 * 133M = 8Gbits/s
PCI－E同PCI－X不一样，PCI－E不是共享式的，PCI－E是一种双向串行连接。其总线本身又分成多个通道，每个通道支持2.5Gbit/S的双向数据传输速度。通过编码和误差校验处理后，数据被转换成适用于NIC、HCA和HBA传输的2Gbit/秒的有效带宽。
3.1.2 主板的选择
Intel平台的主板基本上为南北桥结构：CPU MCH(北桥) 南桥；或者CPU MCH(北桥) ESB(南桥)。 芯片组所提供的接口规格及其数量。FSB频率，一般有1066，800M，533M，当然，频率越高越好。
目前比较常用的服务器芯片组有：E7320， E7520， 3010/3210等3000系列。
上述芯片组为北桥，都提供了PCI－E x8接口，并且都支持800M的FSB，因此是理想选择。使用上述芯片组的有很多主板，比如Intel生产的主板和超微(SuperMicro)的。
3.1.3 网卡选择
主要是使用Intel的网卡。 在选择网卡是要注意如下因素：
1) 网卡的驱动是否支持POLLING；
2) 网卡的类型是服务器网卡，还是Desktop卡；
3) 网卡的接口类型(PCI－X还是PCI－E)，如果是PCI－X，最大支持的频率多大，如果是PCI－E，最多可以支持几个LANE(一般为X4较好)。
3.2 软件系统
软件系统是设计的核心部分，操作系统平台使用FreeBSD系统，分析FreeBSD系统的结果并对FreeBSD系统做修改和优化以达到网络处理的最高效[9]：
1) 针对网络协议栈修改和优化，使得数据采集能够以最快速度执行；
2) 去掉内核部分代码，使得核心更小，运行效率更高；
3) 针对特定的硬件进行优化，使得在特定的硬件上更快运行；
4) 修改部分中断处理函数和网卡驱动，使得数据采集分析以较高优先级运行。
4 实验及结果分析
4.1 系统实验
将软件系统部署在硬件平台上，进行实际的实验和测试。分析监管系统实际得到的P2P数据结果，协议识别率和处理效果；使用SmartBits测试系统的吞吐率和处理能力，做压力测试；在分析试验结果的基础上进一步调整优化设计方案，最终能够在实际中使用，成为P2P安全内容监管的产品。
4.2 数据包采集
数据采集技术包括：利用操作系统提供的库函数进行数据包采集分发技术；数据包缓冲提交技术；数据包的零拷贝技术等[2]。
研究硬件平台的数据处理极限。数据采集基于设备的硬件基础，网络数据流量的处理不可能超过硬件极限，根据具体的使用环境需求，决定采用的硬件类型。设计实验测试在各种平台上数据采集技术所能达到的效果。
4.3 数据包分析
到目前为止P2P技术已经发展了四代技术[3]，每一代的特征分析如下：
第1代集中式的P2P应用：Napster模式，通常使用一个固定的TCP端口；
第2代分布式P2P应用：规避网络安全设备的“技巧”。端口跳跃：随机端口；盗用常用端口号：如HTTP协议的80端口；HTTP隧道：伪装成HTTP流量；HTTP隧道：如Socks；
第3代P2P应用：介于集中式和分布式之间的混合折中结构；
第4代P2P应用：P2P应用最新发展的一个趋势，典型代表有Skype、eMule 0.47c和BitComet 0.80。这一代的P2P应用从技术上看，主要有两个特点：增加无用随机数据和数据进行加密这两个手段使得协议流量特征模糊化 ，如最新版的eMule、BitComet等软件；多协议并用(如迅雷，HTTP、FTP、专用协议并存)，逃避监管。
针对P2P技术的发展，P2P数据分析技术也出现了几种对应的典型技术：数据包分析包含了多种技术，包括端口识别技术，应用层识别技术[4, 5]，流量模式识别技术[6]，连接模式识别技术等[7]。查找资料研究各种技术的使用范围和实现效果，以及各种对于P2P应用的识别率。
设计实验验证数据包分析方法，对于上述方法研究的基础上改进以实现在特定需求的适用。在实验室条件下，可以采用模拟环境，使用TcpDump等监听工具，分析BT，EDonkey等P2P数据包的结构，识别P2P数据包的特征，总结每种P2P数据包结构的特定。
4.4 结果分析
错误！未找到引用源。是一个使用BitTorrent下载的数据传输过程[3]。BT客户端IP地址为192.168.1.56，对于一个BT资源，客户端会连接多个种子进行下载，这里截取了IP地址为222.54.141.125的种子进行分析。14-34行表示客户端和种子通过握手建立连接，并取得要下载的分片内容；35-19行表示客户端从种子出下载资源。分析软件Wireshark能够分析出使用了BitTorrent协议。数据的传输使用TCP协议。
图 8是对图 7中客户端和种子之间握手的一个数据包分析。客户端和种子之间的握手协议使用TCP连接，客户端使用52103端口，种子使用1972端口，目前的BT软件使用的端口是动态变化的，所以对于BT协议分析不适合使用固定的端口分析方法。在该握手数据包中可以看到“BitTorrent”字符串，这是一个标志性的字符串，代表了这是一个BT的数据包，但是这种字符串值存在于握手协议中，在数据传输中使用TCP传输协议。如果仅凭特殊字符串判断数据包协议，那么接下来的TCP数据包将会被误判。
5 总结
本文针对P2P流量传输中的内容监管问题进行了研究。提出了一种监管策略，并在基于当前设备的情况下，给出了系统设备的选型方案，并完成了系统实现。针对P2P实际流量的结果表明，我们所提出的策略及设计的系统能很好的实现基于内容的P2P安全监管。
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图7 BT传输过程
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图8 图7中编号为26的数据包结构
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篇9
关键词：
开源场景图形三维渲染引擎的英文缩写为OSG？是否正确？请明确。；三维可视化；信息管理；虚拟装配；人机交互
中图分类号： TP391.9 文献标志码：A
0引言
随着计算机图形学、计算机可视化技术、工艺设计技术的快速发展，虚拟装配[1-3]作为虚拟现实技术在制造业的典型应用，引起了国内外学者全方位、多层次的研究，并且已经取得了初步的成果，但是，在以三维可视化的交互模式支持配件信息管理方面，现有的虚拟装配系统还存在着不足：缺少对三维空间中零配件的信息管理；在拆装过程中难以及时查询零件的相关信息；没有对零件模型进行库存、分类等管理。由此可知，如何建立三维零件的数据属性及一体化的多维信息展示平台，是虚拟装配技术中三维可视化与信息管理系统设计的关键问题。
从装配环境的角度可以将虚拟装配分为三类[4]：基于计算机辅助设计（Computer Aided Design， CAD）平台的虚拟装配系统、基于通用虚拟现实技术开发的桌面虚拟装配系统、大规模虚拟现实系统。其中，基于CAD平台的系统仿真的真实感和可靠性不是很高，并且难以发挥虚拟现实技术的优势，如交互式CAD系统（Computer Aided Threedimensional Interactive Application， CATIA）、UG、Pro/E等仿真系统；基于通用虚拟现实技术的虚拟装配系统能够利用虚拟现实技术，从而降低成本，如哈尔滨工业大学夏平均等[5]研究的基于Division Mockup软件开发的卫星产品虚拟装配系统和郑州大学刘凯等[6]研究的基于产品模型数据交互规范（Standard for the Exchange of Product Model Data， STEP）和三维渲染引擎开源场景图形（Open Scene Graph， OSG）的虚拟装配系统；大规模的虚拟现实系统成本高、开发难度大，如浙江大学万华根等[7]开发的集成的虚拟设计与虚拟装配系统和哈尔滨工业大学Liu等[8]设计的采用球形幕作为显示装置、操作者能够自由行走的虚拟装配环境系统。以上的虚拟装配系统都难以用三维可视化的交互模式支持配件信息管理[9]。而三维可视化与信息管理技术相结合的方法已经有了研究，如文献[10-11]所述的三维可视化变电设备管理系统，在三维可视化方面，为实现对变电设备的监控，它们只提供对变电设备的三维呈现，难以满足对产品虚拟装配过程的三维呈现；在信息管理方面，只完成单个模型的检索查询，但是，在虚拟装配系统中融入信息管理技术的研究目前较少。
针对上述问题，本文采用微软基础类库（Microsoft Foundation Classes， MFC）管理三维渲染引擎OSG，实现虚拟装配的三维可视化。同时，融合装配目录树和配件的供应商、材质、型号等信息，支持以三维可视化的交互模式进行零件的信息管理，最终实现三维场景呈现与信息管理的有机统一。鉴于电动车的种类繁多，如简约款、经典款、时尚款等，本文选取几个典型款式的电动车进行实例验证。
1系统总体设计
本文提出了三维可视化与信息管理技术相融合的系统的设计，系统主要由3个部分组成：信息库、三维可视化模块、信息管理模块，后面两个是系统的主要功能模块。总体设计框图如图1所示。
1）建立信息库。
系统的信息库分为模型库和数据库两类，模型库存放零件的三维模型，数据库保存模型信息、装配信息、供应商信息等。建立逼真的三维模型是最基本也是最重要的前期工作，本文系统采用专门的三维建模软件进行建模，并以.ive格式导出模型，建立模型库。.ive格式是OSG自己定义的二进制存储格式文件，模型渲染速度比较快；但是，它不包含模型的拓扑结构信息，为建立模型信息库、装配信息库等数据库，需要先将.ive格式的模型转换为场景图形的文本描述格式（.osg格式），然后分析场景模型的拓扑结构才能得到所需的数据信息。供应商、模型的材质、型号等信息库根据专家经验知识建立。
本文系统所建立信息库中的数据结构、表与表之间的关系如图2所示，共4种类型的数据表：零件库表“Model_Library”、模型信息表“Model”、供应商信息表“ProviderInfor”、装配信息表“AssemblePlan”。其中，装配信息表有多个，每个子装配体的装配呈现都对应一个装配信息表，并结合子装配体的标识符取名，以便于识别。“Model”表中主要的数据类型：模型标识符“MID”、模型类型“MType”、宿主模型标志符“MOwnerID”、层次“MLayer”、模型名称“MName”、几何名称“MgName”、4×4的位姿矩阵“MatrixL”、尺寸“MSize”等。
2）三维可视化模块。
根据模型信息库中的子装配体、零件的层次关系信息建立系统目录树，用户通过与目录树的交互实现对各个部分的管理，包括单个零件或子装配体的三维呈现、按照装配信息库中的数据对子装配体进行装配或拆卸呈现等。
3）信息管理模块。
采用多线程方法和消息响应机制将电动车模型的二维数字化信息与三维可视化呈现相融合，主要实现从三维场景中的模型到二维文字信息的拾取交互查询和从关键字信息到三维模型的检索定位查询。
2基于OSG 的三维可视化模块
三维可视化部分主要实现虚拟场景中电动车模型的三维呈现和拆装呈现功能。为了对电动车模型的各个部分进行有条理的管理，采用目录树结构的方式对零件进行组织，并且在渲染节点时调用OSG提供的osg：：CullFace类，设置剔除面，使渲染时不在视野范围内的部分不进行渲染，如背面、被遮挡部分等，从而提高渲染效率。
2.1目录树的构建
一辆完整电动车模型结构非常复杂，若每次操作都需要渲染整辆电动车模型，不仅工作繁琐，而且效率低下。而建立目录树可以支持用户有针对性地对零配件或子装配体进行可视化呈现、信息管理等操作，更重要的是可以有效地减少场景渲染的工作量。
建立的目录树层次结构取决于模型信息库中存储的模型层次关系。第1层是根节点，即完整的电动车模型；第2层是对根节点的第一次划分，包含子装配体、单个零配件；第3层是对其上一层各个子装配体的继续划分；逐层往下，每一层子装配体的所有孩子节点组合构成该子装配体。
目录树的建立过程：首先，父节点建立成功后可以得到该父节点的句柄；然后，孩子节点寻找到它的父节点句柄后作为孩子节点加入父节点，即可建立父子关系。所以，目录树是按照层次上由上往下的顺序建立的。本文系统的目录树的展示如图3所示，图中电动车是“简约款”类型中选取的一辆，根节点“简约款电动车”对应整辆电动车模型。图4是目录树结构的树状图，它对应于图3左侧的目录树。
2.2零件或子装配体的三维呈现
单个零件的三维呈现从三维模型库、模型信息库中分别读取模型文件和模型的位姿矩阵信息，便可在场景中按要求进行渲染显示；但是，为了支持用户自定义的修改子装配体的成员，模型库中没有存放子装配体模型，只有单个的零配件模型，所以子装配体的呈现与零配件的呈现有所不同。
由于子装配体是多叉树结构，所以它的所有零件叶子节点的呈现就是子装配体的呈现。如图5（a）子装配体1的呈现只需呈现孩子节点11，12，13；但是，若子装配体的孩子节点中仍存在子装配体，如图5（b）所示，那么在孩子节点中类型为子装配体的，继续往下一层寻找零件节点进行显示，依次类推。对子装配体5的呈现，最终呈现零配件节点511，512，521，522，53。图5（c）是“经典款”电动车的子装配体“车尾部分”的实例展示。
子装配体呈现算法：利用递归函数实现对它的孩子节点的逐个遍历，找到其中所有的零配件节点并进行呈现，算法流程如图6所示。首先判断要呈现节点是否是子装配体，不是则直接读取模型呈现；是则调用递归函数逐层寻找所包含的零配件节点并呈现。以图5（b）中的子装配体例，判断第一个节点5是子装配体，搜索得到它的所有孩子节点51，52，53，逐个处理。首先，处理孩子节点51，判断是子装配体则调用递归函数并将指向子装配体5的指针作为参数传递，搜索到它的所有孩子节点511，512，它们都是零件节点所以直接作为孩子节点加入子装配体51，再将子装配体51作为孩子节点添加到子装配体5，此时，处理子装配体51的函数结束，回到处理子装配体5的函数；接着，处理孩子节点52，类似于节点51；最后，节点53是零件节点直接作为孩子节点添加到子装配体5。到此成功构建了子装配体5的场景树[12]，对场景树进行渲染就可实现对子装配体5所包含的所有零配件节点的呈现，即呈现子装配体5。实验结果如图7所示，若要呈现子装配体“车尾部分”，只需要呈现零配件节点靠垫、靠垫下金属、后车灯、后车灯上盖、后车轮挡板。
2.3装配体的拆装呈现
由浙江大学“可拆即可装，拆卸与装配是互为可逆过程”的理论[7]可知：在子装配体结构完整时，只要能够对其进行合理的拆卸，便可逆向对其进行装配，由此装配呈现与拆卸呈现可以共用一个信息库，若该信息库存放的是拆卸信息，那么只要将部分信息在读取的时候进行处理，如顺序进行颠倒、方向向量取反等，就可以实现装配呈现。拆装呈现方法：将零件节点添加动画节点，并设置运动的方向、距离。动画执行结束后设置节点的属性为隐藏，即可实现一个节点的成功拆卸。将待拆卸的子装配体包含的所有节点按照指定的顺序、方向、距离逐个拆卸，便可以实现子装配体连续的拆卸呈现。实验结果由图8所示，图8（a）到图8（f）是经典款电动车配件“前车灯”的拆卸呈现按照时间顺序截取得到的图。在装配呈现过程中，每个配件装配前需要对配件的尺寸进行判断，只有配件尺寸匹配才可以继续装配，否则系统提示配件尺寸不匹配，装配不能进行。实验结果由图9所示，场景中配件“前车灯”的尺寸较小，装配无法继续。
3虚拟场景中模型的信息管理
模型的信息管理模块实现融合三维场景的数字化信息管理功能，打破了传统的二维文本信息管理，并且将三维可视化技术应用到一个新的领域。该部分主要包括两个方面的内容：拾取交互查询、检索定位查询，详细功能说明如图10所示。
3.1拾取交互查询
拾取交互查询：在三维场景中点选拾取模型查询配件的相关信息。本文系统通过点击场景中三维电动车配件模型，让用户可以轻松、便捷地查看每个零件的详细信息。采用OSG的自定义事件[12]方法进行实现，过程：首先，对场景树进行遍历，用碰撞检测[13]方法识别点选的三维模型；其次，将选取的模型网格化突出显示；最后，将识别的模型的标识符添加到消息中并进行传递，主线程会通知执行消息响应的窗口，窗口根据响应的内容执行信息显示。实验结果由图11所示，在三维虚拟场景中点选左后视镜模型，场景中模型网格化突出显示，信息管理窗口中显示模型的详细信息，并可对页面的信息进行更改。
供应商库存查询查询供应商能够提供的某种型号的所有款式的零件。本文系统在信息管理窗口中显示了模型的供应商列表，点击列表中任意供应商可以显示该供应商的详细信息和它提供的当前零件的所有其他款式模型，实验结果如图12所示，三维场景中呈现的是供应商列表中第三家提供的中型“左后视镜”零件，共有三种款式，同时还显示了该供应商的详细信息。
3.2检索定位查询
检索定位查询通过检索关键字查询完整信息和三维场景中零件的模型，根据模型在场景中的位置实现定位。在本文系统中，检索关键字被分为三种类型：零部件标识符、零部件名称、供应商名称；查询方式有两种：查询单个和查询所有，它们都可以实现模型的定位。
检索定位查询主要采用多线程方法实现，MFC主线程[14]通过接口CoreOSG类与OSG渲染线程进行通信，从而控制该线程。实现过程：首先，在虚拟场景中显示完整电动车模型；其次，对场景中电动车模型的场景树进行遍历，寻找要检索模型节点，找到后将其网格化突出显示，实现模型定位；最后，在信息管理对话框中显示模型的完整信息。实验结果如图13～14所示，本次实验打开的是“时尚款”中的一辆电动车模型，检索方式为“查询单个”。图13是按照零部件的标识符（ID）进行检索的结果，检索方式为“查询单个”；图14是按照零部件名称进行检索的结果，检索的是子装配体，检索方式也是“查询单个”。2.2节介绍子装配体呈现时要构建场景树，场景树中每个节点以标识符命名，所以只要获取到子装配体的标识符就可以通过遍历场景树，找到该子装配体，然后对其进行处理。
模糊查询查询名字中包含查询关键字的所有模型节点。查询关键字的类型可以是“零部件名称”或“供应商名称”，查询方式为“查询所有”。“零部件名称”类型的模糊查询可以实现不同位置相同零件的检索，如图15所示，按照关键字“轮胎”进行查询后，搜索到前、后两个车轮的轮胎模型；“供应商名称”类型的模糊查询可以呈现某供应商能够提供的所有类型的模型，方便厂家对产品配件的集中采购。
4结语
本文在虚拟装配的三维可视化系统中融入配件的信息管理。建立目录树，按照目录树结构实现电动车零部件的分模块呈现和子装配体的拆装呈现；实现三维可视化与信息管理的有机结合，完成双向查询：拾取交互查询和检索定位查询。以几种款式的电动车模型为例，采用MFC管理OSG的场景渲染方法，实现了一个综合、高效的管理系统。本文系统对库存查询功能的实现还没有很完全，缺少对零件的所有库存的查询。在此基础上，将三维场景中的配件换成库存中的新颖款式，实现电动车款式的多样化设计，这些将是下一步的工作内容。
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