计算机论文范文精选十篇

本文是一篇计算机论文，计算机应用开发型的论文，主体部分应包括：总体设计，模块划分，算法描述，编程模型，数据结构，实现技术，实例测试及性能分析。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇计算机论文，供大家参考。

 

 

1 绪论

 

1.1 研究背景及意义

21 世纪以来，全球经济进入飞速发展的轨道，产业所需电力的提升和不断增加的汽车，快速扩张的石化工业和低价航空公司的兴起，使人类对石油能源的需求日益增加。石油既是现代工业的血液和经济命脉，也是一种战略资源，影响着国民经济的发展和国家安全，甚至成为影响国际经济和导致局部战争的重要因素[1]。目前，人类对能源急剧增加的需求造成了国际原油价格的不断攀升的局面。由于石油中各种组分油的物理性质和化学性质差别比较大，一般是无法直接用于工业生产过程和生活当中的，原油需要炼油企业经过一定的工序处理。石油产品可分为：石油焦、石油溶剂与化工原料、石油燃料、石油沥青、石蜡、润滑剂等六类。其中，各种燃料产量占的比重最大，大约占总石油产量的 90%左右；而汽油作为引擎的一种重要的燃料，是石油燃料的重要产品，在石油的产品中属于消耗量最大的品种，其产量占到炼油厂很大的比重。随着科学技术的发展以及日益严重的环境污染，各行业和政府不仅对汽油的需要量越来越大，质量要求也越来越高，随着科技的发展，现代汽车发动机拥有更好的性能，更高的压缩比（更高的压缩比意味着更高的热转化率），对于这些高性能的汽车来说，则需要使用更高辛烷值汽油（抗爆性能指数较高的汽油），辛烷值是汽油重要的质量指标之一[2]，如果高压缩比的发动机选用牌号低汽油时，也就是选用辛烷值比较低的汽油时，这种牌号的汽油在气缸中燃烧会使气缸温度迅速上升，而低牌号的汽油在气缸中会发生燃烧不完全现象，使机器发生强烈振动，从而使发动机的功率下降，内部的机件受损，最后造成的现象是汽车耗油及行驶无力。过去主要向汽油中添加烯烃或者芳烃和丁烷来提高汽油辛烷值；当汽油中烯烃含量过高时，汽油不能完全燃烧，从而产生一种胶状物质，聚积在进气管及气门导管部位，当发动机熄火冷却一段时间后，这些胶质会把气门粘在气门导管内，这时起动发动机，就会产生顶气门现象；另一方面，汽油中含有的氮、硫等元素的化合物，在燃烧时生成二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮等有害物质，这些有害物质随着汽车尾气排放到空气中会对环境和健康造成很大危害。

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1.2 国内外发展状况

在二十世纪七十年代，炼油厂采用的调合方法基本都是罐式调合方法；这种方法操作比较简单，但是会造成组分罐的占有率高，调合周期长，二次调合率升高，生产效率低下，质量过剩严重、市场响应慢等的一系列问题；这些问题严重地影响了炼油企业的发展，成为炼油企业迈向现代化的瓶颈。随着计算机的普及和计算机技术的高速发展，加上人类对汽油调合研究的不断深入，汽油调合的技术也日趋成熟。上世纪八十年代，国外开始研究和应用汽油管道调合方法，在世界各大炼油企业大规模应用之后取得了很好的效果，得到了巨大的社会和经济效益，但多数也只是简单的检测仪表，检测的只是关键指标，不能实时获得组分油和成品油的的重要指标，配方也是固定的，不能实时根据组分油成分的变化来在线修改配方，这种发展的瓶颈主要来自于当时自动化技术发展，在此后的时间内，计算机及自动化技术得到飞速发展，并且近红外监测技术也日益成熟，为在线管道调合技术的奠定了基础。上世纪九十年代，英国林赛炼油厂采用在线管道调合优化控制系统之后，取得了巨大的成功和丰厚的收益，该调合优化控制系统在使用了蒸汽压、辛烷值和馏程等在线分析仪的同时也选用了 I/AS 系统，在调合过程中大量使用了低成本的组分油，大幅降低了成品油质量过剩，对各个指标的控制精度和一次调合成功都明显提高，每年大约可以节约几百万美元，不到两年即收回全部投资。

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2 汽油调合工艺

 

2.1 汽油调合的原理

汽油调合[12-15]，是指炼油企业按照一定的配比将几种组分油（如催化裂化汽油、重整汽油、轻石脑油等）在一定条件下进行充分均匀混合，有时还需要加入某些特定的添加剂（如 MMT 以提高成品油的某些质量指标），在选择添加剂时，要充分考虑添加剂和组分油之间以及组分油之间的非线性反应，从而最终调配出满足一定质量指标汽油的工业过程。汽油调合过程作为炼油企业生产汽油中的最后一个环节，是生产汽油过程中非常重要的一个环节，也是一项复杂的工艺过程，调合系统的好坏直接关系到最终汽油产品的质量，在国内有许多炼油企业采用传统人工经验值来试凑调合配方，这种调合方式会使原料利用率保持在很低的水平，造成原料的浪费，而且大大降低一次调合成功率，最终增加调合次数，影响经济效益；采用先进的汽油调合工艺可以使汽油炼制企业在生产过程中最低程度地使用高成本、高标号的组分油以及添加剂，也能避免质量过剩；汽油调合过程中蕴藏着巨大的商机，所以汽油炼制企业纷纷投入巨资引进调合系统，通过提高工艺，改善加工水平来提高生产效益。汽油调合的目的是[16]:使生产的汽油符合国家的各项规定指标，且性能稳定，增加炼制过程中的原料转化率，减少炼制过程中的损失，减少重调次数，从而使经济效益最大化。汽油调合的意义在于：通过对调合过程实施先进的在线质量控制，实时监控组分油以及成品油中各项质量指标，不仅可以提高成品油中的辛烷值，而且使油品中的其它质量指标也满足规格要求，从而使炼油厂获得的利益最大化。

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2.2 汽油的组成、分类及质量性能指标

汽油作为炼油厂的重要产品，主要用于汽化器式发动机或点燃式发动机（即汽油机），要由原油经过蒸馏、重整、热裂化、催化裂化等生产过程；它主要是由不同的烃类化合物构成，包括环烷烃、芳香烃、链烷烃和烯烃等，此外汽油中还含有氧、硫、氮和少量金属元素等非烃类化合物，根据制造过程可分为催化裂化汽油、热裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、裂解汽油、烷基化汽油、合成汽油、叠合汽油、直馏汽油和加氢裂化汽油等。根据用途可分为溶剂汽油、航空汽油和车用汽油等三大类。主要用途为汽油机的燃料。而汽油的质量指标主要有四个方面：抗爆性、蒸发性、安定性和腐蚀性。抗爆性[17]是指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力。车用汽油的抗爆性用辛烷值表示，正庚烷的抗爆性差，辛烷值定为 0；异辛烷的抗爆性较好，辛烷值定为 100。以正庚烷和异辛烷为标准燃料来测定汽油辛烷值，使其产生与试样相同的爆震强度，试样的辛烷值就是标准燃料中异辛烷所占的体积百分数的大小。辛烷值越高，抗爆性则越好。一般我们把辛烷值分为两种，分别是研究法辛烷值和马达法辛烷值，英文简称分别为 RON 和 MON。还可以把两种辛烷值的数值进行相加除以 2,即(RON+MON)/2,称为抗爆指数。如果用 3 种方法表示同一种汽油，它的标号是不同的。例如有一批次汽油,研究法辛烷值为 93,马达法辛烷值为 83,则抗爆指数为 88。按辛烷值高低可以划分出汽油的等级。

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3 汽油管道调合过程的优化控制方法 ....... 12

3.1 引言........ 12

3.2 优化设定层.... 12

3.3 回路控制层.... 17

3.4 本章小结........ 18

4 汽油管道调合控制系统的设计及开发 ........... 19

4.1 引言........ 19

4.2 优化控制系统的结构 .... 19

4.3 优化控制系统的硬件设计 .... 20

4.4 优化控制系统的软件设计 .... 28

4.5 本章小节........ 34

5 半实物仿真实验平台设计 ....... 35

5.1 引言........ 35

5.2 半实物仿真实验平台的整体结构 ........ 35

5.3 优化设定计算机.... 36

5.4 PLC 控制系统........ 41

5.5 模型计算机.... 43

5.6 监控计算机.... 50

5.7 仿真平台运行结果 ........ 55

5.8 本章小结........ 62

 

5 半实物仿真实验平台设计

 

5.1 引言

半实物仿真技术是比较前沿的，必须要建立仿真对象实体的数学模型，此仿真系统是虚、实结合的系统，随着建模水平的不断提高，在全数字仿真的今天，仿真更为智能化、高效化；由于半实物仿真技术本身的优势，它已经成为工业过程特别是复杂工业过程的控制系统设计、开发和质量改进的必要手段，由于汽油管道调合过程是一个具有多变量、非线性的一个复杂工业过程，本文结合半实物仿真实验平台的优势和特点，运用MATLAB 软件、VB 软件、SIMATIC 平台、WinCC 软件等开发了半实物仿真实验平台，并以 OPC、以太网、PROFIBUS、ActiveX 等通讯方式使得各个软件之间可以完成相互通讯，从而完成数据的读写和交换，之前工程上的仿真都是基于 MATLAB 进行的，本文成功开发出半实物仿真实验平台后，可以弥补现场试验的不足，提高了系统的仿真精度，进而验证了实验平台的有效和高效性。优化设定计算机是根据各个组分油中各个成分的含量和汽油调合原有的模型进行计算得出初始的配方，并将得出的配方值上传到 PLC 控制系统完成对各个组分油流量的控制，本文采用 MATLAB 进行配方的计算并且通过 AcitveX 部件使得数据在用 VB软件所开发的优化界面中显示。

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结论

 

汽油调合过程是生产汽油过程中的一道重要工序，汽油调合效果的好坏直接影响到最终成品油的质量。本文对汽油管道调合过程优化控制系统进行了研究，该优化控制系统分为优化设定层和底层控制回路层。优化设定层主要包括工艺计算模型和优化算法，在此层中主要完成计算汽油调合过程中各组分油设定值的计算任务，然后将此值传送给底层控制回路；底层控制回路主要完成对各个组分油流量的控制任务，该层采用传统的PID 控制方法对设定值进行跟踪。本文在控制系统的设计过程中，完成了硬件设计和软件设计两部分工作，其中硬件设计主要包括 PLC 控制器、I/O 模块选择，软件设计主要包括优化设定计算机中优化算法的编程和优化界面的开发设计、控制计算机中的逻辑控制程序和连续控制程序的编写、监控计算机中的监控画面的开发。通过开发半实物仿真实验平台，极大的提高了系统的仿真精度和仿真速度，半实物仿真实验平台与现场实际非常贴切，弥补了现场试验的不足，获得了极好的仿真效果。经过几十年的发展，汽油调合系统在建模、优化、控制等各个方面已经取得很大成就，但是笔者认为，汽油管道调合过程优化控制领域仍然存在以下亟待解决的问题：调合模型：汽油调合模型是反应各个组分油之间调合关系的数学表达式，迄今为止已经有诸多学者提出了很多种汽油调合过程中辛烷值模型，模型精度也逐渐提高，相信更多的学者在基于更多研究的基础上，在未来一定会开发出精度更高，维护更简单的辛烷值模型。在线分析：汽油调合过程中，在线分析仪负责在线实时的测量各个组分油和成品油中的成分，所示这些数据的准确性将对成品油的质量产生很大影响，而现有的近红外分析的精度还有待提高，所以应该开发出测量速度更快、精度更高的在线分析装置。

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参考文献（略）

 

 

第1章 绪论

 

1.1 课题研究的背景和意义

随着计算机的普及和互联网的发展，电子商务逐渐兴起，网络上每天都产生 TB 以上等级的巨量数据[1]，如何从海量的数据中找到有价值的信息是当前的一个热点，对人类社会具有非常重要的社会价值和降级利益，数据挖掘就是实现这一功能的技术。在企业应用方面[2]，可经由数据挖掘[3]中的关联规则挖掘算法[4]来分析用户的浏览行为、兴趣取向和使用频率等，提高网站或商品的使用客户率，进而提高公司得营利。关联规则挖掘作为数据挖掘中最成熟、最活跃的研究内容之一，其目的是找出数据库中不同项之间的相关关系、核心问题是频繁项集的获取[4]。在频繁项集挖掘中具代表性的经典算法─Apriori 算法[5,6]。Apriori 算法采取循序渐进的方式组合出侯选项集，其思想是利用已知的高频数据项集推导其他高频数据项集。但是单一的主机已经无法负担大量的运算，从而延伸出的丛集式运算、格网运算、云端运算[7]等，以往提出的分布式数据挖掘算法已经无法解决现有海量数据处理问题[8]。云计算是分布式计算、并行运算和网格计算的进一步演进。将传统数据挖掘算法并行化改进后移植到 Hadoop 云计算平台被相继提出[9]，由于Hadoop 具有良好的可靠性、扩展性、通用性、价格低廉、虚拟化、按需服务、巨大的存储和计算能力、动态交互等特色，促使学者甚至各大企业大量投入其研究与应用[10,11]。现在已有很多运用在 Hadoop 的 MapReduce 计算框架的 Apriori 算法被提出[12,13]。其中 one-phase 算法一次产生所有候选项集再进行筛选的特性有着内存严重占用的问题[14]；而 k-phase 算法，运用多次 MapReduce 运算出每一阶的候选项集再进行筛选，虽有效节省内存，但多次的 MapReduce 运算会严重增加其基本消耗的时间(一次 22 秒~25 秒左右)，而且由于 Hadoop 环境下多台计算机之间通讯方式采用传统的通讯协议，如，TCP/IP，HTTP，造成通讯延迟问题，严重影响了以上两种算法的运算效率[15]。FAMR 算法，其利用了 AprioriTID[17]的优点对数据先做前置的处理，目的在于筛选出一阶低频项集，减少候选项集的产生和内存使用量，使速度有显着的提升，但是其算法在 Map 端仍存在大量低频项集的产生问题[16]。

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1.2 数据挖掘的介绍及研究现状

数据挖掘是从大量的数据中抽取未知的、可信的、新颖的、有效的及有潜在应用价值的信息或模式的高级处理过程。也就是说可以从一个大型数据库里头所储存的大量数据当中萃取出有趣、有用的知识。近几年云端运算的议题非常的热门，运用 Hadoop 来处理巨量数据的算法也相继被提出，由于 Hadoop 具有良好的扩充性、容错性、经济性等特色，促使学者甚至各大企业大量投入其研究与应用。而数据挖掘被作为数据库中知识发现的一个基本步骤，因为云端运算技术的成熟，运用 Hadoop 来处理巨量数据的算法也相继被提出。数据挖掘是数据库知识发现(Knowledge-Discovery in Databases, KDD)中，在可接受的计算效率限制内生成特定模式的一个步骤[18]。KDD：“KDD 是从数据中辨别有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的过程。”也就是说可以从一个大型数据库中萃取出有价值的知识，这个大型数据库有可能是在联机操作的数据库[19]，也有可能是数据仓储[20]。数据挖掘：“数据挖掘是 KDD 中通过特定的算法在可接受的计算效率限制内生成特定模式的一个步骤。”也就是说可以从一个大型数据库里所储存的大量数据中萃取出有趣、有用的知识。

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第2章 Hadoop 概述

 

2.1 Hadoop 简介

Hadoop 是 Apache Lucene 创始人 Doug Cutting 创建的，是 Apache 软件基金会旗下的一个开放原始码的分布式计算平台，主要是以 Hadoop 分布式文件系统(Hadoop Distributed Filesystem,HDFS)和 MapReduce 为核心[10]。HDFS 的高容错性、高伸缩性等优点允许用户将 Hadoop 部署在低廉的硬件上，形成分布式系统，MapReduce 分布式编程模型允许用户在不了解分布式系统底层细节的情况下开发并行应用程序。Hadoop 是基于 Java 程序语言所开发的，在架设方面不限于特定的操作系统，使得 Hadoop 可以轻易部署在低阶的计算机丛集中，对于中、小型企业或者学术研究单位，可节省实际运用及学习研究的门槛，Hadoop 是一个能够让用户轻松架构和使用的分布式计算平台。用户可以轻松地在 Hadoop 上开发和运行处理海量数据的应用程序，它在 Hadoop 上开发和处理巨量数据的应用程序更为容易，所以在众多产业和学术研究单位领域中被高度地重视，最主要有以下几个特色[35]，如表 2-1 所示。在 2008 年 1 月，Hadoop 已经成为 Apache 顶级的项目，证明了它的成功，多样，活跃性。到目前为止，除 Yahoo!之外，被许多公司像 Facebook 和《纽约时报》等知名企业使用，其最大贡献者 Yahoo!在同年的 2 月份建构了当时运算规模顶级的 Hadoop 应用，它们在 2000 个节点上面执行了超过 1 万个 Hadoop虚拟机器来处理超过 5PB 的网页内容，这些数据经过压缩后超过 300TB，有着非常突出的成绩，相信在不久未来，Hadoop 将会被广泛应用到更多领域中，为大量的数据提供更加快速且高质的服务。

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2.2 Hadoop 分布式文件系统

Hadoop 分布式文件系统(Hadoop Distributed Filesystem，HDFS)以流式数据访问模式来存储超大文件，它具有高容错性的特点[36]，可以运行于商用硬件集群上。整体来说，HDFS 它主要有以下特点。

1．处理超大文件 运行在 HDFS 之上的程序有很大量的数据集。典型的HDFS 文件大小是 GB 到 TB 的级别。因此单一大档可能需要被分割成数以千万计个小档案，而 HDFS 要能正确的管控这些小档案。在 Yahoo!所建置的 Hadoop已经扩充到 4000 个节点以上。

2．流式数据访问 HDFS 的构建思路是这样的：一次写入，多次读取是最高效的访问模型。这表示当档案一旦建立、写入、关闭之后就不会再修改了，因为数据集通常有数据生成或从数据源复制而来，接着长时间在此数据集上进行各类分析。所以 HDFS 适合批处理的应用，而不是用在实时响应使用者，也就是说，请求读取整个数据要比读取一条数据更加高效。

3．移动计算效率高 储存在 HDFS 文件系统的数据通常都是非常的巨量，因此数据不会存放在单一机器上。若是要将存放于各台机器上的数据移到某一台上执行，这会浪费许多的资源，所以 HDFS 将计算的功能移到各个存放数据的机器上，就地运算，那么数据就不需要移动，可节省资源并提高效率。

4．执行于低廉设备 Hadoop 并不需要运行在昂贵且高可靠的硬件上。它是设计运行在商用硬件的集群上的，不过这也表示廉价的机器所组成的丛集中其节点出现故障情况的机率相对的高，所以 HDFS 需充分考虑数据的可用性及安全性。

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第 3 章 MapReduce 作业的运算性能分析 .....19 

3.1 MapReduce 框架的调用 .... 19 

3.2 MapReduce 作业工作机制 ....... 23 

3.3 MapReduce 作业运算分析与优化 ......... 24 

3.4 本章小结....... 29 

第 4 章 基于 MapReduce 计算模型的高效率......30

4.1 问题描述....... 30 

4.2 算法设计....... 31

4.3 算法性能分析...... 37 

4.4 本章小结....... 40 

第 5 章 基于云计算的 Apriori 传输效率优化算法......41 

5.1 问题描述....... 41 

5.2 算法设计....... 42 

5.3 实验结果与分析......... 46 

5.4 本章小结....... 49

 

第5章 基于云计算的 Apriori 传输效率优化算法

 

5.1 问题描述

本文提出的 IOMRA 算法，其利用 TID 表格对初始资料进行预处理，删除一阶低频项集，筛选一阶高频项集。然后，通过计算每笔交易记录的长度和支持度确定 map 任务中最大合并候选项集阶数，进而减少数据产生量，减少记忆体的占用量。但是由于 map 任务的输出数据都需要远程传输到 reduce 任务端，而 Hadoop 采用的是传统传输协议，如 TCP/IP，HTTP，这些会影响数据传输效率，成为运算性能的瓶颈。为了分析 IOMRA 运算中数据通信消耗对整体运算的影响，本文做了如下实验，分析在交易记录数分别为 100K,400K,800K,2000K，支持度为 0.1%时，数据分别平均切割成 6，3 块，测试 IOMRA 算法中 copy 阶段占所有 MapReduce运算中执行时间的比例，如表 5-1 所示。随着交易数据量的增加，map 任务会生成更多的数据，同时，更多的数据需要被传输。当 map 任务数为 3 时，copy阶段占整体运算时间的比例最低为 45.5%，最高为 46.8%。当 map 任务数为 6时，copy 阶段占整体运算时间的比例最低为 49.4%，最高为 63.9%。显而易见，在整体运算中 copy 阶段通讯时间的消耗对整体的运算效率的影像非常大。

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结论

 

随着因特网的快速发展，大数据是一个越来越重要且热门的议题。我们运用具有处理大数据能力的 Hadoop 云端运算平台。并针对基于 Hadoop 环境的运算中存在的内存占用严重和数据传输延迟进行深入，设计基于 Hadoop 环境利用MapReduce 的框架的频繁项集挖掘算法。本文针对基于 Hadoop 系统进行分布式平行计算的研究为核心，主要介绍了以下内容：

1．概括介绍了数据挖掘算法研究意义和国内外发展现状，对基于 Hadoop环境下运算过程中各个阶段耗时情况进行了分析，对 MapReduce 运算中内存占用情况和数据传输情况进行仔细分析，得出传统基于 Hadoop 提出的 Apriori 算法中，内存消耗的严重和数据传输延迟严重影响算法的运算效率。

2．针对基于 Hadoop 环境的频繁项集挖掘算法中存在的内存占用严重问题进行研究，设计了一个基于 MapRduce 计算模型的高效率频繁项集挖掘算法(IOMRA)。通过利用交易记录中每笔交易记录的长度，确定 Map 端最大合并候选项集的阶数，减少无用候选项集的产生，进而减少内存占用，减少通讯时间消耗。

3． Hadoop 环境中由于采用 HTTP 传输协议带来了传输效率影响。并分析Hadoop 中数据的存储形式，得出通过改变运算过程中产生的数据中键值对的存储格式，可以有效减少内存使用量，减少数据传输延迟情况的发生。因此，基于 IOMRA 算法进行了改进。通过改变数据键值对的存储形式，大幅度减少内存使用量，减少数据传输量，进而减少数据传输时间，提高整体运算效率。

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参考文献（略）

 

 

第 1 章 绪论

 

1.1 研究背景与意义

长春市净月高新区自 1995 年建区以来，尚未进行系统的土地收储资产清理工作，存在着管理手段单一、各时期的地块测量坐标系统不一、批复的形式不一、批复位置和数量与实地位置和数量不一等问题，致使有关土地收储资产的位置、数量（面积）、质量、权属和性质等情况并不十分清晰。为了加强土地储备资产管理，提高土地资产管理水平，加快实现土地节约集约利用，切实提高土地运营水平，建立台账化、可视化、动态更新清晰化的管理机制，确保土地资产数据准确、客观，保持成果的现势性和延续性，保护开发区和土地使用者的合法权益，本着摸清家底的原则，经长春市净月高新区管理委员会批准，委托长春工程学院测绘工程实验教学中心依照《长春市净月高新区土地储备资产清理工作方案》开展土地资产清理工作。开发区资产清理面积达 50km2，资产清理的时间从 1995 年初至 2013 年末，资产清理的内容包括收地、供地和储备土地等。以 ArcGIS 为建库平台，按照“建台账、防侵占、促升值”的原则，以强化存量收储土地管理为核心，全面查清开发区土地资产的数量、分布、使用现状、规划条件等要素，形成该区土地资产现状数据库，并在此基础上，开发土地收储资产数据库管理系统[4]，实现科学化的土地收储管理制度。规范土地收储资产数据的管理[5]。土地收储资产数据以纸质为存储媒介，征转用审批土地、收回国有土地和出让用地均以 CAD 存储，不利于数据的全局管理和整体规划，使本区域内的储备土地缺少直观的位置信息和面积信息。土地收储资产数据库的建设解决了这个问题，使用户更直观清晰的掌握本区域内的储备土地信息，便于土地收储资产数据的管理。土地收储数据库管理系统定制开发的成果可提高土地资产管理的效率和土地资产管理的现代化、科学化管理水平。通过土地收储数据库的建设和管理系统的开发，推动了土地收储管理工作理念和方式的创新。

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1.2 国内外研究现状

在国外，土地储备（Land Banking）的研究大多源于城市人口的急剧增长，土地与住宅供给压力大、投机现象严重、地价急剧上涨[6-8]。例如，Jack Carr 等（1975）研究了土地储备对地价的影响，文中指出影响地价降低的因素[9]。E. C. Pasour Jr.(1976) 认为土地储备是一种公共投机行为，土地市场上的投机者相互竞争使投机收益降低到合理水平[10]。Don T. Johnson 等（1997）对公共部门的土地储备决策行为进行了研究，通过现金流分析和成本效益分析，为地方政府的土地储备决策行为提供了一个何时交易土地的决策模型[11]。在国内，土地储备管理始于 1996 年，随着《土地管理办法》的落实，各地从2000 年开始，陆续开展土地资产清理工作，并着手研究土地储备数据库的设计和土地储备管理系统开发。2004 年赵美超、陶本藻和赵俊三在土地储备与交易信息系统中提到数据库的设计，包括图形库的设计和属性库的设计。图形库中将土地信息分为 3 层——土地信息现状表、土地交易信息表和土地交易历史信息表，属性库的属性信息表是不包含地理信息的属性信息[12]。穆合义（2009）基于 ArcGIS Engine 设计的土地储备管理数据库包括两部分：一是采用 SQLServer2000 关系型数据库，存储地物文字描述信息，存储并调用土地、道路、地块属性信息的属性数据库；二是基于ArcSDE 空间数据库引擎存储地图的空间数据库[13]。周国清（2009）在扬州市土地储备管理信息系统建设研究中描述了所建土地储备系统数据库是在现有的地籍数据库、地价数据库、土地规划数据和基础地理数据的基础上建成的，方便与国土资源数据库的集成[14]。

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第 2 章 土地收储资产数据库设计

 

2.1 数据库设计原则

随着 GIS 空间数据库技术的发展，空间数据库所能表达的空间对象日益复杂，功能也日益集成化，从而对空间数据库的设计过程提出了更高的要求。许多早期的空间数据库设计着重强调的是数据库的物理实现，注重于数据记录的存储和存取方法。而现在，要求空间数据库设计者能根据用户要求、当前的经济技术条件和已有的软、硬件实践经验，选择行之有效的设计方法与技术等[22]。土地收储资产数据库主要是图形管理和属性管理，利用 GIS 技术对收储数据（如收回土地、出让用地、储备土地、补偿土地和未批已补偿土地等）的时间、空间和属性信息进行管理，数据库设计的原则主要有以下几条：

（1）空间数据库设计与应用系统设计相结合的原则 空间数据库设计应该和应用系统设计相结合。即整个设计过程中要将空间数据库结构设计和对数据的处理设计紧密结合起来，并将此作为空间数据库设计的重要原则。

（2）数据完整性原则 数据完整性是指数据的正确性、有效性和兼容性。土地收储资产数据库要保证信息的全面性，包括要素类别的数据层和要素类别的属性长度。

（3）共享度高，冗余度低原则 在设计空间数据库时，要充分考虑“数据库从整体角度看待和描述数据”这一特点，即数据不再面向某一个应用而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。

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2.2 数据库总体设计

土地收储数据库的空间数据主要服务于土地收储部门管理收储土地，实现对收储数据的查询统计，为规划管理、征地补偿及土地整理等工作提供工作底图。其设计内容包括以下几个方面。根据国土资源部《土地利用数据库标准》，土地收储数据库包括规划数据、影像数据、收回国有土地、征转用审批土地、补偿土地、出让用地和储备土地、未批已补偿土地等数据。下面对这些数据进行概要的介绍：规划数据是对整个开发区未来一段时间作出的总体规划，确定城市建设用地的用途。影像数据是近一至两年内的分辨率为 0.5 米的净月高新区遥感影像。收回国有土地是由有关人民政府土地行政主管部门报经原批准用地的人民政府或者有批准权的人民政府批准，可以收回有下列情形之一的国有土地使用权：（1）为公共利益需要使用土地的；（2）为实施城市规划进行旧城区改建，需要调整使用土地的；（3）土地出让等有偿使用合同约定的使用期限届满，土地使用者申请续期或者申请续期未获批准的；（4）因单位撤销、迁移等原因，停止使用原划拨的国有土地的；（5）公路、铁路、机场、矿场等经核准报废的[23]。征转用审批土地按照中华人民共和国土地管理法第四十四条和第四十五条规定，是指建设占用土地，涉及农用地转为建设用地，应该办理农用地转用审批手续的土地[24]。补偿土地是指征收农用地时补偿给被征收人的土地安置费，以保证被征收人的日常生活。

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第 3 章 土地收储资产数据库建设......16

3.1 资料准备与预处理 ....... 16

3.2 数据采集 ......... 19

3.3 数据处理 ......... 19

3.3.1 数据检查 .... 19

3.3.2 属性数据完善 .......... 22

3.4 统计分析 ......... 22

3.5 图件制作 ......... 24

第 4 章 土地收储数据库管理系统分析.....26

4.1 土地收储系统业务分析 ...... 26

4.2 功能和性能要求 .... 28

4.2.1 功能要求 ......... 28

4.2.2 性能要求 ......... 29

4.3 系统关键技术分析 ....... 29

第 5 章 土地收储数据库管理系统设计.....34

5.1 系统总体设计 ........ 34

5.2 系统详细设计 ........ 35

 

第 7 章 土地收储数据库管理系统测试

 

7.1 系统测试概述

软件测试是用人工或自动的方法执行软件并把观察到的行为特性与所期望的行为特性进行比较的过程。软件测试主要工作是验证和确认软件的设计、开发是否符合需求。验证是保证软件正确的实现了客户的业务功能，即保证软件实现了需求所规定的内容；确认是通过使用已开发的系统进行捡验各项流程，目的是证实在一个给定的外部环境中软件的逻辑是否正确。常用的测试技术是“白盒测试”和“黑盒测试”[54]。白盒测试是指设计和执行用例过程中，将程序视为透明的白盒子，不但要关注输入内容和输出结果，还需关注程序内部结构并验证其是否正常。黑盒测试是指在设计和执行测试过程中，不考虑被测试程序内部的结构，将被测程序视作不透明的黑盒子，只考虑输入内容和输出结果，从而发现软件的各类问题。黑盒测试技术中通常采用的方法有如下几种：等价类划分法、边界值分析法、因果图法、决策表法、错误推测法、正交试验法、场景分析法等[55]。错误推测法是借助测试经验开展测试的一种方法，它基于经验和直觉推测软件中容易产生缺陷的功能模块及业务场景，依据推测逐一进行列举，从而更有针对性的设计测试用例。文中采用黑盒测试技术中的错误推测法对系统中重要的功能——新增地块功能、属性变更功能和查询功能进行测试，取得了较高的测试效率。

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结论

 

本文以净月高新区收回国有土地数据、征转用审批土地数据、出让用地数据、补偿土地数据和基础数据为研究对象，分析了土地收储管理的现状和需要解决的主要问题，探讨了基于 Access 和 ArcGIS 创建土地收储资产数据库的方案设计与实施过程，总结了定制开发土地收储数据库管理系统的相关工作。通过研究，得出如下结论：

（1）数据库的建立提高了土地收储工作的管理水平和工作效率。 传统的土地收储工作模式是使用 CAD 存储图形数据，使用 EXCEL 表作为管理台账，存在的问题有： 1）数据分散，用多张 CAD 图分别存储征转用审批土地、出让用地、收回国有土地和补偿土地；台账亦是如此。2）不支持可视化，不利于直观的掌握本区的土地储备情况。3）查询效率低，图形和属性数据是分开的，如果要查询某一地块的属性信息，需要在 CAD 图中找到名称、年度、面积等，然后到对应的台账中查找。土地收储数据库的建立，提高了土地收储管理的科学化水平，实现了多种数据集合化、可视化和图属结合化，提高了查询效率，使土地收储工作迈上了一个新的台阶。

（2）数据库的建立提高了数据的可靠性。 传统收储管理模式下的土地收储资产数据存在数据压盖、数据缝隙、界线不清、坐标系不统一、属性信息不完善等问题。土地收储数据库的建立，保证了数据边界清晰、坐标系统一、属性信息完整，实现了地块之间的无缝连接及图账合一，保证了收储数据的准确性和收储数据之间的平衡关系。

（3）数据管理系统的定制开发满足了用户的个性化需求。 土地收储数据管理系统中的数据新增和属性变更、数据属性完整性检查、收储编号赋值、制图输出、专题图符号化、统计报表输出等功能，实现了图表联动、动态更新的目标，满足了用户可视化、台账化、精准化和便利化的土地收储资产管理需求。

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参考文献（略）

 

 

第一章 绪论

 

1.1 研究背景及意义

目前，国家越来越重视物联网技术的发展，同时许多地方正在建设以物联网为基础的智慧城市，使得物联网成为近几年的研究热点。物联网是将各种信息传感设备，如无线传感器网络节点、射频识别（RFID）技术、红外感应器、移动手机、PDA、全球地位系统（GPS）、激光扫描器等与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。从物联网的概念中可以得知，传感网中包含的各种传感设备是物联网的基础，而互联网是传感器信息交互的平台。正如传感网研究界著名学者 Kevin Delin[1]教授在美国《商业周刊》上提出的 21 项新概念中的比拟：在下一个世纪地球将披上一层由上百万个电子传感器组成的电子皮肤，包括温度计、压力计、空气污染侦测器、照相机等，以互联网为骨干来传递各类感知信息。这层电子皮肤在无时无刻地监测城市生活、濒临绝迹的物种、船舶、高速公路上的交通运输、河流湖泊水位等。从物联网发展至今的趋势，近年来国内学者提出物联网的感知信息日趋体现社会化的发展趋势，即物联网之感知社会论。其将我国信息产业发展趋势定义为：以计算机为代表的智能化第一次信息产业浪潮，发展到以互联网、移动通信网络化为代表的第二次信息产业浪潮；直至目前物联网带来的第三次信息产业浪潮具体社会属性的感知体系，即：智能化和网络化是物联网的基础支撑，物联网的核心特征不是物与物的互联，而是以感知为目的的社会化体系。社会化即物联网发展到今天，对透彻感知的强烈需求以及无线通信、传感器技术以及无线移动终端设备的普及，由此带来“群智感知计算”的发展趋向，即普通用户的移动设备（手机、平板电脑等）作为基本感知单元，通过移动互联网进行有意识或无意识的协作，实现感知任务分发与感知数据收集，完成大规模的、复杂的社会感知任务。例如，我们可以采集社交网络的个人状态、某一地区的天气信息等，并将这些信息与某一物品的属性信息关联。

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1.2 国内外研究现状

PML（Physical Markup Language）物理标记语言采用 W3C 所制定的 XML Schema 语言（XSD）来实现。尽管其采用不同的语法表达形式，但是 PML 标记语言仍然遵循 XML Schema并能够在文档中灵活地嵌入各种数据。在目前研究中，大部分国内外学者都是在关注 XML文档的聚类技术，但是对于 PML 文档的研究相对较少。在 XML 扩展标记语言的研究中，目前互联网作为信息交换的主要平台，其信息的生产、交换和存储主要采用 XML 扩展标记语言实现[2]。XML 具有使用灵活和自描述的特性，目前已得到广泛的使用。例如，基于 XML 的互联网信息应用包括各种期刊、文献数据库、商业网站和政府部门等。作为主要信息表示方式的 XML 在互联网中的广泛使用导致出现大量的XML 数据。因此，本文需要从这些海量和异构的数据中发现对于用户有用的信息。尽管当前已经存在很多数据库工具可以帮助用户传送、存储、集成和查询相关 XML 数据，但是它们需要高效的数据管理技术来支持数据存储和检索，例如基于结构相似性的索引技术[7-8]。相关数据挖掘根据文档结构相似性的特点将 XML 文档分组，这样便可以有效地帮助一些应用程序检索所需数据，例如聚类技术。XML 文档结构相似性的计算同样对于互联网数据管理具有重要意义。目前许多技术可以根据文档的相似性从海量的互联网数据中抽取和集成相关信息，并将这些信息归类[9]。

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第二章 相关背景知识介绍

 

2.1 物联网概述

物联网是以由 RFID 系统和传感器网络为基础，并结合已有的计算机互联网技术、数据库技术、中间件技术等，构建出一个可以覆盖全球的互联网络。通过 Internet，全球的物品信息可以进行互联，实现信息资源共享和协同工作，而在 RFID、传感网络和 Internet 的基础上，物联网可以将数量更为庞大的物品建立起信息联接，可以为商业、物流、仓储、生产、家庭等提供更为先进的信息化管理手段。物联网是一个非常先进的、综合性的复杂系统，其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由全球产品电子代码（EPC）的编码体系、射频识别系统、传感器网络系统及信息网络系统四部分组成，主要包括七个方面，见下表 2.1 所示。标签的编码现在应用较多的主要有64 位、128位及256位三种。EPC编码分为 4 部分：版本号、物品生产厂商的编号、产品的类型编号、单个物品的序列号。每个EPC编码具有全球唯一性，其最大的优点在于它的号码数量达2n幕次级，足以分配到全球任一物品。产品电子代码的信息载体。该RFID标签主要由天线和芯片组成，通过天线可以将RFID标签中存储的数据已非接触的方式与RFID读写器进行信息交换。标签分为有源、无源及半无源型，其信息交互的距离有较大差别。

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2.2 PML 语言介绍

在自动识别和数据采集（AIDC）领域，Auto-ID 中心提出了一种相比于传统的条形码完全不同的产品电子码（EPC），该产品电子码可以在物品整个生命流程中，唯一识别物品的相关信息（包括周围环境的温湿度等感知信息），并且可以跟踪定位该物品。而物理标记语言（PML）则是用于描述上述信息的基础。人们目前无法完整地描述人们生活的现实世界中的每一个物品。因为每一个物品都有其物理属性，包括体积、质量、温度等，而且这些物品也可能由其他物品组装而成，有其复杂的内部组织结构。此外，这些物品属可能于不同公司和个人，大部分情况下在所属公司与个人之间频繁交换和使用，因此人们无法根据各行各业的需要定义物品的相关属性来满足每个企业、每个行业和每个人的要求。针对上述问题，Auto-ID 中心设计的 PML 物理标记语言的核心组件就是要捕获这些物品和环境最基本的物理属性。目前，物理标记语言（PML）已经成为描述人们所在的真实世界一种通用的、标准化的方法，并且为软件开发、数据存储和分析工具提供一个描述自然实体、过程和环境的标准化方法和提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、暂态的、动态的和统计加工过的数据在此环境中可以交换。PML 当前广泛应用于存货跟踪、事务自动处理、供应链管理、机器操作和物对物通讯等领域。PML 语言是物联网中自动识别设备之间进行信息交换的标准化接口，类似于在互联网中的 XML 语言，用于不同平台产生的不同数据类型之间信息交换的标准。PML 语言主要是提供一种通用的标准化词汇来表示 EPC 网络所能识别物体的相关信息，而 PML 词汇则提供了在 EPC 网络组件间所交换的数据的 XML 定义。PML 不是取代现有的商务交易词汇或任何其它的 XML 应用库，而是通过定义一个新的关于 EPC 网络系统中相关数据的数据库来弥补原有系统的不足[24]。

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第三章 物联网异构信息聚合模型 ........... 23

3.1 PML 归一化处理 ........ 23

3.2 PML 文档相似度计算 ......... 27

3.3 PML 数据流聚类 ........ 28

3.4 本章小结 ........... 28

第四章 基于贝叶斯网络的 PML 文档相似度计算 ............ 30

4.1 过滤 PML 文档冗余信息 ............ 30

4.2 建立贝叶斯网络模型 ......... 33

4.3 建立贝叶斯网络模型算法 .......... 36

4.4 定义概率 ........... 39

4.5 PML 文档相似度计算 ......... 45

4.6 本章小结 ........... 48

第五章 基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类....... 49

5.1 数据模型定义 ............ 49

5.2 动态滑动窗口设定 .... 50

5.3 基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类模型 ....... 52

5.4 基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类算法 ....... 52

5.5 本章小结 ........... 56

 

第六章 实验仿真

 

为了验证本文提出的物联网异构信息聚合模型的有效性，我们在电脑 Thinkpad X220i（双核处理器 Core i3 2370M、主频 2.4 GHz、内存 4G、Windows 7 操作系统）中，采用开发工具Visual Studio 2010 实现基于贝叶斯网络的 PML 文档相似度算法和动态滑动窗口 PML 数据流聚类算法，在开发的应用程序中实现数据流聚类，并显示聚类结果。实验验证系统主要分为两个模块：（1）PML 相似度计算模块，主要用于 PML 数据的相似度计算，并显示相似度计算的结果。（2）PML 数据流聚类模块，主要用于 PML 数据流的聚类，在相似度计算的基础上，通过动态滑动窗口 PML 数据流聚类算法，将 PML 文档进行聚类。因此，相似度计算和数据流聚类实验我们将采用不同的数据集以及不同的实验评估标准来验证算法的有效性。其中，在相似度计算中，我们在 Matlab 2010R 中验证建立贝叶斯网络模型算法的时间消耗情况，在开发的应用程序相似度计算结果的基础上，采用查全率和查准率验证基于贝叶斯网络的 PML 文档相似度计算算法的有效性，并与层次结构的相似度算法进行比较。在动态滑动窗口 PML 数据流聚类中，在应用程序聚类计算结果的基础上，我们采用类内相似性、类间相似性、熵、纯度和 F 分数值来测试 PML 数据流聚类算法的性能，并与XCLS、CluStream 算法进行比较。

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总结

 

本文主要针对物联网中的数据进行聚类分析和处理，文章的主要工作如下：

（1）分析物联网数据的特点。目前，物联网中的数据包括分布于各地的不同类型的传感器采集到的数据以及互联网中的部分信息，因此形成了物联网数据海量性和异构性，并以数据流形式存在的特点。

（2）建立物联网异构信息聚合模型。该模型应用于物联网中的感知层、传输层、处理层和应用层。在传输层上，将物联网数据采用 PML 语言进行归一化处理，使得数据能够在物联网中不同组件之间共享和传输。在数据处理层上，采用基于贝叶斯网络的 PML 文档相似度计算方法和基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类方法对这些 PML 语言描述的数据聚类。在应用层中，用户从聚类的结果中挖掘有用的信息。

（3）设计基于贝叶斯网络的 PML 文档相似度计算方法。根据 PML 文档的特点，删除 PML文档中的冗余信息，并建立用于比较两个 PML 文档相似程度的贝叶斯网络模型。另外，给出了建立贝叶斯网络模型的算法，并作详细说明。针对贝叶斯网络模型分别定义先验概率和条件概率公式，最终可以得到两个 PML 文档相似度计算的概率公式。

（4）设计基于基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类方法。首先根据 PML 数据流的特点，定义数据模型和设定动态滑动窗口的大小。根据实际数据流速来动态调整滑动窗口的大小，这样能够有效的使用内存。接下来，本章提出了基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类模型，首先将 PML 数据流中的 PML 文档进行相似度计算，然后根据设定的规则聚类，并在聚类的结果中再次进行相似度计算以校正聚类的结果。最后我们对基于动态滑动窗口的 PML 数据流聚类算法进行详细的描述。

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参考文献（略）

 

 

第一章 绪论

 

1.1 课题研究背景及意义

将人大脑里的思维过程“阅读出来”，然后将其转换为正常的语言进行表述，这样一种新型仪器已经由波士顿大学弗朗克•冈瑟（Frank Guenther）教授带领的科研小组研制成功，这种被称为“神经分析系统”的仪器由两部分组成： 脑-机接口（BCI）。为言语障碍患者提供实时语音输出。 语音合成系统 DIVA（Drections Into Velocities of Articulators）模型。DIVA模型通过学习控制模拟声道的运动来模拟大脑中涉及语音生成和语音理解的相关区域及功能[1]，是一种具有真正生物学意义的关于语音生成和获取的神经网络模型。DIVA 是一个综合语音生成和语音感知交互作用的复杂模型，对模型组件与大脑皮层的对应关系在 MNI(Montreal Neurological Institute)标准框架上进行了具体描述，并且对运动前区、运动、听觉、体觉等皮层所涉及的模块作了精确的定义。因此，DIVA 模型可以模拟大脑神经信号的产生，显示与语音生成和获取相关的大脑运作机制。Max 还利用 DIVA 模型产生不连续的讲话动作，模拟临床言语障碍疾病-结巴，将临床研究所得的产生结巴的原因用 DIVA 模型来解释[2]。Callan 利用 DIVA 模型研究了儿童的声道发育对发音的影响[3]。因此，基于解剖学和神经生理学的 DIVA 模型，对于语音的生成、讲话的神经关联性和一些言语障碍机制都有较好的模拟能力。但是 DIVA 模型所依赖的语言背景是英文发音的 29个因素，并且没有涉及对语音韵律特征的表述。本文以 DIVA 模型为基础，通过构造新的神经网络模型，使语音生成和获取过程符合中英文语音发音的韵律规律，具体包括汉语元音声调和英语音节重音规律，为研究大脑中涉及语音生成和理解区域的相关功能奠定了基础。

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1.2 国内外研究现状

以类神经网络为基本架构并具有学习能力的 DIVA 模型最早由 Guenther 教授年在 1994年提出，经模拟仿真证实了 DIVA 模型具有自我补偿的能力，当模型在干扰状态下产生已经学习过的语音时，模型可以产生自我动作上的补偿，完成原本要产生的语音[4]。基于这一结论，Guenther 教授使用 DIVA 模型进一步探讨了人类的发音机制：第一个实验中使模型以相似但不相同的构音结构来产生相同的语音，发现相似的构音结构可以产生听起来相同的语音，这就是等效操作机制；第二个实验中使模型模拟产生以相同子音配上不同的母音组成的半音节，发现在产生半音节中的子音时，构音位置会受到后面的母音影响，产生的子音的构音结构会不一样。例如在/ki/和/ka/中，/i/为前高母音而/a/为后低母音，/ki/在产生子音/k/的时候舌头摆动的位置比/ ka/的高，但是产生的子音是相同的，这就叫做协同构音[5]。1996 年 Guenther 提出了改良后的 DIVA 模型，新模型增加了声学特征（F1、F2、F3）转构音结构的能力，这个功能的加入使得 DIVA 模型具有了预知动作的能力，在确定听到或是产生语音的时候，可以由这个语音的声学特征来获得模拟声道的动作和模拟声道的变化。基于 DIVA 模型可以由产生的语音来预知构音动作这一功能，Guenther 和 Nieto-Castanon 在使用DIVA 模型模拟产生子音/r/时，发现舌头的形状会影响到语音的第三共振峰的值[6]。

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第二章 类神经网络与 DIVA 模型

 

2.1 类神经网络

类神经网络是基于大脑和神经的研究而衍生出的信息处理技术，是利用电脑计算来模拟大脑神经的人工智慧系统，主要用于辨识、决策和控制等。类神经网络是一种计算系统，最小的元件叫做处理单元 PE（processing element），以乘以权重的方式将许多处理单元联结起来，用以处理信息并用动态网络来响应外部的输入。类神经网络系统一般可以分为三层：输入层，隐藏层，输出层。输入层：接受外面的信号，并将信号输入神经网络。隐藏层：接受输入层的信号，对信号做处理。输出层：接受处理过后的信号，将结果传到网络外面。由 Frank Rosenblatt 于 1957 年提出的感知器（Perceptron），是最早也是最简单的类神经网络。感知器是具有单层计算神经元的类神经网络，且是具有连续可调整修正权重值特点的神经元模型，经过训练，可以对线性可分的输入进行分类和辨别。如图 2.3 所示，单层的感知器是由一组输入向量P ，经过权重向量W 的加权后，再加上偏权值b 而成为活化转移函数的输入n，经过转移函数的转换，将感知器的输入转换成不是 1就是 0 的网络输出。权重和偏权值作为可以调整的参数，使网络达到期望的目标，活化转移函数的作用是使感知器对输入向量进行分类。

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2.2DIVA 模型

DIVA 模型是一种适应性的类神经网络，经过学习控制模拟声道的运动来合成语音。DIVA模型的输入可是一个音素、一个音节甚至是单词，经转换产生一连串的控制模拟声道的运动指令，进而对模拟声道下达命令使声道产生连续的变化，最后由语音合成器产生语音，DIVA模型在输出端的语音合成器是前田几何声道模型（Maeda）[20]。最早使用多节管声学模型来模拟人的声道，经过不同的改良，产生了各种不同的模型。Maeda 在 1990 年发表的前田几何声道（Maeda）模型，是通过研究法国成人的声道而得出的的通用模型，可以模拟大部分人的声道。模型最主要有七个可调参数：（1）上颚的高低，（2）舌头的位置，（3）舌头的形狀，（4）舌尖的高低，（5）嘴唇开合的大小，（6）嘴唇的前后，（7）喉咙的高低。七个参数可以控制的方向如图 2.6 和表 2.1 所示，每个参数可以改变的量介于-3 +3 之间，由不同的输入可以产生不同的声道形状，不同的声道形状对应不同的区域函数。Maeda 使用 Klatt 模型(Klatt-based formant synthesis)模拟声带产生基频，不同的基频耦合不同的区域函数，即可获得各种语音输出[21]。

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第三章 基于 DIVA 模型的汉语元音声调发音方法........ 18

3.1 汉语声调的探讨......... 18

3.2 声调与基频的关系 ..... 19

3.3 用 DIVA 模型模拟汉语元音声调的发音..... 20

3.4 改进后 DIVA 模型合成的语音....... 23

3.5 汉语元音声调的神经关联性 .......... 2

3.6 本章小结....... 26

第四章 基于 DIVA 模型的英语音节重音发音方法........ 27

4.1 英语音节重音的探讨 ........ 27

4.2 音节重音与基频和时长的关系 ...... 28

4.3 语音信号预处理......... 28

4.4 基频和时长变化轨迹的提取 .......... 31

4.5 用 DIVA 模型模拟英语音节重音的发音..... 32

4.6 改进前后 DIVA 模型合成语音的对比......... 34

4.7 本章小结....... 35

第五章 基频扰动实验...... 36

5.1 基频扰动规则...... 36

5.2 基频扰动模块的设置 ....... 37

5.3 用 DIVA 模型模拟 happy 的发音.......... 38

5.4 结果与讨论.......... 39

5.5 本章小结....... 41

 

第五章 基频扰动实验

 

Guenther 教授通过模拟仿真实验证实了 DIVA 模型具有自我补偿的能力，当模型在干扰状态下生成已经学习过的语音时，可以产生自我动作上的补偿，完成期望产生的语音[54]。Mitchell 研究发现重音韵律的完全加工依赖于左脑储存的词汇信息，与脑区无明显的对应关系[55]。因此，如果采取上一章中的方法，即通过模拟音节重音的神经关联性来证明改良后DIVA 模型的正确性，所得的效果将不是最佳的。基频是决定音节重音的最主要因素，因此本章基于对 DIVA 模型英语音节重音发音的改进，通过基频扰动实验来检测模型为完成预期的语音目标而产生了基频和时长补偿，用于验证改进后 DIVA 模型的正确性。基频的扰动过程分为四个阶段：无扰动(Baseline)、扰动增加或减小(Ramp)、最大或最小扰动(Pert)和扰动消除(Post)。pertval代表扰动的大小，在这里我们设置无扰动阶段pertval=0,扰动增加阶段pertval=0.5,最大扰动阶段pertval=0.5, 扰动消除阶段pertval=0,临界值threshold=200Hz,pitch scale是基频系数，F0是输入基频。例如，基频加强时，输入基频F0=220HZ，则基频系数pitch scale = 1–[(220/200–1)×0.5]=0.95，输出基频=220×0.95=209 HZ，基频减小使得重音音节减弱；类似地，基频减弱时，基频系数pitch scale =1.05，输出基频=231HZ，基频增加使得重音音节加强。图5.1为基频扰动曲线图。

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总结

 

随着人工智能的发展，人们对这个领域的研究不断深入。对类似真人发音的语音生成和获取的控制，是机器人发音系统急需解决的问题。由波斯顿大学语音实验室的冈瑟教授及其团队研究提出的 DIVA 模型，是一种为了生成音素、音节或单词，用来控制模型声道运动的自适应神经网络模型。DIVA 模型可以显示与语音生成和获取相关的大脑运作机制，模拟人产生讲话动作时相关的神经传导，可以说实现了在神经心理学及神经解剖学的层次上描述和仿真人脑中涉及语音理解和生成区域的相关功能。在当今真正具有生物学意义的语音生成和获取神经网络模型中，DIVA 模型的定义和测试相对而言是最彻底的，并且是唯一应用伪逆控制方案的神经网络模型。但是现今 DIVA 模型还存在许多不足，DIVA 模型是以英语语音的生成和获取为研究背景的，并且缺乏语音的韵律特征。在这样的知识背景下，对 DIVA 模型进行研究和探讨，不断完善，最终构造出具有汉语思维特征的神经分析系统，是一件非常有意义的工作。因此，本文针对这两个不足之处，以 DIVA 模型为基础，通过构造新的神经网络模型，使语音生成和获取过程符合中英文语音发音的韵律规律，具体包括汉语元音声调规律和英语音节重音规律。归纳起来本文主要有以下研究结果：

(1) 对DIVA模型、讲话的神经关联性和语音韵律的国内外研究现状进行了研究，分析讨论了类神经网络和DIVA模型的理论基础，特别是详细分析了DIVA模型的组成结构和工作原理，以及模型各组件的内部传导路径和神经关联性，并对DIVA模型的现状和不足进行了分析。

(2)国内的研究已经使得以英语发音为背景的DIVA模型能够产生简单的汉语元音发音，但是没有声调特征，针对这一缺陷，探讨了汉语元音声调的基频变化轨迹，通过修改DIVA模型运动指令中的定值基频参数使模型能够产生简单元音声调发音，通过模拟声调的神经关联性验证了改进后DIVA模型的正确性和适用性。

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参考文献（略）

 

 

第1章 引 言

 

1.1 研究背景

伴随经济迅速发展，市场竞争也变的愈发激烈。为了在竞争大潮中可以生存，各个企业必须提升自身优势，将产业结构调整优化，提升工作效率、降低生产及运作成本作为企业的头等任务[1]。借由计算机产业、信息产业和自动化产业的科研成果和产品加强企业信息化建设，成为企业工作效能提高、生产及运营代价减少的有效途径[2]。随着这些信息系统和生产系统的应用，结构相异、分散处理、耦合度低逐渐成为企业信息来源的主要特征。这些特征决定了企业在生产、运营管理、策略拟定等运营常规操作上的分布式处理倾向[3]。但这些应用系统却又时常需要互相协作，但交互手段贫瘠[4]，质量保证、协作效率瓶颈等问题和不足开始限制了这些系统带给企业工作效能的提高效果[5][6]。因此从工业化时代的早期开始，涉及到业务过程组织管理与业务流程优化的相关工作就在持续不断的进行着，但人们以往一直采用脱机方式进行这些工作。随着网络技术的普及、软件架构技术的成熟，人们越来越期待可以出现一类信息化技术，可以将这些应用系统的系统结构、数据结构、功能结构等特性透明化，使具有一定关联的工作任务得以顺利进行，并可以提供监控和调整功能。因此，在 20 世纪的末期，工作流相关技术顺理成章的产生了[7]。上个世纪 80 年代，工作流相关技术开始进入萌芽阶段，一些公司发布了最初的工作流相关产品，但功能结构上比较简单，能够处理的业务任务也很有限[8]。到了90 年代，以研究工作流相关标准为主的联盟 WfMC(Workflow Management Coalition)宣布成立及其所提出的参考模型和标准发布的那一刻是工作流相关技术步入成熟阶段的标志[9]。现在，工作流相关产品的市场上玲琅满目，无论在种类、功能、数量上都是日新月异，并且越来越被企业所青睐与重视[10]。利用工作流技术，可以统筹协调一致并且高效率地运作企业中各种业务功能来执行业务任务和从事业务活动。它通过业务规划和业务流程确定任务路径、活动规则，将适当的信息、数据在一个有效时间段内传递给即将或正需要使用的相关人员[11]。

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1.2 研究意义

传统的工作流建模方法、模型优化方法往往对业务元素的动态性特征和业务关联性等因素重视不足，因而使得所得到的工作流相关模型在性能和柔性方面存在欠缺，无法满足企业们对在工作流管理系统方面的新需求。而业务关联性与工作流建模的实际建模效果和系统功能性、扩展性、鲁棒性、柔性等性能指标具有密切关联，并产生了一些以此为基础的方法。但以往的方法对业务关联性的应用合理性上存在缺憾，导致方法复杂化、通用性差、存在一定缺陷等问题，因此在对工作流进行建模设计时考虑业务关联性则是一把双刃剑，需要合理的利用方法才能达到理想的效果。如果能采用合理的方法将业务关联性用在工作流建模过程中，则可以在工作流整体结构优化的过程中提出更为合理优秀的方案，在优化效果、降低系统结构复杂度等方面均有良好的表现，同时有利于提高工作流建模过程中对实际工作流的还原度。由此开发得到的工作流管理系统，不仅可以最大限度的为企业实际生产、运营功能提供信息化支持，还可以具备良好的系统扩展性和柔性，能很好地降低企业在对生产、运营方面进行调整、维护的难度及所需的成本、缩短企业对业务需求变更的响应时间，提升工作流管理系统在信息化业务处理中的作用效果。但如果利用业务关联性的方法不当，则在建模过程中会因为业务关联性的干扰使建模结果变得更为庞大和复杂，会提升工作流管理系统设计开发的难度，使工作流整体结构上变得更为复杂，系统设计偏离实际工作流和系统设计缺陷产生的概率大大增加，实际所开发出来的系统与实际需求的符合度也会降低。

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第2章 工作流管理系统及业务关联性

 

2.1 工作流管理系统介绍

工作流管理系统(Workflow Management System)是一种基于软件技术构建的独立系统，负责提供工作流定义和管理的功能，并按照预定义的工作流流程规则控制工作流的实际进行[11]。这个定义中说明了工作流管理系统的主要功能即在工作流的定义、执行和管理等方面提供计算机相关技术支持，并通过计算机技术统筹协调业务流程中业务任务间及执行参与成员间的信息交流。通常情况下，工作流管理系统作为工作流体系的软件环境，需要与工作流参与者亦或者业务应用进行配合，以保证工作流实例的正常进行，一般所具有功能为：工作流建立相关功能、工作流运行控制相关功能、工作流运行交互功能。WFMS 大致包含五大部分：过程组件；工作流执行支持组件；操作终端程序组件；管理和监控组件以及外部被调用程序。其中过程组件为用户提供对实际工作流进行分析和建模的方法；工作流执行支持组件为工作流系统的运行提供环境保证，同时调配相应的工作流引擎来完成工作流的工作；操作终端程序组件为工作流程参与人员提供处理流程中人工任务和流程实例的方法；管理和监控组件则可以对工作流运行情况进行管理并对工作流运行的情况进行记录报告；外部被调用程序则是在工作流实例进行的过程中由工作流引擎来调用启动，用于处理相应专项应用数据的应用程序。

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2.2 工作流管理系统中的柔性

柔性从两角度来进行讨论。其中一个角度是面对系统外部环境所产生的变化的适应能力，可以用系统能否达到提供新业务的标准来衡量；另外一个角度是面对系统内部环境所产生变化的适应能力，可以用在系统内部产生异常状况时，工作流的正常运作效率与没有产生异常时正常运作效率预期值的比值来作为柔性的衡量指标。“刚性”则是“柔性”的相对概念，一般情况下说的具备“刚性”的工作流系统主要用于进行某一固定流程的重复性工作。这样的工作流系统的在运行效率方面是比较高的，同时由于涉及到的业务元素是固定的，所以业务元素的工作参与率也会比较高，完成一次工作任务所耗费的成本也相对较低。但如果想要拓展或引入新的业务，则需要对工作流结构本身进行相当程度的调整，从头设置工作流系统内的各业务元素，这样的资源耗费一般与构建新的工作流系统无异。但当今社会下，在特色方面、消费者需求得到满足方面是市场需求中越发重要的因素。在市场竞争越发激烈的情况下，鞭策企业传统的运营工作流进行改进。传统的运营工作流不能很好满足市场日益变化的业务需求，也因此使得企业工作流的柔性对企业的市场生存能力越发重要。

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第 3 章 基于业务关联性的工作流管理系统开发方法........19

3.1 工作阶段及其关联性 ..... 19

3.1.1 工作阶段 ........ 19

3.1.2 工作阶段间的关联性及判定算法 .... 20

3.1.3 局部工作任务特性 .... 24

3.2 局部过程 ....... 24

3.3 工作流局部化 ..... 26

3.4 本章小结 ....... 30

第 4 章 工作流局部化在系统开发中的应用......31

4.1 项目简介 ....... 31

4.2 钢管生产流程分析 ......... 31

4.3 钢管生产流程的工作流局部化设计 ..... 34

4.4 钢管生产工作流管理系统的实现 ......... 42

4.5 钢管生产工作流管理系统开发方案的评价 ..... 50

4.6 本章小结 ....... 52

第 5 章 总结与展望....53

 

第4章 工作流局部化在系统开发中的应用

 

4.1 项目简介

本章以钢管生产工作流管理系统为例，对工作流局部化在工作流管理系统开发过程中的应用进行阐述。随着工业水平的不断提高，钢管这类基础性产品的用途越来越广泛，同时对钢管相关产品的质量要求也是越来越高，其生产过程从原先的简单生产线，到现在的高端精密生产线，所包含的工艺和处理阶段也开始越发的复杂。从轧钢机通过对钢卷切割进行快速切割，然后通过高端焊接形成初级钢管，再经过铣切锯、平头、热处理、水压检测、探伤检测等等一系列精细工艺处理和检测，最终成为再按照不同的质量等级形成相应的商品成品。从整体上看，整个生产流水线实际上就是一个生产工作流。生产工作流是工作流系统的一种，其中的这些工艺处理和检测便是钢管生产工作流中的业务元素，而生产出符合要求的钢管成品就是这个工作流的工作任务，钢管信息便是钢管生产过程中不同工作阶段间进行调度的表单。钢管信息在调度过程中需要进行数据交流，以往则是使用纸质表单、文档等为载体，在这种方式下存在表单数据无法及时更新、数据确认繁琐、不容易被监管等弊端，经常会产生数据损坏甚至不一致、数据丢失、实际调度与计划不符等问题，使得生产过程的安全性和效率性难以得到保证，有时甚至会导致生产过程陷入混乱甚至生产过程崩溃。因此为了改善钢管生产环境，有效提升钢管生产工作流的生产效率，钢管厂商决定引入钢管生产监管调控系统。钢管生产监管调控系统是应用在钢管生产工作流中基于数据库技术的工作流管理系统。采用现代计算机技术，利用数据库技术将钢管在各个工艺和检测过程中的生产信息进行存储并提供配有图形界面的客户端程序负责钢管生产工作流监管与调控。通过对流动在钢管生产工作流中的钢管信息进行实时查询和远程处理，实现对钢管生产流程的动态控制和监管。

………..

 

结论

 

本文主要内容是对工作流局部化的研究与应用。传统的工作流建模及模型优化方法，无法很好满足企业在引入工作流管理系统时对复杂工作流的处理。所以在工作流建模及模型优化方面是具有积极的实际意义的。本文主要研究成果如下：

(1) 对工作流管理系统的发展历史、工作流管理系统设计建模方法、工作流管理系统中的柔性、工作流的业务关联性、业务关联性在工作流管理系统开发中的影响等方面进行了研究与。对以往的工作流建模方法、模型优化方法的不足进行了分析，强调了业务元素间的关联性在工作流建模与模型优化中的重要性。

(2) 通过对以往方法的总结，基于业务元素间关联性这一要素提出工作流局部化方法。在本文中对工作流局部化方法的基本概念、原理、算法、特性、定义等相关内容进行了阐述。

(3) 将工作流局部化方法应用到实际工作流管理系统的设计与开发中，验证了工作流局部化方法在工作流管理系统设计开发中的优势。

..........

参考文献（略）

 

 

第1章绪论

 

1.1系统开发背景

随着国民经济的不断发展，农村经济也迅速崛起。农村经营情况统计上报以成为国民经济统计的重要组成部分，能够及时的整理资料上报给有关部门，为农村经济社会发展提供依据，为农村经营管理工作提供信息依据⑴。了解农民收入构成的一个重要方式就是农经统计，农经统计也可以用来了解农村经济发展状态，各级党委、政府制定有关农业和农村政策也会把农经统计工作数据作为重要的依据，同时也是检验政策在农民增收效果的指标。十一届三中全会召开以后，党和国家每次对农村的重要决策，从比如实行“以家庭承包经营为基础、统分结合的双层经营体制”的实施到农村税费改革，这些政策都十分成功一个试金石就是农经统计数据[2]。2009年中央1号文件的主题是促进农业稳定发展、农民持续增收，并且全面部署了新农村工作，围绕的中心点就是“稳粮、增收、强基础、重民生”。经济的日益增长，数据量随之迅速增大，信息化管理数据的时代已经到来，信息的数字化在日常生活中的作用也越来越大。潍坊市农村经济在国民经济稳步增长的带动下也在稳固提高，作为潍坊市经济的重要组成部分的农村经济也得到了长足发展。农村经济的迅速发展，但相关的配套服务却落后于经济的发展。潍坊市农业和农村经济进入了新的发展阶段，新情况、新问题也出现在农村经济工作中，特别是在“三农”工作涉及的领域越来越大的情况下，农经部门需要研究的问题领域和广度都到了前所未有的深度，问题也越来越多[3]。作为监管和决策部门的各级党委、政府需要对农村经济、农民增收做出快速反应，同时要求相关部门的信息面要宽、信息质量要高、时效性要强，加强农经统计工作，增强创新意识，提高工作水平，已成为相关部门必备的要求以适应农村改革与发展的新形势。而信息化农经统计工作就是一个重要的方式。

………….

 

1.2农村经营情况上报研究现状

随着农村经济形势的变化发展，潍坊市需要修改统计指标体系，更好的反应新政策的变化，改进统计方式方法，是统计更科学更能反应实际情况。经过长时间全面调查和实践应用，农业部农经统计报表为基本框架，潍坊市农经管理部门结合实际调整相关条目，不但注重统计质量也提高统计效率，形成了一套完整的统计报表体系。但是这种体系的数字化还没有能够真正的实现信息化[4]。在我国数字农业尤其是数字农经管理起步较晚，“七五”期间随后才有所发展，信息技术的发展也带动了农业数字化的发展，“数字化国家”“数字化社会”、“数字化城市”、“数字化农业”、“数字化水利”、“数字化地质”等的研究与探索在我国全面展开，数字化管理系统在各行各业也迅速发展，农经系统作为农业管理部门的一项重要统计工作也得到的发展。我国在“数字农业”方面已取得可喜的成绩[5]。其中一个代表就是上世纪90年代末，一项国家“863计划”智能计算机主题连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用。

………..

 

第2章需求分析

 

2.1系统需求总体描述

通过对潍坊市农村的经营情况的调研和数据资料的收集，将潍坊市农村经营情况上报统计系统分为六大业务，分别是：村数据模板下载和填报、乡镇报数、乡镇或街道上报管理、数据审核管理、组织帐号管理、统计查询。系统总体需求如图2-1所示。本章是论文的开始章节，在潍坊市农村经营情况上报统计系统的设计过程中，首先对系统的需求进行分析总结，确定系统的业务功能模块及具体的设计路线。在需求分析过程中，首先进行总体需求描述和分析，然后分业务模块进行具体需求分析，最后对非功能性需求分析提出要求。系统的需求分析是系统设计过程中不可缺少的部分，本系统将从用户的实际需求和利益出发，合理的分析安排系统的业务功能，使系统功能最大限度的满足的实际用户。本章通过需求建模的方式对用户需求进行详细的分析。

………..

 

2.2用户类型需求分析及说明

由于目前村民用户的操作权限级限制，乡镇用户负责下载村民填报表格和汇总的村数据后上报区县。简单的说，村数据上报到乡镇，然后乡镇用户汇总上报区县。通过对操作用户的信息汇总，将不同的用户类型及其各自的操作权限，详细介绍如下。

1.村民用户。接受乡镇从系统中下载下来的数据模板，如实填写村数据信息，填写完成后上报给乡镇。

2.乡镇用户。登录系统，查看代办任务信息；负责下载村数据模板，分发给村民，让村民用户填写数据；汇总村数据导入系统，暂存或者上报给区县部门。乡镇用户还可查看或查询村数据信息。村数据导入系统未上报之前，村的数据可以进行删除，一旦上报，没有删除功能，除非区县任务退回，可在删除村的数据。在待办工作中对上级驳回的数据修改，也可以重新汇总村的数据[12]。

3.区县用户。区县用户登录系统，进行待办工作处理，提交任务或下发任务；如果有下级的数据上报，审核乡镇用户上报的数据，下级上报的所有地区中有地区名称和驳回操作，查看各地区上报信息，可以对下级的数据进行审核通过或者驳回修改操作；若下级的数据都上报完成并且所有下级都审核通过，可以把本级的汇总数据提交上级。需要区县用户驳回修改的内容是市级审核未通过的驳回信息，区县用户进行修改后可进行再次提交上级市级部门进行审核。

……….

 

胃3章雜设计............ 20

3.1 系统总体架构...........20

3.1.1 技术架构设计........... 20

3.1.2 系统功能结构 ...........21

3.1.3 系统工作流程图........... 24

3.2 系统详细设计........... 25

3.3 系统数据库设计........... 40

3.3.1 数据库E/R图设计...........40

3.3.2 数据库表设计........... 41

第4章系统实现与测试........... 44

4.1 系统实现........... 44

4.1.1 村数据模板下载和填报实现........... 44

4.1.2 乡镇报数实现 ...........46

4.1.3 乡镇或者街道上报管理实现........... 48

4.1.4 数据审核管理实现........... 51

4.2 系统测试........... 53

第5章总结与展望........... 55

 

第4章系统实现与测试

 

4.1系统实现

村数据模板下载和填报是乡镇用户将存数据信息系统的工作过程的实现。乡镇用户登录系统后，首先下载存数据填写的模板表格，下载至本地后，修改名称分发至各村。各村相关人员填写存数据信息表格，其中村数据信息的填写表格，农村经济基本情况统计表基本信息实现页面，如图4-1所示。图4-1所示，农村经济基本情况统计表基本信息实现页面，基本信息包括村名称、年度、填报单位、单位负责人、统计负责人、填报人、报出日期等信息。村居民填写完成后保存信息，统一上交给乡镇用户，乡镇用户将村数据录入系统内，进行信息的汇总和提交等操作。乡镇用户导入存数据信息后可选择查看村数据信息，查看导入村数据信息实现页面，导入系统的农村经济基本情况的统计信息，村数据导入系统后，可通过系统的统计功能，生成统计汇总信息；对乡镇内村数、村民小组数、纯农户个数、非农户个数、人口数等汇总出详细的数据。乡对镇用户可查看其它表项信息内容，还可对不符合实际情况或者错误的村数据进行删除[22]。

………..

 

结论

 

潍坊市农村经营情况上报统计系统主要完成村数据上报工作及各级用户审核工作，能够帮助上级了解潍坊市农村经营的情况，及时的审核下级提供的申请和数据信息。系统釆用软件工程的设计思想，利用多层架构思想，基于Windows的服务平台，采用Java语言、JSP技术、B/S开发模式，采用SQL Server 2008作为数据库服务器。系统设计过程中从实际需求出发，清晰的了解用户在操作过程中需要的系统功能。首先对系统需求进行用例分析；系统的详细设计，首先确定系统技术架构和功能架构，通过业务功能类设计及时序图设计详细描述系统，最后对系统的数据库设计；系统实现阶段通过实现图的形式描述系统实现功能，列举系统部分功能实现的代码，系统测试对系统业务功能模块进行了测试[3G]。系统实现了潍坊市农村经营情况的上报工作，具体完成的工作包括村数据模板下载和填报、乡镇报数、乡镇或街道上报管理、数据审核管理、组织帐号管理、统计查询功能六部分的功能，具体实现操作介绍如下。

1.村数据模板下载和填报主要完成乡镇用户登陆系统下载和分发村数据模板，村民填报村数据模板信息，乡镇用户汇总村数据信息录入系统，上报给上级区县部门进行审核。

2.乡镇报数对村数据汇总信息表的操作包括待办工作处理、村数据的汇总统计、填写乡镇数据信息、人均收入计算、表内校验、表间校验。

3.乡镇或街道上报管理完成个人信息维护、乡镇或街道上报、驳回修改、代办监控等操作功能。

…………

参考文献（略）

 

 

第一章 绪 言

 

1.1 课题背景   

近年来，我国铁路高速发展如火如荼，铁路运营长度不断突破新的历史记录，2013 年底铁路总长突破 10 万公里，其中高速铁路超 1.1 万公里（占全世界高速铁路 50%以上），在建高速铁路 1.2 万公里，2015 年全国铁路预计将超过 12 万公里。为了保障铁路运营安全、高效运行，保证铁路施工质量与安全对正常运输尤为重要。电气化系统是铁路系统中的重要组成部分，它是一个多种子系统结合在一起的系统工程，是铁路运输中的关键工程之一，它包括牵引供电、变电所亭、SCADA、接触网、综合自动化、安全视频监控、接触网 6C 等系统。接触网是电气化铁路所特有的、沿具铁路轨架设的，为电力机车（动车组）提供电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的主要组成部分之一。其设备无备用性，唯一性，决定其工程的脆弱性与重要性，它是为电力机车、动车提供动力供电的的关键工程，而安全、高质量施工与维护是保证接触网安全、可靠供电的关键所在。 为了应对当前铁路运输发展需要与安全生产压力，必须提高铁路施工、维修质量，保证铁路运输满足人民日益增长的物质文明需要，规范铁路运输生产中人员与设备结合点管理薄弱环节，掘弃人主观危害性，改善作业人员的生产条件。针对电气化铁路接触网施工、维护特点，结合接触网流程管理需要，我们要解决接触网生产中许多不利于提高生产力的因素，实现接触网安全生产，提高生产效率，保障铁路运输安全、高效。 根据铁路总公司的制定《铁路运营线施工安全管理办法》，运营电气化铁路施工与维修必须把确保行车安全放在首位。必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，所有建设、设计、施工、监理、行车组织、设备管理等部门和单位都必须严格执行铁路运输安全生产有关规定[1]。

……………..

 

1.2 课题研究的目的和意义   

本课题的研究与实现，能在保证铁路安全运输前提下，实现铁路运输最高运输效益，劳动生产效率极大提高，在具体铁路供电日常施工维修中解决或实现以下 5 个问题。在目前的作业中，仅从能施工维修的必要往往为了保证安全，牺牲部分效率、资源问题。该项目最小封锁范围、最短停电时间、足够安全裕度，并高效、高质量完成生产任务，有效扩大运输潜能。保证计划、工作票、分工单三者票据的同源性，保证同一项作业的计划、分工单、工作票是绝对一致，避免实施中因不同人操作办理而造成这三者前后不一致，计划的与实施的不同，从而隐含巨大安全风险与事故隐患。同时实现网上审批功能。保证施工维修严肃性，安全保证充分性，按计划、有序安全审核，组织实行，避免与日常运输组织冲突发生。根据线路特点，建立划分最小停电作业单元，人机信息交互，自动生成计划、工作票，降低人工开具计划、工作票、分工单繁琐程度，减轻一线作业人员工作强度。计划、工作票、分工单手工开具，人工网络传递，计划、工作票、分工单的申请、填具都是手工调查、分析，结合行车运输要求，单个开具，对周期修的计划、票据无任何借鉴作用。同时实现票据套打功能。

………..

 

第二章 系统设计与分析

 

2.1  系统的设计目标  

随着铁路飞速发展，为进一步扩大铁路运输供给瓶颈，压缩线路检修天窗率，提高线路利用极限，由过去的‘垂直天窗’到目前普遍采用‘V 型天窗’的接触网检修模式，而突出高空（3 米高空）、高压（临线带电）、严时间（严格控制作业时间）、限范围（严格限制封锁范围、停电范围、作业范围）成为接触网检修的永恒主题。为了良好的产出，必然要提高作业安全措施强度，作业强度、给作业人员提出了更高的要求。 此系统的设计目标就是为了保证有限的空间内最大的发挥，深度挖掘接触网生产运输潜能；降低安全卡控调查、修前调查难度；全面提高接触网生产效率与安全卡控能力，保障铁路运输高效运作。 通过已开发的数据库管理系统，能利用历史数据信息与日常巡视反馈等手段获取第一手数据，来保证数据库信息完全贴近线路的最新、最真实的数据，来自动生成计划、工作票、分工单等票据的关键与核心内容，来保证现场维修、施工的作业条件、作业准备信息的周全性，由过去主要是通过牺牲运输资源获得足够的安全裕度及完成质量的差异，到现在通过作业准备的完备性来保证足够的安全裕度、高品质、高效率完成。这两者的生产差异，在于作业要求不同，付出的劳动代价也是不同，工作强度也是不同的。 另外，网络实时审批流程功能，并具备各种票据套打功能，为作业班组开具票据免除手工书写之劳累。保证各种电子票据查询、保存方便，并现场信息通过票据的互递，便于各级管理部门对于现场情况的安全管控能力，也保证审批的严肃性，作业措施的严谨性。

…………..

        

2.2  系统的设计原则   

为了适应铁路跨越式的发展及能最大限度的发挥接触网生产运输能力，降低安全卡控调查，保障铁路运输高效运作。也为了体现此系统的合理性，高效性及正确性。此系统的设计原则如下：由于考虑适用性，针对本系统的主要功能及系统中数据容量的大小，采用SQL  SERVER  2005 这样的中型关系型数据，其完全满足系统的功能和数据的容量，为了控制系统硬件的成本，在系统硬件上采用一般通用的服务器或配置较高的 PC 即可，完全可保证系统的性能与效率。系统采用 B/S 架构，使用 ASP.NET技术开发而成，降低了系统对运行环境的要求。服务器端选用 Windows server2000/2003 版操作系统，客户端可以使用任何浏览器来访问系统[15]。本系统采用了微软主推的 C#语言进行开发，此语言减少了开发人员   对于语言学习的难道。因为有微软良好且强大的类库保证，使的开发人员可以将大量的时间放在业务分析上。 .NET 的开发框架中包含了多种语言，VB;C#;J#，也相应的包含了多种执行环境，提供了一个可以统一进行编程的开发平台。这样做可以让开发人员更加简单的创建一个网页项目或服务。这样让我们的 INTERNET 程序之间的关联更加简单方便。我们通过了解.NET 框架的层次结构会发现，他包含的三个部分，有 CLR和 services 还有应用模版 [28]。

 

………….

 

第三章  数据库设计....28 

3.1  表的设计...... 28

3.2  存储过程的设计...... 36 

3.3  本章小结...... 44 

第四章  竹节管理系统的具体实现....46 

4.1  系统的总体结构...... 46 

4.2  功能模块划分.... 46 

4.2.1  基础数据管理......... 46 

4.2.2  基础数据录入......... 47 

4.2.3  线路录入..... 47 

4.2.4  流程配置管理......... 48 

4.2.5  系统管理..... 48 

4.2.6  汇总查询与提取导入票据....... 49 

第五章  系统测试与结果分析......55 

5.1  系统的运行环境...... 55 

5.2  使用注意事项.... 55 

5.3  系统测试...... 55

 

第六章  实践管理

 

管理办法：

 1、各车间的【计划】【工作票】【分工单】【变电所工作票】统一由属地班组成员通过牵引供电作业竹节系统开票按 T+4 进行【申报】，并由其所在班组（工班长）12 个小时内完成【班组审核】任务。其在作业中的所涉及的【计划】、【工作票】、【分工单】、【变电工作票】都必须由其管辖的【班组】、【车间】、【调度台】一一审核通过后，才能作为具体实施依据（抢修中办理工作票、分工单、变电所工作票的有关审批手续暂按既有办法执行）。 

2、【班组审核】后的【计划】【工作票】【分工单】【变电所工作票】由所在的车间（**供电车间）技术管理人员在【班组审核】后 24 小时内完成所管辖的【车间核准】任务。 

3、【车间核准】后的【计划】【工作票】【分工单】【变电所工作票】由调度中心所在的调度台（XX 台）值班员在【车间核准】后 24 小时内完成其分管的的【段级复核】任务，还须将其中涉及【段级审批】完成后的计划，按有关要求，及时录入集团施工（维修）平台，并获得调度所、专业处室审批手续，才能作为【作业单位】最终作业凭证。

…………..

 

总结

 

本文设计是根据铁路运输安全生产流程特点，结合实际工作需求，针对电气化铁路的竹节特点，对接触网的施工、维修过程管理中，创新理论、管理方法与手段，利用计算机技术，解决人与设备的主观危害性，通过日常信息积累，甄别与杜绝风险因素点。由于涉及安全审查与计划、工作票、分工单（三合一票据）内容复杂，信息内容不一，如何在今后应用中不断字段信息标准化、统一化，便于信息字段录入，交互，为自动开具工作票安全措施提高完整、全面的信息内容，从而保证开具的三合一票据安全可靠，能成为施工维修高效、安全的关键保证。目前本系统 V1.0 版已经进入应用初级阶段，在试验中虽然发现了的很多不足，但是依然得到用户的广泛好评。 本系统设计主要创新点有： 

1、自创竹节理论-----基于电气化铁路线路内每一点施工必须满足一定条件方可最佳状态下进行，利用线路中的点与‘竹节’及网的关系，以公路标为主坐标，定量与定性结合即公里坐标与线路点匹配信息，其以点描述节，以‘竹节’体现网的组成，通过数学逻辑或的关系，构成竹节系统核心技术原理。 

2、实现三合一，保证计划、工作票、分工单的核心内容来源一致，不因人员变动，而发生改变，杜绝信息内容的波动，也保证审批制度的严肃性与可靠性。 

3、实现工作票、分工单套打功能，而且可根据打印硬件发生改变，通过调整打印坐标参数，保证打印的整洁、美观，更重要的是减轻现场作业人员开票的繁琐性与工作强度。 

4、实现超级打印,，通过对打印区域坐标设置，避免工作票不因格式变化而纠结，实现可靠套打，保证工作票票面打印美观、整洁。

……………..

参考文献（略）

 

 

1绪论

 

1.1课题的背景和意义

随着计算机技术的快速发展以及新型传感器的广泛应用，机器人的应用也越来越广泛，几乎渗透到社会生活的所有领域。自主移动机器人（Autonomous Mobile Robot)作为机器人学中的一个重要分支，是泛指能够在地面上自主移动的智能平台。它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合智能系统，涵盖机械、控制、传感器技术、信息信号处理、模式识别、人工智能和计算机技术等多学科在内的交叉科学。早在20世纪60年代，国外就开始了对移动机器人的研究。随着研究的深入，越来越多相关理论和工程难题相继出现，吸引了相关领域众多专家、学者和工程师的高度关注。而移动机器人在军事战场、工业中环境恶劣的场合以及民用服务等领域中的广阔应用前景使对机器人的研究具有了重要的意义在移动机器人应用领域中，如何能够真实、有效、快速地再现移动机器人所处的工作环境是对其后续研究的重要前提，即首先需要对周围场景进行主动感知。而要想实现人和机器人的交互也必须以让机器人具有主动环境感知能力为前提。在早期研究中，主要用二维激光和摄像头来获取移动机器人周围的场景信息，但由于二维激光传感器只能获取某一高度的环境平面信息，而无法获取实际环境的完整信息，摄像头只能被动获得周围场景的彩色信息，因此对于机器人的任务完成都有着很大影响。目前移动机器人对周围环境的主动感知并将获取的三维环境信息数字化是机器人领域内的一个研究热点。移动机器人所获得的三维场景中包含二维场景无法提供的典型室内环境中桌椅、门窗、楼梯等信息，从而使得远程用户可观察到更真实的场景。通过以上的讨论，以移动机器人为数据釆集平台，通过利用测距等传感器对周围环境进行主动感知，从而可以为机器人自主避障、定位以及导航等提供所需要的尽可能完整的环境信息。而将移动机器人所获取的三维场景进行数字化有助于对机器人所获得的三维场景进行离线处理，如通过对三维场景数据进行修正、精简、压缩、传输与显示来建立三维物体或场景的模型等，而这在虚拟现实、文物保护、地形测量等领域具有广泛的应用前景。

…………

 

1.2环境感知与三维场景数字化研究现状及发展趋势

移动机器人在环境中的决策和行为必须以对周围环境的感知为前提，因此感知环境能力的高低会直接影响到移动机器人决策和行为的准确程度，而三维场景的数字化在虚拟现实、文物保护、地形测量等领域具有重要的实际应用价值。因此移动机器人对环境进行主动感知并将所感知到的三维环境数字化成为了移动机器人领域的一个重要的发展方向。移动机器人进行环境感知所需要的传感器主要有声响、视觉摄像头、Kinect、二维激光和三维激光等。李新德等人采用声n内对周围环境进行感知，首先建立了声纳信度.赋值模型，然后在此基础上用DSmT融合机技术(包括信息过滤器、融合算了和冲突分配器)对16个声纳的不精确信息进行过滤和融合,从而使机器人具备了可以对非结构环境进行准确感知的能力。李丹程等人基于投影几何学和双目立体视觉原理设计了机器人的快速建模方法，采用ICP (Iterative Closest Point)算法，对多个局部三维场景进彳丁融合。同时结合栅格投射理论对全局三维场景模型进行更新孙裙等人用视觉传感器感知周围环境并获得深度数据，同时采用惯性导航系统和GPS对车体进行定位，然后用车体位姿数据对环境深度数据进行补偿从而构建出周围环境的三维地图Sorin M.Grigorescu等人通过立体视觉传感器在同一时刻获得两幅不同的图像，对这两幅不同的图像进行处理得到场景的深度和彩色信息，用Harris角点检测特征匹配算法对相邻两个时刻获得的不同图像进行处理从而获得机器人在这两个时刻间隔内的位移。

………………

 

2基于ROS的SmartROB机器人系统

 

2. 1开源机器人操作系统ROS

本文在第三章用Kinect和ASUS Xtion PRO传感器对周围环境进行感知。Kinect是微软推出的用于延伸之前幵发的XBOX 360游戏机具有人体交互功能的体感外设。Kinect其实是一款三维体感摄影机，可以对动态图像进行即时捕捉，可以接收语音信号并对其进行辨识。Kinect外观如图2. 4所示，其硬件部分包括深度传感器、色彩摄像头（中间）、马达底座、麦克风阵列等。而ASUS Xtion PRO传感器采用了和Kinect相同的核心技术，和Kinect—样具有深度传感器和色彩摄像头，移除了麦克风阵列和控制马达，采用USB口供电，外观小巧，安装简单，在此不加赞述，只以Kinect为例进行介绍。Kinect的深度传感器用于获取环境的深度信息，由红外发射器（左边）和红外摄像头（右边）两部分组成的。红外发射器的型号是OG12/0956/D306/JG05A。红外摄像头型号为微软/X853750001/VCA379C7130,分辨率为320x240，16位色深，获取图像的速率为30fps，深度感应距离是0.8米至3.5米（实测深度信息范围是0.5到9米），水平视角为58°，垂直视角45°,对角70°。

………………

 

2. 2 SmartROB机器人平台

实验环境下的移动机器人要具备操作灵活、运行稳定、结构简单、接口丰富、可搭载传感器等特点，对ROS的使用又需要让机器人适合安装Ubuntu操作系统，对机器人的性能要求较高，因此对从瑞士采购的两个SmartROB移动机器人进行了改造，仅保留了原SmartROB机器人的底盘、电机、编码器和轮子，改造后的带有ASUS Xtion PRO传感器的SmartROB机器人如图2. 2所示。图2. 2所示的机器人有很多模块组成，各模块并非独立工作，是需要进行通信的，在这里称之为内部通信。本文第三章实验采用图2. 2所示的机器人为实验平台，其内部通信即电机控制板和机器人主机之间的通信通过串口进行，数据包格式如表2. 1所示。机器人主机按照表2. 1所示的格式向电机控制板发送控制指令即速度和角速度信息来控制机器人的运动，比如机器人主机连续向电机控制板发送了两个数据包“*v4+0. 5"(速度值+0. 5占4个字节，因此数据长度为4)和“*w5-0. 25"(角速度值-0. 25占5个字节，因此数据长度为5)，则机器人就会以0.5m/s的速度和-0. 25rad/s的角速度进行运动。机器人主机还可以向电机控制板发送请求数据命令来获得机器人实际的运动状态即速度和角速度信息，请求数据命令格式如表2. 2所示。

…………………

 

3基于双Kinect的移动机器人体感控制.......... 15

3.1 SmartROB机器人的控制终端及软件架构 ..........15

3.1.1 远程控制终端 ..........15

3.1.2 SmartROB机器人的软件架构.......... 15

3.2基于体感交互的机器人运动控制.......... 16

3.2.1 Kinect 的幵源驱动 OpenNI.......... 16

3.2.2基于人体骨架模型的姿态识别 ..........17

3.2.3基于体感交互的运动控制.......... 19

3.3移动机器人自主避障与体感控制的融合.......... 20

3.4实验结果及分析 ..........22

3.4.1 体感交互实验效果..........22

3.4.2机器人自主避障与体感控制融合.......... 23

4基于动态补偿技术的三维场景数字化.......... 25

4.1全景三维激光测距系统的标定.......... 25

4.1.1 Hokuyo激光坐标系下数据的获取.......... 26

4.1.2 系统参数的标定 ..........27

4.1.3实验结果及分析 ..........32

4.2基于航迹推算的激光测距数据补偿.......... 35

4.3三维场景的数字化.......... 40

 

4基于动态补偿技术的三维场景数字化

 

4. 1全景三维激光测距系统的标定

全景三维激光测距系统由三部分组成：二维激光传感器Hokuyo，激光旋转云台和移动机器人平台，系统结构如图4.1所示，图中绿色和黄色虚线曲线分别表示云台旋转方向和激光扫描方向。可以看出云台按照逆时针方向旋转。针对系统的三个组成部分，存在三个局部坐标系：二维激光Hokuyo的传感器坐标系、旋转云台坐标系和SmartROB移动机器人的机器人坐标系。如图4.1黄色字母所描述的传感器坐标系的中心为Hokuyo的光心，X轴朝向机器人的上方，y轴朝向机器人的后方，Z轴朝向Hokuyo激光的顶部即机器人的右方；绿色字母所描述的旋转云台坐标系的中心为其旋转中心，X轴朝向机器人的前方，y轴朝向Hokuyo激光的底部即机器人的左方，Z轴朝向机器人的上方；红色字母所描述的机器人坐标系的屮心为机器人两轮巾心连线的巾点在水平面上的投影，X轴朝向机器人的前方，y轴朝向机器人的左方，Z轴朝向机器人的上方。

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结 论

 

移动机器人对环境的主动感知是其进行定位、避障、路径规划和导航等任务的前提，因此能否快速、精确、有效地对环境进行感知对机器人的控制和决策来说至关重要。而三维场景的数字化在虚拟现实、文物保护、考古发掘、数字城市、地形测量等领域具有广泛的应用前景。木文将幵源机器人操作系统ROS (Robot Operating System)运用到了自主研发的SmartROB机器人平台上，并分别用ASUS Xtion PRO传感器和Hokuyo激光测距扫描仪构建了基于体感交互的机器人运动控制系统和移动三维场景数据釆集系统，通过实验验证了所构建系统的实用性和可靠性。本文主要完成了以下几项工作：

(1)基于Kinect的开源驱动OpenNI和Kinect体感传感器设计了机器人的远程体感控制终端，实现了对机器人的远程体感控制。同时采用ASUS Xtion PRO传感器对机器人前方环境进行感知并获取三维点云，并根据点云的分布情况确定避障策略，通过体感控制与机器人自主避障的融合实现了对机器人的安全控制。

(2)针对机械及安装误差导致Hokuyo激光测距扫描仪在旋转时不能准确获取周围三维场景的问题对三维激光测距系统进行了标定，使标定后的三维激光测距系统可以准确的对周围环境进行感知。同时用机器人自身里程计数据对所获取的三维点云进行数据补偿，使机器人具备了在运动过程中准确感知周围环境的能力。最后针对所获取的室内场景三维点云数据量过人，不利于存储、传输、显示和影响后续算法处理的问题，本文对所获取的室内三维点云进行了精简和栅格化显不。同时基于PCL(Point Cloud Library)对三维点云进行了提平面处理，并将所提取的平面进行组合得到了只含提取平面的室内场景。

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参考文献（略）

 

1绪论

 

1.1引言

由于煤矿的井下作业的特殊环境，井上井下人员如果通信不及时，管理人员无法动态监测井下人员，一旦发生事故，救援就会受到影响，且容易发生二次灾害，降低安全救护的效率。因此，如何正确处理安全生产、安全管理的关系，如何精确、及时、高效执行煤矿安全监测职能，对生产职工进行科学管理，保证生产安全、保障抢险救灾、安全救护等工作就显得尤为重要。建立井下人员实时定位监控系统，实现基于GIS的矿井人员定位显示直面图，为煤矿的安全生产提供了及时有效的井下人员定位和监控功能⑴。

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1.2课题研究背景及意义

矿井管理信息化、智能化是现代矿井管理的发展方向。矿井的井下信息是一种实时变化的，灵活的，与位置相互绑定的信息，所包含的信息量十分巨大，因此如何科学、高效地采集监测信息并进行实时有效的信息管理就显得尤为重要。在矿井安全监测系统中,核心内容是对作业人员实施动态的监测，能够及时掌握井下人员的数量、位置并对其实施有效调度，达到协调生产，提高效率的目的。地理信息技术和井下可视化管理软件的有机结合，建立井下人员安全定位系统，采取友好直观的可视化电子平台及井下位置查询分析等技术支持，可使井下监测数据充分得到利用[2]。这样，不仅能够从可视平台上直观看到井下实际人员数量及分布，而且能实时调取目标在各个时间段的历史信息，实现井上井下相互联系，提高工作效率及安全保障。本文所涉及的矿井人员定位及管理系统是一种集人事信息管理，考勤管理，跟踪定位等一体的综合性管理系统。重点在于该系统可以实时观察动态目标的位置信息、移动情况、查询目标的历史数据等，有利于加强煤矿管理层对井下信息的管理。而作为地面生产指挥和管理部门，随时掌握井下人员、车辆的位置信息并加以跟踪就显得尤其重要[3]。假如井下发生事故，如何在第一时间根据井下人员定位软件能获取事故现场的真实状况（包括人员数量和地理位置），将为后续救援工作提供主要依据，能在最短的时间内做出准确判断，减少盲目性。

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2系统设计说明及开发工具选用

 

2.1基于VB和GIS的矿井人员定位及管理系统说明

该系统的开发主要包括客户端端应用程序的开发、GIS定位模块的设计、服务器数据库的建立、连接及维护三大部分[6]。经过分析，我们使用微软公司的Visual Basic 6.0开发工具，以Microsoft SQL Server数据库作为系统的后台操作，利用其提供的各种面向对象的开发工具，尤其是数据窗口这一能方便而简洁操纵数据库的智能化对象，首先在短时间内建立系统应用原型,然后，对初始原型系统进行需求迭代，不断修正和改进，力求达到应用程序功能完备，易使用等特点。数据库则要求考虑其数据一致性、安全性、完整性及可恢复性等[7]。集成二次开发是指基于GIS组件的二次幵发，如MapObjects，Maplnfo等，这些组件都具有GIS的基本功能，以通用软件开发工具如Visual C++，VisualBasic, JAVA等为开发工具，将二者集成进行系统开发。由于底层开发受幵发者能力，时间，财力等因素的影响，独立二次开发提供的脚本语言功能又有所限制，不能脱离GIS平台。因此，结合了 GIS组件的集成二次开发方式就成为当今GIS开发应用的主流[5]。例如用软件平台开发前台EXE，以DDE方式或者OLE方式启动GIS工具软件在后台执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。它的优点在于用户可以根据需要选择控件，降低了系统消耗及软件体积，充分使用GIS平台提供的数据管理分析能力，而且无需专业GIS幵发语言，有利于减轻开发者的负担，这样不仅能大大提高开发系统的应用效率，而且通常可视化软件开发工具幵发出来的应用程序具有更好的外观，更强大的数据库功能，并且具有可靠性好、易于移植、便于维护等特点。

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2.2软件设计需求分析

经过调查分析，结合井下实际情况及煤矿对入井人员的管理需要，实现井下人员定位及管理系统的设计需求主要有以下几个方面[8]:

(1)将井下巷道的布局及开拓方式以图层方式显示出来；

(2)可以按照人员ID或者基站ID检测到人员位置、分布概况及动态变化信息等；

(3)保存人员活动信息，实现人员轨迹回放功能；

(4)具有详细的人事信息管理功能及考勤考核功能；

(5)当井下遇有特殊情况如巷道瓦斯汇聚等可及时报警。

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3系统界面设计及功能实现............ 15

3.1建立VB数据访问............ 15

3.2系统登录启动界面............ 15

3.3系统主界面设计............ 17

3.4人事管理界面的实现............ 17

3.5考勤管理模块的实现............ 21

3.5.1 出勤记录............ 21

3.5.2请假记录............ 22

3.5.3 加班记录............ 23

3.6本章小结............ 23

4 GIS定位模块的设计............  24

4.1集成地图的方法............ 24

4.2地图处理模块及编辑............ 26

4.2.1输入地图预处理............ 26

4.2.2地图的基本操作及编辑............ 27

4.3井下信息管理模块............28

4.4井下信息显示模块............ 28

4.5人员轨迹回放模块............ 30

4.6本章小结 ............32

5数据库的建立及连接............ 33

5.1数据库总体设计思路............ 33

5.2数据库的建立 ............34

5.3数据库的连接............35

5.3.1 有源连接............ 36

5.3.2无源连接............ 38

5.4 本章小结............ 40

 

5数据库的建立及连接

 

5.1数据库总体设计思路

SQL Server 2000是基于ODBC (开放式数据库连接）的数据库应用程序，在程序中应用SQL (结构化查询语句）对数据进行查询。整个数据库包含有人员，设备信息表，人员的历史记录表，GIS空间信息表以及各基站发回的数据表。人员信息数据库的连接则分为通过控件连接和通过代码实现两种方式。由于VB本身提供了大量的ADO数据显示控件，通过连接外部数据源即可实现对数据库的访问，修改控件属性信息即可实现，这种方式比较方便，可以快速的做出功能模块，但缺点在于封装了大部分的功能，即使用不上也依然存在，无形中增加了软件体积。通过代码连接是一种原生的方式，根据需要的功能添加相应的代码，不需要的完全不用写，但是往往这种方法比较繁琐一点，简单的一个小功能就可能需要N行代码实现。

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结论

 

系统采用Client/Server (客户机/服务器）结构，开发的软件主要应用在客户机端，服务器端则是提供数据的管理，共享，系统维护及并发控制等，客户端实现具体的功能。系统总体思想在于建立一个具有定位功能及人事管理功能的系统，目的在于为煤矿等生产企业提供技术支持，使得当井下人员作业时，通过无线自组网络实现人员与基站的通信，然后通过数据采集器返回到服务器端，上位机则从服务器端调取所需要的数据库，进行数据管理功能。核心内容是定位模块的设计，OLE对象连接嵌套的技术使得多个应用程序之间的互操作性成为可能。Visual Basic作为一种面向对象的开发工具，其编程思想就是将对象组装，相比传统的编程思想，这种方法更加简单有效，开发者也很容易上手，尤其在编写管理系统这类应用软件的时候，VB更是体现了其强大的优势效果，众多的控件使得编程像堆垒积木那般简单，可视化编程界面又可以轻松做出既漂亮又实用的程序。

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参考文献（略）