[关键词]木马检测策略 动态博弈
中图分类号：TM925.07 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0282-01
1 引言
近年来， 随着网络应用复杂度的不断提高， 网络攻击方法层出不穷。各种网络攻击方法中， 木马攻击是最具危险的手段之一。一旦计算机系统被种植木马， 就将长期潜伏， 对系统的保密性、可用性造成致命伤害。本文提出了一种在新型木马检测系统中， 基于不完全信息博弈理论的计算机木马检测策略选择方法， 为解决准确检测木马问题提供了新的思路。
2 计算机木马检测系统构成
本文成果应用的计算机木马检测系统由主机信息检测模块、网络信息检测模块和智能决策模块三个模块组成。
主机信息检测模块对主机的文件、进程、网络连接、加载文件等信息结合白名单检测、端口关联等检测方法， 按照检测策略进行检测。网络信息检测模块基于网络协议的分析， 对宿主主机发出的数据包进行层层剥离， 准确获取数据包信息， 同时根据各种信息特征进行统计， 从中发掘可疑网络流量信息。智能决策模块将网络和主机获取的数据根据攻击特征进行逐项分析， 然后对分项结果关联形成检测结论， 最终显示给用户。
3 木马检测与反检测博弈行为分析
3.1 木马反检测的一般方法及分析
木马必须的功能包括隐蔽启动、网络外联。木马反检测方法大体有隐藏进程、隐藏模块、隐藏网络连接、隐藏文件、隐藏服务、隐藏启动项、穿透防火墙。
3.2 木马检测的博弃行为
在木马检测过程中， 自始至终存在着对抗双方检测与反检测的博弈。木马检测系统要制定应对不同等级木马的检测策略。从检测到的可疑程序中将这些正常程序甄别出是系统的重要工作。在计算机被种植木马的环境下， 检测工作是一个双方不完全信息动态博弈的过程， 检测系统必须逐步寻找最优策略， 以达到检出目的。
3.3 不完全信息动态博弃
根据随机博弈的思想， 检测系统的每一个部分检测的结果概括成一种“状态”。双方在该部分的收益取决于各自采用的策略。通常， 一个两方随机博弈用如下七元组描述（S，，， Q，，，β），其中：
一般的木马检测博弈过程如下：在某个检测模块工作的时刻t， 博弈处于状态∈S。，木马从反检测策略集中选择策略， ， 系统从检测策略集中选择策略， 然后木马得到一个收益= （，，）， 系统得到收益= （，，），然后博弈进入第二个状态∈S。
根据不完全信息动态博弈理论， 当期收益不仅取决于当前状态和这种状态下木马与检测系统选择的策略， 还取决于双方针对对方类型所做的概率分布判断。根据随机博弈理论， 木马的收益应该为= （，，）， 假设此时木马对不会被检测出的概率判断为μ， 根据不完全信息博弈理论，其收益为= （，，，μ）， 同理， 假设此时检测系统对木马是否判断出被检测出的概率判断为λ， 此状态下其收益为= （，，，λ）。
4 基于动态博弈的木马检测策略选择
木马检测环境下， 针对一个特定的状态， 策略选择过程为：
（1）首先确定检测系统和木马的策略集；
（2）当前状态下， 确定针对检测系统不同的策略， 木马对被检出的概率μ分布；
（3）根据木马实现技术水平的高低确定木马类型， 然后检测系统确定木马类型的概率分布ν，在此基础上根据木马在当前状态下采取不同的策略下， 确定木马判断出被检出的概率分布λ；
（4）确定木马的收益函数。为了长时间牢固控制主机（I）， 木马需具备反检测手段（T）， 由此确定木马的线性收益函数为：=（I-T）（1-μ）（1）
（5）确定检测系统的收益函数。检测系统的收益函数与木马反检测水平（T），检测系统获取的信息（），木马判断检测系统会采取的检测方式信息（）相关， 由此确定检测系统的线性收益函数为：=（γI-T-）（1-γ）（2）
假设检测系统对木马类型的判断概率是，则对n类木马， 系统在该状态下的收益为：
（6）计算纳什均衡解， 确定木马检测策略。要达到纳什均衡解必须满足两个条件：检测系统采取的策略要实现自己的收益最大化；要使木马的收益尽可能高。
成立的策略'为其最优策略，其中表示确定检测系统所有策略下的最大收益，'为选择该策略下的木马的判断概率。
对检测系统而言，使得条件：
成立的策略'为其最优策略，其中'表示系统在木马自防护策略下的最大收益，'为选择该策略下的系统的检出判断概率。
5 示例与仿真
以主机信息检测部分为例，使用简化策略进行仿真分析。
（1） 确定双方策略集
在主机信息检测状态下，检测系统的策略集。
（2） 确定木马对检测系统策略类型评估的概率μ分布
根据木马反检测能力的高低分为三类，高级木马，中级木马，和初级木马，根据经验，木马对检测系统策略评估正确的概率μ分布如表1。
（4）确定木马在当前状态下的收益
根据经验确定控制主机I值，反检测T值表。
（6）计算纳什均衡解
木马的最优策略是；根据式（3）及表3，检测系统的最优策略是。
6 结论
木马检测策略是木马检测系统的关键之一。本文提出了一种基于不完全信息动态博弈的木马检测策略选择的方法，该方法基于对抗的动态性及对抗双方信息不完全的特点，把信息获取和不完全信息动态博弈有机结合，示例与仿真初步验证了模型的有效性。
参考文献
[1] 闫怀志，胡昌振，谭惠民。网络攻防对抗策略选择模糊矩阵博弈方法。武汉大学学报（理学版），2004，50（S1），103-106.
关键词：PDCA循环；三坐标；筒体
中图分类号：TH7 文献标识码：A
一、选题理由
三坐标测量机主要测量环形类、结构类、筒体类、摇臂类等产品。查阅所有检测记录，筒体类零件所需检测的时间最长，为20分钟，满足不了生产需求。公司遵循“用户至上，质量第一，追求卓越，不断改进”的质量方针，以质量管理体系建设为中心，强化过程控制，结合公司的方针目标，运用PDCA循环的方法来提高筒体三坐标检测的效率。导致筒体零件三坐标检测效率低是什么原因，针对此问题，公司决定成立改进小组，解决此问题。
二、现状调查、目标确定
1 现状调查
小组成员首先收集2012年检测筒体零件各步骤时间，并用柏拉图（如图1）示出：
从柏拉图中可以看出，影响筒体零件检测时间长效率低是：点动测量，占总问题数的80%。
2 目标确定
从以上收集的数据来看，大部分筒体检测时间约在20分左右，点动测量时间为16分钟，占筒体检测时间的80%，其中三坐标设备说明书中的进给速度在（5-30）mm/s之间，但额定进给速度≤25mm/s，所需时间，最多解决3/（7-3）×100%=75%的时间。由计算公式得出提高的时间为20×（16/20×100%）×75%=12分，即三坐标检测筒体零件可以减少12分钟，检测时间能降低到8分钟左右。
三、原因分析
针对筒体零件在三坐标测量设备上点动测量的问题，小组成员运用头脑风暴法，集思广益，开展热烈讨论，将所有因素一一列举出来，然后大家一起讨论、分析，找出影响零件测量时间长的最主要因素。一是缺少辅助工装。在三坐标连续测量零件时，如测量两个零件，第二个零件很难放在第一个零件检测的位置。每次检测零件都必须建立坐标系，多次建立坐标系影响了测量时间。二是检测程序不连续。目前检验员采用手动的摇杆测量，速度慢。摆放零件就不能测量，测量时就不能摆放零件。所以通过分析找出影响检测零件的主要因素是：缺少辅助工装、检测程序不连续。
四、制定措施
针对原因制定了相应的措施见表1。
1 制作辅助工装
由于检验员在检测筒体时，使用摇杆分别手动测量大圆的圆柱和小圆的圆柱，每件零件摆放和检测时间在20分钟左右。依据筒体的外形尺寸制作辅助V型块，并将其固定在三坐标平台上，使其在更换零件时，仍保持在原位。并在V型块位置创建基本坐标系确定理论位置后，其余零件在同坐标系状态下测量。
2 编制自动程序
在辅助的V型块上建立坐标系，固定零件，编制自动检测程序代替摇杆手动测量零件，并且利用自动探针回程时间、更换零件，提高检测效率、降低了检测时间。
五、措施验证
措施实施后，对筒体零件跟踪检测并记录，使用辅助V型块固定零件，创建基本坐标系确定理论位置后检测零件，使零件在同坐标系状态下调用自动程序进行批量检测。筒体检测的时间达到了预期8分钟的目标，同时也满足了生产的需求。通过收集数据对活动前、活动后、巩固阶段的对比（如图2所示），说明采取的措施有效。为巩固筒体零件检测问题完成和推广工作，检验员固定测量程序，固化路线。随后，将检测方法应用在其他零件进行检测，检测方法得到了充分验证。
结语
通过改进，小组成员确实感到团队的力量，小组成员群策群力，立足现场，通过自己的努力，解决生产现场存在的问题，大大鼓舞了大家提出问题，解决问题的积极性。团队意识和质量意识有很大的提高。
提高筒体三坐标检测的效率还存在很多问题，本小组将继续努力，用团队的力量解决现场存在问题。
论文关键词：总排废水，混凝过程，动态监测
钢铁企业是耗水大户，也是废水排放大户，对钢铁废水进行处理后资源化综合利用可降低企业能耗，适应国家节能减排的要求；废水达标后排放可控制水体污染和改善水流域环境，因此钢铁废水的处理具有重要意义。钢铁企业总排放口废水中污染物的性质及其含量和生产过程紧密相关，一般以悬浮物和油类等污染物为主混凝是总排废水处理工艺的重要环节之一，但由于总排废水污染物浓度变化大、水质不稳定，且浮油较多，其混凝过程的在线监测较难实现，相关试验研究内容基本处于空白[1~5]。
光散射颗粒分析技术采用透射光检测连续流水样的方式，光源与待测水样不发生直接接触，并且检测值FI为比值形式，不受透光壁面粘污的影响[6]。因此该技术能有效地避免原水中复杂成分对检测仪的影响，将其应用于钢铁总排废水混凝过程的动态监测具有明显的优势。
总排废水混凝过程中投加PAM可起到显著的助凝效果环境保护论文，既可以保证沉后水浊度达标，减轻后续过滤单元的负荷，还可以减少污泥量，降低污泥处理成本，因此实现PAM最优投加量的自动控制具有重要意义。
利用PDA2000（PhotometricDispersion Analyzer）光散射颗粒分析仪对国内某大型钢铁公司总排废水的混凝过程进行动态监测，试验得出PAM的最优投加量范围，并对监测曲线进行分析，研究了检测值和沉后水余浊的相关关系，为生产中PAM自动投药控制系统的运行提供指导。
1 试验装置与方法
1.1 水样与药液
水样直接从总排污水处理厂的进水总渠中取出，现取现用。
药液为污水厂生产中使用的聚合硫酸铁（PFS）和聚丙烯酰胺（PAM）溶液，均从生产用储液罐中取出，所取药液供当天使用。PFS原液为红褐色粘稠液体，比重为1.47左右，pH值为0.6~1.0论文开题报告范文。使用时配制成10%的稀溶液，实测pH值为1.70~1.75；PAM溶液为固体聚丙烯酰胺通过自动投药系统溶解而成，浓度为0.05%。
1.2 试验装置
试验分为两部分，第一部分为PFS静态混凝沉淀试验，第二部分为PFS和PAM联用时混凝过程动态监测试验。静态试验采用常规烧杯搅拌试验装置，含烧杯、六联搅拌器和浊度仪等。动态试验采用如图1所示的试验装置，采用动态连续运行方式，水样经蠕动泵进入PDA检测仪，动态监测混凝效果。主要操作方法：①预热PDA10min后根据需要调节好仪器增益；②调节蠕动泵转速使取样流速控制在0.07m/s左右（取样管直径为3mm）；③搅拌器快搅速度设定为300rpm/min，搅拌1min；慢搅速度设定为80rpm/min，搅拌4min；④每30s记录一次检测值；⑤动态监测结束后，水样静沉20min，在水面下约30mm处真空取样测定余浊。
2 结果与讨论
2.1 PFS静态混凝试验
将不同原水浊度下沉后水余浊和PFS投加量的关系曲线绘于同一坐标中，得到如图2所示的结果。图2表明PFS的最优投加量在20~50mg/L之间，当投加量小于20mg/L时，PFS的混凝效果不明显环境保护论文，当投加量超过50mg/L后，增加PFS投加量不能有效提高药剂对水中浊质的去除率，过量的药剂反而使得混凝效果变差，余浊也略有升高。
2.2 PFS和PAM联用混凝过程动态监测
根据PFS静态混凝试验结果，在进行PFS和PAM联用混凝试验时，将PFS投加量固定在其最优投量之内，本试验取值20mg/L，然后在0~0.375mg/L范围内改变PAM的投加量，进行混凝过程动态监测试验。
2.2.1 混凝过程动态监测曲线分析
图3混凝过程动态监测曲线显示，检测值较快地增加至最大值后基本稳定，直观地反映出总排废水混凝过程中絮体逐渐聚集成长变大然后稳定的过程。浊度较低时，投加PAM能明显缩短检测值达到最大值的时间，说明PAM的助凝作用加快了絮体的成长过程；检测值随PAM投加量增加而增大，说明PAM的助凝作用使得絮体颗粒粒径增大。
在慢搅过程后期，监测曲线平直，这说明PFS和PAM联用时，在PAM的助凝作用下水中的颗粒聚集形成的絮体较为密实，不易破碎。但图3a中投药量为0.375mg/L时和图3b中投药量为0.25mg/L和0.375mg/L时检测曲线局部呈现先下降后上升的波动，图c中投药量为0.375mg/L时检测值呈缓慢增大的趋势。分析认为，在PAM高投加量下絮体形成过快过大但较松散，在快搅作用下絮体容易破碎，造成检测值相应减小，随着慢搅时间的延长，破碎的絮体又重新组合成更大的密实絮体，检测值也随之慢慢增大。
从试验现象来看，肉眼可见絮体成长的速度以及絮体的尺寸随投药量的增加而增大。当PAM投加量达到0.25mg/L以上的时候，絮体形成的速度明显加快，烧杯内清晰可见粒径较大的絮体；絮体颗粒总数比投药量小的时候明显减少，整个悬浮液透光性明显增强；絮体沉降后污泥堆积在烧杯底部中心较小的范围内环境保护论文，和投药量较低时污泥均匀分布在整个烧杯底部的情况有明显区别。试验结果表明，PFS和PAM联用混凝可显著减少絮体沉降形成的污泥量，在生产中可降低污泥处理费用。
2.2.2检测值和沉后水余浊的关系
图4中沉后水余浊和投药量的关系表明，PFS投加量为20mg/L时，总排废水混凝中PAM的最优投加量为0.10~0.25mg/L。投加量不宜小于0.10mg/L，否则无法保证沉后水浊度达到预期目标；投加量不宜大于0.25mg/L，否则在PAM的助凝作用易快速形成较松散的大颗粒絮体，不利于沉淀，对浊度的去除率没有明显提高，因此过高的投药量会造成不必要的浪费。
对图3检测曲线的检测值FI进行分析整理，将不同PAM投加量下2、3、4min时的检测值FI和沉后水余浊的关系绘于同一坐标中，得到如图4所示的检测值FI和沉后水余浊的关系论文开题报告范文。
图4表明，在PAM最优投加量范围内，2、3、4min时的检测值FI都能灵敏地反映出投药量的变化，且检测值和沉后水余浊具有单调相关关系，检测值随着沉后水余浊的降低而增大。在投药量较小的时候，检测值随沉后水余浊变化的趋势较为明显，即检测值的灵敏度较高，随着投药量的增大，灵敏度有所降低。
图4a表明，当原水浊度较低的时候，絮体达到最大尺寸的时间稍长，故反应2min时的检测值比3、4min时的检测值偏小；图4c表明，当浊度较高的时候，一方面大的絮体在长时间的搅拌作用下容易破碎，另一方面絮体达到最大尺寸的时间较短，在4min时部分大的絮体已经开始下沉，故反应4min时的检测值比2、3min时的检测值偏小。这说明检测值存在时间效应，因此在生产应用中有必要通过现场调试选择一个最佳取样点环境保护论文，为自动投药控制系统提供灵敏准确的检测值，尽量避免检测值的时间效应。
试验结果表明，选取合适的取样点，自动投药控制系统能根据设定的检测值自动控制PAM投加量。但是当投药量超过最优投加量的时候（如投药量超过0.25mg/L时），检测值和沉后水余浊之间无明显相关性，此时投药控制系统将无法正确地控制投药量，因此在生产中应避免出现投药量过量的情况。
3 结论
① 本试验中钢铁总排废水混凝的PFS最优投加量为20~50mg/L，PFS投加量为20mg/L时， PAM的最优投加量为0.10~0.25mg/L。
② 混凝过程动态监测曲线能直观地反映出总排废水混凝过程中絮体逐渐聚集成长的变化过程。
③ PFS和PAM联用时，PAM助凝作用明显，可缩短絮体形成时间，增大絮体颗粒粒径，可显著减少絮体沉降形成的污泥量，降低污泥处理费用。
④ 在PAM最优投加量范围内，检测值和沉后水余浊具有单调相关关系，生产中自动投药控制系统可根据设定的检测值自动控制PAM投加量，但需选取合适的取样点，且避免出现投药量过量的情况。
参考文献：
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摘要：检验检疫实验室是负责检测、检疫来往于国家出入境口岸的外国产品并从事科研的实验场所，研究的项目包括动植物与食品检疫、工业品与原材料检测以及机电产品检测等方面。实验室的科研工作水平和国家的科技发展有着重要联系，对国家经济有着直接影响。
关键词：实验室建设；检验检疫；设计与应用
本文以实验室整体水平发展、实验室模式的构建特点等方面作为着眼点，并以上海检验检疫局检测技术中心为参考实例来分析如何对实验室进行合理规划以及如何对实验室资源进行充分合理的调配。
一、构建功能完善的检验检疫实验室
（一）实验室构建中应注重的方面
我国在出入境疫情监测和控制方面一直做得不错，全国每一个可以出入境的登陆口岸都有检疫实验室，这些实验室发展迅速，而且有许多实验室已经完成了分级管理。
1.理论发展
目前，全国出入境口岸的检验检疫实验室在硬件设备上发展十分迅速，虽然这些硬件设备缩短了我国检验检疫实验室与国际先进水平的差距，但在“软件系统”方面，也就是理论上仍与国际水平有着较大的差距。而在这一门学科上，我国的检验检疫实验室要在理论上进行深度地研究。
2.加强质控
虽然我国的出入境口岸的检验检疫实验室已经向着分级制管理迈进，但各出入境口岸对产品的准确性和可靠性还可做得更好，各口岸的检验检疫实验室必须在质控工作的广度和深度上继续加强。
3.提高检验检疫人员的素质
因为检验检疫产品的质量问题也是多种多样，实验室的检验检疫人员必须提高自身的技术水平和综合素质，能够对世界上的各种新理论、新设备和新技术应用自如，并能在本学科的科研工作中取得成果，以适应未来发展的需要。
4.实验室自身的发展
目前我国各出入境检验检疫实验室的快速发展，从某种角度而言是依靠国外先进的硬件设施的应用，所以我国的检验检疫实验室必须根据国内的实际情况制定一个属于自己的发展方向和发展模式，在理论方面研究出自己的成果，避免我国检疫事业发展受制于国外的技术水平。
（二）实验室构建模式的特点
1.实验室设备
在检验检疫实验中，先进的分析仪器可以给出精确可靠的数据。我国的检验检疫实验室要根据自身的情况条件来改善和补充硬件方面的资源，在手工操作较多的检验工作，如动植物检疫等，全部可以采用全自动仪器进行工作，如细菌分析仪、DNA分析仪、血培养仪等，提升检疫工作的效率，在紧急疫情处理中可以快速地发现进出口岸的疫情并及时进行控制。
2.实验室管理
对实验室里的所有信息使用国际通用的信息系统进行统一管理，包括对实验数据的储存、分析和查询，分析项目的分类、试剂的选择等都可以通过条码系统进行完成。实验室的软硬件建设可以同时进行，让其他各部门可以直接利用到实验室的资源。
3.实验室的布局
实验室的布局可以采用集约化的布局形式，现代的实验室医学日趋集中化，例如在理化实验室尽可能地在一间开放型的大型实验室中进行统一分布，这种布局方式有利于产品的统一接收，也可以充分地利用实验室的空间和人员，便于交流和管理。
另外，实验室的自动化对实验室的布局也有着影响，实验室的仪器大部分都是自动化操作，从对产品的检验到实验报告的储存和分析全部是仪器自动化操作，这样不仅可以高效率地完成实验室的检疫工作，还能使更多的工作人员投入到理论研究中。
二.实例分析
上海检验检疫局检测技术中心是上海出入境检验检疫局的技术保障部门，随着产品检测范围的不断扩大，原有检测大楼用房已经远远不能满足日常检测工作的需求，所以拟新建实验楼来满足各部门实验需求。
（一）总体布局
项目总体布局主要由两大部分组成，分为综合实验楼区与专业检测实验区，考虑到东侧申江路为城市快速道路，其车流量较大，载重卡车产生的震动会对实验室内的精密仪器产生影响，将导致实验结果出现误差，故将专业检测实验区部分设于地块西侧，保证其实验精度。
专业检测实验区整体成E字型向内分布，根据各技术中心检测产品的特点，三大技术中心由三幢独立的建筑组成，其中受理大厅位于E字型中间体块，由连续柱廊、连廊构成，有机的连接各检验检疫功能。同时，根据上海季风性气候的特点，处理后的实验废气应布置在下风方向，由于机电产品检测技术中心产生实验废气最少，故三大技术中心布局由北向南依次是机电产品检测技术中心、动植物与食品检验检疫技术中心和工业品与原材料检测技术中心。
检疫实验楼的整体布局充分展现了集约式布局的优点，实验楼充分利用了每一寸空间，每一个部门在沟通、协作的时候显得非常方便，在遇到紧急疫情的时候可以做出快速反应。
（二）平面布局
检测实验楼规划布局主要涉及垂直布局和平面布局：垂直布局有通排风管道、电梯、空调、各种管路走向等；平面布局包括检测工艺流程控制（样品管理、前处理、检测等），各种功能区实验室的内部布局（动物房、洁净室、恒温恒湿室等），设备层的各种设备布局（空调机组、废气处理系统等）。同时，还要防止检测过程中的污染，包括防止样品污染、试剂污染、仪器污染等。
实验建筑的内容众多，工艺复杂，管道较多，每一层的布局都关系到检疫实验室的工作效率，实验室采用内敛的矩形平面，单走廊形式，核心筒位于建筑物两端，将送检样品的流线和检疫人员的工作流线分开设置，同时位于中心的大空间可进行灵活对空间进行分割，实验楼为了给实验室预留空间，采用了空间模块化来分割大楼空间，为未来的检疫工作和理论实验发展提供了可能。
实验楼的平面分布充分考虑到了实验的每一个流程，使检疫人员在进行检验检疫工作的时候能够更加高效，空间模块化增加了实验空间分布的灵活性，让检测人员有更多的时间进行理论实验。
此外，实验楼采用太阳能热水系统，减少了能源的浪费，给实验留下了更多的发挥空间。
结束语
本文以上海检验检疫局检测技术中心项目作为案例来分析大规模综合性的检验检疫实验室的构建。实验室的设计要根据实验室的性质来进行构建，其中实验室的建设性质、建筑面积、公害处理、目的等都是在实验室建设过程中十分重要，一个功能完善的实验室，可保证研究者的工作效率。
参考文献
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关键词： 防盗报警； AVR单片机； Android平台； LCD12864
中图分类号： TN70?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）08?0117?03
Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing， WANG Zhi?hua
（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）
Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.
Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864
随着人们安全防范意识的逐步增强，作为智能家居系统的一个重要组成部分，家庭监控和防盗报警系统实现了自动监测报警，以使家庭财产免受损失的功能，其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的好坏。与境外安防产品的成熟程度相比，中国安防产品市场的产业结构上呈现出产业区域分布不均衡、垄断程度低、市场占有率低等特点。现在，急需能够低成本检测、显示和报警，并且能够通过智能手机等设备接收实时信息，并实现远程无线控制、具有一定市场竞争力的产品出现[1]。本文设计的家用防盗报警系统，通过各个传感器系统的自动检测，单片机收集传感器信号进行报警数据的处理，并通过串口?WiFi将数据发送到用户的手机上，同时用户也能发送控制命令给单片机，从而实现对整个系统的控制。本设计是单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且能够实现远程无线控制。
1 系统整体结构及软件流程设计
本设计整体分为4个部分：自动检测、声光报警、液晶显示和终端控制，其中AVR单片机是数据处理的中心，控制传感器模块及电路，采集和处理检测到的各种信号，进行计算和判断，从而决定是否启动声光报警系统，并将得到的数据信息显示在LCD12864上，供用户查看；单片机的串口与串口转WiFi模块的串口通过2×3串口线相连，单片机将系统状态信息通过串口发送数据，串口转WiFi模块自动将数据通过WiFi发射到空间，Android手机通过本设计中编写的客户端就可以实现系统控制[2]，系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
单片机部分的程序主要完成自动检测、声光报警和液晶显示功能，其串口接收采用中断方式，只有单片机串口接收到数据时，才会将接收标志receverflag置1，这时才会运行串口数据发送子程序。本设计中，使用了三处中断进行数据处理，另外两处分别是超声波测距子程序和振动检测子程序，超声波测距时，单片机I/O口发送超过10 μs的高电平，然后计时器计时同时主程序循环等待PD2检测到上升沿电平；振动检测时，PD3检测到上升沿电平时进入振动检测子程序，该子程序包含报警设置及显示判断。在液晶显示部分，有3个显示页面，分别有Page_1，Page_2，Page_3作为显示标志，在每个子程序和主程序中，当要显示数据时，首先判断要显示的页面标志是否为1[3?4]。单片机部分程序流程如图2所示。
下面具体叙述报警系统各项功能的实现过程。
2 系统功能的实现
2.1 自动检测功能
2.1.1 超声波测距模块
HC?SR04超声波测距模块可以实现2～400 cm距离的测量，精度可达0.3 cm。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。模块的工作原理：
（1） 采用I/O触发测距，给至少10 μs的高电平信号；
（2） 模块自动发送8个40 kHz的方波，自动检测是否有信号返回；
（3） 有信号返回，通过I/O输出一高电平；
（4） 单片机计时的时间就是超声波从发射到返回的时间，距离=340×[t2]。
2.1.2 震动检测模块
震动检测模块用来检测系统的震动，本设计中用来检测窗户的震动。传感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可触发工作，适用于小电流电路触发。本模块不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮；震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮；输出端与单片机直接相连，通过单片 机来检测高低电平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。
图2 单片机部分程序流程图
2.1.3 红外对射电路
在本设计中，红外发射电路和红外接收电路分别被安装在用户的门和门框上。在门正常关闭的情况下，红外接收管与红外接收管正对；当门打开时，红外接收管接收不到发射管发射出的红外线，此时，单片机检测到的电压数值发生变化。依据门打开的程度，电压变化不同，用户可以自行设定报警电压阈值[5]。
2.2 声光报警功能
2.2.1 蜂鸣器
在本设计中，采用的是有源蜂鸣器，只需要接上额定的电源就可以连续发声。但是在实际设计中，通常采用三极管驱动放大来保障通过蜂鸣器的电流大小，从而保障声音的质量。虽然直接利用高低电平输出能够实现报警功能，但若采用AVR T2的CTC输出功能，能够对频率进行编程，使蜂鸣器发声富有变化，更能够引起主人的注意。在这种模式下，蜂鸣器还可用于进行简单音乐的播放。
2.2.2 发光二极管
在本设计中每路检测都有一路LED相连，显示检测到的状态信息，同时任何一路都会触发蜂鸣器报警。
2.3 液晶显示
AVR单片机在运行过程中，通过传感器模块和电路，自动检测用户住宅的状态信息，并将传感器模块和电路测得的状态数据，通过I/O数据口传输到单片机内部。单片机一方面将这些数据与预先设定的阈值比较，从而判断是否启动声光报警；另一方面，将这些数据显示在液晶显示屏上，供用户实时查看当前的状态信息[6]。系统状态显示页面显示的内容是：门、窗关闭或打开，距离数值。当红外发射管与红外接收管之间有物体遮挡时，可以模拟门打开的状态，此时，门状态由“关闭”变为“打开”，如图3、图4所示。
图3 系统状态显示页面
图4 门由“关闭”变为“打开”
对于窗户和距离是同样的道理，本系统会实时监测用户住宅状态，并同步显示在液晶屏幕上。由于单液晶屏幕显示内容有限，作为交互性的智能设计，要求设计满足用户能够自行设置参数的功能，因此设计了多个液晶显示页面，作为演示，只显示2个页面，分别是状态显示页面和参数设置页面。系统初始界面是状态显示页面，显示当前系统状态。设计2个机械按键供用户切换页面和设计参数，用户可以通过按键切换到其他页面。在参数设置页面，用户通过参数设置按键可以设置灵敏度。灵敏度共分4种：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距离是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm时启动声光报警。参数设置页面如图5所示。
2.4 终端控制
终端控制功能的实现是通过编写一个Android客户端，该客户端可以进行Socket通信，即可以通过给定的IP和端口利用Android手机的WiFi功能连接服务器，进行数据的传输和系统的控制。在本设计中，单片机与Android手机之间进行数据传送时传送的是命令代码，该命令代码是一个16进制数，该数据由8位二进制数组成的单片机和Android手机通过对该数据的8位进行解析，从而得到系统的状态信息 [7] 。客户端使用方法：用户在Android手机上安装该客户端后，打开手机的WiFi功能，在IP，PORT输入框输入IP地址和端口，点击连接按钮，连接成功后，该按钮会显示“断开”；中间区域显示系统状态，当状态发生变化时，其显示会发生变化；下面区域为命令代码输入区域，用户可以根据需要输入相应的代码。
图5 参数设置页面
客户端功能实现：客户端程序初始化：为各个显示控件添加属性，并为按钮添加响应事件；接按钮响应事件：单击按钮时，与指定的IP、端口建立Socket连接；输入流线程：接收输入流，并根据输入流数据对显示区进行设置；命令代码确定按钮：将输入的命令代码通过已经建立的Socket通信通道已数据流的形式发送出去。
3 结 论
本文设计的家用无线防盗报警系统是基于单片机和Android平台，实现了以下几个功能：
（1） 自动检测功能，超声波测距模块检测陌生人与用户住宅的实际距离，振动检测模块检测窗户的振动，该模块与单片机的I/O口直接连接，实时检测模块电平变化，红外对射电路检测房门的开关，房门正常关闭情况下红外接收电路接收红外发射管发射的红外线，与单片机相连的I/O口检测到一定的模拟电压，通过A/D转换将电压数值存储在AVR单片机内部，当房门打开时红外接收电路接收不到红外线，该电压值发生变化，单片机通过与存储的电压数值比较，判断处理。
（2） 声光报警功能，该功能主要有蜂鸣器和LED组成，该部分电路与单片机对应的I/O口连接，当单片机输出相应的电平时，三级管导通，电路就会工作，实现报警功能。
（3） 液晶显示，通过LCD12864将系统的状态信息显示出来供用户查看，同时按键与单片机I/O口连接，通过对按键的判断处理实现系统灵敏度的设置。
（4） 终端控制功能，该部分功能由HLK?RM04模块和Android智能手机实现，HLK?RM04模块的串口与单片机的串口连接，单片机将状态数据通过串口发送出去，HLK?RM04模块自动将串口接收的信息通过WiFi发送到空间，Android手机通过WiFi功能连接到该模块，通过本设计编写的客户端就能实现信息的接收和显示，同时发送对应的命令代码给单片机，单片机接收到命令代码解析后实现系统设置。
根据设计思想制作实物，经验证功能实现良好。本系统利用单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且通过串口?WiFi设备还能将系统数据无线传输到用户的智能手机上，真正实现了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
参考文献
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[4] 陈慧，王宏远.一种基于AVR单片机的树状菜单界面的设计[J].电子工程师，2005，31（6）：68?70.
关键词：入侵检测，否定选择，克隆选择
1.引言
克隆选择是基于人工免疫机制的入侵检测系统中一个重要组成部分。Forrest小组提出的静态克隆选择算法能够在一个静态数据集上建立一个有效的误用检测器，但它最大的缺点是不能适应网络流的变化，即不具有自适应性[1]。在Forrest的静态克隆选择算法中，首先产生随机检测器集合D，D中的检测器都是经过随机产生器产生，再经否定选择后送到集合D中，D中的检测器初始适应度值为0。否定选择的目的，是为了排除和“自体”匹配的无效检测器，使随机产生的检测器，先和“自体”数据库中的所有记录进行比较，若匹配，则丢弃；否则，送入检测器集合D。由于“自体”数据库非常大，因此进行否定选择的时间很长。
J. Kim此此算法略作改进[2]，使否定选择函数返回一个特定的值，作为检测器的初始适应度值，检测器的优劣由适应度值的大小来衡量。可以把适应度值限制在0和1之间，在进行否定选择时，计算产生的每个随机检测器和“自体”数据库中的每个“自体”模式匹配的相异度值，否定选择函数返回这些相异度的平均值，并把这个返回值作为这个检测器的初始适应度值。即
其中：fitness(i)为随机产生的第i个随机检测器；N为自体数据库中“自体”模式的个数；dissimilarity(antibody(i),self (j))为产生的第i个随机检测器和“自体”数据库中第j个“自体”模式匹配的相异度值。论文格式，否定选择。
静态克隆选择算法在一定程度上改进了否定选择算法。但是，传统的克隆选择算法是在静态的抗原数据集基础上进行模式识别的，这种方法对先前已经收集到的数据具有较好的效果[3]。不过，现实环境中(比如网络中的入侵检测)，不停的有新的入侵模式, 也就是说AIS每天面对的可能是各种不同的抗原。更重要的是, 现实中某时刻被认为Self(正常行为模式)，到了下一时刻可能就成了Nonself(异形模式)。因此，我们要求AIS除了具备先前已经描述的具有识别新的未知模式的能力外，当识别器的识别能力不再正确的时候，它应该随时被替换[4]。
2.否定选择算子
检测系统选择两个双亲检测器，采用交叉、变异的方法去产生后代检测器，并用后代检测器中更优的子检测器去代替父检测器中检测效果较差的检测器。由于两个父检测器随机选取，交叉、变异的过程中可能产生无效的检测器，所以有必要用否定选择算法对新生成的子检测器做一个判定，当后代检测器与任一自体抗原匹配时，这个后代检测器就被淘汰。当一个无效后代检测器产生时，检测系统就用同一对双亲检测器基因算子产生一个新的后代检测器。当产生有效后代检测器失败次数超过T时，检测系统就选择一对新的双亲检测器产生新的后代检测器。论文格式，否定选择。
3.遗传选择算子
遗传算法是克隆选择算法的核心。遗传算法的基本原理是直接由自然行为类推而来。每个个体根据问题的好坏被赋予一个适应度。适应度越高的个体有更高的机会与其他个体交叉繁殖进行再生，新产的个体被称为后代，它们共享一些来自于它们双亲的特征。那些适应度较低的个体因为不太可能被选出来，最后都会灭亡。克隆选择算法用遗传算法作为遗传算子，随机选择成熟的检测器，这样能产生更新更优的子检测器。用遗传算法产生的新的子检测器中，有更优的，但也有更不合格的，所以需要用否定选择算法对他们作一个选择。遗传算法是建立在自然选择和群体遗传学机理基础上的随机、迭代、进化，具有广泛适用性的搜索方法。所有自然种类都是适应环境而得以生存，这一自然适应性是遗传算法的主旋律。论文格式，否定选择。遗传算法搜索结合了达尔文适者生存和随机信息交换，前者消除了解中不适应因素，后者利用原有解中己有知识，从而有力地加快了抽索讨程。
下面举例说明基本方法。对于一个给定的优化问题，设目标函数
F=(x,y,z), (x,y,z),FR
要求(x0,y0,z0)使得
F=f(x0,y0,z0)=max(f(x,y,z))
其中 (x,y,z)为自变量，是(x,y,z)的定义域，(x,y,z) 可以是数值，也可以是符号；F为实数，是解的优劣程度或适应度的一种度量；f 为解空间(x,y,z) 到实数域FR的一种映射，那么遗传算法的求解步骤如下:
（1）编码
用一定比特数的0,1二进制码对自变量x,y,z进行编码形成基因码链，每一码链代表一个个体，表示优化问题的一个解。如x有16种可能取值x0,x1，…x15，则可以用4bit的二进制码0000-1111来表示。将x,y,z的基因码组合在一起则形成码链。
（2）产生群体
t=0，随机产生n个个体组成一个群体P(t)，该群体代表优化问题的一些可能解的集合。当然，一般来说，它们的素质都很差，遗传算法的任务是要从这些群体出发，模拟进化过程，择优汰劣，最后得出非常优秀的群体和个体，满足优化的要求。
（3）评价
按编码规则，将群体P(t)中的每一个体的基因码所对应的自变量取值(xi,yi,zi)代入(4-l)式，算出其函数值Fi ,i=1,2,…,N。Fi越大，表示该个体有较高的适应度，更适应于f所定义的生存环境，适应度F为群体进化时的选择提供了依据。
（4）选择(复制)
按一定概率从群体P(t)中选取M对个体，作为双亲用于繁殖后代，产生新的个体加入下一代群体P(t+1) 中。一般P,与F,成正比，就是说，适合于生存环境的优良个体将有更多的繁殖后代的机会，从而使优良特性得以遗传。选择是遗传算法的关键，它体现了自然界中适者生存的思想。
（5）交叉
对于选中的用于繁殖的每一对个体，随机地选择同一整数n，将双亲的基因码链在此位置相互交换，如个体x,y在位置3经交叉产生新个体x’,y’，它们组合了父辈个体x,y的特征，即
x=x1x2x3x4x5[00011]
y=y1y2y3y4y5[11100]
x’=x1x2x3x4x5[00000]
y’=y1y2y3y4y5[11100]
交叉体现了自然界中信息交换的思想。论文格式，否定选择。
（6）变异
以一定概率凡从群体P(t+1)中随机选取若干个体，对于选中的个体，随机选取某一位进行取反运算，即由10或由01。同自然界一样，每一位发生变异的概率是很小的。变异模拟了生物进化过程中的偶然基因突变现象。遗传算法的搜索能力主要是由选择和交叉赋予的，变异算子则保证了算法能搜索到问题解空间的每一点，从而使算法具有全局最优，它进一步增强了遗传算法的能力。
对产生的新一代群体进行重新评价选择、交叉、变异，如此循环往复，使群体中最优个体的适应度和平均适应度不断提高，直至最优个体的适应度达到某一限值或最优个体的适应度和群体的平均适应度值不再提高，则迭代过程收敛，算法结束。
4.多层动态克隆选择算法
为了有效解决上面的问题，对静态克隆选择算法进行改进。引入几个重要的参数和与先前有所不同的新的免疫细胞，称为记忆识别器。即成熟识别器集中除了一般的经过克隆选择生成的成熟识别器之外，还包括记忆识别器。一个参数是生命期限，指的是成熟识别器参与模式识别的期限，当一个成熟识别器不能在规定的期限内识别出Nonself，说明该识别器并不是理想的识别器，应该被去掉；另一个参数是记忆计数器，每当成熟识别器识别出一个异形模式，则该计数器自动增加，当超过预先设定好的阀值时，说明该成熟识别器具有较高的识别效率，因此将其作为记忆识别器加入到成熟识别器集合中。这样，识别器集合具有了多层次性。同时，为了适应Self和Nonself的动态变化，用新增的抗原对成熟识别器进行再选择，去掉那些不再有用的识别器，以降低伪肯定率(误判)。
算法描述：首先初始化识别器种群，计算种群中每个检测器的适应值，在适应值高的检测器中随便选择两个检测器进行克隆繁殖产生子检测器，让子检测器通过一个否定选择过程去掉那些能够识别自体的检测器，这样就得到了成熟的检测器集合。下面是另一个再选择过程，因为我们动态的增加了自体或非自体，所以有必要对成熟的检测器进行一次再选择过程，通过再选择过程的检测器经过监测而达到激活阀值的就激活，而没达到激活阀值的就等待或者死亡。论文格式，否定选择。
算法分析：算法能动态的适应不断变化的网络环境，能够根据环境的要求动态的优化检测器。而在检测器通过初次选择成为成熟检测器后又通过一个再选择过程，这个过程能很好的配合动态新增自体或非自体，因为每次动态新增加了自体或者非自体后原来的一些检测器可能会改变它的属性，如原来合格的成熟检测器可能因为新增自体而变为无效检测器，这个在选择过程就能够把它过滤掉，从而能在保持误报率不变的基础上提高检测率。论文格式，否定选择。
结束语
由于遗传算法的特点，静态克隆选择算法产生的检测器有可能是无效检测器，所以本文提出了一种多层动态克隆选择算法，对每次动态克隆的新检测器再次检测，判断其有效性，从而过滤掉无效低检测器但是本算法也增加了算法的复杂度，这也是日后需要改进的地方。
参考文献
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【关键词】快速血糖仪；全自动生化分析仪；血糖检测；对比分析
【文章编号】1004-7484（2014）07-4712-01
近年来，糖尿病的发病率呈大幅度上升趋势，该病并发症较多，且危险性较大。因此，多次有效的血糖检测在临床上广泛推广【1】。且及时检测、控制自身的血糖水平，对预防糖尿病具有重要意义。临床检测血糖的仪器和方法较多，但以快速检测仪与全自动生化分析仪最为常用。快速血糖仪具有体积小巧、携带方便、操作简单、检查迅速等特点，在即时检验（POCT）中应用普遍。而全自动生化分析仪的测量范围略高，对严重糖尿病患者更为适用。我院对快速血糖检测仪与全自动生化分析仪的检测结果进行分析对比，具体情况如下：
1 资料与方法
1.1临床资料
选取2013年1月至2013年12月期间在我院进行血糖检测的患者300例作为此次调查对象。其中，男性182例、女性118例，年龄为30～72岁，平均年龄为（48.9±4.3）岁。
1.2方法
仪器：（1）瑞特GM300血糖仪行快速血糖检测；（2）奥林帕斯AU400全自动生化分析仪行全自动生化分析检测
方法：（1）快速血糖仪：患者指尖或静脉取血，根据说明书指示使用配套校准片校准后即可使用。每例患者检测三次取平均值记录。（2）全自动生化分析仪：血液离心处理，收集血清。根据说明书指示进行血清血糖检测。
1.3统计学处理
以SPSS 16.0统计学软件对所得数据进行分析处理。采用t检验进行组间比较，视p
2 结果
此次检测的300例患者中，65例患者的血糖值高于27.8mmol/L。快速血糖检测仪未能准确检出。其他235例患者均能准确检测出血糖值。其中，快速血糖仪检测结果为（9.17±4.08）mmol/L；全自动生化分析仪检测结果为（10.28±3.17）mmol/L。虽快速血糖检测仪的结果偏低，但两组数据无显著差异（p>0.05）。
3 讨论
血糖检测对预防控制糖尿病具有重要价值。临床上常以快速血糖仪与全自动生化分析仪进行血糖监测【2】。其中，快速血糖检测仪具有操作简便、检测迅速、体积小巧等特点，在急诊中应用较为普遍。该仪器也存在一定的缺陷，其对血糖的检测范围具有一定的局限性，对>27.8mmol/L的血糖无法检出。虽仪器性能无法满足所有要求，但其检测结果也并非要求代替专业的糖尿病诊断检测，主要为糖尿病的预防治疗提供参考，因此，快速血糖检测的应用价值值得肯定。
但值得注意的是，大多非专业人士以快速血糖仪进行血糖检测。因此，结果的准确性、数据的可靠性得到部分人士的质疑。针对这一情况，我院将快速检测仪的血糖检测结果与全自动生化分析仪进行比较。判断快速血糖检查结果是否具有参考价值。
我院此次以瑞特GM300血糖仪行快速血糖检测，以奥林帕斯AU400全自动生化分析仪行全自动生化分析检测。根据检测结果显示，快速血糖仪检测结果为（9.17±4.08）mmol/L；全自动生化分析仪检测结果为（10.28±3.17）mmol/L。虽快速血糖仪的检测结果较全自动生化分析仪略低，但两组数据无显著差异（p>0.05）。我院认为，除快速血糖检测仪的检测范围受限外，导致结果偏低还与血液影响有关，因快速血糖仪多以之间或静脉血液为主，而该类血液的循环较差、且易受挤压、取血量不足，这些均可对血液中血糖值检查造成一定的影响。因此，快速血糖检测存在较高的应用价值。
总而言之，两种检测方法存在各自的检测优点，如快速血糖仪体积小巧、操作简单、检迅速，且对操作人员无特殊水平要求，更适用于急救患者或家庭使用【3】。而全自动生化分析仪检查血糖值范围更为广泛，不受高血糖的限制，更适用于专业的临床检测。两组检测方法均可为糖尿病的预防治疗提供重要的参考信息，具有较高的临床应用价值，医护人员可根据患者情况自行选择。
参考文献：
[1] 张俊萍.全自动生化分析仪和快速血糖检测仪测定血糖结果的比较分析[J].中国民族民间医药，2012，21（13）：17.
关键词：瞄准具，测试仪，设计与研究
某新型瞄准具是一种航空光学射击瞄准具，它装备于某型歼击机上，可用于配合航炮、航箭、导弹、炸弹等武器对空中和地面目标瞄准攻击。从结构上来说该型瞄准具是一种结构复杂的机电一体化的控制系统，因此，对其进行检测也具有较高的要求。传统的检测方法是用配电盘对瞄准具的各个部件进行通电检查，将检测出的结果人工填写到瞄准具检测记录中去，并对照检修记录中的标准来判断其工作是否正常。由于瞄准具检测需要进行到部件级，需要检测的部件包括综合校验和电动机在内共有10个部件，因此检测瞄准具的全套配电盘就有10个之多。而目前使用的部件测试和总校测试配电盘都是机电式的，这类测试设备主要存在三个文面的不足：
（1） 测试精度不高，配电盘上的测量仪表采用的都是机械指针表头，分辩率底，容易产生误差。
（2） 智能化程度低，使用配电盘进行测试工作时，用户须根据报表逐项设定状态参数，并判断仪表指示的性能数据，填写测试报表。这样工作，操作方法复杂，效率低，且易产生误操作。科技论文。科技论文。
（3） 兼容性差，对于瞄准具的10个部件，用传统方法检测需要10个配电盘，且每个配电盘只能测试一种型号的部件，甚至仅用于一种型号的电路板，这给维护人员使用及其维修和保管带来很多不便。
针对以上的缺点，我们研制了一种用于瞄准具技术性能检测的通用性微机检测系统（简称ITS－3）它是通过计算机数据采集控制系统，该系统的集成化程度和智能化程度高，仅一套系统即可完成全套瞄准具的检测。
系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括计算机、电源箱、接口箱。它提供检测所需的各个接口（如：电压通道、电流通道、电阻通道、DA、AD、DI和DO等）、使被测设备工作所需的外激励电源（电压、电流等）、以及用于数据采集和处理的计算机系统（微机本身）。系统的软件则包括系统软件和应用软件两类，系统软件提供了检测系统的工作环境；应用软件包括检测程序、检测数据库、文本文件等。
下面分别介绍ITS－3系统的硬件和软件的构造特点。
1系统的总体设计与基本工作原理
为了解决机电式配电盘通用性差、智能化程度低、测试精度不高等缺点，本检测系统采用微机数据采集与控制系统，其核心是一台以Intel80586、66为处理器的工业控制计算机，由微机完成各种被测信号及模拟参数的数据采集和数据控制，它提供检测所需的各个接口（如：电压通道、电流通道、电阻通道、DA、AD、DI和DO等）、以及用于数据采集和处理的计算机系统（微机本身）。计算机系统提供的标准接口还需要一套转换电路与被测部件联贯即ITS-3接口电路，它用来完成被测部件的信号匹配、信号调理、信号模拟、信号驱动等，同时还提供使被测设备工作所需的外激励电源（电压、电流等），ITS-3接口电路单独放在一个机箱内，称为ITS-3接口箱。科技论文。根据工控机提供接口的情况以及被测设备的检测需要，本系统采用图1所示的方案。
图1 ITS-3系统设计方案
检测所需电源、数据采集接口、模拟信号等由计算机系统提供，经电缆接入ITS-3接口；被测设备经电缆与ITS-3接口箱相连，与计算机、接口箱形成一个整体（一个完整的测试系统），实现对机载设备高精度、自动化检测；被测设备所需的模拟信号（如迎角信号）由计算机系统提供，经ITS-3接口电路转换和处理送给被测设备，驱动设备工作，被测设备工作后产生的反映被测设备工作状况的物理量信号经ITS-3接口电路进行信号匹配后送工控机，经工业控制计算机系统进行数据采集和处理，测量出被测信号性质、大小，以报表的形式显示器里，供维修人员判断并作为检修的依据。与原有测试设备（配电盘）相比，采用上述方案有以下优点：
（1）的综合机数据采集与控制系统，大大提高了系统的通用性，由于测试接口是由计算机提供的一套通用接口，当构造出一套标准接口后，所有部件都可以用这套接口检测，从而大大提高了系统的能用性，实现了对瞄准具部件综合化检测；
（2）在软件的控制下测试是自动完成的，且检测过程中必要的操作提示信息可在屏幕上实时给给出，使系统的自动化程度大化程度大大提高，实现了对实现了对机载设备的自动化和智能化检的自动化和智能化检测；
（3）由于计算机及接口板的精度和数据采集非常高，本系统的测试精度和速度都比老式配电盘大大提高。
2 系统的硬件设计
前面已经介绍介绍ITS-3系统的总体方案，根据上述方案及分析被测设备的检测信号和所需的模拟模拟信号，本检测系统的硬件设计如下。
被测设备包括以下部件：瞄准具头部、控制盒、电子部件、稳压器、高度机构、加速度计、电动机、放大器、以及综合校验等10个部件；根据工厂检修以下部件的工艺规程及设备的技术条件，我们对被测设备所需的模拟信号和被测信号进行综合分析，总结出瞄准具所需的检测和模拟信号有以下一些种类：检测接口有D/I量和D/O量（用于通路检测）、电流检测（I主、I抬、I迎、I测、等）、电压检测（各种工作电压）、电阻测量（距离和高度电位计安装电阻）等，还需要D/A（用于模拟输入，如：迎角侧角信号等）以及电阻分压器模拟（用于距离和高度模拟信号。以上接口均由计算机系统和插入计算机主板扩展槽（PCI总线）上的接口板提供。被测设备的接口通道分配，则由ITS-3系统接口电路来完成，根据以上分析，设计ITS-3系统接口箱硬件组成如图2所示：
它由一块主板、二块插件板、一块稳压器负载电流调整电路板和设备驱动元件、电源变压器、电流扩展电路等组成，其中插件板是为检测头部、控制盒、电子部件、稳压器、高度机构、加速度计及电动机等部件提供信号匹配的；主板主要联结各个功能模块并实现电流扩展和交流电整流；接口箱一端用一根转接电缆（ITS-3主电缆），通过1号～4号插头与计算机相连，将计算机提供的电源及各接口通道（D/A、A/D、D/I、D/O等）引入到rTS-3接口电路，接口箱后面板上5号、6号插头通过各个部件连接分电缆与被测部件相连，在软件的控制下，实现对被测部件的检测。
图2中1号插件板是电子部件、稳压器、加速度计提供信号匹配；2号插件板是为头部、控制盒、高度机构、电动机提供信号匹配；3号板用稳压器负载电流调整实现大功率电流；检测；主板把系统提供的电流量通道扩展为15路，并对交流电进行整流，为部件提供各种交流电源。
下面以“电子部件”检测为例说明系统对被测部件的测试过程：
直流电源由计算机系统提供，经1号插头进入ITS-3接口箱，（～115伏，400HZ）外接引入，经电源变压器变压和整流电路整流后，从5号插头输出到电子部件，模拟信号（如迎角输入信号用D/A模拟）也从插头进入ITS-3接口箱，经 转换后进入电子部件工作后，产生的输出信号（被测信号）经5号插头回送到ITS-3，经ITS-3电路信号匹配后送到计算机系统，由计算机系统进行数据采集和处理后，其数据处理以报表的形式显示在显示器上，供维修人员判读并作为检修的依据。
为简化设备，提高可靠性，ITS-3接口电路采用模块化结构，在充分分析被测部件的信号种类和性质的基础上，将相似种类的部件匹配电路合并制作在同一块电路板上，并将用途和参数相同的器件合并（如：抬高角线圈Q4模拟电阻R4，它既用于电子部件又用于加速度计检测），以尽量减少使用的器件数目；图2中将电子部件、稳压器、加速度计等部件的转换电路合并在一块电路上（1号插件板），此板上主要转换光流信号；而将头部、控制盒、高度机构、电动机等部件的转换电路作在叧一块板上（2号插件板），此板上主要转换直流信号；这种设计也利于消除检测中信号的干扰。对于测试接口如D/I、电流测试通道等也采用“分时复用”的方法尽量减少硬件的数量，如本系统中计算机系统提供的电流检测通道只有几路，利用ITS-3主板上的扩展电路将其扩展为15路，以满足对不同部件的检测要求。由于采用了以上优化措施，极大地简化了硬件设计，实现了测试系统的通用性，使一整套系统就可代替原有十个配电完成对瞄准具10个部件的检测。且由于使用的器件和硬件接口数量较少，大大提高了系统的可靠性。
3系统的软件设计
本系统的软件包括系统软件和应用软件两类，系统软件提供了检测系统的工作环境，本系统中采用Windows操作系统，因此软件无论从开发还是使用的角度来说都有很大优越性；应用软件包括C＋＋编写的检测程序、检测数据库、文本文件等。由于瞄准具的构造特点决定了需要检测的信号种类和数量繁多，包括电压、电流、电阻、时间、角度、频率、转速等，检测点数量也很多，例如综合校验一项就有32个子项目数百个检测点，而每个检测是点又有操作方法、检测条件、技术要求、实测结果等信息和数据，全套瞄准具的检修记录达数十页纸之多，若将这些信息都放在检测程序中，将使检测程序的编写变的非常复杂和庞大。因此被测设备的有关信息是存放在检测数据库和文本文件中，而不是存放在检测程序中，数据库提供所需的各种状态模拟参数（即检测条件，如需送的DA、电流、触点控制等），这些参数使被测部件按检测所需的工作状态工作来完成检测，并且数据库还将把检测到的反映被测部件工作状态的物理量（即实测结果，如：电压、电流、时间等）数据保存到库中，进行判断以得到被测部件工作状态是否正常的结果；文本文件则提供检测所需的信息（如：界面选择时的提示信息，检测过程中的操作规程信息）以及用于生成检测结果的文档模板。检测程序数据库和文本文件来确定被检设备的检修属性。检测程序与检测数据库和文本文件之间的联结关系则是通过数据库定义的。检测数据库不公存放被测设备的有关数据和体现测试项目的检测方法，而且要确定检测程序、检测数据库、文本文件之间的关联关系。 由于被测设备的检修属性是反映在检测数据库和文本文件中的，因此实现了检测程序与被测设备的分离，使系统的通用性大大增强，因此本检测系统扩展检测其它类型的机载设备非常方便。例如本系统如需扩展检测其它类型的机载设备，对硬件和检测程序不作改动，只需根据设备的性质增加相应的检测数据库和文本文件即可。
4结束语
ITS-3瞄准具检测系统是一种以数字计算机为核心的数据采集与控制系统，该系统具有较强的“以软代硬”功能，自动化程度和测试精度高，软件采用基于Windows操作系统的开发工具设计，人机界面好，操作方便；硬件设计中采用通用接口和电路优化设计，简化了系统的硬件结构，降低了成本，提高了可靠性。它能在修理厂现有的条件下，替代大量的传统维护手段所需的各类专用信号激励装置、专用测量仪器和配电盘，进行机电式瞄准具各部件和总体技术性能的检测及调试。且系统的通用性好，易于扩展检测其它类型的机载设备，为部队和工厂维护和修理工作提供了有效手段。
参考文献：
[1] 吕文龙，刘玉其.射击瞄准具讲义. 中国人民解放军空军飞行学院出版,1996.
[2] 张毅刚, 乔立岩.虚拟仪器软件开发环境编程指南,2002.,8.
关键词：路基路面检测技术；教学模式；考核方式
作者简介：钟燕辉（1975-），男，湖北钟祥人，郑州大学水利与环境学院，副教授；张蓓（1968-），女，河南南阳人，郑州大学水利与环境学院，教授。（河南 郑州 450001）
基金项目：本文系郑州大学教学改革研究项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0143-02
路基路面检测评价与维修技术是郑州大学道路与铁道工程学科的主要和特色研究方向。为使该专业的硕士研究生在道路质量检测和维修技术方面打下坚实的理论和专业基础，同时也使学生了解本学科的最新发展动向及研究成果，启发和培养他们的创新意识以及发现问题和解决问题的能力，特开设了”路基路面检测技术”课程，并将其作为核心专业课程纳入该专业硕士研究生的培养计划。为使该专业研究生掌握坚实的基础理论和系统的专业知识，了解本学科的发展现状和趋势，具有较强的创新精神及自学能力，具备进一步深造的学术基础和科研潜力，具有从事科学研究和独立担负本专业专门技术工作的能力，结合我国对高速公路养护维护高层次专业技术人才的迫切需要，围绕“面向现代化、面向世界、面向未来”的教育思想，教学团队对“路基路面检测技术”课程的教学模式和考核方式进行了探索。
一、课程教学模式探讨
1.采用多媒体教学
“路基路面检测技术”课程的教学涉及多种传统及现代道路检测设备及检测方法的介绍，与工程实际联系十分密切。传统的“路基路面检测技术”课程教学主要依靠授课教师板书式的讲授模式，难以准确地演示和表达路基路面检测设备及检测方法；而学生由于缺少实践经验，对具体工程认识较浅，学习过程完全处于被动接受状态，影响其对课堂知识的准确理解，教学效果难以得到保证。相比板书式教学，多媒体教学具有形象、直观、图文声并茂的特点，能够给学生带来视觉和听觉上的鲜明刺激，增加他们对事物的直观和感性认识。基于此，该课程教学团队采用“教、学、做”一体化的教学理念，充分应用多媒体教学工具PowerPoint以及视频编辑软件，精心制作完成了“路基路面检测技术” 课程多媒体教学课件，对路基路面检测技术的工程背景、基本理论、技术手段、工程应用及该领域最新发展动态和研究成果等进行了深入浅出的生动展示，并逐步在教学中结合多媒体课件进行教学。
近年来的教学实践证明，通过在教学过程中采用多媒体课件能够使学生更加直观地了解多种试验检测方法与手段，对教学起到了良好的辅助作用。例如采用多媒体课件，用动画的形式演示落锤式弯沉仪弯沉检测方法和贝克曼梁弯沉检测方法，使学生对路面弯沉的检测过程有了较为形象的理解和直观的认识，两种弯沉检测技术的对比和优缺点一目了然；通过视频播放道路快速检测与维修整套技术在具体工程中的实施过程，给学生营造一种身临其境的效果。学生通过观看视频并结合老师的讲解，对如何检测道路病害、如何有针对性地对病害实施高聚物注浆快速维修等一些难以通过板书和语言讲授的内容，在较短时间内有了详细、深入、形象的感知和了解。采用多媒体教学，选取来自实际工程的图片和视频，增加了学生的感性认识，激发了学生的学习热情，活跃了课堂气氛，使原本枯燥、平面的教学变得生动、立体起来。可见，多媒体教学不仅大大缩减了教学时间，激发了学生的求知欲，而且也为引进新的教学内容创造了条件，[1]使学生感受到路基路面检测技术不再是枯燥和复杂单调的文字或数据，而是具有丰富实际内涵的知识技术。另外，与传统的以板书为主的教学模式相比，多媒体教学增大了课堂的信息量，收到了事半功倍的效果。[2，3]
2.注重互动式教学
在传统教学模式的长期影响下，不少学生缺乏学习的主动性，习惯于被动接受，课堂教学基本上是老师的“一言堂”，学生很少参与到课堂教学中去，课堂中的双向交流很是缺乏。这不仅难以保证教学效果，而且学生的创造性思维和能力也得不到充分培养。针对这种状况，教学团队尝试采用互动式教学方式。[1]课堂本身是一个动态教学过程，师生之间不仅需要知识的交流，也需要情感的沟通。教学过程应该是师生互动交流，共同成长的过程。教师不仅是知识的传授者，更是学生学习的促进者、引导者和参与者。因此，在课堂教学中要充分考虑学生的心理，启发学生的思维，营造和谐的课堂气氛。[4]例如，讲解到落锤式弯沉仪和贝克曼梁弯沉检测结果相关性这部分内容时，笔者把二者对弯沉的检测结果对比图通过PPT放给学生看，但不直接告诉学生结论，而是首先给学生提出问题，比如你们从这个对比图里发现了什么规律，是什么原因导致了这种规律的出现，你们从这个图里得到了什么结论等问题，让学生带着这些问题思考。思考一段时间后，让学生回答对问题的思考结果。笔者发现学生的参与意识较强，答案也是多种多样，课堂气氛很是活跃。当某一个学生的回答偏离正确答案时，笔者就启发性地点评学生的回答，最终通过这种点评式的启发，综合多个学生的发言给出了问题的完整答案。这种互动启发式教学方法，在实际教学中收到了很好的效果。一方面，课堂气氛活跃了，学生的注意力集中了；另一方面，学生发现问题、解决问题的能力也潜移默化地得到了培养和提高。通过这种互动式教学和畅所欲言的课堂双向交流，学生对“路基路面检测技术”的理解和认识提高了，学习积极性和参与意识也得到了最大程度的调动，学生在一种愉快、轻松、自由的氛围中收获了知识，也收获了学习知识的乐趣。
3.将科研与教学相结合
“路基路面检测技术”课程涉及内容繁多，如果教师仅仅向学生讲解课本上的内容，学生通常会感到比较枯燥，学习兴趣也会降低。近年来，随着科学技术的迅速发展，路基路面检测技术取得了巨大的发展，新的研究成果层出不穷。因此，教学团队在讲解传统路基路面检测技术的基础上，将与之相关的新方法、新技术及该领域的最新研究进展和发展动向等及时引入课堂教学中，这样不仅加深了学生对于基本理论、基本技能的掌握，培养了学生的创新精神，同时也使学生得以了解当前路基路面检测中存在的实际技术问题以及本学科的前沿研究，从而达到扩展学生视野，培养和锻炼学生的科研意识、创新能力的目的。[5]
4.将实践与教学相结合
组织学生参加必要的实习，完成较高水平的实习报告，是理论知识与实践相联系的主要途径。近年来，多种大型先进的无损检测设备在道路工程中得到了越来越广泛的应用，如何使学生在有限的教学课时里尽量多地了解这些先进的设备，对于开阔他们的视野具有重要意义。为此，教学团队在课程内容设计上特意安排了“路基路面检测技术”的实践课，使之与“路基路面检测技术”理论教学课程相匹配。然而这些道路检测设备大多比较昂贵，一家单位很难同时拥有，为了解决这个问题，笔者联系了拥有这些设备的单位，邀请他们共同参与“路基路面检测技术”实践课程的建设。通过这种方式，诸如落锤式弯沉仪、探地雷达、摩擦系数仪、激光断面仪等一批具有国际先进水平的道路大型无损检测设备来到了学校，来到了课堂和学生中间。老师和设备的使用者现场给学生讲解这些检测设备的检测原理和方法，然后将学生分组，让学生亲自动手操作完成一些比较重要的试验，比如弯沉、平整度、路面抗滑性能等的检测。实践课程的开设极大地调动了学生的学习积极性，丰富了学生的知识面，取得了满意的教学效果。
二、课程考核方式探讨
“路基路面检测技术”是一门专业性和实践性较强的课程，这就要求学生不仅能够掌握专业基础理论知识，还要具备运用所学知识自主解决工程问题的能力。传统的标准化闭卷考试方法往往将学生局限在死背硬记的圈子里，不利于培养学生的综合能力和创新意识。因此，如何寻找一种科学合理的课程考核方式对于课程教学至关重要。研究生教学具有不同于本科生教学的特点，要时时处处培养学生的创新意识，锻炼学生发现问题和解决问题的能力。近年来，教学团队尝试采用开放自选题式的课程考核方式，让学生在课程学习过程中自己发现问题、提炼问题，然后自己解决问题，通过写课程论文的形式将自己对某一问题的发现、解决过程以及得到的相关结论用规范的科技写作的形式表达出来。在课程一开始，老师就对学生明确课程的结业方式，这样学生就会带着探索发现的心态去寻找问题，并努力通过各种方式寻找解决问题的途径和方法。实践证明，这种开放自选题式的课程考核方式，不仅大大提高了学生的学习兴趣、学习自觉性和积极性，而且也培养了学生的科技创新意识，锻炼了学生的科技写作能力，提升了学生的综合能力。
三、结语
随着我国交通基础设施建设的迅速发展，高速公路通车里程不断增加，路网规模不断扩大，道路养护维修任务日趋繁重，急需大量高素质的道路检测维护专业技术人才。为了提高“路基路面检测技术”课程的教学效果，更好地培养道路与铁道工程专业研究生的专业素质及工程实践和创新能力，教学团队结合多年的教学实践对课程的教学模式和考核方式进行了系统的探讨，指出在教学过程中采用多媒体教学、将科研和实践与教学相结合、实施互动式教学等手段是激发学生学习主动性、提高教学品质的重要途径，而在考核环节采用开放自选题式的课程考核方式是培养学生科技创新意识和能力的有效措施。目前，“路基路面检测技术”已成为郑州大学道路与铁道工程专业硕士研究生的核心和特色专业课程。当然现阶段还存在着一些不足，教学团队会进一步探索更加有效的教学方法，为把该课程建设为精品课程而继续努力。
参考文献：
[1]李晓龙，郭成超.“隧道工程”课程教学模式探讨[J].中国电力教育，2011，（29）：96-98.
[2]孙明磊，朱正国.“隧道工程”课程教学改革与实践[J].教师，2009，
（20）：60-61.
[3]施成华.隧道课程互动式教学方法的探索与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2009，（3）：234-235.
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