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： 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
[1] 朱丹.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统[J].绍兴文理学院学报，2010，30（10）：69?72.
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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：光电检测技术；培养目标；教学改革
作者简介：闫俊红（1978-），女，内蒙古包头人，内蒙古科技大学信息工程学院，讲师；李文涛（1963-），女，内蒙古包头人，内蒙古科技大学信息工程学院，教授。（内蒙古 包头 014010）
基金项目：本文系内蒙古科技大学教改项目（项目编号：JY2011021）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）04-0056-02
一、“光电检测技术”课程教学现状
光电检测技术在科学技术的发展史上占有重要的地位，“光电检测技术”的教学和研究也越来越得到国内外高等院校和科研机构的重视。目前国内开设“光电检测技术”课程的高等院校达50多所，专业覆盖了测控技术与仪器、光电信息工程、光信息科学与技术、电子信息工程、通信工程、应用物理、探测制导与控制、生物医学工程等。[1-3]
内蒙古科技大学（以下简称“我校”）测控技术与仪器专业充分结合教育教学背景及教学资源，以培养宽口径、综合实践型人才为目标，以光机电算一体化为主体，以光电为特色，开设了“光电检测技术”课程，对于培养具有创新能力的综合实践型人才具有良好的促进作用。该课程衔接了“工程光学基础”、“单片机原理及应用”、“智能仪器”等，不仅能够使学生了解光电领域新技术的发展和应用，更有利于培养学生的综合实践能力和创新能力，拓宽测控技术与仪器专业的就业口径。“光电检测技术”课程具有内容多、应用性强、发展快等特点。如何通过课程教学与实践，使学生熟练掌握各种光电检测系统的设计，提高学生的综合实践能力，各高校测控技术与仪器专业都做了很多探索。[4，5]本文根据自身的教学实践和对我校测控技术与仪器专业的教学开展情况，结合我校的培养目标对“光电检测技术”课程的理论教学与实践教学做出了改革探索，提高课程的教学质量。
二、“光电检测技术”课程改革思路
“光电检测技术”课程是我校测控技术与仪器专业一门重要的专业基础课。该课程内容丰富、实践性较强，着重培养学生计算机应用、测量与自动控制、智能仪器设计等领域的综合实践能力。根据培养目标和专业设置的变化，我校“光电检测技术”课程经历了几次改革。第一，为适应光电检测技术的蓬勃发展和学生就业的需要，开设了本课程，共50学时，包含了光电子和光电检测两部分，课程的内容主要是光电传感、检测原理及光电检测系统等几部分。第二，由于测控技术与仪器专业培养目标及培养方案的调整，为满足我校学生的就业需求，将该课程的教学内容及教学学时数进行了改革，内容上着重光电检测及光电检测系统的设计，学时更改为32学时。第三，为突出本校的办学特色及教育教学优势，在教学过程中不仅注重基础理论的讲授，更注重对学生综合实践能力的培养，对“光电检测技术”课程教学环节及实践环节进行改革，以培养工程实践型人才为目标，充分培养学生创新思维和综合实践能力，满足社会对高层次检测技术人才的需要。
三、“光电检测技术”课程教学改革实践
1.教学内容改革
由于开设“光电检测技术”课程专业的多样性，应根据各个专业的培养要求合理选择教学内容。结合我校测控技术与仪器专业的培养目标，对“光电检测技术”课程的教学内容进行了改革，目的在于使学生通过课程的学习，既了解光电检测技术的发展前景、光电器件的工作原理及光电检测的基本方法，又能对光电检测系统的设计有整体的把握，达到课程的教学目的。具体改革方案如下：
（1）注重基础，突出重点难点，合理安排教学内容。目前“光电检测技术”教材内容各有优缺点，有些教材较注重基础理论、基本原理，而对光电检测系统设计的内容介绍较少；有些教材兼顾理论教学与实践教学，但对于光电检测领域新技术、新发展的介绍较少，使教材内容落后于光电产业的发展；有些英文教材在光电检测技术新发展方面的编写较为突出，但对光电检测技术及光电检测系统的整体性上把握较差，且与教学大纲不符。因此必须结合本专业需求，合理选择“光电检测技术”课程教材内容，做到基础知识重点讲授，难点重点精讲细讲。例如光电检测器件是光电检测技术的重要内容，在教学中着重讲解光电器件的工作原理、结构、性能参数及应用范例，而对于光电检测器件的偏置电路、前置放大电路、匹配滤波等前期课程中已经涉及的内容进行略讲。光电探测器分为光电效应型和热电效应型，由于热电器件在“热工测量仪表”课程中为重要学习内容，在本课程的教学中将热电器件一章改为自学。而涉及计算机接口等内容由于在“单片机原理及应用”中详细讲解，在本门课程中将其删去。
（2）结合测控技术与仪器专业的培养目标及专业设置，补充反映专业特色的内容。结合我校冶金背景、测控技术与仪器专业的培养目标及学生的就业需求，加强本课程与其他专业课程的衔接，对光电检测的新理论、新技术、新应用和新成果进行了补充。例如在光电检测方法的讲解过程中以智能机器人定位技术为例介绍光电器件的应用，激发学生自主学习的动力。在讲解光电位置传感器时，以光电位置传感器用于智能汽车防追尾系统为具体案例，启发学生认真思考，激发学生的学习兴趣。在讲解激光器、光电耦合器件CCD的过程中，结合器件的应用背景，把器件最新的制作工艺、应用前景介绍给学生，并将光电耦合器件CCD的成像原理与手机采用CMOS的成像原理进行对比，激发学生的学习兴趣。根据学生的就业需求，在课程的教授过程中补充与冶金企业生产过程密切相关的光电检测系统。例如基于CCD的锅炉燃烧控制系统，以光电耦合器件CCD获取锅炉内部燃烧图像，用图像信息确定炉膛内部的温度分布，确定锅炉内部燃烧机理，及时有效控制锅炉燃烧效率，达到锅炉温度控制目标。结合科研课题“基于CCD的比色测温研究”，将CCD的应用领域进行拓展，使学生系统全面地掌握光电系统的设计，培养学生的工程实践能力。
（3）立足培养综合实践型人才，加强光电检测实践教学环节。实践教学有利于培养学生的综合实践能力和创新精神，该教学环节学时有限，如何在有限的学时内完成预期的目标，必须对基础验证型实验、综合型实验及创新型实验的比例作出调整。光电检测实践教学以我校光电检测实验室为基础，秋实科技创新实验室为媒介，构建实用型光电检测实验教学平台。在具体实践教学中，采用基于项目设计的实验教学方法，合理保证基础验证型实验，并结合集中演示的方式进行教学，提高综合型及创新型实验的比例。我校光电检测实验室的主要实验设备有CSY-2000型光电检测实验台，包含光电传感器模块、信号采集模块、信号处理及自动控制模块等。在实验室内不仅可以完成光电探测用光源、光电探测器原理及特性等验证性实验，还可以根据具体的对象搭建实用的光电检测系统。秋实电子实验室致力于鼓励大学生完成科技创新活动，在光电检测实验平台的基础上，结合秋实电子实验室现有设备，可以完成综合设计型实验，例如智能机器人视觉系统、智能小车竞速系统、智能小车防追尾系统等设计，帮助学生在完成“光电检测技术”基础知识、系统理论学习的同时，提高学生的实践动手能力，使学生通过实践环节的学习，达到培养工程实践型人才的目标，并结合科研课题增设创新型实验，以具体的科研项目拓展实验教学内容，及时反映光电检测的最新发展情况，培养学生的科研创新能力。
2.教学方法改革
“光电检测技术”是一门多学科交叉科学，如何提高教学质量、提升教学效果，使学生既能有效地掌握基础理论、基本方法，又能灵活运用基本原理。传统的以课堂教学为主、实验教学为辅的教学模式必须进行改革。
（1）有效地将课堂教学、实践教学相结合，引入多元化教学方式，增强教学效果。如讲解光电效应的过程中，采用图文并茂的多媒体课件形式，制作动画效果，将涉及半导体理论的抽象原理直观形象地演示出来，并以日常生活中光电探测器的应用为实例，激发学生的学习兴趣，拓展学生的视野。在讲授光电器件的性能参数过程中，量子转化效率、光电响应度、光谱响应范围、光电响应时间等性能参数均为抽象的物理参数，而光电器件的性能参数又是光电检测系统设计的关键，在讲授中以光电检测系统中光电器件性能参数变化对系统测量结果产生的影响为例进行讲解，以直观的数据将抽象的物理参数简单化。
（2）充分发挥学生的主观能动性，提高学习效果。在课堂教学过程中，充分发挥学生的学习积极性，加强学生与教师的互动，活跃课堂气氛，提高学生的学习效果。如绪论部分引入光电产业的发展前景，以日常生活中的小故事为例，引出光电产业的背景及发展趋势；以创新型实验为例，鼓励学生根据日常生活中的测量参数设计光电检测系统，发挥学生的主观能动性，培养学生的综合实践能力。
（3）改变考核手段，注重培养学生的综合能力。课程考核是评价课程教学质量的重要手段，传统的考核方式均采用卷面形式，具有一定的局限性。本课程采用卷面考核成绩、课堂提问、综合设计作业成绩相结合的考核方式。其中课堂提问成绩根据课堂提问结果给出，及时考查学生对所学知识的掌握程度。综合设计作业成绩以学生所完成的综合型创新型实验报告书给出，全面考查学生的综合能力。将三部分成绩结合起来，合理反映学生对于本门课程的学习情况。实践表明这种方式极大地调动了学生的学习积极性，取得了良好的效果。
四、结论
结合我校测控技术与仪器专业的培养目标及学生的就业情况，对“光电检测技术”课程教学进行改革，首先对课程教学内容体系进行了优化，接着采用项目教学法对原有实践教学环节进行改革，加大综合型创新型实验的比例，最后对教学方法进行改革，以有效的教学方式达到预期的教学效果。实践结果表明，课程内容体系改革、实践教学改革和教学方法改革提高了本课程的教学效果和人才培养质量。
参考文献：
[1]罗先河，等.光电检测技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，
1994.
[2]雷玉堂.光电检测技术[M].第2版.北京：中国计量出版社，2009.
[3]郭培源，付扬.光电检测技术与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
关键词：人工免疫；故障；智能分析
中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0167-02
Abstract： with the advancement of industrial technology， process control system technology is becoming more and more complex and integrated in the control system to monitor， discovery and troubleshooting system plays an important role. The fault analysis as a basis for the industrial process automation detection， intelligent analysis is particularly important， in today with the rapid development of computer technology， the working mechanism of artificial immune system inspired and based on artificial immune fault intelligent analysis research provides a theoretical basis.
Key words： artificial immune； fault analysis； intelligent
从控制论配提出到现在，在科技不断进步的同时，过程控制技术已经发展成为现代工业领域中一个重要的组成部分，在化工、电力、石油、冶金和钢铁产业中应用极为广泛。在过程控制系统逐渐复杂化和规模化的今天，系统通常被用于各种较为极端的危险环境中，一旦过程控制系统出现问题，不仅仅是设备出现问题，严重可能会发生重大安全事故，造成人员伤亡。事故所产生的损失，远远高于系统本身的损坏，对行业发展造成难以想象的危害。在实际情况中，对基于人工免疫的故障分析系统的应用和推广，建立较为完善的故障智能分析系统对工业的发展十分重要。在故障智能分析系统的使用中，提早发现和排除故障，保障设备和工业生产的正常安全进行。
1 故障分析存在的问题
故障分析系统发展到今天，许多故障分析和检测的方法已经在研究中被提出，在实际生产中，这些理论研究被广泛应用，但是在应用效果上，仍然存在很多需要解决的问题，具体主要包括以下几种情况：
1.1 据压缩问题
在计算机网络逐渐在各种工业中的应用过程中，传感器检测的状态数据大量的被储存在计算机中，随着时间的不断积累，数据的存储量逐渐增多。因此，工业中运用的计算机中储存了大量的历史数据。这种情况使得计算机在后期的故障分析中很慢有效的完成数据整理。
1.2 故障样本难以获取
在计算机数据存储能力不断提升的同时，计算机对工业设备的正常运行分析数据读取较为容易，但是在故障数据传输中，计算机不容易获得。这造成计算机很难对存在大量数据的故障及时有效的作出分析。
1.3 缺乏具有在线学习能力的故障分析方法
在工业的生产过程中，在技术更新的同时，设备也会出现一些新的问题。由于现有的故障风险系统（如神经网络系统）不具备在线学习的能力，需要人为的对故障分析系统中故障类型样本进行更新，降低了系统的工作效率，有可能造成重大安全事故的发生。因此，对故障分析系统的在线学习能力的加强十分必要。
2 基于人工免疫的故障智能分析实现
所谓的故障智能分析系统就是通过对设备运行的过程中，系统对设备产生的故障进行智能分析，保证系统能够准确有效的对故障进行分析。故障智能分析系统对设备故障发现可以使得工作人员及时对故障做出反应和处理措施，减少从发现故障到问题解决之间的工作时间，确保安全生产和高效生产，降低运行成本。
在工业的设备不断复杂的过程中，传统的故障分析系统难以满足工业发展需求，工业中急需具有故障智能分析的系统代替原有的系统，以应对工业生产中日趋严峻的生产形势。生物的免疫系统是一种可以学习、记忆、新事物识别和自我不断更新的系统，它是一种具有智能的控制系统。通过准确识别各种入侵病原体的本体并及时将病原体消灭。故障智能分析系统具有和人体免疫系统相同的运行机制。通过借鉴免疫系统对问题的分析与处理过程，探索可以与免疫系统相似问题处理过程，准确迅速的识别设备的故障，是本文研究的主要目的。
故障智能分析的过程如图1。
将现场采集的样本数据预处理后储存在计算机的运行空间中，利用故障检测装置对样本数据进行匹配计算。如果结果一致，说明设备发生故障。通过记录下匹配的数据，在故障智能分析系统中对故障类型进行激活和智能判断记录。
2.1 故障样本归属判定
为了是吸纳系统中对各种可能发生的故障的涵盖，本文提出的故障智能分析系统中可以存在检测器之间的范围重叠。这样可能会长生另外的问题，即不同的故障检测装置在故障检测过程中可以对同一异常检测，数据分析计算机网络在对故障进行匹配时发生对个检测装置产生同一故障显示。所以，需要对故障进行一个检测的归属划分。
1）最近距离机制：在检测装置进行模拟训练时，按照故障在检测装置中的“距离优先” 进行模拟训练，在后期的应用于训练保持一致性的原则下，对故障进行“距离优先” 的原则进行样本的归属划分处理，应用对应的分析装置。
2）最大数量机制：在使用“距离优先” 原则对检测装置进行模拟训练时，在故障发生检测装置仲裁时要进行检测装置数量判断。统计出同类故障在各个检测装置中出现的次数，判断出现次数最多的检测装置对该类故障的存在进行激活。当故障智能分析方法中使用的初始检测器是由故障样本直接产生的，由于省略了训练过程，在面临多检测器被激活要判定被检出样本的归属时，既可以采用“最近距离”机制也可以使用“最大数量”机制。
2.2 检测器更新
在故障智能分析系统中导入具有更新功能的运行机制。通过借鉴免疫系统运行记录，被事故激活的检查装置要能够对自身进行复制和更新。在故障分析数据中，激活检查装置的复制功能是将故障数据在同类检查装置中激活，更新则是对事故的储存空间进行位置预留。可见，实现克隆选择的方法有很多种。为了实现算法的自动收敛，而不用如上一章的故障检测方法中通过规定检测器总数控制检测器的更新，本章提出了一种新的检测器更新实现。在故障智能分析完成后，被检测出的异常点不用于直接产生新检测器而是被移动到其所属的检测器边缘上，在新的位置计算该点是否被自体或其他的检测器覆盖。
3 总结
在工业设备逐渐集成化和复制化发展的今天，故障分析系统对设备运行的检测和控制尤为重要，通过及时发现故障，排除故障，保障设备的正常运行，对工业发展的安全生产越来越重要。本文正是在免疫系统各种智能机理的启发下，对基于人工免疫的故障智能分析方法进行了相关探索。
参考文献：
[1] 王维，张鹏涛，谭营，等. 一种基于人工免疫和代码相关性的计算机病毒特征提取方法[J]. 计算机学报. 2011（2） .
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[5] 吴康. 基于SVM与小波变换的微小型无人直升机传感器故障分析[D]. 浙江大学，2010.
[6] 潘腾. 基于虚拟样机的四驱采煤机搬运车的研究[D]. 太原理工大学，2010.
关键词：文本；信息过滤；敏感词
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）34-8187-05
1 概述
随着互联网的发展，人们享受网络技术带来的美好生活，同时也使某些不法分子通过网络传送非法信息。随着网络技术的发展和应用，网上色情、暴力、反动等不良信息时有传播，而且有泛滥的趋势，因此，网络信息安全值得大家去关注和研究。在此背景下，为了滤除网络文本内容中的不良信息，减少不良信息在网络中传播，为网络用户提供一个良好健康的信息资源环境，就需要建立一个高效的信息过滤系统，对信息者所的信息内容进行分析过滤，滤除其中的不良信息内容。该文主要是研究与设计文本内容信息过滤系统，使用PHP开发，该系统做为PHP网站的一个功能接口，对信息者发表的评论、文章内容等信息进行监控，通过信息过滤系统分析，过滤其中出现的不良信息，再将过滤后的信息内容返回给网站，最后网站再将信息。该文对文本内容信息过滤技术进行研究，净化网络文本信息，为网络用户提供一个良好健康的信息资源，就需要建立一个高效的信息过滤系统，对信息者的信息进行分析过滤。该文在理论研究的基础上，设计了一个文本内容信息过滤系统，并应用于中小型网站，获取用户发表的评论、文章等内容信息，通过信息过滤系统分析，过滤文中出现的不良信息，再将信息返回给网站，网站再将信息。
2 系统功能需求
文本内容信息过滤系统对网站信息、公众信息公开申请和网站留言等模块内容实现提交时的自动过滤处理，发现有谩骂、诽谤、等非法言论进行自动过滤，并给用户友好的提示，同时向管理员提交报告。从而大大提高了审核速度和效率。使用PHP开发设计文本内容信息过滤系统，该系统可将文本内容中的有害信息滤除，并可对已经发表的文章内容进行检测，得出检测结果，通知管理员对该文章进行相应的操作，如修改或删除操作。信息过滤流程如图1所示。
（1）数据库设计
使用MySQL数据库，设计结构清晰，方便管理的词库表、用户表与日志表等，词库表中包含了敏感词名、敏感词、词类别等信息。用户表中包含了用户名、用户密码、用户类别信息。日志表则包含了检测结果、URL地址、原文章内容。
（2）中文简体转繁体功能
MySQL数据库字符集设置的为GBK格式，敏感词为简体。而在用户发表文章时，文章内容信息往往含有繁体敏感词。在对用户发表文章中的文本内容，进行信息过滤时，需要进行敏感词的简繁转换，提高信息过滤的准确性。中文简体转繁体流程如图2所示。
（3）中文转换拼音功能
许多敏感词都以拼音字母的形式出现在各个文章中，中文转换拼音的功能应用到文本内容信息过滤系统中，可以有效地滤除文章中的有害敏感词信息，使得过滤有害信息更加精确。中文转拼音流程如图3所示。
3 系统设计
本系统整体上包括四大模块：后台管理模块、信息过滤模块、页面检测模块和自动安装模块。后台管理模块为管理员提供一个管理敏感词库、用户管理、权限管理等操作后台。信息过滤模块为本系统的核心模块，将文本内容的敏感词进行分析，过滤文本内容中的非法词汇。页面检测模块是检测远程URL地址，提取网页源码，分析其中的文本内容滤除有害信息。自动安装模块是对系统进行配置，如数据库连接信息，创建系统管理员，并生成配置文件。文本内容信息过滤系统结构如图4所示。
3.1 后台管理设计
本系统为管理员设计一个友好、简洁、功能完善的后台管理，管理员能够进行用户的管理，词库的管理，对词库中数据可增加、删除、修改、查询等操作以及权限管理。
3.2 信息过滤模块设计
信息过滤模块包括了简繁转换，中文转拼音与信息过滤，喜好词生成等功能。能够对用户发表的文章中的不法信息进行滤除，对用户所搜索的关键词进行分析，智能生成喜好词，方便用户搜索自己感兴趣的信息。
3.3 页面检测模块设计
页面检测模块用于检测未经过信息系统过滤已的文章或评论，可对多页面检测，并将检测结果入库，得出分析报告，管理员根据报告内容，可对原URL文章的内容进行修改或者删除操作。
3.4 自动安装设计
自动安装模块是用于对系统进行全新安装，进行三个步骤安装。第一步：填写系统配置信息，生成配置文件。第二步：创建系统管理员。第三步：创建系统数据库，包含了系统敏感词库。
3.5 数据库表
本系统针对系统功能的分析，设计了5张表：用户表、角色分类表、敏感词表、敏感词分类表和日志报告表。对系统表的设计满足了第三范式，消除了多值依赖和传递依赖。
4 关键模块的实现
4.1 简体转繁体模块
通过简体转繁体功能，可以将简体转换为繁体。当用户发表的文章或评论内容含有繁体敏感词时，信息过滤系统也应分析文本内容中的繁体敏感词。本系统采用对文本内容进行分析时，将词库中的简体敏感词转换为繁体，繁体敏感词不需要存储在数据库中，从而减少词库的容量。
简体转繁体函数实现代码如下：
4.2 中文转拼音模块
中文转拼音功能是将中文转换为拼音字母形式。目前，很多用户发表的文章中往往含有以拼音字母形式出现的敏感词。若是将敏感词的拼音也存入数据库中，这会增大词库的容量。本系统采用在对文本内容分析时，对其中的拼音形式出现的敏感词，先将中文转换为拼音形式，再进行分析过滤操作。
关键代码如下：
4.3 信息过滤模块
信息过滤模块用于过滤文本内容中的敏感词。通过将文本内容中的字符串与词库中的敏感词进行比较是否匹配，若匹配，则进行过滤替换操作，当文本内容分析过滤完毕，计算文本内容中所有敏感词的敏感值总和，当该值大于等于过滤阀值时，改文本内容不予。
信息过滤模块的设计思想：第一步，取出词库中第一个敏感词，与文本内容的字符串进行比较是否匹配，若匹配，则进行过滤替换操作。第二步，将该敏感词转换为繁体，再与文本内容的字符串进行比较是否匹配，若匹配，则进行过滤替换操作。第三步，将该敏感词转换为拼音，再与文本内容的字符串进行比较是否匹配，若匹配，则进行过滤替换操作。
关键代码如下：
5 小结
该文研究和设计的系统采用了关键词匹配技术，对文本内容中出现频率较高的敏感词优先分析过滤，再根据待检测的文本内容中首个出现的敏感词，对该敏感词类型进行深度的分析过滤，提高对不良信息内容过滤的精确度。
参考文献：
关键词：ABS调节器 检测技术 自动化 密封性检测
中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0069-01
1 商用车制动气压调节器密封性检测系统的检测方案设计
1.1 密封性检测方法的选择
随着密封性检测技术的日益发展，密封性检测方法越来越多。从总体来说，检测方法主要分为两大类，即干式检测法和湿式检测法。其中干式检测方法包括：直接压力法、流量测量法、差压法、超声波测量法、氦气测量法等；湿式检测方法分为浸水气泡检测法和涂抹检测法。通过对比分析，并结合实际选用差压检测方法。差压式检测法与其它检测方法相比，具有很大的优势，即一方面可以准确、高效、定量地对调节器进行密封性能检测，另一方面还具有自动化程度高、可靠性高等优点。
1.2 密封性检测方案设计
气压调节器在电磁阀的作用下，可实现增压、保压和减压三个工作状态的调节。依据差压检测法的原理和对调节器的电磁阀工作状态分析，设计的检测系统要求调节器内部电磁阀的动作驱动由ECU控制，而检测系统在检测调节器密封性的过程中将采集到的差压、压力、温度等数据，传送给工控机。工控机对接受到的数据进行分析和处理，之后将结果显示在显示器画面上，同时所设计的该检测系统具有存储检测数据和提供打印机打印的功能。
2 检测系统的硬件设计
2.1 检测系统总体方案设计
本文通过对制动气压调节器检测方法和检测方案的确定和分析，并综合了目前国内外密封性智能检测系统的发展形势，提出了一个气压调节器密封性智能检测系统的总体方案。
该总体方案由上位机和下位机系统两部分组成。上位机系统由工控机、打印机等组成，下位机系统由ECU、可编程控制器、半自动控制模块、气路控制模块、差压传感器系统模块以及夹具、电磁阀等执行元件共同组成。检测系统能实现对调节器密封手动或自动装夹、输出检测结果等检测全过程。其中检测结果由差压传感器、压力传感器、温度传感器、ECU、工控机、PLC等组成的智能系统，进行计算、分析、判断，并把结果显示、打印。
2.2 调节器检测系统结构设计
3 检测系统的软件设计
上位机控制的核心是工控机，工控机内的组态软件选用LabVIEW软件来编写友好的人机界面，一方面用它来显示调节器密封性检测的数据曲线、合格或不合格画面，另一方面利用它所编写的界面显示的测试参数来改变调节器内部电磁阀卸压时间T1、保压时间T2，减压时间T3以及对下位机ECU发送测试或结束命令等。下位机控制的核心是ECU，编写下位机控制软件就是对ECU内部的单片机进行编程，来控制调节器内部电磁阀逻辑动作，并向PLC传达执行部件动作的命令，以及对模拟信号的读取和计算。
3.1 控制器ECU的软件编程
4 检测系统的调试与实验
5 结论
通过检测系统的调试，验证出了硬件气路和电路具有很好的稳定性和可靠性，并间接地得出该检测系统软件具有较高的可靠性。通过实验数据统计结果，得出本文所设计的调节器检测系统系统具有良好的准确性、检测速度快，自动化程度高等特点，并保证了调节器的合格率。
参考文献
关键词 制动性能；滚筒；编码器
中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0023-01
制动性能的检测主要有两大类：路测法和试验台检测法。其中试验台检测法又分为：平板式试验台检测法和反力式滚筒试验台检测法。路测法因极易受到天气、路况等外部因素的影响对检测结果造成一定的影响，故这种方法具有局限性；平板式试验台检测法是一种新起的检测方法，可以通过检测测定卡丁车的制动距离、制动力等各种数据具有较好的效果；反力式滚筒试验台是一种比较成熟的检测法，利用反力式滚筒实验平台检测卡丁车的制动性简便快捷，不受天气以及驾驶员的反应时间等外部因素的影响，检测结果较为准确。本文着重讨论利用反力式滚筒试验台检测卡丁车制动性能系统的设计。
1 反力式滚筒实验台检测的原理
反力式滚筒试验台主要有机械部分和检测部分组成。首先将卡丁车的驱动轮降落在滚筒组上，由电机驱动滚筒组的转动，滚筒组的与车轮之间的摩擦使得车轮同步转动。待滚筒组达到设定速度后，检测人员通过操作离合器使电机轴与传动轴分离，滚筒组和车轮逐渐停止转动，由检测部分测定该时段的各参量通过计算即可获得卡丁车制动性能的评价指标。
2 设计要求及数据计算
2.1 设计要求
设计的试验台必须满足卡丁车在速度为v=30 km/h的情况下测定卡丁车的制动距离以及制动反力等指标，并且满足不同质量的卡丁车制动性能的检测。
2.2 数据计算
3 试验台机械部分设计
该实验台机械部分主要由交流电机、联轴器、减速器、滚筒、轴承座、滚筒轴、传动链、飞轮、离合器等主成。
交流电机为滚筒和卡丁车提供转矩和转速，使两者获得动能；利用减速器使得滚筒获得合适的转速；离合器将电机提供的转矩和转速传递给滚筒，当检测人员收到命令后控制离合器使得电机空转，这时开始进行收集数据直至滚筒停止转动；通过飞轮的增加或减少可以检测不同质量卡丁车的制动性能，使得该检测系统通用性较好；由于滚筒转速不是太高，使用链传动是前后滚筒转速一致，并且传动链的寿命较长，可以使用很长的时间；滚筒用来支撑卡丁车，并且滚筒与车轮之间的摩擦可以使车轮获得与滚筒相同的转速；变向齿轮组合用来改变轴的转向；滚筒轴用来支撑滚筒并传递转矩，前滚筒轴为转轴，后滚筒轴为心轴。
4 检测及控制部分的设计
检测及控制部分主要有计算机、增量式圆编码器、力传感器、数据采集卡以及变频器。
首先将滚筒转速的设定值输入计算机；开动电机，增量式圆编码器将不断检测滚筒转速并呈递给数据采集卡，数据采集卡将编码器和测力装置采集到的模拟信号转换为数据信号呈递给计算机。计算机将检测的滚筒转速与设定值做比较。如果在可允许的误差范围内，则计算机发出指令提示检测人员进行制动检测；否则计算机控制变频器进行调速，从而将滚筒转速调整在合适的范围内。
5 各部分的选型
5.1 机械的选型
5.2 检测部分的设计
增量式编码器可以将滚筒组的角位移转变为周期的电信号，再把电信号转变为计数脉冲即可得到滚筒组角位移的大小。根据设计要求，本系统选择长春衡纬光电有限公司生产的HZ38H系列，该编码器适用的最大转速可达6000 r/m，充分满足需求。数据采集卡可采用成都佳仪科技公司生产的USB4814 并行4Ch14Bits80Msps高速数据采集卡。变频器可以通过改变输入交流电机的电流频率对电动机进行调速，结合减速器的作用，本系统可以对滚筒组进行无极调速，使滚筒组获得更加精确的转速，市售普通变频器即可满足要求。
6 软件设计
软件设计需满足以下要求：
1）将采集到的信号进行处理在计算机屏幕上输出制动距离、制动力、制动减速度以及制动时间等衡量制动性能的参数。
2）提供友好的人机交互界面，操作简单。
参考文献
[1]汽车制动检验台的现状及其发展趋势[J].全国汽车维修检测学术研讨会论文集，2005，9（1）.
[2]中华人民共和国机动车运行安全技术条件.GB7258-87.
关键词：桥梁；健康监测系统；损伤检测；工作流程；信号分析与处理
中图分类号：K928.78 文献标识码：A
一、结构检测与健康监测概况
结构检测与健康监测概况工程结构一般会受到两种损伤一突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤由突发事件引起，使损伤在短期内达到或超过一定限值；累积损伤则有缓慢积累的性质，达一定程度会引起破坏影响安全和使用。健康检测能够在突发性损伤发生时及时做出判断和警报，以便采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发其它事故。对于累积损伤，能够定期对损伤的状态做出描述，以便根据情况采取相应措施。
二、桥梁健康监测意义（一）监控与评估。桥梁健康检测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统通常对以下几个方面进行监控：①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；②桥梁重要非结构构件和附属设施的工作状态；③结构构件耐久性；④工程所处环境条件等等。（二）设计验证。由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段安全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。因此，通过桥梁健康检测所获得的实际结构的动静力行为来检验大桥的理论模型和计算假定具有重要意义。不仅对设计理论和设计模型有验证作用，而且有益于新的设计理论的形成。（三）研究与发展。桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和某种特定桥梁设计的反思，它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。由于运营中的桥梁结构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。
三、健康监测系统
（一）大型桥梁健康监测系统。
大型桥梁健康监测系统一般应包括以下几部分内容：
1、传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的工控机等部分组成。
2、信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同物理信号的采集与预处理，并根据系统功能要求对数据进行分解、变换以获取所需要的参数，以一定的形式存储起来。
3、通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。
4、监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断，包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度等。传感器监测到的实时信号，经过采集与处理曲通信系统传送到监控中心进行分析和判断，从而对结构的健康状况作出评估。若结构出现异常行为，则由监控中心发出预警信号，并对检测出来的损伤进行定性、定位和定量分析同时提供维修建议。
（二）信号的分析与处理。桥梁结构的健康状况是由测试的信号来监测和评估的，即从传感器采集的信号中提取各种特征，对结构进行参数检测、状态监控和损伤诊断等。
（三）损伤检测。损伤检测一般可分为两大类，即整体法和局部法。整体法试图评价整体结构的状态．确定损伤存在的可疑区域，而局部法则依靠成熟的无损检测技术对某个特定的部位进行精确检测。整体法和局部法在大型桥梁的损伤检测中结合使用效果较好。
四、现有监测系统存在的问题
在目前已有的桥梁结构健康与安全监测系统中，明显存在监测项目种类不足，而个别监测项 目规模又过于庞大，尤其在对监测数据的管理方面，还没有形成一个较为完善的数据存储与管理查询系统，大量的监测数据得不到妥善的处理和利用。总结现有桥梁健康与安全监测系统的不足之处，在监测系统的总体规划上主要有以下一些较为突出的问题：缺乏有效实用的优化算法造成测点数量巨大，系统规模过大导致数据量大、信息大量冗余；监控系统与管理系统未能实现无缝连接；结构安全评价系统研究多基于理论范畴，缺少工程实用性的研究；桥梁监测系统缺乏规范性指导原则。就现在桥梁结构健康监测及诊断的研究水平来看，在技术层面上也有许多问题主要表现为：传感器的优化布设是桥梁结构健康监测和诊断中的一个重要问题应该做到使用尽量少的传感器获取尽可能多的结构的健康信息。开发适合桥梁结构检测的专用传感器是桥梁检测问题中的关键。测量仪器的精度不够以及效率低是困扰桥梁检测的一大难题
五、结语
桥梁健康监测研究涉及振动理论、传感技术、测试技术、系统辨识理论、信号分析处理、数据通信、计算机、随机过程和可靠度等多门学科，是―个系统工程。经过多年来的积极探索．人们已经取得了许多成果。但是由于桥梁结构受到许多不确定因素和复杂工作环境的影响，以 及对桥梁在使用年限内的工作特性的变化缺乏全面深入的了解，因此目前所取得的成就和研究还处于基础性探索阶段，要实现应用于实际的目标尚需要多学科的进一步交叉与发展!对于实现大桥和特大桥健康状态的在线监控、无需振动设备、不妨碍交通、适于远程遥控检测的环境振动法为其展现了美好的前景!要从真正意义上实现对桥梁结构的健康诊断、推动其在实践中的应用、基本实现大型桥梁健康监测、长期、定时、在线、经济的要求，还必需广大桥梁工作者和研究人员的不断努力和探索!
参考文献：
李颖.张廉.唐颖栋 桥梁结构无损检测与评估研究进展[期刊论文]-中外公路 2009(1).
关键词:程序设计;考核评价;在线评测;抄袭检测
1问题的提出
程序设计类课程与基础理论类课程不同,其实践性很强,注重学生实际编程能力的培养。因此,将笔试作为该类课程的考核评价方法,显然是不可取的。目前,许多院校将机试纳入程序设计类课程的考试当中,比如学生在指定的时间内现场提交程序,任课教师事后检查。这种做法不但十分耗费人力,而且由于人为因素较多,也无法保证成绩评定的公平性。因而这种人工评判的上机考试较难推行。
此外,在程序设计类课程的教学中还存在一个不能回避的事实,互相抄袭程序代码的现象也较为普遍。国外很多教育机构针对程序设计课程的源代码抄袭现象进行的调查显示:高达85.4%的学生承认抄袭过别人的编程作业[1]。此类抄袭行为在国内也十分普遍,近年来这一现象愈演愈烈,严重影响了学生个人素质的提高,破坏了正常的教学秩序,同时使得众多老师不得不在常规教学和考试中对雷同程序反复审核,既极大地消耗了任课教师的时间和精力,无形中增加了更为繁重的工作量,也无法确保考核的准确性与客观性。
鉴于上述情况,在程序设计类课程中,采用何种考核评价方法才能较为准确地考查学生的真实学习
水平是一个值得研究的问题。
2程序设计类课程考核评价方法的改革思路
笔者多年来一直从事程序设计类课程的教学工作,并与教学团队成员一起对该类课程进行了深入地研究和实践[2-5],总结出一套行之有效的考核评价方法,我们将在线评测与抄袭检测相结合,不仅考查了学生的实际编程水平,而且对考试抄袭的学生起到了震慑的作用,从而有效地督促学生学习。下面以“程序设计基础”为例,与大家共同探讨其考核评价方法。
2.1在线评测
在线评测(Online Judge,简称OJ)是个基于WWW的服务器端软件系统,其主要功能包括:用户注册和管理、题库管理、在线提交和实时评测、网上考试、讨论、邮件服务等。该服务器上有一个丰富的题库,题目包括ACM国际大学生程序设计竞赛所公布的试题和我院师生自创的与教学内容紧密结合的问题,每道题目包含文字描述、输入数据文件和作为标准答案的输出数据文件三个部分,只有文字描述部分对做题者是可见的。正确的程序应该根据输入数据,在限定时间范围内计算出标准输出数据。做题者
基金项目:内蒙古自治区高等教育教学成果重点资助项目“以系统平台为主线构建计算机专业课程体系的研究”(内教高函[2006]27号);内蒙古自治区高等学校科学研究项目“程序代码相似度度量研究”(NJ06109)。
作者简介:张丽萍(1974-),女,内蒙古呼和浩特市人,副教授,硕士,研究方向为计算机应用。
根据题目文字描述编写程序,编程语言可以选用C/C++、Java、Pascal等,编写完成后在网页中将源程序提交到服务器,服务器启动编译器编译该源程序并生成可执行程序,然后再以输入数据文件作为输入启动该可执行程序,并将程序的输出结果和标准输出数据文件(就是答案)进行对比,完全一致则判为正确,否则判为错误。在OJ上做题,能够立即看到结果,对错分明,错了还可以修改后再次提交。用OJ进行现场集中上机考试,十分方便,能够比较准确地反映学生的水平[6]。
实际上,在平时的上机实验环节中,我们就要求学生完成OJ提供的相关练习,由于学生人数比较多,采用了Online Judge在线评测系统对学生提交的作业进行评判。一方面可以减轻教师的工作量,另一方面又可以减少因教师的主观因素使评测尺度不统一。而学生在做题过程中,看到评测通过非常激动,能让学生有成功的喜悦和成就感,但又会刺激他们主动去做更多的题,也给了他们新的挑战。
2.2抄袭检测
抄袭通常采用将一个程序进行少量常规修改的手段。常规的修改主要包括下以几个方面:逐字逐句的拷贝,更改注释;增加空行或者改变书写格式;标识符重命名;代码段重新排序;改变表达式中的操作数或者操作符的顺序;改变数据类型;增加无关语句或者变量;用等价的结构进行替代。
检测抄袭就是检测一个程序是否通过对另一个程序的上述修改而来的。程序代码相似性检测技术能对程序集合中的每两个程序进行比对,找出一个程序对另一个程序经过上述修改而来的相似代码部分,得到描述程序相似程度的量化值,即相似度(similarity),并且能够对两个程序的相似代码部分进行标注,帮助用户找出并判定抄袭的作业对象[7]。
目前已开发了多种用于抄袭检测的系统,如Jplag、MOSS、YAP系列以及SIM等,检测结果的错误率比较低,速度比较快,能够满足程序抄袭检测的需要。
判定一个学生抄袭了他人的作业是件比较严肃的事情,不能简单的通过检测系统得出的相似度大小就判定抄袭与否,还要经过一系列的验证以确保判定结果正确。这个判定过程经过下面四个阶段 :收集(collection)、分析(analysis)、确认(confirmation)、调查(investigation)。
(1) 收集阶段。即收集要进行抄袭检测的作业,一般为同一题目的学生作业。可将学生提交的作业放在一个文件夹中等待检测系统的检测。
(2) 分析阶段。用一种代码相似性检测系统(以下称为检测系统)实现自动检测,此时教师将收集好的学生作业提交给检测系统,经过检测系统的检测可以得出每对程序的相似度,并对每对程序的相似区域进行标注,以帮助教师做进一步的判断。
(3) 确认阶段。对检测系统得到的结果进行核查,看是否某对程序中所有的相似代码都被检测出来,以及被检测出相似的代码段是否属实。
(4) 调查阶段。在确定抄袭之前教师还要对初步判定抄袭的学生作业对象进行调查。调查可以分别向被怀疑同学询问关于程序设计作业的解题思路及过程,也可以询问其他同学或辅导老师关于被怀疑同学平时练习情况,尽量做到判定结果真实。
3程序设计类课程考核评价方法的实施过程
3.1在线评测
OJ系统是一个在线的判题系统,用户可以在线提交程序多种程序源代码,系统对源代码进行编译和执行,并通过预先设计的测试数据来检验程序源代码的正确性。一个用户提交的程序在OJ系统下执行时将受到比较严格的限制,包括运行时间限制,内存使用限制和安全限制等。用户程序执行的结果将被OJ捕捉并保存,然后再转交给一个裁判程序。该裁判程序比较用户程序的输出数据和标准输出样例的是否存在差别,最后系统返回给用户一个状态:通过(Accepted)、答案错误(Wrong Answer)、超时(Time Limit Exceed)、超内存(Memory Limit Exceed)、运行时错误(Runtime Error)或是无法编译(Compile Error),并返回程序使用的内存、运行时间等信息。
在研究中,我们选取了2007级选修“程序设计基础”课的学生作为样本,共346人同时使用在线评测系统参加期末考试,要求5小时内完成10个编程题。从收集的数据来看,这种考试具有极高的区分度。有的同学3小时内可以完成10个题,有的同学1道题也不能通过,有的同学完成某个简单题只要5分钟,有的同学则要5小时。
我们提供的在线评测系统的网址为acm.cs. ,现有340多道训练、竞赛题,所有评测工作全部由系统来完成,现有注册用户2276人,供广大学生学习程序设计类课程和参加竞赛训练使用。在线评测系统所使用的技术先进,可靠性好,健壮性强。经过3年使用,完全适应无纸化考试的要求,从收集的数据来看,这种考试具有极高的信度和区分度,能考查出学生真实的编程水平,并在全校的程序设计语言公共课中推广使用。
3.2抄袭检测
相似度是反映两对程序相似情况的量化值,这个值越大说明越相似。对于程序代码比较短的情况,得到的相似度普遍要大一些。这是因为对于比较简单的作业,解决问题的方法大多比较集中,所以不考虑互相抄袭的情况,两个程序也由于解决问题的方法相似造成有较大的相似度结果值。但对于相似度是100%的程序对,判定为抄袭的可能性还是很大的,因为就算是再简单的程序,也不可能两个人编写的完全一致。对于作业代码长一些的程序,解决问题的方法相应会更多一些,不存在抄袭而达到较高的相似度的情况可能性会更小一些。所以对于相似度是100%的程序对,判定为抄袭的可能性就更大了。具体实施过程如下。
3.2.1收集
对于通过在线测试的学生程序,将它们放在一个
文件夹中,完成程序收集阶段的工作,等待检测系统的检测,以找出存在抄袭嫌疑的作业对象。
3.2.2分析
将收集好的学生作业提交给检测系统,检测系统对指定文件夹的程序进行自动检测,得出检测结果。检测结果一般以网页的形式反馈给用户,其中包含相似度在某一阈值以上的每对程序的相似度信息。不同的检测系统根据实际情况设定了不同的阈值,这是因为对于相似度小的程序对只有部分代码相似,判定为两者之间是互相抄袭的可能性比较小,因此系统不提供小于这个阈值的程序对的具体相似信息,以提高速度与效率。
我们从期末考试题目中选择了“求圆面积”问题作为抄袭检测的对象。题目要求如下:
有一个形状类CShapes,从此类派生出圆形类(包括圆心坐标及圆的半径),在派生类中计算圆的面积,并用基类成员函数displayarea()输出圆形面积area。
如图1为使用德国卡尔斯鲁厄(Karlsuhe)大学的Jplag检测系统对上述题目考试结果检测后得到的检测结果的首页信息。在图中可以查看相似度为100%的每对程序相似度的情况。使用该检测系统可以访问网站ipd.uni-karlsruhe.de/jplag。
教师可将相似度大的作业对作为重点抄袭嫌疑对象,对它们进行人工核查。经过分析阶段的工作可以缩小核查范围,提高检测效率。
图1Jplag检测系统的检测结果
3.2.3确认
由于被检测的每个作业的代码长度在50行左右,对于学生作业来说代码较短,所以本次人工检测
的相似度阈值可以设定为100%。点击图1中的相似度值部分就可查看两个程序的相似代码区域,每部分相似的代码区域都会用同一种颜色进行标注,帮助教师进一步核查抄袭与否。可参见图2。
图2程序的相似代码区域
3.2.4调查
调查阶段对经过分析与确认初步判定抄袭的作业对象进行调查。可将被怀疑同学单独叫过来询问关于解题过程与思路等具体细节,以确定被怀疑同学的作业是否经过抄袭而来。经过上面的检测过程基本上能够找出存在抄袭行为的学生,然后采取一定的措施对其进行处罚,最终实现减少抄袭再次发生的目的。
4结语
随着计算机科学在人工智能、程序理解等领域的发展,使用计算机进行考核评价已成为传统的笔试考核方式的有益补充。在程序设计类课程的考核中存在
程序代码自动评测和抄袭检测的难题,而自动评测与抄袭检测同时也是计算机应用技术中的两个重要的科学问题。如何将教学研究与科学研究相结合,运用技术手段解决教学实际当中的问题已刻不容缓。本文提出利用在线评测和抄袭检测相结合的方法,对程序设计类课程进行考核评价,这样做既能考查出学生真实的编程水平,又能从一定程度上减少抄袭现象的发生,从而促进学生学习,同时大大减轻了教师进行人工评测机试程序和人工判别抄袭学生的工作负担。事实上,最好的办法还是应该让学生树立正确的道德观念,培养学生对程序设计类课程的兴趣,使他们自觉自愿地学习,并从中获得成就感,这样才能从根本上解决问题。
参考文献:
[1]Georgina C, Mike J. Source2code plagiarism: A UK academic perspective[R]. Research Report RR-422, Department of Computer Science, University of Warwick, 2006.
[2] 张丽萍,刘东升. 程序设计精品课程建设的研究与实践[J]. 内蒙古师范大学学报:教育科学版,2007(1):109-111.
[3] 张丽萍,刘东升. 关于精品课程“程序设计”的建设方案[C]. //大学计算机基础课程报告论坛论文集(2006). 北京:高等教育出版社,2006.
[4] 刘东升,孟繁军,张丽萍,等. 程序设计基础创新型教学模式的构建与实践[J]. 计算机科学,2007(8):400-402.
[5] 刘东升,孟繁军,张丽萍,等. 程序设计类课程实验环境的研究[C]. //大学计算机基础课程报告论坛论文集(2005). 北京:高等教育出版社,2006.
[6] 郭玮,李文新. 程序设计类实习课程如何准确考查学生学习情况[J]. 吉林大学学报,2005(8):99-103.
[7] 王春晖,程金宏,孟繁军,等. 程序代码相似性检测技术在教学中的应用[J]. 计算机教育,2007(12):137-139.
Reform and Practice of Evaluation Method for Programming Courses
ZHANG Li-ping, LIU Dong-sheng, WANG Chun-hui
(Computer & Information Engineering College, Inner Mongolia Normal University, Inner Mongolia Huhhot 010022, China)
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