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廣義上的動物健康可分為生理健康及情緒健康,音頻分析技術一般都是針對患有呼吸道疾病的動物咳嗽聲處理實現生理健康監測。為此應首先提取患病動物咳嗽聲特征,Ferrari等[8-9]通過臨床檢查篩選染病豬并采集其咳嗽聲,與檸檬酸誘發的健康豬咳嗽聲對比發現染病豬咳嗽音頻的標準化壓力均方差及峰值頻率均值均低于健康豬,而染病豬咳嗽持續時間及咳嗽頻率則高于健康豬。針對染病豬咳嗽音頻特征參數構建參考模板,將日常生產中利用定向麥克風采集到的豬咳嗽聲與該參考模板做模式匹配,可以實現呼吸道疾病疑似病豬智能識別。在圈舍群養的豬飼養方式下,很難實現豬個體咳嗽聲的采集,可將圈設定為監測對象,使用麥克風陣列定位具備病豬咳嗽音頻特征的咳嗽聲[10],將出現病豬咳嗽聲頻率高的圈設定為高危圈,養殖人員重點關注高危區內動物健康狀況,及早隔離確診病例,這不僅有效降低了人工勞動強度,而且提高了患病豬識別效率,降低了規模化養殖場由于動物疾病帶來的經濟損失。動物情緒健康更多是動物福利關注的問題,目前音頻分析技術主要用于提取動物在恐懼、孤獨、焦慮等不良情緒下的叫聲特征,在此基礎上可實現動物情緒健康的無損監測。Jahns[11]針對已知的牛饑餓和叫聲信號提取出先驗特征矩陣及其參考模式,利用模式匹配方法識別牛只日常叫聲中所蘊含的饑餓及信息。Ikeda等[12]利用線性判別分析方法處理聲音信號的頻譜結構變化特征,進而智能識別母牛饑餓以及與仔牛分隔而產生的兩種焦慮狀態。豬的情緒健康水準評價研究目前鮮見報道,限位欄飼養母豬和剪牙斷尾仔豬的情緒健康問題最值得關注。
以仔豬為例,為了驗證剪牙斷尾過程會引起仔豬極強的恐懼情緒,可設計獨立的仔豬叫聲采集室,人為制造令其恐懼的突變環境,采集其叫聲音頻并提取音頻特征構建參考模板,與剪牙斷尾時采集的仔豬叫聲做模式匹配,實現仔豬恐懼情緒的智能識別。動物采食、飲水、排泄行為異常可用于預測其健康異常,因此這三大行為是畜牧養殖從業人員最為關注的動物行為。及時監測到動物行為模式的突變有利于及早發現疑似發病個體,降低經濟損失。音頻分析技術目前主要用于牧場放養的牛羊采食行為監測,這種飼養方式下牛羊活動范圍廣,人工觀察方式及機器視覺技術難以監測它們的采食行為。但是牛羊采食主要有咬斷及咀嚼草料兩種動作,而實際采食量可由咬斷草料的次數來判定,因此可通過咬斷、咀嚼草料兩種動作的不同音頻特征識別牛羊采食過程中咬斷草料的次數,進而實現采食量的智能監測[6-7]。難以實時、準確掌握養殖動物需求是目前畜牧養殖業面臨的挑戰之一,而動物叫聲是其生理、情緒健康狀況的外在表現,準確掌握動物叫聲含義有利于養殖人員根據動物自身需求開展養殖工作。動物叫聲音頻分析的首要目標是針對大量已知含義的動物叫聲音頻提取特征參數,不斷擴充動物叫聲音頻分析模式庫,這是研發動物叫聲含義智能識別系統的基礎。另外,動物叫聲含義分析對音頻質量要求高,如何有效降低圈養動物叫聲間的相互干擾及環境噪聲的影響以實現音頻高質量地實時采集,是后續研究中需要解決的問題。
機器視覺技術
在畜牧養殖領域,動物行為與動物健康狀況、生存舒適度密切相關,利用動物行為自動分析動物健康及舒適度狀況相比人工經驗觀察而言結果更加客觀。隨著機器視覺技術在數字化農業領域的廣泛應用,近年來,研究人員開始涉足基于動物視頻自動分析動物行為及動物生存舒適度的研究領域[13]。行為模型是核心,該模塊從動物形體姿態特征、行為間內在聯系以及行為與環境間聯系三個方面針對動物行為進行定義、表示和建模。視頻流是動物行為分析的信息源,目前一般是在養殖舍頂部架設連接PC的攝像機實現視頻流信息采集[14-17],而關注動物腿部運動姿態的研究一般會單獨構建規則通道,側方位架設攝像機,在動物經過通道時采集其運動視頻[18]。運動目標分割步驟從視頻流原始圖像中分割出監測對象,特征提取步驟主要工作是提取足夠的動物形體特征,以區分不同的動物行為,這些形體特征包括位置、姿態、運動速度、輪廓等等信息,該步驟首先需要解決視頻序列中研究目標的檢測與跟蹤問題。目前針對群養豬個體跟蹤的最新方法能夠準確識別、跟蹤3頭豬長達8min,為豬只行為特征提取奠定了良好的基礎[14]。行為特征提取的目的是區分不同的動物基本行為,所謂基本行為是指諸如休息、探究、采食等能夠持續一定時間的獨立行為。臨產母牛的站立、躺臥、攝食等基本行為可用于預測母牛分娩時間,Canger等[15]研究了這些基本行為對應的主軸線方向、臀圍長度、體型寬長比、背部面積等圖像特征,實現了基本行為的自動識別,該研究成果使得設計一種基于母牛行為的人工助產自動預警系統成為可能。
復雜行為由一個或多個具有時空關聯的基本行為組成,復雜行為分析也可稱為動物行為模式分析,其主要工作是挖掘動物基本行為間或基本行為與環境間的內在聯系。Shao等[16]針對群養豬睡眠時的紅外圖像選取圖像不變矩、背景前景像素轉換頻率以及豬群緊密程度作為特征向量,使用最小歐幾里德距離方法區分環境溫度寒冷與舒適兩種狀況下豬的睡眠姿態。基于此,養殖人員可根據動物睡眠姿態判斷其環境溫度舒適度,實現養殖環境參數的按需調節,該研究對探索環境因子對豬生長的影響也具有重要的學術意義和實用價值。動物行為模式是發現動物反常行為的基礎,而反常行為是動物個體出現健康異常或環境發生突變的外在表現。動物反常行為的及時發現可用于動物疾病或環境調節預警。朱偉興等[17]利用安裝于豬舍排泄區的嵌入式監控設備對群養豬的排泄行為進行24h監控,對于單日排泄次數超過系統閾值的豬只,認定其排泄行為出現異常。Song等[18]將牛行走過程中同側前后蹄接觸地面中心點間距離定義為形跡重疊參數Δ,并挖掘出健康牛行走行為模式:行進過程中Δ值小于或等于0。將行進過程中Δ>0的牛只認定為患有跛腿殘疾。僅從畜牧信息的無損監測角度而言,基于機器視覺技術的動物行為監測是目前最好的方法,這種技術以無接觸方式記錄動物行為信息,對動物活動沒有任何影響。但是該方法的技術實現難度較大,受現場光照條件影響大,攝像機視距、拍攝范圍有限,一般只能監測圈養動物信息。后續研究中除了需要針對動物行為進行更精確的行為建模外,還需要解決養殖動物個體識別與跟蹤的問題,以豬行為監測為例,目前最新研究進展能夠準確識別、跟蹤3頭豬8min時間[14]。而中國群養豬的單欄養殖密度一般都大于3頭/欄,仔豬單欄養殖密度則更高,在這種應用場景下,如何在大通量的視頻信息中識別跟蹤某一行為異常的個體是后續研究需要重點解決的問題。#p#分頁標題#e#
無線傳感器網絡技術
無線傳感器網絡是由部署在監測區域內眾多的微型傳感器節點組成,通過無線通信方式形成的一個自組織無線網絡系統,可用于監測復雜多變的環境條件,如溫度、濕度、噪聲等級等,也可監測節點附著對象的運動特征,如速度、加速度、運動方向等[19]。無線傳感器網絡豐富的傳感器資源使其在畜牧信息監測應用中具有得天獨厚的優勢,無線通信方式不僅解決了養殖現場布線困難的問題,而且使得網絡節點可以穿戴在養殖動物軀體上,能夠滿足動物行為、體征等參數信息監測的連續性和實時性要求。適宜的養殖環境可以充分發揮養殖動物的生產潛力,增強動物抵抗力,減少疾病的發生,繼而提高畜牧業的生產效益[20],同時,良好的環境也是動物福利的要求。畜牧生產中重點關注的養殖環境指標主要有溫濕度、光照強度及有害氣體濃度。利用無線傳感器監測養殖環境指標信息主要有以下3個挑戰:一是于節點監測范圍受限,單個節點監測結果不能客觀反映整個養殖舍環境信息;二是養殖舍內多種氣體傳感器存在交叉敏感的問題;三是實際生產中需經常沖洗圈舍,網絡節點不能布署于舍內較低的位置,這就帶來節點無法測得動物高度層的實際環境信息的不足。針對第一個問題,滕翠鳳等[21]提出采用自適應加權融合算法融合同類傳感器組的多源數據,利用D-S證據推理理論融合溫度濕度和光照度環境參數,提高了環境監測的精確度。針對第二個問題,俞守華等[22]利用小波變換提取氣體信號動態反應過程的局部特征,利用遺傳算法對小波系數特征值進行篩選,降低特征維數并簡化神經網絡結構,進而提高基于BP神經網絡的有害氣體定性測定準確率。對于第三個問題,可將養殖舍內環境看作一個場,研究養殖舍溫濕度場、氣體濃度場,挖掘出不同高度層的環境參數的關系模型,實際布署網絡時將節點布署于養殖舍頂部,根據頂部環境指標結合不同高度環境參數關系模型,得到養殖動物所處高度層的實際環境信息。無線傳感器網絡監測的環境參數可通過3G網絡[23]或其它無線通信方式由基站(或網關節點)發送到服務器端。對于采集到的環境參數目前主要有兩種處理方案:一種是當養殖環境監測值超過系統設定閾值時由服務器自動向管理人員或養殖人員報警[1];第二種是由服務器自動控制養殖場環境調控設備,這種處理方案中控制算法設計是關鍵,目前主要采用的是模糊控制算法[22,24]。綜合運用養殖環境監測與反饋調節技術,可以設計完整的養殖舍環境監控系統[25],為養殖動物創造良好的生存環境。
目前利用無線傳感器網絡監測的動物個體信息主要包括動物生理指標(體溫、心率等)信息及行為(休息、散步、快走等)信息兩類,其一般流程如圖3所示,流程中首先需要解決的問題是設計適合動物穿戴的高效、耐用的傳感器及相應的節點。心率和體溫是傳統意義上的動物生理健康狀況重要指標,Eigenberg等[26]分別針對牛和豬設計了體溫和呼吸頻率傳感器。Martinez等[27]與Warren等[28]設計了一種能安置在瘤胃上的藥丸式心電圖節點來自動測量牛的心率,但該節點存在射頻信號受動物脂肪組織影響而衰減嚴重的問題,Hoskins等[29]針對這一問題設計了一種電感鏈路用以將體內節點監測的數據發送到體外數據接收器。在行為監測方面,研究人員提出利用三軸加速度傳感器監測養殖動物運動過程中的三向加速度值并基于此對動物行為進行分類[30-34]。Brehme等[35]在已經投入實際應用的電子計步器基礎上擴展環境溫度傳感器、位置信息傳感器,設計了一款綜合記錄動物生理、行為信息的傳感器節點,并將該節點應用于奶牛周期監測。為了防止動物運動對傳感器節點帶來的破壞,需要將監測節點合理固定在動物軀體上,利用動物項圈在動物頸部固定節點是目前最常用的方法[36-38],但對于有特殊監測目標的節點而言,應靈活調整固定位置。Watanabe等[39]將三軸加速度傳感器固定在牛的下顎部以監測其下顎運動特征,進而分析牛咬斷、咀嚼草料以及休息3種行為。Robert等[31]將三軸加速度傳感器固定于牛腳踝處以實現遠程監測牛行走、站立和躺臥等行為。Warren等[28]為監測牛心率參數將傳感器節點通過手術固定在牛瘤胃上。附屬于動物軀體的傳感器節點按設定時間間隔監測動物體溫、心率、肢體運動三軸加速度等參數,將監測數據無線發送到數據收集器(如基站或網關節點)的方法目前主要有兩類:第一類是節點將監測數據緩存于存儲器,當動物活動到數據接收器(一般置于動物飲水器或食槽上)附近時,將緩存的監測數據無線發送到數據接收器[31,40-41];第二類是設計無線傳感器網絡數據路由協議,利用節點轉發監測數據到數據收集器,這些路由協議需重點解決節點移動帶來的網絡拓撲實時動態變化的問題[36]。
對于傳感器網絡監測到的動物生理指標參數信息,可設計養殖專家知識庫自動分析生理指標所蘊含的動物健康狀況,并針對健康異常個體發出報警。對于監測到的動物行為數據,需要研究相應的動物行為模型以實現行為自動分類,動物行為模型主要解決傳感器數據與行為類型之間的關聯問題。目前針對三軸加速度值的行為建模主要采用的數學方法有動態線性模型、爾曼濾波[32-34]、K-均值聚類算法[42]及支持向量機[43]。動物行為模型是分析動物運動能力特征的基礎,可為母豬、奶牛的初步鑒定提供判定依據[32,34,44]。目前已經投入實際使用的傳感器節點大多針對生產環境相對規范穩定的工業現場設計,但是畜牧業生產環境復雜,有些應用場合甚至具有高溫高濕的特點,而且在動物個體信息監測應用中,需要將節點固定在養殖動物軀體上,在動物躺臥甚至相互爭斗時都可能破壞傳感器節點。因此,畜牧業中應用的傳感器節點應該具備比工業生產現場更好的抗高溫抗高濕及抗損壞性能,然而畜牧業生產特點決定了其使用的傳感器節點不能代價高昂。高性能、高穩定性、低成本間的矛盾是無線傳感器網絡在畜牧業中應用需要重點解決的問題。
RFID技術
2硬件設計
硬件設計部分主要是采集控制終端和網關節點的設計。
2.1采集控制終端
采集控制終端由MCU(單片機)、數據采集單元、鍵盤輸入及液晶顯示單元、聲光報警、ZigBee路由器及控制單元組成。
2.1.1MCU單元
單片機是采集控制終端的核心,控制并協調其他單元模塊完成系統的整體功能。此單元負責獲取各路傳感器數據,并將數據進行處理和顯示,同時控制執行機構工作來實現本地自動控制,這樣還可以避免緊急情況下(比如池塘嚴重缺氧時)由于人為控制不及時而造成的損失。另外單片機還通過ZigBee路由器將數據上傳到網關節點。單片機選用8051系列單片機STC12C5A60S2。此單片機是STC公司的單時鐘/單機器周期的(1T)單片機,是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機,其指令代碼完全兼容傳統8051單片機,但速度快8~12倍。該單片機含60K字節FLASH,1280字節RAM,8路高速10位A/D轉換,4個16位定時器,支持雙串口,有EEPROM功能。由于內部含有ADC及EEPROM,簡化了電路設計,增強了系統的健壯性。
2.1.2數據采集單元
數據采集單元是智能系統的“眼睛”,為系統決策和控制提供主要依據。而池塘養殖主要的環境因子包括溶氧量、pH值、光照度、透明度、水溫、重金屬含量、銨鹽、氮鹽、魚池換水周期和魚池消毒用品等,其中以池塘含氧量最為重要。本系統采集溶解氧、pH值、光照度、水溫等信息。目前測定水體溶解氧含量的常用方法有碘量法、氧電極法、電導法、極譜式覆膜電極法和熒光猝滅法等。其中熒光猝滅法測量準確度高、維護方便,故系統采用熒光猝滅型溶解氧傳感器。另外池塘水體pH值也是很重要的環境因子,系統采用在線玻璃復合電極測量pH值。此外,光照度和水溫也是影響水體溶解氧含量的關鍵因素。不同光照強度、不同水溫下的溶解氧含量是不同的,因此系統要根據實際溫度和光照強度來設定相應的溶解氧閾值,以使養殖生物的生長環境處于最佳狀態。系統采用輸出為0~5V標準信號的集成光照度傳感器和數字式的溫度傳感器DS18B20。溫度傳感器的輸出為數字信號,易于處理且抗干擾強。溶解氧傳感器采用基于熒光猝滅原理的美國進口Vernier傳感器,該傳感器具有自動溫度補償及自校準功能且免維護時間長、精度高,其輸出為標準信號0~5V可直接送ADC進行轉換。pH值采集部分包含pH玻璃復合電極、信號放大濾波處理兩大部分。pH玻璃復合電極輸出-420mV~420mV電壓信號,且輸出阻抗高(約為1010Ω),因此需要用運算放大器對其進行阻抗匹配和放大處理。此外,為了給用戶提供池塘的當前水位值,系統還采集池塘的水位信息。此部分也可為水泵供水提供重要依據。
2.1.3鍵盤輸入及液晶顯示單元
此部分完成和用戶的交互。本單元一方面接收用戶的輸入信息(如各參數的閾值、工作模式及定時控制的時間等),另一方面,系統采集的各項參數信息、系統及外設的運行狀態以及警告建議信息等都可在液晶上實時顯示。通過用戶接口,用戶可以很好地了解系統的工作情況并對其做出適當及時地控制。
2.1.4控制單元
本系統的外接設備有增氧機和投料機。系統可根據采集的參數信息進行自動控制,也可由服務器通過遠程發送的控制命令進行遠程控制。考慮到池塘可能在夜間出現溶氧量低或者需要進行投料操作等,設計了精確定時控制,這樣方便了用戶的操作,節省了人力。目前的漁業智能養殖系統一般與傳統的人工控制不兼容。本系統工作時對外部執行機構(如增氧機、投料機)進行監測,一旦發現人為操作這些執行機構,系統自動由智能控制切換到人工模式。在人工控制結束后可自動進入自動控制,這樣避免了必須切斷智能系統電源進入人工控制。另外,當池塘出現溶氧量嚴重不足時,系統可及時地操作增氧機增氧,避免帶來財產損失。像增氧機和投料機這樣的執行機構在強電下工作,對單片機很可能會造成干擾。為了增強系統的抗干擾能力,采用光耦和繼電器進行強弱隔離,這樣增強了系統的穩定性。此外,繼電器屬于大功率器件,系統采用大電流輸出芯片ULN2803來驅動繼電器工作。
2.2網關節點
網關節點包括ZigBee協調器、GPRS模塊、電源模塊及單片機單元。網關中的單片機負責GPRS和Zig-Bee網絡之間的雙向數據轉換,網關事實上是一個基于GPRS網絡和ZigBee網絡的轉換網關。在近端無線網———ZigBee網絡中,網關作為協調器,主要負責Zig-Bee網絡的創建、監聽路由節點、與路由節點雙向通信;在遠端網絡———GPRS網中,網關擔負著GPRS網絡數據的發送與接收等任務。同時,網關節點還負責GPRS網絡與ZigBee網絡間數據的轉換。
2.2.1ZigBee模塊
ZigBee技術是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數據速率和低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術,是一組基于IEEE802.15.4無線標準研制開發的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術。IEEE802.15.4是IEEE針對低速率無線個人局域網制定的無線通信標準,該標準把低功耗、低速率傳輸、低成本作為重點指標,旨在為個人或家庭內不同設備之間低速率無線互聯提供統一標準。ZigBee技術采用自組織網絡來通信,最大限度地提供數據的可靠傳輸。硬件由協調器、路由器、終端節點組成,一個網絡里只能有一個協調器。TI的CC2530芯片具備了實現ZigBee技術的各種底層硬件需求,是真正的一體化解決方案,完全符合ZigBee技術對“節點”體積小的要求。另外,TI還提供了Z-STACK協議棧,盡可能減輕了軟件開發的工作量。考慮到池塘的數據采集信息量不大,系統采用ZigBee自組織網絡進行近端無線數據傳輸。網關中的ZigBee模塊作為協調器,而采集控制終端中的ZigBee模塊為路由器。
2.2.2GPRS通信模塊
GPRS是通用分組無線服務技術(GeneralPacketRadioService)的簡稱,是在現有GSM網絡上開通的一種新型的分組數據傳輸技術。GPRS的設計使得它既能支持間歇的爆發式數據傳輸,又能夠支持偶爾的大量數據的傳輸。GPRS有以下特點:(1)覆蓋面積廣,基本上在手機能夠打電話的地方都可通過GPRS無線上網;(2)永久在線,在激活GPRS應用后,將一直保持在線狀態,這類似于專線網絡服務;(3)按數據流量計費,GPRS服務雖然保持一直在線,但只有在產生流量時才計費,這使得費用低廉;(4)傳輸速度快,目前GPRS可支持53.6kbit/s的峰值傳輸速率,理論峰值傳輸速率超過100kbit/s;(5)接入時間短。由于現場和平臺的距離較遠且有干擾,基于GPRS網絡的優點,本系統選用宏電的GPRS模塊進行遠端的數據傳輸。
3軟件設計
軟件設計包括網關軟件、采集控制終端軟件和服務器監控平臺軟件設計三個部分。網關軟件和終端軟件采用KeilC51設計,服務器監控軟件采用C++語言和VC6.0開發平臺設計。
3.1網關程序設計
網關節點上電后先進行一系列的初始化,其內部的ZigBee協調器組建網絡,然后等待處理ZigBee協調器和GPRS模塊的數據。網關節點收集終端上傳的數據并進行分析、處理、整合,然后通過GPRS模塊將數據包上傳到服務器平臺,平成數據的進一步分析及處理。平臺可根據參數信息推理或人工發出操作命令,命令經GPRS網絡到達網關節點,接著通過ZigBee網絡廣播發送至所有終端節點,最后由終端節點做出相應地處理。
3.2采集控制終端程序設計
采集控制終端根據命令或定時調用數據采集程序來獲取各項水質參數信息,接著對數據進行處理(如報警提示、顯示、本地自動控制等),然后將數據通過ZigBee路由器發給網關節點。另外,采集控制節點也可接收網關發送來的命令并解析和執行。
3.3系統調試
調試中獲取多個采集控制終端的參數信息,采用定時采集和命令采集兩種模式。其中定時模式為采集節點定時1min采集數據并發送;而命令采集為接收采集命令后進行數據采集并上傳;同時也通過平臺遠程發送控制指令和本地自動控制運行。另外,系統在定時控制方式下也能夠按時開啟與關閉執行機構。經過多次測試,系統工作正常,基本達到設定要求。
與地面建筑相比,地下建筑最大的特點是沒有天然采光,主要依賴人工照明措施,因此,地下建筑的照明使用時間長、照度和可靠性要求高,潮濕對燈具及線路影響較大。長期以來,地下建筑的照明設計沿用地面建筑的設計標準,照明效能一直沒有得到很好的利用,工作人員長期在這種環境中工作,不但使工作效率下降,而且會出現視覺疲勞、頭昏、神經衰弱等癥狀,嚴重影響了地下建筑戰略功能和經濟效能的發揮,因此,必須對地下建筑的照明效能做具體深入的研究。
傳統的建筑自控系統一般只包括計算機網絡、設備監控、火災自動報警、安全防范等子系統,智能照明系統的發展相對滯后。隨著科技的進步和社會的發展,對照明系統的節能和科學管理提出了越來越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占電力能耗的比重大,照明的地位越來越重要。在我國,照明能耗約占電力能耗的10~12%,而地下建筑照明能耗所占的比例更高,根據筆者統計,約占35%左右。因此,在地下建筑中,應把智能照明作為智能化系統重要的組成部分來考慮,合理選用光源、燈具及性能優越的照明控制系統,提高照明質量和節能效果。
1地下建筑照明效能探討
照明可以人為地創造良好的光照條件,使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象,從事相應的活動,并保證身心健康,提高勞動生產率,提高產品質量,減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具,利用光照的方向性和層次性等特點還可以渲染建筑的功能,烘托環境的氣氛。
1.1做好深入細致的效能研究,為照明設計提供科學
的依據
照明質量的評價是一個十分復雜、涉及諸多因素的問題。長期以來,照明設計一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數和物體的顏色參數等物理量為標準進行設計和評價照明效果。隨著時代的發展和科技的進步,照明設計不僅在數量指標方面應達到標準的要求,更要綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑照明藝術和節能等因素。不同亮度和色彩對人具有不同的視覺感受,不同人、不同時間、不同場所,甚至人的不同情緒都會反映出對亮暗和色彩的不同感受,照明設計要體現人和環境相互關系,營造一個舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環境。
到目前為止,地下建筑照明效能的研究近乎于空白,缺乏科學合理的照度標準和以人為本的環境模式,再加上設計人員的水平、經驗參差不齊,使得照明效能的實現得不到保證,甚至會因為設計和運用不當,產生光污染,如眩光、頻閃、顯色失真,產生一些人們不需要的熱量、紅外線和紫外線等。
時代的發展要求我們開拓創新,與時俱進。如果因循守舊,照搬照抄前人的成果,或只做表面上的修修補補,那樣我們的認識水平永遠都停留在當前的高度上,裹足不前。從事照明研究和設計的人員要到工程實踐中去,實際調查地下建筑的性質、規模、特點和要求,認真聽取用戶的感受和建議,切身體驗照明效能的實現,通過大量的試驗,得出不同地下建筑、不同功能單元及同一地點不同時間、不同人流量時的照度標準和環境模式。總之,提高認識的高度,把握以人為本的理念,在設計中兼顧科學性和藝術性,體現人和環境的相互關系,使工作人員樂于身臨其境并自覺維護,而環境有利于保護人的身心健康和提高工作效率。
1.2充分利用新產品、新技術,改善地下建筑的環境
改善地下建筑工作環境,提高照明效能可以采用以下措施,一是通過新型采光方法和材料有效地利用天然光;二是在人工照明中選用高品質的照明光源;三是對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制。
1.2.1通過新型采光方法和材料有效地利用天然光
利用天然光的常見方法有:
(1)導光管法
用導光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內需要采光的地方,如中國建筑科學院的地下建筑天然采光研究成果,就是用此法解決天然采光問題。
(2)棱鏡組多次反射法
用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽光傳送到需要采光的部位。澳大利亞用這種方法把光送到房間10m進深的部位進行照明;英國用這種方法解決了地下建筑和無窗建筑的采光。
1.2.2選用高品質的照明光源
傳統的地下建筑中,普遍采用白熾燈和熒光燈作為照明光源,高強度氣體放電燈也有使用。
通過幾代科技人員不懈的努力,白熾燈的光效和壽命得到大幅度的提高,而價格卻下降了10倍,使其在室內照明中獲得廣泛的應用。1959年,人們又發明了鹵鎢循環原理的石英白熾燈,它體積小,光效維持率達到95%以上,經過不斷改進,鹵鎢燈的結構逐步小型化,壽命和發光效率比普通白熾燈有較大提高。
20世紀40年代,由于節能的需要,出現了熒光燈。80年代以來,緊湊型熒光燈完成了系列化、電子化、一體化和大功率化的進展,通過進一步應用電子鎮流器和三基色熒光粉,節能效果更加理想,顯色指數顯著提高,成為室內照明中取代白熾燈最有潛在價值的光源。熒光燈家族中還先后出現了超細管徑冷陰極熒光燈、無極熒光燈和無汞平面熒光燈,這些燈具在光效、光亮度、壽命、啟動甚至環保等方面各有千秋,已經被用于地下建筑照明。
在地下建筑大面積照明中,經常用到節能型的高強度氣體放電燈。高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈都屬于這類光源。特別值得注意的是使用陶瓷材料作內管的陶瓷金屬鹵化物燈,光效更高,光色更好,更穩定,而且體積小、亮度高,便于做投影光源。
近來又出現了比傳統光源更先進的新型光源,其中最典型的是半導體發光二極管。他具有高亮度、低功耗、響應快、壽命長等傳統光源無法比及的特性,被公認為21世紀最有前途的光源。
創新是沒有止境的,我們既要熟悉早期研制的、已獲得廣泛應用的傳統光源,更要密切關注傳統光源的改進、發展及不斷涌現的新光源。在設計施工中,根據地下建筑的性質、規模、特點和要求,綜合比較各種光源的技術和經濟指標,選用高效節能的光源,采用高品質的綠色照明燈具,優化照明配電系統,最大限度發揮照明的效能,使用戶更加滿意。
1.2.3對各類燈具進行無級連續調光和緩和的場景切換控制
傳統的照明都是在需要時打開,不需要時關閉,工作模式和控制方法比較死板,照度和場景很難改變,用戶即使不滿意,也無能為力,如果進行改造,將造成重復性投資。隨著信息時代的來臨,智能照明系統應運而生,它完備的控制功能和預置的多種可切換場景可以滿足用戶不同的需求。
開關和調光是智能照明控制系統的兩種控制方式,控制系統通過合理管理可根據不同時間段或人們的不同需要自動調節照度,改善工作環境,同時節約能源,降低運行費用。
某些重要區域通過調光方式和場景(由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果)設置功能產生各種燈光效果,營造不同的燈光環境,給人以舒適完美的視覺享受。用戶能在降低運行費用中得到經濟回報,在短期內回收前期設備投資。
2地下建筑智能照明控制系統探討
2.1智能照明控制系統應具備的功能
智能照明控制包括:集中控制、現場控制、遙控、時間控制、電話控制、可視化軟件控制、場景設置、燈光軟啟動、調光、亮度記憶等。筆者認為,地下建筑應考慮設置以下功能。
2.1.1集中控制
與地面建筑相比,大多數地下建筑軸線長,各功能單元分布較為分散,都在現場進行照明的控制、巡檢很困難。設置集中控制以后,問題將迎刃而解。
在中央控制室設一臺智能照明中央監控計算機,在該計算機上用圖形模擬顯示照明設備平面布置圖,在圖上以形象直觀的方式實時動態地顯示各區域的照明設備使用狀況。操作人員可通過界面監視整個智能照明系統的運行狀態,根據需要用鼠標點擊圖形來進行控制。中央監控計算機具有歷史數據存儲能力,能實時提供智能照明系統的資料,并生成和打印各種報表,為設備維護提供依據。
系統采用專用的編程軟件,操作人員可對系統進行程序修改或編程。
通過手持式編程器插入網絡上的編程接口,就可修改照明工作狀態的參數。
2.1.2現場控制
在一些人員經常工作的地方(如會議室、控制室、主要通道、重要辦公場所)設置智能開關代替普通的機械式開關,中央監控計算機不工作時也可在現場控制燈光。它由230V的交流電源直接供電,按動開關上的按鈕,可作為一個普通的開關使用;同時,有一個內置的接收器可以接收遙控器或無線探頭發出的信號,使用遙控器可以對電子開關進行控制。
現場智能開關可設定密碼保護功能,避免無關人員操作。
2.1.3多種控制功能
中央監控計算機和現場智能開關均可實現多種控制功能,包括全開全關,無級連續調光、緩和場景切換等。全開全關功能可確保人員離開地下建筑時,那些受智能系統控制的燈具停止工作。在工作時經常需要多種環境模式的場所,如在人防、國防工程的會議室、作戰指揮室設置緩和的場景切換控制,使用時只需選擇相應的場景按鍵,會自動按設定好的方式打開相應區域的照明回路,實現適合開會、放映投影或研究地圖等功能的環境。
2.1.4遙控功能
一般情況下,地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程,軸線長,支坑道多,有必要裝設遙控裝置。遙控器或無線探頭可以發出無限射頻,這種無限射頻能穿越障礙物,被智能開關上的接收器接收,無線接收器可把無線信號轉換為電力載波信號,并發送到220V電力線路上。
2.1.5人體感應功能
在衛生間或一些通道處裝設感應開關或有紅外線探測功能的燈具:當探測到人體移動時,會自動發光照明,人走燈關。同時宜設并聯定位開關,以便必要時解除感應或探測功能。
2.1.6燈光軟啟動、軟關斷
地下建筑的照明條件遠不如地面建筑,為保護人員的身體健康,特別是眼健康,在那些人員長期工作的場所,燈光可實現軟啟動、軟關斷。開燈時,燈光由暗漸漸變亮;關燈時,燈光由亮漸漸變暗。軟啟動、軟關斷還能保護燈泡,延長使用壽命,節約維護經費。另外,燈光可配備亮度記憶功能,以免進行重復性設置。
2.1.7火災應急照明控制
地下建筑防火要求很高,發生火災時,應自動啟動相應區域的應急照明,強行關閉一般照明回路。事故照明可選擇僅用消防中心的計算機控制而禁止用監控計算機或現場控制,也可選擇都有控制權。
另外,控制系統要具有良好的可擴展性、開放性和電磁兼容性。
智能照明控制系統是整個地下建筑智能化系統的子系統,可以通過標準接口與其他控制系統兼容進行互聯。
為了抑制電磁干擾,使系統具有良好的電磁兼容性,總線傳輸距離較遠,可采取以下措施:與附近可能產生電磁干擾的電氣設備(如電動機、電力變壓器、復印機等)保持必要的隔離;對系統進行連續、有效的屏蔽;上升時間,即電壓從額定電壓的5%上升至95%所用的時間,應超過200μs。
2.2智能照明控制系統的效益和展望
采用智能照明控制系統帶來的好處主要表現在:照明控制智能化;照度的一致性;場景變換靈活;可觀的節能效果;延長光源壽命;提高管理水平,減少維護費用。因此,智能照明控制系統自誕生起就引起了人們的高度重視,并具備良好的發展前景。
今后,它將繼續朝著智能化、小型化、標準化的方向發展。網絡系統更加優化,功能更加完善,擴展更加便捷,保護更加可靠,節能更加可觀。值得一提的是,當前的控制系統中,照明控制箱和智能控制器都是獨立運行,給生產、設計、用戶使用與維護都增加了不必要的麻煩。把兩者集成到一個箱體內,做成一體化照明智能控制箱,使用時只需連接外部連線,安裝更方便,使用更可靠,也更加節省人力、物力、財力,帶來更大的經濟效益,實用價值更高。
參考文獻
1姜豫新.照明作用、設計和關系.《照明》2004;2
Web3.0相對Web2.0轉變的一個重要標志就是前者升級為人工智能。人工智能又稱“智能模擬”。利用電子計算機和各種電子技術來模擬人類的某些智力活動。有模擬識別、學習過程、推理過程、探索過程、環境適應等。新一代人工智能主要特征是具備學習、進化和自組織能力。注入了人工智能因子的Web3.0將極大的改變互聯網廣告的形態。
可以說,從Web1.0到Web2.0,再到Web3.0的劃分,不但實現了時間上的跨越,更重要的是這種劃分實現了人類使用網絡方式的革新。也在潛移默化中影響了我們這個時代。如果說Web1.0時代以門戶網站的信息綜合呈現以及客戶的單向訪問為代表,Web2.0推進了普通個人使用互聯網的進程使之成為草根狂歡的世代,那么Web3.0則進一步發揮了Web2.0的優勢,大大提高了網絡的智能化程度,解決協同生產方式的恒久動力問題和信息最優化自動整合的問題,極大提高了生產力。智能廣告就其傳播學意義上來說是關于廣告主及其產品或服務與消費者之間通過智能網絡進行的信息高效化合理化溝通問題,Web3.0平臺為解決這個問題鋪平了道路。
隨著Web3.0人工智能技術在網絡廣告領域廣泛應用,產生了許多以Web3.0為平臺以人工智能等技術為支撐新的廣告形態。盡管它們的形式可能各有不同,但他們都表現出一個共同的本質能力,就是能夠針對用戶接觸媒體的習慣做出簡單的分析歸納、推理判斷,進而合理的安排廣告方式,解決傳統廣告無法解決的定向、精準、高效的問題。我們將這些具有近乎人類思考和行動的簡單推理判斷能力的廣告形態,稱之為智能廣告。
二、智能廣告的幾種表現形態
智能廣告常見的表現形態主要有如下幾種:
1多感官廣告
在互聯網Web3.0的發展方向下,智能廣告主要表現形態就是多感官廣告。人類對外界的體驗能力來自于視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺,以及第六感(潛意識)幾大感官。前五感是人類可以借之明確傳遞感覺、情感、思想或其他體驗的感官。人類在感知事物時同時運用這五種感官,因此,在某種體驗的傳播中,如果媒介調動受眾的感官越多,人的感知感覺就越仿真。顯然,廣告信息若經由這種仿真媒介得以傳播,廣告的作用效果將會大大提升。Web3.0時代,計算機圖形、數字影像、人機交互、傳感設備、人工智能等技術的進步和綜合運用能創造出一種基于可計算信息的沉浸式交互環境,這就是“虛擬現實”。人們通過人機交互設備與虛擬環境當中的對象自然交流,產生“沉浸”于等同真實環境的感受和體驗。
2自動廣告
隨著網絡廣告的進一步智能化,互聯網上出現了越來越多的智能廣告系統。這種廣告系統能夠根據一些特定因素自動選擇將廣告放置在哪里。這些因素包括用戶信息、站點分析、頁面內容和廣告過去的表現等。隨著Web3.0步伐的加速,網絡廣告的發展也進一步智能化。
3智能搜索引擎廣告
智能搜索引擎被稱為第三代搜索引擎,是區別于以人工進行目錄分類的Yahoo等第一代搜索引擎和當今以百度、Google所代表的以關鍵詞搜索為核心技術的第二代搜索引擎而提出來的全新的搜索方式。作為對第二代搜索的一種超越,第三代搜索的范式革命主要在于呈現方式以及參差多態的演化路徑。其呈現方式有諸如Clusty、bbmao的自動分類、聚類功能以及Autonomy基于某種專有的模式匹配和概念搜索的算法,可以自動根據文本中的概念進行分類,自動標引,并基于用戶興趣自動匹配出個性化、多側面的直接或隱含的相關檔案。其演化路徑有例如個性化搜索、社會化搜索、本地化搜索、知識問答社區、社區內容搜索等等。而在核心搜索技術上,則大致包含人工智能、模式識別、語義分析、神經網絡等發展方向。
4微件廣告
微件廣告是一種新型的廣告服務方式,廣告商通過它為用戶提供有用的服務,增強網站的個性化功能,從而獲得消費者的眼球和寶貴時間。這種廣告的妙處就在于,消費者在享受廣告商提供的微件服務時無形中接受了廣告信息,建立起與品牌之間的情感聯系。整個體驗微件服務的過程是一個人機交流的過程,充分體現了網絡應用的智能性。
三、智能廣告的主要特征
通過對以上幾種常見的廣告形態的分析,我們可以發現智能廣告可以具有虛擬現實、自動、智能匹配等特征。尤以受眾識別、方式、內容生成和效果監測等方面的智能化特征最為顯著。
1受眾識別的智能化
智能廣告首先要解決的問題就是如何精確的識別廣告的目標受眾。受眾的細分是一個鮮明的趨勢,細分的同時伴隨著的是新的聚合方式,而受眾識別的任務就是發現細分后個性化了的人以及重新聚合了的群體。從現有的模式來看,受眾的選擇和識別方式有以下幾種:
(1)基于網絡用戶使用行為的識別方式
這種識別方式主要結合IP和Cookie方式追蹤和收集用戶信息。發現用戶的瀏覽興趣和使用行為。通過使用探針檢測、Netflow采集、DNS訪問統計、鼠標軌跡分析(鼠標點擊熱圖)、基于系統日志收集技術等數據采集技術,可以獲取大量網絡用戶使用行為方面的數據。除此之外,用戶的屬性數據和價值數據、本企業和競爭對手的經營數據等業務數據還可以從業務系統或者通過情報分析獲取。
采集到了原始數據后,要對數據進行分析。根據網絡數據、用戶數據和業務數據,制定相關的數據過濾、預處理、數據綜合分析處理等程序,從中獲取有價值的分析結果,并以準確直觀的方式表示出來。現有的一些技術已經能夠分析出網絡用戶的人口統計學方面的信息。
(2)基于頁面內容的識別方式
基于網頁內容識別用戶的定向網絡廣告(Content-Tar-getedAdvertising)大大拓展了廣告投放的空間。增加了被用戶瀏覽的機會。這種識別方式是對基于關鍵詞識別方式的一種演進。這種識別方式使用智能技術分析頁面內容。進而對用戶使用習慣作出判斷。通過用戶瀏覽過的頁面進行內容分析,根據信息主題對頁面進行聚類。把用戶瀏覽行為對其興趣的作用列入聚類結果,得到綜合評估模型。頁面內容的分析受計算機自然語言處理水平的限制,比如有時會產生在關于“人工智能”的網頁內投放“人工流產”廣告的失當行為。
(3)基于內容過濾的識別方式
這種識別方式多見于一些社會性網絡(SocialNetwork-ing)中,這些網站通過諸如類型、關鍵詞、標簽等表述、分類或評價方式來建造個性化的發現和推薦機制。通過這類網絡服務,可以很好的發現具有不同個性特征的用戶。比如,國內用戶熟悉的音樂推送網站“潘多拉”()。只要在“潘多拉”網站首頁的播放器中輸入用戶最喜歡的歌手名字或者歌曲標題,網站就會自動建立一個網絡電臺,源源不斷地播放最符合用戶口味的曲目。用戶喜歡或者不喜歡一首歌,可以點擊相應的反饋按鈕,讓系統更明白自己的喜好。
(4)基于協同過濾的識別方式
協同過濾(CollaborativeFiltering)技術,是推薦系統中應用最為廣泛的技術之一。它基于一組興趣相同的用戶進行推薦。協同過濾基于這樣的假設:為用戶找到他真正感興趣的內容的好方法是,首先找他與他興趣相似的用戶,然后將這些用戶感興趣的內容推薦給此用戶。國內網民比較熟悉的當當網、豆瓣網等就是使用了協同過濾技術的代表性網站。這種過濾方式是基于一定的推薦算法。通過這些算法可以推測出用戶喜歡的內容。當然協同過濾除了運用了智能技術,也大量借助了網民自身的力量完成推薦任務。協同過濾方式使網絡能夠更加智能化和個性化的向用戶推薦他們所喜歡的東西。也包括適合他們閱聽的廣告信息。
2廣告方式的智能化
據艾瑞網消息,一個完全自動化的廣告網絡業已。它能將幾種價格模式和定向方式混合在一起,以保證廣告獲得最好的設置,廣告主獲得最大的投資回報。消息詳細報了Turn公司剛剛的與眾不同的廣告網絡TurnSmartMarket,它能夠根據一些因素自動選擇將廣告放置在哪里。這些因素包括用戶信息、站點分析、內容和廣告過去的表現等。由于把不同的定向方法聯合起來,該廣告網絡可以采用幾種價格模式,如CPA。CPC和CPM等。Tum的機器知識平臺可以預測什么廣告和價格模式結合后,能給廣告主帶來最多的收入,給消費者帶來最大的相關性。廣告主保留著排除某些商站點的權利,并且可以根據效果反饋和回復分析來調整廣告活動。但是對于廣告出現在那里則基本沒有控制權。
3廣告內容生成的智能化
廣告內容的生成能夠根據受眾識別的結果并配合廣告系統進行精確匹配,智能組合,生成適合特定用戶的特定廣告信息。
當然這只是在廣告推送過程中使用了智能匹配技術,廣告內容生成更具智能化的目標廣告內容生產本身的“智能化”,這種生產過程是通過智能網絡挖掘人類智慧潛能,進而生產出最具傳播力的廣告內容。
4廣告效果監測的智能化
為了網絡廣告的科學投放,需要對廣告效果進行系統有效的監測,對受眾行為進行科學分析,從而保證網絡廣告投放的效果。在網絡廣告效果監測方法,最有效的方式便是采用智能監測系統。比如DoubleClick公司推出的DART(DynamicAdvertisingReportingandTargeting)便是一款業界領先的廣告智能管理監測系統,其含義是動態廣告傳送及精準傳送。該系統能夠對在線廣告和其它數字傳播渠道進行管理、跟蹤服務和報告,幫助網站在現有架構上最大限度地實現客戶廣告的命中率。
四、智能廣告的發展方向
1廣告本體的淡化
Web3.0時代,傳統意義上的廣告將不復存在,廣告日益超脫了原來的形態,變得越來越隱性化。而且消費者主動閱聽廣告的情況將越來越普遍。廣告與內容之間的界限變得消弭,廣告被溝通、體驗、娛樂、文化消費等活動所替代。
2處處有廣告,處處都不是廣告
法國廣告評論家羅貝爾·格蘭曾說過:“我們呼吸的空氣是由氧氣、氮氣和廣告組成的。”在Web3.0時代,借助先進的客戶端普通用戶就能實現復雜的網絡應用,屏蔽不請自來的廣告顯得輕而易舉,所以廣告被驅逐出用戶的視野。然而,即使是用戶的一個最簡單的網絡應用,都被廣告商布下天羅地網,你的身心都被暗含的廣告所洗禮。廣告以一種友好的方式出現在Web3.0時代的消費者終端屏幕上。
3創意依舊為王
無論媒體技術如何發展,在網絡廣告界最有話語權的永遠是創意和創新。在“世界是平的”的時代里,技術復制成本是如此低廉和便捷,使技術不再掣肘創意,更多是創意在填平技術的溝壑。
隨著我國經濟的快速發展,生活水平的不斷提高,人們對居家的概念已從最初滿足簡單的居住功能發展到注重對住宅的人性化需求。安全、舒適、快捷、方便的智能小區,已成為住宅發展的主流趨勢,其中,安全性是首要目標。智能小區安全性的實現,除了人為的因素外,主要依靠小區的智能化安全防范系統。
1安防系統設置原則
以保障安全為目的而建立起來的技術防范系統,稱為安全防范系統。它包括以現代物理和電子技術及時發現侵入破壞行為、產生聲光報警阻嚇罪犯、實錄事發現場圖像和聲音提供破案憑證,以及提醒值班人員采取適當的物理防范措施的各種設備。智能小區安全防范系統的設置應遵循以下原則:
(1)應根據智能小區內保護對象的風險等級,確定相應的防護級別,滿足小區全面防護和局部縱深防護的設計要求,以達到所要求的安全防范水平;
(2)應根據智能小區的建設標準、使用功能及安全防范管理的需要,綜合運用電子信息技術、計算機網絡技術、傳感檢測技術、安全防范技術等,形成先進、可靠、經濟、適用的安全防范技術體系;
(3)智能小區安全防范系統的系統設計及其各子系統的配置,須遵照國家相關安全防范技術規程及智能化居住小區的規范、標準,并堅持以人為本的原則。系統的集成應以結構化、模塊化、規范化的方式來實現,應能適應工程建設發展和技術發展的需要。
2安防系統構成
智能小區一般通過在小區周界、重點部位與住戶室內安裝安全防范裝置,并由小區物業管理中心統一管理,來提高小區的安全防范水平。小區的智能化安全防范系統,主要由下列子系統構成。
2.1家庭防盜報警系統
住戶室內安裝家庭防盜或緊急求助報警裝置,與小區物業管理中心計算機系統聯網,實時處理并記錄報警事件,或者直接向屬地派出所值班室報警。
2.2訪客對講系統
在樓宇單元人口處或進戶門處安裝電控防盜門及語音或可視對講裝置,住戶可控制開啟防盜門。
2.3周界防越報警系統
對封閉式管理的智能小區周邊圍墻設置越界探測裝置,并與小區物業管理中心計算機系統聯網,能及時發現非法越界者并能實時顯示報警路段和報警時間,自動記錄與保存報警信息。
2.4電視監控系統
根據智能小區安全防范管理的需要,對小區的主要出入口及公建重要部位安裝攝像機進行監控。小區物業管理中心可自動或手動切換系統圖像,對攝像機云臺及鏡頭進行控制,對所監控的重要部位進行長時間錄像。
2.5電子巡更系統
智能小區內安裝電子巡更系統,保安巡更人員按設定路線進行值班巡查并予以記錄。小區物業管理中心計算機可實時讀取巡更所登錄的信息,從而對保安巡更人員實現有效監督管理。
2.6門禁系統
在智能小區大門、重要公共大門以及共用車庫門設置門禁機,只有持有IC卡的人才能,通過讀卡機開啟相應的門禁機。閑雜人員很難非法進入。
3安防系統功能及應用
實際應用中的安全防范系統由多個可選子系統綜合、有機地構成,層層設防、嚴密監控、綜合管理,讓業主生活在無形的防盜網之中,比有形防盜網更安全、更舒適。
3.1家庭防盜報警系統
在家庭重要地點和區域布設各類傳感器,代替傳統家居的鋼筋防盜網,讓業主不再有囚于牢籠的感覺。
家庭防盜報警系統由保安中心管理主機、家庭報警器、傳感器和傳輸線纜(無線通訊方式時不用)組成。傳感器主要有紅外線探測器、熱感探測器、玻璃破碎探測器、窗磁、門磁等,用戶可根據實際需要在戶門、客廳、陽臺、外窗等位置設置不同類別的傳感器,以探測非法侵入者。家庭報警器一般裝設在人戶門附近,以便主人出門時設定布防狀態;主人回家時在延時時間內解除防盜系統,以免誤報。家庭報警器與保安中心管理主機聯網,當出現非法闖入者時,家庭主機報警,管理主機會顯示報警地點和性質,保安中心可據此確定出警方案,及時制止犯罪。
如果樓宇沒有安裝火災自動報警聯動系統,住戶還可以在臥室和客廳安裝煙感探測器,以探測火災;在廚房安裝燃氣探測器,以檢測煤氣泄漏濃度,這些裝置均可與家庭報警器連接。另外,每戶在客廳及臥室內較隱敝處設緊急呼叫按鈕,遇有搶劫、生病等緊急情況可以及時報警到控制中心,使住戶得到及時援助。
3.2訪客對講系統
在小區內的住宅單元人口或進戶門處安裝訪客對講系統,謝絕陌生人訪問,限制非法侵入,保持居住環境的私密、安全和安靜。
訪客對講系統由對講主機、室內分機、電控防盜門、管理主機(可選項)和傳輸線纜組成。對講主機又分為不可視對講和可視對講。通過可視對講系統,戶主可以更直觀地了解訪客情況,控制門鎖開啟。該系統可采用聯網型,各棟對講主機與保安中心管理主機聯網,保安中心可隨時了解住戶求救信號。在小區的主人口也可與物業中心及住戶實現呼叫及可視對講,如有客人來訪,可由保安人員與住戶聯系,確認是否接待。
3.3周界防越報警系統
周界防越報警系統以防止非法跨越周界線、路、墻為己任,形成非法入侵觸發報警信號,對非法入侵行為實時錄像,對非法人侵者發出聲、光、嚇、阻等安全管理措施。
常用的周界防越系統由紅外線對射器、接收器、報警主機及傳輸線纜組成。在小區圍欄上,安裝戶外型紅外多光束智能探測器,組成社區周界不留死角的防非法跨越報警系統。同時,控制器采用智能化模糊控制技術,以避免由于樹葉、雜物、風雨或飛鳥等小動物穿越圍欄所引起的誤報。當發生非法翻越時,探測器立即將警情傳送到中心值班室,在電子地圖上顯示出翻越區域,系統可自動連鎖啟動周界區域探照燈,切換閉路電視監控系統攝像機,將圖像傳送到中心值班室,對非法侵人過程進行錄像,以備公安部門破案查證。控制中心同時通知保安人員及時到達現場,以免非法人員作案得逞。也可利用熱感式紅外線探測器或微波電纜探測器等來進行布防。
對非法入侵者發出聲、光、嚇、阻也是周界防越的一個重要措施,但是在許多智能化小區被忽視了。通過提供強光可以令人侵者無處藏身、嚇阻入侵者,同時也為錄像系統補充光源。聲音警告可以文明勸戒入侵者,體現高尚小區的文明形象,但是在設計該措施時,一定要求因地制宜,避免擾民。
3.4電視監控系統
根據小區實際情況對居住小區主要通道、停車場、電梯轎廂等部位適當地設置攝像機,達到有效的監視目的。目前,普遍采用戶外高清晰度黑白攝像機對非法入侵行為進行實時錄像隨著網絡應用技術的逐步完善,網絡數碼攝像機已經推出,從根本上解決了傳統技術中的安裝距離難題,可以在大范圍與長傳程上隨意設置攝像機。
電視監控系統由攝像機、矩陣控制器、錄像機、監視器、傳輸線纜等組成,在小區重要區域和公共場所安裝攝像機,保安中心值班人員通過電視墻能全面了解小區發生的情況;通過硬盤錄像機能實時記錄、以備查證;通過矩陣控制器在控制臺切換操作,跟蹤監察。周界紅外報警信號可作為相應區域攝像機報警輸入信號,一旦報警,相應攝像機自動跟蹤。系統控制部分可采用智能數字圖像運動跟蹤報警器來實現全自動操作控制。攝像機設置可根據具體部位的情況和要求分別采用固定攝像機、全方位云臺攝像機、半球形攝像機、紅外攝像機等,攝像機鏡頭可變焦、變距,云臺可上下左右轉動。當攝像機數量較少時,各攝像機的視頻信號和云臺的
控制信號的線纜可從保安中心直接放射至各監控點。當攝像機數量較多時,分片或按樓棟設置視頻矩陣,由視頻矩陣收集其附近攝像機的視頻信號和云臺的控制信號,再通過光纜集中送至保安中心,這樣可減少室外線纜數量,網絡結構清晰,同時便于維護管理。保安中心一般設置多臺監視器組成電視墻,一臺輪值巡檢或利用畫面分割同時顯示其它攝像機的情況,一臺專用對可疑點定格、放大、編輯,其余多臺顯示其它重要部位。
3.5電子巡更系統
電子巡更系統是為了達到對巡更人員進行有效監督、確保其巡更到位而設計開發的一套管理系統。巡更人員持巡檢器按已約定的巡更路線在規定的時間對信息鈕簽到,巡更人員完成任務后將巡檢器通過專用通訊電纜接入管理中心的計算機,計算機的巡更系統管理軟件從巡檢器讀人數據,對數據進行統計、分析、整理后給出巡更人員是否按照規定的時間、次數、路線進行巡邏。這樣管理人員可以對巡更人員的工作狀況一目了然。
巡更系統由巡檢器、信息鈕、保安中心電腦和傳輸線纜組成。信息鈕設在住宅區內主要道路、盲點、死角等處,中心電腦事先存儲保安員巡更路線,簽到時間等;若保安員未簽到時,中心電腦會立即提醒值班人員去了解情況,及早發現問題。
用戶可在小區內各個要害地點和部位設置專門的巡邏站(設信息鈕),根據系統容量設定多條獨立巡邏路線,并給每條路線的巡邏站編號賦名,它可使巡檢器在輸出報告時顯示站名,并且當有自動導向功能時,可顯示下一站。巡邏路線是巡邏站的依次排列,將這一巡邏路線編入巡檢器,能使它正確地記錄預期的巡邏數據,并相應輸出報告。還允許使用者設定巡邏站之間的時間限制,如果發生早檢和遲檢,報告將顯示這一情況。
3.6門禁系統
門禁系統,又稱為出人口控制系統。其主要用途是時刻自動記錄人員的進出情況,限制人員的進出區域和時間,禮貌地拒絕不受歡迎的人員進入,同時也有效的保護使用者的合法利益。
系統包括管理軟件、數據采集器、控制器、進門信息鈕、電子門鎖、出口按鈕、報警傳感器和報警喇叭。進門信息鈕用來接受人員輸入的信息,再轉換成電信號送到控制器。控制器接受出入口設備發來的人員信息,存儲并經采集器向上一級計算機發送。計算機的管理軟件管理系統中所有的采集器和控制器,對他們進行設置、接受發來的信息、向他們發送控制命令,完成系統中所有信息的分析和處理。
4安防系統存在問題
4.1設置不當
開發、設計單位對安防系統的認識不足,對安全防范系統的設計、配置不當,致使各子系統不能整合,造成投資浪費。由于安防產品廠家眾多,各家產品互不兼容,導致用戶選擇產品的局限性,在設計時往往將很多技術問題遺留給集成商或施工單位,造成了安防系統設計不合理、系統集成性差、設備配置性能差、綜合布線不規范等現象。
有些小區在設置安防系統時,一味追求功能疊加,造價升高,可并不一定實用,技術也不一定成熟。同時,復雜的系統導致操作復雜,要求用戶掌握的技術也多,讓消費者使用起感到來十分不便。
另外,由于行業管理和審批體制不協調,使有些系統單獨設置(如火災自動報警系統),造成安防產品整體功能不完善,達不到智能化的效果。
4.2缺乏統一
安防產品大多是進口產品,國內具有競爭力的廠家較少,這些產品的生產標準、系統構成、接口方式等不盡相同,使各系統不能相互協調動作,無法實現集中聯網,難以達到理想的智能化效果。
目前,安防系統缺少統一的設計規范、施工規范和工程驗收標準。現行的有些相關規范也不能適應智能化安防系統的技術要求,造成了很多工程項目設計方案不合理、施工質量不合格、工程驗收不達標的嚴重后果。
4.3運行穩定性差
目前,很多已安裝的安防產品運行穩定性無法保證,其主要原因是:①安防產品以計算機為基礎,受到計算機死機、處理能力等限制;②安防系統以網絡為紐帶,受到病毒、黑客襲擊等因素的困擾;③安防產品多為弱電產品,工作電壓低,系統的綜合抗干擾能力較差,容易受諧波、浪涌、雷電、噪音等內外因素干擾,尤其是接地做得不好時,更容易受干擾,甚至會導致系統崩潰。
5安防系統發展趨勢
5.1安防系統數字化
隨著信息化與數字化時代的來臨,“數字化安防”異軍突起。其技術發展方向是以數字CCD技術和紅外照明光源技術為基礎,向超高靈敏度紅外視頻系統發展;以模擬信號為基礎的視頻監控防范系統向以全數字化視頻監控系統發展;系統設備向智能化、數字化、模塊化和網絡化的方向發展。數字化安防產品能全方位地記錄,并以數字方式存儲各種流動與報警信息。2000年以來,數字監控產品進入了快速發展時期,特別是一些技術實力和資金背景強的高新技術企業進入安防市場,給安防產業注入了新的活力。產品也由原來的數字監控錄像主機,發展到網絡攝像機、網絡傳輸設備、電話傳輸設備和專業數字硬盤錄像機(DVR)等多種產品。
5.2安防系統集成化
安防系統的集成化包括兩方面:①安防系統自身功能的集成:將影像、語音、門禁、警報等功能融合在同一網絡架構平臺中,提供智能小區安全監控的整體解決方案;②安防系統與小區其它智能化系統的集成:將安防系統與智能小區的通信系統、服務系統及物業管理系統等集成,這樣可以共用一條數據線和同一計算機網絡,共享同一數據庫。這樣一次投入,事半功倍,徹底擺脫重復布線、反復維護的煩惱。
5.3安防技術國產化
目前,全球正在開發用于周界防越精確定位的同軸電纜磁電感應技術,而國內某廠的微波電纜已經開始推向市場。這類電纜能夠通過顫噪效應的原理來精確定位任何周界發生的試圖切斷和攀爬闖入的入侵行為,并且精確定位在3m內。該系統運用數字信號處理方法來精確定位,不會因噪音,風、雨、大霧天氣或車輛路過的震動影響而引起誤報。這些技術說明,國內安防廠家正在大搞技術開發,縮短與發達國家的距離,力爭在一些方面達到或超過國際先進水平。“十五”期間,我國安防行業的主要任務是發展自動跟蹤和鎖定系統、遠距離多路報警圖像傳輸系統,以提高監控產品的質量。研制有自主知識產權的系統產品,提高國內產品的市場占有率。
6結束語
科學技術的日新月異,計算機技術的發展普及,使智能小區在人們對美好生活的呼聲中迅速崛起,也使得安防產品的發展出現了前所未有的變化。相信在以人為本的理念指導下,各種功能更強大,保衛更安全,信息更隨身的新型系統將會應運而生,為人們的日常生活帶來便利,從而激發出更廣闊的市場。
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1.引言
隨著中國電信、聯通、吉通等多個電信運營者的出現,我國電信市場的競爭局面逐步形成。多運營者的競爭使廣大電信用戶在價格方面、服務質量方面得益,但如果不能及時、科學地解決各運營者間智能網業務的互通問題,用戶將只能在各運營者的網絡范圍內使用各自提供的智能網業務。智能網業務因業務本身性質的不同,要求應用的范圍也不相同。如,大眾呼叫、電子投票等業務,一般在本地范圍或本省范圍內開放,而記帳卡呼叫業務、被叫集中付費業務則在全國甚至國外范圍內開放。對于象記帳卡呼叫等要求使用范圍越廣越好的業務來說,實現智能網業務的網間互通,即一個運營者開放的智能網業務,用戶在其它運營者的網絡中也可使用,對于業務的生存及發展具有非常重要的意義。反之,則一方面滿足不了用戶在任何地方都可方便地使用業務的需要,另一方面局限于一定范圍內開放的智能網業務,對用戶也缺乏吸引力,不利于業務的推廣論文。
2.實現智能網業務的網間互通的前提條件
智能網是一種可迅速、經濟、靈活地提供新業務的網絡體系,在智能網上開放補充業務,其優勢不僅在于業務、用戶數據的管理及業務邏輯的控制比較集中,而且還在于用戶可在較大范圍內使用業務,用戶可在任何通過No.7信令網與用于開放智能網業務的業務控制點SCP相連的地方,使用智能網業務,正是這后一點優勢為實現智能網業務的網間互通提供了技術基礎。要實現智能網業務的網間互通,前提條件之一就是要實現網間信令功能的互通。此外,在網間互通的智能網業務中,業務呼叫的主叫與被叫分別位于兩個不同的網絡的情況將占較大比例,如果兩個進行業務互通的網絡彼此無話路相通,實現智能網的業務互通是不可能的,所以前提條件之二就是實現網間基本呼叫控制功能的互通。以下所有對于互通方式的討論將建立在這兩個前提之下,有關兩網實現話路及信令網互通應遵循的原則,這里不做討論,但假設它們是符合有關規定的,本文將只從技術的角度,對實現智能網業務網間互通的幾種可能性進行探討。
3.實現智能網業務的網間互通的方式
網間互通是指由幾個網絡合作提供一項業務的處理過程,其中包括智能網與智能網的互通,智能網與非智能網的互通。國際電聯曾在建議Q.1201中,將業務處理層次上的網間互通概括為兩種情況:
(1)兩個IN結構的網絡合作提供一項智能網業務,如圖1所示:
IN-SLIN業務邏輯
BCP基本呼叫處理
GW網關
圖1業務處理層次上的網間互通(IN與IN)
在圖1中,GW1用于在兩網間進行呼叫的接續,GW2用于接入其它網絡中的業務邏輯,GW3用于在各不同網絡保有的業務邏輯間進行通信。
(2)IN結構的網絡與非IN結構的網絡合作提供一項智能網業務,如圖2所示:
IN-SLIN業務邏輯
BCP基本呼叫處理
GW網關
圖2業務處理層次上的網間互通(IN與非IN)
在圖2中,GW4的功能是在IN結構的網絡和非IN結構的網絡之間接續呼叫,在兩個網絡的BCP之間提供互通.
綜合上述兩種情況,不考慮進行互通的兩個網絡的接入類型(PSTN、ISDN)及智能結構的等級(部分智能網、完全智能網、非智能網),并結合我國的智能網建設的實際情況,智能網業務的網間互通方式可歸結為三種方式。
為了便于討論,首先假定有如下一個需要進行IN業務互通的例子:
網絡1由運營者甲管理,它利用業務控制點SCP1開放被叫集中付費業務,網絡2由運營者乙管理,用戶A和用戶B是網絡1的用戶,用戶C和用戶D是網絡2的用戶。
下面將就此例,探討網絡2的用戶使用運營者甲在SCP1上開放的被叫集中付費業務--即實現被叫集中付費業務在網絡1與網絡2之間互通的三種方式。
方式一:通過對方網絡的SSP訪問對方的SCP
圖3通過對方網絡的SSP訪問對方的SCP
如圖3所示,在這種智能網業務互通方式下,網絡2的用戶C撥叫在網絡1登記的被叫集中付費業務用戶號碼時,由網絡2的端局將被叫號碼(800KN1N2...)及主叫號碼傳送給網絡2的網關GW2,經網絡1的網關GW1傳送給網絡1的業務交換點SSP1,由網絡1的SSP1與網絡1的SCP1交互作用后,SSP1得到SCP1送來的真正的被叫號碼,并將呼叫接續至被叫用戶B。如果在業務執行過程中需要給用戶送語音提示或系統需要收集用戶輸入的密碼信息等,則需網絡1中的智能外設IP1進行輔助。
方式一的特點是,在整個IN呼叫的處理過程中,與智能網業務有關的處理完全由網絡1完成,對于網絡2來說,就如同處理一個到網絡1的普通呼叫一樣。業務特性的變動對網絡2沒有任何影響。即便網絡2是一個非IN網絡,也可用此方式實現智能網業務的互通。但網絡1中負責匯接本網及外網IN呼叫的業務交換點需具有較大的處理能力。在呼叫處理中,由于必須經過網絡1的SSP1接通主、被叫,有可能造成路由組織上的不合理。
方式二:通過本網的SSP直接訪問對方的SCP
網絡1用于開放智能網業務的業務控制點SCP1可被與其進行業務互通的網絡2的業務交換點SSP2接入,如圖4所示:
圖4通過本網的SSP直接訪問對方的SCP
網絡2的用戶C撥叫在網絡1登記的被叫集中付費業務用戶號碼時,由網絡2的端局將被叫號碼(800KN1N2...)及主叫號碼傳送給網絡2的業務交換點SSP2,SSP2通過No.7信令網直接與網絡1的業務控制點SCP1進行交互作用后,SSP2得到SCP1送來的真正的被叫號碼,由于被叫用戶B位于網絡1,SSP2需按照網絡1與網絡2互聯互通的有關路由組織原則將用戶C與用B接通。如果在業務執行過程中需要給用戶送語音提示或系統需要收集用戶輸入的密碼信息等,則需網絡2中的智能外設IP2進行輔助。
方式二的特點是,由網絡2的業務交換點SSP2直接與網絡1的業務控制點SCP1進行交互作用,SSP2獲得真正的被叫號碼后可直接選擇最佳路徑,將主、被叫接通。只要在網絡2中合理設置業務交換點,且兩網絡話路互通的路由組織方案合理,就不會出現在呼叫接續中路由組織不合理的現象。由網絡2的業務交換點及智能外設直接處理IN呼叫,減輕了對網絡1中的相應設備的壓力。此方式的缺點在于需要統一網絡1的業務控制點與網絡2的業務交換點的接口規程;一部分業務數據需在網絡2中設置,如:業務的觸發數據需在網絡2的業務交換點中設置,業務的錄音通知數據需要在網絡2的智能外設中配置,而且一旦數據有變更,如:錄音通知更改,則網絡1需通知網絡2,并將更改的數據提供給網絡2,協助它重新加載。在這種互通方式下,網絡1與網絡2的運營者需要互相配合,兩者在業務開放過程中較緊密地耦合在一起。由于網絡2的業務交換點可直接接入網絡1的業務控制點,而在INAP規程中沒有相應的機制來保證SCP與SSP之間通信的安全性,這樣可能會對業務用戶數據的安全性構成威脅。由于網絡2中的多個業務交換點都可直接接入網絡1的業務控制點,使得網絡1業務控制點的邏輯信令關系變得十分復雜。
方式三:通過不同運營者SCP間訪問的方式
為了實現這種業務互通方式,需要在SCP1及SCP2分別配置不同的業務邏輯。在SCP1中配置的業務邏輯包括兩個部分:a.用于處理來自本網的業務呼叫;b.用于處理與本網互通的其它網絡的用戶對本網開放的業務的呼叫。在SCP2中配置業務邏輯c.用于處理本網用戶對與本網互通的其它網絡開放的業務的呼叫,這部分業務邏輯不涉及業務的具體特性。在網絡2中,當SCP2收到對在SCP1中登記的被叫集中付費業務用戶的業務請求時,SCP2中的邏輯c啟動,控制SCP2與SCP1交互作用,SCP1在邏輯b的控制下對呼叫進行處理。SCP2接收來自SCP1的指令,并與本網中的SSP2一起完成相應的指令,以向用戶提供網間互通被叫集中付費業務。圖5為一個網間互通被叫集中付費業務中,各部分業務邏輯間交互作用的示意圖。此種互通方式的中繼方式如圖6所示。
圖5網間互通被叫集中付費業務中各部分業務邏輯間的交互作用
圖6通過不同運營者SCP間訪問的方式
網絡2的用戶C撥叫在網絡1登記的被叫集中付費業務用戶號碼時,由網絡2的端局將被叫號碼(800KN1N2...)及主叫號碼傳送給網絡2的業務交換點SSP2,SSP2通過No.7信令網與SCP2交互作用,在SCP2中有一個支持與其它業務控制點交互作用、接受來自其它業務控制點的指令的簡單業務邏輯,該業務邏輯與被叫集中付費業務的具體特性無關,在該業務邏輯的控制之下,通過智能網應用規程中SCP與SCP之間的接口規程(智能網功能集2支持),SCP2將被叫號碼(800KN1N2...)及主叫號碼傳送給SCP1,收到SCP2傳來的信息,SCP1找到相應的業務邏輯,該業務邏輯包含被叫集中付費業務的全部業務特性,并支持對外網來的業務呼叫的處理,執行業務邏輯,將翻譯得到的真正的被叫號碼返送給SCP2。SCP2收到真正的被叫號碼后,將其傳給SSP2,并命令SSP2完成到被叫的接續。SSP2收到被叫號碼后,由于被叫用戶B位于網絡1,SSP2需按照網絡1與網絡2互聯互通的有關路由組織原則將用戶C與用戶B連通。如果在業務執行過程中需要給用戶送語音提示或系統需要收集用戶輸入的密碼信息等,由SCP1指示SCP2,在網絡2中的智能外設IP2的輔助下完成。在SCP1執行業務邏輯的過程中,如需要監視接續狀況或需要結束本次呼叫,均要用指令通知SCP2,由SCP2輔助完成,且在正常接續時,呼叫結束的指示由SCP2發送給SCP1。
Researchonanintelligentintegratedquoting-pricesystemformanufacturing-products
Abstract:Developingaquoted-pricesystemformanufacturingproductionsisofteninrelationtomanyfactorsbetweenconstructionandnon-construction.Becauseoftheprofessionallimity,itsfunctionswassingleness.Sothispaperproposesanewconceptionandmeasureforit,anintelligentintegratedquoting-pricesystemformanufacturing-productstodiscuss.
Keywords:manufacturingproducts;intelligentintegrated;quoting-pricesystem;non-construction;self-learning
1引言
產品報價是指供貨企業或公司響應客戶詢價,對客戶所詢目標產品報出的價格和對客戶其他要求所作出的答復。產品報價作為一種經濟現象,在市場運行的局部,處在市場活動中的供求雙方由于信息的阻滯,不能順利達成均衡,往往在不均衡狀況下,作出種種選擇。現實經濟活動中,客戶的詢價請求和廠商的報價之間的談判、平衡、交易等等,就是這種經濟不均衡性的表現,產品報價這一課題則基于這種現象而存在。雙方交易達成的最終報價則是需求價格和供給價格之間的某一變數,是暫時的“平衡價格”,而不是均衡價格。制造產品,特別是比較復雜的產品報價,需要許多領域人員的協調工作,如技術、財力、商務等,必須考慮各種結構化的和非結構化的因素,其中結構化因素如技術參數、結構參數、工藝參數、制造成本、費用分配比例等比較易于確定的因素。而非結構化因素如最終利潤率、贏得定單的幾率等,則需要考慮企業內外環境等眾多不確定因素。目前國內外一些研究人員進行了部分產品報價系統的研究與開發,如組合機床、冷庫、工業爐、通風機等報價系統,這些成果大大促進了這一課題的展開和深入。本文提出一種新的系統結構與方法進行研究。
2制造產品智能集成報價系統的提出
從信息系統的角度考慮,整個報價過程是一個信息流動和信息處理的過程。包括信息的產生、信息的傳遞、信息的處理、信息的存儲。具有很復雜的信息流,涉及到銷售、經營、設計、會計、生產計劃、采購等等,這種信息流在相關部門或相關人員之間的傳播如圖1所示。
其中的結構化因素,如技術參數、需求批量、價格范圍、質量保證、成本要求等所對應的技術報價和財務報價比較易于確定或決策。而非結構化因素,如競爭對手的報價、利潤率、可能的定單確定率、技術財務風險等,由于資料或信息欠缺難以作出完美或滿意的決策。
目前,國內外所開發的報價系統依其功能大致可以分為五類,即商務型報價系統、生產型報價系統、工程型報價系統、投標型報價系統和集成型報價系統。工程型報價系統,實際上是產品選型、初步設計加成本估算,其最終報價的形成有待提高;而商務型報價系統,其全部價值是基于產品成本而做的加價判斷或推理。二者各自凸現了自己的重點,如前者對報價的結構化問題處理較好,而后者對報價所涉及的非結構化問題研究得很深刻。然而,制造產品的報價應該是技術報價、財務報價及商務報價的連貫和結合,必須能夠處理報價決策所需確定的結構和非結構化因素。
制造產品智能集成報價系統概念基于智能決策支持系統(IDSSIntelligentDecisionSupportSystem),集成產品報價系統的目標,就是要使它能夠根據客戶的詢價請求制定相應的產品報價設計及根據企業內外復雜因素制定多種可行的報價方案(包括技術、財務、商務的報價方案),并輔助決策者選擇滿意方案,輔助實現企業的經營目標。同時,在系統接受和處理報價項目的過程中,不斷學習和積累報價知識和經驗,自我完善報價的非結構化部分。
報價系統的集成概念包括兩個方面的內涵:報價功能的集成和系統結構的集成。所謂功能方面的集成指全部或部分報價過程的集成,包括詢價單評價、報價設計、產品報價、報價決策和學習機能等功能的集成。所謂結構方面的集成是指對制造產品的程式報價和自學習式報價二者的集成,使程式報價成為自學習式報價的“導師”,結構集成的概念如圖2所示。
3程式報價
程式報價按照傳統的技術產品報價路線,詢價分析與評價產品報價設計成本估算報價決策。通過企業調研和討論,可以抽象和組合出一種制造產品程式報價的邏輯步驟或流程,如圖3所示。
下面對各框逐層拆解:
(1)框1(名稱:捕捉客戶需求或詢價單處理)可以分解為:
①客戶詢價單完整性認定
②報價耗費及報價與否判斷
③詢價產品基型的類比搜索
④詢價單評審
(2)框2(名稱:開發技術解決方案或產品報價設計)可以分解為:
①詢價產品與基型差異識別
②制訂初步設計方案
③詢價產品報價設計
ⅰ結構差異設計
ⅱ參數差異設計
ⅲ零部件估價(視交貨期限確定是否實施)
④報價設計評審
(3)框3(名稱:估算制造成本或產品報價)可以分解為:
①客戶詢價費用規范認定
②成本估算與費用組合
ⅰ基于費用形式報價的規范
a人工費用組合
b材料費用組合
c非制造成本組合
ⅱ基于產品結構形式報價的規范
a詢價產品結構分解
b結構單元費用估算
c詢價產品費用組合
③制造成本評審
(4)框4(名稱:確定最終報價或報價決策)可以分解為:
①企業報價目標認定
②企業報價策略認定
③企業報價方法認定
④最終報價書評審
4自學習式報價
自學習系統的優點主要有兩個方面:通過報價“經驗”的不斷豐富,自學習系統內存儲的信息越來越多,變“估算報價”為“類比報價”;通過與存儲在自學習系統中的信息比較,可以使報價的精度越來越高,而且速度也可以提高。
學習功能是神經網絡最主要的特征之一,在人工神經網絡理論與實踐發展過程中,各種學習算法的研究起著重要作用,其中最成熟的是BP模型的學習,輸入信息先從輸入層經隱含層再傳到輸出層,如果在輸出層不能得到期望的輸出,則反向傳播,將誤差信號沿原來的連接通道返回,通過修改各層神經元之間的權值,減少誤差信號,經學習后,報價的知識與規則轉化為一系列權值,即存儲在各連接權中。神經網絡的這種特點使得制造產品報價在相關資料和信息不充實和不全面的情況下,可以解決報價影響因素中的非結構化因素的決策。用于自學習式報價的BP神經網絡拓撲結構如圖4所示。
5制造產品智能集成報價系統框架
為了達到上述目標,制造產品報價系統首先必須集成程式報價的各級子功能:
(1)對客戶詢價信息的錄入與評價;
(2)建立響應客戶詢價的產品或工程初步設計方案;
(3)估算產品的報價成本(即機會成本);
(4)財務評估和費用分配以及基礎報價(即保本價格)計算;
(5)報價策略評價及確定滿意的報價方案;
(6)支持數據(包括企業內部和外部的基礎數據,如政策、經濟、市場、相關競爭對手情報、原材料等的價格、企業負荷、經濟狀況、制造能力、技術水平等)的存儲與更新。
6結束語
我們相信,通過在線式的詢價處理和離線式的樣本訓練,能夠解決報價中存在的非結構化因素中較難處理的問題,為制造產品報價提供一個更為可行的集成方案。
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(1)在美國
在智能天線技術方面,美國較其它國家要成熟的多,并已開始投入實用。美國ArrayComm公司將智能天線技術應用于無線本地環路(WLL)系統。ArrayComm方案采用可變陣元配置,有12陣元、8陣元環形自適應陣列可供不同環境選用,現場實驗表明在PHS基站采用該技術可以使系統容量提高4倍。
(2)在歐洲
歐洲通信委員會(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)計劃中實施了第一階段智能天線技術研究,稱為TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德國、英國、丹麥和西班牙合作完成。該項目是在DECT基站上構造智能天線試驗模型,于1995年初開始現場試驗,天線陣列由8個陣元組成,射頻工作頻率為1.89GHz,陣元間距可調,陣元分布有直線型、圓環型和平面型三種形式。試驗模型用數字波束成形的方法實現智能天線,采用ERA技術有限公司的專用ASIC芯片BDF1108完成波束形成,使用TMS320C40芯片作為中央控制。
(3)在日本
ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣,射頻工作頻率是1.545GHz。陣元組件接收信號在模數變換后,進行快速付氏變換(FFT)處理,形成正交波束后,分別采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法,數字信號處理部分由10片FPGA完成,整塊電路板大小為23.3cm×34.0cm。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線的概念。
我國目前有部分單位也正進行相關的研究。信威公司將智能天線應用于TDD(時分雙工)方式的WLL系統中,信威公司智能天線采用8陣元環形自適應陣列,射頻工作于1785~1805MHz,采用TDD雙工方式,收發間隔10ms,接收機靈敏度最大可提高9dB。
3智能天線的優勢
智能天線是第三代移動通信不可缺少的空域信號處理技術,歸納起來,智能天線具有以下幾個突出的優點。
(1)具有測向和自適應調零功能,能把主波束對準入射信號并適應實時跟蹤信號,同時還能把零響點對準干擾信號。
(2)提高輸入信號的信干噪比。顯然,采用多天線陣列將截獲更多的空間信號,也即是獲得陣列增益。
(3)能識別不同入射方向的直射波和反射波,具有較強的抗多徑衰落和同信道干擾的能力。能減小普通均衡技術很難處理的快衰落對系統性能的影響。
(4)增強系統抗頻率選擇性衰落的能力,因為天線陣列本質上具有空間分集的能力。
(5)可以利用智能天線,實時監測電磁環境和用戶情況來提高網絡的管理能力。
(6)智能天線自適應調節天線增益,從而較好地解決遠近效應問題。為移動臺的進一步簡化提供了條件。越區切換是根據基站接收的移動臺功率的電平來判斷的。由于陰影效應和多徑衰落的影響常常導致錯誤的越區轉接,從而增加了網絡管理的負荷和用戶的呼損率。在相鄰小區應用的智能天線技術,可以實時地測量和記錄移動臺的位置和速度,為越區切換提供更可靠的依據。
4智能天線與若干空域處理技術的比較
為了進一步理解智能天線的概念,我們把智能天線和相關的傳統空域處理技術加以比較。
(1)智能天線與自適應天線的比較
智能天線與自適應天線并沒有本質上的區別,只是由于應用場合不同而具有顯著的差異。自適應天線主要應用于雷達系統的干擾抵消,一般地,雷達接收到的干擾信號具有很強的功率電平,并且干擾源數目比天線陣列單元數少或相當。而在無線通信系統中,由于多徑傳播效應到達天線陣列的干擾數目遠大于天線陣列單元數,入射角呈現隨機分布,功率電平也有很大的動態變化范圍,此時的天線叫智能天線。對自適應天線而言,只需對入射干擾信號進行抵消以獲得信干噪比(SINR,SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)的最大化。對智能天線而言,由于到達陣列的多徑信號的入射角和功率電平均數是隨機變化的,所以獲得的是統計意義上的信干噪比(SINR)的最大化。
(2)智能天線與空間分集技術的比較
空間分集是無線通信系統中常用的抗多徑衰落方案。M單元智能天線也可等效為由M個空間耦合器按優化合并準則構成的空間分集陣列。因此可以認為智能天線是傳統分集接收的進一步發展。
但是智能天線與空間分集技術卻是有顯著的差別的。首先空間分集利用了陣列天線中不同陣元耦合得到的空間信號的弱相關性,也即是不同路徑的多徑信號的弱相關性。而智能天線則是對所有陣元接收的信號進行加權合并來形成空間濾波。一個根本性的區別:智能天線陣列結構的間距小于一個波長(一般取λ/2),而空間分集陣列的間距可以為數個波長。
(3)智能天線與小區扇區化的比較
小區的扇區化可以認為是一種簡化的、固定的預分配智能天線系統。智能天線則是動態地、自適應優化的扇區化技術。現在,我們來討論一個頗有爭議的問題。根據IS-95建議,當采用120°扇區時系統容量將增加3倍。由此是否可以得到結論,扇區化波束越窄系統容量提高越大?考慮到實際的電磁環境,我們認為對這一問題的回答是否定的。這是因為窄波束接收到的信號往往是由許多相關性較強的多徑信號構成的。一般情況下,各徑信號的時延擴展小于一個chip周期。這時信號波形易于產生畸變從而降低信號的質量達不到增加系統容量的目的。同時如果采用過窄的波束接收信號,一旦該徑信號受到嚴重的衰落,則將直接導致通信的中斷。另外,過窄的接收波束在工程上是難以實現的,并將成倍地增加設備的復雜度。
5智能天線的未來展望
(1)目前還沒有一個完整的通信理論能夠較全面地將智能天線的所有課題有機地聯系起來,故需要建立一套較完整的智能天線理論;另一方面,高效、快速的智能算法也將是智能天線走向實用的關鍵。
(2)采用高速DSP技術,將原先的射頻信號轉移到基帶進行處理。基帶處理過程是數字算法的硬件實現過程。
(3)由于圓形布陣和二維任意布陣比等間隔線陣優越,同時陣列天線的數字合成算法能夠用于任意形式陣列天線而形成任意圖案的方向圖,因而可考慮在CDMA基站中采用二維任意布陣的智能天線。
(4)在移動臺中(如手機)采用智能天線技術。
(5)采用智能天線技術來改善移動通信信道中上下鏈路不能使用同一套權值的問題,以改善上下鏈路的性能。
(6)目前,智能天線技術的研究已不是單一地研究智能天線本身,應與CDMA的一些關鍵技術(如多用戶檢測技術、多用戶接收技術、功率控制等)結合在一起研究。
6結束語
多元智能理論(MultipleIntelligencesTheory)由美國哈佛大學發展心理學家、教育學家霍華德•加德納教授于1983年在《智能的結構》一文中提出后,在世界范圍內引發了教育的“革命性”變革。我國于20世紀90年代引進多元智能理論,國內有專家認為,多元智能理論無疑是我們長期以來一直在努力推崇的“素質教育的最好全釋”;還有人指出:多元智能理論與建構主義理論一道,構成了我國新課程改革的強大理論支撐。多元智能理論指出人類內涵的能力至少有八種:包括語文智能;音樂智能;邏輯—數學智能;空間智能;肢體—運作智能;人際智能;自省智能;自然觀察智能。加德納認為,相對于過去的一元智力理論,多元智能理論能夠更全面地描繪和評價人類的智力能力。加德納還指出,人類智能還包含有次級智能和多種次級構成要素。
二、基于多元智能理論的汽車英語課程設計
(一)汽車英語課程設計的基本條件
Posner(1994)認為,課程設計的基本條件包括:了解學生的需求、興趣、能力、知識水平等例如:學生需要什么、需要的原因、已有的能力、待補的能力、已有的基礎或條件,缺乏什么等等。熟悉課程情況例如,有能力識別和解釋該課程的基本概念和技能,全面和細致的有關知識,目前這個課程的開設情況等。擅長聽說讀寫譯五項必備能力,具有豐富教學經驗,而不是簡單的拼湊、復制、模仿依據以上課程設計的基本條件,做好高職英語課程設計就要求教師進行問卷調查或訪談學生已經完成的課程標準或已經具備的語言知識,要求通過參考有關著作、論文、同類課程、教材等,與同行交流,收集積累案例或經驗等等。
(二)汽車英語課程設計的標準
根據Furey提出的標準,高職英語課程設計必須把握下列標準:
1.是否有足夠的理論依據英語課程設計必須基于什么樣的科學理論基礎,是否遵照其本身的科學性和社會性?
2.是否適合學生目標在從事高職英語教學中,教師要因材施教。不但熟悉、掌握學生的自身學習情況、學習興趣,也注重培養學生的實際效果性。
3.是否具有成功實施的可能性和效果的可評性在從事高職英語教學中,教師要不斷自評課程設計的真實效果。
(三)汽車英語課程設計的內容
汽車英語課程設計的內容取決于授課的理念。針對英語語言,如果認為語言是符號系統,課程設計就由語音、詞匯、語法、句型構成,強調語言形式的正確性;如果視語言為交際工具,課程設計要考慮的是交際的人,交際發生的條件、交際的目的等。英語課程設計關注的不僅是語言形式的正確性,還有社交的適當性。在教學研究過程中,在多元智能理論的指導下,根據調研結果對課程教學內容進行逐步更新,教材從最初的純英文閱讀形式的到單獨開發學生的專業英語閱讀能力,從聽、說、讀、寫等能力的平行拓展,汽車專業英語校本教材內容新穎,圖文并茂,根據主題確定教學內容、重點及難點,融專業英語聽、說、讀、寫訓練于一體,重點突出,實用性強,有利于開發學生的多元英語語言智能,改善課堂教學氛圍,提高教學效果。
三、多元智能理論下汽車英語課程設計需注意的問題
首先,汽車英語以提高口語交際能力為本位,突出應用性本課程在對汽車企業英語應用能力需求深入調研的基礎上,按確定工作任務模塊、同時突出語言技能的要求制訂教學大綱和授課計劃,明確了教學應達到的知識標準和技能標準。其次,課程體系整合突出全面性、邏輯性、典型性和實用性本課程以國際汽車行業最新的知識體系為基礎,以市場為導向,將傳統汽車英語課程的以訓練專業英語閱讀能力為主體的教學內容,整合成為汽車構成的4大部分分別為發動機、底盤、車身、電氣設備以及發動機的兩大機構五大系統和底盤的傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統等各個任務模塊以系統的知識主題構成課程內容體系。最后,教學手段優化,突出多元英語智能培養在教學實踐中,注重將互動教學、角色扮演、案例教學、多媒體聽力、課件加視頻等教學手段相結合,增加學生的學習興趣,提高其用英語分析和理解專業知識的能力和用英語進行專業領域的交際能力,并結合具體課程內容指導學生進行延伸性思考,以增強學生的創新能力,全面促進學生多元智能的發展。
二、設計開放性作業
多元智能理論認為,每一個學生都是獨立的個體,都有強烈的自主意識。因此教師要堅持以學生為本的思想,充分重視學生的主體性,給學生創造開放性的學習環境,引導學生自主學習,使其真正成為學習的主人。在設計作業時,可根據學生的實際情況和教材的內容,設計開放性的作業。例如:小說《項鏈》,以“唉!我可憐的馬蒂爾德!可是我那一掛是假的,至多值五百法郎!……”結尾,這給每一位讀者都給留下了巨大的想象空間,同時也給我們設計出了一道很好的開放性作業———續寫小說結尾。這樣的作業設計,具有極大的開放性,吸引了學生極大的興趣,不僅鍛煉了學生的思維能力與想象能力,而且也鍛煉了學生的書面語言表達能力。
三、設計趣味性作業
興趣,是學生學習的原動力。作業也應講究一定的趣味性,只有這樣學生才會喜歡做作業,才能在寫作業的過程中鞏固知識。因此,語文教師在作業形式上要力求多樣化、形象化、趣味化,使作業從單一以語言符號表達的形式中走出來,與聽、說、讀、寫與演、唱、畫、游戲以及參觀訪問等學生喜聞樂見的形式巧妙結合,使作業富有趣味性,吸引學生興趣。例如:在學習了畢淑敏的作品《離太陽最近的樹》之后,讓學生課下以小組為單位辦一張以“保護我們的地球”為主題的手抄報;在學習了《詩經•靜女》之后,讓學生根據詩歌內容,把本詩改編成一首愛情歌曲的歌詞。這種多樣化的作業形式,使學生對作業產生了極大的興趣。
四、設計實踐性作業