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為了解決各軍兵種自建系統間互聯、互通、互操作的問題,提升軍隊整體作戰效能,美國、英國、北歐等國都陸續開發了本國的國防部體系結構框架,其中以美國的國防部體系結構框架(DepartmentofDefenseArchitectureFramework,DoDAF)最為領先、實用。DoDAF從最初的以產品為中心的設計,轉變為以數據為中心的理念,研究者進一步明確了規范、統一的數據概念定義是保證系統之間互連互通的基礎所在。進入21世紀,在詭譎多變的戰場環境下,作戰需求對實時共享信息的能力提出了越來越高的要求。美國防部在DoDAF的基礎上,提出了信息企業體系結構(DepartmentofDefenseInformationEnterpriseArchitecture,DoDIEA),用于指導美國國防部信息系統的建設。體系結構設計處于系統早期的頂層設計階段,設計的好壞直接關系到系統效能的高低。由此,在系統投入建設之初,體系結構的評價就顯得尤為重要,而評估指標體系的建立是實現有效評估的基礎,本文將對綜合電子信息系統體系結構評估指標進行探討研究。
2體系結構評估框架
最新版本的美國國防部體系結構框架確定了以數據為中心開發體系結構產品的過程。DoDAF元模型(DoDAFMeta-model,DM2)定義了相應的體系結構產品所使用的數據元素。DoDIEA沿用了部分DoDAF的產品和元數據定義。DM2分為三個層級,分別是概念級、邏輯級和物理級,所對應的數據元模型分別為概念數據模型、邏輯數據模型及物理交換規范。這三類數據模型分別相應地從效用、邏輯、語法三個方面反映了體系結構的設計考量。語法評估,是指對體系結構設計的產品是否符合相應語法規則進行評估。其中,語法規則既包括體系結構框架及元模型對體系結構產品的規范,也包括產品設計過程中所選用的建模語言的語法規則。此外,語法評估還包括體系結構數據完備性和一致性評估。A.規則合理性:體系結構中動態行為所遵循的規則是否合理;B.狀態可達性:體系結構中各元素現有狀態是否現實可達,資源狀態轉換是否可行;C.時序正確性:動態行為執行過程中,角色交互、行為先后關系是否正確。效用評估,與概念層相對應,是指在該體系結構指導下設計的系統能否滿足決策者、系統使用者所需的系統性能和效能要求,同時包括是否滿足系統所需的非功能性要求。
3綜合電子信息系統體系結構評估指標語法評估包括四方面內容
3.1語法評估指標分析
由于語法規則是一個體系結構建立之初要遵循的基本規則,如果前述四方面有任一方面驗證結果為否,則該體系結構即可判定為不合格產品。所以,語法評估采用數學集合論方法,其評估指標可以表述為:體系結構產品規范指標A1:若全部滿足規范A1=1,否則A1=0;建模語言規范指標A2:若全部滿足規范A2=1,否則A2=0;數據完備性指標A3:若全部滿足A3=1,否則A3=0;數據一致性指標A4:若全部滿足A4=1,否則A4=0;語法評估綜合指標A0:A0=A1∩A2∩A3∩A4。
3.2邏輯評估指標分析
體系結構邏輯評估需要建立動態可執行模型,通過仿真運行進行判斷。常用的動態可執行模型建模方法有結構化可執行模型生成方法、基于對象Petri網的可執行模型生成方法等。邏輯評估同樣是“一票否決”,其評估指標描述如下:
(1)規則合理性指標B1:若全部規則合理B1=1,否則B1=0;
(2)狀態可達性指標B2:若設計中能夠相互轉換的狀態之間確實能夠實現可達,則B2=1,否則B2=0;
(3)時序正確性指標B3:若設計中的所有時序關系正確,則B3=1,否則B3=0;
(4)邏輯評估綜合指標B0:B0=B1∩B2∩B3。
3.3效用評估指標分析
效用評估同樣需要在動態可執行模型基礎上收集數據、進行評價。常用的效用評估方法有體系架構權衡分析方法(ATAM)、軟件體系結構分析方法(SAAM)等,其基本原理是針對特定的目標對象構建仿真場景和流程進行動態評估。效用評估包括系統性能評估、系統效能評估及系統非功能性需求評估。系統性能指標是指軟件系統在自身軟硬件等技術條件基礎上能夠達到的運行能力指標。常見的系統性能指標有:
(1)系統響應時間:從用戶發送指令到系統反饋其所需服務或信息所用的時間。
(2)系統吞吐量:指系統在單位時間內處理的請求或數據的輸入輸出量。
(3)系統資源使用率:常見的有CPU占有率、內存使用率。系統效能指標是指針對特定的作戰場景和作戰對象,通過系統集成,使得作戰過程能夠滿足的戰績指標。針對不同的作戰場景和任務,效能指標各不相同。如美國彈道導彈防御系統(BallisticMissileDefenseSystem,BMDS)針對來襲導彈預警作戰場景,典型的指標有:
(1)預警覆蓋范圍:指BMDS系統針對威脅目標的作用空域范圍。
(2)預警時間:從判斷確定目標為來襲導彈時刻起,到導彈到達保護區的時間。
(3)信息精度:系統提供信息的真實性,常用誤差來表示。如探測精度、數據率、信息融合處理精度、預測算法精度等。
(4)目標容量:系統能應對的最大目標數,用于衡量系統抗飽和攻擊的能力。
(5)識別準確率:正確識別來襲導彈的概率。系統非功能性指標應從安全易用、移植擴展及決策管理三個角度考慮。安全易用考量了現有系統的可用性,移植擴展保障了系統的發展,決策管理則是從現實角度度量了系統的可實現性。非功能性指標定義如表1所示。
3.4體系結構評估指標與體系結構產品的關系
DoDIEAv2.0包含13個體系結構產品,評價過程中需要從各個產品中提取出指標信息。對于語法評估,要按照評估指標對每一個產品進行語法驗證;對于邏輯和效用評估,則主要根據評估指標組織產品、建立動態可執行模型進行評估。
4小結
隨著物聯網技術的興起,國內有很多公司開發出了應用于高校的物聯網實驗平臺,例如無錫泛太科技有限公司、深聯致遠科技有限公司和杭州喜馬拉雅集團科技有限公司等。這些公司的物聯網實驗平臺存在如下問題。1.各公司開發的物聯網實驗平臺往往只提供相關項目的代碼,由于公司的研發人員不具備教學經驗,他們提供的項目很難與本專業的相關課程進行有機的結合。2.各公司開發的物聯網實驗平臺采用的都是高端的ARM處理器,由于電子信息工程專業的學生只開設了51單片機的課程,由51過渡到帶有嵌入式操作系統的高端ARM處理器的學習難度較大。3.各公司開發的物聯網實驗平臺只提供物聯網的感知層和網絡層的相關實驗,即使個別的平臺也提供了應用層的實驗,但這些實驗很難與電子信息工程專業開設的相關課程進行有效的結合,學生在這樣的平臺下實驗,很難達到較好的效果。4.各公司開發的物聯網實驗平臺價格昂貴,每套價格都在萬元以上,如果以此平臺建立物聯網實驗室,資金投入較大。
二、物聯網與電子信息專業課程體系的對應關系
物聯網技術與電子信息工程專業課程體系的關系如圖1所示。由圖可以看出物聯網可分為三個層,分別為感知層、網絡層和應用層。下面研究這三個層與課程體系的對應關系。1.感知層與課程體系的對應關系。感知層是物聯網的皮膚和五官,主要負責數據采集和數據短距離傳輸兩部分,物聯網的該層與專業課程體系中的Zigbee技術、RFID技術與應用、傳感器及檢測技術和單片機原理與應用等課程相對應。傳感器及檢測技術課程從屬于物聯網領域,傳感器是獲取信息的工具,位于系統之首,其作用相當于人體的五官,直接感受外部信息,將信息轉化成可用信號,對系統的智能化起著決定性作用,智能程度愈高,系統對傳感器的依賴程度愈大。ZigBee技術在射頻與無線電技術、物聯網技術、工業通信技術等領域具有廣泛的應用。它是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線網絡技術。Zigbee技術是物聯網平臺感知層的一個重要組成部分。RFID技術是一種利用無線通信實現的非接觸式自動識別技術,是基于射頻識別的自動識別類的項目的核心技術,并且RFID技術也成為了物聯網感知層的核心技術。傳感器及檢測技術課程在物聯網的感知層負責的是數據的采集。Zigbee技術、RFID技術與應用這兩門課程在物聯網的感知層負責的是數據的短距離傳輸。單片機原理與應用課程在物聯網的感知層負責的是數據采集與數據短距離傳輸之間的橋梁。2.網絡層與課程體系的對應關系。網絡層主要負責把感知層感知到的數據無障礙、可靠及安全地進行傳送,物聯網的該層與專業課程體系中的通信原理、信息論與編碼、通信網及接入技術和工業通信技術基礎等課程相對應。這些課程給物聯網的網絡層技術提供理論支撐,是物聯網網絡層理論基礎。3.應用層與課程體系的對應關系。應用層主要負責把感知和傳輸來的數據進行分析和處理,做出正確的控制和決策,物聯網的該層與專業課程體系中的電子系統軟件設計、監控系統軟件基礎、3G技術應用和數字圖像處理等課程相對應。
三、物聯網實踐教學平臺的設計
物聯網的三個層都有相應的課程與之對應,但學生在進行課程的理論學習和實踐學習的時候,課程之間比較孤立,很難建立這種對應的關系,所以導致課程的理論和實踐教學效果較差。通過以上分析可以看出物聯網技術與電子信息工程專業課程體系有著緊密的關系,該關系是設計并實現基于物聯網技術的實踐教學平臺的基礎。以物聯網技術與電子信息專業課程體系的對應關系為依托,結合本專業理論教學與實踐教學的特點設計符合本專業的物聯網實踐教學平臺。該實踐教學平臺如圖2所示。該平臺硬件由ARM嵌入式主板、模塊板和PC機平臺或手機平臺構成。模塊板中RFID模塊、Zigbee模塊、藍牙模塊、傳感器模塊和GPS模塊主要負責物聯網感知層的功能,感知層的每一個模塊都有與之對應的理論課程,在利用模塊進行感知層實驗時可以讓學生更深刻地理解與之對應的理論課程的知識點,達到理論與實踐的統一。模塊板中以太網模塊、GPRS模塊和WIFI模塊主要負責物聯網網絡層的功能,網絡層的兩個模塊都有與之對應的理論課程,同樣在利用模塊進行網絡層實驗時可以讓學生更深刻地理解通信原理、信息論與編碼這些理論性較強的課程的知識點。PC機平臺或手機平臺主要負責物聯網應用層的功能,基于這兩個平臺的應用層軟件開發,可以將傳輸層上傳的數據進行更好地顯示和存儲,這正是監控系統軟件設計這樣的專業課所涉及的知識。而ARM嵌入式主板是感知層模塊和網絡層模塊之間的橋梁。它一方面負責與傳感器模塊及短距離傳輸模塊進行通信進行數據的獲取,另一方面它將獲取到的數據通過網絡層模塊進行傳輸與上位機進行通信。
ARM嵌入式主板采用意法半導體公司的STM32系列處理器,方便學生由51快速的過渡到ARM處理器的學習,PC機平臺選用Windows操作系統,手機平臺選用Android操作系統。
四、教學效果
1.1促進電子信息工程科技在人類生活中的發展和應用考慮到當代人類社會的發展現狀:日新月異的高科技不斷涌現出來,并迅速帶動著相關產業乃至整個社會經濟的發展、進步;特別是電子信息技術專業化、信息化程度的迅速提高,有逐漸演變為各行業發展的核心推動力的趨勢。這一現代科技被更廣泛地投入應用,徹底轉變了現代人類的思維方式,在很大程度上推動了社會化大生產的發展,提升了社會化的生活質量;而且,在某種意義上也驅使著人們展望更加美好的未來。當然,即便國內政府對應用、發展電子信息工程技術給予極大的支持,可因為這項科學技術興起的時間仍比較短,所以在具體實施的時候不可避免地會遇到各種阻礙,現階段我國仍舊未能廣泛地普及、推廣這項電子技術。所以說,我們必須在這項技術建設中投入更多的時間和金錢,以更好地推進此項現代化科技在我國的普及工作。如今,電子信息工程這項現代化技術對于人們日常生活的影響越來越大,并且在現實中的應用呈現出加速增長的勢頭,更加快速地融入到了生活及生產的各個方面當中。舉例說明,像移動數字電視、互聯網視頻、微博互動瀏覽、手機購物等現代化電子商務、電子信息的溝通與使用,徹底轉變了常規的生活、工作交流信息的方式,推動了生活節奏的加快,也帶動了時尚化、科學化風潮的出現。比如現代社會中人們必不可少的智能手機、平板電腦等,不但使人們的生活、工作更加便捷,同時還減少了生活支出,進而提升了人們的生活質量。
1.2促進電子信息工程技術在航空航天領域的發展與應用眾所周知,當今科技乃是第一生產力。電子信息工程科技作為一種頂尖的現代科技,對于一個國家在一定空間范圍內及國防領域都具有關鍵作用。要想進一步提升科技水平,就必須加強對電子信息技術的研究,特別是航空和網絡信息領域,重點加強技術操作人員的信息處理能力、軟件設計能力等專業化技能,推動我國空間電子信息處理、高空探測等的科技化、專業化的提高。在航空航天領域中,會用到電子工程信息技術的一般包括航空研究、開發、設計及管控等方面,舉個例子,如之前東風-14洲際彈道導彈的成功研發就完全依賴于電子信息工程技術的支持和保障;再比如北斗衛星導航系統所提供的運行服務,幾乎覆蓋了整個亞太地區。在這些成功實例中,我們能夠看出此項技術對于航天領域的重要性。雖然目前在航空技術領域取得了不錯的成效,但仍需繼續努力,為提高國防實力做出更多貢獻。
1.3電子信息工程技術在企業發展中的應用隨著現代社會經濟的不斷進步,企業之間的競爭日趨激烈,此時,對于系統的升級、管理模式的優化升級、競爭力的提高等來說,電子信息工程技術的作用就體現出來了。企業必須在著重考慮市場大環境的前提下,增強對電子信息工程的關注度,投入更多的精力與資金,然后依據企業的基本狀況,把電子信息工程納入發展規劃當中,以推動企業內部產業結構的優化和升級,實現更大程度的突破。此外,還應當致力于財務融資渠道及技術創新途徑的拓寬,這樣做可以更有力保障市場競爭的公正公平,從而令電子信息工程行業的發展更為安全、高效。目前,任何企業都必須注重電子信息工程技術的推廣和使用,特別是內部一些關鍵性項目及產業,結合電子信息技術可以更好地推進發展戰略的實施,發揮更大的規模效應。此外,要想使企業在日趨白熱化的市場競爭當中更好地生存,除了增強企業間的良性互動交流外,更應該大力拓寬電子信息的溝通平臺,像借助微博、微信及手機購物等方式進行產品和企業文化的推廣,提高資源的利用率和共享性。
2結束語
相關部門的研究者,對于開發實踐:電子信息技術,投入到農業機械技術的應用與改革,有著明確的認知度與認可度。在實際操作中,相關部門卻僅在電子信息技術上,進行人員的培訓與設備的基礎建設與養護。與之相反,在研究項目中,承擔載體的農業機械技術,投入的建設卻寥寥無幾。從而使電子信息技術與農業機械技術產生“不配備,不兼容”等實際現象。
2電子信息技術運用到農業機械中的作用
2.1數據的采集、監控及顯示
現如今,電子信息技術已在數據的采集,分析,監控等領域暫露頭角。各行各業對于采用電子信息化產品,取代老舊的人工作業產品,已形成普遍現象。以此作為依據,電子信息技術同樣可在農作物的培育過程中,起到重要的作用。比如:電子信息技術可以提供農業從業者,及時準確的耕作方案;可通過電子信息數據庫的數據分析,對當前農作物所遇到的各類問題,提供解決建議;更可通過完善的電子信息技術,提供全方位的農作物生長監控預警體系。運用此類技術,可以為農業勞動者,提供更好的動態信息。使農作物的培育耕種工作,更加安全、快捷、科學且行之有效。
2.2信息一體化及耕種作業規?;?/p>
電子信息技術,在最初走入人們的日常工作和生活中時,其職能就是信息通訊應用。隨著電子信息技術的不斷發展,網絡信息資源管理越來越方便快捷。利用電子信息技術的這一優勢,協同傳統機械技術,同時展開工作:可以使我們在進行農作物的除草、播種、噴藥及收割等工作環節,更加有規劃性,更加有效率性和控制性。而這,正是許多發達國家,建設大型農場的先決條件與基礎。通過電子信息技術,運用互聯網與機械連接,農業生產者可實現遠程超控,進行農作物的耕種與養護。這種技術既可以降低人力成本,更可提高單位耕種面積的管理效率。
3提高電子信息技術在農業機械中的實際效果
3.1提高農業生產者對電子信息技術的學習
作為農業生產者,想要科學種植,科學致富。首先需要基礎的文化知識,而后了解目前先進的科學耕種知識,和提高電子信息技術與農業機械的改革創新應用。國家只有培養出一批具備:科學種植理念的農業生產者,才能夠將電子信息技術在農業機械中的研究成果深入推廣。
3.2增加電子信息技術的基礎建設
通過近幾年的實踐,國家在電子信息技術在農業機械的研究初顯成果。但是,這僅是路中的一小步。因為我國在此領域的發展,遠遠落后于發達國家。如果我們想想從農業大國,糧食消耗大國,一躍而起,成為糧食生產大國。那么,我們需要有關部門,不斷加強改革的投入。不僅僅是國家科研機構的投入,更要對電子信息技術的基礎建設,農業機械的基礎建設投入更多的資源。
3.3加強對農業生產者,對于電子信息技術與機械技術的應用
推廣與培訓在經過多年的研究推廣中,我們發現:許多農業生產者,雖然有意識了解科學的耕種方法。但是,受自身學習能力的限制,普遍的農業生產者不懂得“如何學,從哪學。”解決這一現象,就需要我國的相關部門,組織有經驗的科研人員,下到基層田間,走入群眾百姓之中。長期,對農業生產者做有針對性,有系統性的培訓。讓廣大的基層農民,了解到:電子信息技術,在運用到農業機械中后,會產生怎樣的好處;令他們的知道:糧食,農作物作,在信息技術的幫助下,可以提高產能,增加收入;讓他們深刻體會到:運用信息技術在農業機械中起到的積極作用,可以更早地實現科學種植,科學致富的夢想。
4結語
對電子信息管理平臺進行設計和開發的過程整體周期相對較長,因此需要大量的人力物力,為了保障項目成功的開發,就須制定一個詳細的開發計劃進行指導,通常使用系統開發生命周期法(SystemDevelopmentLifeCycle,SDLC)。這種方法在實際的運用過程當中很少使用SDLC的,通常都是使用SDLC的幾種類型變體方法,這些變體的方法,主要有:(1)以生命周期為基礎的變體,這種變體主要強調的是生命周期階段之間的主要順序關系,通常階段性完成之后就很難再回頭。(2)以迭代為基礎的變體,這種變體一般是指蛛網模型的類型,主要強調生命周期的階段之間的迭代性,并隨著需求的增多開始不斷的進行修改并增加迭代的次數等。(3)以用戶為主的變體,這項變體通常是主一些社會系統,又分為社會和技術兩個子系統,然后將這兩個系統放到同一個階段當中來進行考慮。
2電子信息管理平臺項目的實際開發階段
在實際的開發階段當中,通常將其分成五個小階段來進行:(1)項目計劃,在這個階段,主要是為了確認新系統具體的作用域,并以此來保障項目的可行性。同時還應當制定一套完善項目進度表,參照進度表來分配資源并進行預算分析。然后,制定出具體的項目開發進度表,針對每一個進度來分配人員和資源。(2)項目分析,在這個階段,主要是為了解和確定事業單位當中的商業需求以及所提出的處理要求,通過這些要求整理出具體的書面文件。(3)項目設計,在這個階段已經正式的進入了系統的編碼、設計階段。最主要的還是相關的設計工作,這些設計工作主要包括設計并集成網絡、設計用戶界面、設計應用程序結構、設計并集成數據庫、設計系統界面、集成系統控制、設計系統的細節部分等。(4)項目實施,項目進行到這個階段已經初具雛形了,此時主要的任務就是需要對信息平臺進行建立、測試以及安裝系統的最后步驟。(5)獲得支持,這個階段的系統已經開始正式的運營起來,其運營的主要目標還是在往后的發展當中能夠確保電子信息管理平臺的正??煽窟\營,這個階段主要需要做到對最終用戶的支持以及對系統的維護和增強,并將一直持續到系統升級為止。
3系統結構框架及其主要功能
電子信息管理系統主要由以下幾個子系統構成:(1)人才服務管理系統,為決策者提供必要的信息數據,具體分為需求研究、數據采集、信息、人才服務等模塊。(2)辦公自動化管理子系統,為工作人員提供所需信息,同時負責辦公業務數據統計、文件傳輸、自動化辦公控制等。(3)人事資源管理子系統,為合理分配人力資源而采集的有效信息,負責人事管理中的獎罰問題??煞譃槿耸掠媱?、檔案管理等模塊。(4)財務管理子系統,幫助財務人員解決預算、融資、資產利用、降低成本等問題。直接關乎單位的利益,具體可分為會計核算、總賬維護、財務計劃和財務報表等模塊。
4結語