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計算機應用基礎、計算機組裝與維護、VisualBasic語言、專業英語、計算機平面與畫設計、計算機網絡基礎與局域網絡建設與管理、數據庫發與應用、廣告設計與制作、網站建設與網頁設計、媒體設計與制作。
材料補充:
一、互聯網應用技術培養目標:
2.掌握網絡操作系統中常用網絡服務的配置。
3.掌握局域網體系結構和介質訪問控制方法。
4、熟練掌握常用局域網的網絡設備及組網技術。
5.掌握Internet基本知識、電子商務和電子政務等網絡應用。
6.了解網絡管理的機制與方法。
7.掌握計算機網絡安全和信息安全的概念,防火墻概念。
8.了解計算機網絡環境下,B/S結構程序設計的思想及基本方法。
二、就業方向:
關鍵詞:Excel作業模板;互聯網教學平臺;無紙化作業;自動閱卷
中圖分類號:TP391.13文獻標識碼:A
在“備教輔改考”五大教學環節中,在第四位的“改”就是改作業本,這是一項勞動強度很大的工作,如何將傳統的紙質化作業變為無紙化作業?如何減輕教師批改作業的勞動強度?通過互聯網教學平臺和Excel軟件的開發應用可以解決這些問題。
1Excel作業模板的工作原理
1.1Excel作業模板的適用題型
常見作業題型有:客觀題、主觀題、文字題、計算題、簡答題、改錯題、填空題、論述題、小型論文題等等。其中單項選擇題、多項選擇題、不定項選擇題和判斷題之類的客觀題是各種作業的基本題型,尤其是在某些職業資格考試中,客觀題是唯一的題型。
運用計算機批改作業和評分最大的優勢就是速度快和精度高,但是,在豐富多彩的題型面前,計算機無法像人一樣思考判斷問題,它只能勝任批改具有固定答案的題型,因此,Excel作業模板非常適合于單項選擇題、多項選擇題、不定項選擇題和判斷題之類的客觀題作業作業。
1.2Excel自動批改作業的工作原理
Excel電子表格具有文字和數字書寫功能,是一種可以重復使用的環保型電子“作業本”。
Excel批改作業的工作原理是:在Excel電子表格中劃分三個區,即:答題區、答案區和批改作業評分區,在批改作業評分區單元格里,設置IF條件函數將答題單元格內容與答案單元格內容進行對比可以實現批改作業和評分,在Excel電子表格首部統分單元格或每大題首部統分單元格,設置SUM加總函數可以對作業答題得分進行統分。
2Excel作業模板的主要類型
2.1合并式Excel作業模板和分離式Excel作業模板
根據是否將作業題和答題表集成在一個工作表上,可以將Excel作業模板劃分為合并式Excel作業模板和分離式Excel作業模板。
合并式Excel作業模板是將作業題與答題表合并設計在一個工作表上(見圖1),模板的結構是:表頭為學生姓名、密碼和統分區,表的縱欄依次排列為題目放置欄、答題欄、評分欄和答案欄四欄,表的橫欄是按題的順序依次排列。
圖1:合并式Excel作業模板
上圖模板的優點是電子練習題界面與紙質練習題界面相同,可以方便學生做題。
分離式Excel作業模板是將作業題與答題表分別設計在兩個工作表上(見圖2),模板的結構是:作業題工作表放置作業題,三欄式答題表表頭為學生姓名、密碼和統分區,表的縱欄依次排列為答題欄、評分欄和答案欄,表的橫欄是按題型順序依次排列。
圖2:分離式Excel作業模板
上圖模板的優點是作業評分結果一覽無遺,可以方便教師初步評估學生作業完成情況。
2.2無題Excel作業模板和有題Excel作業模板
根據是否加載了實際作業題和答案,可以將Excel作業模板劃分為無題Excel作業模板和有題Excel作業模板。
無題Excel作業模板是指沒有加載實際作業題和答案的空Excel作業模板。該模板不能直接投入使用,無題Excel作業模板屬于“半成品” 模板。
有題Excel作業模板是指已經加載實際作業題和答案的實Excel作業模板。該模板可以直接投入使用,有題Excel作業模板屬于 “成品” 模板。
3互聯網教學平臺布置和收集作業的方法
3.1“網絡教學與辦公系統”的功能選用
互聯網教學平臺泛指各種以互聯網為平臺的教學軟件系統,其中:“網絡教學與辦公系統” (見圖3)又稱“網絡硬盤”是一種具有文檔管理、文檔上傳、文檔下載、短信管理和留言管理等功能的網絡平臺。
圖3:網絡教學與辦公系統界面
“網絡教學與辦公系統”為教師專用的一種辦公系統,一旦經網絡教學管理人員分配賬號和授權之后,用戶可以自行設置登陸密碼,該用戶使用密碼登錄系統后,可以查看和管理此用戶名下的所有文件和目錄,也可以進行授權范圍的其它功能操作。
“網絡教學與辦公系統”的文檔下載和文檔上傳管理功能比現有門戶互聯網郵箱功能強大得多,選用“網絡教學與辦公系統”布置和收集作業是十分理想的工作平臺。
3.2系統布置作業的方法
當需要布置作業時,教師對“系統”文件夾中的某個作業文檔設置文件提取密碼,并通知學生作業文檔提密碼,即完成作業布置工作。
當學生做作業時,學生只需按教師指定的文檔提取密碼操作就能在任意一臺與互聯網教學平網的計算機上下載作業文檔(見圖4)。
圖4:網絡教學與辦公系統提取作業界面
3.3系統收集作業的方法
當需要收集作業時,教師對“系統”文件夾中的某個作業文件夾設置文件上傳密碼,并通知學生作業上傳密碼,就可以收集作業了。
學生只需按教師指定的文檔上傳密碼操作就能在任意一臺與互聯網教學平網的計算機上將作業上傳至指定的作業文件夾里(見圖5)。
圖5:網絡教學與辦公系統上傳作業界面
4Excel在無紙化作業中的實際應用
4.1有題Excel作業模板的制作步驟
根據教學大綱作業安排計劃,欲將某章某節作業加載到無題Excel作業模板中,其制作步驟(以分離式Excel作業模板為例)如下:
第一步:在答題表參考答案處,按題目順序依次輸入參考答案;
第二部:在答題表作業密碼單元格設置將來批改作業的啟動密碼;
第三步:在答題表中,設置各類小題分值和合計分值;
第四步:啟動批改作業密碼,調試批改作業和統分功能是否正常;
第五步:在答題表中,將參考答案、作業密碼文字反白,使字體顏色與白色底色相同,看不見參考答案和作業密碼文字;
第六步:在答題表中,設置保護工作表密碼完成答題表制作;
第七步:在作業題表中,將A列的列寬調整為頁面寬度;
第八步:在作業題工作表A1單元格將word或txt作業文檔進行復制粘貼;
第九步:在作業題表中,設置保護工作表密碼完成作業題表制作
4.2無紙化作業的工作內容
利用互聯網教學平臺和Excel作業模板實施無紙化作業的主要工作內容包括三個方面:
第一:建立電子題庫。此項工作是實現無紙化作業的基礎之一,首先需將紙質練習題進行審核和整理,形成客觀題題庫,再利用Excel作業模板將紙質題庫制作成為電子題庫。
第二:方法宣傳介紹。此項工作是實現無紙化作業的基礎之二,無紙化作業尚屬于新生事物,開展無紙化作業需要向學生詳細介紹無紙化作業的操作要求和操作要領,使學生適應無紙化作業練習方式。
第三:布置、收集和批改Excel“作業本”。 此項工作應該注意兩點,其一利用互聯網教學平臺布置和收集Excel“作業本”時,需要向學生交代清楚下載上傳文檔密碼、作業時限要求和Excel“作業本”文檔名稱的書寫要求,其二批改Excel“作業本”時, 可以建立Excel“作業本”備份庫和工作庫,防止Excel“作業本” 文檔丟失。
綜上所述,文章全面和系統地介紹了Excel在無紙化作業中的實際應用方法和程序。此項作業方式的改革創新具有重大的實用價值,它不僅可以大大減輕教師批改作業的工作量,而且可以大大提高教師批改作業的準確性。同時,無紙化作業無需紙張成本,是一種“綠色”環保型“作業本”,廣泛運用起來有一定的社會價值。
參考文獻:
關鍵詞:DNS;網絡攻擊;防范技術
1 引言
DNS(Domain Name System)域名系統,提供了Internet的底層基礎服務,它實現了將網絡域名映射為網絡IP地址,因此其安全性對整個Internet的安全性起著十分重要的作用。DNS作為當今全球最大、最復雜的分布式層次數據庫系統,由于其開放、龐大、復雜的特性以及設計之初對于安全性的考慮不足,再加上人為的攻擊和破壞,DNS已面臨非常嚴重的安全威脅。
2 DNS的工作原理
DNS是為了實現域名和IP地址之間的轉換,它的工作原理就是在域名與IP地址兩者之間進行相互的映射,起到相當于翻譯的作用。DNS可分為Server和Client兩部分,當Client向Server發出域名的解析請求時,本地的Server先查詢自己的數據庫是否存在需要的內容,如果有則發送應答數據包并給出相應的結果,否則它將向上一層Server進行查詢。如此不斷查詢,直至找到相應的結果或將查詢失敗的信息反饋給Client。DNS具體的工作流程如下:
(1)Client首先向本地的Server發出查詢請求,如要查詢解析域名為的IP地址;
(2)本地Server如沒有對應的記錄,轉而向根Server尋求幫助;
(3)根Server返回com域的Server地址;
(4)本地Server向com域的Server發出域名解析請求;
(5)com域的Server返回域的Server地址;
(6)本地Server繼續向域的Server發出域名解析請求;
(7)域的Server向本地Server返回域名為的IP地址查詢結果;
(8)本地Server向Client成功返回域名的解析結果,并且更新本地Server的緩存記錄。
從上述DNS的工作流程中我們可以看到DNS的服務機制具有以下的漏洞和不足:
(1)DNS容易成為暴露用戶行為的工具;
(2)Internet的DNS體系無法承受加密帶來的開銷和技術升級的成本;
(3)迭代查詢,對根域與頂級域服務器的依賴非常嚴重;
(4)DNS主要使用無連接的UDP協議明文傳送,很容易被偽造投毒;
(5)明文傳輸的DNS不具備任何保密性;
(6)DNS服務器具有軟件漏洞。
3 常見的DNS攻擊
由于DNS已成為了網絡攻擊的熱門目標,因此也成為了互聯網網絡安全的一個十分重大的隱患。網絡攻擊者們通過攻擊DNS達到了利用最少的成本,獲得最大的效益,利用最少的資源,發起最有破壞力的攻擊的目標,而且其攻擊也可以輕而易舉地繞過嚴密的安全監控和防護。如在2010年1月,網絡攻擊者們修改了百度的域名指向,以致百度網站出現無法訪問的情況;2011年3月,網絡攻擊者們利用Bind 9軟件出現的漏洞,使得部分DNS服務無法正常解析.com的域名。比較常見的DNS攻擊有緩存投毒、DNS欺騙和DDoS攻擊等,具體分析如下:
3.1 緩存投毒
緩存投毒是通過控制DNS的緩存服務器,把用戶從原本需要訪問的網站帶到其它的網站,從而實現黑客的目的。緩存投毒實現的方式主要有兩種:
3.1.1 攻擊或控制用戶ISP端的DNS緩存服務器的漏洞,將該ISP內的用戶訪問域名的響應結果改變;
3.1.2 利用權威域名服務器上的漏洞,在用戶權威域名服務器同時被當作緩存服務器使用時,就可以實施緩存投毒,將錯誤的域名紀錄存入服務器的緩存當中,使所有使用該服務器的用戶得到的都是錯誤的DNS解析結果。從網絡拓撲的角度來看,緩存投毒針對的DNS服務器是最接近用戶的服務器,因此對這些服務器的攻擊將會直接影響到連接這些服務器的所有用戶。
3.2 DNS欺騙
DNS 欺騙是局域網常見的一種DNS攻擊方式,是冒充域名服務器進行的一種欺騙行為。網絡攻擊者在DNS服務器響應之前先將虛假的響應結果交給用戶,從而通過欺騙的手段使用戶去訪問惡意的網站。假設當用戶提交給DNS服務器的域名解析請求報文數據包被截獲,然后按網絡攻擊者的意圖將一個虛假的IP地址作為應答信息返回給用戶,用戶就會把這個虛假的IP地址作為他所要的IP地址而進行訪問,這樣他就會被不知不覺地被欺騙到了網絡攻擊者想要其訪問的那個網站,從而實現了DNS欺騙。
3.3 DDoS攻擊
DDoS攻擊主要有兩種實現方式:
3.3.1 針對DNS的服務器軟件,利用其軟件程序中存在的各種漏洞,導致DNS服務器崩潰或拒絕提供服務;
3.3.2 利用DNS服務器作為中間的“攻擊放大服務器”,去攻擊其它互聯網上的主機或服務器,導致被攻擊的主機或服務器拒絕服務。
4 常見DNS攻擊的防范方法
4.1 緩存投毒的防范方法
4.1.1 必須及時更新DNS的數據,重建DNS的緩存,根據DNS服務器的性能和網絡的實際運行情況,將服務器緩存記錄的TTL值適當減少,以防止緩存中毒;
4.1.2 將UDP端口隨機化,在UDP端口的范圍內隨機選擇使用端口,而不是固定使用53端口,這樣可以使端口號和ID號的組合空間擴大到6萬多倍 ,從而有效降低緩存投毒的命中率;
4.1.3 設置靜態的DNS映射表,對動態DNS的更新進行限制,達到保護少數重要網站不受攻擊的目的。
4.2 DNS欺騙的防范方法
4.2.1 防范由于ARP欺騙而引起的DNS欺騙,由于這種DNS欺騙是以ARP欺騙為基礎的,所以可以通過將網關路由器的MAC地址和IP地址進行綁定以達到避免此類欺騙的目的;
4.2.2 在DNS欺騙中,客戶端會收到一個合法的應答包和一個欺騙的應答包。欺騙應答包為了能盡量快地返回給客戶端,它的報文結構比合法應答包簡單,甚至只有一個應答域,而沒有授權域和附加域。這樣我們就可以通過監聽DNS的應答包,按照一定的算法,鑒別出合法和欺騙兩種應答包,進而避免DNS的欺騙攻擊;
4.2.3 對DNS服務器做適當的安全配置和安全管理,限制DNS服務器作出應答的IP地址的范圍,安裝最新版的軟件,關閉服務器的遞歸功能等;
4.2.4 個別安全級別要求較高的服務可以直接用IP地址進行訪問,從而繞開DNS服務,這樣全部針對DNS的攻擊就都可以避免了。
4.3 DDoS攻擊的防范方法
對于DDoS攻擊可以采取以下幾個防范措施:取消DNS服務器中允許查詢網址的遞回功能;部署入侵檢測系統IDS;對重要的DNS服務器做冗余備份;安裝相應的防火墻,對高DNS流量的請求進行限制和過濾。
4.4 除了上述防范攻擊的方法之外,也應對DNS做好必要的保護措施,保證DNS的安全性,具體如下:
4.4.1 使用最新版本的DNS服務器軟件,并且還要隨著新漏洞的出現,不斷升級或安裝相應的補丁程序;
4.4.2 通過交叉檢驗功能,服務器反向查詢已得到的IP地址所對應的主機名,再用該主機名查詢DNS系統對應于該主機名的IP地址,判斷兩者是否一致,從而判定用戶的合法性;
4.4.3 安裝防火墻,將DNS服務器分為內部、外部服務器,并且進行隔離。內部服務器只提供內部網絡域名的解析,外部服務器提供外部用戶的查詢,并處理內網服務器提交的解析請求;
4.4.4 通過設置訪問控制列表ACL限制用戶對DNS服務器的訪問;
4.4.5 對區域傳送進行限制,防止網絡攻擊者通過正常的查詢命令獲得詳盡的的網絡內部信息。
5 結束語
本文基于當前DNS的現狀,闡述了DNS的工作原理,并對常見的DNS緩存投毒、DNS欺騙、DDoS攻擊等進行了詳細的分析和給出了防范這些攻擊的方法,對于提高DNS的可靠性、安全性和抗攻擊能力具有積極的作用。在日益發展的互聯網中,DNS將占據著越來越重要的地位,如何更進一步提高DNS的主動、智能安全防御能力將是我們下一步工作和研究的重點。
參考文獻
[1]孔政,姜秀柱.DNS欺騙原理及其防御方法[J].計算機工程,2010(2).
一、前言
隨著Internet的迅速發展,網上信息正以爆炸性的速度增長,其資源內容幾乎涉及所有領域,已經成為知識、信息的集合體,是人們獲取信息的基本工具。在Internet網上進行瀏覽和檢索,就好比進入了世界上最大的圖書館,而這個圖書館里的書刊、雜志、廣告、新聞及各種形式的文獻信息全都沒有規律地排放著,沒有一個中心目錄將這些信息組織起來。正是因為Internet資源既豐富又分散且處于無序狀態,使得人們在網上查找自己所需的信息并非易事。這時為滿足人眾信息檢索的需求,搜索引擎便應運而生。搜索引擎是指使用某些自動索引軟件來發現、收集網絡上的信息,然后對收集的網頁進行標引,建立一個可供查詢的大型數據庫。
二、搜索引擎的工作原理
搜索引擎為了以最快的速度得到搜索結果,它搜索的通常是預先整理好的網頁索引數據庫。搜索引擎,不能真正理解網頁上的內容,它只能機械的匹配網頁上的文字。真正意義上的搜索引擎,通常指的是收集了互聯網上幾千萬到幾十億個網頁并對網頁中的每一個文字(即關鍵詞)進行索引,建立索引數據庫的全文搜索引擎。當用戶查找某個關鍵詞的時候,所有在頁面內容中包含了該關鍵詞的網頁都將作為搜索結果被搜出來。在經過復雜的算法進行排序后,這些結果將按照與搜索關鍵詞的相關度高低,依次排列。
搜索引擎的工作原理可以看作三步:從互聯網上抓取網頁建立索引數據庫在索引數據庫中搜索排序。
1.從互聯網上抓取網頁
利用能夠從互聯網上自動收集網頁的爬蟲系統程序(或者稱為機器人程序),自動訪問互聯網,沿著任何網頁中的所有URL爬到其它網頁,重復這一過程,并把爬過的所有網頁收集回來。
2.建立索引數據庫
由分析索引系統程序對收集回來的網頁進行分析,提取相關網頁信息(包括網頁所在URL,編碼類型,頁面內容包含的所有關鍵詞,關鍵詞位置,生成時間,大小,與其它網頁的鏈接關系等),根據一定的相關度算法進行大量復雜計算,得到每一個網頁針對頁面文字中及超鏈中每一個關鍵詞的相關度(或重要性),然后用這些相關信息建立網頁索引數據庫。
3.在索引數據庫中搜索排序
當用戶輸入關鍵詞搜索后,由搜索系統程序從網頁索引數據庫中找到符合該關鍵詞的所有相關網頁。因為所有相關網頁針對于該關鍵詞的相關度早已算好,所以只需按照現成的相關度數值排序,相關度越高,排名越靠前。最后,由頁面生成系統將搜索結果的鏈接地址和頁而內容摘要等內容組織起來返回給用戶。
由于Web信息會頻繁更新,例如,新聞網頁通常每天就要更新,有的網頁更新周期可能是一周或幾個月,這種頻繁更新,會導致數據庫內信息的過時。因此,需要更新網頁索引數據庫,以反映出網頁文字的更新情況,增加新的網頁信息,去除死鏈接,并根據網頁文字和鏈接關系的變化重新排序。這樣,網頁的具體文字變化情況就會反映到用戶查詢的結果中。
三、檢索技巧
1.科學選擇關鍵詞。由于搜索引擎智能化程度的影響,它只能在現存的數據庫中查找匹配的關鍵詞,因此,這種匹配相對比較盲目,我們在選擇關鍵詞時,要注意兩方面的問題,才有可能得到較好的搜索效果。
2.使用雙引號進行精確查詢。如果查找的是一個詞組或多個漢字,最好的辦法就是將它們用雙引號括起來,這樣得到的結果最少、最精確。
3.使用加號(+)、減號(-)限定查找。很多搜索引擎都支持在搜索詞前冠以加號(+)限定搜索結果中必須包含的詞匯,用減號(-)限定搜索結果不能包含的詞匯。
4.靈活運用使用通配符。很多搜索引擎支持通配符號,如“*”代表一連串字符,“?”代表單個字符。
5.使用邏輯詞輔助查找。比較大的搜索引擎都支持使用邏輯詞進行更復雜的搜索界定,常用的有:AND (和)、OR (或)、NOT(否)及NEAR(兩個單詞的靠近程度),恰當應用它們可以使搜索結果非常精確。另外,也可以使用括號將搜索詞分別組合,如(新聞OR足球)AND(米盧)NoT(“新聞”OR足球)
6.有針對性地選擇搜索引擎。用不同的搜索引擎進行查詢得到的結果常常有很大的差異,這是因為它們的設計目的和發展走向存在著許多的不同,比如:Download.com是針對軟件類的搜索引擎,可搜尋大量的自由軟件和共享軟件。驅動之家主要是提供查找驅動程序及硬件廠商信息。
7.使用元詞檢索。大多數搜索引擎都支持“元詞”(metawords)功能,用戶把元詞放在關鍵詞的前面,就可以告訴搜索引擎你想要檢索的內容具有哪些明確的特征。例如,你在搜索引擎中輸入“title:清華大學”,就可以查到網頁標題中帶有清華大學的網頁。其他元詞還包括:image,用于檢索圖片;link,用于檢索鏈接到某個選定網站的頁面;URL,用于檢索地址中帶有某個關鍵詞的網頁。
8.細化查詢。許多搜索引擎都提供了對搜索結果進行細化與再查詢的功能,如有的搜索引擎在結果中有”查詢類似網頁”的按鈕,還有一些則可以對得到的結果進行新一輪的查詢。
9.盡可能將搜索范圍限制在特定的領域里。比如在yahoo中文網站中,你要查找的是與電腦相關的知識,那么你沒有必要讓搜索引擎在休閑與運動、健康與醫藥、藝術與人文等其他分類中查找。你可以進入“電腦與因特網”這一類,選中“檢索此目錄下的網站”。然后再開始搜索。
四、結束語
要完成一個有效的搜索,首先要確定要檢索的主題,選擇合適的檢索工具、抽取適當的關鍵詞。為避免可能出現搜索結果的冗余性,要盡可能限制查詢范圍,正確構造檢索式。同時要使用邏輯條件限制及模糊或精確查詢的功能保證能真正檢索到我們所需的網絡信息資源。(來源:《商情》雜志 編選:)
參考文獻:
[1]符紹宏,雷菊霞.因特網信息資源檢索與利用[M].北京:清華大學出版社,2000.
關鍵詞:機械原理教學 互聯網 網格化
機械原理作為機械專業的一門專業技術基礎課程,起到承前啟后的作用。機械原理課程教與學的效果,對培養學生對機械進一步的興趣和動力起到至關重要的作用。因此,相關的研究和探索也層出不窮。董惠敏等提出將機械原理課堂教學、課程設計、實驗教學與網絡輔助教學相結合,進行了基于網絡的機械原理自主學習模式和網絡輔助教學系統的探索值得關注。孔建益等提出了通過機械原理理論與實踐教學所要培養的學生的五種基本知識與技能和機械原理教學的五個關鍵環節緊密結合,構建一個新的教學體系。朱孫科等提出了從注重培養激發學生主動學習精神、教學內容的合理構建與教材選擇、注重多媒體教學與傳統教學統一等方面進行了探索研究。筆者也針對應用型本科院校學生機械原理的學習興趣和創新能力培養等進行了探討和實踐。興趣是學習的最大動力。機械原理課程有理論計算、設計分析、實踐操作等多個環節。傳統教學主要以單一的教材和課堂知識傳授為中心,這種課程教學模式所培養出的學生能系統掌握基礎知識,但主要是被動接受相關知識,視野狹窄,思維容易僵化,缺乏批判精神和創新能力,更為關鍵的是容易使學生失去學習的興趣,難以適應社會發展對高素質創新型人才的要求。
人類社會每次經歷的經濟社會的大突破、大飛躍,最關鍵的并不是物質催化或者技術的革命,而是思維工具的迭代。一種技術從工具屬性到社會生活,再到群體價值觀的變化,往往需要經歷很長的過程。如珍妮紡紗機從一項新技術到改變紡織行業,并引發了第一次工業革命。互聯網也是如此。隨著信息技術的迅猛發展,互聯網已經深入我們的學習、工作和生活中,如何將互聯網有機引入課堂是我們面臨的一個課題。互聯網可以說正發生在當今社會上的一次革命,顛覆了我們傳統的學習、工作和生活的方式。學生可以不用去教室上課,卻可利用互聯網,進行自主在線學習和尋找答案。同時,現在大學生以90后為主,他們思維活躍、多數人不愿按部就班,而機械原理課程相對枯燥難學,這給傳統的教學模式提出了巨大的挑戰。如何結合互聯網技術,適應時展,改革機械原理課程教學則是本文闡述的重點。筆者經過多年機械原理的教學工作,認為可以從如下幾點入手。
一、擁抱互聯網技術,積極改革機械原理教學方式
傳統教學模式中,老師講,學生聽,由于傳統觀念,師生互動相對較少。同時,隨著生活節奏的加快,師生面對面交流的機會并不多。但通過互聯網技術,則可以彌補教與學的諸多不足。下面為筆者部分思考與建議。
1.利用智能手機等網絡終端促進學生的學習。現在網絡技術和通訊技術的發展導致了不少低頭族的出現,學生也尤為如此。現在學生不聽課的時候往往是安靜地低頭看手機,網絡聊天。雖然很多大學禁止帶手機進入課堂,但效果并不明顯。充分利用智能手機這個工具,讓其變為學生上課時的學習工具則有助于師生的課堂教學。筆者上課時曾嘗試建立微信群,加入上課的同學,并將部分重要講課錄音放在微信上。引起了學生的熱切關注,他們發現可以重復聽自己漏掉的知識點。通過不斷的微信,讓學生把關注點集中在課堂教學中。當然,我們還可以利用QQ等工具,在課堂內外與學生互動交流。課堂外,老師可以提前把課堂作業,答案,典型機構等在網上,讓學生可充分利用手機學習,在群中互動,回答部分學生的問題,也可讓其他存在類似問題的學生通過群信息獲得答案。
2.建立互動型機械原理課程網站。課程網站上圖文并茂,并配上機構動畫和部分重要的知識點講解錄像,可極大豐富學生的自學手段。除課程基本理論教學外,還配上常見問題解答、典型問題分析。為吸引學生的關注度,還可將學生較好的機械創新設計作品放在網上并不斷更新,讓學生有“我也行”的信心和動力。
3.教材中融入互聯網技術。現在創新型教材層出不窮,已有部分機械原理教材對一些典型的機構或知識要點的講解設置了二維碼,學生通過二維碼掃描,即可觀看相關的機構動作或腰帶講解,這也對教學效果有明顯的促進作用。國內已有類似的機械原理教科書出現,這對傳統教材和教學模式將產生較大影響,尤其對教師的傳統教學方法將產生一定的沖擊和調整。
4.結合互聯網上的熱點問題,引導學生有效利用互聯網學習。機械原理課程作為一門傳統課程,知識點多數在網上可以查到,和機械原理密切相關的機構、機械產品在網上更容易查詢。課程講解中,如涉及軍事科技熱點問題,可引入炮塔、雷達等武器裝備,通過動畫講解連桿機構。在網上看到一款新車,則引導講解內燃機結構、換擋齒輪箱、差速器工作原理,讓學生加深對齒輪機構的感性,并讓同學課后上網查詢齒輪機構的實物照片,齒輪機構在多種機械中應用。然后再講解齒輪機構的參數、術語和計算等知識。通過這種方式讓學生有感官認識和覺得課程并不空洞,貼近實際,能學以致用,對所學知識理解相對深刻,進而強化學習動力。
二、結合網絡,建立網格化的教學模式
機械原理課程主要有三大機構,即連桿機構、凸輪機構和齒輪機構。三大機構間有聯系,但又相互獨立。機械原理教學有幾個關鍵環節,包括課堂教學、機械原理課程設計、大作業和創新設計。通過這幾個關鍵環節又要培養的學生的幾種基本知識與技能,包括基礎理論知識、工程實踐能力、分析計算能力和創新設計能力。如何評定學生是否達到相應的能力,這里提出結合網絡,構建網格節點化機械原理教學模式,建立一個開放性、各節點密切關聯的新型機械原理教學和測評模式。圖1為一個教學模式網格,將教學關鍵環節和學生的幾個能力培養交叉,形成網格節點。對每個節點進行分階段教學和考核。下面加以詳述。
圖1 網格化教學模式初步模型的建立
1.建立機械原理課程的基礎理論知識體系和網上自測體系。圍繞機械原理三大機構,建立機械原理教學的基礎知識理論體系。如建立構件、基本桿組、機構、機器的知識體系,以機構的分析與綜合方法為核心,拓寬知識領域,融入前沿知識。增加與時展相適應的新內容;如學校科研項目,或者學生設計成果等實物機構,通過實例(實物)引入當前機構研究的熱點內容。在機械原理教學網絡中引入三大機構基礎知識自測題庫,包括選擇、判斷、問答、分析等過程,讓學生在課堂上通過智能手機等網絡終端操作進行自我測評,并及時提交。老師利用網絡數據分析學生對理論知識點的掌握情況并對教學內容實時做出相應的調整。
2.培養工程實踐能力。不以單純的抽象機構為對象,而是以生產實際中常用機構為對象來說明機構的組成、運動分析和設計過程。如工程訓練中心的車床傳動系統、牛頭刨床傳動機構及生活中常見的體育運動器材等機構,都可以讓學生作為測繪及機構運動簡圖繪制的素材。引導和指導學生參與科研項目和各類機械結構設計競賽,通過網絡視頻和現場觀看等手段讓學生參觀科研設備,引導部分學生參與科研項目。如讓學生參觀擺式波浪能裝置、振蕩浮子式波浪能裝置。筆者所在團隊有意識指導學生參與水下清洗機構的設計,通過實例講解和讓部分同學直接參與設計制作等手段,逐步培養學生工程實踐能力。
3.通過網絡培養分析計算能力。采用傳統的圖解法和解析法并重的方式培養學生的分析計算能力。其一,圖解法簡單直觀,學生易于掌握理解,而解析法精度相對較高,更貼近工程實際應用,有利于培養學生的科學計算能力。如將JYCS-Ⅱ型機構運動方案創新設計實驗臺稍加改進,可以實現遠程控制,讓學生不一定非得到實驗室,直接可以用自己的電腦進行設計測試分析。這一方面減少了老師的勞動強度,同時又提高了實驗軟件的利用率。
圖2 機構運動方案測試分析系統
4.充分利用網絡,培養學生的機構創新設計能力。課堂講授中融入基本的創新理論和創新方法,如型綜合創造技法、機構的組合原理與創新方法、機構的演化變異原理與創新方法、機構運動方案與創新設計方法以及創新機構示例分析等。同時,讓學生充分利用互聯網,查找網上豐富的奇思妙想機械設計資料,誘導學生展開豐富的想象,并自己動手,采用機構拼裝試驗臺,將創新理論和創新技法融入實驗教學當中,充分利用機構組合設計與仿真實驗平臺,開發機構創新、運動仿真分析等一系列機電一體化創新設計實驗。同時,將典型的創新案例放置課堂上講解分析,讓學生在動手中不斷培養自己的創新設計能力和創新興趣,最終培養學生全面的創新思維與創新能力。
三、建立網絡化的網格節點型機械原理測評模型
圍繞齒輪機構、連桿機構及凸輪機構等主要教學內容建立網格節點化課程教學模型,針對每個環節,每個節點設置網上測評系統。在對一個環節講解完畢后,利用網絡測試題庫,讓學生進行各個網格節點的測評,通過網絡進行結果分析,綜合各個關鍵環節,形成教學的整體測評分析報告。根據結果,即可讓老師實時找出教學中哪些環或能力培養上的缺失或不足。對學生而言,也可以清楚自己在哪些知識節點還沒掌握,并加強這方面的學習。這樣,通過對教學內容的更新設計和查漏補缺,有效促進機械原理的教學工作。
四、結束語
為適應互聯網技術的發展和學生的特點提出了本課題探索,經過近幾年的實踐和努力,筆者所在團隊已經初步建立了網上學習平臺,包含網上課件、網上測評題庫、相關的創新機構網絡鏈接。正在完善《機械原理》教學效果測評機制。初步教學試驗表明,這一方面對學生分析問題、解決問題的能力和創新有所提高。另一方面,有助于老師實時掌握學生學習效果并改進自己的教學內容和進度。
參考文獻
[1]董惠敏,錢峰,高媛,王德倫.基于網絡的機械原理自主學習模式[J].實驗技術與管理,2011,28(11):133-136
[2]孔建益,侯宇,楊金堂,廖漢元,李佳.“五橫五縱”矩陣型機械原理教學模式的探索與實踐[J].武漢科技大學學報(社會科學版),2009,11(2):101-104
[3]朱孫科,羅天洪,鐘厲,趙樹恩.機械原理課程教學方法探索與實踐[J].科技視界,2014:20-21
關鍵詞:射頻識別技術(RFID) 企業 設備物料 應用
緒言:本文從介紹射頻識別的系統組成、工作原理開始;而后簡述其在物料管理中的優點和實際應用等。最終總結認為:射頻識別技術是企業進行智能化設備物料管理的重要手段,是設備物料管理發展的方向。
“物聯網”發展日益迅速的今天,在企業的設備及物料管理中,射頻識別技術、軟件技術、互聯網技術、自動處理技術、聲光控技術等先進的科技手段和設備的應用,對提高設備及倉儲管理的效率提供了實現條件和技術條件。射頻識別技術隨著成本的降低及軟件技術的發展,近幾年在城市交通、身份識別等方面已得到廣泛應用。
一、系統組成及工作原理
射頻識別技術(RFID),是一種非接觸式自動識別技術,通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。與傳統的識別方式相比,無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理,具有操作方便快捷、存儲數據量大、保密性好、反應時間短優點,已廣泛應用于工業自動化、交通運輸管理等領域,成為當前主要IT熱點技術之一。
最基本的RFID由三部分組成,標簽、閱讀器、管理軟件。但為了將讀取的數據傳輸、保存和處理,通常RFID還包括兩個輔助部分,中間傳輸部件和計算機系統。
RFID工作原理:閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號;當RFID標簽進入閱讀器工作有效區域時,就可以根據電感耦合原理或電磁反向散射耦合原理在標簽天線兩端產生感應電勢差,并在標簽芯片通路中形成微弱電流,如果電流強度超過閾值,將激活RFID標簽芯片電路,對標簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作,微控制器還可以加入密碼或防碰撞算法等復雜功能。閱讀器接收到來自標簽的載波信號,通過天線進入射頻模塊中轉換為數字信號,再經過數字信號處理單元進行必要的加工整形,最后從中解調出返回信息,完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作。
二、RFID在企業設備、物料管理方面的優點及應用
在設備物料管理中,RFID的應用將帶來非常大的便利,使設備物料管理更加方便、快捷、安全、科學高效。這是因為各企業在用設備越來越多越來越重要,而且分散度較大,另外加上企業倉庫設備及重要材料,數量更是龐大,在管理上也就產生了諸多不便,比如設備盤點、物資材料的查找及出入庫的管理等,這使得RF識別產品成為實現這一需求的最佳選擇。
RF ID納入企業的設備管理系統主要有以下優點:
1、系統功能齊全豐富:具有自動識別、智能控制、報警提示、信息記錄、數據通信以及查詢、統計、分析等功能;同時,具備擴展方便,升級容易的特性。
2、系統性能穩定可靠:系統處理速度快,可靠性高,穩定性好,并具備數據備份、數據恢復能力。
3、實現設備出入庫不停頓快速出入庫:運用射頻識別--遠距離快速識別的技術優勢,通過設備信息自動識別、數據庫資料比對,可實時監控設備位置狀態信息;
4、可以對重要場所設備的狀況進行在線監控,實時查看設備的動態。
5、利用軟件和數據庫管理,操作使用方便簡捷:用戶界面直觀、形象;操作步驟簡單明了;
6、系統數據安全保密:在網絡級、系統級和數據庫級設有訪問權限控制;可具備檢查用戶合法身份和使用權限的能力;
在設備物料管理系統中它主要由四個部分組成:電子標簽 、讀卡器、管理軟件、數據庫。其基本工作過程為: 讀卡器將與設備對應的電子標簽信息(也就是設備信息)讀入,然后通過管理軟件操作相應設備管理數據庫,對讀入信息進入查詢、定位、分析等處理。
這一系統首先需要確認的是,設備在進入使用或進入倉庫前都須加RFID電子標簽,然后在數據庫中建立有相應設備項目的相應資料,以滅火器為例,我們就可以先在數據庫中創建載明滅火器的種類采購日期、投用日期、檢驗時間、有效期等信息,并分配給確定的RFID卡。然后將其加貼或者吊掛在滅火器上,那么入庫時,倉庫門口的讀卡器就直接對滅火器進行了登記,出庫時也同樣會對它出庫的時間等信息記錄,若把滅火器用在它的服務場所,則服務場所的讀卡器也會確認它在使用場所相應信息,如果有調換或移動,這些信息同樣會通過讀卡器記錄并最終在軟件后臺數據庫中進行分析存貯。這樣加有RFID的這個滅火器在出入庫及轉移過程以及現場使用中的信息就得以全面掌握,如果我們要查詢這一滅火器的相應情況、流轉過程等,通過軟件操作數據庫就可以一目了然---對于其它種類的設備及物料的管理同樣如此。另外通過Wi-Fi及支持移動網絡的智能終端,還可通過互聯網解決設備物料遠程管理的問題。
結束語
RFID具有非常廣泛的應用,上述應用的只是其應用在設備物料管控方面,它還可以用于便攜式數據采集、人員、物資定位、智能控制等。 在“物聯、互聯”等新技術蓬勃發展的今天,通過RFID技術,可以按約定的協議把各類虛擬及現實存在與互聯網相“連接”,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。目前RFID射頻識別技術的應用已日益廣泛,其可靠性、安全性、方便性也得到了不斷提高,相信隨著相應軟硬件技術的發展,其應用前景會更加廣闊。
參考文獻:
[1]羅華群,謝新文.網絡化RFID關鍵技術淺析[EB/OL].(2010-03-02).http://.
關鍵詞:互聯網+;計算機硬件課程;教學方法
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2017)07-0045-02
隨著中國社會進入“互聯網+”時代,在“萬眾創業,大眾創新”的大環境下,IT領域中各項新興技術層出不窮,例如應用于各領域的智能電子設備、可穿戴設備、人工智能等。這些新興技術又都與計算機硬件緊密聯系,于是社會對當前的計算機硬件類專業人才的培養提出了新要求。以人工智能為例,國家發改委、科技部等幾部門聯合的《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》中明確提出,“培養發展人工智能新興產業”、“推進重點領域智能產品創新”和“提升終端產品智能化水平”等三點目標,同時強調方案實施的關鍵是大量的“互聯網+人工智能”專業人才。由此可見,時代的發展方向正要求對計算機硬件課程進行調整,勢必會引領計算機的軟硬件課程的協同發展,開展新一輪的計算機教學內容的整合和教學方法的改革。
一、計算機硬件類課程現狀
(一)計算機硬件課程設置現狀
從計算機專業本科生的培養計劃可見,軟件類課程仍占據主導地位,而硬件類課程則相對較少。筆者以南京郵電大學信息類各專業的培養計劃為例,將與計算機硬件相關的課程整理在表1當中。根據各專業的培養計劃的具體要求不同,課程會放在不同學期進行授課。
表1 計算機硬件類課程的設置
(二)計算機專業現有培養模式的特點
通過長期對計算機專業本科生在教學以及畢業設計過程中的表現的調查和研究[1-3],筆者發現“欺軟怕硬”的現象很普遍。所謂“欺軟怕硬”,是指學生對軟件類課程的學習熱情和掌握情況要遠遠好于硬件類課程。由此形成了學生在畢業設計選題時對軟件類題目趨之若鶩,而硬件類題目則無人問津的局面。通過與學生的交流和教學過程中的思考,同時借鑒了相關文獻的研究經驗[4-5],筆者認為目前的局面是由現有的培養模式決定的,其特點可以總結如下。
1.想法可以快速實現并驗證,因此大多數學生更喜歡軟件。2.相較于軟件類課程,硬件類課程內容顯得較枯燥。3.不同的硬件課程采用不同的實驗設備,不便于學生貫通式地掌握系統化知識。4.硬件類課程的實驗教學與實際開發有較大區別,實驗技能往往無法直接用于實際項目開發。5.教學實驗設備無法為教師的科研項目提供支撐,教師將科研與教學實驗相結合的熱情不高。6.實驗室人員需要花費大量時間維護各種硬件實驗設備。
二、“互聯網+”時代計算機硬件課程面臨的挑戰
“互聯網+”是將互聯網作為當前信息化發展的核心特征,提取出來,并與工業、商業、金融業等服務業全面融合。其核心是創新,只有創新才能讓這個“+”真正有價值、有意義。在分析了目前市場上的各種“互聯網+智能硬件”后,筆者認為對計算機硬件課程發展的挑戰主要體現在以下幾點。
(一)個體化向網絡化的轉變
目前的計算機硬件課程基本都是面向個體化設備的,無論是“計算機體系結構”課程中側重對計算機系統的性能評價,還是“計算機組成原理”課程中著重于運算器、控制器、存儲器、指令系統各部分的設計和組成,抑或是“微型計算機原理與接口技術”課程中關注的CPU工作原理和常用外設與主機的連接方法等,無一例外是在單一設備上進行。而“互聯網+”所倚重的物聯網、云技術和大數據等技術則需要網絡化設備進行分布式的協同工作。這是傳統的計算機硬件課程在教學和實驗環節中比較欠缺的。
(二)功能化向智能化的轉變
學習了計算機硬件課程后,學生大多能熟悉和了解對于實現特定功能的硬件系統的開發流程。但是目前的“互聯網+智能硬件”已經不僅僅局限于實現某個或某幾個簡單的功能,而是更多地強調可以進行“隨機應變”的智能化屬性,這就要求學生不僅要學好硬件類課程,還需要對人工智能、機器學習、云計算等相關領域的知識有廣泛的涉獵。
(三)低成本至高性價比的轉變
在以往的硬件_發中,特別是在對價格較敏感的某些應用領域,開發者往往更重視對硬件成本的控制。隨著微電子技術的快速發展,各芯片及相關的外設和傳感器的價格不斷降低,如今人們對成本的要求已經不像以往那么嚴苛了,人們往往更注重性能或者說是性價比的提升。目前的硬件課程中介紹的芯片大都是很久以前的產品,如何使課程與時俱進是課程改革中需要關注的問題。
三、計算機硬件課程教學方法改革的策略
【關鍵詞】自備鐵路;列車;監控
隨著我國經濟的飛速發展,鐵路運輸任務也越來越繁重,無論是列車的行車密度還是運行速度都比以前大為提高。同一時刻在路網上行駛的列車對數也顯著增加。能夠及時的監控每對列車所處的位置和該列車的運行狀態,如行駛速度,所處位置的里程坐標,距前方信號機的距離等信息。進而對列車進行指揮和控制,對于提高整個路網的運輸效率以及保證列車的運行安全,就越發顯得重要。
實現上述目的由一系列裝置所組成的系統,稱作列車運行安全控制系統簡稱列控系統。我國目前列車運行控制系統采用的是CTCS系統。它主要由車載子系統和地面子系統組成,其主要功能如下:
(1)線路的空閑狀態檢測;
(2)列車完整性檢測;
(3)列車運行授權;
(4)指示列車安全運行速度;
(5)監控列車安全運行。
由于企業鐵路與國家干線鐵路相比,無論是路網規模還是行車速度、列車密度以及區間長度都要相對小得多。所以要實現上述功能所需的信息量也就少得多。系統專用性強,功能強大而且自成體系(即不與外界系統發生聯系)的CTCS系統設備眾多,資金投入巨大。顯然不是企業自備鐵路能夠承擔的。為此,我們根據企業鐵路自身的特點和依托現有的調度監控系統,開發了一套適合企業自備鐵路特點的列車控制系統,也就是CTCS的簡化版簡稱LDJ系統。以此來達到對列車運行進行監控的目的。下面就這一系統的設備構成和工作原理論述如下。
1.本系統的基本工作原理
利用機車上的列車運行監控記錄裝置(我們采用的是LKJ2000型)簡稱-運記所采集機車運行的各種數據和線路參數如列車速度、列車實時里程坐標等做為基本信息源。利用無線公網為車-地間的傳輸通道,地面設備對接收到的各種數據加以處理后,通過監控顯示器和調度大屏幕將列車的運行情況以區間運行圖和列車運行曲線圖的形式分別顯示出來,從而實現對列車的監控。其中區間運行圖顯示整個路網區間的構成和各區間是否有車占用,運行列車(機車)的車次編號。列車運行曲線圖顯示某次列車(機車)運行的實時狀態和各種數據,如運行速度、里程坐標、所處位置線路的曲線半徑、坡度和限制速度等參數。
2.本系統工作流程和設備組成
列車運行監控記錄裝置(運記LKJ2000型)--車載設備―無線網絡(公網)--地面設備―調度大屏幕。其中,列車運行監控記錄裝置和調度大屏幕為既有設備,無線網絡為公網設施即依托電信GSM/GPRS移動網絡和Internet互聯網。
2.1 車載設備
列車運行監控主機(LDJ)和數據發射天線。監控主機負責采集運記所輸出的各種數據并進行解碼,存儲并通過數據發射天線發送出去。
2.2 地面設備
由數據處理服務器、通訊服務器、存儲服務器、系統工具和客戶端五個部分組成。數據處理服務器:負責接收無線網絡傳遞過來的數據并進行初步處理,然后輸送到通訊服務器和存儲服務器里。通訊服務器:負責對數據服務器傳來的數據進一步處理并及時轉發到客戶端,同時與數據服務器進行通訊,保存實時數據。存儲服務器:保存數據服務器傳來的數據,以便客戶端進行回放和查詢。系統管理工具:負責對系統進行管理,監控系統運行狀態。客戶端:用于實時查詢運行列車的相關信息,以便實現對列車運行和機車工況的監控。
3.列車運行控制系統設備的安裝和運行要求
3.1 車載設備的安裝
車載設備主要由LDJ主機、設備接口和GPRS天線組成。其連接如圖1所示。
其中LDJ車載主機與運記之間采用RS485通訊,LDJ主機實時接收和解碼列車運行信息。
3.2 地面設備之間采用以太網方式連接,星型拓撲結構
使用TCP/IP網絡協議進行數據傳輸。數據處理服務器采用雙網卡結構,主網卡通過ADSL寬帶撥號方式接入Internet互聯網,副卡通過以太網連接通訊服務器和查詢終端。通訊服務器需要一個固定局域網IP地址,并且與數據服務器處于同一網段保證通訊暢通,局域網內傳輸速率不低于10M/秒。數據庫服務器;與其它組件處于同一局域網網段,傳輸速率不低于10M/秒。客戶端;其與通訊服務器處于同一局域網網段能夠與之順暢通訊,傳輸速率不低于10M/秒。系統軟件的安裝環境(含數據服務器軟件、通訊服務器軟件和客戶端軟件和系統管理軟件):(1)Intel.PIII.800以上CPU;(2)內存.512m以上;(3)Windows2000及以上操作系統;(4)與通訊服務器共處一個網段,能夠互聯互通。以上設備的安裝采用標準機柜方式組裝,根據場地(機房)情況適當安放。
4.系統的運行環境要求
4.1 車載設備
能夠適應內燃電力機車的安裝使用;環境溫度-25-+70c;震動和電磁兼容等指標符合TB3021-2001標準。
4.2 地面設備
能夠適應調度中心機房安裝環境;環境溫度0-+45c;供電電源AC220V+20%.相對濕度不大于85%。其它環境指標符合有關計算機房標準。
4.3 系統安裝的移動公網要求
本系統采用GPRS作為列車運行時車-地之間信息傳遞通道,因此系統最低安裝要求GPRS網絡覆蓋率95%。沿線GPRS靜態信道2個以上。系統安裝的外網要求,外網接入帶寬不低于2M。最好有固定IP地址。
5.注意事項
由于數據處理服務器通過公網接收數據,因此數據處理服務器需要能夠直接連接互聯網,需要一個固定的公網IP,才能夠保證穩定連續接收數據。另外車載設備與機車要進行綁定,并且選定該機車的圖標,通訊服務器只接受處理已經綁定機車的運行數據。在列車運行時,通過區間運行圖能夠根據不同的機車圖標來區分機車和大致確定列車在線路上的位置。
6.結論
手機信號屏蔽器又稱手機信號阻斷器、手機信號干擾器、會議保密器等,其工作原理是對手機通信賴以生存的無線網絡實施同頻電磁干擾,使網絡無法正常通信,從而達到干擾目的。手機屏蔽器的濫用造成公眾通信干擾投訴增加,社會反響強烈,正常的通信秩序受到極大影響。為了加強屏蔽器使用管理,我們對其工作原理和管理辦法進行了探究。
2、 手機屏蔽器工作原理
手機屏蔽器一般由電源、電子掃描控制單元、分段射頻模塊單元、放大器單元、發射天線單元等部分組成。其工作原理一般由鋸齒波信號發生器產生掃描信號經過倒相器倒相后,進入壓控振蕩器調制在移動通信工作頻段上,再經過功率放大器放大和穩壓管控制功率,放大后的掃頻信號以無線電波的形式向空中發射。
移動通信的工作原理是在一定的頻率范圍內,手機和基站通過無線電波聯系,以一定的波特率和調制方式完成數據和聲音的傳輸。手機進行通信時是通過上行頻率與基站聯系,然后將信號轉到MSC移動業務交換中心實現通話。在待機狀態下,手機通過BCH廣播控制信道與基站聯系,一旦有通話需求,首先通過BCH向MSC請示,MSC根據小區內信道的狀況分配給手機業務信道,從而使手機從BCH上跳轉到業務信道上實現通話。手機信號屏蔽器則根據上述原理在工作過程中以一定的速度從前向信道的低端頻率向高端掃描。該掃描速度可以在手機接收報文信號中形成亂碼干擾,手機不能檢測出從基站發出的正常數據,使手機不能與基站建立聯接。
3、手機屏蔽器使用現狀和干擾分析
目前市場上可見的屏蔽器種類繁多,發射功率、干擾頻段、覆蓋范圍各有不同,尤其一些“三無”產品做工粗糙,發射指標差,射頻單元沒有分段控制,上下行頻率一并干擾。經過對各類手機屏蔽器技術指標實際測試和了解,屏蔽器根據技術指標區分可以分為三類,一類是小功率單信道屏蔽器,發射功率約為1瓦,干擾范圍幾米至幾十米;另一類是小功率多信道手機屏蔽器,單機發射功率5-10瓦,每信道發射功率1-5瓦,屏蔽范圍幾米至幾十米;第三類為大功率或超大功率屏蔽器,一般為特殊行業專用,譬如公安、司法專用屏蔽器,功率從幾十瓦到一百幾十瓦不等,既有單信道也有多信道。
要實現手機信號干擾器對移動網絡實施干擾,必須確保干擾器發出的信號場強遠大于實施干擾區域移動信號BCH的場強,干擾地點離基站越近,BCH場強也越強,有效干擾區域也越小,反之,干擾地點離基站越遠,BCH場強也越弱,有效干擾區域也越大。由此可見,在一定發射功率內,干擾范圍取決于干擾區域內的BCH場強,無論是多大功率的屏蔽器,只要發射功率是定值,隨著距離增加,干擾信號強度會逐步衰減,從而喪失干擾能力,也就是說干擾器總有一個有效干擾范圍。但在近幾年處理的屏蔽器干擾案例中,往往是一使用屏蔽器就會造成大面積干擾,原因何在?
說干擾器總有一個有效干擾范圍,是針對只干擾移動通信下行頻段的屏蔽器而言,而對上、下行頻段均干擾的屏蔽器并不適用。上行信號的干擾直接造成移動基站系統信噪比惡化,通信質量下降。也就是說,上行干擾器影響所干擾區域周邊多少個基站的工作指標,就造成這些基站所覆蓋的多大區域干擾,從而形成大面積干擾。下面對其原因以GSM系統進行簡要分析:(略去)
在接續、切換、通話過程中,系統分別通過SD、FACCH、SACCH信令來建立并保持話音信道的通暢。如果干擾過大、誤碼率過高,影響信令消息的判決,系統無法正常解析信令,就會將錯誤信令丟棄,這就是我們常說的掉話。所以在用戶起呼階段,干擾過大,就會導致無法接通,影響無線接通率指標;在用戶通話過程中,干擾過大,就會導致掉話,影響系統切換成功率和掉話率指標。同時在通話過程中,干擾影響到話音信道,誤碼率提高,會導致話音質量差,出現雜音、斷斷續續、單通等現象,統計指標表現為訓練比特誤碼率高,MOS值降低。
4、手機屏蔽器干擾實例
20__年01月15日、16日國家研究生考試期間,唐山市各考場均開啟了上行干擾器。 經統計,覆蓋考點的基站小區共計XX個,存在強上行干擾的基站小區共計XX個,這些小區均存在嚴重的5級上行質差,導致這些小區的KPI數據明顯惡化。
綜上說明,上行干擾器對覆蓋考點的多數基站小區網絡KPI指標產生不利影響,造成了大面積干擾。
5、 管理辦法
20XX年國家保密局、原信息產業部聯合發文對干擾器產品的研制、生產、銷售及測試方法、安裝使用進行明確規范,但有些部門為了本部門的利益仍然隨意私購、私裝,干擾器干擾正常移動通信的現象時有發生。