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系统主要实现软件的模块话设计,包括反射率数据分析模块、速度分析模块、天线运行稳定性分析模块以及雷达组网数据分析模块。
1.1反射率分析模块
反射率的大小体现了气象目标的降水粒子的密度分布及体积大小,在实际气象技术中长期用于表示气象目标的强度,在工作上采用dBZ单位表示。对于空管气象雷达图,数据显示采用PPI(PlanPositionImage)显示方式。该方式决定了一张气象雷达图由圆锥俯视平面上分析空间的回波构成。在设计上简单介绍其设计流程,首先必须读取原始数据,并判断是否首次读取,若为首次读取则对其进行预处理,否则进行坐标转换;其次进行图像绘制并判断是否需要改变仰角。此处需要关注的关键是如何进行数据的预处理。在实现上,对接收的数据进行反射率信息结构体赋值。当然该结构体包括了记录实际仰角角度、数据文件路径存储、雷达波段判断以及相关数据的偏移。通过扫描上述结构体可以实现对雷达数据的预处理。
1.2速度分析模块
多普勒雷达采用了速度退化模糊技术以扩大其对径向风速测量不模糊的区间。结构设计主要考虑数据显示的径向方式,流程设计则与反射模块类似。当然在界面设计上,系统将提供对颜色配置的定义,使其人机交互更为快捷。
1.3天线稳定性分析模块
天线是雷达数据采集的关键部位,长期以来是影响雷达运行的主要关键点之一。其依赖于底下的电机进行旋转,目前大多数进口电机可以保证24小时安全运行。而运行时仰角提升和转速的平稳性直接影响雷达数据的采集。为此,我们通过在径向数据上采用方位角及仰角进行扫描实现曲线图监控。通过选择基数据再进行预处理后绘制相关曲线实现对天线运行状态的评估。其中,曲线图的绘制需要的参数为:纵坐标为气象雷达实际运行的每层仰角均值;横坐标为范围角:0-360°。
1.4雷达组网分析模块
按照民航局的总体规划,未来空管将实现多气象雷达覆盖,在这过程,多个气象雷达的组网将成为气象雷达数据的主要来源。这种模式将使得数据覆盖面更大、数据安全性更高、数据准确性更强。而与此同时带来了雷达数据融合组网的技术难点。设计上,首先模块将定义雷达站点配置信息,并与此同时提供组网雷达可选数据;其次对选择雷达数据进行数据预处理;再之则对雷达数据进行统计平均并做坐标转换;最后进行拼图处理。在这过程中,需要对雷达数据的强度进行自适应调整、显示范围自适应调整。与上述同理,系统核心在于预处理。在C#中定义List数据列表,并在定义其结构为[站点标示][距离][方位角],对于数据读取时,需要进行插值算法处理,此时的单时数据拼接分析可以实现不同仰角和方位角的筛选。为了控制系统数据的准确性可以在前端定义雷达数据方位角表,根据表进行映射处理。通常如若出现非连续数据可以在预处理上对其进行差值补偿。在C#上可以采用反差圆补偿方法。
2.结束语
蚊虫基因组序列的揭示为其基因的克隆鉴定和功能分析提供了很好的平台。由于蚊基因组中高度重复序列的广泛存在,给一些基因特别是非编码序列的分子克隆带来了困难,而基因组序列的提供给这一问题的解决带来了福音。利用已获得的白纹伊蚊基因组序列,我们已顺利克隆了其嗅觉结合蛋白(OBP)和嗅觉受体(OR)基因及其调控序列,为其嗅觉发生分子机制的阐明奠定了基础。Criscione等通过比较斯氏按蚊雌蚊和雄蚊的基因组DNA和RNA样本的Illumina测序结果,发现了一个Y染色体特有的基因GUY1。Hall等则发明了一种更为有效的染色体熵法,该方法的优势是仅利用高通量测序获得的基因组和转录组数据,而不需要一个固定在染色体上的参考基因组来进行比对。通过比对两种疟疾重要传播媒介斯氏按蚊和冈比亚按蚊的高通量基因组和转录组数据,系统性地在斯氏按蚊和冈比亚按蚊中各发现了3个Y基因。同时通过对鉴定的Y基因进行生物进化分析,结果表明按蚊的Y染色体进化迅速。随后,Hall等又使用染色体熵的方法比对了雄性和雌性埃及伊蚊基因组DNA和RNA的Illumina测序数据,筛选并鉴定了一个新的基因myo-sex。myo-sex基因几乎只存在于雄蚊的基因组,但是由于基因重组偶尔地能在雌蚊的基因组中发现,具有雄性偏好性,是一个可能具有性别拮抗效应的肌球蛋白重链基因。蚊虫基因组数据也为蚊虫性别决定网络底部基因dsx的研究提供了依据。dsx是性别决定网络中的调控核心,主要行使决定体细胞和生殖细胞性别的功能,也可调控中枢神经相关基因fruitless,进而调节。冈比亚按蚊基因组数据之后,Scali等率先鉴定了冈比亚按蚊dsx的性别特异性转录本,其横跨2号染色体85kb的区域,通过选择性拼接产生多个外显子组成的雌性和雄性特异性转录本。而随着2014年斯氏按蚊基因组的,有研究者将Scali等报导的Angdsx与刚的斯氏按蚊基因组和转录组进行序列比对,发现一致性达到了97%,而与冈比亚按蚊基因组及转录组序列一致性仅为85%。Scali等在埃及伊蚊中发现了两种雌性特异性的可变剪接方式,这不同于黑腹果蝇和冈比亚按蚊具有的特异性DsxF。
2蚊虫的转录组学研究
转录组学(transcriptomics)是一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和,是研究细胞表型和功能的一个重要手段。传统上用于转录组数据获得和分析的方法主要有基于杂交技术的芯片技术包括cDNA芯片和寡聚核苷酸芯片,但目前使用最普遍的是RNA-seq即转录组测序技术。基于Illumina高通量测序平台的转录组测序技术能够在单核苷酸水平对任意物种的整体转录活动进行检测,在分析转录本的结构和表达水平的同时,还能发现未知转录本和稀有转录本,精确地识别可变剪切位点以及cSNP(编码序列单核苷酸多态性),提供最全面的转录组信息。相对于传统的芯片杂交平台,转录组测序无需预先针对已知序列设计探针,即可对任意物种的整体转录活动进行检测,提供更精确的数字化信号,更高的检测通量以及更广泛的检测范围,是目前深入研究转录组复杂性的强大工具。巨蚊属是蚊科中三种不吸血的蚊属之一,其幼虫阶段以同在小型水体中孳生的白纹伊蚊和埃及伊蚊为食,两性成蚊均不吸血,以植物汁液和花蜜为食。为了探究巨蚊与其它吸血蚊种在搜寻宿主方面的基因水平上有何差异,国外有学者从巨蚊上分离出触须、触角和身体其他部分,分别提取这三部分的RNA,利用RNA-seq技术,将获得的序列片段从头组装,与目前已公布的致倦库蚊、冈比亚按蚊、埃及伊蚊基因组数据进行系统进化树分析,发现巨蚊与埃及伊蚊的种属关系最近,并且在上述四种蚊种中均发现了编码气味分子受体(odorantreceptor,OR)蛋白和离子转移受体(ionotropicreceptor,IR)蛋白的基因,但值得注意的是,巨蚊受体蛋白的表达量与丰度上较其它蚊种都有所降低[18]。因为这些受体蛋白被认为与吸血昆虫搜寻宿主气味分子如CO2有关,所以,巨蚊在长期的生物进化过程中,丧失了原本存在的吸血习性。蚊唾液腺蛋白与其吸血传病密切相关。国外有学者提取白纹伊蚊雌性成蚊的唾液腺RNA后进行转录组和蛋白质组分析,发现至少有32个基因在雌性成蚊的唾液腺中表达程度或者增高或者降低,另外有17个基因表达在雌性成蚊唾液腺和雄性成蚊中,但不表达在雌性成蚊的其他组织中。通过分析发现,其中大约三分之一的基因功能表现在吸血、消化糖、免疫应答等方面,但是并未发现其余基因的明确功能,所以非常有可能是长期吸血的过程中进化出的新的功能分子。利用同样的方法,分析冈比亚按蚊、斯氏按蚊、达氏按蚊、埃及伊蚊、白纹伊蚊、致倦库蚊和致死按蚊(Anophelesfunestus)的唾液蛋白相关的转录组,可以将这些蛋白归纳为:
(1)昆虫唾液腺中普遍存在的唾液蛋白,包括抗原-5蛋白家族、核酸酶、碳水化合物水解酶等;
(2)在吸血的长角亚目昆虫(包括白蛉、蚋、蠓等)中丰富表达的D7蛋白;
(3)仅在蚊唾液腺中存在的蛋白,包括30000左右的过敏原蛋白家族(allergenfamily)和一些粘蛋白。很多昆虫都被发现具有一种独特的生物学现象——滞育(diapause)。昆虫的滞育现象被认为是一种休眠的形式,在昆虫发育时遇到不适宜的环境时,就会马上由体内激素调节并控制,暂时停止发育。白纹伊蚊被发现同样具有滞育现象,这是它能适应环境气候变化,实现快速扩张入侵的生物学基础之一。白纹伊蚊的雌性成蚊在每日受到较短时间的光照后,产下的卵不会立即孵化,这便是一种滞育的现象。有趣的是,同是伊蚊属的埃及伊蚊,其雌性成蚊产的卵如果没有接触到水,也不会孵化、发育,这却被认为是一种静息状态(quiescence)。这两种现象的区别在于,发生滞育后,白纹伊蚊的卵即使收到合适的外界环境的刺激,仍需要经过一段时间的恢复才会孵化,而处于静息状态的埃及伊蚊的卵,只要受到适宜条件的刺激(如接触到水),就会马上进入发育阶段。国外有学者利用RNA-seq技术,对这两种现象进行分析,发现这两种现象在发育停止的阶段,分子水平上是很相近的,不同之处在于滞育现象的早期准备阶段和后期修复阶段,是其所独有的。关于滞育现象的早期准备阶段,国外学者通过RNA-seq技术,比较滞育前阶段(pre-diapause)的白纹伊蚊胚胎与同时期非滞育的白纹伊蚊胚胎基因表达水平上的差异,发现前者在基因表达模式上有非常大的改变。目前,已有学者归纳和总结出了一套利用RNA-seq技术研究白纹伊蚊滞育现象的方法,为今后更全面、彻底地认识白纹伊蚊以及其他媒介昆虫的滞育现象提供了坚实的基础。利用RNA-seq技术,我们对白纹伊蚊不同发育时期(卵、幼虫、蛹、雄蚊、雌蚊)和感染登革病毒前后的转录组进行了分析。对比分析不同发育阶段特别是雌雄蚊的基因表达谱,我们找到了在胚胎早期对性别分化具有重要作用的候选基因和对雌蚊吸血传病相关的性别偏爱基因。对比分析登革病毒感染与否的白纹伊蚊转录组,我们发现了可能与蚊媒与病原相互作用有关的免疫分子(未发表结果)。目前,针对这些候选基因的进一步功能分析正在进行之中。另外,对白纹伊蚊抗药品系和敏感品系的RNA-seq对比分析也在进行中,这对于其抗药机制的阐明非常重要。
3蚊虫的小RNA组学研究
小RNA(smallRNAs)主要指长度在18~30nt的一类非编码RNA(ncRNAs),在真核生物中,具有基因表达调控功能的小RNA主要有微小RNA(microRNAs,miRNAs)、内源小干扰RNA(endo-siRNAs)和piwi干扰RNA(piRNAs)。piRNA长度集中在26-31nt,目前只在动物的生殖系细胞及干细胞中被发现,其主要功能是参与转座子的沉默。miRNAs和endo-siRNAs长度主要集中在20~24nt。miRNAs在动植物和微生物中都普遍存在,据估计一个物种中约1/3的基因会受到miRNA的调控,大量的实验也表明miRNAs参与了诸多生命过程的调控,例如细胞周期、细胞分化、组织器官的发生、营养代谢、信号途径以及对外界生物的非生物的环境的反应;同时,miRNAs在生产实践与临床治疗上也具有很大的应用前景。以往用于寻找miRNAs等小RNA的方法有实验克隆法、计算机预测法。克隆法可以直接用于鉴定新小RNA,是初期发掘小RNA的常用方法,不足之处是实验周期较长,对低表达的小RNA的发现能力十分有限。计算机预测法多是针对某一已知的小RNA特征设计算法,从全基因组或EST数据库中快速发掘大量潜在的小RNA,一定程度上弥补了克隆法的缺点,然而,预测的小RNA最终还需要实验证明,同时计算机预测法对新类型小RNA的发掘能力十分有限。随着第二代高通量测序技术的问世,小RNA高通量测序(smallRNA-Seq)技术开始逐渐取代原始的小RNA发掘法方法,该法具有速度快、成本低、覆盖度深等多方面的优点,对鉴定与发现生命体内的小分子RNA及其功能与机理研究起极大的推动作用。全世界有超过3000种蚊虫,目前为止仅有冈比亚按蚊、斯氏按蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊以及白纹伊蚊鉴定出miRNA。一些miRNA的文库和功能分析表明miRNA对蚊虫的卵巢发育和吸血后的血液消化具有调节作用。病毒感染可以对宿主细胞miRNA的表达水平产生深远影响,可能与宿主抗病毒机制及病毒入侵后改变细胞内环境有关,雌蚊中miRNA的表达模式会随着病原体的感染而发生变化。Hussain等对登革病毒(DENV)编码的miRNA或病毒小RNA(vsRNAs)的进行了功能研究,他们发现6个vsRNAs能通过作用于病毒基因组RNA茎环结构中的5''''和3''''的UTR区,显著增加病毒复制。中肠屏障是蚊虫防止病原体入侵而建立的重要屏障,Alexander等的研究发现miR-1174仅在伊蚊和按蚊的中肠中表达,且雌蚊吸血后其表达量明显上调;而当miR-1174表达下调后,蚊子吸血率明显降低,寿命明显缩短。作者认为:蚊特异性miRNAs,特别是miR-1174具有重要的生物学意义,它们可能影响人们今后控制蚊虫的策略。我们对白纹伊蚊不同发育时期(卵、幼虫、蛹、雄蚊、雌蚊、吸血后雌蚊)的小RNA进行了深度测序分析。结果在白纹伊蚊中筛选出119条已知的miRNA基因,确定了15条novelmiRNA基因,其中11条是伊蚊特异的,并且观察到许多miRNA呈现期特异表达的特点。经过实验验证,miR-286、miR-2492和miR-1891分别在白纹伊蚊的卵、幼虫和成虫期特异高效表达,敲低/敲除这些miRNA会对蚊虫的生长发育造成显著影响。这些研究为新型生物杀虫剂的研发提供了靶标。我们还对感染登革病毒前后白纹伊蚊的细胞和成虫的小RNA进行了深度测序分析。结果在感染登革病毒的白纹伊蚊中找到了10条表达上调的miRNA和11条表达下调的miRNA。通过对这些差显表达miRNA的功能分析,发现miR-252通过与E蛋白3''''-UTR区域的结合,对登革病毒的复制起到抑制作用;而miR-281则通过与E蛋白5''''-UTR区域的结合,对登革病毒的复制具有促进作用。这些研究为抗登革病毒药物的设计和研发提供了线索。piRNA来源于转座元件、基因间隔区和一些编码蛋白质基因的3''''UTRs,对维持基因的完整性和稳定性有一定作用,但最近的研究证明它在抗病毒免疫中也有较大作用。Schnettler等的研究证明:对蚊虫细胞感染虫媒病毒可以引发piRNA路径,而敲除piRNA蛋白质会使病毒产生增多。Castellano等确定了多个24-30nt的Piwi相互作用RNAs基因组簇,通过比对到转座元件和蛋白质编码基因的3''''UTRs,发现许多TEs和一些内源性基因的3''''UTR产生大量具有piRNA样特征的29-nt小RNAs峰。此外,来自冈比亚按蚊和黑腹果蝇TEs的正义和反义piRNAs揭示了piRNA序列偏差的新特征。弗吉尼亚理工大学的研究人员最近在库蚊中发现了一种新型的抗病毒途径,Morazzani等在无dicer-2和无突变的蚊细胞中进行的实验表明,病毒产生的piRNA样小RNA可以在病毒产生siRNA的过程中调节病毒感染的发生。同时也表明新的piRNA途径存在于蚊媒的体细胞中并且可能发挥着比siRNA途径更宽泛的的抗病毒作用,显示出其为强大的免疫系统。因此,理解病毒如何绕开蚊虫的双重抗病毒反应对于科学家来说是越来越有趣的挑战。
4结语
关键词:电子商务数据分析数据挖掘信息技术
一、市场调查
根据一份市场调查显示;卖家本身体现的实力给人与信任可依赖程度越高,用户越愿意来购买商品。
在我评论之前,我申明一下,一家之言只代表一个群体的言论,并不能涵盖每个人的想法与判断,电子商务的数据报告只能说明趋势,并不能完全反应出每个顾客真实的意图。卖家信誉-28%。价格-26%。网站的外观和感觉-16%。网站易用性-15%。商品打折-4%。快递和交付等原因-3%。出现在搜索引擎上-2%。
这是一份市场调查的结果,数据报告对实际商业产生怎样的影响,一个关键问题就是筛选问题的分类方式,他是否独立又相互依存,论点论据之间重合度越低,数据报告能说明的问题越准确。但在这之前首先是样本数据的获取与筛选方法,这里就不追溯了。我只是想根据个人对电子商务的理解,结合这份报告说点事,实际上这一组数据比较接近我个人对网购的理解,首先我们逐条说明这些影响一个网店的因素:
二、卖家信誉
之所以被普遍认为是最重要的,是因为我们网购时并不真实的接触到产品,也并不了解向你推销商品的人是否值得可信,这都是顾客基本的一个需要认知过程,互联网上哪里去确认?当然如果你在一家多卖家的平台上,往往都会有商家信用,评论等功能,很容易通过别的顾客消费情况增加自己对商家的认知。电子商务为什么要打假信用?这只是顺应顾客需求,维护健康秩序所必须做的事情。所以作为卖家不要轻易尝试作假信用,或者你今天逃过一劫,但说不定你明天网店刚做大的时候被强行关闭了。
三、价格
价格是一道屏障,在相互比拼中,有人拼得起,有人拼不起,但如何更好的控制价格,削减顾客成本,不仅为自己赢得更多展示机会,也会赢得更多顾客。价格不会是越低廉越好,最好的平衡体系没有,只有一个方法,如何在综合上为自己赢得市场??有人习惯选一些比如3.99美元的价格,看上去不加拿一分钱顾客潜在心理是这个人没赚钱,但值得说的是商品定价因产品,因地域时间,顾客等因素制宜,现在的顾客不都是傻子,商品有的是比价机会。也有人选择款0利润或者赔本的商品推,但在商品里关联组合商品卖,通过吸引用户购买自己的组合商品或者别的商品来拉动自己销售利润;还有的人也是利用免费赠送或者赔本的方式挂商品,但通过物流利润来保证自己不亏本的方式拉动店铺其他产品行销。
四、网站的外观与感觉
有的人店铺半年一年都是淘宝默认的最烂的那套模板,也不知道为什么淘宝没更新还是咋的,我没卖过商品,还不是很了解那个,但我买东西基本不光顾这样的店铺,店主对店铺的打理程度决定了我对店主的看法,因为信用不是绝对可靠的;产品,服务好不好,全在你的形象与行为上。
五、网站易用性
你能忍受自己在一个网站哗啦了半天结果没搞懂应该怎么买商品吗?我一个朋友,按照我的认识他也是比较理性,属于心思敏捷的,他说他在XX网站搞了好久,都不知道怎么买东西,所以以后都没去过;虽然易用的应用都还是不能被所有人接受,但简单清楚的,没有歧义的每一步流程总是好的。不过这个虽然用户关注的多,但我觉得但凡有点认识的,认识相应语言的人大概都明白很多网购系统的操作流程。这里就不说什么了。
六、促销打折
商品打折也属于价格范畴,只是这里细化成了一个活动,活动可以是定期的比如每周二,三,四晚上限量抢购啊;选2款顾客竞价啊;前面“价格”里也提到的0价格换信用,换软文之类的啊;参与商盟联合促销啊;换季狂甩啊之类的。总之参与打折的,有资本经历运作打折的,只要PV高,顾客肯定不会少,除非你的商品含有价格,性能,服务等水分太大,用什么样的打折方法,最关键的你是销售一时还是为了希望吸引到长久的顾客而去设计。
七、快递与交付等原因
物流过程中虽然有很多不可控因素导致一些商品容易磨损之类的,但物流惧怕承担责任的态度决定了自己的发展框架,假设一下,你的企业就在你的心胸里;你心胸只有100㎡大小,即使你鼓足了劲你也最多到120㎡,这样的容量是没有办法和犹如大海宽广心胸的人比较的。我是没记住你,但有人记住你了,他下次要走物流,肯定不会选你,你损失的不只是一个用户,而是损失了一个未来。
八、搜索排名
我没有看到他们分析提交的数据时基于怎样的搜索引擎,这个分类其实很不准确,虽然数字已经很少了,我自己买商品在淘宝,有啊上都用他们站内的搜索引擎,如果我常用的几个排序商品方法筛选数据你都没排列在前三页,那么即使你离我最近,就住在我隔壁,你服务态度最好,商品也不必别人的差;但你离我还是太远了,我根本找不到你。
对我个人来说,像百度,GOOGLE的网页搜索这样的综合搜索出来的商品,对我吸引力太小了,综合搜索出来的商品并不是他信誉最高,价格最低,服务最好就显示在了综合搜索引擎上,只因为他的页面更适合搜索引擎逻辑而已。商品真正追求的东西不在文本上,而在商品与服务内在的东西里。当然,在同等条件下,不要错过这样一个增加PV与交易机会的机会。
九、总结
目前,数据挖掘技术正以前所未有的速度发展,并且扩大着用户群体,在未来越来越激烈的市场竞争中,拥有数据挖掘技术必将比别人获得更快速的反应,赢得更多的商业机会。现在世界上的主要数据库厂商纷纷开始把数据挖掘功能集成到自己的产品中,加快数据挖掘技术的发展。我国在这一领域正处在研究开发阶段,加快研究数据挖掘技术,并把它应用于电子商务中,应用到更多行业中,势必会有更好的商业机会和更光明的前景。
参考文献:
[1]韩家炜.Web挖掘研究[J].计算机研究与发展,2001.
[2]陈宏.消费者数据挖掘系统建立的几个问题.
[3]方美琪.电子商务概论.北京:清华大学出版社,1999.
近年来,全国大学生数学建模竞赛迅速发展,为国家培养了大批应用型人才。但由于各地区教育水平不同、相关部门对竞赛的重视程度不同,导致各地区组织学生参加大学数学建模竞赛的规模不同,在该项赛事中取得的成绩差异比较显著。2013年全国大学生数学建模竞赛评选出的奖项有:赛区优秀组织工作奖9个,本科组高教社杯奖1个,专科高教社杯奖1个,本科组MATLAB创新奖1个,专科组MATLAB创新奖1个,本科组IBMSPSS创新奖1个,专科组IBMSPSS创新奖1个,本科组一等奖共273名,本科组二等奖共1292名,专科组一等奖共44名,专科组二等奖共211名[1],但成绩相对于参赛区分布不太均匀。分析各地区在2013年全国大学生数学建模竞赛中取得的成绩,明确各地区数学建模发展状况的差异和特点,将有利于相关部门从宏观上了解我国大学生数学建模竞赛的整体发展现状,分类制定相关政策[2-3],从而充分发挥数学建模的重要作用。
1建立综合评价指标体系
全国大学生数学建模竞赛现状的一个重要方面就是全国大学生数学建模竞赛获奖情况。依据全国大学生数学建模竞赛设置的奖项,遵循可比性原则,参考文献[4-5],选取x1-x7共七项评价指标,具体如下:x1:本科组高教社杯、MATLAB创新奖和IBMSPSS创新奖获奖情况;x2:本科组一等奖获奖数;x3:本科组二等奖获奖数;x4:专科组高教社杯、MATLAB创新奖和IBMSPSS创新奖获奖情况;x5:专科组一等奖获奖数;x6:专科组二等奖获奖数;x7:年度竞赛优秀组织工作奖获得情况。说明:鉴于本科组与专科组的高教社杯、MAT-LAB创新奖和IBMSPSS创新奖三类奖项每年只有一个队获奖,且基本不可重复获得(参见历年大学生数学建模竞赛获奖名单)故将其合并作为一类。
2数据资料依据
2013年全国大学生数学建模竞赛获奖名单,按指标对各个赛区的获奖情况统计如表1所示。
3R型聚类分析定性分析
七项指标之间的相关性。编写MAT-LAB程序如下:>>clc,clear>>symxy;>>x=xlsread(‘shuju.xls’);%将上表中的数据保存到MATLAB中WORK文件夹excel文件shu-ju.xls中,并将其赋于x>>y=corr(x)%输出七项指标间的相关系数矩阵(如表2所示)>>d=pdist(y,’correlation’);%计算相关系数导出的距离>>z=linkage(d,’average’);%按类平均法聚类>>h=dendrogram(z);%画聚类图(如图1所示)>>T=cluster(z,’maxclust',5);%把变量划分为5类>>fori=1:5tm=find(T==i);tm=reshape(tm,1,length(tm));>>fprintf(’第%d类的有%s\n’,i,int2str(tm));>>end程序输出:第1类的有4;第2类的有56;第3类的有7;第4类的有23;第5类的有1。即:若将指标分为5类,则指标1、4、7各为一类,指标2、3为一类,指标4、5为一类。
4Q型聚类分析
4.1选取5个指标的分类从R型聚类分析分出的5类指标中各选一个,即选取5个指标体系,对33个参赛地区进行聚类分析。首先对变量数据进行标准化处理,采用欧氏距离度量样本间相似性,选用类平均法计算类间距离。在MATLAB命令窗口输入下列程序:>>symsxy;>>x=xlsread(’shuju.xls’);%将上表中的数据保存到MATLAB中WORK文件夹excel文件shu-ju.xls中,并将其赋于x>>x(:,[3,5])=[];%删除数据矩阵的3,5两列,即使用变量1,2,4,6,7>>x=zscore(x);%将数据标准化>>s=pdist(x);%每一行是一个对象,求对象间的欧式距离>>z=linkage(s,’average’);%按类平均法聚类>>h=dendrogram(z);%画聚类图(如图2所示)>>T=cluster(z,’maxclust’,3);%把样本点划分成3类>>fori=1:3;tm=find(T==i);%求i类的对象tm=reshape(tm,1,length(tm));%变成行向量>>fprintf(’第%d类的有%s\n’,i,int2str(tm));%现实分类结果>>end程序输出:第1类的有11318第2类的有2345678910111216171920212224252627282930313233第3类的有141523即:第一类:北京,福建,湖南;第三类:江西,山东,四川;第二类:其它地区。
4.2选取7个指标的分类考虑到指标2与指标3,指标5与指标6具有一定的独立性,若七个指标体系全部取用,将33个地区分为4类,程序输入如下:>>symsxy;>>x=xlsread(’shuju.xls’);>>s=pdist(x);>>z=linkage(s,’average’);>>h=dendrogram(z);%画聚类图(如图3所示)>>T=cluster(z,’maxclust’,4);>>fori=1:4tm=find(T==i);tm=reshape(tm,1,length(tm));>>fprintf(’第%d类的有%s\n’,i,int2str(tm));>>end程序输出:第1类的有116第2类的有6710151927第3类的有23489111213141718202223242528第4类的有521262930313233即:第一类:北京,河南;第二类:辽宁,吉林,江苏,山东,广东,陕西;第四类:内蒙古,海南,,青海,宁夏,新疆,香港,澳门。4.3选取本科层次指标的分类只考虑本科层次取得的成绩,即选用指标1,2,3,对33个参赛地区进行聚类分析,从而明确掌握其本科阶段的差异,则有:输入程序:>>symsxy;>>x=xlsread(’shuju.xls’);>>x(:,[4,5,6,7])=[];>>x=zscore(x);>>s=pdist(x);>>z=linkage(s,’average’);>>h=dendrogram(z);%画聚类图(如图4所示)>>T=cluster(z,’maxclust’,3);>>fori=1:3;tm=find(T==i);tm=reshape(tm,1,length(tm));>>fprintf(’第%d类的有%s\n’,i,int2str(tm));>>end程序输出:第1类的有11318第2类的有101115161719222327第3类的有2345678912142021242526282930313233即:第一类:北京,福建,湖南;第二类:江苏,浙江,山东,河南,湖北,广东,重庆,四川,陕西;第三类:其它地区。4.4选取专科层次指标的分类只考虑专科层次取得的成绩,即选用指标4,5,6,对33个参赛地区进行聚类分析,从而明确掌握其专科阶段的差异,则有:输入程序:>>symsxy;>>x=xlsread(’shuju.xls’);>>x(:,[1:3,7])=[];>>x=zscore(x);>>s=pdist(x);>>z=linkage(s,’average’);%画聚类图(如图5所示)>>h=dendrogram(z);>>T=cluster(z,’maxclust',4);>>fori=1:4;tm=find(T==i);tm=reshape(tm,1,length(tm));>>fprintf(’第%d类的有%s\n’,i,int2str(tm));>>end程序输出:第1类的有14第2类的有1523第3类的有41927第4类的有1235678910111213161718202122242526282930313233即:第一类:江西;第二类:山东,四川;第三类:山西,广东,陕西;第四类:其余各地区。
5结束语
[摘要]目前地勘单位的档案数据管理,存在职责不明、保存不妥的现象,造成了不良后果和严重损失,因此,加强地勘单位档案管理工作,提高地勘人员质量意识和建立地质档案数据管理体系。推动档案管理工作的规范化、信息化,标准化。
地质工作信息化建设是一项复杂的系统工程,而地勘单位的信息化建设与基础数据也就是档案是密不可分。地质档案数据是在地质勘查活动中直接形成的、有保存价值的文字、图表及声像载体材料等,它既是野外勘测过程的真实反映和记录、地勘经济发展的重要基础和依据,也是单位维权的凭证和依据。基础的地质数据文件具有内容的单一性、载体的多样性、形式的特殊性等特点,随着社会信息化的飞速发展,地勘单位数据文件的内容、形式、载体等属性也发生了较大的变化,特别是以地质找矿项目为中心所形成的档案材料具有全面化、精确化、系统化的成套性和现实性、专业性要求,而一个完整的地质项目要经过立项、设计、施工、竣工等阶段,要经过主管局等上级部门的审批和验收,因此收集整理符合标准的数据文件本身就有很多工作要做,那么如何做好管理工作,更好地为地质找矿和社会经济发展服务?本文就结合着地勘单位的资料管理工作实际谈几点粗浅的认识。
1加强领导,建立组织,收集数据
抓好基础数据文件工作,首先要从思想上重视档案管理工作,提高认识,从监与管两方面入手,分管档案工作的领导应给予多方面的支持和提供资源保障,用规范化、信息化、标准化来要求档案的收集、整理、归档、保管和开发利用工作,建立起“内外”有别而又相互统一的档案管理体系。“内”就是要协调内部各职能部门增强档案意识,注重收集与及时移交,防止档案材料的散失;“外”就是要抓住每一个环节的档案收集,积极与主管部门、设计、施工等单位负责人及档案人员通力协作,以保证归档案卷数据的完整、准确、系统。建立健全档案管理组织,不仅是行政管理的重要组成部分,而且是必须做好的一项基础性工作,因此,要明确有关人员与部门的职责,用制度管人,用制度办事,将数据文件工作作为硬任务列入地勘项目指标条款,在单位规章制度体系中将地勘单位档案工作以法律文书的形式规定下来,鼓励和支持档案管理人员深入现场收集档案资料,作为档案人员应有针对性地列出所需收集的资料名目,自始至终参与到项目管理中去,保质保量地获取第一手资料。另外,还要与外购、有关单位进行交换、复制索取以及标准化的网络收集等。形成完整有效的地质数据文件。
2建立制度,编制方案,完善规则
长期以来,地勘工作执行和延续计划经济的管理体制,缺少市场经济体制中的竞争意识和对原始数据质量问题的关注意识。只有调动全员的积极性,以完善科学的管理制度做指导,按标准建立质量管理体系,使一切工作有章可循,才能从根本上解决原始地质数据的完整性和质量问题。制度要健全,执行要坚决。按照档案管理的法律法规及相关规定的有关规定与标准,对已经收集的文字、图纸、图片、声像等资料,应根据数据文件形成的规律和特点,在便于保管和利用的前提下,进行科学分类整理,设置相应的归档类目,按原始地质立卷归档规则如:范围、规范性引用档、术语与定义、归档范围与分类、编号与编目、立卷归档要求等,还包括地质项目的设计档案、设施工档案和竣工档案等。应根据本单位的实际情况和具体要求,制定本单位的数据文件管理实施细则,细则应主要明确本单位数据文件的范围,归档的基本要求和基本内容,数据文件的移交与整理、保存与借阅的要求等。
数据要齐全,内容要完整。要达到此目标要求,应该重视抓好资料的收集工作,坚持地质项目建档工作按照档案管理规范要求与项目施工、竣工验收同步,坚持档案部门与基层单位相结合,编制分类方案,正确区分和把握依据档、设计档、项目管理档、施工竣工验收及档等的分类工作,齐抓共管,进一步做好基础档案归档工作。
管理要及时,立卷要规范。为确保数据文件齐全、完整、系统,就要把数据文件工作与项目计划、检查、总结、验收各个环节的工作相联系,同步进行,立卷做到格式统一、字迹工整、图像清晰,同时根据内容、价值、数量和载体形式进行系统整理,按项目组卷,使档案数据做到文件齐全、分类准确、体系鲜明、方便管理,方便利用,保持其整体功能。并将立卷好的档案按规定移交有关档案管理部门,严格交接手续,认真核查案卷质量并确保档案的完整。。
3加强培训依法制档
目前,地勘单位的数据文件管理工作远不能跟上飞速发展的地勘形势的要求。一个单位数据文件管理的好坏,不仅与本单位的档案规章制度健全与否、主管档案的领导的思想观念、档案管理人员水平的高低息息相关,更与档案数据的组织者对档案数据的重视程度有着极大的关系。数据文件作为科技档案的重要组成部分,它服务于今天,有利于未来,为历史查找、产权查证、经济纠纷以及科学研究提供素材,针对某些领导和技术人员档案意识薄弱、档案管理人员素质差的现状,一是要结合地勘单位的特点,加强对数据文件管理人员的培训,应该组织其学习、贯彻《中华人民共和国档案法》。《中华人民共和国档案法》明文规定,一个国家机关、武装力量、政党、社会团体、企业事业单位和公民都有保护档案的义务。但目前地勘单位的数据文件管理缺乏有力的档案执法机制是一个比较突出的问题。在档案未形成时,就有档案资料散落在工程技术人员及合同管理人员或是一些领导者个人手中的现象,根据现存在情况,应档案法宣传列入全年工作计划和责任目标考核内容,并认真制订宣传计划,采取多种形式、通过不同媒体进行宣传,不断强化监督指导功能,特别是主管部门和业务指导部门,既要做好执法检查和业务指导,又要做到定期或不定期抽查,做到点面结合、跟踪督办。结合正在实施的保密协议签定工作形成有法必依、执法必严的局面,推动档案工作向规范化、标准化的方向发展。认真学习档案管理的有关法律法规及办法,强化岗前培训。从目前看,许多档案部门缺乏现代高科技人才,其中档案、信息处理复合型人才就更加奇缺,大部分档案人员现代技术水准偏低,甚至有现代文盲现象。尽管引进了现代化设备,仍不能充分发挥作用,就难以实现档案信息化了。因此,信息化建设人才需要深厚的档案学基础理论,熟悉档案工作的规律,从而创新科学先进的管理方法,因此必须通过各种不同形式的培训,提高档案人员业务能力和管理水平,自觉增强责任意识,把档案提升一个新台阶。
4档案信息电子化纸质档案数字化
资料档案信息化建设是一项长期复杂的系统工程,行业不同,信息化管理模式也不同。面对信息化带来的挑战与机遇,地勘单位与其它企业一样面临市场化和国际化竞争的挑战。为提高地勘单位的整体素质,推动地勘单位的改革与发展,充分利用好信息化这个武器,走出一条适合自己的信息化建设之路。所谓档案信息电子化,就是以馆藏档案数据纸质或机读形式的为主要物质对象,用微机对档案进行收集、筛选、加工,使之转化为微机软件形式的二次文件信息电子文文件数据供利用的过程。把地质资料数据文件归档电子化,充分利用计算机、扫描仪把纸质档案数字化,建立全文数据库,以便于存储查找和利用,既是地质工作现实要求,也是档案管理必然取向。因此地勘单位必须快速更新观念,迅速实现档案工作网络化,为地质找矿工作服务,推动其它各项工作的现代化进程。
参考文献:
关键词:USB;数据采集;EZ-USBFX2;GPIF
1引言
现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高。目前比较通用的是在PC或工控机内安装数据采集卡(如A/D卡及422、485卡)。但这些数据采集设备存在以下缺陷:安装麻烦、价格昂贵、受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制,可扩展性差,同时在一些电磁干扰性强的测试现场,可能无法专门对其作电磁屏蔽,从而导致采集的数据失真。
传统的外设与主机的通讯接口一般是基于PCI总线、ISA总线或者是RS-232C串行总线。PCI总线虽然具有较高的传输速度(132Mbps),并支持“即插即用”功能,但其缺点是插拔麻烦,且扩展槽有限(一般为5~6个),ISA总线显然存在同样的问题。RS-232C串行总线虽然连结简单,但其传输速度慢(56kbps),且主机的串口数目也有限。
通用串行总线(UniversalSerialBus,简称USB)是1995年康柏、微软、IBM、DEC等公司为了解决传统总线的不足,而推出的一种新型串行通信标准。该总线接口具有安装方便、高带宽、易扩展等优点,已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。基于USB的数据采集系统充分利用USB总线的上述优点,有效地解决了传统数据采集系统的缺陷。USB的规范能针对不同的性能价格比要求提供不同的选择,以满足不同的系统和部件及相应不同的功能,从而给使用带来极大方便。
2系统介绍
2.1数据采集系统的结构与功能
常见的数据采集系统的硬件总体结构如图1所示。其中数据采集接口卡是硬件部分的核心,它包括A/D转换器、微控制器、USB通信接口等。
在高速数据采集系统中由于现场输入信号是高频模拟信号,因而信号的变化范围都比较大如果采用单一的增益放大那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程所以必须根据信号的变化相应地调整放大器的增益。在自动化程度较高的系统中希望能够在程序中用软件控制放大器的增益AD8321正是这样一种具有增益可编程功能的芯片。AD8321是美国AD公司生产的一种增益可编程线性驱动器。它具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单片机进行串行通信等优点,十分适合在数据采集系统中做前置放大。
经过调理后的信号可送入模/数变换器(ADC)进行A/D变换。笔者选用的ADC是TLC5540,它是一种高速8位模拟数字转换器,能以高达每秒40M的采样速率进行转换,由于采用半闪速结构和CMOS工艺制造,因此功耗和成本很低。其75MHz(典型值)的模拟输入带宽使该器件成为欠采样应用的良好选择。该器件带有内部电阻,可用于从5V电源产生2V满度的基准电压,以减少外部元件数。数字输出置于高阻方式。它仅需要5V电源工作,可由USB总线供电。
由于数据采集接口卡是硬件部分的核心,因此应选择能适用USB协议的合适芯片。EZ-USBFX2是一种USB2.0集成微控制器。它的内部集成了USB2.0收发器、串行接口引擎(SIE)、增强的8051微控制器和一个可编程的串行接口。其主要特性如下:
带有加强的8051内核性能,可达到标准8051的5~10倍,且与标准8051的指令完全兼容;
集成度高,芯片内部集成有微处理器、RAM、SIE(串行接口引擎)等多个功能模块,从而减少了多个芯片接口部分需要时序配合的麻烦;
采用软配置,在外设未通过USB接口接到PC机之前,外设上的固件存储在PC上;而一旦外设连接到PC机上,PC则先询问外设是“谁”(即读设备描述符),然后将该外设的固件下载到芯片的RAM中,这个过程叫做再枚举。这样,在开发过程中,当固件需要修改时,可以先在PC机上修改好,然后再下载到芯片中;
具有易用的软件开发工具,该芯片开发系统的驱动程序和固件的开发和调试相互独立,可加快开发的速度。
图2USB接口示意图
2.2方案选择
FX2有三种可用的接口模式:端口、GPIF主控和从FIFO。
在“端口”模式下,所有I/O引脚都可作为8051的通用I/O口。
在“从FIFO”模式下,外部逻辑或外部处理器直接与FX2端点FIFO相连。在这种模式下,GPIF不被激活,因为外部逻辑可直接控制FIFO。这种模式下,外部主控端既可以是异步方式,也可以是同步方式,并可以为FX2接口提供自己的独立时钟。
“GPIF主控”接口模式使用PORTB和PORTD构成通向四个FX2端点FIFO(EP2EP4EP6和EP8)的16位数据接口。GPIF作为内部的主控制器与FIFO直接相连,并产生用户可编程的控制信号与外部接口进行通信。同时,GPIF还可以通过RDY引脚采样外部信号并等待外部事件。由于GPIF的运行速度比FIFO快得多,因此其时序信号具有很好的编程分辨率。另外,GPIF既可以使用内部时钟,也可以使用外部时钟。故此,笔者选择了GPIF模式。
高速数据采集卡的设计存在两大难点:一是模拟信号的A/D高速转换;二是变换后数据的高速存储及提取。对于第一个问题,由于制造ADC的技术不断进步,这个问题已经得到解决。而对于第二个问题,一般的数据采集系统是将A/D转换后的数据先存储在外部数据存储器中,然后再对其进行处理。对于高速数据采集而言,这种方式将严重影响采集速度,且存储值也会受到很大限制。而改进方案是将A/D转换后的数据直接送至计算机内存,这样,采集速度将大大提高,而且可存储大量数据,以便于下一步的处理。
为了解决同步问题,可以由CPLD产生同步时钟信号提供给ADC和FX2。在本数据采集系统的设计中,CPLD同时还可用于产生不同的控制信号,以便对采样进行实时控制。CPLD是复杂可编程逻辑器件,它包括可编程逻辑宏单元、可编程I/O单元和可编程内部连线。由于CPLD的内部资源丰富,因而可广泛应用在数据采集、自动控制、通讯等各个领域。在本系统的设计中,笔者选用的CPLD是Lattice公司的ispLSI1016。图2所示是其整个USB接口卡的硬件电路图。
3系统软件设计
该系统软件主要包括USB设备驱动程序、设备固件和应用程序。
3.1设备固件(Firmware)设计
设备固件是设备运行的核心,可采用汇编语言或C语言设计。其主要功能是控制CY7C68013接收并处理USB驱动程序的请求(如请求设备描述符、请求或设置设备状态,请求或设置设备接口等USB2.0标准请求)、控制芯片CY7C68013接收应用程序的控制指令、控制A/D模块的数据采集、通过CY7C68013缓存数据并实时上传至PC等。
即使外部逻辑或内置的普通可编程接口(GPIF)在没有CPU的任何干涉下能够通过四个大的端点FIFO来处理高速宽带数据,固件还是有如下固定的工作:
配置端点;
通过控制端点零来响应主机请求;
控制和监测GPIF的活动;
利用USART处理所有的特殊请求任务,如计时器、中断、I/O引脚等。
3.2USB设备驱动程序开发
USB系统驱动程序采用分层结构模型分别为较高级的USB设备驱动程序和较低级的USB函数层。其中USB函数层由两部分组成:较高级的通用串行总线驱动程序模块(USBD)和较低级的主控制器驱动程序模块(HCD)。
在上述USB分层模块中,USB函数层(USBD及HCD)由Windows提供,负责管理USB设备驱动程序和USB控制器之间的通信;加载及卸载USB驱动程序;与USB设备通用端点(endpoint)建立通信并执行设备配置、数据与USB协议框架和打包格式的双向转换任务。目前Windows提供有多种USB设备驱动程序,但并不针对实时数据采集设备,因此需采用DDK开发工具来设计专用的USB设备驱动程序。该设备驱动程序应由初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块以及I/O功能等四个模块来实现。
初始化模块可提供一个DriverEntry入口点以执行大量的初始化函数。
即插即用管理模块用来实现USB设备的热插拔及动态配置。当硬件检测到USB设备接入时,Windows查找相应的驱动程序,并调用它的DriverEn-try例程,同时告诉它添加了一个设备;然后,驱动程序为USB设备建立一个FDO(功能设备对象)。在此处理过程中,驱动程序收到一个IRPMNSTARTDE-VICE的IRP,在它之中包括有设备的资源信息。至此,设备被正确配置,驱动程序开始与硬件进行对话。当然,在设备运行过程中,如果设备状态发生变化(拔除、暂停等),PnP管理器也同样发出相应的IRP,以便由驱动程序进行相应的处理。
电源管理模块负责设备的挂起与唤醒。
I/O功能实现模块可完成I/O请求的大部分工作。当应用程序提出I/O请求时,它将调用Win32API函数DeviceIoControl向设备发出命令,然后由I/O管理器构造一个IRP并设置其MajorFunction.域为IRPMJDEVICECONTROL。在USB设备驱动程序收到该IRP后它将取出其中的控制码并利用一个开关语句查找对应的程序入口。
3.3应用程序设计
应用程序设计由两个部分组成:动态链接库和应用程序。动态链接库负责与内核态的USB功能驱动程序通信并接收应用程序的各种操作请求,而应用程序则负责对所采集的数据进行实时显示、分析和存盘。
动态链接库的工作原理如下:当它收到应用程序开始采样的请求后,首先创建两个线程:采样线程和显示存盘线程。采样线程负责将采样数据写到应用程序提交的内存;而显示存盘线程则负责给应用程序发送显示和存盘消息。当应用程序接收到此消息后,便从它提交的内存中读取数据并显示和存盘。要注意的是:采样线程和显示存盘线程在读写应用程序提交内存时要保持同步。
PC机或工控机应用程序是数据实时采集系统的中心可采用Labview编程。它是当今国际上唯一的编译型图形化编程语言,其特点如下:
(1)能完成对固体表面速度的实时测量;
(2)主介面与多重窗口结合可完成数据连续采集、实时统计分析、系统参数设置、信号波形显示、被测参数输出等综合系统功能。
(3)能充分利用Labview开发平台和WINDOWS视窗所提供的良好操作环境集曲线、图形、数据于一体可准确描述过程参数的变化。
图3所示是用高速数据采集系统采集通过Lab-view显示的一个波形实例,其输入信号是一个频率为5MHz的正弦波。
(一)统计调查对象虚报、瞒报、少报,当前以少报、瞒报为主。今年4月份,我局对24家工业企业上报数据进行了质量检查,发现少报产值的企业就有7家,少报产值2221万元,户均少报产值317万元;而同期多报产值的企业只有3家,多报产值295万元,户均多报产值98万元。剔除企业多报产值,加上企业少报产值,企业共少报产值1926万元,占24家企业原上报产值28.1%,户均少报产值80万元。
(二)政府统计调查尤其是县、镇两级政府统计力量不足,存在漏统现象
(三)统计部门地位不高,抗干扰整体能力不强
(四)统计过程中缺乏统一质量监控标准和依据,反映在基层填报人员更换频繁,台帐、原始记录不全,历史资料混乱,原生性和再生性差错层出不穷
(五)数出多门情况时有发生,也是造成数据质量不实的原因之一。如在2002年我市抽查的19个镇中,发现有9个镇的2002年政府工作报告(或党委工作报告)使用的统计数据与统计年报数据不一致,镇政府工作报告(或党委工作报告)所使用的统计数据普遍高于统计年报数据,占被检镇的47.4%。
二、原因
统计数据质量存在问题的原因是复杂和多方面的。既有内在原因,又有外在原因:
(一)内在原因
1、现行统计管理体制滞后。现行我国统计管理体制实行的是“统一领导、分级负责”的办法,统计部门作为地方政府的一个职能部门、人员、编制、经费以及任免都由地方政府决定,而地方领导干部的升降,在一定程度上系于体现在政绩的统计数字上;地方统计部门领导的升降完全由地方决定,这样的统计体制,客观上强化了行政对统计数字的干预,统计部门和统计人员难以独立地行使统计监督的职权。
2、统计调查方法制度改革滞后。改革开放以来,统计为适应形势的发展,统计方法制度进行了一系列的改革。如恢复和建立农产量抽样调查和农村住户收支调查;推行了城市居民住户收支调查;先后开展了社会商品零售价格指数、居民消费价格指数、生产价格指数;用SNA体系取代了MPS体系等等。但遗憾的是:改革统计生产关系,解决统计生产力的过程中,统计无论是体制还是方法制度基本没有实质性进展,仅限于修修补补。
3、报表指标种类繁多,调查项目之间重复。现在的统计报表和指标不说多如牛毛恐怕也离不远了。从长期统计工作实践特别是近年来的实际统计工作中,不知是因为适应形势所累,还是在这经济转轨时期本身就是不可逾越的障碍,确实使人感到统计改革有违原来的初衷。原来国家统计改革一直讲的都是要精简报表、精简指标,理顺工作关系,尽量减少或避免数出多门,最终目的是要减轻基层负担、提高统计数字质量。然而现在同一指标在统计局内部重复布置,你抄我的、我抄你的、互相核对打架的现象始终没有能够得到有效的解决,从而造成许多重复劳动和资源浪费。与时同时,政府综合统计制度与部门统计制度调查项目内容之间重复。如:农业耕地面积、农业机械化情况、畜牧业生产情况、种植业产品产量、企业集团统计、建筑统计、批发零售贸易统计、房地产统计、固定资产投资统计、乡镇企业统计等。就部门统计之间而言,同一指标多个部门调查的现象时有发生。如粮食产量指标,农业局、粮食局、统计局都调查;投资指标,改革与发展局、经贸局、统计局、建设局都调查;出生人口指标,公安部门、计生局、统计局都搞。就政府综合统计部门内部各专业制度而言,重复统计内容有:农村乡卡调查,综合乡卡调查数字抄农村乡卡数等。另外,由于各项制度组织主体不同,造成不同统计制度需要时对一调复布置,也形成了部分统计内容重复调查现象。
(二)外在原因
1、《统计法》作用有限。《统计法》的颁布实施,对统计违法现象的认定和处罚都有明确的规定,对净化统计环境起到了积极作用。但是,由于基层统计力量的薄弱和统计数字与政绩的关系,统计法的作用受到极大限制,近些年县级政府综合统计部门进行的统计执法大检查“雷声大、雨点小”,不足以震慑统计违法者。
2、统计部门人力、经费、物资投入不足制约统计数字质量的提高。虽然统计部门与过去比现在统计力量、经费投入得到了一些加强,但是与当前统计任务比还不适应。特别是在县镇两级的统计工作中这个问题特别严重。比如,镇级只有一名兼职统计人员,一方面要完成镇中心工作,另一面又要应付统计的调查任务,“顶上千条线,底下一根针”,不管上边有多好的想法和做法都得基层去完成,基层是统计数字的源头。目前,我市各县统计局工作人员一般只有15—20人,在统计工作量不断增加情况下,县级统计部门完成现行18个专业报表任务己穷于应付。人力、物力、经费不足,是严重影响统计数字质量的一个很重要的因素。
3、客观环境的变化,对统计数字质量产生了很大影响。从客观外界条件看,一方面统计调查环境迅速的变化确实给统计工作带来许多困难。统计数“正规”来源渠道越来越窄,在企业改制中许多国有、集体企业,通过股份制、拍卖、兼并重组,原有的统计机构和人员变化或撤消,获取资料的正常渠道不存在了。由于市场经济的运行,调查量剧增,与当前统计管理体制和统计方法制度不适应。另一方面,全社会对统计信息需要的数量、质量都提出更新更高的要求,社会需要的“缺口”很大,有一些数字根本没有。不需要的,要上一大堆,都在躺着睡大觉。所以统计方法制度要进行重大调整改革。
4、被调查者合作程度降低,影响了统计数字质量。经济改革的深入,使得统计调查对象越来越复杂。原来主要调查对象都是组织、有管理的单位,现在是面对千家万户全社会。在市场经济条件下,形成利益多元集团,由于利益的驱使,使得各种各样的被调查对象总是千方百计地保守自己的“秘密”,出现瞒报、少报统计数字的现象十分严重。
5、基层统计人员积极性无法调动性。
三、建议
要有效提高统计数据质量,必须从影响质量的根本着手,提高质量才能持久。
(一)改革现行的统计管理体制。最好能实行垂直领导,使政府统计部门地位更加超脱。若近期未能实行垂直管理,则要从5个方面加强统计活动的独立性:
一是抓住国家启动修改统计法的有利时机,通过立法进一步确定和加强现行的国家、省、地、县四级统计调查体系进行统计活动的超脱性、独立性地位。
二是进一步加强镇级统计工作,将镇级统计真正纳入政府统计工作序列,使镇级统计工作实体化。
三是现行“下管一级”的思路要向整个统计调查体系的深度和广度拓展。在可能的情况下,编制、人员、经费等都可以下管一级。
四是镇一级统计业务全部由镇一级独立完成,县级统计部门只对其进行业务指导和监督,通过各种手段,把好镇级统计数据关。
五是加强对全社会的统计管理职能,各级政府统计部门应加速业务职能为主向管理执法职能为主的转变过程,将自己从繁重的业务中解脱出来。政府统计部门只干综合的统计业务。如国民经济核算、基本单位名录库,全国性的普查等,能让部门搞的就让部门去搞,能让民间统计调查机构搞的就让他们去搞,对这些统计工作,政府统计部门主要抓管理,抓数据的评估与监督。
(二)明确政府统计职能。当前,统计职能有不断被扩大的趋势,其结果是报表增多、指标增设、调查频率增快,造成基层穷于应付,也难以应付,最终是马虎应付,质量下降,走入恶性循环。对此,应重新界定政府统计职能,我们认为政府统计职能就是为国家宏观调控经济、社会服务,其它能减少职能都应减少,非此职能工作能不参与的最好不参与。
(三)建议组织部门改革干部考核制度,完善干部管理体制。统计实践告诉我们,现行干部考核制度和干部管理体制也是导致和助长统计数字造假的重要源头。因此,应建议组织部门进一步改革干部考核制度,完善干部管理体制,按科学发展观要求对各级干部的进行全面考核、评价。
(四)改革现行统计方法制度。统计制度方法与统计数据质量密不可分,当前制度方法应着重从三个方面进行改革:首先必须明确政府统计应收集那些资料,这是统计方法制度改革重点;其次建立一套符合我国国情的国民经济核算体系及适应科学发展观要求的统计指标体系,并且保证经确定的统计指标体系的全国统一和相对稳定,对指标的含义、统计口径、计算方法都必须做出说明和界定范围,同一指标不能有两种口径和随意变更。第三是研究建立从我国实际出发的科学适用的统计调查方法体系,适当减少全面统计报表,推广抽样调查。
(五)加强统计执法力度。要通过不断统计执法,让全社会都能认识、了解统计工作,正确认识统计工作,支持和配合统计工作,正确认识和使用统计统计数据。一是要建立专门的统计执法队伍,国家成立执法总队,各省设立执法支队,地、县建立执法分队。并开展全国或全省一盘棋的统计执法。
二是要建立人民法院对统计行政处罚予以强制执行的制度,把统计执法活动与人民法院的强制执行制度相衔接,与其他执法部门联合办案,形成合力,发挥行政执法的整体效能。
三是要加强统计执法检查的力度与频度,使统计执法检查工作日常化、规范化,要建立违法统计案件的举报制度。
(六)对统计工作全过程实行全面质量管理。第一对每项统计调查要制定数据质量评价标准,应把现有数据质量的评估标准从准确性扩大到准确性、及时性、适用性三维的质量标准。第二健全和完善数据质量管理体系。建立必要的组织机构或相对独立的统计数字质量监督评价机构。美国、英国、加拿大等国家的统计机构十分重视统计数字质量评价管理,都建立了专门的统计数字质量监督管理机构,来评价政府的统计数字。这一方面值得我们借鉴学习。第三采用多种形式开展质量管理,如定期开展数据质量情况调查和分析、邀请统计机构外部专家来评价等。
(七)加大对县及县以下统计部门的经费、人力投入。现在基层统计力量、经费不足的问题、矛盾十分突出,县及县以下统计部门是统计数字质量的源头,数字源头不能保证,又怎能保证全过程的统计数字质量呢?因此,加大对基层经费、人力和计算机投入也是保证统计数字质量很重要措施。
现代模具制造业中,型腔型面设计日趋复杂,尤其是汽车模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高,都对曲面的制造精度提出了更高的要求。因此,模具制造工艺系统的精度、数控系统的精度和模具制造的CAM技术都会对曲面加工质量产生影响。而包含自由曲面模具基本上都是借助各种CAM软件进行自动编程,利用数控机床加工完成的。
模塑公司大部分数控加工中心已经有了较长的使用时间,虽然有严格的数控机床操作规范,良好的机床维护保养,但是其本身的精度损失是不可避免的。为了控制产品的加工质量,我们定期对数控设备进行检测维修,明确每台设备的加工精度,明确每台设备的加工任务。严格区分粗、精加工的设备使用,因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度,而粗加工时对设备的精度损害是最严重的,因此我们将使用年限较长精度最差的设备定为专用的粗加工设备,新设备和精度好的设备定为精加工设备,做到了对现有设备资源的合理搭配、明确分工,将机床对加工质量的影响降到了最低,同时又保护了昂贵的数控设备,延长了设备的寿命。当我们的机床不可改变时,与机床相关的刀柄、刀具对数控加工质量的影响又变得突出了。在任何旋转刀具加工系统中,主轴与夹头(或其组合体)的联结才是刀具加工性能实现的真正基石!我们公司常用刀柄与机床的接口有BT柄和HSK柄。BT柄与机床主轴的接口锥柄锥度为7:24,这种方式的刀柄只适合于传统的低速加工,因为BT刀柄与主轴只是锥面配合,当转速太高时,由于离心力的作用会使锥面配合间隙增大,从而影响数控加工质量。当机床最高转速达到15000转/分时,通常需要采用HSK型刀柄,HSK刀杆为过定位结构,提供与机床标准联结,在机床拉力作用下,保证刀杆短锥和端面与机床紧密配合。
刀柄对刀杆、刀具的夹紧方式主要有侧固式、弹性夹紧式、液压夹紧式和热膨胀式等。侧固式精度较低并且难以保证刀具动平衡,在高速铣削式不宜采用,下图为弹性夹紧式、液压夹紧式和热膨胀式刀杆示意图,热膨胀式刀杆夹头的刀孔与刀柄为过盈配合,须采用专用热膨胀装置装卸刀具,一般使用电感加热或热空气加热刀杆,使刀孔直径膨胀,然后将刀柄插入刀,冷却后孔径收缩将刀柄紧紧夹住。
模塑公司通过多年的应用、比较、总结,现在采取的刀柄使用方案为:粗加工或大进给加工时采用BT弹簧夹头刀柄,普通机床上的半精和精加工采用的BT液压夹头刀柄,在高速铣和石墨加工机上采用的是HSK型热胀刀柄或液压夹头刀柄。因为弹簧夹头刀柄在刀具装夹麻烦费时,重复精度较差,加工吸振性能不好,所以用于粗加工或大进给加工;而精加工时采用的液压夹头刀柄具有极高的夹持回转精度,非常方便的刀具装夹方式深受操作者喜爱,并且为全密封结构型式,有效防止冷却液、铁屑特别是石墨粉尘对刀柄的损害,而液压夹头刀柄又具有优良的阻尼减振性能,可以抑制加工中产生的振动,从而明显改善了模具的表面加工质量和表面光洁度。在高速铣上做模具加工所采用的HSK型热胀刀柄具有结构简单,夹紧可靠、同心度高,传递扭矩和径向力大,特别是在模具的深型腔加工中,热胀刀柄的刀具夹持端可以很长、外径可以做得很小而广泛应用与模具的深型腔加工中,但是通过高速铣的应用发现热胀刀柄为全刚性的结构使阻尼减振性能很差而难以抑制加工中产生的振动,从而在程序编制不好时对模具的加工质量产生较大的影响,大幅降低刀具的使用寿命,因此建议在小批量的使用高速机床时不要配置热胀刀柄,因为虽然热胀刀柄很便宜,但一般一台电感加热装置的价钱可以购买几十个其它类型的刀柄了
刀具的正确选择和使用是影响数控加工质量的重要因素。硬质合金刀具应用范围在公司越来越广,硬质合金将代替大部分高速钢刀具,包括钻头、立铣刀、丝锥等简单通用刀具,使这一类刀具的切削速度有很大的提高,硬质合金将在刀具材料中占主导地位,覆盖大部分常规的加工领域。我公司在粗加工中尽可能采用大直径的牛鼻刀,使用R2、R6的硬质合金刀片,做到粗加工排屑“多”;半精加工选用高转速高进给R0.8的镶片立铣刀,做到半精加工走刀“快”;精加工时尽量选用硬质合金刀杆和高精度球头镜面刀片,这样可在保正加工质量的同时节省选用整体合金刀具的高昂费用,模具精加工中所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径,尤其是在拐角加工时,应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工,这样可以避免采用直线插补而出现过切现象,做到精加工质量“好”。
高品质硬质合金刀具
高速加工技术的发展日益成熟,极大的提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作,从而极大地提高了模具数控加工质量,缩短了模具的生产周期。因此模具的高速加工技术逐渐成为模塑公司技术改造最主要的内容之一,高速加工取代传统低速加工已成为必然,谁将高速加工上得快、用得好就必将赢得市场!
通过前面的分析可以得出机床设备在模具的加工中是非常重要的,但是影响模具数控加工质量的另外的重要因素是加工工艺、软件、数控程序设计者、机床操作者。
数控编程一般可分为4个阶段:准备工作阶段、技术方案阶段、数控编程阶段和程序定型阶段。
1.准备工作阶段:根据生产任务书,按要求接收技术数据,检查数据的准确性、时效性。明确生产计划,能否按时完成。
2.技术方案阶段:数控编程前的首要工作是制定技术方案。公司把数控工艺和刀路程序设计合并由程序设计员一人负责。技术方案阶段主要任务是根据车间的制造资源,编制数控加工的工艺方案。为了做好技术方案,必须了解加工环境和制造资源,包括:机床、刀具、夹具、软件、工艺资源、毛坯(如毛料、锻件、铸件、热处理、切削性能、预加工)等,还要对零件的技术要求弄清楚,如公差要求、光洁度、薄壁件的允许变形、装配关系等。
数控工艺方案的设计是有难度的,因为要处理的信息量大,各种信息之间的关系又极为错综复杂,这主要靠程序设计员的工作经验来进行。因此,工艺方案的设计质量完全取决于技术人员的水平和经验。
在高速铣技术广泛应用的今天,数控工艺方案的设计重要性被提到了更高的地位。高速铣要求对加工的全过程进行控制,任何疏忽都会引起严重的后果,因此,高速铣的工艺方案的编制好坏,将会对高速铣成败起到决定性的作用。
3.数控编程阶段:在编程准备期间,主要的依据是三维数据和工艺文件。程序设计员要分析零件的几何特征,构思加工过程,结合机床具体情况,考虑工件的定位,选用夹具。数控编程的第一步要正确定义加工坐标系,选择好对刀点。选择的编程原点应方便编程、便于测量检查、便于操作,同时考虑引起的加工误差较小。第二步是按照数控工艺方案一步一步地在计算机上编制刀具轨迹。第三步是验证程序的正确性,可行性。可以通过计算机仿真模拟或试切削样件。第四步是优化程序。
刀具的正确选择和使用是影响数控加工质量的重要因素。硬质合金刀具应用范围在公司越来越广,硬质合金将代替大部分高速钢刀具,包括钻头、立铣刀、丝锥等简单通用刀具,使这一类刀具的切削速度有很大的提高,硬质合金将在刀具材料中占主导地位,覆盖大部分常规的加工领域。我公司在粗加工中尽可能采用大直径的牛鼻刀,使用R2、R6的硬质合金刀片,做到粗加工排屑“多”;半精加工选用高转速高进给R0.8的镶片立铣刀,做到半精加工走刀“快”;精加工时尽量选用硬质合金刀杆和高精度球头镜面刀片,这样可在保正加工质量的同时节省选用整体合金刀具的高昂费用,模具精加工中所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径,尤其是在拐角加工时,应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工,这样可以避免采用直线插补而出现过切现象,做到精加工质量“好”。
高品质硬质合金刀具
高速加工技术的发展日益成熟,极大的提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作,从而极大地提高了模具数控加工质量,缩短了模具的生产周期。因此模具的高速加工技术逐渐成为模塑公司技术改造最主要的内容之一,高速加工取代传统低速加工已成为必然,谁将高速加工上得快、用得好就必将赢得市场!
通过前面的分析可以得出机床设备在模具的加工中是非常重要的,但是影响模具数控加工质量的另外的重要因素是加工工艺、软件、数控程序设计者、机床操作者。
数控编程一般可分为4个阶段:准备工作阶段、技术方案阶段、数控编程阶段和程序定型阶段。
1.准备工作阶段:根据生产任务书,按要求接收技术数据,检查数据的准确性、时效性。明确生产计划,能否按时完成。
2.技术方案阶段:数控编程前的首要工作是制定技术方案。公司把数控工艺和刀路程序设计合并由程序设计员一人负责。技术方案阶段主要任务是根据车间的制造资源,编制数控加工的工艺方案。为了做好技术方案,必须了解加工环境和制造资源,包括:机床、刀具、夹具、软件、工艺资源、毛坯(如毛料、锻件、铸件、热处理、切削性能、预加工)等,还要对零件的技术要求弄清楚,如公差要求、光洁度、薄壁件的允许变形、装配关系等。
数控工艺方案的设计是有难度的,因为要处理的信息量大,各种信息之间的关系又极为错综复杂,这主要靠程序设计员的工作经验来进行。因此,工艺方案的设计质量完全取决于技术人员的水平和经验。
在高速铣技术广泛应用的今天,数控工艺方案的设计重要性被提到了更高的地位。高速铣要求对加工的全过程进行控制,任何疏忽都会引起严重的后果,因此,高速铣的工艺方案的编制好坏,将会对高速铣成败起到决定性的作用。
3.数控编程阶段:在编程准备期间,主要的依据是三维数据和工艺文件。程序设计员要分析零件的几何特征,构思加工过程,结合机床具体情况,考虑工件的定位,选用夹具。数控编程的第一步要正确定义加工坐标系,选择好对刀点。选择的编程原点应方便编程、便于测量检查、便于操作,同时考虑引起的加工误差较小。第二步是按照数控工艺方案一步一步地在计算机上编制刀具轨迹。第三步是验证程序的正确性,可行性。可以通过计算机仿真模拟或试切削样件。第四步是优化程序。
4.程序定型阶段:由主管领导审核数控编程刀路,合格后填写数控加工程序单,绘制加工简图。到现场了解程序执行情况,总结程序编制经验。
数控工艺的特点和数控加工工艺规划的编制:
(1)数控工艺要考虑加工零件的工艺性,确定加工零件的装夹与定位,选择刀具,制定工艺路线、切削方法及工艺参数等,而这些在常规工艺中可以简化。
(2)数控工艺设计主要用于指导数控编程,我公司把数控工艺员和编程员的职责和二为一,由程序设计员负责整套模具的数控加工过程,提高了工作效率。
(3)数控加工的自动化程度高,影响因素多,在数控加工中,质量和安全是自关重要的,必须得到保证。
(4)数控工艺的编制要有严密的条理性。数控工艺复杂,影响因素多,需要对数控加工的全过程深思熟虑,要有很好的条理性,才能编好数控工艺。加上数控加工的自动化程度高,它的自适应能力就低,一旦出现问题,工人很难现场纠正,轻者造成加工缺陷,重者引起安全事故,因此要预先有条理的做好数控工艺的设计。
(5)数控工艺的继承性好。凡是在生产中证明是好的数控工艺,可以做成模板,作为档案保存起来,在以后加工同类零件时调用,可以节约时间,保证质量。
数控加工工艺规划可以认为是由零件初始状态(毛坯)到最终状态(零件)间的一系列工艺过程的状态空间。数控工序的排序应满足如下的一般规则:
1.先主后次。2.先面后孔,先铣后钻。3.先粗后精。4.先做内腔加工后做外形加工。5.按工序的顺序,刀具直径由大到小。6.上道工序的加工不能影响下道工序的装夹与定位。7.用相同的工装和夹具应安排在一起做完,减少重复装夹与定位。8.数控工序要集中。9.不要把削弱零件刚性的工序排在前面。
一个好的数控加工工艺规划还要考虑以下几个方面:
是否能满足零件的技术要求,是否能提高数控加工的效率,低的加工成本,好的质量控制。
因此,通常一份完整的数控加工工艺规划,大概包括如下内容:
?数控机床选择。
?加工方法选择。
?确定零件的装夹方式并选择夹具。
?定位方法。
?检验要求及检验方法。
?选择刀具。
?加工中的误差控制和公差控制。
?定义数控工序。
?数控工序排序。
?切削参数选择。
?编制数控工艺程序单。
模塑公司通过在模具行业中的比较,购买了国际一流的数控加工软件:UGNX4.0和POWERMILL6.0,通过多年的使用表明是非常适合模具加工行业的,尤其是两种软件丰富实用的加工策略各不相同,互相补充使数控加工的质量和效率得到了很大的提高。POWERMILL在偏置区域清除粗加工时可以加入螺旋功能,进行实际切削时更加平稳,消除了相邻刀路之间连接的进刀方向突变,减少切削进给的加速和减速,保持更稳定的切削负荷,延长了刀具寿命,对机床也起到了保护作用。
交叉等高精加工使用户可定义一个分界角,浅滩区域内将使用等高策略,其它部分使用三维偏置策略,并且可以在陡峭和平坦区域之间加入重叠距离,两者相辅相成。
参数偏置精加工既可以保证曲面上刀路间的行距不超过设定的数值,又可以显著减少三维偏置策略中在刀具路径中可能出现的尖角,可以有效改善三维偏置加参考线的方法在工件表面的相交刀路产生的切削纹理,工件的外观质量更好。
切削参数的选择对加工质量、加工效率以及刀具耐用度有着直接的影响。在CAM软件中与切削相关的参数主要有主轴转速(Spindlespeed)、进给速率(Cutfeed)、刀具切入时的进给速率(Leadinfeedrate)、步距宽度(Step-over)和切削深度(Stepdepth)等。
主轴转速一般根据切削速度来计算,其计算公式为:n=1000Vc/πd,式中d为刀具直径(mm),Vc为切削速度(m/min)。切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关,过低或过高的切削速度都会使刀具耐用度急剧下降。模具精加工时,应尽量避免中途换刀,以得到较高的加工质量,因此应结合刀具耐用度认真选择切削速度。
进给速度的选择直接影响着模具零件的加工精度和表面粗糙度,其计算公式为F=nzf,式中n为主轴转速(r/min),z为铣刀齿数,f为每齿进给量(mm/齿)。每齿进给量的选取取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀结构。工件的硬度和强度越高,每齿进给量越小;当加工精度和表面粗糙度要求较高时,应选择较低的进给量;刀具切入进给速度应小于切削进给速度。
吃刀量的大小主要受机床、工件和刀具刚度的限制,其选择原则是在满足工艺要求和工艺系统刚度许可的条件下,选用尽可能大的吃刀量,以提高加工效率。为保证加工精度和表面粗糙度,应留0.1~0.3mm的精加工余量。
在精加工时,吃刀量的选择与表面粗糙度有关,CAM软件中通常提供有两种参数控制表面粗糙度:步距宽度(Stepover)和残留高度(Scallop)。采用步距宽度控制表面粗糙度时,步距宽度越小,表面粗糙度越小;采用残留高度控制表面粗糙度时,步距宽度会依据工件形状自动调整。
好的软件确实可以提高模具的加工质量和效率,但它也只是一个工具,我们需要的是有丰富的现场机械加工经验和理论知识,同时熟练掌握软件功能的数控程序设计者,因为人才是模具数控加工中的决定因素,对数控加工的质量和效率起到关键作用。为此,模塑公司建立了完善的程序设计员培养体系。所有的设计员都要先在数控操作的岗位上实习一段时间,经过严格操作考核合格后方能进行数控程序的设计培训。程序设计员必须会用公司所购买的所有正版数控加工软件,并且熟练掌握至少一种后才能编制程序。为了保证模具的数控加工质量,就必须有好的数控程序,为了便于管理和控制加工质量,我们根据多年的经验总结编写了多种的程序编制规范,为公司的模具质量的稳定和不断提高打下了坚实的基础。
机床操作者是数控加工的执行人,他们对数控加工质量的控制也是很明显的。他们在执行加工任务的过程中对机床、刀柄、刀具、加工工艺、软件和切削参数的实时状态最了解,他们的各项操作对数控加工影响最直接,所以机床操作者的技能和责任心也是提高数控加工质量关键因素!
经过多年的模具加工分析,虽然机床等硬件设备是很关键的,但人才是影响数控加工质量的决定性因素,因为程序设计员和机床操作者的职业道德、技能水平、岗位责任心确定了各种先进设备能够发挥出多大的效能!所以我们一定要重视人才的培养和引进,为模具质量的持续提高打下坚实的基础!
关键词:DSPUSBFPGACPLDFirmware驱动程序
随着DSP芯片功能越来越强,速度越来越快,性价比的不断提高以及开发工具的日趋完善,广泛用于通信、雷达、声纳、遥感、生物医学、机器人、控制、精密机械、语音和图像处理等领域。作为计算机接口之一的USB(UniversalSerialBus)口具有势插拔、速度快(包括低、中、高模式)和外设容量大(理论上可挂接127个设备)的特性,使其成为PC机的设备扩展中应用日益广泛的接口标准。本文设计并实现了基于DSP的USB口数据采集分析系统,该系统的DSP负责数据的采集和运算处理,处理结果通过USB口送计算机显示分析,其结构如图1所示。
该结构图中,CPLD和FPGA实现模块接口,包括串并转换、8位和32位数据总线间的转换、SRAM等功能。采样结果经过CPLD送至DSP运算处理(FFT变换、相关分析、功率谱分析等)后,由FPGA和USB接口送至主控计算机存储和显示。计算机应用程序易于实现丰富的图形界面,具有良好的人机接口。
1模数模块
本系统主要用于振动信号和噪声分析,要求采样精度高,采样频率不超过100kHz。根据要求选用CRYSTAL公司的CS5396。该芯片原本用于立体声采样,基于∑-Δ结构,采样精度高,24位分辨率,120dB的动态范围;采样频率32kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz可选;内部集成采样保持器、模拟低通滤波器、数字滤波器,同时还具有时采样功能;两路同时采样,串行输出,串行数据由CPLD转换成24位并行数据;由于该芯片量程是4V,差分输入,所以模拟部分只需再加上简单量程放大电路即可。这样模拟电路十分简单,抗干扰能力强、精度高。
2DSP处理器
选择DSP处理器时主要考虑其运算速度、总线宽度和性价比。本系统采样结构24位,最好选用32位DSP;系统要进行实时信号分析、模态分析等,要求有较高运算速度,所以选用TI公司的32位浮点DSP——TMS320VC33。该芯片采用哈佛结构,6级流水线操作,指令执行周期7ns,外设包括一个DMA控制器和一个缓冲串口。
N点复数FFT变换约做2N×Log2N次实数乘法运算和3N×Log2N实时加法运算。TMS320VC33的乘法、加法都是单周期指令,取N=1024,不计内存访问和其它时间,则一次FFT所需时间为:10×5120×17ns约0.9ms。而按96KSPS的采样频率计算,1024点的采样时间约10ms,可见该DSP速度足以满足要求。
该DSP启动模式可选,上电后执行驻留在低地址空间的BOOTLOADER;然后根据4个中断输入信号的状态判断启动模式,可以从RAM、ROM或串行口启动。本系统选择串行口方式。这样,DSP程序可以直接从PC下载送至DSP接口,做到在系统调试,具有极大的灵活性。
3USB接口
USB协议的实现基于网络的思想,是一种共享式的总线,在总线上数据以包(Packet)的形式发送。USB的数据传送有4种模式:块传输(BulkTransfers)、中断传输(InterruptTransfers)、同步传输(IsochronousTransfers)、控制传输(ControlTransfers)。当需要快速传输大批量的准确数据时,一般采用块传输模式;当传输实时性较强的数据时,采用中断传输模式。
当USB设备插入计算机时,计算机和USB设备之间产生一个枚举过程。计算机检测到有设备插入,自动发出查询请求;USB设备回应这个请求,送出设备的VerdorID和ProductID;计算机根据这两个ID装载相应的设备驱动程序,完成枚举过程。
由于USB协议非常复杂,开发者不可能在底层基础上进行开发。目前,市场上对USB协议进行封装的接口芯片,如:NationalSemiconductor公司的USBN9602、Plilips公司的PDIUSBD12等。本系统选用CYPRESS公司的带单片机内核的EZ-USB系列的AN2131QC.该芯片遵从USB1.0规范(12Mbps),将8051单片机内核、智能USB接口引擎、USB收发模块、存储器、串行口等集成一起,从而减少芯片接口时序。其内部结构如图2(虚线内是芯片部分)。
EZ-USB的8051代码(Firmware)可以固化在ROM内;更好的方案是通过USB口从主机下载到内部RAM,这样,易于修改、调试和更新。之所以能下载代码是因为芯片一上电完全在硬件上自动完成枚举过程,不需要Firmware。完成枚举后便可作为一个USB设备(叫做缺省USB设备)与计算机通讯,此时即可进行Firmware下载。下载完后,8051内核脱离RESET状态开始执行代码。可以通过Firmware对USB设备重新配置,这个重新配置过程叫做再枚举。
在EZ-USB中,缺省USB设备的接口中包括14个Endpoints,如表1所示。
表1缺省USB端点(Endpoint)
EndpointTypeAlternateSetting
012
MaxPacketSize(bytes)
0CTL06464
1ININT01664
2INBULK06464
2OUTBULK06464
4INBULK06464
4OUTBULK06464
6INBULK06464
6OUTBULK06464
8INISO016256
8OUTISO01616
9INISO01616
9OUTISO01616
10INISO01616
10OUTISO01616
计算机与USB设备的数据通信主要包括两个方面:一是读取采样数据;二是给USB设备发送控制命令。发送控制命令先发送一个命令包(消息),然后根据情况发送后续数据或从设备读取响应数据。因此,根据EZ-USB芯片的功能,直接使用缺省配置中的6个Endpoint。
EndpoitOUT2BULK:用来发送控制命令包。
EndpointIN2BULK:接收从USB设备发来的DSP消息。
EndpointIN4BULK:用来从USB设备读取数据,如读取采样数据、配置参数等。
EndpointOUT4BULK:用来向USB设备发送数据,如下载8051程序、下载FPGA程序等。
EndpointOUT6BULK:作辅助判断用,当PC传送完大量数据至USB设备时,向该端口写任意数据以起到通知USB设备的作用。
EndpointIN1INT:用来从USB设备读取响应信号,如下载FPGA程序是否成功的标志等。
在缺省配置基础上可以编写适合需要的代码,如果对8051编程经验丰富的话,完全可以在不需要调试工具的情况下编写Firmware。
本系统Firmware结构建立在对消息队列不断服务基础上,即构建一个消息队列,当接收到任何一方(DSP或计算机)的消息时,将其放入消息队列。消息的接收是通过中断服务程序来实现的。当处理完一个消息时,从消息队列取出下一个消息进行处理。这种软件结构非常简单,思路清晰,对调试十分有利。
USB设备驱动程序基于WDM。WDM型驱动程序是内核程序,与标准的Win32用户态程序不同。采用了分层处理的方法。通过它,用户不需要直接与硬件打它道(在USB驱动程序中尤为明显),只需通过下层驱动程序提供的接口号访问硬件。因此,USB设备驱动程序不必具体对硬件编程,所有的USB命令、读写操作通过总线驱动程序转给USB设备。但是,USB设备驱动程序必须定义与外部设备的通讯接口和通讯的数据格式,也必须定义与应用程序的接口。
本系统的驱动程序是在CompuwareNumegaDriver-Works的基础上采用面向对象语言C++开发的。Driver-Works可以很快构造出驱动程序的框架。主要构造了两个类:ClassUSBDAC和classUSBDACDevice。ClassUSBDAC继承了classKdriver,负责装载驱动程序和创建功能设备对象时要做的一些操作。ClassUSBDACDevice继承了classKpnpDevice,是驱动程序的主要部分,负责设备启动、停止的操作以及与设备的数据通讯。API函数调用和CreateFile()、ReadFile()、WriteFile()、DeviceIO-Control()、CloseFile()等的实现也在classUSBDACDevice中完成。
ClassUSBDAC的定义如下:
classUSBDAC:publicKdriver
{
SAFE_DESTRUCTORS
public:
/*DriverEntry(),在系统引导或I/O管理器装入驱动程序时,调用这个例程。执行大量的初始化函数,包括建立到其它驱动程序的指针、查找和定位由驱动程序使用的任何硬件资源等,不过,这部分工作大多由基类Kdriver完成。*/
virtualNTSTATUS
DriverEntry(PUNICODE_STRINGRegistryPath);
/*AddDevice(),创建一个Device对象。调用其构造函数对设备初始化,创建设备的名称等。*/
virtualNTSTATUS
AddDevice(PDEVICE_OBJECTPdo);
Intm_Unit;
};
ClassUSBDACDevice的定义如下:
ClassUSBDACDevice:publicKpnpDevice
{
//Constructors
public:
SAFE_DESTRUCTORS
USBDACDevice(PDEVICE_OBJECTPdo,ULONGUnit);
~USBDACDevice();
//MemberFunctions
public:
…
//添加自己的成员函数
NTSTATUSUSBDAC_GetACK(int&);
NTSTATUSUSBDAC_StartADConversion(void);
NTSTATUSUSBDAC_StopADConversion(void);
NTSTATUSUSBDAC_DownloadFPGA(KIrp);
NTSTATUSUSBDAC_Download8051(KIrp);
NTSTATUSUSBDAC_SetChannelParameter(PUCHAR,ULONG,int);
…
};
4FPGA