序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇人機界面設(shè)計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：用戶研究 體驗 界面設(shè)計 人機互動 非物質(zhì)

此論文是用于湖北師范學(xué)院研究生科研啟動基金項目《生活型態(tài)設(shè)計在產(chǎn)品設(shè)計中的運用研究》的結(jié)題。

微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)以及新材料、新能源技術(shù)，包括新的工藝技術(shù)的發(fā)展將人類帶入到了一個全新的、以信息化為標(biāo)志的體驗經(jīng)濟時代。人們對于產(chǎn)品的需求已經(jīng)不再是物質(zhì)層面上的使用要求，而是關(guān)注非物質(zhì)層面上的心理需求。作為產(chǎn)品和用戶之間的連接紐帶――界面，在這個“非物質(zhì)社會”下被提出了新的要求，即，產(chǎn)品的人機界面設(shè)計要面向用戶，成為用戶和產(chǎn)品之間的溝通、交流的媒介。

所謂界面也稱人機界面，指的是人與機之間的一個相互作用、相互影響的媒介平臺，人通過它以視覺和聽覺、觸覺等感官接受來自機器的信息，經(jīng)過人腦的識別、加工、決策，然后作出反應(yīng)，實現(xiàn)人一機的信息傳遞。界面設(shè)計是對兩種不同物體之間交流手段、交流過程的整體設(shè)計，是系統(tǒng)的優(yōu)化人機互動關(guān)系的過程。它以盡量簡化人的操作、提高人機交流的效率為目的，所以也被稱之為UI（User Interface Design），從字面上看是用戶與界面兩個組成部分，但實際上它還包括了用戶與界面之間的交互關(guān)系。

界面可分為硬界面和軟界面。從設(shè)計角度來看，界面設(shè)計也可以看作是工業(yè)設(shè)計和視覺傳達設(shè)計之間的交叉學(xué)科。硬界面也叫“實體用戶界面”（Solid User Interface，簡稱SUI）,屬于硬件設(shè)計，即產(chǎn)品的界面與用戶的身體直接接觸部分的設(shè)計。硬界面其實就是傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計，產(chǎn)品的外觀提供的即是一種界面，其所欲達到的目的即是與使用者溝通，從外觀整體設(shè)計到操作按鍵的配置均是為了達成使用者目標(biāo)（或設(shè)計者的目標(biāo)）所建立的界面。而軟界面又稱為“圖形用戶界面”（Graphic User Interface，簡稱GUI），屬于軟件設(shè)計，目的主要是為了方便用戶理解和應(yīng)用。

人機界面的設(shè)計直接關(guān)系到人機關(guān)系的和諧，和人在工作中的主體地位，以及整個產(chǎn)品系統(tǒng)的可使用性和效率?，F(xiàn)在，界面設(shè)計在產(chǎn)品設(shè)計中的運用和重視已經(jīng)大大地提升了它的功能地位和作用。首先，它具有典型的人機互動性，即用戶和設(shè)計密切關(guān)聯(lián)，用戶的反饋是設(shè)計的重要組成部分。其次，它與技術(shù)緊密相連，并隨著新技術(shù)的出現(xiàn)不斷完善。另外，其手段的多樣性是信息多樣化具體應(yīng)用的體現(xiàn)。從今天科技發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的廣泛而深遠(yuǎn)的影響，以及對人性的關(guān)注方面來看，它也許比硬件和工作環(huán)境更為重要。

界面設(shè)計和優(yōu)化就是要創(chuàng)造一種人性化的人-機對話方式。因此界面設(shè)計必須掌握的知識，包含使用者、使用者欲實現(xiàn)的任務(wù)、使用環(huán)境及技術(shù)與邏輯上的可行性。那么，“用戶研究” 或“用戶體驗”就是為了幫助設(shè)計能夠更好的了解使用者在心理及生理上的能力，對任務(wù)特性有充分的理解，包含頻率、時間考慮、是否協(xié)同他人、需要何種知識或技術(shù)等細(xì)節(jié)，并根據(jù)情境找尋使用者的真實需求-人與產(chǎn)品的互動會因情境而產(chǎn)生不同的狀態(tài)或變化，藉由現(xiàn)實可行的互動技術(shù)將概念化的設(shè)計落實。也是得到用戶需求和反饋的途徑，同時檢驗人機界面設(shè)計和人與產(chǎn)品交流互動是否合理的重要標(biāo)準(zhǔn)。

“用戶研究”包含兩個方面：一是可用性工程學(xué)（usability Engineering），研究如何提高產(chǎn)品的可用性，使得系統(tǒng)的設(shè)計更容易被人使用、學(xué)習(xí)和記憶；二是通過可用性工程學(xué)的研究，發(fā)掘用戶的潛在需求，為技術(shù)創(chuàng)新提供另外一條思路和方法（consumer insight）。

“用戶研究”是一種有別與單純的“市場研究”性質(zhì)的考察方法。在研究前期可以對應(yīng)到iNPD程序中的“模糊前期”。它注重的是對現(xiàn)象的收集與洞察，并給予定性分析，形成多個粗略的設(shè)計概念；當(dāng)要進一步完善概念，并進入“新產(chǎn)品開發(fā)項目確定”階段時，才需要一定的市場數(shù)據(jù)的支持，因為這個時候的決定關(guān)系到新產(chǎn)品的市場大小估算，這個對于企業(yè)來說非?？傄?。

篇(2)

一、本科學(xué)生畢業(yè)論文的目的和內(nèi)容

二、管理信息系統(tǒng)開發(fā)的主要步驟

三、計算機專業(yè)所選開發(fā)工具和注意事項

四、計算機畢業(yè)論文撰寫格式

五、畢業(yè)論文中正文的寫法和注意事項

六、結(jié)束語的寫法

七、參考文獻 列出畢業(yè)論文設(shè)計中主要參考書籍

八、附錄的寫法

九、論文評分的能用標(biāo)準(zhǔn)

一、本科學(xué)生畢業(yè)論文的目的和內(nèi)容

本科學(xué)生在畢業(yè)之前必須做畢業(yè)論文，其目的是通過畢業(yè)論文，讓學(xué)生獨立開發(fā)一個具體的計算機應(yīng)用項目，系統(tǒng)地進行分析總結(jié)和運用學(xué)過的書本知識，以鞏固本科階段所學(xué)的專業(yè)理論知識，并給予一個理論聯(lián)系實際的機會。

為了便于實施和管理，規(guī)定網(wǎng)絡(luò)學(xué)院計算機相關(guān)專業(yè)本科學(xué)生畢業(yè)論文主要以開發(fā)一個管理信息系統(tǒng)為畢業(yè)實踐的課題，每個畢業(yè)生通過獨立開發(fā)一個具體的管理信息系統(tǒng)，掌握開發(fā)一個比整完整的管理信息系統(tǒng)的主要步驟，并從中獲得一定的實際經(jīng)驗。

二、管理信息系統(tǒng)開發(fā)的主要步驟

管理信息系統(tǒng)開發(fā)的主要步驟及各步驟的基本內(nèi)容如下：

1、 系統(tǒng)分析

主要工作內(nèi)容有以下幾項：確定系統(tǒng)目標(biāo)，系統(tǒng)可行性分析

2、 系統(tǒng)調(diào)查

系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、職能結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程分析。其中系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)圖應(yīng)畫成樹狀結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析、業(yè)務(wù)流程圖

3、 數(shù)據(jù)流程分析

數(shù)據(jù)流程圖（系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖、頂層圖、一層數(shù)據(jù)流圖、二層數(shù)據(jù)流圖）、數(shù)據(jù)詞典、代碼設(shè)計

4、 管理信息系統(tǒng)的功能設(shè)計

系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖，每個功能模塊的主要工作內(nèi)容、輸入輸出要求等。

系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖

5、 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

概念模型設(shè)計：實體、實體間的聯(lián)系、E-R圖

關(guān)系模式設(shè)計：E—R圖->關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則

關(guān)系模式

數(shù)據(jù)庫表設(shè)計：數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)

6、 系統(tǒng)物理配置方案

7、 人機界面設(shè)計

8、 模塊處理概述

9、 系統(tǒng)測試和調(diào)試：測試計劃、測試用例、測試結(jié)果

三、開發(fā)工具和注意事項

1、開發(fā)工具

開發(fā)工具可由學(xué)生任選。如Delphi、FoxPro、VB、Access等，這些工具的使用全由學(xué)生自學(xué)。

2、注意事項

（1）項目開發(fā)步驟的完整性（系統(tǒng)需求分析、概念設(shè)計、物理設(shè)計、系統(tǒng)環(huán)境和配置、系統(tǒng)實施以及系統(tǒng)測試和調(diào)試等）

（2）每個開發(fā)步驟所得結(jié)果的正確性（業(yè)務(wù)流程圖、數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)詞典、HIPO圖、E-R圖、關(guān)系模式、人機界面設(shè)計及模塊處理等的詳細(xì)分析和說明）

（3）論文整體結(jié)構(gòu)的完整性（前言、各個具體步驟的敘述和分析、結(jié)語、參考文獻和有關(guān)附錄）

（4）提供軟件系統(tǒng)的可執(zhí)行盤片及操作說明書

（5）參考資料（列出必要的參考資料）

四、畢業(yè)論文撰寫格式

注意： 1．每個步驟都要有文字說明和論述 2．各個步驟必須是有機的組合，不可以支離破碎不成一體。

一、封面

二、摘要 用約200-400字簡要介紹一下論文中闡述的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點

三、主題詞 用一、二個詞點明論文所述內(nèi)容的性質(zhì)。（二和三要在同一頁面上）

四、目錄 一般采用三級目錄結(jié)構(gòu)。 例如第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu) 3.1.1概念模型

五、正文

第一章 前言

簡要介紹： 組織機構(gòu)概況、項目開發(fā)背景、信息系統(tǒng)目標(biāo)、開發(fā)方法概述、項目開發(fā)計劃等。

第二章 系統(tǒng)需求分析

本章應(yīng)包含：

（1）現(xiàn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)描述

包括業(yè)務(wù)流程分析，給出業(yè)務(wù)流程圖。

具體要求：業(yè)務(wù)流程圖必須有文字說明，圖要完整、一定要有業(yè)務(wù)傳遞的流程。

（2）現(xiàn)行系統(tǒng)存在的主要問題分析

指出薄弱環(huán)節(jié)、指出要解決的問題的實質(zhì)，確保新系統(tǒng)更好，指出關(guān)鍵的成功因素。

（3）提出可能的解決方案

（4）可行性分析和抉擇

包括技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性、營運可行性分析和抉擇。

第三章 新系統(tǒng)邏輯方案

針對用戶需求，全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確、詳細(xì)地描述新系統(tǒng)應(yīng)具備的功能。

（1）數(shù)據(jù)流程分析

最主要的是給出數(shù)據(jù)流程圖，要求滿足以下條件：

A．?dāng)?shù)據(jù)流程圖必須包括系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖、系統(tǒng)頂層圖、第一層分解圖和第二層分解圖組成。B．系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖確定了從外部項到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和從系統(tǒng)向外部項的數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流在其它層次的數(shù)據(jù)流中不允許減少，也不允許增加。各層次內(nèi)部的數(shù)據(jù)流不受關(guān)聯(lián)圖的限制。 C. 數(shù)據(jù)流應(yīng)有名字。 D. 外部項和數(shù)據(jù)存儲之間不得出現(xiàn)未經(jīng)加工的數(shù)據(jù)流。 E. 數(shù)據(jù)流程圖的分解中，必須保持每個分層同其上層加工中的外部項和輸入輸出流相一致。 F. 各加工之間一般不應(yīng)出現(xiàn)未經(jīng)數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)流。 G. 數(shù)

據(jù)存儲之間不得出現(xiàn)未經(jīng)加工的數(shù)據(jù)流。 H. 數(shù)據(jù)存儲可以分解。 I. 若有查詢處理，應(yīng)在數(shù)據(jù)流程圖中表達。 J. 統(tǒng)計和打印報表不在數(shù)據(jù)流圖中表達。

(2) 數(shù)據(jù)詞典描述

可采用圖表格式或較緊湊的記錄格式描述 A、若采用圖表格式，可只寫出數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)元素、加工、數(shù)據(jù)存儲和外部項各一個表。 B、若采用緊湊的記錄格式，則應(yīng)列出全部成分。如數(shù)據(jù)元素： 編號 名稱 存在于 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 備注 E1 入庫數(shù)

據(jù) F1/F3/F11/F15 入庫單號 日期 貨號 數(shù)量 E2 出庫數(shù)據(jù) F1/F3/F11/F15 出庫單號 日期 貨號 數(shù)量 C、據(jù)流程圖中系統(tǒng)頂層圖的數(shù)據(jù)加工都必須詳盡寫出。

(3) 基本加工小說明

可采用結(jié)構(gòu)化語言、數(shù)學(xué)公式等描述各個基本加工。

第四章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1） 軟件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計 A、系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)圖，并由此導(dǎo)出功能分解圖及層次式菜單結(jié)構(gòu)。 B、系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)與數(shù)據(jù)流程圖的頂層圖的加工一致。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計 A、應(yīng)按下列次序闡述各個元素：實體、實體的屬性、實體間聯(lián)系、E-R圖、轉(zhuǎn)換規(guī)則、關(guān)系模式。 B、在介紹實體的屬性時，不應(yīng)包括聯(lián)系屬性，聯(lián)系屬性直至關(guān)系模式中才出現(xiàn)。 C、數(shù)據(jù)流程圖中的每個數(shù)據(jù)存儲可隱含于E-R圖中的多個實體。 D、 E-R圖中的實體要與數(shù)據(jù)流程圖中的數(shù)據(jù)存儲相對應(yīng)。每個實體要指出實體的標(biāo)識碼（主碼）。對每個實體或聯(lián)系應(yīng)列出其應(yīng)有的屬性（用列舉的方法）。 E、E-R圖中至少要有一個多對多的聯(lián)系。 F、必須嚴(yán)格按照轉(zhuǎn)換規(guī)則從E-R圖產(chǎn)生數(shù)據(jù)關(guān)系模式集，需要時作必要的優(yōu)化，并說明理由。 G、對于一對一的聯(lián)系，只應(yīng)把任一個實體的主碼放在另一個實體中作為外碼。 H、一對多聯(lián)系也可以產(chǎn)生新的關(guān)系模式，如要這樣做，必須說明理由。 I、多對多聯(lián)系，或三元聯(lián)系必須產(chǎn)生新的關(guān)系模式。 J、關(guān)系模式的個數(shù)和名字要與E-R圖中的實體和聯(lián)系相一致。 K.、每個關(guān)系模式中要用下橫線標(biāo)出主碼，后隨的符號“#”標(biāo)出外碼。 L、若有代碼對照表可在最后列出，需另加說明。

(3) 計算機系統(tǒng)配置方案的選擇和設(shè)計

給出硬件配置，系統(tǒng)軟件配置，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)配置（可選）等內(nèi)容。

(4) 系統(tǒng)總體安全性、可靠性方案與措施。

第五章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

（1）代碼設(shè)計 基本數(shù)據(jù)項的代碼格式。

（2）人機界面設(shè)計 給出人機界面視圖（輸入輸出接口，屏幕格式設(shè)計等）

（3）模塊處理過程 根據(jù)軟件環(huán)境做不同處理。 可采用腳本、程序流程圖、結(jié)構(gòu)化的PDL語言等。

第六章 實施概況

（1）實施環(huán)境和工具的比較選擇

（2）編程環(huán)境、工具、實現(xiàn)與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備概況

（3）系統(tǒng)測試概況 主要包括測試計劃、測試用例、測試記錄。

（4）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)概況

（5）系統(tǒng)運行與維護概況

六、結(jié)束語

（1）系統(tǒng)特色、局限與展望

（2）實施中遇到的挫折、創(chuàng)新、體會與致謝

七、參考文獻 列出畢業(yè)論文設(shè)計中主要參考書籍

序號、書名或文章名、作者名、出版社或雜志名、出版日期或雜志期號。

八、附錄

（1） 列出部分有一定代表性的程序代碼段

（2） 操作說明書

九、論文評分標(biāo)準(zhǔn)

1、A等

系統(tǒng)正確無誤，系統(tǒng)功能完善，設(shè)計步驟完整正確，實用性強，有一定的創(chuàng)新性，論文結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，表述流暢。

2、B等

系統(tǒng)基本正確，系統(tǒng)功能基本完善，設(shè)計步驟基本完整正確，有一定的實用性，論文結(jié)構(gòu)良好，表述基本流暢。

3、C等

系統(tǒng)有少量錯誤，系統(tǒng)功能不夠完善，設(shè)計步驟欠完整，基本上沒有實用性，論文結(jié)構(gòu)一般，表述基本清楚。

4、不及格

篇(3)

關(guān)鍵詞:變電站；綜合自動化；系統(tǒng)設(shè)計

綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，使得變電站綜合自動化系統(tǒng)在發(fā)供電企業(yè)被廣泛的利用。且變電站綜合自動化系統(tǒng)比傳統(tǒng)繼電器具有更強的功能。發(fā)電廠繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)安全保障的重要部分，對于發(fā)揮整個電力系統(tǒng)的安全運行和系統(tǒng)裝置具有重要的意義。但是目前由于自然和人為方面的原因使得發(fā)電廠故障的發(fā)生率比較高，而繼電保護裝置能對系統(tǒng)故障起到很到切除和保護作用。研究變電站綜合自動化系統(tǒng)對于更好的解決電力系統(tǒng)的安全問題具有很強的現(xiàn)實性。

1.設(shè)計原則

變電站綜合自動化系統(tǒng)的實施，主要是為了滿足電廠改造的現(xiàn)實需求，且盡可能的減少停電等電力故障的發(fā)生。因此在系統(tǒng)的改造設(shè)計中應(yīng)該盡可能的滿足設(shè)計的原則。其中主要的一些原則有：（1）實用性原則。該原則是系統(tǒng)設(shè)計原則中的首要原則，在系統(tǒng)設(shè)計中該原則主要是通過系統(tǒng)中的系統(tǒng)操作應(yīng)該盡可能的滿足簡單、易懂且根據(jù)系統(tǒng)運行的實際情況出發(fā)，在充分利用已有資源的前提下進行的。（2）可靠性原則。該原則是為了保證系統(tǒng)的可靠運行而設(shè)立的。目的是在系統(tǒng)的設(shè)計過程中充分保證系統(tǒng)的硬件設(shè)備的可靠性、軟件系統(tǒng)的可靠性、系統(tǒng)集成的可靠性等。（3）先進性原則。在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該引入先進的系統(tǒng)設(shè)計思想和理念。保證設(shè)備的先進性和設(shè)計思想的先進性。（4）可擴充性原則。系統(tǒng)設(shè)計中可擴充性原則是指系統(tǒng)容量的可擴充性和系統(tǒng)功能的擴充性。（5）開放性原則。主要是指系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該是一個便于系統(tǒng)集成和信息共享的靈活、開放系統(tǒng)。（6）此外，系統(tǒng)配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原則和電信號及告警信號接入原則。主要是在系統(tǒng)設(shè)計方面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以站控層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層為主，信號以遙信信號、遙測信號、遙控信號、事故信號等為主。

2.變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由集中式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、分布分散（層）式結(jié)構(gòu)所組成的。

2.1集中式結(jié)構(gòu)

集中式結(jié)構(gòu)是指機集中式系統(tǒng)采用功能較強的具有擴展輸入/輸出功能的計算機，并以模擬信號和數(shù)字信號的集中采集為主，對信息進行相關(guān)的處理和計算，并實現(xiàn)了計算機的自動控制、微機監(jiān)控、微機保護等功能。在該結(jié)構(gòu)中最主要的特點是集中式結(jié)構(gòu)具有實用性好、造價低、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、能保護變電站的設(shè)備和線路、同時可采集變電站的數(shù)據(jù)信息和模擬量信號等。該結(jié)構(gòu)同時也存在著很多的缺陷，例如：該結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較復(fù)雜繁瑣、工作量大，對不同規(guī)模的變電站軟硬件的系統(tǒng)設(shè)計不同，計算機的功能較集中不便于計算機的管理，該保護與常規(guī)的相比而言，缺乏直觀性、程序設(shè)計和調(diào)試維護都比較麻煩等等。這些缺陷嚴(yán)重的阻礙了集中式結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2.2分布式結(jié)構(gòu)

分布式結(jié)構(gòu)是指通過變電站綜合自動化系統(tǒng)的單個功能分散給多臺計算機而得以實現(xiàn)的。該系統(tǒng)設(shè)計主要是以功能設(shè)計為主，目的是解決CPU的運算處理問題，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力。一般在多個CPU之間選用優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并采用串行通信方式或者網(wǎng)絡(luò)傳輸以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而很好的解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，同時系統(tǒng)的實時性也得到了提高。分布式結(jié)構(gòu)的最大的優(yōu)點是能便于系統(tǒng)的擴展和維護，同時局部故障的發(fā)生對其它模塊正常運行不產(chǎn)生影響。因此該結(jié)構(gòu)可以適合應(yīng)用于中、低壓變電站，并可通過分層組屏和集中組屏進行安裝。

2.3分布分散（層）式結(jié)構(gòu)

按邏輯分布分散（層）式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)把變電站綜合自動化系統(tǒng)分為變電站層(站級測控單元)和間隔層(間隔單元)兩層或者分為間隔層、通信層、變電站層三層。該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的最大特點是設(shè)計思路是依據(jù)變電站的斷路器間隔所設(shè)計。該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高、變電站二次系統(tǒng)的配置比較簡單，系統(tǒng)由于受標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的間隔級控制單元控制使適用率更高。此外，具有靈活的組態(tài)和軟件邏輯設(shè)計也是一個重要的優(yōu)點。

3.綜合自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計

綜合自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計是指在既能夠滿足實時性要求同時又保證數(shù)據(jù)的可靠性、開放性和安全性的前提下的設(shè)計的系統(tǒng)軟件。它包括的模塊主要有：系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件配置、微機保護主程序、采樣中斷服務(wù)程序、故障處理程序、微機保護通訊設(shè)計等部分。其中系統(tǒng)軟件配置主要是通過接口軟件和保護軟件兩部分的配置構(gòu)成。在微機保護主程序中主要包括初始化、自檢、開放中段與等待中斷、自檢循環(huán)四個部分。

4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。他主要包括：數(shù)據(jù)變化類型、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)處理、表結(jié)構(gòu)設(shè)計等組成。其中數(shù)據(jù)變化類型中就包含了靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、供電運行歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中包含了實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫主要是完成靜態(tài)數(shù)據(jù)的管理，其中主要包括基本信息庫和網(wǎng)絡(luò)信息管理庫、實時信息庫、設(shè)備及其參數(shù)信息庫等，為分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，采用的是通過磁盤完成的持久性存儲。而歷史數(shù)據(jù)庫主要是通過SQL、SERVER.實現(xiàn)的。在數(shù)據(jù)類型方面，主要包括基本的數(shù)據(jù)類型、特殊數(shù)據(jù)類型和缺省值構(gòu)成。并通過數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)存儲、表表生成、系統(tǒng)校時等功能對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行處理。對于表結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，表是SQL SERVER的重中之重，是存放所有數(shù)據(jù)庫文件、系統(tǒng)配置文件的場所。對于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計意義重大。

5.人機界面設(shè)計

人機界面設(shè)計的主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)及參數(shù)的查詢、實時告警、事故追憶、保護信息四個部分。其中界面主要顯示的內(nèi)容有：當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方控制的選擇、信號復(fù)歸；保護裝置的投入和退出；設(shè)備運行/檢修的設(shè)置；變壓器分接位置的控制；控制閉鎖的設(shè)定；報警的界限、設(shè)置與退斷路器及隔離開關(guān)的操作；手動/自動設(shè)置；保護類型的選擇及定值的更改；運行操作人員密碼的更改；幫助值班人員妥善處理事故；各種報表和負(fù)荷曲線；值班記錄；退出運行的設(shè)備和裝置的保護配置；保護整定值；變電站內(nèi)一次設(shè)備的運行情況；事件的順序記錄；系統(tǒng)的實時運行參數(shù)；系統(tǒng)的主接線；事故記錄；報警畫面與提示信息；控制系統(tǒng)的配置等。人機界面的最大優(yōu)勢是值班人員可以隨時、全面地了解供電系統(tǒng)及變電站的運行情況。其次，數(shù)據(jù)及參數(shù)的查詢包括告警信息的查詢、數(shù)據(jù)的查詢、實時曲線的查詢、歷史曲線的查詢、設(shè)備參數(shù)的查詢五個方面且對每個方面都在該設(shè)計系統(tǒng)中有較為詳細(xì)的說明和操作步驟。再次，實時告警是分析告誡時間的同時，并對告誡事件的結(jié)果進行處理并給用戶提供相應(yīng)的處理系統(tǒng)情況的事件信息。同時記錄事故發(fā)生前后的運行情況，對事故的原因進行分析追憶。最后，對保護信息的操作和瀏覽進行保護信息的管理。

6.結(jié)語

在變電站綜合自動化系統(tǒng)中變電站本來就承擔(dān)著變換電壓、輸送電能的角色，除此以外變電站綜合自動化系統(tǒng)還包括一個控制系統(tǒng)的功能作用，他對電力系統(tǒng)的二次回路即保護回路、控制回路、測量回路等出現(xiàn)的接線復(fù)雜、元件多、可靠性低等特點提出了新的系統(tǒng)設(shè)計思路，本文重點完通過設(shè)計綜合自動化系統(tǒng)的軟件程序，數(shù)據(jù)庫設(shè)計和人機界面設(shè)計旨在日益完善計算機控制技術(shù)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

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篇(4)

關(guān)鍵詞計量；數(shù)據(jù)采集；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1引言

安鋼計量信息平臺系統(tǒng)設(shè)計包括系統(tǒng)總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，包括硬件及軟件兩部分，主要描述的是該系統(tǒng)的組成與運行過程。按照計量信息需求及的實際情況，系統(tǒng)采用瀏覽器/Web/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三層分布式結(jié)構(gòu)。計量信息共享平臺是一個人機對話系統(tǒng)，從物理機構(gòu)上看，它主要是由計算機、硬件設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)和用戶組成。

為達到本系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，在設(shè)計中遵循以下幾個原則：實用性，可用性，先進性，易用性，人機分工合理性幾個方面。根據(jù)信息平臺的實際情況，對各個具體功能和細(xì)節(jié)進行分析和系統(tǒng)開發(fā)，根據(jù)用戶需求，在Windows環(huán)境下，采用當(dāng)前最為流行的開發(fā)工具進行開發(fā)，建立人機友好，可視化的用戶界面，輸入方便快捷，輸出信息易讀易懂。

2體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

本信息共享平臺采用三層B/S結(jié)構(gòu)，B/S結(jié)構(gòu)中只安裝一個服務(wù)器，而客戶端采用瀏覽器運行軟件。在數(shù)據(jù)管理層和用戶界面增加了一層結(jié)構(gòu)，稱為中間件，使整個體系結(jié)構(gòu)分為三層。中間件主要提供以下功能：負(fù)責(zé)客戶機與服務(wù)器、服務(wù)器與服務(wù)器間的連接與通訊，實現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫的高效連接。這種三層結(jié)構(gòu)在層與層之間相互獨立，任何一層的改變不會影響其它層的功能。

3系統(tǒng)總體設(shè)計

圖1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)系統(tǒng)的要求，在建立計量信息共享平臺之前，首先做好數(shù)據(jù)的采集工作。統(tǒng)一數(shù)據(jù)是建立信息共享平臺的基礎(chǔ)。在計量信息共享平臺上，數(shù)據(jù)層是基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)的共享和交換處理形成信息，然后利用技術(shù)手段把信息總結(jié)、分類和歸納形成知識層，在此之上提供管理與決策支撐。根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，確定系統(tǒng)的功能如下：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電能計量、動力量數(shù)據(jù)處理、軌道衡數(shù)據(jù)處理、工作計劃、供應(yīng)處數(shù)據(jù)、管理查詢、權(quán)限管理、設(shè)備維護、設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護、采集數(shù)據(jù)上傳、原始數(shù)據(jù)查詢、組織機構(gòu)等功能。整個系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4整體網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

安鋼計量信息共享平臺的建設(shè)，首先是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)，整體網(wǎng)絡(luò)采用千兆義太網(wǎng)技術(shù)，在硬件網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計上采用了分層的結(jié)構(gòu)，分為：核心層、匯聚層、接入層。

網(wǎng)絡(luò)核心層采用2臺高性能萬兆路由交換機ExtremeAspen8810交換機組成，放置在數(shù)據(jù)中心機房作為核心設(shè)備，提供與四個匯聚交換機的互連和服務(wù)器的連接。網(wǎng)絡(luò)匯聚層設(shè)置四個節(jié)點(網(wǎng)絡(luò)交換中心)，分別放置在回皮軌道衡、計控部、熱送稱、黑河路，每個匯聚層節(jié)點配置一臺高性能的Extreme的SummitX450匯聚交換機。對于接入層，有的地方使用已有的DlinkDES系列交換機，有的地方節(jié)點數(shù)較少，甚至只有一個節(jié)點，就直接連到匯聚層交換機上。接交換機的地方有：回皮軌道衡交換中心在計控倉庫、焦粉稱、西站配置三臺接入層交換機；計控部交換中心在250t/300t稱配置一臺接入層交換機；熱送稱交換中心在進廠稱配置一臺接入層交換機；黑河路交換中心在三煉軌道衡配置一臺接入層交換機。四個交換中心共配置6臺接入層交換機。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2安鋼計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5軟件詳細(xì)設(shè)計

5.1軟件平臺設(shè)計

操作系統(tǒng)：選用MSWindows2000高級服務(wù)器；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：選用MSSQL2000；系統(tǒng)采用三層B/S的邏輯體系結(jié)構(gòu)，前端用戶界面為瀏覽器。在數(shù)據(jù)庫和前端業(yè)務(wù)界面之間為業(yè)務(wù)邏輯層。采用微軟.NET框架開發(fā)。對外的服務(wù)功能以Web服務(wù)的形式提供。

5.2信息共享平臺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

從邏輯功能角度分析，把該系統(tǒng)分為應(yīng)用系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)兩大部分。支撐系統(tǒng)是整個系統(tǒng)繼承的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括計算機系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和工具層。應(yīng)用系統(tǒng)是建立在支撐系統(tǒng)之上，根據(jù)在子系統(tǒng)中的作用領(lǐng)域又分為計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集兩個應(yīng)用子系統(tǒng)，兩者之間通過支撐系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)物理集成，通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)信息集成。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

5.3數(shù)據(jù)采集層系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)采集層完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，包括能源量采集系統(tǒng)的升級，物資量采集軟件的編制與更新，它是信息共享平臺的數(shù)據(jù)來源。

能源量采集網(wǎng)絡(luò)采用”893”單總線結(jié)構(gòu)。硬件上把所有能源量計量網(wǎng)絡(luò)劃分為四個小的子網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)一個數(shù)據(jù)采集子站，由子站完成各子網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集，子站就近通過光纖在義太網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)交換和網(wǎng)絡(luò)控制，同時設(shè)立一個中心站完成數(shù)據(jù)的匯總、分析和網(wǎng)絡(luò)傳輸。軟件使用北京亞控公司的組態(tài)王軟件對能源量采集系統(tǒng)進行開發(fā)。對電量采集數(shù)據(jù)，使用自編的數(shù)據(jù)采集軟件把全部電站的結(jié)算電表數(shù)據(jù)實時采入計算機數(shù)據(jù)庫，并進入數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺，由數(shù)據(jù)中心按不同用戶的需要對授權(quán)用戶提供數(shù)據(jù)查詢與監(jiān)控。物資量采集程序開發(fā)工具使用Delphi6.0+MSDE數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，并存入本地采集站的數(shù)據(jù)庫中，由遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過“存儲過程”完成將本地的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，經(jīng)過加工、處理后提供和授權(quán)用戶查詢。

系統(tǒng)采用上傳模型：(采集上傳的數(shù)據(jù)主要包括：能源量數(shù)據(jù)、軌道衡計量數(shù)據(jù)、汽車衡計量數(shù)據(jù)、皮帶稱計量數(shù)據(jù)、在線稱計量數(shù)據(jù)、電量計量數(shù)據(jù)。)

圖3系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

5.4管理層系統(tǒng)設(shè)計

管理層完成對現(xiàn)場計量數(shù)據(jù)的采集和管理、分析與應(yīng)用等功能，整個系統(tǒng)采用三層B/S模式結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲部分由SQLServer2000完成，業(yè)務(wù)邏輯層使用開發(fā)完成，表示層使用完成開發(fā)。系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)中提供的能源量及物資量數(shù)據(jù)的歸類、處理、及相關(guān)功能的實現(xiàn)，是信息共享平臺的主要部分。

5.5支撐系統(tǒng)設(shè)計

被分為四個層次：計算機層、通訊網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)庫層、工具層。

工具層介于應(yīng)用系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的軟件工具的集合。包括開發(fā)工具和集成工具。數(shù)據(jù)庫層是計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，處于通訊網(wǎng)絡(luò)層之上，在計算機網(wǎng)絡(luò)的支持下，為應(yīng)用系統(tǒng)提供信息存儲、管理、共享和集成的手段。本系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)庫及管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。計量信息共享平臺均采用關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計關(guān)鍵是表的設(shè)計，信息共享平臺應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫表有兩種：本地數(shù)據(jù)庫表；管理層數(shù)據(jù)庫表。通訊網(wǎng)絡(luò)層是計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通訊的載體和樞紐，計量信息共享平臺通過完落系統(tǒng)，是計算機之間、計算機與計量設(shè)備之間連接，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成，支持和保障了計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息集成。采用混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，TCP/IP協(xié)議。計算機層是支撐系統(tǒng)的底層。本系統(tǒng)要求客戶端計算機為PⅢ以上，安裝Windows2000Professionnal；服務(wù)器設(shè)計為雙冗余、群集方式，運行MicrosoftWindows2000AdvanceServer。

5.6人機監(jiān)控界面設(shè)計

監(jiān)控畫面是人機交互的界面，一個軟件系統(tǒng)是否成功，最終的檢查標(biāo)準(zhǔn)是它能否使用戶感到滿意。本系統(tǒng)人機交互包括兩個方面：一方面是人對系統(tǒng)的輸入，包括向系統(tǒng)下達的命令，提供的命令參數(shù)和系統(tǒng)所需要的其它輸入信息；另一方面是系統(tǒng)向人提供信息，即輸出。輸出信息一般有三種：提示信息；系統(tǒng)向人報告的計算或處理結(jié)果；系統(tǒng)對輸入操作的反饋信息。本著使用簡便、界面一致、及時反饋與美觀的原則，結(jié)合計量信息共享平臺的功能需求，應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行系統(tǒng)的人機界面設(shè)計。

6結(jié)束語

以上詳細(xì)論述了安鋼計量信息平臺的總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，將整個系統(tǒng)按照橫向和縱向分層介紹，采用具體的方案設(shè)計了安鋼信息計量平臺。該系統(tǒng)在實際中得以很好的應(yīng)用。

參考文獻

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篇(5)

[關(guān)鍵詞]平衡機器人 系統(tǒng)控制界面設(shè)計

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）18-0018-03

正文：

平衡康復(fù)機器人融合了機器人技術(shù)、康復(fù)醫(yī)療理論，人體平衡理論，壓力傳感器技術(shù)，計算機技術(shù)等，是國內(nèi)外研究的熱點。平衡康復(fù)機器人通過分析作用于壓力板的足底壓力數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地測量平衡能力，通過壓力板的生物反饋訓(xùn)練來訓(xùn)練平衡能力以達到康復(fù)治療的效果。平衡康復(fù)機器人是平衡能力患者的一大福音，是醫(yī)療人員的得力助手，有著廣闊的前景和需求。

1.研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外康復(fù)機器人起步早，投入資金充足，目前已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈，歐洲早在2000年就取得了康復(fù)訓(xùn)練器的進展。

現(xiàn)在國外市面上已經(jīng)有著幾款不俗的平衡康復(fù)機器人可供選購，下面就對他們進行介紹：

①意大利Tecnobody公司研發(fā)的Tecnobody PK254P：

Tecnobody PK254P是一款集平衡測試盒平衡訓(xùn)練于一體的康復(fù)機器人。Tecnobody PK254P提供了不同姿勢下的平衡測量和平衡訓(xùn)練，主要分為動態(tài)測量和測試、靜態(tài)平衡和測試、軸向平衡和測試、坐姿下測量和測試。其控制系統(tǒng)軟件也圍繞著其功能有評估、訓(xùn)練和反饋幾大模塊，軟件還提供了病人資料管理以供數(shù)據(jù)的存儲和讀取。機器人主要是用于評定/訓(xùn)練受試者運動控制能力、平衡能力（含軀干平衡能力），提高本體感覺功能。當(dāng)患者與斜板進行相互運動的時候，平板上獲得的數(shù)據(jù)是根據(jù)每個單一運動轉(zhuǎn)化為電脈沖而得到，并且把所得數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)诫娔X。軟件將對這些電脈沖進行詳細(xì)分析，之后便在電腦控制端將顯示出一個描跡，這與斜板上的成角運動或在其上施加的力是一致的。

②德國的Zebris公司研制的平衡訓(xùn)練器POSTUROMED（如圖1）：

POSTUROMED是一種神經(jīng)矯形治療裝置。是利用其不穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)性，用以治療和訓(xùn)練病理性身體姿勢改變的設(shè)備，尤其是側(cè)重對身體承重關(guān)節(jié)的功能性不穩(wěn)定的訓(xùn)練。POSTUROMED可應(yīng)用于神經(jīng)康復(fù)，疼痛的治療，平衡能力及感覺運動的訓(xùn)練，達到以下目的：（1）身體承重關(guān)節(jié)的功能穩(wěn)定性。（2）部分的疼痛治療，尤其是影響到運動系統(tǒng)的慢性背部和姿勢性的疼痛。（3）預(yù)防性的協(xié)調(diào)功能訓(xùn)練。

系統(tǒng)通過交互式訓(xùn)練與姿勢本體感覺的治療緊密結(jié)合在一起，有嚴(yán)格的姿勢訓(xùn)練原則。通過從簡單到復(fù)雜的七個治療與階段，使治療效果達到最大化?？梢哉{(diào)節(jié)的不穩(wěn)定表面治療對于治療病理性的姿勢反應(yīng)度和關(guān)節(jié)活動功能的不穩(wěn)定性有著良好的效果。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近幾年國內(nèi)的一些大學(xué)也開始相關(guān)研發(fā)然而國內(nèi)研究還與國外有著較大差距，尚沒有類似國外biodex balance_sd集平衡測試、平衡訓(xùn)練與一體的，人機交互較好的平衡康復(fù)機器人的出現(xiàn)，在平衡測試和訓(xùn)練的理論研究方面也略顯不足，國內(nèi)大多還停留在針對國外現(xiàn)有平衡測試儀信度和效度的研究上，在平衡測試方法上也沒有形成統(tǒng)一的平衡測試標(biāo)準(zhǔn)。

①Sway 機器人

Sway 機器人是哈爾濱工程大學(xué)制作的雙輪移動機器人的實物，如圖2所示：Sway 機器人由上位機和機器人車體兩個主要部分構(gòu)成，兩者是分開的，通過無線通訊交換數(shù)據(jù)。

機器人的車體系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示：該機器人采用Cygnal公司推出的C8051F005單片機作為人機交互上位機的控制核心。車體的傾斜角度檢測儀采用AD公司推出的雙軸加速度傳感器ADXL202以及反射式的紅外線距離傳感器。利用PWM技術(shù)控制兩臺直流電機的轉(zhuǎn)速。上位機與機器人之間的數(shù)據(jù)通信采用迅通生產(chǎn)的PTR2000超小型、超低功耗高速無線收發(fā)數(shù)傳MODEM。人機交互界面則采用240×128圖形液晶點陣、方向搖桿及按鍵?；谶@些完備而又可靠的硬件設(shè)計，此機器人也使用了一套獨特的軟件算法，實現(xiàn)了Sway的平衡控制與數(shù)據(jù)交換功能，如圖3所示。

1.3 目前的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)

平衡機器人的研究經(jīng)歷了二十多年的不斷發(fā)展，不僅結(jié)構(gòu)、形式與功能上有很大改善，訓(xùn)練方法也隨著社會的進步逐步增多。作為幫助人訓(xùn)練平衡能力的機器，機械結(jié)構(gòu)的合理性，智能控制的有效性，系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，人機交互的輔等等決定了它的研究還有待提高。當(dāng)前，國外人體平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展，但其操作復(fù)雜，價格高昂；國內(nèi)對平衡機器人的研究水平還仍然處于初級階段，雖然也出現(xiàn)了不少研究成果，但還未生產(chǎn)出真正投入使用的產(chǎn)品，研究方面還存在著以下問題：

（1）康復(fù)訓(xùn)練較為被動，模式單調(diào)枯燥。

（2）測試、訓(xùn)練模式單一，過分依賴醫(yī)師。

（3）缺乏康復(fù)理論的指導(dǎo)。

而我國的平衡康復(fù)機器人較國外還有一定的差距，雖然已經(jīng)有相當(dāng)一部分國產(chǎn)康復(fù)機器人投入市場且性價比較高，但是在功能和結(jié)構(gòu)上還有如下缺陷：

（1）平衡訓(xùn)練模塊薄弱

（2）動態(tài)平衡功能不足

2.平衡訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

（1）安全性原則：因為患者進行平衡訓(xùn)練時要站在平衡訓(xùn)練系統(tǒng)測試平臺上，所以必須優(yōu)先考慮在使用時患者是否康復(fù)訓(xùn)練機器人產(chǎn)生干涉，平衡訓(xùn)練系統(tǒng)本身不會對患者造成傷害，并且保證患者在運動中不會因為站立不穩(wěn)跌倒而受到傷害。

（2）有效性原則：這里所指的有效性是指平衡測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)能夠完成規(guī)定的動作，如按照一定軌跡進行運動，從而帶動患者進行有效的平衡訓(xùn)練，同時，在檢測患者的平衡能力時，儀器受系統(tǒng)誤差和隨機誤差的影響較小，從而有效的測得所需的數(shù)據(jù)。這也是對平衡訓(xùn)練機器人的基本要求。

（3）經(jīng)濟性原則：所設(shè)計的平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)能否廣泛的推廣很大程度上取決于下平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)是否有較為適合的經(jīng)濟成本。目前很多國外生產(chǎn)的平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)由于造價成本過高導(dǎo)致其應(yīng)用范圍只局限于大型的醫(yī)療機構(gòu)，而限制了平衡訓(xùn)練系統(tǒng)在國內(nèi)的進一步推廣。因而從降低成本的角度上來說，設(shè)計該平衡訓(xùn)練系統(tǒng)時，在保證有效性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡可能的簡化機構(gòu)，并且使用合適的材料。

（4）創(chuàng)造性原則：創(chuàng)造是人類的本領(lǐng)。人類如果不發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，生產(chǎn)就不能發(fā)展，科技就不會進步，也就沒有人類的今天。設(shè)計只有作為一種創(chuàng)造性活動才具有強大的生命力。因循守舊，不敢創(chuàng)新，只能永遠(yuǎn)落在別人后面。特別是在當(dāng)今世界科技飛速發(fā)展的情況下，在機械設(shè)計中貫徹創(chuàng)造性原則尤為重要。

（5）以市場需求為導(dǎo)向的原則：機械設(shè)計作為一種生產(chǎn)活動，與市場是緊密聯(lián)系在一起的。從確定設(shè)計課題，使用要求，技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計與制造工期到拿出總體方案，進行可行性論證，綜合效用分析（著眼于實際使用效果的綜合分析），盈虧分析直至具體設(shè)計，試制，鑒定，產(chǎn)品投放市場后的信息反饋等都是緊緊圍繞市場需求來運作的。設(shè)計人員要時時刻刻想著如何設(shè)計才能使產(chǎn)品具有競爭力，能夠占領(lǐng)市場，受到用戶青睞。

（6）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則：標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化簡稱為“三化”?！叭笔俏覈F(xiàn)行的一項很重要的技術(shù)政策，在機械設(shè)計中要認(rèn)真貫徹執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)化是指將產(chǎn)品（特別是零部件）的質(zhì)量，規(guī)格，性能，結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)指標(biāo)加以統(tǒng)一規(guī)定并作為標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。貫徹“三化”的好處主要是：減輕了設(shè)計開發(fā)的工作量，提高了設(shè)計質(zhì)量，同時也縮短生產(chǎn)周期；減少了刀具和量具的規(guī)格，更有利于設(shè)計與制造，也降低了生產(chǎn)成本；便于組織標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)模化，專門化，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約材料，降低成本；提高互換性，便于維修；便于國家的宏觀管理與調(diào)控以及內(nèi)，外貿(mào)易；便于評價產(chǎn)品質(zhì)量，解決經(jīng)濟糾紛。

（7）整體優(yōu)化原則：設(shè)計要貫徹“系統(tǒng)化”和優(yōu)化的思想。性能最好的機器其內(nèi)部零件不一定是最好的；性能最好的機器也不一定是效益最好的機器；只要是有利于整體優(yōu)化，機械部件也可以考慮用電子或其他元器件替代?？傊O(shè)計人員要將設(shè)計方案放在大系統(tǒng)中去考慮，尋求最優(yōu)，要從經(jīng)濟，技術(shù)，社會效益等各方面去分析，計算，權(quán)衡利弊，盡量使設(shè)計效果達到最佳。

（8）人機工程原則：機器是為人服務(wù)的，但也是需要人去操作使用的。如何使機器適應(yīng)人的操作要求，人機合一后，投入產(chǎn)出比率高，整體效果最好，這是擺在設(shè)計人員面前的一個課題。好的設(shè)計一定要符合人機工程學(xué)原理。

3.機器人控制系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1 平衡機器人的工作原理

該傳動系統(tǒng)主要是由電機，鏈傳動系統(tǒng)，絲桿螺母副，彈簧及彈簧導(dǎo)向管組成的，如圖4所示。根據(jù)傳動系統(tǒng)圖容易看出，該機構(gòu)由電動機帶動與電機軸相連的鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈條將電機的轉(zhuǎn)動傳遞到三根不同直徑的螺母絲桿運動副上，由于三根絲桿的直徑不相同，造成了絲桿的軸向運動距離不同，進而實現(xiàn)了不同方向上的傾斜運動，通過彈簧導(dǎo)向管實現(xiàn)變阻尼的傾斜運動。絲桿盤上均勻分布有8根彈簧導(dǎo)管，彈簧將絲桿板與訓(xùn)練板連接在一起，從而將絲桿板兩個方向上的傾斜運動轉(zhuǎn)移到訓(xùn)練板，拉動訓(xùn)練板兩個方向上的運動。

4.機器人控制系統(tǒng)總體方案---基于labview的控制軟件設(shè)計

Labview擁有強大的界面控制編程功能。平衡機器人需要進行的一系列訓(xùn)練與測試，都可以用Labview軟件進行仿真設(shè)計，為使用者提供簡約易懂的畫面指導(dǎo)，使機器人在操作上和心理上都更易讓人接受。

4.1 平衡系統(tǒng)人機界面設(shè)計

根據(jù)平衡機器人的功能要求以及平衡問題出現(xiàn)的不同原因，人機界面進行編程設(shè)計時，需實現(xiàn)多種模式要求，如圖5所示。

（1）迷宮控制

迷宮控制訓(xùn)練模式能夠讓病患在靜態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境迷宮中隨著一可重復(fù)生成的型態(tài)移動，如圖6所示。基本調(diào)節(jié)模式與穩(wěn)定度極限相似。使用者可根據(jù)自身的情況，隨意調(diào)整迷宮等級以創(chuàng)造簡單或復(fù)雜的環(huán)境來操縱。由靜態(tài)模式改變至動態(tài)模式會加速其康復(fù)進程。打分是以百分比為基礎(chǔ)且等于所有擊中目標(biāo)數(shù)/總的設(shè)定目標(biāo)數(shù)。

（7）隨機控制

為了加強病患的運動神經(jīng)控制與內(nèi)耳前庭的訓(xùn)練，平衡機器人需要設(shè)置隨機控制訓(xùn)練，如圖7所示。這種訓(xùn)練在靜態(tài)模式和動態(tài)模式下都可以進行。在靜態(tài)模式中，病患可在其傾斜蓋運動，移動光標(biāo)讓其始終保持在移動目標(biāo)中。在動態(tài)模式中，病患必須同時使用臀部、膝蓋與腳踝以在隨機移動目標(biāo)內(nèi)操縱平臺光標(biāo)。

（8）測試模式

為了可讓醫(yī)療人員量化病患在一靜態(tài)或者不穩(wěn)定的表面維持動態(tài)單向或雙向姿勢穩(wěn)定度，以此來評估病患之神經(jīng)肌控制，所以平衡機器人需要讓病患進行平衡系統(tǒng)測試，如圖8所示。

靜態(tài)測試是用來測病患的重力中心的角度偏離能力。身體重量會在靜態(tài)量測中發(fā)揮作用。人之重力中心大約為其體重的55%。當(dāng)選擇靜態(tài)模式時，軟件會提示選擇您的重量，根據(jù)使用者所選的重量可提供一個適當(dāng)?shù)撵o態(tài)量測刻度。此模式測試用于移動障礙之基線測試，用在內(nèi)耳前庭失常和整形外科病患都是理想的情況。若靜態(tài)測試分?jǐn)?shù)良好，患者可進步至動態(tài)測試與訓(xùn)練。

在動態(tài)測試模式中，病患的能力檢測可從控制該平臺角度的課程量化為鎖住位置的變化來反應(yīng)，也可計算為隨著時間偏斜的程度。較大之變化程度意味著比較遲緩的神經(jīng)肌反應(yīng)。進一步神經(jīng)肌活力狀態(tài)可以從前/后與中間/側(cè)向平臺傾斜量化而獲得。預(yù)期數(shù)值與比較報告可用于繪制病患表現(xiàn)之圖表，雙向比較可快速地將每一下肢間的不同做出比較。

同樣根據(jù)平衡問題出現(xiàn)的幾個因素的不同，需要進行的平衡測試有姿勢穩(wěn)定度，穩(wěn)定度極限，運動員單腳與跌倒風(fēng)險四個模式。運動員單腳與跌倒風(fēng)險的測試結(jié)果都可與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)做比較。姿勢穩(wěn)定度與穩(wěn)定度極限測試可在不同困難程度下得到。雙向報告（以一腳站立之姿勢穩(wěn)定度表現(xiàn)與另一只腳站立之比較）可在姿勢穩(wěn)定度測試下的更多選擇中得到。

5.結(jié)論

本文旨在設(shè)計一款能夠進行訓(xùn)練與測試的平衡機器人，并實現(xiàn)對它的系統(tǒng)控制研究。在對國內(nèi)外平衡機器人發(fā)展現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前平衡的一些原理及訓(xùn)練方法，提出了平衡機器人，并闡述了其控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程。主要完成的內(nèi)容如下：

（1）從力學(xué)角度和生理角度分析了平衡對于人體的重要性以及一些影響平衡能力的因素。分析比較了觀察法、量表評定法以及平衡儀評定法，最終選擇了平衡儀評定法來支持平衡機器人的評定。接著從安全性、經(jīng)濟性、有效性、創(chuàng)造性、整體性等方面強調(diào)了平衡訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計時要遵循的一些基本原則，最后比較了傳統(tǒng)靜態(tài)平衡訓(xùn)練法、Bobath平衡訓(xùn)練法以及平衡儀訓(xùn)練法的優(yōu)缺點及適用范圍，最終選擇平衡儀訓(xùn)練法作為平衡機器人的訓(xùn)練方案。

（2）平衡機器人控制方案的設(shè)計。從保持穩(wěn)定性、實現(xiàn)不同的平衡訓(xùn)練模式、保持安全性、心理上易于接受四個方面提出了對平衡機器人的設(shè)計要求。明確了平衡機器人需要實現(xiàn)的一些功能，完成了機器人的建模，并介紹了平衡機器人的工作原理方式。對MATLAB、C#以及LabVIEW這些可以進行界面控制的軟件進行了分析，比較了它們的優(yōu)缺點，最終選擇LabVIEW作為的界面編程軟件。

（3）根據(jù)平衡機器人需要進行的訓(xùn)練及測試任務(wù)，利用LabVIEW對它的人機互動界面進行了編程設(shè)計與仿真分析，實現(xiàn)了對機器人界面的控制。并對幾種訓(xùn)練及測試模式作出了詳細(xì)的分析說明，讓患者根據(jù)自身狀況選擇合適的康復(fù)訓(xùn)練。

參考文獻

篇(6)

關(guān)鍵詞：高校體育；體育教學(xué)；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)教育；網(wǎng)絡(luò)課程

中圖分類號：G807．04 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007―3612(2006)10－1416－02

網(wǎng)絡(luò)課程作為信息時代的產(chǎn)物，為高校體育教育的發(fā)展和質(zhì)量提高創(chuàng)造了極為有利的條件。面對新世紀(jì)的挑戰(zhàn)，教育部開始實施新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程?；诖?，我們設(shè)計和開發(fā)了高校體育教育網(wǎng)絡(luò)課程，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高校體育網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式進行探索與實踐，希冀給傳統(tǒng)的高校體育教學(xué)模式的改革帶來一些啟示與思考。

1 高校體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計思想

1．1　設(shè)計高校體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的基本指導(dǎo)思想

1．1．1　應(yīng)重視對課程的二次開發(fā) 網(wǎng)絡(luò)課程不應(yīng)是書本內(nèi)容、傳統(tǒng)課程的搬家，或者僅僅是傳統(tǒng)課程的多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化，而應(yīng)成為能夠體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)優(yōu)勢的網(wǎng)絡(luò)課程。課程內(nèi)容的選擇應(yīng)該按照網(wǎng)絡(luò)課程的特點，對教學(xué)內(nèi)容進行理解、消化和篩選。

1．1．2　交互性要強　注意通過多媒體和網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)師生交互、生生交互和人機交互，使網(wǎng)絡(luò)課程所表現(xiàn)出來的教材既生動，又有很強的交互性，從而構(gòu)建一個豐富多彩的課程學(xué)習(xí)環(huán)境。

1．1．3　靈活多樣的學(xué)習(xí)模式 采用同步教學(xué)或分布式異步教學(xué)模式，學(xué)生可以隨時隨地選擇不同的教學(xué)內(nèi)容進行自主學(xué)習(xí)。

1．1．4　教學(xué)資源庫的資源要豐富 在網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)時，學(xué)生和教師之間存在著時間和空間上的分離。這樣，教學(xué)資源庫便成為學(xué)生直接的和主要的學(xué)習(xí)途徑。因此，教學(xué)資源庫一定要豐富多彩，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

1．1．5　方便使用 網(wǎng)絡(luò)課程不應(yīng)該含有復(fù)雜的操作技巧，使得學(xué)生上網(wǎng)后就能夠方便地進入任何內(nèi)容。這就要求網(wǎng)絡(luò)課程的人機界面設(shè)計要高度的人性化。

1．2　設(shè)計高校體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的基本原則

1．2．1 以方便學(xué)生學(xué)習(xí)為根本原則 學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。建設(shè)體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的目的就在于便于學(xué)生學(xué)習(xí)。因此，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)課程時，必須根據(jù)大學(xué)生身心發(fā)展的特點和他們文化層次較高的優(yōu)勢，充分分析學(xué)生的各種需求，一切以最大程度地方便學(xué)生的學(xué)習(xí)作為根本的出發(fā)點。

1．2．2　突出體育運動的特點 體育運動的特點在于它的運動性和實踐性。運動性指的是無論是那類項目的教學(xué)活動，都牽涉到身體運動。這個特點就決定了體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程不同于別的課程，要通過身體的運動使學(xué)生學(xué)習(xí)運動，學(xué)會運動。實踐性指的是學(xué)生僅僅通過網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)并不能夠完全掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，尚需要通過親身的運動實踐去學(xué)習(xí)，去體會，不斷地發(fā)現(xiàn)錯誤，糾正錯誤，才能完全掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。這兩個特點決定了體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的展示手段必須要多樣化，既要有相關(guān)知識的介紹，又要通過動作錄象、動畫和動作分析和解析加深學(xué)生對運動技術(shù)的理解，同時要求教師通過相應(yīng)的交互手段加強對學(xué)生運動實踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

2　體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計和開發(fā)

2．1　分析與選題　從下述三個方面論證網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)的必要性，以確定網(wǎng)絡(luò)課程的選題和定位問題。

2．1．1　社會的需求　網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是最重要的現(xiàn)代教育手段，是時代和社會發(fā)展到今天的必然。而體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程在國內(nèi)甚少。有必要對此進行嘗試。

2．1．2　學(xué)生的需求　隨著大學(xué)生課程數(shù)量的不斷增多，各門課程的課時數(shù)不斷壓縮。因此，在更為有限的學(xué)時中要掌握更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，必須在課堂教學(xué)之外，輔助以先進的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段。同時，大學(xué)教育不僅僅讓學(xué)生學(xué)會知識，更重要的是，要讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。開發(fā)體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程正是順應(yīng)這個潮流。不僅可作為常規(guī)教學(xué)的重要輔助手段，更可以提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的場所。

2．1．3 可行性 我們申請到廣東省教育廳重點科研課題《高校公共體育多媒體教學(xué)開發(fā)與應(yīng)用》和暨南大學(xué)科研課題《暨南大學(xué)體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫》建設(shè)。我們以此課題作為基礎(chǔ)，加之學(xué)校具有比較先進的網(wǎng)絡(luò)教育設(shè)備，學(xué)科具有一支專業(yè)基礎(chǔ)扎實并具有敬業(yè)精神的教師隊伍。這些都為建設(shè)高校體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程提供了很好的平臺和強力保證。

2．2　腳本的撰寫

2．2．1　文字腳本的撰寫 文字的撰寫在內(nèi)容上不僅要考慮教學(xué)知識點，還要將教師的講解過程用文字清晰地表達出來，尤其要注明技術(shù)動作要點、難點、易反錯誤與糾正方法，另外還要在引入圖形圖片、動畫及視頻的文字處及超文本連接處作出標(biāo)記供后期的制作者使用。實際撰寫時，要求撰寫的教師以教學(xué)大綱作為基礎(chǔ)，并結(jié)合本專業(yè)的教學(xué)和學(xué)習(xí)特點。

2．2．2　制作腳本的撰寫 通過制作腳本，才能將各知識主題的超媒體結(jié)構(gòu)中的各種媒體表現(xiàn)形式、策略、情境變?yōu)楝F(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，變?yōu)楝F(xiàn)實的文本、音頻、視頻、動畫、虛擬現(xiàn)實和多媒體應(yīng)用程序，集成于Web應(yīng)用程序之中。同時在這階段，開發(fā)出各種公用的認(rèn)知工具和教學(xué)管理工具。

2．3　體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2．3．1　結(jié)構(gòu)設(shè)計　結(jié)構(gòu)設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計的重要工作，它包括功能設(shè)計和知識結(jié)構(gòu)設(shè)計。功能設(shè)計的基本原則是滿足使用者的需求，使用方便。知識結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以有利于體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的層次體系并有利于實現(xiàn)個別化學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散和創(chuàng)造性思維。

2．3．2　知識結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要內(nèi)容以三級結(jié)構(gòu)形式反映。主頁面是一級結(jié)構(gòu)(一級頁面)，列有總目錄，包括田徑、籃球、排球、足球、乒乓球、網(wǎng)球、武術(shù)等一系列的運動項目。從一級頁面的總目錄點擊各項目，進入二級結(jié)構(gòu)，即各單項頁面。單項頁面列有本項目的細(xì)分章節(jié)內(nèi)容，由此點擊進入三級結(jié)構(gòu)，該頁面是主要學(xué)習(xí)內(nèi)容細(xì)分的頁面，點擊進入具體學(xué)習(xí)內(nèi)容。每級頁面都設(shè)有轉(zhuǎn)入其它頁面的導(dǎo)航鍵，以便于學(xué)生學(xué)習(xí)其它技術(shù)動作及知識點的查詢。

2．3．3　功能結(jié)構(gòu)設(shè)計 功能設(shè)計的總原則是滿足使用者的各種需求。鑒于體育課程學(xué)習(xí)的運動性特征，我們在主要教學(xué)內(nèi)容均以視頻教學(xué)為主，拍攝健將級專業(yè)人員的技術(shù)動作，配合聲音解釋，尤其注意結(jié)合慢動作解析，配音來講解該技術(shù)動作方法、要點、難點、易反錯誤與糾正方法、練習(xí)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在籃球、排球等技戰(zhàn)術(shù)教學(xué)時，運用FLash等工具，并輔之配音解釋，顯示具體戰(zhàn)術(shù)的動態(tài)變化。

2．4　導(dǎo)航設(shè)計　導(dǎo)航設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)課程的重要部分，良好的導(dǎo)航可方便學(xué)習(xí)者進入學(xué)習(xí)，減少其他信息的干擾，提高學(xué)習(xí)效率。簡單明了的導(dǎo)航表現(xiàn)為信息服務(wù)分類的明晰、導(dǎo)航策略的簡單易學(xué)，整個站點的頁面保持統(tǒng)一的導(dǎo)航策略，會使學(xué)習(xí)者迅速進入到學(xué)習(xí)中去，減少信息迷航的可能。根據(jù)需要，可以采用多種導(dǎo)航方式如線索導(dǎo)航、瀏覽導(dǎo)航并輔之以聲音導(dǎo)

航的方式，這些導(dǎo)航方式的選擇主要依是否方便學(xué)生學(xué)習(xí)而定。網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者是主動的探索者，學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)過程由學(xué)習(xí)者自己掌握，如果學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中缺乏教師的指導(dǎo)，易發(fā)生迷航，因而，設(shè)計導(dǎo)航尤為重要。常用的導(dǎo)航方式有：演示導(dǎo)航、檢索導(dǎo)航、瀏覽導(dǎo)航、線索導(dǎo)航、書簽導(dǎo)航、菜單導(dǎo)航等。

本網(wǎng)絡(luò)程中主要通過導(dǎo)航條、導(dǎo)航圖、圖文鏈接等方式實現(xiàn)導(dǎo)航。在每個頁面，都有前進和后退的標(biāo)識圖標(biāo)并始終保持一致。而且，在任意頁面，均有隨時進入主頁的圖標(biāo)和直接進入其他項目的圖標(biāo)(各項目圖標(biāo)以該項目的代表性標(biāo)志表明，如籃球項目用籃球)，便于點擊后直接進入該項目。

2．5　界面設(shè)計　界面是學(xué)習(xí)者與計算機進行人機交互的窗口，包括顯示界面和操作界面。在設(shè)計時注重界面友好，操作方面，交互性強可控性強。本網(wǎng)絡(luò)課程在設(shè)計時主要遵循以下原則：1)采用形象生動的動畫圖標(biāo)作功能菜單按鈕，其始終位于屏幕的上部，方便學(xué)習(xí)者隨時進入任一功能模塊；2)選擇章節(jié)內(nèi)容進入后，采用簡明直觀的按鈕作為節(jié)內(nèi)容選擇，其始終位于學(xué)習(xí)內(nèi)容的左邊，方便學(xué)習(xí)者隨時進入任一節(jié)學(xué)習(xí)。3)相關(guān)內(nèi)容采用新開窗口的形式呈現(xiàn)，兩窗口可任意切換，并可調(diào)整大小。

2．6　反饋設(shè)計　運動學(xué)習(xí)有別于其他課程學(xué)習(xí)的最重要的特點之一，在于它不僅僅是知識的學(xué)習(xí)和掌握，而且要通過實際的運動實踐去理解和體會。所以，即或通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)對需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容建立基本概念后，學(xué)習(xí)者還需要通過在運動場地上進行具體實踐來加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。而且在學(xué)習(xí)的過程中，還會不斷遇到理論和實踐結(jié)合的問題。所以，在設(shè)計體育網(wǎng)絡(luò)課程時，注意人機、師生、生生之間的交互作用尤其重要。學(xué)習(xí)者在理論學(xué)習(xí)時遇到的問題要能夠通過反饋渠道及時反饋給有關(guān)的專業(yè)教師(或同學(xué))。因此，我們在主頁和每個項目的次級頁面均設(shè)置了交互平臺，給出學(xué)習(xí)者請教的對象(負(fù)責(zé)的教師)的聯(lián)絡(luò)方式，通過BBS等進行交互。

3　總結(jié)與展望

體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)是基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)的重要組成部分，是實施現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程，形成開放式教育網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建終身教育和終生體育體系，建立全民教育教學(xué)資源的重要環(huán)節(jié)。我們通過組織高校體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，對體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)積累了一些經(jīng)驗，希冀拋磚引玉，吸引更多的專業(yè)人員投身到體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)。

我們相信，隨著人們對網(wǎng)絡(luò)課程認(rèn)識的不斷深化，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，體育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程必將迎來它的高速發(fā)展時代。

投稿日期：2005－11－16

基金項目：廣東省“十五”規(guī)劃課題，全國高校論文報告會獲一等獎。

篇(7)

1.課題名稱：

鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)

2.項目研究背景：

所要編寫的結(jié)構(gòu)程序是混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件，即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等，連接而構(gòu)成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。

編寫算例使用建設(shè)部最新出臺的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》gb50010-xx,該規(guī)范與原混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gbj10-89相比，新增內(nèi)容約占15%，有重大修訂的內(nèi)容約占35%，保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50%，規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范實施以來的實踐經(jīng)驗，借鑒了國外先進標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

3.項目研究意義：

建筑中，結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān)，對發(fā)展新技術(shù)。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結(jié)構(gòu)計算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多，并且所涉及的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化，更加劇了房屋設(shè)計的復(fù)雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設(shè)計。這樣，結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。

一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決，結(jié)構(gòu)計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計工作了，因此原來在學(xué)校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn)，

4.文獻研究概況

在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有些內(nèi)容是一樣的，做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時關(guān)鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(gbj68-84)該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵守的準(zhǔn)則，這些規(guī)范均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物(包括一般構(gòu)筑物)的整個結(jié)構(gòu)，以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ);適用于結(jié)構(gòu)的使用階段，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標(biāo)準(zhǔn)引進了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定，即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機變量，使設(shè)計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，屬于“概率設(shè)計法”，這是設(shè)計思想上的重要演進。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設(shè)計規(guī)范(或標(biāo)準(zhǔn))中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法是迄今為止采用最廣泛的國家。

結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)常見的作用效應(yīng)有：

1.內(nèi)力。

軸向力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力;

剪力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力;

彎矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩;

扭矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。

2.應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。

5.變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。

6.應(yīng)變：如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。

極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類：

1.承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)：

(1)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);

(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載;(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系;

(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。

2.正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：

(1)影響正常使用或外觀的變形;

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)，是在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟之間選擇一種合理的平衡，力求以最低的代價，使所建造的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi)，能滿足預(yù)定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的，人們采用過多種設(shè)計方法。以現(xiàn)代觀點看，可劃分為定值設(shè)計法和概率設(shè)計法兩大類。

1.定值設(shè)計法。將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素(如荷載、材料強度、幾何參數(shù)、計算公式精度等)看作非隨機變量，而且采用以經(jīng)驗為主確定的安全系數(shù)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即確定性方法。此方法要求任何情況下結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)s(內(nèi)力、變形、裂縫寬度等)不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)抗力r(強度、剛度、抗裂度等)，即s≤r。在20世紀(jì)70年代中期前，我國和國外主要都采用這種方法。2.概率設(shè)計法：將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素看作隨機變量，而且采用以統(tǒng)計為主確定的失效概率或可靠指標(biāo)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設(shè)計結(jié)構(gòu)，也就是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)3大于結(jié)構(gòu)抗力r(s>r)的概率應(yīng)小于某個可以接受的規(guī)定值。這種方法是20世紀(jì)40年代提出來的，至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法開始由定值法向概率法過渡。

面向?qū)ο缶幊?/p>

使創(chuàng)建windows程序較為容易的關(guān)鍵技術(shù)是面向?qū)ο缶幊?，或oop。這種技術(shù)可以創(chuàng)建可重用組建，它是程序的組成模塊。

幾個定義

控件提供程序可見界面的可重用對象?？丶氖纠形谋究颉?biāo)簽和命令按鈕。

事件由用戶或操作系統(tǒng)引發(fā)的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標(biāo)、一段時間的限制，或從端口接收數(shù)據(jù)。

方法嵌入在對象定義中的程序代碼，它定義對象怎樣處理信息并響應(yīng)某事件。例如，數(shù)據(jù)庫對象有打開紀(jì)錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。

對象程序的基本元素，它含有定義其特征的屬性，定義其任務(wù)和識別它可以響應(yīng)的事件的方法?？丶痛绑w是visualbasic中所有對象的示例。

過程為完成任務(wù)而編寫的代碼段。過程通常用于響應(yīng)特定的事件。

屬性對象的特征，如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀，有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數(shù)據(jù)和從對象取回信息。

5.設(shè)計主要內(nèi)容

本軟件適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計要完成的工作包括：

1.平面鋼架分析程序的改造

對結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求：

(1)編寫自動生成節(jié)點坐標(biāo)和單元節(jié)點編號的程序，或以圖形方式輸入計算簡圖。

(2)修改程序，使之適合多工況內(nèi)力計算;(3)根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計適當(dāng)?shù)娜藱C界面。輸出應(yīng)可選的顯示各構(gòu)件端力和內(nèi)力圖。

2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計程序

(1)根據(jù)有關(guān)的規(guī)范，應(yīng)明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風(fēng)荷載和地震作用等)的計算方法，在次基礎(chǔ)上編寫自動生成各種荷載作用下的結(jié)點荷載和單元荷載的程序。

地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經(jīng)驗公式確定。

(2)計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內(nèi)力。計算結(jié)構(gòu)存放在各自的桿端力(隨機)文件中。

對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調(diào)幅。

(3)在(2)中產(chǎn)生的桿端力文件基礎(chǔ)上，分別計算各種可能的荷載組合下，梁、柱控制截面的內(nèi)力。計算結(jié)果存放在適當(dāng)?shù)奈募小?/p>

(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合，同時給出截面配筋。

梁、柱截面配筋的確定應(yīng)考慮抗震設(shè)計的要求。

3.位移。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。

4.撓度。構(gòu)件軸線或中面上某點在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。

(5)部分編程較熟練的同學(xué)可根據(jù)計算結(jié)果和構(gòu)造規(guī)定，用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。

5.成果形式

本畢業(yè)設(shè)計的成果應(yīng)包括：

1.可運行的、并能給出正確計算結(jié)果的源程序

在存放源程序的軟盤中，應(yīng)至少有一個算例的數(shù)據(jù)文件，可在基本不需另外鍵入數(shù)據(jù)的前提下，顯示正確地運行結(jié)果。

2.軟件使用手冊

這是為用戶準(zhǔn)備的關(guān)于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。

3.軟件說明書

這是軟件作者的工作檔案，是軟件維護的基本資料。其中應(yīng)包括：

(1)軟件所依據(jù)的工作檔案、力學(xué)和工程結(jié)構(gòu)模型的較為詳細(xì)的描述，主要的計算公式及其使用的符號的含義，重要算法的文字說明：

(2)程序的結(jié)構(gòu)：模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關(guān)系及各模塊的功能;

(3)帶有較為詳細(xì)的注釋的源程序文本。其中應(yīng)注明各標(biāo)識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和特殊算法的說明;(4)為使他人根據(jù)軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。

(5)部分編程較熟練的同學(xué)可遞交梁、柱配筋圖紙一張。

4.對自己所編程序的評價

(1)對算例計算結(jié)果的合理性進行必要的分析;

(2)總結(jié)軟件設(shè)計過程中的經(jīng)驗和及教訓(xùn)，提出設(shè)計改進意見。

以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外，其余均用計算機打印。

6.進度計劃

第一周畢業(yè)實習(xí)，參觀工程，收集資料。

第二周需求分析：描述計算機模型，編些初步的軟件說明書。

第三周軟件設(shè)計：選擇模塊劃分的方案

第四周模塊設(shè)計：數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(梁柱截面數(shù)據(jù))

或數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(可視化圖形輸入)

第五周數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(框架數(shù)據(jù)、附加荷載)

第六周模塊設(shè)計：荷載計算(恒載、活載)，相應(yīng)的內(nèi)力計算

第七周荷載計算(風(fēng)荷載、地震作用)，相應(yīng)的內(nèi)力計算

第八周模塊設(shè)計：梁配筋計算

第九周梁荷載組合，確定梁配筋

第十周梁荷載組合，確定梁配筋

第十一周模塊設(shè)計：柱配筋計算

第十二周柱荷載組合，確定柱配筋

第十三周柱荷載組合，確定柱配筋

第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;

第十五周軟件測試

第十六周整理源程序，編寫軟件說明數(shù)和用戶手冊