‘壹’ 无线传感网络求助
全新物联网安防系统
本系统通过物联网及传感网络的深入运用,实现了特定区域的安全防范以及智能控制等功能,结合人机对话以及逻辑判断技术使得系统更加灵活具有前瞻性。
系统采取独立设计,根据用户需求对系统的各项配置进行有针对性的组合,在满足用户需求的前提下,可有效避免系统的同一性(即任何2套系统之间都有较大区别),保证了系统的唯一性,并且预留用户自我修改界面,可方便用户自行对系统的各种状态进行修改。
功能说明:
安全防范部分
安防部分分为三部分1.外围周界检测及防御 2.过渡区检测及防御 3.核心区域检测及紧急防御。
1.外围周界检测及防御
此部分主要对周界进行智能分析检测,可对外围徘徊进行语音警告,并对翻越人员进行有效防御,采取智能检测可有效避免误检和漏检,通过软件智能分析可有效区分人员动物或干扰。
2.过渡区检测及防御
过渡区位于外围防御区与核心区域之间,对于住宅用户既院落部分,系统对于此部分采取跟踪定位,当外围区域被侵入后迅速定位侵入人员并启动防御措施对其进行防御,同时可结合视频设备对其进行抓拍,防御手段可根据用户要求进行有针对性的定制。
3.核心区域防御
此区域为住宅的居住部分,包括门窗的检测防御,以及会客区的紧急防御等功能,同时对房屋的主要出入口采取缓冲措施,即对出入口区域设定缓冲区,当缓冲区内存在多人的情况下系统需要多人全部身份验证后才可允许进入,可有效避免跟随以及人员内外结合进入的可能性。
紧急防御功能,此功能只在有访客到来以及核心区域被侵入的情况下才可启动,在特殊情况下保护用户的安全,同时避免了无侵入情况下的误触发的可能性。以上三个部分相互协同相互感知,彼此相互联动,大大的加强了系统的稳定性及安全性。
并且系统还具备完善的燃气泄露及消防报警功能系统在有燃气设备的区域设置了燃气检测及处理功能,当系统发现某一区域燃气浓度超标时,将第一时间通知用户不要进入,同时系统自动根据现场条件进行处理,例如关闭燃气总阀,打开通风设备以及切断相应区域电源等一系列措施,确保用户人身安全,当系统检测已无危险时会自动解除相应状态同时通知用户危险已经解除,火灾等突发情况处理同样。
同时我们充分考虑到各种不确定因素,为系统设置了备用电源系统确保住宅供电失常情况下,系统可保持一定时间的正常使用,通讯畅通无阻,避免有不法分子企图通过切断电源来入侵系统。
智能家居部分
传统智能家居无法摆脱大量的遥控器以及面板式的操作,而本系统无需任何额外的操作即可享受系统带来的高度智能化得家居享受。
1.灯光控制
在房屋各个功能区采取出入口控制以及区域定位技术,将采集数据反馈到处理单元,对数据统一分析处理并发送至控制单元,通过控制输出对各个功能区灯光进行调节控制,模式改变等。同时设置本地控制开关与系统并联使用,通过简单的操作可以进行灯光场景的设置,方便用户根据不同的使用要求进行不同的选择。
在客厅部分,系统通过出入口计数来判断区域人员数量,同时结合室内光线强度自动开启灯具,并调节光亮度以达到舒适的光线,系统根据门禁系统反馈信号,调用访客数据对客厅区域灯光模式进行选择,可由用户自行定制不同的会客以及休息等模式下,灯光开启方式数量强弱等。
在餐厅区域,系统根据处理单元自带系统时钟,以及光线条件以及人员移动,来自动调节控制灯光模式数量等,同样用户可根据个人喜好轻松DIY各种控制模式,彰显个人品味。
在主卧室设置光线感应器,可根据室内的光线来调节照明灯的亮度,以寻求最舒适的感受,同时结合人员定位当无人时自动延时关闭灯光,当用户起夜时系统将自动为其开启床头灯,同时根据其移动轨迹开启相应区域灯,避免影响他人休息。
同时灯光系统可与安防系统联动,当家中无人时如有不法分子妄想偷窃财务,系统将自动开启个别区域的灯光吓止其企图。
对于室外、装饰、泛光等照明方式的控制,将根据用户需求进行设计同时预留多种方案供用户自行切换。本系统还可以提供其它各种智能控制功能,尤其是该系统灵活方便,可根据用户的不同要求随时方便的更改,而不必对现场线路进行任何改动
2.门窗控制系统
本系统具有完善的门窗及窗帘控制功能,对于门的控制系统根据门禁系统反馈信号,通过控制输出单元直接控制电控锁的开关。窗及窗帘的控制系统采取多种控制方式,例如卧室窗的控制,系统可根据室内空气成分以及外部天气自动开窗通风,也可根据人员位置开关,还可以根据传感信号用户自选开关。卧室窗帘控制我们采取人性化控制,系统检测用户是否起床,外部光线条件,以及卧室区域是否有人等进行分析判断决定其开启或关闭,同时保留手动开关定时开关等功能供用户自由搭配选择使用。
3.居家电器控制
居家电器控制部分,系统实现了无操作自动服务,即所有电器设备只要与系统相连即可根据用户预先设定的工作模式,系统根据人员移动自动开启,以热水器为例,当用户设定好其工作模式后(水温,水量等),当用户回家或到预定时间后将自动运行至所需条件,同时也可远程设定各种参数,当用户使用时一切都已准备就绪,所有电器设备的控制我们根据用户喜好进行设计,同时预留多种模式搭配供用户自行切换使用
人机界面部分
人机界面系统是本系统实现,用户与系统沟通的窗口。我们在设计时充分征求用户意见及喜好,为其量身定做适合其个人品味的人机窗口,方便用户在系统使用过程中随时根据自己的喜好及需求对系统进行修改,轻松便捷轻松点击鼠标即可完成各种功能的搭配。
‘贰’ 无线传感器网络
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器,可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。
‘叁’ 请简要描述在无线传感网络组网实验中进行zigbee参数配置时需注意哪些问题
Zigbee:全新无线网络数据通信技术 Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全,可广泛应用于各种自动控制领域。 Zigbee的由来: 在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。 Zigbee是什么: Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。 不同的是,Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。 每个Zigbee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。 Zigbee技术的应用领域: Zigbee技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。(成都西谷曙光数字技术公司的专利技术)。 通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输: 1. 需要数据采集或监控的网点多; 2. 要求传输的数据量不大,而要求设备成本低; 3. 要求数据传输可性高,安全性高; 4. 设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块; 5. 电池供电; 6. 地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖; 7. 现有移动网络的覆盖盲区; 8. 使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。 9. 使用GPS效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。 Zigbee 技术的特点: 省电:两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间 可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。 时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。 网络容量大:可支持达65000个节点。 安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128。 高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密 Zigbee的发展前景: Zigbee技术和RFID 技术在2004年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在网络,或GOOGLE搜索栏中键入"Zigbee",你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是Zigbee技术飞速发展的时期。 Zigbee技术在我国的应用情况: 尽管,国内不少人已经开始关注Zigbee这们新技术,而且也有不少单位开始涉足Zigbee技术的开发工作,然而,由于Zigbee 本身是一种新的系统集成技术,应用软件的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套的队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司,真正将Zigbee技术开发成产品,并成功地用于解决几个领域的实际生产问题而外,尚未见到其它报道。 Zigbee 和现有移动网(GPRS,CDMA-1X)的比较: 1. 无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而Zigbee没有这笔费用; 2. 设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用Zigbee 网络,不仅Zigbee网络节点模块(相当于基站)费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手机)的价格还要低得多; 3. 通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管CDMA-1X和GPRS可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速率低很多,而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而Zigbee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。 4. 高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的Zigbee网络节点,以及其它非Zigbee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个Zigbee局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控; 5. 比起现有的移动网来,尽管Zigbee仅仅只是一个局域网,覆盖区域有限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多Zigbee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用Zigbee网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。 Zigbee与现有数传电台的比较: 1. 可靠性高:由于Zigbee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高; 2. 使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,Zigbee收法模块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5公里),最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏; 3. 抗干扰力强,保密性好,误码率低:Zigbee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术,比起一般FSK, ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离; 4. 免费频段:Zigbee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。 5. 价格低: Zigbee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一;(2.4G,250kps,3-5公里距离DSSS 数传模块每只不到1000元人民币) 怎样利用Zigbee尽快产生效益: 为了让大家能更快更好的将Zigbee技术用于解决不同应用领域的实际问题,而不需要深入了解Zigbee网络本身是如何来工作的,从而大大缩短你系统集成的时间,迅速给你带来实际经济效益。 成都西谷曙光数字技术有限公司专门向用户提供Zigbee无线网络平台的演示/应用套件,和具体应用开发培训。 这个套件包括: 1). 5个标准的演示/应用模块(其中一个用作为与计算机相连的网关节点); 2). 电池,天线等附件; 3). Zigbee网络功能演示软件; 4). 每个模块提供两个USART接口; 5). 一个标准的串口通信协议,用于将应用模块与你的计算机和传感器相连。如果我们的标准串口协议不能满足你具体应用的需要,原则上,我们可以根据你的具体要求加以修改。 利用这个套件,你可以完全按照有线网络连接来编制你的应用程序;将实际上的无线网络,当作一个一般的有线网络来加以利用。 这个套件,具有如下演示功能: 1. 演示Zigbee网络本身所具有的自动动态组网功能; 2. 演示网络中数据传输自动路由,以及数据如何在网络中传输的功能; 3. 显示网络无线链路连接状况,以及每个网络节点实际数据传输统计的功能,; 4. 演示整个网络的多种数据采集功能; 5. 演示控制中心对远端网络节点的控制功能; 6. 更重要的是,它除了具有如上的演示功能外,它还可用于实际网络布置中检查无线链路连接状况,对现场网络节点的具体布置效果进行评估和调整。这个套件中的每个模块提供两个USART接口,供用户直接编写自己的应用程序和它用。这样,用户可根据自己实际应用的需要,确定所需的网络节点数量和远端的具体设置后,就可以编写具体应用程序软件。当你的软件开发工作完成后,就可以直接使用我们提供的标准模块进行现场安装设置后,就可以工作了。
‘肆’ 无线传感器网络中的部署问题,200分!!追加!!
无线传感器网络是近几年发展起来的一种新兴技术,在条件恶劣和无人坚守的环境监测和事件跟踪中显示了很大的应用价值。节点部署是无线传感器网络工作的基础,对网络的运行情况和寿命有很大的影响。部署问题涉及覆盖、连接和节约能量消耗3个方面。该文重点讨论了网络部署中的覆盖问题,综述了现有的研究成果,总结了今后的热点研究方向,为以后的研究奠定了基础。
基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法
摘 要: 首先从视频传感器节点方向性感知特性出发,设计了一种方向可调感知模型,并以此为基础对有向传感器网络覆盖增强问题进行分析与定义;其次,提出了一种基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法PFCEA (potential field based coverage-enhancing algorithm).通过引入“质心”概念,将有向传感器网络覆盖增强问题转化为质心均匀分布问题,以质心点作圆周运动代替传感器节点传感方向的转动.质心在虚拟力作用下作扩散运动,以消除网络中感知重叠区和盲区,进而增强整个有向传感器网络覆盖.一系列仿真实验验证了该算法的有效性.
关键词: 有向传感器网络;有向感知模型;虚拟势场;覆盖增强
中图法分类号: TP393 文献标识码: A
覆盖作为传感器网络中的一个基本问题,反映了传感器网络所能提供的“感知”服务质量.优化传感器网络覆盖对于合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取任务以及提高网络生存能力都具有重要的意义[1].目前,传感器网络的初期部署有两种策略:一种是大规模的随机部署;另一种是针对特定的用途进行计划部署.由于传感器网络通常工作在复杂的环境下,而且网络中传感器节点众多,因此大都采用随机部署方式.然而,这种大规模随机投放方式很难一次性地将数目众多的传感器节点放置在适合的位置,极容易造成传感器网络覆盖的不合理(比如,局部目标区域传感器节点分布过密或过疏),进而形成感知重叠区和盲区.因此,在传感器网络初始部署后,我们需要采用覆盖增强策略以获得理想的网络覆盖性能.
目前,国内外学者相继开展了相关覆盖增强问题的研究,并取得了一定的进展[25].从目前可获取的资料来看,绝大多数覆盖问题研究都是针对基于全向感知模型(omni-directional sensing model)的传感器网络展开的[6],
即网络中节点的感知范围是一个以节点为圆心、以其感知距离为半径的圆形区域.通常采用休眠冗余节点[2,7]、
重新调整节点分布[811]或添加新节点[11]等方法实现传感器网络覆盖增强.
实际上,有向感知模型(directional sensing model)也是传感器网络中的一种典型的感知模型[12],即节点的感知范围是一个以节点为圆心、半径为其感知距离的扇形区域.由基于有向感知模型的传感器节点所构成的网络称为有向传感器网络.视频传感器网络是有向传感器网络的一个典型实例.感知模型的差异造成了现有基于全向感知模型的覆盖研究成果不能直接应用于有向传感器网络,迫切需要设计出一系列新方法.
在早期的工作中[13],我们率先开展有向传感器网络中覆盖问题的研究,设计一种基本的有向感知模型,用以刻画视频传感器节点的方向性感知特性,并研究有向传感器网络覆盖完整性以及通信连通性问题.同时,考虑到有向传感器节点传感方向往往具有可调整特性(比如PTZ摄像头的推拉摇移功能),我们进一步提出一种基于图论和计算几何的集中式覆盖增强算法[14],调整方案一经确定,网络中所有有向传感器节点并发地进行传感方向的一次性调整,以此获得网络覆盖性能的增强.但由于未能充分考虑到有向传感器节点局部位置及传感方向信息,因而,该算法对有向传感器网络覆盖增强的能力相对有限.
本文将基本的有向感知模型扩展为方向可调感知模型,研究有向传感器网络覆盖增强问题.首先定义了方向可调感知模型,并分析随机部署策略对有向传感器网络覆盖率的影响.在此基础上,分析了有向传感器网络覆盖增强问题.本文通过引入“质心”概念,将待解决问题转化为质心均匀分布问题,提出了一种基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法PFCEA(potential field based coverage-enhancing algorithm).质心在虚拟力作用下作扩散运动,逐步消除网络中感知重叠区和盲区,增强整个网络覆盖性能.最后,一系列仿真实验验证了PFCEA算法的有效性.
1 有向传感器网络覆盖增强问题
本节旨在分析和定义有向传感器网络覆盖增强问题.在此之前,我们对方向可调感知模型进行简要介绍.
1.1 方向可调感知模型
不同于目前已有的全向感知模型,方向可调感知模型的感知区域受“视角”的限制,并非一个完整的圆形区域.在某时刻t,有向传感器节点具有方向性感知特性;随着其传感方向的不断调整(即旋转),有向传感器节点有能力覆盖到其传感距离内的所有圆形区域.由此,通过简单的几何抽象,我们可以得到有向传感器节点的方向可调感知模型,如图1所示.
定义1. 方向可调感知模型可用一个四元组P,R, ,
表示.其中,P=(x,y)表示有向传感器节点的位置坐标;R表示节
点的最大传感范围,即传感半径;单位向量 = 为扇形感知区域的中轴线,即节点在某时刻t时的传感方向; 和 分别是单位向量 在X轴和Y轴方向上的投影分量;表示边界距离传感向量 的传感夹角,2代表传感区域视角,记作FOV.
特别地,当=时,传统的全向感知模型是方向可调感知模型的一个特例.
若点P1被有向传感器节点vi覆盖成立,记为viP1,当且仅当满足以下条件:
(1) ,其中, 代表点P1到该节点的欧氏距离;
(2) 与 间夹角取值属于[,].
判别点P1是否被有向传感器节点覆盖的一个简单方法是:如果 且 ,那么,点P1
被有向传感器节点覆盖;否则,覆盖不成立.另外,若区域A被有向传感节点覆盖,当且仅当区域A中任何一个点都被有向传感节点覆盖.除非特别说明,下文中出现的“节点”和“传感器节点”均满足上述方向可调感知模型.
1.2 有向传感器网络覆盖增强问题的分析与定义
在研究本文内容之前,我们需要作以下必要假设:
A1. 有向传感器网络中所有节点同构,即所有节点的传感半径(R)、传感夹角()参数规格分别相同;
A2. 有向传感器网络中所有节点一经部署,则位置固定不变,但其传感方向可调;
A3. 有向传感器网络中各节点都了解自身位置及传感方向信息,且各节点对自身传感方向可控.
假设目标区域的面积为S,随机部署的传感器节点位置满足均匀分布模型,且目标区域内任意两个传感器节点不在同一位置.传感器节点的传感方向在[0,2]上也满足均匀分布模型.在不考虑传感器节点可能落入边界区域造成有效覆盖区域减小的情况下,由于每个传感器节点所监控的区域面积为R2,则每个传感器节点能监测整个目标区域的概率为R2/S.目标区域被N个传感器节点覆盖的初始概率p0的计算公式为(具体推导过程参见文献[14])
(1)
由公式(1)可知,当目标区域内网络覆盖率至少达到p0时,需要部署的节点规模计算公式为
(2)
当网络覆盖率分别为p0和p0+p时,所需部署的传感器节点数目分别为ln(1p0)/,ln(1(p0+p))/.其中, =ln(SR2)lnS.因此,传感器节点数目差异N由公式(3)可得,
(3)
当目标区域面积S、节点传感半径R和传感夹角一定时,为一常数.此时,N与p0,p满足关系如图2所示(S=500500m2,R=60m,=45º).从图中我们可以看出,当p0一定时,N随着p的增加而增加;当p一定时,N随着p0的增加而增加,且增加率越来越大.因此,当需要将覆盖率增大p时,则需多部署N个节点(p0取值较大时(80%),p取值每增加1%,N就有数十、甚至数百的增加).如果采用一定的覆盖增强策略,无须多部署节点,就可以使网络覆盖率达到p0+p,大量节省了传感器网络部署成本.
设Si(t)表示节点vi在传感向量为 时所覆盖的区域面积.运算操作Si(t)Sj(t)代表节点vi和节点vj所能覆盖到的区域总面积.这样,当网络中节点传感向量取值为 时,有向传感器网络覆盖率可表
示如下:
(4)
因此,有向传感器网络覆盖增强问题归纳如下:
问题:求解一组 ,使得对于初始的 ,有 取值
接近最大.
Fig.2 The relation among p0, p and N
图2 p0,p和N三者之间的关系
2 基于虚拟势场的覆盖增强算法
2.1 传统虚拟势场方法
虚拟势场(virtual potential field)的概念最初应用于机器人的路径规划和障碍躲避.Howard等人[8]和Pori等人[9]先后将这一概念引入到传感器网络的覆盖增强问题中来.其基本思想是把网络中每个传感器节点看作一个虚拟的电荷,各节点受到其他节点的虚拟力作用,向目标区域中的其他区域扩散,最终达到平衡状态,即实现目标区域的充分覆盖状态.Zou等人[15]提出了一种虚拟力算法(virtual force algorithm,简称VFA),初始节点随机部署后自动完善网络覆盖性能,以均匀网络覆盖并保证网络覆盖范围最大化.在执行过程中,传感器节点并不移动,而是计算出随机部署的传感器节点虚拟移动轨迹.一旦传感器节点位置确定后,则对相应节点进行一次移动操作.Li等人[10]为解决传感器网络布局优化,在文献[15]的基础上提出了涉及目标的虚拟力算法(target involved virtual force algorithm,简称TIVFA),通过计算节点与目标、热点区域、障碍物和其他传感器之间的虚拟力,为各节点寻找受力平衡点,并将其作为该传感器节点的新位置.
上述利用虚拟势场方法优化传感器网络覆盖的研究成果都是基于全向感知模型展开的.假定传感器节点间存在两种虚拟力作用:一种是斥力,使传感器节点足够稀疏,避免节点过于密集而形成感知重叠区域;另一种是引力,使传感器节点保持一定的分布密度,避免节点过于分离而形成感知盲区[15].最终利用传感器节点的位置移动来实现传感器网络覆盖增强.
2.2 基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法
在实际应用中,考虑到传感器网络部署成本,所有部署的传感器节点都具有移动能力是不现实的.另外,传感器节点位置的移动极易引起部分传感器节点的失效,进而造成整个传感器网络拓扑发生变化.这些无疑都会增加网络维护成本.因而,本文的研究工作基于传感器节点位置不变、传感方向可调的假设.上述假设使得直接利用虚拟势场方法解决有向传感器网络覆盖增强问题遇到了麻烦.在传统的虚拟势场方法中,传感器节点在势场力的作用下进行平动(如图3(a)所示),而基于本文的假设,传感器节点表现为其扇形感知区域在势场力的作用下以传感器节点为轴心进行旋转(如图3(b)所示).
为了简化扇形感知区域的转动模型,我们引入“质心(centroid)”的概念.质心是质点系中一个特定的点,它与物体的平衡、运动以及内力分布密切相关.传感器节点的位置不变,其传感方向的不断调整可近似地看作是扇形感知区域的质心点绕传感器节点作圆周运动.如图3(b)所示,一个均匀扇形感知区域的质心点位于其对称轴上且与圆心距离为2Rsin/3.每个传感器节点有且仅有一个质心点与其对应.我们用c表示传感器节点v所对应的质心点.本文将有向传感器网络覆盖增强问题转化为利用传统虚拟势场方法可解的质心点均匀分布问题,如图4所示.
Fig.3 Moving models of sensor node
图3 传感器节点的运动模型
Fig.4 The issue description of coverage enhancement in directional sensor networks
图4 有向传感器网络覆盖增强问题描述
2.2.1 受力分析
利用虚拟势场方法增强有向传感器网络覆盖,可以近似等价于质心点-质心点(c-c)之间虚拟力作用问题.我们假设质心点-质心点之间存在斥力,在斥力作用下,相邻质心点逐步扩散开来,在降低冗余覆盖的同时,逐渐实现整个监测区域的充分高效覆盖,最终增强有向传感器网络的覆盖性能.在虚拟势场作用下,质心点受来自相邻一个或多个质心点的斥力作用.下面给出质心点受力的计算方法.
如图5所示,dij表示传感器节点vi与vj之间的欧氏距离.只有当dij小于传感器节点传感半径(R)的2倍时,它们的感知区域才存在重叠的可能,故它们之间才存在产生斥力的作用,该斥力作用于传感器节点相应的质心点ci和cj上.
定义2. 有向传感器网络中,欧氏距离不大于节点传感半径(R)2倍的一对节点互为邻居节点.节点vi的邻居节点集合记作i.即i={vj|Dis(vi,vj)2R,ij}.
我们定义质心点vj对质心点vi的斥力模型 ,见公式(5).
(5)
其中,Dij表示质心点ci和cj之间的欧氏距离;kR表示斥力系数(常数,本文取kR=1);ij为单位向量,指示斥力方向(由质心点cj指向ci).公式(5)表明,只有当传感器节点vi和vj互为邻居节点时(即有可能形成冗余覆盖时),其相应的质心点ci和cj之间才存在斥力作用.质心点所受斥力大小与ci和cj之间的欧氏距离成反比,而质心点所受斥力方向由ci和cj之间的相互位置关系所决定.
质心点ci所受合力是其受到相邻k个质心点排斥力的矢量和.公式(6)描述质心点ci所受合力模型 .
(6)
通过如图6所示的实例,我们分析质心点的受力情况.图中包括4个传感器节点:v1,v2,v3和v4,其相应的质心
点分别为c1,c2,c3和c4.以质心点c1为例,由于d122R,故 ,质心点c1仅受到来自质心点c3和c4的斥力,其所受合力 .传感器节点传感方向旋转导致质心点的运动轨迹并不是任意的,而是固定绕传感器节点作圆周运动.因此,质心点的运动仅仅受合力沿圆周切线方向分量 的影响.
Fig.6 The force on centroid
图6 质心点受力
2.2.2 控制规则(control law)
本文基于一个虚拟物理世界研究质心点运动问题,其中作用力、质心点等都是虚拟的.该虚拟物理世界的构建是建立在求解问题特征的基础上的.在此,我们定义控制规则,即规定质心点受力与运动之间的关系,以达到质心点的均匀分布.
质心点在 作用下运动,受到运动学和动力学的双重约束,具体表现如下:
(1) 运动学约束
在传统传感器网络中利用虚拟势场方法移动传感器节点的情况下,由于传感器节点向任意方向运动的概率是等同的,我们大都忽略其所受的运动学约束[8].而在转动模型中,质心点的运动不是任意方向的,受合力沿圆
周切线方向分量 的影响,只能绕其传感器节点作圆周运动.
质心点在运动过程中受到的虚拟力是变化的,但对传感器网络系统来说,传感器节点之间每时每刻都交换邻居节点位置及传感方向信息是不现实的.因此,我们设定邻居节点间每隔时间步长t交换一次位置及传感方向信息,根据交换信息计算当前时间步长质心点所受合力,得出转动方向及弧长.同时,问题求解的目的在于将节点的传感方向调整至一个合适的位置.在此,我们不考虑速度和加速度与转动弧长之间的关系.
(2) 动力学约束
动力学约束研究受力与运动之间的关系.本运动模型中的动力学约束主要包含两方面内容:
• 每个时间步长t内,质心点所受合力与转动方向及弧长之间的关系;
• 质心点运动的静止条件.
在传统传感器网络中利用虚拟势场方法移动传感器节点的情况下,在每个时间步长内,传感器节点的运动速度受限于最大运动速度vmax,而不是随传感器节点受力无止境地增加.通过此举保证微调方法的快速收敛.在本转动模型中,我们同样假设质心点每次固定以较小的转动角度进行转动,通过多次微调方法逐步趋向最优解,即在每个时间步长t内,质心点转动的方向沿所受合力在圆周切线方向分量,转动大小不是任意的,而是具有固定转动角度.采用上述方法的原因有两个:
• 运动过程中,质心点受力不断变化,且变化规律很难用简单的函数进行表示,加之上述运动学约束和问题特征等因素影响,我们很难得出一个简明而合理的质心点所受合力与转动弧长之间的关系.
• 运动过程中,质心点按固定角度进行转动,有利于简化计算过程,减少节点的计算负担.同时,我们通过分析仿真实验数据发现,该方法具有较为理想的收敛性(具体讨论参见第3.2节).
固定转动角度取值不同对PFCEA算法性能具有较大的影响,这在第3.3节中将加以详细的分析和说明.
当质心点所受合力沿圆周切线方向分量为0时,其到达理想位置转动停止.如图7所示,我们假定质心点在圆周上O点处合力切向分量为0.由于质心点按固定转动角度进行转动,因此,它
未必会刚好转动到O点处.当质心点处于图7中弧 或 时,会
因合力切向分量不为0而导致质心点围绕O点附近往复振动.因此,为避免出现振动现象,加速质心点达到稳定状态,我们需要进一步限定质心点运动的停止条件.
当质心点围绕O点附近往复振动时,其受合力的切向分量很
小.因此,我们设定受力门限,当 (本文取=10e6),即可认
定质心点已达到稳定状态,无须再运动.经过数个时间步长t后,当网络中所有质心点达到稳定状态时,整个传感器网络即达到稳定状态,此时对应的一组 ,该
组解通常为本文覆盖增强的较优解.
2.3 算法描述
基于上述分析,本文提出了基于虚拟势场的网络覆盖增强算法(PFCEA),该算法是一个分布式算法,在每个传感器节点上并发执行.PFCEA算法描述如下:
输入:节点vi及其邻居节点的位置和传感方向信息.
输出:节点vi最终的传感方向信息 .
1. t0; //初始化时间步长计数器
2. 计算节点vi相应质心点ci初始位置 ;
3. 计算节点vi邻居节点集合i,M表示邻居节点集合中元素数目;
4. While (1)
4.1 tt+1;
4.2 ;
4.3 For (j=0; j<M; j++)
4.3.1 计算质心点cj对ci的当前斥力 ,其中,vji;
4.3.2 ;
4.4 计算质心点ci当前所受合力 沿圆周切线分量 ;
4.5 确定质心点ci运动方向;
4.6 If ( ) Then
4.6.1 质心点ci沿 方向转动固定角度;
4.6.2 调整质心点ci至新位置 ;
4.6.3 计算节点vj指向当前质心点ci向量并单位化,得到节点vi最终的传感方向信息 ;
4.7 Sleep (t);
5. End.
3 算法仿真与性能分析
我们利用VC6.0自行开发了适用于传感器网络部署及覆盖研究的仿真软件Senetest2.0,并利用该软件进行了大量仿真实验,以验证PFCEA算法的有效性.实验中参数的取值见表1.为简化实验,假设目标区域中所有传感器节点同构,即所有节点的传感半径及传感夹角规格分别相同.
Table 1 Experimental parameters
表1 实验参数
Parameter Variation
Target area S 500500m2
Area coverage p 0~1
Sensor number N 0~250
Sensing radius Rs 0~100m
Sensing offset angel 0º~90º
3.1 实例研究
在本节中,我们通过一个具体实例说明PFCEA算法对有向传感器网络覆盖增强.在500500m2的目标区域内,我们部署传感半径R=60m、传感夹角=45º的传感器节点完成场景监测.若达到预期的网络覆盖率p=70%, 通过公式(1),我们可预先估算出所需部署的传感器节点数目,
.
针对上述实例,我们记录了PFCEA算法运行不同时间步长时有向传感器网络覆盖增强情况,如图8所示.
(a) Initial coverage, p0=65.74%
(a) 初始覆盖,p0=65.74% (b) The 10th time step, p10=76.03%
(b) 第10个时间步长,p10=76.03%
(c) The 20th time step, p20=80.20%
(c) 第20个时间步长,p20=80.20% (d) The 30th time step, p30=81.45%
(d) 第30个时间步长,p30=81.45%
Fig.8 Coverage enhancement using PFCEA algorithm
图8 PFCEA算法实现覆盖增强
直观看来,质心点在虚拟斥力作用下进行扩散运动,逐步消除网络中感知重叠区和盲区,最终实现有向传感器网络覆盖增强.此例中,网络传感器节点分别经过30个时间步长的调整,网络覆盖率由最初的65.74%提高到81.45%,网络覆盖增强达15.71个百分点.
图9显示了逐个时间步长调整所带来的网络覆盖增强.我们发现,随着时间步长的增加,网络覆盖率也不断增加,且近似满足指数关系.当时间步长达到30次以后,网络中绝大多数节点的传感方向出现振动现象,直观表现为网络覆盖率在81.20%附近在允许的范围振荡.此时,我们认定有向传感器网络覆盖性能近似增强至最优.
网络覆盖性能可以显着地降低网络部署成本.实例通过节点传感方向的自调整,在仅仅部署105个传感器节点的情况下,最终获得81.45%的网络覆盖率.若预期的网络覆盖率为81.45%,通过公式(1)的计算可知,我们至少需要部署148个传感器节点.由此可见,利用PFCEA算法实现网络覆盖增强的直接效果是可以节省近43个传感器节点,极大地降低了网络部署成本.
3.2 收敛性分析
为了讨论本文算法的收敛性,我们针对4种不同的网络节点规模进行多组实验.我们针对各网络节点规模随机生成10个拓扑结构,分别计算算法收敛次数,并取平均值,实验数据见表2.其他实验参数为R=60m,=45º, =5º.
Table 2 Experimental data for convergence analysis
表2 实验数据收敛性分析
(%)
(%)
1 50 41.28 52.73 24
2 70 52.74 64.98 21
3 90 60.76 73.24 28
4 110 65.58 78.02 27
分析上述实验数据,我们可以得出,PFCEA算法的收敛性即调整的次数,并不随传感器网络节点规模的变化而发生显着的改变,其取值一般维持在[20,30]范围内.由此可见,本文PFCEA算法具有较好的收敛性,可以在较短的时间步长内完成有向传感器网络的覆盖增强过程.
3.3 仿真分析
在本节中,我们通过一系列仿真实验来说明4个主要参数对本文PFCEA算法性能的影响.它们分别是:节点规模N、传感半径R、传感夹角和(质心点)转动角度.针对前3个参数,我们与以往研究的一种集中式覆盖增强算法[14]进行性能分析和比较.
A. 节点规模N、传感半径R以及传感角度
我们分别取不同节点规模进行仿真实验.从图10(a)变化曲线可以看出,当R和一定时,N取值较小导致网络初始覆盖率较小.此时,随着N的增大,p取值呈现持续上升趋势.当N=200时,网络覆盖率增强可达14.40个百分点.此后,p取值有所下降.这是由于当节点规模N增加导致网络初始覆盖率较高时(如60%),相邻多传感器节点间形成覆盖盲区的概率大为降低,无疑削弱了PFCEA算法的性能.另外,部分传感器节点落入边界区域,也会间接起到削弱PFCEA算法性能的作用.
另外,传感半径、传感角度对PFCEA算法性能的影响与此类似.当节点规模一定时,节点传感半径或传感角度取值越小,单个节点的覆盖区域越小,各相邻节点间形成感知重叠区域的可能性也就越小.此时,PFCEA算法对网络覆盖性能改善并不显着.随着传感半径或传感角度的增加,p不断增加.当R=70m且=45º时,网络覆盖率最高可提升15.91%.但随着传感半径或传感角度取值的不断增加,PFCEA算法带来的网络覆盖效果降低,如图10(b)、图10(c)所示.
(c) The effect of sensing offset angle , other parameters meet N=100, R=40m, =5º
(c) 传感角度的影响,其他实验参数满足:N=100,R=40m,=5º
‘伍’ 计算机网络实验总结怎么写啊
1、实验的主要步骤(关键步骤)有哪几个?
2、实验过程有哪几个主要命令(关键命令)?含义是什么?使用中要注意什么?
3、实验过程遇到什么问题?如何解决?
4、解决问题的技巧和方法是什么?有何感想?
5、要注意专业术语的应用,语言表达要简练明白。
‘陆’ 计算机网络技术实验心得体会,要详细点!!!写的好一百分送上,每个实验写一篇啊
【导言】随着时代的发展,教育自身也在不断改进。尤其实施新课程以来,无论是教育目标、教育内容,还是教育观念、教育方式和行为,以及教育评价,都发生着巨大的变革,对教师也提出了更新、更高的要求。我们认为,加强教师教育教学理论修养,夯实文化底蕴,提高教育教学技能,是全面实施新课程的基本保证。近年来,我们充分利用计算机网络技术和现代信息技术手段优化校本培训结构,实行“研训一体化”为核心的教师继续教育校本培训,实现优质资源最大限度共享,优化教师学习研究的条件和环境,增加教师有效学习容量,提高教师研究质量,使教师不断“超越自我”,促进自身的专业发展和研究水平的提升,不断改善自身的教育教学行为,从而达到实现教师教育现代化、深化新一轮的课程改革和全面实施素质教育的目的。
一、课题的提出
当今世界,经济全球化,信息网络化,科学技术加速发展,教育改革彼伏此起,一浪高于一浪。为了适应这种发展趋势,世界各国加强教师教育,推进教师专业化发展。
在美国,中小学教师绝大多数是本科学历,师资培训主要有两种观点和趋势:一是让本科毕业生进入研究生院,接受专门的教师职业培训,目的在于使这些学生具有宽广的知识背景。小学教师要学习本科段文科课程;中学教师要学习所教专业的学术性课程,接受培训的师范生将获得文科硕士学位;另一种趋势是:只对本科毕业生进行几个星期的短期培训,之后,直接让他们在实际教学中获得相关知识和经验。但不管哪种方式进入教师行业的教师,每隔五年都要进行一次脱产学习,接受新的知识和技能,经过考核合格以后,才能再进入新的岗位。
作为职业教师,必须意识到自己是教育者,对人类发展要有深刻的理解,对儿童的教育有深远影响,为此,必须有厚实的专业知识,广博的文化知识,以及基于这些素质的实践中的领导组织能力,有能力培养儿童热情地生活、学习和自我思考,并有丰富的人文精神。在学校,教师应象有着不同品质和丰富个性的人力资源小组一样,互相合作和协调,从而使作为一个组织的学校教育活动能得到持续发展。每位教师的技能和品质不是固定不变的,而是会随着他们的经验的增长而变化、丰富,教师有必要依据职业、专业、能力、素质和兴趣,终身不断地提高,促进教师素质提高的主要途径有两条:一是教师自己每天的教育实践以及认真的自我研修;二是任命机构组织进行的教师培训。在当今的环境下,要求教师有统一的理想是不可能的,以终身的品质提高为基础,确保所有教师普遍掌握基本的技能,拥有基本素质以及促进个人发展和其专业能力的发展非常重要,只有这样,学校才会有活力,其教育才会有能力。
我国教师教育在九五期间取得很大发展。教师数量迅速增加,教师结构得到了有效调整。1995年到2000年,小学专任教师从560万增加到590万,教师学历合格率不断提高,1995年到2000年,小学教师学历不达标的由11.15%下降到3.14%;现在正加快实现小学教师由中等师范学历向大专学历过渡,这个过渡将在2010年完成。近年来各级政府和学校都采取有力措施,提高教师队伍的学历达标率。但是我国教师教育培训工作中还存在不少问题,不能适应时代要求和教育发展的需要,加强和改进教师教育工作是当前教育改革的重点。提高教师队伍的整体素质是教育改革发展中一个永恒的主题。实现这个任务要靠教师教育。“校本培训”是教师继续教育的最主要、最经济,也是最有效的一种形式。
近几年来,国内对校本培训的理论与实践的研究与探索已经取得了初步成效。同时全国已经有相当数量的地区具备了比较好的教育城域网络和现代信息技术的基础。但是,各级教育行政部门和学校如何运用计算机网络技术和现代信息技术手段优化的校本培训还是一个崭新的领域,另外,当前基础教育课程改革正向纵深发展,广大教师是实施新课程的主力军,搞好教师新课程培训至关重要,因而,在目前的情况下,我们进行这方面的实验研究,探索现代信息技术环境下校本培训的路子,对于教师教育的信息化和现代化,构建科学的、具有现代信息技术的教师教育评价与管理体系,使课程改革落到实处,促进教师发展、学校教育教学质量提高,具有重要的现实意义。
二、研究的意义
信息化时代的教师教育和科研工作必须登上信息化平台,才能获得跨越式发展。以教师的发展为本,教师教育应该运用计算机网络技术和现代信息技术开展教师继续教育校本培训作为突破口,只有这样,才能开创教师教育的新局面,全面提高我校教师的教学和科研水平,才能带来教师教育的高效益,才能大面积地提高教师的整体素质。通过本课题研究和实验,必然促使实现优质教育资源最大限度的共享,有利于实现教师教育现代化,从而促使教师“超越自我”,促进自身的专业发展,不断提高科学研究的质量和水平,必然有利于推进当前基础教育课程改革,促进教师尽快适应新一轮课改的需要,不断改善教师自身的教学行为,为即将全面铺开使用课程标准和实验教材提供成功的实践经验和奠定良好的理论基础;有利于构建教师继续教育和教育科研的评价与管理体系,从而加快基础教育发展步伐,为全面推进素质教育提供高质量的师资队伍。
三、实验研究的内容
本课题研究的是一项综合性的实践研究。利用计算机网络技术和现代信息技术手段教师继续教育,充分使用现代远程教育手段,实现优质资源最大限度共享,优化教师学习研究的条件和环境,增加教师有效学习容量,提高教师研究质量,使教师不断“超越自我”,促进自身的专业发展和研究水平的提升,不断改善自身的教育教学行为,从而达到实现教师教育现代化、深化新一轮的课程改革和全面实施素质教育的目的。
研究的基本内容:如何创建有利于学校组织、教师个人继续教育校本培训的信息技术环境;如何构建信息环境下校本培训模式;构建一支素质的教师队伍。
研究重点:本课题研究的重点是如何在教师教育活动中实现优质教育资源共享以及建立运用现代信息技术环境下校本培训的新模式。
研究难点:如何在现代信息技术环境下建立教师继续教育和科学研究有效结合的新模式,以及对这种模式有效运转的管理机制和评价办法。
四、研究假设及界定
1、研究假设:通过运用现代信息技术优化教师继续教育,丰富教育教学内容,改变教育教学方式,有利于教师确立正确的教育观、教学观、人才观和学生观。通过组织在现代信息技术环境下的校本培训,把教师从繁重的复杂性的劳动中解放出来,潜心于教育科研,使教师获得并掌握全新的学习方法,提高教师知识的占有量,为教师提供创造性的教学方法,进一步深化教学改革,促进教师学习现代码教学理论,提高业务素质以及教学能力,研究能力、信息能力。
2、假设界定:全校教师均为该项课题的研究对象。
五、实验周期
本课题实验研究为期3年(2002年1月——2005年12月)
1、准备阶段:(2002年1月-2002年7月)
主要工作:
(1)成立学校实验课题级和实验领导机构,分析课题研究所具备的条件,包括硬、软件:实验硬件、科研经费来源、实验的手段、方法等。
(2)制订落实课题研究方案。
(3)落实实验人员、经费的筹划以及实验教师的培训。
(4)诊断教师教学现状、现代教育技术水平及文化底蕴。
2、实施阶段(2002年8月-2004年12月)
主要工作:
(1)按实验计划开展研究,研究解决实验过程中的有关问题,按实验目标要求检查验收实验阶段性成果,做到每学期一小结,每学年一总结,并把实验情况向上级主管部门汇报。
(2)建立健全实验研究档案,指定专人负责收集整理编写实验研究有关资料,做好实验配套资料的建设工作,确保实验顺利进行。
(3)组织实验教师到区内外先进实验点参观学习,取长补短,共同提高。
(4)探索网络技术优化教师继续教育的基本途径及方法。
3、总结阶段(2005年1月——2005年12月)
主要工作:
(1)继续完善深化网络技术在优化教师继续教育的模式。
(2)做好两个阶段及实验周期全程的实验研究总结、撰写实验研究报告等工作。
(3)收集资料及数据,迎接上级主管部门的评估验收。
六、研究方法
1、文献法。本课题研究属于应用研究。积极吸收并充分利用国内外有关教师教育、培训、学习的有关理论经验,以及加强教师队伍建设,提高教师素质的研究成果是本课题的重要研究方法。
2、综合分析法。对信息技术环境与学校组织、教师个人、校本培训以及教学科研与教师培训之间的关系进行理论分析、弄清楚现代信息技术对提高校本培训、促进学校组织发展、教师个人发展、推进教育改革的影响和作用。
3、行动研究法。本课题研究的方法主要是在学校现有的网络环境基础上,不断开发,不断完善,以现代信息技术为手段,分步实施,实现优质资源共享,发挥最大的教育效益。
七、研究过程的基本做法
(一)建立校本培训的组织结构和运作管理
为了使校本培训工作顺利落实,让教师们真正学有成效,学校建立了教师学习情况考核评估制度,主要是:
1、成立机构明确职责
成立培训领导小组,由校长负总责,一名副校长负责组织实施。调动教导处、学科教研组等部门的力量,不断完善有创新性、有活力的制度体系,包括课程制度、教学制度、教研制度、学习制度、财务制度、评价制度和奖励制度等学校常规管理制度,从人力、物力、财力等方面给教师提供学习和研究的保障。明确领导的职责:
①制定培训计划及撰写培训总结;
②组织教师自学指定的教材内容,参加校本培训学习以及校本教研;
③聘请校外教育教学专家及校内外辅导教师;
④落实培训场地、时间、内容、主讲教师和培训设施;
⑤负责筹措培训经费,培训经费纳入学校年度经费预算;
⑥负责教师自学和校内集中培训的检查、考核,登记学分;
⑦建立校本培训教师电子档案库。
2、实行月考核制度
为了增强学习效果,实行“每月考核,达标有奖,落后受罚”的制度,进行同事互评、教研组评、学校领导小组评,教师之间互相帮助、互相监督、共同提高。学校领导小组每月对教师的学习情况进行考核的内容包括“名言锦句”、“教法集锦”、“教学后记”、“课例评议”等,考核的形式分为网页制作、书面撰写或背诵、现场评议三种。校本培训考核合格者,学校给予适当的奖励,下月兑现;按有关规定折算继续教育学分,记入继续教育证书;实行教师培训与职称评审、年度考核、评优评模“三挂钩”制度。
3、定期交流总结
实施“2+1”工程。“2”就是教师每月自荐两篇教学随笔(后记)。教科室每月检查评比并从中精选优秀者或展示,或宣读,使资源共享,疑义相析。“1”指的是教师每学期至少阅读一本理论书籍,并在学期结束时写一篇读书心得体会并进行交流。
加强课堂研究。成立以校长室为龙头,教科室、教导处、教研组长、骨干教师为主的随堂听课小组,采用“推门课、预约课、邀请课”等多种听课形式进行互动式的听课评课研讨活动。每月每人听课不少于4节。
举办“教研组风采展示”。教研组在集体备课的基础上,精心准备“5个1”(一堂课、一份说课、评课、教案和一份教研组风采介绍),最后抽签决定,由教研组的老师分别从上课、说课、评课和教研组风采介绍四个方面来展示所在教研组。对管理层面来说,针对“5个1”评出5个单项奖和1个综合奖项。因为上课、说课、评课的人选都是临时抽签决定的,每个人都有可能代表教研组展示整体教研水平,为了集体的荣誉也为了个人的发展,教师们都会全身心参与整个活动,这极有利于实现个体发展和集体发展的有机统一。
召开总结交流会。每学期组织一次评估验收活动,对每一位教师的发展情况作出评价。同时,要求教师交流自己在本学期的发展情况和体会。对成绩优秀者给予表彰,对绩效少的给予督促指导。
(二)开展形式多样的培训学习活动
在进行现代教育技术装备的同时,我们加强对教师进行现代教育技术培训,我校主要立足于校本培训。在培训中要求做到两个结合:学习与应用相结合,应用与科研相结合,边学边用,在应用中巩固提高。着重抓好三个覆盖率:教师覆盖率、学科覆盖率、课时覆盖率,要求人人都会使用计算机等现代教育技术装备进行教学,会制作多媒体课件,各科的大部分课时都要使用计算机等多媒体上课。几年来,学校举办计算机和网络操作技术培训班9期,每期受训人数都达到100%。还请专家到校培训8次,外派教师参加各级培训800多人次。现在全部任课教师都会制作多媒体课件,一半教师会制作网页,20%教师具有网络开发能力。在城西小学,如果哪个教师还不会使用计算机,说明他是个“科盲”,那是羞耻的事,所以大家学计算机都很勤奋用功。
先进的教学装备为学校实施现代化管理和教育教学提供了优越的条件,也为教师继续教育和专业发展提供了广阔便捷的平台。现在,教师们上课已不是单纯使用课本、黑板、粉笔这些传统的教学工具,而普遍使用了计算机、液晶投影机、实物展示仪等现代化装备,根据教学内容需要给出文字、画面、声音等信息,学生们学得饶有兴趣,课堂气氛很活跃。教师们备课也用计算机备课。校建立了校园网站,的校园新闻、学校通知、教育科研、教师教案、继续教育、家校连线等各方面内容,琳琅满目,丰富多彩。计算机网络等装备成为教师开展教育教学工作,深入推进素质教育的利器、了望外界的窗口、学习探索的宝库、提高专来技能和学校办学水平的平台。
为了提高校本培训的质量,学校针对不同层次的教师情况,开展了“四个一”系列活动:“成长期”教师参与一项课题研究、读一本与课题研究或素质教育相关的理论专着、执教一节研究课、撰写一篇研究论文;“高原期”教师读一本教育理论专着、执教一节示范课、进行一次说评课、举行一次专题讲座,并进行了常规月、教学开放月、新课程沙龙等校本培训活动。
在活动中,注重引导教师向未来延伸,适时运用现代教育技术,注重知识结构不同层次教师整体素质的逐步提高。评价制度的改革也在运行之中,对教师的评价定位于教师有无创新的意识、创新的能力,是否善于把自己的创新意识和能力体现在课堂教学上。通过营造竞争进取氛围,注重活动的创新性、实效性,为不同层次的教师提供扬长舞台和展示自己才能的机会。活动的开展提升着教师素质,一个科研型、创新型的教师群体已日渐形成。
八、实验研究的成效
(一)构建了网络技术优化教师继续教育模式。
经过一系列尝试探索,取得了较好的阶段性成果,形成了一个促进教师专业化发展的有效模式。这个模式的内涵是:以信息技术为平台,通过校本培训、校本教研,达到提高教师教育教学理论水平,夯实教师的文化底蕴,强化教师的课堂教学技能的教师专业化发展目标。模式是:构建一个网络学习平台——这是促进教师专业发展的前提;整合三种学习方式:个人自学研修、小组合作交流、专家引领辅导——这是实现教师专业发展的途径;从四个方面检验教师的学习效果:名言锦句、教法集锦、教学后记、课例评析——这是评价教师专业发展的指标。以上我们称为教师专业化发展校本研训一体化“一三四模式”。流程图如下:
1、构建一个网络学习平台
在信息技术迅猛发展的今天,跨时空、大信息量、交互性和个性化,是网络环境下的现代化教育模式的优势;丰富的信息资源和方便的获取方式,是网络环境下的现代化教育模式的特征;培养出一批能够适应网络环境下的现代化教育模式,并能参与网络教育建设的优秀教师队伍,是网络环境下的现代化教育发展的关键。基于这种理性的思考,从1996年开始,我校着于进行现代教育技术装备建设,在我市是比较早的学校。经过几年自力更生,艰苦奋斗,共投入资金300多万元,现在已具备较完善的规模。学校构建了计算机校园网,并与因特网连接,安装了双向可控
多媒体教学系统,拥有计算机197台,60个工作站的计算机教室2间,多媒体语言实验室1间,专用多媒体教室 4间,各个教师办公室全部配备了计算机,30多个教室都配备了计算机、液晶投影机、实物展示仪、29寸彩色电视机,建立了教育信息资源库,有教学素材300多G,教师自制和网上下载的课件素材1500多件,以及各科教学光盘、软盘、录像带一大批。学校的现代化教学装备达到了普及实验教学县(市)双一类标准,是全市乃至全区教学装备最好的中小学之一,被自治区教育厅定为全区“校校通”网络工程首批试点学校、现代教育技术实验学校,并成为国家教育部“朝阳行动计划”项目学校、英特尔未来教育项目学校。
计算机校园网、腾图卫星资源系统为实施校本培训铺设了一条宽广通畅的平台。校园新闻、通知、公告、喜讯、电子教材、教案、教学资源等等一应俱全,每天浏览学校的网站已经成为了每个教师的必修课,学校的网站也已经成为学校实现现代化管理的必备平台,给我们学校的管理工作带来很大的便捷,也实实在在的为教育教学提供了服务。
2、整合三种学习方式
(1)个人自学研修
学校结合当时的教育教学中心工作,向教师推荐有关学习书目,并购买学习用书给教师自学。如2004年,把学习、实践、验证新课程理念作为校本培训重点内容,要求教师阅读名教授、名专家的名着名篇尤其是最新着作,例如朱慕菊的《走进新课程》、肖川的《教育的理想与信念》、邢永富的《现代教育思想》、黄亢美的《小学语文创新教育探引》和《小学语文新理念教例评析》等书。同时要求教师上网查找阅读有关这方面内容的文章。要求教师在领会作者精辟见解的基础上,摘抄一些精彩深刻的句子(名言警句)加以反复熟读背诵。每个月至少背熟10段,一年就有100段,四五年就有四五百段。长此以往,日积月累,教师们就能将先进的教育理论内化为自己的教育思想,将自己的教育理论基础夯实,并用来支撑自己的教育教学工作。中国古代文人历来提倡读书要反复熟读背诵经典名篇名句,城西小学这样做,无疑是继承这个优良传统。
(2)小组合作交流
有个专家说得好:学习是共同合作的探险,而非一趟孤独之旅。在教师个人自学研修的基础上,学校要求教师互相研讨交流,以达到互相促进、共同提高的目的。对于教师的合作学习,我们的做法是:
①科组教研活动。以年级教研组为单位,围绕课堂教学改革,提高教学技能和教学能力的目标,开展基本功训练、说课、听课、评课、分析研讨、写教学反思等活动,促进全体教师思想上和业务上的交流,从理论上和实践上提高教师的教学水平。
②学科培训活动。分学科组织教师集中辅导学习,坚持每周一集中,做到“四定”:定时间、定地点、定人员、定内容,每次培训都要收到一定成效。
③开辟论坛交流。学校网站为教师开辟了培训学习论坛,举行“我的成长故事”、“学习新课标,心得体会大家谈”、“与新课标同行,在新课改中成长”等主题言谈。教职工及学生都可以登陆到网站上互相交流。论坛成了信息反馈的集散地。
通过灵活多样的合作学习,教师们不但能“教”会“评”,还会“写”,养成“学习理论——探索实践——提高理论”的良好科研习惯。
(3)专家引领辅导
为了有效地提高教师的教育理论水平,城西小学采取“走出去,请进来”的方式让教师们聆听教授、专家的新思维新观点。近几年,派出教师参加全国性专家学术讲座8次、省级讲座15次、地区及县市讲座20多次。广西电教馆原馆长卢光华、广西电教馆教研部原主任潘志诚、广西教育学院黎君教授、广西小学教育研究中心黄亢美、李红、汤建芬等老师先后到校讲学,作了现代教育技术教学应用模式、教师教育心理、小学语文新课程标准等专题讲座。教师们从教授、专家面对面的辅导引领中获得了大量新信息新知识,解决了教育教学中的许多问题和困惑,拓宽了视野,提高了理论水平。
3、四个方面检验学习效果。
如何检验教师理论学习的效果?如何评价教师的专业发展情况?我们创建了一套评价指标,这就是:
(1)收集背诵“名言警句”:就是前面所说的,要求教师阅读名教授、名专家的名着名篇后,将自己认为值得欣赏的名言警句摘录下来,每个月至少10段,反复熟读背诵。
(2)积累优秀“教法集锦”:要求教师在听优质课或阅读教学书刊时,将别人教学的精彩片断,或者自己上课的精彩环节记录下来,每个片断都加上自己的评点,每个月5例以上,其中要熟记2例。虽然是别人的东西,积累多了也会借鉴转化为自己的东西。
(3)加强教学反思,坚持写“教学后记”:包括教学后记、批改后记、测验后记、教育后记、管理后记等。要求每上完一课书,每次教育学生,都要及时进行反思,用教育理论来观自己的教学得失,撰写教学心得。每个月要完成5篇,文字长短不拘。通过一系列反思,使教师反思后知困,知困后思进取。
(4)坚持进行“课例评析”,强化巩固学习效果:要求教师每月评析5个课例,可以评一课书或一堂课,要以教育理论和新课程标准为依据,提出自己的见解,剖析有一定深度。课例评析是前三种学习、反思得来的东西的综合运用。现在,学校每次举行研究课、优质课、说课,参加听课的教师都能评析得头头是道,并且能引用某某教授、专家的观点,说出自己评析的依据。
学校要求教师将这四项学习研修的内容和心得放到自己的继续教育网页上,供大家互相交流切磋,同时作为检验教师理论学习和评价其专业发展情况的依据。对每一项学习内容都提出具体任务指标,各人完成任务的情况都记入继续教育学分登记册。经过这样长期不断的学习——实践——再学习——再实践,就能逐步形成良好的学习习惯,逐步夯实自己的理论基础,提高自己的教育教学能力,实现专业发展的目标。
(二)提高了教师的教学和科研能力。
我校利用计算机网络技术优化教师继续教育,虽然短短几年,却收到了明显的效果,取得了可喜成绩。
教师们熟练地运用计算机等现代教学装备进行教学,发挥这些先进装备功能的优势,极大地激发了学生的学习兴趣和求知欲。教师们以现代教育理论为指导,以现代教育技术为手段,以教育科研为突破口,构建了新的教学模式,使课堂教学效果得到了很大提高。现在,城西小学已经有相当一部分教师基本上实现了由经验型向科研型转变,由普通型向特长型转变。
近几年,学校承担国家、省、地市级教育科研课题20项,已有2项国家级、5项省级、1项地级课题成果通过专家评审验收。教师撰写的教育教学科研论文有700多篇获奖,其中20多篇在省级以上报刊书籍发表,制作的CAI课件(或网页)有30多件获省级以上奖励。反映学校教师科研水平的《素质教育的探索与实践》一书已于2002年在光明日报出版社出版。教师编写的《广西社会科学•贵港版》(小学六年级上册)教材经自治区教材审查委员会审定后,已由广西漓江出版社出版。
(三)培养了一批骨干教师。
经过几年校本培训,教师们的教育教学能力和素质有了很大提高,一批教学尖子脱颖而出。目前,学校有全国千名中小学骨干校长培养对象1人,省级普通话测试员2人,自治区优秀教师2人,地级骨干教师4人,市级骨干教师16人,县市教师继续教育讲师团成员5人,20多人次被评为自治区教育科研先进个人。2002年至今,有30多名教师在全国、自治区、地市、县市优质课比赛中获奖。
(四)提升了学校的办学水平。
教师素质的提高也提升了学校的办学水平。几年来,学校被评为全国“电化教育特色学校”、“信息技术人才幼苗培养基地”、“社会公认特色育人成功学校”、“中国少年科学院科普基地”,自治区“现代教育技术实验学校”、“创新教育研究与实验先进学校”,贵港市“教育质量百佳学校”、“素质教育示范学校”、“教师继续教育先进学校”。
九、实验研究的启迪
学校利用计算机网络优化校本培训,促进教师专业发展的做法(“一三四模式”)具有很强的现实意义。当教育改革进行到一定时候,实施素质教育就成为深入推进教育改革的关键。近年开始的中小学课程改革,又成为进一步推进素质教育的核心。课程改革的目的是为了促进学生的成长发展,培养大批能够适应现代社会需要的高素质人才。课程改革能否取得成功取决于教师。这就要求教师不仅要具有良好的师德,而且要具备较强的能够适应现代教育发展需要的专业技能。目前全国各地都在摸索探讨促进教师专业发展的模式,可谓百花齐放,异彩纷呈。我校立足于本校较好的办学条件,发挥信息技术的优势,利用计算机网络所具有的信息量大、及时快捷、交互性强、资源共享等特点,组织教师认真学习现代教育理论,学习、借鉴、探索先进的教学方法,使教师的专业技能得以在较高水平上发展,从而提升了学校的办学水平,在基础教育中起到了引领作用。学校在探索教师专来发展道路的时间还不长,但成效是明显的,模式还须进一步完善,并须要上级专家给予论证和指导帮助。
‘柒’ 计算机实验报告总结怎么写
计算机实训总结范文:
计算机应用基础实训练习了Windows_P的操作,Word的操作,演示文稿Power Poind的操作,以及网页的制作,电子邮件的使用,信息资源的整理与发布。实训时间一学期。
主要介绍了我们用到的办公软件等常用的几种软件在应用技巧方面做了详细的讲解,并针对大家在实际应用过程中经常出现的问题进行分析、指点、讲解。相信经过这次学习,今后的使用这些软件肯定能够得心应手。
为了使所学的知识运用到生活之中,我组织学生建立学习兴趣小组,学生们在一起交流讨论学习问题、体会、经验。
并由学习好的学员带领大家学习,这样可以提高学习效率。遇到问题和大家交流一下,可以让自己更好的掌握知识点,而对帮助解答问题的同学来说也可以加深对知识点的理解。另外要充分利用网上答疑时间,在答疑前做好准备工作,对学习中的疑问事先有个总结,以便在答疑时能有的放矢。
实训让学生进一步了解了计算机的硬件与系统软件的安装,维护知识.在学习这一部分内容时景老师深入浅出地讲解,并让我们自己积极动手操作,结合实践来提高自己的操作能力。
其次,学习了几种软件的应用技巧,同时也学习了一些解决实际应用过程中(如下载音频、图片资料)经常出现的问题的方法,通过这次学习,一定会让我在今后的工作中将计算机运用的得心应手。
为了提高大家的认识,老师不仅采用实物演示的办法,而且还为我们提供实践操作的机会来为大家讲解有关的知识,介绍了一些平时我们很少用到的方法,对我们今后自己的操作有很大的帮助。
通过这学期教学实训,学生明白了要多了解了相关知识,多思考,多提问题,多问几个为什么,要学以致用,计算机网络使学习、生活、工作的资源消耗大为降低。我们是新一代的人用的都是高科技,也随着现在的社会日新月异,高科技的,需要老师掌握一定的计算机知识,才能更好的帮助我们。
不过有时也要动我们的脑子,要个人亲身去体会,去实践,把各项命令的位置,功能,用法记熟,做熟。提高我们整体的知识,打好基础。同时学到很多计算机方面的知识,更重要的是增进了和其他人员之间的交流。
大家坐在一起畅所欲言,互相讨论,交流,把自己不理解,不明白的地方提出来,让老师来帮助解决,这样使得相互之间都得到了学习,巩固知识的机会,提高了学习的效率。同时也希望今后能多举办一些这样的培训,因为计算机知识更新是很快的,只有不断地学习,才能掌握最新的知识。
我相信在更多的教学中,我们懂的也会越来越多。不管是现在还是将来每个人应不断地加强学习,不断地给自己“充电”,才能不断的开拓进取,勇于创新,才不至于被社会淘汰。