党的十六大报告提出；“稳妥推行电子政务，提高行政效率，形成行业规范、公正严明、廉洁高效的行政管理体制。”电子政务建设已成为提升一个国家或地区特别是城市综合竞争力的重要因索。我国政府也把构建电子政府作为提高国家竞争力的一个重要战略加以实施。随着GIS技术的不断完善，利用GIS建立电子政务已日趋成熟。电子政务与GIS的关系突出体现在:GIS是电子政务的地理空间定位平台；GIS赋予了电子政务以空间辅助决策的功能；GIS为电子政务提供清晰易读的可视化工具；电子政务的建设为GIS提供了新的发展机遇。
1电子政务的基本概念
1.1电子政务的内涵。在西方国家，政府机构的信息化和网络化被称作“电子政府”。我国的政府机构设置与运行模式与国外有很大差别，除政府首脑机关国务院之外，还有党中央、全国人大和全国政协，为了反映我国政府机构的实际运行情况，我国将“电子政府”称作“电子政务”。电子政府至今尚无确切的定义。西方学者的一般定义是：所谓电子政府，实质上就是将工业化模型的大政府(特点是集中管理、分层结构、在物理经济中运行)转变为新型的管理体系，以适应虚拟的全球性的以知识为基础的数字经济，这种新型的管理体系就是电子政府。从我国的国情出发，电子政务的内涵有广义和狭义之分，广义的电子政务包括电子党务、电子人大、电子政府、电子政协等；而狭义的电子政务主要指国务院、国务院所属专业部门和地方政府的综合业务管理和科学决策活动。狭义的电子政务主要由三个部分组成：政府内部的信息化和网络化办公；政府部门之间通过计算机网络进行的信息传输和信息共享；政府部门通过信息网络与企业(事业)以及社会大众进行信息交流。
1.2电子政务的基本功能。电子政务就是利用电子技术手段开展政务活动的全新的政府工作模式，具有五项基本功能。1.2.1实现协同办公。也就是通常说的办公自动化，这是电子政务应用中最基本的功能。1.2.2实现政务信息资源共享。目前的政务信息基本上是在各单位内部，利用效率太低，实施电子政务，就是要通过网站和数据交换系统，使政府部门之间、政府与公众之间共享政务信息资源。1.2.3实现政务公开。推行政务公开是党的十六大提出的基本要求，是发展社会主义民主，保障人民群众的民主权利，提高依法行政水平，加强对行政权力的监督的重要形式。各级政府都要广泛利用功能强大的政府网站向社会公开大量政务信息。1.2.4提供网上公共服务。政府不仅要对社会进行管理，更主要的还要为社会提供公共服务。比如审批办证、查询政策资料，与百姓交流等等。1.2.5提供安全保障。在电子政务的平台上，集中了所有的政务信息，是政务信息流通的主要通道，其安全性尤其重要。因此，还要为电子政务本身提供安全保障。
1.3电子政务的技术基础。电子政务的建设以计算机科学、信息科学、政务科学、空间信息科学和通信网络技术为基础。从政府信息、政府网上服务到政府部门间及政府部门内的信息共享和网络办公都需要持续地研究和开发与电子政务相关的理论与技术，从而保障电子政务的健康发展与高效应用。电子政务的主要支撑技术包括：Web技术、数据库技术、多源海量数据的融合与管理技术、全文信息检索技术、GIS技术、RS技术、GPS技术、数据仓库和数据挖掘技术、空间数据挖掘技术、空间决策技术、虚拟现实技术、网络技术、数据通信技术、标准化技术、信息安全技术和信息共享技术等。
2GIS的基本概念
GIS（GeographyInformationSystem，地理信息系统）是融合计算机图形和数据库于一体，用来存储和处理空间信息的高新技术，它把地理位置和相关属性有机地结合起来，根据用户的需要将空间信息及其属性信息准确真实、图文并茂地输出给用户，满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求，借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能，进行各种辅助决策。GIS作为一种地理空间信息的采集、处理、存贮、应用和分析技术，随着其技术自身的发展和经济与社会的信息化，开始融入信息技术的主流。政府拥有80%以上地理信息资源，政府在相当长的一段时间内仍然是GIS应用的主战场，GIS在电子政务中的广泛应用将对经济与社会的信息化产生深远的影响。信息的共享、交换与整合问题是当前电子政务建设所要解决的核心问题，电子政务建设是打破“信息孤岛”和“信息烟窗”，构建由政府各部门的信息系统互操作形成的信息系统体系的过程，电子政务建设涉及网络、数据、应用、流程和服务的五个统一集成，数据的集成是应用和服务集成的基础。
3GIS与电子政务的关系
电子政务的深入发展和应用必须以地理信息系统(GIS)平台为支撑，GIS技术在电子政务中的应用越来越广泛，大的方面如环境监测、土地规划、防灾减灾、城市交通、通讯指挥、道路建设、医疗卫生，以及突发应急事件等；小的方面如车辆导航和定位、物流配送等。基于GIS的电子政务赋予电子政务新的特色和内容，丰富了电子政务的内涵，为其以后的发展拓宽了空问。长期的实践经验表明：电子政务的建设和应用离不开地理空间信息和以GIS为代表的“3S”技术的支撑。
4基于GIS的电子政务发展的对策研究
4.1基于GIS的电子政务的建设要与政府管理和GIS技术的改进相适应。政府管理是一个动态的、不断适应的过程，同时GIS技术也随着信息技术的发展而不断提高，这就决定了基于GIS的电子政务的建设也是一个动态的、不断改进的过程；4.2整合各种政府信息资源，数据源要稳定可靠。通过相应的GIS技术把现存的海量、分散的地理空间数据、统计数据和专题数据等集中起来进行分析、提取和集成，为政府部门的各项决策做支持。4.3在国家信息化领导小组的领导以及GIS相关组织的合作、指导下，制定和完善基于GIS的电子政务的统一标准，消除“信息孤岛”。现有的标准建设还存在一些问题，例如：应用数据、业务流程与信息系统的整合不够，一些通用的数据表示和数据交换标准难以确定，标准未反映应用业务的共性和基础性等；4.4建立信息共享机制，对信息资源进行深度开发。由于现有执法水平的不足，这方面光靠立法解决是不够的，要考虑和承认数据资源拥有者的利益,并帮助掌握这些数据资源的政府部门增加其所拥有数据资源的信息价值，增强其信息共享的积极性;4.5加强和完善基于GIS的电子政务信息安全保护体系，处理好信息保密和利用的关系。在实际应用过程中，一些大比例尺地理空间数据和统计数据、专题数据属于保密范围，容易成为不法分子所攫取的目标，影响和限制了电子政务的发展，使得信息安全成为电子政务建设的一个“瓶颈”，阻碍其向前和深入发展。
5基于GIS的电子政务发展趋势展望
随着国家一系列关于电子政务的方针、法规和政策的出台，特别是《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设的指导意见》(17号文件)、《电子政务标准化指南》等政策措施，基于GIS的电子政务建设已逐步进入统一的轨道。基于GIS的电子政务系统，不仅为政府领导进行宏观分析决策提供多要素、多层次、摘要：在世界各国积极倡导的“信息高速公路”中，包括电子政务、电子商务、远程教育、远程医疗和电子娱乐等5个部分。电子政务多时态的空间型信息，同时还能提供科学的分析、预测、规划和决策等技术手段。将会进一步提高政府行政管理决策的科学化和合理化。GIS是电子政务建设的空间定位基础平台，GIS特有的空间分析能力，给电子政务辅助决策赋予了空间化的手段和方法，各种与地理空间分布密切相关的信息可以在空间上进行各种组合叠加分析，进而提高政府决策的有效性和科学性。GIS对空间数据的综合处理和操作能力，为电子政务提供了业务管理和辅助决策的可视化工具，可以提高政府办公决策的效率和质量。因此，电子政务的建设实施工作与GIS是密不可分的。
1电子服务系统发展概述
目前,全球经济发展呈现出了从制造型经济向服务型经济转变的趋势[1]。这种趋势性的转变,直接推动了电子服务业的快速发展。电子服务系统[2]作为新兴的服务技术手段,其特点是快速、方便、交互性强、不受时间和空间的限制,有利于个性化服务的实现。随着互联网从Web1.0、Web2.0发展到Web3.0时代,电子服务系统已从典型的数据库应用系统,发展到了强调互动、交互的电子服务系统。
1.1以信息为主的第一代电子服务系统
Web1.0时代,用户阅读网站提供的信息[3]。代表站点为新浪、搜狐、网易3大门户。在Web1•0时代的电子服务系统以信息系统[4]为主,如新闻系统、电子公告板系统、广告系统等等,它们都是基于数据库的应用系统,不同系统间的区别主要是数据库中的数据表字段设置及操作这些字段的权限不同。这个时期电子服务系统的特征主要表现为信息从系统单向流动给用户,用户与系统间没有交互,用户被动接受系统提供的信息。
1.2强调互动、交互的第二代电子服务系统
Web2.0时代,网站实现了用户的交流与参与[3],典型的电子服务系统有blog(博客)[5]、wiki(维基百科)[6]、sns(社会网络)[7]等。这个时期电子服务系统的特征主要表现为强调用户的交流与参与,强调系统与用户间的交互作用,用户既是内容的消费者,也是内容的制造者。
1.3可直接进行信息交换、互动和信息整合分类的第三代电子服务系统
Web3.0.时代,网站的信息可以直接和其他网站进行交换和互动,能通过第三方信息平台同时对多家网站的信息进行整合分类[3]。Web3.0用户可以在互联网上拥有自己的数据,并能在不同网站上使用[8]。目前,Web3.0正处于概念阶段,还未有Web3.0网站及系统出现。第一代、第二代、第三代电子服务系统,都是围绕着信息的、互动、交换、整合、分类来开展信息服务,但信息服务仅是传统服务很小的一部分,更多的传统服务是生活服务、商务服务、社会服务等。比如医疗服务就是传统服务的一种,医疗指令、病况信息、生命体征都是一种信息,都可以通过互联网进行传递,然而怎么通过互联网将医疗指令转换为服务,直接为病人服务?解决这一问题是建立新型电子服务系统的重要意义和价值所在。互联网要突破“最后一米”,将传统服务传递给用户。依据这一思路,本文设计了一种具有丰富外设、具备强大服务能力的,可将控制指令、服务指令直接转换为用户服务的电子服务系统。
2新型电子服务系统体系结构设计
任何一个系统都是从系统目的出发,按照一定规律组织起来的、相互关联的系统元素的集合。新型电子服务系统包括服务机构、服务者、服务对象、服务信息、服务指令、控制指令、互联网及相关实体或服务环节。其体系结构由服务提供层、服务协作层、服务传输层、服务解释层共4层构成,是呈喇叭形状的开放式体系结构(如图1所示)。
2.1服务提供层
服务提供层由提供传统服务的服务提供者或服务设备等组成。服务提供层接受服务协作层的服务指令,通过传输控制指令为用户提供服务,同时广播服务信息。服务提供层中每个服务者/设备,可单独为用户提供服务,也可通过基于某种机制形成服务网络,联合起来为用户提供服务。如远程医疗服务系统中的专家会诊服务,可把每个专家看成提供医疗服务的服务者,多个专家之间通过专家会诊的形式,联合专家智慧为用户提供医疗服务。另外,服务提供层接纳服务提供者或服务设备接入的机制是动态、开放的。各位服务提供者或各台服务设备只要遵循服务提供层的接入协议,即可加入到服务提供层为用户提供服务;相反,如果不遵循协议,按照一定的退出机制,即可退出服务层。
2.2服务协作层
服务协作层由多个服务Agent组成。服务协作层接受服务提供层向用户传输的控制指令,代替服务提供层与用户交互。每个服务Agent都代表着一个特定的服务者/设备,系统根据用户的需求选择特定的服务Agent。通过服务Agent,服务者/设备能够从操作员的角色中解放出来,由服务A-gent直接跟用户进行协作。服务协作层通过一个平台把各种传统服务集成在一起,在这个平台上,用户可以对传统服务进行语义查找,并绑定其需要的服务。而服务提供商则通过这个平台来注册、、监控和管理其不同的服务应用。其系统结构如图2所示。
2.3服务传输层
服务传输层由互联网或者专用网络组成,传输服务指令、控制指令、服务信息等。
2.4服务解释层
服务解释层由多台具有丰富终端的计算机设备组成,它将服务提供层的服务直接传递给用户,为用户直接提供服务。这些具有丰富终端的计算机设备主要由软件系统、输入设备及输入转换器、输出设备及输出转换器等部分组成(如图3所示)。
2.4.1软件系统
在具有丰富终端的计算机设备中,软件系统是设备的核心。软件系统负责服务请求传递、接受服务/控制指令、解释用户请求、解释服务/控制指令等任务。当多个外设间出现请求、响应等冲突时,或各种服务间出现服务冲突时,软件系统负责协调它们之间的冲突,使整个系统能够以有序的方式为用户提供服务。同时,软件系统将输入设备及输入转换器、输出设备及输出转换器等各种元素有机联系在一起,让服务者可以通过系统为服务对象提供有效的服务,使整个系统能够以一种稳定的方式存在。
2.4.2输入设备及输入转换器
具有丰富终端的计算机设备的输入设备不仅仅包括常用的键盘、鼠标等设备,它还包括摄像机、数位仪、传感器、RFID读写器等信息采集设备。当这些设备连接到计算机时,计算机就具备了采集图像、音频、视频、动画等多媒体信息的能力,计算机就可以感知服务对象的形状、位置、动作等变化,就可以感知服务对象发出的各种各样信号。这些信号均是模拟信号,在通过输入转换器进行输入转换后,这些信号将可转换为对应的数字信号,然后传递给服务者。
2.4.3输出设备及输出转换器
具有丰富终端的计算机设备的输出设备包括绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等丰富多样的输出设备。未来,输出设备将朝着可精确响应服务指令、控制指令的方向发展。如数据手套是虚拟现实应用中主要的交互设备[9],它作为一只虚拟的手或控件用于3D虚拟现实场景的模拟交互,可进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制等操作。利用输出设备精确响应的特性,当前许多传统服务将可通过互联网直接传递,可直接服务于用户。这样一来,互联网“最后一米”的问题,就能得以解决。
3新型电子服务系统逻辑结构设计
从逻辑结构来看,新型电子服务系统既包含有一定的物质成分,又包含一些非物质成分,它是从用户需求出发,利用不同的系统元素协调作用,通过互联网传输传统服务的控制指令、服务指令,并反馈用户需求信息,最终协调满足用户需求的有机整体(如图4所示)。
新型电子服务系统元素间逻辑关系如下:
a.在新型电子服务系统中,联系各元素的核心是用户需求,集中表现为对某种传统服务的需求。根据中国互联网络信息中心(CNNIC)提供的数据,截至2010年6月底,我国网民规模达4.2亿人,互联网普及率持续上升至31.8%。手机网民2010年上半年内新增4334万,达到2.77亿人,增幅为18.6%[10]。日益增多的上网用户为新型电子服务系统提供了源源不断的需求驱动力。用户需求将新型电子服务系统各层级紧密地联系在一起,形成一个有机的整体。与用户需求相对应的需求信息流,它的流向与用户反馈信息流正好相反,从用户需求开始,用户反馈后,再回到输入端。
b.用户需求从输入端开始,经过需求识别、业务处理、输出等环节,通过传递、解释、表达等动作处理后反馈给用户。此时用户的反馈又形成新的需求源,这新的需求源又从输入端输入到系统中,再通过传递、解释、表达等动作后反馈给用户,这样就不断形成循环,不断满足用户的需求。
c.输入、需求识别、业务处理、输出这4层都对应不同系统设备或者软件系统,并且一层可能对应几个不同的设备。尽管输入层与需求识别层之间,或者需求识别层与业务处理层之间的联系介质可能是互联网或者其他网络系统,但从逻辑上看相邻层级之间的元素联系还是非常紧密,上层级某个元素可以对下层级中多个元素任意选择,下层级元素也可以被上层级多个元素选择。这多种多样的选择,让新型电子服务系统可处于稳定的运行状态中。在新型电子服务系统中,这种维持系统稳定的功能体现在处理用户需求的某个环节出现问题时,系统可以迅速建立起新的“需求”与“反馈”对应关系,以使系统正常运行。
d.和自然生态系统一样,新型电子服务系统同层次元素之间也存在竞争,就输入层多个输入设备之间而言,键盘、鼠标、摄像机、数位仪、传感器、RFID读写器这些输入设备适应不同的输入要求,对应着不同输入场景,输入信号也不相同,输入信号对信号处理的要求也不尽相同,几种不同输入同时进行时就会产生资源共享冲突或者资源需求协调的问题。当然,这些冲突或者协调,不一定能构成严格意义上的竞争,但它们都是资源需求的竞争,需要新型电子服务系统进行协调或者控制。
4新型电子服务系统关键技术研究
新型电子服务系统虽然在电子医疗、汽车电子、现代物流等领域有了一定的应用,但是还不能够真正通过互联网来传递众多传统服务,如生活服务、商务服务、社会服务等。新型电子服务系统要广泛投入应用,就要提高信号采集过程中采集信号的准确度,就要避免信号处理或数据传输过程中损失信号信息,特别是要研制出能够将输出信号准确地转换为相应动作或操作的精确响应设备。新型电子服务系统主要涉及的关键技术如下。
4.1高速度、高精度的模数转换技术
在新型电子服务系统中,模数转换器的精度、速度以及系统的成本直接影响到系统的实用性。因此,模数转换器的高精度、高速和系统的低成本是衡量系统是否具有实际应用价值的标准。一般来说,想提高模数转换器的精度、速度,势必会引起成本的增加,而且精度与速度之间也存在一定的相互制约关系。在精度要求很高的情况下,就要牺牲一定的转换速度。反过来,追求高转换速度,就要容许一定的精度损失[11]。在新型电子服务系统中要根据输入信号类型不同,选用不同的模数转换器,如人体的脉搏和血压等微弱信号,就与货物位置、电网电流等信号的转换要求不同。
4.2超大数据处理与数据传输技术
新型电子服务系统要处理大量的模拟信号,必然要求系统具有高效的处理能力及稳定的数据承载能力。随着系统处理数据量不断增加,以及系统实时处理要求能力不断提高,当面对高质量信号传输要求时,普通的视频基带、一线通、双绞线、微波等传输方式均无法适应传输要求。目前只有2种传输方式在高质量信号传输中得到了认可,一种是采用光纤专线传输,另一种则是网络传输。在数据传输过程中,干扰和设备故障常使数据传输产生错误。为了检测通信错误,传输数据中设有冗余的错误检测码,这些冗余的错误检测码和传输的数据按一定的数学关系组合。数据在传输中产生错误而不满足预定的数学关系时就能被检测出来。
4.3小信号采集抗干扰技术
在新型电子服务系统中,要想实现信号的采集、分析、处理、智能控制等完整的控制过程,必须使用系统现场数据(包括温度、压力、流量、湿度、电压、电流等),信号采集是通过相应的传感元件将其转换为电压或电流信号,经过数据传输通路进入计算机外部数据采集器,将其转换成数字量进入计算机,计算机按照相应控制程序,进行实时控制。计算机数据采集器采集到的信号既包含真实的现场信号,也包括一些外界通过传输线路传入的干扰信号。如果现场信号转换成相应电信号数值较大,相对来说其抗干扰容限较大。对于小信号,其抗干扰容限较小,较容易受到外界干扰[12]。现场信号源一般与数据采集器有一定距离,现场数据通过传输线路传到计算机数据采集器,外界很多因素会通过传输线路形成干扰,使数据采集的准确性受到不同程度的影响,尤其对小信号的干扰可能使传输失败。因此,信号采集质量的提高对新型电子服务系统意义十分重大。
4.4精确响应设备制造技术
新型电子服务系统的响应设备是指接受系统的输出信号,将输出信号转换为相应动作或操作的设备。在计算机系统中响应设备通常是显示器、打印机、绘图仪,这些设备都仅是将计算机的输出信号进行输出,并没有根据这些输出信号进行相应的动作或者操作。相对比普通计算机系统对响应设备的要求,新型电子服务系统对响应设备的要求更为精确和更为严格。
5结束语
新型电子服务系统的应用势在必行,是传统电子服务系统的发展方向。目前,虽然制约电子服务系统快速发展的因素仍存在,但相信随着传感器技术、精确响应设备制造技术等关键技术的不断突破,新型电子服务系统的应用指日可待。本文对新型电子服务系统的系统结构、逻辑结构、系统关键技术等进行了分析研究,提出了具有丰富外设的电子服务系统是传统电子服务系统的发展方向这一论断,这一系列的研究和探索成果无疑可以为电子服务领域研究者今后的工作提供有力的参考。
进入新世纪以来，随着互联网的不断普及，地图已经从纸上走进了互联网和个人电脑甚至移动设备里面。如今，人们可以很容易地在电子地图里面搜索感兴趣的地点、行车线路和公交线路等，大大方便了地图使用者，电子地图已经成为越来越多的人们的一个常用工具。现有的电子地图可表示的范围大者如亚洲或者中国平面图，小者如学校平面图或一个社区的平面图，表示的都是室外区域，尤其对于定位导航应用，电子地图与GPS定位技术广泛结合，为人们的日常出行提供了极大的方便。但是，随着物联网行业的发展，物联网感知定位技术也逐渐由宏观向微观演进，定位导航技术越来越向小型化发展，随着十万平米以上的大型建筑如雨后春笋般的出现，基于大型场馆的室内定位与导航显得越来越重要［1］。
本文正是利用电子地图的特性，结合室内定位与导航技术，设计了一种新的用于室内定位导航的电子地图。在进行室内定位导航电子地图的开发时，本系统是在AutoCAD开发的基础上，采用GIS的二次开发方式，能够在电子地图上显示定位导航终端的位置，对某一指定的方位，可以在电子地图上显示导航路径，该电子地图操作方便简单、显示直观清晰，符合室内定位导航的功能需求。
1室内定位导航地图模型
1.1室内定位导航地图模型的应用
1.1.1室内场景模拟
快速调度数据、绘制虚拟场景是室内场景模拟的关键问题。将整个室内空间中的房间、走廊、门窗等建立合适的关联，这便可以有效缩短数据查询调度的时间。于是用代表门窗的线将室内的房间和过道连接起来，建立起单个楼层上的门窗与房间、室内物体与房间的拓扑关系，实现对空间的剖分，从而提高查询效率，加快浏览速度［2］。
1.1.2室内路径发现与空间可达性
室内空间路径发现问题在认知学领域多有研究，侧重点在探索人对整个室内环境不断完善认识，自身行动不断判断调整的这一路径发现过程。在地理学领域，人们多是将现有的理论方法进行改进，以适应各种不同的应用。如在图模型的基础上提出的混合空间模型。明确划分了各个结点和各条边的建筑功能，用于辅助建筑物空间内部路径的描述［3-4］。空间句法理论［5］应用时，将移动过程的代价和阻抗因素纳入空间可达性问题的计算过程，得到更为符合实际的室内定位导航结果。
1.1.3室内应急管理
大型建筑物内部结构复杂，人员流动大，这些都为室内应急管理增加了难度。将GIS技术应用于室内环境，一方面可在突发事件发生时，积极有效地对楼宇内部实时监控，疏散人群。在一般室内监控系统上辅助以GIS和定位手段，可以解决目前视频监控系统面对目标移动速度快、多个摄像头频繁切换等情况，从而解决快速定位的问题［6］。另一方面，可以在室内空间中模拟灾害蔓延如有毒气体泄漏的状况，从而评估该室内空间构造的安全性。
1.2室内定位导航电子地图同室外定位导航电子地图的差异性比较
室外定位导航电子地图的应用从全球范围来看已经发展了二十多年，可以说已经成为传统应用，现在已经被人们广泛所接受。而相比于室外定位导航电子地图，基于大型场馆的室内电子地图虽然发展时间比较短暂，但也有其自身特点，下面表1列出了本系统设计的室内电子地图同当前室外电子地图的比较。
2定位导航电子地图设计的基本流程及创新点
2.1电子地图设计到应用的基本流程
本地图的应用场景为10万平米以上的室内大型场馆，本文以北京邮电大学教四楼为例，结合GIS软件，对室内定位导航地图进行专门制作。室内定位导航地图制作流程图如下图1所示。
2.2电子地图设计阶段创新的关键技术
2.2.1地理数据库
地理数据库的开放式结构将空间数据及其对应的属性数据统一存放在数据库管理系统DBMS中［7］。本系统采集使用的地物要素作为地理数据库中的空间要素类(FeatureClass)，如网格、线等，对应存储在DBMS中的一个表中，每一个具体的要素(Feature)则对应于表中的一条记录，其空间几何特性存储在长二进制字段中。为便于数据的组织和使用，可以按习惯和需要将相关的一组具有相同空间参考的要素类(FeatureClass)组织在一起，形成一种更大的结构，称为要素数据集(FeatureDataset)。除存储空间要素类外，地理数据库中还可以建立关系类(RelationshipClass)、几何网络、注记要素，定义要素子类型(SubType)、属性域(Domain)及有效性规则等。所有的要素类均可以通过通用的CASE工具(如Visio、RationalRose等)建模来进行定义与扩展。地理数据库以要素为对象的存储结构提示我们，以地理数据库为目标的数据转换最直接的方式就是对象间的对应转换［8］。
由于手持终端其本身硬件的限制，其存储空间不可能与电脑相比，当前大部分电子地图设计都是采用B/S架构，把大量的地理数据库信息放到本地服务器上，通过远程调用服务来实现对地理数据库信息的存取，但是过分依赖无线网络会限制数据加载的速度。本系统开发的地图是基于大型场馆的室内定位与导航地图，手持终端存储空间足以存储大型场馆地理数据库信息，因此，可以在手持终端直接保存地理数据库信息，不必再从服务器端下载，而是直接调用缓存中的数据，这样可以大大加快数据显示和加载的速度，而且就算中断网络连接也不会影响手持终端的操作。
2.2.2网格要素图层
图层按照类型划分主要有3种:点类型(Point)、折线类型(Polyline)和多边形类型(Polygon)［9］。每一层(Layer)是某一类元素(Feature)组成的集合，每一个图层表示一类地图信息，如房间、走廊、楼梯、出口、设备等等，还有一些扩展应用类型如导航路径层、导航连接点层，以及标注层等，而这些图层(Layer)相互叠加(但不覆盖)形成一个图层组(LayerGroup)。网格要素图层就是其中一个多边形类型(Polygon)图层，它是为数据采集阶段专门添加的图层，该网格图层每个网格存储了当前网格的坐标、网格号等属性，用于在数据采集时提供给采集者每个网格的属性信息。
该网格要素图层具有下述优势:
1)避免了人为手动的输入网格信息，降低了出错的几率，使操作起来更加方便。
2)可以对每一个网格实现颜色的填充，用不同的颜色来区分网格的不同作用。3)准确计算每个网格的间距，可以提高手持终端定位精度。通过GIS软件制作出加入网格要素图层之后的北京邮电大学教四楼四层电子采集地图，如图2所示(圆点代表网格要素)。
2.2.3导航路径规划
室内电子地图相对于室外电子地图来说，包含的地理信息比较少，可以直接在GIS软件上直接规划出所有的路径信息，因此，要做导航电子地图，只需在现有图层的基础上建立一个折线类型(Polyline)的道路(road)图层，它是为路径导航专门添加的图层，在该道路图层上会规划出所有的路径信息，实现每个房间、每个所要达到的地方都是通路状态。道路图层建立完毕后，利用ArcGIS软件中的ArcCatalog生成网络数据集(NetworkDataset)［10］，ArcCatalog提供的网络数据集功能是非常重要的，通过它能获得两张图层，一张是点图层，存储road图层上每个线段终点的集合;另一张是线图层，存储road图层上每个线段的集合。通过这两张图层，可以给每个点和线段添加属性信息，把每个逻辑上不相关的路径信息结合到一起，形成一个路径之间有关联的网。每个点按照出生的前后，都存储了该点的序号;每条线段存储了当前线段的起点和终点的坐标及编号等属性，这样每个线段就有了关系，在两个相邻的线段中，前一个线段的终点肯定是下一个线段的起点，用于在路径导航时提供给导航者属性信息，从而把每条线段连成一条线，实现导航。最后，为了能在程序中调用GIS服务接口，需要再次利用ArcCatalog软件生成地址定位器(AddressLocator)［11］，把road图层信息加入到指定的地图中，这样在程序中直接可以调用ArcGIS提供的导航接口。通过GIS软件制作出加入道路图层之后的北京邮电大学教四楼四层电子导航地图，如图3所示。
3定位导航电子地图应用
3.1终端数据采集阶段
数据采集是实现定位技术的前提条件，之前添加了网格要素图层就是为实现定位技术所做的准备。终端会加载本地缓存数据，把数据采集地图加载到手持终端，实现采集无线信号(wifi)。加载地图完毕后，在手持终端点击所要采集的网格要素点，此时，手持终端会搜集周围的无线信号(wifi)并与该网格属性信息进行绑定。当采集完毕后，在手持终端的数据库中会存储每个终端所对应的无线信号的信息，并把该网格的颜色置换成深色，表示该网格已经采集完毕，此网格信息就是实时定位时所用到的比对数据，如图4所示(浅色网格为未采集网格，深色网格为已采集网格)。
3.2终端定位应用
数据采集阶段完毕后，可以进入到定位功能界面，开始进行终端定位。在定位时，手持终端实时接收周围的无线信息，并且结合定位算法与采集阶段所采得的指纹数据进行对比，得到最匹配网格，通过读取该网格的属性信息得到未知位置的信号采集终端的坐标信息，此时定位电子地图的作用就是把终端当前位置准确及时地显示在我们的电子地图上，并且能实现电子地图的放大、缩小、移动等操作。下图5展示了在手持终端的定位及对地图的操作。
3.3终端导航应用
终端载入本地缓存数据后，可以直接进入导航功能界面进行导航。因为北京邮电大学教四楼所有导航路径信息已经规划在电子地图上，当加入缓存地图后，可以在终端直接调用所需路径信息。起始位置是终端定位的坐标，目的地位置是某个房间区域号。导航时，只需输入目的地的区域号便可以导航，程序会找到这两个点的所有相关线段，逐一排查，找到距离最短的一条线段，然后输出，并且能实现电子地图的放大、缩小、移动等操作。下图6展示了一幅具有导航路径信息的电子地图。
4结束语
本文根据大型场馆的室内定位导航的需求，引入了室内GIS矢量电子地图模型的概念和设计方法。室内GIS矢量电子地图的开发充分利用了GIS软件，结合地理数据库、网络数据集等技术，实现了在北京邮电大学教四楼的定位导航功能，该定位导航电子地图在北京邮电大学教四楼的成功应用，对同类室内定位和导航电子地图的设计与实现具有一定的参考价值。该电子地图虽然在定位导航上取得了较好的显示效果，形成了一定范围内的实际可操作性和实用性，但也存在一些不足，例如整个电子地图制作都是用线框图画出来的，虽然也能够清楚展示北京邮电大学教四楼的结构设计图，但没有侧重视觉效果的体现，不太人性化，也不太美观，这是该电子地图在以后需要改进的地方。
1研究背景
1.1国际范围内元数据标准颁布情况
作为描述文件（records）背景、内容、结构及其管理过程的数据，元数据（metadata）对于文件（包括档案）管理的重要性已经获得了广泛的认同。上个世纪末以来，澳大利亚［1］、英国［2］、加拿大［3］等国家纷纷推出了不同适用范围、使用目的的文件管理元数据标准；而相关国际标准的颁布，与各国、地方的标准形成良性的互动，［4］推动元数据标准不断走向成熟。ISO14721:2003《空间数据与信息移交系统———开放档案信息系统（OAIS）参考模型》的，引发了数字保存（digitalpreservation）领域基于OAIS的信息模型开发元数据方案的热潮。在文件管理元数据（recordkeepingmetadata，recordsman－agementmetadata）标准缺失的情况下，也有一些档案部门据此模型开展了元数据标准的探索和实践。［5］ISO23081-1:2006《信息与文献———文件管理流程———文件元数据———原则》和ISO/TR23081-2:2007《信息与文献———文件管理流程———文件元数据———概念与实施》［6］则开辟了面向文件形成机构文件管理元数据标准的疆土，其提出的多实体、多属性的元数据框架结构，则被此后很多国家、地区、单位制定的文件管理元数据标准、方案所采纳。文件管理元数据和长期保存元数据的区别和联系也日益为大家所重视。［7］ISO/TR23081-3：2011《信息与文献———文件管理流程———文件元数据———自我评价方法》则进一步明确了评价现有文件管理元数据的方法。国际上对于文件管理元数据的探索焦点从原则、概念逐步走向实施、应用。
1.2我国电子文件元数据标准的建设
2002年底，青岛市档案局颁布的规范性文件《青岛市电子文件归档与管理规范（试行）》以“附录A电子文件著录项目”的方式规定了电子文件的元数据项目；2005年底，天津市档案局制定了《天津市电子公文元数据表》；2008年3月，我国核行业标准《核电电子文件元数据》（EJ/T1224-2008）颁布；同年7月，广州市地方技术规范《电子文件档案资源管理规范第4部分：元数据》（DBJ440100/T10.4—2008）出台；2009年底，档案行业标准《文书类电子文件元数据方案》（DA/T46-2009）问世；2011年1月，ISO23081-1《信息与文献———文件管理流程———文件元数据———原则》被正式采纳为国家标准，标准号为GB/T26163.1-2010；国家档案局承担的国家标准《通用电子文件元数据规范》研究项目正在推进过程中，建设、石油等行业的电子文件元数据标准正在酝酿出台。这些行动标志着我国电子文件的元数据管理从自由探索步入了标准引导、从地方规范和行业规范走向国家规范的发展阶段，且标准的内容和形式也不断与国际标准接轨。［8］
1.3元数据标准的实施问题
随着诸多标准规范的出台，文件形成单位和保存单位如何贯彻实施有关标准，在相关系统中产生、管理和利用元数据，日益成为关系到系统建设质量乃至最终文件管理状况的关键。本文所指元数据方案（metadataschema），是文件形成单位或保存单位对电子文件元数据元素语义、语法、赋值及其相互关系（结构）的系统性规定。本文根据电子文件元数据形成和积累的规律，结合杭州市电子文件中心建设的实例，围绕着一类单位———文件形成单位在建设一类系统———电子文件管理系统（ElectronicRecordsManagementSystem，ERMS）过程中的元数据方案设计问题展开探讨。
2电子文件元数据形成、积累的规律
电子文件的元数据随着文件形成和管理过程而不断产生、累积，而这样的产生、累积是要通过系统实现的。探究元数据形成、积累的规律，首先要辨析电子文件生命周期中的系统类型。
2.1电子文件生命周期中的系统类型
从系统的功能来看，电子文件整个生命周期中的系统通常包括三类：［9］支持文件形成单位日常业务工作的开展，在此过程中形成合格、完整的电子文件的“业务系统”（BusinessSystem，BS）；［10］从业务系统中将信息以文件的方式加以捕获、维护、利用和处置的ERMS，捕获和处置分别是该系统文件管理功能的起点和终点，我们也可以将ERMS理解为立档单位档案辅助管理系统在数字世界中的功能拓展；长期保管各类电子文件，保证其真实、准确、可理解的“文件保存系统”（RecordsPreservationSystem），国际上也将此类系统归入“可信任数字仓储”（TrustedDigitalRepository，TDR）。
2.2元数据在各类系统中形成、积累的过程
电子文件不同生命阶段的元数据依次在BS，ERMS，TDR中形成，前一阶段形成的关键元数据将随着文件一起进入下一个系统。但是，不同系统管理文件的目的不同，管理成本亦有限，不可能也不需要将所有的元数据都保留下来。也就是说，电子文件的元数据是动态增加的，但并非所有的元数据都会和文件同步积累、转移，某些元数据只存在于产生它的系统中，不会进入下一个系统。当一份文件从BS进入ERMS，或者ERMS进入TDR的时候，部分元数据会与之同行，部分则会与之分离，这样的过程如图1所示。
2.3电子文件元数据的运动规律
通过图1可以看出，电子文件元数据的行程好比一条不断汇聚的河流，沿途会消耗掉一部分水分，同时也不断有新的河水注入其中。总体来说，这是一个细水长流、日积月累的过程。就在这个平缓向前的过程中，尤其是在ERMS和TDR的运转过程中，可能因为文件管理的某种需要临时性地增加元数据。这样的需要至少包含两种情况：第一，移交的需要，为便于TDR长期保存文件，ERMS在向TDR移交文件的时候可能需要临时增加元数据。比如全宗名、全宗号原本只是全宗级的元数据，文件级元数据可不包含此项，在移交时为了让每份文件具有自我说明的能力，需要给每份文件重复记录同样的全宗名、全宗号。再如为TDR制定并实施合理的文件保存规划，可能需要大量补充电子文件的技术环境元数据，除了文件格式外，还注明软件产品、版本号、压缩类型，字符编码方案、软件商信息等。第二，利用的需要，为更好地实现信息服务、知识挖掘等，可以通过元数据自动抽取工具临时挖掘文件的主题信息，并加以标注。应需临时增加的部分，通常借助特定的插件、工具完成。正如ISO23081-2:2009所言：“优质的元数据体系是动态的，能够在必要时随时增加文件管理元数据”。［11］因此，我们认为电子文件元数据具备持续形成、选择积累、应需增加的特点。
3ERMS元数据方案设计的准备
为设计出适用的元数据方案，除了人员、资金等方面的准备之外，还需要明确ERMS的系统功能定位，了解相关标准及其实施路径，掌握ERMS元数据方案设计的内容和方法，以便最终逐一确定元数据元素及其规则。
3.1系统功能定位的确定
上述BS，ERMS，TDR只是概念划分的结果，各单位需要购置的系统既可能与之对应，也可能具备其中一类系统的部分功能，或者其中两类系统的全部或部分功能，需要根据系统实际的功能定位来制定元数据方案。比如西方国家所称的ElectronicDocuments&RecordsManagementSystem（EDRMS）即为一类从电子邮件系统、桌面办公软件、工作流系统、扫描系统等办公类系统中捕获非结构化文档，并实施集中存储、统一利用和文件管理（档案化管理）的系统，有些EDRMS本身也提供工作流、扫描等功能。提供工作流并支持文件形成业务的EDRMS元数据方案，通常要单纯的ERMS包含更多的业务类元数据。类似地，如果我国有单位要实现OA系统和档案管理系统相集成的电子公文一体化管理系统，或者工程项目文档协作系统和档案管理系统相集成的项目文件管理系统，也要设计更为丰富的业务类元数据。此外，一些大型企业面临建设ERMS和TDR的双重任务，在系统选型的时候，也倾向于将两者集成在一起，对此类系统的元数据方案，则要在文件管理元数据之余，更多地考虑长期保存元数据。本文以独立的ERMS实施为假设前提展开讨论。
3.2标准环境
任何单位在设计ERMS元数据方案的时候，都要寻求标准的支持。虽然我国已经出台不少相关元数据标准，不过，标准实施还是面临两个方面的困难：
3.2.1标准适用性不够
早期出台的电子公文元数据规范在适用范围上规定得很明确，区分了文件形成单位和文件保存单位的需要，比如《青岛市电子文件归档与管理规范（试行）》明确指出面向青岛市市直机关、团体和其他社会组织等文件形成单位，《天津市电子公文元数据表》分别对电子政务系统归档电子文件和档案室向档案馆移交的电子文件的元数据加以规定，后者比前者多出5个元数据元素，同时还有各自配套的数据结构规范。但是这些标准大多为经验性总结，缺乏元数据顶层框架的支持，在与文件形成系统的互操作性方面的支持力稍弱。2008年之后出台的《电子文件档案资源管理规范第4部分：元数据》（DBJ440100/T10.4—2008）和《文书类电子文件元数据方案》（DA/T46-2009）则分别依据OAIS和ISO23081的概念模型，元数据元素的设计相对严谨，但是其内容较全面，同时包含文件管理元数据和长期保存元数据，适用范围较广，同时面向文件形成单位和文件保存单位，导致这两种具有不同文件管理职责的单位，面临实施同一个标准的境况，这就需要其根据各自的功能目标加以选择、拓展、改造、具体化的实际问题。
3.2.2标准实施支持力度不够
从国际范围的实践经验来看，ERMS元数据标准实施路径有两种：第一，将系统功能要求标准和元数据标准衔接，通过系统测试的方式强化合规性要求，使得元数据标准由书面的规定变成市场通用软件内嵌的事实标准。这样的系统功能要求标准包括：1997年开始颁布、并且每隔5年更新一次美国国防部标准DoD5015.2-STD《文件管理软件设计标准》，其中具体规定了文件、文件夹的元数据；［12］2002年英国公共文件局推出的《电子文件管理系统功能要求》系列标准，元数据标准是其中第2部分；欧盟《文件系统通用要求》（MoReq）的2008年版本MoReq2，元数据方案是其重要的一个附录［13］；在MoReq2基础上推出的改进版本MoReq2010，则将元数据方案和功能要求条款密切融合，即在功能要求条款中明确具体的元数据要求。［14］第二，制定元数据标准的实施指南，指导各单位具体应用。比如加拿大国家图书与档案馆（LAC）在颁布《加拿大政府文件元数据标准》的同时，颁布了《加拿大政府文件元数据应用方案》，阐明了元数据元素的应用规则和方法。［15］据笔者了解，已经完成起草任务的我国《电子文件管理系统通用功能要求规范》和《通用电子文件元数据规范》以及《文书类电子文件元数据方案》（DA/T46-2009）相对独立；亦未见有关文件元数据标准的实施指南。作为文件形成单位，应该牢牢立足于文件形成单位ERMS的基本定位及其元数据的构成特点参考既有标准。鉴于ISO23081提出的元数据模型以及实施建议已经成为国际最佳实践经验，本文将此标准为基础展开探讨。
3.3ERMS元数据方案设计的技术路线设计
ERMS元数据方案，就是选择元数据元素并建立其相互关系。根据ISO23081-2:2009的规定，元数据元素的选择路径是有基本规律可循的，那就是基于文件、责任主体、业务、法规、关系等五类实体的文件管理元数据模型，依次定义和标识实体及其级次；按照标识、描述、使用、事件计划、事件历史、关系等六类属性的模块化设计思路，描述实体及其级次所必须的元数据，建立相关实体/级次元数据之间的关系；［16］根据ERMS需要管理的文件的特点，以及系统实施单位业务和文件管理的情况，建立元数据赋值规则（如赋值范围、赋值格式、赋值方式等），建立元数据管理规则（如存取权限、导出格式）等。一个元数据方案，只有具体定义到每个元数据何时由谁如何产生、修改、利用、删除的程度，方可实施。本文主要聚焦于实体、实体级次及其相互关系的确定上，这是元数据方案设计的根基。
4实体的确定
4.1基本实体模型
ISO23081：2009确定的元数据模型，包含文件、责任主体、业务、法规、关系等五大实体，如图2所示，这是ERMS实体实施的顶层框架。［17］其中的业务实体分为形成文件的业务和文件管理业务两部分，这进一步印证了本文图1所揭示的元数据形成和积累的过程。区分实体的意义在于准确定位元数据描述的对象，理解构成文件管理整体环境的各要素及其相互关系。通过分实体的元数据描述，有助于实现系统功能的模块化设计，以及跨系统的互操作。
4.2实体的实施方式
ISO23081标准申明并不要求直接实施五大实体，而是可以采取非常灵活的策略，既可以选取其中的一种或多种实体，也可以在上述五大实体之外，扩展新的实体。实体的实施方式取决于不同实体描述保持持续链接的能力，也和系统功能的实现方式有关。具体说来，主要包括以下几种实施方式：
4.2.1单实体实施
采用以“文件为中心”的实施方式“简化”实体模型，即在文件实体中包含了其它实体的信息。早期时候出台的元数据标准多采用这种模式，如1999年1.0版的澳大利亚联邦政府机关文件保管元数据标准。早期的档案辅助管理系统也多采用这种实施方式。
4.2.2多实体直接实施
在文件、责任主体、业务、法规、关系实体中选择2-5种实体实施。比如我国《文书类电子文件元数据方案》（DA/T46-2009）采用了文件、责任主体、业务和关系4类实体；MoReq2将文件保管期限与处置表理解为特定的法规标准，采用了文件、文件保管期限与处置表（法规标准）、责任主体三类实体，而业务、关系实体则作为其他实体的属性。［18］
4.2.3多实体扩展实施
即除了文件、责任主体、业务、法规、关系这五大实体之外，还拓展应用其他实体类型。文件、责任主体、业务、法规这四个实体都是多层级的，每个层级都可能包括标识、描述、使用、事件计划、事件历史、关系等六个方面的属性元数据，而且实体的元数据本身还要靠元数据来描述，如此形成多实体、多层次、多属性的循环、关联，由此可以将实体层级、属性、元数据定义等也作为实体来实施。MoReq2010是多实体扩展实施的典范，其规定已经细致到可以在系统中直接应用的程度。MoReq2010共定义了文件聚合（aggregation）、类（class）、组件（component）、背景元数据元素定义（ContextualMetadataElementDefinition）、处置保留（DisposalHold）、保管期限与处置表（DisposalSchedule）、实体类型（EntityType）、事件（Event）、功能定义（FunctionDefinition）、组（Group）、元数据元素定义（MetadataElementDefinition）、文件（Record）、角色（Role）、服务（Service）、模板（Tem－plate）、用户（User）共16个实体类型。［19］这16个实体类型大致可以分为六类，如表1所示。其中聚合、类别、文件、组件属于文件实体的不同层级，处置保留、保管期限与处置表属于法规标准实体的三个具体类型，组、角色、用户属于责任主体实体的不同层级；其余8个实体类型分别从属性、元数据定义（元数据的元数据）、系统这三个角度作的拓展：事件乃属性元数据实体，背景元数据元素定义、元数据元素定义、模板、实体类型属于元数据定义实体，而功能定义、服务这两个实体类型属于ERMS系统本身的元数据。
4.3杭州市电子文件中心
ERMS的元数据实体杭州市电子文件中心项目是由杭州市档案局承担的系统建设项目，其主要任务是为杭州市党政机关统一建设ERMS，即在全市范围统一采购、部署和维护ERMS，杭州市档案局为各ERMS使用单位提供基础设施、系统平台和应用软件的服务，但不代替其完成本单位内部的文件管理业务。这也是我国地方政府电子文件中心建设的一种新定位，不同于永久保管文件、文件中转站、现行文件查询服务、文件备份等其他各地电子文件中心的功能定位。［20］该项目计划分四期开展，一期已经于2010年完成，实现了杭州市政府机关统一使用的办公自动化系统（OA）的元数据改造，使其产生合乎文件管理要求的元数据；二期于2011年10月完成，完成了ERMS的选型、研发和试点，可以接收管理OA中的电子文件；三、四期的建设将逐步扩大ERMS的使用范围，逐步和其他系统衔接，以捕获更多类型的电子文件。本文简单介绍二期项目设计完成的元数据方案。杭州市电子文件中心ERMS的元数据方案采用多实体实施模式，包含文件、责任主体、文件形成业务、保管与处置、权限管理五大实体。其中保管与处置、权限管理属于法规标准类的实体。文件实体处于核心地位，与其他实体相互链接。关系实体作为文件实体的属性加以实施。本项目并未采用完整的业务实体，仅将文件形成业务作为一个实体，这跟整个系统的实施方式有关。描述文件形成业务，即收发文处理过程的业务元数据，并非在ERMS中产生，而是在OA中产生、被ERMS接收管理。这些元数据在OA中被固化为一个XML文档，作为文件的有机组成（可以视为文件的一个特殊的组件———笔者注）随同文件内容一起进入ERMS。这个XML文档相对独立，目前暂不进入文件元数据库中，日后若普遍存在查询文件形成业务数据的需要，可比较方便地将其中元数据导入文件元数据库中。至于文件进入ERMS之后产生的文件管理业务元数据，则作为文件实体的一个属性存在，其中大多被包括在“事件历史元数据”中。本项目借鉴了MoReq2和MoReq2010，将保管与处置作为独立实体加以实施，系统将将该实体中包含的保管期限、ERMS保存期限、触发条件、处置行为等元数据作为一组相互关联的元素加以实施，定义好的保管与处置规则可直接应用在类、案卷或文件上。权限管理实体实施的思路与此类似。
5实体级次的确定
5.1实体的级次
ISO23081的概念模型中，文件、责任主体、法规标准、业务等4个实体都具有多个层次，其中文件实体涉及全宗、系列、案卷、文件等层级，责任主体实体包括机构、部门、工作组、个人等层级，业务实体包括联合职能、职能、活动、事务等层级，法规标准实体包括法律、政策、业务规则等层级。区分层级的意义在于精确地定义各层次的元数据，同一实体不同层级的元数据，既有相同的部分，也有不同的部分。而对于每个层级都有的元数据，下位层次则可以通过链接继承上位层级实体的元数据，而不一定要全部重复描述，这可以在一定程度上精简元数据方案及其实施成本。
5.2文件实体级次模型及其实施
文件实体是各种实体实施方式中必备的实体类型，因此在各种层次体系中，文件实体的层级最为关键。笔者综合考察了MoReq2，MoReq2010，I－CAREQ以及我国标准《电子文件管理系统通用功能要求》研究成果中所规定的信息模型，构建了如图3所示的文件实体级次模型，该模型包括聚合（aggregation）、文件（record）、组件（component）三个层次。聚合是由文件组成的，文件是由组件组成的。这三个级次是任何一个ERMS元数据方案都要描述的对象，缺一不可。
5.2.1聚合
聚合即按照机构职能、业务或者文件的性质形成的文件集合体。在ERMS中，聚合通常表现为文件夹（folder）的形式，也可以表现为文件类型（recordstype）的形式。按照档案管理的传统，聚合又可以细分为三个层次：全宗、类目和案卷。其中，全宗（fond）是最高的文件聚合层次，在ERMS中，它表现为根文件夹（rootfolder）。类目（class）一般指全宗下具有有机联系的文件集合体，在传统意义上的档案分类体系中，类目的设定一般比较稳定。类目可以有多级，在ERMS中，可以建立多个父文件夹（parentfolder）和子文件夹（childfolder）；也可以根据多个维度建立不同的类目结构。案卷（file）是最低的文件聚合层次，可以在类目下根据需要灵活地增加案卷。在ERMS元数据方案中，既可以将全宗、类目和案卷设定为聚合（文件夹）这一个级次，也可以区分为全宗（根文件夹）、聚合（子文件夹）这两个层次，或者保留全宗（根文件夹）、类目（中间层次文件夹）、案卷（最低层次文件夹）这三个级次。一个实体级次的好处是系统设计更为简单、统一；三个实体级次的好处在于更便于区别化对待不同的聚合层次，比如不同级次聚合的编号规则不同，且与档案管理传统有效衔接；两个实体级次则综合了一个实体级次和三个实体级次的好处。值得一提的是，在MoReq2010的实体模型中，对等使用了聚合、类两个实体级次，前者指文件系统中的文件夹，通常是为了文件形成者对文件归类而设置；后者则是指产生于同一业务活动因而具有相同保管期限的文件集合，通常是为了文件管理员（可以理解为文件形成单位的档案管理员）鉴定处置文件而设置。在实际单位，聚合和类可能一致，也可能不一致。这样的设置照顾到了有些单位分类方案和保管期限表不衔接的情况。
5.2.2文件
文件是能够独立记录业务活动过程和结果的信息对象。文件是文件管理业务意义上而非技术意义上的最小单元。在数字环境中，文件本身可以被理解为一个容器，其中可能包含一个或多个组件（component）。包含单个组件的文件为单文件（singlerecord），包含多个组件的情况则又两种：第一，组成文件的组件之间具有技术上的紧密关联，如网页文件中的HTML、CSS、JPEG图片，或一份嵌入外部音频、视频的年度报告等，它们共同构成一份复合文件（compoundrecord）。第二，组成文件的组件之间具有管理意义上的紧密关联，如请示和批复是两个相对独立的文档，但二者需要组合在一起才能表示一个完整的管理活动，这样的文件被称为组合文件（combinedrecord）。只有理解了复合文件和组合文件的存在，我们才能够充分认识到ERMS管理到组件级次的必要性。
5.2.3组件
组件是计算机系统中一组数字信息流，是技术意义上的最小管理单元，如一个图片，一个word文档，数据库的一个视图等。识别哪个（些）组件构成一份文件，主要看这个（些）组件能否独立地反映业务活动。组件可能有两种表现形式：单组件和复合组件，后者本身是有多个技术上紧密关联的组件组成。比如就一个问题产生的一问一答两封电子邮件共同构成一个组合文件，其中一封电子邮件带着附件，这封邮件及其附件共同构成复合组件。对于以非结构化形式存在的组件，IT领域也称之为文档（document）。
5.3杭州市电子文件中心
ERMS的元数据实体级次杭州市电子文件中心ERMS的元数据方案中，文件实体包含全宗、类、案卷、文件、组件五个级次；责任主体实体包含单位、部门、角色、人员四个级次，其中角色是一定数量操作权限的集合，部门可以按需改变，人员也可以流动，而角色是相对稳定的；文件形成业务实体目前只有一个级次，随着三期、四期ERMS管理对象由OA公文向行政审批系统中业务文件的扩大，该实体的级次可能增加；保管与处置包括保管与处置规范、保管与处置规则两个级次，前者描述国家档案局及相关主管部门颁布的有关电子文件保管期限和处置要求的法规规范，后者描述具体的处置规则；权限管理实体只有一个级次。
6元数据的确定
6.1元数据的模块化设计
确定了实体及其级次之后，需要确定每个实体级次的元数据元素。ISO23081—2：2009推荐采用模块化设计思路，即每个实体，尤其是文件实体，包含标识、描述、使用、事件计划、事件历史、关系等六类元数据，这样的元数据，被张正强教授称为“属性元数据”。［21］可以看出，这样的设计思路吸收借鉴了戴维?比尔曼提出的“可为业务活动接受的通信的元数据参照模式”的成果，该模式将文件管理元数据分为登记、期限和条件、结构、背景、内容、利用史六个层次。［22］
6.2属性元数据的实施
具体的ERMS项目，可根据六类属性元数据模型灵活变通，设计出可在系统中实施的元数据。比如MoReq2010将实体的属性信息区分为元数据、事件历史、权限控制列表三类，如图4所示。其实这三类信息都是元数据，只不过因为事件历史、权限控制列表（使用类属元数据）这两类元数据非常重要，MoReq将之凸显出来。因为实体是有级次的，故需要根据实体及其级次的特点，选择实施上述六类元数据的部分或全部。对于文件实体而言，这六类属性元数据都是必须的，但是实施的方式有别，不同级次同类属性元数据包含的具体元素亦有别。下面分别阐述文件实体中标识、描述、使用、事件计划、事件历史、关系元数据的一般实施要求：
6.2.1标识类元数据
此类元数据用于标识文件实体，是每个文件实体级次都必备的属性元数据，如全宗号、类号、案卷号、文件号、组件号等。
6.2.2描述类元数据
此类元数据用来描述文件的内容，以方便检索，是每个文件实体级次都必备的属性元数据。如全宗名、类名、案卷标题、文件题名、摘要、主题词等。
6.2.3使用类元数据
此类元数据用来描述和文件利用、权限有关的信息，至少可以细分为三类：技术环境、秘密程度、访问权限等。技术环境元数据描述文件的软件、硬件、格式等方面的信息，如存储格式信息、计算机文件名、计算机文件大小、完整性等。秘密程度元数据用来标识文件实体内容的保密要求，如密级、开放等级等。访问权限元数据用来记录文件利用的详细信息，一般要定义何文件能够由谁执行什么操作，通常由一组相互关联的元数据组成。虽然都属于使用类元数据，但是技术环境、秘密程度、访问权限这三类元数据的实施层次及其方式有所区别。技术环境元数据需要在最低文件实体级次———组件上精确定义，只有组件才是ERMS切实管理的内容对象，才具备存储格式信息、完整性等属性信息。其他高层次的文件实体级次则并没有此类属性信息。秘密程度元数据需要在文件、聚合级别实施，下级实体可继承上级实体的秘密程度元数据，原则上组件不具备独立的秘密程度元数据，虽然让同一文件的不同组件具备不同的秘密程度在信息系统中毫无问题，但是这样设置会增加管理的复杂度。访问权限元数据可在各个文件级次上都要实施，下级实体可继承上级实体的访问权限元数据，不过在组件级别上定义的情况较为罕见。也可以将访问权限元数据单独作为一个实体来实施，与文件实体进行链接。
6.2.4事件计划类元数据
此类元数据用来描述文件进入ERMS后将要发生的管理行为，体现了对于电子文件管理过程的事前计划和控制，比较典型的事件包括创建、捕获、处置、调整开放程度、调整密级等。这类元数据通常包括事件时间、类型、描述等一组相互关联的元数据，可能由ERMS根据其他元数据自动产生，比如某类文件的处置计划元数据可以根据其应用的“保管期限与处置”规则自动产生。事件计划类元数据是传统档案辅助管理软件相对缺失的部分。
6.2.5事件历史类元数据
此类元数据用来描述ERMS已经发生了的管理行为，通常即执行了的事件计划。通过对电子文件管理过程的同步记录，可以支持对于ERMS管理过程的事后监督和审计。事件历史类元数据也由ERMS自动记录。6.2.6关系类元数据虽然关系也可以作为单独的实体来实施，不过目前大部分的ERMS规范和项目都是将关系作为文件实体的属性。
6.3杭州市电子文件中心
ERMS的文件实体元数据除了将使用类元数据中的访问权限元数据单独作为一个实体之外，杭州市电子文件中心ERMS的文件实体元数据包括其他所有属性元数据。此外，在设计文件实体的元数据时，还需要注意处理不同文件类型、组件类型的元数据设置问题。所谓文件类型，是指根据业务活动的需要，对若干具有共性的文件的抽象表示。文件类型可以为一个单位的分类方案所直接体现，也可能无法在分类方案中直接体现。典型的文件类型如发文、合同、工程图纸、发票、订单等，不同的文件类型在文件级次往往具备一些不同的元数据，如合同的发文的签发者，合同的甲方、乙方、合同金额等。对于这种情况，本项目设置了一个通用的文件级次元数据集，未来随着ERMS管理范围的拓展，将在此基础上再逐一明确各文件类型个性化的元数据。除了多文件类型外，ERMS还要管理不同类型的组件（即计算机意义上的文件），一般根据技术属性划分组件类型，比如文本、图片、音频、视频等，不同类型的组件的技术环境元数据（可能还包括其他属性元数据）并不相同，这类元数据也被黄玉明局长称为“编码元数据”或“技术元数据”，国内外也有很多标准支持。［23］对于这种情况，仍然可以借鉴对于不同文件类型元数据的处理方法，即先设置一个通用的组件级次元数据集，在此基础上再逐一明确各媒体类型组件个性化的元数据。
7小结
元数据是ERMS的血脉，元数据方案与其所有功能都存在关联，设计阶段需要考虑的问题复杂而细致。本文只对实体、实体关系的确定以及元数据模块化思路进行了初步的探索，未涉及到更为细致的语法、语义规则、赋值要求和系统实现方式，更未涉及多元化的元数据管理规则。在写作的过程中，笔者深觉ERMS元数据方案设计的不易，需要在实践中不断的摸索。ISO23081为ERMS元数据方案的设计提供了坚实的概念框架，国内相关标准则为ERMS元数据方案的设计提供了丰富的元素。然而，任何的标准都不可能一成不变地应用到每个单位，系统实施者需要根据系统使用单位文件及文件管理的实际情况，以及软件产品本身的基础加以变通。与此同时，任何一个具体的元数据方案本身也需要不断发展完善，在初始设计的时候，要充分考虑其日后的变化，保证方案的可持续性。
本文建立的文件实体级次模型，得益于中国人民大学钱毅副教授的启发，本文关于文件类型的定义，得到了加拿大英属哥伦比亚大学兼职教授谢丽的指点；作者在此表示感谢。
电子膨胀阀作为一种重要的传统节流元件，既可控制蒸发器供液量，又可节流饱和液态制冷剂，已广泛应用于空调、制冷和低温冷冻系统。它具有调节速度快、流量调节范围宽、节能效果好、温度控制精度高等特点［1］。电子膨胀阀在不同的开度下的流量是其重要特性，直接关系着制冷系统的质量，因此，流量测试是电子膨胀阀合格与否的一个关键测试指标［2］。而由于目前电子膨胀阀流量测试设备自动化程度低、测试方法不合理、测试件安装困难、替换工装夹具费时等，导致测试结果不准确、一致性差，准确的流量测试成为了电子膨胀阀生产企业的技术瓶颈［3］。因此，设计开发测试结果准确、操作快捷的电子膨胀阀流量测试设备，满足电子膨胀阀生产企业的需求，是提高电子膨胀阀产品质量的有效途径。该产品在空调等制冷业有广泛的应用前景。
1测试台的设计与开发
以电子膨胀阀流量特性研究机械行业标准为基础，遵照JB/T10386—2002［4］标准的测试方法，对流量测试精度要求为1．5%，压力测试精度为0．1%，流量检测压力为1．5MPa。电子膨胀阀流量特性测试方法是在一定的实验条件下，调节阀口进气压力，锁定电子膨胀阀前后压差在0．1MPa，然后在流量计出气端排空的条件下测量规定脉冲数下的空气体积流量。气路部分主要包括空气压缩机、储气罐、过滤器、精密减压阀、电磁阀、软管等。软件部分则由VB开发，该软件可以直接控制电子膨胀阀各项检测内容，实时显示工作状态和测试参数，将测试结果以报表、图形的方式显示，还可以将报表保存或打印。
1．1电器单元
测试台主控机采用研华IPC610工业控制计算机(P42．4G，内存256M，硬盘40G)实现界面操作和过程控制。人机交互由一个带触摸屏的研华液晶显示器实现，测试台提供了3种操作方式:触摸屏、鼠标键盘、功能按键和提示灯，操作方便。利用高性能电子膨胀阀驱动器实现电子膨胀阀的控制，采用研华数据采集卡PCI—1711进行传感器信号的采集，驱动器与计算机之间通过串口进行数据传输。电子膨胀阀驱动器在测试台中起着至关重要的作用，用来驱动和控制电子膨胀阀的开度和与工控机实现双向通信。它是由PIC24单片机、电源模块、最小系统、通信模块和驱动模块组成。其中驱动器主控芯片使用PIC24FJGB110，它是PIC单片机系列中比较先进的一种单片机，有着高性能的CPU［5］。测试台系统框图如图1。
1．2气路单元
依据标准JB/T10386—2002［3］设计了电子膨胀阀流量测试的气路系统(如图2所示)。空压机和钢瓶构成的气源部分提供稳定的高/低压气体。电子膨胀阀前后安装NS501压力传感器用来测定前后压差。气源中的压缩空气经过过滤器、精密减压阀再通过被测电子膨胀阀，最后由流量传感器测出气体流量。流量传感器前设置过滤器，用来过滤气源气体中的杂质，以防空气中的杂质损害流量传感器。用精密调压阀来调节被测电子膨胀阀上游的气体压力，根据显示值与需要的压力调节电控比例阀保证电子膨胀阀两端的压差。考虑到流量测量的准确性，在过滤器后分别设置三条分支，每条分支上安装有不同量程的流量传感器，分别用来测试三路气体的流量，其量程分别为0．05～0．5，0．1～10，2～200L/min，精度为1．5%FS。系统可以根据被测流量，自动选择某一支路流量传感器实现测量，以防止大流量通过时破坏小量程流量计。
2测试台的操作控制界面
测试台的软件由VB来实现的，为操作者提供一个友好的用户界面，实现整个系统的现场控制，方便地对测试台进行监控、数据采集处理、调试实验。系统首先完成各硬件的初始化，通过显示屏，针对不同的测试目标进行设置、电气检测和仪表修正。上位机以流程图、表格等形式显示工作状态和各类过程参数，在检测时，把采集到的数据实时处理，一方面图形显示或数据显示，另一方面实时存储以备存档或后续处理，最后判断电子膨胀阀合格与否，自动统计生产数和不合格数。在测试的过程中可以更改各项参数，并以文件的形式保存下来，比如:设定曲线参数，包括测试点数和各点测试值，最多测试点数可以达到100点(默认测试20点)。该测试台还能将本机的数据输出为EXCEL格式，供用户分析，同时具备条码输入功能，能按照条码信息进行数据存储。另外，系统亦可通过以太网络或局域网实现数据共享。
3实验结果分析
被测样品为浙江盾安人工环境股份有限公司的DPF(N型)电子膨胀阀，阀口径为6．35mm，采用弯管的形式。
3．1不同开度下电子膨胀阀的流量特性
将电子膨胀阀安装在测试装置上，开启驱动电源，保持电子膨胀阀进口温度为常温，调节电子膨胀阀前后压差为0．1MPa，根据工况规定进行参数设置，待工况稳定后，然后使电子膨胀阀从全闭逐渐增大到全开即从0～500脉冲(正行程)，每隔50个脉冲驱动一次。在条件不变的情况下，电子膨胀阀从全开到全闭(反行程)，测定数值如表1。到全开的状态，各个开度下流量基本与标准阀相对应，最大引用误差为1．5%，在要求的范围内，上下行程误差也符合要求。
3．2流量计的前后位置对流量测量的影响
在上述条件不变的情况下，将流量计置于电子膨胀阀的后端，分别在正行程和反行程测试电子膨胀阀的流量数据。改变流量计的位置于电子膨胀阀的前端，分别在正行程和反行程测试电子膨胀阀的流量。得到流量特性曲线如图3。由以上数据可以知道，与流量计置于电子膨胀阀前端时相比，流量计置于电子膨胀阀后面时的流量明显较大，这是因为流量计位于被测阀后面时有备压，整个气路内的压强就变大，电子膨胀阀两端的压力就增大，压缩空气的进气流量变大，所以，测得的流量数据就变的偏大。实验证明:流量计放在电子膨胀阀前面测得的流量相对更精确，经计算，精度维持在0．11%以内。
4结论
电子膨胀阀的流量测试是电子膨胀阀的主要性能指标，针对这个性能指标的测试，自行设计开发了电子膨胀阀流量特性测试台。该测试装置结构简单，基本完成电子膨胀阀的流量测试，压力测试精度达到0．1%FS，流量测试精度小于1．5%FS，测量参数指标达到技术要求，并且具有方便的计算机控制操作界面。以采集卡PCI—1711为核心硬件，开发设备驱动程序用VisualBasic6．0编写同时把采集处理过的数据用图形和列表显示，完全满足实际工程要求。
1引言
校园电子商务是电子商务在校园这个特殊环境下的具体应用，它是指在校园范围内利用基础网络、计算机硬件、软件和电子通信手段构建的满足于校园内单位、企业或个人进行商务、工作、学习、生活各方面活动需要的一个高可用性、伸缩性和安全性的计算机系统。校园电子商务带给在校师生的不仅是便利，还有效率和满足。当他们急用某些东西而又没有时间去购物时，只需用鼠标轻轻在网上一点，用不多久这些东西就会出现在面前，还可享受送货上门的服务；另外，当有东西长期闲置但仍有价值舍不得扔时，去二手交易市场商品出售信息是他们最佳的选择。所以这一切，使得电子商务进入了大学校园，走近了在校师生的日常生活。
2功能模块
校园电子商务系统是一个比较庞大和复杂的系统，它涉及到广大师生员工和学校管理事务的各个方面。根据需求分析，设计的功能模块如图1所示。现在电子商务及其相关技术己经发展到了比较成熟的阶段，但是如何将电子商务与高等学校校园中广大师生现实的学习工作生活紧密的结合起来，充分发挥电子商务的优越性，提高工作和生活质量，当前广大师生员工有一些对校园电子商务的实际应用需求，主要体现在这几个方面：网上商城，网上自由市场，网上支付，后勤服务，社区服务，娱乐活动等。
2.1网上商城（B2C）
学校内有很多便利店、超市，师生员工日常生活所需之物基本上都有售。可是，学习的压力、教学任务和科研的压力使得广大师生员工的生活节奏日益加快，闲暇时间越来越少，这样如果每次所需物品都要到商店购买，就给他们的生活带来很大的不便，因此师生普遍对网上购物的呼声较高。目前，学校内外的商业实体很多，但都没有自己的电子商务系统，如果能通过一个统一的平台，将这些商业信息都都网络上，师生员工就可以足不出户地选购自己所需要的商品，自由而方便。只要是学校授予经营权的商家都可以通过电子商务平台进行网上商品销售，提升商家的影响力和客户服务能力，快捷高效公平，透明程度也高。
2.2网上自由市场（C2C）
在学生宿舍楼和教学楼的公告栏上，经常可以看到一些求购信息和出售信息，在学生毕业期，校园内也可看到许多学生在摆摊出售自己的学习用品。这些信息一般只有少数学生注意到，而且注意到的学生也不一定有购买意向，因此，这种交易方式效率很低。网上自由市场提供一个交易平台。买卖双方都到这个自由市场里进行商品交易，采取撮合成交的形式，可以是进行网上拍卖的形式交易或者二手交易市场，学生只要是有物品需要出售，都可以信息到这个平台，进行交易。高校的二手交易市场是一个大市场，学生们的消费水平本来也不高，都希望能买到物美价廉的商品，这个时候，网上二手交易市场的作用就发挥出来了。
2.3信息服务
信息服务主要包括资讯、通知、在线申请、招聘信息等。如目前，大多数高校的后勤服务效率都很低，比如学生公寓报修，一个简单的日光灯的修理，从报修到最后修理可能要等上好几天。如果将维修消息到网络上，修理工在家就可查看，准备好器材即可上门修理，方便快捷。因此，校园后勤的很多服务可以放到网络上进行，方便大家获得快捷的后勤服务。比如报修维修、订火车飞机票、买电影或节目门票、包车租车、汽车驾驶培训等服务，通过电子商务这个平台使得在校园内的生活工作的师生更方便地获得后勤服务，并且可以整合学院管理业务，降低管理成本。
2.4网上教育
学校教学资源丰富，学生众多，大家在进行本专业知识的学习同时也会有很多学习其他方面知识的需求，学校有能力提供教学服务的单位或个人可以在网络上出教学服务和各类培训的广告。这些服务可以是免费也可以是收费的，可以进行网下教学服务，也可以直接在网络上提供教学内容，形式可以多种多样，可以是视频、音频、课件等多种形式，这样一方面能提供更丰富的教学资源给大众，另一方面也能促进和补充教育培训体系。
2.5在线娱乐
学校师生有许多电子娱乐资源，比如视频节目、音乐、图片等，通过电子商务平台大家可以下载或在线享用这些娱乐资源，还可以推荐上传好的娱乐资源供大家欣赏。综合这些需求以及挖掘师生的潜在需求，这些需求主要体现在服务的全面性、资源的丰富性、信息的时效性、支付的安全性、操作的方便性等几个方面，根据这些需求，建设校园电子商务系统的的主要目标如下：内容丰富多彩，为师生提供及时获取日常信息的快速平台，将师生日常交易活动电子化和信息化，提供全24小时的服务，提高交易效率。提供高效全面的服务，给师生提供实际的方便，让师生满意。师生对系统的掌握与控制，根据自己需要定制个性化的服务。系统内容表现形式多样化，信息更新速度快，操作与使用方便，才能产生黏性。
3电子商务的模式
校园电子商务的特点决定了校园电子商务不同于传统电子商务的特性。通常而言，校园电子商务包含普通电子商务的两种模式，即B2C，C2C模式。
3.1校内B2C
校内B2C是指企业或部门对个人（师生员工）的电子商务业务，其网络流程如图2所示。这种形式的电子商务一般以提供个人服务为主，主要借助于校园电子商务平台开展在线服务活动。譬如网上计算机等级考试报名、购买书籍等。
3.2校内C2C
校内C2C是指校内个人与个人（师生员工）之间的交易行为，其网络流程如图3所示。目前校园电子商务C2C模式为双方搭建拍卖平台，或是提供平台方便个人在上面开设店铺进行交易。校园电子商务是一个综合业务系统。校园内的财务中心（结算中心）发挥网上银行的作用。财务中心（结算中心）与校园电子商务平台之间通过支付网关进行数据通信。用户包括个人、部门或企业，通过平台发出需求请求，电子商务平台把不同的需求发往不同的目标，譬如拍卖商户、相应部门等。需求订单确认后交财务中心（结算中心）审核监督，当业务流程完毕后进行费用的结算处理。
4影响
4.1方便师生员工的日常学习工作生活
师生员工的很多日常事情都可以通过电子商务系统来完成，例如在线购物、学校缴费、网上订票、教室申请等等，而不必像过去那样为一件事情跑好几个部门、盖好几个章、办很多手续才能完成。学校或部门只需在网上公布相应的信息就可以做到信息的及时传达，保证了信息传递效率。
4.2降低了交易和管理成本，提高了效率
采用电子商务系统大大减少了交易环节，大幅度地降低了交易成本，提高了交易效率。师生们只要轻点鼠标，就可以获得满意的商品和服务。对于校内企业来说，不仅可以减低交易成本，还可以及时了解商品销售情况，从而适时调整产品结构，减少库存。对学校来说，采用电子商务系统数字化的管理方式，为管理工作带来了新的变革，大大提高管理效率。
4.3实现了资源共享
高校内师生员工众多，所拥有的各种资源数量巨大。通过校园电子商务这个平台，汇集大家的智慧，即使互相不认识的同学之间都可以共享一些学习资料，教师之间也可以共享科研和教学资料，相互联系的部门之间可以共享文件资料，有利于学习科研等各项工作的顺利开展。
5存在问题
显然，校园电子商务带给在校师生的不仅仅是便利，还有效率和满足。当他们急用某些东西而又没有时间去购物时，只需用鼠标轻轻在网上一点，用不多久这些东西就会出现在面前，还可以享受送货上门的服务。另外，当有东西长期闲置但仍有价值舍不得扔时，去二手交易市场商品出售信息是他们的最佳选择。但是，校园电子商务的发展也是困难重重的。一些高校开展电子商务的初衷只是设立教学平台或鼓励学生创业的平台，是以非盈利为目的，但是没有盈利，也就没有能让校园电子商务网站继续运作的资金，最终以失败而告终。更进一步的就是为了方便在校师生的日常生活，但其经营状况也都不容乐观。鉴于目前的现状有以下几个目前阻碍校园电子商务良好发展的问题。
5.1信用、物流
淘宝网总裁马云曾说：“中国电子商务存在信用、支付、物流3大瓶颈。”信用问题不容忽视。物流配送方面，一个小型校园电子商务B2C系统，需要自己进货、存储、送货一条龙，这相当于一个小型的物流系统，需要大量的时间精力做保证，而学生的精力是有限的，还有兼顾学习，实在心有余而力不足。
5.2市场规划
在Google和百度搜索校园电子商务，所搜索出来的大多是学校为教学所需设立的教学平台，或教育、鼓励学生创业而把校园电子商务作为创业教育试验课题来搞。学校为了鼓励学生创业，资金投入较大，学生创业的风险性大的同时也给学校带来的高风险，学校毕竟不是金融投资公司，对待投资项目的管理上也不是那么完善，这些问题也构成了阻碍校园电子商务发展的关键因素。
5.3安全支付
网络安全和支付风险是校园电子商务发展的两大障碍。一方面，学校师生一般以电话线或宽带等方式接入校园网，由于网络传输的可靠性，网络的硬件或软件可能会出现问题而导致交易信息传递的丢失与错误；尤其是计算机病毒在校园网传播快，影响了正常的网络运行。另一方面，学生利用下载或自编的黑客程序对校园网进行攻击，破坏系统数据的完整性和可控性。
6结语
随着电子商务在我国的蓬勃发展，越来越多的高校对校园电子商务也日趋重视，而决定校园电子商务的发展成功与否的校园电子商务模式也成为目前研究的重点。如何使各高校的校园电子商务能走出去，摆脱本校的局限，逐步实现真正的商业化，这也是今后继续研究的重点。
自从互联网进入商业应用以后，人们对互联网的依赖程度逐渐增强，网民数量逐年稳步上升。在众多的网络行为中，电子商务应用占据了很大部分。CNNI《C第29次中国互联网络发展状况统计报告》中的最新数据显示：截至2011年12月底，中国网民数量达到5.13亿，全年新增网民5580万人。让众多网民们在互联网上流连忘返的一个重要去处就是——网站。同样的，中国网站的数量也与日俱增，2011年12月底达到了230万个。这个数字似乎显示了网站欣欣向荣的局面，然而令人遗憾的是，CNNIC数据显示，中国网站的使用率却非常低，其中近八成网站几乎处于闲置状态。
1电子商务网站重构策
1.1电子商务网站重构策划
网站的浏览量及使用率过低便滋生了另一个行业，那就是企业对网络营销的重视和利用，在注重网站内容提高的同时，大多数企业加大网络营销的推广力度，不惜砸以重金采用名目繁多的网络推广手段。这样有可能网站排名和网站访问量都不错，但是却没有有效的转化率、回报率，这时就应该思考网站自身的原因。所以，网站重构及网站重构策划日益得到相关人士的重视。电子商务网站重构策划，属于电子商务的一个部分，是网络营销策划中的一个方面，是网站策划人员的工作范围之一。由于网站工作内容不断细分，用户对网站专业化程度、网站易用性等要求不断提高，因而诞生的一个工作类别。网站重构策划归根到底就是网站架构的梳理、优化、整合与框架布局的重新搭建，应该说，网站重构属于一种理念。这里我们思考“以用户体验为中心”的设计理念来重构网站，从电子商务应用的角度，它包括网站目标定位、网站用户访谈、网站的结构梳理、用户体验流程设计、网站框架设计、网站交互设计等内容。
1.2电子商务网站重构策划的原因
分析网站重构的原因可以从三方面来考虑：
(1)企业原因。网站比比皆是，也许网站的点击率很高，网站排名也靠前，但是企业网站的收益不理想，也是企业投资所得到的回报率(ROI)不理想。衡量企业投资收益的度量标准最常用的是“转化率”，通过跟踪用户在网站浏览的过程中有多少被“转化”到了下一个步骤，就可以衡量网站达到企业“商业目的”的效率有多高，通常需要重构的网站在这方面是不尽人意的。所以通过网站重构，不仅可以提高用户访问的有效性，还可以降低企业成本。
(2)用户原因。用户访问网站，是希望网站能够给自己带来效率，“以用户体验为中心”的设计理念就是站在用户的角度，考虑网站访问的可用性和方便性，从而能主动地访问网站，这直接带来网站访问量和企业的网站收益。
(3)网站自身原因。在研究网站的过程中，发现网站自身也存在许多隐患因素，常见的因素是由下列构成的：
①网站程序安全性不高。
②网站结构不系统。
③网站不符合W3C等国家通行标准。
④网站可扩展性差。
⑤网站色彩丰富，但栏目布局杂乱。
在网站重构策划中，考虑了这三方面的因素才能使得网站的“存活”的更久。
2“以用户为中心”的网站设计理念
2.1“以用户为中心”的设计理念
“以用户为中心”的设计是一门高度综合的交叉学科。要求必须具备认知科学知识，才能构想适当的网站界面和用法；要具备营销知识才能对网站的整体市场策略和定位进行深入思考；要善于与客户(即用户)交流沟通才能洞悉客户在网站上的真实动机；要有战略的思维才能对网站的整体架构和布局作出有正见的决策；要有美图设计的眼光才能使得网站排版赏心悦目；当然还要能够编程用户体验(UserExperience，简称UE)是指“人们对于针对使用或期望使用的产品、系统或者服务的认知印象和回应。”因此，用户体验是一种纯主观的、在用户使用一个产品(服务)的过程中建立起来的心理感受。又因为它是纯主观的，所以带有一定的不确定因素。因而个体差异也就决定了每个用户的真实体验是无法通过其他途径来完全模拟或再现的。不过设计者可以界定一个明确的用户群体，这些用户体验的共性是能够经由良好设计的实验来认识到。“以用户为中心的设计方法(UCD)”是AJAX之父的JesseJamesGarrett提出来的。用UCD来进行网站设计关注的是网站的思路而不是工具或技术。他灌输了关于“网站用户体验开发的总体概念”，即从战略和信息架构需求到视觉设计。这种方法有助于任何一个网站开发团队去创建一个成功的用户体验。
2.2“以用户为中心”的五个要素及网站设计思路
用户体验的整个流程开发，要考虑到用户有可能采取的每个行动的每种可能，并且站在用户的角度去理解整个过程的每个步骤的期望值。因此，可以把设计用户体验的工作分解成五个要素。将用户在网站中的浏览过程看作是用户对整个网站的体验，将这个过程自下而上地设计成五个层面：战略层、范围层、结构层、框架层和表现层。见图1所示。在最低的战略层只关心网站如何满足我们的战略(同时也满足用户的需求)，在最高的表现层只关心网站所呈现的最具体的细节，这样，随着层面的上升，网站的决策就一点点地变得具体，并关系到越来越精细的细节中，同时，每个层面都是根据它下面的层面来决定的。所以，表现层由框架层来决定，框架层则建立在结构层的基础上，结构层的设计基于范围层，范围层则是根据战略层来制定的。这种依赖性具有“连锁反应”，层层制约，共同保障着整体网站建设的进程和质量。
(1)战略层。战略层关注用户的需求，也就是用户希望从网站上得到什么，这对应的就是企业的网站目标和用户需求。明确这些因素就知道：企业为什么建这个网站；企业要从这个网站上得到什么；用户要从这个网站上得到什么。
(2)范围层。进入范围层，网站建设关注网站的内容需求和功能，要弄清楚如何去满足战略目标，也如何满足用户需求，即网站要建设什么。用户的需求会有优先级别之分，需要站在用户的立场，采用一些方法去收集需求和确定需求优先级。
(3)结构层。战略层的决策和范围层都有些抽象，进入结构层，要转移到用户体验的具体因素，实质是范围层的内容建设的具体化。通过对用户需求的优先排序，综合多个学科内容，用户交互设计和信息架构来构建用户体验。
(4)框架层。充满概念的结构层中开始形成了大量的需求(这些需求来自战略目标的需求)，在框架层，需要更进一步提炼这些结构，确定很详细的界面外观、导航和信息设计，这样能使晦涩的结构变得更直观实在，逐步将下层的抽象过渡到了具体。
(5)表现层。五层模型的顶端，实质就是用户会首先注意到的：视觉设计。在表现层，内容、功能和美学汇集到一起产生出网站的最终设计，这就是最终的网站设计效果。表现层将满足其他四个层面的所有目标。
3电子商务网站重构策划的核心及内容
3.1电子商务网站重构策划的核心
以“用户为中心”的设计理念去重构电子商务网站，策划的核心内容是：从用户需求层、管理战略层、编辑运营层对电子商务网站进行重新诠释、并定位包装，使网站在既有基础之上，更满足用户的使用需求、更符合管理层的战略定位、更便于运营人员的编辑使用。
3.2网站重构的内容
用UCD进行网站重构，需要站在用户的角度，按照UCD五要素从下至上进行分析和构建。首先进行网站目标的定位，从战略高度确定网站目标；为了实现网站目标，进行网站用户访谈，分析得出用户的需求；将用户需求进行优先级别排序后，梳理网站的结构；进行网站框架设计，进一步提炼满足用户需求的结构层次，用详细的界面外观、导航设计和信息设计等诠释网站的内容；最后，考虑到用户的感官活动，通过视觉设计和网站交互设计，将网站的内容、功能、和美学高度融合在一起，最后是一气呵成，整体网站展示在用户眼前。
4电子商务网站重构的策划流程
根据UCD的思路，网站重构策划的流程如下：首先进行网站目标定位(战略层设计，确定网站目标)——用户访谈(范围层设计，了解用户需求及其优先级别)——用户体验流程设计(结构层设计，通过流程体验确定用户界面的友好)——网站框架设计(框架层设计，确定网站详细的界面外观、导航和信息设计)——网站交互设计/交互菜单(表现层设计，网站内容、外观和视觉元素融为一体)——网站策划原型展示。
5电子商务网站重构策划过程中的注意事项
在电子商务网站的重构策划过程中，也需要注意以下事项：
(1)注意承前启后。应该尽量对原有的网站体系进行形式或内容上的传承，并在此基础上发展、深化。
(2)标准化开发。网站开发时贴近最新技术形势，使用标准化开发，从而可以促进多平台模块的互通，也强化了相互之间的沟通渠道。
(3)建立完整的用户体验流程，设计完善的交互菜单。
虚拟现实技术的发展,使得网络三维世界成为可能。近年来,虚拟现实技术在电子商务方面已成为一个非常重要的应用。网络虚拟商店如雨后春笋,应当采用的技术也众说纷纭。但由于受到软硬件及网络带宽等条件的限制,还无法做到完全地展示网络三维世界。
针对B2C的电子商务模式,从购物顾客的角度出发,考虑到大多数顾客在网上购物真正关心的是产品的质量以及购物的快捷方便,提出了基于CULT3D与Ajax技术的网络购物系统的设计方案。使用户可以根据自己的需求进行个性化产品的设置,并且通过互动的操作充分了解产品的功能。通过更加完善的网上购物模式,让用户在网络购物中既放心又省时,提高顾客对商品的满意度,同时也促进商家产品的销售。
1CULT3D技术
1.1三维显示技术简介
虚拟现实技术的发展,出现了许多实现网络三维显示的技术和开发工具。先后出现了VRML和X3D虚拟现实行业国际标准。当前比较主流的三维显示技术还有Shockwave3D,Java3D和Cult3D等。Cult3D是Cycore公司的一个面向电子商务的交互三维软件,是一种崭新3D网络技术,主要应用于主流操作系统和应用程序的交互三维渲染软件。使用Cult3D技术,用户可以在线浏览、观察可交互的三维产品模型。Cult3D三维的交互展示可以通过Cult3D对象和JavaScript之间的通信来实现。Cult3D的文件量非常小,在低带宽的连接上提供了高品质的渲染技术。采用Cult3D技术的另一个理由是,它的开发环境比较人性化,开发效率高。
1.2CULT3D的应用及开发流程
使用Cult3D,必须安装Cult3DDesigner、Cult3DExporter插件和Cult3DPlayer插件。Cult3DDesigner是Cult3D的核心技术,通过它可以让已有的三维模型实现交互。Cult3DExporter插件是给3D建模软件(如,3DSMAX或者Maya)使用的导出插件,通过它可以从3DSMAX或者Maya中导出Cult3DDesigner可以接受的.C3D文件格式。Cult3DPlayer插件是给浏览器(如,IE或者Netscape)使用的显示插件,安装了Cult3DPlayer的IE或者Netscape才可以播放Cult3D对象并展示其交互性能。以3DSMAX为例,Cult3D的开发流程如图1所示。
首先,在3DSMAX进行建立模型,放置场景中的对象,如摄像机等。接着,将所建立好的模型导出成.C3D格式的文件。再将.C3D文件导入到Cult3DDesigner中,对三维模型对象设计交互,并导出成.co文件。生成的.co文件可以看成网页中的一个对象,最后将它加入到网页中,网页。安装了相应版本的Cult3DPlayer的浏览器打开网页就可以看到三维交互对象。如果使用Dreamweaver来制作网页,可以再安装Cult3DforDreamweaver插件,安装了该插件的Dreamweaver很容易就可以将.co文件放入网页中。
2Ajax技术
AJAX全称为“AsynchronousJavaScriptandXML”(异步JavaScript和XML),是指一组创建交互式网页应用的网页开发技术组合。Ajax提供与服务器异步通信的能力,从而使用户从请求/响应的循环中解脱出来。
如图2所示,与传统的Web应用不同的是,在浏览器客户端和Web服务器之间添加Ajax引擎。借助于Ajax,可以在用户单击按钮时,使用JavaScript和DHTML立即更新用户界面,并向服务器发出异步请求。这时用户不需要等待服务器的响应,而能够继续浏览和交互。当请求返回时,就可以使用JavaScript和CSS来相应地更新网页数据,而不是刷新整个页面。这样以异步的方式得到所需的请求数据,大大提高了网页的响应速度,提高了网站的交易效率。Ajax的核心是Xml格式的,嵌入对象的代码也一样。
<objectclassid="clsid:31B7EB4E-8B4B-11D1-A789-00A0CC6651A8"width="300"height="300"codebase="///download/cult.cab#version=5,2,0,99"><paramname="SRC"value="file.co"><embedpluginspage="///download/"width="300"height="300"src="file.co"type="application/x-cult3d-object"></embed></object>
如果有的商品需要观看其内部结构,没办法通过旋转看到,那么在建模的时候应该放置几个摄像机以获取多个视角,再通过编程来实现触发更换摄像机事件。实现方法类似更换商品材质。
4.1.2商品材质更换
对于有些商品,可以有不同的材质或者颜色选择,那么客户可以通过点击网页上的按钮来更改材质或者颜色。以更换材质为例,解决的办法是当客户点击按钮时,通过JavaScript脚本来调用JAS脚本或Java程序,以触发更换材质的动作。具体要更换什么材质,由JavaScript脚本中传递进来的参数决定,如果使用JAS,那么该参数决定了应该执行JAS脚本中的哪一个动作块。如下是更换桌子材质的具体实现代码。
首先,在Cult3DDesigner中,放置可供更换的材质图片,同时在JavaActionScript.txt添加如下代码:
javaActionsScript(1,0,0){}//场景初始化actionsList(“table1”){setTexture(“table”,“table1.jpg”);}//更换材质为table1.jpg样式actionsList(“table2”){setTexture(“table”,“table2.jpg”);}//更换材质为table2.jpg样式同时还需要在网页上添加JavaScript代码。在的开发环境中,需要在.aspx页面中加入如下代码。<%@PageLanguage="C#"%><scripttype="text/jscript">functionchangeMaterial(pra){if(CultObject.triggerAction(“JASExecuteBlock”,pra))returnture;elsereturnfalse;}</script><scriptrunat="server">protectedvoidPageLoad(objectsender,EventArgse)
{//如下对服务器端控件添加JavaScript事件属性Button1.Attributes.Add("onclick","returnchangeMaterial(‘table1’);");Button2.Attributes.Add("onclick","returnchangeMaterial(‘table2’);");}</script>
在.aspx页面中,按钮控件脚本如下:<asp:ButtonID="Button1"runat="server"Text="Button"OnClick="Button1Click1"/><asp:ButtonID="Button2"runat="server"Text="Button"OnClick="Button2Click1"/>同样的功能也可以使用Java语言来实现。Java语言实现相对比较复杂,开发效率不如使用JAS脚本,但是对于比较复杂的交互控制,使用Java语言实现起来会比较灵活。
AJAX技术的应用
使用AJAX技术,并不是完全抛弃了传统的web开发技术。可以根据实际功能模块的应用特点选择性地使用AJAX,以充分发挥该技术的优点。以论坛模块模块为例:在论坛模块中,可以采用AJAX技术。当许多人参与交流讨论时,每次有新的回复,点击提交时向服务器发送异步请求,这样服务器只要将新提交的回复信息显示出来,以最快的速度刷新了部分网页信息,避免了整个网页的刷新带来的等待。
4.3网站效果图
如下截取网站的部分效果图,如图5所示。
5结束语
实践证明,对于同样的一个模型,保存为.C3D格式的文件大小远远小于把它存为.WRL格式,甚至连后者的一半大小都不到,cult3d的优势是显而易见的。特别是对于电子商务系统,使用cult3d进行产品3D制作有它独特的优势,模型的精细度较高,3D产品互动操作也比较流畅,产品3D交互文件小提高了网站总体响应速度。同时,对于特殊的一些模块,AJAX技术的图5产品展示应用优化了网站的运作,使得B2C网站更加的人性化。
1引言
近年来,军队加大了信息化建设力度,指挥自动化网络体系已基本建成,以数字证书管理中心为代表的网络安全基础设施也已投入使用。同时,军队各业务部门构建了大量信息管理系统,逐步实现了部队作战、政工、后勤等业务数据的网络传递、存储、远程查询和管理,有效提高了信息化条件下的军队整体防卫作战能力。网络时代的电子军务系统不再是孤立的单机版系统,而是基于开放网络协议标准,运行于军队内联网上的分布式、综合性、实时信息管理系统。然而,网络的开放性、复杂性和扩展性导致系统安全漏洞增多,使电子军务系统面临日益严重的安全威胁。
因此,研究和应用符合军队特殊工作环境的安全机制,确保系统、人员编制、业务数据的安全,已成为构建电子军务系统时首要关注的问题。在当前电子军务系统面临的各种威胁中,破坏认证和会话管理、破坏访问控制两种安全漏洞威胁最大。一方面,一些军务系统仅采用了简单的口令鉴别机制;另一方面,尽管传统的访问控制策略,如强制访问控制(MandatoryAccessControl,MAC)、基于角色的访问控制(RoleBasedAccessControl,RBAC)、基于任务的访问控制(TaskBasedAccessControl,TBAC)机制已经广泛使用,并且有一些适应性改进[1-2],但都不能很好地适应部队的特殊需要。针对军用访问控制模型的相关研究[3-4]在与实际应用环境结合方面有所不足。
针对上述两种主要的安全威胁,本文探讨了将权限控制与业务部门的人员编制、任务分工和工作流程相结合保护系统与数据安全的方法,并利用公开密钥基础设施[5](PublicKeyInfrastructure,PKI)和轻量级目录访问协议[6](LightweightDirectoryAccessProtocol,LDAP)实现了基于数字证书的统一认证以及基于任务和角色的访问控制(Task-RoleBasedAccessControl,T-RBAC)安全组件。在司政后多种军务系统中的实际应用结果显示,安全组件能够对用户访问和操作权限进行严格、规范和灵活地控制,有效保证系统、工作流和数据的安全。
2电子军务系统的安全需求及对策
部队作战、政工、后勤业务系统运行于内部开放的网络环境中,所面临的安全威胁既可能来自于非授权用户的各种恶意渗透行为,也可能是授权用户的故意或者误操作[7]。其中,政工业务系统由于既要向普通用户开放,又要保护关键数据,因此安全风险最大。现以人民武警报社投稿和编审系统为例,分析电子军务系统安全需求。
(1)各级官兵均可通过内联网访问该系统投稿、查稿,用户的复杂性导致可能存在恶意攻击行为,因此需要依托指挥自动化网安全基础设施,建立统一的用户认证机制。
(2)编审人员处理稿件的流程比较规范,稿件按编、审、定、发的工作模式流转,一般不允许编者有跨越编审步骤和超出职责范围的行为,更不允许稿件作者介入编审流程。
(3)业务人员编制级别不同,各司其职,下级只对直接上级负责,上级对下级有监督管理权,这使得系统含有多类具有不同角色和等级的用户。
(4)业务部门希望部分工作流程能够人为控制,从而获得更好的灵活性,以便能应对突发事件。
可见,《人民武警报》编审系统的需求涉及到用户群、人员编制、任务分工、业务流程等多个方面,其面对的安全问题可以推广到网络环境下的多种电子军务系统。因此,需要将权限控制与业务工作流、部门编制、人员职务和角色分工紧密结合在一起,把以角色为基础的访问控制模型和以任务为基础的授权控制模型结合在一起,实现以任务为中心的认证与访问控制,保护系统和数据的安全。
3T-RBAC访问控制策略基本原理
3.1基于角色的访问控制
RBAC的基本思想是:将系统资源的访问权限,包括对处理功能的使用权和对数据的读写、搜索、比较等操作权,进行分组、归类或建立层次性关系,抽象为“角色”,再根据安全策略为用户指派角色,从而实现用户和权限之间的灵活对应关系(一对一、一对多或多对一)。角色是一个逻辑意义上的概念,它在实际中可以映射为一个主体的集合,同时角色又对应为一个权限的集合,因此,角色表现为一个将主体和权限联系起来的纽带。RBAC[8]访问控制模型如图1所示。基于角色的访问控制策略本质上属于强制访问控制的扩展,其用户与访问权限隔离的特性减少了授权管理的负担。RBAC允许灵活地定义角色之间的关系,容易实现最小权限分配,能够适应范围广泛的安全策略,极大地简化权限管理,因此是目前最流行的访问控制策略。
3.2基于任务的访问控制
TBAC[9]有两点含义:首先,它在工作流的环境中考虑对信息的保护问题,是一种上下文相关的访问控制模型。在工作流环境中,每一步对数据的处理都与以前的处理相关,相应的访问控制也是这样。因而TBAC中的许可不是一个固定的状态,授权和许可等行为都在被不断地监控,许可状态也随着不断地变化。其次,它不仅能对不同工作流实行不同的访问控制策略,而且还能对同一工作流的不同任务实例实行不同的访问控制策略。它能抽象出任务之间的一些访问/授权关联关系,包括顺序依赖、失败依赖、分权依赖和依赖等。比如,顺序依赖表示只有当任务A被授权访问后,任务B才能被授权访问。TBAC授权模型[10]如图2所示。TBAC采用“面向任务”的观点,从任务角度来建立安全模型和实现安全机制,在任务处理的过程中提供动态实时的安全管理。它能够很好地适应工作流、分布式处理以及交易管理等系统中的分布式计算和多点访问、控制和决策的信息处理任务。
3.3基于任务-角色的访问控制策略
RBAC根据任务职责设置角色,可以在人员职务变动的时候方便地分配新角色,然而RBAC在权限的动态管理方面显得力不从心,仍然无法胜任对分布性、协作性和实时性要求较高的应用领域。解决方法就是在RBAC的框架下再加入任务的概念，结合基于角色和基于任务策略的优点,利用任务来动态管理权限,这就是基于任务-角色的访问控制。T-RBAC模型[11]在RBAC的角色和权限之间加入了任务层,模型的核心已经不是角色而是任务。模型将权限直接与任务连接起来,角色只有通过执行任务才能获得权限,实际上,角色只是用来限制可执行任务的一个途径。任务是一个动态的概念,动态产生,动态分配权限,这样就实现了动态授权和最小权限限制。T-RBAC模型如图3所示。T-RBAC具有RBAC和TBAC两者的优点。在T-RBAC中,工作流中的每一步操作在执行之前都会检查操作者是否具有权限,这样就能在任务级别上免除军务系统受恶意操作和非授权使用数据的威胁。同时,每个任务都是一个独立的活动单位,因此任务之间可以相互协作,并根据上下文环境控制任务的各种状态,解决了RBAC在灵活性以及实时性应用环境中的不足。
4认证与访问控制安全组件的设计与实现
基于上述思想,本文将RBAC访问控制策略与业务流程结合在一起,设计并实现了基于T-RBAC的安全控制组件。以《人民武警报》投稿编审系统为例,在嵌入认证与访问控制安全机制后,系统能够在确保数据与操作安全的前提下,支持用户在线投稿、编辑在线审稿、稿件管理等功能。本节介绍基于LDAP和PKI的身份认证、基于RABC的访问控制以及它们与报社编审工作流绑定的实现方法。
4.1基于LDAP和PKI的身份认证
由于LDAP服务器可以用于存储各种不同的数据类型,本文采用LDAP数据库服务器作为认证系统的核心,将其与PKI结合起来,使用LDAP作为数字证书库的存储和备份系统,实现了基于LDAP和PKI的身份认证构件[12]。LDAP用于存储当前网络环境中所有资源的信息,包括基本的个人账户信息和各种系统服务。如图4所示,在LDAP目录树中设定了以下组织单元,分别是用户person、用户组group、应用系统对象ser-vice、角色role、数字证书Certificate。这样,每个用户的安全信息,包括PKI提供的数字证书、用户对系统资源的访问权限,都被保存在活动目录中。编审系统通过活动目录控制用户的登录,用户对系统资源的访问也受到活动目录控制。
4.2基于RBAC的访问控制
系统基于RBAC模型对用户访问和操作数据的权限进行控制[13-14]。
(1)用户
根据武警部队的编制,在LDAP中建立一个全局的部门目录树,所有投稿和编审用户都可表示为目录树上的结点。例如,从结点的区别名(Distin-guishedName,DN)“userUid=llx,ou=newspaper,dc=apf,dc=cn”可唯一定位到报社编审用户llx。利用JNDI(JavaNamingDirectoryInterface),能够对目录树进行AUID(add/update/insert/delete)操作,这样就同时实现了对用户和部门的管理。(2)角色系统中的用户根据功能被分为8类角色,即通信员、管理员、编辑、副主任、主任、副社长、社长、主编,这些角色与编审工作流相关联,具有不同的职务和职责。在T-RBAC模型定义中,表现为他们所拥有的对文稿(OBS)和操作(OPS)的权限各不相同。
(3)文稿
首先根据报纸的结构定义一个版面与栏目树，文稿被划分到相应栏目分支下。用户通过角色与许可的绑定,能够获得对文稿的访问权。目录结构树允许通过AUID进行操作,这使系统具有了针对突发事件增加临时版或专版的灵活性。
(4)许可
许可用于限定一个角色可以访问报纸哪些版面和文稿,以及可以执行哪些操作。用户首先被赋予角色,然后再与文稿类型以及删除、提交、返修、录用等各种操作相关联。在将用户、角色和许可进行绑定之后,用户就获得了在系统中访问文稿、进行操作的权限。用户登录时,系统首先访问LDAP验证用户身份,然后根据用户的角色显示不同的操作功能列表,包括公共操作和由角色控制的操作。用户的操作权限如图5所示。可见,在同一应用环境下,不同角色的用户除具有公共操作项目外,还可得到特殊的操作权限。例如,编辑可将误投给自己的稿件转投其他编辑;主任享有查看本处所有稿件、对稿件进行重分配的权限;主编有录用稿件、安排版面、查看所有稿件的权限;社长则监督全局、处置突发事件。
4.3基于T-RBAC的工作流控制
工作流是工作流程的计算模型,它是整体或部分业务过程的自动化,其间文档、信息或者任务按照一套程序规则,从一个参与者到另一参与者进行处理。在报社编审系统中,首先将编审流程分解为由多个操作任务构成的具有时间约束的任务集合,再将任务集关联到用户角色集和许可集,就实现了基于任务-角色相结合的工作流控制。系统对业务工作流的管理任务主要体现在如何控制报社人员对稿件的访问、编审、管理等工作。报社编审流程实行四审制,即编辑初审、主任复审、社长审定、主编组版。因此,可将与编审相关的用户划分为6类角色:编辑、副主任、主任、副社长、社长、主编,每种角色在工作流程中可以对稿件执行不同权限的操作(OPS),每个操作动作都会改变稿件的状态。编审过程的状态转换过程如图6所示,审稿工作是由多个并发的编审任务构成的。一个稿件的编审过程,是一个稿件由新稿到编辑、审定、终审、录用等各个状态的转换过程。每个用户的角色将他限制于四审制流程的某一个位置。当具有不同角色和权限的用户登录时,系统筛选出的稿件将会因用户的工作职责(编辑、主任等角色)的不同,对数据的访问权(所负责的栏目)不同而不同。当用户完成所负责的编审任务并“提交”稿件时,会改变该稿件的状态,使稿件进入流程的下一阶段,并显示在流程中具有更高层次角色用户的任务列表中。通过这样逐步的编审和提交,就能完成对稿件的编审工作。同时,在稿件编审过程中,可以选择“返修”、“淘汰”等提交动作,使该稿件的状态转换回退或终止,支持更复杂和灵活的编审任务。
4.4系统测试与改进
我们对所实现的《人民武警报》投稿编审系统在实际工作环境中进行了测试。以2011年3月数据为例,系统管理报社编审用户47人,各类通信员773人;处理文稿5328件,录用稿件1484篇,平均状态转换4?2次,无恶意操作与数据安全问题发生。应用测试结果显示,在嵌入安全组件后,系统能够实现对用户权限和编审业务流程严格、规范和灵活地控制,有效地提高了报纸新闻的时效性、报刊信息处理的集成度、网络化和自动化。在测试中发现,编审系统中的访问控制组件与业务功能关联比较紧密,不利于组件的移植。为了进一步提高所实现安全组件对多种电子军务系统的适用性,对组件进行了两方面改进:首先,对代码进行了封装和优化,将组件与业务流程进行了分离,减小了安全机制与业务功能之间的耦合度;其次,为用户提供了业务流程编制接口和权限配置管理接口,使操作和访问权限与业务流的结合变得更加灵活。我们将改进后的安全组件分别嵌入到作战公文处理系统和后勤经费管理系统中。在用户和角色管理方面,只需经过少量编程和设置即可完成。而在操作权限、工作流程管理方面,通过分析作战系统中公文的撰写、提交、审核、签发等流转过程,以及经费管理系统中的预算、申请、审批、核算等执行流程,并将操作权限与流程进行编程绑定后,系统能够正常运转。整体来看,该安全组件具有较好的扩展性和可移植性。
5结束语
针对电子军务系统的数据与操作安全问题,本文提出基于业务工作流,结合部门编制、人员职务和角色分工,以任务为中心进行认证与访问控制,从而保护系统操作和数据安全的思想。本文实现的基于PKI和LADP的统一认证以及任务与角色结合的T-RBAC访问控制组件适用于司、政、后多种业务系统。实际工作中的应用效果显示,基于PKI和LADP的认证组件严格限定只有合法用户才能登录系统,防止了非授权用户的恶意渗透攻击;基于T-RBAC的工作流控制组件确保了业务流程中的操作和数据安全。在未来工作中,我们将进一步提高安全组件的完备性和易用性。
在电子政务中，公文流转系统极大推进了政府部门办公自动化、网络化、电子化，不仅突破了时间与地域限制，而且提高了工作效率。与传统书面信息传递中保证有效性的签字、盖章不同，公文流转中电子签章技术可以在虚拟的网络环境中提供有效性、完整性的安全保障。随着技术的发展，一些实用的电子签章方案已经出现，如文献［1－6］中提到的系统。但是，在一些特定的应用下，某些重要文件需要经过多方签署确认才可生效。根据该需求，电子公文需要多个部门进行签章认证，共同认可公文的有效性和完整性，并且需要用户对多个签章认可。但是，目前现有电子签章系统全部面向单用户，不能解决多签章问题，即使可以改造，原有系统在印章管理及计算量上仍然存在很大问题。针对这一问题，本文在电子公文系统中引入多重数字签名技术，设计一种新的签章系统，使得公文流转系统能够方便的解决多用户签章问题，具有很强的实用性。
1多重数字签名与多重电子签章方案
1．1多重数字签名
多重数字签名［7－10］是由多个签名者对同一份文件进行签名的特殊数字签名，目前主要有两种形式：有序多重签名（sequentialmultisignature）和广播多重签名（broad－castingmultisignature）。有序多重签名是按照一定顺序将电子文件依次发送给签名者，除第一位签名者外，每一位签名者收到文件后需要验证之前签名的有效性。签名有效的情况下继续签名，并将签名后的文件继续传递，并最终将签名传给签名收集者。如果签名过程中出现无效签名，签名过程立即中止。广播多重签名是将电子文件同时发送每一位签名者独立签名，并将签名后的文件发送给签名收集者，由签名收集者对签名文件进行整理并发送给签名验证者，签名验证者验证多重签名的有效性。多重签名的过程一般分为系统建立、签名和验证3个阶段。其中，系统建立阶段主要是建立一个签名系统，同时各成员生成自己的密钥与公钥；而签名阶段则是对消息进行签名的过程。验证阶段所做的工作是对各个成员的签名进行验证，判断签名是否合法。
1．2多重电子签章方案
自多重数字签名提出以来，专家学者已经提出很多的多重签名方案，参见文献［8－13］。在众多的数字签名算法中，RSA算法是应用最为广泛的数字签名算法之一。在1989年，Harn和Kiesler给出基于RSA的多重签名模型，允许任意个数的人对同一文档签名，但需要多次处理且认证效率依赖于签名者的个数。2003年，张键红等基于RSA和Hash函数求逆的困难性提出了一种有序多重数字签名方案，王天银等在文献［13］中给出张键红等提出的签名方案和计算过程。文献［13］同时指出，该签名方案存在伪造攻击，并在分析其原因后给出对隐患的改进方案。因为张键红等所提出签名方案具有签名的长度不随签名人数的增加而增加、计算量少、通信量低、速度快等特点，同时考虑到多用户签章的应用及签名方案的实用性，本文仍以张键红等给出的签名方案为原型，对已知安全隐患进行改造的基础上进行多用户电子签章方案设计，主要包括颁发印章、用户签章、验证签章3个过程。
（1）颁发印章：基于RSA公钥密码算法，服务器为每位用户生成一个签名密钥对；服务器在印章图像库中为用户选择一个印章图像，并按照用户名制作电子印章；同时，服务器为用户及电子印章分别产生唯一身份标识：用户标识UID和印章标识SID，并将标识信息写入服务器端的印章数据库。另一方面，服务器按照既定算法，将用户标识与印章标识作为水印信息嵌入到印章图像中；并将嵌入水印信息的印章图像、用户签名私钥、用户标识、服务器公钥等相关信息写入用户的eKey中。
（2）用户签章：根据系统提供的待签章人员列表，服务器将待签章用户的印章标识SID生成一个待签章序列，并按照印章标识SID将待签章电子文档及待签章序列发送给签章用户。用户完成签章操作后，按照待签章序列中的顺序依次将签章后的电子文档发送给下一位签章用户。所有用户签章完毕后将电子文档上传到服务器。用户所执行的签章操作包括两个过程：计算签名和加盖印章。计算签名：提取待签章电子文档中的内容信息M，并按照签名方案计算签名信息S。加盖印章：按照系统设定的脆弱性强的数字水印算法，将包含电子文档指纹的签名信息S作为数字水印嵌入印章图像，同时将印章图像添加到待签章电子文档中。
（3）验证签章：对于待签章人员列表中的第一个签章用户而言，只需要完成自己的签章操作即可。其他签章用户在进行签章操作之前首先需要验证上一个签章的真实性、可靠性及电子文档的完整性，验证通过后才可以继续进行签章操作。当电子文档的最终用户在打开文档进行访问时，同样需要验证所有用户的签章合法性。验证签章过程包括3个部分：提取水印、验证印章和验证签名。提取水印：按照系统设定的数字水印算法，从印章图像中提取两层水印信息W1、W2。验证印章：从W1中取得用户标识UID和印章标识SID，并通过比对UID和SID检验印章的合法性与真实性。验证签名：从W2中取得电子文档的签名信息，并按照签名方案验证电子文档的完整性和真实性。
2电子签章系统组成
电子签章系统包括印章服务器、密钥服务器、客户端控件3部分，系统框架如图1所示。印章服务器负责对用户电子印章申请进行审核，按照用户要求制作和颁发电子印章；密钥服务器承担部分CA功能，即为用户生成签名密钥对，并制作与颁发数字证书；客户端控件提供电子印章的盖章与验证功能。在实现中，电子签章系统分为应用层、密码服务层和设备层，体系结构如图2所示。应用层：包含客户端印章控件和服务器端管理程序。印章控件是电子签章系统的业务逻辑实现模块，主要负责对电子文档进行盖章以及对已经签章的电子文档进行验证，保证电子文档在公文流转系统中的完整性，同时保证签名的不可抵赖性。服务器端管理程序负责生成电子印章，并对电子印章的相关信息进行维护，如申请人信息的审核，制作电子印章，为用户生成签名密钥对等。密码服务层：应用层在进行摘要计算、数字签名和签名验证、密钥对生成等操作时，需要进行大量密码方面的计算。密码服务层采用OpenSSL提供的密码算法库，并将与密码相关的操作进行二次封装，以函数接口的形式为应用层提供相关密码服务。设备层：应用层产生的密钥对、电子印章等信息，需要写入安全载体中保存和使用。考虑到eKey的功能和性能，印章服务器将电子印章和用户标识SID等进行签名后与印章图像一起写入eKey。并且，当使用电子印章进行签章操作时，eKey是用户身份认证的要素之一。eKey设备的加密、认证、安全存储一体化的功能，为密码服务层提供有力支撑。
3系统实现关键技术
3．1两层数字水印
在电子签章系统中，用户标识UID与印章标识SID建立起用户与印章之间的关联，而印章图像是将两者紧密联系的重要载体，并且是持有印章用户的重要表现。如果没有这些紧密的关联，电子印章可以被任意伪造和盗用，进而丧失印章原有的权威性与可靠性。同时，电子文档的签名信息是文档的指纹，而印章图像作为指纹的载体与电子文档紧密结合。所以，签章后的电子文档正是因为印章使得其完整性、合法性得以保障。在数字水印技术［14］中，鲁棒性数字水印可以实现鉴别，脆弱性数字水印用于完整性保护。多重水印的设计思想可以在不影响载体使用价值的情况下，嵌入不同类型的水印信息，实现资料真伪的鉴别。电子签章系统将用户标识UID发送给印章服务器，与印章标识SID一起进行数字签名，并将签名后的数据采用不可见的、鲁棒性强的变换域水印算法嵌入印章图像DCT（discretecosinetransform）域的中频分量中。当印章图像遭到篡改时，电子签章系统仍然能够提取到完整的UID和SID信息，从而确定印章的真正拥有者，保证验证印章的可靠性与唯一性。这里标识信息与鲁棒性水印起到印章防伪的效果。同时，将电子文档的签名信息采用脆弱性空间域水印算法嵌入印章图像的最低有效位LSB（leastsignificantbit）。考虑到该脆弱性水印的易碎性，当电子文档的完整性遭到破坏时，比如内容被篡改、被删除等，在感观上可以通过印章图像直接验证。当电子印章非法复制、使用时，由于其内嵌有原始文档的签名信息，在与当前文档的签名信息进行比较时，电子签章系统能够及时检测出这种非法操作，保证印章图像的真实性。考虑到两种水印算法的不同特点，必须先嵌入鲁棒性水印再嵌入脆弱性水印。
3．2eKey技术
eKey是一种将USB读卡器与智能卡两者相结合的硬件设备，主要由USB接口（数据传输模块）和智能卡芯片（智能卡模块）构成。数据传输模块负责PC机与智能卡模块之间的通信，数据传输模块与PC机之间按照USB协议进行数据传输，而数据传输模块与智能卡模块之间的通信遵循ISO7816规范。eKey对安全问题在设计上有针对性考虑。①由于eKey在硬件电路中采用了安全存储介质，任何试图对安全区域内容的访问操作都经过COS（chipoperatingsystem）处理，外部用户无法绕过COS直接通过eKey的接口读取数据。②一般情况下eKey中都固化一些密码算法，如随机数生成算法、对称密码DES算法、公钥密码RSA算法，这些算法为加密、签名等操作提供支持。③eKey通过自身提供的硬件PIN码保护机制和文件安全属性机制，对用户访问文件进行限制。只有知道PIN码的用户才能达到权限，实现对文件的访问操作；对于不知道PIN码的用户，即使其获得eKey硬件也无法使用。从某种意义上说，eKey为用户身份识别、数据加密和签名等操作提供了安全可信的硬件平台。eKey作为用户身份认证的有效方式和安全存储的重要部件［15］，在电子签章系统中也承担认证与存储的功能。作为签章用户，必须通过eKey的身份认证后才可以进行签章的操作，并且用户的电子印章、服务器公钥、用户私钥等信息全部存储于eKey中，只有取得eKey的使用权才可以进行后续的验证、签名等操作。设计中，将eKey的存储空间分为两种类型：公开空间和私有空间，并通过口令将空间的访问进行区分。公开空间中存储任何用户都可以访问的eKey标识、用途、公钥等信息，私有空间中存储需要保护的电子印章、用户私钥等信息。当用户进行签章时，检测eKey与系统是否连接；在连接的情况下读取eKey公开空间中的标识信息，检测是否是电子签章eKey；向eKey认证命令。在此过程中，应用系统通过密码服务接口与eKey交互，能够保障交互过程中的安全。
3．3ActiveX控件
电子签章系统中，电子印章利用ActiveX控件嵌入文档，并提供两种功能：验证签章和存储数据。ActiveX控件设计有更新对象数据IUpdataObjectData和读取对象数据IGetObjectData两种接口，并设计多个存储数据对象，包括印章图像、印章标识、数据、状态信息等。同时，控件定义有两种状态：激活（Active）与非激活（NoActive）。由于同一电子文档中存在多个用户签章，按照签章方案，只需要验证最后的签章便可以完成对所有签章的验证。所以将最后一个有效签章设置为激活状态，其余签章为非激活状态。
打开电子文档时，处于激活状态的控件通过印章标识SID遍历文档中所有印章控件，并从每个印章图像中提取分量值。按照电子签章方案，从激活状态的控件中读取印章图像数据，并从中提取嵌入的水印信息，进行电子印章真实性和签名信息正确性的验证。当进行签章操作时，在确认用户身份后，系统使用eKey中的私钥对电子文档进行签名运算；从eKey中读出印章图像，并将签名信息嵌入印章图像；通过IUpdataOb－jectData接口更新控件中印章图像数据，更新印章控件中分量值；通过调用AddOLEControl方法将印章控件嵌入到电子文档中。最后，更新原控件状态为非激活状态，并设置新印章控件的状态为激活状态。当电子文档加载时，只有具有激活状态的印章控件进行运算，其他控件保持休眠。这样，即使在没有安装电子签章系统的平台上在控件的作用下用户也能正常的打开文档，极大的提高了易用性和透明性。
4实验测试
电子签章系统客户端完成多用户的签章和验证操作，同时，也最容易遭受电子文档篡改、电子印章伪造和盗用等方面的攻击。正常情况下，用户可以按照流程进行顺序签章，签章后的电子文档片段如图3所示。由于电子印章图像及用户私钥存储在eKey中，如果缺少eKey和eKey的认证口令，攻击者无法进行签章操作。如果攻击者模仿合法电子印章图像伪造非法印章，并将伪造后的印章图像插入电子文档中。由于电子文档中处于激活状态的控件中保存有合法签章，并且电子文档中增加了伪造印章图像数据，相当于对文档内容进行了修改。
所以，当用户打开文档时，其结果与图4所示类似。如果伪造发生在多用户签章过程中的某个环节，则后续签章操作中止。如果电子文档已经具有完整的签章，则当前电子文档不可信。假设攻击者截获一份已签章电子文档，从中成功提取出电子印章。当攻击者试图对电子文档进行签章操作时，由于缺少保存在eKey中的用户私钥，攻击者仍然无法真正完成签章操作。并且由于盗用的电子印章中嵌入有原文档的指纹签名信息，在插入盗用印章的新文档打开时，同样会出现验证失败的结果，如图5所示。通过以上实验表明：由于电子签章系统对电子文档内容进行了摘要运算，并利用eKey中存储的用户私钥进行数字签名，攻击者无法获得私钥时也就无法伪造签名信息，系统很容易检测出文档的真实性与完整性；由于伪造的电子印章图像缺少嵌入的水印信息，并且缺少控件的功能，无法通过系统的验证；虽然盗用的电子印章仍然嵌有水印信息，但是水印是基于原文档产生，与当前文档内容无关，仍然无法通过验证。综上，无论是对电子文档内容的攻击还是针对电子印章的攻击，电子签章系统都能很好检测出这种攻击行为，满足电子签章系统对文档的安全性要求。
5结束语
本文根据电子公文进行多用户签章的需求特点，结合基于RSA的有序多重签名算法，应用数字水印、eKey、ActiveX等技术，设计出一个多用户电子签章方案。方案中，每个签名者都验证上一个签章者所进行签章的合法性、真实性后才进行后续签章操作；应用数字水印技术保证电子印章的完整性与唯一性、文档的完整性；使用eKey进行用户身份的验证并安全存储电子印章图像；利用ActiveX控件技术存储签章后的电子印章，在不改变原始电子文档结构的基础上实现多用户签章。多用户电子签章系统实现多个用户顺序签章，并且可以由公文流转系统灵活控制签章顺序，因此具有良好的应用前景。
由于成套自动气象站价格昂贵，对于校园或高塔可采用成本较低的简易电子气象站，实现需要的功能。本文设计了一套小型气象站，采用飞思卡尔MC9S08AW60单片机采集温湿度、气压、风力风向及雨量传感器的信号，经串口通迅RS232转RS485后,可传至千米以外的PC机，PC机端采用LabVIEW接收和显示来自串口的数据，同时可将这些数据通过网络传送至其它计算机。
1系统设计原理
系统总原理如图1所示。
2硬件选型
2.1单片机
本系统单片机选用MC9S08AW60，为Freescale的08系列产品之一，该产品因其稳定性高、开发周期短、成本低、型号多、兼容性好而被广泛应用。同时MC9S08AW60的高可靠电磁兼容性EMC与EDC让其可在各类恶劣环境中使用，适用温度范围很广，适用于本文的室外工作环境。
2.2传感器选型
2.2.1风速传感器
采用RY-FS01风杯式风速传感器，用于实现对环境风速的测量，其输出信号为标准4-20mA的电流信号，可广泛用于智能温室、风力发电、船舶、码头、索道、气象站等环境的风速测量。其量程：0-60m/s，供电电压：DC12V，精度：±5%，环境温度：-40-80℃，传输距离：＞300m，响应时间：＜1s。
2.2.2风向传感器
RY－FX01风向传感器可测量室外环境中的风向，测量分东、西、南、北、东南、西南、西北、东北八个方向。工作电压:DC5-12V，其中棕线输出高电平风向为北，红线为东北风。黄线为东风，绿线东南风，蓝线南为，紫线西南风，黑线为西风，白线为西北风。
2.2.3雨量传感器介绍
RX-YL型雨量计是一种翻斗式雨量传感器，用以测量地面降雨量。其原理为承水口收集雨水经注水口注入计量翻斗，当注入水容积达到3.14ml时翻斗翻转，在翻转过程中磁钢经过霍尔元件开关一次，送出一个脉冲信号，代表0.1mm降水，脉冲信号输入单片机计数，获取每分钟降雨量。
2.2.4气压传感器
MOTOROLA的MPX4115A系列集成压阻式气压传感器具有较大的输出信号并可进行自温度补偿。这种芯片可靠性高，经济性和适用性均符合要求，其输出与外加压力成正比。MPX4115A测量范围是气压15-115kPa，输出电压范围是0.2-4.8V。由于MPX4115A气压传感器输出的电压值为模拟量，需进行A/D转换，并换算为大气气压值。MPX4115A的输出电压公式为：Vout=Vs(0.009×P-0.095)±（Pe×Tf×0.009Vs）式中，Vs为电源电压；P为被测压力；Pe为压力误差，TF为温度误差系数。可见，MPX4115A的输出电压Vout不仅正比与压力测量值，而且正比于电源电压Vs。解决这一问题有两个方法，一是实时测量电源电压；二是采用稳定电压供应。本文采用后者。同时可见，测量的压力值还与温度有关，因此在进行压力测量的同时还应测量温度，以便进行温度补偿。由于当地气温都处于0-85°之间，因此Tf=1.0。
压力误差Pe=±1.5KPa在此可忽略不计。因此公式可简化为：Vout=Vs（0.009P-0.095）
2.2.5温湿度传感器
本文采用的SHT11是一款集成温湿度传感器芯片，该芯片将温度传感器、湿度传感器、信号调理、模/数转换器、标定参数及I2C总线接口全部集成到传感器内部，提供了全标定的数字输出，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性及100%的互换性。SHT11供电电压为2.4-5.5V，SCK用于微处理器与SHT11之间的通讯同步。DATA三态门用于数据的读取，需要采用外部的上拉电阻。
SHT11温度值输出特性非常好,故可用直接采用下式将温度数字输出转换成实际温度值:T=d1+d2SOT[2]当电源电压为5V，且温度传感器的分辨率为14位时，d1=-40，d2=0.01；当温度传感器的分辨率为12位时,d1=-40，d2=0.04。SHT11的湿度输出值为相对湿度，其输出特性曲线呈一定的非线性,为了补偿湿度传感器的非线性,可按如下公式修正湿度值:RHlinear=c1+c2×SORH+c3×SORH2式中，SORH为传感器相对湿度测量值，系数取值如下：对于12位输出SORH:c1=-4，c2=0.0405，c3=-2.8×10-6对于8位输出SORH:c1=-4，c2=0.648，c3=-7.2×10-4除去温度对湿度值的影响的实际湿度值：[3]RH=（T-25）（t1+t2×SORH）+RHlinear式中当SORH为12位时，t1=0.01，t2=0.00008；当SORH为8位时，t1=0.01，t2=0.00128；2.3A/D转换芯片A/D转换芯片采用12位模数转换器TCL2543，与具有SPI接口能力的MC908GP32可直接连接。TCL2543是美国德州仪器公司TI推出的一种性价比较优的芯片，具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简捷、偏程价格低等优点。
2.4电源
电源选用太阳能电池，功率为20W，蓄电池额定电压12V，额定容量：7.0AH，采用LM7805将12V转5V为单片机及各传感器供电。
2.5串口通讯RS232转RS485转换器
本文所设计小型气象站一般安装在高层建筑顶楼或高塔，通过通讯电缆与PC机进行串行通迅，由于PC机RS232串口的电平标准和单片机的TTL电平不一致，因此单片机和PC机之间的串口通讯必须要有一个RS232/TTL电平转换电路，但RS-232信号传输长度最长只能达到15米，故采用232-485转换器，将信号转换成RS-485电平来通迅，RS-485采用差分的信号传输方式，最长距离可以达到1200米。由于PC机上都不带RS-485的接口，因此在接入PC机时需要通过485-232转换器再次进行电平转换。这样可以将信号传输至距离一千米以上的PC机中。本文选用武汉鸿伟光电技术有限公司的E485CRS-232/RS-485/422无源转换器。
3软硬件设计
3.1硬件电路[4]
3.2软件设计
3.2.1信号采集
雨量传感器输出为脉冲信号，接外部中断引脚IRQ，在外部中断服务程序中对脉冲个数进行计数。定时计数器程序定时五分钟，当五分钟时间到时，对雨量计数值先备份后清零，重新计数，把备份值从串口传送。同时，当五分钟时间到时，调用AD转换程序，采集气压和风速传感器输出值。调用IIC程序读入温湿度值，读入风向传感器输出，并根据高电平所在的输出线号判断风向。数据采集完毕，从串口传送至PC机。PC端实时显示相应的风向、风速、温湿度、气压、雨量值，同时对雨量值以24小时为单位进行统计，并统计累计全年总降雨量。
3.2.2基于LabVIEW的串口数据采集与显示
LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，是一种标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。用户可十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包，这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，包括大量的信号处理函数及通信功能函数。
本文中单片机MC9S08AW60与PC机进行串口通信，采用通用的仪器驱动器VISA标准编程，VISA即虚拟仪器体系结构是一种标准，确保不同厂商、不同接口标准的仪器能相互兼容、通讯和数据交换，并且提供给用户方便易用的驱动程序。如VISA配置串口函数、VISA写入函数、VISA读取函数等。
3.2.3PC端LabVIEW程序
串口通迅程序框图如图7,VISAConfigureSerialPort函数对串口进行初始化，设置串口波特率、数据位、停止位等参数。VISA读取函数从指定的串口接收缓冲区中的数据按指定字节读取到计算机内存中。匹配模式及截取字符串函数，根据与单片机的通迅协议，提取从单片机送入的气象数据，字符串至字节数组转换函数及索引数组函数用于将传送的数据按字节截取，将截取的字节数据送入相应的气象数据算法子VI，运算结果显示于输出控件。
4结束语
本文所设计简易型电子气象站成本低，能实现相当的功能，可用于高楼及高塔的气象监测，所测气象数据对安全生产具有参考意义。
传统的教学理念通常是教师台上讲授课程，学生坐在下面听。此外，由于通信学科隶属于工科的范畴，对于学生接受并掌握课程的学习精髓难度较大，理论知识相对比较抽象，难于理解。学生总是无法将理论的知识点与实践的电路问题融合在一起。而以往的高频电子技术实验往往是每个章节的知识点的孤立的存在进行验证性的教学，由于知识点其整体框架结构性不足，因而学生不能通过传统验证性实验全面的掌握和理解理论知识，从而对于以后的专业学习有了相当大的困难。
信息与控制分院通信工程教学团队摒弃了以传统验证性实验为主的教学方法。我院开展了以收音机为载体的教学工厂项目，不仅可以把枯燥的专业知识变得活灵活现，而且针对收音机电路图讲解相应的章节。讲解的过程中还会遇到以前的专业基础课程的知识点相应的进行融会贯通。为同学们以后学习课程奠定基础。此外，同学们在实际操作中体会到自主学习的重要性，并领悟团结合作、互帮互助的团队精神。下面分别从项目教学的意义、实施过程和效果三方面对高频实践教学来展开分析。
1项目教学的意义
收音机教学项目以全方位掌握该门学科的知识、多角度理解电路原理图、力求理论和实践融会贯通为目标。该教学项目可以达到以下两个主要目的：
1.1学生的自身素质得到全面提升
工科的课程难度系数较大，针对于工科的课程学习，大多数高校都是以验证性实验为主。一方面是因为课程的难度大，学生不容易理解专业知识。但更重要的一方面与学生的自身素质偏差有关。由于高中采取的填鸭式教育，导致学生在学习的过程中缺乏了自我创新和实际动手操作的能力。在学习知识时过于理论化，不注重实际动手操作。导致在实验中出现的问题不能得到处理和解决。不但使学生丧失了动脑思考的能力，对于专业课的学习也不能十分透彻的理解。更给老师在教学上增加了难度。前后课程无法达到相互贯通。由于学生自身的素质问题，我院本着“应用为本，学以致用”的办学宗旨，决定从实际出发，直指学生动手能力差的缺点。增加实践项目，提高实际操作能力。开展专门针对通信电子专业学生动手能力的教学工厂项目。
1.2对于就业形势的影响
现如今的就业形势是十分严峻的。由于国家政策的改变，对于本科的录取率有了明显的提高。导致每年的毕业生有很大一部分找不到工作。工科类学生在严酷的就业环境下，缺乏实践能力意味着缺乏了就业竞争能力。本专业在全院开展项目教学的要求下，对于学生实际的操作能力的培养加大了关注度。此外，对于学生的培养即使有强大的理论知识作为铺垫，也不能解决在实际案例中遇到的问题，导致学生在找工作时，遇到了一定的困扰。收音机教学项目可以用一个整体的实践项目结合一门课高频电子技术课程的所有理论，大大的提高了项目教学对学生能力的培养。使学生在目前危机的就业形势下增加了竞争筹码。
2教学工厂实施过程
2.1确定方案内容
开展项目之出初，首先针对如何合理的开展教学工厂进行了讨论，并且制定阶段布置工作。然后根据各阶段布置的任务融入高频电子线路这门课程中。让学生自己亲自动手，加深对这门课程的了解及掌握学习办法。这个项目开展的目的不仅是让学生摆脱以往的验证性实验，而且加强学生的动手能力、吃苦耐劳的精神及通过亲自动手做一个跟课程理论一一对应的实物来提高对于课程的掌握能力。开展项目中遇到的最大的问题是如何选取收音机的型号。讨论发现如果选取直放式的收音机的话会很容易产生振荡，结果发现超外差式收音机采用的本机振荡频率和接收频率之差形成了中频，具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点，因此该项目最终选择了EDT———2901型号的收音机。
2.2项目开展过程的收获
首先，开展该项目是以高频实验室作为实验基地。在实验正是开始前，老师会对收音机的基本部件和电路原理图通过PPT的形式在实验课上进行讲解。在实验课上对于难以理解的部分老师会着重讲解，以便学生可以在实际的焊接过程中尽量减少错误的出现率。此外，对于本次教学项目，不仅要具备扎实的理论知识，而且需要具备在实物的电路原理图中理解各部分的实际作用。然后就是焊接的过程，因为在大一的时候，本院对于通信专业就开设了电装实验。让同学们了解电烙铁、焊锡丝等电装的工具。然后就是对于焊点的练习。还有就是可以识别出焊接的电路板上虚焊的部位，为以后再实际的大型项目中不会因为这个小的方面影响整个项目的成败。在整个实验教学改革中，最值得说的就是维修的部分。因为前期的准备，基本上都差不多，焊机的过程可以根据说明书理解电路图进行实物到电路板上的焊接。但是在焊接的过程中会遇到不同的问题。学生们开始遇到问题时，大多数人是不能自己独立的解决问题。
并且也发现不了问题出现的具体位置。正是不能解决问题，激发发了同学们学习高频电子线路这门课程的学习兴趣。开展该项目也是希望可以促进工科学生的学习乐趣，不要因为课程的难度大，而降低了学习知识的决心和勇气。开展了一段时间之后，发现开始遇到的问题如：收音机焊接后无声、实际的波段范围达不到说明书的要求、器件焊接的位置等。对于出现的这些问题，学生们对于高频电子线路与电路原理图的分析，仔细分析了电路的芯片作者简介：陈勇，男，沈阳，沈阳理工大学应用技术学院，信息与控制学院，电子信息与通信教研室，助教。针脚，对于不同的针脚管的是什么进行了详细的研究，在针对出现的问题对应相应的针脚及周围相连的电路进行维修。此外，在实验的过程中，发现一些基础知识扎实的学生通过认真的分析和研究，可以解决一部分出现的问题，正是学生们自己焊接，自己寻求解决问题的办法。以至于，后来又有一部分学生的加入进行谈论研究解决问题的方法，老师也在适当的时候对于出现的问题与学生进行了相应的汇总和讨论。更加促进了师生的感情，也增加了学生学习工科课程的兴趣，也把教与学的教学模式打破了，学生不在是在大课堂坐着听老师讲课而是实际参与到教学工厂中，亲自体验、动手操作。更值得说的是，在整个教学过程中，学生的团体凝聚力越来越浓、互帮互助，以至于该项目的既打破了传统的教学模式也增加了学生学习的浓厚的学习兴趣。
2.3以学生的角度看待教学工厂
作为一名工科的学生，对于大一学习的专业基础为以后的专业基础课有了相当大的一部分铺垫。尽管已经学习了一部分知识，对于本专业的课程也有了一定了解对于抽象的知识点还是理解起来有难度，就会发现学习的难度加大，而且学习的科目逐渐增多。就不能让我们十分系统的梳理学习的知识点。学校对于传统的教学模式的改变，对于工科学生的我们有了很大的帮助。学生在学校课程计划的改革下，不在是以验证性实验为主的学习，如果只是在课上学习理论知识。学生就只能掌握的是理论知识的皮毛，因为没有器件可以让学生实际动手操作。学生就不能把知识学习的连贯以及深入。也就达不到现阶段对于学生的基本要求。会对期末的复习造成一定负担。自从，开设了教学工厂，可以让书本上的知识清晰化、明了化。同时，书本的知识点和实际的器件电路原理相结合，不仅可以更好地掌握专业的知识，而且还可以对于了解实际的电子产品有相当大的帮助，对于今后就业或工作中遇到的问题也都会有一定的应对方法。因为项目的开展，不但是加强知识的学习，同时也对学生的实际动手能力，创新能力及团队合作能力有了一定的提高。所以，教学工厂对于学生是利大于弊的。
3结论
总得来说，项目教学工厂的开展是十分有必要的。可以从两个方面分析。从大的放面来说现今各大的高校都面临毕业生的就业难问题。为了解决这个问题，总结毕业生工作后遇到的问题和挑战。发现大学生对于理论的掌握十分扎实，但是针对特定的电子产品却无法与学习的理论知识相联系。我院针对这个问题，为了让本院学生在社会工作的竞争中脱颖而出，所以开展了项目教学。学校的改革趋势就是为了让学生可以更好地在今后的发展中比其他院校的学生有更多的机会接触好的项目得到相应的发展，并找到称心如意的工作。从小的方面来说，项目教学是老师和学生的润滑油，增强了师生间的了解。老师还可以结合实践中遇到的问题和学生进行讨论，加强专业课知识的传授。提高学生的综合能力，不在是局限在专业知识的学习，同时可以拓展课外知识的学习。针对以上方面，我院开展了项目教学工厂。目前，我院开展的项目进展顺利，增强学生的综合能力和团队互帮的精神。在此以后，我院会陆续针对学生在学习中遇到的问题，给予相应的扩展和创新学习。
1、虚拟数字化包装的产生和发展背景
20世纪70年代美国电子商务交易在美国银行家协会以及美国运输数据协调委员会发表的第一个EDI标准下诞生，由于网络在那时仍没有得到充分发展，这使很多商务活动的电子化仅仅处于一种想法阶段。直到90年代，基于Internet技术的飞速发展，这些想法逐步成熟，Internet网络开始真正应用于商业交易，这时电子商务日益蓬勃发展起来，人们开始通过网络进行产品交换、订购等活动，并成为90年代初期美国、加拿大等发达国家的一种崭新的企业经营模式。随着国际电子商务环境的规范和完善，中国电子商务企业开始走向世界，电子商务也就成为进一步扩大对外经贸合作和适应经济全球化、提升中国企业国际竞争力的一把利器。中国电子商务市场中，B2C市场发展迅猛。根据艾瑞市场咨询的报告，2011年中国网络购物市场交易规模接近8000亿，达7735.6亿元，占到社会消费品零售总额的4.3%；同时，网络购物用户规模将达到1.87亿人，在宽带网民中的渗透率为41.6%。电子商务的迅猛发展，势必对虚拟电子商务环境中的虚拟商品提出新的要求，虚拟商品的包装设计也就应运而生。短短十几年的发展时间，虚拟数字化包装从初期的产品名称、货号及图片的展示，到现在全方位细节特写、材质说明、3D展示、视频音频展示甚至虚拟现实技术的应用，无论在技术上还是艺术上都取得了跨越式的发展。
2、传统包装设计正面临着新的转型
传统的购物方式，往往是消费者与商品之间进行面对面的交流，消费者根据自身的需要去选择商品，商品通过实体包装去传达自身内在的功能和形式信息。传统的实体包装在很长一段时间之内对商品的保护、运输、形象展示等各个方面都起到了至关重要的作用，尤其在超级市场模式下的架上购物时代，包装本身就成了产品的推销员，更进一步的拥有了宣传和导购的作用。然而，随着互联网的发展，越来越多的人成为网民中的一员，数字媒体技术作为网络信息传递的载体，已渗透到全球的每一个角落。需求与分配的组织化已不分国家、地区、投资、贸易额大小等，一律将通过网络来完成，按照网络秩序来活动，许多传统企业正面临挑战。在网络的虚拟购物环境中，坐在电脑前，简单的几个指令，可以实现绝大多数现实世界中想做的事，在这些事当中，包含了人类世界发展的最基础环节——生产与消费。随着网络购物热潮的到来，人们可以足不出户的购买到自己需要的世界任何一个角落的商品，无比的高效与便利使得越来越多的年轻人开始涌入这个互联网带来的信息化服务之中，成为网上消费者中的一员。网络购物作为一种潮流化的趋势，在现实社会中得到用户的青睐并且成为一种全新的生活方式。网络技术发展、网络购物的配套设施越来越完善的情况下，消费者的消费行为和消费习惯在短短数年之内发生了巨大的变化，特别是80后年轻人，超过八成人的习惯在网上购物。因此虚拟网络商城的快速发展，实体购物环境中的商品包装促销功能也将随之被淡化，实体商品包装的优势逐渐失去了它昔日耀眼的光环，原有的宣传、促销甚至是导购功能已经被新的包装形式所替代——虚拟数字化包装。
3、虚拟数字化包装设计是新时期消费市场的刚性需求
虚拟数字化包装设计是相对传统实体包装的概念而言的，是指在电子商务交易中利用数字化的图形、文本、超链接等相关信息，将交易的虚拟商品材质、功能、大小、外观、促销信息等通过互联网虚拟空间环境展示出来，辅助其完成对商品宣传、销售，诱导网民产生购买行为的一种应用型设计模式。互联网的出现改变了人类传统的生产、生活方式，开拓了一个依靠网络虚拟空间来生存、发展的时代。虚拟数字化包装依赖于互联网络的虚拟环境才得以快速发展。网络虽然是虚拟的，数字包装手段和形式也是虚拟的，但在这一环境中相关的买卖双方的商品本身却是真实存在的，虚拟数字化包装设计通过数字手段将商品的各个层面信息以虚拟现实的方式传递给消费者，使消费者最大限度地通过这些虚拟信息了解商品。不得不承认的是，就目前的技术手段而言，虚拟包装与现实商品之间确实存在着某些或大或小的差距，如色差、质感等，但随着虚拟现实技术的发展，这一差距正在被逐步的缩小，这也为虚拟数字化包装设计的发展提出了新的要求。
如2001年网络传递花香的技术在日本总务省诞生，改变了以前网络传递仅限于传递图像和声音。综合运用视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉五大网络传递技术为虚拟数字化包装设计服务，扩大虚拟数字化包装的展示效果，产品信息用数字的形式把文字、声音、视频、图像、气味等信息通过机顶盒或传感器等传递技术传达给网民，满足网民对产品信息的全方位了解，大大增加网络虚拟市场的成交量，必将冲击着传统商品的销售。虚拟概念性包装的发展一旦突破了艺术与技术之间的结合瓶颈，一定会成为未来包装行业发展的必然趋势！虚拟数字化包装以最低廉的成本实现宣传与销售的最大化，这一点是不言而喻的。虚拟数字化包装设计以交互式电子文件的形式把产品信息到虚拟网络市场中，没有固定的店铺、厂房、办公大楼等固定资产，只需要计算机、网址、数据库、软件系统和优良的信誉度来进行营运，减少了投资者成本，实现零库存和低成本运作；能节约有限的自然资源，简化了包装的设计流程、缩短了设计周期、降低了生产成本，通过无纸化的包装设计，真正实现了绿色包装，使人、自然与产品之间达到最大的和谐，对社会的发展、环境的保护将产生巨大影响并带来前所未有的经济效益，真正的符合了当前低碳环保的时代主题。这也是B2C电子商务市场得以迅猛发展的重要前提。可以说，B2C电子商务的迅猛发展，虚拟数字化包装设计功不可没。同时，电子商务的发展也使得虚拟数字化包装对设计师提出了新的要求。
4、虚拟数字化包装时代对设计师的要求
现代包装设计的目的有两大功能——自然功能和社会功能，设计师要探究两者优化组合的规律和方法。其前提必须符合“科学、适用、美观、经济”的原则。要求体现科学、适用、美观和经济原则，产出无任是自然功能，还是社会功能，无论是科学原则，还是适用原则，均以经济原则为准绳，均受到经济原则的影响和制约，这一原则同样适用于虚拟数字化包装。全面了解其经济属性，不仅有助于对虚拟数字化包装设计本质意义的认识，而且对准确把握其发展过程及其在社会经济生活中的应用效果，有着十分重要的意义。在虚拟销售环境中产生了一类网上成交网下运送的产品一一“虚拟产品”，虚拟数字化包装设计就是为这类产品进行设计策划、营销的一项专业技术；是辅助其完成对商品的展示、宣传、销售过程的一种设计模式。从技术方面可以定义为：电子商务的虚拟数字化包装设计是一种多技术的集合体，包括交换数据（如电子数据交换、电子邮件）、获得数据（共享数据库、电子公告牌）以及自动捕获数据（条形码）等科学技术与艺术相结合的产物。它是随着销售商品的展示环境的变化而延伸发展的。这就要求设计师在对传统包装概念理解的基础之上，还要对虚拟购物环境下的数字包装技术有更深一步的了解。
当前的虚拟数字化包装，虽然发展很快，但仍存在着诸多不足之处，通过实验性的问卷调查发现，大多数网民抱怨网络上的产品画面太小、太模糊，有些网站甚至不能提供产品的形象，要么将商品包装拍照上传到网页中，以静态模式展现在浏览者面前；要么是将产品实物拍照以后直接展现在网页上，人机不能互动，展示一面就是一面，满足不了网民对产品信息全方位的了解。顾客不能被虚拟视觉包装所说服，虚拟产品包装与网民之间的沟通遇到瓶颈，就必然会影响电子商务的发展。“包装是无声的推销员”，要发展电子商务，就必须先从虚拟产品的品牌包装设计上着手，强调其包装装潢的视觉效果的真实性与美观性，最大限度的缩小虚拟与现实之间的差异。遍览世界电子商务格局，对网络虚拟产品包装虽有不少规范，但却并不得要领，仅仅是对网络技术上的上传图片尺寸、分辨率、格式、文件大小做出了技术性的要求，但对虚拟产品包装的设计要求交代甚少。很少有企业或者研究者将虚拟数字化包装的设计提到日程上来，虚拟数字化包装设计，无论在理论上还是实践上都有待我们做进一步的深入研究。而目前虚拟产品包装设计的现状基本上还是停留在传统包装设计思路和设计模式里徘徊。在虚拟的网络市场中流通，设计师如果没有针对其特殊的销售环境、特殊的消费人群和媒介进行个性化的设计，就不利于电子商务的发展，更不利于虚拟数字化包装设计行业的发展。因此，对数字虚拟包装设计的应用研究必须要开拓思路，充分利用数字技术，将网络推广营销手段植入数字包装设计规划之中，使得实现虚拟数字化包装更好地为消费者、厂家、商家服务。
5、虚拟数字化包装与传统包装的关系
电子商务的迅猛发展，对于传统的商业模式而言是否是狼来了？事实并非像我们所想象的那样，机遇与挑战是并存的，反而在更大程度上进一步促进和提升了传统商业市场的经济活力。它仿佛是一种强效润滑剂，使得整个经济链条以更为顺畅的方式运转起来。同理，虚拟数字化包装也不能够取代实体包装而代之，实体包装在结构、容器造型、安全保护、实物展示等方面是虚拟数字化包装所无法替代的；而虚拟数字化包装的便利、迅速、成本低廉、全方位细节特写、数字化网络传输等有些也是传统实体包装所无法实现的。在电子商务市场中，虚拟数字化包装为商品的线上交易过程提供宣传与导购的功能，实体包装为线下的运输、投递提供安全保障和更为真实的形象展示，实体包装和虚拟包装二者互为补充，因此，两种包装形态必然长期共存下去。这种长期共存的现状必然导致包装设计师的分化，设计师必须在实体包装和虚拟包装这两个截然不同的领域进行选择、融合。这也就进一步推进了包装设计专业学科的进一步细化的过程。
综上所述，科技在发展、时代在进步，新的设计手段不断涌现。传统的设计程序与方法已不能完全满足当前消费市场的需要，建立一套全新的设计流程和科学的设计方法是十分必要的。因此我们可以从电子商品的虚拟包装上着力研究，从而打开局面，确立我们的优势。面对目标消费群体发生的变化，虚拟数字化包装设计在设计构思、设计定位、表现方法、设计原则、制作技术等等都已经发生了明显的变化，甚至连包装的审美原则都发生了“质”的转变。制定虚拟数字化包装在网络世界中应遵循的“游戏规则”，才能进一步适应整个电子商务虚拟市场的变化。只有恰当传递产品信息，才能坚定消费者的消费信心，在虚拟概念性包装上要重点研究其表现技法，使其成为提升网民产生购买动机、进一步促进电子商务市场发展的有利武器。
随着我国高职教育的迅速发展，高职课程教学改革的不断深化，新思想、新观念不断涌现，传统的教学模式和课程设计理念已经不能满足目前高职教育形势的发展与需求。当前，在以社会需求为导向，以学生为中心，以能力为本位的职业教育教学理念下，根据应用电子技术专业岗位群的实际需求，重构教学体系、创新教学模式是《电子线路板设计与制作》课程设计理念中需要进一步深入思考和解决的中心问题。
一、在《电子线路板设计与制作》课程教学中引入项目教学的必要性
《电子线路板设计与制作》是应用电子技术专业的一门核心课程，是专业技能培养与职业素质拓展的重要环节。本课程主要以企业真实电子产品的设计与制作任务为载体，面向应用电子技术专业的电子线路板生产、电子生产工艺管理、产品研发助理等岗位设置的课程。本课程重视学生在校学习与实际工作的一致性，根据学生特点、课程目标和校内外教学条件，在教学实施过程中为了更好地提高本课程的教学效果，有针对性地采取集中教学、分组实施、工学交替、任务驱动以及项目教学的组织形式。通过不断加强学生实践技能训练，实现高职教育高端技能型专门人才的培养目的。
项目教学法起源于美国，盛行于德国，适合于高职教育。所谓项目教学法是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法[1]。学生在完成指定学习项目的同时，应用相关知识，在实践的第一线培养解决问题的综合能力。在项目教学中，学习过程成为人人参与的实践活动，注重的不仅是最终结果，而是整个项目的学习和完成过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程所要求的专业知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题、解决问题的能力及协作能力和团队精神等。针对高职学生的职业要求，《电子线路板设计与制作》课程的项目教学，主要以培养学生的创新能力和创新精神、良好的职业发展能力为主旨，以行业科技和社会发展的先进水平为标准，充分体现项目教学的规范性、先进性和实效性。
二、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的理念
（一）开发校企合作的项目化课程
高职院校的社会功能是服务社会地方经济的发展，其主要方式是进行校企合作培养行业以及社会经济发展所需要的高端技能型专门人才。因此，在学生的专业核心能力的培养方面一定要能够坚持基于行业企业的典型工作任务来实施教学。本课程通过对行业企业的典型工作岗位的调研，整合了电子行业对于人才专业技能以及综合职业能力的各项要求，通过学校教师、企业专家等进行深入研究与探讨，共同开发了适合学生学习，满足企业职业技能需求的六个学习情境，形成了完整的项目化课程。
（二）构建工作过程行动导向教学模式
在《电子线路板设计与制作》课程的教学模式中，采用了基于工作过程行动导向的教学模式。课程设计的学习情境内容都是来源于企业的实际产品的开发与制作过程。在教学过程中，首先应用项目设计任务书的形式对学生进行项目任务的布置以及任务分解。按照资讯、计划、实施、检查、评价的步骤进行电子产品的设计。然后通过对产品的功能需求分析，对设计的任务进行直观的理解，根据设计产品的特征进行产品设计的计划，并根据计划进行任务实施，在规定时间内设计完成的产品通过自查、互查以及教师查阅的方式进行产品功能的检查与分析，最后进行项目实施结果的评价分析，总结本次项目设计的得失以及完成情况等。实践证明，其构建了完整的工作过程行动导向教学模式，教学效果显著提升。
（三）推进学生为主、教师为辅的教学过程
在《电子线路板设计与制作》课程教学过程中，坚持教师主导、学生主体的教学理念。在电子产品的设计与制作过程中，教师主要是引导学生进行项目任务的分析，进行设计流程以及设计工艺的指导。对学生设计过程中的重点难点进行剖析，对设计中的相关注意事项进行总结归纳等。
（四）工学结合提高学生的综合职业素养
在《电子线路板设计与制作》课程实施项目教学过程中，引入了企业的实际产品，如通过脉冲点火器的设计与开发，培养学生进行单面板绘制的专业能力，通过欧式电烤箱的线路板设计，培养学生进行双面线路板设计所需要具备的工艺理念，而相对比较复杂电子产品单片机最小系统的电路设计，培养学生解决实际工业产品设计的综合职业能力。
三、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的内容
为了保证学生今后就业时能够很快胜任应用电子专业技术岗位的需求，在教学实施过程中以教学效果最优化为目的，以产品的设计与制作过程为导向，紧密结合应用电子专业人才培养方案，在与校企合作的技术专家经过反复研讨后，选择了贴近合作企业实际的6个典型项目作为教学内容，项目教学规划如表1所示。设计6个学习项目的最终目的是为了实现学生职业能力的可持续发展，如表2所示。四、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的效果通过项目教学法在《电子线路板设计与制作》课程中的实施，教学效果显著提高，一方面由于教学情境内容都是采用企业的实际产品，充分调动了学生学习的积极性和激情，学生电子产品的设计与制作能力得到明显增强。另一方面由于采用企业典型的工作任务，学生在学习过程中能够掌握实际的电子产品的开发流程、生产工艺以及设计技巧等，对于学生综合职业能力的培养具有一定的现实意义。
五、结束语
基于项目化教学的课程设计与建设，是高职教育改革的重要发展方向。它对于提高学生的职业技能具有重要的意义，扬州工业职业技术学院实施基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计研究，经过3年的实践，教学效果良好，成果显著，大大提高了应用电子技术专业毕业生的职业技能水平，得到了毕业生工作所在的电子类企业的一致好评。
汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一辆普通家用轿车上，大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。它的应用大大提高了汽车电子化的程度，增加了汽车驾驶的安全系数。村田制作所是提供汽车传感器的大厂之一，近来，该公司继其村田顽童登陆中国之后，对汽车传感器产品着力推广，对中国汽车电子市场展开积极攻势。
村田传感器产品事业部部长宫崎二郎告诉记者，根据村田制作所的统计数字，中国生产的汽车台数在2005年是580万台，在2006年达到650万台，预计到2010年这个数量达到1000万台。中国汽车本身市场的扩大，必然会带动电装产品的扩大，这对村田的传感器事业部来说是一个非常值得期待和重视的市场。
村田的传感器几乎存在于整个汽车电子系统中。从发动机控制系统所用到的温度传感器到底盘控制、车身控制传感器，具有丰富的产品线。在汽车电装设备中，超声波传感器、冲击传感器、安全气囊传感器、陀螺仪传感器、旋转位置传感器以及振动传感器都会被用到。
村田的很多产品很有特点。例如用于胎压显示系统的加速传感器(TPMS)，一般来说，这种传感器是用来检测加速度的。但村田的TPMS传感器既不是检测加速度，也不是检测压力，其主要的作用是用来延长电池使用寿命。TPMS系统靠电池来驱动，使用时间通常非常长。利用冲击传感器，村田让整个汽车系统在汽车处于停止状态时处于睡眠状态，在汽车行驶起来时，TPMS传感器输送一个正弦波形，系统检测到这个波形才开始工作，从而延长电池的使用寿命。
用于停车辅助系统的超声波传感器也很特别，比如倒车用传感器和靠边停车传感器。倒车用超声波传感器通常安装于车的尾部，在倒车时，超声波碰到车后障碍物后会反射回来。系统通过测算传感器(车体后部)与障碍物的距离，并发出报警信号，告诉驾驶员障碍物可能已经非常接近。宫崎二郎指出，普通的倒车用传感器发射出去的声波是圆筒状的，水平方向和垂直方向的角度都是一样的，这种形状的声波在垂直方向角度太大，如果碰到地面一个不会影响停车的障碍物，声波信号也会马上被汽车系统感知，会造成错误的报警信号。相比之下，村田的传感器在垂直方向角度非常小，水平方向高度合理，能够提高检测的精度和准确性。在美国和欧洲，靠边停车的情况相对比较多，利用这个原理，超声波倒车雷达系统可以检查车位空隙是否满足停车条件。
在汽车导航系统中，最重要的是保持汽车和电子地图中的位置吻合，角速度传感器(陀螺仪传感器)可以帮助实现这一目标。GPS信号在汽车行驶到隧道或者有建筑物屏蔽的情况下就接收不到GPS信号，系统就无法正确定位车身位置。这种情况下，可以通过角速度传感器转换行驶的速度和方向找到准确的位置，保证地图和行驶位置的吻合。宫崎二郎介绍，村田的陀螺仪传感器使用硅加工工艺，稳定性较好。
环保是村田一直关注的问题，并致力于废弃物削减工作。村田传感器的核心技术主要是金属陶瓷，目前，利用其开发技术，村田开发出了多种陶瓷材料，其中包括介电陶瓷、半导体陶瓷、热电陶瓷和绝缘陶瓷等。村田制作所发现，原材料为钛酸钡(BaTiO3)的原钛酸钡(Ba2TiO4)在550℃以上高温条件下具有高效吸收CO2的性能。宫崎二郎告诉记者，介电陶瓷的主要成分就是钛酸钡。同时，村田还持续进行产品的小型化，减少生产过程中废弃物的排放量和环境负荷。与2000年相比，村田产品废弃物排放量降低了30％。他说，目前中国的汽车电子市场正蓬勃发展，这一市场给村田带来很多商机，因此未来村田会继续为汽车安全与舒适性添砖加瓦，同时考虑对环境的保护。
摘要：随着网络技术的进步，更多的媒体会利用网络技术将信息制作成电子书的形式用于网上信息利用。本文将从图片处理应用最普遍的应用的PS技术的角度来探讨图片式电子书的制作。
关键词：电子书制作；photoshop处理技术
传统信息载体中的信息、资料都是以纸张文本的形式存在和传播，在信息时代条件下，将这些纸张上信息制作成电子版形式的电子书将成为现代及未来信息承载的主要方式。那么，其中必然要涉及到图片的处理，PS作为图片处理的主流手段，应该发挥更大的作用。
一、 扫描资料标准图片制作
电子书合成程序有很多种，图片修正程序也有很多种，本文采用Photoshop cs4为例，对图片处理的具体步骤进行说明。对于制作图片式电子书来说，PS扫描资料图片的主要目标有三个：一是图片经过PS扫描，可以使图片的尺寸更为适用，页边有适当的减小，特别是图片的尺寸都是一致的；二是图片经过PS扫描后，图片数据的亮度以及对比度等主要参数更为一致且适用；三是图片经过PS扫描后，上面的污垢、阴影或者印记等缺陷都可以处理掉。
（一） 用PS创建标准资料图
在PS修图中，一定要有一张图作为处理其它图片的标准。设计人员要选择一张在图片资料中具有代表性的图片。但是要注意选择图片时，要选择版面内疗图片和文字内容比较丰富的，并且有相应公式。这样标准图片经过处理，其幅面可以不用做缩放就可以将其它图片的内容容纳进去。要特别注意的是，标准图片的基本值一定要准确――即对比度、亮度、饱和度等都要能为其他图片处理提供参照。
在PS中打开文件，首先去掉幅面多余的部分：用剪切工具（C）在副本上选择需要的幅面。将鼠标放在剪切框线的四边和四角，当出现双箭头，再拖动该箭头对区域的位置或者大小进行变动。选择指定区域，做剪切。将对比度和亮度做出适当调整。拖动亮度、对比度滑块，观察屏幕，确定图片背景颜色。为了获得好的效果，一般需要增大亮度值和对比度值。根据文稿、扫描仪的具体配置情况，调整资料的亮度值和对比度值。注意一定要处理操作过程中产生的印记。处理完毕后，再添加一个背景为白色的图层，合并存储以备后用。
（二） 批量处理资料图片
标准图片制作完成后，接下来的工作就是要对其余资料进行PS处理。视电脑性能和技术人员技术水平而定，确定每批次10-20个资料文件。把选定的文件加至PS编辑窗口，依次自动打开。
1． 打开前面制作的“标准”资料图片
首先拖拽副本标准资料图到批量图的旁边，进而对标准资料图全选：（Ctrl+A），对该批量资料图片中最顶层的幅面进行修整。第一步是在标准图中选取虚线幅面框，具体做法为：选中矩型选框工具，把标准图中的虎线幅面框，拖曳至要修整的资料图片中，将位置调整好，不要改变选框大小，从而保证全部图片有一致的幅面。第二步，剪裁幅面选区，具体做法为：将虚线框外的区域去除。经过剪裁可以将资料周边诸如扫描阴影等缺陷有效去除。在对待修图片资料顶层幅面的对比度和亮度进行调整时，可以采用上述提到的方法，利用Alt+I+A+C快捷键操作。利用快捷键的优势在于其可以弹出标准图片资料参数窗口，此时就能保证该批待修图片有一致的亮度。
2． 资料图片的进一步处理
擦除扫描资料图片PB上的和污垢，方法如上文讲述。初始化时，对存储修改好的作为标准的资料捷键操作：Ctrl+S+W。重复上面的剪裁、对比度、亮度处理等程序，直到每一张资料图片全部处理完成。当稍微熟练剪裁和相应的快捷键操作后，将资料文件合并为：Al上存盘、关闭的快捷键操作。这样，通过一系列连续的快捷操作，可以将资料文件成批的处理成质量高的成型资料，其也是高效扫描图片电子书的素材。
二、结语：
上文我们主要研究了PS技术在扫描图片式电子书中的应用，本文探讨的是扫描图片式电子书PS处理技术，在实际工作中较为使用，尤其运用了快捷键的技术，不仅保证了图片资料素材高度一致的亮度、对比值以及幅面尺寸，还在最短的时间内形成电子版文件。可以说，快捷键的应用成倍地提高了PS处理资料图片的工作实效，为下一步进行上传和其他的处理工作打下了基础。
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