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一、什么是ARP欺骗
从影响网络连接通畅的方式来看，ARP欺骗分为二种：一种是对路由器ARP表的欺骗；另一种是对内网PC的网关欺骗：
第一种ARP欺骗的原理是——截获网关数据。它通知路由器一系列错误的内网MAC地址，并按照一定的频率不断进行，使真实的地址信息无法通过更新保存在路由器中，结果路由器的所有数据只能发送给错误的MAC地址，造成正常PC无法收到信息。
第二种ARP欺骗的原理是——伪造网关。它的原理是建立假网关，让被它欺骗的PC向假网关发数据，而不是通过正常的路由器途径上网。在PC看来，就是上不了网了，“网络掉线了”。
二、ARP欺骗的危害
ARP欺骗可以造成内部网络的混乱，让某些被欺骗的计算机无法正常访问内外网，让网关无法和客户端正常通信。实际上他的危害还不仅仅如此，一般来说IP地址的冲突我们可以通过多种方法和手段来避免，而ARP协议工作在更低层，隐蔽性更高。系统并不会判断ARP缓存的正确与否，无法像IP地址冲突那样给出提示。而且很多黑客工具例如网络剪刀手等，可以随时发送ARP欺骗数据包和ARP恢复数据包，这样就可以实现在一台普通计算机上通过发送ARP数据包的方法来控制网络中任何一台计算机的上网与否，甚至还可以直接对网关进行攻击，让所有连接网络的计算机都无法正常上网。这点在以前是不可能的，因为普通计算机没有管理权限来控制网关，而现在却成为可能，所以说ARP欺骗的危害是巨大的，而且非常难对付，非法用户和恶意用户可以随时发送ARP欺骗和恢复数据包，这样就增加了网络管理员查找真凶的难度。三、解决ARP攻击的方法
绝大多数路由器厂商建议用户在内网主机和路由器之间建立双向的ARP绑定来解决这个问题，这也是目前看来最行之有效的解决方案
但是在酒店却很难使用这个方案，随着住店客人的不断更换，酒店客房里的主机是不断变化的，这就意味着遭遇ARP欺骗时，不可能在路由器上通过绑定内网主机ARP信息的传统方法解决此问题。同时，也很难让住店的客人操作对路由器的ARP绑定。
针对使用HiPER路由器的酒店用户特提出以下解决方案：
1.解决路由器被ARP欺骗的问题
绝大多数酒店采用DHCP技术给上网用户动态分配IP地址，HiPER新一代ReOS版本VSTAR根据这个特点，对路由器DHCP动态分配IP地址的用户自动进行ARP绑定，待该IP地址租约到期未续租时将其自动解除绑定的功能。这样当路由器收到内网虚假的ARP信息的时候就会主动拒绝。
2.解决内网主机被ARP欺骗的问题
方法1：通过路由器按照一定频率发送申明自己的广播包，告知内网每台主机正确的网关ARP信息。
方法2：一旦ARP欺骗发包的频率高于网关的发送频率，方法1的防御方法就会失效。这时候我们就可以配合内网安全交换机端口隔离功能来解决这个问题，在内网的交换安全交换机上配置每个端口为独立的VLAN（可以采用802.1QVLAN或者PortVLAN技术）。这样，内网即使有主机发起ARP欺骗，也不会影响到内网的其他主机的正常上网。
3.过渡方法
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1．3系统构架原理为了提高高清非编网络的实时编辑性能，防止网络堵塞，我们特采用“万兆主干+千兆桌面”的网络架构，中心交换机配置4个万兆以太网端口，分别接入2台中心存储的万兆网口，其他客户端站点通过千兆网口与中心交换机的千兆以太网口相连。文成台高清非编网络主要由以下设备组成:11台高清有卡工作站、3台无卡工作站、2台配音工作站、2台中心存储、2台数据库服务器、1台Web服务器、1台后台合成服务器。下面结合图1，简述文成台高清非编网NAS集群的工作原理。我们采用多网卡结构，主备阵列各插4块网卡，多IP地址组成多通道NAS/NAS集群，将数据分流。也就是把系统分为4个子网，通过独立的通道与中心存储体实现网络化的共享编辑。我们将每4台非编的IP地址设成1个网段，共4个IP段(即新闻制作组为A网段、专题制作组为B和C网段、广告/配音制作组为D网段)，磁盘阵列的4个网卡分别对应非编工作站的这4个IP网段。根据参数的配置，“新闻制作组”和“专题制作组1”分别通过主存储阵列的A、B段网卡读取/写入;“专题制作组2”和“广告/配音制作组”分别通过备存储阵列的C、D段网卡读取/写入。主存储阵列出现故障时，“新闻制作组”和“专题制作组1”自动选择路径，从备存储阵列的A、B段网卡读取/写入。同理，当备存储阵列出现故障时，“专题制作组2”和“广告/配音制作组”自动选择路径，从主存储阵列的C、D段网卡读取/写入。由于主备存储阵列多网段分流，正常工作时，系统的总带宽拓展了1倍，通过后台数据库比对，实现主备数据完全镜像。
1．4“缓存映像”技术所谓“缓存映像”技术就是将中心存储阵列的存储结构实时映射到网络的每台非编上。系统素材采用分布式采集上载方式，编辑工作站实现素材的采集上载，素材上载到中心存储阵列的同时在工作站本地“缓存映像”文件夹中产生相同的镜像数据。据系统预设的优先路径策略，编辑工作站进行素材编辑时，先采用本地存储中的素材进行编辑，本地若无此素材，再根据策略选择网络存储中的素材实现网络编辑，本地编辑在编辑过程中不占用网络带宽，这样既可以减轻网络带宽的压力也能做到数据冗余。我们在日常编辑中，素材在工作站上载完成后随即进行粗编，此时系统直接读取本地素材进行实时编辑，这样大大提高了现有的网络带宽的利用率，在系统所有工作站繁忙的时段这个效果是显而易见的。
210GbNAS构架方式的优势
我们选用10GbNAS技术组建高清非编网，是结合实际经过对上述几种构架方式分析比对后确定的方案，我们发现10Gb以太网架构在中小网络建设中有诸多优势，主要表现在以下几个方面。
2．1成本低，网速快FC－SAN的建造成本最高，FC－SAN不仅需要价格高昂的光纤存储和光纤连接设备，还需要以太设备来做源数据交换，为了实现数据共享还需要另外购买价格不菲的SAN管理软件。IP－SAN比FC－SAN的硬件成本低了不少，不需要光纤连接设备，但它有SAN的特性，也需要另外购买价格不菲的SAN管理软件来实现数据的共享访问管理。以太网的结构最简单，只有NAS存储和以太交换机组成。随着10Gb以太网络的不断普及，10Gb的存储和连接设备的成本大大降低。10Gb以太网架构早已在大型的数据中心和高性能计算领域运用，打破了长期被4GbFC和8GbFC独占的局面。
2．2故障环节少从网络架构可以看出SAN实现数据的读写共享访问需要3个环节，终端发起读/写请求到SAN共享管理软件进行源数据交换，得到源数据信息后再对存储进行读/写访问，这种情况不管是共享管理软件出问题，还是存储出问题都会影响数据安全，另外FC－SAN双网还要多一个环节，以太网出问题也要影响数据安全。NAS只有两个环节，不需要中间环节，直接对存储进行读/写操作，它不会因为第三方的问题而造成数据的损失。显而易见环节越多出问题的几率就会越高，采用简单的万兆以太网结构的非编制作网，是减少故障的基础。
2．3管理和维护简单网络建成后，方便的管理和简单的维护才能使网络的正常运行得到保障。SAN网络的架构复杂，环节多的特点就决定了它的管理和维护比较复杂，技术维护人员不仅要懂以太网和光纤网络的维护，还要会SAN共享软件的维护。SAN网络的启动关闭需遵守严格的顺序，给一些应急处理带来了操作复杂和等待时间过长的安全隐患。以太网络是大家熟悉的一种网络架构，NAS各个服务的启动不需要既定的顺序，如果服务器重新启动，只要网络正常连通就可以开始工作，在应急操作中不容易出错，这给网络整体维护带来方便。
2．4兼容能力强，平滑过渡目前各电视台的以太网路设备以千兆居多，因此在新建网络的时候必须考虑新老网络的兼容性，以保证新的网络和原有的网络的平滑过渡。10Gb以太网络可以和各个阶段的以太网络互联而且不需要额外增加设备，也可以根据资金情况灵活搭配组合，可以先主干建成10Gb的以太网架构，分支用1000Mb以太网络架构，然后分支根据业务需求逐步过渡到10Gb。
2．5互联互通方便，数据交互电视台内部各个业务板块间资源共享，板块间节目交换需要互联互通。以太网只要网络连接上就可以进行连通，这使电视台在构架整体网络时变得比较简单。相比之下，光纤网就显得比较复杂，因为这是个专用的网络，所采用的网络协议和设备都是专有的，不能和通用的设备互联，必须经过转换，这就大大增加了互联的难度和成本，数据交换效率也大幅度降低。采用10Gb以太网络架构的高清制作网，为电视台各业务板块的互联互通带来了便利，降低了难度，节约了成本，它的优势是显而易见的。
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2.1试验装置连接
笔者以大众帕萨特车型作为试验车辆，使用示波仪VAS6356与诊断仪VAS6150对该车的动力CAN进行波形测试，并模拟多种故障波形。示波仪通道DSO1的红色测量端子（正极）接CAN高线测量点A，通道DSO2的红色测量端子接CAN低线测量点B，且二者的黑色测量端子同时接地，连接线路示意图如图2所示。系统在同一界面下显示CAN高线和CAN低线的同步波形，能直观分析故障。
2.2试验结果与分析
2.2.1CAN线断路波形机理分析
如图2所示，本研究将断路故障设置在ABS控制单元的高线与检测点A之间，并在A点进行测量，得到的波形如图3所示。ABS控制单元在发送信息时波形如图3中的分界线前面部分，此时检测点A电压为低线电压经过发动机控制单元、安全气囊控制单元及自动变速器控制单元终端电阻分压后的电压，高线波形与低线波形变化趋势相同，但振幅有所下降，由于CAN线以差动放大器来评估CAN线的输入信号，另外3个控制单元无法识别ABS控制单元发送的信息。而在ABS控制单元接收其他控制单元的信息时检测点A能测量到如图3中的分界线后面部分波形，而且其余控制单元的信号能够正确传递，波形显示正常，但是由于线路断开ABS该控制单元接收不到信息，断路故障对驱动CAN影响较大，在此种情况下动力CAN不能正常工作，表现为某个控制单元不在网络上的故障代码。在相同故障情况下，若将测量点选取在图2中的a点，得到的波形如图4所示，波形呈镜像传递，显示正常。虽然ABS控制单元的高线发生断路，但是发动机控制单元、变速器控制单元、安全气囊控制单元及仪表控制单元（内含网关与防盗控制单元）之间能够正常通信。由此可以看出，断路故障波形信号还取决于检测点，如果将检测点选取在离断路较远的位置测量，CAN线上虽然没有已断开控制单元的发送数据信号，但是示波仪仍会捕捉到正常波形信号，这些信息则是其余控制单元相互通信的信号，此种情况在示波仪解析率较低时将无法识别出各信息的比特从而造成误判。所以笔者在利用示波仪测量前用诊断仪诊断出哪些控制单元不通讯，不通讯的控制单元之间有何联系，再选取合适的测量点。根据上述诊断思路，在大众帕萨特车型无法起动故障排除中，本研究通过故障诊断仪VAS6150读到发动机控制单元存在两个故障码含义分别为动力系统数据总线无法通讯和发动机控制单元闭锁，再从网关中读到故障码含义为动力系统数据总线有故障或有缺陷。其他控制单元无故障记忆，根据故障码分析，该故障属于CAN总线系统通信线路故障，由于启动时，发动机控制单元要与防盗控制单元、变速器控制单元相互通信，又因为该车型的防盗控制单元集成在仪表控制单元内，本研究将检测位置重点选取在仪表控制单元的CAN线处，得到波形如图3中分界线之前波形，表明此处高线断路。通过仔细检查连接线束，发现从仪表控制单元出来的插接器中CAN高线端子触点回退。笔者用线束修理工具修理好该插接器，清除所有控制单元的存储的故障代码，故障码不再出现，故障排除，发动机也能够正常起动。舒适系统控制单元当某节点的CAN高线断路时，波形图如图5所示。仅断路节点的CAN高线无传输数据波形，高线为0V隐性电压，CAN低线传输数据波形正常，控制单元仅通过低线对地的电压值确定传输数据，其余节点CAN线传输正常标准的对称互补数据波形，系统进入单线传输模式。舒适系统CAN数据总线引入独立驱动器（输出放大器）彼此没有通过电阻器相互连接，从而消除了两种CAN信号的相互依赖，因此舒适系统CAN高线和CAN低线不再相互影响，独立运作。在试验中发现，如果存在断路故障，则一个数据导线断路时，系统不会与所有控制单元一起切换到单线运行模式，只有直接连接在已断路数据导线上的控制单元才无法再将信息传输到CAN线上。收发器识别到一根数据传输导线缺失，因此在相应的测量值块中显示“单线运行模式”。对于其余的控制单元来说，在断路情况下可以不受干扰地传输数据。其余控制元件则表明有一个与总线相关的故障记录，该记录不断在“单线”与“双线”之间切换。在波形检测时测量位置尽可能选在存在该故障记录的控制单元CAN线之间。
2.2.2CAN单线短路波形机理分析
当动力波形分析CAN高线对正极短路时，则在高线上任意一个检测点测量到的波形均为电源电压（约12V），在测量点B测得低线电压为高线12V电压经过动力系统所有控制单元终端电阻并联后总电阻分压后所得的电压，所以波形为低于12V的一条直线。同理，CAN高线任意处对地短路，则高线电压为0V直线；动力CAN低线电压是高线0V电压经过动力系统所有控制单元终端电阻并联后总电阻分压后的电压，所以波形为高于0V的一条直线。在此种情况下动力CAN系统无法确认信息，因此均无法正常工作。当舒适CAN高线对地短路时，高线电压置于0V，低线电压正常，舒适CAN高线对正极短路，高线电压为12V或蓄电池电压，CAN低线的电压正常，该类故障舒适CAN均为单线运行，所有连接在此的控制单元都与这个故障相关。如果调用相关控制单元内的故障码存储器，则可以读取到故障记录“舒适系统数据总线处于单线运行模式”和“短路”。无论故障部位在何处，在网络内所有位置都可以发现这种故障形式。
2.2.3CAN高低线短路和高低线交叉波形机理分析
动力CAN波形分析高线与CAN低线短路时，测量点A与B的电压均被置于隐性电压值（约为2.5V），在实际检测中，可以通过拔取驱动CAN总线上的控制单元判断是由于控制单元引起的短路还是由于CAN高线或CAN低线线路连接引起的短路。当存在故障线被取下后，波形恢复正常，说明是被拔下的导线存在短路故障。舒适CAN高、低线之间短路，两线电压波形均为高线电压波形，低线电压自动切断，此时控制单元仅通过高线线路对地的电压值确定传输数据。此时研究者用万用表测量电压应接近高线电压等。这时舒适系统CAN上的所有控制单元都发生这种情况，所以该故障以记录“无法到达控制单元×××”的形式存储在诊断网关故障码存储器内。动力CAN高低线交叉时低线传递高线波形，高线传递低线波形，检测到的波形颜色调换。这时重点需检查插接端子和CAN线是否对换。舒适CAN高低线交叉后，两线互换传递波形。未经过培训的人员或修理工维修导线束或加装系统时，容易产生该故障，应多和客户沟通。
2.2.4CAN线带电阻波形机理分析
动力CAN线路带电阻时，波形振幅减小，而且电阻越大，振幅越小。控制单元内差动放大器无法评估CAN线的输入信号，所以系统无法正常工作。这时需注意检查连接CAN线的插接器是否松动。与2.2.1节所述相似，若测量点选取较远，示波仪解析率低的情况下动力CAN线带阻故障波形将不易察觉。舒适CAN高线带阻，高线波形振幅减小，而且电阻越大，振幅越小，高线带阻系统也会自动切换为单线运行模式，工作人员在检查时要注意各连接端子是否松动，针脚是否有氧化造成接触电阻。
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22种网络系统对比
2种网络系统采用的总线形式见表2。ARCNET和TCN总线在技术特性上的对比见表3。表4为各图中缩略语的中英文对照。2种列车总线通信控制网络分别在不同地区得到不断发展，欧洲采用TCN，而日本采用ARCNET。现阶段2种列车总线控制技术都较为成熟，但两者间存在较大差异。TCN网络是专门为列车设计的，而ARCNET是为办公自动化而设计的网络，因其优越的过程处理能力而被移植到列车控制网络当中。TCN只能组成总线型网络，而ARCNET可以组成总线型或环型网络，但在列车控制网络中一般都采用总线型网络。TCN网络中，WTB总线只能作为列车级总线，MVB总线作为车辆级总线（可承担部分列车级总线功能）。
ARCNET网络中，ARCNET作为列车级总线，其车辆总线由RS485总线或其他总线组网。在数据通信差错控制方面，两者一般均采用循环冗余校验码（CRC）。在介质访问控制方式方面，TCN网络采用载波监听多路访问／冲突检测（CSMA／CD）。ARC－NET采用令牌传递总线（Token－PassingBus）方式。这2种介质访问控制方式中，ARCNET的令牌传递总线方式最为稳定，因为它采用的令牌方式是一种按照一定顺序的在各站点传递令牌的方法，谁得到令牌，谁才有发起通信的权利，从而避免几个结点同时发起通信而产生的冲突，特别适合在数据流量巨大的情况下应用。编码方式上，TCN采用曼彻斯特编码，而ARCNET一般采用NRZI（NoReturnZero－Inverse）编码（非归零反相编码）。
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二、CAN总线在汽车网络系统应用中的前景展望
汽车网络应用前景的大致趋势是网络化。主节点众多、架构属于开放式、以及能够检测错误和具有自我恢复能力等优点，使CAN总线成为汽车网络应用的焦点。CAN总线是一个由物理层、数据链路层以及应用层组成的三层网络。在二十世纪九十年代初，CAN总线的物理层和数据链路层的规范才开始逐步标准化。在现阶段的CAN应用层上，根据应用场合的不同，出现了一些如针对载重汽车应用而提出的J1939等著名协议。在国外，CAN总线技术在汽车上的应用得到了快速普及，支持CAN总线标准的公司也在逐渐增多，使其成为一个汽车网络发展的必然趋势。目前我国也正研究和制订在通讯协议编码方面的CAN网络应用层标准，这对我国的CAN网络技术的应用起到了一定的促进作用。
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1网络管理制度不完善
网络管理制度不完善是妨碍企业网络安全诸多因素中破坏力最强的。“没有规矩，不成方圆。”制度就是规矩。当前，一些企业的网络管理制度不完善，尚未形成规范的管理体系，存在着网络安全意识淡漠、管理流程混乱、管理责任不清等诸多严重问题，使企业相关人员不能采取有效措施防范网络威胁，也给一些攻击者接触并获取企业信息提供很大的便利。
2网络建设规划不合理
网络建设规划不合理是企业网络安全中存在的普遍问题。企业在成立初期对网络建设并不是十分重视，但随着企业的发展与扩大，对网络应用的日益频繁与依赖，企业未能对网络建设进行合理规划的弊端也就会日益凸显，如，企业所接入的网络宽带的承载能力不足，企业内部网络计算机的联接方式不够科学，等等。
3网络设施设备的落后
网络设施设备与时展相比始终是落后。这是因为计算机和网络技术是发展更新最为迅速的科学技术，即便企业在网络设施设备方面投入了大笔资金，在一定时间之后，企业的网络设施设备仍是落后或相对落后的，尤其是一些企业对于设施设备的更新和维护不够重视，这一问题会更加突出。
4网络操作系统自身存在漏洞
操作系统是将用户界面、计算机软件和硬件三者进行有机结合的应用体系。网络环境中的操作系统不可避免地会存在安全漏洞。其中包括计算机工作人员为了操作方便而主动留出的“后门”以及一些因技术问题而存在的安全隐患，一旦这些为网络黑客所了解，就会给其进行网络攻击提供便利。
网络安全防护体系的构建策略
如前所述，企业网络安全问题所面临的形势十分严峻，构建企业网络安全防护体系已经刻不容缓。要结合企业计算机网络的具体情况，构建具有监测、预警、防御和维护功能的安全防护体系，切实保障企业的信息安全。
1完善企业计算机网络制度
制度的建立和完善是企业网络安全体系的重要前提。要结合企业网络使用要求制定合理的管理流程和使用制度，强化企业人员的网络安全意识，明确网络安全管护责任，及时更新并维护网络设施设备，提高网络设施的应用水平。如果有必要，企业应聘请专门的信息技术人才，并为其提供学习和培训的机会，同时，还要为企业员工提供网络安全的讲座和培训，引导企业人员在使用网络时主动维护网络安全，避免网络安全问题的出现。
2配置有效的防火墙
防火墙是用于保障网络信息安全的设备或软件，防火墙技术是网络安全防御体系的重要构成。防火墙技术主要通过既定的网络安全规则，监视计算机网络的运行状态，对网络间传输的数据包进行安全检查并实施强制性控制，屏蔽一些含有危险信息的网站或个人登录或访问企业计算机，从而防止计算机网络信息泄露，保护计算机网络安全。
3采用有效的病毒检测技术
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(一)基于xAPI的网络学习记录模型
基于xAPI的网络学习记录模型如图1所示。学习者进入互联网，通过用户认证后登入网页、LMS或应用程序等，其网络学习资源一般包含网络课程、文章、网页、严肃游戏等。学习者浏览网络学习资源获得学习经验；学习经验经由xAPI协议及规范传入LRS。其传入过程具体为：活动(ActivityProvider)对学习者所产生的学习活动进行定义，并将活动以不同模块分组；活动生成语句(Statement)，语句通过活动生成语句API存储于LRS。xAPI包含4个接口，分别为语句接口(StatementAPI)、状态接口(StateAPI)、活动描述接口(ActivityProfileAPI)以及描述接口(AgentProfileAPI)。语句接口负责语句在LRS中的存储以及取出；状态接口为缓存区来存储正在使用的活动；活动描述接口可以引用存于LRS中活动的完整描述；描述接口向LRS内添加与相关的数据。
(二)基于xAPI的LMS网络学习记录模型组成要素
基于xAPI的LMS网络学习记录模型主要组成要素分别为：A.学习记录系统；B.活动；C.语句；D.认证。LRS内部数据以个人学习记录或成绩单的形式存储，不同的学习活动产生的记录均可传送到LRS中存储。LRS可通过报表工具与其他LRS或LMS进行通信。内部存储为执行者(Actor)、动词(Verb)与对象(Object)的集合，活动用来将文件发送给DocumentAPI。多个活动组成群组，每一组定义不同的活动。这可用来对LMS声明哪些程序可被允许通过，并将活动转化为语句。该阶段表明必须使用OAuth协议程序登录进程来登记信息，并应提供方法将信息传入LMS而无需管理员进入登录界面。语句的最简单语义形式为执行者(Actor)+动词(Verb)+对象(Object)。
(三)xAPI的语句语义结构
语句是xAPI的内容表现形式，所有学习事件都以语句的形式存储于LRS中。语句的属性由ID、执行者、动词、对象、结果、语境、时间戳、存储时间、授权、版本以及附件组成。其中，“执行者”“动词”“对象”为固定属性，它们构成了语句中简单的组成结构“谁做了什么”，其他为可选属性。语句语义结构描述如图2所示。语句结构格式中的动词描述了执行者对对象所产生的行为，是“谁做了什么”中的“做”。xAPI规范规定了24种常用动词类别，具体类别及语义描述如表1所示。对象是指“谁做了什么”中的“什么”，是执行者所做的内容。对象的内容可以是活动、、群组、子语句或语句引用等。xAPI规范中规定了13个常用活动对象，具体活动对象类别及描述如表2所示。
(四)学习记录信息交互过程
学习者通过登录网页、LMS、应用程序以及其他学习终端获取学习经验，学习记录信息与LRS进行交互以完成存储或提取信息功能。具体过程为：学习者进入网页、LMS学习课程或者应用程序进行学习获取学习经验，系统将该条学习经验转化为活动，由活动生成语句。语句通过xAPI中的StatementAPI与LRS交互来存储或提取信息。LRS与LMS间的学习记录信息的交互过程与LRS间不同。在LMS中，LRS只存储和获取学习记录，而内容打包、和输出都在LMS中完成。LRS中所记录的信息数据可在独立的LRS间通过报表工具传送，也可通过LMS内部报表工具传送给LMS中的LRS。
三、基于xAPI学习记录的LMS网络系统架构
LMS与xAPI相融合能够记录正式学习内部以及外部(非正式学习)的学习行为，因此，将LRS融入到LMS当中能够帮助LMS实施更加完善的功能。单独使用LMS平台无法追踪学习者在LMS外部学习时所留下的学习记录，将该平台加入xAPI机制进行架构重构，能够支持xAPI中的动词和活动语义关系，便于进一步进行基于xAPI的数据记录分析和数据挖掘，为学习者提供个性化的学习体验。基于xAPI学习记录的LMS网络系统架构主要有两种类型：第一种为LMS集成模型，即以原有LMS平台为基础对其进行架构重构，分别包括资源集成模式以及平台集成模式的重构。第二种为插件模式，即对基于网页或应用程序的搭载源进行架构重构，以辅助LMS平台进行外部学习记录的采集。因此，基于xAPI学习记录的LMS网络系统架构包含三种架构重构模式：资源层、平台层和环境层。
(一)资源层：LMS资源集成重构模式
通过将SCORM和AICC注册信息转化为xAPI中的语句，可将SCORM、TICC标准的学习资源转化为xAPI环境下支持的课件格式，即将SCORM标准课程中的数据自动生成语句并作为xAPI中的数据存入LRS中。通过该资源集成模式用户可输出SCORM和AICC包，保留SCORM内容，并将生成的语句存储到不同的LRS中。用户还可从LMS的课程中获取语句，通过报表工具记录到LMS或者其他LRS中。
(二)平台层：LMS平台集成重构模式
LRS作为学习记录存储系统，只存储和查找学习单与学习记录，而内容打包、和输出仍在原有LMS平台内部完成。对原有LMS平台进行架构重构即在平台内部建立LRS学习记录存储系统以及xAPI相应机制。
(三)环境层：LMS插件重构模式
基于网页或应用程序的搭载源通常搭载非标准课程学习资源，由于网页以及应用程序自身技术、标准等多方面的限制，为适应xAPI多为在原有网页或应用程序上添加小插件或小应用程序，以实现在学习资源内容以及呈现形式不改变的基础上将学习经验完整传输到独立LRS或LMS内部LRS中的功能。
四、应用案例
(1)案例一：LMS平台集成重构案例应用在TinCan()网络平台应用中，能够通过构建xAPI应用系统环境，通过使用LMS、网页及应用程序跟踪记录学习者学习经验。构建的应用系统环境将传统的LMS系统进行xAPI架构重构，并嵌入LRS，将学习者学习经验所产生的语句传输给LRS，系统经过对学习者学习时产生的语句的展现以及对学习者的学习记录数据进行分析后回传分析报告。在LMS平台集成重构案例应用过程中，主要包括三个步骤：第一步，学习者在自行学习后系统自动生成语句并传输至LRS内部，同时为该学习者设置的各类徽章，以此激励学习者使用该系统进行学习；第二步，重构后的LMS中的LRS可与多个学习软件进行融合，将学习者学习数据以活动流形式传入学习者LRS中，并将数据直观得呈现给学习者；第三步，系统通过学习分析可视化建模，可以呈现学习者经常使用的软件以及其对学习者对动词使用量、使用形态等进行的数据分析。(2)案例二：LMS资源集成重构案例应用基于SCORM标准的资源可以进行手工集成重构，在xAPI资源标准包添加包含Ioslaunch.html、Meta.xml、Presentation.html、Presentation.swf以及Tincan.xml描述文件。其中Tincan.xml为整个包的根目录，重构语义的描述内容描述了该结构中活动的群组化。活动对每一个活动进行定义，包含活动的ID、类型、名称以及描述。活动生成的语句传入StatementAPI中，从而以语句的形式将活动存储在LRS中，实现学习记录的跟踪与管理。
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为了活跃计算机课堂学习气氛，在教学方法上，注重采取网络互动等多种教学方法，让学生在生动活泼的学习环境中愉快学习。本校教学系统中安装有相关的在线互动软件，可以组建小范围的局域网，让学生以小组为单位进行互动比赛、相互讨论，也可以进行师生交流，形成活跃的课堂氛围。如为了培养学习兴趣，在课堂上进行小组范围的打字比赛，看看谁能最终胜出。再如，可以进行PPT教学内容与制作的展示，让学生做裁判员，结果并不重要，重要的是学生都参与其中。
三、利用考试测试方法设计促进学生学习
考试是教学环节中重要的一环，不仅是因为要给学生一个可信的成绩，而且是对学生学习成果的肯定，更能激发学生的学习热情。在考试测试的方法上，利用网络进行精心设计，也能起到促进学生学习的作用。在设计上，采用校园网提交作业方式，让学生完成平时作业，记为平时成绩。在教室内，通过考试系统随机抽题，让学生现场答题，保证学生考试的公平性，因为这样做，尽管相邻两位同学坐得很近，彼此都能看到对方的答题，但是由于是随机抽题，考试内容是不一样的，避免相互抄袭的情况发生，让学生考出真实的成绩。
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系统应实现以下功能。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理。有专家对事故发生原因进行统计分析，结果表明人为因素导致的事故占80％以上，而性别、年龄、是否饮酒、睡眠情况、反应敏捷性、性情等有差异的人员发生安全事故的概率亦有不同，即使是同一个人，其各种状态也经常变化［20］。因此，系统应能动态管理施工人员的上述信息。②机械设备安全基础信息管理。任何一种机械由于自身的性能、结构等特性，都有一定的使用技术要求，机械设备在使用过程中，其性能状态是动态变化的。因此，系统应动态把握机械设备的性能状态。③环境安全基础信息管理。工作环境不仅影响着施工人员的工作质量，还会影响施工人员在工作中的精神状态。特殊的自然环境如雨雪天气、大风天气、高低温环境、密闭空间等对施工人员的安全行为和心理会造成很大的危害和影响［20］。以特殊天气条件为例：雪天时路面、工程结构物、机械设备上湿滑，设备移动过程中制动困难易发生冲撞与倾覆事故，工人在工程结构物和机械设备上作业易发生高处坠落事故；雨天易发生城市内涝，若排水不畅，车站基坑易积水发生坍塌事故；若高耸机械设备防雷措施不当，则雷雨天还可能发生雷击事故；雾霾天气能见度变小，也易引发安全事故；6级强风以上则易引起高耸设备、围挡被风吹倒并进一步造成路面社会交通事故。因此，系统应能实现对环境信息的动态管理。④工程结构物信息管理。工程结构物的三维地理信息、工程进度信息等与安全风险分析有极为密切的关系，因此，系统应能动态管理工程结构物的基本信息和进度信息。⑤临时设施信息管理。主要包括施工围挡、竖井、斜井、施工材料堆放场、临时办公与生活用房等。正是由于临时设施的临时性，往往易被忽略而引发安全事故，因此应纳入系统进行动态管理。⑥周边既有建（构）筑物、市政管线、路面等既有设备设施信息管理。2）监控信息管理。系统应能为施工开展提供及时的反馈信息，为车站基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据，并将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计提供依据；通过对监测数据与理论值的比较分析，可以检验设计理论的正确性；在施工全过程中，通过对既有地面和地下建（构）筑物各项指标的监测，将结构变形严格控制在标准限值内，保证既有建（构）筑物的安全等［2－5］。3）不安全状态与不安全行为分析评判。人员、机械设备的不安全状态和人员的不安全行为是导致施工事故的关键［20］，因此，系统应能辅助安全管理人员对人员的不安全状态和行为进行分析评判，并将施工人员（尤其是安全人员）安排到最合适的工作岗位上。系统还应能辅助安全管理人员分析机械设备，尤其是高耸机械、大型施工装备的不安全状态，以便对机械设备故障进行有效预防，并对可能的安全事故进行防控。4）冲突风险分析。人员与机械混合作业、多机混合作业时，人员与机械设备之间、机械设备与机械设备之间、机械设备与工程结构物之间、机械设备与地面社会交通之间可能发生冲突事故，系统应能进行三维冲突分析，以便辅助安全管理人员分析高风险点、高风险区域以及高危作业的基本情况。5）风险预测与事故预警。6）安全隐患辨识与管理。7）应急处理方案管理与智能选择。8）事故逃生与救援指挥。
2系统开发思路
从前述的系统功能需求来看，施工人员、机械设备、工程结构物、既有建（构）筑物、既有市政管线、地面社会交通之间的空间冲突分析，人员逃生路线分析，事故救援方案分析，救援物资调配方案研究等功能的实现，都离不开三维空间位置信息的采集、存储、管理、描述以及对空间数据信息的操作、分析、模拟和可视化显示。因此，系统应运用三维地理信息系统（3DGIS）来实现，例如采用ArcGIS3D。因需要进行远程监控与管理，还应采用网络系统［11］。可视化开发环境主要考虑系统的反应速度、健壮性以及快速开发，例如采用C＃，VB．NET等作为集成开发环境。考虑到空间数据和属性数据之间的无缝连接，系统宜利用Oracle等大型空间数据库管理系统来管理空间数据和属性数据。从控制系统开发成本来考虑，在满足系统性能基本要求的前提下，也可以采用MicrosoftSQLServer等数据库管理系统对属性数据进行管理，空间数据、施工图和竣工图等则以文件形式进行管理。
3系统总体结构设计
系统通过对属性数据库和空间数据库的数据访问，实现数据录入和管理，并可对其进行分析统计和查询，实现不安全状态与行为评判、冲突风险分析、特殊天气风险分析、预测预警、应急处理方案智能选择、事故逃生救援指挥等功能。除此以外，为了维护系统安全和方便用户使用，还应设计系统维护功能。系统总体结构如图1所示。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理：应包括所属单位、所属标段、人员类型（项目经理、安全总监、安全员、技术人员、施工队长、施工小组长、普通工人、特种作业人员等）、出生年月、性别、职务（或工种）、学历、工作经验、身体状态、心理状态、安全培训考核情况、作业地点（针对作业人员）等信息。②机械设备安全基础信息管理：应包括机械设备与装备的类别（盾构机、土石方机械、混凝土机械、起重及运输机械、钢筋加工及焊接机械、装饰装修机械、脚手架等）、名称、型号、所属单位、性能状态、责任人、检修情况、验收记录、安全交底情况等信息。③环境安全基础信息管理：应区分自然环境和社会环境，自然环境应包括特殊天气类型、风力等级、风向、能见度、气温、密闭空间含氧量、地下空间潮湿程度等信息，社会环境应包括项目部安全文化建设情况、安全制度制定情况、安全奖惩制度实施情况、安全交底通畅情况、施工人员之间是否和谐等信息。④工程结构物信息管理：应包括结构物各部位的三维地理信息、工程进度信息、结构强度增长信息等。⑤临时设施信息管理：应包括临时设施类型、地理位置、平面布置、高度等动态信息。⑥既有设备设施信息管理：应区分建筑物、构筑物、路面、市政管线。建（构）筑物应包括基础类型、基础埋深、结构形式、建筑物高度、建筑物与地铁水平距离、监测断面距开挖面水平距离、已用年限、裂缝和倾斜度等信息；路面应包括路面类型、路面宽度、交通荷载情况、路面距离基坑边缘的距离；市政管线则应包括管线材质、接头类型、管线压力、管线埋深、管线外径、管线与基坑边缘水平距离、监测断面与开挖面水平距离以及管线张开角、埋设年代、铺设方法、截面形状等信息。2）监控信息管理。利用高清音视频采集、传输和处理技术，直观且全方位地了解施工现场情况，辅助决策和指挥。利用位移传感器、温度传感器、湿度传感器、氧含量传感器等测得邻近建（构）筑物变形、车站基坑变形、区间隧道变形、工作环境温度、工作环境湿度、地下空间氧含量等信息，通过光纤等传输介质实时传输给系统。3）不安全状态与不安全行为分析评判。利用专家模糊评价法对人员和机械设备不安全状态进行分析，根据变形监测信息对基坑坍塌、邻近建（构）筑物开裂倾覆等进行风险分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。4）冲突风险分析。利用3DGIS的空间分析功能，分析某一正进行人工作业的工人是否位于机械设备（例如挖掘机）的回转半径、倾覆半径之内，对2个及以上的大型施工装备（机械）进行回转半径重叠分析和倾覆半径冲突分析，对大型施工装备（机械）和工程结构物（或临时设施）之间的冲撞可能性进行分析，对高耸机械设备倾倒半径与地面社会交通之间进行重叠分析，对事故的多米诺骨牌效应（即某一事故可能引发一连串事故）风险进行分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。以塔式起重机和履带式起重机之间的冲撞为例进行分析，当塔式起重机和履带式起重机同时作业时，塔式起重机起重臂旋转空域与履带式起重机吊臂的变幅和转动空域有重叠，如图2所示。若将GPS接收机OEM板分别安装于履带吊和塔式起重机的回转中心（便于安装且不易损坏的位置），则可即时获得履带吊和塔式起重机的回转中心的的坐标，当两者的距离小到一定值时，履带式起重机和塔式起重机空间区域可能有重叠，即两者存在冲撞的风险。由于信号传输需要时间导致OEM版接收数据会有滞后性，所以当两者趋于接近时，就应该触发警报，提醒司机注意，若司机未采取相应措施，系统可控制起重机停车。5）特殊天气风险分析。利用从气象部门获取的天气预报信息，分析特殊天气可能导致的风险，并分析特殊天气最不利组合（例如：强风＋暴雨＋雷电、强风＋暴雪、强风＋雾霾）可能导致的风险，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。6）风险预测、事故预警。系统根据各种数据（基础信息、监测信息、天气信息、风险严重程度等级和概率等级、冲突分析结果）生成报表、变形曲线图、变形速率图等，并对风险进行综合分析预测，计算各项风险的风险值，与系统预设的分级预警值进行比较，一旦达到预设的某一级别预警值，系统立即发出相应级别警告，可供选择的警告方式有：①电脑音响警报（针对系统管理员）；②手机警报（该方式需要与移动通讯服务商签订协议，系统可实现群呼叫。手机内设置多种风险语音报警铃声，不同类型风险按照通讯录群组来划分，不同通讯录群组设置不同的风险报警铃声，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即自动拨打相应施工人员手机。这种方式用于地下空间时，可能因为信号不畅而需要在地下空间设置手机信号站）；③对讲机报警（系统设计网络模拟对讲机功能，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即通过预设语音自动进行对讲机呼叫，也可以由系统管理员手持实体对讲机进行呼叫）；④通过埋设在隧道和基坑内的警报器发出报警。7）安全隐患辨识与管理。应包括隐患编号、隐患名称、状态描述、现场照片、危害等级、位置、辨识人、责任人、责任单位、是否解决、解决措施、解决效果等信息。8）应急处理方案选择。系统应能根据险情位置、类型等从应急预案库中自动调出可供选用的应急预案，安全管理人员可根据现场实际情况选择合适的应急预案，并由现场具体实施。9）事故逃生与救援指挥。系统能够指导施工人员在事故前进行紧急避险，指导施工人员在事故发生后进行安全逃生，并能够立即调出救援预案，利用GIS的网络分析功能为施工救援提供物资调配、救援人员调遣等参考信息［19］。10）系统维护。包括系统软硬件安全维护、用户权限等数据维护、系统使用帮助。
4与现有系统的对比
基于3DGIS的地铁施工安全风险远程网络系统与现有可视化监控系统（包括视频监控系统、考勤定位系统、LED显示系统、无卡报警系统、管理系统等）相比，功能进一步拓展，更加智能化、集成化、可视化，具体的功能比较见表1。安全资金投入方面，前者主要增加的投入是3DGIS系统平台软件的购买和开发费用，以ArcGIS3D为例，购买费用约3．1万元。前者比后者还需要增加系统开发费用约30万元，但软件系统可复制在多个施工项目部使用，因此系统开发费用是可以接受的。位移、温度、湿度、氧含量监控可采用光纤传感器，也可采用无线传输，所需增加的只有温度、湿度、氧含量传感器的购置费用，对资金投入影响不大。适用性方面，前者主要是硬件系统，未实现智能集成，在信息共享方面也有所欠缺，仍需要人员在监控室全方位安全监视、高强度地分析，人为因素偏大，更不利于安全风险的综合分析与评判预警；后者则可软硬件良好配合，软件系统充分集成各硬件监测信息，并将监测信息与基础信息进行综合管理与分析，可大大减轻监视人员的工作强度，提高风险监控的工作效率，真正实现“人机环基础信息管理—动态监控信息管理—冲突分析—隐患辨识与管理—风险预测预警—事故救援指挥”的全流程、全方位的安全精细化管理。
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1.2系统逻辑架构设计
在目前的JavaEE应用程序开发中，SSH(Struts2+Spring+Hibernate)框架技术已经成为众多软件企业主流的应用技术。本系统设计采用三层架构，系统在总体上分为3个层次;框架主要采用SSH组合;系统的逻辑架构图设计如图1所示。其中表示层中的JSP、超级报表为PC端界面采用的主要技术，HTML5、JQuery为移动端界面采用的主要技术。PC端、移动端表示层共用相同的业务层服务。该框架设计具有良好的灵活性、可扩展性以及可复用性。
1.3系统物理架构设计
依据系统的逻辑架构设计，得到本系统的物理架构设计图其中PC端、移动端的web页面均部署于tom-cat的同一应用(webserver)上;报表系统需要PC端安装客户端插件，以支持复杂的报表呈现;业务层(AppServer)与表示层分离，由于目前系统的访问压力不大，为便于维护，与webserver一起部署;数据库采用MySQL5.0。
1.4系统总体功能模块设计
协同办网络公系统主要功能是提供自治区级和市林业有害生物管理部门部署、跟踪和检查监督各项业务工作的网络平台，使各级部门之间、各人员之间互动、相互配合与协调，以提高工作效率和管理水平。林业有害生物协同办公系统的功能模块。主要功能模块包括:(1)协同办公:工作任务管理、文件管理、消息管理、新闻稿件管理、机构人员档案等;(2)移动办公:移动端工作任务管理、文件管理、消息管理等。(3)内部信息管理:论坛版面管理、论坛发帖、查看帖子、回复帖子、查询统计等;(4)系统管理:用户管理、用户审核、在线用户、权限管理、角色管理、菜单管理、组织机构管理、数据字典、日志管理;
1.4.1核心业务模块(协同办公模块)
(1)工作任务管理。部门、个人间的业务工作管理，任务的形式可以是文件、转发、消息，与工作相关的事项，都可以视为工作任务。工作任务可以灵活指派与布置;可以多次转发、回复、反馈等功能，以便于对工作事项的及时反馈与处理;工作任务可选择进行了流程控制;系统支持工作任务相关的编辑、签收、删除、查询、汇总等功能;工作任务分单位、个人类型，普通用户可以对个人、部门布置的任务进行操作;系统自动进行任务超期、到期消息提醒。
(2)文件管理。文件管理为用户提供了集中统一、安全的管理文档的渠道，是专门用来存储、共享、发送单位、个人各种文件及其技术资料的电子媒体，实现了文档管理的电子化，实现按年度、来源、机密级进行分类安全管理。
(3)消息管理。分为系统消息以及用户个人间的消息交流，以便用户进行简单、直接的交流。
(4)新闻稿件管理。对有害生物信息网的新闻稿件进行管理，包括投稿、签收、审稿、回复、录用、统计排名，以提高稿件的管理水平以及各级森防部门的新闻稿件的投稿积极性。
1.4.2移动办公模块
该模块与协同办公模块功能相似，主要提供移动端的工作任务管理、文件管理、消息管理以及部分内部论坛功能。由于移动端界面操作与PC端的操作有比较大的差异，所以本模块在操作界面、流程上做了适合移动端操作的设计与处理。
1.4.3内部信息管理
该模块支持内部论坛，提供各级人员进行森防知识和森防工作讨论和交流用的论坛，主要功能有版面管理、发新帖子、编辑或删除帖子、查看帖子、回复帖子。
1.4.4系统管理模块
该模块支持组织机构的增加、删除、修改、查询，用户的维护和在线用户的查询;支持权限的管理，菜单的管理，角色的管理，权限管理是对使用权限的管理，主要涉及对操作该系统的人员进行授权管理和对系统功能角色的管理;同时还支持日志与数据字典管理。
1.5系统特点
1.5.1安全性
系统采用了基于角色的访问控制、敏感数据的加密存储、重要数据加密传输、系统操作处理日志、数据备份与恢复等应用系统的设计，保证了整个软件系统的安全性。
1.5.2易用性
系统采用先进的组件、模版等技术，提供简单易用的在线编辑器，提供快速检索功能，界面直观明了，功能菜单多样，方便用户便捷地进行各项操作。
1.5.3扩展性
系统采用JavaEE平台的SSH框架，所有功能与方法需要设计接口层，外部访问均通过接口层进行访问，因此降低各个通信层次之间的依赖性，具有良好的松耦合性，可以使得任何一层的修改由于接口层的隔离作用而不会直接传递影响到与之相邻的其他层。SSH框架的这种优良设计，有利于软件系统的维护和系统的扩展，使得它能够封装处理复杂多变的业务需求。开发了部分业务的WebService和接口表等技术提供与各级业务部门现有系统的接口，实现信息交流和资源共享。采用了JQuery、AJAX、HTML5等技术进行移动办公端系统的研发，支持各种类型手机、平板的浏览与使用，具有良好的通用性。
2林业有害生物网络系统应用
协同办公系统的建设与应用是一个长期的过程，需要不断在实践中逐步改进和完善，才能保证协同办公系统的正常有效地运行。为保障系统的正常运行，建立了与协同办公相适应的信息管理制度，建立分级的权限管理办法，对每一个功能模块的权限划分分级、分角色进行界定，专人对系统进行网络、存储、安全等方面进行日常维护，从而保证协同办公系统长期稳定、安全、高效地运行［5］。
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3、是合理使用先进的现代化办公设备的需要。随着科技的发展，各级组织部门都购进了相当的计算机和其他先进的办公自动化设备，计算机应用和信息化工作也取得了一些进展，但也存在着许多问题。例如，软件开发不及时，应用水平较低，现有的设备没有得到充分利用，信息资源没有得到充分共享等，这就迫切需要建立一套现代化的信息管理网络系统，充分利用现有资源，提高应用水平和工作效率，从而不断促进组织工作的科学化和现代化。
二、干部档案管理多媒体信息网络系统的作用
1、为领导和相关部门提供全方位的干部信息。干部信息数据库及多媒体信息网络系统建立以后，我们不但可以快速准确地获取干部的自然情况、简历、素质、特长以及德能勤绩等方面的综合信息，还可以随时查询干部诸如日常工作、学习、生活等方面的声音和影像资料，了解干部全方位的综合信息。利用这套系统，还可以对这些信息资料进行综合分析，在较短时间内为领导和部门提供全方位的干部信息，可以从根本上改变过去那种从纸面上静态了解干部的传统方式。
2、使信息充分得到共享，提高劳动效率与工作质量。干部档案管理多媒体信息网络系统提供了干部管理过程中所需要的全方位的干部信息。通过网络可以使信息共享，避免各部门重复录入相同的信息，减少重复劳动。而且在干部管理工作中，随时可能产生一些新的信息，各部门可以通过网络随时更新本部门业务范围内的信息，向需要信息的领导和部门提供最新的第一手资料，大大提高信息的时效性。信息共享之后，各部门可以从各个侧面，全方位了解一个干部，走出在本部门业务范围内，从一个侧面了解干部的局限性，在信息共享的基础上提高对干部认识的深度和广度。使用这套系统，还可以从根本上改善以前手工管理干部的情况，周期性较长的工作利用这套系统，短时间内就可以高质量地完成，干部任免审批表、干部简历等常用材料可以自动生成，并可以实现部门之间信函、文件的电子传递，减少手工劳动，提高工作效率与工作质量。
3、可以使干部任免更加科学化，提高知人识人的深度和广度。以往讨论任免干部，基本上是采取文字材料加口头汇报的传统方式，使用这套系统可以采集干部工作、学习、深入生产一线的声像，结合干部考核中形成的文字材料，通过网络和各种多媒体设备把动态影像、声音和相应的文字融为一体，并通过投影显示出来。它不仅可以提供被任免干部的自然情况和现实表现方面的信息，而且可以看到被任免干部的形象、气质和口头表达能力等，使领导对任免人选有一个比较全面、直观和生动的了解，可以更好地评价和使用干部，提高知人识人的深度和广度，从而拓宽视野，适应社会主义市场经济条件下用人的需要，选拔出各种类型的领导干部和管理人才，让选拔上来的干部真正能够“为官一任，造福一方”。
三、建立和使用干部档案管理多媒体信息网络系统应注意的几个问题
1、要采用规范的应用软件。为了达到信息共享，建立统一的信息系统和使用标准规范的软件是必须的。为此，中央组织部制定和颁发了全国组织干部人事管理信息系统《信息结构体系》，它是为实现干部信息的标准化及大范围内的信息共享，按照人员管理及机构管理中科学的信息流程制定的，不仅具有较高的标准化、规范化程度，而且具有总揽全局的权威性。因此，必须选用中央组织部推行的、建立在《信息结构体系》基础上的系统软件，否则会造成数据结构混乱，使上下级数据无法沟通与共享。不但是信息体系与软件，系统所涉及到的其他应用项目也应当建立在相关的标准之上。如文本、照片、声像等的采集与报送都应该制定和遵循相关的标准，减少转换与重新制作的难度，这也是信息共享及上下沟通的必要条件。
2、要用先进的电子信息技术来构建整个信息系统。建立多媒体信息网络系统要涉及到很多先进的技术，主要包括数据库技术、多媒体技术、网络技术等。
应用干部档案管理多媒体信息网络系统，首先要建立起干部信息数据库，包括文字信息数据库和多媒体信息数据库，这是整个信息系统的源泉。数据库的内容要丰富，要涵盖干部各方面的综合信息，以提供更大范围内的应用。多媒体数据库是难点，图像和视频数据有着容量大、不易管理、调用速度慢等特性，如果简单的以文件方式存放，满足不了数据量日益增多时的调用、管理、更新、存储等方面的需要。从长远看，必须采用先进的分布式多媒体数据库，以保证多媒体数据的应用。
要使干部多媒体信息系统达到最佳的应用效果，使用先进的多媒体技术以及高性能的设备是必要的。从数据源的采集到后期制作都应该保证较高的质量，照片要采用高清晰度的扫描仪录入计算机，音频和视频可以采用先进的数字杜比和DVD技术，在为领导提供更逼真的声音和更清晰的影像的同时，也能保证在较长时间内的适应性。
网络是实现信息共享的前提条件和物质基础。只有建立一个优质、高效的网络系统，才能实现系统建设的高投入与高产出，为各级领导和组织工作提供优质、高效和全方位的信息服务。现阶段比较先进的组网技术有ATM和千兆位以太网，在小型局域网中，十兆以太网以较低的价格提供了较高的带宽，具有较好的性能价格比，是一个比较合适的选择。网络建设中还要考虑利用Internet，上同中央组织部和省委组织部相连，下同各县、区委组织部相连，形成一个组织系统广域网，实现组织工作信息大面积共享。
3、应该有计划、分步骤、分阶段建设多媒体信息系统。第一，先建成系统的基本框架，包括各种资料数据的采集与录入、应用软件的选用与开发、高速网络系统的建立等。三个环节可以同时进行，其中信息资源的采集是重点，也是基础，干部信息的采集与报送工作应当规范化、制度化，把其当成干部管理工作中的一项经常性的工作来抓。第二，进一步完善、改进和提高整个系统，并将成熟的经验推广、普及，不断提高整体应用水平。第三，进一步加大投入，使整个系统臻于完善，最终满足组织工作的全面需要。
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数据分析与处理智能化、自动化以及一体化，是移动通信网络优化的主要发展趋势，具体而言，主要体现在以下几个方面：
2.1开发数据一体化分析与处理系统在优化移动通信网络的过程中，可以使用多种技术和工具。但不同类别工具所具备的功能有所差别，倘若技术人员不能对这些工具进行有效的整合使用，就无法充分发挥移动网络优化方案的实施效果。对此，系统供应商应该与运营商之间形成稳定的战略合作关系，将系统和环境相关数据紧密结合，开发出数据一体化分析与处理软件系统，促使海量数据的处理工作更加简便、高效、快捷，从而减少网络维护人员的工作量、降低工作难度，使得维修管理人员可以将更多的精力投入于系统与环境的深层次优化工作中，促使移动通信网络优化目标的实现。
2.2开发职能辅助数据挖掘系统在移动网络通信优化整个工作过程，数据分析优化属于最难的环节。由于移动通信网络在运行过程涉及到的数据量非常大，因而需要借助多种技术进行数据处理。在此过程中，难度最大的在于挖掘这些数据信息之间存在的关联性，并通过分析、筛选，提取出数据库中的有用信息。对此，在未来的移动通信网络优化工作过程中，应该注重开发智能辅助数据挖掘系统，帮助网络优化人员快速掌握数据之间的联系，为优化整体改造方案，提供有效的辅助决策功能。
2.3开发自动调整网络参数系统移动网络系统在具备辅助决策功能之后，有效地增强了数据分析与处理结果的精确度，但这并不是网络优化工作的终点，其进一步优化的空间仍然很大。在此阶段，相关人员可以开发自动调整网络参数系统，优化OMC系统配置功能，使其能够自动调整各项参数系统。如此有助于增强移动网络适应环境参数变化的能力，从而为用户提供高质量的通信网络服务。
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作者：王释 王宝生 单位：国防科学技术大学计算机学院
较好的全局搜索能力，易于并行化处理，使得陷入局部极小值的概率减小，这种搜索方法是对群体中几个解进行同时处理，不像解析法、穷举法、随机搜索方法等搜索方法是一种点到点的搜索方法，这种单点搜索策略在多峰情况下易陷入局部极小值；第三，遗传操作仅需要通过适应度函数对个体进行评价处理，通常情况下不需要其它的附加信息，适应度函数的好处是它不受连续可微的约束定义域可以在任意范围内取值，但是在进行比较的情况要求其输出为正值；第四，算法操作具有随机性和明确搜索方向，根据概率的变化来引导搜索方向，不需要确定性的规则；第五，遗传算法具有良好的扩展性，且计算简单功能强，易于同其他算法结合，且采用自然选择和生物中进化传思想加上它固有并行性，能够在短时间内处理好较复杂的问题。遗传算法的缺点也包括：第一，编码方法的不规范和不确定性；第二，对于影响遗传操作效率的交叉概率、变异概率等因素，需要依据经验选取合适的值；第三，局部搜索能力差，进入遗传操作后期群体多样性减少，群体中的个体具有相似性，遗传算法较容易出现早熟；第四，遗传算法的并行计算能力没有得到充分利用。混合算法通过上文中对GA和SA两种算法的分析，结合两种算法组成一种混合算法，弥补独立的算法在实际应用中的缺点，并利用两种算法各自的优势，进而提高算法的性能达到最优的效果，提高了处理非线性高度复杂问题的准确性并缩短了处理时间。SAGA混合优化策略的构造需要考虑以下几个方面：第一、优化机制的融合；第二、优化结构的互补；第三、优化操作的结合；第四、优化行为的互补；第五、削弱参数选择的依赖[4]。SAGA算法具体步骤如下：步骤一，初始化，设定初始个体、初始温度、迭代次数、收敛精度。步骤二，根据初始个体，随机产生初始种群。步骤三，对种群进行遗传操作，首先计算个体适应度值，然后进行选择、交叉和变异操作，产生出新的个体。如果满足收敛准则输出最优个体，结束算法，反之，执行步骤四。步骤四，对遗传操作产生的最优个体，进行模拟退火操作。满足收敛准则输出最优个体，结束算法，反之，执行步骤五，步骤五，将模拟退火算法产生的新个体与最优个体进行比较。当最新个体的能量函数值小于最优个体的能量函数值时，执行步骤二，反之，执行步骤四。SAGA-BP神经网络误差反向传播的思想最早由Bryson等人于1969年提出，是一种由非线性变换神经单元构成的神经网络。
如果输出数据与期望输出的误差不在允许的范围之内，则将误差数据按前向传播路径反向输入到各隐含层，通过调整各神经元的网络权值和阈值，使得输出层各神经元的输出数据与期望输出数据相接近。[5]BP神经网络是具有泛化能力的一种网络，可以对复杂的非线性问题进行求解，通过不断的训练学习，找出数据信息中隐藏的一般规则，实现了输入的数据信息和输出的数据信息的非线性的映射。标准的BP神经网络在学习训练过程中还存在缺点：第一，学习率如果过小，将导致算法低效，从而学习训练时间过长；第二，学习训练中如果对权值的修改不适当，会使激活函数处于饱和状态，不能对权值进行修正，将让学习训练过程停滞不运行；第三，BP神经网络是通过学习训练的迭代，将网络权值收敛到最优，使得这个网络权值并不一定是全局最优解，可能只是一个局部极小值，让网络陷入一个局部极小值问题中；第四，BP神经网络不但是一种前馈型神经网络，也是一种典型静态神经网络，缺少记忆功能，学习训练中将忘记以前数据信息中的数据信息，而使得网络的全局性很差。我们以上证指数为例，使用标准的BP神经网络预测分析通过预测分析，我们发现标准的BP神经网络不能满足我们的要求，而采用上文提出的SAGA组合策略对标准的BP神经网络进行优化，弥补了BP神经网络的不足，缩短了对复杂问题求解的时间，并提高了解的精确度，文章中将这种神经网络简称为SAGA-BP神经网络。SAGA-BP神经网络的拓扑结构采用三层式（m-r-n）结构，Kosmogorov定理证明了三层前馈型人工神经网络可以逼近任意的连续函数，传统的BP神经网络采用的是梯度下降法对网络权值、阈值进行学习训练，而在这该网络中使用的SAGA对网络的权值、阈值进行学习训练。SAGA-BP神经网络的操作步骤为：步骤一，初始化操作，确定神经网络的拓扑结构，随机产生一组网络权值和阈值。步骤二，读入数据，对数据归一化处理。步骤三，将网络权值和阈值作为初始个体传入混合算法，并执行SAGA混合算法操作。步骤四，将SAGA算法的运算结果，最优权值和阈值传入BP神经网络。步骤五，计算神经网络的误差。步骤六，判断是否满足精度的要求，如果不能满足精度的要求，调整网络的权值与阈值，转入步骤五，反之，继续执行。步骤七，保存网络的权值和阈值，同时存储网络的拓扑结构。步骤八，根据保存的权值、阈值和网络结构，系统会进行智能预测分析，得出合理的分析结果。使用SAGA-BP神经网络对上证指数进行预测分析，不仅在运算速度方面有了很大的提高，预测精度也有了很好的改善（图略）
系统中需要以海量数据为基础，进行计算分析的过程中将占用大量的系统资源，造成计算机的运算负荷比较重。考虑到现在的客服端PC机各项性能有了很大提高，大多数普通PC机已经超越了过去的服务器，这样对于采用浏览器/服务器（Brows-er/Server）不适用，而使用客户端/服务器（Client/Server）结构可以提高响应速度系统，还充分利用了客户端与服务器端计算机的硬件优势，大大降低系统通讯开销。体系结构设计系统由模型、视图、控制器三个不同的层次组成，选用MVC（model,viewandcontroller）模式作为总体框架设计的基础。视图层由用户界面组成，用户可以将指令传送给系统，系统的把处理结果反馈给用户，而控制层会根据业务逻辑调用视图和模型进行处理，SAGA-BP神经网络是系统中的核心模型，会根据一系列的算法对复杂问题进行求解。系统功能设计系统中的用户权限有两种，分别为授权用户和未授权用户。以不同身份的用户登入系统后使用的功能权限不同，授权用户拥有未授权用户的所有功能。（1）未授权用户登录系统a.计算功能。使用SAGA-BP神经网络对历史数据进行处理，计算功能未启用的情况下，下一日功能是不能使用的。如果本地无历史数据系统将会提示用户下载历史数据，仅提供近3个月的历史数据下载且仅包含每日的开盘价、收盘价、最高价、最低价、成交量和成交金额。b.参数设置模块。用于SAGA-BP神经网络模型的参数调整，未授权的用户仅拥有训练数据功能的使用权，且数据下载的时间段为近3个月。c.下一日功能。使用计算好的SAGA-BP神经网络对次日的开盘价、收盘价、最高价、最低价、成交量、成交金额进行预测分析，得出次日相关的参考数据。d.帮助功能。对参数设置中的各项功能进行解释。e.退出功能。关闭系统，结束有关进程，并释放占有资源。（2）授权用户登录系统a.计算功能。包括了未授权用户的所有权限，当本地计算机无历史数据状态下，系统会提示用户下载相关数据，提供从1992年1月1日至今所有历史数据下载。b.参数设置模块，包含隐含层的神经元个数调整功能、交叉概率调整功能和变异概率调整功能，训练数据可以下载从1992年1月1日以来的所有历史数据，对于输入数据功能模块不仅仅提供每日的开盘价、收盘价、最高价、最低价、成交量和成交金额，还可以新增输入数据，数据种类包含各类宏观经济数据、全球指数、股指期货数据、国内各种期货数据、港股数据和技术指标数据等。MATLAB和VisualC++的接口设计MATLAB不但提供了神经网络的工具箱，还提供了与VisualC++等外部程序编程的接口，充分发挥了它的优势。在MATLAB中与VisualC++进行通信的方法有多种，在我们的系统中，主要是通过调用MATLAB中的API函数来完成它们之间的通信。VisualC++与MATLAB进行信息处理时，首先通过函数Engine*engOpen（constchar*startcmd）或En-gine*engOpenSingleUse（constchar*startcmd,void*dcom,int*retstatus）启动MATLAB的函数引擎，这样两个开发工具之间才可以进行通信。从MATLAB中获取矩阵的信息，使用mxArray*engGetVariable（Engine*ep,constchar*name），可以根据需要从VisualC++的程序中发送矩阵的信息，使用函数intengPutVariable（Engine*ep,constchar*name,constmxArray*mp），在具体使用时我们只需要通过调用这些函数就可以将数据信息互相传递，还有其他的API函数可以通过查看MATLAB的帮助信息[6]。证券智能分析系统充分利用了BP神经网络、模拟退火算法和遗传算法对非线性的高度复杂问题的处理能力，对数据进行分析预测，协助投资者进行合理的投资，规避风险。用户可以通过参数功能对神经网络结构进行调整，这样针对的不同问题而设置不同结构神经网络，提高了分析结果的准确度，但是参数的调整需要一定的经验，如果经验不丰富的用户给出的不合理的参数，将会导致系统对问题的预测分析结果出现较大的偏差，这个问题也是现在人工神经网络在应用过程中遇到的一个障碍，我们还需要通过不断的研究探索来解决该问题。
