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系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文1

AIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)是由各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊組成的，主要包括飛行計(jì)劃處理子系統(tǒng)，如航班動(dòng)態(tài)處理模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、電報(bào)處理模塊、值班處理模塊；數(shù)據(jù)同步子系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)同步模塊；安全與權(quán)限管理子系統(tǒng)，如用戶權(quán)限管理模塊、安全管理模塊、系統(tǒng)日志模塊，此外還包括對(duì)外數(shù)據(jù)接口模塊。AIMS系統(tǒng)內(nèi)部邏輯上圖2所示。

2安全性

航管信息自動(dòng)化處理系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)，而計(jì)算機(jī)硬件和軟件都容易受到攻擊，尤其是軟件部分，AIMS系統(tǒng)在關(guān)鍵部件上主要采用熱備份方式，這樣，當(dāng)系統(tǒng)中的某些網(wǎng)絡(luò)部件出現(xiàn)故障后，會(huì)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理，從而避免系統(tǒng)通信中斷或系統(tǒng)崩潰的情況。對(duì)于系統(tǒng)中的軟件安裝，要根據(jù)系統(tǒng)提示及時(shí)更新相應(yīng)的軟件，對(duì)于不同模塊的用戶，可以設(shè)置不同的權(quán)限，登錄過(guò)程中還要進(jìn)行身份驗(yàn)證，與此同時(shí)，系統(tǒng)要對(duì)登錄的用戶瀏覽記錄進(jìn)行存儲(chǔ)，及時(shí)過(guò)濾掉不良信息，從而保證數(shù)據(jù)的安全性。

3可靠性

AIMS的數(shù)據(jù)中心是一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存，并對(duì)用戶提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，是后臺(tái)服務(wù)的核心。在此過(guò)程中，各個(gè)用戶端通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與中心數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系，并獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在此過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)可靠性是首要要求。對(duì)于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用冗余線路及冗余設(shè)備提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。

4實(shí)用性

對(duì)于AIMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，最終目的是為了保證航空運(yùn)營(yíng)及服務(wù)水平的提升，從而解決當(dāng)前人流量大、管制壓力大的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)分析，并分成幾個(gè)模塊，如用戶模塊、后臺(tái)服務(wù)模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊、反饋模塊等，對(duì)此，AIMS系統(tǒng)應(yīng)用的同時(shí)，還要不斷升級(jí)和改進(jìn)，同時(shí)向每個(gè)航空管制處宣傳系統(tǒng)應(yīng)用方法及維護(hù)方法，確保其始終能夠滿足航空運(yùn)輸需求。

5結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文2

關(guān)鍵詞OA系統(tǒng)；J2EE架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0154-01

縣政府OA系統(tǒng)的建設(shè)以實(shí)現(xiàn)縣四套班子、縣直屬各部門(mén)、鎮(zhèn)政府、村委會(huì)內(nèi)部辦公穩(wěn)定、兼容、自動(dòng)化為主要目標(biāo)，為其各基層單位實(shí)現(xiàn)信息交互。OA系統(tǒng)主要將信息傳輸、流程互動(dòng)、公文派發(fā)管理以及行政相關(guān)管理等內(nèi)部各種日常辦公事務(wù)實(shí)現(xiàn)電子化管理。

1承載部署

縣政府OA系統(tǒng)的接入范圍包括：縣四套領(lǐng)導(dǎo)班子，縣委辦公室，縣政府辦公室，縣人大常委會(huì)，縣政協(xié)委員會(huì)，縣機(jī)關(guān)單位，區(qū)/縣局，區(qū)/縣總工會(huì)，區(qū)/縣團(tuán)委，區(qū)/縣婦聯(lián)，區(qū)/縣殘聯(lián)，鎮(zhèn)政府，村委會(huì)。

2組網(wǎng)方案

考慮到縣政府OA系統(tǒng)接入信息點(diǎn)較少，為節(jié)省開(kāi)支，充分利用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，各接入點(diǎn)采用VPDN撥號(hào)方式接入系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1。

圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

縣政府OA系統(tǒng)將利用汕頭電信寬帶城域網(wǎng)組建，接入方式采用VPDN撥號(hào)接入，從安全性考慮，可將上網(wǎng)賬號(hào)與寬帶接入端口進(jìn)行綁定，確保賬號(hào)不被濫用。

3OA框架

3.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

政府OA系統(tǒng)，基于J2EE分布式結(jié)構(gòu)，開(kāi)放式接口架構(gòu)。利用XML技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，B/S訪問(wèn)模式，傳輸和定義簡(jiǎn)易，可適應(yīng)跨平臺(tái)運(yùn)行，具備組件化、模塊化、對(duì)象化的特點(diǎn)，有效地利用和保護(hù)了政府原有投資的軟、硬件及信息資源，并能適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用，具備功能擴(kuò)展和二次開(kāi)發(fā)的潛能。該設(shè)計(jì)留有數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，便于實(shí)現(xiàn)各相關(guān)政府部門(mén)利用現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。具有良好的可塑性和高擴(kuò)展性。使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（如：MS SQL Server）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)源互連技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一數(shù)據(jù)源與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入及集成。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用框架

體系架構(gòu)的上層為用戶客戶端軟件，集中了各方面的應(yīng)用層級(jí)，如portel接入、政府門(mén)戶公告、市民辦事網(wǎng)上大廳等。接入的信息通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)入業(yè)務(wù)邏輯層，在統(tǒng)一的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式及技術(shù)規(guī)范下，客戶可以自定義業(yè)務(wù)邏輯及控制流程。保證數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)。同時(shí)生成系統(tǒng)的結(jié)果數(shù)據(jù)集下級(jí)流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)核心層，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)用，包含各種統(tǒng)一接口。形成文檔日記等。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)這樣的架構(gòu)關(guān)系中，上下級(jí)數(shù)據(jù)交互加入了數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理，通過(guò)加入中間件，不同數(shù)據(jù)表之間在邏輯上實(shí)現(xiàn)了自己的數(shù)據(jù)自成體系，通過(guò)外殼與上級(jí)數(shù)據(jù)發(fā)生交互，這樣可將接口數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，作為決策數(shù)據(jù)管理。業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)也具有自己的表單。利用MS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)上的便利性。一次性可以完成原始數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分層體現(xiàn)?？蓞f(xié)助管理層實(shí)現(xiàn)相關(guān)的管理決策職能。后臺(tái)運(yùn)行的數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)則承擔(dān)著對(duì)核心模塊數(shù)據(jù)交換的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)）的漏洞監(jiān)測(cè)。確保數(shù)據(jù)的安全性。這種關(guān)系可稱(chēng)作電子政務(wù)的因子模塊。在現(xiàn)有組織架構(gòu)上，因子模塊課靈活構(gòu)建各部門(mén)之間的日常公務(wù)派轉(zhuǎn)、資源綜合利用、管理規(guī)范操作及業(yè)務(wù)靈活定制。

3.4 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

依據(jù)電子政務(wù)OA建設(shè)的相關(guān)精神，電子政務(wù)網(wǎng)定位在非級(jí)別，需要通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、信息技術(shù)加密、信息安全、可容災(zāi)備份等方面采取技術(shù)措施，使之承載的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用支撐平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。針對(duì)不同的安全層面，利用電信運(yùn)營(yíng)商部署多重安全策略和安全設(shè)施：

1）在互聯(lián)網(wǎng)區(qū)，采用數(shù)據(jù)保密、內(nèi)、外網(wǎng)邊界的安全防護(hù)措施，據(jù)內(nèi)、外網(wǎng)不同邊界的不同屬性分別進(jìn)行了防護(hù)，采用了防火墻、VPN網(wǎng)關(guān)、入侵防護(hù)系統(tǒng)、防病毒網(wǎng)關(guān)、異常流量管理等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)安全上完成安全域的劃分與隔離、部署邏輯隔離設(shè)備、檢測(cè)入侵行為、抵抗各類(lèi)攻擊。

2）在應(yīng)用安全方面，采用了雙因素身份認(rèn)證、安全評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)安全審計(jì)、Web頁(yè)面防護(hù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)一備份等措施。

3）在運(yùn)行維護(hù)安全管理規(guī)范方面，采用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理規(guī)范。

3.5 該設(shè)計(jì)特色

系統(tǒng)通過(guò)瀏覽器登錄，通用易懂，具備以下特點(diǎn)。

1）周全的提醒功能，提供新到待辦事宜、催辦事宜、即將超時(shí)事宜、已超時(shí)事宜、會(huì)議通知和新到郵件的自動(dòng)提醒功能，將公文、郵件的信息發(fā)送到手機(jī)、小靈通中進(jìn)行提醒。

2）強(qiáng)大的全文本搜索引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)往公文情況根據(jù)部門(mén)、時(shí)期、項(xiàng)目進(jìn)行查詢，使用統(tǒng)一歸檔界面進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提高查詢速度。

3）具有系統(tǒng)操作日志記錄功能，對(duì)后臺(tái)系統(tǒng)管理、流程異常處理及正常狀態(tài)公文流轉(zhuǎn)處理等系統(tǒng)安全或權(quán)限變動(dòng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)軌跡操作備案，系統(tǒng)管理員可輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全管理或系統(tǒng)故障維護(hù)。

4結(jié)束語(yǔ)

在系統(tǒng)功能模塊方面，系統(tǒng)功能以即插即用的組件為應(yīng)用形式，主要分為公文管理、業(yè)務(wù)管理、人力管理、后勤管理、采購(gòu)管理、應(yīng)用管理、個(gè)人事務(wù)及檔案管理等幾部分，可涵蓋政府日常辦公事務(wù)處理的各部事宜。

參考文獻(xiàn)

[1]李正濤.OA系統(tǒng)發(fā)展歷程與趨勢(shì)[J].辦公自動(dòng)化，2008（08）.

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文3

【關(guān)鍵詞】地震監(jiān)測(cè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì)思路

地震監(jiān)測(cè)主要指收集地震震動(dòng)信號(hào)，并利用有線或無(wú)線的方式將之傳送至監(jiān)控中心。有線網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段中十分重要的信息傳送方式，但在部分人力難以抵達(dá)的惡劣環(huán)境，有線網(wǎng)絡(luò)是難以監(jiān)測(cè)的。而且在特殊情況下，有線網(wǎng)絡(luò)極易遭到破壞，無(wú)法傳送余震監(jiān)測(cè)信息，因此具有一定的局限性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相較于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)及其余無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，具備獨(dú)特的自組織、自愈合特點(diǎn)，因此適用于各類(lèi)復(fù)雜的監(jiān)測(cè)環(huán)境，提高災(zāi)難預(yù)警及救助效率。

1 地震監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

地震監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要由地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分所組成，其中最為關(guān)鍵的就是地震監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。圖1為地震監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2 地震監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要有分層分布式及對(duì)等式兩種體系結(jié)構(gòu)。由于 地震監(jiān)測(cè)區(qū)域大而分散，所以需要使用對(duì)等式節(jié)點(diǎn)拓?fù)涞姆椒ǎ诒容^集中的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)布設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)由網(wǎng)關(guān)完成與控制中心的通信。其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要有：

2.1.1 GPRS網(wǎng)關(guān)

設(shè)置在傳感器網(wǎng)絡(luò)邊緣部分，連通傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，并將收集的信息以自定義的數(shù)據(jù)格式傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

2.1.2 傳感器節(jié)點(diǎn)

將傳感器周期性采集到的濕度、加速度、溫度等信息，通過(guò)多跳路由的方法傳送至網(wǎng)關(guān)。

2.1.3 監(jiān)測(cè)管理中心

綜合處理傳送來(lái)的信息，做好監(jiān)測(cè)區(qū)域地震預(yù)警工作。還可以利用移動(dòng)終端管理傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)任務(wù)。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路

傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：

無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)有傳感器模塊、無(wú)線通信模塊、電源供應(yīng)模塊以及控制模塊四個(gè)部分組成。主要用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域情況，并使用射頻通信，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)關(guān)。

控制模塊使用的AVR 芯片是梅特希爾公司的ATmega16A。ATmega16A是一款8位AVR微處理器，有著高性能、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，有8 位通用工作寄存器32 個(gè)、可用I/O 口32 個(gè)、1K 的片內(nèi)SRAM、以及16K 的Flash 程序存儲(chǔ)器。經(jīng)由JTAG 接口對(duì)EEPROM、Flash、鎖定位及熔絲位進(jìn)行編程。

無(wú)線通信模塊使用的是Max Stream的9XTend OEM RF模塊。相較于傳統(tǒng)的無(wú)線調(diào)制方式，相同發(fā)射功率時(shí)使用擴(kuò)頻通信的方式可以進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的傳輸。使用開(kāi)放的900MHzISM 頻段進(jìn)行無(wú)線傳輸，在有遮擋及非視距的條件下可以傳輸1000m，空曠地帶可以達(dá)到10km。

傳感器模塊中的使用的加速度傳感器是ST 公司的LES302ALB、SHT11數(shù)字溫濕度傳感器、3.6V高能電池供電、并為其他傳感器預(yù)留有擴(kuò)展接口。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路

2.3.1 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

使用泛洪方式，管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、集中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)、構(gòu)建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)等都是由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)需要向全網(wǎng)傳送有自身幀編號(hào)和網(wǎng)絡(luò)地址的信標(biāo)幀，然后各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將自身地址添加至該信標(biāo)幀的地址列表內(nèi)，再以此地址列表作為構(gòu)建路由表的基礎(chǔ)。同時(shí)還要記錄好其中各幀的編號(hào)，避免多次發(fā)送同一幀的現(xiàn)象，最后，繼續(xù)向周邊發(fā)送已經(jīng)修改的信標(biāo)幀。收到信標(biāo)幀的傳感器節(jié)點(diǎn)，會(huì)選擇信號(hào)最強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)，回發(fā)至終端節(jié)點(diǎn)，確認(rèn)路由器節(jié)點(diǎn)將自身當(dāng)做終端路由器節(jié)點(diǎn)，并開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)的建立。

2.3.2 路由

當(dāng)需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)首先會(huì)廣播出一個(gè)路由分組（RREQ），該路由器會(huì)攜帶目的節(jié)點(diǎn)信息被鄰居節(jié)點(diǎn)依次廣播至周?chē)?jié)點(diǎn)，廣播前還建立起該節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由，當(dāng)RREQ到達(dá)某個(gè)有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)路由信息的節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)，就會(huì)停止廣播RREQ。該過(guò)程中，還會(huì)建立一個(gè)反向路由，以完成從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的反向傳輸，該節(jié)點(diǎn)會(huì)順著反向路由傳輸一個(gè)RREP，路由發(fā)現(xiàn)該RREP抵達(dá)源節(jié)點(diǎn)后結(jié)束整個(gè)過(guò)程。

2.3.3 傳感器工作流程

傳感器網(wǎng)絡(luò)有著較高的能耗敏感度，為了提高系統(tǒng)續(xù)航能力，避免采集無(wú)用數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點(diǎn)首先需要讀取傳感器的數(shù)值，并將其與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，高于閾值時(shí)，以1s為周期監(jiān)測(cè)采集數(shù)據(jù)，并傳送回監(jiān)測(cè)中心報(bào)警；低于閾值時(shí)，以30s為周期對(duì)其進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)。為了降低系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量，確保地震監(jiān)測(cè)的及時(shí)預(yù)報(bào)，只有監(jiān)測(cè)的傳感器值超過(guò)閾值的3/4 時(shí)，才會(huì)利用多跳路由進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并經(jīng)由GPRS網(wǎng)關(guān)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

3 總結(jié)

綜上所述，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，提高了我國(guó)地震監(jiān)測(cè)及預(yù)警效率，為保護(hù)我國(guó)人民生命財(cái)產(chǎn)安全做出來(lái)巨大貢獻(xiàn)。各有關(guān)技術(shù)部門(mén)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與創(chuàng)新，才能提高其穩(wěn)定性及實(shí)用性，做好地震監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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[3]呂晶晶，劉國(guó)鵬，姚金杰.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].傳感器世界，2011，07：29-32.

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文4

[關(guān)鍵詞]排水管道系統(tǒng) 安全可靠性 連通管 創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）18-0102-01

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，作為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分的排水工程越來(lái)越受到人們關(guān)注。城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)的布置受地形、地下構(gòu)筑物及排放水體等多種因素的影響，其設(shè)計(jì)的合理性、可靠性、安全性及建成后運(yùn)行的優(yōu)劣性，直接關(guān)系到城鎮(zhèn)未來(lái)的發(fā)展和綜合功能發(fā)揮，關(guān)系到城鎮(zhèn)居民居住環(huán)境的改善和生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系到水資源的良性循環(huán)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)于城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如何做到經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，又能具體問(wèn)題具體分析，最大限度與工程實(shí)際相結(jié)合值得探討與分析。

1 管道及附屬構(gòu)筑物的安全性

城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)的安全性，不僅是指管道斷面規(guī)格在高峰流量時(shí)能滿足最大水量排放要求，更重要的是指管道及其附屬構(gòu)筑物在安全使用年限中結(jié)構(gòu)不因所承受荷載的累計(jì)作用出現(xiàn)破壞，而危及城鎮(zhèn)安全和造成居民生命財(cái)產(chǎn)損失。

結(jié)合位于撫順市市政道路排水管道的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析說(shuō)明，本工程地質(zhì)詳細(xì)性勘察報(bào)告顯示場(chǎng)區(qū)為砂土條件，地層主要為新近沉積層和第四紀(jì)中粗、砂層，表土層1.50～2.50m以下依次分布有中砂層（厚度2.70～4.00m）、粗砂層（厚度5.30～7.40m），并且具有低液化性，場(chǎng)區(qū)內(nèi)鉆探期間底地下20米未見(jiàn)地下水，設(shè)計(jì)排水管道的最大管徑為Ф1800mm，最大埋深6.50m。經(jīng)過(guò)對(duì)比，本工程地質(zhì)條件與國(guó)標(biāo)圖集中假定設(shè)計(jì)有很大的差異，如表1。

由此可知，檢查井井壁側(cè)向土壓標(biāo)準(zhǔn)值本工程實(shí)際大于國(guó)標(biāo)圖集約2.93ZKN/m2，比國(guó)標(biāo)圖集增加了約48.8%。

由以上對(duì)比分析可見(jiàn)，由于本工程土的重力密度和土的內(nèi)摩擦角與標(biāo)準(zhǔn)圖集中存在的較大差異，致使檢查井蓋板頂部所受豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值、井壁側(cè)向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值均比國(guó)標(biāo)圖集的計(jì)算值增加不少，如果設(shè)計(jì)不進(jìn)行復(fù)核計(jì)算而套用國(guó)標(biāo)圖集中的檢查井，其安全性顯然不能滿足工程要求。

因此，對(duì)于排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度為重，千萬(wàn)不能忽視地質(zhì)條件的差異，全部套用標(biāo)準(zhǔn)圖集，而要根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告中的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行工程安全性復(fù)核計(jì)算。若國(guó)標(biāo)圖集不能滿足工程需要，對(duì)經(jīng)局部調(diào)整可滿足使用要求的采取提高材料強(qiáng)度、增加井壁蓋板厚度、提高配筋率和增加配筋規(guī)格等措施，否則應(yīng)根據(jù)工程安全性要求設(shè)計(jì)專(zhuān)用附屬構(gòu)筑物。

2 排水管道設(shè)計(jì)中的新思路

2.1 雨水管道系統(tǒng)間設(shè)置連通管

以往城鎮(zhèn)雨水管道系統(tǒng)基本上是建成各自獨(dú)立的收集排除系統(tǒng)，互不連通，而雨水管道的規(guī)劃設(shè)計(jì)是依據(jù)人工劃分的流域面積和降雨歷時(shí)來(lái)進(jìn)行的，其中流域面積的劃分、徑流途徑和相關(guān)參數(shù)的確定直接影響到系統(tǒng)的合理性和可靠性。由于受多種因素影響，相鄰管道系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的流域面積往往存在不均勻性或者相關(guān)參數(shù)確定不合理等問(wèn)題，從而導(dǎo)致各系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的排水負(fù)荷不均衡；同時(shí)即便是在小流域面積上，降水強(qiáng)度、降水歷時(shí)存在時(shí)空分布不均等，這樣高峰流量一般不會(huì)同時(shí)到來(lái)。

2.2 雨水方溝里設(shè)置污水圓管

目前，城中村改造及農(nóng)村建設(shè)中實(shí)現(xiàn)雨污水分流主要面對(duì)的難題是大部分村中道路寬度過(guò)于狹窄，兩側(cè)建筑基本沿道路邊緣建設(shè)，為了保證居民建筑安全，應(yīng)盡量降低開(kāi)挖深度。由于受各種因素和自然條件的限制，排水管道系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)要綜合考慮安全性、可實(shí)施性及建設(shè)完成后的實(shí)際使用效果，使得城中村及新農(nóng)村建設(shè)中分流制排水管道的改造建設(shè)困難重重。例如：在2007年廣西北海某城中村市政基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，建設(shè)單位要求對(duì)村中供水管網(wǎng)進(jìn)行完善，改造村內(nèi)排水系統(tǒng)徹底實(shí)現(xiàn)雨污水分流，并同步實(shí)現(xiàn)供電、電信及有線電視管纜入地，但是該村中90%以上道路寬度為1.50m左右，要實(shí)現(xiàn)全部給排水管道、電力及信息管纜入地困難重重，在設(shè)計(jì)階段就該村的排水管道系統(tǒng)的改造先后提出以下三種方案：

1、新建全部雨污水管道，同步實(shí)現(xiàn)室內(nèi)污水管道的改造接入室外新建污水管道，雨污水就近排入村莊周邊的市政排水管道中，其特點(diǎn)是可以徹底實(shí)現(xiàn)雨污水分流，但是可實(shí)施性較差，影響居民建筑物的安全。

2、新建全部污水管道，雨水采用鋪設(shè)地面透水磚自然下滲排放，其特點(diǎn)是可以徹底實(shí)現(xiàn)雨污水分流，但是由于工程所在地為多雨地區(qū)，容易路面集水給居民生活出行帶來(lái)不利影響。

3、針對(duì)以上兩種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)多次討論、不斷完善方案最終確定的雨污水分流方案采取在新建雨水方溝里設(shè)置污水圓管的方式，并在污水管道的接戶處及一定距離上設(shè)置檢查口，以保證檢修清通需要。該方案的特點(diǎn)是不僅可以滿足其它管纜的敷設(shè)要求，而且可實(shí)施性強(qiáng)，對(duì)居民生活和建筑安全影響均相對(duì)較小。

通過(guò)多次的比較分析，該城中村的排水系統(tǒng)改造方案最終選用方案三。

3 結(jié)論

城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)的建設(shè)直接關(guān)系到城市建設(shè)發(fā)展速度、服務(wù)區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐，如何從源頭上提高城鎮(zhèn)排水管渠系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量顯得尤為重要。因此，在城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，保證公共利益和城鎮(zhèn)未來(lái)的安全為首要目標(biāo)，管道系統(tǒng)的布置和安排應(yīng)力求科學(xué)合理、安全可靠，從源頭上提高排水管道的質(zhì)量；同時(shí)排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以因地制宜為原則，與具體的建設(shè)環(huán)境相結(jié)合，采取多樣化的設(shè)計(jì)思路等，這一切都需要廣大給排水從業(yè)者堅(jiān)持不懈的努力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文5

關(guān)鍵詞頂棚輻射 毛細(xì)管網(wǎng) 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)思路

中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，各大城市中高檔公寓、寫(xiě)字樓數(shù)量劇增，導(dǎo)致能源供給日趨緊張。其中空調(diào)能耗占整個(gè)建筑能耗的一半以上，而目前空調(diào)系統(tǒng)主要依靠電力驅(qū)動(dòng)，從而造成了城市供電短缺。隨著國(guó)家進(jìn)入能源短缺時(shí)代，節(jié)省能源是我國(guó)目前一個(gè)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品面臨著巨大的市場(chǎng)需求。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們不再僅僅滿足于實(shí)現(xiàn)夏季降溫和冬季供暖，而對(duì)空調(diào)房間的溫度、濕度和空調(diào)舒適度提出了更高的要求。

輻射空調(diào)系統(tǒng)主要通過(guò)輻射方式供冷供熱，室內(nèi)溫度分布均勻，室內(nèi)無(wú)吹風(fēng)感，熱舒適性高;夏季17－20°C高溫冷水供冷，為直接利用可再生能源提供了便利條件。同時(shí)全新風(fēng)系統(tǒng)的采用和一次回風(fēng)系統(tǒng)的取消，將污染物和病菌擴(kuò)散的可能性降到了最低[1]。目前輻射空調(diào)系統(tǒng)越來(lái)越受到地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商和用戶的青睞。

本文以北京某工程為例，簡(jiǎn)單介紹毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)管理中的注意事項(xiàng)、從而有控制質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)及成本風(fēng)險(xiǎn)。

毛細(xì)管網(wǎng)空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)是一種全新的空調(diào)設(shè)計(jì)方法，它能夠滿足創(chuàng)造良好、舒適的室內(nèi)環(huán)境，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和系統(tǒng)節(jié)能發(fā)展的需求，是一種值得推廣的舒適、節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)[2]。其基本原理是溫濕度獨(dú)立控制，就是將消除顯熱負(fù)荷、潛熱負(fù)荷及有害負(fù)荷相分離。通過(guò)毛細(xì)管輻射和對(duì)流來(lái)消除顯熱負(fù)荷，而潛熱負(fù)荷及有害物負(fù)荷則通過(guò)獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)來(lái)處理，新風(fēng)量只需要達(dá)到消除室內(nèi)潛熱負(fù)荷和室內(nèi)衛(wèi)生要求即可，這就大大減少了室內(nèi)送風(fēng)量、減少了風(fēng)機(jī)耗能、降低了室內(nèi)噪聲。在毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)模式下，人體與室內(nèi)冷熱源主要以輻射方式進(jìn)行能量交換，形成了室內(nèi)的靜態(tài)輻射制冷供熱模式，營(yíng)造出了與自然環(huán)境相類(lèi)似的生態(tài)效果。

任何一種產(chǎn)品都有對(duì)立面。該系統(tǒng)也有一些不足，比如為了防止室內(nèi)的結(jié)露，需要特設(shè)定一系列的防結(jié)露措施；為了盡量布置在頂棚上，而不得不對(duì)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能；毛細(xì)管不能實(shí)行“人走燈滅”的控制模式，需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，造成能源的大量浪費(fèi)。

優(yōu)化建筑的護(hù)結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)

優(yōu)化的重要性

要想發(fā)揮平面輻射空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，最重要的是對(duì)建筑護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化的依據(jù)主要有兩點(diǎn)：第一，高性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能可減少室內(nèi)冷凝水產(chǎn)生；第二，高性能?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能可減少建筑負(fù)荷，以方便布置毛細(xì)管網(wǎng)。所以，如果要在建筑中采用平面輻射系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化或校驗(yàn)。

優(yōu)化思路簡(jiǎn)述

前面對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要性進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，下面對(duì)如何優(yōu)化進(jìn)行簡(jiǎn)述。優(yōu)化的基本思路是：

⑴嚴(yán)格控制建筑的體型系數(shù)，避免采用里出外進(jìn)的建筑外型；

⑵嚴(yán)格控制窗墻比，減少開(kāi)窗面積，避免使用飄窗及開(kāi)敞式陽(yáng)臺(tái)；

⑶采用高性能的保溫及外窗材料，嚴(yán)格控制材料熱工參數(shù)；

⑷盡量采用外遮陽(yáng)，調(diào)節(jié)夏季室內(nèi)熱負(fù)荷峰值；

⑸利用全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算軟件（建筑能耗評(píng)估軟件）不斷試算的同時(shí)，分析出各圍護(hù)結(jié)構(gòu)在整建筑中所占能耗大小，然后按照經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，不斷調(diào)整建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，在全壽命周期內(nèi)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，得出較優(yōu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱系統(tǒng)方案。以北京某工程為例，按照上述的基本思路，最后確定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本做法及熱工參數(shù)見(jiàn)表1，

表1

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及過(guò)程

1、毛細(xì)管網(wǎng)安裝形式選擇

目前，毛細(xì)管網(wǎng)的安裝形式及優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表2.

表2 各安裝方式分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)比較

綜上所述，從人性化管理及業(yè)主使用方面考慮，一般應(yīng)優(yōu)先考慮平頂安裝。如果室內(nèi)負(fù)荷較大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中家具位置考慮較為全面的話，可以考慮采用墻面安裝形式，尤其是衛(wèi)生間一般采用吊頂和墻面結(jié)合敷設(shè)的方法。

2、新風(fēng)系統(tǒng)形式

單純的毛細(xì)管網(wǎng)輻射供冷供暖，只能消除室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，無(wú)法消除潛熱負(fù)荷。一般工程設(shè)計(jì)中，如果采用毛細(xì)管網(wǎng)輻射形式，則必須設(shè)置單獨(dú)的新風(fēng)系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，從而提高室內(nèi)舒適度。新風(fēng)系統(tǒng)的供應(yīng)不是簡(jiǎn)單的把空氣送入房間，而是需要對(duì)空氣進(jìn)行冷卻、除濕、加熱、加濕等處理。達(dá)到室內(nèi)所需要的溫濕度。目前，新風(fēng)系統(tǒng)的除濕方法有冷凍除濕，溶液除濕及轉(zhuǎn)輪除濕，加濕方式有濕膜加濕，蒸汽加濕及高壓微霧加濕等，其中住宅小區(qū)新風(fēng)空調(diào)中最常用的是濕膜加濕和高壓微霧加濕處理方式。關(guān)于幾種常見(jiàn)的除濕方法及加濕方法的比較可見(jiàn)文獻(xiàn)。在具體選擇時(shí)，應(yīng)綜合初投資、運(yùn)行成本等因素選擇適合的除濕及加濕模式。

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果控制

空調(diào)夏季結(jié)露控制

夏季由于毛細(xì)管網(wǎng)內(nèi)水溫比較低，造成了墻面及吊頂壁面溫度較低，當(dāng)壁面溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)在墻面或平頂面上產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。結(jié)露會(huì)造成墻面或吊頂面發(fā)霉，變形，面層脫落。甚至有水滴產(chǎn)生而遭到業(yè)主的投訴或退房，嚴(yán)重影響銷(xiāo)售業(yè)績(jī)及地產(chǎn)商的形象。所以，在進(jìn)行毛細(xì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)各墻面及吊頂面是否會(huì)發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象進(jìn)行控制?？刂频姆椒ㄓ邢铝袔追N：

⑴較核室內(nèi)潛熱負(fù)荷，以新風(fēng)為媒介，冷凝除濕技術(shù)配合自動(dòng)控制技術(shù)，使新風(fēng)機(jī)組有足夠冷量來(lái)消除室內(nèi)的濕負(fù)荷，但新風(fēng)量又不宜多大，否則又會(huì)增加運(yùn)行成本。一般夏季新風(fēng)量不宜大于0.7次/小時(shí)，冬季不宜大于0.4次/小時(shí)，為考慮節(jié)能運(yùn)行，風(fēng)機(jī)采用變頻控制，并進(jìn)行排風(fēng)熱回收，排風(fēng)回收風(fēng)量的選擇按照送風(fēng)量的80%計(jì)取，再減去衛(wèi)生間的排風(fēng)量。為保障最不利日的濕度控制，可增加直膨除濕及再熱段，夏季最不利日運(yùn)行時(shí)可降低新風(fēng)量，以濕度控制為主，過(guò)渡季則可采用全新風(fēng)運(yùn)行模式。

⑵對(duì)室內(nèi)的壁面溫度進(jìn)行校核，使壁面溫度低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度。如果校核結(jié)果不滿足要求，應(yīng)調(diào)整室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)或增加抹灰厚度解決。關(guān)于室內(nèi)壁面溫度的計(jì)算可采用CFD模擬或者參考相關(guān)傳熱學(xué)計(jì)算公式進(jìn)行手工計(jì)算，配套設(shè)置室溫、供水溫度、露點(diǎn)溫度等自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。夏季毛細(xì)管供水溫度為17-20度，到達(dá)臨界結(jié)露點(diǎn)時(shí)，切斷冷水源。

空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)舒適度分析

毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)由于以輻射傳熱方式提供熱量，且不需要任何帶噪音的風(fēng)機(jī)等設(shè)備。故一般認(rèn)為毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)具有較高的舒適水平。如何權(quán)衡該系統(tǒng)與其它空調(diào)系統(tǒng)的舒適度？目前，主要有兩種方式：第一種模擬分析，通過(guò)CFD分析模擬軟件，對(duì)室內(nèi)的溫度、濕度及PMV進(jìn)行模擬分析對(duì)比，比較其舒適度，適合于設(shè)計(jì)階段；第二，實(shí)地測(cè)量，測(cè)量室內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速及人體滿意度測(cè)量，適合于運(yùn)營(yíng)階段。就本文要討論的是設(shè)計(jì)思路，所以比較認(rèn)可第一種模擬分析思路。

建筑節(jié)能判斷基準(zhǔn)及分析思路

任何一種空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)能量分析是重要的考核指標(biāo)之一。本文只初略分析一下該系統(tǒng)的節(jié)能情況。毛細(xì)管網(wǎng)與一般風(fēng)機(jī)盤(pán)管相比，節(jié)能地方與耗能地方的比較見(jiàn)表3

表3 毛細(xì)管網(wǎng)與風(fēng)機(jī)盤(pán)管的節(jié)能量分析

所以，毛細(xì)管網(wǎng)在項(xiàng)目中是否節(jié)能，還需綜合分析。

五、結(jié)論

本文主要簡(jiǎn)單討論了頂棚輻射空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的設(shè)計(jì)思路，可以得到如下幾點(diǎn)結(jié)論及設(shè)計(jì)原則：

1、任何一套空調(diào)系統(tǒng)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)管理中應(yīng)考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能性；

2、由于受到安裝位置及毛細(xì)管網(wǎng)所能承載的負(fù)荷的影響，在設(shè)計(jì)毛細(xì)管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；

3、毛細(xì)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，宜對(duì)建筑進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷分析，以負(fù)荷峰值的顯熱負(fù)荷作為室內(nèi)設(shè)計(jì)的負(fù)荷；

4、毛細(xì)管網(wǎng)由于僅承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中一定需要考慮新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以濕度控制為主要目的合理選擇新風(fēng)量及加、除濕方式；

5、由于毛細(xì)管網(wǎng)布置在墻面或者平頂面，在設(shè)計(jì)完成之后，一定需要進(jìn)行夏季的結(jié)露控制驗(yàn)算，以防墻面/平頂面發(fā)霉及脫落；

6、毛細(xì)管網(wǎng)是否節(jié)能，還需要對(duì)整棟建筑進(jìn)行能耗分析，一味認(rèn)為毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)是節(jié)能產(chǎn)品的思路是錯(cuò)誤的；

7、毛細(xì)管網(wǎng)具有一定的高舒適度，比較符合地產(chǎn)公司的人性化宣傳及可持續(xù)發(fā)展理念；

【參考文獻(xiàn)】

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路范文6

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；微處理器；操作系統(tǒng)；開(kāi)發(fā)工具

中圖分類(lèi)號(hào)：TP336 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要由嵌入式處理器、 相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。使用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的集成優(yōu)化，而且具有多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)化功能。

嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物 ,是一種技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。

1嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)由構(gòu)成軟件基本運(yùn)行環(huán)境的硬件和操作系統(tǒng)兩部分組成。其運(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)合決定了嵌入式系統(tǒng)有別于其它系統(tǒng)。

1.1嵌入式處理器

嵌入式處理器可以分為三類(lèi)：嵌入式微控制器MCU、嵌入式微處理器MPU、嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器DSP 。

嵌入式微控制器又稱(chēng)為單片機(jī)，它將CPU、存儲(chǔ)器 、I/O接口封裝于同一片集成電路，常用的是以8051為內(nèi)核的各種單片機(jī)。嵌入式微處理器就是和通用計(jì)算機(jī)的微處理器對(duì)應(yīng)的CPU，應(yīng)用中一般將微處理器裝配在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電路板上，在母板上保留與嵌入式有關(guān)的功能，以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。嵌入式DSP專(zhuān)門(mén)用來(lái)對(duì)離散時(shí)間信號(hào)進(jìn)行高速處理 ，多用于數(shù)字濾波、FFT、圖像處理等領(lǐng)域 。

1.2微內(nèi)核結(jié)構(gòu)

多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)采用了微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核只提供基本的功能，如：任務(wù)的調(diào)度、任務(wù)之間的通信與同步、內(nèi)存管理、時(shí)鐘管理等。其它的應(yīng)用組件，如：網(wǎng)絡(luò)功能、文件系統(tǒng)、GUI系統(tǒng)等均工作在用戶態(tài)，以系統(tǒng)進(jìn)程或函數(shù)調(diào)用的方式工作。因而系統(tǒng)都是可裁減的，用戶可以根據(jù)自己的需要選用相應(yīng)的組件。

1.3任務(wù)調(diào)度

大多數(shù)的嵌入式操作系統(tǒng)支持多任務(wù)，依靠CPU在多個(gè)任務(wù)之間切換、調(diào)度，每個(gè)任務(wù)都有其優(yōu)先級(jí)。 任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可搶占式調(diào)度、不可搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度法，對(duì)相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。

1.4硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)

對(duì)時(shí)間要求較高的嵌入式系統(tǒng)，稱(chēng)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)和硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，只要求各任務(wù)運(yùn)行得越快越好；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就可能引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤。工業(yè)控制多采用硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

1.5內(nèi)存管理

多數(shù)嵌入式系統(tǒng)針對(duì)沒(méi)有內(nèi)存管理單元MMU的處理器設(shè)計(jì)，故不能采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù),而是實(shí)存儲(chǔ)器管理策略。對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)是直接的，對(duì)地址的訪問(wèn)不需要經(jīng)過(guò)MMU，而是直接發(fā)送至地址線輸出，所有程序中訪問(wèn)的地址都是實(shí)際的物理地址。多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒(méi)有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前系統(tǒng)必須為它分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器的連續(xù)空間。

2嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路

從圖1可知，嵌入式系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)分成三個(gè)階段：分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

（1）分析階段：確定要解決的問(wèn)題及需要完成的目標(biāo)；

（2）設(shè)計(jì)階段：主要解決如何在給定的約束條件下完成用戶的要求；

（3）實(shí)現(xiàn)階段：主要解決如何在所選擇的硬件和軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行整個(gè)軟、硬件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)。

嵌入式系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)包括：處理器、硬件部件、操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言、軟件開(kāi)發(fā)工具、硬件調(diào)試工具、軟件組件等內(nèi)容。

2.1建立硬件平臺(tái)

2.1.1選擇處理器

嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。目前全世界嵌入式處理器的品種總量已超過(guò)一千種，流行系列有三十多個(gè)，僅32位的CPU就有100種以上嵌入式微處理器。鑒于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異性很大，故而選擇是多樣化的。Motorola、Intel、AMD、ARM、MIPS等公司均生產(chǎn)微處理器，其中ARM是近年來(lái)在嵌入式系統(tǒng)有影響力的微處理器制造商。

選擇處理器時(shí)要考慮的主要因素有：

（1）處理性能

處理器的性能取決于時(shí)鐘頻率、內(nèi)部寄存器、指令是否對(duì)等處理所有的寄存器等多個(gè)因素。要選取能夠完成作業(yè)的處理器和I/O子系統(tǒng)，不在于挑選速度最快的處理器。

（2）技術(shù)指標(biāo)

許多嵌入式處理器都集成了設(shè)備的功能，減少了芯片的數(shù)量，降低了整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。首先考慮的是，系統(tǒng)所要求的一些硬件能否無(wú)需過(guò)多的膠合邏輯(GL，Glue Logic)就可以連接到處理器上。其次是考慮該處理器的一些支持芯片，如DMA控制器、內(nèi)存管理器、中斷控制器、串行設(shè)備、時(shí)鐘等的配套。

（3）功耗

嵌入式微處理器最大并且增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)是手持設(shè)備、電子記事本、PDA、手機(jī)、GPS導(dǎo)航器、智能家電等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。這些產(chǎn)品中選購(gòu)的微處理器典型的特點(diǎn)是要求高性能、低功耗，使用普通電池供電即可。若用于工業(yè)控制領(lǐng)域，則可不考慮這方面因數(shù)。

（4）軟件支持工具

較好的軟件開(kāi)發(fā)工具是必不可少的。 比如，交叉編譯器。

（5）內(nèi)置調(diào)試工具

處理器如果內(nèi)置調(diào)試工具，可以大大縮小調(diào)試周期，降低調(diào)試的難度。

（6）軟件對(duì)硬件的依賴性

軟件是否可以在硬件沒(méi)有到位的時(shí)候并行設(shè)計(jì)或先行開(kāi)發(fā)。

2.1.2盡量選擇普通硬件

在 CPU 及架構(gòu)的選擇上，總原則為：只要有可替代的方案，盡量不要選擇 Linux 尚不支持的硬件平臺(tái)。

2.2建立軟件平臺(tái)

嵌入式的軟件開(kāi)發(fā)主要為：代碼編程、交叉編譯、交叉連接、下載到目標(biāo)板和及調(diào)試等步驟，因此軟件平臺(tái)的選擇也涉及到以下幾個(gè)方面：低端無(wú)MMU(Memory Management Unit，存儲(chǔ)器管理單元)的CPU，要使用uClinux 操作系統(tǒng)；相對(duì)高端的硬件，則可以用普通的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)。

選擇操作系統(tǒng)應(yīng)考慮的因素：

（1）操作系統(tǒng)提供的開(kāi)發(fā)工具

有些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)只支持該系統(tǒng)供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)工具，因此，還必須向操作系統(tǒng)供應(yīng)商獲取編譯器、調(diào)試器等；而有些操作系統(tǒng)使用廣泛，且有第三方工具可用。

（2）操作系統(tǒng)向硬件接口移植的難度

操作系統(tǒng)到硬件的移植是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否完成的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此,要選擇那些可移植性程度高的操作系統(tǒng)，避免操作系統(tǒng)難以向硬件移植而帶來(lái)的種種困難，加速系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。

（3）操作系統(tǒng)的內(nèi)存要求

考慮是否需要擴(kuò)充RAM或EEPROM來(lái)滿足操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的需求。

（4）對(duì)操作系統(tǒng)的熟悉程度

（5）操作系統(tǒng)是否提供硬件的驅(qū)動(dòng)程序

（6）操作系統(tǒng)的可剪裁性

有些操作系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可剪裁性，如嵌入式Linux、Tornado/VxWorks。

（7）操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能

2.3選擇編程語(yǔ)言

編程語(yǔ)言的選擇主要考慮以下因素：

（1）通用性

匯編語(yǔ)言不通用；

高級(jí)語(yǔ)言與具體機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)聯(lián)系較少，通用性較好。

（2）可移植性

匯編語(yǔ)言與具體的微處理器密切相關(guān)，移植性差；

高級(jí)語(yǔ)言對(duì)所有微處理器都是通用的，可移植性較好。

（3）執(zhí)行效率

匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，編程復(fù)雜、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；

越高級(jí)的語(yǔ)言，其編譯器和開(kāi)銷(xiāo)就越大，應(yīng)用程序就越大、越慢。

因此，必須在開(kāi)發(fā)時(shí)間和運(yùn)行性能間進(jìn)行權(quán)衡、取舍。

（4）可維護(hù)性

匯編語(yǔ)言可維護(hù)性不高；

高級(jí)語(yǔ)言程序通常采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊之間的接口是固定的，模塊化設(shè)計(jì)便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充和升級(jí)。

應(yīng)用較多的高級(jí)語(yǔ)言有：Ada、C/C++、Modula-2和Java等。C語(yǔ)言具有廣泛的庫(kù)程序支持，目前在嵌入式系統(tǒng)中是應(yīng)用最廣泛的編程語(yǔ)言。

2.4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇

集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE(Integrated Development Environment)主要考慮以下因素：

（1）系統(tǒng)調(diào)試器的功能

系統(tǒng)調(diào)試及遠(yuǎn)程調(diào)試。

（2）支持庫(kù)函數(shù)

庫(kù)函數(shù)和模板代碼。

（3）編譯器是否能持續(xù)升級(jí)

（4）連接程序是否支持所有的文件格式和符號(hào)格式。

2.5選擇硬件調(diào)試工具

好的硬件調(diào)試工具會(huì)有事半功倍之效。常用的硬件調(diào)試工具有：

（1）實(shí)時(shí)在線仿真器ICE (In-Circuit Emulator)

ICE是一個(gè)可被控制的MCU。ICE支持常規(guī)的調(diào)試操作，如單步運(yùn)行、斷點(diǎn)、反匯編、內(nèi)存檢查、源程序級(jí)的調(diào)試等。

（2）邏輯分析儀

邏輯分析儀常用于硬件調(diào)試，亦可用于軟件調(diào)試，主要用于監(jiān)視系統(tǒng)總線的事件。

（3）ROM仿真器

ROM仿真器用于仿真ROM芯片。將程序下載到ROM仿真器中，然后調(diào)試目標(biāo)程序。

（4）在線調(diào)試OCD(On-Chip Debugging)或在線仿真(on-chip emulator)

2.6軟件組件的選擇

免費(fèi)軟件可靠性稍差；

授權(quán)軟件費(fèi)用一般較高，但經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，可靠性高，調(diào)試時(shí)間短。

3結(jié)語(yǔ)

嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，其設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用是一個(gè)長(zhǎng)期的課題。以信息家電為代表的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，嵌入式產(chǎn)品不僅為嵌入式市場(chǎng)展現(xiàn)了美好前景，注人了新的生命，同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

［1］ 王田苗主編.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)［M］.北京：清華大學(xué)出版社,2005.