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

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關鍵詞：用戶研究 體驗 界面設計 人機互動 非物質

此論文是用于湖北師范學院研究生科研啟動基金項目《生活型態設計在產品設計中的運用研究》的結題。

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

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

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

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

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

“用戶研究”包含兩個方面：一是可用性工程學（usability Engineering），研究如何提高產品的可用性，使得系統的設計更容易被人使用、學習和記憶；二是通過可用性工程學的研究，發掘用戶的潛在需求，為技術創新提供另外一條思路和方法（consumer insight）。

“用戶研究”是一種有別與單純的“市場研究”性質的考察方法。在研究前期可以對應到iNPD程序中的“模糊前期”。它注重的是對現象的收集與洞察，并給予定性分析，形成多個粗略的設計概念；當要進一步完善概念，并進入“新產品開發項目確定”階段時，才需要一定的市場數據的支持，因為這個時候的決定關系到新產品的市場大小估算，這個對于企業來說非常總要。

篇(2)

一、本科學生畢業論文的目的和內容

二、管理信息系統開發的主要步驟

三、計算機專業所選開發工具和注意事項

四、計算機畢業論文撰寫格式

五、畢業論文中正文的寫法和注意事項

六、結束語的寫法

七、參考文獻 列出畢業論文設計中主要參考書籍

八、附錄的寫法

九、論文評分的能用標準

一、本科學生畢業論文的目的和內容

本科學生在畢業之前必須做畢業論文，其目的是通過畢業論文，讓學生獨立開發一個具體的計算機應用項目，系統地進行分析總結和運用學過的書本知識，以鞏固本科階段所學的專業理論知識，并給予一個理論聯系實際的機會。

為了便于實施和管理，規定網絡學院計算機相關專業本科學生畢業論文主要以開發一個管理信息系統為畢業實踐的課題，每個畢業生通過獨立開發一個具體的管理信息系統，掌握開發一個比整完整的管理信息系統的主要步驟，并從中獲得一定的實際經驗。

二、管理信息系統開發的主要步驟

管理信息系統開發的主要步驟及各步驟的基本內容如下：

1、 系統分析

主要工作內容有以下幾項：確定系統目標，系統可行性分析

2、 系統調查

系統的組織結構、職能結構和業務流程分析。其中系統的組織結構圖應畫成樹狀結構。

系統業務流程分析、業務流程圖

3、 數據流程分析

數據流程圖（系統關聯圖、頂層圖、一層數據流圖、二層數據流圖）、數據詞典、代碼設計

4、 管理信息系統的功能設計

系統的功能結構圖，每個功能模塊的主要工作內容、輸入輸出要求等。

系統控制結構圖

5、 數據庫設計

概念模型設計：實體、實體間的聯系、E-R圖

關系模式設計：E—R圖->關系模式的轉換規則

關系模式

數據庫表設計：數據庫表結構

6、 系統物理配置方案

7、 人機界面設計

8、 模塊處理概述

9、 系統測試和調試：測試計劃、測試用例、測試結果

三、開發工具和注意事項

1、開發工具

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

2、注意事項

（1）項目開發步驟的完整性（系統需求分析、概念設計、物理設計、系統環境和配置、系統實施以及系統測試和調試等）

（2）每個開發步驟所得結果的正確性（業務流程圖、數據流程圖、數據詞典、HIPO圖、E-R圖、關系模式、人機界面設計及模塊處理等的詳細分析和說明）

（3）論文整體結構的完整性（前言、各個具體步驟的敘述和分析、結語、參考文獻和有關附錄）

（4）提供軟件系統的可執行盤片及操作說明書

（5）參考資料（列出必要的參考資料）

四、畢業論文撰寫格式

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

一、封面

二、摘要 用約200-400字簡要介紹一下論文中闡述的主要內容及創新點

三、主題詞 用一、二個詞點明論文所述內容的性質。（二和三要在同一頁面上）

四、目錄 一般采用三級目錄結構。 例如第三章 系統設計3.1系統概念結構 3.1.1概念模型

五、正文

第一章 前言

簡要介紹： 組織機構概況、項目開發背景、信息系統目標、開發方法概述、項目開發計劃等。

第二章 系統需求分析

本章應包含：

（1）現行業務系統描述

包括業務流程分析，給出業務流程圖。

具體要求：業務流程圖必須有文字說明，圖要完整、一定要有業務傳遞的流程。

（2）現行系統存在的主要問題分析

指出薄弱環節、指出要解決的問題的實質，確保新系統更好，指出關鍵的成功因素。

（3）提出可能的解決方案

（4）可行性分析和抉擇

包括技術可行性、經濟可行性、營運可行性分析和抉擇。

第三章 新系統邏輯方案

針對用戶需求，全面、系統、準確、詳細地描述新系統應具備的功能。

（1）數據流程分析

最主要的是給出數據流程圖，要求滿足以下條件：

A．數據流程圖必須包括系統關聯圖、系統頂層圖、第一層分解圖和第二層分解圖組成。B．系統關聯圖確定了從外部項到系統的數據流和從系統向外部項的數據流，這些數據流在其它層次的數據流中不允許減少，也不允許增加。各層次內部的數據流不受關聯圖的限制。 C. 數據流應有名字。 D. 外部項和數據存儲之間不得出現未經加工的數據流。 E. 數據流程圖的分解中，必須保持每個分層同其上層加工中的外部項和輸入輸出流相一致。 F. 各加工之間一般不應出現未經數據存儲的數據流。 G. 數

據存儲之間不得出現未經加工的數據流。 H. 數據存儲可以分解。 I. 若有查詢處理，應在數據流程圖中表達。 J. 統計和打印報表不在數據流圖中表達。

(2) 數據詞典描述

可采用圖表格式或較緊湊的記錄格式描述 A、若采用圖表格式，可只寫出數據流、數據元素、加工、數據存儲和外部項各一個表。 B、若采用緊湊的記錄格式，則應列出全部成分。如數據元素： 編號 名稱 存在于 數據結構 備注 E1 入庫數

據 F1/F3/F11/F15 入庫單號 日期 貨號 數量 E2 出庫數據 F1/F3/F11/F15 出庫單號 日期 貨號 數量 C、據流程圖中系統頂層圖的數據加工都必須詳盡寫出。

(3) 基本加工小說明

可采用結構化語言、數學公式等描述各個基本加工。

第四章 系統總體結構設計

（1） 軟件模塊結構設計 A、系統軟件模塊結構圖，并由此導出功能分解圖及層次式菜單結構。 B、系統的模塊結構應與數據流程圖的頂層圖的加工一致。

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

(3) 計算機系統配置方案的選擇和設計

給出硬件配置，系統軟件配置，網絡通信系統配置（可選）等內容。

(4) 系統總體安全性、可靠性方案與措施。

第五章 系統詳細設計

（1）代碼設計 基本數據項的代碼格式。

（2）人機界面設計 給出人機界面視圖（輸入輸出接口，屏幕格式設計等）

（3）模塊處理過程 根據軟件環境做不同處理。 可采用腳本、程序流程圖、結構化的PDL語言等。

第六章 實施概況

（1）實施環境和工具的比較選擇

（2）編程環境、工具、實現與數據準備概況

（3）系統測試概況 主要包括測試計劃、測試用例、測試記錄。

（4）系統轉換方案及實現概況

（5）系統運行與維護概況

六、結束語

（1）系統特色、局限與展望

（2）實施中遇到的挫折、創新、體會與致謝

七、參考文獻 列出畢業論文設計中主要參考書籍

序號、書名或文章名、作者名、出版社或雜志名、出版日期或雜志期號。

八、附錄

（1） 列出部分有一定代表性的程序代碼段

（2） 操作說明書

九、論文評分標準

1、A等

系統正確無誤，系統功能完善，設計步驟完整正確，實用性強，有一定的創新性，論文結構嚴謹，表述流暢。

2、B等

系統基本正確，系統功能基本完善，設計步驟基本完整正確，有一定的實用性，論文結構良好，表述基本流暢。

3、C等

系統有少量錯誤，系統功能不夠完善，設計步驟欠完整，基本上沒有實用性，論文結構一般，表述基本清楚。

4、不及格

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關鍵詞:變電站；綜合自動化；系統設計

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

1.設計原則

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

2.變電站綜合自動化系統結構

變電站綜合自動化系統結構主要由集中式結構、分布式結構、分布分散（層）式結構所組成的。

2.1集中式結構

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

2.2分布式結構

分布式結構是指通過變電站綜合自動化系統的單個功能分散給多臺計算機而得以實現的。該系統設計主要是以功能設計為主，目的是解決CPU的運算處理問題，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力。一般在多個CPU之間選用優先級的網絡系統并采用串行通信方式或者網絡傳輸以實現數據通信，從而很好的解決了數據傳輸的瓶頸問題，同時系統的實時性也得到了提高。分布式結構的最大的優點是能便于系統的擴展和維護，同時局部故障的發生對其它模塊正常運行不產生影響。因此該結構可以適合應用于中、低壓變電站，并可通過分層組屏和集中組屏進行安裝。

2.3分布分散（層）式結構

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

3.綜合自動化系統軟件設計

綜合自動化系統軟件設計是指在既能夠滿足實時性要求同時又保證數據的可靠性、開放性和安全性的前提下的設計的系統軟件。它包括的模塊主要有：系統軟件結構、系統軟件配置、微機保護主程序、采樣中斷服務程序、故障處理程序、微機保護通訊設計等部分。其中系統軟件配置主要是通過接口軟件和保護軟件兩部分的配置構成。在微機保護主程序中主要包括初始化、自檢、開放中段與等待中斷、自檢循環四個部分。

4.數據庫設計

數據庫設計是一個復雜的過程。他主要包括：數據變化類型、物理結構設計、邏輯結構設計、數據類型、數據處理、表結構設計等組成。其中數據變化類型中就包含了靜態數據、動態數據、供電運行歷史數據。數據庫中包含了實時數據庫和歷史數據庫。實時數據庫主要是完成靜態數據的管理，其中主要包括基本信息庫和網絡信息管理庫、實時信息庫、設備及其參數信息庫等，為分布式內存數據庫，采用的是通過磁盤完成的持久性存儲。而歷史數據庫主要是通過SQL、SERVER.實現的。在數據類型方面，主要包括基本的數據類型、特殊數據類型和缺省值構成。并通過數據計算、數據轉發、數據存儲、表表生成、系統校時等功能對系統數據進行處理。對于表結構設計而言，表是SQL SERVER的重中之重，是存放所有數據庫文件、系統配置文件的場所。對于數據庫的設計意義重大。

5.人機界面設計

人機界面設計的主要內容包括：數據及參數的查詢、實時告警、事故追憶、保護信息四個部分。其中界面主要顯示的內容有：當地/遠方控制的選擇、信號復歸；保護裝置的投入和退出；設備運行/檢修的設置；變壓器分接位置的控制；控制閉鎖的設定；報警的界限、設置與退斷路器及隔離開關的操作；手動/自動設置；保護類型的選擇及定值的更改；運行操作人員密碼的更改；幫助值班人員妥善處理事故；各種報表和負荷曲線；值班記錄；退出運行的設備和裝置的保護配置；保護整定值；變電站內一次設備的運行情況；事件的順序記錄；系統的實時運行參數；系統的主接線；事故記錄；報警畫面與提示信息；控制系統的配置等。人機界面的最大優勢是值班人員可以隨時、全面地了解供電系統及變電站的運行情況。其次，數據及參數的查詢包括告警信息的查詢、數據的查詢、實時曲線的查詢、歷史曲線的查詢、設備參數的查詢五個方面且對每個方面都在該設計系統中有較為詳細的說明和操作步驟。再次，實時告警是分析告誡時間的同時，并對告誡事件的結果進行處理并給用戶提供相應的處理系統情況的事件信息。同時記錄事故發生前后的運行情況，對事故的原因進行分析追憶。最后，對保護信息的操作和瀏覽進行保護信息的管理。

6.結語

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

參考文獻：

[1]張明君，拜洪濤.電力系統微機保護.北京:冶金工業出版社,2002，58-63

[2]張宇輝.電力系統微型計算機繼電保護.北京:中國電力出版社,2000，201-215

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關鍵詞計量；數據采集；網絡系統

1引言

安鋼計量信息平臺系統設計包括系統總體設計和詳細設計，包括硬件及軟件兩部分，主要描述的是該系統的組成與運行過程。按照計量信息需求及的實際情況，系統采用瀏覽器/Web/數據庫服務器三層分布式結構。計量信息共享平臺是一個人機對話系統，從物理機構上看，它主要是由計算機、硬件設備、軟件、數據和用戶組成。

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

2體系結構設計

本信息共享平臺采用三層B/S結構，B/S結構中只安裝一個服務器，而客戶端采用瀏覽器運行軟件。在數據管理層和用戶界面增加了一層結構，稱為中間件，使整個體系結構分為三層。中間件主要提供以下功能：負責客戶機與服務器、服務器與服務器間的連接與通訊，實現應用與數據庫的高效連接。這種三層結構在層與層之間相互獨立，任何一層的改變不會影響其它層的功能。

3系統總體設計

圖1系統功能結構圖

根據系統的要求，在建立計量信息共享平臺之前，首先做好數據的采集工作。統一數據是建立信息共享平臺的基礎。在計量信息共享平臺上，數據層是基礎，通過數據的共享和交換處理形成信息，然后利用技術手段把信息總結、分類和歸納形成知識層，在此之上提供管理與決策支撐。根據系統的需求分析，確定系統的功能如下：基礎數據、電能計量、動力量數據處理、軌道衡數據處理、工作計劃、供應處數據、管理查詢、權限管理、設備維護、設備信息、生產數據、實時監控、數據查詢、數據維護、采集數據上傳、原始數據查詢、組織機構等功能。整個系統的功能結構圖如圖1所示。

4整體網絡方案設計

安鋼計量信息共享平臺的建設，首先是網絡系統的建設，整體網絡采用千兆義太網技術，在硬件網絡布線設計上采用了分層的結構，分為：核心層、匯聚層、接入層。

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

圖2安鋼計量數據網絡拓撲結構

5軟件詳細設計

5.1軟件平臺設計

操作系統：選用MSWindows2000高級服務器；數據庫系統：選用MSSQL2000；系統采用三層B/S的邏輯體系結構，前端用戶界面為瀏覽器。在數據庫和前端業務界面之間為業務邏輯層。采用微軟.NET框架開發。對外的服務功能以Web服務的形式提供。

5.2信息共享平臺整體結構設計

從邏輯功能角度分析，把該系統分為應用系統和支撐系統兩大部分。支撐系統是整個系統繼承的物質基礎，包括計算機系統、通訊網絡系統、數據庫系統和工具層。應用系統是建立在支撐系統之上，根據在子系統中的作用領域又分為計量數據管理系統和現場數據采集兩個應用子系統，兩者之間通過支撐系統的網絡通訊系統實現物理集成，通過數據庫系統實現信息集成。系統基本結構圖如圖3所示。

5.3數據采集層系統設計

數據采集層完成現場數據的采集，包括能源量采集系統的升級，物資量采集軟件的編制與更新，它是信息共享平臺的數據來源。

能源量采集網絡采用”893”單總線結構。硬件上把所有能源量計量網絡劃分為四個小的子網絡，每個網絡設一個數據采集子站，由子站完成各子網內的數據采集，子站就近通過光纖在義太網上進行數據交換和網絡控制，同時設立一個中心站完成數據的匯總、分析和網絡傳輸。軟件使用北京亞控公司的組態王軟件對能源量采集系統進行開發。對電量采集數據，使用自編的數據采集軟件把全部電站的結算電表數據實時采入計算機數據庫，并進入數據中心數據平臺，由數據中心按不同用戶的需要對授權用戶提供數據查詢與監控。物資量采集程序開發工具使用Delphi6.0+MSDE數據庫進行開發，完成數據采集任務，并存入本地采集站的數據庫中，由遠程數據庫服務器通過“存儲過程”完成將本地的數據上傳到數據庫服務器，經過加工、處理后提供和授權用戶查詢。

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

圖3系統基本結構圖

5.4管理層系統設計

管理層完成對現場計量數據的采集和管理、分析與應用等功能，整個系統采用三層B/S模式結構，數據存儲部分由SQLServer2000完成，業務邏輯層使用開發完成，表示層使用完成開發。系統主要完成系統中提供的能源量及物資量數據的歸類、處理、及相關功能的實現，是信息共享平臺的主要部分。

5.5支撐系統設計

被分為四個層次：計算機層、通訊網絡層、數據庫層、工具層。

工具層介于應用系統和計算機網絡/數據庫系統之間的軟件工具的集合。包括開發工具和集成工具。數據庫層是計量數據網絡系統中所使用的數據庫系統，處于通訊網絡層之上，在計算機網絡的支持下，為應用系統提供信息存儲、管理、共享和集成的手段。本系統涉及數據采集系統的本地數據庫及管理信息系統的數據庫。計量信息共享平臺均采用關系模型。數據庫的設計關鍵是表的設計，信息共享平臺應用的數據庫表有兩種：本地數據庫表；管理層數據庫表。通訊網絡層是計量數據網絡系統中數據通訊的載體和樞紐，計量信息共享平臺通過完落系統，是計算機之間、計算機與計量設備之間連接，實現了整個系統的網絡集成，支持和保障了計量數據網絡系統的信息集成。采用混合型網絡拓撲結構，TCP/IP協議。計算機層是支撐系統的底層。本系統要求客戶端計算機為PⅢ以上，安裝Windows2000Professionnal；服務器設計為雙冗余、群集方式，運行MicrosoftWindows2000AdvanceServer。

5.6人機監控界面設計

監控畫面是人機交互的界面，一個軟件系統是否成功，最終的檢查標準是它能否使用戶感到滿意。本系統人機交互包括兩個方面：一方面是人對系統的輸入，包括向系統下達的命令，提供的命令參數和系統所需要的其它輸入信息；另一方面是系統向人提供信息，即輸出。輸出信息一般有三種：提示信息；系統向人報告的計算或處理結果；系統對輸入操作的反饋信息。本著使用簡便、界面一致、及時反饋與美觀的原則，結合計量信息共享平臺的功能需求，應用面向對象的方法進行系統的人機界面設計。

6結束語

以上詳細論述了安鋼計量信息平臺的總體設計和詳細設計，將整個系統按照橫向和縱向分層介紹，采用具體的方案設計了安鋼信息計量平臺。該系統在實際中得以很好的應用。

參考文獻

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[6]王春海，張曉莉，王金珠.企業網絡應用解決方案——從需求分析到配置管理.［M］北京：兵器工業出版社，2006.79~99

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[關鍵詞]平衡機器人 系統控制界面設計

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

正文：

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

1.研究現狀

1.1 國外研究現狀

國外康復機器人起步早，投入資金充足，目前已經形成了產業鏈，歐洲早在2000年就取得了康復訓練器的進展。

現在國外市面上已經有著幾款不俗的平衡康復機器人可供選購，下面就對他們進行介紹：

①意大利Tecnobody公司研發的Tecnobody PK254P：

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

②德國的Zebris公司研制的平衡訓練器POSTUROMED（如圖1）：

POSTUROMED是一種神經矯形治療裝置。是利用其不穩定性和可調節性，用以治療和訓練病理性身體姿勢改變的設備，尤其是側重對身體承重關節的功能性不穩定的訓練。POSTUROMED可應用于神經康復，疼痛的治療，平衡能力及感覺運動的訓練，達到以下目的：（1）身體承重關節的功能穩定性。（2）部分的疼痛治療，尤其是影響到運動系統的慢性背部和姿勢性的疼痛。（3）預防性的協調功能訓練。

系統通過交互式訓練與姿勢本體感覺的治療緊密結合在一起，有嚴格的姿勢訓練原則。通過從簡單到復雜的七個治療與階段，使治療效果達到最大化。可以調節的不穩定表面治療對于治療病理性的姿勢反應度和關節活動功能的不穩定性有著良好的效果。

1.2 國內研究現狀

近幾年國內的一些大學也開始相關研發然而國內研究還與國外有著較大差距，尚沒有類似國外biodex balance_sd集平衡測試、平衡訓練與一體的，人機交互較好的平衡康復機器人的出現，在平衡測試和訓練的理論研究方面也略顯不足，國內大多還停留在針對國外現有平衡測試儀信度和效度的研究上，在平衡測試方法上也沒有形成統一的平衡測試標準。

①Sway 機器人

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

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

1.3 目前的發展現狀總結

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

（1）康復訓練較為被動，模式單調枯燥。

（2）測試、訓練模式單一，過分依賴醫師。

（3）缺乏康復理論的指導。

而我國的平衡康復機器人較國外還有一定的差距，雖然已經有相當一部分國產康復機器人投入市場且性價比較高，但是在功能和結構上還有如下缺陷：

（1）平衡訓練模塊薄弱

（2）動態平衡功能不足

2.平衡訓練系統設計的基本原則

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

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

（3）經濟性原則：所設計的平衡功能測試評估和訓練系統能否廣泛的推廣很大程度上取決于下平衡功能測試評估和訓練系統是否有較為適合的經濟成本。目前很多國外生產的平衡功能測試評估和訓練系統由于造價成本過高導致其應用范圍只局限于大型的醫療機構，而限制了平衡訓練系統在國內的進一步推廣。因而從降低成本的角度上來說，設計該平衡訓練系統時，在保證有效性的基礎上，應該盡可能的簡化機構，并且使用合適的材料。

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

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

（6）標準化、系列化、通用化原則：標準化，系列化，通用化簡稱為“三化”。“三化”是我國現行的一項很重要的技術政策，在機械設計中要認真貫徹執行。標準化是指將產品（特別是零部件）的質量，規格，性能，結構等方面的技術指標加以統一規定并作為標準來執行。貫徹“三化”的好處主要是：減輕了設計開發的工作量，提高了設計質量，同時也縮短生產周期；減少了刀具和量具的規格，更有利于設計與制造，也降低了生產成本；便于組織標準件的規模化，專門化，易于保證產品質量，節約材料，降低成本；提高互換性，便于維修；便于國家的宏觀管理與調控以及內，外貿易；便于評價產品質量，解決經濟糾紛。

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

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

3.機器人控制系統方案設計

3.1 平衡機器人的工作原理

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

4.機器人控制系統總體方案---基于labview的控制軟件設計

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

4.1 平衡系統人機界面設計

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

（1）迷宮控制

迷宮控制訓練模式能夠讓病患在靜態環境和動態環境迷宮中隨著一可重復生成的型態移動，如圖6所示。基本調節模式與穩定度極限相似。使用者可根據自身的情況，隨意調整迷宮等級以創造簡單或復雜的環境來操縱。由靜態模式改變至動態模式會加速其康復進程。打分是以百分比為基礎且等于所有擊中目標數/總的設定目標數。

（7）隨機控制

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

（8）測試模式

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

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

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

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

5.結論

本文旨在設計一款能夠進行訓練與測試的平衡機器人，并實現對它的系統控制研究。在對國內外平衡機器人發展現狀研究的基礎上，結合目前平衡的一些原理及訓練方法，提出了平衡機器人，并闡述了其控制系統設計的全過程。主要完成的內容如下：

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

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

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

參考文獻

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關鍵詞：高校體育；體育教學；教學改革；網絡教育；網絡課程

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

網絡課程作為信息時代的產物，為高校體育教育的發展和質量提高創造了極為有利的條件。面對新世紀的挑戰，教育部開始實施新世紀高等教育教學改革工程。基于此，我們設計和開發了高校體育教育網絡課程，對網絡環境下的高校體育網絡教學模式進行探索與實踐，希冀給傳統的高校體育教學模式的改革帶來一些啟示與思考。

1 高校體育教學網絡課程的設計思想

1．1　設計高校體育教學網絡課程的基本指導思想

1．1．1　應重視對課程的二次開發 網絡課程不應是書本內容、傳統課程的搬家，或者僅僅是傳統課程的多媒體化和網絡化，而應成為能夠體現網絡多媒體技術優勢的網絡課程。課程內容的選擇應該按照網絡課程的特點，對教學內容進行理解、消化和篩選。

1．1．2　交互性要強　注意通過多媒體和網絡，實現師生交互、生生交互和人機交互，使網絡課程所表現出來的教材既生動，又有很強的交互性，從而構建一個豐富多彩的課程學習環境。

1．1．3　靈活多樣的學習模式 采用同步教學或分布式異步教學模式，學生可以隨時隨地選擇不同的教學內容進行自主學習。

1．1．4　教學資源庫的資源要豐富 在網絡課程學習時，學生和教師之間存在著時間和空間上的分離。這樣，教學資源庫便成為學生直接的和主要的學習途徑。因此，教學資源庫一定要豐富多彩，滿足學生的學習需求。

1．1．5　方便使用 網絡課程不應該含有復雜的操作技巧，使得學生上網后就能夠方便地進入任何內容。這就要求網絡課程的人機界面設計要高度的人性化。

1．2　設計高校體育教學網絡課程的基本原則

1．2．1 以方便學生學習為根本原則 學生是學習的主體。建設體育教學網絡課程的目的就在于便于學生學習。因此，設計網絡課程時，必須根據大學生身心發展的特點和他們文化層次較高的優勢，充分分析學生的各種需求，一切以最大程度地方便學生的學習作為根本的出發點。

1．2．2　突出體育運動的特點 體育運動的特點在于它的運動性和實踐性。運動性指的是無論是那類項目的教學活動，都牽涉到身體運動。這個特點就決定了體育教學網絡課程不同于別的課程，要通過身體的運動使學生學習運動，學會運動。實踐性指的是學生僅僅通過網絡課程學習并不能夠完全掌握學習內容，尚需要通過親身的運動實踐去學習，去體會，不斷地發現錯誤，糾正錯誤，才能完全掌握學習內容。這兩個特點決定了體育教學網絡課程的展示手段必須要多樣化，既要有相關知識的介紹，又要通過動作錄象、動畫和動作分析和解析加深學生對運動技術的理解，同時要求教師通過相應的交互手段加強對學生運動實踐環節的指導。

2　體育教學網絡課程的設計和開發

2．1　分析與選題　從下述三個方面論證網絡課程開發的必要性，以確定網絡課程的選題和定位問題。

2．1．1　社會的需求　網絡教學是最重要的現代教育手段，是時代和社會發展到今天的必然。而體育教學網絡課程在國內甚少。有必要對此進行嘗試。

2．1．2　學生的需求　隨著大學生課程數量的不斷增多，各門課程的課時數不斷壓縮。因此，在更為有限的學時中要掌握更多的學習內容，必須在課堂教學之外，輔助以先進的網絡教學手段。同時，大學教育不僅僅讓學生學會知識，更重要的是，要讓學生學會學習。開發體育教學網絡課程正是順應這個潮流。不僅可作為常規教學的重要輔助手段，更可以提供學生自主學習和終生學習的場所。

2．1．3 可行性 我們申請到廣東省教育廳重點科研課題《高校公共體育多媒體教學開發與應用》和暨南大學科研課題《暨南大學體育教學網絡資源庫》建設。我們以此課題作為基礎，加之學校具有比較先進的網絡教育設備，學科具有一支專業基礎扎實并具有敬業精神的教師隊伍。這些都為建設高校體育教學網絡課程提供了很好的平臺和強力保證。

2．2　腳本的撰寫

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

2．2．2　制作腳本的撰寫 通過制作腳本，才能將各知識主題的超媒體結構中的各種媒體表現形式、策略、情境變為現實的網絡學習環境，變為現實的文本、音頻、視頻、動畫、虛擬現實和多媒體應用程序，集成于Web應用程序之中。同時在這階段，開發出各種公用的認知工具和教學管理工具。

2．3　體育教學網絡課程的結構設計

2．3．1　結構設計　結構設計是網絡課程設計的重要工作，它包括功能設計和知識結構設計。功能設計的基本原則是滿足使用者的需求，使用方便。知識結構設計應以有利于體現教學內容的層次體系并有利于實現個別化學習，有利于培養學生的發散和創造性思維。

2．3．2　知識結構設計 主要內容以三級結構形式反映。主頁面是一級結構(一級頁面)，列有總目錄，包括田徑、籃球、排球、足球、乒乓球、網球、武術等一系列的運動項目。從一級頁面的總目錄點擊各項目，進入二級結構，即各單項頁面。單項頁面列有本項目的細分章節內容，由此點擊進入三級結構，該頁面是主要學習內容細分的頁面，點擊進入具體學習內容。每級頁面都設有轉入其它頁面的導航鍵，以便于學生學習其它技術動作及知識點的查詢。

2．3．3　功能結構設計 功能設計的總原則是滿足使用者的各種需求。鑒于體育課程學習的運動性特征，我們在主要教學內容均以視頻教學為主，拍攝健將級專業人員的技術動作，配合聲音解釋，尤其注意結合慢動作解析，配音來講解該技術動作方法、要點、難點、易反錯誤與糾正方法、練習方法，提高學生的學習效果。在籃球、排球等技戰術教學時，運用FLash等工具，并輔之配音解釋，顯示具體戰術的動態變化。

2．4　導航設計　導航設計是網絡課程的重要部分，良好的導航可方便學習者進入學習，減少其他信息的干擾，提高學習效率。簡單明了的導航表現為信息服務分類的明晰、導航策略的簡單易學，整個站點的頁面保持統一的導航策略，會使學習者迅速進入到學習中去，減少信息迷航的可能。根據需要，可以采用多種導航方式如線索導航、瀏覽導航并輔之以聲音導

航的方式，這些導航方式的選擇主要依是否方便學生學習而定。網絡課程學習中，學習者是主動的探索者，學習內容、學習進度、學習過程由學習者自己掌握，如果學習者在學習過程中缺乏教師的指導，易發生迷航，因而，設計導航尤為重要。常用的導航方式有：演示導航、檢索導航、瀏覽導航、線索導航、書簽導航、菜單導航等。

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

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

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

3　總結與展望

體育教學網絡課程的建設是基于互聯網的教學的重要組成部分，是實施現代遠程教育工程，形成開放式教育網絡，構建終身教育和終生體育體系，建立全民教育教學資源的重要環節。我們通過組織高校體育教學網絡課程的建設，對體育教學網絡課程的建設積累了一些經驗，希冀拋磚引玉，吸引更多的專業人員投身到體育教學網絡課程的建設。

我們相信，隨著人們對網絡課程認識的不斷深化，以及互聯網技術、多媒體技術的不斷發展，體育教學網絡課程必將迎來它的高速發展時代。

投稿日期：2005－11－16

基金項目：廣東省“十五”規劃課題，全國高校論文報告會獲一等獎。

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1.課題名稱：

鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發

2.項目研究背景：

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

編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比，新增內容約占15%，有重大修訂的內容約占35%，保持和基本保持原規范內容的部分約占50%，規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗，借鑒了國外先進標準技術。

3.項目研究意義：

建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，對發展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結構計算牽扯的數學公式較多，并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經濟進一步發展，城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化，更加劇了房屋設計的復雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣，結構軟件開發就顯得尤為重要。

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

4.文獻研究概況

在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的，做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。

建筑結構設計統一標準(gbj68-84)該標準是為了合理地統一各類材料的建筑結構設計的基本原則，是制定工業與民用建筑結構荷載規范、鋼結構、薄壁型鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構等設計規范以及地基基礎和建筑抗震等設計規范應遵守的準則，這些規范均應按本標準的要求制定相應的具體規定。制定其它土木工程結構設計規范時，可參照此標準規定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結構，以及組成結構的構件和基礎;適用于結構的使用階段，以及結構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現代結構可靠性設計理論，采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法分析確定，即將各種影響結構可靠性的因素都視為隨機變量，使設計的概念和方法都建立在統計數學的基礎上，并以主要根據統計分析確定的失效概率來度量結構的可靠性，屬于“概率設計法”，這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結構設計方法發展的總趨勢，而我國在設計規范(或標準)中采用概率極限狀態設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。

結構的作用效應常見的作用效應有：

1.內力。

軸向力，即作用引起的結構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;

剪力，即作用引起的結構或構件某一截面上的切向力;

彎矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的內力矩;

扭矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。

2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。

5.變形。作用引起的結構或構件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。

6.應變：如線應變、剪應變和主應變等。

極限狀態整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態可分為兩類：

1.承載能力極限狀態。結構或結構構件達到最大承載能力或達到不適于繼續承載的變形的極限狀態：

(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);

(2)結構構件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續承載;(3)結構轉變為機動體系;

(4)結構或結構構件喪失穩定(如壓屈等)。

2.正常使用極限狀態。結構或結構構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態。出現下列狀態之一時，即認為超過了正常使用極限狀態：

(1)影響正常使用或外觀的變形;

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態。

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

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

面向對象編程

使創建windows程序較為容易的關鍵技術是面向對象編程，或oop。這種技術可以創建可重用組建，它是程序的組成模塊。

幾個定義

控件提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標簽和命令按鈕。

事件由用戶或操作系統引發的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標、一段時間的限制，或從端口接收數據。

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

對象程序的基本元素，它含有定義其特征的屬性，定義其任務和識別它可以響應的事件的方法。控件和窗體是visualbasic中所有對象的示例。

過程為完成任務而編寫的代碼段。過程通常用于響應特定的事件。

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

5.設計主要內容

本軟件適用于現澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設計。畢業設計要完成的工作包括：

1.平面鋼架分析程序的改造

對結構力學教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求：

(1)編寫自動生成節點坐標和單元節點編號的程序，或以圖形方式輸入計算簡圖。

(2)修改程序，使之適合多工況內力計算;(3)根據輸入、輸出數據的特點，設計適當的人機界面。輸出應可選的顯示各構件端力和內力圖。

2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構的構件設計程序

(1)根據有關的規范，應明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風荷載和地震作用等)的計算方法，在次基礎上編寫自動生成各種荷載作用下的結點荷載和單元荷載的程序。

地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經驗公式確定。

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

對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調幅。

(3)在(2)中產生的桿端力文件基礎上，分別計算各種可能的荷載組合下，梁、柱控制截面的內力。計算結果存放在適當的文件中。

(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合，同時給出截面配筋。

梁、柱截面配筋的確定應考慮抗震設計的要求。

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

4.撓度。構件軸線或中面上某點在彎短作用平面內垂直于軸線或中面的線位移。

(5)部分編程較熟練的同學可根據計算結果和構造規定，用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。

5.成果形式

本畢業設計的成果應包括：

1.可運行的、并能給出正確計算結果的源程序

在存放源程序的軟盤中，應至少有一個算例的數據文件，可在基本不需另外鍵入數據的前提下，顯示正確地運行結果。

2.軟件使用手冊

這是為用戶準備的關于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。

3.軟件說明書

這是軟件作者的工作檔案，是軟件維護的基本資料。其中應包括：

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

(2)程序的結構：模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關系及各模塊的功能;

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

(5)部分編程較熟練的同學可遞交梁、柱配筋圖紙一張。

4.對自己所編程序的評價

(1)對算例計算結果的合理性進行必要的分析;

(2)總結軟件設計過程中的經驗和及教訓，提出設計改進意見。

以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外，其余均用計算機打印。

6.進度計劃

第一周畢業實習，參觀工程，收集資料。

第二周需求分析：描述計算機模型，編些初步的軟件說明書。

第三周軟件設計：選擇模塊劃分的方案

第四周模塊設計：數據輸入界面設計(梁柱截面數據)

或數據輸入界面設計(可視化圖形輸入)

第五周數據輸入界面設計(框架數據、附加荷載)

第六周模塊設計：荷載計算(恒載、活載)，相應的內力計算

第七周荷載計算(風荷載、地震作用)，相應的內力計算

第八周模塊設計：梁配筋計算

第九周梁荷載組合，確定梁配筋

第十周梁荷載組合，確定梁配筋

第十一周模塊設計：柱配筋計算

第十二周柱荷載組合，確定柱配筋

第十三周柱荷載組合，確定柱配筋

第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;

第十五周軟件測試

第十六周整理源程序，編寫軟件說明數和用戶手冊