传感技术实验设计论文范文第1篇
摘要:根据工程管理类专业的特点,以项目管理应用为主线,以项目管理目标为核心,综合运用合同管理、招投标管理、工程进度管理、工程质量管理、工程成本管理等相关内容的知识,提出了建立项目管理综合实验教学体系的思想,以PowerOn系统为基础,构建了项目管理综合实验平台,并进行了初步的实验教学实践和探索。
关键词:工程管理;项目管理;教学平台,实验教学;改革
作者简介:杨太华(1963-),男,贵州仁怀人,上海电力学院经济与管理学院,副教授。(上海?200090)郑庆华(1964-),女,四川宜宾人,同济大学经济与管理学院,讲师。(上海?200092)
基金项目:本文系上海电力学院教改项目(项目编号:A-2801-12-007、3-1-11、SYJG11-24)的研究成果。
随着社会经济的不断发展,企业和社会对大学毕业生的综合素质提出了更高的要求,改革传统的教学模式和教学方法,培养学生的实践能力和创新能力是目前本科教育的一项十分迫切而重要的任务。[1]实验教学是本科教学的组成部分,在培养和提高学生的创新能力方面起着重要作用。[2-5]“项目管理”是一门综合性的应用课程,在工程管理类专业的教学计划中,虽然把“建设工程合同管理”、“技术经济学”、“工程估价”等主干课程都安排有相应的实践教学内容,但是这些实践内容大多数是相互独立的,而且缺乏创新性和综合性设计。为此,我们提出建立项目管理综合实验平台的设想,目的就是要培养学生的综合创新能力和实践能力。[6-9]本文将从构建项目管理综合实验体系的组成入手,探讨工程管理类专业项目管理实验教学改革。
一、综合实验组成
从项目管理实验教学改革的目标出发,我们以项目管理应用为主线,以项目管理目标为核心,综合考虑“招投标与合同管理”、“工程造价”、“技术经济学”等相关课程的教学内容,配置相关教学软件,通过项目管理计算机操作平台开展实验教学设计。综合实验教学内容包含以下几个方面。
1.项目招投标管理
项目招投标管理是通过招投标模拟系统将招标、投标过程集中在短时间内完成。借鉴项目管理沙盘模拟教学的思路,我们首先将学生按实验小组进行编排,每个小组承担不同的实验内容,主要是结合工程项目管理实例,每个学生都是其中的一个角色(如业主、招标人、投标人、政府主管部门、评标委员会等),完成各自的工作职能,真正体验招投标过程。
2.项目进度管理
项目进度管理的总目标是确保项目的既定工期目标的实现,或在保证项目质量和不增加施工实际成本的前提下,适当缩短项目工期。项目进度管理的方法主要是规划、控制和协调。实验中,规划主要指总进度控制目标规划和分进度控制目标规划。控制是指在项目实施过程中,进行实际进度与目标进度的比对,监控偏差并及时采取措施进行调整。协调是指协调与项目进度有关的单位、部门和工作队组之间的进度关系。
3.项目采购管理
采购管理是项目管理的一个重要内容,采购管理不是简单的信息记录,更重要的是要将业务过程进行串联与管理,包括从系统外部获得货物和服务的整个采办过程。在实验中,项目采购管理实验包括:根据材料、设备、机具资源需求计划,结合相关流程,通过信息化管理完成对材料、设备、机具的请购,对请购单审查、招投标、合同变更、合同支付、到货、到货检查,以及设备监造、检验、不合格项处理等过程。
4.项目质量管理
项目质量管理是在企业层面的质量管理模块下展开,以保证企业质量管理体系在各职能部门和项目部的贯彻执行,同时将各项目部的质量管理数据汇总,以便于查询和统计分析。项目部层面的质量管理由质量保证(QA)、质量控制(QC)、质量策划、质量过程管理、统计分析和PDCA组成。
实验教学中的质量管理模块,配置了多个行业的验评规范,其中包括验评表格等,并且通过项目实例得到应用。
5.项目沟通与协调管理
项目沟通与协调管理是项目管理中的重要环节,其工作流程的确定有助于实现规范化和标准化的信息交流系统,同时有效的沟通有助于规避和及时发现并解决项目隐患,节约项目资源。项目沟通与协调管理通过信息系统来实现。信息交流贯彻管理过程的方方面面,不仅将各种管理职能关联起来,而且将项目组织内部与外部环境联系起来,有助于达成富有成效的领导和积极的工作环境。
6.项目费用管理
项目的费用管理是基于费用科目和费用类型构建的费用工作表进行项目费用跟踪、控制和管理的,如图1所示。
7.文档、竣工资料管理
工程项目在实施过程中形成了大量的文档资料,这些信息的查找和保存非常困难,教学实验操作系统将企业及各个项目的文档资料集中在一个统一的平台上,将竣工资料的移交和档案管理模块密切联系在一起,从而建立起同时管理项目文档的新模式,把项目文档管理融入日常工作中,实现电子档案移交。
8.项目HSE管理
HSE管理,即健康安全环境管理。其目的在于,对工程建设项目的安全文明施工和环境状况进行有效的控制和标准化管理,以实现安健环管理活动台账管理、新进员工安全教育培训、作业危险源控制、安全检查及安全整改、违章处罚、安全事故处理、特种作业人员登记、特种设备统计、安全风险评估、安全报表等功能。
9.项目风险管理
试验中,项目风险管理由三个模块组成,包括风险识别、风险预警和风险规避。借助风险管理系统可以形成一种度量和控制的有效机制,也就可以在绝大多数风险形成破坏之前,对项目提出警示。目前,大多数企业把这一内容归入安全环境管理内,在教学实验中,我们仍单列。
二、项目管理综合实验教学体系构建
项目管理综合实验教学体系的构建是工程管理类专业开展实验教学的基础,主要任务是将项目管理各个实验教学内容有机地结合在一起,为学生学习搭建统一的实验平台,通过实验,以达到培养和提高学生创新能力和实践技能的目的。本项教学改革主要从软硬件建设和教学方案设计来构建项目管理综合实验教学体系。
1.综合实验平台建设
综合实验教学平台是工程管理类专业项目管理创新实践的重要设施,包括软件和硬件两部分,如图2所示。硬件是由一台中央服务器、80台计算机、演示投影仪构成的多媒体计算机网络平台。主要以PowerOn系统为主的多种工程项目管理软件组成,该系统由上海电力学院与企业合作共建。该实验室操作平台可以完成工程项目的招投标、进度管理、成本管理、质量管理、风险管理和资源管理等多项任务,并配置有供自行研究开发项目管理软件的数据接口,供多个项目管理主体同时使用的信息系统操作平台。
2.综合实验教学方案设计
项目管理综合创新实验教学方案的设计是本教学改革的核心。按照工程管理类专业本科培养计划,综合实验必须在两周内完成。为了让学生把项目管理的知识加以综合,完成上述较为复杂的项目管理策划、目标控制和管理等工作,我们将学生分成若干综合实验小组,每组约5~6人,指导教师为每个小组布置不同的实验题目,并提出实验的任务、目的和要求,发给每人实验操作平台指导书并交代注意事项,对如何完成实验题目,只给出一定的提示和引导。学生实验前要求预习相关的课程内容,实验过程中,自己根据指导教师提出的任务和要求,积极主动地参与实验、思考、分析、讨论、查阅相关资料。经过小组讨论,并提出初步实验方案,指导教师审核其可行性,然后自行分工完成实验。每小组组长负责组织完成项目的计划编制、项目采购管理、项目合同支付与费用控制、文档管理等工作。这些工作的实验均要求在项目管理综合实验平台上完成。
3.综合实验指导书及评分标准
根据课程实验教学方案,以及学生对项目管理综合实验情况的教学效果,逐年改进和完善实验指导书和评分标准。
(1)实验指导书。主要包括实验目的、实验要求、实验内容、操作步骤、操作说明、实验报告模板和实验操作注意事项。实验指导书将该实验分为两个阶段:一是熟悉操作系统。该阶段的目的是熟悉综合实验平台的功能及配置,熟悉项目管理软件的运行环境,为正式开展实验做准备。二是项目管理案例选择。该阶段的目的是提出创新的实验方案,并完成项目管理案例工作,按照实验指导书中提供的规范图表及报告模板完成实验任务。
(2)实验评分标准。主要包括考核方式和评分标准表。该实验教学的目的在于考察学生对项目管理及相关课程理论知识的掌握和综合应用能力,即考察学生的实践能力,因此,对“创新设计”的要求降低,而将“项目管理知识的综合应用能力”权重指标提高。
三、教学实践
1.项目管理综合实验教学的实施
受实验条件和教学课时的限制,加之学生人数较多,综合实验教学内容较多,因此,指导教师必须科学组织和精心安排实施,确保实验教学质量。我们在教学实践过程中,着重加强了实验过程的监督和管理,主要做好如下几个方面的工作:
(1)充分做好实验准备工作。指导教师根据每个小组的实验方案,制定科学的实验进度计划,并督促和跟踪学生按计划实施,保证实验教学顺利完成。
(2)加强实验过程的指导。指导教师要对实验设计的目的和各个实验环节有清晰的认识,同时要熟练所有实验操作步骤。整个综合实验教学流程如图3所示。在整个综合实验过程中,既要发挥学生的主观能动性,又要不失时机地对学生加以引导,从而保证实验的顺利进行。
(3)实验教学的协调管理。由于项目管理综合实验主要依靠计算机系统,其设备仪器的台数和运行状态要想满足实验要求,指导教师必须充分利用现有设备,协调好学生的实际使用时间,保证各组学生实验工作的顺利开展。
(4)实验室的安全教育。主要由实验室管理人员负责,实验指导教师给予配合。主要是在实验前对他们进行一次系统的安全知识讲解,以及相关设备操作的培训,使学生在实验过程中既有安全操作的意识,又能保证实验的顺利开展。
2.教学效果分析
实施项目管理综合实验,对学生更系统、更深入的了解项目管理相关知识,将课堂上所学的理论知识综合运用,具有较好的教学效果。主要表现在:
(1)提高了学生的实践能力和综合素质。综合实验锻炼了学生的动手能力、观察能力和分析能力,也提升了学生的综合实践能力,让学生在实验过程中亲身体验到分工合作的团队精神,也使学生协调处理组织关系的能力得到提高。实验教学的开展,激发了学生的主动性和创新性,有利于培养具有开拓意识和创新能力的新型人才。这从他们的实验总结报告中就能够反映出来。
(2)学生综合业务能力和工程实践能力得到较大提高。通过案例综合实验操作和专业实践使学生受到比较完整的项目管理实践锻炼,不仅拓宽了学生的知识面,理论联系实际,学生解决实际问题的能力也得到了提高。
(3)实验教学方式多样化。主要体现在教学手段和方法上,采用计算机网络系统,使多个项目管理实验教学内容通过模块化集成,实现了在一个计算机服务器上同时操作若干台终端设备,学生通过网络操作可以自由选择或吸取其他实验内容的相关知识,使教学形式生动形象,更加有利于学生理解、记忆。目前,这一教学改革成果已逐步在工程管理类专业的项目管理综合实验课程教学中得到应用。
(4)项目管理综合实验教学,使教师业务水平得到提高。教学改革与实践使教师、学生可以互相交流,教师从学生的创新性思维中得到启发,在专业理论上、工程项目模拟实践上得到提高,双方形成了良性的互动。同时也为综合实验教学的改进和完善提供了思路和方法。
四、结语
“项目管理”是工程管理类专业的主干课程,其课程体系综合集成了“建设工程合同管理”、“招投标”、“建设工程施工”、“技术经济学”等多门课程的相关知识,学校与企业合作共同设计了项目管理综合实验操作平台,解决了项目管理的实践教学问题,为教师的授课提供了重要途径和手段。所涉及的实验内容都有很好的案例库作为实验教学的支撑,并配备先进的项目管理软件和网络系统等软硬件实验设施,提供了可操作的实验教学方案、教学指导书和评分考核标准。通过综合实验教学的实施,最终可实现各个课程内容的实践训练,涵盖了工程项目管理的主要知识领域,能够让学生充分理解并贯通课程内容。项目管理综合实验的教学效果表明,运用项目管理综合实验教学平台,开展项目管理的综合实验,可以较好的提高学生的实践能力和综合素质,使教学形式多样化,对于改进和完善教学实践提供了思路和方法。
参考文献:
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(责任编辑:孙晴)
传感技术实验设计论文范文第2篇
关键词:光纤光栅 传感 应用技术 应用前景
光纤光栅传感技术主要是以光信号的形式进行传输,光纤光栅传感技术从本质上来说不受电磁干扰,抗干扰能力强;光纤光栅传感器可以做到较小的体积,并可实现对轨道交通结构在无任何损伤的情况下进行安全合理的布设;采用波长编码的形式,可以实现准分布式实时监测;同时光纤光栅传感技术还具有精度高、可靠性高等优点,可以进行应力、应变、位移、加速度、温度等多种参量的实时监测[1]。光纤光栅传感器的反射光波长对温度、应变等外界环境因素敏感性高,因此能以高分辨率测量许多物理参数[2]。通过飞秒激光等技术,就可以实现低成本、大批量化的生产光纤光栅传感器。通过激光扫描等技术,就可以实时高精度的监测相关信息。光纤光栅传感技术可以利用一根光纤,通过串联的方式,实现多点位实时测量,在石油化工、电子信息、地质勘探等众多领域被广泛应用。
1光纤光栅传感的特点
光纤光栅传感器作为一种新型的传感器,其主要特点是可靠性强、精度高、受外界环境影响小、易于组建传感网络等,在石油化工、电子信息、地质勘探等领域应用广泛[3]。目前已有研究学者将光纤传感器技术应用于地震实时监测系统当中,并且取得了比较理想的效果。近几年来光纤光栅传感器应用越来越广泛,并逐步在目前市场上对现有的传统的电传感器进行了更新替代,与传统的电传感器相比较,光纤光栅传感器主要优点有以下几点。
(1)光纤自身纤细,具有经久耐用、安全可靠、性能十分稳定的特点。与其相对应的光纤光栅传感器具有非传导性、质量轻、可靠性强、精度高、受外界环境影响小、易于组建传感网络等特点,并对布置部位数和被测对象影响较小,易于埋设并对埋设对象基本无任何损伤。基于这些特点使光纤光栅传感器其更适合在煤炭勘测、电力设施监测、油库油站监测、矿下井下安全作业、气罐和油罐监测、隧道和桥梁冲击、振动阻尼、形状控制检测等恶劣、高风险的环境中进行实时监测工作。
(2)光纤光栅传感器具有故障率低、维护性强、性价比高、可靠性好、敏度高、寿命长等特点,并能在建筑物内部进行多位置的布设,并可以进行多参数的独立监测,对外提供实时监测信息。
(3)光纤光栅传感器的传感探头外形简洁、质量轻盈、材质柔软、安装便捷,可装设于各种复杂的环境和场所,埋设于隧道、桥梁等建筑物内部,对隧道、桥梁等建筑物内部进行冲击和形状控制进行连续实时监测,发现问题实时进行预警提示,及时进行人为干预,从而消除安全隐患,确保建筑物结构的完整性、安全性。光纤光栅传感器的传感探头性能稳定,重复性强。由于光纤光栅传感器的传感探头监测信息是通过波长进行编码,因此其不受光纤连接器耦合损耗和光源的光强波动等因素的干扰,光纤光栅传感器的传感探头抗干扰能力比较强。
2光纤光栅传感器的工作原理
通过光诱导作用下,在掺加锗材料的光纤中产生出了光栅效应,1978年,Hill等研究人员在进行实验时偶然发现了这一现象,世界上第一根光纤光栅从此被成功地制作出来[4]。大量的研究人员开始深入研究探索光纤光栅的基本原理、制作方法和光纤光栅技术的实际应用,并且进行了大量的技术改进和完善工作。石英是构成光纤的主要材料,主要是由芯层和包层组成,外层通过涂覆层进行保护。光纤光栅的种类比较繁多,其中最为典型的也是发展最早的光纤光栅就是光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG),FBG也是应用最广泛的光纤光栅之一。
与其他传统的传感设备相比,光纤光栅传感器主要是基于光纤传输的特性,它最早起源于光纤通信技术,通过多年的探索实践和应用研究,目前已经被广泛使用。 例如在石油化工、电子信息、地质勘探、土木和道路桥梁工程的检测中经常使用。光纤传感器中的光纤和一般通信中的光纤结构十分相似,分为3个部分:纤芯、包层和涂覆层。光纤纤芯以二氧化硅为主,基于全内反射物理原理,特定的光波会在纤芯中传输[5]。由于纤芯存在着光敏感这一特性,根据光源的不同,光纤折射率进而会随之进行相应的改变,因此温度、湿度、变形、张力发生变化的量测,可以通过光纤光栅中波长的变化,从而进行精准的量测。光纤光栅传感器结构非常简单,光纤光栅传感器可以做到较小的体积,光纤光栅传感器还具有可靠性强、精度高、防水性强、灵敏度高的特点,并且相比较其他类型的传感设备,光纤光栅传感器的稳定性好、可靠度高、受外界环境因素影响小、易于组建传感网络,在实际应用中可在建筑物内部进行多位置的布设,并可以进行多参数的独立实时监测,从而在复杂的建筑物结构中充分发挥其能力。
3光纤光栅传感技术的应用
20世纪末期,光纤光栅传感技术出现以后,并逐步进行了实践应用。由于光纤光栅传感技术具有可靠性强、精度高、防水性强、灵敏度高、受外界环境影响小、易于组建传感网络等特点,光纤光栅传感技术大规模地应用在洞室、隧道安全性、稳定性方面的监测,对洞室、隧道周围岩(土)体有影响的岩(土)体进行实时变形监测[6]。国内的北京品傲光电科技有限公司、武汉理工光科股份有限公司、上海波汇科技有限公司、国外的美国MOI、SmartFiber、加拿大FISO等科研机构和研发企业主要从事光纤光栅传感器的生产和应用研究。
3.1在土木工程中的应用
利用光纤光栅传感器对隧道、桥梁、建筑物等进行多点位实时监测,可以获取相关建筑物的载荷及健康状况信息。在土木工程建设过程中可以提前将光纤光栅传感器埋入相关建筑物的结构中,也可以等项目竣工后把光纤光栅传感器贴附于相关建筑物表面进行实时监测。通过串联组建传感网络的方式,可实现利用计算机对建筑物结构进行分布式的监测及远程数据信息的实时监控。
3.2在电力设施中的应用
在电力行业中,最典型的应用就是利用光纤光栅传感器测量高压变压器绕阻热点的温度,从而进行故障的诊断和预警,实时对电力设施的安全运行进行监测,保持电力设施在最佳功率状态下进行工作。
3.3在钢铁冶炼中的应用
在钢铁冶炼企业的钢液浇铸生产作业过程中,通过光纤光栅传感应用技术,研制出光纤漏渣检测装置对相关参数信息进行实时监测,可以有效防止钢液被氧化、提高生产加工产品的品质,防止在生产作业过程中铸坯出现质量问题及误判漏渣的问题。
3.4在生产过程中对设备安全性进行监测的应用
光纤光栅传感器是具有防火防爆特点的器件,性能安全、稳定、可靠。在企业生产过程中,利用光纤光栅传感器防火防爆特点和性能安全、稳定、可靠这一特性,可以对反应罐等高温高压状态的设备表面进行感温网格多点位的铺设,对反应罐等高温高压状态的设备的表面温度等特性进行实时监测,可相对精准地发现安全问题,及时进行预警,消除安全隐患,保证反应罐等高温高压状态的设备的正常工作。
3.5在河道湖泊遥感中的应用
通过光纤光栅水位传感器,对河道、湖泊及城市污水管网进行实时监测,监测数据相对传统传感器精度要更高,当水位发生变化时会引起FBG的拉伸或压缩,对水位进行实时的遥感遥测。
3.6在航空航海中的应用
光纤光栅传感器在航空、航海中应用比较广泛。在航空中,利用光纤光栅传感器对飞行装置的升空及降落、运行幅度、运行速度、加速情况、温度、湿度等信息进行实时监测。根据对飞行装置的监测参数要求,一般需要近百个传感器,因光纤光栅传感器质量轻盈、材质柔软、安装便捷,所以是最好的选择;光纤光栅传感器在航海中多用对船只的性能、运行速度、海浪对船只的冲击情况等进行实时监测。
4 光纤光栅技术应用前景
目前我国要求在石油勘探、电力设施、隧道、桥梁、轨道交通等消防方面配备消防安全预警信息化应用系统,光纤光栅传感技术作为新一代的传感技术具有可靠性强、精度高、防水性强、灵敏度高、受外界环境影响小、易于组建传感网絡等特点,而且光纤光栅传感技术应用的领域更广,潜力更大,光纤光栅传感技术也迅速在这些行业的领域奠定了应用基础,光纤光栅传感技术的应用正在快速发展。
5结语
光纤光栅传感器虽然有很多的优点,但是目前光纤光栅传感器相关的一些应用技术不太完善,光纤光栅传感器进行推广应用受到了一定的局限。光纤光栅传感器的价格也相对比较高,这对光纤光栅传感器的推广应用市场也有一定影响,这就需要下一步从光纤光栅传感器基应用原理、应用材料和研发制作工艺等方面严格把控其成本,研发制造出适合光纤光栅传感器应用市场的性能优、价格低的光纤光栅传感器。随着现代科学技术水平的不断提高,光纤光栅传感应用的新技术、新工艺、新成果的进一步涌现,将来光纤光栅传感器会在更多领域进行应用推广,从而替代传统的传感器,光纤光栅传感器应用在土木工程、健康医疗、石油勘探、电力电气设备、电子信息、生物医药等众多领域的市场份额将会进一步大幅增长,与其相对应的技术成果转化也将进一步加快。
参考文献
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传感技术实验设计论文范文第3篇
【关键词】传感器;汽车工业;电子技术;微电子机械系统;信息
一、传感器的定义
国家标准GB7665—87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转,换元件组成”。传感器是一种检测检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
二、传感器的发展
据文献报道,2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品),到2005年将达到84.5亿美元(12.68亿件),增长率为6.5%(按美元计)和7%(按产品件数计)。2000年北美所占汽车传感器市场份额最大,为47%,接下来分别是欧洲(26%),日本(22%),韩国(5%)。
三、常见传感器的结构分析
微型传感器的主流工艺是硅基微机械加工工艺,它来源于已经成熟的半导体工艺,可以同时加工出大量几乎完全相同的机械结构。因此,除了具有体积小、重量轻、能耗低等优点外,微型传感器的可靠性较高,其供货价格也可以远远低于采用传统机电技术和工艺的传感器。MEMS技术势必将成为汽车传感器的主流技术。目前这种传感器的敏感元件和信号处理电路已经可以集成在同一芯片上,从而大大缩小了体积,并可以提高可靠和减小干扰。在其它压力敏感应用,特别是恶劣环境中(如置于发动机油和散热器冷却剂中的),一般采用分立元件构成的陶瓷电容式压力开关,它们现在将逐步被用键合方法制作的硅应变计(一般固定在成本低而坚固的坚固的封装中)或压敏电阻芯片(装在带不锈钢膜片端盖的充满硅油的硅制外壳中)所替代。质量流量传感器通常是用分立的热线构成的。而且,Bosch公司利用表面微机械方法制作的微型化的传感器已经显示出其显著优势。
四、微传感器的运用
对微型传感器在汽车中的主要应用方向进行分析,它们包括安全系统,提高舒适性/方便性/防盗,发动机/驱动键以及车辆监控和自诊断等四个方面。安全气囊目前是而且将来已是MEMS的一个主要应用。所用的硅基加速度计的量程,一般为50g。从1995年s级MERCede轿车开始,硅基压力传感器已用于检测主制动器气缸的压力。除角速率传感器外,加速度传感器、方向盘角度和车轮速度传感器,正逐步应用于车辆动力学控制中。但是,大部分车辆仅使用车轮速度传感器(ABS牵引力控制)。目前,Bosch公司的表面微机械陀罗盘结合起来。但目前此类系统的价格很高,只能作为待选的配件。在这方面的应用中MEMS传感器将发挥越来越重要作用,它们的应用将使这类系统在不远的将来价格实现大幅度下降。汽车空调压缩机中压力测量为MEMS技术提供了很好机会。目标所使用的是其他技术(如TI的陶瓷电容压力传感器)。但很多MEMS技术公司正极积开发相应的微型传感器,以争夺这一很大市场。Bosch公司1995年引入了一种基于薄膜技术的新型质量流量传感器。现在许多组织正在对已经微型化的这种传感器进行评估。除了多路压力和质量流量参数外,发动机控制器还需获取大气压力参数,以便根据推算出的海拔高度信息,确定合理空燃比。气缸压力测量对于优化发动机性能来说十分关键。由于气缸内温度很高,压电和光纤技术较为实用,不过它们昂贵的价格限制了其应用。目前Ford和Chrysler公司的汽车中采用了废气循环(EGR)系统。在这些系统中陶瓷电容式压力传感器为微型硅压阻式传感器所取代。无级可调传动系统需要测量液压油压力。基于MEMS技术的微型压力传感器是理想的敏感器件。发动机油的监测也为MEMS技术提供了一个重要的应用机会。这些系统应用的最大障碍是其价格。这类微型压力传感器必须能够在温度很高的发动机油中正常工作,其硅制敏感芯片部分必须与工作介质隔离开。
车用传感器发展很快,在不久的将来,汽车方面的应用将继续构成MEMS技术的一个重要市场。在轮速测量,冷却系统压力,发动机油压力和刹车压力测量方面,人们正在考虑或已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已有的产品。此外,人们还在考虑在许多新开发的系统中采用微型传感器。随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加,汽车传感器市场需求将保持高速增长,以MEMS技术为基础制作的传感器必将成为世界各国汽车用传感器的主流。
参 考 文 献
[1]司利增.汽车计算机控制[M].北京:人民交通出版社
[2]司利增.汽车防滑控制系统[M].北京:人民交通出版社
[3]董輝.汽车电子控制技术与传感器[M].北京:北京理工大学出版社
传感技术实验设计论文范文第4篇
摘 要:汽车修理作为一门极其强调实操技能的专业,在各中职学校的专业中得到更多关注和重视。然而,传统教学方式并不能真正满足汽车修理市场对修理人才的需求。主要分析了传统汽车修理教学中存在的不足,讨论了汽车修理理实一体化拓展性教学的重要性,并探讨了汽车修理理实一体化拓展性教学的途径。
关键词:汽车修理;理实一体化;教学;探索
汽车修理专业包括的主要专业课程有汽车构造、汽车修理工艺、汽车维护与故障排除等,且这三门课程涉及的理论知识与实践技能在传统教学中往往是分开开展的。一般是先进行理论课的传授,并且理论课的教材引用的汽车案例普遍是老旧过时的汽车款式,加上之后的技能实习因教育模式的缘故也没能扎扎实实完成。因此,传统的汽车修理教学适应不了现代汽车技术发展的步伐。
一、传统汽车修理教学存在的问题
传统汽车修理教学存在诸多问题,比如,理论知识的讲解方式过于抽象、汽车修理专业理论课程教学安排跨度较大、理论与实践教学分离等,这些问题阻碍了汽车修理教学实现其教学目标。
1.理论知识教学过于抽象
传统汽车修理教学中,对汽车零件的空间形体、零件之间的位置关系、装配关系及传动关系、工作原理等的教学展示通常较抽象,且对理论的排故知识主要是通过死记硬背来记忆。这种理论知识的教学习惯导致学生认知较片面、局限,学生学起来往往感觉枯燥乏味,且理论知识的记忆不牢固很容易忘记,甚至产生厌学情绪。
2.理论教学安排跨度大
汽车修理专业以传统方式教学时,其主要专业是技术理论课程,比如,汽车构造、汽车修理工艺、汽车维护与故障排除等的教学安排通常时间跨度较大。据统计,大多数学校对汽车修理专业技术理论课程的安排多达几个学期,造成学生对理论知识框架缺乏整体认识,从而对理论知识理解不透彻,未能更深入地学习。
3.理论与实践教学分离
在理实一体化教学被重视之前,汽车修理的理论与实践教学安排的教师一般非同一人,每个教师在教学上各有差异,这影响了学生获取更完整的理论知识与实践技能。而专业技术理论教学和实习教学一般又是在不同时段开展的,使得教材上的理论知识和实操技能不能有效融合,抑制了教学目标的实现。
二、汽车修理理实一体化教学的重要性
鉴于传统汽车修理教学存在的诸多问题,汽车修理理实一体化教学因其在促进学校教育模式的改革和发展、满足学生的素质现状、为学生打造研究性的学习平台等方面有重要意义而得到重视。
1.促进学校教育模式的改革和发展
对于传统的教学模式,会有理论所讲与实习所练不一致,导致理论与实践联系不大的情况发生,完全颠覆了发挥理论指导实践的初衷。理实一体化教学可以有效地解决这个问题,促进理论知识与实践教学融合,让学生在学中操作、在操作中感悟,通过理论知识指导实践操作,并在操作中加深理论知识的记忆,使教学收到事半功倍的效果。
2.满足学生的素质现状
传统的教学方式讲授专业课,习惯用一整堂课的课时讲授理论知识,其教学效果往往不理想。而理实一体化教学从学生的素质现状和心态出发,注重形象思维教学,让学生不再觉得理论知识枯燥乏味。通过一体化教学,教师可以一边讲授基本理论,一边通过实验手段演示工作原理,然后让学生动手操作,从中获取他们需要的就业技能,使学生在轻松快乐的氛围中吸纳知识。
3.为学生打造研究性的学习平台
理实一体化教学过程中以问题为引子,创造一种类似科学研究的情境,让学生通过对信息的收集、分析和处理来亲自感受知识的具体存在,能够培养学生对问题的分析和解决能力。这样的教学应用了科学研究的模式,以学生质疑为切入点,把学生合作解决问题贯穿于整个教学过程中,能够更好地激发学生的学习情趣,为学生创造研究性的学习平台。
三、汽车修理理实一体化教学实践与探索
理实一体化教学是在教学实践中逐渐形成的,需要汽车修理教师着重从以下四个主要方面着手,在实际教学过程中逐渐形成规律,以便使汽车修理教学达到更好的教学效果。
1.培养学生规范性操作
现代轿车需要良好的汽车保养和维修服务,这就必须有科学而规范的保养和维修工作流程。一方面要求学生熟悉常见车系的工艺流程和技术参数,正确规范拆装、合理维护;另一方面要求学生在操作的熟练程度和速度上达到一定水平。通过规范性操作的培养,让学生一开始就知道和养成规范的操作,并努力使之形成习惯,防止不规范操作导致交通悲剧的产生。这也是在激烈竞争中,汽车修理能够吸引并留住客户的重中之重。
2.引导学生注重知识向能力的转化
教师要引导学生将输入吸纳的知识转化为能力与素质。首先,让学生主动加入认知过程,指导学生总结自己的学习过程,着重总结从认识到实践的转化过程。其次,强化转化环节,知识向实践能力转化的每一个环节都要抓住关键,有针对性地下功夫,教师要提供足够的问题实物,让学生在动手中提高能力。最后,最大限度地发挥教育情境的作用,激发学生兴趣,调动学生的情绪,利用一切机会激发学生的好奇心和求知欲。
3.实行以问题为主线的教学
理论一体化教学中重点要培养学生提出问题、思考问题、研究问题和解决问题的能力,形成以研究问题为主线的教学形式。例如,在对各车系电喷发动机中氧传感器失效实验来分析判断故障现象的教学时,首先向学生提出问题:氧传感器失效后会出现什么现象?然后让学生思考讨论。在此基础上引导学生对几款车亲自动手实验,观察氧传感器性能变差后具体出现的故障及其发现,并查阅相关资料求证,为将来在各车系修理中打下坚实的基础。
4.鼓励学生勇于探究新技术
现阶段汽车技术的飞速发展,大量新器件和新技术的应用,让很多看似不可能的事情变为事实。若教学仍局限于之前编写的内容落后的课本,那么培养出来的学生必然适应不了新社会对汽车修理人才的要求。因此,教师要主动去学习,掌握最新汽车发展技术,与时俱进,并在教学中应用。在教学中引入相关先进技术内容,鼓励学生在汽车最新技术方面学习、探究,敢于提出新的想法,并敢于尝试。这样,培养的学生才有较新的知识结构面对就业,才具有较强的社会竞争力。
综上所述,在现如今这个日新月异的社会中,传统的汽车修理教学很显然应当被逐渐淘汰,而能够更好地适应社会快速发展需要的汽车修理理实一体化教学应当被大力提倡和开展。汽车修理的授课教师要在教学实践中依据教育规律,科学地培养学生规范性操作,引导学生将知识向能力转化,实行以问题为主线的教学,鼓励学生勇于探究新技术,抓住社会需求,培养出更能适应社会需求的汽车修理人才。
参考文献:
[1]陈妍.汽车修理理实一体化拓展性教学实践与探索[J].汽车维修与保养,2010(03):78-79.
[2]郭斌峰.理实一体化教学在汽车运用技术专业中的实践与探索[J].魅力中国,2009(20):27-28.
传感技术实验设计论文范文第5篇
摘要:通过分析现代信息技术教学与传统教学手段的优缺点,以传感器与检测技术教学教学为例,讨论如何有效整合现代信息技术与传统教学手段的优势,发挥两者之合力,提高教学质量。
关键词:现代信息技术;传统教学手段;整合;传感器与检测技术
作者简介:周丹(1984-),女,重庆人,塔里木大学机械电气化工程学院,助教。(新疆?阿拉尔?843300)
“传感器与检测技术”是塔里木大学农业电气化与自动化专业一门专业必修课,是以电路、模电、电力电子技术为基础,综合仪表检测,信号处理课程的一门专业课。具有实践性强,应用广泛等特点。以培养学生作为科研、工业领域技术人员所必须掌握的传感器、现代检测系统等方面的基本理论和应用技术。因此,在传感器与检测技术的教学中,有些传感器基本原理比较抽象,学生接受理解起来有些困难。碰到这种情况,一般情况下教师会花费大量时间反复讲解,并在黑板上用画图方法来解决。但是这样还不能使学生快速直观的理解吸收,需要用新手段来解决知识抽象的问题。随着计算机技术的发展,现代信息教学这一新兴的教育模式走入了教学领域。
现代信息技术是以计算机为核心硬件,包括投影仪、照相机、摄像机、音响等,具有集成性、实时性和交互性的综合处理声音、文字、图像的多种媒体综合的信息技术。现代信息技术具有声、文、图以及视频影象等直观性的特点。自从现代信息技术引进教学领域,受到了广大教师的好评,但是在具体的教学运用中,也出现了一些新的问题。比如,有一些教师不分课程性质、不分教学目标全部运用现代信息技术完成整个教学活动,将传统的教学手段完全抛弃放弃。应该把现代信息技术与传统教学手段有机整合,使二者优势互补,充分发挥两者之合力,扬长避短。本文试以传感器与检测技术课程教学为例,研讨怎样将现代信息技术与传统教学手段在该课程教学中实现有机整合,从而提高该门课程的教学效率和教学效果。
一、现代信息技术在传感器与检测技术课程教学中的优势
1.现代信息技术有助于学生理解抽象复杂的知识点
在传感器与检测技术教学中,对于抽象的知识点,教师可以利用各种现代信息课件来帮助教师讲解。例如:光电式传感器,产生光电效应原理,如何产生光电子,载流子数目如何变化。这些都是微观量,肉眼无法观察到,比较抽象。在传统教学中,学生要理解这些知识点需要很强的逻辑思维能力。在现代信息教学中,引用媒体演示及课件的制作采用Flash MX进行动画演示,使抽象问题具体化,从而加强理解、增强记忆效果,促进了教学内容、教学方法、教学过程的全面优化。而且,利用现代信息课件具有很强的视听效果,有利于辅助教学讲解。
2.现代信息技术能够提高课堂教学效率和效果
传感器与检测技术课程的特点是内容繁多并且零散。涉及到许多器件结构图,测量转换电路图,传感器产品的外观展示图等。在传统教学中,老师只能靠粉笔在把书上的图搬到黑板上,这是一件很简单复制的过程,但是会花费一部分上课时间在画图上,这样会导致教学任务难以完成。但是。现代信息技术可以帮助教师课前提前将板书,重点知识点,图表流程等事先设计好放在PPT上,上课时只要用电脑和投影仪将知识点显示出来,而且利用现代信息技术,可以在短时间内完成传统教学无法完成的黑板板书,不易演示的实验过程,在传统教学中教师通过肢体、语言反复讲解,耗费大量的时间和精力,效率较低。[2]然而,现代信息技术运用到传感器与检测技术课程的课堂教学中具有直观、形象、快捷和生动的展示效果,有效改善了传统课程教学的学习环境,使学生对知识点的理解和掌握效果大幅度提高。比如在讲光敏三极管内部结构,直接投影仪显示出来,这样就可以轻松地讲解NPN空穴,自由电子载流子数目变化。在讲传感器的结构示意图时可以用AUTOCAD画出三维立体结构示意图学生看了之后一目了然,空间结构立刻显示在眼前。理解起来快了,也就提高上课效率。
3.利用现代信息技术可增进课堂教学中师生间的互动
利用数字化学习方式来解决师生间交互方式单一的问题,最大限度地调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣需要改善了老式教学媒体的表现力和交互性,在课件的制作或是使用课件,都融入老师对课程的教学方法设计的理念,在传统教学中老师与学生之间通过黑板和粉笔很单一的教具来讲解知识。而在现代信息技术课堂教学中电脑、投影仪、音响、扩音器加入使我们的教学更有成效。在传感器与检测技术课程课堂教学中根据学生接受知识学习情况和使用现代信息技术而产生的效果,教师对原有的教学思路、PPT的播放速度、顺序等,以及方法进行必要的调整和改进,较好地处理教与学之间存在的问题,使教学更有成效。[2]如图2所示。
4.利用现代信息技术有助于发挥学生的能动性
利用现代信息技术教学资源的丰富性和便捷性,对于传感器的原理、测量转换电路,结构与组成等教学内容把传感结构,以图片或视频的形式编排在课件教学中,较好地发挥了现代信息技术教学方式的动静结合、快捷直观等优点。传感器与检测技术是实践性很强的课程,在讲到传感器的应用部分时,学生可以自己收集日常生活中所用到的传感器,把它的检测原理,外观图片制作成PPT,学生上课时可以自己讲解。这样不但增加学习兴趣,而且加大了对课本知识点的理解。例如讲压电式传感器时,学生举例讲到玻璃打碎报警装置,在银行、珠宝店、博物馆等处广泛使用。激发了他们的学习兴趣,提高了学生的主体参与意识。
5.利用现代信息技术能够扩展知识面,加大信息量
传感器与检测技术是一门发展迅速的课程,在日常生活和工业领域普遍使用,教师可以将书本上没提到,但是日常生活和工业领域中使用的传感器用现代信息显示出来,这样不仅加大了信息量而且大大增加学生的学习兴趣。有些些教材更新相对较慢,选用的教材跟不上当前传感器的发展趋势,所以一些新的传感技术没有涉及,在这种情况下。教师可以在网上及时地获取、充实和更新课程授课内容,改变了传统教学中,教学内容主要来源于课本和教师的口授与板书,实现了多种教学信息资源的有效整合和利用,从而丰富和增大了课堂教学信息量。
二、现代信息教学的局限性
现代信息技术把该课程教学内容和要点以声音、图像、视频等形式形象地表现出来,而且做了一个课件可以重复反复的使用,确实是一个进步。但有些老师整节课通篇放PPT,教学的信息量增加了,但是学生容易产生视觉疲劳,教学重点难点不突出,学生不好把握重点。课堂教学过程中其实是教师对课本知识的自我消化、吸收、加工与再创造的过程。但是有的教师却直接将课本内容完全照搬到屏幕上,上课就对着电脑念。这和照本宣科有什么区别。更有甚者连课件也不亲自动手制作,直接从网上下载,上课时对着电脑念幻灯片。从这一点来看现代信息技术在教学中的运用也在一定程度上助长了教师的惰性,阻碍了教师专业素养水平的提高。[3]
三、传统教学方法的优缺点
1.传统教学的优点
传统教学手段灵活性比较大,教师与学生间的接触比较多,眼神和情感的交流比较丰富,并且教师在讲授的过程中可以根据学生的反馈情况及时对教学内容和教学方法做出调整。传统教学手法对语言的表达和交流重视程度高,师生思维同步共进,互动性较强。此外,传统教学手段中的黑板板书最大的优点在于重点和难点突出,学生看了一目了然,更符合学生学习和记忆的心理特点,教师的板书过程不仅只是教师整理教学思路的过程,同时也是学生记笔记和思考的过程。课后学生可以看板书笔录条理书清晰的记住这节课的重点和难点内容。而现代信息技术中的多媒体教学使用的幻灯片放完了,没有教学痕迹,学生很难把握重点。
传感器与检测技术教学中有很多知识点需要公式推导计算,用黑板板书一步一步计算的过程,可以给学生充足的思考和消化的时间,这样学生理解更清楚。现代信息教学事先把公式打好在上面,学生在这种情况下理解起来比较费劲,这是现代信息技术无法取代传统教学手段的一大优点。
2.传统教学手段的局限性
在传感器与检测技术课程课堂教学中,传统教学手段和方法的短肋是无法把抽象的、具有动态变化的知识和流程等用粉笔板书出来。该门课程课堂教学中涉及的图例、图标特别多,板书起来很费时间不说,而且效果很不好。这样课堂教学的内容和效率就受到了限制。
四、传感器与检测技术课程教学中现代信息技术与传统教学手段的有效整合对策
基于上述有关现代信息技术和传统教学手段优缺点的详细分析,笔者认为传感器与检测技术课程教学要实现现代信息技术与传统教学手段的有效整合应采取以下两点对策。
1.以传统教学手段为基础、以现代信息技术为辅助
因为传统的教学法是千年传统的精粹,有着现代信息技术无法取代的巨大优势,笔者认为在传感器与检测技术课程教学中应在传统教学手段方法的根基上适时适境引入现代信息技术。现代信息技术应该是传统教学手段的有效补充,而不是取而代之的舍本逐末。教学中要实时掌握学生思路进度,呈现给学生的内容要逐步深入和展开,特别是在讲解传感器的工作原理、测量电路及公式推导时,利用板书这种传统教学方式,让学生有充分的理解过程和思维想象的空间。比如在讲光电式传感器,用PPT将光电元件图显示到屏幕上,然后再根据图片提问。边讲解、边示范、边板书,最后共同讨论得出结论。这样既将知识形象化和动态化,引起学生的注意力,又通过板书将重难点列举出来,这样比只使用一种教学手段收到的教学效果要好很多。在教学过程中,如果有比较复杂抽象的知识时就应该考虑适当选用现代信息技术来辅助教学,如果遇到推导公式,计算就因采用板书。这时候要处理好现代信息和粉笔、黑板、普通教具、语言表达之间的合理分配。
2.以教学内容为中心,以教学目标为导向
任何课程的教学都是针对具体的教学内容实现一定的教学目标,教学手段和方法的选择应该以深入了解教学内容的性质、特点、重点和难点并明确具体的教学目标为前提。无论是选用传统教学手段还是采用现代信息技术都要以教学内容为中心,以教学目标为导向。传感器与检测技术课程当然也不会例外。例如:在讲授“传感器在现代检测系统中的应用”时可以放有关的图片,如图3。
先用Flash演示发光二级管发出的光经过手的漫反射,把光反射到光敏三极管,光敏三极管接受到一定频率的光信号。再和学生一起讨论并板书,测量转换电路,驱动执行器动作。这样就把原本很难学的一个知识点轻而易举地击破了,课后学生的反响也很好。
3.优势互补,避免单一教学手段的一刀切
传统教学手段互动性较强,但学生单纯地靠教师的讲解来获取知识,教师的知识来源渠道单一,更新滞后,导致学生只知其一不知其二,往往跟不上时代的需要。利用现代信息技术可以使课堂信息渠道多源化,大量增加给学生相关的听、看和动手的机会。教师可以通过互联网突破教材的局限、时地的限制,搜索到世界各地的相关课程的教育教学资源,拓展学习内容,弥补教材的不足。
现代信息技术可以快捷地提供大量可借鉴的资料,有些教师不分教学内容和教学目标下载过多、过滥的信息资料,整个课程全部以PPT课件的形式流水展示,分不清主次侧重,教师成了操作现代信息技术的机器人。这样的一刀切让学生茫然不知所措,反而会影响课堂教学质量。
五、结语
总之,在传统教学手段中植入现代信息技术已是现代教学发展的必然趋势。把传统教学手段与现代信息技术进行有效的整合不但能够增进学生学习兴趣、提高课堂教学效果,而且可以促进教师的知识更新,提高执教者的技能水平。在传感器与检测技术课程教学中,应该充分发挥传统教学手段的优势,针对不同章节知识的特点和教学目标适时、适量、适当地融入一些多媒体等现代信息技术,使两者在该门课程课堂教学中能够优势互补,相得益彰,获得事半功倍的效果。
参考文献:
[1]龚丽娇,李江全.试析《测试技术与传感器》课程的多媒体教学[J].石河子大学学报:哲学社会科学版,2009,(6).
[2]吴艳,韩雨薇.地理教学中多媒体教学与传统教学的有效整合[J].才智,2012,(1).
[3]杨林.模拟电子技术网上教学中的动画制作[J].机械管理开发,2012,(2).
[4]http://www.sensor-measurement.net/.
(责任编辑:刘丽娜)
传感技术实验设计论文范文第6篇
摘 要:近年来,随着研究的深入和相关硬件技术的发展,无线传感器网络在实际应用中得到越来越多的部署,并逐渐渗透到军事探测、资源保护等数据敏感领域。无线传感器网络的安全性是这些应用得以实施的重要保障,它使得无线传感器网络能够排除攻击者的干扰,正常地与用户进行交互,为正确决策提供数据依据。然而,由于无线传感器网络中节点受能量、存储空间、计算能力和自身安全的限制,使得保证无线传感器网络的安全性成为了一个巨大的挑战。如何根据无线传感器网络的特点,制定出高效的安全协议,成为了当前的研究热点。
关键词:无线传感器;网络安全;应用技术
1 攻击方法和防御手段
拥塞攻击是指攻击者在知道目标网络通信频率的中心频率后,通过在这个频点附近发射无线电波进行干扰。防御的办法是在检测到所在空间遭受攻击以后,网络节点将通过统一的策略跳转到另外一个频率进行通信。
碰撞攻击是指敌人在正常节点发包时同时发送另外一个数据包,使得输出信号会因为相互叠加而不能够被分离出来。防御的方法是使用纠错编码来恢复收到的出错数据包,使用信道监听和重传机制来避免数据包对信道需求的冲突,并在冲突后按照某种策略选择数据包的重传时间。
丢弃和贪婪破坏是指恶意节点被当成正常的路由节点来使用时,恶意节点可能会随机丢掉一些数据包;另外,恶意节点也可能将自己的数据包以很高的优先级发送,从而破坏网络的正常通信。为了解决这个问题,可用身份认证机制来确认路由节点的合法性;或者使用多路徑路由来传输数据包,使得数据包在某条路径被丢弃后,数据包仍可以被传送到目的节点。
泛洪攻击是指攻击者不断地要求与邻居节点建立新的连接,从而耗尽邻居节点用来建立连接的资源,使得其它合法的对邻居节点的请求不得不被忽略。解决这个问题可以采用客户端迷题技术。它的思路是:在建立新的连接前,服务节点要求客户节点解决一个迷题,而合法节点解决迷题的代价远远小于恶意节点的解题代价。
3 热点安全技术研究
3.1 密码技术
目前评价密码技术是否适合无线传感器网络的标准是密码算法的代码长度、数据长度、处理时间和能量消耗量。对称密钥算法与不对称密钥算法相比具有计算复杂度低、能量消耗小的特点,因此一直被当作无线传感网中的主流密码技术。
3.2 密钥管理
WSN中节点之间的位置关系无法在部署前确定,并且网络拓扑不稳定,使得传统的密钥管理技术无法有效地运用于WSN。由于对称密钥算法在计算复杂度和能量消耗方面的优势,目前绝大部分密钥管理技术的研究都是基于对称密钥机制的。下面将对当前流行的密钥管理技术进行分类介绍:(1)预共享密钥模型和非预共享密钥模型。预共享密钥模型是指节点间的共享密钥在节点布置前就已经确定。非预共享密钥模型是指节点间的共享密钥在节点布置后通过协商机制确定。非预共享密钥模型符合WSN中节点相对位置一般无法在布置前预知的特点,因此更适合WSN。后面介绍的密钥管理技术都属于非预共享密钥模型。(2)概率性和确定性。如果密钥共享成功与否是以一个可计算的概率提出的,则它属于概率性密钥管理技术。确定性密钥管理技术是指忽略信道出错等物理因素,两个需要交换数据的节点之间在理论上一定可以生成一个共享密钥。
3.3 安全路由
普通的路由协议主要是从路由的高效、节能来考虑问题,一般没有关注路由中的安全问题,很容易受到各种攻击。例如,GEAR路由协议的正确执行需要在邻居节点间交换位置信息,而恶意节点可以通过广播虚假的位置信息来把自己放到数据包传输的路径上。一旦恶意节点参与数据包转发,它可以执行选择性转发等多种攻击。
3.4 数据的安全聚合
安全数据聚合的目标是尽可能地排除虚假数据对聚合值的影响。为了实现这个目标,安全数据聚合需要在普通数据聚合的基础上引入各种安全技术来保证数据的完整性、秘密性和可认证性,甚至需要引入恶意节点识别机制。
3.5 入侵检测
简单的密码技术仅仅能够识别外来节点的入侵而无法识别那些被捕获节点的入侵,因为这些被捕获节点和正常节点一样具有加解密和认证身份所需的密钥。目前的研究主要是针对被俘节点的入侵,按研究目的可以分为虚假数据识别和恶意节点识别两类。
3.6 信任模型
信任模型是指建立和管理信任关系的框架。信任模型可以用来解决许多其他安全技术无法解决的问题,例如邻居节点的可信度评估、判断路由节点工作的正常与否等。
3.7 应用相关的特殊安全问题
有的安全需求是某类应用所特有的,是基本的加密、认证等安全技术无法解决的,其解决需要特殊问题特殊分析。Ozturk等提出的熊猫保护问题就提出了一类特殊的安全需求,即如何保护源节点位置的秘密性。他以WSN在熊猫检测系统中的应用为例,假设偷猎者可以在基站对无线信号的方向和强度进行分析,从而反向追踪到上一跳的转发节点。这样,偷猎者就可以不断重复反向追踪过程,直到追踪到熊猫的位置。Ozturk等首先基于泛洪路由协议对该问题的严重性进行了分析;然后给出了泛洪路由协议下该问题的解决方案:概率泛洪法、假源法和分边概率泛洪法;最后说明其它路由方式下该问题更加严重。
[参考文献]
[1]王海涛,郑少仁.Adhoc传感网络的体系结构及其相关问题[J].解放军理工大学学报(自然科学版).2003(01).
[2]苏忠,林闯,封富君,任丰原.无线传感器网络密钥管理的方案和协议[J].软件学报.2007(05).
[3]孙雨耕,李桂丹,武晓光,张强.基于基站辅助定位的无线传感器网络通信协议[J].天津大学学报.2007(01).