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關鍵字蜜罐，交互性，入侵檢測系統(tǒng)，防火墻
1引言
現(xiàn)在網絡安全面臨的一個大問題是缺乏對入侵者的了解。即誰正在攻擊、攻擊的目的是什么、如何攻擊以及何時進行攻擊等，而蜜罐為安全專家們提供一個研究各種攻擊的平臺。它是采取主動的方式，用定制好的特征吸引和誘騙攻擊者，將攻擊從網絡中比較重要的機器上轉移開，同時在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行深入的分析和研究，從而發(fā)現(xiàn)新型攻擊，檢索新型黑客工具，了解黑客和黑客團體的背景、目的、活動規(guī)律等。
2蜜罐技術基礎
2.1蜜罐的定義
蜜罐是指受到嚴密監(jiān)控的網絡誘騙系統(tǒng)，通過真實或模擬的網絡和服務來吸引攻擊，從而在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行分析，以搜集信息，對新攻擊發(fā)出預警，同時蜜罐也可以延緩攻擊和轉移攻擊目標。
蜜罐在編寫新的IDS特征庫、發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞、分析分布式拒絕服務（DDOS）攻擊等方面是很有價值的。蜜罐本身并不直接增強網絡的安全性，將蜜罐和現(xiàn)有的安全防衛(wèi)手段如入侵檢測系統(tǒng)(IDS)、防火墻(Firewall)、殺毒軟件等結合使用，可以有效提高系統(tǒng)安全性。
2.2蜜罐的分類
根據(jù)蜜罐的交互程度，可以將蜜罐分為3類：
蜜罐的交互程度（LevelofInvolvement）指攻擊者與蜜罐相互作用的程度。
⑴低交互蜜罐
只是運行于現(xiàn)有系統(tǒng)上的一個仿真服務，在特定的端口監(jiān)聽記錄所有進入的數(shù)據(jù)包，提供少量的交互功能，黑客只能在仿真服務預設的范圍內動作。低交互蜜罐上沒有真正的操作系統(tǒng)和服務，結構簡單，部署容易，風險很低，所能收集的信息也是有限的。
⑵中交互蜜罐
也不提供真實的操作系統(tǒng)，而是應用腳本或小程序來模擬服務行為，提供的功能主要取決于腳本。在不同的端口進行監(jiān)聽，通過更多和更復雜的互動，讓攻擊者會產生是一個真正操作系統(tǒng)的錯覺，能夠收集更多數(shù)據(jù)。開發(fā)中交互蜜罐，要確保在模擬服務和漏洞時并不產生新的真實漏洞，而給黑客滲透和攻擊真實系統(tǒng)的機會。
⑶高交互蜜罐
由真實的操作系統(tǒng)來構建，提供給黑客的是真實的系統(tǒng)和服務。給黑客提供一個真實的操作系統(tǒng)，可以學習黑客運行的全部動作，獲得大量的有用信息，包括完全不了解的新的網絡攻擊方式。正因為高交互蜜罐提供了完全開放的系統(tǒng)給黑客，也就帶來了更高的風險，即黑客可能通過這個開放的系統(tǒng)去攻擊其他的系統(tǒng)。
2.3蜜罐的拓撲位置
蜜罐本身作為一個標準服務器對周圍網絡環(huán)境并沒有什么特別需要。理論上可以布置在網絡的任何位置。但是不同的位置其作用和功能也是不盡相同。
如果用于內部或私有網絡，可以放置在任何一個公共數(shù)據(jù)流經的節(jié)點。如用于互聯(lián)網的連接，蜜罐可以位于防火墻前面，也可以是后面。
⑴防火墻之前：如見圖1中蜜罐（1）,蜜罐會吸引象端口掃描等大量的攻擊，而這些攻擊不會被防火墻記錄也不讓內部IDS系統(tǒng)產生警告，只會由蜜罐本身來記錄。
因為位于防火墻之外，可被視為外部網絡中的任何一臺普通的機器，不用調整防火墻及其它的資源的配置，不會給內部網增加新的風險，缺點是無法定位或捕捉到內部攻擊者，防火墻限制外向交通，也限制了蜜罐的對內網信息收集。
⑵防火墻之后：如圖1中蜜罐（2），會給內部網帶來安全威脅，尤其是內部網沒有附加的防火墻來與蜜罐相隔離。蜜罐提供的服務，有些是互聯(lián)網的輸出服務，要求由防火墻把回饋轉給蜜罐,不可避免地調整防火墻規(guī)則，因此要謹慎設置，保證這些數(shù)據(jù)可以通過防火墻進入蜜罐而不引入更多的風險。
優(yōu)點是既可以收集到已經通過防火墻的有害數(shù)據(jù)，還可以探查內部攻擊者。缺點是一旦蜜罐被外部攻擊者攻陷就會危害整個內網。
還有一種方法，把蜜罐置于隔離區(qū)DMZ內，如圖1中蜜罐（3）。隔離區(qū)只有需要的服務才被允許通過防火墻，因此風險相對較低。DMZ內的其它系統(tǒng)要安全地和蜜罐隔離。此方法增加了隔離區(qū)的負擔，具體實施也比較困難。
3蜜罐的安全價值
蜜罐是增強現(xiàn)有安全性的強大工具，是一種了解黑客常用工具和攻擊策略的有效手段。根據(jù)P2DR動態(tài)安全模型，從防護、檢測和響應三方面分析蜜罐的安全價值。
⑴防護蜜罐在防護中所做的貢獻很少，并不會將那些試圖攻擊的入侵者拒之門外。事實上蜜罐設計的初衷就是妥協(xié)，希望有人闖入系統(tǒng)，從而進行記錄和分析。
有些學者認為誘騙也是一種防護。因為誘騙使攻擊者花費大量的時間和資源對蜜罐進行攻擊，從而防止或減緩了對真正系統(tǒng)的攻擊。
⑵檢測蜜罐的防護功能很弱，卻有很強的檢測功能。因為蜜罐本身沒有任何生產行為，所有與蜜罐的連接都可認為是可疑行為而被紀錄。這就大大降低誤報率和漏報率，也簡化了檢測的過程。
現(xiàn)在的網絡主要是使用入侵檢測系統(tǒng)IDS來檢測攻擊。面對大量正常通信與可疑攻擊行為相混雜的網絡，要從海量的網絡行為中檢測出攻擊是很困難的，有時并不能及時發(fā)現(xiàn)和處理真正的攻擊。高誤報率使IDS失去有效的報警作用，蜜罐的誤報率遠遠低于大部分IDS工具。
另外目前的IDS還不能夠有效地對新型攻擊方法進行檢測，無論是基于異常的還是基于誤用的，都有可能遺漏新型或未知的攻擊。蜜罐可以有效解決漏報問題，使用蜜罐的主要目的就是檢測新的攻擊。
⑶響應蜜罐檢測到入侵后可以進行響應，包括模擬回應來引誘黑客進一步攻擊，發(fā)出報警通知系統(tǒng)管理員，讓管理員適時的調整入侵檢測系統(tǒng)和防火墻配置，來加強真實系統(tǒng)的保護等。
4蜜罐的信息收集
要進行信息分析，首先要進行信息收集，下面分析蜜罐的數(shù)據(jù)捕獲和記錄機制。根據(jù)信息捕獲部件的位置，可分為基于主機的信息收集和基于網絡的信息收集。
4.1基于主機的信息收集
基于主機的信息收集有兩種方式，一是直接記錄進出主機的數(shù)據(jù)流，二是以系統(tǒng)管理員身份嵌入操作系統(tǒng)內部來監(jiān)視蜜罐的狀態(tài)信息，即所謂“Peeking”機制。
⑴記錄數(shù)據(jù)流
直接記錄數(shù)據(jù)流實現(xiàn)一般比較簡單，主要問題是在哪里存儲這些數(shù)據(jù)。
收集到的數(shù)據(jù)可以本地存放在密罐主機中，例如把日志文件用加密技術放在一個隱藏的分區(qū)中。本地存儲的缺點是系統(tǒng)管理員不能及時研究這些數(shù)據(jù)，同時保留的日志空間可能用盡，系統(tǒng)就會降低交互程度甚至變?yōu)椴皇鼙O(jiān)控。攻擊者也會了解日志區(qū)域并且試圖控制它，而使日志文件中的數(shù)據(jù)不再是可信數(shù)據(jù)。
因此，將攻擊者的信息存放在一個安全的、遠程的地方相對更合理。以通過串行設備、并行設備、USB或Firewire技術和網絡接口將連續(xù)數(shù)據(jù)存儲到遠程日志服務器，也可以使用專門的日志記錄硬件設備。數(shù)據(jù)傳輸時采用加密措施。
⑵采用“Peeking”機制
這種方式和操作系統(tǒng)密切相關，實現(xiàn)相對比較復雜。
對于微軟系列操作系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的源代碼是很難得到，對操作系統(tǒng)的更改很困難，無法以透明的方式將數(shù)據(jù)收集結構與系統(tǒng)內核相結合，記錄功能必須與攻擊者可見的用戶空間代碼相結合。蜜罐管理員一般只能察看運行的進程，檢查日志和應用MD-5檢查系統(tǒng)文件的一致性。
對于UNIX系列操作系統(tǒng)，幾乎所有的組件都可以以源代碼形式得到，則為數(shù)據(jù)收集提供更多的機會，可以在源代碼級上改寫記錄機制，再重新編譯加入蜜罐系統(tǒng)中。需要說明，盡管對于攻擊者來說二進制文件的改變是很難察覺，一個高級黑客還是可能通過如下的方法探測到：
·MD-5檢驗和檢查：如果攻擊者有一個和蜜罐對比的參照系統(tǒng)，就會計算所有標準的系統(tǒng)二進制文件的MD-5校驗和來測試蜜罐。
·庫的依賴性和進程相關性檢查：即使攻擊者不知道原始的二進制系統(tǒng)的確切結構，仍然能應用特定程序觀察共享庫的依賴性和進程的相關性。例如，在UNIX操作系統(tǒng)中，超級用戶能應用truss或strace命令來監(jiān)督任何進程，當一個象grep（用來文本搜索）的命令突然開始與系統(tǒng)日志記錄進程通信，攻擊者就會警覺。庫的依賴性問題可以通過使用靜態(tài)聯(lián)接庫來解決。
另外如果黑客攻陷一臺機器，一般會安裝所謂的后門工具包，這些文件會代替機器上原有的文件，可能會使蜜罐收集數(shù)據(jù)能力降低或干脆失去。因此應直接把數(shù)據(jù)收集直接融入UNIX內核，這樣攻擊者很難探測到。修改UNIX內核不象修改UNIX系統(tǒng)文件那么容易，而且不是所有的UNIX版本都有源代碼形式的內核。不過一旦源代碼可用，這是布置和隱藏數(shù)據(jù)收集機制有效的方法。
4.2基于網絡的信息收集
基于主機的信息收集定位于主機本身，這就很容易被探測并終止。基于網絡的信息收集將收集機制設置在蜜罐之外，以一種不可見的方式運行，很難被探測到，即使探測到也難被終止,比基于主機的信息收集更為安全。可以利用防火墻和入侵檢測系統(tǒng)從網絡上來收集進出蜜罐的信息。
⑴防火墻
可以配置防火墻記錄所有的出入數(shù)據(jù)，供以后仔細地檢查。用標準文件格式來記錄，如Linux系統(tǒng)的tcpdump兼容格式，可以有很多工具軟件來分析和解碼錄制的數(shù)據(jù)包。也可以配置防火墻針對進出蜜罐數(shù)據(jù)包觸發(fā)報警，這些警告可以被進一步提煉而提交給更復雜的報警系統(tǒng)，來分析哪些服務己被攻擊。例如，大部分利用漏洞的程序都會建立一個shell或打開某端口等待外來連接，防火墻可以記錄那些試圖與后門和非常規(guī)端口建立連接的企圖并且對發(fā)起源的IP告警。防火墻也是數(shù)據(jù)統(tǒng)計的好地方，進出數(shù)據(jù)包可被計數(shù)，研究黑客攻擊時的網絡流量是很有意義的。
⑵入侵檢測系統(tǒng)
網絡入侵檢測系統(tǒng)NIDS在網絡中的放置方式使得它能夠對網絡中所有機器進行監(jiān)控。可以用HIDS記錄進出蜜罐的所有數(shù)據(jù)包，也可以配置NIDS只去捕獲我們感興趣的數(shù)據(jù)流。
在基于主機的信息收集中，高明的入侵者會嘗試闖入遠程的日志服務器試圖刪除他們的入侵記錄，而這些嘗試也正是蜜罐想要了解和捕獲的信息。即使他們成功刪除了主機內的日志，NIDS還是在網內靜靜地被動捕獲著進出蜜罐的所有數(shù)據(jù)包和入侵者的所有活動，此時NIDS充當了第二重的遠程日志系統(tǒng)，進一步確保了網絡日志記錄的完整性。
當然，不論是基于誤用還是基于異常的NIDS都不會探測不到所有攻擊，對于新的攻擊方式，特征庫里將不會有任何的特征，而只要攻擊沒有反常情況，基于異常的NIDS就不會觸發(fā)任何警告，例如慢速掃描，因此要根據(jù)蜜罐的實際需要來調整IDS配置。
始終實時觀察蜜罐費用很高，因此將優(yōu)秀的網絡入侵檢測系統(tǒng)和蜜罐結合使用是很有用的。
4.3主動的信息收集
信息也是可以主動獲得，使用第三方的機器或服務甚至直接針對攻擊者反探測，如Whois，Portscan等。這種方式很危險，容易被攻擊者察覺并離開蜜罐，而且不是蜜罐所研究的主要范疇。
5蜜罐的安全性分析
5.1蜜罐的安全威脅
必須意識到運行蜜罐存在的一定的風險，有三個主要的危險是：
⑴未發(fā)現(xiàn)黑客對蜜罐的接管
蜜罐被黑客控制并接管是非常嚴重的，這樣的蜜罐已毫無意義且充滿危險。一個蜜罐被攻陷卻沒有被蜜罐管理員發(fā)現(xiàn)，則蜜罐的監(jiān)測設計存在著缺陷。
⑵對蜜罐失去控制
對蜜罐失去控制也是一個嚴重的問題，一個優(yōu)秀的蜜罐應該可以隨時安全地終止進出蜜罐的任何通訊，隨時備份系統(tǒng)狀態(tài)以備以后分析。要做到即使蜜罐被完全攻陷，也仍在控制之中。操作者不應該依靠與蜜罐本身相關的任何機器。虛擬機同樣存在危險，黑客可能突破虛擬機而進入主機操作系統(tǒng)，因此虛擬蜜罐系統(tǒng)的主機同樣是不可信的。
失去控制的另一方面是指操作者被黑客迷惑。如黑客故意制造大量的攻擊數(shù)據(jù)和未過濾的日志事件以致管理員不能實時跟蹤所有的活動，黑客就有機會攻擊真正目標。
⑶對第三方的損害
指攻擊者可能利用蜜罐去攻擊第三方，如把蜜罐作為跳板和中繼發(fā)起端口掃描、DDOS攻擊等。
5.2降低蜜罐的風險
首先，要根據(jù)實際需要選擇最低安全風險的蜜罐。事實上并不總是需要高交互蜜罐，如只想發(fā)現(xiàn)公司內部的攻擊者及誰探查了內部網，中低交互的蜜罐就足夠了。如確實需要高交互蜜罐可嘗試利用帶防火墻的蜜網而不是單一的蜜罐。
其次，要保證攻擊蜜罐所觸發(fā)的警告應當能夠立即發(fā)送給蜜罐管理員。如探測到對root權限的嘗試攻擊就應當在記錄的同時告知管理員，以便采取行動。要保證能隨時關閉蜜罐，作為最后的手段，關閉掉失去控制的蜜罐，阻止了各種攻擊，也停止了信息收集。
相對而言保護第三方比較困難，蜜罐要與全球的網絡交互作用才具有吸引力而返回一些有用的信息，拒絕向外的網絡交通就不會引起攻擊者太大的興趣，而一個開放的蜜罐資源在黑客手里會成為有力的攻擊跳板，要在二者之間找到平衡，可以設置防火墻對外向連接做必要的限定：
⑴在給定時間間隔只允許定量的IP數(shù)據(jù)包通過。
⑵在給定時間間隔只允許定量的TCPSYN數(shù)據(jù)包。
⑶限定同時的TCP連接數(shù)量。
⑷隨機地丟掉外向IP包。
這樣既允許外向交通，又避免了蜜罐系統(tǒng)成為入侵者攻擊他人的跳板。如需要完全拒絕到某個端口的外向交通也是可以的。另一個限制方法是布置基于包過濾器的IDS，丟棄與指定特征相符的包，如使用Hogwash包過濾器。
6結語
蜜罐系統(tǒng)是一個比較新的安全研究方向。相對于其它安全機制，蜜罐使用簡單，配置靈活，占用的資源少，可以在復雜的環(huán)境下有效地工作，而且收集的數(shù)據(jù)和信息有很好的針對性和研究價值。既能作為獨立的安全信息工具，還可以與其他的安全機制協(xié)作使用，取長補短地對入侵進行檢測，查找并發(fā)現(xiàn)新型攻擊和新型攻擊工具。
蜜罐也有缺點和不足，主要是收集數(shù)據(jù)面比較狹窄和給使用環(huán)境引入了新的風險。面對不斷改進的黑客技術，蜜罐技術也要不斷地完善和更新。
參考文獻
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系統(tǒng)框架設計
林業(yè)資源監(jiān)管通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用C#語言、ArcEngine和開普互聯(lián)智能表臺進行設計開發(fā)。系統(tǒng)分為B/S架構的Web配置系統(tǒng)和C/S架構的桌面系統(tǒng)兩部分，如圖1所示。這種設計方式基于:1)B/S架構已成為林業(yè)業(yè)務系統(tǒng)的主流架構，借助配置系統(tǒng)以便將通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與業(yè)務系統(tǒng)進行集成;2)使桌面系統(tǒng)可以專注于數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)與業(yè)務流程、功能的松散耦合。Web配置系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)交換以及桌面系統(tǒng)的配置管理功能模塊，支持本地和遠程配置方式。數(shù)據(jù)交換通過將事先制作完成的支撐數(shù)據(jù)提供給桌面系統(tǒng)，作為各業(yè)務數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行的基礎，并將采集完成的數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)庫，提供給其他業(yè)務系統(tǒng)使用。配置管理支持對采集數(shù)據(jù)、支撐數(shù)據(jù)以及桌面系統(tǒng)功能界面的配置，并將配置結果保存在XML配置文件中，作為桌面業(yè)務系統(tǒng)運行的基礎。通過配置系統(tǒng)為桌面系統(tǒng)提供支撐數(shù)據(jù)并進行相關配置，就可以為不同業(yè)務定制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。桌面系統(tǒng)包括通用功能元件、業(yè)務系統(tǒng)配置、動態(tài)數(shù)據(jù)的管理以及界面的生成4個功能模塊。通用功能元件包含數(shù)據(jù)采集的一般功能。業(yè)務系統(tǒng)配置提供配置內容的讀寫功能。動態(tài)數(shù)據(jù)管理根據(jù)配置實現(xiàn)對不同業(yè)務支撐數(shù)據(jù)的訪問、更新以及采集數(shù)據(jù)的導出。界面生成根據(jù)配置信息生成特定于業(yè)務的系統(tǒng)界面。桌面系統(tǒng)框架采用變種MVC模式(模型--視圖--控制器)，該模式采用數(shù)據(jù)驅動設計［9］，使得視圖、控制器和模型可以隨業(yè)務而變。在數(shù)據(jù)層，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分表存儲，空間數(shù)據(jù)表只存儲與業(yè)務無關的圖形信息，從而能以統(tǒng)一的形式訪問、處理及顯示空間數(shù)據(jù)，不受業(yè)務變化的影響。而與業(yè)務緊密相關的屬性數(shù)據(jù)單獨存儲在屬性表中，并將與屬性數(shù)據(jù)相關的視圖、控制器及模型的變化存儲在用開普互聯(lián)智能表臺制作的表單文件、數(shù)據(jù)映射文件中，系統(tǒng)在運行時就可以基于表單文件、數(shù)據(jù)映射文件及配置文件動態(tài)地構建視圖、控制器及模型，從而將業(yè)務數(shù)據(jù)的變化隔離在源代碼之外，使源代碼高度內聚，不會變異。由于兩類數(shù)據(jù)的處理方式不同，數(shù)據(jù)間的完整性通過邏輯校驗來保證。
關鍵技術及實現(xiàn)
林業(yè)資源監(jiān)管通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用的關鍵技術包括智能配置、界面自動生成和動態(tài)數(shù)據(jù)管理技術。
1智能配置技術
智能配置技術是指將與業(yè)務相關的變化信息存儲在配置文件中，系統(tǒng)在運行時讀取配置文件，根據(jù)其中的信息實現(xiàn)對不同業(yè)務數(shù)據(jù)采集功能的定制。當業(yè)務數(shù)據(jù)采集需求發(fā)生變化時，僅需通過改變配置信息就能滿足需求，這樣既增加了系統(tǒng)的靈活性，又能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過配置系統(tǒng)實現(xiàn)智能配置，主要包括系統(tǒng)配置、采集數(shù)據(jù)配置兩方面。（1）系統(tǒng)配置。系統(tǒng)配置包括支撐數(shù)據(jù)、用戶功能界面配置兩部分。支撐數(shù)據(jù)的配置內容包括數(shù)據(jù)版本號，采集人員的賬戶信息及該賬戶關聯(lián)的業(yè)務名列表，支撐數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)名稱、類型、對數(shù)據(jù)操作的命令和命令狀態(tài)列表。版本號為自然數(shù)值，作為數(shù)據(jù)是否需要更新的依據(jù);業(yè)務名列表的形式為“Reforestation/造林，Harvesting/采伐”，前面是業(yè)務系統(tǒng)的英文名，后面是對應的中文名，之間用反斜杠隔開，指明賬號可以使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);數(shù)據(jù)名稱為數(shù)據(jù)文件的名稱，類型包括數(shù)據(jù)庫、表和普通文件。命令指明了如何處理數(shù)據(jù)，包括覆蓋、更新、添加、刪除4種。命令狀態(tài)包括已執(zhí)行或未執(zhí)行，決定系統(tǒng)是否執(zhí)行命令。用戶功能界面配置內容包括功能元件、邏輯驗證規(guī)則和表單配置。功能元件和邏輯驗證規(guī)則的配置目標可以是單個圖層或整個系統(tǒng)。功能元件的狀態(tài)包括可見、隱藏、可用與禁用，當不需要使用某項功能時，根據(jù)功能元件的名稱將其狀態(tài)設置為隱藏或禁用即可。邏輯驗證規(guī)則的配置內容包括SQL語句及其描述，通過執(zhí)行SQL語句進行驗證;SQL語句的執(zhí)行方式不隨業(yè)務變化，規(guī)則的描述為界面上呈現(xiàn)給用戶的信息，如地類檢查。表單的配置目標是圖層，包括圖層名、表單文件名及其描述，通過將圖層名和表單文件名配對存儲，就能根據(jù)圖層找到對應的表單進行屬性數(shù)據(jù)的錄入，描述為用戶界面上呈現(xiàn)給用戶的信息，如造林模式表。（2）數(shù)據(jù)配置。采集數(shù)據(jù)的配置包括需要導出的數(shù)據(jù)版本號、表名稱、數(shù)據(jù)記錄主鍵序列以及其他數(shù)據(jù)文件的名稱。數(shù)據(jù)版本是自然數(shù)值，作為外界是否需要下載該數(shù)據(jù)的依據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)名稱和主鍵序列導出數(shù)據(jù)。
2功能界面自動生成
功能界面自動生成以功能元件為基礎，通過建立配置文件完成用戶界面的按需定制。（1）系統(tǒng)功能元件。系統(tǒng)是功能元件的集合，功能元件可能是單個功能或一類功能，如圖形創(chuàng)建是單個功能，圖形編輯是一類功能，在界面上表現(xiàn)為單個控件。本文使用功能元件名稱、控件名稱、功能狀態(tài)及功能描述來表達功能元件。對于用戶而言，只需配置功能名稱及狀態(tài)來控制功能界面。系統(tǒng)功能元件信息存儲在XML文檔中，該文檔需要按照模板文件制作，配置系統(tǒng)解析該XML文檔，并在界面上列舉出功能元件列表供用戶配置。（2）界面生成算法。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中涉及界面變化的模塊主要包括:1)空間編輯和拓撲校驗界面。該界面因功能是否需要使用而變化。2)屬性編輯界面。該界面隨數(shù)據(jù)內容和結構而變化。3)邏輯校驗界面。該界面隨校驗規(guī)則內容而變化。界面自動生成以功能元件及系統(tǒng)配置文件為基礎，通過解析配置文件動態(tài)生成用戶界面，生成流程如圖2所示。3個界面的生成算法各有不同。空間編輯和拓撲校驗界面的生成是根據(jù)配置對WindowsForm控件的可見性和可用性進行控制來實現(xiàn)的;屬性編輯界面的生成是通過加載開普互聯(lián)智能表單文件到WindowsForm窗體中來實現(xiàn)的，開普互聯(lián)智能表單界面如圖3所示;邏輯校驗界面的生成是通過加載驗證規(guī)則到WindowsForm窗體中的列表控件中來實現(xiàn)的。
3動態(tài)數(shù)據(jù)庫管理
動態(tài)數(shù)據(jù)庫是結構和數(shù)據(jù)都可以隨需要而變化的數(shù)據(jù)庫［10--11］，在本文中是指整個數(shù)據(jù)庫的改變。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單一業(yè)務配置為基礎，每個采集人員配備獨立的設備和采集系統(tǒng)，但在人力和設備資源有限的情況下，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要支持多個業(yè)務的數(shù)據(jù)采集或多個采集人員共用一套設備和系統(tǒng)。系統(tǒng)需要根據(jù)業(yè)務、人員職責調用不同的支撐數(shù)據(jù)。解決方案為:建立以采集人員賬號名和業(yè)務名組合命名的文件夾，通過配置系統(tǒng)將不同的支撐數(shù)據(jù)放到對應的文件夾內。當用戶登錄系統(tǒng)時，系統(tǒng)依據(jù)賬號列出可操作業(yè)務，采集人員從中選擇業(yè)務名稱，系統(tǒng)就可以將正確的支撐數(shù)據(jù)供給用戶使用。
4數(shù)據(jù)交換
數(shù)據(jù)交換包括支撐數(shù)據(jù)的上傳及采集數(shù)據(jù)的下載，使用配置系統(tǒng)完成，交換的數(shù)據(jù)放在該系統(tǒng)目錄下。支撐數(shù)據(jù)的上傳有2種情況:1)采集系統(tǒng)的定制。將所有支撐數(shù)據(jù)以添加命令上傳，桌面系統(tǒng)運行時會判斷是否存在數(shù)據(jù)，如果不存在數(shù)據(jù)，就會從配置系統(tǒng)目錄拷貝數(shù)據(jù)到本系統(tǒng)目錄，結合這些數(shù)據(jù)形成特定于業(yè)務的采集系統(tǒng)。2)部分支撐數(shù)據(jù)的變更。將部分支撐數(shù)據(jù)以添加、刪除、更新3種命令之一上傳，桌面系統(tǒng)運行時檢查配置系統(tǒng)目錄下的數(shù)據(jù)版本號，如果版本號小于配置系統(tǒng)目錄下數(shù)據(jù)版本號，就按照配置的命令進行更改。數(shù)據(jù)采集完成并通過校驗后，由桌面系統(tǒng)將數(shù)據(jù)導出并壓縮，然后拷貝到配置系統(tǒng)目錄。每導出一次數(shù)據(jù)都會累加版本號，系統(tǒng)用戶根據(jù)版本號下載最新的采集數(shù)據(jù)。
1.1傳感器電路設計外部電容與片內電阻一起構成一個低通濾波器，用于限制ADXRS646速率響應的帶寬。3dB頻率由和設置：可以精確控制該頻率，因為在制造期間被調整至。在RATEOUT腳（1B，2A）和SUMJ引腳（1C，2C）之間連接的任何外部電阻將導致：由于陀螺儀的18kHz諧振頻率會造成解調時的高頻噪聲，因此在陀螺儀的輸出管腳由電阻和22nF電容（2.2kHz極點）組成低通RC輸出濾波器，以衰減解調尖峰引起的高頻噪聲。
1.2控制電路與模數(shù)轉換電路設計選用C8051F410單片機對整個系統(tǒng)進行控制，C8051F410具有與8051兼容的高速CIP-51內核，與MCS-51指令完全兼容。C8051F410資源豐富，具有24個I/O引腳，同時還具有時鐘振蕩器等功能模塊。ADS1274是TI公司生產的24位無失碼高性能模數(shù)轉換器，具有最高144kSPS數(shù)據(jù)采樣速率，功耗低，在52kSPS（高精度模式）采樣速率下，單通道功耗僅為31mW，工作溫度范圍廣，最低溫度-40°C最高溫度+125°C，非常適合應用于條件苛刻的工業(yè)控制領域。該芯片模擬前端具有4個單端輸入通道,模擬部分采用5V供電，內核為3.3V或者1.8V供電。模擬輸入電壓為———0.3V~6V。采用THS4521作為AD轉換器的驅動器，THS4521極低功耗軌至軌輸出全差動放大器，帶寬高達145MHz，數(shù)據(jù)轉換速率高達490V/μs，直流開環(huán)增益為119dB，寬范圍供電電壓：+2.5V~+5.5V，單通道電流僅為1.14mA。C8051F410與ADS1274通過標準SPI接口進行通信，設計采用3線制的主、從方式。C8051F410控制ADS1274，C8051F410通過SCLK時鐘管腳提供并控制ADS1274提供SPI的時鐘信號。單片機的MOSI引腳與ADS1274的DIN引腳相連，向ADS1274發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配置寄存器，設置工作模式等功能。C8051F410的MISO引腳與ADS1274的DOUT相連，接收AD轉換的數(shù)據(jù)。ADS1274的RDY引腳與單片機的P0.3引腳相連，當ADS1274完成模數(shù)轉換以后，RDY引腳有高電平變?yōu)榈碗娖剑ㄖ獑纹瑱C模數(shù)轉換完成，準備讀取數(shù)據(jù)。
1.3恒流電源電路LM2904系列運算放大器是TI公司生產的低功耗雙運算放大器。ADXRS646型MEMS陀螺儀需要的供電電壓為6V，由LM2904構成的放大電路可以產生兩路穩(wěn)定的6V電壓，輸出抖動小于5mV，輸出電流可以達到40mA，滿足MEMS陀螺儀的供電要求。由LM2904構成的基本電壓放大電路。放大電路的輸入電壓5V，電壓的放大倍數(shù)為1.2倍，由此可以得出兩路輸出A和B均為6V。
2軟件設計
數(shù)據(jù)采集裝置上電后首先對C8051F410進行初始化設置，通過配置寄存器，設置SPI通信模式、內部振蕩器的工作頻率以及看門狗的監(jiān)測時間。然后對ADS1274進行AD采樣率、工作模式和通信模式等模塊的初始化。選擇ADS1274的差分模擬輸入通道AIN1、AIN2、AIN3進行數(shù)據(jù)采集，模擬電壓輸入范圍為0~5V，數(shù)據(jù)寄存器配置為24位。向ADS1274發(fā)送開始轉換命令，單片機開始計時，計時時間未結束，傳輸采集的數(shù)據(jù)；計時時間到，繼續(xù)開始AD轉換。采集后的角速率數(shù)據(jù)經過單片機簡單處理后，由RS232串口輸出。
3實驗分析與結論
1．1系統(tǒng)的整體結構設計整個系統(tǒng)采用了模塊化的設計，各模塊布局合理，整體的結構緊湊。主要功能是數(shù)據(jù)的傳輸和程序下載，USB轉TTL模塊的作用是給單片機供電以及上位PC機和下位單片機之間的電平轉換，其原理圖如圖1所示。單片機與PC機是使用USB轉TTL模塊進行串口通信，它可以將USB虛擬成一個串口，解決筆記本電腦用戶無串口的煩惱。此模塊傳輸速度、傳輸準確性都滿足實驗需求，而且價格便宜，使用方便。
1．2系統(tǒng)各部分的功能介紹模擬信號采集部分的目的是為了采集所需要的原始的數(shù)據(jù)，即本系統(tǒng)中所需要的電壓和電流。下位機以AT89C52RC單片機為控制單元，16路A/D轉換芯片AD7705采集電壓和電流信號轉換為相應的數(shù)字信號，便于單片機后續(xù)的處理并以一定的協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC機，最終通過運行在上位PC機的程序對接收到的數(shù)字信號進行處理和顯示。微控制器STC89C52RC以一定的的協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC機。單片機的晶振電路和復位電路是單片機正常工作的先決條件。PC機通過串行USB轉串口接收單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并進行實時處理和顯示。
2系統(tǒng)硬件部分設計
2．1MCU芯片的選擇STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗和超強抗干擾的CMOS8位微控制器，采用經典的MCS-51內核，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。工作電壓:5．5～3．3V(5V單片機)/3．8～2．0V(3V單片機)工作頻率范圍:0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHZ，用戶應用程序空間為8k字節(jié)。
2．2A/D轉換器選擇及采樣設計模數(shù)轉換器，是把經過與標準量(或參考量)比較處理后的模擬量轉換成以二進制數(shù)值表示的離散信號的轉換器，簡稱ADC或A/D轉換器。本系統(tǒng)模數(shù)轉換器采用的是芯片AD7705，AD7705是AD公司推出的16位Σ-ΔA/D轉換器，該轉換器采用SPI兼容的三線串行接口，能夠方便地與各種微控制器和DSP連接，也比并行接口方式大大節(jié)省了CPU的IO口，能直接將傳感器測量到的多路微小信號進行AD轉換。這種器件還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點，非常適合儀表測量、工業(yè)控制等領域的應用［7］。本系統(tǒng)是采集兩路信號(電壓和電流)，AD7705芯片精度為16位(Δ=(5/65536)V≈0．076mV，其精度滿足實驗需求)，高精度A/D轉換芯片AD7705有兩個雙端模擬信號輸入通道，分辨率為16位無丟失代碼，增益、信號極性以及更新速率等可由軟件設置［8-10］。片內可編程增益放大器的增益范圍為1～128，這使AD7705可與多種傳感器直接相連，無須外接放大器，并且內置可編程的自校準電路，通過對零點和滿度的校準，可有效去除零點漂移和增益誤差的影響。接口為SPI串行總線，因而與單片機的接線大大減少，簡化了硬件的設計。在測量電流時，我們對兩種實驗方案進行了比較，第一種是利用電流變送器進行電流的測量;第二種是利用采樣電阻進行電流的測量。采用了第二套方案，原因是其價格低、精度滿足實驗要求。
3系統(tǒng)軟件部分的設計
PC端主程序框架如圖2所示。
3．1數(shù)據(jù)采集PC端軟件設計PC端軟件是基于MFC對話框進行程序的編寫，其主要包括以下幾部分:1．窗口界面的繪制(包括開始界面繪制、控件繪制、坐標系繪制、網格繪制、LIST表格繪制等);2．串口通信控件的連接、初始化和設置;3．數(shù)據(jù)庫的嵌入(包括數(shù)據(jù)庫的連接、讀寫、修改等);4．采集數(shù)據(jù)時的動態(tài)響應(包括動態(tài)圖形繪制、動態(tài)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)顯示等)。
3．2界面介紹首先是開始界面，如圖3所示。1．菜單欄區(qū)域:包括串口設置、開始采集、暫停、停止采集(同時關閉串口)四部分是本程序所有功能的體現(xiàn);2．繪圖區(qū)域:包括兩個TABLE，一個是勵磁電流不變、勵磁電流變化兩個子窗口。每個窗口中包含一個二維坐標系進行圖形的繪制;3．數(shù)據(jù)表區(qū)域:包含一個LIST控件，對實時采集的數(shù)據(jù)進行顯示;4．系統(tǒng)控制區(qū)域:與菜單欄區(qū)域功能相同，都是對采集整個過程進行控制，同時能夠實時的對數(shù)據(jù)進行一個顯示、也能夠對偏差的數(shù)據(jù)進行手動刪除，避免實驗錯誤對繪制出的圖像造成的影響，而影響實驗效果。根據(jù)端口信息，選擇串口端號，點擊打開串口后，綠燈變?yōu)榧t燈，打開串口按鈕變?yōu)榛疑硎敬谝呀涍B接，可以進行串口通信(即采集可以開始)。選擇兩種模式，“勵磁電流不變”、“勵磁電流變化”，并點擊進入相應的子窗口。然后就可以進行采集。傳輸電流電壓時，圖像會實時顯示，數(shù)據(jù)表也會同時顯示。圖5顯示了勵磁電流不變時，工作電流和霍爾電壓之間的關系曲線。
4結論
無公害蔬菜生產基地選擇在遠離工廠、醫(yī)院等污染源3000m以外，水質、大氣、土壤無污染的地域，能有山、河隔離帶更為理想。農田灌溉水、土壤、大氣、生活飲用水、水土保持綜合治理等環(huán)境質量應符合國家有關標準。基地面積應大于5hm2，土地連片便于輪作，運輸方便。基地選定后還應合理規(guī)劃，完善排灌設施，健全田間道路網絡，培肥土壤等，創(chuàng)造一個優(yōu)質、高效、低耗的無公害蔬菜生產生態(tài)環(huán)境。
2細化栽培
細化栽培技術就是要根據(jù)蔬菜病蟲無害化治理的要求，研究蔬菜生長發(fā)育的規(guī)律、環(huán)境調控與產量形成規(guī)律，研究無土栽培、設施栽培、節(jié)水灌溉及這些技術的應用與病蟲消長的關系；研究不同科蔬菜之間輪作技術、茬口安排技術、清潔田園技術和引種試驗推廣抗病蟲品種技術的綜合，因地制宜制定（設計）出一套適合當?shù)夭煌愋筒说睾筒煌卟似贩N的生產技術規(guī)范，供基地生產應用。
3強化應用生物和物理防治技術
隨著無公害蔬菜生產技術的不斷演進，保護、利用天敵，蘇云金桿菌、Bt與病毒復配的復合生物農藥、愛比菌素、農抗120、農用鏈霉素、新植霉素等的應用，燈光誘殺、氣味誘殺，利用害蟲對顏色趨性進行誘殺及防蟲網、特種性能膜防病蟲等生物、物理防治技術已日益受到重視，部分已直接取代化學農藥的使用。今后要充分應用已有的技術成果，進一步開發(fā)、推廣生物和物理防治技術，力爭擴大取代化學農藥的使用面。
4病蟲害化學防治技術
優(yōu)化蔬菜病蟲害化學防治技術，可大幅度提高農藥藥效，既控制病蟲的為害，又可防止農藥在蔬菜產品上的超標殘留。可從以下幾方面入手：
（1）按照國家有關規(guī)定，絕對禁止在蔬菜上使用劇毒、高毒、高殘留農藥。
（2）加強病蟲測報，掌握防治適期。蔬菜病蟲種類繁多，發(fā)生復雜，要抓住主要病蟲和病蟲發(fā)生的主要時期開展測報，一般害蟲的低齡階段和病害的發(fā)生初期為防治適期。
（3）對癥下藥。據(jù)中國蔬菜病蟲原色圖譜記載，我國有蔬菜病害1133種、蔬菜蟲害334種，但各地主栽的蔬菜種類和主要病蟲發(fā)生種類并不很多，防治前一定要確診后對癥下藥。
（4）講究施藥技術。實施化學防治時必須把農藥施用到目標物上才能有效地控制蔬菜病蟲的發(fā)生、發(fā)展，才能保護蔬菜的正常生長，若施藥“脫靶“就會降低防治效果和造成環(huán)境污染。
（5）嚴格按照有關規(guī)定控制農藥的使用濃度、使用量、劑型、使用次數(shù)、使用方式和依法執(zhí)行農藥的安全間隔期。
5施肥措施
（1）重施有機肥，少施化肥。充足的有機肥，能不斷供給蔬菜整個生育期對養(yǎng)分的需求，有利于蔬菜品質的提高。農作物秸稈和畜禽糞污要加入發(fā)酵劑經過高溫堆積發(fā)酵，使其充分腐熟方可施入菜田。發(fā)酵時將新鮮的糞污裝入塑料袋中堆放或裝入缸中，加入熱水封口，在15℃以上的環(huán)境濕度下自然發(fā)酵。農作物秸稈加入速腐劑可直接還田，但將其粉碎后，堆腐發(fā)酵效果更好。堆腐的方法是每100kg粉碎的秸稈加入速腐劑1~2kg，堆垛后，表面用泥封嚴，一般20d左右成肥。
（2）重施基肥，少施追肥。實踐證明，在相同基肥條件下，追肥用量越大，綠色蔬菜生產要施足基肥，控制追肥，一般施用純氮225kg/hm2，2/3作基肥，1/3作追肥，深施。
（3）重視化肥的科學施用。一是禁止施用硝態(tài)氮肥。二是控制化肥用量，一般施氮量應控制在純氮2250kg/hm2以內。三是要深施、早施。一般氨態(tài)氮肥施于6cm以下土層，尿素施于l0cm以下土層。早施有利于作物早發(fā)快長，延長肥效，減少硝酸鹽積累。實踐證明，尿素施用前經過一定處理，還可在短期內迅速提高肥效，減少污染。處理方法為：取1份尿素，8~10份干濕適中的田土，混拌均勻后堆放于干爽的室內，下鋪上蓋塑料薄膜，堆悶7~10d即可做穴施追肥。四是要與有機肥、微生物肥配合施用。
（4）施肥因地、因苗、因季節(jié)而異。不同的地質，不同的苗情，不同的季節(jié)施肥種類，施肥方法要有所不同，低肥菜地，可施氮肥和有機肥以培肥地力。蔬菜苗期施氮肥利于蔬菜早發(fā)快長。夏秋季節(jié)氣溫高，硝酸鹽還原酶活性高，不利于硝酸鹽積累，可適量施用氮肥。
6參考文獻
[1]石其夫，莊召勤，程大勇.無公害蔬菜生產農藥使用現(xiàn)狀及對策[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2007（2）：53.
1.1農藝經濟性狀從表1可知，浙菜薯1號株型直立，利于適當密植。該品種單株分枝數(shù)、嫩莖尖葉片數(shù)、葉片大小、莖粗及嫩莖葉長都顯著高于對照，其嫩莖粗壯、葉片碩大，作為葉菜具有極好的商品性，而且采摘省工省本。
1.2食味品質浙菜薯1號莖尖微有茸毛，燙后顏色翠綠至綠色，略有香味，無苦澀味，無或略有甜味，有滑膩感。食味鑒定綜合評分80分，高于對照(表2)。
1.3抗逆性根據(jù)田間觀察，浙菜薯1號適應性較好，頂芽抽生快，耐肥性好，田間均未發(fā)生病害。田間表現(xiàn)中抗根腐病、病毒病，食葉害蟲、白粉虱和瘡痂病危害較輕。
2設施栽培技術
浙菜薯1號宜高肥水高溫條件，適宜大棚設施栽培，一次栽插，多次采摘，一般667m2產量可達3000kg左右，衢州市場批發(fā)價為6.0～10.0元•kg－1，經濟效益相當顯著。
2.1適時育苗，培育壯苗冬春季栽培宜采用大棚+小拱棚+地膜3層保溫育苗;春季栽培可采用小拱棚+地膜2層保溫育苗。苗床寬1.0m左右，深15～20cm，床底鋪一層有機肥后澆水覆土。選擇種薯要求具有本品種典型特征，無病蟲害，薯塊重100～250g。排種密度為薯塊間隔3cm左右，種薯排好之后覆土，厚度2～3cm，不能超過5cm，以免影響出苗。當60%薯塊出芽后揭掉地膜。晴天氣溫20℃以上時，打開拱棚膜和大棚膜兩端通風，防止高溫燒苗，保持床溫25～30℃，濕度以床土見干見濕為準。
2.2合理密植，插足基本苗一般薯苗長20～25cm，有6～8張完整葉片時，可以剪苗插種于大棚。插種時要及時澆足水分并注意遮陰保苗，如在晴熱天氣插種，應在大棚上蓋遮陽網，5d左右緩苗后揭去遮陽網。浙菜薯1號株型直立，利于適當密植，但由于其植株高大、葉片碩大，宜比普通葉菜品種適當稀植。設施栽培選擇肥力中等偏上的土地，采用畦作方式，畦寬為1.2～1.5m，株距15～20cm，行距30～35cm，667m2栽插0.8萬～1.0萬株。
2.3科學施肥，合理澆水浙菜薯1號植株高大、耐高肥水。設施栽培667m2基肥可用腐熟有機肥1000～1500kg，或三元硫酸鉀復合肥20～25kg。每次采摘后及時追施尿素，667m2用量為5～10kg，做到看苗施肥，并澆足水分。為了保證莖葉的鮮嫩度，栽培過程中要注意勤澆水，以保持棚內較高的濕度。
2.4加強病蟲草害防治，堅持農業(yè)防治為主病蟲草害的防治原則是以農業(yè)防治為主、藥劑防治為輔。甘薯較其他蔬菜病蟲害輕，主要害蟲有斜紋夜蛾、白粉虱，可采用防蟲網及在大棚內懸掛性誘劑、殺蟲燈、黃板等，還可通過清除雜草及人工滅蟲控制蟲害。藥劑防治病蟲害應采用高效低毒的農藥，并注意采摘安全間隔期。
1.1電子技術應用行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年，重慶市電子信息產業(yè)快速地發(fā)展。2009年，電子信息產業(yè)銷售收入就達863億元，首次突破千億大關，成為支柱產業(yè)之一。2010年，電子信息產業(yè)銷售收入預計達1350億元，比上年增長56.4%，2011年達3000億元。目前，惠普、宏碁、富士康、英業(yè)達、廣達、思科、中航等一大批項目入駐渝，未來幾年，重慶將建成亞洲最大的筆記本電腦基地、亞洲半導體產業(yè)旗艦基地和中國西部領先軟件及服務外包基地，電子信息產業(yè)銷售收入達1萬億元，使其成為第一支柱產業(yè)。
1.2電子技術應用專業(yè)對應的職業(yè)崗位分析通過調研分析發(fā)現(xiàn)中、高級工及以上需求約占37％，中級工需求約占38％，初級工占25％。這說明了近年“招工難”現(xiàn)象，導致企業(yè)“饑不擇食”，從全局看，企業(yè)提高對員工的技能要求是主流。另外，崗位需求較大的依次是生產裝配、設備維護、產品測試、產品質檢、市場營銷。
1.3電子技術應用專業(yè)人才招聘渠道分析調研過程中，我們重點了解了企業(yè)中對應用電子專業(yè)人才的招聘渠道、時間、畢業(yè)生來源、錄用優(yōu)先考慮因素等情況。得出以下數(shù)據(jù)：44％企業(yè)不限工作經驗，有56％要求1年以上的工作經驗。女性、男性和不限性別的分別占全部需求人數(shù)的56.3%、38.3%和5.4%。另外，約有70％的企業(yè)對中職畢業(yè)生工作稱職情況的綜合評價較好，30％的企業(yè)對中職畢業(yè)生評價一般，但好、非常好的卻沒有，這就說明我們對學生綜合能力和素質的培養(yǎng)還有待于進一步提高，學校有必要進行深入的研討，制定出更加完善的人才培養(yǎng)方案。
2電子技術應用專業(yè)現(xiàn)狀調研
通過調研，在此主要列舉電子技術應用專業(yè)教學情況及存在的主要問題一是課程設置和教學方法：專業(yè)技術課程、實踐訓練課程及素質教育課程不能很好地結合和相互滲透；二是實訓條件：這方面的主要問題所在是各學校發(fā)展良莠不齊，基礎實驗設施建設差距較大。部分學校由于資金問題、實訓設備更新、維修、保養(yǎng)以及利用率不是很高，造成資源相對浪費；三是師資隊伍：教師隊伍成分復雜，素質參差不齊，年齡分配不均衡，“雙師型”教師總體質量有待提高；四是培訓基地軟、硬件資源先天不足；五是職校師資準入標準較低。六是職業(yè)資格認證，含金量不夠，社會認可度不夠高。
3電子技術應用專業(yè)建設改革與建議
3.1培養(yǎng)目標與專業(yè)方向調整建議一是使學生具有良好的政治素質和道德素養(yǎng)，熱愛祖國，堅持四項基本原則，具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，遵紀守法，養(yǎng)成良好的社會公德和職業(yè)道德；二是使學生掌握本專業(yè)所必需的數(shù)學、英語、電路分析、電子電路、單片機控制技術、高頻電子等基礎理論，具有較強的計算機操作能力、計算機工具軟件的應用能力、電路分析設計能力、實踐動手能力，形成良好的心理素質、身體素質，并且具有較快適應第一線工作崗位的能力。
3.2課程設置的原則建議具體來講應該把握好三個方面：一是注重電子技術應用專業(yè)課和基礎課的銜接互促。以應用為目的，以必需、夠用為度，基礎課程與專業(yè)技術理論課程、實踐課程及素質教育課程緊密結合、相互滲透。二是根據(jù)職業(yè)能力標準，結合行業(yè)、企業(yè)調研結果，構建“職業(yè)素養(yǎng)模塊+基礎模塊+專業(yè)方向模塊”的適應本專業(yè)的“模塊化”課程體系。三是在專業(yè)課程設置上以崗位需求為依據(jù)，在“貼近生產、貼近工藝、貼近裝備”思想指導下，以電子產品設計、生產、安裝、調試、檢測及維護能力培養(yǎng)為核心，適時的調整課程內容，將企業(yè)的生產標準引入整個教學過程。
3.3教學改革建議一是堅持“專文并重”的教學理念。以就業(yè)為導向，注重培養(yǎng)學生良好的職業(yè)精神面貌，知識、技能和文化于一體實施教學才能真正實現(xiàn)高素質技術技能成才目的。其次，根據(jù)本專業(yè)特點，注重“項目任務驅動、理實一體化”相結合的教學模式的構建，將學習內容項目模塊化、單元化，通過項目層層分任務，如電子產品的設計及生產，是通過細分項目任務來實施“教、學、做”融為一體的教學過程。三是堅持“多元結合”的評價觀。堅持教師、學生兩大評價主體，過程與結果并重的多元評價體系，真正做到促進教學質量提升、促進學生發(fā)展為目的。
目前，專科和高職院校主要是針對免疫技術相關教學，課程的研究主要集中在醫(yī)學、藥學、護理專業(yè)，如廣東嶺南職業(yè)技術學院生物制藥專業(yè)、鄭州鐵路職業(yè)技術學院護理專業(yè)、四川、黔東南民族職業(yè)技術學院基礎醫(yī)學部、遼東學院醫(yī)學院免疫微生物教研室、鄭州牧業(yè)工程高等專科學校動物醫(yī)學系、江西科技師范學院藥學專業(yè)等都有關于提高免疫學課程教學質量的相關研究。而關于生物技術專業(yè)的免疫學相關課程的研究只有幾所本科院校有研究，如江南大學、新疆大學等。上述提及的單位只是對如何提高某些課程如《免疫學基礎》的教學質量方面進行了研究，僅是提出了一些教學方法，如任務引領式教學法、多媒體計算機輔助教學法、小組學習法等，而沒有從行業(yè)對人才的需求出發(fā)，在專業(yè)教學方面做出調整，以適應新形勢下人才培養(yǎng)的挑戰(zhàn)。
2武漢職業(yè)技術學院生物技術及應用專業(yè)免疫方向人才培養(yǎng)短板分析
該院生物技術專業(yè)在免疫技術方向主要針對抗體的生產，在相關課程的教學、開發(fā)方面還存在一定程度的欠缺，使得培養(yǎng)出的學生不能勝任對抗體生產有較高要求的崗位，限制了學生的發(fā)展，也限制了該專業(yè)在當前發(fā)展契機下的快速發(fā)展。該院在免疫技術相關課程的教學、開發(fā)的欠缺有如下原因：①該院生物技術級應用專業(yè)于2012年由微生物技術及應用專業(yè)更名而得。而此前的人才培養(yǎng)還主要偏向于微生物技術應用，對免疫技術的要求不高，相關的免疫技術課程開設力度不大，只有《分子生物學》、《免疫技術》兩門課程。基礎課程的薄弱，造成該院在免疫技術領域的人才培養(yǎng)力度欠缺。②此前該專業(yè)在已有的免疫技術相關課程體系不夠完整，與當前的免疫技術對人才的需求脫節(jié)。導致生物技術專業(yè)畢業(yè)生在免疫技術方面的專業(yè)知識和技能較差。免疫技術相關企業(yè)招聘該校的學生后，仍要花費人力物力培訓基礎技術。因此，為了提升該院生物技術及應用專業(yè)在免疫領域的教學質量，培養(yǎng)出具備免疫技術相關技能、滿足企業(yè)需求的畢業(yè)生，該專業(yè)應積極采取措施，走出人才培養(yǎng)困境。
3該院在免疫技術方向人才培養(yǎng)改革的應對措施
筆者自2013年7月到2014年7月，深入武漢某生物科技有限公司實習一年。該公司主要進行抗體的生產，是利用免疫技術進行生產的企業(yè)。該公司已經連續(xù)三年從武漢職業(yè)技術學院生物技術及應用專業(yè)招聘畢業(yè)生，是該院的深入合作企業(yè)。筆者在長達一年的實習過程中，了解了目前免疫技術領域的最新技術，掌握目前免疫技術領域發(fā)展的動態(tài)。更關鍵的是可以深入了解免疫技術企業(yè)對人才的需求點，并把這些重要信息反饋到學院，學院借鑒這些重要信息，使生物技術及應用專業(yè)在免疫技術領域的課程設置、課程開發(fā)、課程教學等方面與現(xiàn)階段的需求相結合并得到提升，從而培養(yǎng)出具備免疫技術相關技能的合格人才。
4重構該院生物技術及應用專業(yè)免疫方向課程群
筆者通過一年的企業(yè)實習，對抗體行業(yè)的整體情況有所了解，對抗體行業(yè)對人才的需求規(guī)格認識深刻。并對抗體行業(yè)所需要的技術進行歸類，然后重構目前免疫技術方向課程群，以期培養(yǎng)出抗體行業(yè)所需的人才。
4.1抗體市場的發(fā)展亟需高職生物技術專業(yè)培養(yǎng)掌握免疫相關技能的人才不考慮多克隆抗體在科研應用市場的營銷額，僅就單克隆抗體藥物在醫(yī)藥市場的銷售來看，2000-2013年，全球單克隆抗體藥物市場的復合增長率高達32%。抗體市場的規(guī)模逐年擴大，將吸引更多的人才加入這個行列。高職生物技術專業(yè)應抓住行業(yè)發(fā)展的機遇，積極推進專業(yè)建設，培養(yǎng)合格人才以迎合市場人才需求。
4.2積極適應行業(yè)需求，采取措施，力求改進人才培養(yǎng)現(xiàn)狀該院目前具有培養(yǎng)抗體行業(yè)所需人才的課程群及技能培養(yǎng)基礎。通過以上的企業(yè)實習及行業(yè)調查，不難看出，抗體生產企業(yè)需要掌握更多技能的人才。該院生物技術應用專業(yè)免疫方向必須要在現(xiàn)有的基礎上做出改進，才能滿足企業(yè)的需求。
4.3重新建構免疫方向課程群抗體行業(yè)所需的技能點必須通過拓寬免疫技術理論基礎并強化技能點培養(yǎng)才能達到。因此，需要增設相關課程。
硬件設計包括溫度與磁場探頭、供電電源、多通道數(shù)據(jù)采集儀器、PC上位機的選型以及機柜設計。
1．1溫度檢測溫度探頭類型為熱電阻，熱電阻測溫原理是給熱電阻通小電流，測量電阻上的電壓，得出熱敏電阻的阻值，對照熱敏電阻的參數(shù)曲線得出溫度。溫度探頭需要恒流源提供穩(wěn)定的電流才可以保證讀取電壓的準確性，選擇lakeshore公司生產的121系列恒流源可滿足精度要求。該恒流源既提供固定檔位電源供電也可以通過編程實現(xiàn)連續(xù)可調電流輸出。由于超導線圈采用過冷液氮浸泡冷卻［2］，根據(jù)液氮溫區(qū)(70K～77K)對探頭型號進行選擇。對于需要在30K～800K之間對溫度測量的場合，可選擇PT100系列鉑電阻溫度計［3］，其額定電流為1mA。在這個溫度范圍內，鉑電阻溫度計具有很好的重復性和較高靈敏度，同時滿足在電抗器的磁場環(huán)境下使用的要求。70K以上鉑電阻溫度計具有通用的標準曲線，如圖2所示。相比較于其他種類溫度探頭具有更好的通用性，而且具有互換性。另外，在溫度測量中，探頭需要貼近超導帶材，薄膜型的鉑電阻溫度計滿足設計要求。探頭的接線方式有二線制和四線制。采用二線制接線方法，會引入線路電阻，造成測量誤差。因此在35kV電抗器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，均采用四線制接線方法。
1．2磁場檢測測量磁場強度的原理是霍爾效應，在半導體薄片兩端通以控制電流，并在薄片的垂直方向施加勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產生霍爾電壓，根據(jù)產生的電壓就可以知道磁場的大小［4］。在實際測量中需要在兩個方向(軸向場與垂直場)對磁場進行測量。在35kV電抗器設計中，根據(jù)電磁設計仿真得到磁場的最大值約為2000高斯，并且該磁場探頭的工作環(huán)境為液氮溫區(qū)。Lakeshore公司生產的HGCA3020的軸向磁場探頭與HGCT3020的徑向磁場探頭，可滿足使用要求，其額定電流為100mA。
1．3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還需要對探頭電壓進行記錄以及處理顯示等一系列后續(xù)工作［5］。實驗過程中實驗對象需要監(jiān)測的信號比較多，采用數(shù)據(jù)采集儀器對各個數(shù)據(jù)進行采集記錄，節(jié)約人力成本而且可以減少由于人工錄入所導致的錯誤。在該套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采集的信號有54路，溫度采集精度為1K，電壓精度為10mV。吉時利公司生產的3706數(shù)字開關萬用表作為數(shù)據(jù)采集儀器滿足使用要求。數(shù)據(jù)采集儀器采集數(shù)據(jù)以后，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C中通過程序對其進行處理，然后顯示在顯示器上供人員監(jiān)測電抗器的工作情況。在電抗器實際運行過程中，主機工作環(huán)境可能較為惡劣，對工控機的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性有一定要求，需要對主機進行加固、防潮、防輻射、防塵等特殊設計。研祥工控機IPC－810E滿足使用要求。
1．4硬件布局及搭建(1)溫度探頭布點方案35kV超導可控電抗器超導線圈分為內外兩圈，各由32個雙餅組成。工作在交流工況下，超導線圈存在交流損耗，根據(jù)仿真結果顯示端部線圈交流損耗功率最大，需要對線圈端部重點監(jiān)控。單個超導線圈上布點25個，總計50個鉑電阻。鉑電阻在安裝時需要對其進行加固，防止被快速流動的液氮損壞。(2)磁場探頭布點方案電抗器中，帶材受垂直磁場影響較大，端部的帶材最易受到磁場的干擾，磁場探頭安裝在電抗器的端部。由于磁場探頭受到液氮的沖刷，磁場探頭需要通過夾子進行固定。通過對端部磁場兩個垂直方向數(shù)據(jù)的讀取，得到磁場強度的實時數(shù)據(jù)，為監(jiān)測電抗器運行狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。各個設備的集成布局以及安裝需要以機柜的形式實現(xiàn)。機柜的設計原則是整套裝置的實用性和外在的美觀性。機柜上主要安裝的設備和儀器有:吉時利3706數(shù)據(jù)采集儀、工控機(包括工控機主機、液晶顯示屏、鍵盤和鼠標)、探頭供電電源，同時在機柜下部預留一部分空間用于放置實驗過程中常用的一些工具和儀表等，如納伏表、波形記錄儀、鎖放和功率分析儀等，設計方案如圖4所示。
2軟件開發(fā)
軟件開發(fā)即控制界面開發(fā)，通過界面控制各種數(shù)據(jù)采集儀器的工作，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上進行處理、顯示和保存等［6］。圖5所示的為軟件搭建流程示意圖，首先調試設備，完成工控機與3706數(shù)據(jù)采集儀器之間的通信，使數(shù)據(jù)能夠進入主機進行處理，然后對數(shù)據(jù)進行分類處理，實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)的分類顯示。基于LabVIEW開發(fā)的程序主要包含后臺程序以及操作界面。后臺程序(1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主程序數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主程序實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集儀器中的電壓數(shù)據(jù)讀取的功能［7］。通過在主程序中對數(shù)據(jù)進行通道選擇可以實現(xiàn)不同的處理功能，包括3706儀器的通訊設置和數(shù)據(jù)初始化。(2)數(shù)據(jù)傳輸程序數(shù)據(jù)傳輸是指將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集儀器上傳輸?shù)焦た貦C上。LabVIEW中提供了多種通訊協(xié)議，如串口、并口和以太網傳輸協(xié)議，此處選擇以太網作為傳輸方式，數(shù)據(jù)采集儀器發(fā)送數(shù)據(jù)，工控機接收發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，進行處理。(3)數(shù)據(jù)記錄程序LabVIEW中可以將數(shù)據(jù)保存為多種格式，其中就包括常見的Excel表格，“寫入電子表格．vi”可以將數(shù)據(jù)保存為Excel格式，并且該VI不需要啟動Excel，寫入速度較快、使用較為簡單，所以使用該VI進行數(shù)據(jù)保存。由于EXCEL是目前比較通用的數(shù)據(jù)處理軟件，所以保存數(shù)據(jù)的格式選為EXCEL表格，方便處理數(shù)據(jù)。程序中可以設定將EXCEL文件保存在某個文件夾下，分別將磁體溫度、磁場強度保存在兩個文件夾下，并且為方便查找數(shù)據(jù)，每個文件的文件名以日期和時間命名，這樣方便日后查找數(shù)據(jù)。對于不同類型數(shù)據(jù)也可以直接分開存儲，方便以后查詢使用。在以上程序的實現(xiàn)中，主要以子VI形式完成。子VI是指將特定的程序封裝，完成特定的功能的模塊。通過對程序的封裝既可以實現(xiàn)原有功能，并且使得主程序更加簡潔，便于查找錯誤，又增加了程序的可移植性，提高了程序的整體質量。操作界面該系統(tǒng)的操作界面首先確保了所有數(shù)據(jù)的顯示以及后臺記錄，另外對電抗器內部環(huán)境參數(shù)(杜瓦內部壓強)以及外部輔助設備的工作狀態(tài)(液氮制冷機流量)也進行了監(jiān)控。針對溫度監(jiān)控，單獨設置了更加直觀的波形顯示，更利于觀察超導體的溫度變化，如圖6所示。在35kV電抗器數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案中，界面中沒有需要用戶設置的參數(shù)，在前面板中分列鉑電阻顯示控件來顯示數(shù)據(jù)。開始運行后，3706開始采集數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)儲存到表格當中。在前面板中，同一個波形圖中可以顯示多個通道的數(shù)據(jù)，每個通道的數(shù)據(jù)有顏色不同，這樣就可以比較實驗磁體不同部分的溫度或不同超導雙餅的電壓等。
3總結
