湖南工业机电第一稿项目开发方案开发管理.docx
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湖南工业机电第一稿项目开发方案开发管理
湖南省职业教育专业教学仿真实训软件开发
电气自动化技术专业教学仿真实训软件
项
目
开
发
方
案
湖南工业职业技术学院
二○一○年六月
项目开发方案
1前言
1.1编写目的
编写本项目开发方案是根据湖南工业职业技术学院电气自动化技术专业教学仿真实训软件开发项目申报工作要求,按照湖南省教育厅《关于开展湖南省职业教育专业教学仿真实训软件开发项目申报工作的通知》的精神,对项目的内容、人员需求及安排、以及项目具体实施计划进行定义和详细说明,作为本项目研究开发的依据,从而使用户、项目管理者和开发人员明确开发任务和开发计划,以便遵照计划进行监督、管理和实施,确保项目顺利完成。
1.2项目背景分析
为贯彻落实《中共湖南省委湖南省人民政府关于建设教育强省的决定》(湘发〔2007〕18号)、《中共湖南省委湖南省人民政府关于大力发展职业教育的决定》(湘发〔2006〕22号)的有关精神,按照《2008—2015年湖南省教育信息化发展规划》(湘教发〔2008〕28号)和2010年湖南省职业教育与成人教育工作会议的有关要求,进一步加强我省职业院校技能教学和信息化建设,湖南省教育厅启动了湖南省职业教育专业教学仿真实训软件建设工作。
坚持以科学发展观为指导,贯彻落实“对接产业(行业)、工学结合、提升质量,促进职业教育深度融入产业链,有效服务经济社会发展”的职业教育发展方针,着眼于改善全省职业院校实习实训条件,推进全省职业教育信息化建设,有效推动校企合作和专业实践教学改革,激发学生学习专业技能的积极性和创造性,不断增强职业教育的社会服务能力和吸引力。
1.3项目总体要求
按照整体规划、分步实施、共建共享、边建边用的原则,以装备制造、机械工程、信息通信、汽车、轨道交通等与湖南支柱产业、优势产业、新兴产业、特色产业联系紧密、布点量大的电气自动化技术专业为目标,以湖南工业职业技术学院为主体,联合湖南省迈威信息技术有限公司、湖南佳成软件有限公司,合作开发代表湖南水平、具有职业教育特色的标志性、共享型专业教学仿真实训软件,推动全省职业院校电气自动化技术专业教学模式和教学内容改革,满足职业院校学生自主学习和多样化学习的需求,整体提升我省职业教育人才培养水平和质量。
1.4项目建设目标
电气自动化专业教学仿真实训软件整个项目构筑在自动化技术工程意识与能力培养教学体系的框架下,按照“基本技能训练→专项技能训练→综合素质训练”的阶段性培养模式,以全面培养学生的科学作风、实践能力、创新能力、自主开发能力和合作能力为目标,进行“实践课程→实践模块→项目训练”的三个层次的建设,构建了“系统化、模块化、层次化”的开放式实践教学仿真实训平台。
系统平台模拟真实实训中用到的实训器材和设备,提供与真实实训相似的实训环境,并且通过对实训教学的需求分析,管理系统设计相关的教学功能,提供网上实训管理功能,包括实训要求发布、实训结果记录、实训报告提交、实训批改、成绩统计等可满足实训教学环节的需要,尤其适用于远程教学轻松实现远程实训教学与管理,可支持多用户同时在线操作。
通过平台建设,将教研、科研成果不断融入实践教学,立足教学,研学结合,产学对接,产学研一体化建设,不断提升专业教学能力,使实训学生不仅可以培养实际操作能力、业务处理能力,而且可以积累分析问题、解决问题的经验,提升学生就业的综合竞争力,也为其它专业教学仿真实训软件建设起到很好的示范作用。
2系统总体设计
2.1系统总体功能
电气自动化技术专业仿真实训平台包含一个仿真教学管理平台和一个仿真教学资源库,主要用于电气自动化技术专业及相关专业的技能实训教学,也可用于维修电工、可编程序控制系统设计师、仪表调试工、电梯维修工等职业(工种)的技能培训与考核鉴定。
电气自动化技术专业仿真实训教学软件软件总体功能如图1所示。
图1电气自动化技术专业仿真实训教学软件软件功能图
2.2系统设计原则
以典型作品或工作任务为载体,客观呈现真实工作情景。
虚拟真实的工作情境,采用典型的作品或工作任务,按照真实的工作流程来开发。
以职业岗位广泛应用的最新技术为重点,突出核心技能训练。
在科学分析的基础上,整合该专业领域广泛应用的最新技术,确定若干个核心技能项目作为软件的主体内容。
以信息化的技术标准为依据,确保软件开发的规范。
执行通用的信息技术标准,充分考虑软件使用对象、运行环境、后续更新、市场推广等因素,进行标准化和规范化建设。
以校企联合开发为主体,充分整合多方优质资源。
软件开发由湖南工业职业技术学院提出,联合有关企业合作建设,整合多方优质资源,实行原创开发或二次开发。
2.3系统特点
电气自动化技术仿真实训平台提供一套完成的仿真实训管理系统,可以与其他教务系统无缝对接。
系统采用多媒体技术手段,提供丰富的实训教学资源,方便学生学习。
针对实训过程中的难点重点,系统提供智能指导,并能为学生提供一对一的实时指导。
通过仿真实训,能够呈现真实设备无法体现的实训现象。
系统可扩展性强,可根据教学需要灵活添加实训项目。
实训项目的开发全面贯彻“以能力为本位,以提高技能水平为核心”的指导思想,以国家职业标准为指导,以国家教育与培训部门所颁布的教学大纲、鉴定题库为依据,以职业技能各知识点技能点的仿真训练为重点,贯彻前瞻性与适用性相结合、职业技能培训与鉴定相结合、仿真软件与硬件相结合的方针,结合当前生产实际。
实训项目围绕技能训练项目与技能点,根据学习者的层次不同而设计,包括目的、电路、原理、布局、连线、仿真、排故、考核等多种训练模块;认识与实践相结合、实验与实训相结合、操作与指导相结合、实践与考核相结合;具有职业性、实践性、情景性、过程性、趣味性,接近实际操作、接近实际生产技术。
2.4开发工具
✧开发工具:
基于Microsoft的.net框架设计
ActionScript3.0
✧项目管理辅助工具:
Microsoftproject2003、PowerDesigner、Rose等
2.5软件体系结构
随着Internet越来越广泛的应用,一种新兴的体系结构Browser/Server应运而生,进而出现了B/S三层体系结构。
在Browser/Server的系统中,用户可以通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求。
极大简化了客户机的工作,客户机上只需安装、配置少量的客户端软件即可,服务器将担负更多的工作,对数据库的访问和应用程序的执行将在服务器上完成。
在Browser/Server三层体系结构下,应用被分成表示层、功能(逻辑)层、数据层三个相对独立的单元:
第一层 表示层
在表示层中包含系统的显示逻辑。
它的任务是由Web浏览器向网络上的某一Web服务器提出服务请求,Web服务器对用户身份进行验证后用HTTP协议把所需的主页传送给客户端,客户机接受传来的主页文件,并把它显示在Web浏览器上。
第二层 功能(逻辑)层
在功能层中包含系统的事务处理逻辑,位于Web服务器端。
它的任务是接受用户的请求,首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接,通过SQL等方式向数据库服务器提出数据处理申请,而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给Web服务器,再由Web服务器传送回客户端。
第三层 数据层
平台中间层为业务规则层提供数据服务,这一层由平台的中间层服务来完成,能够支持Oracle,Mysql,SqlServer等数据库系统,平台对外提供抽像数据访问接口,到时转换到另一数据库系统时,不会影响到业务层组件,平台中间层支持远程部署,支持大集团公司数据访问Browser/Server三层结构不仅把客户机从沉重的负担和不断对其提高的性能的要求中解放出来,也把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来。
由于客户机把事务处理逻辑部分分给了功能服务器,使客户机一下子"苗条"了许多,不再负责处理复杂计算和数据访问等关键事务,只负责显示部分,所以维护人员不再为程序的维护工作奔波于每个客户机之间,而把主要精力放在功能服务器上程序的更新工作。
这种三层结构层与层之间相互独立,任何一层的改变不影响其它层的功能。
它从根本上改变了传统的二层Client/Server体系结构的缺陷,它是应用系统体系结构中一次深刻的变革。
Browser/Server三层体系具有如下优势:
Ø开放的标准
Ø较低的开发和维护成本
Ø使用简单,界面友好
Ø客户端消肿
Ø系统灵活
Ø保障系统的安全性
2.6软件环境布置方案
一、数据库平台选型
✧采用Oracle10G数据库
Oracle作为世界上最大的数据库厂商之一,凭借其在技术、资源和经验上的优势,一直致力于为企业提供最能满足企业竞争需要的数据仓库解决方案,其数据仓库解决方案包含了业界领先的数据库平台、开发工具和应用系统。
Oracle数据仓库突破了现有数据仓库产品的局限,能够帮助企业以任何方式访问存放在任何地点的信息,在企业中的任何层次上,满足信息检索和商业决策的功能需要。
数据仓库解决方案能够提供一系列的数据仓库工具和服务,具有多用户数据仓库管理能力,多种分区方式,较强的与OLAP工具的交互能力,以及快速和便捷的数据移动机制等。
✧Oracle数据分区
OraclePartitioningOption(数据分区选件)将大表和索引分成可以管理的小块,从而避免了对每个表作为一个大的,单独的对象进行管理。
分区(partitioning)是一种“分而置之”的技术,它为大量数据提供了可伸缩的性能。
分区通过将操作分配给更小的存储单元,减少了需要进行管理操作的时间,并通过增强的并行处理提高了性能。
管理员可以指定每个分区的存储属性,分区在宿主文件系统中的放置情况,这样便增加了对超大型数据库的控制粒度(granularity)。
分区可以被单独地卸出或装入(takenoff-lineorbroughton-line),备份,恢复,转出和转入(exportedandimported),以及加载;因此减少了需要进行管理操作的时间。
还可以为表分区创建单独的索引分区,从而限制了需要进行索引维护操作的时间。
此外,还提供了种类繁多的局部和全局的索引技术。
分区操作也可以被并行执行。
分区技术还提高了数据的可用性。
当部分数据由于故障或其它原因不可用时,其它分区内的数据可以不受影响地继续使用。
分区对应用是透明的,可以通过标准的SQL语句对分区表进行操作。
Oracle的优化器在访问数据时会分析数据的分区情况,在进行查询时,那些不包含任何查询数据的分区将被忽略,从而大大提高系统的性能。
✧Oracle企业管理器包
OracleEnterpriseManager产品家族由一系列系统管理工具组成,这些工具是为有效地管理整个的Oracle环境(包括系统、数据库、网络以及应用软件)而设计的。
OracleEnterpriseManager的开放的客户机/服务器体系结构为管理用户的异构计算环境提供了一个集成化的解决方案。
OracleEnterpriseManager由一个集中式的控制台、一些公用的服务以及运行在每个被管理的结点上的智能的代理(agent)所组成。
OracleEnterpriseManager的控制台为系统管理员提供了一个直观的图形用户界面(该界面支持拖放式的系统管理)使得系统管理员能够对整个的Oracle环境进行集中式的控制和管理。
OracleEnterpriseManagerConsole(控制台)由四个主要的部件组成,它们是Navigator(导航),MapWindow(图窗口),JobSchedulingSystem(任务调度系统)和EventManagement(事件管理)。
SystemNavigator包含一个对象的浏览器,使用它可以查看所有的网络和服务。
在Navigator中,有系统中所有对象的树状列表,通过它使得对象操作十分简便易行。
对象包括结点、数据库、收听者、用户、角色以及profiles。
MapWindow为主要对象提供了定制的图形化的表示,这些图形化表示由系统管理员生成,主要用于管理和监测系统中对象的子集。
对象可以按照任何的标准进行组合,这样简化了需要对小组内所有的成员都执行的操作。
JobSchedulingSystem允许系统管理员让需要反复执行的数据库任务自动的执行。
日常的一些任务(如数据库备份)能够定期地被调度执行,这有助于系统管理员将更多的时间集中用于能够增值的任务。
JobSchedulingSystem可以将作业调度到远程的站点上执行,提供“lightsout”类型的管理,这在大型的分布环境中是至关重要的。
EventManagementSystem允许系统管理员对数据库和系统的事件进行远程地监测,并且提供了事件的过滤机制。
EventManagementSystem提供了设置阈值的功能,并且能够与JobSchedulingSystem完美地协调工作,当指定的事件发生之后,自动地开始执行有关作业。
系统管理员能够定义对哪些事件感兴趣,并且当检测出事件发生之后,在Console上给出图形化的表示。
EventManagementSystem还能够以电子邮件的形式通知系统管理员某事件的发生。
OracleEnterpriseManager的基本管理功能都是基于Web的,以便管理员可以直接从Web浏览器管理其系统。
OracleEnterpriseManager也可以向Web站点发布详细的报告,允许管理员轻松访问他们希望发布的任何系统管理信息。
OracleEnterpriseManager包括有指导的专家诊断和问题解决方案。
Oracle将其开发和咨询小组的专家知识和经验合并到OracleEnterpriseManager中。
将有关正确配置Oracle环境、有效监视其性能和快速解决问题的劝告和建议直接合并到OracleEnterpriseManager管理工具中。
例如,管理员可以立即显示表明系统总体健康状况的一组概览图表(图表中有自动提醒管理员注意潜在问题领域的指示器),然后深入研究这些问题领域来快速引导管理员通过正确步骤诊断和解决OracleEnterpriseManager检测出的问题。
✧OracleRealApplicationCluster
RealApplicationCluster(以前称作OracleParallelServer,OPS,并行服务器)用来在集群环境下实现多机共享数据库,以保证应用的高可用性。
同时可以自动实现并行处理及负载均衡,还能实现数据库在故障时的容错和无断点恢复。
RealApplicationCluster为大多数高要求数据库环境提供了极高的性能和完美的纠错功能。
RealApplicationCluster允许集群系统或大型并行系统中的多个节点共享同一物理数据库。
RealApplicationCluster可以自动进行负载平衡、故障修复和规划停机时间,以支持高可用性应用程序。
它还显著提高了大型数据仓库和决策支持系统的性能。
与并行查询选件结合,它还提供了节点间并行性和节点的并行性,以得到更高的性能。
Oracle公司在1989年率先推出ParallelServer选件,以支持这种体系结构(Oracle6.2版)。
随着Cluster技术自身的成熟,以及Oracle对这一技术的经验,RealApplicationCluster目前已能支持几乎所有的Cluster群集系统。
在share-nothing或shared-disk模式的群集系统上,RealApplicationCluster均可以实现多节点共享数据库,并自动并行处理及均衡负载,在数据库故障时进行容错和无断点恢复处理。
当并行服务器中某节点失效时,透明的应用程序容错能够把用户自动转接到另一节点上继续运行,应用程序在用户没有察觉的情况下继续执行。
这使周期性和非周期性发生故障的系统增大了连续可用性。
进程的失效可以完全透明地转移到另一节点上去,通过适当地配置,可以指定所有查询都在客户端进行缓存,这样它们便可以在转移后的节点上重新设置。
同时,还可以在没有失效时预先与容错节点建立一个连接,这样可以减少容错时在连接上所花的时间。
Oracle不仅支持第一代、第二代并行处理技术,还最先支持第三代多节点并行处理机。
能够在Cluster3及MPP结构的各节点上实现并行处理,均衡负载。
Oracle并行处理技术的另一大优势在于,无论在任何平台上,从单机到并行处理机,从OLTP应用到OLAP应用,Oracle数据库均为同一核心,因此在不同平台之间应用系统可平滑移植,提高了开发效率,降低了维护费用,同时带来了系统的高扩展性。
目前,Oracle并行服务器技术在业界处于绝对领先地位,已在全球数千个实际应用系统中运行,经过多年的不断完善和发展,其可靠性及稳定性已得到彻底检验。
Oracle独有的并行服务器技术可以良好地保证应用系统的高可用性,同时最大限度地发挥多机系统硬件平台的性能。
在并行服务器方式下,两台(或多台)服务器上各自运行一个数据库核心进程,但共同管理、操作一个数据库。
客户端无论连接到哪个服务器都可以在数据库中进行操作。
当服务器A由于故障失效时,数据库系统本身并未停止工作,连接在服务器B上的客户端还可以继续进行正常工作。
同时,服务器B上也不需要再启动新的数据库服务器进程,因此也没有“切换时间”。
对于一些特殊应用中严格要求前端应用不能中断的情况,Oracle并行服务器还提供了一种“预连接(pre-connect)”方式,以这种方式连接的客户端当服务器端发生故障时,客户端与数据库服务器的连接不会中断,会被Oracle并行服务器软件自动转接到还在正常工作的其它服务器上,不需要重新输入用户名及口令。
同样有许多操作系统平台支持并行服务器方式的高可用性方案,例如:
HPMC/ServiceGuard(forRACextension)等。
Oracle并行服务器方式有以下优点:
各服务器共享一个数据库,在正常运行时可以进行负载分担,无需考虑应用数据的人为分割;并行服务器方式对应用完全透明,在应用程序设计和开发的过程中也不需要进行特殊编程,简化了开发的复杂程度,同时今后系统扩展也无需修改应用程序;不需要重新启动数据库核心进程,缩短了故障造成的停机时间。
二、服务器平台选型
服务器平台应具有较高的安全控制机制,平台除有足够的能力进行计费结算等数据处理能力外,还应具有其它(例如故障检查、故障处理等)的应急处理能力。
所选择的服务器平台应该满足以下特性:
✓较高的扩展性。
当业务量增加或增加新业务时,服务器能以增加节点、处理器、内存等方式提供更高的性能来满足新的要求。
✓较高的可靠性。
服务器系统需7*24小时连续运行,同时系统应具有良好的容错能力。
系统应采用冗余配置,保证系统无单一故障点。
✓支持并行技术。
支持多台主机并行的处理,以保证大容量数据处理的要求。
✓易于维护、管理与使用。
保证系统的易使用性,并使系统在较优的状态下运行,以提高系统的的运行和处理效率。
✓恢复周期短。
当对系统进行扩容或系统发生不可预见的故障时,系统应能在8小时内恢复到正常运行状态。
三、网络环境选型
✧网络平台的稳定是系统正常运行的先决条件。
对网络的要求如下:
✧网络的可靠性:
保证系统能提供不间断的服务。
✧网络的安全性:
鉴于事务数据的重要性,系统提供完备的安全控制手段来保证数据的安全性:
✧可对重要的网络资源进行安全管理。
✧可确定重要的网络资源和用户集间的映射关系。
✧监视对重要网络资源的访问。
✧记录对重要网络资源的非法访问。
✧学院网管中心建议选择:
电信专线1000M。
四、软件部署模式
软件部署模式如图2所示。
图2软件部署模式图
五、硬件配置参数
✓采用专业服务器:
IntelXeonProcessorE2.0GHz以上/1333MHzFSB2x4MB(8MB)L2Cache可满足未来3-5年的应用要求
✓客户端工作站:
普通PC机(PIII900以上处理器,RAM256M以上)
六、软件配置参数
✓服务器操作系统:
Windows2008Server
✓数据库服务器(Oracle10G)与文档数据库(LotusDominoR7.0.3)相结合,将结构化数据和文档数据分开存放,发挥不同类型数据库优势互补。
✓客户端:
InternetExplorer6.0以上
3需求概述
电气自动化技术专业教学仿真实训软件整个项目将虚拟实训引入实际实训教学中,补充传统的实训教学。
从而减轻学校相关人员的工作量,将其从繁锁、复杂的业务中解放出来。
并结合各实训室实际情况,开展面向学生的开放服务,让学生有机会在课外开展实践和创新。
电气自动化专业教学仿真实训软件具有以下功能:
l、提供一整套完善的电气自动化虚拟实训管理系统,可以和其他教学教务系统无缝集成。
电气自动化技术虚拟实训管理系统环境结构图如图3;
2、采用多媒体技术手段,提供丰富的实训教学资源,内容包括若干个专业核心技能训练项目、操作训练与考核题库、辅助教学文本,及有代表性的企业生产过程、实习实训、课堂教学等音、视频资源,方便学生学习;
3、针对实训过程中的难点重点系统提供智能指导,为学生提供一对一的实时指导;
4、提供实训结果自动批改功能,减轻教师的工作量;
5、虚拟实训系统把实训能力培养目标落实到课程,从课程落实到每个典型实训.并精心设计实训内容;
6、将知识学习和实训动手能力的培养有机融合,形成完整的实训教学体系;
7、虚拟仪器能够呈现真实设备无法体现的实训现象;
8、界面友好直观、所有的仿真器材操作贴近实际,真实感强;
9、可扩展性强.可根据教学需要灵活添加实训器材及典型实训.提供个性化定制服务;
10、软件应设计为中、高级两个层级,以适用中、高职院校学生共同使用
11、跨平台.支持windows、Linux等多种操作系统。
图3电气自动化技术虚拟实训管理系统环境结构图
3.1系统维护模块
1、用户设置
设定用户基本信息,如用户名称,简称,初始密码,所在的单位、部门等。
2、权限设置
权限级别:
两级权限管理,一级管理员和二级管理员,一级管理员可以授权二级管理员、二级管理员对用户授权。
权限设置:
授予用户访问数据库的权限:
数据库存取级别;删除数据权限等。
3、参数设置
参数管理模块是对各个系统中所使用的基础数据进行统一规范、定义、管理,以保证系统对这些基础数据的使用方便,也保证整体的一致性。
4、资源管理
资源管理模块是对各个系统中所使用的资源进行统一管理,以保证系统对这些资源的使用方便,也保证整体的一致性。
实训案例:
按照本专业知识点及岗位群设置实训案例库,案例库的数量能基本满足本专业核心技能实训需要;同时应包含针对岗位的综合案例。
题库:
针对本专业核心技能点设置题库,可满足本专业学生不同岗位技能训练练习。
多媒体库:
按照本专业核心技能点设计多媒体教学库,供学生实训时查看,表现形式为视频、动画、音频、ppt,swf等类型。
5、使用说明
在使用过程中,使用助手随时为用户提供帮助信息,使得用户使用起来更容易、更方便。
3.2电气自动化技术专业教学仿真实训平台教学管理功能
要开展仿真实训教学.就需要通过仿真实训教学管理系统向学生、教师和管理员提供实训教学管理功能。
实训答疑与交流教师和学生通过教学论坛进行互动交流,学生可将实训中的经验、教训、收获和问题在论坛上发布,教师可将实训中的不足提出来,师生共同探讨。
教师从中可以得到及时的实训教学反馈
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