發布時間：2023-07-11 16:41:45
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論文關鍵詞：理工科文學教育；跨文化視域；教學模式；課程實施
大多形成于20世紀50年代初的我國理工類高校，在經院系調整后逐漸形成了應用與研究為一體的單科性大學。教學實踐中，以文學為主體的人文學科被剝離，課程設置過多強調專業化。改革開放以來，一些理工類院校逐漸意識到這種模式的弊端，便恢復和新建了一批以教授人文素質通識課程為特色的國學院或人文社會學院。20世紀90年代中后期，隨著高校優化、重組浪潮的出現，一些理工類院校與文科類院校紛紛合并，為理工科專業學生人文素質教育奠定了一定基礎。
溫總理曾說：“沒有一流的文科，就沒有一流的理科；沒有一流的理科，就沒有一流的工科。這就是說，我們培養的人，應該是全面的、具有綜合素質的人。”①面對在理工院校受到工具理性思維的強烈影響，教學模式老化，文學教育僅限于知識層面的傳授，知識長期處于被動的接受層面，學生獨立思考、發現問題的能力被嚴重弱化，阻斷了創新性人才成長的路徑。教師在教學過程中多采用傳統的講授法，缺乏對學生的引導和啟發，學生對蘊含在文學作品中的人文精神難以體會和認同。中國哲學認為天人本為一體，因人受到了私欲的蒙蔽，才逐漸脫離原本合一的狀態。因此，人生最高的理想，便是去蔽，自覺達到天人合一之境界。②文學教育活動認知視野的遮蔽，導致學生必然將整個生涯滑向機械模仿與模式化演繹的無盡深淵。當前，大學生甚至研究生的漢語水平普遍下降，閱讀、寫作能力、表達能力弱化，文化斷層現象在新時代大學生身上愈演愈烈。視覺圖像時代的到來，加劇了文學經典地位的失落。面對日益普泛化的道德水準下降、嚴重惡化的生態問題漠然無視的現狀，如何正確認識和處理文學經典與大眾審美文化之間的關系，在日益全球化的文化浪潮中弘揚民族文化精神，讓文學教育實現對人生命的滋養，已經成為當代我國高等學校文學教育不得不深入探討的重大問題。
理工科學生人文素養與綜合素質的提高，需要在現有文學教育課程體系基礎上，不斷優化教學內容，改革教學模式，切實提高文學教育課程教學效果。當下，人們對理工科學生應具備必要的人文素質的問題已形成普遍共識，但對人文素質類課程體系構建、課程內容優化和教學模式改革等問題的創新研究還遠未達到應有的理論高度。目前，雖有一些針對理工科院校人文素質培養體系及教學模式的研究，但對人文素質培養的內涵認識不足，生硬地挪移他者話語，對培養目標、教學手段、課程設置、教學內容、教學模式等環節的認識還很模糊。課程開設、實施及至評價等活動缺乏對學生獨立個性的關懷。
應用型理工類高校文學教育課程教學流于形式，課程目標定位偏差，制約了文學本體教學價值的實現。課堂教學模式封閉、僵化，喪失了人文學科教學應有的活力。“科學教育的核心是事實的表征，社會教育的核心是價值的選擇，而人文教育的核心則是意義的喚醒。”③承認知識的進步必須跨越森嚴的學科壁壘而面向現實，對學生審美素養和健全人格養成的忽略造成了人才培養目標的錯位，對創新性、交叉復合型人才培養模式的理解存在誤區。“在狹隘功利主義和社會達爾文主義的影響下，許多人似乎并不關注人生的意義問題以及人文作品的閱讀，而是熱衷于學習一些實用的、技術性的能夠最大限度地滿足自己功利目的的知識。學校教育中已經存在的人文教育形式如哲學教育、歷史教育、語文教育、藝術教育等的人文性也不夠突出，……對于其人文意義開掘得并不夠。”因此，應構建文學教育的世界眼光，發揚傳統文化與海外文化的精髓，創新課程評估體系和教學方法體系，構建開放而有活力的面向理工科學生的文學教育課程體系，凸顯文學教育在科學教育培養中的地位和作用。
一、更新人才培養理念，創新培養模式，優化教學體系，整合教學內容，完善文學類課程群的設計
制度化、模式化的應試教育，單一的評價制度使得教育失去了生命的本來意義。教學模式將更注重學生獨立思考、個性精神、審美人格的培養，開放型的知識觀將更重視學生跨文化、跨學科的國際視域，知識的比較與融通將更加予以強調。主要強調的是多元文化參與、意義共同建構與跨文化視野。增進文化的通感意識和科學精神，提高學生思維、判斷、表達等方面的能力，完善情感、理智和責任感。
大學文學教育課應該是啟發創新思維課、人文精神傳承課，更是生命世界解蔽、開敞課。為了體現基礎知識寬、專業知識精、滿足理工科大學生知識結構及能力需要，滿足學生個性化發展的需要，就要進行以核心課程和課程群為中心的課程體系的設計。強化通識教育、打牢學科基礎、拓寬專業知識面，以提高學生綜合素質、創業能力為目標進行課程體系改革。通識教育課主要強調的是跨學科的視野和多學科的理念，開闊學生的學術視野。新的文學類課程體系由核心課程和通識類課程組成課程群，在現有大學語文、人文科學概論的基礎上，樹立正確的文學價值觀和文學教育觀，創新教材編寫，做到順應學習心理，切合學科規律，凸顯課程特色，確保教學成效。開列文學鑒賞、應用美學、漢譯西文經典選讀、語言表達與寫作、藝術設計欣賞等主干課程。經典教育是人文教育的重要價值之所在，也是文學教育的永恒魅力之所在，樹立精品意識，凸顯課程特色。通過這樣的課程使得在人格塑造過程中能夠有利于完整人格的塑造，這對今天的大學生培養尤為重要。
面向學習者的單一性教學模式向多種教學模式的內在融合；通識教育與個性化培養融合、學會學習與完善人格融合；格物致知的科學態度與悠然玄遠的林泉之心的融合，形成文理兼顧、融會貫通的知識體系。溫儒敏曾說：“大學語文不能完全順著中學語文的路子來開，必須要有提升；也不宜講成一般文學鑒賞或者文學史那種類型的課。要做到讓大學語文立于必修課的‘不敗’地位，就要把學生們在多年語文學習中被打消了的對語文的興趣重新建立起來，立足于培育學生的語文素養，讓學生對語文與中國文化有感性和系統性的了解，學會欣賞文學與文化精品，不斷豐富自己的感受力、想象力，養成高品位的閱讀和寫作習慣。”
課程建設是高等教育發展的時代需要，是高素質人才培養的必然要求，是教學改革的關鍵和核心，也是教學改革的重點和難點，對提高教學質量、深化教學改革有重要作用。探索獨具特色的教學新范式，如專題講座、“經典重讀，回歸語文本體”、網絡輔助及個性化、審美化教學范式等。專業與通識、結果與過程的整合，積極推行以批判性思維和創造力為核心的教學方式，形成有利于啟迪學生的理解力、判斷力、洞察力和想象力的教育新機制。陜西理工學院出版了《文學類專業素質教育講演錄》，目的就是打通學科壁壘，以博通性和趣味性為導向，加強學生的專業素養和基本功訓練，提倡學生閱讀原典，培養學生的學術情懷。按照“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新”的培養理念，強調人文教育與科學教育并重，呈現文化素質教育的基礎性作用，加強學科交叉與融合。倡導博雅教育，以“厚、寬、精、新”的原則不斷修訂完善培養計劃。培養出專業基本理論深厚、專業口徑和知識面寬闊、課程內容精當、理念和手段創新的專業人才。同時對課程體系和教學內容作出調整，突出教學重點，旨在培養學生的學習積極性和實踐創造能力。
二、遵循教育規律和人才成長規律，緊扣課程特點，靈活采用教學方法，注重學思結合、知行統一
傳統文學教學大多以傳授已有知識為出發點和落腳點，教學手段與方法單一，死記硬背的現象十分突出，學生缺少“質疑”和“創造”。由于忽視了學生學習的主體地位，學生的學習缺乏主動性，這不利于培養學生的創新意識和實踐能力，不利于培養學生對作家作品和文學現象的理解力、分析力、鑒賞力和審美力，更不利于高等教育人才培養模式的改革與創新。
創新教學方法，改變口耳相傳的單一陳舊的受授、訓誨型教學范式，實現教學方法的多樣化和高效化。強調以學生為中心的主動發展知識建構所要求的活動參與，根據學習者需求、興趣愛好的分析，對不同的個體類型進行相關的問題設計、活動設計，能對不同知識的評價做差異性劃分與處理，實現個體精神的介入、內在個性的涌動。
探索符合人才培養需要的創新思維與科學教學方法與手段。在教學實踐活動中，針對不同層次、不同要求，采取引導式、討論式、辯論式、案例式、比較式等不同的教學方式、方法。教學內容與方法的變革將更加凸顯多樣化、交互式學習的特點，對教師教學觀念的變革和整合、分析知識的能力將更加予以重視。努力實現課堂教學從傳統灌輸性教學向探索性教學的轉變，考核方式從應試性向創造性轉變，考評作業從模仿性訓練向多維度訓練轉變。
投身信息化的教學改革中，形成立體開放的教學改革新形式。當代大學生思想活躍、視野開闊，面對文學閱讀方式的轉換，如果以傳統的講授法進行文學教育，很難激發他們的學習興趣。把媒介手段運用到課堂上，以其生動性、形象性的特點調動學生對作品的好奇與理解。強調師生間的有效對話，讓學生在朗讀吟誦的體悟下，將語言魅力與作品的審美文化融入內心。當然，教師盡可能直接參與其中，與學生共同朗讀或扮演角色，由技入道，提升他們的文化品位和人生境界。
三、打破傳統大學的時間和空間限制，充分利用第二課堂，構建起立體交叉式的文學教育課程新體系
課堂教學效果的好壞，固然與課堂使用的教學手段與方法有直接的關系，但與是否能夠充分利用第二課堂也有密切的關系。而且，課堂上使用的一些教學手段與方法往往是以充分利用第二課堂為前提的。
文學教育不能限于課堂，課堂之外的人文熏陶更為關鍵。成立讀書沙龍，為學生提供一個交流讀書心得、展示演講能力的平臺。突出學生個性化培養，既重視通識教育，又凸現個性發展。文學接受是學生的感知、理解、想象、體驗相互作用的復雜的心理活動，提倡參與式、體驗式學習，由于文學需要詩性智慧，可以彌補單一工具理性思維的缺陷，對培養多元化、高層次、創新性人才大有裨益。通過列出必讀作家作品，使學生擴大閱讀量，培養其文學鑒賞力和審美感受力。現在的大多數學生不僅只滿足于教材的閱讀和學習，不閱讀其他的理論著作，而且也很少閱讀作家作品。文學類課程名家紛呈，學生如果缺乏對作家作品的閱讀與積累，就會直接影響課程的教學效果。陜西理工學院針對這種情況，編印了《大學生文學類閱讀書目導讀》，已由社會科學出版社出版，其中的必讀篇目可以針對理工科學生特長與興趣進行選擇閱讀。
從某種意義上說，文學藝術追求人文素質的培養和人文情懷的養成。重視人文環境的營造，在文學藝術教育進入課程體系之外，還必須加強隱性課程建設。利用大學生文化節引導學生陶冶情操，感悟人生，如舉辦社會科學類大學生講壇，相互砥礪、互為取鑒。養成自覺抵制流行文化、物質消費主義的觀念，通過與純正嚴肅高雅的文學的互動，以自由諧和的形式，促進本然的審美境界的實現。
通過課外作業與思考題的精心設計，培養學生綜合解決問題的能力。優化教學內容后，有些教學內容教師不再詳講，甚至改由學生講；而在組織課堂教學時，運用討論式、演講式等方法，那么，學生講什么、如何講、講得怎樣就與學生的課外準備情況有了密切關系。為此，事先把區分出來的略講章節內容以及課堂中要重點討論的問題告知學生，讓他們根據教師設計的思考內容進行自學，查閱資料，做好充分準備，寫出專題討論的發言提綱或發言稿。之后再在課堂上由教師選擇學生登臺演說。這樣，既培養了學生的思考能力、歸納概括能力和搜集資料能力，又保證了全體學生的積極參與，從而豐富教學活動，鍛煉學生的交際能力。
四、教學中更加注重開放性，處理好教學手段信息化與網絡整合的“超課堂”教學模式，有效運用現代化媒介教學手段，不斷提高教學質量和效果
隨著多媒體技術和網絡技術的迅速發展，辦學條件的不改善，應創新教學手段，盡量推行并普及現代化教學手段，不斷提高教學質量和效果。倡導的教學模式本質上是一種生成性模式，更是一種情境敏感性模式。開放教學空間、教學內容、教學形式及教學手段，建構以現代媒介手段為平臺的“超課堂”教學模式。根據學生特點量身定做課程規范，形成多種課型的教學組織形式，實現課堂教學目標的多元化。
面對在媒介環境長大的一代，構建信息時代新型平等互助的師生關系，順應網絡化、虛擬化、數字化、個性化發展的新趨勢，凸顯學科特色和教師個性已是時展的必然。充分運用網絡教學資源，解惑答疑，交流學術，啟迪心智。改革教學手段，構建新的教學模式，精心制作電子課件，利用多媒體教室播放相關資料片，激發學生的學習興趣。因為文學類課程不僅信息量大，而且還具有很強的形象性，尤其是文學史上的諸多名家名作都被改編成了影像作品，這就為利用現代化教學手段進行教學創造了條件。
關鍵詞：可視化管理；資產全壽命周期；GPS定位
作者簡介：王瀟煒（1983-），女，山西太原人，國網山西省電力公司計量中心，助理經濟師；樊勝強（1983-），男，山西朔州人，國網山西省電力公司計量中心，工程師。（山西 太原 030001）
中圖分類號：F270.7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0184-03
一、背景
隨著國家電網公司“三集五大”改革的進一步深化，“大營銷”管理體系為營銷管理提供了扁平化的管理組織體系，從而極大減少了管理的組織層次，使各類管理工作的協調和控制進入了一個新的時期。按照國家電網公司“集團化運作、集約化發展、精益化管理、標準化建設”的工作要求，進行營銷管理工作“規范化、標準化、統一化、信息化”的提升勢在必行。
電網企業屬于資產密集型企業，其中電能計量資產數量龐大，安裝使用范圍廣 ，涉及的管理部門眾多。傳統計量資產管理通常偏重對計量資產的臺賬、實驗室、倉儲方面的管理，對計量資產基礎信息的實時更新、現場管理存在較大缺陷，難以準確對計量資產進行定位、監管和評估。隨著公司經營管理向一體化、精細化轉變，計量資產管理在業務上需要和營銷管理目標、公司發展目標統一融合起來，從更高的層次重新審視計量資產管理，實現計量資產管理綜合水平的提升。將計量資產全壽命周期管理與3G移動互聯網、物聯網等平臺相結合，將智能用電領域延伸擴展到通用的智能手機便攜終端上，對計量資產全壽命周期管理各個環節實現定位跟蹤、可視監控的管理，從而彌補了以往對計量資產現場情況掌握不充分、信息不準確的缺陷。
二、系統方法與目標
山西省電力公司以國家電網公司SG186營銷及ERP系統作為依托，在提供數據支持的基礎上，依托基于GPS定位技術的可視化計量資產全壽命周期管理系統，從計量資產的需求、概預算編制、供貨管理、安裝信息確認、現場資產質量評定、資金管理、運行維護等資產管理的關鍵節點進行資產可視定位信息管理，實施以“實時信息為中心，可視操作為主線，制度流程為保障，技術提升為手段”的全壽命周期管理的系統方法（見圖1）。該種方法管理范圍涵蓋了主要計量資產，如電能表、互感器、采集終端（含集中器、采集器）、計量箱（柜）及二次線、標準及檢定設備和裝置等，并壓縮了管理層級。
基于GPS定位技術的可視化資產全壽命周期管理系統，將計量資產管理目標、營銷業務管理目標、公司整體目標統一融合于一體，并結合了電網企業所承擔的社會責任，從而將計量資產管理的總體目標歸納為：統籌協調準確可靠、效率和成本三者的關系，即在確保計量準確可靠的同時，提升計量資產管理效率，優化管理成本。通過借助GPS定位技術在計量資產全壽命周期管理中的應用，實現對每個環節“三位一體”（時間、地點、事件）的監控，使每一項具體工作都有豐富的可視化資料作為基礎信息支撐，豐富評估手段，尤其要加強對現場運行計量資產的可控在控，真正做到對計量資產需求、購置、安裝、質量、維護的全過程監控管理。
三、系統應用
1.需求計劃環節
為了克服計量運行資產分布面較廣、資產種類繁多、臺賬更新周期較長對需求編報不準確的影響，由省公司統一規劃本年度改造的批次和規模，并逐級分解到市公司、縣公司及供電所，再由臺區負責人詳細調研現場表箱及電表的損壞程度（損壞程度分為“嚴重損壞”、“中度損壞”、“基本完好”三種類型），從而確定本批次改造計劃的整體工程量及具體各臺區改造任務量，在系統中生成計量資產的需求計劃上報省公司審批。通過分析任務分解計劃及臺區真實現狀，進行工程儲備，精確鎖定亟需改造的配套設施，在有限的配套資金內，優先改造已經無法使用的配套設施。
2.概預算編制環節
首先通過本系統資金分解模塊確定每種設備和臺區使用資金的來源；其次按照國家電網公司規定，使用《20kV及以下配電網工程建設預算編制與計算標準》，山西省電力公司定制統一的概預算模板，根據儲備現狀自動套用概預算模板和定額情況，生成地市級、縣市級概預算報表，自動生成供電所、臺區物料表。待概算書審批通過后，對最終概算書掃描上傳并系統存檔，從而完成購置計劃編寫和確定。解決了傳統概預算編制由于資金來源渠道較多、各個地市算法和口徑不一造成的步驟繁瑣、匯總統計工作量大、報送周期較長的問題。
3.供貨管理環節
（1）通過系統維護供應商基礎信息，與招標采購信息實時關聯。
（2）實時記錄資產物流跟蹤軌跡，包括主體、配套等資產的逐筆到貨詳細信息，記錄到貨資產批次、供貨供應商、表箱類型、表位數、電表類型等全面信息，并根據到貨設備類型不同，分別記錄到貨數量。通過手機終端現場拍照的方式，對計量資產到貨的時間、地點、數量、批次、貨單等進行記錄并上傳至系統，從而方便到貨信息的實時查詢，增強了對資產供應全過程的監管。此外，通過對到貨情況、進度統計對比，便于對各供貨商進行排名考核。
4.計量資產定位環節
借助先進的計算機信息技術、移動互聯網技術及物聯網技術的集成應用，通過智能手機進行現場全球GPS定位（獲取準確位置）、現場拍照（采集現場真實表計情況）及智能電表條碼掃描等簡單易用的操作，與SG186營銷系統對接上傳、下載計量資產的詳細信息。全面掌握計量資產的現場安裝情況、工程進度、安全措施的實施（見圖2），使決策層和各級管理者都能夠實時直觀掌握工程的進度情況及在各環節的可視化資料等，真正做到工程現場的動態化。
5.現場質量評定環節
山西省電力公司對計量裝置的現場安裝實施嚴格的質量管控，實行精益化管理，推行施工工藝標準化，出臺《山西省電力標準化施工工藝流程》、《山西省電力公司施工工藝標準體系》計量工程質量實施和驗收辦法。并組織地市公司、縣市公司及供電所臺區對所轄區域的安裝質量和施工工藝進行驗收和質量星級評定（見圖3）。既易于發現質量問題，規避安全風險，同時細化了質量分析結果，增強了縱橫向的對比與考核。從而避免了傳統的現場資產質量評定僅依靠文字性的規范和標準，評判標準不直觀，操作難度較大，且無法逐一進行質量和工藝評定的缺陷。
6.資金管理環節
（1）現金流的跟蹤管理。省公司、地市公司在資金的支付過程中，對資金支付的合同、發票等原始憑據進行拍照，實時記錄上傳資金支付的使用痕跡，使資金的支付過程做到可視化、可追溯，有效屏蔽資金擠占、挪用等風險，實現資金支付的安全化、可視化監管。避免了以往營銷管理中對資金執行情況掌握不全面、監管力度不夠的缺陷。
（2）便于匯總統計。各地市公司填報計量項目資金的使用情況，并從省公司和地市公司兩個層級，通過該系統實現對不同計量項目的資金投入計劃、支付情況等進行統計匯總。
7.運行維護環節
（1）通過計量資產定位跟蹤和信息實時更新生成運行資產全景數字地圖（見圖4），使省公司能夠真實清晰地看到運行資產的分布狀態，將管理的深度直接延展到真實的工程現場，為用戶用電信息采集工程的進一步宏觀規劃和有效決策提供可視化的信息依據。
（2）增強臺區巡檢力度，便于故障隱患排查。根據計量運行資產的經緯度信息和現場照片，使巡檢能夠依據真實還原計量運行資產的現狀及分布狀態，為工作人員的日常巡檢提供支撐，也為個人工作績效的考核提供了依據。對臺區、戶表的導航定位功能能夠及時發現故障隱患和錯誤信息并予以糾正，確保現場可靠、安全運行。
四、實施效果
1.符合“大營銷”思路、利于集約化發展
在國家電網三集五大的整體發展戰略規劃下，山西省電力公司加大信息化建設力度，統一管理模式、管理標準，通過對計量資產各環節的定位、拍照、掃描，統一業務流程處理，高標準、高質量完成計量資產的可視化管理，促進人力資源、財務、物資等多方面的精簡和優化，實現了集約化發展。
2.實現2012年度采集工程計量資產的管理量化
2012年度山西省電力公司營銷部在用戶用電信息采集工程的建設過程中，通過應用可視化的計量資產全壽命周期管理，截至目前已經實現對10多億的工程資金量管控，涉及對270余萬計量智能電能表、50余萬個電表箱實現可視化監管，管理的范圍包括智能電能表、集中器、表箱、互感器等10多類計量設備資產，并對20多個供應商的中標、到貨、資金支付實現可視化監管。
3.清晰的現狀調查、真實的改造需求
山西省電力公司通過可視化定位管理后，可以直觀查看真實的臺區現場圖像信息，能夠詳細了解資產真實損壞程度，做到清晰掌握計量資產現狀，夯實了詳細真實的業務需求，輔助決策管理層的宏觀規劃和改造計劃，使有限的資金能夠用到亟待改造的計量資產上，使管理層的決策和判斷更加可靠和精準。
4.概預算編制更加智能和迅速
山西省電力公司營銷部根據全省統一概預算的編制模板和標準，自動套用標準化的設備定額，結合各種資金來源，根據儲備現狀，自動生成各地市智能電能表及配套工程改造概預算報表（支持地市級、縣市級概預算報表的自動生成），并形成供電所、臺區物料表。應用后概預算的編制、修正更加智能化、自動化、迅速化，使原來概預算編制多輪次、歷時幾個月的傳統狀態得到徹底改變，在人員大大減少的同時，時間較往年減少2個多月，甚至可以做到“一鍵式”的概預算編制和修繕，大大提高了概預算編制的效率。
5.計量資產定位更加準確
通過對計量運行資產定位拍照、對物流資金流的跟蹤監管，并與數字地圖相結合，形成計量運行資產全景數字地圖，使公司決策管理層能夠真實、清晰看到計量運行資產的分布狀態和現場圖片，并能導航定位到任何一個臺區和戶表，使計量資產的定位更加準確，為計量資產管控進一步宏觀規劃和有效決策提供可視化的信息依據。
6.促進“供貨及時率”、“運維巡檢到位率”等指標的提升
通過對設備到貨進行物流跟蹤，采集到貨信息、拍照設備現場、掃描到貨單據，實現對設備到貨信息的及時、準確、可視化掌握，使2012年的用戶用電信息采集工程計量設備的供應與需求達到了均衡，提高了供貨及時率，保證了工程進度。
同時遵循統一的施工標準工藝，提高了施工工藝規范率的同時，提升了計量工程質量。由于采用實時GPS定位技術，規范了臺區負責人的日常巡檢工作，提高了運維巡檢到位率。
7.現場管理動態化
通過對計量工程現場全過程的定位拍照，使決策層和各級管理者都能夠實時直觀掌握工程的進度情況及在各環節的可視化資料，做到計量工程現場的全程監管，真正實現現場管理動態化。
8.資產信息全面可視化
從資產的前期購置開始，經資產的采購、物流的跟蹤、資金的監管、資產定位、現場資產質量評定到資產的運行維護，實現全壽命周期可視化監管，確保資產在各個環節都能追溯和記錄，全面豐富資產的全過程信息和使用痕跡，完全做到資產的精益化管控，將管理的深度直接延展到資產全生命過程。
參考文獻：
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關鍵詞：可視化 實時監視 通信管理系統
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0085-01
目前通信調控中心可視化平臺基于信息通信管理系統已經實現了對通信系統運行的實時監控、調度、生產運行的各項業務實況的實時展示，作為信息通信系統運行工作的重要支撐手段和展示窗口，可視化平臺的展示內容和技術支撐手段都需要進一步的深化和擴展。作為電力通信指揮管理中心，信息通信調控中心在承擔日常信息通信調度運行監控的同時也承擔展示窗口的工作任務。
1 技術路線
系統主要是采用開放式體系結構，提供開放式環境，采用面向對象的分層建模技術和 SOA技術架構，使系統具有良好的可擴展性。系統架構圖由兩部分構成，即可視化內部系統和外部系統。可視化內部系統前端界面展現通過WPF實現，后端服務為JAVA。內部之間的數據交互，通過SOCKET實現實時數據“推送”交互，通過WebService實現其它實時性要求不高數據請求交互。
主要的外部系統IMS、TMS、IAS通過WebService以及Socket與可視化系統進行數據交互。數據采集由外部系統以WebService推送方式或者內部系統通過綜合數據平臺主動去抓取實現。內部系統與外部系統通過制定統一標準模型，通過數據采集注冊服務實現外部系統可擴展，可配置。
2 系統架構與功能設計
2.1 系統架構
國網淮南供電公司可視化平臺深化應用項目運行環境為：調控中心大廳監控大屏（4*8拼接）、視屏拼接處理器、2臺主備應用服務器、2臺主備數據庫服務器、1臺圖形工作站、2臺內網臺式機。實施用工作終端連接至局域網，能遠程連接到應用服務器和數據庫服務器，可訪問應用服務器的9999/6868/7777/8080端口，可訪問數據庫服務器的1521端口，能夠遠程連接到省公司圖形工作站。應用服務器可訪問數據庫服務器的1521端口。圖形工作站連接至內網可訪問應用服務器的相應端口。
2.2 系統功能設計
為實現公司對信息通信運行的“平臺集中、應用融合、決策智能、安全實用”相關要求，實現公司達到“可靠性更高、業務內涵更廣、響應速度更快、服務質量更優”的信息通信運行特征，強化信息通信調度的戰略決策中心、資源配置中心、管理調控中心的定位，大力推進集團化運作、集約化發展、精益化管理、標準化建設工作，強化對信息通信生產經營管理狀況的在線監測和即時管控。可視化平臺需滿足公司對信息通信系統資源、網絡以及業務系統運行、應用及信息安全的整體可視化監控需求，提升公司日常檢修、運行、運維的工作水平，實現監控數據可視化、調度運行可視化、管理流程可視化、系統控制可視化。建設監控全方位、服務全過程、展示全視角的信息通信可視化平臺，實現信息通信運行“監控自動化、服務流程化、展示互動化”。可視化系統需要實現監控模式和展現模式，監控模式面向運維工作，展現模式體現信息化建設成果，且兩種模式可實現快速切換。根據信息化調度運行管理需要，將監控模式的監控內容分為三級：
一級監控內容：運維工作的重點監控內容，必須保證實時顯示，通過及時告警協助運維人員及時處理問題。
二級監控內容：重要性相對較低的指標可以通過循環顯示的方式進行展示。
三級監控內容：統計類指標不需要實時顯示，必要時產生可視化告警提示。
3 關鍵技術
為了適應界面的變化（多屏，高分辨率），因此應用程序將提供高度的可定制化，界面從粒度上劃分為：業務模塊（監控窗口）、業務主題及業務組件三部分。從使用上分為監控態和設計成立兩部分。
（1）數據注冊，由于需要接入IMS等系統的信息和數據。因此需要將各系統的數據按“指標方式”注冊到系統中。
（2）界面設計，一個監控方案由一個或多個業務主題組成，一個主題單元由三個業務組件組成。
監控方案：模塊是由為適應多屏顯示器而提出的概念，一個業務模塊就是一個覆蓋整個桌面的業務窗口。它是由一個或多個業務主題組成而成的，它是一個業務應用的集合。
業務主題：一個業務主題就是一個業務應用，它是一個由業務組件組成的集合，形成具有特定業務含義的面向一個關注方面的業務主題，由一類可視化展現組件組成的某個應用監控畫面。
業務組件：它是整個組態設計方案中的最小組成單元，它是事先已經開發好的最小業務功能拆分，可以通過自由組合的方式把業務組件通個指定的布局組合一個成為主題。
這三個層面的內容構成一顆“樹”，方便用戶在設計時導航。用戶在設計時只需要把注冊在系統中的業務組件拖到設計界面中，在組件屬性窗口定義組建的相關屬（在界面網格中占行列數目）性即可。業務主題就是由界面布局和業務組件組成的，界面布局以表格形式的進行設計。程序中將已開發好的組件按照分類組成業務組件素材庫，提供給業務主題設計器來使用。界面布局表格支持表格嵌套，可以組合成各種樣式的布局，每個表格的單元格可以放一個業務組件，我們可以從組件素材庫中將組件拖動到界面布局的表格單元格中擺放，從而達到界面設計的目的。設計完成后我們可以保存好形成業務主題庫，提供給業務模塊設計器使用。
4 結語
信息通信系統可視化平臺以信息通信系統運行監控為主體，進行多方數據的融合和關聯，通過設計網絡監控、應用監控、運行監控和機房實況等展示模式，全面直觀反映信息通信系統運行情況和生產經營管理水平。系統通過各種展示模式的快速切換，以多視角、直觀和創新的形式，合理有效的利用各種顯示設備和技術，實現了功能實用、展示專業、靈活擴展的目標，確保了信息通信系統安全穩定運行，提升了信息通信資源統一調度監控和可視化展現技術支撐工具水平。
參考文獻
首先，可視化流程管理能有效提升煙草企業的競爭力。在可視化流程管理中，煙草企業通過對企業的業務開展流程化的塑造，其中包括資以及人力等結構進行相應整合，可明確煙草企業在經營過程中各項責任的承擔，并且可視化流程管理要求企業所有人都在流程中占據各自的作用，這種通過將流程透明的方式，強化對煙草企業的業務以及企業管理進行監控，有利于企業掌控自身的經營狀況，從而有效面對市場需求，提升企業的運行效率。其次，煙草企業實施可視化管理方式促使企業在應用方面“多向互動”，在數據方面“多方共享”。煙草企業通過實施可視化流程管理實現了“工、商、客戶”之間資源的共享，資源共享也就意味著成本的降低，更意味著服務質量的提升。這種通過可視化流程管理的方式實現了煙草企業商業與供應航和顧客之間關系的結合，從而促進煙草利益共同體的形成。再次，可視化流程管理有助于發揮網絡的功能。可視化流程管理在管理模式上是通過利用可視化、GIS等相關技術從而打造的一種IT平臺，而該并排擁有強大的數據存儲以及數據處理能力，因此可以幫助煙草企業提供經營中需要的數據，并且以可視化的方式展現，通過數據的展示為企業的發展提供支持。
二、基于可視化流程管理在煙草企業的應用
可視化流程管理是一個相對較為復雜的管理體系，可視化流程管理既有如何將煙草企業的管理思想進行可視化實現，又需要將可視化與各種技術向融合。可視化實現了煙草企業對管理流程以及客戶等全面管理，因此可視化管理是今后煙草企業的發展方向。
(一)煙草企業可視化管理的總體思路
煙草企業實施可視化管理之中，構成可視化管理有三部分內容組成，既企業高層管理以及職能服務中心和信息平臺。其中高層管理的作用是根據企業的實際發展狀況，對企業未來的發展進行梳理，并且對企業的發展進行流程構建，其中包括企業運營、市場以及財務等，并將構建的內容下發到企業下級部門，同時管理高層還應當為企業的團隊以及智能中心提供必要的協調。在高層管理之下的流程經理應當根據相應的發展流程制定相應的部門流程，并且構建業務團隊，對流程進行全方位的監控，流程經理在必要時應當對團隊進行培訓。而流程團隊應當根據需要對企業的業務以及執行進行編寫。職能中心負責對團隊以及高層管理提供相應的支持。信息平臺則負責為企業提供必要的信息。
(二)業務流程
在煙草企業業務流程之中，其核心流程是主要指的是在構成煙草企業流程之中，通過集成組織的煙草企業核心競爭力的流程，煙草企業的核心流程是對企業創造加持以及和客戶之間的聯系。煙草企業的核心流程越效率，那么通過核心流程所實現的競爭力也就越高。例如在煙草企業中將研發作為核心的部門里，那么其業務核心流程就是如何通過技術進行高效率、高質量的研發。而在以銷售作為核心流程的銷售部門之中，其核心流程就是如何通過對市場進行調查以及銷售。煙草企業在構建自身的核心業務流程之時，應當從并行性以及系統繼承性和突破性等方面進行綜合考慮。
(三)流程以及績效的可視化
將管理進行可視化是將企業的數據信息以及相應的管理知識進行視覺呈現，通過人們對可視效果的快速接受能力進行分析。煙草企業的可視化管理是將人們大腦以及計算機兩大高速信息處理系統進行聯合，通過將管理以一種可視接片進行展示，促進煙草企業能有效的對企業的發展和管理進行直觀的研究、操縱等一系列行為，并且能有效的將煙草企業之中所隱藏的問題以及信息進行可視化處理。構成可視化流程的技術主要包括：
(1)可視化映射。可視化映射是組成可視化技術的核心，其主要是將數據以及相對抽象的問題進行可視化，其中包含圖形以及顏色等圖形公式。
(2)人機界面技術。數據可視化是一種人與計算機之間的交換過程。
(3)系統實現技術:基于B/s(Browser-server)結構的MVC(Model-view-Controller)模型-視圖-控制器的縮寫。
三、總結
關鍵詞：可視化技術；電力信息；運維
中圖分類號：TM73：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0065-02
為了應對信息化時代，國家電網公司對電力系統進行了大規模的信息化建設，配電網信息系統進入了“大網絡、大系統、大集中、高可靠性、高安全性”的“三大兩高”時代，信息化工作的重點也逐步轉移到電力系統的運維中來。
在新形勢下，如何更直觀、清晰的展示電力系統的運行數據，提高運維管理工作的效率是電力系統解決的重要課題。
可視化技術是解決此問題的重要方法，在電力系統運維管理過程中引入可視化技術，并逐步實現其規范化，建立高效的運維管理體系，降低電力系統的運營成本，為實現公司的戰略目標提供幫助。
基于此，筆者對可視化技術在電力系統運維中的應用進行探討。
1 可視化技術在電力系統運維中應用的基本要求
可視化技術在電力系統運維中應用的目標是要實現電力系統不同業務系統之間的“主動監控、統一管理、可視化運維”的一體化管理，通過一體化管理能及時發現電力系統運行過程中出現的各類故障、隱患及風險，降低運營成本，提高運維工作效率。
具體來說，可視化技術在運維工作中的應用應該滿足下述要求：
第一，對電力系統中的UPS電源、服務器、數據庫、防火墻、電力設備等各類設備的數據信息進行實時監控；
第二，對電力系統的各類數據信息資源進行統一管理、監控及預警分析；
第三，電力系統運行過程中采集到的各類數據信息，如事件信息、性能數據等進行技術的存儲、分析、告警等，并用圖表進行直觀的顯示；
第四，可視化技術在電力信息系統運維中的應用不能降低、影響各類業務系統運行的安全性和可靠性；
第五，可視化技術在電力信息系統運維應用時不僅要能及時監控配電網的運行狀況，還要及時監管自身的狀況及資源占用情況；
第六，可視化技術在電力信息系統運維中應用不僅要允許用戶對采集到的數據信息進行瀏覽和操作，還能通過分層級權限管理，實現對用戶分層分區的訪問管理。
2 可視化技術在電力信息系統運維中應用的基本 原則
2.1 統一規劃原則
可視化技術在電力信息系統運維中應用應具有明確的發展方向和思路，必須要統一規劃，在電力信息系統的全局上做到統籌安排、科學規劃，對電力信息系統運維管理的架構和數據模型實行統一的管理和控制。
2.2 分步實施原則
可視化技術應用到電力信息系統的運維中并非一朝一夕的事情，必須要進行詳細的規劃和布局，要有計劃、有步驟的實施，堅持循序漸進、迭代實施的原則。具體來說，可從下述幾方面逐步實施：
第一，橫向擴展。可視化技術可先使用到電力信息系統的個別業務中，然后再逐步擴展到所有業務中，規模上也是從小到大穩步擴大和推進；
第二，縱向加深。可視化技術應用到電力信息系統運維工作中功能并不完善，要持續不斷的進行細化和完善，模塊和子模塊的數量應該是從少到多，從無到有；
第三，制定計劃。要確保可視化技術在電力信息系統運維工作中的應用效果，必須要制定應用計劃，并要“有重點、分階段”的逐步展開。
2.3 高性能原則
可視化技術在電力信息系統運維中的應用要堅持高性能的原則，具體表現在下述兩方面：
第一，可視化技術應用到電力信息系統運維工作中，要最大限度的減少對系統各類監控設備的影響，不能改變目前系統的運行狀況和環境，可視化技術的應用要能與平臺的設備適應，可視化技術應用時占用的各類資源，如內存、數據庫、網絡寬帶等盡量要少，要滿足設定的目標；
第二，可視化技術應用在電力信息系統運維工作中對數據信息的處理效率要具有相當的廣度和深度，不僅要具有預警的功能，還要具有實現對數據信息的分析和優化功能，并能展示和生成對應的圖表、報表。
2.4 可視化原則
可視化技術在電力信息系統應用時，對于數據的組織和處理要以圖表、關聯、對比等形式直觀、便捷的展示數據，展現關鍵數據信息的未來走向趨勢。
3 可視化技術在電力信息系統運維中應用的核心架 構及具體內容
3.1 核心架構
可視化技術在電力信息系統運維中應用時，核心架構的設計要符合電網調度、數據標準及信息技術規范的要求，確保電力系統的安全性、可靠性和實用性。可視化技術的核心架構包括4個層次，這4個層次分別為監控資源層、數據采集層、數據處理層及界面展現層。
3.1.1 監控資源層
監控資源層是指可視化技術進行監控的內容，主要包括下述幾方面：精密空調、UPS電源、數據庫、網絡等，除此之外，為了更全面、系統的了解電力信息系統運維的具體情況，為了更系統的發現和分析問題，通常還對主機硬件、系統日志等信息進行實時監控。
3.1.2 數據采集層
數據采集層的功能包括兩方面：
第一，根據預先設定的采集任務，對監控的數據信息及時進行采集和分析，并根據數據信息分析結果進行預警，除此之外，還要對電力系統的設備運行狀態、環境等統一調配，最后按照相關協議的要求，與數據處理層進行交互；
第二，為了最大限度防止網絡異常對數據信息造成不良影響，不僅要將采集的數據信息及時和數據層進行交互，還要將數據信息進行存儲，確保監控系統的連續性和靈活性。由于不同系統存在一定的差異，數據采集通常使用C語言、Java進行開發，得到的數據采集插件可根據電力系統監控的實際需求采用相關語言進行開發。數據采集層和處理層之間的傳輸協議通常采用TCP/IP、SNMP等。
3.1.3 數據處理層
數據處理層的功能包括四方面：
第一，存儲采集到的原始數據，根據原始數據信息對原始事件進行規范處理；
第二，對存儲的原始數據進行查詢、分析，并根據分析結果的實際狀況，進行分析、狀態預警等告警分析；
第三，根據不同預警種類的特點，將這些告警通過窗口、畫面等傳遞給相關工作人員，以便及時對這些預警信息進行處理；
第四，對接收到的數據信息進行存儲，以便為未來的趨勢分析提供資料，這些數據的存儲可按照時間先后順序進行標記，以便為判斷服務器時間、網絡延遲等提供依據。
3.1.4 界面展現層
數據采集層獲得的信息范圍廣，并且具有深度，因此要將這些數據實現人機交互。界面展現層通過各種方式，如告警、歷史查詢等將數據展現給需要用到的客戶，并能為需要數據信息的用戶提供相應的管理功能。
該層的主要功能是挖掘收集到數據信息的本質，全面展示監控信息的規律；能結合數據信息和系統的特點，分析運維工作存在的差異，并及時提供預警。
對界面展現層來說，要設計出能提高用戶滿意度和實用性的界面，可通過不同層次、多個角度進行展現，界面展現通常使用的三種展現形式包括下述三種：圖表、報表和拓撲形式，不同類型具有不同的特性。圖表展現是根據電力信息系統不同層次的管理和運維，為其展現實用性的數據信息，還能根據工作人員的需求展現數據信息未來的發展趨勢；報表展現是三種展現方式中最常用的方式，報表數據信息能直接從系統中導出，可導出為TXT、PDF及WORD等格式，為決策者進行決策提供參考。
3.2 可視化的具體內容
電力信息系統運維可視化的具體內容包括以下幾種：①系統運行狀態可視化，如拓撲結構、業務系統結及監控對象等；②各類資源臺帳可視化，如綜合布線管理、配置管理等；③工作可視化，如工作任務、流程等可視化；④過程可視化，如數據處理、接受、告警、報表的可視化等。
4 結 語
總之，隨著智能電網的發展及電力信息系統管理的日益規范化，可視化技術在電力信息系統運維中的應用會日益廣泛和規范化，能極大的提高運維管理工作水平和效率，為電力系統的穩定運行提供強有力的保障。
參考文獻：
[1] 劉年國.電力系統運維可視化平臺的研究與設計[J].電力信息化，2012. （11）：25-28.
[關鍵詞] 石油勘探；協同；云計算；平臺；遠程；三維；可視化
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 025
[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）17- 0041- 03
1 前 言
新疆油田作為中國西部第一個千萬噸級大油田，經歷了50多年的勘探開發，地表地理環境和地下地質條件越來越復雜，勘探開發的難度越來越大，因此必須大力推進信息技術的應用，以信息化、智能化來提升油氣勘探開發的水平和效益。
在此形勢下，新疆油田公司勘探開發研究院于2005年建成了勘探協同環境，利用“網絡存儲+服務器+胖客戶端”的解釋軟件運行模式，實現了多學科、多專業的協同工作，極大地提高了勘探科研人員的工作效率。然而隨著技術的進步和勘探研究大協同需求的出現，利用云計算技術對原有協同環境進行升級已經迫在眉睫。其中，石油勘探研究中所使用的主流專業軟件（如OpenWorks、Geoeast等），都在向著體解釋的方向發展，三維顯示處于越來越重要的位置，如何實現遠程三維可視化，將是協同環境升級為云計算平臺至關重要的一步。
2 技術要求
在云計算平臺的建設規劃中，為了滿足大協同的需求，將所有計算、存儲和網絡資源統一整合到數據中心，利用數據中心的資源開展勘探研究工作，通過網絡把結果傳輸到客戶端，科研人員直接面對的客戶端將不再承擔計算任務。而將后端的硬件資源與前端的客戶端有效連接起來的正是云計算平臺。云計算平臺在整個系統中所處的位置如圖1所示。
而在云計算平臺的眾多功能中，遠程圖形可視化是硬件設備與用戶溝通的橋梁，是與用戶體驗直接相關的部分，其功能的完善與否將直接影響科研人員對云計算平臺的評價，是極其重要的部分。其中二維圖形的遠程可視化技術已經非常成熟，諸如Xmanager之類的遠程桌面軟件已經得到了廣泛應用。而三維圖形的遠程可視化技術也在近年來取得突破。遠程三維可視化技術可以將應用軟件服務器渲染好的圖像（包括二維和三維）經過壓縮后，通過網絡發送給客戶端，客戶端只需將圖像解壓后顯示。但是要將遠程三維可視化技術應用到勘探云計算平臺中，就必須滿足油田勘探研究的需求：
首先，科研人員在使用油田勘探研究專業軟件時，對顯示的色彩和形狀的準確度和清晰度要求非常高，這就要求遠程三維可視化技術需要能夠提供無失真的高清晰度畫面。
其次，由于客戶端通常位于科研人員的辦公室，甚至有可能位于公網上，在圖像傳輸時不能占用太大的網絡帶寬，因此要求遠程三維可視化技術在保證圖形不失真的前提下有優秀的圖形壓縮率，保證科研人員在低帶寬網絡中也能流暢使用。
再次，由于油田勘探研究專業軟件種類較多，而且橫跨Windows平臺和Linux平臺，需要遠程三維可視化技術有足夠出色的兼容性，保證勘探研究中所使用的專業軟件都能通過其。
最后，原有協同環境已經實現了科研數據的共享，在此基礎上，為了進一步加強不同地區科研人員之間的交流和協作，需要實現遠程協同工作，即多名用戶能同時登錄到同一畫面，其中任何一名用戶的操作對其他用戶均可見。
3 遠程三維可視化技術在油田勘探研究中應用的實踐
3.1 實踐準備
目前主流的遠程三維可視化技術有Citrix公司的XenApp，NICE公司的DCV，Halliburton公司的vSite-3D，HP公司的RGS和Schlumberger公司的LiveQuest。只有對這些技術進行充分的研究和測試，深入了解其功能和性能，才能篩選出適合石油勘探研究的遠程三維可視化技術。
經過長時間的研究和測試，根據研究和測試的結果，經過綜合考慮，勘探云計算平臺決定使用XenApp來承擔Windows平臺軟件的遠程三維可視化工作，而由DCV來承擔Linux平臺軟件的遠程三維可視化工作。兩者能夠實現的功能如表1所示。
可以看到，在值得關心的技術指標上，這兩種技術都能滿足要求：
（1）能準確地顯示三維圖形的顏色和形狀。
（2）在帶寬占用方面，公司內部的千兆網都能較輕松地承擔傳輸任務，而在公網上，可以通過調低畫面質量來實現流暢運行（兩種技術均采用差分算法，調低畫面質量只對運動畫面有影響，靜止畫面質量不變）。
（3）在兼容性方面，XenApp不支持Linux平臺軟件，DCV雖然支持兩種平臺，但Windows服務器必須架設在KVM虛擬機上，不僅性能損失較大，而且硬件資源部署的靈活度也較低。使用XenAppWindows平臺軟件，使用DCVLinux平臺軟件可以發揮它們各自的優勢，同時互相彌補各自的不足。
（4）在協作模式上，XenApp只支持管理員與客戶端的協作模式，不過Windows平臺的遠程協作方式很多，可以一定程度地彌補這一不足。而DCV支持各種協作模式。
（5）在定制研發方面，兩者都能提供定制研發服務。
（6）顯卡復用是指一塊顯卡能支持多用戶同時使用需三維渲染的軟件，這項功能能夠提高硬件資源的利用率和部署的靈活度。兩者都支持此項功能。
（7）在服務方式方面，XenApp提供的是SaaS服務，DCV提供的是PaaS服務。相比之下，SaaS服務在系統安全性、使用便利性和用戶接受度上較PaaS服務更有優勢。不過值得注意的是，科研人員在使用Linux平臺的專業軟件時經常需要打開Terminal來組織數據，此時PaaS服務反而具有一定的便利性。
3.2 實際部署
在實際部署中，由于XenApp已經集成了一整套云計算系統，能夠實現云計算系統所需的全部功能，而DCV則僅有遠程三維可視化功能，其他功能均需要自主研發組件來實現，其中包括用戶管理系統、性能監控系統、負載均衡系統和用戶訪問門戶。在研發這些組件時，考慮到研究人員使用的便利性，將XenApp和DCV兩者整合為一個整體，這其中涉及跨平臺的用戶管理和同步、跨平臺的軟件授權管理、負載均衡算法的設計、軟件單點登錄的實現等一系列問題。在攻克了這些問題后，勘探云平臺得以成功，其門戶界面如圖2所示。
可以看到Windows平臺的Discovery、GeoMap與Linux平臺的OpenWorks等軟件在統一的門戶向用戶。用戶點擊軟件圖標后，會根據其所屬平臺自動使用XenApp或DCV來向用戶提供遠程可視化服務，為云計算平臺的建設奠定了基礎。目前該平臺已經成功上線運行，效果良好。用戶通過遠程三維可視化技術使用勘探研究專業軟件如圖3所示。
3.3 實踐中的一些問題
在現階段，石油勘探研究用的專業軟件并不是所有模塊都需要三維顯示，這部分工作并不需要顯卡參與。那么最經濟的做法應該是將軟件在無顯卡的服務器群和有顯卡的服務器群各安裝一份，并分別作為二維應用和三維應用，用戶根據自己當前工作的需求在其中進行選擇。但在實際測試時，用戶無論其實際需求如何，大部分情況下都傾向于選擇三維應用，造成三維應用服務器繁忙而二維應用服務器空閑的現象，并不符合提高硬件資源利用率的初衷。另外給用戶額外的選項也會增加用戶的困擾，使整個云計算平臺的接受度降低。新疆油田勘探公司云計算平臺為了提供更好的用戶體驗，將應用全部部署于有顯卡的服務器群，但這就對負載均衡提出了更高的要求。
理想狀況是，能將CPU計算資源與顯卡計算資源隔離開，形成各自的資源池，當軟件僅使用二維顯示時，由CPU資源池獨立完成用戶請求；而當軟件需要三維顯示時，會調用OpenGL庫，此時將這部分請求轉移到顯卡資源池，兩個資源池合作為用戶提供完整的圖像。這與DCV的工作原理是相似的，其工作原理如圖4所示。
DCV就是將圖形中的二維和三維部分分離，分別交給CPU和顯卡處理，然后在客戶端將兩者融合顯示，而且DCV也提出了遠程渲染服務器的概念，圖形中的三維部分將通過“網絡”傳輸給遠程渲染服務器處理，可以說是云計算的理想架構。但是在實際的DCV產品中，這里的“網絡”只能是KVM虛擬機及其宿主機之間的虛擬網絡，不同的物理服務器之間是無法進行這樣的協作的。而且目前顯卡普遍使用的PCI-e 3.0接口的雙向帶寬高達32GB/s，現有服務器支持的網絡無法承載如此高速的數據傳輸，這種架構必然將造成性能下降。
3.4 展望
隨著技術的進步，特別是網絡技術的快速發展，400G以太網技術的出現將使CPU資源池和顯卡資源池的分離成為可能。當網絡技術和遠程三維可視化技術都支持這樣的分離時，勘探云計算平臺的架構應盡可能地向這一方向轉變。
同時服務器虛擬化技術也在不斷發展，逐漸有虛擬機軟件支持顯卡，而底層硬件虛擬化的好處是顯而易見的，雖然現在勘探云計算平臺底層硬件均未使用虛擬機，但從維護工作量和故障轉移等方面考慮，當支持顯卡的服務器虛擬化技術[1]成熟后，應將其與遠程三維可視化技術結合，更好地為研究人員提供服務。而且Nvidia的VGX顯卡虛擬化技術的出現也預示著顯卡虛擬化時代的到來，雖然石油勘探專業軟件更期望多塊顯卡的整合而非目前的將一塊顯卡拆分，但是顯卡虛擬化技術也為遠程三維可視化技術提供了新的可能。
4 結束語
隨著信息技術的進步和勘探研究大協同需求的出現，云計算技術已經成為油田信息化智能化進一步發展的不二之選，而遠程三維可視化技術在其中扮演著至關重要的角色。在建設勘探云計算平臺的過程中，以大量的研究和測試工作為基礎，在現有的主流遠程三維可視化技術中選擇了XenApp技術和DCV技術作為云計算平臺的核心，收到了良好的效果。但技術進步的腳步不會停歇，遠程三維可視化技術將與網絡技術、虛擬化技術進一步結合[2]，使勘探云計算平臺不斷完善和發展。
主要參考文獻
關鍵詞：數據可視化；管道安防；研究
國內外油氣長輸管道事故表明，第三方破壞是管道安防的重中之重。廣東大鵬液化天然氣有限公司（簡稱廣東大鵬公司或大鵬公司）運營在珠三角地區的440余公里高壓天然氣長輸管道，因屬地經濟的高速發展和城鎮化水平、人口密度及土地開發強度的逐年提高，影響管道運行安全的第三方施工作業活動近幾年始終處于高位狀態。為了保護這條區域級能源地下輸送動脈的安全，廣東大鵬公司5年前就建立數字化管道維護系統（Digital Pipeline Maintenance System，DPMS），其中多個模塊從不同的角度較為詳細地記錄了管道保護及控制范圍內的第三方施工作業動態及影響管道安全的風險管控情況，5年累計數據超過10000條。如此龐大的數據對管道安防人員來說猶如一處可以提高第三方作業預警深度的“信息寶藏”，倘若能借助一定的工具與分析方法，智能化地揭示出管道第三方作業活動的潛在規律及其對管道運營安全的交互影響程度或趨勢，必將對優化當前的管道安防策略起到良好的支撐作用。
本文選取廣東大鵬公司DPMS系統存儲的2014～2016年間有關管道第三方作業活動的6453條記錄數據，在加深對管道安防業務理解和認知的基礎上，借助數據可視化分析技術[1]，來揭示管道保護及控制范圍內第三方施工作業活動的潛在規律和變化趨勢，以便更具針對性地開展日常巡查和防止第三方損傷管道的預警保護工作。
1 數據整理與精簡
全面、準確地收集管道保護及控制范圍內的第三方作業活動信息數據，是做好管道巡防工作并進行策略優化的基礎。因大鵬公司DPMS系統初建時所考慮的角度不同，大量涉及第三方作業活動的數據被分別記錄和儲存到眾多模塊中，這就需要按照一定的格式、維度或屬性對其進行數據整理和精簡[2]，從而為相應數據的可視化工作創造前提條件。
第三方作業活動是否會影響到管道運行安全，最直觀的判斷就是二者的距離和第三方活動行為的時空分布狀態。因此，首先可以基于大鵬公司DPMS系統“管道保護”模塊下的“電話管理”記錄數據，結合管道安防業務流程，創建一個包括序號、日期、時間、管理區、市、區、鎮/街辦、村/社區、管線區間、起始樁號、終止樁號、作業對象、作業項目、作業類型、作業活動、所用機具、實施狀態、相對位置、相對距離、風險等級、處置結果、匯報人身份、匯報人姓名等子項的數據源表。其次，利用數據關聯規則將有內在聯系的數據按照其屬性進行智能化篩選和歸類，如將電話管理“電話描述”中含有“計劃”、“準備”、“將”、“可能”等表述第三方作業實施狀態的文本信息統一轉換到數據源表中“實施狀態”項下的“計劃”字段，讓不同來源、不同格式和不同特點的數據在邏輯上或物理上得到精簡、整合和集中。最后，對數據源中不完整的數據、錯誤的數據和重復的數據進行再梳理或再審核（亦稱數據清洗），達到整理和精簡管道第三方作業事件數據的目的。
2 數據可視化分析
管道第三方作業事件數據可視化是在相應數據得到整理和精簡的基礎上，運用大數據分析工具（TABLEAU軟件）將可能影響公司管道運行安全的第三方作業活動數據[3]，轉化為易被管道保護人員所感知和識別的圖形、符號、視頻或動畫，這種數據的視覺表現形式與其發生地理位置（管道地面標識編號）間的映射重疊，不僅可以直觀地反映第三方作業的屬地活躍程度，而且還可以便捷有效地展示第三方作業的風險等級和變化趨勢，便于管道保護人員分析現行安防策略中的問題或不足，從而采取更具針對性和實效性的改進措施，在防控第三方破壞管道的預警工作上，由被動變為主動。
2.1 第三方作業屬地活躍度的可視化
廣東大鵬公司的高壓天然氣長輸管道依次穿越珠三角五個城市的20個區、56個鎮/街辦和217個行政村/社區，利用TABLEAU軟件的氣泡圖功能，就能對數據源表中6453條數據進行“村/社區”級分布展示（如圖1），填充氣泡圖形狀的大小表示記錄次數值的大小，每個氣泡內的字體（亦稱標簽）可以快速顯示某個維度字段的名稱、數值或其他需要展示的信息。
在此基礎上，利用數據間的關聯性，還可以就第三方作業屬地活躍度較高的行政村/社區展開深度分析，例如通過利用TABLEAU的線性圖，在儀表板里分析圖1中任一行政村/社區或其他涉及地理范的字段（如鎮/街辦、區、市及管理區等）2104～2016年間的第三方作業活躍度的逐月變化趨勢（如圖2）。
由于村/社區、鎮/街辦、區和市之間具有行政隸屬關系，我們可以利用該變量的分層鉆取功能，快速地在同一儀表盤中展現市、區、鎮/街辦等轄區內的管道第三方作業活躍程度，讓各區、各責任段的管道保護人員從中發現能指導自己工作的有價值的信息。從圖1可以看出，廣佛區的坑頭村、廟頭社區、里仁洞村、樟邊村、海傍村、金山村、鐘三村，東莞區的溫塘村，惠州區的黃漁涌村、南坑村內近三年第三方作業活躍度很高；就其中的坑頭村而言，2015年為近三年中活躍度最高的年份，盡管各年逐月變化的趨勢不盡相同，但每年的3月、4月及8月、9月份基本達到當年峰值，呈現出明顯的活躍期。圖1及圖2的可視化及分析結果，有助于管道安防人員通過增加相應時段的管道巡查頻率、加強管道保護宣傳和外事協調來預警和管控第三方違規作業活動。
2.2 第三方作業時間的可視化
運用數據可視化軟件的“樹地圖”功能，在連接到數據源后，依次雙擊字段“記錄數”和“時間”，再單擊“智能顯示”下拉菜單選項中的“樹地圖”，然后將“時間”字段拖曳到標記“顏色”框中，即可實現第三方作業時間的可視化（如圖3）。圖中顏色深淺和方塊順序（自上而下，自左至右）分別表示同一作業時間所包含事件記錄的多少。
很顯然，圖3揭示出第三方進場開始作業時間段大都位于每日的上午8時20分與11時20分之間，較符合人為活動的時間規律，這就要求管道安防人員將自己當班8個小時的工作重點或強度放到當日的上午，從而提高第三方違規作業活動的預警針對性。
2.3 第三方作業地理位置可視化
人類行為的時空屬性決定了任何可能危害管道安全的第三方作業活動，均可以借助賦予有地理坐標編碼的管道地面標識樁號進行位置界定。以第三方作業臨近管道的最近樁號作為基準點，將DPMS系統中脫密后的管道標識樁位數據表與2014～2016管道第三方作業數據表在TABLEAU軟件中進行關聯，將脫密后的“X坐標”及“Y坐標”分別轉換為“地理角色”中的緯度和經度，并將其從數據源顯示框中的“度量”欄拖曳到“維度”欄，再分別雙擊“X坐標”及“Y坐標”，2014～2016年第三方作業的點位便呈現在TABLEAU自帶地圖上。如果將此時的背景地圖切換成DPMS系統當前所應用的高德地圖，即可實現第三方作業地理位置可視化（如圖4）。
在上述圖4的基礎上，利用TABLEAU的篩選器和標記面板框，對第三方作業數據維度中“風險等級”、“所用器具”等想要可視化的字段進行拖放，可以在管道路由圖上實現第三方作業風險等級及其所用機具分布范圍的可視化。管道安防人員利用此分析結果，不僅能夠適時調整安防力量的現場布控，而且還能夠向屬地政府相關部門及時傳達或展示管道安保管理的現狀，提高管道安防內外溝通的效率和水準。
3 管道安防策略優化
通過前面有關第三方作業事件數據可視化分析，我們不難看出，同一管道地區等級內，因屬地自然、經濟和人文環境的不同，第三方作業屬地活躍程度、發展趨勢和影響管道安全的風險等級也存在較大差異。為提高日常巡查的針對性和防止第三方破壞管道的預警深度，在原來基于管道地區等級設置巡查頻率和監護重點的基礎上，2016年9月，依照該分析所得結論，廣東大鵬公司對安防策略進行了以下優化。
3.1 依照屬地第三方作業活躍度，適當調整管道巡查頻率
基于原來“管道一、二級地區日巡查頻率不少于2次，管道三、四級地區日巡查頻率不少于4次”的量化巡防標準，可選取近三年電話事件記錄數累計占三、四級地區總量80%的村/社區所轄的管道作為安防的重點區段（如圖5），將巡防頻率從日巡查4次提高到5～6次，將剩余三、四級地區管道的日巡防頻率從原來的4次降低到2～3次。通過數據比對和測算，日巡線頻率為5～6次的管道長度約308公里，所用人員為102人，日巡查頻率為2～3次的管道長度約為132公里，所用人員為42人，兩類優化合計的人數比原來平均設置日巡線頻率為4次的人數減少3人，這樣，不僅節約了人力資源，同時也增強了管道安防的針對性和實效性，較好地體現了安防數據可視化研究所創造的價值。
3.2 在管道敏感點加裝無線視頻監控系統，彌補人防短板
基于第三方在管道敏感點周邊實施靈活機動的機械挖掘、地堪鉆探和定向穿越等影響管道安全高危作業的地域分布數據可視化分析，在原來單靠經驗而派駐看護人員進行“守株待兔”式的被動防守區段，加裝無線視頻監控系統。這一措施，不僅能夠起到快速增加管道敏感點內巡查頻率的作用，而且還能夠幫助管道安防人員在非工作時間，通過智能手機等終端便捷高效地查看管道保護范圍內是否存在第三方高危施工作業活動，彌補了過去單純依賴實地派人進行被動盯防的短板。
3.3 聚焦管道保o基層宣傳的重點，持續壯大管道保護聯防力量
第三方作業屬地活躍度和作業時間的數據可視化，讓管道巡防人員能夠更為全面、及時地掌握第三方可能實施危及管道安全的施工作業動態，從而可以更加輕松地找準發展管線信息員和管道保護宣傳進社區的重點。例如，在第三方作業活躍度高的地段，管道保護宣傳和聯防的優化方向是：既要持續壯大基層個體管線信息員隊伍，又要和屬地社區居委會及村行政組織建立起管道保護聯防關系，編織一張“上下互通、合縱連橫”的管道安防預警信息溝通網。
3.4 基于管道安防工作強度調整巡防人員的薪酬結構
大鵬公司管道巡防采用基層人力資源外包業務模式，防范第三方損傷管道的首要任務就是要調動一線管道安防人員工作的積極性和主動性，公平、合理的薪酬結構是保證員工穩定和可持續發展的基礎。基于管道安防人員所屬責任段內管控第三方作業活動的次數和質量，增設安防工作強度指標，通過在TABLEAU中創建新字段的方式即可實現不同時間段（如季度、半年度及年度等）內所有安防人員工作強度排序的可視化。在原來基本薪酬分級設定的基礎上，2016年第4季度及年終兩處評定時，將量化后的個人安防工作強度指標納入績效考核范疇，豐富了績效考核的內容，改善了績效考核的結構，讓管道安防人員的績效管理更趨公平與合理。
4 結束語
管道安防數據可視化研究，是挖掘大鵬公司DPMS系統多年來收集、儲存的管道外部風險數據資源價值的一種有益嘗試，是發現具有較大不確定性的第三方作業活動規律及主動預警第三方作業活動的一次有效探索。管道安防數據可視化應用，能增強管道安防工作的針對性并推動管道安防管理走向精細化和智能化，為管道安防工作的進一步“提質增效”打下堅實基礎。
參考文獻
[1]陳為，沈則淺，陶煜波，等.數據可視化[M].北京：電子工業出版社，2013.
關鍵字：可視化；網格計算；體繪制；面向網格的可視化
Abstract Scientific visualization is a process which in volves massive data sets and highly intensive computation.With the developments of computer hardware and network technologies， Scientific visualization has transited gradually from the parallel computation to the distributed computation of grid-enabled. Grid favors a new research direction， i.e.，grid-enabled visualization. In this paper ， research contents， application， develop- ment trend and research direction of grid-enabled visualization is introduced.
Keywords Visualization；Grid Computing；Volume Rnedering；Grid-enabled Visualization
1．引言
科學計算可視化(Visualization in Scientific Computing，VISC)是20世紀80年代隨著計算機技術的迅速發展而出現的新興技術，其基本思想是“用圖形和圖像來表征科學計算數據”，來發現和理解科學計算過程中各種現象。科學計算可視化作為一種計算和數據密集型應用，往往需要較高的硬件配置，并常常利用并行技術進行加速。［1］隨著計算機硬件和網絡技術獲得長足發展，圖形硬件性能急速提升，科學計算分布范圍不斷拓展，計算規模不斷擴大。網格技術就是在這種條件下產生的一種面向互聯網的分布式計算方式，它是傳統的并行計算和分布式計算在深度和廣度上的拓展。其目的是利用分布在網絡上的存儲和計算資源，通過對它們的動態組合為解決超級計算問題提供支持。雖然網格技術仍在發展之中，但它所提供的資源匯聚、自治協調等功能將使得可視化應用在更廣的范圍內進行數據存儲和計算，更好地與科學計算程序集成，并讓更廣范圍的用戶通過網格以遠程或協作方式使用可視化應用。面向網格的可視化己經成為可視化領域的一個新的研究方向。
2．面向網格的可視化主要研究內容
面向網格的可視化，其含義是受網格支持的可視化，或網格驅動的可視化，指的是利用網格的功能，為并行/分布式可視化提供基礎性支撐。圖1為面向網格的可視化說明示意圖。網格技術支持互聯網范圍的可視化應用，它對于可視化應用的意義有以下幾個方面。［2］［3］
第一，隨著科學計算應用的發展，可視化數據集的存儲量和計算量不斷增大，而網格技術能夠通過動態的資源組織滿足數據存儲和計算的要求，它能提供自治和動態的資源管理，實現數據采集、存儲和計算的分布，因而可以利用更廣范圍內的資源，增強人們理解和使用科學數據的認知能力，擴充海量數據處理的能力，延伸人類科學活動的范圍。
第二，可視化應用的高資源需求性必然限制其可訪問性，近年來，雖然PC處理器和圖形硬件的性能在以驚人的速度成長，但是仍然難以處理較大型數據的繪制，因此，長期以來，大數據量的可視化應用只能運行在高端并行計算機和PC集群上，往往需要遠程使用。隨著互聯網的普及，遠程可視化的空間進一步擴大了。與基于Web的遠程可視化相比，網格提供了一個更為統一的資源共享和使用平臺，在這個平臺上協調各種資源提供遠程可視化服務存在很多新的挑戰，因為需要處理數據、計算和顯示等多種類型的分步。
圖1 面向網格的可視化說明示意圖
第三，作為一種分布式可視化應用，面向網格的可視化應當支持多用戶多任務，多個不同用戶應該可以同時使用系統而互不干擾，同時每個用戶又可以提交多個任務。另外，面向網格的可視化還應該為多用戶間的協同提供支持。協同也是網格的一項重要特征。網格提供虛擬組織支持，這種虛擬組織的概念除表現為資源的虛擬化外，更突出表現為多個用戶之間的協作。
第四，科學計算和可視化都是網格的主要應用對象。可視化通常是科學計算的后續處理步驟，為了更好地對科學計算結果進行可視化和駕馭，需要在可視化流程和科學計算過程之間進行協調和集成。通過這種集成可以更好地獲得反饋并進行控制，提高資源的利用效率，方便問題求解環境的構建。
3．面向網格的可視化的探索及應用
由于科學計算可視化對于科研和生產的重要作用，面向網格的可視化己經成為一個新的研究方向，IEEE Copmuter Graphics & Applications雜志為此在2003年3月出了網格可視化專專輯。美國，歐洲等在面向網格的可視化領域進行了較多研究，這些研究的側重點有所不同。
3．1 基于網格技術支持的并行體繪制的研究應用。如美國愛荷華大學的Knosp等人提出了一個基于網格的體繪制框架［4］，他們使用Globus的資源管理、信息服務和數據傳輸工具支持并行體繪制框架；另外美國德克薩斯大學奧斯汀分校的計算可視化中心(CCV，ccvweb.csres.utexas.edu/ccv/)在己有的遠程并行繪制系統的基礎上使用Globus添加網格支持，在他們的設計中，可視化服務的實現由各個可視化服務器完成，并通過Globus的網格服務向用戶提供可視化服務。
3．2 基于網格技術支持的可視化軟件的應用。如美國猶他大學科學計算研究所曾將他們的可視化問題求解環境SCIRun與NetSolve結合［5］。英國利茲大學和英國NAG公司等共同進行了GViz項目［6］，其主要目標是為NAG公司的可視化軟件IRIS Explorer增加網格支持，實現可視化與仿真的聯合、計算駕馭、多用戶協同等功能。
3．3 側重于大規模數據集傳輸的網格可視化研究及應用。如美國Lawrence Berkeley國家實驗室（LBNL）的Bethel等人使用UDP協議為Cactus設計了一個處理太（T）字節數據的并行可視化后端程序Visapult［7］。美國南加利福利亞大學的Thiebaux等人也對網格環境下海量數據的并行輸入/輸出處理進行了深入研究[8]。
3．4 面向網格的可視化中間件和體系結構的研究及應用。如荷蘭阿姆斯特丹大學等單位在Globus上建立了虛擬實驗室網格中間件VLAM-G[9]，它是一個完整的面向網格的科學計算及可視化中間件和工具包.德國的愛因斯坦研究所（Cactus[10]的開發機構）和柏林Zuse研究所等聯合進行了GriKSL項目[11]，其目的是將使用Cactus的科學計算與可視化應用聯合起來，為大規模數據的科學計算提供遠程可視化和駕馭服務.美國高級計算基礎設施合作組織（NPACI）正在協調其成員聯合開發適用于超級計算的可視化工具（vistools. npaci.edu）和可視化服務（visservices.npaci.edu）.此外，美國伊利諾斯大學香檳分校的國家超級計算應用中心（NCSA）也正在實施網格相關的可視化服務計劃.歐洲CrossGrid項目開發了一個網格可視化中間件Grid Visualisation Kernel[12]，其目標是提供通用的可視化服務，將仿真程序和可視化連接起來并支持多種顯示設備.
在面向網格的可視化領域內，國內也正在進行著相關的探索，如浙江大學CAD&CG國家重點實驗室在2004年完成了GVis的初級原型系統，并對面向網格可視化領域的研究作了初步總結。基于此通過分析比較國內外研究工作，后來提出并實現了一個面向網格基于Java的交互式遠程并行可視化體系結構和系統Gvis [13]，GVis由網格支撐層、可視化層和網格門戶層組成，是一個基于Glbous的交互式遠程并行可視化系統，系統具有良好的交互性、跨平臺性和可擴展性。該體系結構（如圖2所示）與國內外面向網格可視化系統相比具有層次少，各層功能獨立，可擴展性、交互性和跨平臺性好等特點，支持面向網格的交互式并行可視化和遠程可視化，并可在進一步的擴展中支持協同可視化。是一個較為全面的面向網格的可視化系統。
圖2 基于Java的Gvis體系結構
4．面向網格的可視化的發展方向
面向網格的可視化需要充分利用己有的研究成果，并在廣度、深度、通用性、互操作性和標準化方面更進一步。網格對于可視化的推動作用，在現階段并不主要體現在可視化應用性能的提高，而在于可視化應用方式的改變。簡單地講，面向網格的可視化可以支持更多的用戶，在更廣的范圍內使用更大的數據量。面向把應把握這一趨勢，在資源的動態性、異構性、多任務支持、可視化應用的交互性、系統的可擴展性等方向上做好面向網格的可視化應用研究工作。
5．總結
隨著科學計算逐漸向網格計算方向發展，可視化也必然會適應這種變化，從傳統的并行可視化走向支持網格、利用網格、服務網格的面向網格的可視化。當今，面向網格的可視化的研究具有一定的前瞻性.并取得了一定的成果，但在當前的硬件條件下，基于網格的可視化相比于傳統的可視化還有欠缺之處。有待于我們在更深、更廣的層次上基于應用背景更好繼續研究和發展。
[參考文獻]
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