计算机管理应用现状问题及展望论文(共4篇)

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  • 更新时间2020-01-08
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  随着现在计算机与通讯技术的不断迅猛发展,同时也对与计算机相关的从业人员的相关要求也就会越来越高了,那么计算机毕业论文怎么写呢?下面小编就整理了关于计算机论文范文,一起来看看吧。


  第1篇:大学计算机基础教学内容改革探索


  程实1,陈蓉1,施佺2,王则林1(1.南通大学计算机科学与技术学院,江苏南通226019;2.南通大学交通学院,江苏南通226019)


  摘要:针对当下大学计算机基础课程教学内容存在的过于专业、过于滞后、不利于自学等问题,以学生发展为本,以信息素养培养为主线,以企业人才需求为目标,探讨能够反映信息快速变化、对学生终身学习有益的大学计算机基础教学内容的改革。


  关键词:大学计算机基础;信息素养;大学生;教学内容改革


  《十三五规划纲要》将互联网建设和人工智能建设纳入国家战略高度。所以,我国教育界兴起了重点培养学生信息素养能力的风潮,尤其是大学教育中更把树立学生信息素养意识放在工作首位[1]。虽然我国大多数高等院校开设了信息素养培养课(大学计算机基础),但到目前为止,我国高校尚未建立起专门的信息素养评价体系,仅在我国部委文件内提到过相关理念。只有真正构建出全面规范的信息素养评价标准,才能从根本上确保信息素养评价体系的实效性。目前,高校对大学生信息素养的培养比较盲目,缺乏针对性,现有的信息素养培养目标并不一致,并且对大学生相关教学内容、方法、效果及师资水平等未构建科学统一的评估标准,这些都制约着信息素养培养的发展[2]。


  一般大学都要求学生通过一定的计算机等级考试,并以此作为评判大学生综合素养的标准之一,这在一定程度上推动了年轻人对计算机知识的掌握。但就一级理论考试内容来看,多年来变化不大,很多地方只是停留在理论方面,没有达到规定的教学目标。究其原因,教学内容没有考虑学生的自身发展、脱离企业对人才需求的要求、把信息素养课变成了计算机导论课。另一方面,如果主要从理论角度开展计算机教学活动,就离不开高质量的配套教材,而教材内容大多是基础知识。所以,大学计算机基础教学内容的改革刻不容缓。本文以学生发展为本,以培养其信息素养为核心,探讨在信息化背景下对学生学习有长远意义的信息素养教学内容改革策略,进而培养出具有更高专业水准的高校人才。


  1大学计算机基础教学存在的问题


  1.1计算机基础教材不合适


  目前各高校计算机基础课程使用的教材主要包括信息技术概述与多媒体技术等科目,纵观相应教材可以看出,教材内容基本都是在阐述计算机领域的发展史及专业论点,计算机专业相关学生对此较易理解,但是其他专业的学生面对此类教材却一头雾水,无法理解和吸收此类知识,更难以提起学习积极性。计算机等级考试中有很多专业性很强的难题,不少学生看到后完全无从下手。通过此类考试很难实现对大学生信息素养的培养,更难以借助此类考试选拔出符合企业需求的人才[3]。


  1.2内容滞后


  在当今互联网时代,科技发展十分迅速,学生可以通过各种先进方式即时准确地获取多样化知识,各学科间的界限日益模糊,这也意味着社会对专业复合型人才有了更大需求。但目前国内计算机基础教学内容普遍存在滞后特点,教学过程中对于虚拟现实等在内的多种新型信息技术都鲜有涉猎[4]。即使有些教师想讲,但由于等级考试的导向以及课时的限制从而无法讲。这样的教学内容不利于学生信息素养的培养,也影响了学生学习的积极性。


  1.3不便于自学


  教育家陶行知先生指出:“好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学。”也就是说培养学生自学、培养学生会学是教育的根本。在信息化时代,教师很难把所有相关内容都列为教材内容并传递给学生,因此必须确保所用教材可引导学生自学,这也是信息素养培养的重要方面之一。而现行教材就是教师理解也有一定的难度,让学生自学几乎不可能。比如,CPU工作原理、操作系统基本功能、数据库原理等,都需要很深的背景知识。


  2计算机基础教学内容改革的思路


  2.1以学生发展为本


  在计算机基础教学过程中,必须以学生为中心,本着“一切为了学生,为了学生的一切,为了一切学生”的理念开展各类教育活动。所以,教学期间需要重点关注师生之间的积极高效互动,教师在课堂教学过程中应创造出轻松和谐的学习氛围,不仅要提高学生的学习积极性,还要培养学生主动学习的习惯,引导学生正视自我,找到最适合自身的学习方法,只有这样才能让学生有学习计算机知识的兴趣和动力,并有机会激发其更大的潜能。


  在实现以学生发展为本的教学目标时,最关键、最基础的一点是结合教学内容提升学生的学习热情,这就要借助多种形式的活动来完成,比如可通过定期举办专题知识讲座或专业知识竞赛等方式提升学生的学习动力,使其能以更加积极主动的心态探索计算机知识[5]。在实践中可以邀请包括学校知名校友等在内的各类人员为学生演讲,共同探讨计算机专业知识。除此之外,还可以由学生主导开展信息知识讲座,一方面提高学生对计算机知识的理解,增强其信息素养,另一方面还可有效锻炼学生的自我表达及与人沟通能力。


  2.2以信息素养培养为主线


  从当前的观念中来看,人们普遍认为信息素养属于包含着各类现代化人才素质的理念,比如获取识别、加工、处理、传递和创造信息的能力以及利用信息资源及工具的能力都属于信息素养的范畴。


  从本质上而言,当今已进入全球信息化时期,因此对人们的信息素养要求更高。目前信息素养定义主要是“判断是否需要信息,何时需要信息,如何获取信息,怎样利用信息以及对信息判断评价”。这充分体现出信息素养的核心要素为信息意识、信息知识、信息能力及信息道德,这些要素为一个整体,彼此形成紧密联系不可分割的关系[6]。其中意识与道德属于隐性层面,知识与能力则属于显性层面。结合该定义可将信息素养进一步细分为可自主辨识自身信息需求、可全面剖析信息和决策间关系、可准确表达信息需求、可真正了解有效信息资源类型、可制订可靠信息检索方案、可通过多种途径保存信息资源、可正确评估信息的相关性与有效性、可吸收新知识及可借助信息反思自我与解决实际问题等10种能力。


  要想提升大学生信息素养,需要多方面的共同努力,因此大学计算机教学工作属于系统性工作,而基础教学工作又处于各项相关工作的首要地位,只有真正实现了基础教学目标,才能从根本上促进大学人才信息素养的综合提升[7]。


  2.3以企业人才需求为目的


  由于信息技术的迅猛发展,目前全球各行各业都会使用到计算机技术,而具备良好计算机能力的人才也成为各领域急需的人才类型。企业在招聘人才时,已将计算机能力纳入其选拔及考核人才的重要标准之一[8]。对于企业而言,需求最大的计算机人才必须具有良好的数据整合、分析与处理能力,并能依据相关数据信息判断及预测出信息发展趋势。所以,大学教育工作就要结合企业具体人才需求方向来开展。


  3计算机基础教学内容改革探索


  教育部于2018年1月16日上午召开新闻发布会,介绍《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》,同时修订了包括计算机基础在内的10余门学科的课程标准[1],这就意味着我国已正式把大数据和人工智能等在内的现代化计算机知识纳入信息技术课程范畴。在本次课程标准的修订中,课程兼顾理论和实践,通过多种任务模拟形式及实况,引导学生学会利用数字化手段获取知识。此外,课程还提倡通过项目学习法把数字化工具应用于发现和解决问题的过程。


  借鉴2017版新课标[1],大学计算机基础教学内容也需要进行合理调整,比如可以设置出选修与必修模块,让学生自主选择是否深入学习这门课程,这样可以确保选择继续学习该课程的学生对课程有一定兴趣,同时便于实现培养学生信息素养的目标,这也是今后计算机基础课程改革的发展方向。打“*”的知识点是增加内容,大部分和现行教材内容不同,即使同名,其内涵已发生变化。教改的内容坚持“以学生发展为本,以信息素养培养为主线,以企业人才需求为目标”。在选修模块中,需要鼓励学生自学,借助故事、案例和实践项目等形式帮助学生了解信息技术的最新发展情况,课程考核也可以用心得、论文、综述等开放式手段来进行。


  3.1必修模块(共性知识)


  模块1(信息技术与信息素养):信息,信息处理,信息系统,信息技术,信息素养,计算机发展史。目的是不要把计算机基础课程作为计算机专科导论课,从信息素养的高度认识计算机基础。本模块主要涉及信息系统与计算机发展历史,重点介绍对信息技术发展有杰出贡献的历史人物,以此激发学生为信息技术发展作贡献的意识。


  模块2(办公自动化):Office,*Visio。MSOffice办公软件目前已得到大范围使用,无论是会议记录还是社会发展,或者是当前数字化的办公以及财务统计的基本运算,均离不开MSOffice办公软件的鼎力协助。因此,学生要想在步入职场时具备更多竞争优势,首先需要熟练使用MSOffice办公软件的能力。为了改善不少大学毕业生做不好一份工作表格以及完成不了一个项目流程图制作的现状,该模块增加Visio的应用,加强学生在实际工作中绘制各种图表流程图的基础技能。


  *模块3(工具):附件,解压缩。有人说,21世纪,计算机、外语、汽车驾驶是人类生存的必备3大技能,这话有一定的道理。对于大多数人来说,计算机也只是一个获取信息、处理信息、发布信息的工具。Windows操作系统“附件”提供了丰富的常用工具,但现状是,很多学生竟然不会使用CMD命令测试自己的网络是否连接成功。Windows操作系统的附件、控制面板的熟练使用与是不是计算机专业无关,是每个大学生必备的操作系统管理的基本技能。


  *模块4(编程初步):Python。社会存在一种误解,认为编程是计算机专业的事,实践证明,通过编程能培养做事严谨习惯,养成用计算机来解决问题的习惯。为落实国家大数据战略和人工智能战略,浙江、北京等多个省市已经确定将Python编程基础纳入信息技术课程和高考的内容体系[9]。Python目前已成为一门用户众多且备受欢迎的便捷式编程语言,作为21世纪信息时代的大学生没有理由不学Python。


  *模块5(信息获取):浏览器,爬虫,传感器,接口。当前多数大学生都存在信息获取单一而浅显的问题,在物联网不断发展的过程中,传感技术将成为信息技术的新的支撑。掌握新的信息提取手段并获取更多高价值信息,是现代信息化社会生存和发展的关键技能。学生通过学习这一模块,可懂得利用对应接口连接相关传感器,再通过爬虫模拟方式得到更深入的系统信息。


  *模块6:(数据库):ACCESS。如今不少人已具备上网查找目标信息并解决实际问题的意识[10-11]。但是在此过程中,人们通常会反复查找和同一个信息有关的问题,并习惯将关注点集中在问题的答案本身,却很少有记录与保存信息的观念,导致在同一类问题上花费过多时间和精力。掌握一定的数据库使用技能是信息素养必备要求。


  *模块7(计算机配置):IIS,CMOS,控制面板,注册表。针对学完大学计算机基础不会对计算机常见故障进行诊断维护的现状,通过本模块的学习让学生能够对计算机参数进行基本配置,如配置CMOS、配置打印机、配置网络、配置服务器等,以及能发现并判断基本的计算机故障并解决。现行教材并没有这方面内容,虽然针对这一方面实施有点难度,但这是实现信息素养培养目标的必经过程。


  3.2选修模块(扩展知识)


  *模块1(人工智能):神经网络,深度学习。人工智能属于计算机科学的重要组成部分,通过人工智能可以结合智能本质,生产出一种类似人类智能方式做出反应的创新智能机器。比如机器人、自然语言处理、语言和图像识别等,都能达到深入使用计算机的目标。


  *模块2(开源硬件设计):机器人,过程控制。这一模块需要应用到各类开源许可协议,主要借助开源方式去授权。针对部分学生对硬件设计有兴趣,而一般学校又无法开设硬件设计课程、业务投入成本大的现实,现在网络已经有了许多开源硬件平台,学生可以通过这个平台实现自己的想法,有利于创新能力的培养。


  *模块3(大数据):数据提纯,数据挖掘,数据可视化。大数据的本质即为“无法用现有的软件工具提取、存储、搜索、共享、分析和处理的海量的、复杂的数据集合。”在计算机领域中通常借助4V(vol­ume、variety、value、velocity)表述大数据特色[12]。数据的作用不在于数量多少,而在于挖掘其潜在价值。学习大数据模块之后,学生就可掌握一定的数据分析方法,进而提高其信息技术核心素养。


  *模块4(计算机百科):经典和最新的信息技术术语,社区,资源。针对大学计算机基础教材内容过于陈旧,不能反映技术发展的最新成果的现状,通过设置计算机百科章节,内容主要包括基本电脑常识、电脑故障处理、计算机基础知识教程、软件应用、操作系统、使用技巧、网络常识以及对木马病毒安全防范等各方面内容。通过本模块的学习,学生可以有目的地使用社区获取信息技术发展现状的相关知识。


  *模块5(信息发布):网页制作,APP。由于Web技术发展迅速,信息发布技术也从以往的广播服务机制逐步向推送服务机制发展。本模块主要介绍信息广播、信息定制、信息抽取和信息推送服务的有关内容,通过网页制作和APP的创建来实现,本模块与模块2异曲同工,通过本模块的学习,可以提高学生的创新能力,学生将学会从软件设计的角度出发,发布自己的信息化产品。


  模块6(计算机组成):硬件,软件,操作系统。计算机组成原理并不是一门独立的课程,要彻底学好弄明白这门课,就需要借助该模块完成对计算机综合结构的分析与研究,以发挥机器指令集的不同功能与特点。计算机各组成部分间的联系十分复杂且抽象,所以相对较难熟练掌握。教师在教学过程中需要通过理论与实践充分结合的方式,尽可能利用仿真模拟等手段让学生参与到相关实验过程中,进而直观系统地学习到此类知识[11]。


  *模块7(算法初步):穷举,递归,贪心,分治,动态规划,回溯。算法初步模块的内容主要包括算法概述、算法设计及算法的基本结构、算法设计和程序语言、算法在高中的进一步应用、相关教学资源搜索等。本模块设置的目的是为实施新课程的学生提供与课程标准的理念、处理方法相匹配的数学教学资源,同时向学生提供专业知识、方法的补充资源,进而帮助学生掌握课程标准中的相关内容,更好地理解和处理新课程的讲授。算法初步是当前国际计算机教育关注的热点,掌握常用的算法是培养学生计算思维习惯及信息素养的根本要求。


  4结语


  当前我国各个高校都已将大学计算机基础纳入学生先修和必修课程之一,开展这类课程的根本目的在于培养大学生的信息素养,从而提升信息时代每个成员的基本生存能力。由于教学内容过于专业,实施的现状不尽人意。未来需要进一步明确以人为本的意识,以学生发展为本,以信息素养培养为主线,以企业人才需求为目标,全面培养大学生的信息素养,使其成长为更符合各类企业需求的现代化高素质人才,并促进学生的终身学习和发展,这也是目前我国大学计算机基础教学内容改革的重要方向。


  第2篇:高校计算机网络安全管理存在的问题及策略


  廖松城(江西青年职业学院,江西南昌330013)


  摘要:互联网技术的快速发展,对于高校教学工作的开展产生了直接的影响,传统办学以及管理模式被打破,计算机技术成为了当前高校管理的重要手段。在高校计算机网络当中,大量的学术信息以及机密数据存储在计算机数据库当中,计算机网络安全受到威胁之后,日常教学以及学术研究工作会遭受严重的打击。因此,在现阶段高校管理当中,必须要对计算机网络安全管理进行分析,针对目前管理当中存在的问题,采取有效的改善措施,强化高校计算机网络安全管理工作。


  关键词:安全管理;高校计算机网络;问题;策略


  在当前高校的教学工作当中,计算机网络作为其中十分重要的基础设施,为日常教学工作的开展提供了可靠的保障。但是在计算机网络自由性、开放性等特性的影响下,自身的安全性不够稳定,影响了高校师生的正常使用。特别是在当前计算机网络技术快速发展的情况下,各种外界因素的影响,使得高校计算机网络安全管理面临更多的威胁,使得计算机网络安全管理的形势日益严峻。而通过对高校计算机网络安全管理中存在的问题与不足进行分析,能够提升高校管理者对计算机网络安全的重视程度,采取更为有效的改善措施,开展更为高效的安全管理工作。


  1高校计算机网络安全问题类型


  1.1黑客与病毒入侵


  在当前高校计算机网络安全当中,病毒一直是困扰工作人员的难题,一旦计算机受到病毒入侵之后,不仅会对计算机的正常使用产生影响,甚至会造成整个计算机网络的瘫痪,计算机病毒当中所携带的程序代码以及计算机指令,会对整个的网络安全产生威胁。特别是在开放自由的计算机网络环境下,计算机病毒利用自身所具备的传播性、隐蔽性以及破坏性等特点,严重威胁着高校的计算网络安全。在当前计算机网络技术水平不断提升的情况下,病毒的种类与类型越来越多,高校计算机网络中存在的漏洞,为黑客以及病毒入侵提供了便利的条件。比如说2017年5月出现的“比特币”病毒,对诸多高等院校产生了影响。


  1.2蓄意破坏


  在当前的计算机网络环境当中,一些不法分子会对高校计算机网络进行蓄意破坏,通过对高校计算机网络内部的IP进行破坏,使得计算机网络的正常运行受到了影响,甚至会进行数据资料的恶意删除情况。特别是对于高校计算机来说,设备型号比较复杂,而设备的布置比较分散,对于集中管理带来了较大的难度。这就使得一些不法分子利用计算机网络设备当中存在的漏洞,进行蓄意破坏,对其中的重要文件进行破坏、修改,甚至出现篡改高校网站首页的情况。在不法分子蓄意破坏下,高校计算机网络安全无法得到保障,甚至会出现一些比较严重的事故,损害了高校的形象。


  1.3网络垃圾


  随着计算机网络技术的快速发展,其在人们生活当中所扮演的角色更为重要,这就使得一些人为了获取个人私利,大肆传播一下骚扰广告以及垃圾邮件等等,而一些人利用这些网络垃圾作为媒介,进行不良信息甚至是病毒的传播。在这些网络垃圾的影响下,高校计算机网络的宽带资源就会出现浪费,同时其所具有的破坏性,也会对高校计算机网络带来严重的安全威胁,使得网络运营受到了严重的阻碍。尽管高校为了应对网络垃圾,建立了为用户服务的电子邮件服务器,但是由于管理制度的缺陷,使得网络垃圾的传播更为便利,破坏性更为显著,甚至会造成高校网络崩溃的局面。


  2高校计算机网络安全管理中存在的问题


  2.1计算机网络安全管理不够重视


  在现阶段网络信息技术的发展下,高校在计算机网络方面的建设工作取得了显著的成就,网络规模越来越大,为全体师生的工作以及学习提供了便利的条件。但是在进行计算机网络构建的过程中,重点放在了建设规模方面,并没有提升自身的安全管理意识,特别是对于一些地处经济较为落后区域的高校,将大量的人力物力用于计算机网络规模扩张方面,但是在计算机网络安全管理方面缺乏足够的重视[1]。在这种情况下,一旦高校计算机网络安全受到威胁的之后,管理者由于缺乏足够的重视,认为影响不大,并没有对这些问题进行及时的解决,不仅对师生的正常使用产生了影响,同时还会造成一些信息的泄露。


  2.2专业人才缺乏


  目前大多数的高等院校中,计算机网络安全管理人才短缺的情况比较普遍,这就使得各项安全管理工作无法得到有效的开展。对于许多院校来说,计算机网络安全管理人员的工作主要是进行硬件设备的看官,其自身在计算机安全管理技术以及经验方面存在明显的短缺,在面对一些复杂的网络安全问题时,很难及时的进行处理,无法应对一些突发的网络安全事件。在这种情况下,如果遇到比较严重计算机网络安全事故之后,高等院校很难凭借自身的管理人员来进行处理,往往需要向校外的专业管理人才求助,无法及时有效的解决,使得自身的正常运行受到了较大的影响。


  2.3安全防范意识较差


  高校计算机网络在运行的过程中,能够为使用者提供丰富的学习资源,这些资源具有开放性,学生、教师以及各类教职工都能够使用,这就使得人员构成比较复杂,同时受到自身素质的影响,经常会出现一些危及网络安全的情况。特别是部分人员借助校内计算机网络,进行一些低级趣味内容,甚至是黄赌毒信息的传播,对学生的健康成长产生了严重的威胁,同时也为病毒入侵提供了便利的条件[2]。除此之外,在计算机网络安全管理当中,管理人员所设施的密码较为简单,没有构建复杂的加密程序,很容易被破解,使得计算机网络安全无法得到有效的保障。


  3高校计算机网络安全管理措施


  为了更好的应对当前计算机网络安全管理当中存在的不足,高校必须提升自身的重视程度,强化人才培养,改善自身的风险管理意识,构建完善的安全管理机制,实现计算机网络安全管理水平的提升。


  3.1完善计算机网络安全管理制度


  从现阶段高校计算机网络安全管理来看,必须要提升重视,完善相应的管理制度,从而为安全管理工作的落实提供保障。高校需要结合自身的具体情况,对计算机网络使用进行规范,同时聘请专业的人员,负责计算机网络安全的管理与维护。借助高校网络资源的优势,强化网络安全防护知识宣传工作,提升高校计算机网络安全管理意识。在进行计算机网络建设的过程中,高校不仅需要进行规模的扩张,同时需要采取有效的措施,强化对计算机网络安全的管理工作,引进先进的网络安全防护系统,为计算机网络安全提供可靠的保障。


  3.2完善人才管理体系


  在日常管理工作当中,高校需要将计算机网络安全管理列入到重点工作当中,结合自身的实际情况,构建完善的人才管理体系,积极的引进一些专业性人才,同时强化对人才的考核,保证每一位人员都能够有效的完成自身的工作。在进行考核的过程中,需要对一些常见的计算机网络安全问题进行分析,对管理人员的实际操作以及抵御病毒入侵能力进行分析,从而实现网络安全防范水平的提升。除此之外,在高校计算机网络当中,整个的管理系统十分庞大,这就需要在每一个环节与节点当中,安排专业的管理人员,强化对管理人员的培训教育,实现其专业能力的提升,从而更好的应对各类安全威胁,保障计算机网络的安全可靠运行,为全体师生营造一个良好的学习工作环境[3]。


  3.3提升安全风险防范意识


  对于高校计算机网络来说,包括校园内部网络以及外网,这就需要在进行计算机网络安全管理的过程中,应该针对不同的安全防护等级,采取有效的安全管理机制,通过开展校园宣传以及内部培训的方式,提升全体师生的安全风险防范意识,严惩威胁、破坏计算机网络安全的行为。在网络信息平台当中,各种各样的安全风险都会对计算机网络产生威胁,包括外来邮件、恶意软件等等,这就需要提升师生的安全防范意识,远离非法网站以及不良信息,构建一个安全的上网环境。通过加强道德法制宣传,让广大师生对网络安全防范的重要性有一个正确的认识,从而自觉抵制不良信息,净化网络环境。


  4结语


  高校计算机网络安全在日常教学工作当中的作用毋庸置疑,直接关系到全体师生的工作、学习以及生活,而针对目前计算机网络安全管理当中存在的问题,采取有效的应对措施,能够更好的强化高校管理者的网络信息安全意识,同时改进自身的网络安全管理技能。通过对全体师生营造一个良好的网络安全环境,能够更好的适应现阶段教育信息化所带来的影响,提升教学质量。


  第3篇:计算机视觉技术在茶叶领域中的应用现状及展望


  黄藩,刘飞,王云,罗凡:四川省农业科学院茶叶研究所,四川成都,610066


  摘要:计算机视觉技术作为一种无损、实时、快速、客观、经济的检测方法,近年来逐渐应用于茶树栽培和植保、茶叶加工和审评等领域,并取得一定进展。本文简述了计算机视觉技术的检测系统在茶产业应用的原理、现状和发展前景,为计算机视觉技术在茶叶领域的应用提供参考。


  关键词:茶叶;计算机视觉;视觉特征;无损监测


  茶产业是中国农业增效、农民增收、乡村增绿的重要产业。虽然近年来取得了长足的进步[1-2],但随着消费者对茶叶产品多样、安全、优质的要求提升,发展高效、精准、环保、智能的现代化茶产业已经成为供给侧结构性改革的必然要求[3-4]。在生产链中,实时状态下茶叶的视觉属性(又称外观属性,主要包括颜色、形状、纹理等)对于栽培、植保、加工、审评等来说,是一项非常重要的基础信息,不仅直接反映了茶叶的物理特性,也是采摘标准、加工程度、感官评价中重要的判断依据。但传统的检测方法都是采用肉眼观察、手工接触等方式进行,这些方法易受经验、习惯、偏好等主观因素和外部环境的影响,致使检测过程耗时费力,检测结果主观性强、一致性差、差错率高、量化难[5]。因此,研发高效、实时、动态、无损的检测方法,在现代化茶产业发展中至关重要。


  计算机视觉技术,是一门涉及图像处理、图像分析、模式识别和人工智能等多种技术的新兴交叉学科,具有快速、实时、经济、一致、客观、无损等检测特点。在田间杂草识别和作物病虫害监测诊断[6-8]、作物生长量和营养信息监测[9-10]、作物智能收获和果蔬智能采摘[11-12]、农产品品质无损检测和分级[13-15]等农业领域,取得了良好的效果。但计算机视觉技术在茶叶领域的应用起步较晚,还具有较大的发展空间。本文简述了计算机视觉技术在茶产业应用的可行性、现状和发展前景,为计算机视觉技术在茶叶领域中的应用提供参考。


  1计算机视觉技术在产业中的应用


  1.1计算机视觉技术检测原理


  计算机视觉技术(Computervision,CV)的基本原理是利用图像传感器来代替人的视觉,获得目标对象的图像信号,然后传输给专用的图像处理系统,将像素分布、颜色、亮度等图像信息转换成数字信号,并对这些信号进行多种运算与处理,提取出目标的特征信息进行分析和理解,最终实现对目标的识别、检测和控制等[16]。


  计算机视觉技术首先由CCD摄像头采集高质量图像,实现高精度测量,然后通过图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块等软件模块的精确数理统计运算和分析,包括参数经过线性回归(LinearRegression)、主成分分析方法(PrincipalComponentAnalysis)[17]、学习型矢量法、贝叶斯决策(BayesianDecisionTheory)[18]、支持向量机(SupportVectorMachine)[19]、遗传算法(GeneticAlgorithm)[20]、BP神经网络(BackPropagationNeuralNetwork)、人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork)[21]等,构建判别模型,为图像目标某一方面的判断提供依据。


  1.2茶叶的计算机视觉特征


  颜色特征是基于颜色空间分割方法和颜色坐标的一种表达方式;形状特征是对单个嫩芽、叶片或者整株冠层的边缘、区域的描述;纹理特征是将数字图像中相邻像素的灰度或颜色的空间相关性,或是图像灰度和颜色随空间位置变化的视觉表现。颜色、形状、纹理等视觉属性是计算机视觉技术检测应用的原始数据,而茶鲜叶、在制品、茶产品的图像特征参数受多种因素影响。由于品种、轮次、生长周期等内因和光照、水肥、病害、虫害等外因的影响,茶鲜叶的叶色深浅和亮度、茶树长势、叶片形状和质感、茶树冠层和叶片的纹理等都会发生相关改变;茶叶在加工过程中,由于水分散失、外力挤压、酶促反应、高温加热等一系列条件作用,伴随着剧烈的生理、化学、物理变化,在制品的颜色、形状、纹理等图像特征参数随之变化;而采用不同茶鲜叶原料,通过不同工艺加工制成的茶产品,在最终的产品外观特征上也千差万别。


  2计算机视觉技术在茶产业中应用的现状


  2.1茶园作业的应用


  目前计算机视觉技术主要应用于茶叶机采。采茶机器人的茶园作业,首先要识别茶行和茶垅,才能及时、准确规划行走路径,实现茶园的自动化采摘需求。茶行和茶垅在亮度上存在的明显区别,茶行和土壤的颜色也有较大不同。机器人在茶园工作时,首先通过高斯滤波处理减少图像噪声,再通过计算机视觉系统采集茶园图像,将RGB颜色参数通过不同的算法,实现图像灰度化处理来分离作物和背景;根据茶行、茶垅、土壤在亮度和颜色上的不同,记录茶垅左右边缘点,并判别垄间还是垄头,最终通过最小二乘法或基本蚁群算法拟合导航线来规划采茶路径的流程[22-24]。


  采茶机器人进入茶园后,执行作业的首要任务是利用计算机视觉系统根据芽叶在颜色、形状和纹理上的明显区别对目标芽叶的识别与定位。由于芽叶嫩度的不同,其颜色差异最大。韦佳佳等[25]和张浩等[26]利用自然环境下茶树嫩梢与背景(土壤、老叶、茎等)之间的颜色差异,在不同的颜色空间分别选择R-B、I、b、S、Cb因子对图像进行灰度化,并根据灰度化结果对比采用OTSU、迭代阈值或固定阈值法中进行图像分割,运用面积滤波、腐蚀膨胀的方法去除噪声,得到嫩芽的二值图像,并采用质心法求取嫩梢的中心位置,提供水平方向坐标,实现了茶叶嫩梢的自动识别。杨福增等[27]在利用颜色不同区分嫩叶和老叶的同时,根据边缘轮廓提取茶叶的形状特征,从图像左上角开始逐行扫描,直至检测到老叶叶片的上边缘,记录下所有老叶上边缘点坐标值后,经过计算勾勒出老叶和嫩叶的分割线,区别老叶和嫩叶,使采摘更准确。


  2.2病虫害监测的应用


  目前茶园病虫害防治主要依靠农技人员的肉眼监测,但随着全球气候变暖、新品种推广、种植制度改革等变化,病虫害发生种类趋于增加,农技人员的经验已经不能满足现实需求。用计算机视觉技术将茶树病虫害的诊断防治技术固化在仪器中,发展先进和全面的病虫害监测技术与手段,将能满足现代化茶园建设的需要。计算机视觉在茶园病虫害的监测上起步较晚。李洁[28]扫描了茶赤叶斑病的茶树病叶,根据受害部位颜色的不同进行图像分割,记录直方图中的像素值,并换算成叶面积,进而计算受害面积百分率,虽然较传统人工测定法效率提高10倍以上,但并没有建立计算机视觉识别模型。陈晶等[29]将计算机视觉技术引入到了茶小绿叶蝉的自动识别领域,通过Lab颜色空间来准确描述颜色深浅以及亮度的变化,体现色相间的差异,进而实现茶园中茶小绿叶蝉的准确及时预报,但图像的阈值分割方法要根据茶园环境和虫害情况人为选择,目前还没有通用模式。相比计算机视觉技术在玉米[30]、大麦[31]、水稻[32]、葡萄[33]、番茄[34]、黄瓜[35]等植物上通过对植物病斑图像进行分割,提取颜色、纹理、形状等特征参数,对病虫害种类及危害程度进行识别,进而采取相应的农业综合防治措施而言,在茶园病虫害的监测方面,计算机视觉技术的应用相对落后,还需要进一步探索。


  2.3茶叶加工中的应用


  2.3.1鲜叶分级


  鲜叶采后分级是加工的首道工序,也是提高茶叶品质的关键步骤。目前利用计算机视觉分级分类方法的研究集中在实验室,通过拍摄无重叠的芽叶图像,提取RGB颜色参数[36-37],面积、周长、等二阶矩椭圆长、短轴长度等形状特征参数[38],图像的对比度/平滑度等纹理特征[39],然后搭建神经网络识别模型,实现芽叶识别及分选。由于实验室和生产线环境的不同,应用效率较低,但为生产线的应用提供了理论依据。江才华等[40]通过对生产线机制茶叶进行研究,其基于灰度共生矩阵(GLCM)方法,提取鲜叶的方向为0°、像素距离为10的纹理能量、对比度、相关性、逆差距4个特征值,再应用支持向量机(SVM)来实现茶鲜叶的在线分类。这种基于鲜叶表面纹理特征进行分类的识别方法,需要进一步结合生产线的工艺参数,完成茶鲜叶的嫩度情况和工艺参数的映射组合,实现多目标靶向的鲜叶处理,更好地制作茶叶产品。


  2.3.2初加工监测


  在毛茶制作过程中,通过含水量、颜色、成条率等常用的监测指标,判断某种工序进程。例如,通过含水量监测萎凋和干燥工序,颜色特征变化监测红茶发酵工序,成条率监测茶叶揉捻工序。但是传统的手摸法或快速水分测定仪测定在制品的含水量,肉眼观察法既定颜色变化,肉眼观察法估计成条率等对监测指标测定的方法均较为粗放。计算机视觉技术利用采集到的在制品图像信息,提取颜色、形状、纹理特征参数,分析各个参数的变化规律,结合主成分分析,建立图像特征参数与含水量的回归方程,与在制品含水量相关性最大的图像特征参数即可来监测萎凋或干燥的工序进程[41-45]。李文萃等[46]利用计算机视觉技术对贵州绿茶连续化生产线加工中的在制品进行色泽在线监测,发现颜色参数G变动幅度较大,能较好地反映绿茶加工中的色泽变化,且与含水量、茶多酚总量、水浸出物3种品质成分的相关系数分别达到0.953、-0.925和0.931。Borah等[47-48]和杨龙[49]对红茶发酵图像进行处理后,提取图像的RGB均值、HSI均值以及3类颜色的区域大小,结合红茶品质特征值(茶多酚、茶黄素、茶汤Lab值)对茶样进行了感官审评,利用BP神经网络的方法对提取的图像颜色特征值进行了训练,得到了神经网络预测茶叶发酵程度的判别模型。李莎莎等[50]采集红茶不同发酵时间的在制品和发酵适度的标准品的图像信息,计算在制品图像R、G、B3种颜色分量直方图与标准品图像的Manhattan距离,当Manhattan距离小于设定阈值时,则判断为发酵适度。结合感官审评结果,认为这种基于RGB直方图对比算法判别红茶发酵适度的方法判别准确率达到93.2%。揉捻中在制品的成条率跟图像特征参数存在密切关系,刘飞[51]在红茶揉捻中发现纹理特征参数中的平均周长和平均面积,均随成条率的升高而逐渐降低;色泽特征参数中的G值、2G-R-B值、HUE值、Hab*值随成条率的升高而减小,而R/G值随成条率的升高而增大,但是没有建立基于计算机视觉技术的揉捻工序监测方法。


  2.3.3毛茶分级


  计算机视觉系统通过毛茶茶叶和茶梗的形状、含水量及颜色的不同,进行分选分级,提高了毛茶精制的效率和茶叶品质。计算机视觉分级分选系统的研发,一直是农产品行业研究的热点[52-54],但在茶产业起步较晚。吴正敏等[55]针对机采大宗绿茶的形状特征进行试验,对无重叠摆放的干茶进行图像采集,提取出干茶样品凸包面积、凸包周长、长轴长度、短轴长度等图像特征参数,同时设计三级的BP神经网络算法对提取的参数进行分析,实现了干茶的全芽、一芽一叶和一芽二叶共3类等级的分选,但效率极低。陈笋[56]对采集的图像进行处理(矩阵分析、特征降维)、比对后得到了茶叶茶梗的1个颜色特征和4个几何特征,结合支持向量机和最小风险贝叶斯分类器两者各自优势,组合成多分类器分拣方法,初步探索了提高茶叶色选精度的方法。胡焦[57]通过综合茶叶颜色和形状特征以及贝叶斯分类器等技术,开发出上位机人机交互软件,提高了茶叶色选机的智能化水平。虽然计算机视觉毛茶分级技术有更高的精度,也更加的智能,但还处于转化阶段,需要进一步研究。


  2.4茶叶审评的应用


  在茶叶生产和贸易流通领域,感官审评是茶叶品质和价格评判的重要手段,但是对审评人员的专业能力要求高,且受审评人员的嗜好性和环境影响较大。为了克服感官审评技术的随机性大、主观性强、重复性差等弊端,科技工作者通过寻找感官品质与视觉特征的相关性,区别不同类型和等级的茶叶,拓展茶叶感官审评定量分析的方法。计算机视觉技术采集干茶的图像信息,提取RGB、HSI、Lab等颜色特征,长、宽、面积等形状特征和粗糙度、对比度、方向度、平滑度、一致性等纹理特征[58-60],再利用主成分分析、多层神经网络、支持向量机等方法对图像特征进行分类,实现茶叶等级的区分。


  计算机视觉技术定量化分析最早是根据茶叶色泽上的差异进行区分。张景林[61]在白色背景下,采集了无重叠的铁观音干茶图像,分析了R、G、B、H、S、V、(R-G)、(R-B)8个颜色特征的分布情况,依据Fisher判别分析理论构建特征向量函数并使用K-means聚类算法,最终完成对铁观音干茶色泽上的定量化分析。蔡健荣[62]采集不同年份生产的龙井茶的干茶色泽图像,发现可以通过HSI颜色系统参数定量地描述茶叶色泽随储藏时间的变化规律。吴瑞梅[63]在碧螺春审评中,不仅提取了12个颜色特征,而且提取了28个纹理特征,同时进行感官审评,建立这些图像特征变量与名优绿茶外观感官评分之间的BP神经网络(BP-ANN)模型,该模型对预测集样本的预测均方根误差(RMSEP)为2.396,相关系数(Rp)为0.937。俞辉[64]通过“扁条形茶及芽茶色形品质指标分析软件”,能直接读出扫描范围内的每片茶叶的长度L、宽度W、周长P、面积A、红R、绿G、蓝B指标,以及所有叶片各参数的平均值及标准差,通过对以上图像特征参数的分析,实现扁条形茶及芽茶的品质判断和分级。董春旺等[65]在采集机制绿茶的干茶颜色、纹理特征以及外观感官评分的同时,采集样品制作中的17个工艺参数,通过联合线性的偏最小二乘法(PLS)和非线性的极限学习机神经网络(ELM),建立的绿茶外观品质的仪器化表征方法,同时可以为智能化生产中的工艺决策提供理论依据。


  3展望


  开展计算机视觉技术的研究,实现茶产业全过程的自动控制及精细化调控管理,对于保证茶产业的高产、高效、优质、安全、健康,实现可持续发展具有重要意义。综合前期研究现状不难发现,计算机视觉技术仅在茶树虫害、嫩芽识别、色选技术、初加工在线监测、感官审评量化分析等方面有初步探索,但是在应用的广度和深度上,还存在很多问题。例如图像信息在复杂背景条件下的稳定性、可获取性变差;图像处理技术与田间精准农具结合欠佳,精准定位效果差;图像特征参数与内含物质成分的关系,缺乏深入细致的研究;计算机对图像信息的处理和传输速度慢,结果滞后等都限制了实时监测的应用效果。以上都是计算机视觉技术从单一静态的实验室应用到实践生产中,需要解决的实际问题。


  目前,传统的基于灰度图像的算法已难以胜任复杂图像处理的需要,为了提高计算机视觉技术检测应用的深度,模糊逻辑、人工元神经元网络以及遗传进化计算等智能算法已在计算机视觉领域获得广泛应用,故以智能理论与技术为手段,能够适合农业复杂环境、处理复杂图像、具有启发式的且高效的彩色图像处理技术将会成为计算机视觉技术应用于农业领域的研究热点[66]。为了实现对茶叶种植、加工、质检、流通等执行全方位、全角度、全流程的品质检测,需要进一步增强计算机视觉技术与电子鼻、电子舌、近红外技术、高光谱成像技术、太赫兹技术和遥感技术等检测技术的有机结合,实现多种图像技术、图像模式和非成像传感器技术等的集成应用,通过不同的信息源对某一性状进行检测,不仅能提高检测结果的客观性和准确度,还能提高检测系统的稳健性。在提升图像处理技术和融合多种检测技术的基础上,更需要结合植物生理学、病理学、食品化学等多种知识,根据拍摄对象的多元特征参数,建立科学、完整、系统的数据图像特征参数组合模型,组成特征矢量,提高识别的准确性,才能更好地为农业的精准化和智能化服务。另外,通过互补信息提高计算机视觉系统检测的广度,提高系统性状评判的综合性,便于实现茶园和茶厂的数字化信息管理,形成品质信息流,实现茶叶质量的可追溯性,从而保证种植、加工、质检、流通等各环节的产品供给质量,优化整个产业链的生产流程,提高产品质量,增加产业链经济效益[67]。


  第4篇:基于自动化软件功能的计算机网络管理系统设计


  杨明丽(新疆交通职业技术学院,乌鲁木齐831401)


  摘要:计算机网络管理系统在构建过程中必须兼顾整体性和全面性,其作为一种数字化、信息化的智能管理系统,对新技术的要求比较高。基于此,提出基于自动化软件功能的计算机网络管理系统设计,其硬件设计有MIB编译器、传感采集设备、本地PLC站;软件设计包括数据库设计、管理信息库。根据实验结果对比图可知,本文设计的计算机网络管理系统在处理同等大小数据的时候,相比于传统系统设计,要占有很大优势,始终高于实际值,即证明本文系统设计具有极高的有效性。


  关键词:自动化软件功能;计算机;网络管理;效率


  0引言


  计算机网络管理系统在政府机关单位、档案室、高科技企业公司等社会诸多领域中都有着非常广泛的使用,尤其是对于那些工作地点较为分散、日常数据比较繁多的专业而言,因此他们在对信息进行日常管理的时候始终担负着很大的工作压力,同时这也为计算机网络的智能化管理带来了很大的影响。以往的计算机网络管理已经很难满足当今社会人们对技术层面的现实需求,遂发展计算机网络管理系统逐渐成为社会科技进步的大势所趋。历经短短的五十多年的发展,作为计算机网络系统的成功代表之一——Internet已经逐渐渗透到全世界的每一个地方,为信息共享和资源的传播、交流提供了科学而有效的崭新路径,在人们的平时工作、学习以及社会的发展创新方面产生了极为重要的影响。


  计算机网络这种往昔带着非常浓厚神秘色彩的链接互通系统结构,已经开始从学术的象牙塔以及美国国防部门(DOD)的高门大墙中以锐不可当之势走进万家万户,恰好迎合了古诗句:“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。计算机网络的大面积推广和应用,一方面发挥出了自身所具备的潜能以及广阔的未来前景,另一方面则对科学管理与控制纷繁复杂的网络系统提出了更加具有挑战性的课题。计算机网络管理系统(下文一律简称为网管系统)也因此慢慢得到了社会的广泛重视,并随着计算机网络技术的拓展获得了长远的进步[1]。研究可以适应现今社会网络系统发展趋势的网管系统结构,同时强化其安全性、稳定性的技术,针对网络系统所面临的不利攻击的全新趋势,探寻科学的安全监管方式,毫无疑问是会进一步拓宽与优化现行的网络系统管理方法,并对实际推广和使用提供具有现实价值的参考。需要注意的是,计算机网络管理系统的构建必须兼顾整体性和实用性,利用统计学的相关方法对系统内的每一个单元进行解析与评估,最终实现系统的最佳应用效果和科技创新的最终目标。


  1基于自动化软件功能的计算机网络管理系统硬件设计


  1.1MIB编译器


  MIB编译器的主要作用就是对采取ALN.3语法定义的MIB标准信息项以及每一个网络设施生产商自定义的MIB信息项进行干预处理[2]。而之所以需要进行干预处理,是由于MIB信息始终处于扩充过程,只有在对MIB进行动态编译的前提条件下,才会实现保补,进而使得计算机网络管理平台可以及时适应MIB信息项的扩大与动态变动。在卡内基梅隆大学的SNLOP软件包内,其主要作用程序就是借助于将MIB信息的树状构造整体输入到一个struct类型库中,借此进行干预处理的相关的版本工具在执行作业以前,必须自动完成一系列的MIB编译工作,如此一来就能够评判出相对应的MIB变量是否有可能存在、其信息类型与取值大致在什么范围[3]。比方说,对于snmpget而言,其主要功能就是获得某一网络设备的标准MIB数据,假设是1.6.0.1.27.44.41,那么此项MIB变量在SNMPMIB库中显然是不可能存在的,利用干预检测就能够发现这一点,而如果不预先进行编译的话,snmpget就不可能掌握这一点,遂依然还是会向网络设备上传请求,因此大大浪费了网络带宽与操作的时间。当然,因为管理器一方面不可能只单单维护一个局域代理的标准MIB的超集,这种检测结果是相对而言的,当应用程序没有办法明确某个标准MIB变量是在某个局域代理上是否存在的时候,它只会将访问请求直接上传至代理。


  1.2传感采集设备


  传感采集设备主要是根据各种传感器与数据采集卡组成的,其任务是负责采集一些需要网络监测的计算机装备参数、状态参数以及必要的功能参数等[4],保证整个自动化计算机网络管理系统可以安全可靠的持续运行。


  1.3本地PLC站


  本地PLC站的主要任务就是接收传感采集设备上传的有关信息数据,由PLC内部程序进行科学合理的计算,借助PLC和上位机监管终端之间的网络通信链接,完成数据上传和即时显示[5]。这种方法的最大特点就是可以在很大程度上减轻上位机的信息处理压力,使得数据处理可以在本地PLC站内实现,这一方面可以完成数据的迅速运算,另一方面也能够大大提高计算机网络数据传输的安全性和稳定性。


  2基于自动化软件功能的计算机网络管理系统的软件设计


  2.1数据库设计


  通过图1能够看到计算机网络管理系统所设计的自动化软件功能管理平台每一个模块之间的数据通信均是借助数据库(MadCat)作为载体的。在数据中储存了自动化软件功能测试的基本信息,并利用浏览器链接的方式现实给技术人员[6]。


  本系统主要是采取数据库工具SQLServer2018R9进行研发的。按照对自动化软件功能管理的现实需要,寻找出对象之间的密切关系,之后根据数据库设计标准定义基本结构。而对系统设计的数据库表清单如表1所示。


  2.2管理信息库


  对于计算机网络管理系统而言,不论是故障维修还是计算机功能属性层面[7],都是按照统一的操作流程完成的,即都是采取简易的计算机网络管理平台协议在网管处与网络应用设备处一起建立一个相互联系的数据传输路径。


  也许有人会提出疑问:计算机网络管理系统的信息库是否对系统内的基本参数拥有管理权限?然而事实上,管理员首先需要做的就是了解并掌握网络设备是否可以为其提供具体参数,是否可以通过提供这些参数而正确配置网络运行设备[8]。计算机网络管理软件主要是针对网络应用平台协议从计算机数据库中检索相关有效数据,所以其可以不定时地进行重复检索,当然这也使得计算机设备上传的SNMPTrap、syslog能够进一步获得数据参数。网络设备的主要功能就是利用不同的管理信息库(MIB)去完成数据信息参数的完整表述。传统的计算机设备除了可以支持标准规格下的管理信息库以外,还能够支持和其设备型号有关的专门化信息库,从而实现其数据库扩展功能。因此在基于自动化软件功能的计算机网络管理系统软件设计的总体过程中,在管理信息库这一环节中,必须满足可以使其具备支持全新管理信息库的能力,可以重新对其进行定义举例说以太网VLAN的区别通常就是借助管理信息库来进行布置的,假设计算机网络管理系统的软件层面足以完成信息库数据管理的需求,同时在VLAN业务逻辑的操作与表述上能够主动完成,那么就可以比较轻松对VLAN进行鼠标拖拽式删改和保存,从而在一定程度简化了技术人员的操作步骤。


  3实验与效果分析


  为了更加清楚、具体的看出本文提出的基于自动化软件功能的计算机网络管理系统的实际应用效果,特与传统计算机网络管理系统进行对比,对其管理能力的大小进行比较。


  3.1实验准备


  为保证实验的准确性,将两种计算机网络管理系统设计置于相同的试验参数之中,进行管理能力的实验。实验参数如表2所示。


  3.2实验结果分析


  实验过程中,通过两种不同的计算机网络管理系统设计同时在相同环境中进行工作,分析其管理能力的变化。效果对比图2所示。


  根据实验结果对比图可知,本文设计的计算机网络管理系统在处理同等大小数据的时候,相比于传统系统设计,要占有很大优势,始终高于实际值,即证明本文系统设计具有极高的有效性。


  4结语


  本文对基于自动化软件功能的计算机网络管理系统设计进行分析,按照当代自动化技术的基本功能,结合计算机网络管理系统的反馈和分析,对管理系统进行优化改良,从而实现本文设计。实验论证表明,本文设计的方法具备极高的有效性。希望本文的研究能够为基于自动化软件功能的计算机网络管理系统的应用提供理论依据。