基于無線局域網的大型儀器設備績效評價系統

項 英，鄧 晰，沈祥興

(1.武漢大學a.信息管理學院，b.圖書館，湖北 武漢430072;2.海南大學藝術學院，海南 海口570228)

0 引 言

大型儀器設備是高校人才培養、科學研究的重要條件和基本手段，是學校綜合實力的體現。隨著現代科學技術的迅猛發展，知識在經濟發展中起到愈來愈重要的作用，使得高校儀器設備的管理顯得尤為重要。在新的形勢下，如何加強對儀器設備的管理，建立適應知識經濟發展要求的管理機制，找出存在的問題，分析產生問題的原因，采取有效對策，真正做到資源共享，提高儀器設備的使用效益，已成為高校急需考慮和解決的核心問題［1］。

當前高校有相當一部分儀器設備的機時使用率和使用效益不高。除儀器設備本身的特殊性和科研工作的特殊需求之外，與管理水平也有很大關系［2］。建立科學的大型儀器設備共享管理模式應以無線局域網和信息采集、保存、評價技術為支撐，校園網共享儀器設備網絡管理平臺系統為載體，實現教學儀器設備統一配置和管理、預約使用、有償服務的新型運行機制。這樣的管理模式，打破儀器設備使用效益主觀評價方式，建立一個客觀的、科學的績效評價體系，使大型教學儀器設備管理更加科學化、規范化。

基于無線局域網的儀器設備績效評價和平臺基準開發模式，對充分發揮高校大型儀器設備效能的提高具有理論與實踐意義。在明確無線局域網的儀器設備績效評價的基本概念、機制、特征的基礎上，掌握儀器設備信息的采集、保存、評價的方法［3］，對于解決當前大型儀器設備監測的瓶頸問題具有重要意義。

1 大型儀器設備績效評價系統的構建

無線局域網在一定的局部范圍內利用無線通信技術建立的計算機網絡，是20 世紀90 年代計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。它以無線電波作為信息傳輸的媒介實現計算機之間的通信，并為移動通信及特定環境下的通信提供了方便的網絡接入手段［4］，以自組多跳的網絡方式傳送到Agent，大型儀器設備共享平臺拓撲結構，見圖1。

圖1 大型儀器設備共享平臺拓撲結構

無線局域網儀器設備績效評價系統的建設必須在原有的校園網上進行。不改變校園網絡主體架構，只需用原有的網管、認證、計費系統就可以對無線網絡進行統一管理和認證，實現無線與有線網絡良好的兼容和互補。同時做到盡可能的簡化網絡結構，提高網絡訪問速度與效率［5］;無線網絡的優化使無線接入設備能覆蓋所有期望覆蓋的儀器設備區域，區域中的信號強度能夠符合接收的要求，并具有足夠承擔預期負載的能力［6］;該系統必須遵循標準的統一性，所采用的各項技術必須與國際主流標準協議相一致，并能夠保證與多個主流廠商的互操作性。

通過該系統，用戶可以通過Internet、校園網和校園無線局域網共享大型儀器設備管理系統的資源，提高儀器設備的使用率，實現院校之間優勢資源互補，提高國內高校綜合實力和競爭能力。

1.1 儀器設備績效評價系統數據采集

技術路線采用一種稱為代理(Agent)的機制［7-8］，只要是一個基于TCP/IP 的可編程的系統，都可以開發出各種操作系統(Windows、LINUX、AIX、HP UX、Solaris、其他特殊的專用系統等)的Agent，它駐留在目標系統中，監視駐留系統中發生的各類事件，并對不同類型的數據進行采集。它還可修改數據采集服務器的配置，控制采集的數據類型。數據大致分為基于硬件網關型數據(如IP 地址、MAC 地址等)、基礎資源型數據(如操作系統進程、CPU 使用率、內存可用量百分比等相關參數)、DB 訪問型數據(主要基于C/S 模式的應用系統，直接對數據庫進行操作的相關數據)、WEB訪問型數據(主要基于B/S 模式的三層架構或非三層架構應用系統)四種類型等。數據采集服務器部署在各個無線網絡子網上，按照統一的格式，實時或定時的進行“拉入”操作，將采集到的行為數據封裝、打包、存入數據采集服務器［9］，如圖2 所示。

圖2 數據獲取示意框圖

采集的數據主要包括用戶在某儀器設備上機和操作記錄。其中，用戶上機記錄通過該無線局域網的數據采集服務器獲得，記為記錄集

SJ=〈Username，Identity，InTime，OutTime，TName〉

其中:Username 為用戶的“一卡通”編號;Identity 為用戶所在的單位名稱;InTime 為用戶開始上機時間;OutTime 為用戶下機時間;TName 為每臺儀器設備分配的唯一名稱。

用戶操作記錄通過儀器設備上位PC 機上安裝Agent 程序獲得。

基本原理是通過Agent 程序獲得儀器設備上位PC 機操作系統的窗口句柄，在每次窗口變化時觸發事件，獲得當前的窗口標題(Title)時間(Time)，然后將采集的信息發送至數據采集服務器端［10］。

(1) 客戶( 儀器設備上位PC 機) 端的工作流程。

服務器端程序在接收到客戶端發送的內容之后，首先進行出錯校驗，如果校驗無誤，則將接收到的數據寫入該客戶端對應的記錄集合中。

(2) 服務器( 數據采集服務器) 端工作流程。

在獲得Collection 和SJ 之后，還需要對數據進行關聯處理和歸一化處理，將采集到的儀器設備工作狀態數據轉換為易于分析處理的數據形式。

1.2 研究成果信息的搜集

研究成果信息是指用戶使用某大型儀器設備所取得的學術成就，包括用戶所公開發表的論文信息、擁有的專利信息及主持的科研項目的有關信息。借鑒信息檢索和信息組織領域的有關理論和方法［11］，此類信息主要通過Spider 對各種表征用戶研究成果的信息進行搜集，包括用戶所屬的單位網站、各大學術數據庫、專利數據庫及其他的信息來源，并設定資源采集周期，定期采集和更新數據集。然后通過對這些數據集進行文本處理和語義識別，將搜集到得信息進行重新組織，并最終以學術成果數據庫的方式為上層信息處理服務。該搜集模塊主要由Spider 和Analyzer 兩個子模塊構成，模塊之間的關系如圖3 所示。

圖3 研究成果信息搜集及分析模塊結構

2 儀器設備績效評價內容和方法

上述的研究思路、研究方法、技術路線和實施步驟，可將采集和搜集到的大型儀器設備相關數據，按層次分析法進行績效評估等。

層次分析法是Saaty 等于20 世紀70 年代提出的對復雜問題做出決策的一種新方法。它將定性分析與定量分析相結合，根據問題的總目標，以系統的觀點，把問題分解成若干因素，并按其支配關系構成遞階層次結構模型，最終利用兩兩比較的方法確定各方案的相對重要性，從而做出正確的決策［12］。層次分析法的基本思想就是將組成復雜問題的多個元素權重的整體判斷轉變為對這些元素進行“兩兩比較”，再轉為對這些元素的整體權重進行排序判斷，最后確立各元素的權重。主要有以下步驟。

2.1 儀器設備績效評價

(1) 績效評估指標。大型儀器設備中的績效評估指標。需建立一個由目標層(被評估的儀器設備)、準則層(績效評估1 級指標)、指標層(績效評估2 級指標)組成的遞階層次模型。

(2) 層次比較。通過比較下層元素對于上層元素的相對重要性建立判斷矩陣。

(3) 矩陣的特征值。層次單排序計算各判斷矩陣的特征值最大值及其所對應的特征向量得出層次單排序，獲得指標層對于目標層的重要性數據序列從而獲得最優決策。先解出判斷矩陣A 的最大特征值λmax，再利用公式ω=λmax解出λmax所對應的特征特征向量ω，經過標準化后，即為同一層次中相應元素對于上一層次中某個因素相對重要性的排序權值。

(4) 一致性檢驗。首先計算A 的一致性指標Cl:CI－(λmax－n)/(n－1)，式中:n 為判斷矩陣的階數，當A 具有完全一致性時，CI=0。λmax－n 愈大，矩陣的一致性愈差。判斷矩陣是否具有滿意的一致性還需將CI 與平均隨機一致性指數RI 進行比較，對于l ～9 階判斷矩陣，TL Saaty 給出了RI 值階數為{1，2，3，4，5，6，7，8，9}的n 值分別與平均隨機一致性指數{0，0，0.58，0.9，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45}的RI 值相對應。當CR =CI/RI ＜0.1 時，就認為判斷矩陣A具有滿意的一致性;否則要對A 重新調整，直到具有滿意的一致性為止。

(5) 求得權重體系。判斷矩陣通過一致性檢驗，將層次單排序的結果轉換即可得該權重體系。從而可以確定大型儀器設備績效評估指標的權重體系。這些指標權重表示被評價對象的不同側面的重要程度的定量分配，是對各評價因子在大型儀器設備績效評估中的作用進行區別對待。績效評估的最終結果就是通過一系列指標的定性與定量結合后的數據反映出來的。因此，指標體系的建立和指標權重的確立都是大型儀器設備績效評估不可缺的關鍵步驟。

2.2 確定儀器設備績效指標權重

基于網絡的大型儀器設備績效評估系統的構建，運用層次分析法確定儀器設備管理績效指標權重，較好地實現了定性與定量的結合，提高了儀器設備績效評估結果的合理性，比完全憑個人經驗和知識來主觀確定更科學、更合理，并通過計算機編程可將復雜的矩陣計算輕易地實現，減少主觀因素的干擾，儀器設備績效指標權重的確定找到了一條可行的途徑。

根據影響儀器設備管理績效水平的關鍵因素，可將儀器設備管理績效指標體系劃分為4 大子體系:工作狀態評價指標、功能利用績效評價指標、社會效益評價指標以及經濟效益評價指標。每個相對獨立的子體系反映儀器設備管理績效水平的一個側面。每個子體系下有各項指標。將各子體系加以綜合，就可以完整地反映儀器設備管理績效水平的全貌。建立由目標層(基于網絡的大型儀器設備管理績效指標體系)、準則層(工作狀態、功能利用、社會效益、經濟效益)、指標層(2 級指標)組成的遞階層次模型，如表1 所示。

3 結 語

無線局域網和信息采集、保存、評價技術為支撐，校園網共享儀器設備網絡管理平臺系統為載體，將實現教學儀器設備統一配置和管理、預約使用、有償服務的新型運行機制。這樣的管理模式，打破儀器設備使用效益主觀評價方式，建立一個客觀的、科學的績效評價體系，使大型教學儀器設備管理更加科學和規范化。

表1 大型儀器設備管理績效指標體系

［1］ 韓 靜，錢圣杰.提高大型儀器設備使用效率的探析［J］.實驗室研究與探索，2007，26(2):140-142.

［2］ 李小寒，周勇義，張黎偉. 提高大型儀器設備使用效益的探索［J］.實驗室研究與探索，2009，28(3):156-158.

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［5］ 許 瑞.北京師范大無線校園網建設［J］. 中國教育網絡，2008(5):50-51.

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