時間:2022-09-27 20:55:13
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇系統集成論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
醫療衛生信息化是國內外醫療衛生行業目前比較關注的話題,其核心是規范醫學數據格式,使醫療衛生信息系統能夠進行數據交換和信息共享。與發達國家相比,我國的醫療數據交換標準研究工作起步較晚,目前完全遵循HL7標準進行醫療信息系統集成的醫院、制造商為數不多[7]。醫院內部及醫院之間的信息系統不能實現互聯互通、信息共享,嚴重阻礙了醫療信息化的發展。因此引入HL7國際標準作為國內統一的醫療信息化標準對解決醫療信息化建設、實現醫療數據互聯互通意義重大。
2基于HL7的醫療衛生信息系統集成
國內在基于HL7標準的醫療衛生信息系統集成方面有了初步的實踐。文獻[8]介紹了北京世紀壇醫院在“持卡就醫,實時結算”的改造中利用HL7標準實現醫院和醫保部門的信息交換。文獻[9]談到國內外檢查儀器的生產廠商通過HL7標準規范儀器通訊接口來解決各種檢驗儀器接口的重用性問題,并保證數據交換的準確性。文獻[10]提到在不更改現有系統的前提之下,通過外掛中間件模式(HL7中間件、HL7引擎)解決醫院信息系統異構的問題。基于HL7標準進行醫療數據整合,實現了醫療信息系統內部及系統之間數據交換和信息共享,主要體現在系統間集成應用上,涉及的關鍵技術有HL7的本地化和基于HL7的醫療信息系統集成方式。
2.1HL7本地化
HL7本地化是當前醫療信息交換標準的研究熱點。HL7是美國開發的標準,與我國的文化、醫療模式存在一定差異。例如,美國人姓名有前綴、后綴等多種成分,在HL7協議中用字段將姓和名分開來存,而我國一般不會將姓和名分開。HL7協議中給每位病人設定賬號(accountnumber),而中國則有公費、自費、醫保等多種類型。因此,國內在引入HL7進行醫療信息集成時,不能完全照搬HL7標準文件[11-12]。HL7協議中規定,消息是信息傳遞的最小單位,由段(segments)、字段(fields)、組件(components)、分隔符(delimiters)等元素組成。一條消息由多個段組成,而一個段由多個具有邏輯關系的字段組成,多種元素又構成了字段[13]。消息機制是實現消息傳輸、數據交換的關鍵技術,其主要功能是將應用系統的數據通過機制轉換為標準的HL7消息,然后按照機制規定的傳輸協議將HL7消息發送至接收系統,接收方對傳來的HL7消息進行驗證、解析,再轉化為應用系統的數據。HL7本地化就是要實現消息機制的本地化,它不需要在技術層面上進行改造,主要是對消息內容定義和編碼。臺灣地區大都通過單個消息來定義某一個接口,實現HL7的本地化。他們在進行轉診系統設計時,考慮到HL7中規定姓名字段與本地區命名存在差異,按照HL7的要求,將姓名分開處理[14]。這種方式依靠幾個大型廠商和幾家大型醫院就可以定下某個接口標準,在某些方面得到快速應用。日本己經建立起了本地化的HL7標準,簡稱MML[15]。國內一些醫院基于HL7標準進行醫院信息系統改造,不是對現有HIS系統進行大改造,而是設計HL7網關,實現系統間的數據交換和共享[16]。然而,國內醫療軟件廠商眾多,醫療信息系統復雜,如果僅依靠某幾個消息來定義接口,要編寫大量、繁雜的轉換程序,工作量非常大,所以這種方法可行但并不實用。目前我國將HL7改造成符合我國國情的HL7本地化標準庫,依據標準庫開發研制HL7消息構造器/解析器。消息構造器是參照HL7標準的數據結構,從一條HL7消息中抽取出有用的信息放到HL7本地化標準庫,最后完成HL7消息和HL7本地化消息的轉化。這個過程的逆向實現過程,就是消息解析器的工作過程。采用HL7本地化標準庫的方法,編寫工作量減小,轉換效率高,實現了基于國內的HL7標準,給我國醫療信息系統集成提供了標準數據格式。
2.2基于HL7的醫療信息系統集成
目前國內醫療信息系統集成大都依靠系統開發商提供標準接口,或直接讀取對方數據庫的數據,部分采用共用數據庫的方法。這些方法的優點是實現起來簡單、成本低,缺點是通用性、擴展性、安全性等方面存在不足。如果多個應用程序同時讀寫數據庫,難以保證系統的正確性,甚至可能導致災難性的后果[17]。以上集成方法很難滿足多樣化的醫療系統應用和頻繁的信息交換需求。HL7提供標準的API接口,可以簡化應用程序集成接口開發的復雜度和工作量,大大改善系統的安全性和擴展性。引入HL7進行醫療信息系統集成,可以采用HL7Ready和HL7Engine2種方式[18-19]。
2.2.1HL7Ready方式
這種方式是指現階段在設計或改造醫療信息系統時,充分考慮系統未來發展的需要,完全按照HL7標準設計應用系統的體系架構、數據對象、數據結構。因此,系統的各應用終端都可以接收和處理HL7消息,可以直接或通過中間件與相關軟件進行信息交換,在理論上可以達到系統和系統之間的實時交互,可以相互主動地在“需要的時候”獲取對方可以提供的數據信息[20]。當然,這種方式屬于理想的方式,適合在廠商開發新系統時,進行前瞻性的設計,有利于在多系統應用環境中的應用整合。HL7Ready的工作原理[21]如圖2所示。Send/Receivemodule(發送/接收模塊支持)采用TCP/IP通訊協議,通過Internet或3G網絡進行連接,負責HL7消息的發送和接受;HL7Resourcemodule(HL7資源模塊)支持各種實際應用的HL7醫療信息事件,如檢查醫囑、轉診、住院、出院等;HL7APImodule(應用接口模塊)提供符合HL7標準的應用接口,實現向其他醫療應用系統發送數據。采用HL7Ready方式整合醫療信息系統數據,從技術上看很好實現,但應用起來難度不小。首先,HL7中有不少內容與中國國情不符或有偏差,具體應用之前需要進行本土化;其次,以這種方式實現醫療信息系統集成花費大、時間長、不能很快投入使用;最后,國內已經形成自己的HIS系統,短時間內不可能重新設計。
2.2.2HL7Engine方式
這種方式是對現有的應用系統進行集成,通過提供外掛程序(HL7引擎、HL7中間件等)負責編碼或者解析HL7信息,使應用程序之間能實現數據交換。HL7Engine是一組支持HL7通訊的過程調用函數或控件,應用系統按照HL7接口引擎的約定提供參數,模塊之間的通訊則由HL7接口引擎完成。這種方式是將整個醫療信息網絡的信息交換劃分為本系統內和各系統間兩類分別處理。HL7Engine并不干擾系統自身各部分正常工作,不會參與內部信息交換過程,也就不會對內部信息處理增加負擔,因此無須對既有程序代碼作任何改動[22]。只有當系統與外界發生信息交換時才進行數據格式轉換,充當翻譯角色,在內外部醫療信息交換中構建了一座橋梁。基于HL7Engine應用系統集成主要有兩種實現方法[23](見圖3)。一種是采用點對點通訊方式以實現不同系統的對接;另一種是采用HL7服務器的方法,形成居于HL7接口的中心數據庫,這樣可以減少接口數量,提高系統可靠性。從原理上講,這2種方法都是在原有系統中增加一個HL7中間件,醫療系統通過中間件與其他系統或HL7服務器進行HL7消息交換。采用點對點的方法適合系統較少時使用。若系統增加時,所需的接口也將成倍提高,集成復雜度相應增加,導致成本過高。因此,可以采用HL7服務器的方法解決系統復雜度的問題。HL7服務器作為系統集成的中心結點,與多個子系統互連,大大減少多個系統互連的接口數量,但是HL7服務器本身的復雜度決定了這種方式只有在十分復雜、異構模塊眾多的情況下才使用。國內對基于HL7Engine的醫療信息整合進行了一些實踐。1996年北京大學人民醫院建成了國內第一個大型的醫院信息系統,醫院在進行HIS和RIS集成時,采用了點對點通信方式,在HIS端使用太平洋醫信公司的HL7引擎,在RIS端使用GE公司HL7引擎實現HIS和RIS系統的互連[24]。上海電力醫院信息平臺項目于2011年11月上線。該項目采用了HL7V2.4標準,以HL7Engine方式將上海電力醫院原有業務系統進行了基于HL7標準的改造,通過HL7引擎的處理使非標準的消息變成符合HL7標準的消息,從而實現了醫院各業務系統之間基于HL7的信息交換[25]。采用Engine方式實現系統集成,實現簡單,投入周期小,成本花費少,而且能夠很快發揮作用。雖然系統內的各應用模塊終端并不具有處理HL7消息的能力,無法實現系統與系統之間的實時數據處理,以及應用終端的查詢請求等功能。但就目前國內醫療狀況來看,此方式完全可以滿足國內醫療系統集成的需要,是一種簡單有效的方法。
3HL7在國內醫療信息系統的應用趨勢
3.1HL7版本的選擇
系統間互聯互通主要分為功能(語法)互聯互通性和語義互聯互通性。文獻[26]指出,功能互聯互通性是指兩個或多個系統間通過設定功能和定義報文結構進行信息交換的能力;語義互聯互通性指兩個或多個系統共享的信息能夠按原有定義被理解的能力,是信息共享的前提條件,涉及數據的整合、概念、術語、域模型和數據模型以及信息框架的一致性問題,確定信息的結構和內容。在HL7V2.x協議中,消息的編碼方式復雜繁瑣,不易閱讀;協議采用自然語言去描述觸發事件,缺乏明確的方法指導,而且數據域導致消息重定義和數據結構關系不明確,在實現語義互聯互通上面臨很大困難。HL7CDA提供一個基于XML的文檔架構,統一遵循RIM模型。一個CDA文檔由ClinicalDocument元素封裝,包含文檔頭(Header)和文檔體(Body)兩部分,CDA文檔中定義text部分的是人讀部分,entry則是機讀部分,更為符合醫護人員的認知。CDA文檔的詞匯集可以包含醫學術語等語義標準,從而實現語義上良好的互通性[27]。在進行醫療系統集成時,美國選擇兩種體系標準混合使用,因為HL7v2.x已經在美國醫療衛生系統中廣泛運用[28],如果推倒后再重新按照CDA的標準來實施成本太高。HL7在國內應用并不廣泛,所以區域衛生的健康檔案、電子病歷標準、醫療信息系統中的化驗檢驗報告等需要大量文檔交互的系統,可以完全使用CDA。
3.2基于HL7集成方式的選擇
HL7Engine和HL7Ready是基于HL7醫療信息系統集成的2種途徑[29]。現階段,在國內醫院管理水平低、HL7的本地化程度不高的情況下,采用Engine方式是最可取的。即使未來標準發生了改變,包括HL7本地化以及未來采用HL7V3.0的XML格式編碼化,都只需通過修改外掛程序,就能滿足要求。這樣既可以不用對現有的應用系統進行大改造,又可以利用HL7的標準實現數據交換和共享,不失為一種簡便的方法。從長遠發展考慮,HL7Ready方式無疑是最好的選擇。因為它可以使醫院的相關醫療數據全面推行實現HL7標準,醫療信息系統無需再做多余的轉換或接口編寫,就可以實現完全的HL7數據交換。它是未來醫療信息系統集成的發展方向。因此,我們應該把HL7Ready方式作為未來重點研究的方向。
4總結
關鍵詞:地質公園;系統集成;內涵;框架模型
作者:黃松,廣西師范大學歷史文化與旅游學院副院長,教授,博士。桂林。541001
中圖分類號:F590 文獻標識碼:A 文章編號:1004-454x(2009)02-0179-005
一、引 言
地質遺跡是地球46億年演化歷史的遺存,是具有極高美學價值和重要科學價值的自然遺產和旅游資源。為了保護與合理開發珍稀的地質遺跡資源,聯合國教科文組織于1999年正式啟動了“世界地質公園計劃”(UNESOD Geopark Programme),并將地質公園界定為“以稀缺性地質遺跡為主體并融合深厚人文底蘊的綜合性公園”,同時強調建立地質公園在“保護地質遺跡,推動地方經濟發展”方面的重要作用,地質公園已成為當今旅游市場上的生力軍。地質公園研究得到國際學術組織的高度重視,成為倍受關注的新興研究領域,并在中外學者的努力下積累了一大批有價值的研究成果。隨著研究的逐步推進,科學方法論的指導對于地質公園研究發展的重要性日益顯現。
系統集成方法論的出現是20世紀人類方法論的重大突破。同機械論方法不同的是,系統集成方法著眼于各部分之間的聯系,以及建立在這種聯系基礎之上的系統整體功能的優化。系統集成方法的應用因從根本上解決了傳統牛頓機械論在認識復雜系統方面遇到的難以逾越的障礙而倍受科技界、產業界的關注,并作為人類認識世界、改造世界的重要工具,在宏觀、中觀和微觀各個層面得到廣泛的應用,產生了巨大的經濟效益和社會效益。
基于此,本文嘗試將系統集成理論引入地質公園研究領域,從地質公園系統的結構入手,從概念、定位、屬性、與狹義系統集成的區別和聯系等方面界定地質公園系統集成的內涵,進而構建包含宏觀目標層、中觀單元層和微觀過程層三個層次的地質公園系統集成理論框架模型,試圖以此回答何為地質公園系統集成、地質公園研究為何需要系統集成、地質公園系統集成集成什么等關鍵性問題。以期實現地質公園研究方法論上的創新嘗試,為地質公園研究的進一步深入提供先進、科學的方法論指導。
二、地質公園系統結構
我們把極其復雜的研究對象稱為“系統”,即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機整體,而且這個“系統”本身又是它所從屬的一個更大系統的組成部分。任何系統都是有結構的,所謂結構,是指系統的各個要素相對穩定的相互聯系、相互作用的方式,亦即系統內部的組織形式、結合方式和秩序。這種相互聯系、相互作用的實質,就是物質、能量和信息的交換和傳遞。
地質公園系統作為一個具有多重功能的復雜系統,具有自己特殊的結構組成。概括起來,地質公園系統是一個由資源、開發、保護、管理四個子系統構成的結構嚴密的復雜系統,其概念模型如圖1所示。在地質公園系統結構中,資源、開發、保護、管理作為四個相對獨立而又緊密聯系的要素構成了系統的內部要素組織方式。這種組織方式具有一定的穩定性并包含了四者之間發生聯系和作用的方式,也隱含了系統內部各子系統組成之間的結合方式和相對次序。地質公園系統的各個子系統之間及其與外部的自然環境、社會經濟環境等相關因子之間時刻進行著物質、能量和信息的交換,維持著地質公園系統動態平衡和穩定。
三、地質公園系統集成的內涵界定
(一)地質公園系統集成的概念
地質公園系統集成(GeDpark system Integration)是將地質公園視為一個由資源、開發、保護、管理四個子系統構成的開放性復雜系統,為實現系統整體功能最優的目標,充分整合、調控地質公園系統中各相關子系統及其要素的理論、方法與技術有機集合的完整體系,其要義可概括為:增強整體功能,提高有機關聯,把握過程變化,重在協調匹配。
(二)地質公園系統集成的定位
地質公園系統集成是把地質公園視為一個復雜的開放系統,從系統角度把組成地質公園的各子系統及其要素集成起來,從戰略角度把地質公園的資源、開發、保護、管理策略的制定、實施與控制集成起來,從而推動地質公園系統整體功能最優目標的實現。
(三)地質公園系統集成的屬性
地質公園系統集成的屬性可歸納為以下六個方面:全局性。表現在地質公園系統集成從地質公園系統的整體出發,著重對影響系統全局的資源、開發、保護、管理等核心集成單元進行集成;綜合性。地質公園系統集成涉及資源集成、開發集成、保護集成、管理集成等集成單元,單純針對某一單元的優化均無法實現地質公園系統整體最優,而必須采用系統集成的方法對各集成單元進行綜合集成;復雜性。地質公園系統集成是一個復雜的系統工程,復雜性是地質公園系統集成客觀存在的基本屬性;層次性。不同層次的地質公園系統集成具有不同的特征、性質和內容;動態優化性。地質公園系統集成是一個復雜的過程系統工程,強調對地質公園系統的持續整合和調控,并以地質公園系統整體功能最優為最終目標;進化適應性。是由地質公園系統的自組織性決定的,表現在地質公園系統集成在適度的彈性范圍內可進行調整,以適應地質公園系統內部條件和外部環境的變化。
(四)地質公園系統集成與狹義系統集成的聯系和區別
地質公園系統集成與狹義系統集成是兩個既有聯系又有區別的概念,兩者的聯系表現在:地質公園系統集成與狹義系統集成都運用了系統集成的哲學思想;都涉及各個集成單元的方方面面;都具有高度的復雜性。兩者的區別表現在:地質公園系統集成是對地質公園系統這一特殊類型系統的集成,而狹義系統集成是指對工程技術系統的集成;地質公園系統是一個由資源子系統、開發子系統、保護子系統、管理子系統組成的復雜系統,而工程技術系統則是一種純粹的物理系統;地質公園系統集成需要運用綜合集成,而狹義系統集成只是一種技術集成;地質公園系統集成理論屬于軟科學理論,而狹義系統集成理論屬于硬科學理論。
四、地質公園系統集成單元及其耦合關系
(一)地質公園系統集成單元
與地質公園系統的資源子系統、開發子系統、保護子系統、管理子系統相對應,地質公園系統集成單元由資源集成(Resoutses Integration)、開發集成(Development Integration)、保護集成
(Protedtion Integration)、管理集成(Managrment Integration)四個部分構成,分別是實現地質公園系統整體功能最優目標的各種資源要素(地質遺跡資源、生態環境資源和人文環境資源等)、開發要素(總體布局、形象策劃、市場營銷、產品設計、設施建設等)、保護要素(地質遺跡保護、生態環境保護、人文環境保護、其他資源保護等)、管理要素(地質遺跡管理法律體系、地質公園管理模式、地質公園投融資體制、地質公園管理信息系統、地質公園教育科研體系等)的集成。
(二)地質公園系統集成單元的耦合關系
空間耦合關系:堆棧是計算機科學中的一個概念。指在內存中開辟的一個按照后進先出原則組織的一個專用區域。本文將其引入地質公園研究領域,用地質公園系統集成堆棧(圖2)對地質公園系統集成中資源集成(RI)、開發集成(DI)、保護集成(PI)、管理集成(MI)之間的空間耦合關系進行直觀表達:資源集成(RI)屬于地質公園系統集成中的基礎集成,位于在地質公園系統集成堆棧中的最底層;開發集成(DI)和保護集成(PI)屬于地質公園系統集成中的應用集成,位于地質公園系統集成堆棧的核心部位;管理集成(MI)屬于地質公園系統集成中的組織集成,位于地質公園系統集成堆棧的最頂層。
邏輯耦合關系:基礎集成是地質公園系統整體功能最優的資源保障。基礎集成除了有組合的含義。更有集中、突出重點之意,基礎集成的過程是不同類型資源相互激發和協同作用的過程,是實現地質公園中各類型地質遺跡資源,以及地質遺跡資源與生態環境資源和人文環境資源等其他資源有機整合,從而創造地質公園綜合資源優勢的過程;應用集成是地質公園系統集成中以保護、開發為核心內容的實施操作。從應用集成內部來看,包括開發集成和保護集成兩部分,是開發集成和保護集成各要素的有機整合。從整體來看,應用集成處于地質公園系統集成中承上啟下的核心位置,既是對基礎集成實施的保護、開發操作,又是對組織集成措施的響應;組織集成是地質公園系統整體功能最優的措施保障,是實施基礎集成與應用集成的關鍵。組織集成不僅是其內部諸要素的有機整合,同時還通過有效的溝通實現地質公園系統集成中資源集成、開發集成、保護集成、管理集成等各個集成單元之間的有機整合。
五、地質公園系統集成框架模型
[關鍵詞]計算機;網絡系統;集成技術
中圖分類號:TP 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)15-0209-01
前言:隨著計算機技術的廣泛應用于各個領域,為了適應不同領域的需求,計算機網絡系統集成技術開始被人們研究和應用。該技術是以網絡為中心,在計算機的基礎上連接相關的硬件設施,運用相應的軟件進行信息的傳送和讀寫,這種技術簡化了操作流程,提高了工作效率。不同的領域需要使用的網絡系統集成技術不同,為了設計出適應某特定領域的集成技術,我們應該對計算機網絡系統集成技術有一定的基礎了解,本論文就針對計算機網絡集成技術的相關設計原則、發展歷史以及技術方法進行論述,以便于使用者對計算機網絡系統集成技術有一定的了解。
1.計算機網絡系統集成技術的設計原則
1.1 網絡系統設計具有安全可靠性
不同領域需要的集成技術不同,因此在進行計算機網絡系統集成技術設計時應該結合應用領域的具體要求,進行設計操作。網絡系統的設計是為了更多人能夠借助這個平臺進行信息共享。眾所周知,信息現在已經成為力一種重要的經濟資源,對于信息的保護是網絡系統集成技術必須要做到的,否則將沒有人愿意使用這個平臺,因此,設計者在設計集成系統時,要加強系統的防御能力和恢復能力一,定要保證系統能夠保護使用者的信息,在信息受到損壞時能夠及時的修復。
1.2 網絡系統集成技術具有實用性
網絡系統集成技術的開發是為了給用戶提供一個更便利、更智能的服務質量,因此,在設計時一定要以用戶為主體,要根據用戶的需求盡可能的為用戶提供便利的服務,這樣這個網絡集成系統才有它的使用價值。不同領域的服務對象不同,設計者應該根據要服務的對象以及服務內容設計出具有實用價值的網絡系統集成技術。
1.3 網絡系統集成技術前瞻性
在計算機網絡時展十分迅速,計算機網絡系統集成技術更應該跟的上時展的步伐,在設計時不僅要考慮到系統的安全可靠性以及實用性,還要考慮到未來的發展走向,根據發展走向及時的更新系統,以滿足用戶的使用需求。
1.4 網絡系統集成技術設計步驟不定性
不同領域的網絡系統集成技術不同,在設計步驟上也不太相同,但是在設計步驟上要嚴格的按照一定的步驟,才能保證設計的系統合理可行,在進行步驟設計時主要包括(確定網絡的規模、網絡拓撲結構選擇、網絡協議選 擇、網絡設備選型、IP 地址規劃、網絡安全設計以及布線、方案和布線產品的確定等幾個方面),但是對于不同功能的系統在進行設計時,有些步驟可以直接省略,有些則必須執行。
2.計算機網絡系統集成技術的發展史
計算機網絡系統集成技術最初使用的集成方法是單一集成方法,這種方法可以將所有的數據都集中到某一特定的系統中,然后在對數據進行分析和處理,這種方法可以將系統構架最大化,但是所需的時間較長,并且結構較為單一,在應用到先進的設備時容易改變內容,因此,現在計算機集成技術很少懸著這種單一集成方法。分布式集成技術的出現解決了單一集成模式在數據源收集上存在的弊端,該技術合理的利用了計算機網絡模型的特點,對系統進行劃分,從而實現了對不同模型數據之間的相互轉化,但是分布式集成技術要想正常運行需要與外部鏈接模式完全的吻合,這導致了系統工作效率不高。基于Web的集成技術被廣泛的應用到計算機領域中,在網絡系統中以Web技術為中心,將所有的數據與Web服務器連接,所有的數據以Web為中心進行傳遞和交流,同時Web技術還可以自主的選擇外部數據,對信息進行篩選和溝通,從達到對外部信息的整理。這種技術方法工作效率高,更能滿足人們的需求。
3.計算機網絡系統集成技術方法應用模式
3.1 數據集成技術應用模式
計算機網絡系統集成技術方法在系統開發過程中是最基礎的技術,隨著計算機技術的不斷更新發展,網絡系統集成技術方法也在不斷地變化,通過分析總結可以將這些方法應用模式分為三種,其中計算機數據集成技術是計算機網絡系統集成技術的最基礎、最核心技術。數據集成技術主要包括數據的轉換和數據的交換以及數據的聚合,通過數據的轉換和數據的交換這兩種方式可以將子系統中的數據進行集成,再通過特定的轉換器將這些數據轉換成信息,從而實現信息的傳輸和交流。通過數據聚合的方式可以構建一個虛擬的全局數據模式,這樣可以將局部空間的異構數據源在這個虛擬的全局數據模式中進行集成,這種集成方式比數據的轉換和數據的交換集成方式更加的靈活,它可以進行全局式數據管理,儲存所需要的局部區域數據。
3.2 API 集成技術應用模式
API即應用程序編程接口,該集成技術應用模式是通過連接不同的客戶端,使這些客戶端的數據進行集成。這種集成技術是常常應用在圖形信息的管理系統中,通過利用系統程序暴露的API來訪問舊系統里面的數據和功能,它可以將抽象的數據進行轉換和交換,API集成技術應用范圍十分的廣泛,他可以將各個部門的信息進行提取并進行傳輸,從而使部門之間的數據進行及時的傳輸和交流,節省了部門傳送資料的時間和勞動力。
3.3 方法集成技術應用模式
方法集成的技術應用模式常常應用在商業軟件開發中,它是利用商業邏輯思維通過操作集合或者可調用集合的方法實現信息的共享。該技術可以大范圍的應用程序操作,提高系統的服務范圍,還可以訪問詳細的公共商業功能并且可以直接調用,這都比數據集成和API集成技術更加的便捷,但是方法集成沒有合理的支架,這就難以保證使用人員訪問的安全性。
4.結語
綜上所述,計算機網絡系統集成技術在不同領域上應用設計的方法不同,但是在設計集成技術時都要堅持安全可靠性、實用性、前瞻性以及設計步驟不定性的原則。隨著科技的不斷發展,計算機網絡系統集成技術先后經歷了單一集成技術、分布式集成技術以及基于Web的集成技術的技術變遷,目前常見的計算機網絡系統集成技術的方法有數據集成技術、API集成技術以及方法集成技術。
參考文獻
論文摘要:文章論述了系統集成特點、項目管理、客戶關系、安全管理、文檔管理等內容。
目前國內系統集成公司很多,系統集成也成為一個熱門話題。可是這些公司往往是曇花一現,真正能做的好的沒有多少。究其原因,對系統集成的工程管理認識不夠,缺乏工程管理經驗與方法,工程管理不規范是其主要原因。
系統集成工程項目的實施有其規律性可言,可是對一個新的項目經理,往往是千頭萬序,顧此失彼,而項目的時間一般很緊,等明白過來,此時已悔之晚矣。
目前市場上對系統集成的項目管理的理論和書籍不多,本文就是想通過系統集成項目管理的全面分析,從整體上要求項目經理需要注意的幾個方面,使新的項目經理盡早入門,同時也希望對老項目經理有所幫助,更希望他們提出寶貴意見,共同為系統集成工程項目管理規范化和成熟化奉獻力量。
一、系統集成的特點
1.屬典型的多學科合作
一般需要多種學科的配合,如監控系統,需要計算機、傳感器、電力電子技術等,又如GPS系統,需要地理信息技術、電子技術、無線射頻技術等。
2、具有創造性
由于用戶的不同特點和需求,每一個系統集成工程都和其他工程不完全一樣,因此需要量身定做,帶有一些非標問題,每一個工程都可以帶來一些新意。
3、質量不可控因素增多
傳統的生產活動是在車間進行的,而系統集成則有很大一部分工作要在現場完成,這就對現場的作業管理的質量控制提出了新的問題。
二、項目管理的六個方面
1、物料管理
物料管理是很多項目經理忽略的問題,實際上俗話說的好:兵馬未動,糧草先行。很多公司現在對物料管理實現了用MRP II進行管理。但是到了現場,由于系統集成的物料非常多,又一般無法用計算機進行管理,而工程的每一個物料直接影響到系統的順利實施,這就要求項目經理對現場物料管理一定要重視,必須達到以下幾點:正確、及時、專人負責。
要作到正確、及時,現場物料管理也必須事事有記錄,即發料有記錄,取料有記錄,換料有記錄,這實際上是物料管理中的文檔問題。
2、進度管理
A.一定要建立正確的項目實施流程,工程實施流程的確立,明確了工程實施各步驟的順序。
B.計劃管理,凡事預則立,不預則廢,工程實施一定要有計劃。
工程要求有工程計劃,有月計劃,有周工作總結和計劃,工程計劃要求作到SMART化。做工程計劃可以有幾種方法,如:表格、甘特圖等。在計劃管理中一定要注意以下幾點:系統集成中影響進度的因素較多,要求計劃不能一成不變,要不斷隨具體情況調整。制定計劃要各部門共同參與,因為系統集成一般需要多種學科的配合,可能各人不了解其他人的工作內容,這就要求關鍵人物都要參與計劃的制定。工程進度一定要整個項目組共同了解和掌握,要求作到步調一致。
3、質量管理
監控系統的集成大部分工作是在現場完成的,因此現場作業的質量控制顯得非常重要。
A、質量標準的制定
行有行規,質量的追求是無止境的,并且是有代價的,因此必須將對質量的要求以標準形式固定下來,達到了標準就算通過,不達標準就要返工,現在各種系統集成層出不窮,可是質量標準卻一直不明確或缺乏可操作性,這也是系統集成越做越濫的一個原因。
B、現場作業質量管理
現場作業管理應有明確的程序和質量保證體系。程序和質量保證體系的建設應以IS09000的作業標準來進行。
根據工程實施流程,建立質量保證體系,對工程進行檢查,跟蹤質量保證體系運作過程和分析造成不良工程的主要因素,制定相應的措施和制度,明確質檢和整改責任人,使工程的質量一直處于閉環控制狀態。
C、安全管理
這里將安全管理也納入到質量管理中來,要求將《安全規范》制定出來,并嚴格要求按安全規范實施,現場作到要求有專人負責施工安全工作。
4、文檔管理
按照IS0900的要求制定文檔模板并組織實施,文檔是過程的蹤跡,文檔管理要作到:及時、真實、符合標準。及時指的是文檔制作要及時,歸檔要及時。真實指的是文檔中的數據必須是真實有效的。符合標準指的是文檔的格式和填寫必須規范。初期檢查,著重檢查文檔是否符合統一的模板規范,比如頁眉、頁腳、圖標,項目、系統的名稱,文檔的內容、項目、排版等等。通過初期的檢查,基本上能保證將來的文檔規范、美觀、統一。(專人負責)
流程說明,是指每個系統在對整體業務有了大概了解的情況下,在沒有將文檔整理成型的情形下,通過自己口頭復述的形式,在項目組全體成員面前較早暴露系統的接口問題及本身存在的問題,通過少;家一起分析業務達到一定的理解程度。(專人整理)
過程檢查,是在業務逐漸清晰、明了的階段,在文檔逐漸成型的條件下,對整個文檔的結構、內容,按照業務的要求進行詳細的檢查,包括重新簡單檢查初期檢查階段的項目。這個階段可以在條件允許的情況下安排項目組的部分、重點或是全部系統的互查工作。重點檢查的內容是疏忽和業務流程及具體的描述。(專人負責,根據情況擴大范圍)
確認檢查,是在最終需要提供文檔給用戶正式確認前,防止疏忽大意,只對有針對性的問題進行檢查。(專人負責)
以上階段,每個環節都要填寫問題記錄,經過當事人簽字和確認整改,并經項目經理檢查確認簽字。可以作為量化考核的過程記錄,不追究問題多少,但要追究屢犯的次數。
5、客戶關系管理
客戶關系管理是CS(客戶滿意度)管理的一部分,系統集成要求以用戶需求為導向,對客戶關系的管理也緊緊圍繞它展開。
系統集成本身就是一個系統工程,它不象一個具體的產品,比如冰箱,如果客戶買了一個冰箱,他只能用冰箱說明書中的幾項功能,但這些功能是大眾化的,這個客戶有一些具體的特別的需求就無法滿足。可是系統集成就不一樣,首先要知道客戶的需求,和客戶達成一致的意見,最后才能設計和實施。在客戶關系管理中要注意:什么是客戶的真正需求?哪些是客戶需求中的重要部分,哪些是客戶需求中的次要部分。與客戶作好溝通,實現客戶的需求,對客戶的超出系統功能的需求給予合理解釋。與客戶互通系統的標準,作好客戶的培訓。明白客戶的決策鏈,作好系統驗收工作。
6、技術管理
由于系統集成的創造性及多學科的參與的特點,系統集成在現場有許多非標問題要解決。各學科一定要協調配合,才能產生最佳結果。因此,系統集成的技術管理就顯得非常重要。
項目經理不但要懂得管理知識,還要通曉各學科專業知識,要注意各環節的配合,在技術管理中要注意以下幾點。重視每一種學科在項目中的應用。多學科的配合往往有超出傳統技術的解決問題的辦法。重視技術文檔的作用,要求技術文檔要及時、具體、明白,特別是一些非標的工作,更要詳細留檔,以便今后的審查和改進。
【關鍵字】智能建筑項目管理新問題
中圖分類號: TU71 文獻標識碼: A 文章編號:
一、智能建筑項目管理內容
建筑智能系統由多個不同性質、不同功能的系統組成.各系統之間又屬于不同的技術領域,對應的管理部門也不同。如,安保系統屬于公安部門管理,消防系統屬于消防部門管理,有線電視系統又屬廣電部門管理,所以建筑智能系統足一個比較復雜、牽涉面較廣的綜合性技術工程,其工程的總包管理既不同于土建總包管理。又非一般意義上的系統集成,它集多種技術為一體的綜合性系統(集成)設計和工程管理,又需密切保持與土建、裝飾、機電安裝等工程的配合。在具體的智能建筑項目實施過程中,根據智能系統建設基本程序,將工程項目管理劃分為以下內容:
(1)項目工程及采用的技術定位;
(2)編寫設計需求書及初步設計總體方案意見;
(3)設備選型;
(4)工程招標文件(對設備、系統供應商編制;
(5)對設備、承包商招標及選擇;對系統供應商的資格、業績審查;
(6)系統設備技術及商務文件評審;
(7商務談判、合同簽約;
(8)詳細深化設計;
(9)執行合同,進行工程協商。包括協調:a.總承包商與設計院;b.總承包商與設備供應商;c.總承包商與分包商;d.總承包商與土建總包單位;e.總承包商與政府相關部門的關系。
(10)工程管理。包括:a.審查設計施工圖;b.審批承包商的施工組織設計等;c.監督簽訂分包合同、設備訂貨合同;d.監督設備及材料的交貨驗收;e.監督設備安裝、調試、系統聯調;f.解決工程施工中出現的技術問題、審批設計變更及工程洽商;g.檢查監督施工質量、進度;h.單臺設備及系統的凋試、驗收、試運行;i.系統驗收,簽發驗收合格證書;j.竣工圖、竣工文件及系統軟件的歸檔。
二、智能建筑項目管理中的新問題
1、工程施工管理
(1)協調工作至關重要。目前智能化系統的安裝施工常采用總、分包或分別承包的方式實施,因此有序地做好組織協調工作極為重要。要正確處理好總、分包商之間以及各承包商之間的技術、組織關系,盡量減少施工過程中的人為干擾,減少和消除因施工配合問題帶來的矛盾或返工,以保證承包合同的正常履行,達到確保工程質量、加快工程進度的目的。
(2)組織好施工圖設計的交底工作設計交底前,各承包商應認真細致的進行閱圖審圖工作,及時發現圖紙中的差錯和問題,弄清設計意圖和技術要求、施工范圍和安裝形式,盡量通過設計交底提前解決潛在的問題,以減少和避免施工中因設計變更而造成的返工和浪費。
(3)重點控制電氣設備及系統的調試工作對弱電系統的施工監理與驗收,不但須執行國標《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》的有關規定,而且應執行有關專業標準規范,如消防系統,有《火災自動報警系統施工驗收規范》(GB50166-2007),《自動噴水滅火系統施工及驗收規范GB50261-2005》,且其設計方案與竣工驗收均應通過當地有關主管部門的審查和同意。
(4)及時安排技術培訓工作一般在系統調試前,集成商即應對業主選派的技術人員進行基本理論和實際操作的培訓,如果有必要,培訓工作可以在集成商的境外培訓基地進行。在系統調試或試運行時,這些經培訓的技術人員應參與其中,以掌握系統的運行特性及可能出現的問題和對策。項目管理人員應根據具體情況編制詳細的分期分批的培訓計劃,培訓計劃應能保證各專業系統的培訓時間不發生沖突,而且場外培訓均應在系統調試前結束。
2、智能化系統和設備采購招標
(1)招標時間和順序
除已建成建筑物的智能化系統改造之外,一般新建智能建筑的智能化設備和控制系統的采購招標時間均應提前進行。根據實際情況不同,比現場施工安裝開始時間要提前三個月、半年甚至一年不等,比如電梯、中央空調主機等設備一般須提前半年向廠方訂貨。這一方面是由于一些大型機電設備必須根據訂單要求單獨生產,需要一定的制造周期,另一方面是由于各承包商之間充分協商配合的需要,如機電設備制造商與建筑設備自動化系統供應商之間的技術協調與支持,以及機電設備制造商與建筑設備自動化系統供應商的深化設計與設計單位之間的協調配合等。如果沒有及時安排智能化設備與控制系統的采購招標,使得設備的生產制造和各方的技術協調配合時間不足,則可能會造成嚴重的后果。
(2)投標者執業資質
由于智能化系統的安裝施工要求各專業系統做出深化設計,因此項目管理人員在采購招標時必須特別關注投標者的執業資質。在1 9 9 7年以前,這一直是困擾項目各方的~大問題,對于國外的系統集成商尤其如此。因為系統集成商或子系統集成商缺乏設計資質,其深化設計圖紙不具有法律效力,而設計單位沒有義務做深化設計,為了避免承擔責任,也不愿意在集成商的深化設計圖紙上加蓋本單位的出圖專用章,給業主的項目管理工作造成了極大的困難。1 99 7年建設部出臺了《建筑智能化系統工程設計和系統集成專項資質管理暫行辦法》和《建筑智能化系統工程設計和系統集成執業資質標準(試行)》,這個問題就迎刃而解,項目管理人員所要做的就是在招標文件中明確提出投標者所應具各的相關資質。
(3)技術人員培訓計劃
智能建筑中眾多的機電設備和智能化集成系統和子系統的控制和管理,對未來的物業管理人員提出了更多的技術要求。因此項目管理人員在采購招標時必須充分注意投標者的投標文件中是否包括為業主方提供必要的人員培訓,并注意培訓費用是否包含在標價內。當然也可以在招標文件中就明確要求投標者的投標報價中包含技術人員培訓計劃和費用,或者與中標者在簽訂承包合同之前協商確定培訓計劃和費用。
三、加強智能建筑的管理實施的重要途徑
1、全面的系統設計是智能建筑建設的基礎。系統設計是在方案審批后進行,是方案設計的進一步深化和細化過程。一般應與建筑主體的初步設計和施工圖設計同步進行。但是由于建筑智能化系統的特殊性,建筑主體設計單位不可能按習慣施工圖的深度繪制出詳細的建筑智能化系統的施工詳圖,只能繪制出介于現行初步設計和施工圖之間的技術設計圖紙。
2、嚴謹、合理的方案設計是智能建筑建設的關鍵。方案設計必須以需求分析為首要依據,必須針對建筑的具體要求做出符合該建筑物要求的、不同于其他建筑的方案。設計必須多元化和個性化,不同地域、不同性質、不同規模的建筑不可能有唯一的解決方案。現實中,設計初期業主以至建筑師基本不考慮或很少考慮智能系統的要求,甚至結構主體已經完工的條件下去考慮建筑物的智能系統要求,如此格局,當然只能引出一系列不合理結果。因此,建筑師和各專業工程師之間必須緊密配合,才可能創造出完美的智能建筑作品。
【參考文獻】
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[2]孟艷蘭.戰立軍.李英武我國建筑物智能化現狀及有關問題探討[會議論文]-2000
【摘要】
本文通過“工控組態軟件”項目的開發,著重討論實時系統與信息系統的集成。近年來,國內外的組態軟件取得了很大的發展,已廣泛應用于企業生產。組態軟件以實時數據庫作為核心技術,綜合了工控、網絡、圖形處理與數據庫訪問接口等技術,是技術含量較高的一類軟件產品,具有良好的應用前景和市場潛力,因此,有多家信息技術公司都在開發工業組態軟件。
我有幸參與了該項目,在該項目中擔當了分析與設計的部分任務,該軟件采用Windows 2000操作系統,主要采用VC6.0進行開發。以下本文將從我所開發的組態軟件的特征、軟件的體系結構設計、實時數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實施管理等幾方面加以論述。
【正文】
工業控制組態軟件在工業界有著相當廣泛的應用,此類軟件允許用戶在圖形界面下對控制系統的各種采樣點、過程輸出點、設備、生產車間、控制回路、文件報警、生產報表、控制策略、網絡設備和生產工藝畫面進行定義與組態。使用該類軟件時,用戶甚至可以不寫一行程序就能夠構成自己的控制系統,有些功能強大的組態軟件還可提供與網絡、Internet、數據庫訪問接口等的連接功能,使現場控制系統能相對方便地和企業的信息管理系統加以集成,某信息技術公司決定開發新的具有一定通用性的工業組態軟件,作為技術骨干,我在該項目中擔當了分析與設計的部分任務,該軟件采用了Windows 2000操作系統,主要采用VC6.0進行開發。
本文將從我們所開發的組態軟件的基本特征、軟件的體系結構設計、實時數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實施管理等幾方面加以論述。
l. 我所從事開發的組態軟件的基本特征
通過分析國內外的組態軟件的特點和當前的技術發展情況,我認為我們著手開發的組態軟件應當突出下述三個特征:
(1)“實時與可靠”是此類軟件賴以生存的應用前提,但是目前還是有很多的組態軟件做不到這一點。
(2)具備良好的網絡連網能力與分布功能。
(3)有效地采用ODBC(開放的數據庫連接),便于和其他信息系統集成。
這個項目在技術上,應著重于組態軟件的體系結構設計與實時數據庫的設計上需求分析則應著重分析國內外同類軟件的功能,通過比較與鑒別,才能產生真正優秀的軟件。
2. 組態軟件的系統體系結構
本軟件采用的是三層體系結構,設計結構時要具有開放性和良好的可擴充性。
(1)軟件的底層是硬件訪問控制層。這一層所采用的是前幾年才推出來的OPC(OLE for Process Control)技術,采用該技術的好處是OPC是微軟參與制定的標準接口技術,有眾多的硬件廠商支持,所采用的OLE技術使軟件具有良好的適應性和擴展能力。
(2)中間層是實時數據庫。該層是整個系統的核心,在設計上除了具有一般實時數據庫具有的特性之外,應當為應用層提供了兩類接口:一是應用編程接口API(比如以DLL的方式實現),二是ODBC接口,該接口使系統具有很好的開放性,便于系統集成。
(3)上層是應用程序層。在該層通過ODBC接口訪問實時數據庫,可以通過SQL語句查詢數據庫的數據。
3、本項目涉及到實時數據庫設計
在設計時,我們著重考慮了以下的四個方面:
(1)實時數據庫的基本功能:實時數據庫完成實時數據庫的采集、輸出、報警文件等的管理,也進行歷史數據的管理。
(2)實時性設計:由于本系統所采用的操作系統是Windows 2000.它的實時性較差,因此要求任務管理定時器必須具有良好的實時性,在系統設計時,我們采用了搶占式服務的高精度定時器,在一定程度上保證了系統具有良好的實時性。
(3)任務調度:其目標主要是使系統在各時間段達到較理想的負荷任務的均衡性。
(4)ODBC接口設計:即開發相應的驅動程序,實現ODBC功能,使之完全遵守SQL約定,這樣能允許應用程序的開發手段和開發工具多樣化,允許可以采用VC、VB或Delphi等作為開發語言,也使數據庫具有很好的開放性。但SQL語句不能實現數據發生時間方面的選擇,影響了實時性,因此,系統自動給每個數據庫加上時戳,SQL可以通過時戳進行時間控制來選擇(讀取)數據,從而滿足了實時性方面的基本要求。
4. 本系統的可擴充性與可維護性設計
組態軟件綜合了多種技術,其體系結構與數據結構都較為復雜,再加上我們又希望能適應的實際應用場景有著復雜多變性,因此要求系統必須具有良好的可擴展性與對維護性,以滿足功能與性能上不斷變化的要求。在系統的設計技術上,我們大量地采用組件技術,如OPC,COM/DCOM與3D圖形控件等,組件技術的采用使系統具有了良好的可擴展性與可維護性,降低了系統的復雜度。而且也使我們較方便地獲得第三方支持,例如,請經驗豐富的圖形處理專家編寫圖形處理控件,就能加快軟件開發的進度。
5. 本項目中軟件項目實施和管理
組態軟件的需求在當前工業控制領域中是較成熟的,基本能滿足一般用戶的功能上需求,通過比較多家組態軟件,可以發現:在它們之間有80%的功能是相同的或雷同的,由于我們項目開發的起步較晚,在自控領域里,我們處于劣勢,因此我們提出了“重技術分析,輕需求分析”的思路,即把重點放在組件設計與體系結構的實現上。
在人員的配備上則根據組態軟件的技術組成特點,組織一批在自控、網絡、組件、實時系統設計和硬件上各有所長的VC高手組成一支精干高效的隊伍。
在開發進度上則反復強調“質量第一,進度第二”的原則。
在我們的項目實施中,可靠性作為設計的首要原則,要求項目組成員養成良好的編程習慣,每天必須完成認真的工作日志,每周要寫工作總結,完成一段程序代碼之后,即應自己先進行從里到外的測試,只有從基礎抓起,才能保證組態軟件的質量。
通過本項目的開發成功,我深切地體會到要使組態軟件在企業實時控制與信息系統集成中發揮其應有的作用,必須注意以下各點:先進的體系結構;支持ODBC的實時數據庫;強大的網絡功能;功能日益強大的腳本語言等。我期待著本人通過在這個領域中的辛勤耕耘,將會結出更多更豐碩的IT成果。
評注:
英文名稱:Spacecraft Engineering
主管單位:中國航天科技集團公司
主辦單位:北京空間飛行器總體設計部
出版周期:雙月刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:16開
國際刊號:1673-8748
國內刊號:11-5574/V
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1992
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【論文摘要將虛擬仿真技術引進教學領域后對傳統教學手段產生了強烈沖擊。本文針對航空電子裝備教學中如何應用虛擬仿真技術給出了應用方法和心得。
1.引言
自 20世紀 9O年代以來,以計算機仿真技術 、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現,并逐步滲透到教學領域。作為一種新型的實驗教學手段,虛擬仿真教學對傳統的教學手段產生了強烈沖擊,并引發了教學領域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學將是今后實驗教學改革的一個重要發展方向。本文結合多年來在航空電子裝備教學中應用虛擬仿真技術的經驗,探索在航空電子裝備教學軟件中應用虛擬仿真技術的方法和心得。
2.虛擬仿真技術簡介
虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。
2.1虛擬現實技術
虛擬現實技術就是利用三維建模技術,構建一個和現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應用戶的輸進,根據用戶的不同動作做出相應的反應。虛擬現實的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形 天生技術、立體顯示和傳感器技術等。虛擬現實技術主要側重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產品設計和展示、貿易廣告、游戲設計等。
在航空電子裝備教學中,大量用 到對裝備的外觀 、結構 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ,傳統教學大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新換代,因受經 費、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統教學方法 已遠遠不能滿足要求 ,而采 用虛擬現實技術的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應用。
目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發,主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現實數據庫 OPENFLIGHT已經成為 了產業標準 ,在軍事 、航空航天等領域應用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發的技術平臺 ,解決物理模型的創建、場景顯示等新題目。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進 OPENGL技術來解決物理模型 的交互新題目。
2.2系統仿真技術
系統仿真技術是伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科 .它通過建立實際系統 的數學模 型 ,利用計算機運算來達到對被仿真系統的分析、探究、設計等目的。系統仿真技術主要側重于對真實系統的內在機理、運動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統仿真技術最初主要用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統試驗難以實現等少數領域,后來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要產業部分,并進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。 在航空電子裝備教學中,對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統教學方法主要通過教員的講述,配合一些靜態的圖形幫助學員理解 .教學效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統仿 真技術應用到航空電子裝備教學中,根據被仿真裝備的工作原理,建立系統的數學模型,并根據裝備的不同工作狀態,對模型進行動態運行.結合虛擬現實技術實現的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術開發、研制的教學軟件不但可供教員教學使用.也可供學員自學,并達到了較好的教學效果。
目前,有很多成熟的系統仿真開發平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數據接口.仿真系統應用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當然也可自行開發適用 的仿真開發平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用的是自行開發的系統仿真平臺軟件。
3.虛擬仿真技術在航空電子裝備教學中的應用方法和步驟
3.1建立仿真模型
這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結構的三維物理模型 ,也包括揭示其內在工作機理及行為的數 學模 型。對三維物理模型的建立,主要依據裝備本身的物理狀態,其原則就是在盡量減小面數的同時進步逼真度。對系統數學模型的建立,則需要視系統的復雜程度進行取舍和優化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運算量。建立數學模型時 ,還應考慮到系統運行時的參數調整。
3.2創建仿真裝備的虛擬場景并驅動
對于虛擬場景的驅動,根據使用方式的不同采用了不同的方式假如進行的僅是裝備外觀、結構的展示,可使用EON進行動作的編輯和驅動;假如需要對裝備進行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅動以實現更復雜的交互操縱。
3.3系統集成
系統集成就是將上述做好的模型、場景按照教學軟件所需的形式將其有機的整合在一起,使之成為_個完整的 、規范的教學軟件。系統集成可以使用目前常用的軟件開發平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現實驅動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發平臺的運行插件,因此,系統集成變得十分方便。編寫程序時,只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。
系統集成時,還需要將系統行為仿真的結果通過視景仿真表現出來,即用行為仿真的數據來驅動三維物理模型的動作。由于系統行為仿真采用了專門的運行平臺,和視景仿真處于不同的系統進程中.因此這種驅動是通過兩進程間的實時通訊來完成的。這里還需要考慮進程間的同步新題目。
摘要:通過對項目生命周期理論的分析,結合近年來規劃院檔案管理工作的實踐情況,指出城市規劃檔案管理工作的發展階段特征。以規劃院城市規劃檔案業務管理流程為例,以協同辦公系統主線,探討了基于流程化檔案管理信息系統集成的特征與方法。
關鍵詞:檔案服務;城市規劃;項目生命周期理論
一個城市規劃項目從立項到完成所經過的各個階段,由于項目的側重點發生改變,對應的檔案管理工作也會發生變化。基于項目生命周期理論,城市規劃項目可以分為四個階段,分別是立項期、啟動期、成熟期以及完成期,如何在不同階段,準確、高效地做好檔案管理工作,客觀地記錄項目編制過程的真實情況,更好地服務后續其他規劃項目,具有重要的意義。基于項目生命周期理論的城市規劃檔案的信息化管理是未來主流的管理模式。本文以增城市城市規劃設計室(以下簡稱設計院)的協同辦公系統為例,開展協同辦公系統的項目管理模塊在實際工作中運行情況進行分析。
一、城市規劃檔案管理工作的三個發展階段特征
隨著城市規劃檔案管理工作制度的日趨完善,對檔案的準確化、規范化、信息化、精細化、安全化的要求更加明晰,城市規劃管理工作大致可以分為三個發展階段。第一階段,以項目結題、歸檔為導向。檔案管理主要工作是收集規劃最終成果,包括紙質成果和最終電子文檔。管理流程簡單,只需按年份、按類型歸檔即可,多數設計院在初期發展時期都采用這一模式。設計師根據新的項目需求,自行搜索設計院的檔案庫,新招聘員工也可以在檔案室迅速了解、學習設計院已經完成的規劃成果。第二階段,以項目回溯為導向。在第一階段收集最終成果的基礎上,加強項目立項和項目編制中間成果的收集歸檔。項目立項包括項目建議書、項目招標文件、項目投標文件、項目開題報告等等項目在立項期主要資料。中間成果則包括了初步成果、中期成果、審查意見等項目在啟動期、成熟期的主要資料。隨著設計院規模變大,業務量上升,對檔案管理的要求更加規范化,檔案管理工作在項目立項期就已經開始介入,跟蹤管理項目編制全過程。第三階段,以項目流程、品牌延伸為導向。隨著信息化技術手段的不斷完善,檔案管理可以做得更加精細化,由最初的成果管理轉變為全流程的管理,最終成果也不再是檔案管理的最后一個步驟,評獎材料、成果的可視化宣傳展示等后續品牌管理成為新的任務。這一階段,檔案管理的內容包括項目立項、基礎資料(包括案例資料)、工作日志、最終成果、評獎材料、科研論文、成果展示等方面,全面覆蓋項目生命周期所涉及的四個時期。其中,新增的工作日志取代以往中間成果,通過時間流的方式,利用移動平臺的新一代互聯網信息技術,詳細記錄項目編制過程與甲方的交流過程,記錄每一個重要節點對方案提出的修改意見,輸出方案的時間節點,甚至是項目收款信息都可以納入工作日志中。工作日志模塊的出現,不僅解決了檔案管理中信息丟失的問題,也為工程師的工作交接產圖1城市規劃檔案管理工作的三個發展階段生積極作用,讓工程師快速了解項目的全過程。評獎材料、科研論文、成果展示三個模塊主要針對項目的品牌管理,打破以往項目管理的最終目標是一份份厚厚的紙質文檔,而是將報獎材料、科研論文、可視化成果宣傳展示作品納入城市規劃方案檔案管理的范疇。
二、協同辦公系統的項目管理模塊設計
設計院的協同辦公系統中集成了項目管理模塊。項目管理模塊是基于項目生命周期四個時期來進行設計的,由工程師和檔案管理人員同步操作,將檔案管理融入項目的全過程。項目管理模塊包括了指定參與人、辦案、項目完成、退件、一覽、統計六個子功能。其中,辦案子功能模塊是檔案管理人員與設計人員協同完成檔案管理工作的主要模塊。辦案模塊包括了項目信息、項目參與人、項目工作日志、項目文檔、付款方式等五個功能。以《新塘鎮瑤田村“三舊”改造規劃研究》項目檔案管理為例,項目信息的字段包括了:項目編號、項目年份、歷史編號、項目名稱、保密日期、項目來源、項目類型、合作項目、委托單位、承接單位、地址、項目合同、項目規模、項目負責人等信息。項目信息的每一個字段都可以作為檔案檢索字段。檔案管理員在項目啟動期主要完成該子模塊的信息內容。《新塘鎮瑤田村“三舊”改造規劃研究》項目工作日志,詳細記錄了該項目工作每個節點所面臨的問題和完成工作,項目工作日志的文字內容可以實現超鏈接,直接鏈接到文字內容所提及相關規范文件、基礎資料、階段成果等,從根本上實現了檔案管理工作由結果管理轉變為流程管理。
三、目前協同辦公系統存在的主要問題
(一)項目后期延續、品牌管理等環節缺失。設計院的城市規劃檔案管理在協同辦公系統的支持下,基本實現信息化管理,也較好地實現了從項目立項到最終成果的流程管理。但是,對于品牌延伸等方面的系統集成還處于空白,需要單獨的模塊或者其他媒介來支撐。(二)項目文檔儲存方式單一。項目文檔資料的上傳格式是以單一文件為主,不能直接用設計院服務器的項目文件夾。常規性的城市規劃成果由多個文件組成,如果不采取壓縮包的形式無法完成上傳。但是,采取了壓縮包的形式,又不便于快速瀏覽。(三)資料收集不全。協同辦公系統的項目管理模塊需要工程師和檔案管理的密切配合才能達到較好的效果。但是,常規的設計院工程師的數量遠遠超過檔案管理人員,一對多的形式,往往產生資料的缺失,加大了檔案管理人員的工作強度。未來項目檔案智能化管理將成為主要趨勢,根據設計院的實際模式建立企業級信息檔案庫,可以對電子檔案(各類格式)、紙介質檔案或其他形式(音像、多媒體等)檔案資料進行收集、管理、存儲、借閱、檢索與管理。系統中內嵌功能強大的文件瀏覽器,對大多數格式文件可以瀏覽及下載,并可與其他子系統(綜合辦公、市場經營管理系統、項目管理系統、協同設計平臺等)進行無縫集成。檔案管理系統嚴格遵循國家制定的檔案標準和有關檔案工作的行業標準、規章制度以及傳統的檔案管理模式;實現項目自動歸檔,將項目管理、協同設計、圖紙收集等系統中的數據與圖文檔系統自動對應、關聯,達到文檔自動收集功能;系統提供分類模版、可根據案卷和檔案信息自動創建分類目錄;系統提供按照編目結構或者標準規范文件兩種方式進行查詢;所有查詢支持多條件組合模糊查詢。工程師可按照標準類別、專業或標準規范名稱查詢,點擊后將會出現全文或目錄。打開的標準規范只是可讀文件,須經審批后方可打印或下載;與設計院的項目地圖集成,項目查詢結果在地圖內顯示,同時可以顯示同一地域的其他項目。點擊項目可查看項目相關的經濟指標、圖紙、效果圖等。綜上所述,實現檔案管理的智能化、信息化、精細化、安全化,才能真正實現跨越式發展。
作者:黃美琪 鐘曄 單位:增城市城市規劃設計室
關鍵詞:飛行訓練模擬器 高層體系結構 異構集成
中圖分類號:TM62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)10(c)-0026-03
Set up the Battlefield Environment for Hardware-in-the-loop Simulation Research
Huang Zhijun
(Troops95934,CangzhouHebei Province, 061000,China)
Abstract:In order to integrate heterogeneous flight training simulator of simulation performance for a practical environment.Based on high-level architecture HIA system integration, and through the agent state member of the bridge technology, based on optical fiber reflective memory real-time network of hardware-in-the-loop simulation system of real-time and interoperability problem, for the subsequent references are provided for the integration and reuse of simulation system.
Key Words:Flight training simulator;High level architecture;Integration of heterogeneous
近幾年來,我國軍用仿真裝備發展迅猛,為部隊提供了大量性能逼真的優良裝備,為新裝備的改裝和訓練單兵駕駛技能發揮了重要作用。隨著實戰化訓練的深入,為了拓展仿真系統職能,節約成本,在不改變原有仿真系統的性能并能單獨使用的基礎上,對現有的飛行訓練模擬器進行集成,構建新的仿真系統,實現實戰對抗的仿真環境,成為模擬器集中使用和維護單位共同研究的課題。
對花巨資研制的異構模擬訓練裝備進行重用和互操作的研究工作在國內外一直探索推進,效果最顯著的是美軍。上世紀80年代后期,冷戰結束,美軍被要求縮減開支,同時又要對分布在廣闊地域的各種威脅提供國家安全措施。但當時國防領域的許多設施已不能適應面臨的新威脅,而國會、民眾對軍用系統的花費、漫長的生產開發周期和在有效投資方式下實現軍隊現代化所面臨的困難失去了耐心。面對這些難題,大部分人主張利用先進的計算機硬件、軟件和網絡通信技術,用較少的投入解決較多的問題。仿真作為提供這種技術的手段被特別看重。在20世紀80年代,采用SIMENT協議,實現了人在回路的實時仿真系統,創建了訓練的新途徑,在武器系統開發、建模和仿真方面創造了前所未有成就。于是建立昂貴的武器系統模擬器成為軍用系統開發的必經過程。戰爭形態在變,戰爭環境越來越復雜,就意味著要在綜合仿真系統的開發上投入也越來越多。
在20世紀90年代隨著國家財政進一步緊縮,國防部面臨著巨大的財政壓力,為了國防需要如果繼續開發仿真環境,就必須采用更加有效的投資方式進行開發;不能再為解決一個新問題而開發一個新的仿真系統;更不能允許多個機構開發類似的仿真系統;而且還要把已有仿真項目納入到模擬訓練和演習任務中去。美國國防部希望找到支持國防仿真系統(包括不同機構研制的單一仿真和綜合仿真系統)重用的途徑,這樣以重用和互操作為目標的高層體系結構(high level Architecture,HLA)技術應運而生。1995年美國防部首次在建模與仿真大綱中提出,1996年就正式規定HLA為仿真項目的標準技術框架,取代了原有的DIS、ALSP等標準;2000年成為國際電氣電子工程師協會(IEEE)的國際標準IEEE1516。
采用HLA技術體制,可以將單個仿真應用連接起來組成一個大型的虛擬世界,在這個虛擬世界中,可以進行大規模的多對多/部隊對部隊的戰術、戰略原則研究和演練仿真;可提供多武器系統的體系攻防對抗仿真和武器性能評估仿真;還可進行不同粒度,不同聚合度的對抗仿真和人員訓練仿真。
國內對HLA技術研究已經有了一定的基礎,也開展了廣泛的應用研究、取得了不小的成績。但立足半實物仿真系統,基于HLA技術研究組建更高集成度綜合仿真系統的方法報導很少,特別是針對異構系統集成也沒有給出很好的解決方案。
該文以飛行訓練模擬器半實物仿真系統為基礎,通過為其搭建空戰仿真平臺(HLA系統)并進行異構系統集成的方式,研究構建飛行訓練模擬器空戰仿真系統的方法和關鍵技術,重點對系統框架、集成方法、橋接組件設計等方面展開討論,給出了解決方案,同時還對原半實物仿真系統的適應性改造做了簡單的闡述。
1 綜合仿真系統框架
飛行訓練模擬器集成研究的出發點是將研制廠家不同、型號不同的飛行訓練模擬器基于HLA技術進行異構集成,在局域網構建分布式的實戰化對抗模擬訓練環境。也就是將集成的飛行訓練模擬器綜合仿真系統作為一個聯邦,作為載機、目標機的半實物仿真飛行訓練模擬器和相關仿真模型為聯邦成員。聯邦成員通過向運行支撐環境RTI(Run Time Infrastructure)請求服務加邦,并生成各自的對象實例,由RTI實現對對整個仿真系統的聯邦管理、聲明管理、對象管理、所有權管理、時間管理和數據分發管理,達到綜合仿真的目的。
由于該文重點關注是集成方法研究,按最簡單的作戰想定和作戰流程,構建最基本的仿真系統,所以只對構建仿真系統的核心組件進行建模。在這個以飛行訓練模擬器為基礎的實戰化模擬訓練綜合仿真系統中,有四個組件是必需的:一是載機、二是目標、三是導彈、四是導調和態勢組件,其它組件如地面雷達、預警機等可以在進行實際系統建設時再考慮,因為HLA集成的系統是開放的可以進行擴展。飛行訓練模擬器綜合仿真系統結構示意圖如圖1所示。
載機聯邦成員和目標機聯邦成員分別是基于光纖實時反射內存網的半實物飛行訓練模擬器,主要完成飛機的運動參數解算,輸出位置、速度、姿態、截獲、跟蹤、下達發射指令等參數。它們互為目標機,在屬性上沒有差異,都是飛行器,對方的載機就是己方的目標。
導彈聯邦成員是在vc++6.0環境下,依據HLA規則開發的導彈模型,主要完成空空導彈的飛行彈道計算,輸出位置、速度、姿態和爆點等參數。
導調/態勢聯邦成員是由語音設備、仿真計算機、投影儀、幕布等組成,生成飛機、導彈等對象實例,并實時接收仿真系統各自實例的運動參數等信息,以二維或三維的形式將整個作戰過程予以呈現;教員或指揮人員下達命令并根據態勢進行指揮引導。
仿真管理聯邦成員是由主控仿真計算機和控制軟件組成,完成對整個分布式半實物仿真系統的任務方案設定和各模型參數的初始化,實現模型間的信息交互與數據、時間管理,并對仿真系統監控,實時掌握系統工作狀態,進行協調控制,同時記錄仿真數據,用于系統分析與數據再現。
進行集成的飛行訓練模擬器是基于光纖實時反射內存網的 DIS的系統。在綜合仿真系統集成過程中,DIS系統和HLA系統之間數據信息轉換方式是集成的關鍵技術,出于時間策略和在互操作的考慮通常采用橋接的方法集成。橋接組件是聯系HLA系統與DIS系統的關鍵組件,它具有適合HLA與DIS雙重標準的接口應用,一般單獨進行設計。
在這樣的總體設計下,就只需要設計兩個組件,分別是以HLA標準設計的導彈聯邦成員和具有HLA和DIS雙重標準的橋聯邦成員。按HLA原則設計的導彈聯邦成員,提供導彈的運動學仿真數據和與其它聯邦成員的對象屬性及交互數據;作為集成關鍵組件的橋聯邦成員設計在后面再加以討論。
2 仿真對象建模
HLA(high Level Architecture)是分布式協同仿真的高層體系結構,它定義了聯邦和聯邦成員構建,描述了聯邦成員交互的基本準則和方法,為各種類型的仿真提供了一種通用的仿真技術框架,從而便于仿真“組件”(聯邦成員)的集成,最終實現聯邦成員之間的互操作和重用。HLA的主要支撐技術是分布式并行離散事件仿真技術和面向對象的建模與仿真技術。
HIA的協議規范主要由HLA規則、RTl的接口規范說明和對象模型模板(object Model Template,OMT)三部分組成。其中,對象模型模板是實現仿真聯邦成員間互操作和聯邦成員重用的關鍵,代表了HLA的基本原則,是HLA技術采用面向對象的建模與仿真技術的直接反映。HLA對象模型主要包括聯邦對象模型FOM和仿真對象模型SOM,其中FOM定義某個具體聯邦中各個聯邦成員之間交換信息的內容及其格式,SOM描述聯邦成員與外界進行信息交換的能力。按對象模型模板建立的聯邦對象模型(FOM)和仿真對象模型(SOM)作為仿真系統的說明文檔,使用戶可以直觀、完整的理解仿真系統和仿真組件的功能與數據交互接口,極大的便利了仿真組件的重用和擴展。
OMT規范下的FOM/SOM文檔共13個表格,描述了交互對象的數據、流向等各個方面的定義。作為系統的共同理解基礎,這里給出擬為飛行訓練模擬器綜合仿真系統設計的對象類結構示意圖和交互類結構示意圖,如圖2和圖3。
圖2的繪出了載機、目標機(戰斗機,Fighter)和空空導彈(AAMissile)的對象類定義,他們是描述戰斗機或空空導彈的陣營、狀態、位置、速度、加速度等數據的集合。圖3的是參與仿真的交互類,他們是在仿真中可能由仿真實體(與對象類相對應)發出的動作,是瞬時數據。lockEnemy是戰機被鎖定時使用;fireMissile是給導彈的發射信號;beingKilled是飛機收到有效攻擊后給出的被摧毀信息;AAMissile類的Explosion子類指導彈發出對敵機進行攻擊的被爆炸信息。
3 飛行仿真系統改造
飛行訓練模擬器綜合仿真系統進行逼真的實戰化模擬訓練必須遵從時空一致性原則,所以參與集成的模擬器要有統一的地景庫數據;載機和目標機都是單一的訓練模擬器,在其原有視景中并沒有目標機及導彈發射視景,雷達顯示器也沒有截獲跟蹤目標符,必須添加,其中目標機運動仿真數據及雷達截獲數據由對方仿真計算機經聯邦成員提供;導彈是動態的,發射指令是由戰斗機下達,運動仿真是由導彈聯邦成員自己完成。
3.1 統一地景庫
時空一致是戰場仿真必須遵循的原則,所以必須把不同廠家研制的飛行訓練模擬器地景庫數據統一起來,這并不影響原有模擬器的性能且能增加空戰的真實感。
3.2 在視景庫中添加目標機
載機和目標機都是單一的訓練模擬器,在其原有視景中并沒有目標機,為增加實戰仿真的逼真性在視景庫中必須添加。由行訓練模擬器互為目標機,所以目標機的運動仿真數據由對方仿真計算機經RTI提供給攻擊機。
3.3 導彈發射邏輯控制傳輸
導彈發射邏輯控制由模擬器(DIS系統)中的載機發出,經橋聯邦成員轉到RTI后發至導彈聯邦成員。
4 橋聯邦成員設計
為解決半實物仿真與分布式仿真的實時性和互操作問題,在該仿真系統增加一個橋接組件。關于基于HLA技術的半實物仿真集成的橋接組件設計探討很多,都是基于實時性和互操作并針對具體的半實物仿真設備和整個系統考慮進行的。該方案出于既節約成本、盡量少的改動和編制應用程序又保證系統的實時性和互操作,經比較采用聯邦成員的方法。聯邦成員采用通用計算機,系統為 Windows XP操作系統。半實物仿真聯邦成員與聯邦其他成員間通過以太網調用RTI服務實現信息的交互。飛行訓練模擬器是基于光纖實時反射內存網的DIS的系統,只要在原系統中任意加入一個光纖反射節點,就可以獲得原仿真系統在網絡中傳遞的所有數據,所以這里稱新加入的光纖網絡節點為數據節點。聯邦成員仿真機接入實時反射內存網數據節點,通過網口實現信息的交互,所以聯邦成員是飛行訓練模擬器與HLA分布式仿真系統的連接紐帶,如圖4所示。
在仿真運行時,半實物仿真聯邦成員通過調用RTI服務訂購半實物飛行訓練模擬器所需的外部信息(目標的位置、速度、姿態信息),通過采用UDP協議的網口,發送到實時反射內存網上的數據節點,供半實物飛行訓練模擬器調用;同時,半實物飛行訓練模擬器又通過采用UDP協議的網口,將本身的位置、速度、姿態信息發送給半實物仿真聯邦成員,半實物仿真聯邦成員通過調用RTI服務公布半實物飛行訓練模擬器的運動信息,其他聯邦成員就可以通過調用RTI服務獲得這些信息。完成聯邦成員間的數據交互。
5 結語
飛行訓練模擬器以橋接方式進行系統集成,既解決了實時性又保證了半實物仿真系統的完整性,擴展了系統仿真功能,又不影響原系統的重用。論文研究并解決了HLA技術和半實物仿真系統集成設計的主要技術問題,對擴大仿真規模,完成系統的重用和互操作具有一定的積極意義。
參考文獻
[1] 趙琪,毛玉泉,王塬琨,等.Link16時隙固定分配算法的時延分析[J].電訊技術,2010,50(5):8-12.
摘 要
柔性機械臂作為柔性多體系統動力學分析與控制理論研究最直接的應用對象,由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現的特點,已成為發展新1代機器人和航空航天技術的關鍵性課題。
本文主要討論了旋轉運動柔性梁實驗平臺機械系統和控制系統的設計。對于機械部分,組建了實驗平臺總體結構,進行了支架的設計,并將旋轉軸和安裝盤設計成1體。在控制部分,簡略介紹了振動控制系統的硬件構成,詳細介紹了運動控制系統的硬件和軟件設計。在運動控制系統硬件部分,主控機采用PC機,選用交流伺服電機,并用DSP運動控制卡將其與計算機連接。運動控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運行于T曲線模式。在運動控制系統軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應用程序作為開發工具。并繪制了運動控制程序流程圖,闡明了程序的原理。最后通過機械和控制系統集成,實現運動控制信號和振動控制信號的共享,完成柔性梁的精確定位和振動控制。
關鍵詞:柔性多體動力學;柔性梁;運動控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract:Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
Keywords: Flexible multi-body dynamics Flexible beam Motion control;
關鍵詞:ICV一體化監控平臺;集中監控;綜合調度;焦家金礦;山東省
中圖分類號:TM文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2012) 04-0000-02
一、引言
山東黃金集團(萊州)有限公司焦家金礦自2007年開始了數字礦山規劃、建設,幾年來,數字礦山建設的推進,為企業的安全、高效、低耗運行創造了條件。ICV一體化監控平臺系統的應用,為該礦帶來了安全可靠程度提高、作業人員減少、工作效率及經濟效益增加的顯著效果。
二、系統介紹
(一)系統概況
ICV一體化監控平臺[1],是集數據通信、處理、采集、控制、協調、綜合智能判斷、圖文顯示為一體的綜合數據應用軟件系統,能在各種情況下準確、可靠、迅捷地做出反應,及時處理,協調各系統工作,達到實時、合理監控的目的,具有“集中管理,分散控制;監控全面,使用方便”的特點。
該系統將各子系統緊密地聯系在一起,形成共享數據庫和聯動預案庫的信息平臺。做到對各自動化系統進行集中監控,同時集成工業電視系統、地理信息等系統,達到數據共享,實現全焦家金礦的數據采集、存儲、,以及生產調度、決策指揮的信息化,真正實現系統的高度集成,達到實時、合理監控的目的。
(二)系統網絡平臺
焦家金礦ICV一體化監控平臺,是基于寶信軟件公司開發的iCentroView平臺來實現的。
iCentroView平臺[3]是一個有機地集成了接口通訊技術、實時數據庫技術、組態技術、GIS技術和三維瀏覽等技術,能夠支持B/S和C/S架構,集信息采集、監視、控制、指揮(調度)為一體的平臺軟件。
該平臺技術采用統一的畫面框架技術,應用系統畫面風格一致,操作簡單;采用構件化的開發方法,各個子系統可以單獨使用,升級擴展方便,針對不同設備可以結合具體協議進行編解碼兼容;平臺自身融合了成熟的人員授權管理組件,支持人員管理、群組管理、授權管理、授權驗證功能;設備和應用接口靈活,支持二次開發;系統綜合聯動、報警、響應、聯動判斷一氣呵成,聯動預案可配置[1]。
(三)系統結構
根據焦家金礦綜合自動化系統現場狀況和管理需求,一體化監控平臺系統從結構上劃分為一下四層:
三、系統的功能
(一)實時數據監視
可采集存儲生產過程中的重要數據,以實現設備的數據管理和分析。用戶可以通過組態頁面,監測實時生產數據(包括生產流程數據、設備重要運行參數等),可按照生產需要對數據進行二次加工,滿足實時監視、調度、管理等需要。
(二)生產管理監控
監視設備的開停車狀況、提升的狀態、裝置負荷及能耗情況。
(三)生產現場視頻監視
該平臺將安裝在生產現場的視頻監視系統集成到一體化監控平臺上,可在不同視頻之間任意切換,更全面的監視生產現場。
(四)報表生成:可生成實時的生產數據報表、日生產量報表、報警統計表等。
(五)報警聯動預案:在各個子系統發出報警信號時,根據預先設定好的預案,自動彈出預案提示,指導調度指揮人員正確及時的進行處置,在礦井允許的情況下還可調用指定的子系統,進行聯動,及時高效地應對突發事件[2-4]。
四、畫面示例
目前,焦家金礦調度監控中心一體化監控平臺(ICV)系統已實現了配電、排水、壓風、視頻等多個子系統不斷集成接入,該系統組態系統具有靈活多樣式,可根據實際現場設備設施編輯需要的畫面,焦家金礦構造出的畫面(如圖2)與實際現場設備相對應,實現監視功能,用戶可以實時觀測到現場設備數據的變化情況。
焦家金礦35KV變電所系統詳細的說明并直觀的顯示了各系統及子系統的電量參數,報警信息等(如圖3),可以在上位機上觀測到下位機各子站的詳細供電和運行情況,可以隨時的顯示實時的數據畫面等信息。
五、結束語
焦家金礦ICV一體化監控平臺從真正意義上實現了系統的高度集成,構建了統一的數字化信息處理和現場控制平臺,實現面向生產現場的遠程、實時、高效管理,保證對全礦井安全狀況和生產過程進行實時監測、控制和調度管理。
目前該礦一體化監控平臺系統集成了:提升系統、排水系統、配電系統、壓風系統、6000噸選礦系統、通風系統、充填系統、人機定位系統以及基礎視頻監視等系統,實現了壓風、配電、排水等工序的無人值守,全礦共計減員50余人,每年減少人工費用300余萬元。該一體化監控平臺系統建立至今,運行良好,效果顯著,在同類礦山中具有廣泛的推廣應用前景。
參考文獻:
[1]軟件股份有限公司事業部.高效、立體的指揮調度中心――寶信一體化監控指揮平臺-iCentroView.IB智能建筑與城市信息,2005
[2]叢立群,張洋,朱明言,吳涇.新一代智能監控系統平臺與應用[Z].全國先進控制技術與儀表裝置應用學術研討會,2007:16-26
[3]張衛華.石化企業一體化監控調度管理平臺(ICV石化版)的設計與實現[C].2009年化工企業信息化應用成果現場交流會論文集,2009:171-174
[4]李志林,徐文佳,丁倩,靳繼聰.一體化生產調度指揮信息管理系統的設計[J].儀器儀表用戶,2011,18(3):49