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控制軟件設(shè)計(jì)論文范文第1篇

軟件的功能劃分為4類(lèi)：變電站管理、裝置程序維護(hù)、在線瀏覽操作、一鍵歸檔分析功能。定義上位機(jī)調(diào)試軟件為控制方向，裝置側(cè)服務(wù)器程序?yàn)楸O(jiān)視方向。

1、1變電站管理

變電站管理功能按照不同電壓等級(jí)、間隔名稱，分層次多級(jí)目錄管理若干裝置?？尚陆?、打開(kāi)和關(guān)閉變電站工程；支持在人機(jī)界面中輸入裝置地址發(fā)起連接請(qǐng)求創(chuàng)建裝置；支持裝置重命名、排序、復(fù)制、粘帖和導(dǎo)入導(dǎo)出等操作。以層次樹(shù)的資源管理器方式展示變電站結(jié)構(gòu)。裝置分離線和在線兩種狀態(tài)，離線模式下可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、離線定值設(shè)置、主畫(huà)面編輯等操作，在線模式下可進(jìn)行程序維護(hù)、狀態(tài)瀏覽、數(shù)據(jù)歸檔收集等操作。

1、2裝置程序維護(hù)保護(hù)測(cè)控裝置調(diào)試軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上傳配置文件、日志文件等文本?？刂品较掳l(fā)需要上裝的文件名，監(jiān)視方打開(kāi)文件，并分段上傳數(shù)據(jù)，到達(dá)文件尾部后給出結(jié)束幀標(biāo)記，控制方將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件。上裝是下載的反向過(guò)程。在程序運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中，往往需要通過(guò)調(diào)試相關(guān)變量進(jìn)行狀態(tài)診斷。在調(diào)試上位機(jī)程序時(shí)，可以使用IDE或gdb等進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，設(shè)置斷點(diǎn)并查看變量值。嵌入式裝置在運(yùn)行狀態(tài)下，監(jiān)視相關(guān)變量時(shí)不能隨意切換到調(diào)試狀態(tài)，而是將調(diào)試變量作為一個(gè)實(shí)時(shí)響應(yīng)的處理線程。通過(guò)調(diào)試變量協(xié)議，控制方下發(fā)需要調(diào)試的變量名，裝置側(cè)獲取相關(guān)變量的地址信息和類(lèi)型后，訪問(wèn)變量地址，讀取數(shù)據(jù)，周期上送變量值，控制方顯示實(shí)際值。調(diào)試變量的關(guān)鍵步驟是獲取變量的地址，全局變量可以通過(guò)分析編譯器形成的map文件獲取，對(duì)于動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存，則需通過(guò)輔助手段實(shí)現(xiàn)。為此制定相關(guān)嵌入式程序編程規(guī)范，用結(jié)構(gòu)體元件來(lái)封裝各功能模塊數(shù)據(jù)。元件結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存是動(dòng)態(tài)分配的，編譯器在編譯時(shí)沒(méi)有為其分配靜態(tài)地址，map文件里沒(méi)有這些變量的地址信息。需要在裝置啟動(dòng)階段才能得到變量地址。對(duì)于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的結(jié)構(gòu)體變量，裝置側(cè)提供注冊(cè)接口，可記錄首地址。調(diào)試軟件根據(jù)輸入的元件結(jié)構(gòu)體類(lèi)型名、成員變量名、文件存放路徑和CPU字節(jié)對(duì)齊等信息，對(duì)相關(guān)的文件進(jìn)行詞法分析和語(yǔ)法分析，進(jìn)行宏表達(dá)式求值，計(jì)算出變量在結(jié)構(gòu)體中的偏移量，并下發(fā)相對(duì)偏移信息。裝置側(cè)程序由結(jié)構(gòu)體首地址＋變量的相對(duì)偏移地址得到變量的真正地址。調(diào)試人員只需輸入層次實(shí)例名，不需手工計(jì)算變量地址，調(diào)試軟件在計(jì)算相對(duì)地址時(shí)已考慮了各種CPU的字長(zhǎng)對(duì)齊設(shè)置。調(diào)試變量的流程如圖3所示?？赏ㄟ^(guò)查詢內(nèi)存的功能實(shí)現(xiàn)一次查看連續(xù)區(qū)域內(nèi)存數(shù)據(jù)?？刂品娇上掳l(fā)查詢起始絕對(duì)地址，監(jiān)視方一次回復(fù)若干個(gè)字節(jié)的內(nèi)存數(shù)據(jù)。也支持通過(guò)下發(fā)變量名的方式查詢內(nèi)存。

1、3在線瀏覽操作在線瀏覽的通信協(xié)議基于繼電保護(hù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約IEC60870－5－103協(xié)議［6］，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備、后臺(tái)的交互通信，減少了私有協(xié)議轉(zhuǎn)換過(guò)程，方便運(yùn)行管理和維護(hù)。其協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖4所示。類(lèi)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。在線瀏覽操作功能包括：裝置模擬量開(kāi)關(guān)量實(shí)時(shí)顯示、裝置定值整定和比較、可編程邏輯編輯和狀態(tài)顯示、事件查看、動(dòng)作報(bào)告顯示、波形文件上傳和分析、HMI遙控模擬、信號(hào)復(fù)歸等。通過(guò)在線瀏覽模塊，可實(shí)時(shí)顯示裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)、參看監(jiān)視報(bào)文、分析跳閘邏輯、查看并設(shè)置定值、開(kāi)關(guān)分合遙控等操作。其中涉及到遙控、定值整定、報(bào)告清除等關(guān)鍵操作，需要輸入用戶名和密碼，進(jìn)行權(quán)限校驗(yàn)。以定值設(shè)置整定為例，其報(bào)文交互流程如圖6所示。

1、4一鍵歸檔分析通過(guò)一鍵歸檔操作，批量上裝日志文件、配置文件等文件，自動(dòng)截取裝置當(dāng)前的斷面數(shù)據(jù)（包括裝置模擬量、狀態(tài)量、定值、報(bào)告、用于問(wèn)題診斷的特定變量等內(nèi)容），將各分立文件壓縮存儲(chǔ)為一個(gè)數(shù)據(jù)包。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的裝置出現(xiàn)異?；蛱l動(dòng)作時(shí)，通過(guò)一鍵歸檔，可自動(dòng)打包相關(guān)數(shù)據(jù)，并以郵件方式發(fā)送到指定郵箱，裝置研發(fā)人員可離線打開(kāi)查看分析。

2軟件風(fēng)格設(shè)計(jì)

2、1基于軟件管家模式由于軟件功能復(fù)雜，采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行分層、分模塊設(shè)計(jì)，以去除界面、數(shù)據(jù)、接口之間具體耦合，方便擴(kuò)充。調(diào)試軟件由引導(dǎo)主進(jìn)程和按照功能劃分的子進(jìn)程組成。如圖7所示，引導(dǎo)主進(jìn)程是安裝軟件的啟動(dòng)程序，提供變電站資源管理器功能，在左側(cè)樹(shù)形區(qū)域點(diǎn)擊裝置節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)在右側(cè)按照模塊劃分，分類(lèi)顯示相關(guān)功能。點(diǎn)擊功能圖標(biāo)，傳入形參，啟動(dòng)獨(dú)立的子進(jìn)程。通過(guò)組件化的設(shè)計(jì)思路，可確保增加一個(gè)新的模塊時(shí)，不會(huì)影響已經(jīng)穩(wěn)定的模塊?；谧舆M(jìn)程的軟件管家模式，也減少了人機(jī)界面的操作復(fù)雜度，用戶在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)只需專(zhuān)注于單一圖4在線瀏覽報(bào)文協(xié)議結(jié)構(gòu)圖5在線狀態(tài)瀏覽類(lèi)結(jié)構(gòu)圖圖3調(diào)試變量流程圖2《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》2014年第27卷第11期的功能，并可快捷地切換到另一個(gè)功能的操作界面。

2、2類(lèi)瀏覽器界面風(fēng)格當(dāng)各個(gè)子進(jìn)程啟動(dòng)后，為避免頂層窗體過(guò)多，采用類(lèi)似Chrome的界面風(fēng)格，用標(biāo)簽頁(yè)管理子進(jìn)程的界面。對(duì)各子進(jìn)程的界面、顏色進(jìn)行了統(tǒng)一設(shè)計(jì)，基于QT－CSS技術(shù)，設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的界面風(fēng)格庫(kù)，并提供風(fēng)格設(shè)置接口，可設(shè)置標(biāo)簽頁(yè)QTabWid-get、層次樹(shù)QListTreeWidget、?？繖赒DockWidget等控件的邊框、縮進(jìn)、標(biāo)題、字體、顏色等內(nèi)容。類(lèi)瀏覽器的界面規(guī)范使不同人員開(kāi)發(fā)的子進(jìn)程在風(fēng)格上高度統(tǒng)一。

3軟件分層設(shè)計(jì)

除按照主進(jìn)程－子進(jìn)程的模塊化設(shè)計(jì)外，單個(gè)通信子進(jìn)程按照分層原則設(shè)計(jì)，共分為三層，最底層為數(shù)據(jù)收發(fā)層，中間層為數(shù)據(jù)處理層，最上層為展示層。如圖8所示：圖8軟件分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)收發(fā)層的功能是負(fù)責(zé)從裝置接收?qǐng)?bào)文并將數(shù)據(jù)處理層的報(bào)文發(fā)送到裝置。針對(duì)不同類(lèi)型的裝置，該層需要支持串口通信、以太網(wǎng)鏈路層通信與以太網(wǎng)傳輸層通信三種通信方式。同時(shí)為了保證通信狀態(tài)的可靠性，數(shù)據(jù)收發(fā)層還支持出錯(cuò)重傳及超時(shí)重傳機(jī)制。其中網(wǎng)絡(luò)通信采用ACE中間件實(shí)現(xiàn)，串口通信采用Qt的QExtSearialPort實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理層是整個(gè)系統(tǒng)的主體部分，主要負(fù)責(zé)報(bào)文解析，報(bào)文生成，提供接口供展示層調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)與操作接口的分離。展示層提供數(shù)據(jù)的展示與用戶交互功能，不涉及具體的業(yè)務(wù)流程處理。針對(duì)不同的數(shù)據(jù)，展示層提供二維表格、層次樹(shù)等不同的展示方式，采用Qt的Model－View模式，可高效快速顯示刷新數(shù)據(jù)。展示層還提供個(gè)性化的右鍵菜單、按鈕與工具欄。當(dāng)用戶點(diǎn)擊某個(gè)菜單或按鈕時(shí)，展示層會(huì)調(diào)用數(shù)據(jù)處理層的對(duì)應(yīng)接口，對(duì)用戶的操作進(jìn)行處理。

4結(jié)果

實(shí)現(xiàn)與分析軟件主界面如圖9所示：左側(cè)為資源管理器，用來(lái)管理變電站，變電站下支持新建多個(gè)裝置。右側(cè)為工作區(qū)，用來(lái)展示當(dāng)前活動(dòng)裝置支持的功能。圖9軟件主界面點(diǎn)擊工作區(qū)某個(gè)功能按鈕，主進(jìn)程將啟動(dòng)相應(yīng)的子進(jìn)程。以在線瀏覽功能為例，圖10所示為裝置報(bào)告查看界面。

5結(jié)束語(yǔ)

控制軟件設(shè)計(jì)論文范文第2篇

汽車(chē)行使安全問(wèn)題是日益引起國(guó)家、社會(huì)關(guān)注的重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之1。我國(guó)的汽車(chē)保有量正在急劇上升，今后若干年中汽車(chē)行駛安全問(wèn)題將會(huì)更加尖銳。而汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)故障又是引發(fā)行車(chē)事故的主要原因。隨著汽車(chē)數(shù)量的增多和好行駛速度的提高，汽車(chē)制動(dòng)性對(duì)保障交通安全尤為重要。為減少道路交通事故，我國(guó)有關(guān)法規(guī)明確規(guī)定對(duì)在用汽車(chē)必須經(jīng)過(guò)定期檢測(cè)合格后才允許上路行駛，在汽車(chē)定期檢測(cè)中，制動(dòng)性能被作為判定車(chē)輛安全技術(shù)狀況的主要因素。

因此，利用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品，盡快研制出具有現(xiàn)代先進(jìn)水平的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)保障交通安全、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。文中詳細(xì)討論了采用這些技術(shù)設(shè)計(jì)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。包括檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)備配置、硬件布局、工位分配、接口驅(qū)動(dòng)等硬件設(shè)計(jì)方法；通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制軟件結(jié)構(gòu)、人機(jī)界面等軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件共分PC機(jī)與單片機(jī)兩大塊，其中：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分軟件采用MCS-51匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，PC部分采用Microsoft公司的 Microsoft Visual Basic 6.0應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)的。針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)要求，文中也討論了數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)以及檢測(cè)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)；制動(dòng)；檢測(cè)；PC機(jī)；單片機(jī)；數(shù)據(jù)庫(kù)

Abstract

Safety of automobile driving is an increasingly serious economic problem that society puts emphasis on. The present quantity of automobile in our country is increasing rapidly, which makes safety of automobile driving an even more urgent problem. According to statistic, among the traffic accidents caused by automobile breakdown, braking breakdown causes most. Automobile braking performance has become more important while the present quantity and the speed of automobile are increasing. In order to reduce traffic accidents, some rules of law have definitely stated that automobiles must get regular test before their driving. And during the regular test automotive braking performance is one of the key factors that determine automobile safety technical condition.

Therefore, it is of great importance to design and research advanced automobile brake performance test system by the application of technical of the research of modern test system and advanced product. Including hardware design methods such as the equipment of the whole test system, the layout of hardware, sections allocation, signal amplifier. Software design methods such as communication system, control software architecture, the interface between people and machines, etc. In the system, the part of SCM is compiled with the language of MCS-51, and the software for master-control is compiled with the application tool, Microsoft Visual Basic 6.0 of Microsoft Company. According to the real-time save requirement of data, the design of database and the interface design of the database and the inspection software are also discussed.

控制軟件設(shè)計(jì)論文范文第3篇

論文關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，模型，事務(wù)調(diào)度

 

1 引言

組態(tài)的概念是伴隨著集散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)逐漸被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟識(shí).概念最早來(lái)自英文configuration，含義是使用軟件工程對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)滿足使用者要求的目的。組態(tài)軟件就是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件。它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。

2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

2.1組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其調(diào)度系統(tǒng)是組態(tài)軟件的關(guān)鍵部分，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)部分。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)處于工控系統(tǒng)各功能模塊數(shù)據(jù)交換的中心位置，在組態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況將實(shí)時(shí)地反映在變量的數(shù)值中，操作者用計(jì)算機(jī)的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為媒介。

3．實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)思想

3．1．1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)策略

我們采取傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)兼用，利用多種存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。采用的存儲(chǔ)策略是：①對(duì)于需要長(zhǎng)期保存的非共享數(shù)據(jù)(如采樣值的數(shù)模轉(zhuǎn)換系數(shù)、控制組態(tài)值等)采用文件管理系統(tǒng)直接存取。②對(duì)于數(shù)據(jù)量大而工控軟件無(wú)特殊要求的共享數(shù)據(jù)(如操作者紀(jì)錄等)，將其存放在外存數(shù)據(jù)庫(kù)中。外存數(shù)據(jù)庫(kù)采用access數(shù)據(jù)庫(kù)，由運(yùn)行系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言(DML)進(jìn)行存取論文格式模板。③對(duì)于每個(gè)采樣周期都要更新的數(shù)據(jù)。這樣，通過(guò)使用外存數(shù)據(jù)庫(kù)access數(shù)據(jù)庫(kù))、文管系統(tǒng)和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù))，既保證了

數(shù)據(jù)的共享性、完整性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，又節(jié)約了內(nèi)存，保證了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3．1．2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其事務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。利用Windows的DLL(動(dòng)態(tài)連接庫(kù))和全局共享內(nèi)存技術(shù)來(lái)建立系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)思想，并通過(guò)給用戶提供一套接口標(biāo)準(zhǔn)----實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)I／O驅(qū)動(dòng)程序與用戶程序和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)間的高速數(shù)據(jù)傳遞。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能特點(diǎn)：

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了與典型數(shù)據(jù)源的接口，讀寫(xiě)通訊設(shè)備寄存器的現(xiàn)場(chǎng)值，送到開(kāi)辟的摘要求的用戶進(jìn)程放在服務(wù)器上，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一調(diào)度管理。

設(shè)計(jì)方面，我們采用面向?qū)ο缶幊?OOP)的設(shè)計(jì)技術(shù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)定義為類(lèi)的形式。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能由類(lèi)的方法和專(zhuān)門(mén)的管理程序?qū)崿F(xiàn)，管理程序負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)更新以及其它任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)請(qǐng)求、報(bào)警響應(yīng)等操作。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)要求定義了如下功能模塊：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)初始化模塊：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是以數(shù)據(jù)鏈表的方式存放在內(nèi)存中，系統(tǒng)運(yùn)行之初是按照用戶組態(tài)好的數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)地生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，并將組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)域的內(nèi)容賦給相應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)對(duì)象的屬性，完成初始化工作。

基本操作模塊：提供數(shù)據(jù)對(duì)象的基本操作，如對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的查找操作，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)象名或ID取得數(shù)據(jù)對(duì)象的其他屬性，或通過(guò)名稱取得數(shù)據(jù)對(duì)象的ID等等。

讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作模塊：根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)對(duì)象的屬性調(diào)用其相應(yīng)方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作，將存放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)值寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)值屬性中去，讀取數(shù)據(jù)對(duì)象中的當(dāng)前值。

圖形顯示鏈接模塊：主要完成實(shí)時(shí)趨勢(shì)、動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)鏈接功能，使圖形顯示的變化與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象值的變化相一致。

窗口操作模塊：讀取用戶窗口的名稱，對(duì)指定的用戶窗口進(jìn)行操作，讀取用戶窗口的當(dāng)前狀態(tài)。

3.1.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)調(diào)度系統(tǒng)

系統(tǒng)投入運(yùn)行后。同時(shí)要進(jìn)行與DCS數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示刷新、歷史數(shù)據(jù)存盤(pán)、緊急事件報(bào)警或越位報(bào)警等事務(wù)活動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，所有的這些事務(wù)都要并行處理，如等待時(shí)間太長(zhǎng)，則無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的要求。這樣就要求我們實(shí)現(xiàn)一種并行編程。在上位機(jī)上，也就是要將CPU時(shí)間按照一定的優(yōu)先準(zhǔn)則分配給各個(gè)事件．定期處理某一事件而不會(huì)在某一事件上處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。用多線程的編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種并行編程，實(shí)時(shí)調(diào)度各事務(wù)．如圖2所示。

圖2 事實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)調(diào)度系統(tǒng)

3.1.3數(shù)據(jù)模型的建立

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型由三要素組成：組對(duì)象及其結(jié)構(gòu)、組操作和關(guān)于對(duì)象與操作的約束論文格式模板。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型的約束則更突出地包括時(shí)間限制。組態(tài)軟件利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，更改系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。計(jì)算數(shù)據(jù)則是在利用采集數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)處理后提到的中間數(shù)據(jù)（由其他參數(shù)間接推出）。數(shù)據(jù)模型歸結(jié)為：模擬量、開(kāi)關(guān)量、字符串型三種類(lèi)型。

下面重點(diǎn)介紹模擬量，模擬量的典型屬性有：

（1）采樣點(diǎn)標(biāo)志：控制軟件同意編排的采樣變量標(biāo)志符；

（2）采樣值：若采用12位A/D轉(zhuǎn)換，2型表0—10mA對(duì)應(yīng)0-4095，3型表0-20mA對(duì)應(yīng)819-4095

（3）工程量：采樣數(shù)據(jù)變換成工程量的系數(shù)；

（4）報(bào)警限：指定最大最小值實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件，即報(bào)警的上、下限；

（5）變化速率限：指定參數(shù)變化速率的極限值；

經(jīng)過(guò)對(duì)各種不同數(shù)據(jù)的典型屬性的抽象歸納，本文定義了數(shù)據(jù)庫(kù)變量統(tǒng)一的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，下面是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)模型。

Typedef struct tagTagParam{

Char Name[ name_length];//變量名稱

Chardescribe[name_describe];//變量描述

Int index; //變量序號(hào)

Unit type;//變量類(lèi)型

Unit method;//轉(zhuǎn)換方式

Word access; //讀寫(xiě)權(quán)限

Attr attr;// 變量屬性（類(lèi)型，訪問(wèn)權(quán)限，轉(zhuǎn)換方式）

Long minvalue;//最小值

Long maxvalue;//最大值

Double slope;//變換系數(shù)（斜率）

Double intercept;//遷移量（截距）

Rtdata rtdata;//實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

Void phisdata;//歷史數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針

Void address;//報(bào)警入口地址

} tagparam;

數(shù)據(jù)庫(kù)變量的屬性成員（attr）包括下列信息：

（1）變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型：整數(shù)類(lèi)型、實(shí)數(shù)類(lèi)型、布爾類(lèi)型或字符串類(lèi)型；

（2）變量的轉(zhuǎn)換方式：不變換、線性變換、平方根變換、邏輯取反變換；

（3）變量的訪問(wèn)權(quán)限：只讀或讀寫(xiě)。

為了節(jié)省空間，數(shù)據(jù)庫(kù)變量的屬性信息由一個(gè)位結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，其定義如下：

Typedef struct tagattr{

Word type:3//類(lèi)型

Method 3;// 轉(zhuǎn)換方式

Access 1；//訪問(wèn)權(quán)限

Unused 9;// 保留

}attr;

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及工程變換則使用聯(lián)合存儲(chǔ)，這樣就能滿足保存不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)值的要求。聯(lián)合的定義如下：

Typedef union tagrtdata{

Long dvalue;

Double fvalue;

Bool bvalue;

}rtdata

4.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和功能的規(guī)劃設(shè)計(jì)是工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的核心，本文在分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)具有普遍意義的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)模型及其體系結(jié)構(gòu)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)必將成為一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)研究方向，有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

1.馬國(guó)華監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用2001

2.殷民.舒堅(jiān)基于ODBC的CiscoSecure ACS認(rèn)證數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[期刊論文]-微計(jì)算機(jī)信息 2006(22)

3.康一梅嵌入式軟件設(shè)計(jì)2007

4.彭江平.黃萬(wàn)艮c++語(yǔ)言及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 2004

5.丁偉新型DCS組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)研究與開(kāi)發(fā) 2009

控制軟件設(shè)計(jì)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：DSP變頻；電源設(shè)計(jì)；變頻電源

中圖分類(lèi)號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）08-0048-03

1 概述

1.1 問(wèn)題的提出

電動(dòng)鑿巖機(jī)是建筑、水利、采礦等行業(yè)的重要設(shè)備。相對(duì)于傳統(tǒng)的鑿巖設(shè)備，電動(dòng)鑿巖機(jī)所具有的突出優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源，其電能利用率高達(dá)50%～60%，而常用氣動(dòng)鑿巖機(jī)僅為10%，此外，電動(dòng)鑿巖機(jī)還有噪聲低、工作面空氣新鮮、無(wú)廢氣污染等優(yōu)點(diǎn)，極大的改善了勞動(dòng)條件。但目前使用的電動(dòng)鑿巖機(jī)也有明顯缺點(diǎn)：對(duì)同樣硬度的巖石，它的轉(zhuǎn)速只有氣動(dòng)鑿巖機(jī)的50%～60%。目前大多數(shù)電動(dòng)設(shè)備直接使用交流工頻電源（50HZ），不能隨著工作環(huán)境（巖石硬度、鉆孔孔徑、深度）改變輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，因此工作效率較低。為此，本文采用德州儀器公司的TMS320C2407DSP處理器設(shè)計(jì)一種新型的5KVA單相正弦波變頻電源，通過(guò)輸出可程控的交流電壓，改變電動(dòng)設(shè)備的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。進(jìn)而提高工作效率，改善電動(dòng)設(shè)備的工作性能。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

變頻技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。其原因一是由于市場(chǎng)需求。近年來(lái)，隨著自動(dòng)化技術(shù)程度的發(fā)展成熟和能源短缺問(wèn)題日益突出，變頻技術(shù)越來(lái)越得到重視，并廣泛地應(yīng)用。二是功率器件的發(fā)展。近年來(lái)各種高電壓、大電流的功率器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使先進(jìn)變頻器的生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。三是現(xiàn)代控制理論和集成電子技術(shù)的發(fā)展。矢量控制、模糊控制等新的控制理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為高性能的變頻器研制提供了理論基礎(chǔ)，而高速微處理器以及專(zhuān)用集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件平臺(tái)。

目前國(guó)外的變頻技術(shù)研究，以法、意、德、日等國(guó)領(lǐng)先。在大功率變頻調(diào)速方面，法國(guó)的阿爾斯通公司、意大利的ABB公司分別研制出單機(jī)容量達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦的電氣傳動(dòng)設(shè)備。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國(guó)的西門(mén)子公司研制出的SimovertA電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備和SimovertPGTOPWM變頻調(diào)速設(shè)備，己實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制；在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本的富士BJT變頻器、IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。

國(guó)內(nèi)研究方面，從總體上看我國(guó)變頻調(diào)速的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平有較大差距。目前在大功率交——交、無(wú)換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)雖有部分單位可研制生產(chǎn)，但在數(shù)字化程度及系統(tǒng)可靠性等方面還有待改進(jìn)。對(duì)程控變頻電源的理論和實(shí)踐研究取得的成績(jī)，可查主要有：王小薇、程永華對(duì)于基于DSP雙環(huán)控制的逆變電源設(shè)計(jì)研究；余功軍、鐘彥儒、楊耕對(duì)IGBT變頻器死區(qū)時(shí)間的補(bǔ)償策略研究；程永華、楊成林、徐德鴻對(duì)于基于DSP變壓變頻電源設(shè)計(jì)研究；程曙、徐國(guó)卿、許哲雄對(duì)SPWM逆變器死區(qū)效應(yīng)分析研究；趙勇對(duì)基于IGBT大功率變頻電源的研究；李鋒對(duì)基于DSP的SPWM變壓變頻電源的研究等。

同時(shí)由于目前我國(guó)采用的半導(dǎo)體功率器件和DSP等器件依然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，使得變頻器的制造成本居高不下，無(wú)法形成有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)，也是影響我國(guó)變頻技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要原因。

2 基于DSP的新型單相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

本文以美國(guó)德州儀器公司的TMS320C2407DSP處理器為核心設(shè)計(jì)了一種新型的5KVA單相正弦波變頻電源。通過(guò)輸出不同頻率、電壓的電源信號(hào)，對(duì)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)鑿巖設(shè)備針對(duì)不同巖體提高鉆孔效率的目的。該不安品電源的硬件部分主要由主電路、保護(hù)電路、控制電路等部分組成。主電路包括整流、濾波、逆變器、驅(qū)動(dòng)電路等；保護(hù)電路包括過(guò)壓欠壓保護(hù)、限流啟動(dòng)、IPM故障保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等；控制電路則主要包括DSP控制電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。在軟件方面，考慮到SVPWM控制算法比較適合于數(shù)字控制系統(tǒng)，本文編制了基于SVPWM控制算法的控制軟件。經(jīng)過(guò)工作現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以在30—300Hz范圍內(nèi)均勻調(diào)速，在不同的負(fù)載情況下，具有較好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的抗干擾能力。

2.2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)變頻電源的硬件系統(tǒng)以Tl公司的TMS320LF2407A型DSP為控制芯片，由主電路、保護(hù)電路、控制電路等組成，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 硬件系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

其中主電路包括整流、濾波、逆變器驅(qū)動(dòng)電路等組成。其工作原理是把單相交流電通過(guò)整流模塊變?yōu)橹绷麟姡骱蟮拿}動(dòng)電壓再經(jīng)過(guò)濾波電容平滑后成為穩(wěn)定的直流電壓。再由逆變電路對(duì)該直流電壓進(jìn)行斬波，形成電壓和頻率可調(diào)的單相交流電提供給異步電機(jī)。由于IPM是IGBT的功率集成電路，需要有專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路，本文采用調(diào)壓電路把電壓抬高到15伏來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)保護(hù)電路包括過(guò)壓、欠壓保護(hù)、限流啟動(dòng)、IPM故障保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等?？刂齐娐钒―SP控制電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。

2.3 整流和濾波電路

整流和濾波電路屬于主電路的一部分，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。工作時(shí)，220V的交流電源經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管的全波整流，變?yōu)橹绷?，其中電解電容C1為整流濾波電容，電阻R1為放電電阻，在斷電情況下為C1提供放電回路，同時(shí)也為逆變器負(fù)載和直流電源之間的無(wú)功功率提供緩沖。

圖2 整流和濾波電路

2.4 逆變電路設(shè)計(jì)

（a）逆變電路結(jié)構(gòu)原理圖（b）輸出方波信號(hào)波形圖

圖3

本文即采用的是電壓型逆變電路。因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)變頻電源主要應(yīng)用在電動(dòng)鑿巖設(shè)備上的。所以我們采用的是單相全橋逆變電路。圖3為單相電壓橋式逆變電路的結(jié)構(gòu)原理圖及輸出波形圖。全控型開(kāi)關(guān)器件T1和T4構(gòu)成一對(duì)橋臂，T2和T3構(gòu)成一對(duì)橋臂，T1和T4同時(shí)通、斷；T2和T3同時(shí)通、斷。T1（T4）與T2（T3）的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，即T1和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，T2和T3無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦然，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通180°。從而得到需要的變頻電壓信號(hào)。

由于本變頻電源主要應(yīng)用電動(dòng)鑿巖設(shè)備方面，即一般情況下均是在在阻感負(fù)載下工作。因此在0≤θ≤ωt期間，T1和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，T1和T4不導(dǎo)通，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，u0=+Ud。θ≤ωt≤π期間，i0為正值，T1和T4才導(dǎo)通。π≤ωt≤π+θ期間，T2和T3有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，T2、T3不導(dǎo)通，D2、D3導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，u0=-Ud。π+θ≤ωt≤2π期間，T2和T3才導(dǎo)通

2.5 電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

由于DSPTMS320LF2407是低功耗芯片，必須采用3.3V供電，與驅(qū)動(dòng)主電路的電平不匹配，易引起事故，損壞芯片。故本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中包含了電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。本文采用的驅(qū)動(dòng)芯片M57959L本身具備隔離輸入作用，因此在電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中不必要增設(shè)隔離電路。本實(shí)用新型采用I/O直接輸出轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。

圖4 采用M57959L的電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路

2.6 軟件部分設(shè)計(jì)

控制算法的軟件化為交流調(diào)速系統(tǒng)控制算法的選擇、復(fù)用提供了方便。本設(shè)計(jì)基于TMS320LF2407A事件管理器，采用DSP自帶的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)軟件CCS進(jìn)行編寫(xiě)，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)單分為兩個(gè)部分：一個(gè)是系統(tǒng)的初始化模塊，另一個(gè)是控制算法模塊。其中初始化只在系統(tǒng)上電時(shí)執(zhí)行一次，而控制算法模塊包括SVPWM的生成，速度反饋信號(hào)的采樣和處理等。系統(tǒng)的整在程序初始化之后進(jìn)入主循環(huán)程序，DSP產(chǎn)生SVPWM使電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。其調(diào)用的頻率與PWM的輸出頻率一致。系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示。

3 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)及展望

本文所設(shè)計(jì)制作的5KVA單相正弦波變頻電源，可輸出30～300HZ交流電壓。所制作的樣品在湘西同力機(jī)械公司、武陵電化總廠金屬包裝廠經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)變頻電源控制異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在不同頻率、不同負(fù)載情況下，輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩可基本實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，具有較好的工作穩(wěn)定性和抗干擾能力。

未來(lái)，將從兩方面對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，一是將改進(jìn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐步增大電源容量；二是改進(jìn)軟件算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變頻電源的最優(yōu)實(shí)時(shí)控制。

圖5 系統(tǒng)軟件流程圖

參考文獻(xiàn)

[1] 王小薇，程永華.基于DSP雙環(huán)控制的逆變電源設(shè)

計(jì)[J].電力電子技術(shù)，2004，38（3）.

[2] 馮勇，葉斌.IGBT逆變器吸收電路的仿真分析與

參數(shù)選擇[J].電力機(jī)車(chē)技術(shù)，1999，（2）：12-14.

[3] 余功軍，鐘彥儒，楊耕一種IGBT變頻器死區(qū)時(shí)間

的補(bǔ)償策略[J].電力電子技術(shù)，1997，（4）：7-9.

[4] 程永華，楊成林，徐德鴻.基于DSP變壓變頻電源

設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù)，2003，37（5）.

[5] 程曙，徐國(guó)卿，許哲雄.SPWM逆變器死區(qū)效應(yīng)分

析[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2002，14

（2）：39-42.

[6] 陳國(guó)呈.電壓型PWM逆變器的波形失真及其補(bǔ)償

方法[J].冶金自動(dòng)化，1990，14（3）：11-14.

[7] 余功軍，鐘彥儒，楊耕一種IGBT變頻器死區(qū)時(shí)間

的補(bǔ)償策略[J].電力電子技術(shù)，1997（4）：7-9.

[8] 劉陵順，尚安利，顧文錦.SPWM逆變器死區(qū)效

應(yīng)的研究[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2001，5（4）：

237-241.

[9] 趙勇.基于IGBT大功率變頻電源的研制[D].山東

大學(xué)碩士論文，2006.

[10] 王鵬.基于單片機(jī)控制的車(chē)載高頻鏈逆變電源的

研制[D].河北工業(yè)大學(xué)碩士論文，2007.

[11] 李鋒.基于DSP的SPWM變壓變頻電源的設(shè)計(jì)

[D].湖南大學(xué)碩士論文，2008.

控制軟件設(shè)計(jì)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞:遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);實(shí)驗(yàn)室;平臺(tái);硬件設(shè)備

TheApplicationResearchontheLaboratoryPlatformofLong-distanceMonitoringSystem

OUYANGHeJia

InformationCenter;theChildren''''sHospital;ChongqingMedicalUniversity400014

Abstract:basedondescribingtheformofstructuralremotemonitoringsystem,thelaboratoryprototypeofremotemonitoringsystemisdesigned,andthedistributedlong-distancehealthmonitoringsystemwithdifferenttypesofsensorsandtransmissionformsisconstructedwhichprovidesalaboratoryplatformfortheoreticalstudiesofstructuralmonitoringsystem.

Keywords:long-distancemonitoring;Laboratory;platform;hardwareequipment

引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,特別是Internet技術(shù)的發(fā)展,信息高速公路的開(kāi)通,推動(dòng)了遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的產(chǎn)生與廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ猛ㄐ旁O(shè)備連接起來(lái)的一個(gè)分布式監(jiān)測(cè)與集中型診斷系統(tǒng),它可以同時(shí)將多個(gè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集中到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷中心進(jìn)行統(tǒng)一管理、控制和診斷。遠(yuǎn)程傳輸從總體上來(lái)說(shuō)有:C/S(Client/Server客戶端/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)、B/S(Browser/Server瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)以及面向Agent的CORBA技術(shù)[1]。

1.遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式[1]:文中闡述了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ猛ㄐ旁O(shè)備連接設(shè)備和技術(shù);

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于集中式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采用若干臺(tái)中心計(jì)算機(jī)作為損傷診斷服務(wù)器,在結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置上建立狀態(tài)觀測(cè)點(diǎn),通過(guò)在觀測(cè)點(diǎn)上永久安裝的傳感器獲取結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息,經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理、A/D轉(zhuǎn)換后輸入本地監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī),然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)地采集結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù),而在技術(shù)力量較強(qiáng)的科研院所、大學(xué)建立遠(yuǎn)程分析診斷中心,為結(jié)構(gòu)提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持和保障,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將觀測(cè)點(diǎn)連接成一個(gè)復(fù)雜的監(jiān)測(cè)網(wǎng),任何一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都可以提出請(qǐng)求服務(wù)的要求,在異地的診斷服務(wù)中心接到請(qǐng)求服務(wù)的信息后,可以提供各種服務(wù),并返回診斷結(jié)果。同時(shí),遠(yuǎn)程服務(wù)中心也可以從網(wǎng)上直接獲取目前各觀測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信號(hào)、歷史數(shù)據(jù)以及本地診斷的結(jié)果,從而形成一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)本地系統(tǒng)不能處理的現(xiàn)象,可以在短時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)互連網(wǎng)內(nèi)的所有診斷資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的早期損傷診斷和及時(shí)維修,使結(jié)構(gòu)安全使用。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由作為監(jiān)測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)的局域網(wǎng)子系統(tǒng)、Internet和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心子系統(tǒng)組成,其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感檢測(cè)子系統(tǒng)的工作主要是由各種各樣的傳感器、變送器和采集設(shè)備完成,也稱為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。

本地監(jiān)測(cè)與損傷診斷子系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集處理單元采集的最底層結(jié)構(gòu)對(duì)象實(shí)時(shí)工作狀態(tài)信息寫(xiě)入狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),并在屏幕上顯示工程結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)可視化狀況,對(duì)損傷狀況進(jìn)行預(yù)警。同時(shí),若在本地?zé)o法識(shí)別損傷狀況時(shí),則向遠(yuǎn)程損傷診斷中心發(fā)出求救請(qǐng)求,將實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)換成能夠被遠(yuǎn)程損傷診斷中心識(shí)別的信號(hào)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,通過(guò)Internet將信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程診斷中心,尋求診斷方案,將遠(yuǎn)程診斷的結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,并更新本地監(jiān)測(cè)顯示[2]。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和損傷診斷中心主要由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理模塊、知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)模塊組成。推理模塊是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和損傷診斷系統(tǒng)的核心,主要完成由損傷現(xiàn)象尋找損傷原因、判斷損傷程度和損傷類(lèi)型的過(guò)程,采用模糊反向推理算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或基于小波分析算法等實(shí)現(xiàn)多種有效的推理。知識(shí)庫(kù)包括規(guī)則庫(kù)、概念庫(kù)和圖形庫(kù)是遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的知識(shí)部分。隨著結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行將可能出現(xiàn)原有的知識(shí)庫(kù)中沒(méi)有的新的狀況,知識(shí)庫(kù)管理和機(jī)器學(xué)習(xí)則不斷地修正和更新知識(shí)庫(kù),從而完善原有的知識(shí)庫(kù)。

隨著監(jiān)測(cè)對(duì)象向巨型化、復(fù)雜化發(fā)展,對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要布設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)越來(lái)越多,產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和狀況評(píng)估數(shù)據(jù)也越來(lái)越多,而且有些數(shù)據(jù)需要多次使用,這樣,為了使數(shù)據(jù)能夠充分共享,不產(chǎn)生冗余,應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化統(tǒng)一管理是必要的,在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中,將健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)管理,分別建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),如實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)庫(kù)、評(píng)估系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、工程模型數(shù)據(jù)庫(kù)、評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)等,可以將這些數(shù)據(jù)庫(kù)集中在一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很大時(shí),也可以將這些數(shù)據(jù)庫(kù)分布在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)地方,形成分布式數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是建立在客戶機(jī)/服務(wù)器基礎(chǔ)上的,目前很多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都支持C/S服務(wù),如SQLServer2000、Oracle、Sybase、DB2等商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以采用多層數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.實(shí)驗(yàn)室原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室原型試驗(yàn)平臺(tái)就是應(yīng)用于工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的中間平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)經(jīng)常會(huì)進(jìn)行一些嘗試性的試驗(yàn),如果全部采用高靈敏度設(shè)備,試驗(yàn)的投入就要大大增加,為了節(jié)約成本,又能達(dá)到試驗(yàn)平臺(tái)的功能目的,通常在試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)中加入了簡(jiǎn)易設(shè)備系統(tǒng),在滿足要求的基礎(chǔ)上達(dá)到最佳性價(jià)比。

2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

通常而言,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)由不同的子結(jié)構(gòu)部分組成。以常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)為例,它的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)平臺(tái)主要由電源、激振器、傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析、試驗(yàn)結(jié)果和試驗(yàn)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)幾個(gè)部分組成。為了加強(qiáng)儀器設(shè)備的管理,為分散獨(dú)立的儀器設(shè)備設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的機(jī)柜,它們通常為不間斷電源UPS的電池柜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)柜、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器柜和WEB服務(wù)器柜[2][3]。

2.2子系統(tǒng)功能

電源模塊為試驗(yàn)平臺(tái)各個(gè)組成部分提供電源,當(dāng)試驗(yàn)過(guò)程突然斷電時(shí)啟動(dòng)UPS電源,保證試驗(yàn)的順利完成。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)柜為獲取得到所需要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備儀器系統(tǒng),并解調(diào)為數(shù)字信號(hào),存儲(chǔ)到解調(diào)器的存儲(chǔ)區(qū),同時(shí)也可以將采集數(shù)據(jù)通過(guò)通信傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)中心。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)整個(gè)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算的數(shù)據(jù)以及診斷分析結(jié)果。

WEB服務(wù)器主要是試驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)信息,例如試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程和試驗(yàn)的分析結(jié)果。2.3試驗(yàn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分析時(shí),就需要安裝足夠的數(shù)據(jù)采集設(shè)備,在大量數(shù)據(jù)采集的情況下,如果將采集的數(shù)據(jù)集中到一臺(tái)機(jī)器上收集和處理,就會(huì)出現(xiàn)瓶頸現(xiàn)象,使集中式處理機(jī)由于負(fù)載過(guò)重不僅不能將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)教幚碇行?也容易使系統(tǒng)崩潰,因此,建議在試驗(yàn)平臺(tái)中,采用了分布式數(shù)據(jù)采集和分布式數(shù)據(jù)處理與分析的構(gòu)架,將電致采集的任務(wù)分配到多個(gè)工作站上,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集分配在一個(gè)工作站上。

2.4試驗(yàn)原型系統(tǒng)各子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

試驗(yàn)原型系統(tǒng)各子系統(tǒng)由模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行模擬，以結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為例，模型試驗(yàn)臺(tái)包括兩個(gè)放置結(jié)構(gòu)試驗(yàn)物理模型的臺(tái)面，一個(gè)方便移動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮J吊，兩個(gè)激振器。以及兩套與激振器相配套的功率放大器。

電源模塊為試驗(yàn)平臺(tái)各個(gè)組成部分提供電源，配有不間斷電源，并對(duì)每個(gè)機(jī)柜采用獨(dú)立空氣開(kāi)關(guān)控制，試驗(yàn)時(shí)可以自由配置試驗(yàn)資源。該系統(tǒng)包括動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)所需的信號(hào)調(diào)理器、直流電壓放大器、抗混濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、緩沖存儲(chǔ)器以及采樣控制和計(jì)算機(jī)通訊的全部硬件，而且提供了充分考慮用戶方便操作本系統(tǒng)所需的控制軟件及分析軟件，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)、智能化的動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。當(dāng)該系統(tǒng)需要的采集通道或者是采集信號(hào)的類(lèi)型不夠時(shí)，可以進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展可以在本臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，也可以將采集任務(wù)分布到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間可以通過(guò)以太網(wǎng)連接擴(kuò)展的多臺(tái)計(jì)算機(jī)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)可控制N個(gè)模塊，每個(gè)模塊M個(gè)通道，則每臺(tái)計(jì)算機(jī)最多可控制128個(gè)通道，能滿足多通道、高精度、高速動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量需求，多臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)可由同步采樣時(shí)鐘控制同步采樣，通過(guò)以太網(wǎng)將各計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，由網(wǎng)絡(luò)控制軟件模塊進(jìn)行全系統(tǒng)的集中操作控制及數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，從而構(gòu)成多計(jì)算機(jī)并行同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展后的系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)變應(yīng)力、壓力、扭矩、荷重、溫度、位移、速度和加速度等物理量進(jìn)行自動(dòng)、準(zhǔn)確、可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)試和分析。

數(shù)據(jù)采集模塊主要完成同步采樣、前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和DDS頻率合成功能，模塊具有1394接口和自定義并口接口擴(kuò)展。采集模塊的AD轉(zhuǎn)換器為16位，瞬時(shí)采樣頻率從100Hz到100KHz可切換。連續(xù)采樣的最高采樣頻率要根據(jù)系統(tǒng)所擴(kuò)展的通道數(shù)而定，在應(yīng)用中要注意最高采樣頻率的設(shè)置。

同時(shí)，在工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)信號(hào)的采集和處理，也就是硬件是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的前提條件，但是單由硬件不能構(gòu)成一個(gè)完整的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，和硬件系統(tǒng)同樣重要的是軟件系統(tǒng)，兩者構(gòu)成一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，兩者的性能都影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，所以軟件設(shè)計(jì)的方法和功能對(duì)系統(tǒng)的整體性能有很大的影響。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)平臺(tái)的軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模塊、外激勵(lì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模塊、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理評(píng)估模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊四個(gè)模塊組成。通過(guò)在已有硬件的基礎(chǔ)上，將各軟件模塊集成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.5網(wǎng)絡(luò)模塊

不僅實(shí)驗(yàn)室成員可以查看試驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的實(shí)時(shí)工作狀況,還將試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)時(shí)工作狀態(tài)傳送到局域網(wǎng)或Internet上,其它用戶可以通過(guò)Web瀏覽方式訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)情況。這項(xiàng)功能由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Web服務(wù)器完成。試驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了自身Web服務(wù)器,可以將實(shí)驗(yàn)室的模型試驗(yàn)進(jìn)行遠(yuǎn)程。

Web的有兩種方式,一種是與常用的網(wǎng)絡(luò)一樣,在Web服務(wù)器設(shè)計(jì)過(guò)程中編寫(xiě)具體模型試驗(yàn)需要被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)頁(yè),該網(wǎng)頁(yè)可以由多個(gè)有關(guān)聯(lián)的網(wǎng)頁(yè)組成,網(wǎng)頁(yè)的數(shù)據(jù)來(lái)源于數(shù)據(jù)采集、分析處理、診斷分析和評(píng)估數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。另一種方式就是應(yīng)用美國(guó)國(guó)家儀器有限公司開(kāi)發(fā)的在測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabView軟件平臺(tái),在該軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的用戶軟件,可以通過(guò)該軟件的一個(gè)特殊功能,將模型試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上,這種網(wǎng)絡(luò)方式還是需要構(gòu)架實(shí)驗(yàn)室的Web服務(wù)器,但是不需要編寫(xiě)很多網(wǎng)頁(yè),只要將被訪問(wèn)的軟件模塊在LabView的環(huán)境中即可,其它可以通過(guò)用戶軟件的事件響應(yīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)訪問(wèn)。

3.結(jié)論

本文研究了結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)平臺(tái)各組成部分,建立了由不同類(lèi)型傳感器、不同傳輸方式組成的遠(yuǎn)程分布式健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),不僅為結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的理論研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái),還為結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供實(shí)踐依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1]李宏男李東升.土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)診斷述評(píng).中國(guó)科技論文在線。