时间：2022-09-07 03:03:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数据分析软件设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.1基本架构
为了统一各型号数字电视广播发射机之间的接口，现有的规定明确指出，地面数字电视广播发射机的遥控采用RS232、RS485或RJ45监控接口，然而实际上大部分地面数字电视广播发射机仍然采用的GPIB接口。监控系统的硬件接口种类繁多，不同硬件接口采用不同的协议，这就给集成监控系统的设计带来了难度。根据这种情况，必须在统一数据传输协议的原则上设计一种集成监控系统。当前，应用最广泛的是TCP/IP协议，该协议能够适用于众多的应用平台。
1.2硬件构成
在选择了使用TCP/IP协议进行统一构架之后，就要对其硬件构成进行探讨。对于TCP/IP协议地面数字电视广播发射机集成监控系统来说，其硬件构成包括以下几个关键器件：被监控系统、接口协议转换器、网络交换机和监控终端等。集成监控系统的监控对象为发射机，通常情况下，发射机通过监控接口与监控终端进行通信，向监控终端提供实时监控数据。由于监控终端的通讯接口数量有限，难以与众多发射机进行连接。因此，在发射机集成监控系统的设计过程采用了接口协议转换器，不同的硬件接口可以通过硬件协议统一转换为支持TCP/IP协议的以太网接口，在网络交换机的帮助下，监控终端只需以一个以太网接口就能实现与所有被监控的发射机连接，增强了集成监控系统的可扩展性。监控系统可以为工程技术人员提供直观的监控界面，为工程技术人员提供监控数据分析并及时发送异常情况报告。为了方便操作和维护，工程技术人员通常将计算机或者服务器作为监控终端。
1.3软件设计
有了硬件设备做基础，就要加大力度对软件进行精心的研发和设计。在整个地面数字电视发射机集成监控系统中，监控软件的设计和开发是研发的核心。监控系统软件设计可以划分成两个类型：一类是软件架构，另一类是协议包装。如果根据软件的功能进行划分，可将监控系统软件分为：数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、控制模块和数据显示模块。具体来说，数据采集模块主要是与嵌入式设备服务器进行通信，负责发送信息，接受检测数据。数据存储模块将检测数据保存到用户指定的数据库，用户可以通过此模块对检测数据进行管理和操作。若发现检测数据异常，数据分析模块会想用户提示警告，控制模块则整个软件系统进行控制。集成监控软件设计过程中会应用到众多关键技术，例如：C#编程技术、TCP/IP通讯技术、C/C++编程技术串口通讯技术等，这些技术都与协议包装有一定的联系。协议包装是整个监控系统软件的关键，它可以将不同通讯协议重修包装在TCP/IP之上，让型号不同的发射机监控数据共同运用以太网进行传输。
2发射机集成监控系统的作用
2.1监控
监控功能是发射机集成监控系统的主要功能，同时也是用户最需求的功能。详细说来，地面数字数字电视发射机集成监控系统的监控功能主要包括以下三个方面：一是状态数据采集、二是数值数据采集、三是运程监控。下面就分别论述这三个功能的具体实现。对于状态数据采集功能来说，数据状态用于显示出发射机的工作状态，监控系统会实时采集发射机的状态数据；集成监控系统除了采集发射机的状态数据，还能对发射机各部件的参数值进行采集，通过判断参数值决定是否向用户发出声光形式的警报；远程监控功能需要用户有相应的操作权限才能实现，该功能可远程控制发射机，通过干预发射机的运行，执行发射机的开机与关机指令。
2.2查询和数据记录
地面数字电视广播发射机集成监控系统除了具有监控功能之外，还具备查询和数据记录的功能。发射机的用户可以通过访问接口实现监控系统的查询功能与数据记录，监控系统在第一时间将采集的状态数值与各部件参数值，并将其发送给监控服务器，服务器会以数据库文件的形式进行储存，便于用户查询和备份。这项功能的研发给用户带来了极大的便利。
3结论
【关键词】数据记录仪；曲线绘制；VB6.0串口通信
目前，在工业控制等领域，开发了大量实时趋势曲线绘制软件。但在非实时数据记录领域，开发趋势曲线绘制的较少，本文以非实时数据记录仪曲线绘制软件设计为对象，简要介绍了数据记录仪的数据采集过程，并在此基础上重点介绍基于VB6.0的曲线绘制软件的算法设计与实现。
1.数据记录仪的工作过程
本文中数据记录仪主要是完成对某探测器获取的目标回波信号和四路数字信号（如上电信号，识别信号等）的电压等参数进行采样，并将采集的数据保存在存储器里。通过PC机串口读出数据记录仪存储器中的数据，经过数据分析软件实现对记录的各路信号及相关参数的再现、分析和处理。系统工作过程如图1所示。数据记录仪接入探测器后，探测器和数据记录仪同时上电。DSP在上电时完成初始化，打开捕获中断，为捕获数字信号量做好准备，随后DSP开始采样模拟通道的数据。在采样的过程中，如果有数字量产生，将产生捕获中断请求，在中断服务程序中（捕获中断服务程序流程如图2），将捕获到的记数值写入Flash，直到将Flash写满。试验结束后，通过数据记录仪与PC机串口通信，读取数据并进行数据分析和
处理。捕获中断服务程序流程中写入Flash的数据都大于3FFH是为了把它们从模拟信号中区分开来。因为A/D采样结果为10位，采样结果不会大于3FFH，而Flash为两个8位单元存储一个采样结果（可存储16位数）。即巧妙的利用Flash存储数据长度大于DSP采样结果的数据长度来区别模拟信号与数字信号。
2.数据记录仪分析软件设计
数据记录仪分析软件是实现人机对话的界面软件。它的核心任务是将采集到的、存储在闪存中的数据通过计算机的串口读入到计算机中，并绘制成曲线供设计人员参考。同时要求能通过串口发送指令，擦除闪存，以便下次采集数据；能够正确的反映采集数据的时间信息；能够对采集的数据和分析结果进行管理；能够尽量保证数据的正确性、可靠性；能够在算法上保证分析速度快等。软件设计的系统框图如图3所示。
首先，利用VB6.0中MSComm控件实现串口通信，读取Flash中的采样数据。要注意Flash中存储单元数据是8位的，而A/D采样数据是10位，在读flash时，在算法上就必须考虑将两个数据单元合并为一个单元。同时，Flash中存储的数据是字节型的，在读取数据的过程中，将数据直接由十六进制转化为十进制，可以简化算化。本设计中，首先要把动态数组定义为字节类型；其次，把InputMode属性值设置为1，表示以二进制形式读取。另外，把读取的高位数据乘以256，再与低位相加，即可将数据直接由十六进制转化为十进制。
对采样数据进行处理，即将从Flash中读出并保存在PC机中文本文件的数据依次全部赋值给一个数组。这样，按照时间先后顺序采集到的数据，将依次放在一个数组中。这就为曲线的绘制和时间坐标的确定作好了准备。采样数据保存在PC机中格式如图4，数据是以文件追加的方式保存在文本文件中的。在VB6.0中，打开文本并实现数据依次全部赋值给一个数组的算法流程如图6。实践证明，采用图4的保存格式和图5的算法，能显著提高数据处理速度。
绘制采样数据曲线就是将采集到的数据以曲线的形式表现出来。同时将一些所需要的参数体现出来。在VB6.0中，画连接线时，前一条线的终点就是后一条线的起点。绘制曲线时，每个画面显示10000个采样点，第二个画面从10001显示下面的10000个采样数据，依次类推，完成所有采样点的绘制。多路信号的识别算法与曲线的绘制如图6。模拟信号和数字信号的区别是通过不同颜色来区分的。
3.系统试验
示波器采样图形如图7，分析软件恢复图形如图8。从以上两图可以看出，分析软件恢复出了正确的图形。图9中信号负压部分被削去。这是信号调理电路作用的结果。同时，由于毫米波探测器非常灵敏，其低噪在不同外部环境中变化较大，且在飞行阶段不易有示波器检测。因此两个图中的低噪存在一定差异。数据记录仪在实际应用中取得了好的效果，对于获取有效的试验数据，分析试验结果起到了很好的作用。
参考文献
[1]王和平,等编著.TMS320LF240X DSP C语言开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.1.
1采集系统整体设计
基于LabVIEW数据采集系统，由硬件和软件两部分组成，其结构框图如图1所示。数据采集系统硬件采用NIsbRIO－9606板卡附加NI9683夹层板使用，软件由FPGA程序和上层VI组成。LabVIEW中为数据采集硬件提供驱动程序，用户通过驱动程序的用户接口Measurement＆AutomntionExplorer（MAX）对硬件进行各种必要的设置与测试，从而完成上位机与硬件之间的数据传递。LabVIEW的数据采集VI按Measurement＆AutomntionExplore中的设置采集数据，并进行相应的数据分析与处理。
1．1采集系统硬件设计NIsbRIO－9606嵌入式控制和采集设备在单块印刷电路板（PCB）上集成了实时处理器、可重新配置FPGA和I／O。它具有400MHz工业处理器、XilinxSpartan－6LX45FPGA、RIO夹层卡连接器；RIO夹层卡连接器是一类高速度、高带宽连接器，可直接访问处理器和96条3．3V数字I／OFPGA线。sbRIO－9606在设计上能够轻松嵌入高容量的应用，具有灵活性和可靠性。NI9683是一款适用于任何NISingle－BoardRIO设备的多模拟I／O和数字I／O板卡。用户可通过RIO夹层卡（RMC）连接器将所有输入和输出连接至NISingle－BoardRIO控制器板卡。NI9683提供了16路同步模拟输入通道与绝缘接地参考的连接；8路扫描模拟输入通道；借助NI9683I／O通道的多个功能，用户可将该板卡用于从与工业设备（如电磁阀、激励器、继电器）进行通信到电力电子和电机控制等一系列工业应用。
1．2采集系统软件设计软件设计是整个数据采集系统的核心，采用模块化和层次化的编程思想，从底层FPGA到上层VI的层次化，不但增加程序的可读性和清晰性，还大大缩短开发周期。LabVIEW的FPGA项目的建立必须通过项目管理器进行，在项目管理器下选择板卡NI9606，然后手动创建FPGA项目，并配置相应的夹层板和IP，在FPGA终端（FPGATarget）创建FPGAVI，打开该VI进行编程，同时对于采集FPGA终端需要配置相应的采集范围，选择±10，将编好的FPGA程序进行编译即下载到板卡运行，然后经过顶层VI的调用、读取和关闭，采集数据。采集系统软件部分主要包括数据采集模块和功率模块设计，基于LabVIEW数据采集系统软件方框图如图2所示。
1．2．1数据采集模块系统电压电流参量经过调理电路，得到±10范围内的信号，经过A／D转换送入NI9683的模拟输入端口，LabVIEW利用FPGA模块进行数据采集，FPGA全称为现场可编程门阵列。集成数字电路芯片都是由各种基本的门电路组成的，每种特定的芯片都是为特定功能设计的，虽然规模更大、功能更强的芯片能带来方便，但其种类繁多、功能各异给学习造成困难，而LabVIEW中的FPGA模块用软件来改变硬件功能，很好地解决了这个问题。未上电之前，FPGA内部是空白的。上电后，通过读取里面存储的内容，FPGA会自动配置，形成了需要的功能芯片。数据采集FPGA程序框图及前面板如图3所示。FPGA有自己的基准时钟，最高能达到400MHz，通常采用40MHz板载时钟，一个时钟周期即一个脉冲周期25ns，以往单片机等采样硬件的采样时钟都是毫秒级的，因此，能保证FPGA数据采集的快速性和实时性。Ni的FPGA模块以LabVIEW作为基本开发环境，采用图形化编程，极大地方便开发，缩短开发周期。数据采集系统采集部分程序框图如图4所示。
1．2．2功率模块对电能质量的检测，功率模块是不可缺少的，利用FFT算法对采样信号电压电流进行分析得到各自的相频和幅频特性，求出电压电流的相位差，从而求得功率因数PF，采样信号为线电压和线电流，经过RMS单元得到线电压和线电流的有效值，根据三相电路功率计算公式，再根据有功功率、无功功率、视在功率和功率因数之间的关系，得到视在功率、有功功率和无功功率。其软件流程图如图5所示。
2实验结果
基于LabVIEW数据采集系统，对电能质量的电压、电流参量进行数据采集，所采集系统为三相供电系统，AI0－AI2为三相电压A，B，C，AI3－AI5为三相电流，通过FPGA程序采集数据，顶层VI通过调用FPGA程序，读取采样结果，提取采样数据，从而进行功率运算，数据采集系统程序框图如图6所示。从图中可以看到其中一相的电压为标准正弦波，其有效值为380V，电流波形含有谐波，其基波如图为标准正弦波，同时还可观测到电压电流的幅频特性，经过处理得到视在功率、有功功率、无功功率和功率因数。实验用HIOKI3169－20钳式功率计检测结果与之对照，HIOKI3169－20钳式功率计的检测精度为有功功率：±0．2％rdg。以电能质量分析仪的视在功率1338．9VA为测量真值，检测系统测量值如表1所示。经过实验运行得到的结果如图7所示。由表中可知，以电能质量分析仪测量值作为系统真值，得到采集系统采样误差为0．12％，采样精度为0．26％，在误差允许的范围内，达到测量要求。
3结语
关键词：软件工程 设计模式 通信监测系统 探究
中图分类号：TP393.07 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0016-01
Internet技术的迅猛发展令我国顺利进入信息化时代，实现了计算机技术、通信技术、信息技术向集成技术发展的趋势转化。但由于网络通信的开放性、自由性，这在一定程度上加大了网络的复杂度，为此研究与开发通信监测系统十分必要。不过，网络通信监测系统是一个多层次、复杂性的软件工程，传统的软件开发思想与方法难以满足当前网络发展对通信监测系统的高要求，因而将软件工程思想、理论与技术引用在网络通信监测系统的研究与开发中，运用软件设计模式分析与开发通信监测系统可以取得较为理想的效果。
1 通信监测系统
NGN（下一代网络）的出现是Internet技术发展的产物，标志着新一代电信网络时代的到来，从而实现了网络的语音、视频、数据等功能服务。但网络通信功能强大在为人们带来便利的同时，在另一方面也加大了网络通信监控与管理的难度，因而需要构建一个多层性、功能强大的网络通信监测系统。这个通信监测系统的运行原理是，采集网络上的传输数据，并利用数据处理平台来分析与处理这些采集数据，从而产生统计数据、性能数据、CDR数据，并形成告警，将其统一到数据库中存放。而后，通信监测系统中的前端业务分析应用平台在进行业务分析的过程中，可通过调用数据库来提供数据分析参考依据。而利用软件工程中软件设计模式思想来设计通信监测系统，能够为系统的稳定性、可靠性提供有效保障。
2 软件设计模式的概念及其优势
关于软件设计模式的概念，即将软件设计过程中的问题集合成一个可复用面向对象的解决方案，从而便于其他软件开发者参考借鉴。在具体应用中，软件设计模式具有四个方面的优势：
（1）提供经过验证的设计经验与技术，利用文字表述将其转化成设计模式，从而为软件开发者提供借鉴依据，以减少不必要的试验失误；（2）在设计模式中提供重用面向对象代码，开发者可重复利用已有成功的设计与结构，进而提高设计速度与软件质量；（3）分离程序中的可变部分、不可变部分，以减少耦合现象，既利于扩展与维护代码，又减小程序理解难度；（4）设计模式中提供清晰的表述，以及对象关系的意图，开发者还可以对设计模式中的系统文档进行维护与改进以便完善设计模式，提高设计模式的作用。
3 基于软件设计模式的通信监测系统探究
以通信监测系统中的ADAPTER（适配器）模式设计为例，根据软件设计模式原理，通信监测系统中的协议监测模块并不需要全部都重新开发，而可以借鉴和复用已有的、成功的协议监测模块，在此基础上进行新协议监测模块的开发。在设计过程中，需要着重解决一个问题，就是设计新旧模块的统一接口，以实现新旧模块的融合，进而完成通信监测系统中ADAPTER（适配器）模式的设计。
如图1所示，对象匹配器是Adapter适配器的主要部分，其中COldProtocol是设计模块中提供的已有可复用协议模块，而GetParameter与SetParameter是该协议模块的两个接口，分别负责获取与修改参数的操作。在ADAPTER（适配器）模式的设计，可复用已有的协议，而在新的协议中合并获取与修改参数步骤，通过修改为RemoveParameter使之成为可一步完成的操作。而后，进行适配器统一接口的转换，使原有接口满足新系统的接口要求，如：
要完成新旧协议模块的整合，还需要将COldProtocol类的一个实例传给CAdaptedProtocol类的构造函数，如此就可以实现对象适配器版本CAdaptedProtocol与COldProtocol类协同工作，以实现通信监测系统对所有协议模块的统一管理。
4 结语
通过上述分析可知，软件设计模式具有很高的应用价值，其能够对成功系统设计进行分离，从而实现优秀设计经验与技术的可复用。而将软件设计模式应用于通信监测系统设计中，就可以复用已有的设计经验与技术，进而更好的完成通信监测系统的开发与应用。
参考文献
[关键词]连铸结晶器；无线传感器技术；三维重构
中图分类号：TF341.6；TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0062-01
1 引言
目前，国内外采用了多种方法对板坯结晶器振动状况进行检测，如传统的手工检测方法、结晶器自带位移测量装置检测方法、位移传感器检测方法和加速度传感器检测方法等。我国结晶器振动检测大多是基于单点的检测和分析，只能获取结晶器的局部信息，不能准确反映出结晶器振动的真实情况。由于振动控制不精确或误差较大，容易在钢水凝固成铸坯的过程中，铸坯的表面不平整，造成产品的表面质量发生问题，直接影响产品的销售，并且容易造成“漏钢”事故。再者振动不精确或误差很大，通常使用过大的安全系数，使得整条流水线发挥不了正常的工作效率，影响钢坯质量。
因此，对振动装置的监测和控制势在必行。
2 主要内容
1）结晶器振动形态三维重构
结晶器振动形态重构的过程是将布置在结晶器上各传感器节点所采集的信息进行信息融合分析的过程。通过多个测点的信息综合分析，每个传感器节点都包含X、Y、Z三个方向的信号，得到结晶器振动的具体信息并能模拟出结晶器振动形态，重构流程如图1所示。
2）结晶器振动形态检测和控制系统总体设计
结晶器振动形态在线检测系统通过对振动平台的实时监测，获取结晶器的实际振动状态，并通过振动幅值、频率、相位和波形偏斜率这四个基本参数反映出结晶器的实际振动波形。然后再由工业控制计算机对这四个振动基本参数进行计算，得出负滑动时间、负滑动率等连铸过程中比较重要的振动工艺参数，并根据这些参数通过反馈执行机构作用于驱动振动平台的电机，由此形成在线检测和控制闭环。系统总体框图如图2所示。
结晶器振动形态在线检测和控制系统总体由两部分组成：下位机系统与上位机系统。下位机系统为具有自动调平功能的无线传感器，是以T1公司生产的MSP430F149作为主控芯片的系统，主要由传感器、信号调理模块、A/D转换模块、自动调平模块、MSP430单片机最小系统及其他模块等组成，主要实现平台的自动调平、数据采集及数据的发送。上位机系统为工业控制计算机，主要进行数据的接受，并负责对下位机系统发送相关指令及配置参数，承担数据的分析、处理及显示，同时利用反馈执行机构控制结晶器振动台驱动电机。
3）系统硬件设计
该系统的硬件部分主要包括传感器部分、信号调理电路、数据采集卡及工业控制计算机。该系统首先进行检测平台的自动调平，然后传感器采集到结晶器振动信号，通过信号调理模块调理后，再经A/D转换，并通过MSP430打包后将振动信号的相关数据传给工业控制计算机。数据终端接受传来的数据，经过数据分析、处理后在用户界面上进行结晶器振动状况的具体参数及曲线的描述，并通过数据的融合进行振动形态的三维重构，且能动态模拟并回放结晶器的振动过程，直观准确的显示结晶器的振动状况。该检测系统的硬件总体架构如图3所示。
各个模块具有各自不同的功能。电源模块用于将锂电池提供的源电压通过不同的电压转换芯片的处理，转换为相应的适用于各模块工作的电源；信号调理模块主要分为信号滤波处理模块和运放电路调理模块，前者用于将传感器采集振动信号过程中的干扰信号去除，使经过该模块滤波后的信号最相近于结晶器振动的真实情况，后者用于将滤波后的振动信号进行一定调理；单片机模块主要把处理后的信号再次预处理，通过集成ADC模块实现电压信号转换，同时进行与数据终端的交互；自动调平模块用于将检测的传感器平台调节至水平；电路用于单片机的复位、状态指示、数据传输等。
4）系统的软件设计
本系统的软件设计以MSP430单片机为控制核心，用来实现数据的采集、平台的自动调平和数据的发送等功能，而数据的分析、处理等功能则由工控机实现。
当需要进行现场结晶器振动状况检测时，将无线传感器安装在结晶器平台上，加速度传感器将采集到的原始结晶器振动信号转换成电信号输出，该输出信号首先进行信号滤波处理，滤除杂波和其他干扰信号，再经过运放调理模块进行信号调理，得到适合MSP430单片机
可以采集的振动信号，调理后的电信号通过MSP430单片机的外部采样通道进入到模数转换模块ADC进行转换。将进入的模拟电压信号转换成数字电信号后，将数据按一定的格式打包，传送给数据分析终端，利用数据分析终端的分析软件进行数据的分析、处理及显示等，同时通过反馈控制机构对结晶器驱动电机进行反馈控制。
本系统软件设计采用结构化程序设计方法，将待开发的软件系统划分为若干个互相独立的模块，每一个模块完成单纯而确定的功能。
3 小结
本文围绕连铸结晶器装置存在的问题，通过分析其各部分工艺参数的特点和要求，对结晶器振动形态进行三维重构，并利用传感器对多点振动形态进行了检测，结合无线传感技术和计算机技术，研制出基于无线传感器的连铸结晶器振动形态检测和控制系统，直观又准确的反应结晶器振动的真实情况。该系统易于实现，成本低，操作简单。
资助项目：国家大学生创新项目[连铸结晶器振动形态在线检测和控制系统的研究（201411488007）、基于Web和GPRS的智能家居远程监控系统的研发]，浙江省教育厅科研（Y201329552），国内访问学者项目（FX2013197）。
参考文献
[1] 王建伟，胡晓路，陈鲲鹏，板坯连铸机结晶器改造技术的研究[J]革新与改造，2015.
[2] 李洁，周月明，王俊，电磁搅拌作用下板坯结晶器内金属液流动行为实验研究[J]上海金属，2014.36（1）.
【关键词】智能；断路器；检测系统
0 引言
断路器作为电力系统的重要设备之一，且兼具控制与保护的双重功能，直接影响电网的安全稳定。相对其他静止的电力设备，断路器是需要进行不断动作的设备部件，因此断路器结构复杂，零部件多样。在设备运行过程中，其零部件磨损，功能参数发生变化，设备出现故障将不可避免。
为提高设备寿命周期，使设备处于良好的运行工况下，保障电网的安全稳定运行，对断路器进行适时地检修维护显得尤为重要。过去，包括断路器在内的电力设备，一直采取定期检修维护的方法。但由于设备运行环境、使用条件、甚至不同设备间均存在较大差异，因此统一的维修周期，既缺乏针对性，也存在检修成本的资源浪M。
断路器在线检测系统能实时了解断路器的运行状态，减少过早或不必要的停电试验与检修。可显著提高电力系统的可靠性和经济性。
1 电流检测原理
断路器在分、合闸过程中线圈电流变化曲线最能反应当前断路器的工作状态。国内外广泛的应用实例，充分证明了断路器控制回路波形监测技术是一项行之有效的断路器操作机构状态检测技术。
分合闸过程线圈中电流的变化可根据等效电路推导如公式1所示，根据该公式可以分析出线圈电流的波形轨迹，即铁芯运动关键时刻点及该时刻电流值，如图1。
2 总体方案
为更好满足现场多变的应用需求，断路器状态检测系统硬件采用ARM+FPGA双核结构，软件采用RT Linux操作系统，应用层使用C语言进行程序设计。这样既保证了数据采集、获取的实时性，也保证了检测系统丰富的外设接口。系统组成如图2所示。
本断路器状态监测系统方案主要由以下部分组成：
1）断路器。作为监控对象，主要采集断路器线圈分、合闸电流、电压数据。
2）检测装置。主要负责断路器数据采集、数据处理，数据显示及状态预警机制。
3）检测主站。为实现无人值守，所有的断路器数据都包括数据上送功能，集中显示，通过在数据中心查看断路器的运行状态。
3 硬件平台设计
智能断路器状态检测系统采用ARM+FPGA双核硬件平台，FPGA主要进行断路器电流、电压数据采集，采集后的数据实时传输到ARM进行数据分析处理。
总体硬件模块如图3所示。
图3 硬件模块图
硬件模块介绍如下：
（1）FPGA模块。为保证采集速率，采用FPGA阵列，速率可到300MHz；
（2）ARM核心板。为满足嵌入式及低功耗现场需求，本次采用ARM作为主处理器单元，主频500MHz，且CPU主板通过连接件的方式与底板互联；
（3）底板。方便外设扩展，底板提供了丰富的外设接口，网口、USB口等等；
（4）显示。为方便实时及历史数据的查看，提供了高分辨率显示屏用于数据显示及查看。
（5）状态指示灯。为调试及现场操作提供方便，本装置提供了状态指示灯模块，通过状态指示灯的颜色显示即可反映当前断路器的工作状态。
4 软件平台设计
4.1 系统平台设计
对电力系统而言，系统的实时性和可靠性[10]是要求的关键，而Linux、Window CE、VxWorks 等嵌入式系统，均存在开放性、稳定性、实时性或高收费方面的问题。智能断路器检测系统在开源Linux系统的基础上搭载实时Xenomai微内核，该双内核系统架构既具有Linux系统既具有Linux丰富的驱动接口，也具有硬实时系统的优点，系统结构如4所示。
图4 软件系统图
从软件系统图中可以得知，双内核的系统架构更方便不同应用需求的处理，对于实时性要求高的应用运行于Xenomai内核，而实时性不高的应用运行于Linux内核。
4.2 应用软件设计
当断路器进行分、合闸时，FPGA把采集到电流、电压数据进行上送，当ARM CPU接收到FPGA上送的数据后即调用数据分析模块、状态诊断模块、数据存储模块、数据上送模块等进行分析处理，同时把当前数据波形及分析结果在显示屏上进行显示，当出现故障时，显示面板进行告警显示。
实时波形数据与分析结果以文件的方式保存在现地装置中，同时可以以太网方式上送波形数据与分析结果到远程服务器进行查看、显示，便于远程值守。
软件设计采用模块化方法，软件模块结构如图5所示。
5 结语
智能在线监测装置实现断路器状态监测的核心在于分、合闸线圈电流波形的采集及系统组网方案。本文介绍的系统方案，运用了大数据分析、模糊诊断等技术手段，大大提高了线圈分析的可靠性。
该系统实现了检测断路器运行状态的目的，系统响应快速、可靠稳定，平台不仅具有现地显示还具有远程服务展示功能，满足了现场调试及远程监控的要求，系统同时具有61850通讯接口，满足了不同厂家设备互联互通的功能。
针对目前智能变电站推广日益广泛的现实，具有良好的应用前景。
【参考文献】
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（1．天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心天津300191;2．天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院天津300222）
摘要：随着国民经济的快速发展与科学技术的不断提高，同时由于国际市场不断增长的需求，我国电机行业得到了快速发展。由于电机种类与数量的增加，用于电机性能与质量指标测试的电机测试技术也不断发展。针对职业院校教师开展电机测试实验教学效果差以及一些负责电机检测的企事业单位实验效率低、人员劳动强度大等问题，提出并设计了一套基于虚拟技术的电机型式实验测试系统，包括计算机、控制柜、测量仪器柜等，可以实现空载实验、负载实验、堵转实验、温升实验等电机测试实验。经实验验证，该电机型式实验测试系统性能稳定，效果良好，弥补了现有电机测试技术中的缺陷。
关键词 ：电机测试；型式实验；传感器；虚拟技术；LabView
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727( 2014) 02-0170-03
近年来，随着国家经济的高速发展以及国际市场对中小型电机的需求，出现了越来越多的电机生产企业，电机种类与品质各式各样，因此对电机性能和质量指标的检测技术及设备的需求迫切，电机测试技术是伴随着电机工业的发展而发展的，两者密切相关，相辅相成．电机测试技术就是根据电机标准参数，采用相关的设备，对生产的电机进行电机实验，从而得到测试电机的电气性能、力学性能、安全性能及可靠性等技术指标。电机测试实验是电机制造与生产过程中的必要工序，是对电机生产技术和装备的综合评价，对生产的电机性能与质量指标起着重要作用。目前，伴随着科学技术的提高，电机生产在设计、工艺等方面的水平日益提高，电机的性能和质量指标也有了很大提高，对电机测试技术的要求也越来越高。
随着全球环境的日趋恶化以及国际能源的日益紧缺，近年来，许多发达国家在提高电机效率方面都提出了具体的时间规划。相应地，需要电机测试技术在测试理论、测试手段、测试装备等方面进一步提高，目的在于提高电机测试实验效率、降低人员劳动强度以及提高测试设备的精度等。
由于电机行业的快速发展，各类职业院校都开展了相应的电机实验课程。针对目前职业院校开展电机测试实验过程中出现的时间效率低、能源消耗大、精度不足等问题，笔者基于先进虚拟仪器LabView技术，结合各类测量传感器，设计了一套电机型式实验测试系统，将计算机、仪器仪表等硬件结合在一起，通过软件设计实现对实验的控制和资料的运算、分析、处理、显示、打印及存储功能。
系统总体结构
本电机型式实验测试系统将计算机、测量仪器等硬件设备与虚拟仪器LabView软件技术相结合来进行电机型式实验，从而实现电机型式实验的自动控制。系统组成包括计算机、打印机、控制柜、测量仪器柜、电源控制柜、转矩传感器、陪试电机以及被试电机等，其相应的系统总体组成结构框图如下页图1所示。
系统结构组成
计算机本电机型式实验测试系统利用计算机强大的数据运算分析、图形处理等能力，通过软件设计为测试系统提供图形化的人机操作界面，用于实现系统硬件配置、数据采集、数据分析处理、数据波形显示及特性曲线打印报告等功能。
控制柜控制柜负责整个测试系统的整体控制，用于实现被试电机数据的测量、采集和处理，包括PLC模块单元和由接触器、热继电器、中间继电器连接构成的电气线路。PLC控制柜上装有转换开关，用于切换手动和自动运行状态。PLC模块单元包括CPU模块、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块和模拟量输入模块。PLC模块单元与计算机之间采用CP 5611通讯卡连接，从而操作计算机软件控制窗口，实现对被试电机项目的自动选择和控制，并由软件自动生成数据报表。
测量仪器柜测量仪器柜包含测量电机性能参数的各类传感器，比如多功能数字功率计、转矩转速测试仪、智能电机参数测试仪等，在计算机的控制下负责测量电机的电压、电流、功率等各项参数。多功能数字功率计实物如图2所示。
电源控制柜电源控制柜用于给陪试电机和被试电机提供电源，电源设计采用了电子内回馈变频技术，将被试电机的正弦波电源与陪试电机的电源相结合。其电源工作原理为：把交流电整流为直流电，再经过逆变单元，变为正弦波，经过滤波，变压器隔离产生纯正的正弦波（失真度<3%），频率范围47~63HZ。回馈单元为一个智能控制同步整流，当陪试电机工作在第四象限时（发电状态），经DSP采用特殊算法控制该单元把交流电整流为直流电，回馈到直流母线（因为是直流回馈，对电网无污染）。其原理框图如图3所示。
系统软件设计
本系统的软件设计主要用来提供友好的人机操作界面，从而实现系统控制、数据采集、数据显示等功能。
虚拟仪器技术概述虚拟仪器技术是利用计算机作为测量平台，采用虚拟仪器软件模拟实际仪器操作过程，通过设计人机交互界面来完成传感器信号的采集、处理、分析以及显示、存储等功能。虚拟仪器系统主要由硬件平台与软件平台两部分构成。硬件平台仅仅是为了完成信号的输入、输出，软件设计才是整个系统的关键。本系统采用LabView虚拟仪器软件开发平台进行软件的设计。
系统开发工具LabView本电机型式实验测试系统的软件设计采用图形化的编程语言工具——LabView7.1。该软件主要通过使用相应的图标、框图和连线来进行程序设计，设计过程简单直观、容易操作、易于理解。LabView具备编程语言中的数据结构、数据类型、语法等基本要素，同时具备自己的扩展函数库和子程序应用模块。用户通过使用这些模块可以快速实现串口通信、数据采集、数据类型转换、波形显示等功能。另外，LabView也支持CIN节点，方便用户使用C、C++语言进行程序设计。
系统软件功能结构根据本电机型式实验测试系统的功能需求，利用LabView软件设计了以下几个功能模块：(1)空载测试模块。控制电机在额定电压、额定频率的工作条件下空载运行，记录电压、电流及输入功率值，最后绘制空载特性曲线，分析计算铜耗、铁耗、机械耗。(2)堵转测试模块。电机接近冷状态下进行，采用电阻法进行堵转测试，读取电压、电流、功率的数值，绘制电机的堵转特性曲线。(3)负载测试模块。在被测电机的负载端加上测功电机，保持发电状态，实现被测电机的负载性能指标测试。(4)数据回放和分析模块。通过软件设计，在数据采集过程中加入存储过程，方便用户进行后面的数据分析，实现波形显示、生成报表等功能。
系统软件结构功能框图如图4所示。
电机型式实验
利用本型式实验测试系统可进行的测试项目如下。
直流电阻电机在环境温度下，用四端法测量其直流电阻，可换算出基准温度下的电阻值。 空载实验让电机在额定电压、额定频率下空载运行，一直到机械损耗达到稳定，然后从1.1—1.3倍额定电压开始，逐步降低电压，直到电机电流开始回升为止，其间测取7—9点数据，记录电压、电流及输入功率值，最后绘制空载特性曲线，分析计算铜耗、铁耗、机械耗。
负载实验 当电机的温度接近热稳定时，给电机加额定电压，通过改变电机负载，在1.25—0.25倍额定负载范围内均匀测取6—8点数据，记录每点的电压、电流、输入功率、输出功率、转速及转矩，可通过输入输出法或负载杂散损耗采用推荐值的损耗分析法确定效率，并绘制特性曲线。
堵转实验在电机接近冷状态下进行，实验时设备可通过外力将电机转子堵住，从额定电压的1.1倍开始，降低电压到接近电机额定电流时为止，其间测取6—8点，读取电压、电流、功率及转矩，并绘制转矩特性曲线。当采用电阻法测堵转时，只读取电压、电流、功率的数值，每侧完一点，测取定子绕组的电阻值，借此计算对应的转矩值。最后可绘制电机的堵转特性曲线。
温升实验本设备采用电阻法做温升实验。电机运行热稳定以后，断电测取某一绕组的电阻值降落曲线，可以反推到断电瞬间的电阻值，并以此电阻值和冷态数据求取绕组温升。在实验过程中，可自动稳定负载，温升稳定后，提示用户断电停机，以进行下面的实验项目。
［关键词］高职;软件工程;实践课程;应用研究
一、引言
软件工程实践课程具有较强的理论性，而在专业技能上又表现出更高的操作性。从学科特色来看，软件工程是计算机科学与技术专业的融合，其内容围绕软件需求、系统分析、软件设计、技术实践等环节，强调高素质技能型人才的培养质量。然而，传统的软件工程实践课程教学效果并不理想，教学内容往往单一、枯燥，学生的学习积极性受到抑制。如软件开发中的数据流程无法提供应用环节，学生难以从中发现数据关联性问题，导致执行效率较低;在现代软件开发环境下，难以满足多层分布式架构设计要求。
二、软件工程实践课程内容的拓展
(一)软件工程建模应用设计
传统教学中软件工程实践课程建模设计，主要采用数据流程图方式，其优势在于从数据流程图的绘制上展现软件设计过程。然而，在绘制软件设计流程图过程中，往往导致学生产生畏难心理。同时，由于对整个软件需求、软件功能分析不到位，导致数据来源不统一、数据需求不清晰、数据存储出现异常、数据冗余度等问题，也在一定程度上影响了学生对知识和技能的掌握。所以，有必要改进软件工程实践课程的教学模式，有针对性地拓宽教学方案，特别是在流程图设计分析上，需要从软件工程分析、软件数据分析、软件功能分析等方面适当延伸和拓展。如在软件功能分析上，需要借助于软件数据流程图进行顶层设计，抽象出各软件功能子系统及相关单元的功能;在软件数据分析上，需要区分软件实体、属性及关联性，并对相关数据库进行识别，引导学生理解和应用不同的数据信息结构建立E－R模型。
(二)软件工程建模设计拓展
传统建模设计主要从系统功能上确定不同的模块，比较适宜面向过程的设计环境。但对于面向可视化、面向对象、面向事件驱动下的程序设计环境，则显得不相适宜。因此，需要从建模设计上进行扩展，保留原来软件过程类模块设计的主要内容，围绕软件结构、软件数据、软件界面等进行扩展。如在系统结构设计上，可以采用集中式结构、分布式结构，还可以采用集中－分布式结构;在确定软件应用模式上，可以采用B/S结构，也可以采用C/S结构;在确定数据设计上，可以采用逻辑数据集关系进行规范化处理，也可以采用物理数据集关系进行编码和命名;在界面设计上，根据软件功能及业务需求，来组织输入、输出，从而满足不同软件设计的开发需要。
三、软件工程类课程实践教学模式
软件工程类课程实践教学模式的重点，在于从教学内容的组织与优化上，联系软件工程设计实际，突出教学方法的创新性、实践性、应用性。根据软件工程类课程特点，在改革实践教学模式上，围绕实践教学纲要目标，融入多种实践教学方法。如案例驱动教学法、任务驱动教学法、典型案例分析法等，逐渐深入、细化软件工程理论知识与应用的展开。
(一)进销存C/S案例分析与应用
C/S软件结构基于客户、服务器关系，适用于业务流程复杂、对软件响应速度较高的软件开发项目。在C/S结构中，用户根据角色权限来操作相应功能模块，并实现进货、销货、库存汇总及各类报表的输出功能。在数据库设计上，要从软件执行效率、处理异常及满足业务需求等方面，设计系统数据库表、E－R图和数据视图。在数据库表结构设计中，根据不同数据字段项的使用特点，来优化系统后台数据库结构。如在SQLServer2008数据库中，可以定义员工名称表、商品基本信息表、客户基本信息表、仓库部门信息表、进货商品信息表、用户权限表、退货商品信息表、销售商品信息表、库存信息表等，以满足进销存管理系统设计中不同业务信息的统计与关联。在数据库视图设计上，常用的有标准视图、索引视图、分区视图三种，利用Select语句进行视图检索，确定入库视图v－GoodIn、v－ReGoods、v－UserSell、v－Use-rView基本视图。针对C/S结构中软件表单编码的设计，要从信息交换、处理、传输、共享等方面来优化编码规则。如在进货商品基本信息格式上，以“系统当前日期+‘JH’+7位数字编码”为规则，来提升商品信息识别效率。在系统触发器设计上，要保证商品信息数量一致性。如在t－Goods触发器设计上，对于某商品信息没有历史记录者，则触发入库信息表tb－Stock;若该商品在库存信息表中，则将该余量进行及时相加，保障库存信息实时更新。
(二)进销存B/S模型设计与应用
B/S模式是基于多层应用结构，将原来的表示层、业务逻辑层进行分离，便于开发人员提供简洁的功能操作界面。下面以ASPNet为例来探讨软件工程实践教学。ASPNet三层应用结构中，第一层是用户表示层USL，封装了人机交互的表单与组件，满足业务逻辑层与系统用户之间的信息传输需要，并通过简单的校验后传送给浏览器进行显示。第二层是业务逻辑层BLL，主要是对不同应用业务规则和逻辑的封装，便于用户通过业务逻辑层进行多种功能的调用，以及访问数据库等;第三层是数据访问层DAL，通过与数据库进行交互来获取查询记录、插入、修改、删除数据库记录等操作。在B/S软件工程模型中，数据访问包括业务实体访问和数据操作两部分，业务实体是反映现实生活的各类业务数据，而数据操作是基于对数据库的检索来完成的信息传输服务。Model业务实体层主要存储与业务实体相关的数据属性值;DBUtility公共类主要是从Web．congfig配置信息库中获取类库，满足对数据库相应操作的访问;DAL数据访问层主要是记录数据库的表结构，满足增删、修改等功能;BLL业务逻辑层主要是满足创建数据库类，以及对数据库进行访问调用。
四、软件工程实践课程案例实施要点
软件工程实践课程在案例教学实践中还要注意几个问题。一是对于典型案例的选择与应用，要贴近软件工程实践需求，特别是接近行业软件开发现状，体现案例的实践性、应用性。二是在引入典型案例进行讲授与实践操作时，要注意多种教学方法的统合。如对于一些结构化程序设计方法，可以选择面向对象的综合性案例，让学生能够从结构化模型分析中，了解和认识不同功能模块的设计要求和方法;还可以让学生从项目讨论中，自己动手来设计程序，激发学生的创新意识和探索精神。三是要优化典型案例的教学方案，不同案例的导入要与教学目标相适应。要让学生从案例实践中，明确为什么这样设计，懂得为什么要撰写不同的设计任务，根据软件工程生命周期来细化程序设计要求，解决什么样的问题，具备什么样的功能等，多从程序设计案例分析上加深理解。四是案例分析要融入师生互动与参与，特别是通过对程序设计不同功能、不同环境的变化，如何从运行时效性上来优化程序设计;通过分组探讨等方式，来共同编写执行程序，来对各小组程序进行分析，让学生参与提问与改进，从具体的程序设计开发中积累经验，增强学生的合作意识、团队协作能力。五是强调案例导入分析与总结归纳，特别是教师要鼓励学生在案例分析中，对错误和不解进行归纳，来分析成因和问题所在，积极总结改进思路和方法，尊重学生的独特见解，引领学生创新意识的培养。另外，软件工程类课程实践教学具有特色性，不同教学内容、不同课程在实践应用中还有差异。如对于当前流行的软件开发语言及程序设计，NET与J2EE架构具有相似性与差异性，在典型案例导入中，要结合企业需求、教学分析、学生实际来选择，体现软件工程类课程实践教学的可操作性，满足学生从案例分析到职场应用的有效过渡。
五、结语
高职软件工程实践课程教学，是增强毕业生软件应用能力的必然选择。面对人才市场需求的变化，应该从软件工程类课程实践教学体系建设上，把握好“教”与“学”的关系，激发学生的软件应用热情和主动性，着力以典型案例导入与具体程序设计任务驱动，锻炼学生的动手能力、实践能力、应用能力、创新能力，真正为社会、为企业培养高素质的软件设计人才。
参考文献:
［1］陈中育，吕振洪，叶荣华等．软件工程专业课程建设的思考与实践［J］．计算机教育，2013(10):48－51．
关键词：LabVIEW； 飞行试验； 快速处理； 实时数据监控
中图分类号：TN9834 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2012)10017203
飞行试验任务进入了一个信息化时代，数据量激增，某些型号在实时监控的同时或者实时飞行的间歇需要对上一架次飞行数据迅速做出分析和判断，以决定下一飞行架次的执行，这时就要求在实时监控的同时可以处理和分析数据，以提高飞行试验的效率。现有软件版本功能不全面，算法不透明，维护比较麻烦，软件界面不够美观，便捷，处理效率比较低，无法满足现阶段飞行试验的要求。LabVIEW是一个工业标准的图形化开发环境，它结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专门为测试与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具，使用户能够快速编写出功能强大的应用程序［1］。基于实际应用的需求，以及LabVIEW的优点和特性，本文设计了基于LabVIEW的飞行试验数据快速处理软件，其界面清晰美观，操作灵活简单，功能丰富，可根据需要更新和增添新的功能，能较好地满足现阶段飞行试验数据处理与分析的要求。
1 飞行试验实时数据处理系统结构
飞行试验实时数据处理系统的结构如图1所示，可分为遥测天线、接收装置、服务器和客户端四部分。
图1 系统结构图一般情况，飞机通过机载的遥测天线发射无线遥测信号，地面接收装置接收飞机发射的无线遥测信号，将其解调后送往服务器，服务器经过处理送往客户端，这时监控人员一方面可以在客户端实时观察飞机性能、位置等信息，另一方面还可以对客户端记录的数据进行快速处理和分析，以提高决策速度和飞行试验的效率。该软件主要是针对客户端上位机进行飞行试验数据快速处理的需要而研究开发的，所以应用行试验实时数据处理系统的客户端。
2 软件设计
2.1 软件的总体设计思路与功能
在飞行试验时，工作人员在实时监控的同时或者实时飞行的间歇需要对上一架次飞行数据迅速做出分析和判断，以决定下一飞行架次执行的要求。本文设计了数据快速处理软件，在形式上该软件将实时和事后处理综合起来，以便工作人员在两者之间可以简单切换，而不至于像以前一样因为软件位置分散找不到而手忙脚乱；在内容上该软件一方面继承原有软件的优点，另一方面增加更多功能，通用性更强。基于LabVIEW的飞行试验数据快速处理软件从界面、功能、应用等方面做了新的设计，以提高飞行试验的效率。其主界面如图2所示。界面上部为连接各个功能模块的操作按键，中间部分为飞行试验原始数据显示，下部为数据分析后的结果，整个软件设计美观、实用、易于操作。
图2 主界面基于LabVIEW的飞行试验数据快速处理软件的功能模块如图3所示。
图3 软件功能模块图2.2 各模块的功能与实现
基于LabVIEW的飞行试验数据快速处理软件按处理时间可分为实时数据监控与记录和事后数据处理与分析两大部分：
你知道吗？IBM在朋友圈里做广告了。11月7日，IBM献上了朋友圈广告的处女秀。
在不久前VOGUE杂志11周年庆典上，李宇春所穿的一套别致的白色礼服是由设计师在IBM Watson帮助下设计出来的，被称为是中国第一套“认知礼服”。
在构思阶段，Watson分析了李宇春从2013年至今每次出镜的形象，同时阅读和分析了她全部的微博和几十万条粉丝评论，建立了李宇春的“时尚形象”和粉丝以及公众评论之间的关联模型。并在设计阶段为设计师提供配色、面料及廓型等方面的灵感和建议参考，大大缩短了设计时间。
今年5月，超模Karolina Kurkova在参加纽约大都会艺术博物馆慈善舞会时所穿的就来自Watson和时尚品牌Marchesa的合作。这款礼服周身缀有150朵玫瑰花，花中内置LED灯。并连接到可分析语气的音调分析仪API，随着现场直播时粉丝在社交媒体上的语义情绪，自动变换颜色，反应粉丝欢乐、忍耐、兴奋、鼓励和好奇的情绪，做到了把情绪写在衣服上。
超模Karolina Kurkovade 礼服设计的重点在于感知科技，李宇春的礼服设计则更注重设计过程和风格，不了解李宇春的时尚风格很难产生共鸣。
还记得那些让普通消费者有点看不懂的智慧地球的广告吗？出现的各种场景与问题可以说是让看得懂的人会心一笑，看不懂的人一头雾水。如今，从高大上的高端商务到为明星设计礼服，如此接地气的IBM一时让人有些看不懂。
随着90后陆续进入职场，各个领域都将年轻化元素纳入自己的考虑方向。这一点在娱乐圈最为明显，从利用大数据分析，专门请流量明星拍摄电影，到改编自网络小说的影视剧、网剧火爆，可以说大数据为娱乐市场带来了新的模式。在企业信息化市场也是如此，在软件界面设计时，越来越多的软件设计者开始考虑界面的设计是否符合年轻人的使用习惯。2015年甲骨文与腾讯宣布开展云计算合作时，甲骨文的负责人也表示随着越来越多的年轻人走向工作岗位，这些在移动互联网、社交网络时代成长起来的一代将对企业解决方案提出全新的需求，社交、移动和分析能力成为企业应用中最关键的元素，而腾讯无疑是社交等最终用户体验的领导者，这是他们在中国选择腾讯作为云服务合作伙伴的主要原因。
对IBM这样历史最悠久的科技企业而言，从电子商务、随需应变、智慧地球、云计算，到如今的大数据分析、认知计算，IBM一直在以其领先的技术理念培育市场。
2016年初，当罗睿兰作为第一位参加CES的IBM全球CEO并发表演讲时表示，“IBM不再只是一家硬件、软件公司，或服务公司，而已经转型为一家认知解决方案和云平台公司。”在面向全球员工的演讲中罗睿兰说，“我们的转型为数字智能所推动的新业务时代打下了坚实的基础。我们称之为认知商业，Watson系统在这方面引领着发展方向。”
两年前，IBM投资逾10亿美元成立的“Watson集团”担负着将认知形式的思考能力融入各行各业的应用、产品和系统中，为各个行业甚至人类的生活、工作方式带来颠覆性变革的使命。而面对开发者开放能力的WatsonAPI或许要将认知计算体验带给每一个普通消费者。
过去的企业级市场，只要精准抓住需求，以技术就能获胜。跨界、融合、无边界、共享经济等对如今的市场提出了新的玩法，在认知时代，企业级市场的玩法存在多种可能，大家都在探索中寻找答案，究竟哪一个答案才是最佳答案？或许要几年之后才能揭晓。
摘要：本文介绍了基于串行通信与虚拟仪器技术的汽车AMT数据采集系统，阐述了系统的工作原理、硬件设计以及上下位机软件设计。数据采集系统对械式自动变速系统(AMT)的开发有重要意义。
关键词：AMT；数据采集；串行通信；虚拟仪器
0引言
机械式自动变速即AMT(AutomatedMechanicalTransmission)，是在原有的机械变速器离合器结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离、接合、摘档与悬挂档以及发动机相应同步调节等操作，最终实现换档全过程操纵的自动化。AMT系统是一个复杂的多输入多输出控制系统、参数多，变化快，时间历程短。在开发的不同阶段都需要做大量的实验采集大量的数据作为系统设计与优化的依据。随车数据采集系统对开发AMT具有重要意义，出于研究、设计AMT的需要我们开发了这样一个系统。
1系统的组成
数据采集系统的信号同时也是AMT的电控制单元ECU所需要的，为了系统结构简单，采集系统下位机与AMT的控制系统可共用部分硬件并在此基础上增加串行通讯接口电路。PC机具有强大的功能和丰富的软件，因此我们选择装有WINDOWSXP操作系统的便携式PC机作为上位机。下位机负责完成数据的采集和转换并将数据通过串口传给上位机，上位机负责把接收到的数据进行分类、存储以及分析把研究人员所关心的数据显示出来。
2系统的硬件设计
系统的硬件主要有以下几个部分：传感器，信号调理电路，下位机（ECU），串行通讯接口电路，电源电路，上位机（PC），以及一些必要的电路，结构框图如图1所示。
图1系统硬件框图
2.1传感器的选择及信号调理电路的设计
AMT系统按信号的类型可大致分为：模拟量，开关量，频率量，相应的传感器也就分为模拟量传感器，开关量传感器，频率量传感器。模拟量包括加速踏板位移、选换档位置、油门开度、离合器位移，选用旋转电位器；开关量包括起步、倒档选择、制动踏板信号，选用普通按钮；频率量包括发动机转速、输入轴转速、输出轴转速（车速）选用霍尔式传感器。
由传感器输出的信号并不能为电控系统ECU直接利用必须要经过相应的处理。模拟信号在传输过程中容易受到干扰，在引入A/D转换模块的模拟输入管脚之前，应当进行滤波、放大和限幅使之在ECU的模数转换模块能够处理的幅值范围之内。开关信号通过光电隔离后与ECU数据总线相连。频率信号要经过滤波、钳位、放大和整形使之成为单片机能够处理的脉冲信号。模拟信号、开关信号调理电路分别如图2、图3所示。
图2模拟信号调理电路
图3开关信号调理电路
2.2下位机的选择及通讯接口的设计
下位机选用MOTOROLA公司生产的16位MC68HC912BC32单片机，其出色的性能为同时完成自动换档控制和随车数据采集任务提供了强有力的支持。下位机与上位机都带有串行接口，它们之间的通讯就是通过串行口完成的。但是MC68HC912BC32的SCI口是CMOS电平，而PC机的串口是按照RS-232标准设计的，RS-232标准电平是负逻辑电平即“-3—15V”为“1”，“+3—+15V”为“0”，两者的电平不兼容，系统选用MAX232作为接口芯片，连接电路如图4所示。
图4串口电平转换电路
2.3电源电路
汽车上的电源是+24V，单片机电源+5V，系统采用DC/DC转化电路将车上的+24V转化为+5V，同时将数据采集系统的地与车上电源的地进行隔离避免了相互干扰，保证采集系统的可靠性。电源电路如图5所示。
图5电源电路
3系统的软件设计
数据采集系统的软件主要包括两部分：一部分是下位机的数据采集和发送软件，用MOTOROLA单片机汇编语言编写，一部分是上位机的数据接收、数据分析处理以及监测软件用虚拟仪器的开发平台LabVIEW编写。
3.1下位机软件的设计
下位机在运行采集和数据发送程序的同时，还要运行自动换档的主控程序，为了使系统协调、高效工作，程序以中断方式为主。
3.1.1数据组成
数据的异步串行传输以字节为单位，加一位起始位、一位停止位，无奇偶校验位，组成一帧。系统所有信号均10ms采样一次。把10ms内采集的数据打包成为一个数据块。每块数据由1个同步字节，16个数据字节共17个字节组成，这就要求1s内发送1700个字节，加上串行传输的一位起始位，一位停止位，即17000位/秒。因此采用串行通信的19200的波特率能够满足要求。
3.1.2数据采集软件设计
各信号的采集由软件定时器完成，每隔一定时间间隔产生一个中断，利用这个软件中断启动输入信号的采样、转换和读取，并将需要发送数据块的首字节送入串口发送寄存器，从而启动串口中断服务程序。软件定时器中断服务程序如图6所示。
3.1.3串行数据中断发送程序设计
单片机向串口发送缓冲寄存器写入所要发送的字节后，相关的串口硬件电路就自动地进行字节的并串转换，向外发送数据，发送完毕后单片机会产生一个串口发送中断，将下一个要发送的字节送入串口发送缓冲寄存器。程序如图7所示。
图6软件定时中断程序
图7串行数据中断发送程序
3.2上位机软件的设计
上位机软件包括进行数据传输的通信模块；数据的转换与显示模块；数据的自动存储模块。采用虚拟仪器技术的开发平台LabVIEW编写。LabVIEW由美国NI公司提供的虚拟仪器的开发平台，它提供了一种全新的程序编写方法即G语言（graphiclanguage）取代传统的文本式编程语言，使编程的效率大大提高。还具有强大的数据分析、处理、存储、显示函数库。另外，LabVIEW提供了功能强大的VISA（VirtualInstrumentSoftwareArchitecture）库即用于仪器编程的标准I/O函数库及相关规范的总称，VISA库驻留于计算机系统中，是一个高层的API（应用程序接口），通过调用低层的驱动程序来控制仪器。
3.2.1通信模块的设计
通信模块包括对串口的配置和读串口数据。通过调用VISA库中的串行通信结点来实现对串口的初始化，此配置必须与下位机设置的通信协议保持一致。
3.2.2数据转换、显示、存储模块的设计
数据转换是把由串口读入的数据进行必要的换算以得到具有实际物理意义的数据，如把A/D转换的数据还原为实际的物理量、把频率信号转化为实际的转速等。并进行实时显示。同时在后台进行数据的自动存储，把存储的数据以文件的形式保存并配以文件标识，如时间、工况等，以便于以后的查找和分析。
3.2.3软件的前面板主界面
上位机软件主界面主要包含串行口的设置区、数据显示区以及文件操作区。如图8所示。
图8上位机软件主界面
4结束语
该数据采集及分析系统具有界面友好、易于使用、功能丰富等优点，通过大量随车试验表明该系统软硬件工作稳定可靠，满足车辆各种工况下的使用要求。为AMT系统的控制策略的改善、参数的调整、性能的不断优化提供了有利的保障。
参考文献：
[1]葛安林．车辆自动变速理论与设计[M]．机械工业出版社．1995
[2]杨乐平李海涛杨磊．Labview程序设计与应用[M]．电子工业出版社．2005.
关键词：环境监测平台 软件功能 软件系统结构
重庆于2008年开始搭建环境监测综合平台，该平台采用B/S结构设计，应用服务器采用IIS，数据库采用Oracle。综合平台应用软件是环境应用系统中的一个子系统，它主要应用将围绕着自动监测站监测数据的采集、审核，以及仪器设备的维护服务。应用软件的主要设计思路如下：
1数据设计为原始数据库和审核数据库，审核数据库为原始数据库经过数据审核和修改后的复制版；
2审核数据库只存储用于生成报表的统计数据，数据的粒度取国家规定的最小数据粒度；
3区县和其他部门对数据库进行审核后，审核数据库完整的保存在中心站，区县和其他部门按照各自的管辖范围导出数据；
4应用软件主要分类为：专业数据分析软件、统计报表软件和GIS展示软件；
5站点信息、用户信息、行政信息、环境信息等基础公用数据统一；
6水、气、声等专业数据分别存储与使用
7不同用户只能访问和处理自己权限内的数据
应用体系结构在逻辑功能上分为三个部分：中心站自动监测室负责环境质量自动监测原始数据的采集、汇总和存储；市环境监测中心和各地方托管站负责对所管辖范围内的监测数据进行审核、调用和报表；市环境信息中心负责数据集成和；系统总体功能结构图如下图所示。
图1 系统总体功能结构图
（1）通讯服务器
通讯服务器是现场通讯系统接入信息中心的门户，负责采集监测数据、设备状态、报警等信息，采集到的数据存入原始数据库。管理人员可以通过该平台对通讯系统状态监视管理，配置远程通讯模块参数等相关操作。
（2）数据审核管理平台
数据审核管理平台是为内部相关部门提供的数据处理接口。数据审核管理平台提供对原始数据库数据的审核手段，数据经审核后转入审核数据库；其他部门也可通过数据审核管理平台对各自所管辖的数据进行导入、报表等操作。
（3）信息平台
信息平台面向政府相关管理部门和广大公众媒体，提供环境质量监测信息服务，另外还为相关部门提供重要的信息查询、检索、数据统计服务等功能。此部分应受到局部门的监督与处理。此功能建议纳入到局信息中心的平台。
（4）自动监测室
自动监测室负责对自动监测数据进行处理、分析、管理以及对地表水质自动监测站、空气质量自动监测站、噪声环境自动监测站的运行状态进行监控。
（5）应用软件
应用软件主要由数据管理软件、环境GIS软件、数据分析软件、平台管理软件、视频监控软件组成。
中心控制软件功能设计
根据在日常工作中的管理需求，我们把应用软件设计为数据处理层、应用平台层和用户层三个部分。应用软件层次结构示意图如上：
图2 应用软件层次结构图
A. 数据处理层
数据处理层是对数据的集中、存储和质量控制。数据来自环境质量自动监测站数据，数据供应用平台层使用。
B. 应用平台层
应用平台层从数据处理层提取数据。应用平台层是各种应用软件汇集的层次。
C. 用户层
用户实现用户及用户组管理、模块权限设置及安全日志管理等功能。用户认证的服务会根据不同用户和不同的系统传回相应的用户信息和用户权限，实现对系统访问。
功能模块及说明
环境质量：
环境质量模块包括大气环境、水环境、声环境三个模块，各个模块的功能相同。根据管理需要，该模块只有自动室具有使用权限。
A. 站点管理
站点设置：可根据行政区或功能区对站点进行列表，可对站点进行增加、删除和移动等操作；
站点信息编辑：可编辑站点名称、站点编号号、所在区域、位置、采样高度、经纬度及周围环境基本状况，包括照片等文档；其中行政区、站点代码按国家标准；
监测参数设置： 可自由添加、删除各站点的监测参数，参数名称、单位及数值格式按国家标准；
仪器管理：校准、校零、仪器重新加电
B. 数值分析
数据查询： 按时间或统计因子
数据回放：数值或图形
数值比较：单站多参、多站单参的数据及图形比较
风玫瑰图：特定子站，特定时间段的风标、风玫瑰图及污染玫瑰图
C. 统计报表
日常报表：日报、周报、月报、年报
自定义报表：可按任意时间段查询单站或多站数据，形成报表
综合统计类报表：需事先定义统计因子，按统计因子自动形成报表
D. 采集监测：为缺省页面
采集进度：以进度条的形式显示各站当日数据采集及传输情况；
站点异常数据分析：根据异常警报，可调出异常段数据浏览，如采集率在90%以下的数据；
报警信息：正常显示站点运行环境，如温、湿度等；如有视频，可同时显示视频图像；超限值报警。
数据审核管理：
数据审核管理为区县站进行数据审核提供平台。数据为一次审核，也就是说，审核通过并确认后，不能再审核修改数据。审核后的数据形成审核数据库，区县站将数据下载到区县站数据库使用。提供查询和多次下载功能。下载方式目前采用EXCEL或XML，也可开放审核数据库结构，供区县站自行导入数据。
A. 数据审核
按站点列出300S或3600S单位的数据，供审核，可删除或修改数据，但结果不在原始库中反算。
B. 数据查询与导出
数据按时间查询，软后按用户要求各市导出，用户需制定格式
系统维护
系统维护主要是维护各种系统或基础信息。
行政区划管理：维护行政区划代码或行政等级代码。
流域管理：维护流域名称和流域代码。
河流管理：维护河流名称、代码及流域。
单位管理：管理用户所属单位的基本信息。
