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第1篇

關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 制造強(qiáng)國 發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的一項核心技術(shù)，由數(shù)控機(jī)床組成的柔性化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直備受制造業(yè)的關(guān)注，其設(shè)計、制造和應(yīng)用的水平在某種程度上代表了一個國家的制造業(yè)水平和競爭力。近年來，國內(nèi)機(jī)床設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展在市場需求旺盛的情況下，設(shè)備以滿足市場和用戶需求為主，在高性能加工的設(shè)備和技術(shù)上并沒有進(jìn)行很好的研究和技術(shù)儲備，在市場趨于平穩(wěn)的時期，我國的機(jī)床工業(yè)勢必會更加缺乏競爭力。因此，國家將數(shù)控機(jī)床作為重點支持的產(chǎn)業(yè)項目，在發(fā)展規(guī)劃中明確了發(fā)展高速、高精度數(shù)控加工設(shè)備作為主要的支持發(fā)展方向，將提升裝備水平和核心技術(shù)放在重要的位置。

“機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，實現(xiàn)裝備制造業(yè)的現(xiàn)代化，取決于我國的機(jī)床發(fā)展水平。振興裝備制造業(yè)，首先要振興機(jī)床工業(yè)，要大力發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床”。振興裝備制造業(yè)，機(jī)床工業(yè)需先行，這是一條經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀規(guī)律。在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，中國機(jī)床工業(yè)行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷兩旺，行業(yè)綜合水平落后的面貌得到改變。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)實力的快速增長，我國制造業(yè)在國際上的地位日益提高。目前，我國正處在工業(yè)化的中期階段，制造業(yè)仍然是國民經(jīng)濟(jì)的主體和支柱。但從總體上看，我國制造業(yè)與先進(jìn)國家的差距還比較明顯。有人坦言：“無論今后科學(xué)技術(shù)怎樣進(jìn)步，發(fā)展先進(jìn)的制造業(yè)將是人類社會永恒的主題，制造業(yè)也將永遠(yuǎn)是人類社會的‘首席產(chǎn)業(yè)’。”在當(dāng)今世界上，高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟(jì)實力和科技水平的最重要標(biāo)志。制造業(yè)最重要的基礎(chǔ)是裝備制造業(yè)。現(xiàn)在我國已是制造業(yè)大國，但并不是制造業(yè)強(qiáng)國。目前我國的裝備制造業(yè)水平有限，以至于不能很好地滿足現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的主要方向體現(xiàn)在信息化制造方面，其中自動化、智能化制造則是裝備制造業(yè)中的主導(dǎo)技術(shù)，這對于高速、高精度、低消耗的產(chǎn)品制造來說尤為重要。

數(shù)控機(jī)床是近展起來的具有廣闊發(fā)展前景的新型自動化機(jī)床，是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能精度和效率日趨提高，因此對加工機(jī)械產(chǎn)品零部件生產(chǎn)設(shè)備――機(jī)床也相應(yīng)提出了高性能高精度與高自動化的要求。大批量的產(chǎn)品，如汽車拖拉機(jī)與家用電器的零件，以及航空航天、內(nèi)燃機(jī)、軍工、汽車、船舶等行業(yè)需要的重要加工設(shè)備，尤其是高剛性、高精度、高穩(wěn)定性、高復(fù)合型的精密數(shù)控臥式銑鏜床更是航天和軍工企業(yè)急需的關(guān)鍵設(shè)備。

“十一五”期間，國家對裝備制造業(yè)提出要求：變“制造大國”成為“制造強(qiáng)國”，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重點開發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床，提升行業(yè)水平。自主開發(fā)高速精密臥式機(jī)床，研究其相關(guān)的設(shè)計和制造技術(shù)并取得突破，對國家在高端裝備領(lǐng)域擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力，將起到至關(guān)重要的影響。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對高速數(shù)控機(jī)床的需求也越來越多。2010年9月8日國務(wù)院召開常務(wù)會議審議并原則通過《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、新能源、新材料和新能源汽車七個產(chǎn)業(yè)作為重點領(lǐng)域?qū)⒓辛α考涌焱七M(jìn)，國家將加強(qiáng)財稅金融等政策扶持力度。國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)部部長馮飛預(yù)計，未來十年將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的十年，到2020年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)占工業(yè)增加值比重可望達(dá)到20%以上。機(jī)床工業(yè)由于技術(shù)含量和工藝要求極高，屬于技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)壁壘很高，無論在國內(nèi)還是全球范圍，行業(yè)格局變化都比較緩慢。機(jī)床本屬于機(jī)械行業(yè)，而機(jī)械行業(yè)與下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資密切相關(guān)。下游行業(yè)每年固定資產(chǎn)投資中，約60%用于購買機(jī)械產(chǎn)品。設(shè)備工器具購置在固定資產(chǎn)投資中的比例保持在20％左右，并長期保持穩(wěn)定。因此在機(jī)床行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)中，固定資產(chǎn)投資的主要部分都是用來購買裝備制造工具――機(jī)床。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，機(jī)床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資增速遠(yuǎn)快于全社會平均增速水平。數(shù)控機(jī)床的需求來自于下游的機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資，2011年汽車及零部件、航空航天設(shè)備、高速列車、軍工、電子信息、電力設(shè)備、船舶、工程機(jī)械、模具等高端裝備業(yè)崛起，行業(yè)產(chǎn)能高速擴(kuò)張，繼續(xù)帶動數(shù)控機(jī)床消費的高速增長。羅百輝表示，2011年高端裝備自主創(chuàng)新勢頭將更為強(qiáng)勁，繼續(xù)帶動機(jī)械工業(yè)15%以上的增速。目前我國正處于重化工業(yè)化時期，這是超脫于經(jīng)濟(jì)短期波動、在近幾十年里對中國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響的因素，對我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展也起著促進(jìn)作用。它與長期向好的中國宏觀經(jīng)濟(jì)一樣，成為機(jī)械工業(yè)近30年來持續(xù)快速發(fā)展的最好注解。所謂重化工業(yè)化時期，也就是工業(yè)化的中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。中國已經(jīng)超過德國，成為世界第一大機(jī)床市場。數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床消費的主流。預(yù)計2015年數(shù)控機(jī)床消費將超過60億美元，臺數(shù)將超過10萬臺。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是：①平臺數(shù)字化。②運行高速化。③加工高精化。④功能復(fù)合化。⑤控制智能化。⑥伺服驅(qū)動高性能控制。中高檔數(shù)控機(jī)床的比例會大幅增加，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的比例不會有太大變化，而非數(shù)控的普通機(jī)床的需求將會大幅度減少。

參考文獻(xiàn)：

［1］張江華.TK7640數(shù)控銑鏜床的運動誤差分析及其補(bǔ)償（碩士論文），2007.

［2］暢越星.數(shù)控落地銑鏜床主軸箱動力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究（碩士論文），2007.

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［5］姚銀歌.大型數(shù)控落地銑鏜床CAE與主軸箱優(yōu)化設(shè)計研究及應(yīng)用（碩士論文），2010.

［6］姜華.高速精密臥式加工中心開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究（博士論文），2007.

第2篇

關(guān)鍵詞：三容液位控制系統(tǒng)；過程控制；智能控制

中圖分類號：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-9324（2012）09-0024-02

本文研究的對象是我院過程控制實訓(xùn)室的三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)，該實訓(xùn)系統(tǒng)是一套利用了自動化控制技術(shù)、計算機(jī)、通訊、自動化控制等技術(shù)的多功能實訓(xùn)裝置。該實訓(xùn)系統(tǒng)為《過程控制》等課程服務(wù)。三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)可根據(jù)情況需要靈活組態(tài)，模擬線性、非線性；一階、階次；單容、多容及耦合、非耦合等特性，并能在控制過程中直觀地反映出系統(tǒng)動態(tài)反應(yīng)，方便獲得動靜態(tài)性能指標(biāo)，從而驗證控制策略的優(yōu)劣，因而研究三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)的控制對實施和學(xué)習(xí)《自動化控制原理》課程有很好的指導(dǎo)意義。

一、三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)的工作原理[1]

三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成為三個玻璃水箱、氣動調(diào)節(jié)閥、差壓變送器、電磁閥、電/氣轉(zhuǎn)換器、液位傳感器、空氣壓縮機(jī)、水泵、計算機(jī)等，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 三容液位過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

水流是經(jīng)過手動閥v0后分成兩路再經(jīng)過氣動調(diào)節(jié)閥vc1、vc2和手動閥v1～v6后進(jìn)入三個水箱的。一路可以通過手動閥v1、v3、v5的開關(guān)不同來實現(xiàn)單容、雙容和三容的控制。假設(shè)想控制3號水箱液位h3，讓v5開，v1、v3關(guān)，則是單容水箱控制；若讓v3開，v1、v5關(guān)，則為雙容水箱控制；而若讓v1開，v3、v5關(guān)，則為三容水箱控制。而調(diào)節(jié)閥vc2和手閥v2、v4、v6成為另一路水流的干擾環(huán)節(jié)，選擇分別進(jìn)入三個水箱的手動閥v2、v4、v6的開關(guān)不同，可改變加入干擾環(huán)節(jié)的位置，都也會影響實驗的效果。

二、智能控制算法研究

1.BP網(wǎng)絡(luò)PID控制器設(shè)計[2]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器主要利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力和自適應(yīng)能力[3]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，控制器由兩部分組成：（1）可通過自動調(diào)節(jié)參數(shù)實現(xiàn)對被控參數(shù)的閉環(huán)控制。（2）也可根據(jù)系統(tǒng)運行過程的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到某種性能指標(biāo)的最優(yōu)化。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器結(jié)果如圖2所示。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制結(jié)構(gòu)圖[4]

輸出節(jié)點分別為可調(diào)PID控制器的三個參數(shù)KP、K1、KD，即

O1（3）（k）=Kp，O2（3）（k）=k1，O3（3）（k）=KD。各節(jié)點的輸入輸出關(guān)系為：

net■■（k）=■wij（3）oi（2）（k）-?茲l（3）ol（3）（k）=g[netl（3）（k）] 式（2-1）

上式按照沿著J（k）對wi（k）的負(fù)梯度方向檢索調(diào)整即使用梯度下降法修正加權(quán)系數(shù)w（k），并引入慣性項，從而使BP算法的收斂速度得到提高，于是：

?葒wli（3）（k）=?濁?啄l（3）（k）oi（2）（k）?琢?葒wli（3）（k-1） 式（2-2）

其中，?啄l（3）（k）=e（k+1）·sgn■·■·g'[netl（3）（k）]，（l=1，2，3）。

與此類似，可求得隱層權(quán)值系數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律為：

?葒wij（2）（k）=?濁?啄i（2）（k）oj（1）（k）+?琢?葒wij（2）（k-1） 式（2-3）

其中，?啄i（2）（k）=f'[neti（2）（k）]·■?啄l（3）（k）wli（3）（k），（i=1,2,…，Q）。

式中，g'（·）=g（x）（1-g（x）），f'（·）=（1-f2（x））/2。 2.BP網(wǎng)絡(luò)PID智能控制仿真研究。三容液位過程控制系統(tǒng)的線性數(shù)學(xué)模型為：

G（s）■ 0≤h≤30■ 30＜h≤60■ 60＜h≤70■ 70＜h≤100

在MATLAB環(huán)境中，利用M語言編寫控制程序。設(shè)定目標(biāo)液位高度為單位階躍輸入，BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為2-3-

3,兩套仿真的初始給定水位為：h1f=12cm，h2f=10cm，下面改變系統(tǒng)的干擾量，當(dāng)t=195s時，將水箱3下面的出水閥門調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)到原來的30；在t=345s時將出水閥擰到原來的60%，通過仿真我們得到輸出響應(yīng)曲線。

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能PID控制輸出相應(yīng)曲線

通過以上仿真圖我們可以看到采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器時，水位上升速度相對較慢，但是在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器控制下系統(tǒng)超調(diào)量小，出現(xiàn)擾動時，能迅速的消除擾動。改變輸入量以后，發(fā)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器跟蹤特性仍然表現(xiàn)不錯，系統(tǒng)輸出與輸入的誤差幾乎為零。說明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對參數(shù)具有很好的適應(yīng)性，魯棒性較好。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙科，王生鐵，張計科.三容水箱的機(jī)理建模[J].控制工程，2006.

[2]盧娟.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID在三容系統(tǒng)中的控制研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文，2009.

[3]余建勇.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及其預(yù)測控制算法研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)碩士論文，2005.

第3篇

【關(guān)鍵詞】立體倉庫 管理 控制 系統(tǒng)

自動化立體倉庫中出入庫傳輸設(shè)備自動控制系統(tǒng)中的重點是貨品運動控制系統(tǒng)。動態(tài)對貨品運動進(jìn)行路由分配，自動化立體倉庫調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對倉庫出入庫任務(wù)進(jìn)行管理和調(diào)度以及避免系統(tǒng)中并發(fā)任務(wù)時發(fā)生路由沖突等相應(yīng)的功能，這樣就簡化了倉庫中貨品運動控制系統(tǒng)。

自動化立體倉庫中自動化設(shè)備的主流控制系統(tǒng)有兩種解決方案：（1）PLC集中控制系統(tǒng)；（2）FieldBus控制系統(tǒng)。目前自動化立體倉庫中堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)使用最為廣泛的是PLC集中控制系統(tǒng)。PLC集中控制系統(tǒng)的核心是PLC，上位機(jī)通過通信借口和PLC進(jìn)行信息傳遞，收集來自設(shè)備傳感器系統(tǒng)的各類信息，PLC控制軟件做出相應(yīng)的控制輸出，對需要進(jìn)行出入庫操作的自動化設(shè)備進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)倉庫中貨品的流通和存取。將倉庫運行的實時信息通過通信借口回饋給上位機(jī)，使得倉庫實時監(jiān)控系統(tǒng)對倉庫中自動化設(shè)備的實時監(jiān)控。

1 倉庫管理與控制系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)

物流管理信息系統(tǒng)主要是對貨品在倉庫中各種信息的管理。有貨品出入庫管理，以及貨品數(shù)量的盤點等信息。

倉庫自動化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要是對自動化立體倉庫中自動化設(shè)備的運行狀態(tài)，運行位置等相關(guān)信息進(jìn)行實時管理的子系統(tǒng)。

設(shè)備自動化控制系統(tǒng)主要是對自動化設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行控制。

根據(jù)客戶以及貨品的具體情況對倉庫儲區(qū)和貨位進(jìn)行分配；根據(jù)倉庫中自動化設(shè)備的分布和運行狀態(tài)對出入庫任務(wù)進(jìn)行合理的調(diào)度；對倉庫中自動化設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控；對物流中各設(shè)備進(jìn)行實時控制；通過通信網(wǎng)絡(luò)對倉庫進(jìn)行實時通信。根據(jù)信息流動和處理過程的不同，自動化立體倉庫管理與控制系統(tǒng)又可以分為貨品管理模塊、出入庫管理模塊、倉庫通信模塊以、倉庫實時監(jiān)控模塊以及自動化設(shè)備控制模塊。

（1）倉庫貨品管理系統(tǒng)。倉庫貨品管理系統(tǒng)主要包括倉庫基本信息系統(tǒng)和出入庫操作兩個子系統(tǒng)。倉庫中貨品的出入庫是根據(jù)倉庫中儲位中貨品的實時狀態(tài)信息進(jìn)行操作的，并且提供了ERP借口。這部分的主要功能有貨品以及供應(yīng)商等倉庫基本信息數(shù)量的統(tǒng)計和報警；倉庫出入庫信息和貨品等信息查詢和報表生成；倉庫中儲區(qū)和儲位信息查詢；倉庫中各種信息的備份和恢復(fù)；貨品出入庫操作；數(shù)據(jù)庫基本信息的維護(hù)；自動化設(shè)備接口模塊；倉庫手持終端系統(tǒng)；以及系統(tǒng)的維護(hù)。

（2）倉庫調(diào)度系統(tǒng)。倉庫路由系統(tǒng)的主要功能是對倉庫貨品管理信息系統(tǒng)所下達(dá)的出入庫任務(wù)根據(jù)倉庫中的自動化設(shè)備（巷道式堆垛機(jī)和出入庫傳輸設(shè)備等）的運行軌跡和設(shè)備當(dāng)前位置以及設(shè)備運行狀態(tài)，對出入庫任務(wù)動態(tài)的進(jìn)行調(diào)度和實時跟蹤管理，從而使得倉庫中自動化設(shè)備之間協(xié)同運作的效率達(dá)到最大化，并且避免并發(fā)任務(wù)的路由沖突。

2 倉庫自動化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

倉庫自動化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要是實時監(jiān)控整個立體倉庫中各部分中的自動化立體設(shè)備的運行狀態(tài)，實時現(xiàn)實堆垛機(jī)以及倉庫出入庫傳輸設(shè)備的運行位置，以及出入庫任務(wù)的當(dāng)前運行狀態(tài)，也可以獨立控制倉庫中自動化設(shè)備的運行。這部分的基本功能有統(tǒng)計目前正在運行和接收到的任務(wù)；各任務(wù)中設(shè)備的運行參數(shù)；整個倉庫的通信狀態(tài)；自動化設(shè)備位置以及運行狀態(tài)顯示；儲位中貨品數(shù)量的顯示；儲位上物流箱號的顯示等。

（1）設(shè)備自動控制系統(tǒng)。堆垛機(jī)和傳輸設(shè)備是自動化立體倉庫中的基本設(shè)備。它們又有各自自動控制的子系統(tǒng)。

堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)有控制器、通信設(shè)備、傳感器系統(tǒng)、速度、尋址控制、以及PLC控制軟件等組成。

傳輸設(shè)備自動控制系統(tǒng)主要有單片機(jī)控制器、通信設(shè)備、傳感器系統(tǒng)、設(shè)備運動軌跡控制、以及傳輸設(shè)備控制軟件等組成。

堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)尋址控制、速度以及控制器是關(guān)鍵部分，使用先進(jìn)的高精度堅持設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)傳感器系統(tǒng)，如激光測距和RFID射頻數(shù)量校對等。使用先進(jìn)的變頻控制技術(shù)控制速度和位置。各模塊使用閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確高速的運作。

自動化立體倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)的解決方案中目前最為先進(jìn)的是FieldBus控制系統(tǒng)。FieldBus控制系統(tǒng)使用的是分布式控制系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)是目前先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)。它是使用FieldBus組網(wǎng)技術(shù)將倉庫中總線控制器、傳感器系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)以及與上位機(jī)進(jìn)行通信借口等組合在一起。這個系統(tǒng)的特點是倉庫中布線簡單；維護(hù)方便；系統(tǒng)集成度高；抗干擾能力強(qiáng)，倉庫運作的可靠性以及準(zhǔn)確性得到了很大的提升；以及設(shè)備信息獲取的更加便捷等。

與上位機(jī)的通信主要是通過通信模塊實現(xiàn)的。上位機(jī)和操作器輸入的信息傳遞給自動化設(shè)備，并實時將設(shè)備的運行信息返回。

設(shè)備控制模塊主要是準(zhǔn)確可靠控制自動化設(shè)備完成接收到的任務(wù)，它同時也可以進(jìn)行相應(yīng)的智能化控制和處理。

當(dāng)倉庫中設(shè)備或者某個模塊和系統(tǒng)出現(xiàn)了錯誤，故障檢查與處理模塊負(fù)責(zé)查找出錯誤的原因并有一定的保護(hù)和自我恢復(fù)的功能，確保自動化立體倉庫正常的運作。

（2）設(shè)備自動控制系統(tǒng)。根據(jù)倉庫的實際的不同倉庫的計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的配置也會不同。倉庫的計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要綜合倉庫的容量、倉庫的自動化設(shè)備的類型和數(shù)量、倉庫的工作模式、倉庫的物流流程、技術(shù)水平以及投入的資金等多方面的因素。目前，主流的自動化立體倉庫有兩種。

第一種是三級管理與控制結(jié)構(gòu)，上位管理級、中位管理級和下位管理級是三級管理與控制結(jié)構(gòu)的三級。當(dāng)倉庫容量大而且自動化設(shè)備比較多的時候適合使用三級管理與控制結(jié)構(gòu)，例如一些大型的第三方物流倉庫。另外一種就是二級管理與控制結(jié)構(gòu)，與三級管理與控制結(jié)構(gòu)不同的是，它管理機(jī)中可以兼容監(jiān)控功能，就不用再設(shè)置監(jiān)控級了。

3 總結(jié)

自動化立體倉庫中能夠大幅提高自動化立體倉庫運作效率的自動化立體倉庫設(shè)備控制軟件，同時它也是倉庫中自動控制系統(tǒng)的核心。對倉庫進(jìn)行管理與控制都是通過管理機(jī)把相關(guān)地址循環(huán)掃描，然后進(jìn)行信息的交換實現(xiàn)的。二級管理與控制結(jié)構(gòu)綜合使用了先進(jìn)的通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，有較高的軟件水平，并且硬件的配置相對簡單，節(jié)省了投入資金，已經(jīng)廣泛應(yīng)到在計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)的自動化立體倉庫中。

參考文獻(xiàn)

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[3]張曉川.現(xiàn)代倉儲物流技術(shù)與裝備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

作者單位

第4篇

【關(guān)鍵詞】PCB；細(xì)分驅(qū)動；自動光學(xué)檢測(AOI)；圖像識別

電子產(chǎn)品的核心部分——印刷電路板(PCB)，是集成各種電子元器件的信息載體，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是電子產(chǎn)品中不可缺少的部分。PCB的質(zhì)量成了電子產(chǎn)品能否長期、正常、可靠的工作的決定因素[1]。隨著科技的發(fā)展，PCB產(chǎn)品的高密度、高復(fù)雜度、高性能發(fā)展趨勢不斷挑戰(zhàn)PCB板的質(zhì)量檢測問題。傳統(tǒng)PCB缺陷檢測方式因接觸受限、高成本、低效率等因素，己經(jīng)逐漸不能滿足現(xiàn)代檢測需要，因此研究實現(xiàn)一種PCB缺陷的自動檢測系統(tǒng)具有很大的學(xué)術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)價值[2]。國內(nèi)外研究的PCB缺陷檢測技術(shù)中，AOI（Automatic Optic Inspection自動光學(xué)檢測）技術(shù)越來越受到重視，其中基于圖像處理的檢測方法也成為自動光學(xué)檢測的主流。本文通過圖像處理技術(shù)研究了一種大視場、高精度、快速實時的PCB缺陷自動檢測系統(tǒng)，設(shè)計了硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法流程。通過改進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動方式配合一鍵式自動檢測軟件的設(shè)計，大大提高了系統(tǒng)的檢測速度，對結(jié)果分析模塊的缺陷識別算法的改進(jìn)提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PCB缺陷自動檢測系統(tǒng)主要由運動控制模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、結(jié)果分析模塊組成。系統(tǒng)工作過程如下：上位機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運動，步進(jìn)電機(jī)帶動二維平臺運動，將CCD攝像機(jī)傳輸?shù)酱龣z測PCB上方，對PCB進(jìn)行大場景圖像采集，采集的圖像經(jīng)過圖像采集卡送到上位機(jī)，上位機(jī)軟件對采集的圖像進(jìn)行拼接、圖像預(yù)處理，對處理的圖像進(jìn)行準(zhǔn)確定位并校準(zhǔn)，通過圖像分割、圖像形態(tài)學(xué)處理等，最后進(jìn)行模板匹配、圖像識別，得出缺陷檢測結(jié)果。系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，系統(tǒng)軟硬件相互協(xié)調(diào)工作構(gòu)成一個整體。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

PCB缺陷自動檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括二維運動平臺、電機(jī)運動控制板、電機(jī)驅(qū)動板、CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、PC等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 CCD攝像機(jī)和圖像采集卡

CCD攝像機(jī)的主要特性參數(shù)包括攝像機(jī)制式、光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率、電子快門速度、同步系統(tǒng)的方式、最小照度、靈敏度、信噪比等。其中攝像機(jī)制式和是否在線檢測決定了圖像采集卡的采樣頻率，光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率以及成像透鏡系統(tǒng)的放大率的平衡選擇取決于測量范圍和測量精度[3]。考慮到以上各個因素以及系統(tǒng)要求，在實驗中采用的是廣州視安公司的槍式攝像機(jī)，該攝像機(jī)的特點是數(shù)字面陣CCD逐行掃描，提供AV復(fù)合視頻接口和標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口，提供VC的SDK軟件開發(fā)包，方便設(shè)計軟件處理模塊。

圖像采集卡，又稱視頻捕捉卡，是視頻卡的一種類型。圖像采集卡完成的主要功能是把攝像機(jī)的連續(xù)模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成為離散的數(shù)字量。其基本原理：從攝像機(jī)輸出的各種制式的視頻輸出信號，經(jīng)過輸入選擇模塊處理后，形成能被圖像采集卡識別的視頻信號。模擬視頻信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，存儲在卡上的幀緩存存儲器內(nèi)，由計算機(jī)CPU通過計算機(jī)總線控制具體的圖像傳遞，最終存儲在計算機(jī)的內(nèi)存或硬盤，用于圖像處理[4]。本設(shè)計采用的圖像采集卡型號是：NV7004-N，將CCD攝像機(jī)模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸?shù)缴衔粰C(jī)實時顯示，并能完成圖像的抓拍功能。

2.2 電機(jī)運動控制器及精密二維運動平臺

PCB缺陷自動檢測系統(tǒng)的運動控制器為自行設(shè)計的MCU控制板，核心芯片為ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89S52，控制板通過RS-232串行通信接口與上位機(jī)進(jìn)行通信。通過操作人機(jī)交互界面對控制板發(fā)送命令，控制板輸出控制信號以及各種頻率的方波信號到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向以及移動距離。

二維運動平臺由兩個日本SUS Corp公司生產(chǎn)的精密運動導(dǎo)軌搭建，運動導(dǎo)軌為滾珠絲桿型，非常精密，誤差很小。步進(jìn)電機(jī)與運動導(dǎo)軌相連，從而帶動導(dǎo)軌的運動。步進(jìn)電機(jī)為日本TAMAGAWA公司生產(chǎn)的兩相四線制混合式步進(jìn)電機(jī)，該型號步進(jìn)電機(jī)運行穩(wěn)定、噪聲小。

2.3 電機(jī)驅(qū)動

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動實際上就是通過控制步進(jìn)電機(jī)的各相勵磁繞組的電流，使步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部磁場合成方向發(fā)生變化，從而使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。各相勵磁繞組的電流產(chǎn)生的合成磁場矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小，相鄰兩合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小[5]。

在拍數(shù)一定的情況下，齒數(shù)越多，步距角就越小，但由于受制作工藝的限制齒數(shù)不能做得很多，因此步進(jìn)電機(jī)的步距角就不可能很小。改變步進(jìn)電機(jī)的拍數(shù)也可以改變步距角，拍數(shù)是指完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)確定時，拍數(shù)也就確定。通過增加步進(jìn)電機(jī)的齒數(shù)和相數(shù)來減小步距角，步距角減小的度數(shù)非常有限，很難滿足生產(chǎn)的要求。

細(xì)分?jǐn)?shù)越多，電流變化越小，從而大大減少了電機(jī)的振蕩和噪音。采用階梯狀正弦波對電流進(jìn)行細(xì)分時，階梯越多(即細(xì)分?jǐn)?shù)越多)，波形就越接近正弦波，通入的階梯電流就越小，步距角也就越小[6]。從而大大減少了步進(jìn)電機(jī)運行時的丟步率，降低了步進(jìn)電機(jī)運行時的噪音和顫動，也使步進(jìn)電機(jī)運行更加穩(wěn)定，更易于控制。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)算法流程

手動檢測可以根據(jù)需要在采集圖像時直接通過控制步進(jìn)電機(jī)運動將CCD攝像頭運動到待測PCB板的主要部位，在進(jìn)行圖像處理時也可以根據(jù)圖像質(zhì)量來選擇與之相適應(yīng)的圖像處理算法來實現(xiàn)，使系統(tǒng)具有交互性。自動檢測初始化設(shè)置參數(shù)后，可以一鍵實現(xiàn)缺陷檢測得出檢測結(jié)果，減少了操作復(fù)雜度，也大大提高了檢測的速度，使系統(tǒng)具有自動化、操作簡單、速度快等優(yōu)點。本文結(jié)合二者于一體，使PCB缺陷自動檢測系統(tǒng)更加優(yōu)秀，更加實用。

3.2 缺陷檢測

當(dāng)前印刷電路板缺陷檢測方法主要分為參考比較法、非參考比較法和混合法三大類，參考比較法將被測圖像和參考圖像進(jìn)行特征對特征的比較；非參考比較法不需要任何的參考圖像，只是根據(jù)先前設(shè)計的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)來判斷出是否有缺陷，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)便認(rèn)為此有缺陷；混合法是參考比較法和非參考比較法綜合應(yīng)用。本文主要使用參考比較法，通過檢測PCB圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對比分析，判斷該PCB板是否有缺陷[7]。

3.3 缺陷識別

3.4 結(jié)果分析

4.結(jié)論

本文基于計算機(jī)視覺和圖像處理設(shè)計了一個印刷電路板(PCB)缺陷自動檢測系統(tǒng)，并對其功能進(jìn)行了驗證，實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)界面友好，操作簡單，檢測方法簡單，檢測過程迅速，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。該系統(tǒng)為PCB缺陷的檢測提供了一個很好的解決方案，具有重要的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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[7]齊立榮.基于圖像處理的PCB缺陷自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué)碩士論文,2010.

第5篇

1、計算機(jī)人工智能識別技術(shù)應(yīng)用瓶頸探析

2、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來趨勢

3、計算機(jī)信息處理技術(shù)在大數(shù)據(jù)時代背景下的滲透

4、計算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)用教學(xué)思考和感悟

5、中職中藥專業(yè)計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)改革實踐

6、淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中職計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

7、計算機(jī)圖像處理技術(shù)在UI設(shè)計中的應(yīng)用

8、計算機(jī)生成兵力行為建模發(fā)展現(xiàn)狀

9、智慧檔案館計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計

10、淺談如何提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定性

11、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與信息管理的整合探討

12、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)小組合作學(xué)習(xí)研究

13、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)有效教學(xué)策略研究  >>>>>計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)病毒及其防范措施畢業(yè)論文

14、互聯(lián)網(wǎng)+背景下高校計算機(jī)教學(xué)改革的認(rèn)識

15、藝術(shù)類應(yīng)用型本科高校"計算機(jī)基礎(chǔ)"課程教學(xué)改革研究

16、計算機(jī)技術(shù)在石油工業(yè)中應(yīng)用的實踐與認(rèn)識

17、計算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用研究

18、微課在中職計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用探析

19、課程思政在計算機(jī)基礎(chǔ)課程中的探索

20、計算機(jī)服務(wù)器虛擬化關(guān)鍵技術(shù)探析

21、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程安全存在問題及其對策研究

22、人工智能在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的運用

23、慕課在中職計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)中的運用

24、淺析如何提高高校計算機(jī)課程教學(xué)效率

25、項目教學(xué)在計算機(jī)基礎(chǔ)實訓(xùn)課程中的應(yīng)用分析

26、高職計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中項目式教學(xué)的應(yīng)用

27、計算機(jī)信息安全技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)的實踐思考

28、大數(shù)據(jù)背景下的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀及優(yōu)化策略

29、基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全及防護(hù)對策簡析

第6篇

>> 謠言傳播的個體心理 個體運動的病毒傳播行為模擬 圖書館在危機(jī)信息傳播系統(tǒng)中的地位和作用 論持續(xù)監(jiān)控在內(nèi)部控制系統(tǒng)中的地位與作用 提升個體生命的生存力 亞洲的地位在提升 晚清英國對華傳播地位的生成 高校在科技傳播中的地位 實證新聞傳播中的傳播禮儀地位 個體差異對病毒傳播效率的影響 作為個體心理過程的傳播探析 私營個體企業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式的探討 論個體可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)觀 經(jīng)內(nèi)鏡傳播的醫(yī)院感染 傳播模式與個體互動 黨的良好道德形象可持續(xù)提升的動力系統(tǒng) 提升范圍內(nèi)供冷系統(tǒng)能效和經(jīng)濟(jì)性能的方法 淺談地方審計地位提升的路徑 網(wǎng)絡(luò)媒體地位的提升 巖心庫自動化立體倉庫系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)與提升 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.

見新浪網(wǎng),.cn/digi/2009-07-24/0600997126_2.shtml

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第7篇

關(guān)鍵詞：因特網(wǎng) 局域網(wǎng) 遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02

最近幾十年，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，企業(yè)聯(lián)盟和虛擬企業(yè)也相繼出現(xiàn)，因此對自動控制領(lǐng)域有了更深層次的要求，于是，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)這一新的技術(shù)誕生了。遠(yuǎn)程控制技術(shù)就是將Internet技術(shù)和現(xiàn)場監(jiān)測控制結(jié)合起來的一種技術(shù)，通俗的說就是將現(xiàn)場采集到的信息通過因特網(wǎng)傳輸?shù)目刂浦行牡囊环N復(fù)合型技術(shù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn)也在很大程度上解決了很多大型企業(yè)的管理和安全問題，一定程度上提高了企業(yè)的時效性。本課題是基于Internet網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，由于該系統(tǒng)具有簡單易用、可實現(xiàn)無限互聯(lián)、易于再次擴(kuò)展、覆蓋范圍廣等特點，因此在高新開發(fā)技術(shù)中具有巨大潛能。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本課題是一種把嵌入式智能體、遠(yuǎn)程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳感器等相關(guān)技術(shù)集于一體的綜合管理系統(tǒng)，在工業(yè)裝備的控制和監(jiān)測中體現(xiàn)的尤為明顯。從組成結(jié)構(gòu)上主要包括監(jiān)控中心（上位機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及現(xiàn)場信息采集終端（CAN節(jié)點）。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

監(jiān)控中心（上位機(jī)）是由VC++結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)編寫，主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備，將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)信息通過Internet網(wǎng)絡(luò)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)一步根據(jù)需要對向終端發(fā)送控制指令。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要的作用是完成以太網(wǎng)和CAN總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)采集終端，即CAN節(jié)點的作用是采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)將采集到的信息發(fā)送到因特網(wǎng)進(jìn)而發(fā)送到上位機(jī)，同時響應(yīng)應(yīng)來自上位機(jī)的控制指令，并完成相應(yīng)的動作。

本系統(tǒng)的硬件組成上，主要包括：局域網(wǎng)設(shè)備、基于CAN/TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、監(jiān)控終端以及CAN節(jié)點。從軟件的角度本系統(tǒng)主要分為：上位機(jī)控制程序、設(shè)備的驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)采集程序、網(wǎng)絡(luò)通信程序、數(shù)據(jù)庫程序。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)的硬件主要包括處理器、存儲器和設(shè)備三部分，它具有復(fù)雜性和多樣性等特點。由于嵌入式開發(fā)的對象是具體的應(yīng)用，并且各個項目實現(xiàn)的硬件環(huán)境也具有針對性的特點，所以開發(fā)嵌入式必須根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境配置、設(shè)計和調(diào)試[1]。

核心板主要包括微處理器S3C2410A、隨機(jī)存儲器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即為操作系統(tǒng)和運行程序的空間，F(xiàn)LASH用來保存移植的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的代碼。板包括系統(tǒng)電源、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊、JTAG模塊和串口。電源模塊用于輸入5 V電壓，提供3.3 V和1.8 V輸出的直流供電。CAN模塊用來收集和發(fā)送CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊用來連接互聯(lián)網(wǎng)和硬件系統(tǒng)，JTAG和串口用來開發(fā)、調(diào)試和后期維護(hù)嵌入式服務(wù)器電路板，這些模塊都是為了滿足后續(xù)軟件實現(xiàn)交叉編譯方式而加入的。嵌入式服務(wù)器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本課題在設(shè)計遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的過程中，涉及到很多步驟，綜合起來主要有五大階段，分別為。

（1）需求分析階段。在該階段中，可以比較準(zhǔn)確、及時地了解并分析用戶的某些需求，因此它是遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺設(shè)計過程中最基礎(chǔ)的階段，同時也是必不可少的。

（2）總體設(shè)計階段。通過對前一階段獲取的用戶需求加以綜合、歸納與整理，形成一個與具體系統(tǒng)相獨立的總概念模型，它是整個遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺設(shè)計的關(guān)鍵階段。

（3）各個部分具體實現(xiàn)階段。在該階段中，借助具體的開發(fā)語言、工具及運行環(huán)境，并依據(jù)總體設(shè)計的結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時建立各部分對應(yīng)實現(xiàn)的功能，并對應(yīng)用程序進(jìn)行多次運行和調(diào)試，直到無誤為止。

（4）系統(tǒng)集成階段。這部分的主要工作是是對各部分實現(xiàn)的功能進(jìn)行系統(tǒng)集成和整體測試，并根據(jù)測試所得結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修改和完善，修改完畢之后再次試運行。

（5）系統(tǒng)運行與維護(hù)階段。再次試運行成功以后，即可進(jìn)行正式運行操作，整個系統(tǒng)在運行的過程中，很可能會出現(xiàn)一系列錯誤或非錯誤但不完善的問題，必須針對這些問題進(jìn)行修改和調(diào)整將其全部解決。如圖3所示。

在連接創(chuàng)建的過程中，必須與嵌入式服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，只有這樣，這兩者之間才有可能正常通信，如果兩者未建立連接關(guān)系，則通信失敗。正確連接之后，下一步的工作是獲取現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)信息，這樣正確設(shè)計接收模塊就顯得尤為重要，使用Socket來接收數(shù)據(jù)需要下面三個步驟：（1）監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，同意網(wǎng)絡(luò)連接申請（即連接）。（2）獲取用于接收數(shù)據(jù)的Socket實例以接收遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的控制碼等數(shù)據(jù)信息。（3）根據(jù)遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的控制碼，斷開網(wǎng)絡(luò)連接，并將資源進(jìn)行清除。接收數(shù)據(jù)流程圖如圖4所示。

4 結(jié)語

在課題中，把CAN總線和嵌入式因特網(wǎng)技術(shù)結(jié)合之后應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，從而使得測控網(wǎng)絡(luò)的全分散、全數(shù)字化得以實現(xiàn)，此外，它還解決了因特網(wǎng)和現(xiàn)場底層設(shè)備的無縫連接問題。在此過程中，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺通過嵌入式服務(wù)器對CAN總線上的智能設(shè)備進(jìn)行訪問，記錄其在各個時刻的控制運行狀態(tài)和參數(shù)，并把所獲得的數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中以便于后續(xù)訪問和獲取。此外，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫還支持智能CAN節(jié)點的動態(tài)配置與重構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]任明偉.基于ARM的嵌入式視頻采集與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].河北大學(xué)碩士論文，2011.

第8篇

【關(guān)鍵詞】小水電;電能量數(shù)據(jù);完整率

1.概述

江門地區(qū)總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發(fā)育、水庫較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計196個，由于地處偏遠(yuǎn)，無公網(wǎng)信號或公網(wǎng)信號不穩(wěn)定等原因，造成負(fù)控終端長期處于離線狀態(tài)或上線不，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上送不持續(xù)，丟失嚴(yán)重，直接影響電能量數(shù)據(jù)的采集，難以滿足計量裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控、抄核收、線損分析等計量營銷業(yè)務(wù)的需要。

2.原因分析

江門供電局計量自動化系統(tǒng)公變、配變及集抄系統(tǒng)廣泛采用公網(wǎng)公司的GPRS無線數(shù)據(jù)VPN網(wǎng)絡(luò)。受網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經(jīng)現(xiàn)場勘查，2013年在接入計量自動化系統(tǒng)的145臺小水電終端中，有41臺由于地處偏遠(yuǎn)，處于公網(wǎng)信號盲區(qū)的原因，造成負(fù)控終端長期處于離線狀態(tài)，10臺由于樹木、山石等障礙造成了信號衰減，導(dǎo)致公網(wǎng)信號不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運行情況分析

月份 終端在線率 數(shù)據(jù)完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對整體的在線情況和數(shù)據(jù)完整率的影響，未能達(dá)到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對公網(wǎng)盲區(qū)及信號不穩(wěn)定問題主要可以通過以下方法解決。

（1）采用非公網(wǎng)上行方式，完全避免無線通信不穩(wěn)定性問題、電房電柜屏蔽問題，保證實時在線。非公網(wǎng)上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)通信、電力光纜等。

（2）采用公網(wǎng)上行方式，但通過其他通信方式接駁，如通過載波、485 通信、微功率無線等方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）采用公網(wǎng)上行方式，但采用信號增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離。如通過同軸電纜信號放大、無線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網(wǎng)上行

非公共網(wǎng)主要有電話撥號接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠(yuǎn)，布線成本巨大，且環(huán)境惡劣，維護(hù)困難。

3.2 公網(wǎng)上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網(wǎng)信號位置，電表通過電力載波方式與終端交換數(shù)據(jù)，該方案省卻了布線或無線信號干擾影響，但實際應(yīng)用存在信號衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側(cè)模塊和外置側(cè)模塊，通過以太網(wǎng)雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長不超過300米。

（3）無線中繼通信

該方案是通過微功率無線通信的方式傳輸數(shù)據(jù)，中繼器采用470MHz 通信時，通信距離經(jīng)測試在150 米以內(nèi)，距離較遠(yuǎn)時，可通過增加中繼的方式延長通信距離，目前可增加2級中繼。該方案的優(yōu)點是施工簡單，初次投入不大，且后續(xù)無運行費用，但需對GPRS 轉(zhuǎn)接器提供220V電源，如終端維護(hù)口協(xié)議非標(biāo)準(zhǔn)廣電規(guī)約，GPRS 轉(zhuǎn)接器處需對協(xié)議進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無線中繼實現(xiàn)方式示意圖

3.3 公網(wǎng)上行，信號增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離

（1）無線放大器方案

無線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設(shè)備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強(qiáng)器。該方案施工雖相對復(fù)雜，但無需對終端側(cè)設(shè)備進(jìn)行改動，適用于所有廠家終端，可以一個無線放大器帶幾臺終端設(shè)備，通過共享設(shè)備，成本相對較低，更重要的是，不需后續(xù)運行費用。但該方案也有其局限性，受到信號衰減影響，實際通信距離在40米內(nèi)（采用更好質(zhì)量的同軸電纜可適當(dāng)延長距離，但一般不超過100米）。

（2）運營商建基站

運營商建設(shè)新基站，增加信號的覆蓋范圍，對于局方來說，是一勞永逸的方式。但投資一個標(biāo)準(zhǔn)基站需要接近兩百萬元，同時該部分區(qū)域一般客戶數(shù)量較為稀少，出于對投資收益的考慮，運營商短時間內(nèi)不會考慮投入，故短時間內(nèi)無法實現(xiàn)。

4.方案選擇及應(yīng)用

以上各種解決方案在特定場景均具備實際運行的優(yōu)勢和可行性。但結(jié)合供電局計量自動化系統(tǒng)實際運行以及運維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無線中繼通信設(shè)備”方式投入成本小、安裝周期短、設(shè)備安裝方便靈活。因此本文選擇無線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點月在線時長對比圖

圖3 試點數(shù)據(jù)完整率對比圖

5.實際運行效果

本文選取了5個試點，使用無線中繼通信方式解決終端長期離線及數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定問題，結(jié)果表明終端在線時間和數(shù)據(jù)完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

參考文獻(xiàn)

[1]王鵬，司徒彪.公網(wǎng)通信盲區(qū)電能量數(shù)據(jù)傳輸解決方案研究[J].裝備制造技術(shù)，2013，12.

[2]周培祥，李學(xué)東，傅光達(dá)，梁麗華.山東建筑工程學(xué)院新校區(qū)移動通信解決方案[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報，2004，6.

[3]陳智勇.淺談天線調(diào)整在移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的作用. 2002中國通信學(xué)會無線及移動通信委員會學(xué)術(shù)年會論文集，2002，9.

[4]譚衛(wèi)東.移動通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)優(yōu)化的研究與實踐[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2013，6（35），2.

第9篇

關(guān)鍵詞：CPU卡；紅外線體溫測量技術(shù)；通用接口

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599(2012)02-0000-02

Automated Access Control System Application and"Hardware Plug-ins" Proposed in Library Management

Shen Lei

(Huazhong Normal University,Xiangyang441200,China)

Abstract:In order to solve the gates can not be quickly closed,we can take advantage of through-beam photoelectric sensors:the most before the start of a credit card when the gates open,this person walked into the gates;this time the speed of light blocked off,the sensor can quickly identify and access to remain open;when out of the access control system, which will immediately shut down.

Keywords:CPU card;Infrared temperature measurement technology;

Common interface

華中師范大學(xué)在新的一年里采用了全新的“校園一卡通”，相應(yīng)的新圖書館引進(jìn)了新的門禁系統(tǒng)，二者的相互結(jié)合大大減少了人力物力財力，以往還需要一些工作人員檢查學(xué)生證，現(xiàn)在完全不必要了，大大可提高了進(jìn)出圖書館的效率。下面將就此談?wù)勛詣娱T禁系統(tǒng)的應(yīng)用及對圖書館管理所發(fā)揮的作用和相應(yīng)的改進(jìn)以及“硬件插件化”的提出。

一、一卡通――“學(xué)生的校園身份證”

在講圖書館門禁系統(tǒng)之前還要先說說進(jìn)出圖書館的身份識別證明，即校園一卡通。華中師范大學(xué)的“校園一卡通”采用的是目前最先進(jìn)的CPU卡，是師生在校內(nèi)消費和身份識別的載體。

學(xué)校采用的是非接觸式CPU卡，是一種真正意義上的“智能卡”。它將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，外形與磁卡相似。卡內(nèi)集成電路中包括中央處理器（CPU）、只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）以及片內(nèi)操作系統(tǒng)COS等主要部分，猶如一臺超小型電腦。這種卡具有很高的數(shù)據(jù)處理和計算能力以及較大的存儲容量，因此應(yīng)用的靈活性、適應(yīng)性較強(qiáng)。加之在硬件結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、制作工藝上采用了多層次安全措施保證其極強(qiáng)的安全防偽能力，已經(jīng)成為對數(shù)據(jù)安全有保密性的特殊敏感場合的最佳選擇，如金融信用卡、手機(jī)SIM卡等。加之校園卡須具有身份識別功能，要求具有數(shù)字簽名功能，CPU卡能夠很好地實現(xiàn)密鑰管理系統(tǒng)的各項功能指標(biāo)，因此確定在”校園一卡通”系統(tǒng)中校園卡采用非接觸式CPU卡型也在情理之中。

依托校園網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)，在學(xué)校范圍內(nèi)，凡有現(xiàn)金、票證或需要識別身份的場合均采用一卡來完成。校園卡將逐步取代以前的各種證件如食堂卡、借書證等的全部或部分功能，具有個人消費、充值圈存、圖書借閱、身份識別及其它業(yè)務(wù)，以后將逐步擴(kuò)大使用功能，建立成為個人的綜合信息平臺，實現(xiàn)“多卡合一、一卡通用、一卡多用”。

提高管理水平和工作效率,方便師生工作、學(xué)習(xí)、生活。及時的信息更新，動態(tài)的了解所有人員的情況；實時的統(tǒng)計及報表生成，對管理者宏觀掌控上提供依據(jù)；多種途徑的信息查詢及圈存機(jī)的使用，方便自助繳費，提高效率。

以校園卡片為信息載體，促進(jìn)各項管理工作及信息的整合與共享，為進(jìn)一步實現(xiàn)數(shù)字化校園打下基礎(chǔ)。

使用校園卡將為廣大師生員工的工作、學(xué)習(xí)、生活帶來方便，使學(xué)校的各項管理工作高效、便捷，既實現(xiàn)了對師生員工日常活動的管理，又為教學(xué)、科研和后勤服務(wù)提供了重要信息。同時，校園“一卡通”系統(tǒng)又是數(shù)字化校園的重要組成部分，是數(shù)字化校園中信息采集的基礎(chǔ)工程之一，對學(xué)校的管理和決策支持具有重大意義。

二、自動門禁系統(tǒng)

整套自動門禁系統(tǒng)(包括設(shè)備)由兩部分組成，一部分為物理設(shè)備，即持一卡通進(jìn)出的閘機(jī)，而另一部分則是安裝在計算機(jī)上的軟件產(chǎn)品。而軟件產(chǎn)品分兩部分，一部分是閘機(jī)監(jiān)控軟件，它安裝在閘機(jī)監(jiān)控電腦上，主要用來設(shè)置閘機(jī)的工作參數(shù)，控制閘機(jī)的運行、停頓、監(jiān)控進(jìn)入人員等。另一部分是用于更新數(shù)據(jù)庫信息及進(jìn)行統(tǒng)計報表的軟件，它主要是用來更新數(shù)據(jù)庫中的讀者信息，包括借書還書記錄，以及生成、打印報表、圖表等。所有門禁閘機(jī)均可與圖書館自動化管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)由門禁管理機(jī)集中管理，并及時反饋到圖書館自動化管理系統(tǒng)上。

三、門禁系統(tǒng)工作流程

（一）讀者持證由閘機(jī)刷卡自動讀識，自動門禁系統(tǒng)只需讀取卡中的有關(guān)數(shù)據(jù)與讀者數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，有效卡則閘機(jī)開門放行，無效卡則閘機(jī)關(guān)門禁止通行。，同時生成進(jìn)館記錄并傳送至后臺主數(shù)據(jù)庫(具體工作流程見下圖)。

（二）在硬件工作的同時，門禁軟件系統(tǒng)根據(jù)實時采集進(jìn)館人員數(shù)據(jù)，產(chǎn)生詳細(xì)進(jìn)館記錄按照要求(如讀者類別、單位、時間等)生成統(tǒng)計報表和統(tǒng)計圖，同時也可用作圖書館職工考勤，同時系統(tǒng)能自動存儲各種歷史記錄及報告，并可隨時打印。

四、缺點與不足

當(dāng)然我們學(xué)校的圖書館的門禁系統(tǒng)還有其不足的地方，首先是比如前面一個人刷卡之后需要相當(dāng)長（至少五秒鐘），在這段時間里至少可以允許一個人進(jìn)去。要是一般學(xué)生只是為了偷懶還好，要是社會人員就可能帶來不必要的麻煩。但是如果時間太短又可能夾住前一個學(xué)生，也不好；因此要是能設(shè)置一個能夠自動識別前一個人是否進(jìn)入的裝置就顯得很有必要。

比如我們可以利用對射式光電傳感器：最開始前一個人刷卡這時候門閘打開，此人走進(jìn)門閘；這時候人把光速擋著，傳感器能迅速識別并使門禁持續(xù)開放；當(dāng)人走出門禁系統(tǒng)的時候，這時候就會立刻關(guān)閉。這樣就能既讓持卡人有充分的時間進(jìn)入，又能避免無證人進(jìn)入的弊端。

另外我們都知道冬季是傳染病，特別是感冒的高發(fā)期，而華師的圖書館是開放空調(diào)的，在溫度為二十五度的溫暖環(huán)境中細(xì)菌病毒傳播的速度是非常快的。因此在感冒高發(fā)期適當(dāng)?shù)南薜匾徊糠只加兄馗忻暗膶W(xué)生進(jìn)入圖書館也是非常必要的。基于此，我們可以在門禁上安裝一個紅外線體溫測量儀，快速統(tǒng)計進(jìn)入門禁系統(tǒng)的時候?qū)W生的體溫，就能詳細(xì)了解學(xué)生的身體健康情況，從而判定學(xué)生的是否應(yīng)該被允許進(jìn)入圖書館學(xué)習(xí)；如果身體不適合此時系統(tǒng)可以發(fā)出“同學(xué)請注意身體，多喝水，必要時看醫(yī)生”之類的話，更具有人性化的管理。還可以把數(shù)據(jù)傳到校醫(yī)院幫助醫(yī)生做出決策，保證學(xué)生健康。

同時最近圖書館老是丟筆記本電腦，我們同樣也可以在入館的時候在筆記本上貼上一個條形碼，同時掃描一卡通和筆記本上的條形碼，當(dāng)出館的時候我們要求每一臺筆記本和條形碼都要掃到門禁系統(tǒng)，這樣和之前的匹配，要是一樣的話就放行。這樣應(yīng)該可以在一定程度上降低偷竊行為的發(fā)生。如此應(yīng)用不勝枚舉。

五、“硬件插件化”的提出

從以上的分析我們不難看出CPU卡、智能門禁系統(tǒng)種種高科技給圖書館的管理帶來了很大的方便，但同時也有很多地方需要完善。這些現(xiàn)在看起來的缺陷并不能完全歸咎于當(dāng)時的設(shè)計門禁系統(tǒng)的工程師，因為誰知道后續(xù)還有這么多問題存在？誰也不可能面面俱到。因此，我們提出了一個類似瀏覽器有很多插件的的“硬件插件化”的概念。我們都知道在著名的google瀏覽器有Chrome Webstore,在這個里面有各種豐富多彩的插件供我們選擇，從而使瀏覽器的應(yīng)用更加豐富，玩起來也更有趣味；同樣的我們?yōu)槭裁淳筒荒茉谟布弦沧鐾瑯拥母倪M(jìn)呢？我們的工程師可以在前一代產(chǎn)品的生產(chǎn)上面做出一定的通用接口，為下一代的產(chǎn)品更新提供方便。比如，我們學(xué)校的圖書館可以自動識別是不是有學(xué)生忘記借而無意識地把書帶走了，但是其自動報警功能不夠形象化，但是如果設(shè)置成“請檢查是否拿錯了書”之類的就有趣多了。其他的情況可以如“請通過”，“非本館讀者”，“重復(fù)刷卡”，“掛失卡”“歡迎下次再來”等，對非法闖入者予以聲光告警提示。但是我們學(xué)校原來的硬件上面沒有相應(yīng)的音響設(shè)備，所以做起來非常艱難，如果我們之前留下了一定的通用接口，那么一個花費只需要幾十塊的音響就可以裝上去了，同時再寫入相應(yīng)的軟件即可，因此只需花很少的錢就能達(dá)到很好的效果。而在工程實施上，智能報警程序是最簡單的，很容易寫，只是要對觸發(fā)這個報警的條件規(guī)定好，不能亂報、誤報。寫報警程序的好壞對設(shè)計工程師來講，沒有太大必要，但對用戶來講很必要，直接關(guān)系到用戶對產(chǎn)品品質(zhì)的認(rèn)可，因此從這一方面來說還是很重要的。同樣的上面的紅外線快速測量體溫，自動識別是否有人未刷卡而進(jìn)入都可以通過之前留下的通用接口來解決；顯得非常方便。而且，我們可以看到以上的一些基于圖書館門禁系統(tǒng)的改進(jìn)舉例在不同時期可以安裝不同的應(yīng)用，如：一般而言只需在冬天感冒高發(fā)期才有必要安裝紅外線設(shè)備，等等。

可以看出如果我們能實現(xiàn)“硬件插件化”，產(chǎn)品在更新的時候就可以減少很多的花費，這樣就更有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也更能減少社會資源的浪費，節(jié)省了大量的人力物力財力。雖然現(xiàn)在的工業(yè)上的接口很多是通用標(biāo)準(zhǔn)的，不同的接口連接也有相關(guān)的通信協(xié)議和轉(zhuǎn)換器件；但是畢竟還有很大一部分沒有能夠?qū)崿F(xiàn)這種統(tǒng)一接口，如果我們能進(jìn)一步推動統(tǒng)一接口，進(jìn)而在這方面能達(dá)成統(tǒng)一共識相信一定能帶來一場產(chǎn)業(yè)性的革命。

參考文獻(xiàn)：

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