模型库管理系统（精选10篇）
模型库管理系统 篇1
0 引 言
虚拟样机技术VPT(Virtual Prototyping Technology)是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法,广泛应用于汽车制造业、工程机械、航空航天业、国防工业及机械电子工业等复杂系统制造领域。飞机是一种极其复杂的系统,飞行控制系统作为其中重要一部分,如今正朝着数字化、综合化、智能化的方向发展,系统功能增加,构成复杂,和机上其它系统交联越来越多,设计难度越来越大。基于虚拟样机技术的设计方法,可在一定程度上模拟真实系统的功能,验证系统性能是否合乎设计要求,进行系统的性能评价,克服飞行控制系统物理样机花费昂贵、制造周期长等缺点,提供了一个能够对飞行控制系统进行反复设计、测试、验证和评估的开发平台。
本课题中研究开发的飞行控制系统虚拟样机开发平台的体系结构集开发环境和运行环境为一体(如图1所示)。其中,开发环境中主要运用Rhapsody进行系统级建模,产生的模型、文档和数据等都提交模型库保存;而运行环境中提取模型库中的实体仿真模型对样机进行建模仿真,仿真过程中产生的数据结果提交仿真评估器进行评估、测试,可视化环境提供样机的可视化外形和虚拟试验场对样机的外形和运动等进行验证和校核。
复杂产品虚拟样机工程作为一项复杂的系统工程,涉及大量的数据、模型以及文档,如何高效组织和管理它们,使它们优化运行,实现信息和过程的优质集成,是成功开发虚拟样机的关键。数据库技术作为虚拟样机系统的一项支撑技术,管理虚拟样机模型库,在Rhapsody虚拟样机设计中起到不可估量的作用。
本文以Visual C++ 6.0为开发平台,ORACLE 10g为数据支撑平台,采用ActiveX数据对象技术开发了一个小型C/S(客户端/服务器)结构的分布式模型库管理系统,对飞行控制系统虚拟样机设计工程中的Rhapsody模型、文档等数据进行管理,提供数据存档,数据检索等功能。
1 Rhapsody模型库管理系统体系结构
在制造企业中广泛实施的产品数据管理系统PDM(Product Data Management),作为管理产品全生命周期数据的管理系统是相对成熟和完善的,完全可以借鉴PDM技术和管理经验管理飞行控制系统虚拟样机设计中的模型和文档数据。本文设计的Rhapsody模型库管理系统是在现有的PDM系统的基础上,拓宽了传统PDM系统的功能,增加对仿真实体模型的管理,实现虚拟样机仿真系统全生命周期的模型、文档和数据的规范化管理。
在此基础上设计的Rhapsody模型库管理系统,作为飞行控制系统虚拟样机设计中信息的集成和管理平台,能很好地支持虚拟样机开发的全生命周期活动,对各阶段的活动和应用(包括建模和仿真)等进行信息、应用和过程的集成,能够支持不同规模的仿真和管理多种多样的建模仿真信息,具有良好的可伸缩性。
该模型库管理系统中的实体模型是基于高层体系结构(High Level Architecture)规范的仿真平台中的Rhapsody飞行控制系统虚拟样机的仿真模型,它包括工作空间模型(飞行控制系统虚拟样机整体模型,VP_FCC)和其隶属的各分类模型:控制器模型(Controller)、 传感器模型(Sensor)、执行机构模型(Actuator)和被控对象模型(Plant)。其中,控制器模型由控制律组件模型(Control Law)和逻辑单元组件模型(Logical Unit)两部分构成。各模型结构关系用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)描述如图2所示。
本文结合ActiveX数据对象技术,提出了一个基于MFC框架的分布式ORACLE模型库管理系统,较好解决了复杂系统虚拟样机设计工程中模型、文档的规范化管理和可重用问题。它由显示层、逻辑层和数据层组成,其体系结构如图3所示。
(1) 显示层
Rhapsody飞行控制系统虚拟样机的设计是一项复杂的工程,是一种团队协作的过程,需要各开发小组在广域网环境下进行信息集成。提供基于MFC框架的分布式模型库管理系统,与Rhapsody设计环境进行交互,提供可重用模型数据,实现企业内部局域网环境下的资源共享。
(2) 逻辑层
该层包含了各种业务逻辑的处理与分析,是系统运行的关键。主要功能模块有模型结构管理、文档管理、用户权限管理和系统信息管理等。通过面向对象的数据访问技术,可以方便有效地实现对ORACLE数据库的访问和管理操作。
(3) 数据层
用现在流行的可靠关系型数据库Oracle作为后台,管理数据,实现数据的并发访问,安全存储等功能。为保证操作安全性,关系数据库中保存了相关的模型数据实体,支持对标准组件模型的管理和组装,使用户可以轻松构造复杂仿真系统。
2 模型库逻辑层的核心功能
模型库逻辑层是整个管理系统的核心,它为具体飞行控制系统虚拟样机设计过程提供模型、文档数据,包括如下四个模块。
2.1 模型结构管理模块
首先,我们以单个工程Project为例,说明Rhapsody工程文件与各单元级元模型之间的层次关系,各部分体系结构如图4、图5所示。工程文件夹Project与子文件夹Project_rpy是一一对应的关系。
子文件夹Project_rpy包含系统建模过程中产生的各个UML元模型元素:components(.cmp files组件文件)、object model diagrams(.omd file对象图)、use case diagrams(.ucd files用例图) 、packages / profiles(.sbs files包文件)等。
元模型是关于模型的模型。UML元模型用于定义UML语言的概念和表示法,是一种逻辑模型而非物理(实现)模型,它由一些逻辑包(Package)组成,这些包又由一些子包组成。包是通用的成组机制,用于组织语义相关的模型元素(元对象类)。同一个包内的模型元素有强内聚性,而不同包的模型元素之间的耦合则较弱。UML元模型的体系结构以包图(.sbs file)来表示。
考虑到Rhapsody飞行控制系统虚拟样机设计过程中模型可重用度的高低,将仿真模型分为两类:工作空间模型和标准组件模型。其中,工作空间模型泛指整个Rhapsody工作空间,实体为一个Rhapsody工程文件夹;标准组件模型指Rhapsody工作空间中的元模型(.sbs file)和系统仿真运行时导入Rhapsody运行环境的(.mdl)文件。
在该管理模块中,Rhapsody虚拟样机设计者根据用户新提出的项目需求,检索库中已有的工作空间模型和标准组件模型,加以修改、添加以满足新的设计需要,实现重复利用,节省了设计时间,提高了设计效率。若使用者具备模型入库的操作权限,可存入多个指定的模型版本,不断更新完善模型库,为后续重用提供更多便利。
2.2 文档管理模块
飞行控制系统虚拟样机的设计流程一般分三个阶段:系统需求阶段、系统分析阶段和系统设计阶段。在设计的各个阶段必会产生相关文档:需求分析文件、概要设计文件、详细设计文件以及Rhapsody插件ReporterPLUS自动生成的设计说明文件。由此,一组相关的文件构成一个文档,并与项目名称建立索引关系,登录用户能根据自身权限新建、编辑、删除相关文档。
2.3 用户权限管理模块
数据管理系统的内部安全性,是指加强对数据库的安全性设置,建立和管理用户账号。各个功能模块只有授权用户才能使用,提取相应的内容,完成相应的功能。根据用户的操作权限级别,由高向低将所有用户分为两类角色:系统管理员和设计人员。其中,系统管理员具有最高权限。用户以系统管理员的用户名登陆,可查看、添加、删除工作空间模型库和标准组件模型库中的所有记录,分配设计人员的用户名、密码和操作权限;而设计人员一般只能查阅修改工作空间模型库中自己存入的项目,对标准组件模型库数据只能进行浏览,不能进行修改和数据备份操作。
在模型库管理系统中,对所有的模型、文档操作,均按设定的权限、角色进行规范,用户以何种角色登录就具有何种操作权限。
2.4 系统信息管理模块
系统信息主要包括两部分:模型库管理系统软件包的概要说明和系统操作日志。其中,操作日志监控当前在线用户,记录所有登录过系统的用户痕迹,监督用户,必要时追溯设计问题根源。
3 数据库访问和客户/服务器结构的实现
3.1 ADO
Visual C++访问数据库有多种方法,如DAO、ADO、OCI、ODBC等。其中,ADO(ActiveX Data Objects,ActiveX数据对象)是微软提供的基于OLEDB(Object Linking and Embedding Database,对象链接和嵌入式数据库)的访问接口,它对OLE DB的接口作了封装,定义了ADO对象,属于数据库访问的高层接口。由于采用提供OLEDB接口的ORACLE数据库,使用ADO速度快、内存支出少,可以提高应用程序的性能。
ADO的对象包括:连接对象(Connection Object)、命令对象(Command Object)、记录集对象(Recordset Object)、字段对象(Field Object)、记录对象(Record Object)、错误对象(Error Object)、参数对象(Parameter Object)、属性对象(Property Object)和流对象(Stream Object)。其中三个最为重要的对象是连接对象、命令对象、记录集对象。利用它们建立对数据库服务器的连接,实现数据管理及操作功能。
基于ADO以上的一些特点和优势,通过ADO访问ORACLE数据库,实现在Rhapsody飞行控制系统虚拟样机设计工程中模型、文档数据的加载与更新。
3.2 客户/服务器(C/S)结构
ORACLE是当今世界使用最广泛的商用数据库软件系统之一,它是一个极其强大、灵活和复杂的系统,可以用于构造从小型的单用户系统到支持若干个并发用户的大众型应用项目,它的客户/服务器模式能充分发挥客户端PC的处理能力,很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器,提高并行开发的能力。
建立Oracle数据库后,为了使客户应用可以访问,首先需要在服务器端配置监听程序,然后在客户端配置网络服务名。
监听程序用于接收客户端的连接请求,安装Oracle数据库产品时,会自动建立默认监听程序LISTENER,通过该监听程序可以同时监听多个数据库。当用户在客户端通过SQL Plus、Net Manger等应用程序或软件工具向服务器发出请求时,通过网络连接到Oracle数据库服务器,运行在服务器端的监听程序检测到用户的请求后,产生服务器进程并在开始响应时建立网络连接,如图6所示。只有合理地配置了监听程序和网络服务名后,客户端才能访问该数据库。
本项目中使用Oracle C/S模式充分利用两端硬件环境的优势,将Rhapsody模型、文档数据的管理任务合理分配到Client端和Server端来实现,降低系统通讯开销,提高数据管理效率。
4 样机设计流程中模型库管理系统的应用
按照上述设计和方法,开发了Rhapsody模型库管理系统,在复杂产品虚拟样机设计演示中,对某型号样机进行了协同设计和仿真分析。其步骤如下:
步骤1 多名建模人员分工协作,建立样机实体模型(FCC_VP或Controller、Sensor、Actuator、Plant模型),分类提交到模型库,同时设置好模型的参数。
步骤2 仿真人员启用模型库客户端应用程序,浏览工作空间模型库和标准组件模型库中的模型信息,了解模型的结构和参数,根据自身权限从模型库中导出样机参数化实体模型,根据样机设计需求适度修改属性和参数,并将其导入到Rhapsody运行环境中,等待仿真运行。
步骤3 在Rhapsody运行环境中组装集成各分类模型:控制器模型、传感器模型、执行机构模型和被控对象模型,完成飞行控制系统虚拟样机的仿真运行。各模型组装完毕后呈现某型样机的Rhapsody运行环境,如图7所示。
步骤4 运行结束后,可将新样机模型和仿真过程中产生的文档数据再次入库标记,不断更新库中信息,为其他类似型号样机的设计提供便利,循环重用库中的模型、文档数据。
在整个过程中,Rhapsody模型库实现了设计组内的信息共享,使整个工作流程能顺利协同地完成。
5 结 语
本文基于Visual C++中的MFC框架、ADO数据库访问技术和Oracle C/S模式开发了一个小型的Rhapsody模型库管理系统,提出了如何在Rhapsody飞行控制系统虚拟样机设计过程中实现模型、文档的管理和可重用。实际应用证明,该系统一方面有利于建模仿真环境中各部分模型、文档、数据的共享和继承;另一方面,分布式模型库管理系统具有较好的远程访问特性,支持模型与数据的客户端分布式管理,这为后续基于HLA协同建模/仿真平台虚拟样机设计的实现打下了坚实的基础。
摘要：介绍飞行控制系统虚拟样机开发平台的体系结构。针对Rhapsody模型,采用ActiveX数据对象技术开发了客户/服务器结构的分布式模型库管理系统,实现了复杂系统虚拟样机设计工程中模型、文档的规范化管理和可重用。该系统由显示层、逻辑层和数据层组成,其中逻辑层包括模型结构管理、文档管理、用户权限管理和系统信息管理四个模块。详细阐述了该系统的体系结构、功能、特点及实现方法,并结合Rhapsody飞行控制系统虚拟样机的设计流程,对模型库管理系统的应用进行了可行性验证。
关键词：飞行控制,Rhapsody,虚拟样机,分布式模型库管理系统
参考文献
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模型库管理系统 篇2
在使用CATIA 软件进行设计工作中，会经常用到一些常用件、标准件、非标准件以及成品设备等几何模型，且随着设计工作的增长而不断积累增多，这些积累的设计数模成为了设计资源，将为以后的设计工作提供极大的便利，提高设计效率和质量。但是随着设计数模规模的不断扩大，仅仅在计算机上进行的简单分类和存放管理已经不能满足模型管理和使用的效率需求。使用CATIA 可以建立几何模型库，实现对计算机上分散存储的常用模型进行集中索引管理，自动实现参数化模型的实例化，提高管理和使用效率。
模型库管理系统 篇3
摘 要：职业教育对“互联网+”寄予越来越多的期许。职教人才培养岗位模型库建设能为职业院校人才培养改革提供依据。建设岗位模型库应采取“互联网+”的理念、平台和技术手段。
关键词：职业教育；岗位模式；“互联网+”
中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）11-0059-03
当今时代，“互联网+”给社会带来无限发展可能。职业教育也对“互联网+”寄予越来越多的期许。车明朝、危英、桑倩倩、周吉友、钟莉等在相关刊物发表了“互联网+职业教育面临的机遇与挑战”等文章[1-6]。相关研究认为，“互联网+”对于中职教育而言，带来的首要变革是教育理念的转型升级，根本变革是育人实践的转型升级，也带来教学方式、学习方式的转型升级，同时给教师的转型升级和管理的转型升级提出新的要求[7]。2015年，教育部管理信息中心立项首个职教课题“基于互联网+校企共建共享的职教人才培养岗位模型研究”，旨在组织相关企业和职业院校协同进行职教人才培养岗位模型研究，建成岗位模型库，为职教专业建设、课程建设、教学资源建设和育人质量评价提供依据，同时服务企业人力资源建设。同年12月28日在成都主持召开首次课题研讨会，52个课题参与单位和北京、广东、福建、重庆等省市教科院相关人员参加。笔者作为课题的相关研究人员，对课题研究给予积极期待。
一、职教人才培养岗位模型库建设的价值认知
加快建设现代职业教育体系是新时期国家发展战略的重要组成。现代职业教育的重要任务是适应发展需求，既包括适应经济社会发展需要，也包括适应人的发展需要。岗位模型库的建成能为职业院校人才培养提供依据，更好地适应用人单位的需要，更好地促进人的生涯发展。
岗位模型库是基于职教专业对应的岗位群，通过典型工作任务与职业能力分析，建构的岗位工作项目、工作任务和职业能力系统。目前，我国尚无岗位模型库，职业院校往往是自行或联合少量其他学校、少量企业调研分析获取专业对应的职业岗位群及岗位工作项目、工作任务和职业能力。以此为前提所进行的专业建设、课程建设、教学资源建设和育人质量评价，因样本不具典型性和有效信息少，导致缺乏普适性。并且，各个院校都独立进行，存在很大的重复投入。因此，采用"互联网+"的理念、平台和技术获取大数据，建构大量专业的岗位模型和建成岗位模型库，成为职教发展转型升级的迫切要求。
二、职教人才培养岗位模型库建设研究的逻辑起点和理论基础
1.逻辑起点
现实存在的突出或紧迫问题是课题研究的逻辑起点。本课题研究所要解决的问题和达成的目标，一是基于“互联网+”的理念、平台和技术建构一批职教专业对应的岗位模型；二是基于“互联网+”的理念、平台和技术建成大范围职业院校和企业能够共享的岗位模型库；三是基于“互联网+”的理念、平台和技术实现岗位模型的动态修正。
2.理论基础
岗位模型建构以“岗位胜任模型”理论为指导。“岗位胜任模型”是20世纪中期哈佛大学戴维.麦克米兰教授的研究成果，包括知识、技能、社会角色、自我认知、特质和动机六个层面，其建构步骤包括定义绩效标准（工作优秀和一般员工标准），基于标准选取分析效标样本（优秀员工和一般员工各一部分），通过一定的方法，获取效标样本有关胜任特征的数据资料，建立岗位胜任模型，最后验证岗位胜任模型。这样的模型，不仅可作为员工评价的依据，也可作为教育培训课程开发及教学实施与评价的依据[8-9]。
三、职教人才培养岗位模型库建设的“互联网+”支持
1.基于“互联网+”的岗位调研
调研的对象包括行业、企业、相关学校和毕业生，方法包括问卷、访谈和座谈会等。之前，无论是企业还是职业院校，由于缺乏互联网的思维、平台和技术手段，所进行的职业岗位调研都存在三个问题：一是获取的样本信息有限；二是不能动态掌握相关信息的变化；三是成果难以及时大面积传播。本课题研究以课题为载体，在全国范围聚合一大批职业院校和企业，按照统一设计的调研问卷进行调研，在职教互联平台上进行大数据分析，进而获取较为准确、更加适用的岗位信息。调研分析的成果是调研报告，将通过职教互联平台予以共享。
调研的对象包括行业调研、企业调研、学校调研和毕业生调研。行业调研可以采取分析政府工作报告、统计年鉴、经济年鉴和产业发展规划等途径获取相关数据，主要是为了掌握行业发展趋势和人力资源需求；企业调研可以采取问卷调查、访谈会等方式进行，主要是为了了解企业的岗位设置、岗位能力要求（包括知识、技能和素养）、职业资格要求、从业人员处长路径等；学校调研也可以采取问卷调查、访谈会等方式进行，主要是为了了解一定区域内开设相关专业的职业院校的情况，包括院校数量、专业设施设备、师资队伍、培养规模、培养模式等； 毕业生调研仍然采取问卷调查、访谈会等方式进行，主要是为了了解他们对学校教育教学的改进意见。需要强调说明的是，但凡参与问卷调查的方式，都可以开发基于移动终端的数据采集工具。
2.基于“互联网+”的岗位分析
岗位模型建构的基础性工作是召开工作任务、工作步骤与职业能力分析会（与之前分析工具略有不同，更利于建构工作过程导向课程体系），分析各岗的工作岗位、工作任务和职业能力。一般情况下，一个工作岗位有五至七个工作任务，一个工作任务有三至五个职业能力。工作任务和工作步骤的表述采用“名词+动词”或“动词+名词”短语，职业能力包括知识、技能和素养，表述方式为“能或会+操作要求+操作对象”的句子。由此形成一个专业的岗位能力系统。之前的分析成果，因主持人的水平、行业实践专家对岗位的熟悉程度不一，导致分析结果的质量不高，适用性不强。本研究将采用互联网的思维、平台和技术手段，对若干岗位分析成果进行综合分析，形成普适性分析报告。
3.基于“互联网+”岗位模型及库的建设
本课题所要建构的模型，既要服务职业院校的人才培养，又要服务于企业的人力资源开发。虽基于各岗位的分析结果，但应形成专业对应岗位群集的统整描述；虽基于各个专业的独立建构，但要形成服务于中等和高等职业院校的岗位模型库。因此，一是必须采取“互联网+”的理念、平台和技术手段建构岗位模式。可以分为初级、中级、高级三级和知识、技能、素养三维。其虚拟的形状应是锥形。因为越是进入上一层级，各方面的要求就累积越多，且不仅是数量的增加，也有领悟的深刻和应用的娴熟及迁移的广泛。二是必须采取“互联网+”的理念、平台和技术手段建设岗位模型库。有两个指向可供抉择，一是职业与岗位；二是专业与岗位。采用双维查询的方式设计搜索引擎。
4.基于“互联网+”的岗位信息更新
通过课题研究的吸引和驱动，激发职业院校和企业不定期上传岗位信息变化情况。以岗位信息的不断更新，进一步提升库的吸引力和岗位模型的适用性。库存岗位模型要努力发挥三个方面的价值：一是成为标准，不用不行；二是成为标杆，不用不及；三是成为素材，不用耗费。就职业院校而言，可用之于课程设计和教学资源开发，将学生共同需要掌握的知识、技能和需要发展的素养开发为核心课程，其余开发为方向课程。在此基础上，可开发学生岗位胜任力评价工具。就企业而言，可用之于员培训课程设计和培训资源开发，方法与职业院校相同。在此基础，可开发员工绩效评价工具。
结语
职业教育岗位模型库建设，不仅能为职业院校开发纵向系列化和横向集群化的专业提供技术支持，而且能为企业员工职业生涯发展提供成长路径和目标指向。基于“互联网+”的职业教育岗位模型库建设，因其大数据的先进理念和技术手段，所建构的职业教育岗位模型更具科学性、适用性和可推广性，必将为现代职业教育的科学发展做出积极贡献。
参考文献：
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模型库管理系统 篇4
一、投资决策流程分析
美国经济学家Simon将经济组织内的决策过程进行了归纳总结, 提出了决策过程一般模型[2] (图1) , 认为决策的过程分为三个环节, 即情报活动, 确定决策目标;设计活动, 拟定不同的可行性方案;选择活动, 选择最优方案。三个过程相互关联, 互相作用, 形成了决策的动态过程。
根据Simon的模型, 结合投资决策过程实际, 将决策过程一般模型具体化, 可以得出支持DSS系统逻辑的投资管理决策过程模型 (图2) 。
二、投资管理DSS模型库管理系统设计
2.1投资决策DSS模型库规划。
本文使用面向对象语言搭建模型库管理系统, 其基础思想是将投资决策问题划分为不同的类[3]。根据投资决策的特点, 模型库划分为知识模型类和数学模型类两个子类, 并将数学模型类按照投资决策支持的需要, 进一步划分细类 (图3) 。知识模型在投资决策DSS中表现为对投资决策任务的分析和推理以及风险控制规则, 是对投资决策规则的定义及行为的约束;数学模型是投资决策DSS进行分析决策的核心, 用以实现对投资决策问题的计算分析。其本质是输入变量 (X) 到输出变量 (Y) 的映射, 即, 包含输入变量、输出变量、数学表达式和算法对象四要素。以β指数模型为例, 如果投资者希望使用β指数模型选择收益波动小于基准值的投资组合, 则其一般形式是:
则β指数模型类可描述为:
类名称:β指数模型类
父类:数学模型类
属性:ri//输入变量集
rm//输入变量集
输入变量集
决策变量集
Get_Function//获取目标函数
Get_Constraint//获取约束条件
Simplex//求解β指数问题的单纯形法;
[结束]
各类模型从模型的结构角度可划分为原子模型和组合模型两种[4]。原子模型不可分割, 在投资决策DSS中负责进行基础的运算, 如计算期间收益率、价值波动率等;组合模型则按照自身的模型结构组合原子模型而成, 负责进行趋势判断、策略等的计算, 如计算收益率的持续性、风险波动率的变动预测等。
2.2投资决策DSS模型库管理系统架构。
模型库管理系统由模型库、模型字典、内外部数据库和模型库管理模块构成 (图4) , 模型库储存的是模型的代码, 在面向对象语言下模型库就是模型对象集;模型字典储存着各个模型的编码、方程式、功能, 模型在模型库中的定位等信息, 以供决策计算时模型库管理系统调用;外部数据库提供支持决策的外部参考数据;内部数据库不但用于提供内部决策支持数据, 还会根据系统的运算情况进行动态调整, 实时跟进最新的内部管理情况。管理模块具备模型的运行, 存储和生成功能, 根据计算需求从模型字典中调用相应模型进行计算或生成新模型。
2.3投资决策DSS模型库管理系统运行流程。
模型库管理系统的运行流程首先是读取模型, 依照模型的属性执行模型的操作, 原子模型则直接进行参数取值和计算, 组合模型需要依照模型逻辑执行各个原子模型的计算, 并实现各个原子模型间数据的正确传递。原子模型结构固定, 组合模型的结构和运算逻辑可根据决策需要, 通过建模功能实现调整或者新的组合模型的生成。模型运算的结果会根据投资者在各个环节的反馈情况进行调整, 实现模型库管理系统的动态化。
结合图2的投资决策过程模型, 得出投资决策DSS模型库管理系统运行流程如图5所示。
三、总结
模型库管理系统设计的合理性体现为充分实现DSS系统的动态运作。本文基于面向对象法, 结合对投资决策流程的分析, 从模型库管理系统的模型类划分、系统结构和系统运作流程等方面论述了投资决策DSS的模型库管理系统设计方案。在其支持下能够保证投资决策DSS的性能和实用性, 满足投资决策的系统性需求。
参考文献
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军队枪弹库管理系统 篇5
方案简介：
目前，绝大多数部队的枪支管理还处于传统的人工管理阶段，枪弹的保管和储存一直采用老式的枪弹柜，缺乏必要的技防手段来配合执行，一旦发生意外，后果将不堪设想。随着科技的不断进步以及管理思路的不断提升，能否对枪支弹药的管理采用一种更先进的方式来进行成为了摆在军队后勤管理者案头上的一个新命题。
对此，我司推出了枪弹库管理系统，本系统通过技防手段对领枪、还枪流程进行规范，利用现代网络技术，结合枪弹柜体的坚固设计，将门体开关，视频监控，防盗报警等等系统功能融为一体，形成一个立体的枪弹柜防控管理体系。满足了对于枪弹管理的分布式应用、集中式管理的要求，从而达到人性化、科学化管理的目的。
本方案为枪弹库的规划和建设提供了有益的参考和帮助。方案目录：
第一章
背景及需求 1.1 背景介绍 1.2 系统需求 第二章
设计原则 2.1 设计原则 2.2 设计依据 第三章 系统设计 3.1 系统简介 3.2 系统结构 3.3 枪弹库系统设计 3.4 报警系统设计 3.5 监控系统设计 3.6 数据交互设计 第四章 系统功能 4.1 系统功能简介 4.2 系统流程简介 4.2.1 开柜门流程 4.2.2 取枪取子弹流程 4.2.3 还枪还子弹流程 4.2.4 语音授权流程 4.2.5 短信授权流程 4.3 系统告警通知 4.4 多级告警派障 4.5 信息脱机存储与下载 4.6 视频联动功能 4.7 信息与报表查询 4.8 人员权限设置 第五章 系统建设要点 5.1 单平台、高集成 5.2 大容量性 5.3 高可靠性 5.4 高性能 第六章 配置清单 6.1 枪弹库点位清单 6.2 授权管理中心设备清单 6.3 上一级中心设备清单 第七章 主要产品介绍 7.1 枪弹库控制器 7.2 枪弹在位采集模块 7.3 短信模块 7.4 U盘下载模块 7.5 DVR 7.6 摄像机 7.7 其他设备 第八章 品牌介绍 8.1 品牌介绍 8.2 公司介绍 方案节选： 3.1 系统简介
S80枪弹库管理系统是实现枪支弹药严格管理，严格审批的的智能化管理系统。以枪支弹药的规范化及人性化管理为原则，对枪弹具体使用情况实时的监督，领取归还流程实行完善登记、严格审批、严格监管的制度，系统对整个流程完整的记录，及时的告警提示。
S80枪弹库管理系统支持人员信息、枪弹的详细登记；枪弹柜门开启的多重身份认证；短信多级发送及回复授权、语音授权等；系统告警通知；脱机信息的存储及读取等功能。
1.1.1 系统安全性
由于系统中保存了大量的个人隐私信息，同时作为一个大规模使用的综合管理系统，系统的安全性是非常重要的，系统地安全新需要从以下几方面进行考虑：
通讯的安全性：工作站和服务器的通讯、设备和服务器的通讯大多在互联网上进行，因此必须采用可靠的加密算法进行加密。中联创新S80云安防系统中，工作站与服务器的通讯采用SSL进行加密，和网络银行、网络证券采用同样的加密方法；设备与服务器的通讯采用三级加密方式，确保通讯的安全性。
数据库的安全性：数据库是数据存储的核心，因此对数据库的访问必须确保通过平台的权限规则进行管控。数据库只与服务器软件进行通讯，任何对数据库的操作都是在服务器软件控制下进行的，服务器软件配备有完善的权限管理机制，杜绝任何第三方软件对数据库不安全性的误操作。
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深圳市中联创新自控系统有限公司是领先的智慧物联网系统和服务的提供商。公司创立伊始就竭尽全力来不断提高系统和产品的可靠性，以确保我们所提供的系统是全世界最可靠的系统之一。公司推出的S80智慧物联网系统包括：门禁、防盗报警、视频监控、停车场、消费、通道控制、动力环境监控、设备监控、能耗管理、电梯管理、会议室、访客管理、信息发布等子系统。
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模型库管理系统 篇6
1 建立数字化模型库之优势分析
古籍文献资源库建设是古籍保护与利用工作的方向[3]。对古籍进行数字化建模, 通过将大量的图片、文字信息和三维模型 (3D model) 等数字化资料汇集存储, 建立数字模型库, 生成一个文献档案, 既实现了文献资源共享、提高了文献利用率, 又利于文献内容的优化保存。带有三维信息的模型库在一定程度上再现了文物的原貌, 利于启发和扩展学者研究的广度与深度。
1.1 数字模型库利于在互联网时代信息资源共享
建立图书馆古籍文献数字模型库, 将会使文献信息在互联网平台上大大提高利用率, 提高人们对古籍文献的认知程度。以网络技术为平台, 以浏览器-服务器 (B/S) 结构构建系统, 不同的应用系统可以通过接口调用数字模型库中的资源, 如图1所示。结合虚拟现实技术建立三维场景虚拟漫游系统虚拟展馆, 让用户身临其境的再博物馆中欣赏古籍;用网页制作软件及JSP技术制作动态可交互的三维模型网站;通过特定的网络用户界面调用数字模型库中的资源, 可以让进入的用户方便快速的访问到所要展示的三维古籍, 利用鼠标和键盘等简单的设备就可以完成古籍全方位的浏览, 对三维模型的旋转、平移、放大、及缩小等实时交互操作。古籍数字模型库可以广泛长期反复利用, 互联网中已建立的B/S结构的文物遗产系统可以再扩展, 将三维古籍文献添加进来, 用网页链接加载资源包这种简单的方式把图书馆3D文献资源展示出来。数字模型库加大了信息资源的共享程度, 更好的体现了珍稀古代文献的价值。
1.2 数字模型库提高了古籍文献利用率
检索文献显示三维模型提供更多的有效信息, 方便研究者的引用, 三维模型极大地启发和扩展其研究的广度与深度。对甲骨建立三维模型还原原型将弥补拓片不足, 更清晰展现甲骨文信息方便学者研究和临摹书写。用户检索文献后先获取简单的文字信息, 确定使用后, 点击相关链接从数字模型库中调用该文献的虚拟三维仿真页面, 用户可以交互性的360度观看甲骨文文献, 以及放大视角仔细观察, 将长期被束之高阁的珍稀古籍更好的展现, 大大的方便了读者的研究工作, 提高了古籍文献的利用率。
2 数字化模型库的实现方法
2.1 三维建模
模型是三维模型库系统的基础, 三维建模是涉及摄影测量与遥感、计算机视觉、计算机图形学和模式识别等领域的一个热点问题[4]。目前三维模型按细度区分有如下方法。
(1) 适于数据分析的高精度模型。通过三维扫描仪来获取物体所有数据信息。测绘遥感技术, 以毫米的精度虚拟在电脑里, 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室李德仁院士在数字敦煌项目中谈到“进入上世纪90年代后, 我们测绘的精度大大提高, 达到毫米级甚至微米级, 这才为数字考古奠定了基础。”为了实现精确目标, 研究人员在前期必须运用大量测绘方法, 如通过控制测量的方法, 提供一个绝对坐标, 将物体放在合适的位置;通过多目立体测量的方法, 用两台以上的相机对实物进行拍摄;通过激光扫描的方法, 采集目标表面的信息等。制作时具体工作分为三步:首先是利用激光扫描技术, 将文物结构的位置数据测定, 然后将数据进行整理组合, 组建成三维模型, 要求精细的测绘技术, 处理海量的数字信息。保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源, 实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。
(2) 适于艺术赏析的中低精度模型。考虑到计算机系统资源的限制, 为了保持操作的流畅性, 三维场景虚拟漫游系统中三维虚拟场景的模型使用简模或者中模。可以有两种方法, 一种是在文献原型上采集多方位的照片, 建模人员按参照物比例手工建模, 主要是由视觉感官来建立视觉建模的方案。三维模型的制作主要采用三维模型制作软件来完成, 现有的三维设计软件较多, 常用的有Auto CAD、3DSMax、MAYA等。另一种方法是在二维高清图片上进行处理, 将图片生成黑白灰度图片, 通过代码自动生成具有高度差的空间三维雏形, 再经过补充和修改生成目标模型。
2.2 三维模型添加材质和纹理贴图
建立好模型后, 需要实现三维模型 (3D model) 到纹理模型 (Textured model) 的转换工作, 即纹理映射工作, 通过融合技术、纹理拼接、各向同性、纹理捆绑等技术来实现[5]。首先, 在模型表面利用纹理贴图产生图像逼真效果。其次, 通过材质模仿现实中物体表面对光源的反射和传播, 表现出物理材质特性。
材质和纹理贴图结合后可以制作如水面、镜子、玻璃、钢铁等等效果, 结合虚拟现实技术表现出物体的真实性。制作纹理贴图, 应以实际拍摄图片为基础, 纹理贴图通常调整为2的幂次方大小, 该方法运算的过程中计算速度最快, 也就是渲染时最快捷的方式。使用带有通道贴图的格式文件, 可以直接使用alpha透明贴图通道结合Refraction折射效果表现出通过透明或半透明物体所看到的景象, 制作出透明或半透明反光材质。给三维模型添加材质和纹理贴图是表现效果是否逼真的关键步骤。
3 数字模型库系统中虚拟展现采用的关键技术
在数字模型库的基础上, 需要进一步通过图像渲染、碰撞检测等关键技术来实现古籍文献三维数字模型库系统。其中, 虚拟漫游系统使用Web3D实现网络上的虚拟现实展示, 通过GUI界面和鼠标键盘实现参与者与古籍仿真环境相互作用, 借助人本身对所接触事物的感知和认知能力, 帮助启发参与者的思维, 以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。一般情况下由以下几个关键技术及模块来实现。
3.1 图像渲染引擎模块
显卡是物理基础, 在显卡之上是各种图形API函数, 主流的是Direct X和Open GL。图像引擎是建立在这种API之上, 控制着实现不同的效果。而在引擎之上, 则是引擎开发商提供给开发者的SDK开发套件, 这样程序员和美工就可以利用SDK建立画面效果。目前主流图像引擎模块都支持凹凸贴图 (Bump mapping) , 反射贴图 (Reflection mapping) , 动态阴影效果, 实时图形化界面, Shader代码的动态合成, 地形系统。当把材质贴图赋予模型完成贴图模型之后, 相当于为骨骼蒙上皮肤, 最后再通过渲染引擎把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。
3.2 碰撞检测模块
碰撞检测是计算机图形学和虚拟现实中最基本且非常重要的组成部分。碰撞检测 (Collision Detection) 返回两个或多个物体是否发生碰撞的布尔判断, 然后找到物体之间的实际相交位置, 针对两个物体之间的碰撞决定采取何种操作, 当发生接触时, 运动可以停止不前或平滑移动到其它位置。主要是应用于检测摄像机或角色人物模型同三维虚拟场景中的其它模型, 如地形、建筑物、绿植等各种物体模型是否接触的情况。在某些应用中, 可能希望检测物体与环境之间的距离来判断做出新的动作指令。
3.3 声音特效控制模块
人能够很好地判定声源的方向。声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同, 在水平方向上, 我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的, 所以会有一种方向感。声效控制模块主要是来触发三维虚拟场景中是否出现声音和声音的强弱、声道以及远近等, 其作用是来模拟真实自然环境中的声音效果, 如控制摄像机或者角色人物接近虚拟物体时, 会触发控制事件从而声音随着距离的接近声音会逐渐变强, 反之则声音又逐渐减弱, 声效模块同样加强了使用者的沉浸感。配上解说还可以让一些抽象的解说变得浅显易懂。
3.4 物理系统模块
由于物体与物体之间的动力学特性, 物体的运动遵循固定的规律。运动物体具有密度、质量、速度、加速度、旋转角速度、冲量等各种现实的物理动力学属性, 在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中, 不同的动力学属性能得到不同的运动效果。例如, 当角色跳起的时候, 系统内定的重力值将决定他能跳多高, 以及他下落的速度有多快, 子弹的飞行轨迹、车辆的颠簸方式也都是由物理系统决定的。
3.5 粒子系统模块
粒子系统设计是利用粒子自动机的方法描述粒子的运动, 粒子特效模块主要是在三维虚拟场景中用来模拟和控制各种天气状况, 如雨、雪、雾等。它能够更为真实的反应出场景的环境效果, 使其更加逼真可信。
3.6 动画功能模块
目前所采用的动画系统可以分为两种:一是骨骼动画系统, 一是模型动画系统, 前者用内置的骨骼带动物体产生运动, 比较常见, 后者则是在模型的基础上直接进行变形。例如, 拆卸和组装的动作, 可以用动画帧的方式播放。
3.7 GUI背景与系统控制模块
GUI来制作浏览界面、漫游模式、按钮、滚动条、对话框等对象, 沟通程序的时间回调机制将最终用户在GUI窗口中执行的操作, 比如鼠标按钮触发等送到应用系统中去, 应用系统在得到这些消息和事件后可以根据自己的系统需要做灵活处理。利用GUI控制漫游模式, 实现不同视点和不同的运动方式的切换, 它是整个系统的集成, 用于控制系统功能的主程序。
4 结语
论文将数字技术和文献保护两者结合起来构建三维数字模型库, 该模型库能推动学术研究, 有利于文献遗产的数字化保护, 有利于建设图书馆数字化和知识化服务平台, 对图书馆的资源建设与知识服务有积极的促进作用。随着数字技术的不断发展, 虚拟现实技术也将随着网络时代宽带大规模应用的到来得到更高的突破, 古籍文献三维模型的建立会更快捷和精准, 古籍文献三维数字模型库将得到更广阔的应用。
摘要：利用信息技术进行文献数字化保护是保存与利用民族文献遗产的重要手段。本文以虚拟现实技术为基础, 结合图书馆的古籍文献特点及应用情况, 构建古籍文献三维数字模型库系统, 并对该系统的优势, 及实现该系统所涉及的关键技术作以探讨。该方法为古籍文献保存和利用提供了新的思路。
关键词：古籍文献,三维数字模型库,虚拟现实
参考文献
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[2]李辉熠, 钟山, 张立里.基于用户体验的旅游景点虚拟现实项目设计研究[J].数字技术与应用, 2013, (3) .
[3]石梅, 数字图书馆古籍文献资源库建设的思考[J].数字与缩微影像, 2012, (4) .
[4]王继阳, 李德仁等.建筑物三维重建方法综述[J].遥感技术与应用, 2009. (06) .
模型库管理系统 篇7
在复杂的塑料模具装配图中,设计人员往往需要查阅大量设计手册对每个模具标准零件进行定义和装配,工作量大、效率低,产品的开发周期长。本文以Pro/E为平台,通过C语言调用MFC的数据库接口,操作标准零件数据库(用户可通过自定义将设计手册中的零件添加到库中)使数据在图形界面上显示,并根据用户的选择或输入,调用Pro/Toolkit的相应函数[2],在Pro/E窗口中随时快速、准确地生成零件,提高了设计效率,缩短了产品的开发周期。
2 系统的分析和设计
2.1 数据库的分析设计
鉴于该系统主要以数据为主线的程序,所以首先设计了数据库的E-R(实体-关系)图,见图1所示。
模型表中的每一条记录对应N项参数。一个参数表中保存着设计手册中一个标准零件的标准尺寸数据。
2.2 系统体系结构模型[3]
该系统通过使用MFC访问数据库生成图形界面。在用户选择好参数后,从模型库中调出相应模型图,再调用Pro/Toolkit函数修改参数,派生出用户要求的零件。该系统的上下文模型如图2所示。
3程序实例
3.1 在Pro/E窗口中添加菜单
该系统通过注册文件随Pro/E自启动后,在HELP菜单前添加一“model”下拉菜单。
3.2 MFC对话框的创建
在“Model storeroom…”菜单项的单击响应函数中,调用创建模型参数选择对话框函数。
程序中用到的这个CreateModelDialog()函数是一个正规MFC DLL文件中输出的一个函数,在这个DLL文件中定义了一个派生MFC对话框类,CreateModelDialog()函数使用该类定义对象,并调用对话框函数的DoModal()成员函数显示对话框。
3.3 数据库的访问
该系统采用了DAO操作Access数据库,在派生对话框类中定义了CdaoDataBase,CdaoRecordset对象,通过调用对象的公有接口函数来完成数据库的访问[4]。
3.4 参数化生成零件模型图
当用户选择完模型的参数数据后,程序将从模型库中取出模型,并修改相应的参数,显示到Pro/E窗口中[5]。
模型库保存着每一个模型的Pro/E零件图,模型名称和该模型图的对应关系保存在数据库的模型表中。比如用户在模型参数对话框中选择的是注塑模具中的推杆,系统将从数据库的模型表中得到Pro/E模型图名,并将从模型库中取出该模型图,准备派生新的模型。
每一个模型图中定义了每一个需要参数化尺寸的对应参数名及对应关系。定义参数与尺寸的步骤如下:
(1)查看尺寸名称
先在Pro/E的“Info”菜单中选择“Switch Dimensions”菜单项,显示出特征的默认约束参数命名,形如d0,d1,d2,……。
(2)定义参数
在菜单管理器(Menu Maneger)中选择Reletions→Add param下选择相应的参数类型,输入参数名和默认值。
(3)定义关系
定义好参数和知道默认约束尺寸参数名后,在Relations下选择Add,输入参数名和对应的默认约束尺寸名的关系式,如d0=U,即定义了约束参数名为d0的尺寸随参数U的大小变化并保持相等。
程序实例如下:
程序的运行结果如图3～图5所示。
4 结论
利用Pro/Toolkit开发工具和VC++6.0,开发了基于Pro/E注塑模具顶杆零件的参数化模型库系统,对创建基于Pro/E的实用CAD软件系统进行了积极有效的探索,提高了模具设计效率和Pro/E系统的实用水平。对进行Pro/E及相关软件的二次开发具有一定的参考价值。
参考文献
[1]Parametric Technology Corporation.Pro/TOOLKIT User’s Guide[Z].USA:PTC,2001.
[2]David J.Kruglinshi,Scot Wingo,George Shepherd等.Visual C++6.0技术内幕[M].北京:北京希望电子出版社,1999.
[3]Lan sommerville.Software Engineering6th Edition.England:Pearson Education Ltd,2001:265-332.
[4]张立新.Visual C++6.0数据库开发技术与工程实践.北京:人民邮电出版社,2004:100-125.
模型库管理系统 篇8
水电机组状态监测系统通过对机组各种参量的实时检测和监视，综合设备历史状况，能对机组作出故障诊断和趋势预报，及时评估设备性能，有利于水电厂制定合理的设备检修维护制度，从而达到延长检修周期，缩短检修时间，提高机组运行率的目的。
1 水电机组故障诊断特点
水电机组故障诊断主要包括水轮机诊断和发电机诊断，二者互为关联。
水轮机诊断包括：轴系、叶轮、叶片、导轴承、润滑系统、支撑系统、控制系统等部位故障的诊断。主要故障特征包括：油箱油位的升高和降低、油温的升高、轴瓦平均温度升高、轴瓦温度上升率、摆度升高、轴承振动升高、振动和摆度随转速、负荷变化的趋势、有无负荷的振动情况。
发电机诊断包括：定子线圈、定子磁心、转子、轴系等部位故障的诊断。定子线圈的诊断采用局部放电法(脉冲高频容量)用于检测线圈、线棒、线棒支撑的绝缘情况及线圈断路。定子铁芯和转子的诊断运用一组气隙测量传感器监测定子孔径和转子圆周、偏心所造成的动态气隙情况。
检测的参数一般有：机架振动、摆度、温度、电量、气隙、绝缘监测、气蚀、压力脉动等。对于诊断导轴承、推力轴承以及其它一些复杂的故障，诊断系统要综合考虑分析各检测参数。
2 故障诊断系统结构
机组故障诊断系统包括数据预处理和数据规范化、信息处理、故障诊断知识建模、故障检测、故障分离与估计、故障分类评价和决策、知识模型库、数据库、智能决策支持系统、人机对话界面、监控中心等。故障诊断系统构成如图1所示：
数据预处理和数据规范化模块对在线采样的可测变量先进行预处理以消除噪音，然后将其转化为规范数字信号输入数据库中。
信息处理、故障诊断知识建模模块将从机组录入的振摆、水压脉动等信号进行再处理并建成知识模型库。
知识模型库、数据库在故障检测、故障分离与估计、故障分类评价和决策模块起支撑性作用。智能决策支持系统模块负责对机组不同的运行状态选择哪种或哪几种诊断方法，以及各诊断方法之间的集成，给出相应的故障处理方案，和优化运行决策与检修计划决策，并对知识模型库中的知识进行协调调用。
人机对话界面、监控中心分别负责机组信息的输入与输出，包括深层和浅层知识的录入、故障信息的输出，以及在判定故障时启动保护措施，通过执行机构去完成。另外还有数据的报表输出及打印等功能。
3 知识模型库
如何具体实现故障诊断知识建模的功能，进行诊断知识模型的获取，形成知识模型库，从而实施在线故障检测、故障分离与估计、故障分类评价和决策模块的功能是系统的难点。
在文献[1]中，提出了一种基于综合模型的故障诊断建模与推理的方法，即人工神经网、案例、规则和对象模型，来有效地进行诊断知识模型的获取。
水电机组的知识模型可由机组模型、诊断经验规则、诊断神经网模型、诊断案例4种方式来表示。
诊断知识模型由一般到特殊分4层组织：第1层描述最一般的诊断知识，由水轮机、发电机的机组模型组成。运行模型描述了机组正常工作时的形态，故障模型描述了机组在故障时的形态，它们被用于基于模型的诊断、真值维护和解释;第2层描述一般的诊断知识，由根据水电机组的技术标准、规程和专家诊断经验归纳出的诊断规则组成，用于基于规则的诊断;第3层是根据类似诊断事例经训练构造的人工神经网模型，用于基于神经网模型的诊断;第4层由案例-子案例等级框架表示组成，它描述各电厂机组或电厂各机组间的特殊诊断案例知识，用于基于案例的诊断。
3．1第1层
机组定量信息描述一般包括参数描述和状态描述两种。
参数描述指由机组参数的显著变化来描述故障的发生如温度量、电量等的量值越阈或突变。状态描述指由机组开、停机过程及机组运行状态来描述所包含的故障信息。
由机组定量信息描述形成的运行模型和故障模型，构成机组模型子库，形成模型知识库的第一层。由该层支持的基于机组模型的故障诊断方法有：参数估计诊断法和状态估计诊断法。参数估计诊断法在进行故障检测、故障分离与估计、故障分类评价和决策时，诊断的过程参数为机组模型模拟量与机组实际运行参数的比较值，所得残余偏差为二者之间的相对变化值。在系列残余偏差中包含有各种故障信息，结合机组模型库中相应模型对基本残差序列采用统计检验法，检测机组的故障部位和原因，并进一步分离、估计与决策。
状态估计诊断法由根据水电生产过程的控制逻辑来判断机组是否有故障状态，可由机组监控系统直接支持。
3．2第2层
基于标准和经验归纳出的诊断规则，故障可分为确定性故障和不确定性故障两种。
对于确定性故障，也就是一般的产生式故障，可建立用于逻辑推理的知识模型库。而对于非确定性故障，一般采用模糊产生式规则来表示故障诊断知识，即用模糊关系矩阵来表示前提条件与结论之间的因果关系。
此外，还可采用可信度方法、概率方法等来描述其不确定性。可对这些方法进行充分收集，整理优化后形成一个较完整的诊断推理机制。
3．3第3层
根据类似故障诊断事例训练构造的人工神经网模型，其实质是一个故障分类和识别过程。人工神经网络在此作为一个自适应的模式识别技术，利用自身的学习机制，通过对案例样本的学习，自动形成相对应的决策区域。而且样本变化时，如案例增加时，神经网络训练所获得的映射关系可以自适应，达到对准确诊断的进一步逼近。
3．4第4层
该层知识由案例-子案例等级框架表示组成，形成了最特殊知识的诊断案例子库。
对机组在线状态的信息诊断同案例子库中的案例描述进行匹配，得出解策略。
以上4层次知识模型子库既有其独立性又紧密关联。当机组的新类型故障被诊断出来后，可对其进行描述，添加到案例-子案例等级框架中。新类型故障同框架内的原有相似故障可用于构造和训练新的神经网模型，加入到第3层的人工神经网络模型子库中去。新类型故障同原有相似类型故障的诊断方法规则，加入到第2层的规则子库中去。而以上3层的知识表示如可以采用定量信息表示，又可建模加入到第1层的机组模型库中。
4 融合诊断推理
对于复杂故障的诊断，不能简单地仅通过某一种方法诊断出来，有效的方法是将各检测信息有效结合判断的融合诊断法。
文献[2]中，提出一种基于信号处理的人工神经网络诊断方法，即基于小波变换的特征提取、基于遗传算法的特征选择和基于神经网络的状态识别理论。
该方法可将机组多个传感器信号，如振摆、气蚀、水压脉动信号等，用加权法实现信息的初级融合，按给定的小波函数进行小波变换，提取其特征成分，用遗传算法搜索选择输入参数中最为重要的特征参数，与已知目标特征信息一起作为训练样本，送神经网络训练，实现状态识别和故障诊断。对某些复杂检测信息也采用小波变换法，如对于绝缘监测中所测局部放电数据的处理，针对其局放信号微弱、噪声大的特点，采用小波变换进行分析，可充分利用小波分析良好的时频分析特性得出合理的策略，直至给出最佳处理方案，得出最精确的预测控制和诊断结果。
5 结束语
水电机组的设计、制造、安装和大修中，都对机组各状态参数提出规定和要求，但由于水电机组在运行过程中存在不规则的水力干扰，不仅不同机型不同容量不同结构的机组，实际运行参数量值及其变化规律不一样，而且同一电站同一机型的几台机组，运行参数实际也难一致。如一般机组瓦温带满负荷时比空载时高3～5℃，而有的机组带负荷后温度并没有上升，甚至略有下降。又如有些机组上机架振动达1mm而能长期运行，有的水导运行摆度达到0.8mm，瓦温却正常，运行也稳定。因此，要在故障诊断推理系统内制定一个统一的标准，难度很大，而且到目前为止，尚未有一个国际性的状态监测标准。
从实际的大修内容看，主要是因空蚀、磨损、腐蚀、老化、疲劳引起的零部件损坏和构件松动，但要直接测量，尤其象橡胶密封老化程度的在线测量是十分困难的，甚至是不可能的。所以在故障诊断推理系统的监控中心中设置人工干预功能，适时补充案例层知识，实现人机结合、智能互补是必要的。而把人融合到整个系统中去，还可以根据各自机组的特点，对某些诊断进行重新设置或修正，形成针对机组特点的智能高效推理机制，以达到对各自机组故障的最精确预测和诊断。
参考文献
[1]盛兆顺, 尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[2]王海.水轮发电机组状态检修技术[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[3]沈东.水力机组故障分析[M].北京:中国水利水电出版社, 1996.
[4]周廷虎, 崔悦.安康水电厂水轮发电机组状态监测与诊断系统[J].水电自动化与大坝监测, 2006 (3) .
[5]郑杰.水电机组的状态监测及状态检修[J].水利科技, 2001 (3) .
油田站库通用数据模型设计 篇9
一是数据采集方式多样, 由于近年来信息化建设不断推进, 站库信息化设备水平不断提高, 如物联网, 站库自控系统等在各联合站中得到应用, 但由于各站建设时期不同, 信息化设备参差不齐, 各站的数据采集方式不同, 老站基本完全为手工录入, 而新站有上自控系统;有上手持终端, 情况不同, 没有统一规划。
二是报表复杂多样, 由于各站大小不同, 岗位不同, 设备不同, 还存在人为习惯问题, 导致各站报表复杂多样, 难于统一设计。
三是数据项后续需求不断增多, 随着地面工艺水平不断提高, 站库中的设备在不断改进, 随着油田采油技术的不断发展, 也将导致站库设备的更新数据项的增加 (如三采注聚合物、三元等) 。由于数据库设计无法预估未来的发展需要, 无法一次建全所有数据项, 未来还存在数据扩充的需求。
四是数据产生频率不同, 站库各岗位要求两小时巡检一次记录数据, 每天数据产生频率为12次, 记录各仪器的温度、压力、流量等监测数据;有些数据如外输流量计数据为每四小时采集一次数据, 每天数据产生频率为8次;输油泵、污水泵等班运数据为8小时录入一次, 每天数据产生频率为3次;外输油量、污水处理量、自耗气等数据每天录入一次数据, 每天数据产生频率为1次。
由于油田站库存在以上特点, 以报表式的建库方法很难满足所有站库的应用需求。目前应用的数据库如地面工程动态系统数据库无法满足站库后续的需求。面向对象的数据库设计方法也同样不能满足需求, 各站的设备不同, 各设备的属性不同, 无法一次健全所有设备对象数据库。
二、数据库模型设计思路
数据库模型设计思路是能够灵活通用的存储站库所有数据。
针对站库数据采集方式多样、数据项后续需求不断增多、报表复杂多样、数据频率不同等特点, 面向对象的数据库设计思想进行设计数据库, 将设备、站库等作为对象进行设计数据库, 由于设备差异性比较大, 设备比较复杂, 设备分类较多, 需建立很多设备数据库, 而且对于后续建立的站库, 存在不同的设备还需要进行站库设备数据库进行扩充, 无法一次性建全设备数据库。如地面泵存在油泵、污水泵、收油泵等, 加热炉有的站还存在两用炉的情况。因此采用面向对象的数据库设计方法无法满足应用。
那么如何设计站库数据库, 完整统一存储站库数据, 满足各站不同应用需求呢?采用元数据的思想能够将站库复杂多样的数据进行描述清楚, 描述各数据的关系, 形成完整的数据根与树干, 能够形成树叶的各系统应用。树根与树干建立好了之后, 即使树叶掉落了也可以重新生成。
源数据 (树根) 可以接收手工、工控、手持等不同采集方式的数据, 而树干代表各源数据关系, 通过设备、站库、岗位、组织关系将各数据源连接起来, 将杂乱无章的数据组织形成为站库整体数据。各数据源通过数据连接关系能够派生形成统计分析的各项数据, 自动计算汇总日报、月报等各类报表, 形成树叶的各项应用。
关系数据库以元数据思想进行设计, 数据表包括数据之间的上下级关系、实体类型、计量单位等信息描述此节点的信息;而源数据数据库为存储叶子节点的数据, 数据以键值对的形式存储, 以item_id、时间作为主键与数据值。
数据库设计存在三大范式:第一范式:当关系模式R的所有属性都不能在分解为更基本的数据单位时, 称R是满足第一范式的, 简记为1NF;第二范式:如果关系模式R满足第一范式, 并且R得所有非主属性都完全依赖于R的每一个候选关键属性, 称R满足第二范式, 简记为2NF;第三范式:设R是一个满足第一范式条件的关系模式, X是R的任意属性集, 如果X非传递依赖于R的任意一个候选关键字, 称R满足第三范式, 简记为3NF。本数据库设计符合数据库设计三大范式, 冗余较小。能够将站库所有数据关系进行定义, 能够存储不同频率的数据, 不需更改数据库结构满足后续数据扩充需求, 能够统一存储站库所有数据。
三、结论和建议
采用元数据数据库设计方法设计的通用站库数据模型, 解决手持终端、自控系统和计算机录入数据统一存储;解决各站数据报表复杂多样, 站库设备多样等问题。该模型能够保存全面的站库数据, 支持多套系统应用, 有效避免信息重复建设, 信息孤岛的产生, 为物联网建设等油田信息化建设奠定基础。
参考文献
[1]王珊.数据仓库与数据挖掘技术[M], 1998.
基于纯面向对象的海战模型库研究 篇10
随着计算机仿真技术的飞速发展,对海军作战仿真模型研究的日益深入,我军广大科研人员研制开发了大量的作战仿真模型,随之而来,模型开发费用、开发效率、开发质量、开发可信性及可靠性的控制等变得越来越困难了。对相同或相似的军事问题,研发人员做着大量重复的工作,多数研制开发都是从零开始,无法或很少重用已有的成果,模型的研制开发始终不能摆脱这种手工作坊的研发方式。为了更加有效地对已有海战模型进行管理和重用,同时也为了加快建模速度,需要建立一个模型库管理系统来对海战模型进行管理,军内外已对此类问题进行了大量的研究工作,但多数研究的可操作性小,问题没有得到很好的解决。考虑到数据库及其管理系统技术中的完美重用结构,我们决定借用数据库的重用思想,来建立海战模型库管理系统,然而对于与现实世界紧密联系的模型,目前在数据库领域占据绝对优势的关系数据库则显得无能为力,本文通过使用纯面向对象数据库及其管理技术建立海战模型库管理系统,以求解决海战模型的表示、存储、使用和运行等问题。
二、纯面向对象数据库技术
2.1面向对象数据库
面向对象是一种认识方法学,也是一种新的程序设计方法学。把面向对象的方法和数据库技术结合起来可以使数据库系统的分析、设计最大程度地与人们对客观世界的认识相一致。20世纪80年代已开始出现一些面向对象数据库的商品和许多正在研究的面向对象数据库。多数这样的面向对象数据库被用于基本设计学科和工程应用领域。与关系数据库不同,面向对象数据库不因数据类型的增加而降低处理效率。
面向对象数据库从面向程序设计语言的扩充着手使之成为基于面向对象程序设计语言的面向对象数据库。例如:ONTOS、ORION等,它们均是C++的扩充,熟悉C++的人均能很方便地掌握并使用这类数据库。
2.2纯面向对象数据库的特点
本文使用的面向对象数据库是美国加州硅谷的开源面向对象数据库公司db4objects研制的db4o,它是纯面向对象的数据库,具有如下良好性能:
(1)支持面向对象数据模型
面向对象数据库系统支持面向对象数据模型,简称OO(Orient Object)模型。也就是说,一个面向对象数据库系统是一个持久的、可共享的对象库存储和管理者;而一个对象库是由一个OO模型所定义的对象的集合体。面向对象数据库模式是类的集合。面向对象的数据模型提供了一种类层次结构。在面向对象数据库模式中,一组类可以形成一个类层次。一个面向对象数据库可能有多个类层次。在一个类层次中,一个类继承其所有超类的全部属性、方法和消息。
面向对象的数据库系统在逻辑上和物理上从面向记录上升为面向对象、面向可具有复杂结构的一个逻辑整体。允许用自然的方法,并结合数据抽象机制在结构和行为上对复杂对象建立模型,从而大幅度提高管理效率,降低用户使用复杂性。
关系数据库是一种很灵活而且使用简便的数据库。但是,它不能表示复杂的对象,也不具备定义复杂操作的能力。面向对象的数据模型由于可以表示复杂的数据类型,它能适用于一些关系模型不能适用的复杂应用领域,如一些要表示抽象的数据类型像海图、水源、建筑物等的领域。而且它对实体的描述比关系模型更加现实、自然,更加直观。因此,面向对象的数据模型更适合描述海战模型。
(2)支持对象嵌套
在同一个面向对象数据库模式中,对象的某一属性可以是一个对象,这样对象之间就产生一个嵌套的层次结构。例如:设Obj1和Obj2是两个对象,如果Obj2是Obj1的某个属性的值,称Obj2属于Obj1,或Obj1包含Obj2。一般的,如果对象Obj1包含Obj2,则称Obj1为复杂对象或复合对象。
对象嵌套概念是面向对象数据库系统的一个重要概念,它允许不同的用户采用不同的粒度来观察对象。对象嵌套层次结构和类层次结构形成了对象横向和纵向的复杂结构。
(3)真正的原生查询
db4o是真正的原生面向对象数据库,直接使用编程语言来操作数据库。程序员无需进行OR映射来存储对象,大大节省了程序员在存储数据的开发时间,同时带来高效的数据查询,根据官方公布的基准测试数据,db4o比采用Hibernate/MySQL方案在某些测试线路上速度高出44倍之多,并且安装简单,仅仅需要400Kb左右的jar或dll库文件。
db4o能实现真正的原生查询,查询语句用实现语言(Java或C#)完全表达,并完全遵循实现语言的语义,db4o查询语句能运行在自己的实现语言中,允许未经优化执行普通集合而不用自定义预处理。db4o查询还实现了100%的类型安全查询,能完全获取现代IDE的特性,比如语法检测、类型检测、重构等。
三、纯面向对象模型库管理系统设计
3.1模型的原子化处理
海战模型是研究海军军事问题模型。能否充分有效地运用、组织和管理好众多海战模型,也是能否充分提高海战决策高效、科学的关键,也是构造可重用海战模型结构的关键因素。而模型结构是解决这些关键问题的基础,通过对海战的各类模型进行深入研究发现:无论哪类模型都是用某些特定的方法对描述问题的一组特征数据进行处理,给出有价值的处理结果,提供给决策者并辅助其进行有效的决策,从而海战模型可以表述为:描述或解决某个问题所需的一组特征数据与解决这个问题所需的操作或方法的结合。由于此模型概念具有对象的特征,很容易以OOP技术进行实现,称之为模型对象。
为了能够实现对海战模型的高效管理,需要对模型进行原子化处理,原子化包括层次化和组件化。层次化要求对模型进行详细的分类,组件化要求将模型最终划分为不需要进一步分解的原子模型,然后在此基础上组合成用户所需要的组合模型,具体步骤如下:
首先对模型的类型进行层次化的分类,将海战模型根据应用层次进行进一步的分类,然后在类型分类的基础上可以提出具体可应用的模型,接着对应用模型进一步分解,最终得到不能够或不必要进一步分解的模型称为原子模型。这样就将模型分为了三个层次,分别为模型类型层、应用模型层和原子模型层,便于存储管理。对于单个模型,本系统采用面向对象的模型表示。
模型可以表示成一个三元组的形式:{M_id,M_attribute,M_operation}。
其中M_id是模型的标识符,相当于身份确认;
M_attribute用于描述模型的各类属性。对于组合模型还需要增加两类属性(子模型列表和子模型参数信息)。子模型列表包括组成该组合模型的各子模型的顺序信息,子模型参数信息是组成组合模型时子模型的接口信息;
M_operation描述模型的操作,包括模型的集成、调用、运行等操作。之所以采用这个方法是因为很多大型装备有共同之处,可以用少数子模型组合出大量整体模型,减少了库中的储存量。本文是以航空兵的装备为主要研究对象,例如实体可分为武器、飞机等。在飞机中的模型有歼击机、侦察机、轰炸机等。歼击机模型与轰炸机模型可以通用一种动力系统,所以存储时只用存储动力系统和两个武器系统。行为有机动行为、起飞行为、降落、发射导弹等行为。
3.2模型重构的实现
模型重构是指一些简单的子模型组合成所需的复杂模型。这个过程是由模型管理系统通过对模型进行组合分解完成的。接口间的关系是模型进行组合的依据,是模型组合信息的重要内容,通过关系的改变可以完成对模型的组合。组合之后的新模型要进行测试验证。功能属性符合要求、运行正常的模型就可以注册运行。重构技术减少了库中模型的存储量还可以让战场仿真中的指挥员查看装备的某些部分,即子模型的情况。
本文的模型定义将明确地区分属性与方法,例如,某舰艇对空防御模型由描述舰艇的实体模型(描述舰艇的基本属性,如物理属性、动力性能、装备配载等)和一系列动作模型(预警探测、机动行为、对空抗击、电子干扰等)组成。其中既有元模型也有组合模型,如图1所示。
3.3模型库接口设计
模型库管理系统中,模型库与其他系统紧密联系,需要建立接口关系,以便接收到访问请求,调用请求,进行模型传输等。接口类型有:模型库与内部数据库的接口,模型库与外部系统的接口。对于不同的系统接口设计不同。接口关系在模型库系统中起着重要的作用,只有通过这些接口模型库系统才能够与其它模拟系统进行交互,没有这些接口,模型库管理系统将无法提供服务。对于不同的模拟系统,由于服务的要求有所不同,所以接口的设计也会不同。其与外界建立联系的过程大致如下所述:应用系统调用模型库中模型时,向模型库管理系统发出请求命令,在模型库管理系统接收到应用系统的请求后,向内部数据库和实体模型库发送相应命令,实体模型库收到命令后在库中进行相应配置,然后通过接口向应用系统发送模型,向应用系统发送与最终输出模型相关的数据,应用系统在接收到模型和与模型相关的数据后,向模型库管理系统发送一个确认。上述过程是由模型库提供的接口函数实现的。接口函数又可分为与内部数据库接口的数据接口函数和与实体模型库接口的模型接口函数两种,是通过链接动态链接库完成。
例如:实现接口调用的类class CDbModel有一个函数GetComponent功能是得到实体的一部分,函数int GetModelIndex功能得到实体模型号
3.4模型存储设计
模型库是系统的核心部分,在逻辑上模型库是各种模型的集合,在内容上则由许多概念模型和仿真程序模型组成。根据本系统的需要,模型的存储采用“文件+模型字典”的方式,即模型主要以文件形式存储,但把模型的主要信息抽取出来放入模型字典中,通过模型字典对模型库中的模型进行管理。
模型库中存储的文件包括文档和代码文件,代码文件由源码库、目标代码库两部分组成。源码库存储的内容包括模型详细文档、模型程序源码文件;目标代码库存储编译完成的动态链接库、COM组件文件和可执行文件等。
模型字典用来存放有关模型的描述信息(如功能、性能、限制、约束、参数等)和模型的数据抽象。这里所谓模型的数据抽象是模型关于数据存取的说明,这部分是系统管理模块对数据库存取数据的需要。模型字典中有关模型的详细说明可作为用户和系统人员查询模型库内容之用,也是模型查询的数据来源。
此外,模型字典中有关模型的详细说明可作为用户和系统人员查询模型库内容之用,也是模型查询的数据来源。
3.5模型字典设计
模型字典是模型库管理系统的核心,模型库管理系统通过模型字典有效地组织和管理各种模型元数据以及其他相关文件,从而实现对模型资源的有效管理。在本系统中,设计的模型字典主要包括如下信息:
(1)模型名、模型类型、模型原理、适用条件、使用方法、所属模型库、开发信息、使用信息、相关模型;
(2)源程序文件、中间目标文件、可执行文件、实现语言、编译系统;
(3)函数编号、函数名、函数功能、函数类型、实际变量数;
(4)变量序号、变量名、变量含义、变量类型。
模型库有关文献讨论了基于关系数据库的模型库管理系统,提出用关系数据库进行管理模型,考虑到模型字典的内容和形式,模型字典作为模型描述信息的特殊数据库,用面向对象数据库进行管理无疑是非常合适的,事实上模型库管理系统是通过以上形式的模型字典对各种模型元数据和相关文件进行有效的组织和管理的。
四、模型库管理系统实现
我们在Windows xp操作系统环境下,使用Microsoft Visual C#和DB4O作为开发工具,研制开发了海战模型库管理系统,它由模型库服务端程序和客户端程序两部分组成。
模型库服务端程序主要实现模型的维护、调用、查询、运行等的集中控制,由存取管理、运行管理两大模块组成。存取管理模块实现对模型的组织、入库、更新、删除、检索、验证等,而运行管理模块则实现对模型的调用、运行等的功能。模型服务器以科学、合理、切实可行的方式完成对本地或异地的各模型所在的服务器及服务器中所具有的模型的注册、维护、组织、管理、调度、使用与控制,同时在为用户提供服务过程中兼顾模型封闭运行和专家参与两个方面。
模型库客户端程序主要实现用户输入界面和结果信息的输出,是用户和模型库交流的窗口。
海战模型库管理系统的信息流程见图2。
五、结束语