原型设计（精选12篇）
原型设计 篇1
1、引言
随着计算机技术、网络技术、通讯技术和Internet技术的发展, 各行各业业务操作流程的自动化, 企业内部产生了大量的业务数据。这些数据和由此产生的信息是企业的财富。它如实的记录着企业运作的本质状况, 但是面对如此海量的数据, 迫使人们不断寻找新的工具, 来对企业的运营规律进行探索, 为商业决策提供有价值的知识, 使企业获得利润。能满足企业这一迫切需求的强有力的工具就是数据挖掘。
数据挖掘 (Data Mining) 是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。随着信息技术的高速发展, 人们积累的数据量急剧增长, 如何从海量的数据中提取有用的知识成为当务之急。数据挖掘就是为顺应这种需要应运而生发展起来的数据处理技术。是知识发现 (Knowledge Discovery in Database) 的关键步骤。
2、数据挖掘在企业信息化中的应用现状
数据挖掘在企业中的应用方式目前主要集中在市场推广方面。如客户特征、购物关联分析及客户关系管理。世界范围内具有创新性的公司都开始采用数据挖掘技术来判断哪些是他们最有价值的客户。并重新制定产品推广策略, 即把产品推广给最需要的人, 以用最小的花费得到最好的销售。在客户特征方面, 数据挖掘可以从现有客户数据中找出他们的特征, 再利用这些特征到潜在客户数据库里去筛选出可能成为客户的名单, 营销人员就可以只针对这些名单寄发广告数据, 以降低成本, 提高行销的成功率。购物关联分析主要是用来帮助零售业者了解客户的消费行为, 利用数据挖掘, 零售业者可以更有效地决定进货量或库存量, 或是如何摆设货品, 同时也可以用来评估促销活动的成效;在客户关系管理中, 利用数据挖掘可以由原客户后来却转成竞争对手的客户群中。分析其特征, 再根据分析结果到现有客户资料中找出可能转向的客户, 然后设计一些方法预防客户流失。此外, 数据挖掘还可以对销售数据进行深层次的分析, 采掘隐含在数据中的有用信息, 发现和把握新的市场机会, 为企业的管理决策提供科学的依据。
可见, 数据挖掘主要用于企业的决策支持、客户关系管理、市场分析、营销策略和趋势预测等方面, 它可以提供比较可靠的依据, 使企业的决策走向科学化, 而不再单纯依赖经验, 应用的行业包括金融业、电信业、零售商、直效行销、制造业、医疗保健及制药业等。在我国, 许多企业如电信公司、银行等开始向数据挖掘的方向走, 但由于刚起步, 许多企业对数据挖掘的认识还存在误区, 对它的角色定位还不够准确。因此, 面向企业的数据挖掘系统的设计与研究已迫在眉睫。
3、设计企业数据挖掘系统考虑因素
数据挖掘技术主要还处于研究阶段, 实际应用比较少, 对于企业级数据挖掘技术的应用更是少之又少。因此, 对于企业数据挖掘系统的设计和实现与数据挖掘技术还是有着一定的区别的。
企业数据挖掘系统是服务于企业自身的数据挖掘系统, 在对企业数据挖掘系统进行原型框架设计时首先要考虑一些制约因素, 主要包括以下几个方面:
3.1 是否可以完成各种的数据挖掘任务
数据挖掘的任务包括关联分析、分类分析、聚类分析和自动预测等。一个好的数据挖掘系统应该能完成尽可能多的数据挖掘任务。这些挖掘任务是能够满足企业需要, 为企业解决实际问题的挖掘任务。因此在挖掘任务的设计上, 要尽可能的贴近企业, 对于不同行业的企业, 其挖掘任务的设计也是不同的。因此, 基于企业数据挖掘任务的设计不须是在充分调研企业需求, 解决企业实际问题的基础上设计, 开发的。
3.2 操作的简易性
一个好的数据挖掘系统应该为用户提供一个友好的可视化操作界面和图形化报表工具;同时一个好的数据挖掘系统在进行数据挖掘的过程中应该尽可能提高运行的自动化程度。而且考虑到企业数据问题系统的使用者一般都是企业的领导者或者决策者, 这些人一般都不是专业的计算机研究人员, 一个好的操作平台, 友好的操作界面, 也是需要考虑的重要问题。
3.3 解决复杂问题的能力
一个好的数据挖掘系统可以处理的数据应该尽可能的大, 可以处理的数据类型应该尽可能的多, 处理数据的效率应该尽可能的高, 处理的结果应该尽可能的有效。
3.4 系统的开放性
一个好的数据挖掘系统应该可以连接尽可能多的数据库管理系统和其他类型的数据源。同时它应该可以与其它的工具软件集成, 例如查询工具、可视化工具和OLAP工具等。把系统设计成开放性的另外一个优点就是方便系统升级, 企业变化越来越快, 这就要求企业信息化随之发生相应的变化。在企业发生改变的同时, 我们的数据挖掘系统一定要适合企业的发展变化, 对数据挖掘系统进行修改或者升级, 这要求我们设计的数据挖掘系统必须是开放性的。
4、企业数据挖掘系统框架结构
通过对企业的调研, 对数据挖掘系统的研究, 综合起来一个完整的数据挖掘系统应该由以下六个模块构成:
4.1 用户界面
数据挖掘是一个知识发现的过程, 需要用户大量操作。用户可能要担当多种角色:数据专家、数据挖掘专家和相关领域的专家。相应地, 他所需要承担的工作也是多样的。企业数据挖掘系统的使用者的校色就更加复杂和多样。
在理想的数据挖掘系统的用户界面中, 应该是用户以一种接近自然语言的方式所提出的问题。因为系统最终面对的使用者绝大多数是高层的管理者, 而不是数据库专家和数据挖掘专家。
4.2 转换器
位于用户界面之下的转换器模块, 其作用是接受用户指定的要求, 将其转化为数据库模块的输入参数, 如字段名和概念层次范围等, 以及挖掘核心的输入参数, 如结果模式、算法类型、相关的参数及评判标准等。
4.3 数据预处理
此模块的输入为转化器输出中提供的挖掘任务所涉及到的对应于数据库中实际的字段及任务指定的范围, 输出则为数据挖掘内核提供的干净、准确且简化的数据。其作用是减少挖掘内核的数据处理量, 提高挖掘效率, 提高知识发现的起点和准确度。它具有以下子模块:
·数据收集与数据转换模块
主要针对现实中异构和多样的原始数据环境, 将其转换为易于系统处理的统一格式的数据结构。
·数据简化与数据净化模块
数据简化主要有两个途径:属性选择和数据抽样, 分别针对数据库中的属性与记录。现有的属性选择算法有Relief和LVF算法, 利用基于数据内容的加权, 主要问题在于权值的表示和阈值的确定。基于RoughSet的数据浓缩可以同时实现属性和实例的简约, 该模块完成数据提交的选择抽取, 简化的数据需要净化处理。完成数据最后的处理, 将抽取的正确的数据提交给挖掘内核。该模块必须参照对数据本身的内容理解。
·元数据模块
管理数据的数据, 指导整个数据预处理。对于一个设计好的数据库系统而言, 除了存储数据外, 还应具备数据库维护表等, 负责维护数据库。一般来讲, 数据挖掘任务中往往包含了层次关系的挖掘。这就要求数据预处理模块能根据用户的要求, 构建相应的库结构逻辑层次图, 使用户对数据库中信息的范围有所了解, 便于有目的地确定任务。每次数据挖掘任务结束所得到的知识, 在将其存入知识库的同时, 还要反映在这个逻辑层次图上, 便于后续挖掘工作的进行。
4.4 挖掘内核
这是实际的挖掘操作, 从预处理完的数据中发现模式和规则。该模块实现各种功能上相互独立的挖掘技术, 每种挖掘技术构成一个子模块。每种挖掘技术包含一些不同的具体实现算法。如最常用的分类、聚类、关联分析和可视化等挖掘技术。分类内核发现能够从给定若干域中预测指定的模式, 具体实现方法有决策树、回归分析、神经网络和统计分析等;聚类内核将数据划分为若干个子集, 目前算法有简单距离聚类、BIRCH、Interval、DBSCAN、CLIQUE等改进的聚类算法;关联分析根据事务同时发生的概率寻找事务间的关联规则, 主要算法有Apriori经典算法、AprioriTID和DHP等改进算法;可视化从多角度展示数据分布, 利用人本身的观察判断能力发现潜在模式。
4.5 模式表达
挖掘内核得到的模式并不是最终知识, 模式有可能是冗余或无效的, 甚至是错误的, 这就需要做进一步的处理。模式表达实现对模式的解释表达, 使用户能够理解, 进而能够做出评估判断。该模块主要使用一些可视化技术的知识表达技术。
4.6 模式管理器
该模块是用户的控制接口, 用户通过它控制整个数据挖掘流程, 使数据挖掘工作能够不断反馈下去, 其中包括下列子模块:
·数据定义模块
控制数据预处理模块, 定义系统使用的数据结构、处理操作并确定一些阈值。
·挖掘向导模块
控制挖掘内核, 接收从用户对模式判断得到的反馈信息, 调整挖掘技术和挖掘算法。其中包括技术和算法的选取, 算法参数的设定等。
·模式筛选模块
数据挖掘是一个反复的过程, 过程的终止条件是用户对发现知识的满意, 因此用户对发现模式的判断和筛选就是整个系统的反馈环节。用户判断和筛选模式, 满意后模式成为知识。经过一些表达处理, 然后添加到知识库中;否则就要将反馈作用于数据挖掘向导, 进而调整挖掘内核的操作, 实现挖掘流程的继续, 并逐渐接近用户的挖掘目标。
5、结束语
当前, 数据挖掘的研究已经形成新的高潮, 应用领域也越来越广泛。当前经济形势下, 企业处在日益激烈的市场竞争环境中, 企业越来越难依靠资本、技术、自然资源和劳动力等经济资源来获得独特的竞争优势。随着知识经济的到来, 知识作为一种经济资源将发挥越来越重要的作用, 知识管理作为一种全新的经营管理模式可以提高企业的竞争力。数据挖掘是数据库和信息决策领域的一个理论前沿, 是知识发现的核心部分。数据挖掘技术可以快速有效地分析和处理来自企业内外部的大量的数据和信息, 从而为企业的预测和决策提供科学依据。对于数据挖掘的研究与应用一定会随着社会的发展不断进步、壮大。
参考文献
[1].钟智, 尹云飞.软件数据挖掘中的几种模型[J].《计算机工程》.2005, 31 (23) ;
[2].孙华梅.数据挖掘及其在企业管理中的应用[J].《商业研究》.2008, (5) ;
[3].宋旭东, 张通学, 刘晓冰.面向领域的数据挖掘系统研究[J].《计算机应用研究》.2008 25 (5) ;
[4].刘莉.数据挖掘在企业信息服务中的应用[J].《现代情报》.2006, 26 (6) ;
[5].陈智勤.数据挖掘在企业技术创新中的应用[J].《科技和产业》.2008, 8 (5) ;
[6].刘明军, 杨京京, 朱正茂.数据挖掘在企业管理中的应用[J].《大众科技》.2006, (1) 。
原型设计 篇2
有时候用纸和笔来进行快速的创意描绘会得到更迅捷的成果，你可以在一个简单的模式中速写你的结构设计与交互细节，而后期还能够继续在此基础上迭代，直到形成最后的低保真原型，老外们叫这个过程为top-down process，
希望这些原型图可以帮助你迅速找到设计的灵感。
原型法女装结构设计的特点分析 篇3
关键词：原型；结构设计；适应性
中图分类号：J022 文献标识码：A 文章编号：2095-4115（2014）09-112-1
一、原型法女装结构设计的发展
当今社会，中国的服装业进入了一个迅猛发展的时代，工业产值和从业人数都达到了一个前所未有的高度。各种设计流派不断兴起，最具代表性的是中国传统的比例分配法，由日本传入中国的原型制图法以及近些年由欧洲传入中国的立体裁剪法。
对于使用者而言，每一种结构设计方法各有千秋。立体裁剪注重立体造型，在不对称设计、垂浪设计、褶裥、夸张的造型上优势突出。但工作效率比较低。中国传统的比例分配法适合于有多年工作经验的人。但因为在工作中有大量的计算，比较麻烦。而原型法变化容易，使用简单，少于计算的特点被广大服装设计师所使用。分析原因有以下几点：首先原型给我们提供了一个基础造型。有人体的基础加放松量，在此基础上进行简单变化。即可迅速得出一个新的衣身造型。但原型法也有自己的缺点。如文化式原型后肩部有肩省，袖形不够完美，与我们传统的设计习惯有出入，但通过学习，我们可以轻松解决这个问题，来最大限度地发挥它的优势。本文就原型法女装结构设计在服装企业中的特点和适应性进行了分析。
二、原型法女装结构设计的特点
原型制图法所遵循的原则之一是“以人体为本”，这种方法是对人体的曲面进行分析和立体取样后，再进行有限的分割展开后得到平面图，在平面图中加入一定的放松量进行调整，再通过各种技术加工（纸样化处理等技术）就可以得到原型纸样，运用相关统计学进行分析，得出计算公式。原型法服装结构充分表明了服装构成要素和人体构造之间的相互关系，也体现出了服装造型与平面结构设计之间的各种关系。通过原型服装结构制图的公式，制作出原型纸样以后，可以根据衣服要求（如款式、造型以及各种外在方面）对原型纸样作出相应调整（如结构以及放松量、丰满度等），最终得到服装纸样。
与其他制图法相比，原型法服装结构制图的优点有以下几点：（1）此种设计方法在制图过程中，制作过程简单，制作方法通俗易懂；（2）所需测量的部位少，且数据变化小，计量较简单；（3）能够节约成本，达到衣服标准化、批量化生产的标准；（4）此种设计方法逻辑性强，能满足不同款式的需要；（5）此种方法设计的服装，能够准确地体现人体形态特征。
三、原型法服装结构制图的适应性
原型法服装结构制图是20世纪70年代被人们所熟知并推广的，随着我国服装行业的不断发展，也逐渐被我国服装企业所接受、运用，并逐渐和我国特有的文化习惯、地域环境、审美要求以及身材特点等相结合，原型法服装结构制图体现出了强大的生命力和适应性，具体表现在以下几点：
（一）服装消费市场的个性化、多元化
现在的人们越来越注重服饰文化，讲究服装款式的个性化、多元化、以及时尚化，通过衣着服饰的变换和搭配，可以满足消费者自我展现的心理需求。在服装的各种不同部位（包括衣领、衣长、衣袖等）都可以做出不同的变化得到新的服装样式，但是这些变化，都应基于满足人体穿着要求的基础之上。原型法服装结构制图能够满足这项基本需求，保证衣服的结构设计能够满足人体的穿着，在不改变成型后的空间构造的条件下，根据款式要求来调整原型纸样的外观，从而有效保证了服装的穿着性能。
（二）成衣的规范化、标准化
所谓原型服装结构制图适应成衣的规范化、标准化，其实就是适应成衣的规格和型号。服装规格主要是满足人们的生活需要，满足人们对服装的穿着需要。服装号型是指按照统一标准将不同人群划分不同的区间，以便方便生产，更好地满足群众需求，加快市场流通，以方便消费者选择。
服装规格是按照服装的不同面料、不同款式以及每个人不同的生活需求、运动需求等加入放松量，使成衣的宽松尺度有所区别。成衣的规格，应当具体到对衣服的每个部位进行设计。也就是说，原型服装结构制图对规格的适应性，主要就是对放松量的适应性。
（三）服装文化以及服装市场的国际化
我国加入WTO以后，服装市场走入国际化领域是必然趋势，当今的市场环境，我国服装市场国际化趋势越来越明显。国内的许多服装企业都投入到服装国际化的浪潮中，采取直接贸易、合作、合资等手段，在国外建立分公司，并通过品牌经营、资本经营等各种营销手段，拓宽国外的销售渠道和销售市场。原型法服装结构制图是全世界服装企业所熟练掌握的一种设计方法，它能够满足国内服装市场的各种需要，满足各企业之间的沟通与合作。
随着各国服装企业之间的交流越来越频繁，服装市场国际化趋势日益加快，我国企业需要进一步提高服装结构设计能力，引进先进的服装设计思想和方法，掌握更多的服装知识，积极地参与到国际服装技术的开发当中。要想把企业推向国际市场，原型法服装结构制图扮演着越来越重要的角色，成为了国际服装企业沟通的桥梁。
参考文献：
[1]王瑞芹.浅析运用原型法进行服装结构设计的科学性[J].国际纺织导报，2007，（12）.
[2]薛福平.日本文化式服装原型的应用分析[J].西北纺织工学院学报，1999，（04）.
[3]周丽华.基于人体特征的服装结构设计[J].江苏纺织，2004，（03）.
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突发事件应急通信系统原型设计 篇4
在现代社会, 突发事件的发生较为普遍, 相关的机构也渐渐积累了一些应对处理的应急响应机制。就涉及到日常生活中常见的突发事件就包括高速公路事故, 冰凌路况勘察, 事故现场, 医疗急救, 反恐处突, 危险品泄露、爆炸等, 坑道救援, 自然灾害如地震、泥石流、洪水、台风等等[1], 总结这些突发事件的通信方面的特征就是, 由于时间地点的不可预知, 事发现场的通信保障能力较弱, 而且可能已经因为各种原因受到损坏甚至完全瘫痪。为了处理这些事件的应急响应需要大流量的通信网络, 而恶劣的外部环境如潮湿、有毒、高山、停电等让保障难度加大。应急处理过程需要在采集现场的视频和图像数据, 这对应急机动通信提出了更高的要求[2]。
1 应急机动通信建设原则
结合上述特征, 应急通信能力建设的原则有以下几个方面:
(1) 无线与有线相结合, 现场以无线网为主[3]:有线通信能够提供更高的带宽, 更可靠的通信服务, 但是临时部署的快速性不高, 在一些比较混乱危险的场合甚至无法部署。现场的通信以无线方式就能很快的展开, 成本上也很经济。 (2) 模块化设计原则:模块化标准设计, 是为了统一标准, 保持系统整体的先进性和兼容性, 同时也为将来的扩充和升级换代留下足够的余地。另一方面, 不同用户有不同的需求和预算, 模块化能够让用户根据具体的情况进行选择和定制功能。 (3) 可机载以方便快速部署:在模块化的基础上, 可机载是指用汽车或者飞机装载, 这样对于快速部署到现场能够提供更高的机动性。一旦这些运输机具机动到现场, 就能够立即展开一个应急通信节点。 (4) 适用、够用、经济的原则:新产品新技术不断推陈出新, 如果一味追求先进性会额外的增加整个系统的成本, 而且盲目尝试某些新技术可能导致系统的不稳定, 所以在工程实现时要尽可能考虑成熟稳定经过时间和市场考验的产品。 (5) 设计上分开话音、数据 (短信) 和视频:不同的场合有不同的通信需求, 将不同带宽和可靠性要求的上述三者分开来设计分别满足能够根据具体的要求提供不同的服务, 而不是不分轻重缓急的全部上视频通话。分开设计的另外一个好处就是能够用多种工程实现手段以提供冗余性来实现可靠性要求。
2 应急机动通信系统设计
如图所示把整体应急机动通信系统分成几个子系统, 这些子系统并不是绝对分割, 只是为了方便描述而进行的逻辑划分, 实际上不同子系统之间是有各种各样的联接关系的。此外, 为了便于运输和管理, 不同子系统的线缆需要单独放入各自的保管箱中, 具体细节就不再赘述。由于采用机动载具, 对于载具本身有一定的要求, 比如都需要有足够的装载空间、续航半径、通过能力和运输能力, 最好能够集成多套导航系统, 如美国的GPS和国产的北斗系统[4]。这样能够适应一定的恶劣天气环境和特殊需求。下面分各个子系统进行逐一介绍, 介绍的时候会比较全面, 但结合前面考虑的模块化和经济原则[5], 在具体的工程实现时是可以根据用户和现场的实际情况选择部分功能模块的。
2.1 整体支持保障子系统
该子系统是对应急通信系统提供整体支持保障的, 包括供电模块、防雷接地模块和照明广播模块。
供电模块可以包括市电引入单元, 车载油机发电机组, 开关电源, 充电机, 整流器, 稳压单元, 蓄电池组, 长距离电缆线及转接分接单元等设备模块。这样设计是考虑了在有市电保障的地方通过线缆盘向该系统供电, 在没有市电时通过发电机组输出电力, 再经过相关的整流稳压单元实现供电的可靠性。
防雷接地模块需要考虑类似雷击等比较恶劣极端的情况, 所以要考虑综合防雷措施, 包括直击雷防护、感应雷防护、联合接地、等电位连接、电磁屏蔽、雷电分流、浪涌防护和雷电过电保护。充分接地也是电磁兼容设计的一个重要部分。机动应急通信系统需要配置接地准备部件如接地铜排、接地钢钎、接地线等。需要注意的是强弱电的地线要分开设置, 即电源地和信号地不能简单的合二为一, 否则会对通信产生干扰。有条件的场所最好将数字地和模拟地分开, 高频部分地和低频部分地分开。在实际操作中, 如果现场有现成的地网, 尽量利用现有的地网以提示接地效果。防雷接地网敷设完成后, 需要确保设备接地点与接地接线柱之间的电阻不大于0.02欧姆, 接地电阻小于5欧姆。
广播照明模块, 配置一台可垂直升降式照明装置, 能够解决机动应急通信点所需的现场照明, 通过调音台、功放和高功率音响组成现场广播, 能够将远方的音频源如电话、现场喊话等, 实时广播出去。
2.2 有线局端子系统
该子系统是指采用有线方式工作的各个子系统, 包含的子模块比较多, 包括传输交换系统, 协议转换接口, 安全保密系统, 语音视频网关, 存储服务器和显示系统。
传输交换系统实现本地和远端的数据传输与交换服务。包含了常用的多功能光端机, 网络交换机, 路由器, 程控交换机等实现常用传输和交换功能的模块, 这些模块包括附属的野战光缆和被复线等有较强抗毁能力的线缆。
协议转换接口并不是一套独立的系统, 这其实是和传输交换系统紧密连接密切相关的实现各种通信协议的转换的物理接口, 主要实现对逻辑音视频图像信号的编码和调制, 再按照各系统能识别的信号电平和协议格式进入各传输交换环节。
安全保密系统也是一个重要模块, 根据需要可以有防火墙, 入侵检测, 病毒防护, 隔离网闸, 路由密码机, 信号加密机, 保密机等设备用于确保通信的安全可靠传输。
语音视频网关包括音视频调度台, 音视频采集模块, MCU, 音视频切换矩阵等实现音视频信号的转换和分发。
存储服务器包括音视频硬盘录像机, 数据存储阵列, 应用服务器等设备, 主要实现对音视频数据的存储、记录等, 同时能够结合应用服务器实现态势的整合, 辅助决策等功能。考虑机动环境的因素, 这些服务器都需要特别的加固处理, 尽可能采用电子部件而不采用容易造成损坏的机械部件, 如硬盘就考虑采用SSD产品以增加坚固性。
显示系统包括便携式投影, 液晶显示屏, 监视器, 触摸屏, 笔记本电脑, KVM等能够显示现场或者远方图像的各种显示设备, 实现对各种复杂来源的图像及态势的监视和显示, 在其他设备的配合下可以进行视频会议。
2.3 无线局端子系统
该子系统是指采用无线方式工作用于局端的子系统。它和无线终端子系统一起构成无线通信网络。所谓局端是指系统体积较为庞大, 功能较为复杂, 而终端是指系统体积较小, 功能相对简单, 但能够方便单人携带。无线局端子系统包括, 无线局域网设备, 短波电台, 移动通信基站, 卫星通信系统几个模块[6], 实现无线信号的落地和中枢。
无线局域网
利用大功率的无线局域网设备, 可以迅速搭建起以设备为中心的802.11a/b/n/g的现场无线局域网, 以支持各种无线局域网的终端设备的网络接入。目前大功率的无线局域网设备可以在开阔地区覆盖半径达0-3公里。如果加上信号中继设备, 还可以进一步延长覆盖范围。利用无线局域网, 不仅仅能够传图片和视频, 还能结合互联网电话服务器实现基于IP的网络电话, 这对于简化用户操作起到很好的作用。
短波电台和超短波电台
短波电台不需要建立中继站即可实现远距离通信, 因而建设和维护费用低, 建设周期短;而且设备简单, 可以根据使用要求固定设置, 进行定点固定通信, 也可以背负或进行移动通信;临时组网方便、迅速, 具有很大的使用灵活性加之通信设备体积小能够快速方便的实现远距离点对点半双工语音、数据等通信业务。超短波电台虽然通信距离较近, 但是价格低廉, 加之体积小、重量轻, 机动性强;与短波电台相比, 具有通信频带宽、容量大、信号稳定等优点。在设备选型的时候可以根据用户的实际需求选择不同功率的产品以实现不同距离的覆盖。
移动通信基站
利用机动式移动微基站设备, 其覆盖范围可以达到几个平方公里, 能够同时为30部手机同时提供通话和短信服务, 特别适用于无线终端不够或者没有移动通信信号的环境, 能够让人手一部的手机临时发挥作用, 实现临时话音和短信服务[7]。
卫星通信系统具有不受地面环境影响, 可以快速建立连接的优点, 通信范围较广。其缺点是成本较高而且带宽较窄, 延时较大。卫星通信包括高功放, 变频, 放大器, 调制解调等设备组成, 根据不同的应用需求可以与亚星, 北斗, 中星等卫星相连, 考虑天线尺寸和干扰等因素, 机动应急通信系统的卫星通信系统一般使用Ku频段进行工作。
天馈线系统包括升降杆, 固定杆, 基站天线, 微波天线, 馈线及随动电缆盘, 全向天线, 定向天线, 信号中继天线, 天线调节伺服机构, 避雷针和警示灯等设备模块。由于不同信号制式的系统使用的天线不一样, 需要在使用时注意配套。
2.4 无线终端子系统
该子系统主要包括各类支持音视频的便携式通信模块例如头戴或手持式设备, 通信用无人机, 运输用无人机等设备。这些设备的统一特征就是利用无线方式和无线局端进行通信, 同时利用其他功能模块完成音视频采集, 环境参数收集等特定的功能。
无人机在本系统中的作用可以有很多种, 配备变焦摄像头可以作为现场航拍图像或者视频用, 配备音频采集和播放设备可以作为一个可移动式通信终端用, 配备温湿度探头或者特殊气体如烟雾或者危险气体感应探头可以作为环境参数收集用, 也可以作为从后方给前方快速运输一些小设备用, 还可以作为通信接力模块用。
为了便于无人机和现场特定人员的互动, 可以考虑给现场人员配备特别的信标, 例如RFID卡或者特殊频率电子信号或光信号模块, 这样无人机通过识别这些信标就能够接近这些人员实现物品的交接或者音视频的采集。
考虑到现有无人机的续航能力较为有限, 可以在预设的区域事先安装能够无线充电的充电设施。或者在系统配备的时候多备几台进行轮流替换使用。
3 应急机动通信原型实现需要考虑的因素
3.1 注意模块化标准设计
模块化设计的好处是能够提高子系统间的兼容性, 便于扩展和升级;同时规范统一各系统的接口标准适配, 便于系统的集成和互联互通。经济上能够让用户能够根据具体的需求进行选择和定制功能, 节约成本。在实际工程实现的时候, 用户根据其现实需求, 选用符合标准和要求的产品设备, 像搭积木一样能够快速成型一套应急通信系统, 备品备件也能够及时得到补充和替换。
3.2 注意电磁兼容, 防止中频干扰
电磁兼容设计的目的是解决电路之间的相互干扰, 防止电子设备产生过强的电磁发射和防止电子设备对外界干扰过度敏感。在机动应急通信系统中干扰来源于几个方面:机动载具本身的干扰, 机载通信设备, 天线间的耦合和外界的杂波干扰。这里面的分析和解决较为复杂, 具体而言包括设备的选择、接地设计、屏蔽设计和滤波设计等方面[8]。在具体工程实现的时候, 特别是在设备选型上, 需要重点关注的就是中频信号干扰。
中频信号是高频信号经过变频而获得的一种信号, 为了使放大器能够稳定的工作和减小干扰, 一般的接收机都要将高频信号变为中频信号。中频干扰是接收机干扰的一种, 接收机为了保持通道的一致性, 所有信号经与本振差频后得到中频, 如果存在与原始信号频段接近的信号, 就会产生中频干扰。一般接收机有中频抑制这一参数, 原则上是越大越好, 但是具体环境中也要考虑对其他系统的影响。
3.3 注意短波通信的盲区问题
短波主要靠天波和地波两种方式传播。地波传播较稳定, 但由于地表面对短波能量的吸收较大, 其传播距离一般在几十千米之内。中远距离的通信, 则依靠电离层对电波的一次或多次反射的天波传播, 天波传播时衰减较小, 传输距离可达数千千米甚至上万千米, 因此天波与地波传输距离的差异就形成了短波通信的“盲区”。如果机动应急通信系统与前方或者后方的距离和位置刚好位于该盲区内, 就必须考虑用其他的手段来进行通信。
4 总结
在突发的各类事件发生后, 机动应急通信系统能够迅速到达事件现场并展开, 利用有线和无线设备, 实现现场的全覆盖式的数据、图像传输, 为现场指挥部和应急工作队伍提供可移动指挥的临时办公和现场应急指挥通信保障, 实现前方和后方的指挥协同, 及时准确安全可靠的将信息传递到需要的人和地方, 为后续的现场勘察, 人员配备, 物资调拨等应急资源和力量的分配提供有力可靠的技术支持, 提高应急处突的工作效率。
机动应急通信系统中, 整体支撑保障子系统是为整个应急通信系统提供整体支持保障;有线局端子系统是指采用有线方式工作的各个子系统, 能够为现场的指挥和决策提供支持;无线局端子系统和无线终端子系统是指采用无线方式工作用的子系统, 主要是采用无线方式工作的各类支持音视频的通信模块。
参考文献
[1]郭云川, 殷丽华.面向信息流的安全模型与评估综述[J].软件, 2012, 33 (1) :1-4.
[2]雷钢.基于Oracle的数据库安全研究[J].软件, 2012, 33 (1) :75-77.
[3]李勤祎, 熊虎, 秦志光, 等.基于双线性对的前向安全聚合签名方案[J].新型工业化, 2012, 2 (3) :11-15.
[4]沈志东.基于可信链的移动代理安全增强方法[J].新型工业化, 2012, 2 (9) :37-42.
[5]张立蕊, 万江文.无线传感器网络抗攻击的安全定位算法[J].新型工业化, 2013, 3 (3) :1-7.
[6]李天乐.安全生产领域软件产品化研究[J].软件, 2012, 33 (2) :45-46.
[7]李天乐.运用ITIL提高安全生产领域信息系统运维能力[J].软件, 2012, 33 (3) :115-116.
原型设计 篇5
AxureRP的操作使用其实是比较简单的，这也使其有易于上手的特点，初学者摸索过一段时间，能尝试自己做几个实例，然后多看看别人的设计实例，很容易就进入AxureRP操作高手的行列。因此，学好AxureRP并不困难，稍微花点心思进去，就可掌握的七七八八了，但个人觉得学习AxureRP 远不在此，会用AxureRP和知道怎么去使用它还是差别比较大的，当然首先都得先打到会用的层次。
会操作AxureRP是指能够使用AxureRP设计出简单的页面实例，能设计出一些常见的交互效果，可以通过查看RP源文件而看明白别人设计的实例的实现方式，也即表面上的使用层次。这个阶段受益于AxureRP的操作简单，易于上手的特点，学习掌握起来会比较快，接到设计任务，能够根据自身所掌握的知识来设计实现，这里掌握程度的深浅，取决于平时花多少心思在AxureRP学习上面。这个阶段不会去深究AxureRP的特点，不会去细细揣摩 AxureRP里每个组件，每个交互事件，每个交互动作的特点和应用，追求的是会用即可，知道怎么去将组件，事件，动作组合起来而达到交互设计效果。对于很多朋友来说，这样其实就已经足够使用了，能够满足工作所需，不耽误影响工作是终极目标，因为很多朋友都是因为工作当中需要设计原型了，才来学习原型设计工具的使用的，这样的结果就是会浅尝辄止，当然并不是说这样不好，可以完成工作当然是最重要的，这也是下面所要说的工作和兴趣的差别，
更深一点的使用AxureRP的人员会去钻研AxureRP的特性特点，发掘其潜在价值，并把AxureRP的作用发挥到极致；能够主动思考如何使用AxureRP来完成某种交互效果的设计，并以之为乐趣，接到一个设计任务，脑海里会预先想好如何实现，可能还不只一种方法；会主动分享学习AxureRP的成果，以求达到共同学习进步；对AxureRP的学习孜孜不倦，并持之以恒，对AxureRP的每个功能点都很熟悉；能够熟练的将 AxureRP的特性转换成需求实现方式，也即将所学知识活学活用，同一种交互效果，可用不同的方式，不同的实现原理来实现；能够探究AxureRP设计每种交互效果的实现原理，并能归纳总结。个人感觉大致就是这些了，能达到这个层次实属不易，很庆幸自己在学习AxureRP的过程当中能结识到几位这样的人物，虽然人家并不认识我，但也不影响自己学习AxureRP的动力。这个层次光花时间进去可能还不够，还需要思考总结，并且很有可能真正到达这个层次的时候，所追求的已经不是AxureRP的使用了，而是某种理论，如原型设计，产品设计，及这些方面在实际企业当用的应用等等。应用是最重要的，学会一种工具的最终目的也是为了应用，不过能够通过学习一种工具而开拓出一个领域来就不简单了，个人感觉达到这个层次的人都是有能力去开拓一个新的领域的，至少也是旧有领域的推陈出新者。
原型设计 篇6
关键词：原型构建；设计应用；产品设计
一个成功的设计，在其设计初期，我们需要的是探索更多、更全面、更适合的设计方案，而不是仅仅关注于提供最好、最完善的设计产品。因此，以发现新想法和检验设计创意为目的诞生的原型构建，在设计初期发挥了重要作用。原型构建相对于广泛运用的设计模型，制作更加快速，简单，预算也更加少，效果却十分显著。设计师之间，设计师与工程师、管理者之间通过构建原型，可以及时发现问题，改进设计，或者提出更准确，更适合的设计想法。
一 应用在工业设计领域
在一些国际著名设计的公司里，原型构建已经有了较广泛的应用。这个事例是IDEO里人人熟知的。2001开始IDEO设计公司与佳乐（Gyrus ACMI）公司合作,研发一种可以进行精细鼻组织手术的新仪器。项目一开始，IDEO的设计小组成员便和六位耳鼻喉外科医生碰面，了解他们如何进行手术，以及目前的手术仪器存在哪些问题，还有希望新的仪器能有什么功能。在交流过程中，一位医生描述了他所希望的新仪器有类似手枪的把手，设计小组的一名成员便随手抓了一只白板笔和一个三十五毫米的胶圈盒，把他们跟塑料晾衣夹接在一起（如图1所示），做好后便拿给那位医生。医生们都对这个原型产生了兴趣，便开始了更进一步的讨论和改进。经过几轮的改进和完善，最后IDEO终于设计出了新的手术仪器（如图2所示）.在这个设计实例中，IDEO将设计概念以原型构建的形式呈现，使模糊的设计概念强化，帮助设计者与用户之间进行沟通，及时获得反馈，给设计产品和项目成功奠定了坚实基础。除此之外，在像苹果、SONY、NTT、三星等国际著名工业设计公司里，原型构建也为设计带来了积极作用。
二 原型构建的优点
（1）便于团队内的交流沟通
“如果一张照片胜过千言万语，那么一个原型则胜过千张照片。”相对于利用文字和图片进行设计沟通、团队交流，原型构建将可能的解决方案实体化，由抽象到具象更加直观有效。帮助设计师最大限度的探索设计创意的其他可能性。
（2）节省时间、降低成本
制作原型不需要花费太多时间，只要做到可以用来确定想法并且进一步推动设计即可。材料上可以利用便宜又好用的材料：白纸、泡沫塑料、木头、马克笔等等，甚至是手边拿到的任何材料，任何可以把想法诠释出来的东西。也许有人会说，这个过程耗费了时间，但相对于开始就追求完美的原型而导致的设计失误，在之后投入大量金钱和时间进行修改的设计来说，通过构建原型对整个设计过程来说，既缩短了设计周期，又降低了设计投入的成本。
（3）改进设计、降低风险
以往的设计一般遵循“分析—设计—实施—测试—发布”的过程，直到设计后期的测试部分才有用户参与进来，一旦发现问题，却为时已晚。通过在设计过程的前期，使用原型，可以随时让用户参与讨论，及时有效的改进错误的地方，为产品的下一步发展做好铺垫，也为新想法的提出提供有力证据，降低了产品开发的风险。
（4）应用于其它领域
原型构建不仅适用于工业设计领域，在其他领域也可以有广泛应用。在建筑设计领域，建筑小组“空间设计师”在旧金山湾景区的一间旧仓库里，用塑料泡沫建立了全尺寸的门厅和标准客房，用以探索各种设计的可能。在影视制作领域，脚本也可以称作一种原型，只不过它属于非实体经验制作原型。脚本利用文字和图片，向观众叙述虚构的故事，描述可能的事件。除了为实物、虚拟项目等制作原型，原型制作还可以在更抽象的领域应用，就是企业策略制定、产品策划、以及公司组织等等。Stiles说过“ Strategy models help strategy developers by making strategy visible and by keeping track of the complexity of interacting relationships that our minds cannot.”(stiles,2006)
三 原型构建的弊端
任何事物都有两面性，原型构建也不例外，具备好处的同时也存在缺点。虽然原型构建降低了、转移了一部分设计风险。但是它依然是一种预测可能的工具，不能为产品的成功提供百分之百的保证。除此之外，设计前期，涉及的参与用户数量较少，也只能反映一部分人对设计的想法。所以，我们还是要看到它的局限性。但是也不必因此而全盘否定，通过与其他工具结合使用，依然可以为产品设计的成功发挥重要作用。
四 原型构建在设计中的应用
设计调研作为设计前期的一个准备过程，为设计前期的概念提出和原型构建奠定基础。在设计调研阶段，设计师需要收集大量信息，包括：产品、用户、市场、使用环境等几个方面。通过产品调研，了解现有产品的特征、技术以及未来可能的发展趋势；通过用户调研，确定用户对产品的实际要求；通过市场调研和使用环境调研，获得关于产品和用户潜在的和隐藏的信息。
通过对调研信息进行提炼总结，下一步就进入到了设计前期——设计概念的提出和原型构建。在设计前期，设计师可以根据已知信息，提出尽可能多的设计概念，以及可能性，并通过构建原型，将想法传递。通过设计师、用户、工程师等对原型构建的反馈，针对错误，我们可以立马改正，进行新想法的探索；得到认可，我们则可以进行更深化的设计。构建原型时，我们可以像IDEO的设计师一样，利用手边合适的材料。有时候一张白纸，一支签字笔也许就可以制作一个简单的但包含创意的原型。下面以儿童英语学习产品设计实践为例，来具体说明原型构建的运用和制作：为了从小培养孩子外语素质，许多小学都开设外语学习的相关课程。与此同时，父母对外语教育也格外重视，通常会为孩子购买各种英语学习产品、报名各种外语辅导课程。但是，孩子在使用这类产品的时候，是否真的会获得想要的成效，这类产品是否真的适合孩子，针对这些问题，我们对外语学习产品进行了设计探索。
通过调研，我们得到7-8岁的孩子喜欢在玩中学，对以往死记硬背的方式十分厌恶。了解到用户的需求，并整合多方资料，进行分析总结，最终结合英语学习这个主要概念，进行想法发散，形成了以下设计概念——翻牌、电子赛车、英语连连看、catch it。这里主要用翻牌的想法作为原型构建的实例。为了验证设计想法和创意是否真正符合目标用户的需求，学生们便开始着手将确定的概念制作成原型。
根据翻牌的想法，根据图3所示的流程构建原型并利用原型与用户沟通。最初用白纸、剪刀和马克笔制作了第一个原型（图4左），在组内进行沟通，检验游戏形式是否有趣，以及是否符和用户的需求。发现问题后，小组成员针对出现的问题总结并进一步讨论，寻找解决方法和新的形式。待新想法确定后，便开始构建第二个原型（图4中）。这次制作完成后，小组成员找到用户，用原型构建与他们进行交流，检验游戏是否真的好玩，是否适合发展下去。经过几轮的尝试和改进，最后确定了翻牌的设计（图4右）。
五 总结和展望
在工业设计领域，原型构建的应用已经十分广泛，但在设计教学中其应用却十分新颖。在以往的教学中，我们采用软件制作的三维草模，进行设计沟通，许多同学在制作上花费大量时间，但效果上却事倍功半。而在此次设计实践中，通过构建原型，其制作简单快速、具象直观的特点，使得学生们在沟通、交流、以及理解上更为准确有效。并且原型的应用，也提高了学生的设计表达能力和设计创新能力。除此之外，让用户融入设计，让学生与用户直接沟通，获得反馈和潜在信息，对培养学生关注用户，为用户设计也起到了积极作用。通过这次的设计实践，学生们对原型构建，有了初步了解，为以后在企业中的设计打下坚实基础。最后，也希望学生们可以在设计实践中探索出更多更好的设计方法，为设计行业做出新的贡献。
参考文献
[1] According to Perry Mykleby, senior director of marketing, Gyrus ACMI, ENT Division, Diego tripled revenues in the powered instrument product segment.
[2] Change by design
[3] Subject by change
[4] The power of prototype
原型设计 篇7
近几年来,许多学者对基于广域通信的广域保护系统、站控集中式保护与测控系统进行研究,通过广域或全站信息进行区域性或站级的智能决策与控制[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。文献[2-3]研究了基于专家系统的广域后备保护算法;文献[4]提出了集合保护的概念;文献[5]研究了集成式保护,利用相邻线路或设备的故障信息,提供快速可靠的主保护和后备保护;文献[6]提出了一种区域集中广域后备保护系统;文献[7]提出了一种容错性高的广域后备保护算法;文献[8]研究了基于故障电压序分量分布的广域后备保护算法。但这些文献主要侧重于广域保护算法本身的研究。
国家电网公司以IEC 61850为依据制定的智能变电站技术导则[10]对智能变电站框架、技术规范作了较系统的描述,涉及站域控制、站间控制、区域集控新型系统的概念,但未给出具体的建模方法。从信息建模的角度出发,借鉴IEC 61850构造变电站级新型广域保护系统的研究尚不够深入和不成体系。
本文首先分析了变电站级广域保护系统的建模需求,提出了系统体系结构、功能需求描述、通信报文的规范化与扩展、Agent技术的适当运用等建模要素,构建了一种广域后备保护多Agent系统原型,进行了系统设计和多组仿真实验,以探索变电站级广域保护系统的建模方法。
1 变电站级广域保护系统的建模需求
智能电网的发展促使调度中心的部分决策与监控功能下放到智能变电站中。站控集中式保护、广域后备保护系统需要构造变电站层广域保护与监控设备,提出了新型变电站级系统建模需求。
这些新型系统的关键核心是广域(或站域)保护与监控算法,它决定了系统的优劣。站级广域保护系统要借助广域通信网络进行远程通信。目前,国内区域性环形同步数字体系(SDH)数据通信网逐步成熟,可承担广域通信任务,站内工业以太网也逐步得到运用。
从建模的角度讲,在掌握新型系统算法的基础上,了解系统在可靠性、快速性、通信延迟等性能的需求,需要对系统的体系结构与组成、工作流程、各设备的功能与模块、各设备之间的交互报文、通信协议及其扩展等进行分析与设计。
2 新型变电站级广域保护系统的建模方法
2.1 体系结构的选择
目前,广域保护系统的体系结构分为区域集中[6]、站域集中[2,5]、区域分散[3,7,11]3种结构。
区域集中结构由区域控制中心收集本区域内各子站的保护与开关动作信息,进行集中广域决策,再下发控制命令给子站执行,子站之间不需要直接通信。子站起到采集信号、上传保护与开关信息、接收控制信号等次级配合作用。
在站域集中结构中,站层主控设备集中站内的各模拟信号和保护元件以一定的策略加强各保护之间的配合,提高了全站保护性能,加速后备保护动作时限,站控设备起主导作用,但其仅限于在变电站内部。
在区域分散结构中,站层广域保护设备利用通信网络收集本站和相邻站的保护元件与开关信息进行广域决策,与相邻站广域保护设备对等协商与联合决策,无需一个集中式控制中心,容错性较强。
在构造广域保护系统时,应根据其性能要求和具体算法,选择一种合适的体系结构。
2.2 系统功能的需求描述
首先需要对系统的核心算法进行分析,然后剖析和分解各子功能及其任务,了解系统的工作流程、各功能模块的任务、各模块之间的通信报文及其触发时机等。对系统功能的描述可包括:(1)功能描述;(2)功能分解到各设备的各模块及其任务;(3)功能的启动条件;(4)各模块内部的处理流程、状态转移、彼此之间的交互过程(通信报文、交互时机等);(5)功能的输入与输出;(6)性能要求,包括运行时间、通信约束(传输延迟约束、丢包率等)。
2.3 站内及站间通信报文的规范化与扩展
广域保护系统除站内通信外,还需要调度中心与子站之间、各子站之间的通信。遵循变电站自动化通信协议IEC 61850,可实现站内各设备间的相互通信。新版的IEC 61850允许站间通信。广域保护通信可采用将请求/应答(客户/服务器)与通用面向对象的变电站事件(GOOSE)(发布/订阅)相结合的传输方式,保证保护与开关动作、元件故障等报文能被快速地传递到目的地,同时可满足索要相关保护元件、相关故障情况等通信需求。
对广域保护中IEC 61850未定义的对象、数据及其属性可进行扩展。例如:为线路广域后备保护定义一个扩展逻辑节点;设置状态信息数据,如Str(线路广域后备保护已启动)、Op(发跳令跳开本地断路器)、Fault(本线路故障,需扩展)等。广域决策模块做出决策改变它们。当本地保护启动、诊断本线路故障时,向协作者推送保护元件、线路故障等GOOSE报文(如本线路故障Sub1/LD1/PWAL1.Fault.general),或采用调用协作者服务接口GetDataValues向其索要保护元件、元件故障状态等广域信息。
2.4 适当运用Agent技术构造系统的方法
Agent技术具有自治性、主动性、协作性等,各子系统并行工作、自我感知与判断,通过协商与竞争完成系统功能,适于构造分布式系统[10,11,12]。
对于变电站级新型广域保护系统,在运用Agent技术时要区别对待。区域集中结构的系统不太适合采用Agent技术,而需要多个区域决策设备协同的区域分散后备保护系统可考虑采用Agent技术,因为各站级广域保护设备并行工作,都有一定的决策能力,同时强调各站级广域保护设备之间广域协作、广域保护设备与保护智能电子设备(IED)之间的站内协作。
本文认为广域保护Agent较通用的结构如图1所示。
图1中,广域保护Agent内部分层,主要有广域决策、协作域维护和通信三大部分。协作域维护部分负责构造本Agent的协作者(或协作小组)成员静态信息,根据对自身、通信链路的检测,根据协作者退出、故障、恢复等运行状态,动态调整协作域信息。通信部分根据广域保护语义,提供专门的接收与发送消息接口,为遵循IEC 61850协议通信,需要构造相应的逻辑节点和逻辑设备对象,帮助封装和发送请求服务与GOOSE等报文。广域保护系统中不同类型的Agent可根据算法调整其结构和功能模块。
对于新型变电站级广域保护系统,可采取传统建模手段(如流程图等)进行描述。如果运用Agent技术,采用在面向对象发展起来的面向智能主体(agent-oriented,AO)技术建模[12]。Agent被看做主动型复合对象或个体。以Agent为单位,采用用例图捕捉系统的业务功能、交互情景,采用包图、类图刻画Agent及其所含对象之间包含、继承、依赖、关联等静态关系,采用状态图、时序图、活动图、协作图等描述各Agent之间交互、内部状态转换及处理流程。包图表示Agent包含的对象、边界及对外接口;类图表示各Agent及其内部对象之间的关联关系;状态图表达Agent内部状态转移过程;时序图表达Agent之间时间轴上的交互过程;活动图与协作图描述Agent内部处理流程及其与其他Agent之间的消息传递过程。
3 原型系统设计
3.1 广域后备保护算法概述
本文采用文献[9]提出的广域后备保护算法,其主要思路是利用线路两侧距离Ⅰ段和Ⅱ段保护元件、方向保护元件、相邻线路的方向元件及其故障状态等广域信息判断线路是否故障。利用线路两侧保护元件,计算各动作因子之和,得到综合判断值,将线路判为正常、故障、疑似和特殊4种状态。对于特殊状态,收集该线路两侧各相邻线路两端的方向元件,计算相邻线路方向元件对本线路故障的综合确认值CF1和CF2,如果CF1>0.5且CF2>0.5,则本线路被判为疑似状态。对于疑似状态的线路,收集所有相邻线路故障状态信息,用3条判据确定其为故障或正常。
3.2 系统的体系结构与组成设计
在每个变电站中,广域保护系统包括站控层的站级区域保护决策设备(RDD)和间隔层的各保护IED两层。RDD包含一个区域保护决策Agent(RDA)、为检测本站所连各线路故障的线路广域后备保护决策Agent(LDA)、母线决策Agent(BDA)等。根据3.1节算法,针对IEEE 14节点系统(见附录A图A1),设计一种区域对等分散协商变电站级广域后备保护系统,其体系结构如图2所示。其中,LDA15_9为一个小组协商的启动者和决策者,图中阴影部分为其协作小组成员。
各变电站RDA之间进行对等协商,它负责转发本站保护IED发送的保护与方向元件、其他变电站RDA发送的保护元件、线路故障状态等广域信息给相关LDA,采用一定策略启动因保护拒动尚未启动的LDA,定时检查变电站对外通信状态。每个LDA专注于相应线路故障的广域决策。为每个LDA构造一个Agent小组,协作者包括本站该线路对应保护IED、本站与相邻变电站RDA、对侧变电站中该线路LDA及其保护IED、相邻站中相邻线路LDA及其保护IED。同一线路两侧LDA可交换对该线路的判断结果。LDA是本小组广域后备保护的发起者和决策者。保护IED不被当做Agent。
一旦有故障发生,有保护启动的保护IED会主动上传其保护动作给RDA。RDA接收本站或对侧保护IED的距离保护与方向元件,转发给相应的LDA,启动后者。LDA按照算法及其策略处理各广域信息、检测故障。
3.3 各Agent的设计
采用AO技术设计RDA,LDA和保护IED。区域对等广域后备保护多Agent系统的包图与类图设计如图3所示,它表明各Agent之间的关联关系。
RDA的结构遵循图1,包括接收、发送消息(发送给本站IED或相邻站的RDA,与LDA有区别),转发消息给相关Agent或IED,启动未启动的Agent,跳闸失灵处理,对与其他RDA、与本站IED通信链路的状态检测(以发现通信中断与延迟情况)等模块。在RDA接收消息模块中解析消息后,通过构造的RDA小组成员矩阵、小组成员可响应消息矩阵来检查是否是其小组成员发送的合理消息。
LDA具有休眠、启动、获得检测结果、正常、故障、疑似、特殊等工作状态,根据广域保护算法可确定它们之间的转换条件。根据电网结构与保护原理,构造协作域模块以确定Agent的协作域成员。
LDA的内部结构及其与RDA的协作关系如图4所示。
为了减轻LDA的通信压力,LDA不直接对外通信,而是通过调用RDA的发送消息接口,由后者组织符合通信协议的报文,完成与站内外通信传输。RDA中的本地与广域保护元件、决策结果与启动LDA、通信检测结果等消息都通过LDA的接收消息接口传给LDA。这样LDA能专注于线路的广域保护决策。
保护IED主要负责将其保护元件信息上传给本站RDA及对应的LDA,并接收后者的跳闸命令。
3.4 线路故障判别中的协作策略
对于保护拒动、保护设备与通信失效等异常情况,广域后备保护算法仍予以容错性考虑。
1)有关通信中断的处理。通信中断或失效是指RDA未收集到(或未按时间约束收集到)某相邻站的广域信息。依据本文算法,当本站中某线路处于特殊状态时,如果通信故障收集不到该相邻站的方向元件,可将其置为0,则相邻线路的CF<0.5,本线路转为正常线路;当某线路被判为疑似故障时,如果收集不到某相邻线路的故障信息,也将其置为0,认为相邻线路无故障,仍能继续判断故障。
2)启动未启动的Agent策略。当某条线路两侧保护同时失效,两侧的保护信息全为0,此时线路两端的LDA均不能够启动决策。这里采用一种启动策略:当某母线上所连接的线路中有2/3以上的LDA已启动,则将启动剩余未启动的LDA。这样,当线路两侧保护单元同时失效时可通过相邻已启动的LDA来启动该线路两侧的LDA。
3)对协作域成员及其运行数据的动态维护。LDA在运行中根据RDA对通信链路的通信状态定时检测结果,将发生通信中断或故障的协作者的参与状态定为暂时故障,设其相关广域信息为默认值,广域决策暂不需等待其信息。对处于检修与已跳闸断路器对应的保护Agent,从协作域中暂时去除。3种典型情景下各Agent之间的交互过程分析见附录B。
4 广域保护多Agent系统仿真与案例测试
本文在电力和通信同步仿真(EPOCHS)平台[13]上搭建了IEEE 14节点系统模型,构造了沿电网铺设的SDH网及站内局域网的通信模型,完成了该广域后备保护多Agent系统中RDA,LDA和保护IED的仿真设计。以下案例均设故障发生在线路L15靠近母线Bus9一侧K1处。
案例1:假设线路L15两侧保护单元IED29和IED30距离保护均未动作,方向元件均正常动作。
根据本文算法,LDA15_9首先判断L15为特殊状态,然后通过RDA109进一步收集L15两侧各线路两端的方向元件,将L15判为疑似状态,再收集与比较各相邻线路的故障状态(均为正常),最后正确地判断L15为故障线路。
案例2:正常线路的保护发生误动。如IED28与IED16的距离Ⅱ段保护误动,IED28的方向元件反向(由母线指向线路),发生误动。
LDA9_10首先判断L9为特殊状态,再收集L9两侧各线路的方向元件,得到CF1=0.5,CF2=0.75,将L9转为疑似状态。同理,L14被LDA14_9判为疑似状态。LDA15_9将L15判为故障线路。当LDA9_10收集到L15为故障线路的消息后,将L9由疑似转为正常状态。同理,L14也由疑似转为正常状态。这样,正常线路的保护误动不会影响对故障线路的判断。
案例3:故障线路和正常线路均有保护拒动,如IED22和IED30的方向元件均拒动。
首先L12和L15分别被判为特殊和疑似状态。LDA12_9收集L12各相邻线路上的方向元件,计算得到CF1=0.5(Bus9侧)、CF2=0.6(Bus5侧),判断L12为疑似状态。由于L12和L15均为疑似,LDA15_9对其综合判断值进行比较,发现L15的综合判断值大于L12。因此,判断L15为故障线路,L12为正常线路。
案例4:故障线路和正常线路有多个保护误动,如IED22和IED30的方向元件均反向(由母线指向线路),IED29的方向元件也反向。
L12,L14,L15分别并行被判断,都由特殊状态变成疑似状态,并具有相同的综合判断值,但由于L15中启动的距离保护元件最多,因此L15被判断为故障线路并先予以切除,其他线路被判断为正常。待L15切除故障后,再根据保护启动情况重新进行广域决策。这样,及时判断出了故障元件,并缩小了停电范围。
5 结语
本文较系统地研究了变电站级新型广域保护系统的信息建模方法,并以一种区域分散对等协商的变电站级广域后备保护为例,设计了多Agent系统原型。多组案例测试结果验证了该系统设计的合理性,能够正确地检测与切除故障元件,具有较高的容错性。多Agent技术的运用提高了系统的分布处理与容错能力。这些工作为今后智能变电站相关系统的研究提供一定的参考。
摘要：在阐述变电站级广域保护系统建模需求的基础上,较系统地研究了新型广域保护系统的信息建模方法,分析了系统体系结构、功能设计、Agent技术的适当运用、通信报文的规范化与扩展等要素。以一种区域对等协商变电站级广域后备保护系统为例,对体系结构、各Agent技术、交互情景进行了原型设计与分析。通过多组仿真实验验证了其合理性。
原型设计 篇8
概念设计是产品设计中最关键、最复杂、最具综合性、决定性和和创造性的阶段, 其重要性体现在两个方面:首先概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率等, 此外, 据有关资料显示, 虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%, 却决定了产品总成本的70%。而且详细设计阶段很难甚至不能纠正概念设计阶段的设计缺陷和错误, 它严重影响到产品设计与开发。
快速成型是利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模型数据, 不借助其他工具设备, 迅速而精确地制造出该产品, 集中体现了计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具, 成本既高又费时间。一个比较复杂的零件, 其加工周期甚至以月计, 很难适应低成本、高效率的要求。快速成型能够适应这种要求, 因此是现代制造技术的一次重大变革。
为此本文提出将快速成型技术与机械产品的概念设计结合起来, 在产品的设计初期的概念设计阶段就能够在尽可能少的时间内得到产品的雏形, 将大大有利于对方案进行验证和改进, 并产生更合理方案。这些无疑将大大减少产品在后续的设计阶段存在的缺陷, 使整个设计过程更加趋向合理。
2 产品的概念设计方法
2.1 产品设计的设计程序
关于产品的设计过程和模型国内外已经有很多的论述, 文献[3]将其归纳为主要的三种方法:一是Pahl和Beitz认为:机械设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计等四个阶段。二是Koller认为:机械设计分为产品规划、功能设计、定性设计和定量设计等四个阶段。三是邹慧君教授提出:机械设计分为产品规划、方案设计、详细设计和改进设计等四个阶段。并提出在产品的设计的过程中主要重视的是功能和定性设计。
2.2 产品的概念设计方法
产品的设计过程可以概括为两步, 即:概念设计和构型设计。而其中概念设计的目的是制定出方案。当前, 关于产品的设计方法和概念设计方法已有很多种, 当工程师面对一项计划时, 经验是产生概念设计的最佳方法。没有经验的工程师可以从传统的理性化方法出发来解决问题, 如利用在表一种所列出的方法。尽管关于应用于方法概念设计的方法众多, 这些方法大多是理性化的方法。
3 计算机辅助概念设计
近年来, 随着计算机图形学、多媒体技术、虚拟现实技术的发展以及CAD/CAM应用的深入, 现代产品概念设计理论与技术的研究有了长足的进步。计算机辅助概念设计 (computeraided conceptual design, CACD) 已成为CAD/CAM和CIMS领域的一个研究热点。
CACD是CAD领域的一个重要分支。它涉及设计方法学、人机工程学、人工智能技术、CAD技术以及认知与思维科学。CACD系统是一种辅助性的设计工具, 随着功能的逐步强大, 它必然越来越受到概念设计师的欢迎, 而在概念设计过程中最终替代传统的CAD系统。
传统的CAD系统虽能产生复杂、精确和完整的三维造型, 但由于其本身并不是为概念设计而开发的, 同时缺乏设计方法学的支持, 没有体现概念设计的创造性过程。另外, 它存在许多约束限制, 不允许快速输入和再现不完备的概念造型, 从而导致其基本上是一个在设计方案基本定型之后的概念化 (草图化) 绘图工具, 而非辅助设计工具。针对上述情况, 产生了CACD系统。其根本目的就在于能有效支持产品的创新设计。
目前, 世界上大型的CAD/CAM/CAE软件系统, 如Pro/Engineer、EDSUnigraphics、EU-CLID、Autodesk、Solidworks、Alias、Softimage等, 都提供了有关产品早期设计的系统模块, 称之为工业设计模块、概念设计模块或草图设计模块。
4 快速成型技术实现概念方案
4.1 快速成型技术
在机械工程中, 快速成型技术是建立原型来验证相关的设计是否成功。验证“成功”的设计有很多的方面, 包括:正确的外形和尺寸, 足够的强度等等。不同的原型类型需要回答这些不同的问题。快速成型的领域已经发展成为自动的系统, 即可以将计算机实体模型转化为三维人造物, 不管结构多么复杂。因此该技术也叫做“分层加工”或者“实体的任意制作”。
传统的零件成型方法是利用模具或刀具使材料成型, 快速原型/零件制造技术则利用激光等物理手段, 向用户提供物理原型, 快速修改设计方案, 从而大大减少了新产品开发前期的时间和费用。不受零件几何形状的限制, 能够制造出常规加工技术无法实现的复杂几何形状的零件。在机械制造、航空航天、汽车、建筑、医学、美术、考古等众多领域的应用越来越广泛, 图1为用RP技术制作的汽车模型。当制作的模型较大时可以分割成几个部分分别加工然后再将其粘结起来。图2为一较大零件分割为可用RP技术制造的零件示意图。
一个快速成型系统包括计算机辅助设计系统、自动处理单元和自动制作机, 如图3所示。并且整个过程的接口在于CAD系统中三维模型的输入, RP系统接受Stl和.iges文件。而目前的很多的CAD三维软件都具有实现这些文件的功能, 如pro/e和AutoCAD等。在1996年底的统计中, RP所使用的软件在前几位的分别是:Pr/E (58%) , UngraPhy (20%) , SDRCI-DEAS (12%) , Computervision (9%) , CA-TIA (6%) , AutoCAD (4%) 。而目前这些软件在国内的也有一定的使用和普及程度, 一些高校的相关专业还开设了相应的课程, 这也大大有利于快速成型技术的推广和普及。
4.2 利用RP技术实现产品的制作
当前快速成型技术在机械中主要用于制造模具和金属零件, 由RP直接做出注塑模等, 大量应用实例表明, RP技术缩短产品开发时间、降低开发成本的效果是极其明显的。例如美国Pratt&Whitney实验室于1994年制造了2000个铸件, 按常规方法约需700万美元, 而用RP方法, 只用了60~70万美元, 生产时间节约了70%-90%。
前面提到在产品的概念设计中一般不进行具体设计, 但对于在概念设计阶段产生的致命错误将会直接影响到产品以后的设计阶段以及产品本身, 特别是对于在创新设计中产生的多个方案的选择, 实际模型将更具有说服力。虽然RP技术有一定的制作费用, 会增加产品在概念设计阶段的费用, 但是概念设计决定了产品总成本的70%。因此, 从整个产品来说是有利的。
4.3 机械产品制作实例
在机械概念设计中产生的原始方案一般比较简单, 一些方案干脆由构件和运动副组成。如图4 (a) 为Stewart并联机器人的结构简图。其包括了六条支链, 每条支链包括了两个球面副和一个移动副, 机构整体自由度为6。机器人中的球面副利用传统的加工方法相当困难, 而机器人整体用RP技术制造, 则简单了很多, 只需要提供相应的三维实体模型, 便可以在快速成型机上完成, 图4 (b) 为用RP技术加工的机器人模型图。
利用RP技术加工模型的优点不仅在于加工普通制造方法无法实现的模型, 对于一些常用件来讲也有其独特的优势, 在概念设计阶段, 方案往往需要反复的修改, 而普通加工技术需要大量的时间, 但RP技术则可以大大减少模型的加工时间, 而且目前很多的三维软件绘图都是参数化的, 如Pro/e, CA-TIA等, 因而可以非常方便地进行修改。另外, 还可以加工一系列的带有运动副的构件和相应是连接件, 由于产品的概念设计并不要求具体的参数, 因此可以将其广泛应用与多个产品的设计中去。技术人员可以对所设计的机械装置方案进行任意的组合和创新, 使整个设计过程更加直观有效, 并且将大大推进机械产品概念设计的模型化进程。
5 结语
随着CAD与CAM结合的不断紧密, 产品的开发周期将大为减小, 因此也对产品初期的概念设计提出了新的要求。将先进的RP技术应用于概念设计中方案的实现无疑将利于整个产品的开发, 使概念设计更加趋向合理。虽然增加了产品在概念设计阶段的费用, 但从整个产品的设计的过程来说是有利的, 并且将大大减少产品实现阶段的费用。
参考文献
[1]关立文, 黄洪钟, 赵正佳等.机械产品概念设计:综述与展望[J].机械设计.2001 (8) :1-9.
[2]邹慧君, 汪利, 王永石等.机械产品概念设计及其方法综述[J].机械设计与研究.1998 (2) :9-12.
[3]孙守迁, 包恩伟, 陈蘅等.计算机辅助概念设计研究现状和发展趋势[J].中国机械工程, 1999, 10 (6) :697-701.
[4]潘云鹤.智能CAD方法与模型[M].北京:科学出版社.1997.
[5]黄树槐.快速原型制造技术的进展[J].中国机械工程.1997, 8 (5) :8-12.
[6]檀润华, 王庆禹.产品设计过程模型、策略与方法综述[J].机械设计, 2000 (11) , 1-4.
原型设计 篇9
对现今各类产品的人机界面 (HMI) 来说, 可用性是一个衡量其性能的重要指标。在可用性的评价方法中, 最常用的有Card S K的GMOS模型法、焦点小组法、问卷调查法等。这些评价方法在产品开发过程中都处于产品原型之后或迭代设计中, 如果产品原型在最初设计时就存在较大缺陷会给设计的评价及改良带来很大困难。如果在产品原型设计之初就对HMI系统作出合理的优化无疑将会对产品开发起到积极作用, 本文将以此为重点, 以立体车库为例作出分析。
二、立体车库及其可用性
随着国内汽车保有量的快速增长, 停车面积不足导致立体车库在小区或公共场所的普及率迅速上升。关于立体车库HMI的可用性设计, 在之前已经做过一些相关研究, 这些研究的方法是对现有车库HMI的可用性进行评测, 然后再运用FAHP等方法寻找可用性问题出现的主要原因。但在实际的操作过程中, 一些可用性方面的问题会因为已有HMI硬件性能的限制很难得到改进。因此, 在设计之初就提出在可用性指标上可行的系统设计方案是非常重要的。
三、立体车库HMI的FSM描述方法
在设计HMI系统时, 首先要以立体车库的用户任务为基础对其进行描述, 从而得到整个系统的抽象结构, 再通过此结构进行具体界面系统的定义及任务过程的规划。Thimbleby H曾使用矩阵和Makov模型对HMI进行描述来研究已有系统中的可用性设计问题。在本文中将采用有限状态自动机 (Finite State Machine, FSM) , 以触摸屏作为立体车库HMI硬件的前提下对系统进行描述。
(一) Finite State Machine。FSM是一种表示有限状态及状态之间执行和转移的模型描述工具。状态机理论最初应用在数字电路设计领域, 因其简单实用的特点, 后又在软件开发等领域得到了广泛普及。
在HMI系统模型的描述中, 可将其视为一个FSM模型。将HMI中不同的显示内容视为各种状态, 将用户的操作行为视为执行动作。比如一个简单的系统任务只需要一步操作, 但会因用户的操作是否正确而让机器进入两种不同的运行状态。那么这个HMI系统就具有3种基本状态, 或者说3个基本界面, 分别为待机状态、运行状态和错误状态, 命名为状态1、状态2和状态3。而用户在人机交互的过程中操作行为会出现三种形式, 操作正确或操作错误和返回待机状态, 分别命名为动作1、动作2和动作3。在HMI的3种状态中根据用户动作的不同会相互转换。那么这个简单HMI系统的描述如图1所示。
通过FSM状态图可以确定HMI所需界面的数量及内容, 动作可以确定HMI页面中操作信息的设定, 而特定任务中可输入的动作数量可以对单个HMI页面内容的信息量作出评定, 进而再对整个HMI系统进行优化。
(二) 立体车库HMI系统的FSM模型。通过上述FSM的描述方法建立立体车库HMI的模型。
1.立体车库的任务分析。FSM模型是建立在用户所需要执行任务的基础上的。使用立体车库的用户除一般停车用户外, 还有维护人员和厂家的技术人员。在这里只以一般用户的任务为例进行分析。根据企业要求一般用户的任务主要有4个:一是刷IC卡取车;二是手动取车, 需要用户分别输入车位号及密码;三是修改密码, 任务过程相对复杂, 除输入车位号及密码外, 还需要输入两次新密码;四是IC卡注册, 需要先输入车位号, 再输入密码, 之后分别执行两次刷卡操作, 分别注册主卡及副卡。
2.立体车库HMI的FSM模型。在确定一般用户的任务流程后, 建立各个流程中所需要的主要状态。如以手动取车为例, 用户要正确完成此项任务需要从主页面出发, 经历输入车位号, 输入密码和取车完成4种状态才能完成操作。在这个过程中4个状态经历了3次转换, 将各个状态之间的输入输出关系用箭头的方式连接起来, 可确定各个状态之间所需要的操作信息。之后再考虑在状态转换过程中用户可能操作错误的情况, 添加相应状态, 并与其它状态建立输入输出关系。将4项任务流程的状态及联系都完成后FSM状态图如图2所示。
图中通过对任务的分析共列出24个状态, 及7个动作。在7个动作中由于几种用户输入的情况只需要一组数字输入操作图标, 因此在HMI上归为同一种动作。而实际操作中状态的转换部分需要系统自行判定的动作及计时的自动返回动作, 由于并不需要在HMI中表示, 因此未标示在图中。
四、HMI系统的优化
在完成立体车库HMI的状态图后, 虽然能得到24个状态即24个界面的内容, 及每种状态所需要的操作信息。但由于此FSM模型只是考虑到各种可能发生状况的一个基本模型, 以此所建立的HMI系统却并不一定具备有较好的可用性。因此需要对其进行分析改进以得出最优结果。
对FSM模型的优化基于可用性的基本原则, 主要从两方面进行。
第一个方面是每项任务的步骤数, 对于像立体车库这种公共设施来说, 如果任务步骤过多是不合适的。在此基础上对4项任务各自的状态转换过程进行分析, 如表1所示。
从表中可以看到后三项用户任务步骤有些多, 可将一些界面状态进行整合。根据实际使用情况, 将状态4和10, 状态6和12, 状态16和20、状态8和14以一种界面状态表示出来。这样分别将任务步骤进行缩减, 而各种输入错误的情况仍由系统进行错误类型判定进入相应的状态界面。
优化的第二个方面为单个状态的输入动作数量, 如果单个状态中输出动作过多也就意味着这个界面中必须有较多的输入操作信息, 如果存在不合适的操作信息会让HMI的可用性下降。另外, 在各个状态之间是否需要建立联系以提高便利性也是需要考虑的因素。本例中各种状态下的动作信息均小于4, 因此不作修改。
在优化完成后, 可根据状态图所确定的界面数量、内容及每个界面中所需要的操作信息进行系统的原型开发。
五、结语
本文以FSM为基础, 以立体车库为例, 提出了一种HMI系统原型的设计方法。其优点在于在产品原型开发之前即通过FSM的优化模型得到可用性较高的界面系统关系及信息。这种方法能够让HMI在原型阶段具有较高的可用性, 尽可能避免了在测试中由于原型可用性不高而导致的反复修改。但在模型优化方面仍存在不足, 后续研究中应尝试导入更加客观的方法进行调整。
参考文献
[1]Card S K, Moran T P, Newell A.The psychology of human computer interaction[M].New York:Laurence Erlbaum, 2003
[2]付翠玉, 关景泰.立体车库发展的现状与挑战[J].机械设计与制造, 2005
[3]张东方.基于FAHP的立体车库人机界面可用性评价方法[J].机械设计, 2014
[4]张东方.影响立体车库HMI用户主观满意度的可用性因素分析[J].轻工科技, 2014
[5]Thimbleby H W.User interface design with matrix algebra[J].ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 2004
原型设计 篇10
工业控制系统是指由计算机与工业过程控制部件组成的自动控制系统。工业过程控制部件对实时数据进行采集、监测,在计算机的调配下,实现设备自动化运行以及对业务流程的管理与监控,其特点主要表现在数据传送的实时性、数据的事件驱动及数据源主动推送等。随着网络技术的发展,将Web技术与传统的工业控制系统相结合,构建基于Web的工业信息监控系统是工业控制领域发展的方向之一[1]。然而,基于B/S架构的Web技术一般采用HTTP协议,服务器端的数据变化信息无法主动发送到客户端,而是需要客户端主动请求才能获得新数据。这一特性显然无法满足工业控制应用对实时性能的高要求,在很长一段时间内制约了Web技术在工业控制领域的发展。
目前在Web上实现实时应用多采用轮询方式。轮询是在特定的时间间隔内由浏览器不断地对服务器发出HTTP请求,然后服务器返回最新数据给浏览器。然而HTTP请求的头部很长,其中包含的数据却可能很少,这样会占用许多带宽和服务器资源。而且数据源产生变化数据具有不可预测性,频繁地轮询必然带来大量不必要的请求,更加剧了无谓的消耗。改进的技术是长轮询,即服务器会接收浏览器的请求并将连接保持在打开状态直至到达预设时间,在连接开启期间,服务器每收到一个通知,就会向客户端发送一个相应的消息,这种方式与传统轮询方式相比并没有本质上的区别。更接近实时通信要求的流解决方案则会接收浏览器的请求并无限期地将连接维持在开启状态,但由于流仍是封装在HTTP中,防火墙和代理服务器可能会对响应消息进行缓冲从而造成时延,当检测到缓冲时,大多数流解决方案仍会回退到长轮询方式,而如果利用TLS(SSL)连接来保护响应不被缓冲的话,每个连接的创建和清除则会消耗更多的服务器资源[2]。
总而言之,目前所有基于Web的实时应用实现方式都会涉及HTTP请求和响应,其中包含有大量额外的、不必要的报头数据,会造成传输延迟。最重要的是,全双工连接需要的不仅仅是服务器到客户端的下行连接。为了在半双工HTTP的基础上模拟全双工通信,目前的许多解决方案都使用了两个连接:一个用于下行数据流,另一个用于上行数据流。这两个连接的保持和协作也会造成大量的资源消耗,并增加了复杂度[2]。
1 Web Socket方案
Web Socket是HTML5提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通信的网络技术。作为HT-ML5中一个非常重要的新特性,它的存在可以允许服务器与客户端、浏览器之间实现双向连接,这个连接是实时的,可以实现数据的及时推送,并且该连接持续开放直到明确关闭它为止。在HT-ML5的Web Socket API中,浏览器和服务器只需要做一个握手的动作就可以将HTTP协议升级到Web Socket协议,由此便产生了一条能够直接互相传送数据的快速通道。
与长轮询和流解决方案相比,HTML5的Web Socket定义了一个全双工的通信通道,其底层仍采用TCP/IP连接,通过使用标准HTTP端口(80和443)进行通信,以单一的套接字在Web上进行操作,大幅降低了不必要的网络流量与延迟,这从根本上打开了Web技术应用于工业控制系统的实时性能瓶颈[3]。此外,HTML5的Web Socket不需要安装新的硬件,不要求工作网络开放新的端口,在浏览器与Web Socket服务器之间也不需要任何额外的中间服务器(防火墙、代理或反向代理服务器及负载平衡路由器等),只要服务器和客户端双方都理解Web Socket协议,Web Socket连接就可以顺利地建立。这一特点使得工业控制系统不再依赖客户端软件,只需要支持HTML5的浏览器,便可以在网络中的任意节点接入系统,大大提升了工业控制系统的可扩展性。
根据HTML5 Test网站的测试数据和维基百科的收录,包括Maxthon (3.3.8)、Chrome (19)、Firefox(13)、Safari(5.1,)、Opera(11.0)在内主流浏览器均已支持Web Socket协议[4];微软2012年2月29日发布的IE10用户预览版中,也已经支持了Web Socket API[5]。可以预见,在不久的将来,几乎所有主流的浏览器均会提供对Web Socket的支持。
2 从C/S到B/S转换
就工业控制系统中常见的电力监控而言,其采集数据流为:前置子系统将采集到的开关带电状态数据预处理后转发给应用服务器,应用服务器经运算再推送到各个客户端的HMI界面上,同时存入实时数据库供应用模块调用;其控制数据流为:客户端HMI发送用户的控制命令给应用服务器,由应用服务器转发给前置子系统,再将控制命令打包以消息的形式下发至被控设备(图1)。
在传统工业控制系统的C/S架构中,数据发生变化时通过Socket由应用服务器主动将发生变化的新数据推送到客户端HMI界面上;在远程控制改变设备状态时也是通过Socket将控制命令由客户端HMI发送到应用服务器。为了用B/S架构实现原先由C/S架构实现的实时通信,需要在应用服务器端创建一个Web Socket Server,监听HTTP的80端口,在收到浏览器连接请求并建立连接后,如果浏览器发起升级到Web Socket的请求,则服务器发出回应,实现“握手”。下面分别给出B/S架构工业控制系统原型在服务器端和浏览器端的实现。
2.1 服务器端
在服务器端和浏览器端之间建立Web Socket实时全双工通信通道。由于HTML5版本仍在修订与完善中,以Web Socket协议草案76为例,其服务器端握手过程的Python实现为:
连接建立后,可以根据应用的需要在服务器端添加消息处理模块。笔者建立了一个广播推送模块和一个单播响应模块,前者用于实现服务器端的主动推送,将更新的设备状态数据实时地推送到各个浏览器;后者被动响应浏览器请求,用于将“所有开关的状态”反馈给发出“获取开关信息”消息的浏览器。
2.2 浏览器端
浏览器端实现主要包括图形绘制和消息处理两部分。
图形绘制可以通过SVG或者Htm15的Canvas元素实现。SVG由W3C制定,是一个开放标准,全称为“可缩放矢量图形”,是基于XML的用于描述二维矢量图形的一种图形格式。Canvas元素是HTML5的一个组成部分,用于实现画布功能。该元素可以使用浏览器脚本语言(通常是JavaScript)进行图形绘制,例如可以用它来画矢量图、合成栅格图,或者绘制复杂的动画和文本文字,这些图形将直接渲染在浏览器上[6]。笔者采用Canvas元素实现图形绘制。
在绘制工业控制系统中包含开关和母线的示意图后,需要为其定制消息处理逻辑和控制发送逻辑,前者响应收到的不同类型的消息,后者处理用户通过HMI发送的控制命令。本例中实现了4种响应逻辑,分别是:
a.实现传统工业控制系统中的报警窗和事件记录功能,将接收到的消息内容打印出来;
b.如果消息类型为“变位”,根据收到的开关状态数据改变图形上的开关颜色,以反映其带电状态(红色为带电,灰色为不带电);
c.如果消息类型为“报警”,弹出包含报警信息,且覆盖HMI界面的窗口,实现传统工业控制系统中的推画面功能;
d.如果消息类型为“窗体控制”,执行远程关闭客户端窗口操作,实现传统工业控制系统中的远程管理功能。
控制发送逻辑较为简单,只要将控制命令组织成受控设备能够识别的命令格式再发送出去就可以了。
图2为B/S架构工业控制系统原型的Web页面示例,图2a、b中的浏览器分别运行在不同的客户端设备上(支持桌面设备和手持终端),均与服务器通过Web Socket连接。图2a中的控制界面可以通过发送满足“开关编号:颜色”格式的消息控制开关带电状态,或者发送报警信息,也可以发送远程关闭其他浏览器的控制命令。服务器接收到以上指令后,向其他终端广播。图2b中的显示界面根据响应逻辑改变对应开关图元的显示色彩,或完成推画面、窗口关闭等响应操作。显示界面也可以向服务器发起刷新全数据的请求,服务器会向发起请求的浏览器传送全部开关的带电信息。与传统工业控制系统的消息总线机制相似,图中的控制界面和显示界面间也不存在一一对应的关系,并且可以将两者合并为同时包含显示功能和控制功能的工业控制系统HMI界面。
3现有工业控制系统的Web化升级
很多已经投入运行的工业控制系统或多或少都有Web功能的需求,在这种情况下推倒重来显然不具备可操作性,但可以通过增加一个通信接口的方式在现有监控系统和Web系统间架设一座桥梁,笔者在Web Socket服务端额外添加了一个面向一般Socket的消息处理模块,作为Web系统和现有监控系统间通信的接口。通过这种方式可以保持现有系统和Web系统在建设阶段互相独立,在对现有系统不产生任何影响的前提下实现Web化升级。
4 结束语
笔者设计实现的实时Web工业控制系统原型在继承了原有B/S架构系统分布性强、维护方便、开发简单以及成本低等优点的基础上,通过革新通信方式,增强了系统交互性、降低了网络通信量、提升了响应速度,达到了与C/S架构相当的效果。通过原型系统的开关信息采集和主动推送实验,证明了将B/S架构应用于实时监控系统中是切实可行的。未来的工作将重点关注受控设备的数量和网络复杂程度对Web服务端实时性的影响,对系统规模开展进一步研究。
摘要：传统的工业控制系统多采用C/S架构,Web技术难以发力的主要原因在于HTTP技术无法实现实时全双工通信。基于HTML5中Web Socket技术,设计并实现了基于B/S架构且能够满足工业控制应用实时性要求的Web系统原型,同时在此基础上给出了一种现有工业控制系统Web化升级的解决方案。
关键词：工业控制系统,B/S架构,实时性,Web
参考文献
[1]梁高永,杨正华.Web Socket的远程实时监控系统设计[J].吉首大学学报(自然科学版),2010,31(6):46—48.
[2]柳伯斯,阿伯斯,萨利姆,著,李杰,柳靖,刘淼,译.HTML5高级程序设计[M].第1版.北京:人民邮电出版社,2011:56—59
[3]吴晓东,王鹏.Html5的通信机制及效率的研究[J].长春理工大学学报(自然科学版),2011,34(4):159~163.
[4]Sights.The HTML5 Test[EB/OL].http://www.HTML5test.com/index,html,2012.
[5]维基百科.WebSocket[EB/OL].http://zh.wikipedia.org/wiki/WebSocket,2012.
原型设计 篇11
关键词：Arduino；传感器；可视化编程VVVV；交互原型；实验教学
0 概论
Arduino（圖1）是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型搭建平台，包含硬件（各种型号的arduino电路主板、电子元件和软件控制开发平台（Arduino IDE）。简单地说，其就是一块电路板，具有可供存储、编辑等处理的芯片和多个用于输出、输入信号的连接口——针脚（Pin）。Arduino的工作过程可以表述为：通过针脚连接不同的传感器捕捉外界信号通过针脚输入Arduino电路板；再通过之前上传到Arduino电路板的函数进行自动编辑；之后通过连接在针脚上的输出设备（有线或者无线的）把信号传递出去；从而控制如LED、麦克风、电机等电器元件，如图像信号、应用软件等数字信息。使用者可以在不需要了解过多电子技术知识与计算机编程语言知识的情况下，通过简单的练习，了解引脚连接的规律、函数的作用或可视化编程软件VVVV，便可以进行设计与产品开发原型制作。从某种程度来说，其更适用于艺术家、设计师利用其创作和设计互动类艺术作品、空间装置、工业产品等。
如图1所示，Arduino unn基础开发PCB板正反面，正面提供各种接入、输出和通讯端口。
Arduino于2005年诞生于意大利。作为教学实践，国外高校设计专业在教学中很早就引入了Arduino平台，作为学生设计作品呈现与评价的必要形式与方法。荷兰代尔夫特大学、德国施瓦本格民得专业设计学院（图2），早已在教学实践中系统地引入了Arduino交互平台，并将其用于交互设计教学中学生开展交互产品设计创作与最终作品表达的技术基础与手段。
1 产品交互原型设计课程
交互设计的设计规则中，原型设计是《设计方法学》的核心内容。该课程主要面向产品设计专业和信息交互专业方向3年级以上的本科教学，并作为专业实践课程而设置，共60～80课时；主要培养学生在产品设计课程中使用Arduino开源电子平台，真实模拟产品人机交互概念设计的能力；培养学生在智能产品设计领域，对于服务设计、用户体验设计、交互设计等的概念表现和产品功能与人机互动行为等的形象化、表达和评估等能力。这是目前国际上交互设计领域主流的设计方法与评估设计手段；并且，培养学生对未来产品的前瞻性设计方法的学习与掌握，是其核心的专业实践课程。
南京艺术学院工业设计学院根据产品设计和信息交互专业方向教学内容的要求，以及目前国内艺术院校设计学科的特点，重新规划了课程的结构和授课方式，以适应艺术类学生学习和掌握偏向电子技术与计算机语言的必要的专业技能和知识。
在翻阅了国内外相关Arduino内容的教材和资料后，笔者发现目前的教程及教材基本只针对Arduino的基础技术内容及开发方法进行了详细的讲解及技术解决方案的案例分析，并未对其应用及在艺术设计应用领域做有针对性的介绍。此外，大部分该类教材多为工科专业人员编写，所针对用户也大多是工科类电子工程、产品技术开发等背景的专业人员和专业爱好者。而艺术设计、工业设计类专业是学生大多不具备掌握这类工科专业基础资料的能力，很难理解其中的单片机、传感器等电子元件以及计算机语言、软件编写与逻辑等，因此对其并不适用。可见，设计出一套适合设计类专业用户的Arduino产品交互原型课程迫在眉睫。
南京艺术学院工业设计学院在充分考虑产品设计专业特点与艺术学科的基础情况，在研究专业学习必要的电子技术原理内容基础的过程中，总结出如下几个方面的课程内容形式与教学方法：
首先，尽量避免使用晦涩的专业词汇、公式、定义基本的电子部件和电子技术原理。教师授课时应尽量把晦涩的技术过程形象化描述，从而更为形象、直观地为学生呈现硬件的连接图而不是电路图（图3）。
其次，硬件的模块化分类方式，能够使学生更为形象化地理解各个电子元件之间的连接关系及其在完整的系统里的作用与功能。例如，在一个用Arduino单片机完整搭建的电路中，教师应明确哪些电器元件属于输入元件、哪些属于存储元件、哪些元件具有通讯功能、哪些属于输出元件；并在授课前充分考虑学生设计方案中可能会频繁使用到的元件及元件组合，从而对其定义、分类。例如，在智能家居设计方案中，课题小组可能会用到的元件，如光耦传感器、温度传感器、湿度传感器等，可将其归类为同一类型的输入模块，用于捕捉家庭环境中的环境数据；而对于某些用于使数据在不同设备中相互交换的元件，可以归类为通讯或者接口类模块，如蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、USB接口等。
计算机语言用于驱动和编辑连接好的电子元件，是用于发出指令的数据。可以形象地描述：硬件相互连接产生了躯体，而计算机语言编写的程序则是赋予躯体的灵魂。在程序编写部分，通常的课程和教材中会使用Arduino IDE（集成开发环境）完成，该环境需要具备C语言基础、工业设计专业；而艺术院校产品设计专业的学生基本不具备掌握这一计算机语言的前置专业基础。因此，在实践的教学中，笔者寻求一种可视化编程语言的解决方案，可视化编程软件VVVV可实现这一教学要求。该软件是一款简单原型设计和开发的图形化编程软件，可以作为大型数字媒体与物理硬件接口、实时动态图像、音频和视频等数据信息；可以同时进行与许多用户交互环境的处理；是非常适合艺术家与设计师的可视化编程解决方案（图4）。
原型设计 篇12
我国制造业的工业增加值已经进入世界前四位, 成了制造大国, 但远远不是制造强国。与发达国家的差距还很大, 主要表现在产品的性能和品质上, 但更为关键的是缺乏自主知识产权, 缺乏自主创新产品。这就要求我们加快机械产品的现代设计理论与方法学研究, 走可持续发展的道路。
1 机械产品现代设计理论与方法
现代机械产品通过增加传感器, 已经具有某些感知能力, 计算机的应用又使产品具有智能性, 其构成要素如图1所示。
机械产品设计可以是应用新的原理或新的概念, 开发制造出新的机器, 也可以是在已有机器上的重新设计或改进。现代产品设计, 设计者不仅只是考虑自然科学技术, 还要求面向产品的全生命周期进行设计, 将“产品—人—环境—社会”看成是设计中完整的一个系统。既要考虑产品本身, 又要考虑产品对环境的影响;既要考虑技术层面, 又要考虑经济社会层面;既要看当前发展, 又要看长远发展。面向产品全生命周期的机械产品设计系统通常可分为如图2所示的6个阶段来实现。
1.1 创新设计
就创新设计本身, 是要求设计者充分发挥创造性思维, 吸收最新科技成果, 运用现代设计理论和方法, 设计出更具竞争力的新颖产品。“Creative leap”概念认为[2]:创新是经过一系列思维飞跃而最终获得的, 每一次飞跃中都蕴藏着潜在的方法, 而这些方法是可供借鉴和遵循的。
机械产品创新设计类型可分为3种:原创设计、变异设计和反求设计。现代公司必须致力于开发新产品, 必须学习如何有效的创新, 从产品概念到投放市场, 都必须融合新的“设计”[3,4]。从另外一方面上说, 产品设计可以看成是一种以解决问题为直接目标的活动, 需要一系列复杂而系统的努力, 包括:提出设计概念, 拓展设计概念, 修改细节, 评价合理的解决方案等。Ljungberg和Edwards[5]认为产品开发可分为两个重要的领域:物理开发和思维开发。前者更多考虑物质性和运用传统方法, 而后者更多专注于心理思维。
机械创新设计系统的原型模块如图3所示。
1.2 绿色设计
绿色设计指在产品整个周期内, 着重考虑产品环境属性 (可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等) , 并将其作为设计目标, 在满足环境目标要求的同时, 保证产品应有的功能、使用寿命、品质等。机械产品的绿色设计原则有:
1) 生态效益最好原则:绿色设计强调不论是在产品制造过程中, 还是在产品使用过程中, 都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件, 避免选用有毒、有害和有辐射性的材料;设计能源消耗少的产品, 减少对材料和资源的需求, 保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染, 影响到人体健康。随着环保意识的增强, 人们对环境要求越来越苛刻, 低噪声设计日趋重要。从设计上就考虑产品的生态平衡性, 应用绿色设计理念, 是一种从源头上控制污染的有效策略。
2) 经济效益最好原则:设计的机械零件既要功能满足客户要求, 又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案, 选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
3) 安全可靠原则:安全可靠是机械产品品质的保证, 必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械, 一般要求有自锁装置和保险装置, 以确保操作员人身安全。
4) 人机工程学原则:绿色设计倡导“以人为本”, 进行人性化设计, 实现对人体的良好保护。通过研究组成人机系统的人和机器的相互关系, 以提高整个系统的工作效率, 并使“人—机器—环境”相互协调, 以求达到人的能力与作业活动要求相适应, 创造高效、舒适、安全的劳动条件。机器外观造型应比例协调、大方, 给人以时代感和美感, 色彩要和产品功能相适应[6]。如医疗器械要用浅色, 给人以卫生、安静感;冰箱、制冷器要用冷色, 给人以清凉感。
绿色设计与传统设计的根本区别在于[7]:绿色设计要考虑产品的整个生命周期, 从产品的构思开始, 在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响, 希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。绿色设计综合考虑环境因素和资源利用率等, 其评价指标体系如图4所示。
2 基于绿色原型的创新设计
2.1 基于绿色原型的创新设计原理
传统的产品设计遵循“结构形式满足功能”的原则, 在重视功能的条件下, 设计者过分强调技术层面的满足, 忽视面向环境设计对于产品全生命周期设计的重要性。此外, 多数传统设计只考虑产品使用过程中所表现的特性, 缺乏对制造过程中产品的绿色指标的考察, 也不会考虑产品的使用报废与回收再利用。
人类在自然环境中生存, 形成了最初的人—环境系统。随着人的不断进化, 人的需求也日益扩大, 在需求的发展膨胀过程中, 人过分的依赖对资源的消耗, 已经面临着社会发展与环境资源之间深刻的矛盾。据统计, 造成全球环境污染的70%以上的排放物来自制造业, 每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物[8]。由此, 绿色设计理论的提出使此类问题的解决成为可能。这样, 如果从产品、人、自然环境和社会整个系统去研究产品的设计、制造、使用和回收过程, 以绿色原型为基础进行产品的创新设计, 就为产品的设计提出了一种新型的设计原理——基于绿色原型的创新设计。
基于绿色原型的创新设计是面向产品整个生命周期进行设计, 需要考虑产品的设计、制造、使用及回收等过程。基于绿色原型的创新设计系统模型如图5所示, 设计人员在设计理论、设计技术支持平台和设计实施技术方法群的基础上, 应用设计工具进行产品设计或创新, 最终输出产品工程图、产品数据与技术说明等。
2.2 基于绿色原型的创新设计的实现
基于绿色原型的机械产品创新设计的具体实现过程如图6所示, 其步骤如下:
1) 产品问题空间的提出。应用列举法, 分析产品对自然资源的消耗和可能对周围环境、人产生的影响及造成的危害。分析产品环境属性就是在产品设计时着重考虑材料的选择、零部件的再使用、产品的拆卸及面向生命周期的评价等。材料的选择应注意如下要点:尽量减少使用稀有昂贵原材料及有毒、有害材料;寻找稀有昂贵材料的替代材料, 多应用回收材料、废料及余料;减少所用材料的种类, 采用相容性好的材料, 以利于产品报废后的回收与处理;选用再生材料, 形成一个有效使用资源的良性循环。采用系列化、模块化的设计能够有效地保证零部件的再使用。产品的拆卸应可能不损坏原有零部件的功能, 并使拆卸过程方便。其是产品回收再利用的前提, 已在汽车、机床和计算机等产品中得到广泛应用。面向生命周期的评价是分析产品对人和周围环境的影响, 着重考虑环境污染和资源消耗方面。分析产品环境资源属性集中在控制能源消耗和无效排放, 从而达到节约能源和保护环境的目的。
2) 寻找基于绿色的创新点。从用户期望出发, 分析设计产品的技术功能属性, 寻找新颖的创新点是基于绿色原型的创新设计的核心内容。寻找创新点需要设计者掌握很强的创造原理, 充分发挥创新性思维, 应用工程数据库和工程知识库等技术支持平台, 完成产品创新概念设计。通过设计者的直观感觉和他人的启发, 产生自由联想, 能够寻找出新颖的设计方案。通过前一阶段产品环境资源属性的深入分析, 将初始系统解构, 以新的方式重组, 在其中加入创造性资源, 以此来获得有价值的创新点。
3) 建立设计方案形态学矩阵。在这一阶段, 以建立形态学矩阵为基础, 对创造对象进行因素分解, 找出因素可能的全部形态, 并进行方案综合, 以得到方案的多种解[9]。通过建立形态学矩阵, 把创新变成一种系统搜索和程序化的思考过程, 能够避免仅凭创新性思维而导致的容易丢掉或忽略某些很有价值的设计方案的出现, 以实现系统的创新设计。
4) 分析、求解和组合方案。在分析、整理和求解方案中, 根据绿色设计方法与理念, 设计者预先制订出一套选优标准, 将形态学矩阵中的所有方案进行组合, 去除不符合要求的组合方案, 最后得到满足要求的方案可能有多个。组合方案的目的是寻找其中可能的合理的设计方案, 为设计者提供了评选最优方案的基础。
5) 形成产品最终设计方案。这里最终方案指的是进行一次设计所实现的“最终”, 任何成熟产品的设计都是经过反复多次修改而完成, 是一个不断改进、循环的设计过程, 同时也是一个面向产品全寿命周期的设计过程。除分析产品使用过程中的影响外, 产品生产过程中对周围环境和人的影响也是考虑的重点。此阶段需在产品制造工艺性的基础上, 分析满足要求方案的产品的生产工艺性, 应用绿色设计的评价指标体系作参考, 由此筛选出符合要求的、合理的产品设计方案。
6) 分析产品的技术和功能属性, 实现基于绿色原型的创新设计。绿色设计的核心是要实现“产品—人—环境—社会”的生态平衡, 避免对环境的污染和资源的过多消耗。虽然在整个设计过程中, 始终贯穿着绿色设计理念, 并由此提出很多的可能设想和解决方案, 但缺乏系统整体的考量, 分析样品的各种技术和功能属性, 得出产品设计的评价结论。
2.3 基于绿色原型的创新设计的特点
基于绿色原型的创新设计与传统设计方法的对比如图7所示, 其特点如下:
1) 体现绿色设计理念。基于绿色原型的创新设计所依赖的设计实施技术方法群是建立在绿色设计的理论基础上, 设计者充分利用创造原理, 发挥创新性思维, 以寻找产品设计的创新点。其重点表达产品在制造、使用和回收利用的过程中可能造成的对环境的污染及资源的过分消耗。
2) 面向产品全生命周期进行设计。传统设计方法局限于考虑产品在使用过程中具有的功能属性 (使用功能) , 设计者缺乏环境保护意识。在基于绿色原型的创新设计中, 强度方案设计是基于产品全寿命周期, 通过分析产品在设计、生产、使用和再利用整个过程可能造成的对人和周围环境的影响。
3) 强调创造原理与程序化思考。创造性活动的开展和完成, 不仅依赖于创新性思维, 更需要应用创造原理。当逻辑思维、直觉思维、抽象思维等创新思维不能满足产品设计要求时, 通过建立设计方案形态学矩阵, 进行系统的搜索, 把创新变成程序化的思考过程, 能够克服经验总结设计的不足, 促使创造性成果的生成。
3 结论
基于绿色原型的创新设计方法, 把绿色设计理念和创新智能充分利用到产品设计中, 考虑产品的全生命周期, 从而提出了以绿色为原型的创新设计原理, 对于以往的经验型设计提供了新的理论思维工具, 显示了基于绿色原型的创新设计方法在设计自动化理论和实践方面的重要作用。
参考文献
[1]国家自然科学基金委员会工程与材料学部.学科发展战略研究报告 (2006~2010) :机械与制造科学[M].北京:科学出版社, 2006.
[2]Nigel Cross.Descriptive models of creative design:application toan example[J].Design Studies, 1997, 18 (5) :427-455.
[3]Jyh-Rong Chou, Shih-Wen Hsiao.Product design and prototypemaking for an electric scooter[J].Materials and Design, 2005 (26) :439-449.
[4]Cooper RG.Overhauling the newproduct process[J].Indust Mar-ket Manage, 1996 (25) :465-482.
[5]Ljungberg LY, Edwards KL.Design, material selection and mar-keting of successful products[J].Mater Design 2003 (24) :519-529.
[6]邱宣怀, 郭可谦, 等.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 1997.
[7]刘晓叙, 陈敏.机械产品绿色设计理念[J].机械设计, 2005, 22 (11) :1-2.
[8]戚洪利, 袁丰伟, 李会暖.机电产品的绿色设计研究[J].机电产品开发与创新, 2005, 18 (6) :56-57.