图形平台

图形平台（精选8篇）

图形平台 篇1

微机保护装置凭借其可靠性高、执行速度快、判断精度高等优点在电力系统中得到广泛应用，目前对微机保护装置的开发通常采用手工编写文本语言程序的方式，编程语言可能是汇编或高级语言[1,2]。随着时间的推移，基于手工编程方式的微机保护设计逐渐暴露出一些问题：

(1)电网容量的扩大和电压等级的升高要求保护功能愈加复杂。例如，通常35 kV及以下电压等级的配电线路，简单的三段式电流保护即可满足要求;而220 kV及以上电压等级的输电线路则要求装设全线速动的主保护，并要求具有完整的后备保护[2]。传统的手工编程方式在程序规模大幅度提升时，出错的可能性也大大增加，至少使软件校对检查人员的工作量显著增加[3,4,5]。(2)微机保护测控装置的软件需求是十分独特的，它需要专业的电力系统保护知识和对装置硬件的深刻认识[6]。随着企业人员分工细化，技术人员难以同时精通这些知识，疲于应付且使软件质量得不到保证[7]。

在继电保护原理发展的同时，新的软件技术不断涌现。基于模块的图形化编程将常用的程序功能封装成各种模块，对使用者来说只需了解模块的外部特征，无需清楚内部算法的具体实现，使用方法简洁，用户界面良好，有巨大发展潜力。

1 软件开发平台总体实现

1.1 编程语言的选择

在继电保护的程序设计中要快速、方便地完成设计内容，选择合适的编程语言非常重要[8]。Visual C++是微软公司推出的应用最为广泛的可视化编程环境，它包含了功能强大的基于Windows的应用框架。随着Windows操作系统主导地位的确立，开发具有Windows界面风格的电力系统软件也成为当前的主流趋势。为此，平台采用先进的面向对象的Visual C++语言作为开发工具。

1.2 软件平台总体构架

在实现三段式电流保护和全线速动主保护时，虽然二者在原理和逻辑上不同，但是都需要先进行模拟量和开关量的采集，进而对交流电压和电流运用算法进行幅值计算，根据计算结果是否满足启动条件而进入正常运行程序或故障计算程序[2];另外，二者都需要对时间定值进行处理;当装置检测到TV断线、TA断线、频率异常或线路电压报警时，都需要发运行异常信号。通过以上分析可以发现，在两种保护装置的生产和设计过程中，存在许多相同功能的模块，因此可以把相同的功能部分抽象出来，进行封装形成一个基本的模块，经过严格测试后，就可以被重复利用[3]。保护模块是实现保护功能的基础，根据规范编写好的标准模块可以重复使用，每个模块既可以在一套保护程序中灵活组态，也可以在使用相同保护平台的其它程序中重新搭建功能，从而有效提高了产品在工程化中的规范性、可靠性和安全性。对于基于微机系统的继电保护装置，其保护模块大致分类如图1所示。

软件系统总体构架如图2所示。图形化保护软件大致分为以下三个步骤：

(1)通过鼠标连线，将不同模块连接起来，实现完整的保护逻辑图。

(2)使用逻辑图编译器，将保护逻辑图转换为实现相应保护功能的C语言源代码，使用嵌入式平台下的C语言编译器将C源代码编译输出为DSP可执行程序和ARM数据库文件。给每台保护装置定义一个固定的IP地址，将装置连入网络后，可以通过这个IP地址访问本装置，然后登录到保护装置，登录方式既可以是用事先约定的用户名和口令方式，同时也支持匿名登录方式，可以不输入口令或以任意字符串作为口令。

(3)通过FTP传输方式，将上位机编译器生成的DSP可执行程序文件和ARM数据库文件分别加载到装置中，从而控制继电器的动作行为。

1.3 模块的定义方法

定义一个模块要考虑三个要素：输入/输出接口的定义，内部变量、内部定值及保护事件定义。

输入和输出接口是模块之间交换信息的途径，有以下两个基本属性：数据和引脚。每个数据对应一个引脚，引脚名称供用户识别数据和内部函数调用数据。定义模块引脚时，需要定义该引脚的名称和对应的数据类型。引脚名称有统一的命名规则，如输入量为INPUT_变量名，输出量为OUTPUT_变量名。

除了输入/输出变量之外，保护程序的运行还需要一些辅助变量，因此需要为模块设置内部变量。内部变量只在模块内部函数域内有效，系统函数及其它模块的函数无法访问。内部变量是静态变量，生存期为整个保护运行时间，所以可以用内部变量作为保护运行的中间数据和过程数据，如计数器、状态标志等。

由于保护逻辑出口的同时往往需要生成保护动作/告警事件，因此需要调用数据配置时定义的系统事件。保护模块从系统事件列表中读取自身逻辑可能用到的事件，将这些事件赋予一个模块内部使用的ID号，通过该ID号调用保护事件。

2 模块划分举例

保护功能模块的定义是平台开发的重要工作，装置的性能好坏，很大程度上取决于保护功能模块定义是否合理。因此，平台设计的关键在于确定应用系统的结构，进行模块的划分和确定每个模块的功能、接口以及模块间的调用关系。模块划分到什么程度为宜需要仔细考虑，划分太细会导致模块库过于庞大，编程时需要选出众多模块进行组态，势必影响开发效率;划分粗糙则起不到模块化的作用。所以保护模块的划分应遵循的总体原则是：每一个保护模块实现单一的功能，有尽量简单的接口，尽可能地减少实现某个保护原理的操作步骤。下面以主保护中比较复杂的比率差动保护为例，说明保护模块的划分规则。

比率差动保护是根据保护对象每相的始端与终端电流，计算出该相的差动电流和制动电流，判断差动判据是否满足，来决定单相差动是否出口。当保护对象为发电机时，还要考虑出口方式，如果为单相出口方式，则还需要测量机端负序电压;当保护对象为发变组时，由于TA的接线形式统一为Y接，所以需要根据变压器的接线方式，调整一侧转角平衡因接线方式引起的差流;另外，由于变压器空载投入时可能产生励磁涌流而使差动保护误动作，所以需要附加励磁涌流判别模块;另外需要设置的与保护对象无关的模块包括：突变量启动模块、稳态量启动模块、TA断线判别模块、TA饱和判别模块、通用延时模块(用于动作出口延时)、出口控制模块等。差动保护需要用到的算法模块有：全周傅氏算法(计算相电流)、二次谐波傅氏算法(计算励磁涌流)、差动和制动电流计算模块、负序分量计算模块(用于计算机端负序电压)、突变量计算模块。差动保护调用的保护测控模块包括：采样值提取模块和保护定值调用模块等。

以上保护模块划分以功能实现为主要依据，每个模块实现单一功能，通过模块组合调用实现差动保护功能，模块接口规范，可满足重复使用的要求。

3 图形化编程中注意事项

1)考虑串行处理与并行处理的差异

目前，微机保护采用的是串行处理方式，工作流程图如图3所示。电力系统正常运行时不执行故障处理程序，通常都是由启动模块启动作为转入故障处理程序进行处理的前提。应用图形化编程后，所有保护模块不论保护启动与否，都同时运行。为了与常规保护保持一致，在进行图形化编程时，应把启动模块启动作为所有的保护模块动作的必要条件。另外要考虑如何实现保护的整组复归时间。所谓保护的整组复归时间是指所有的保护模块均不动作后，回到正常状态所需要等待的时间。在进行图形化编程时，应注意使每个保护都有整组复归逻辑，确保对于同一次故障、同一个保护模块不能多次动作。

2)考虑不同保护功能对动作时间要求的差异

不同的保护功能对动作时间有不同的要求，图形化平台应定义不同的逻辑运行集，将对动作时间要求高的保护功能放置在快速保护逻辑运行集中;对动作时间要求相对较低的保护功能放置在慢速保护逻辑运行集中，每隔10 ms产生一个中断，在该中断后运行调用慢速保护程序;将一些与保护逻辑无关的操作，如不用于保护运算的测量值的计算、远方信号量的提取或开出量的置位操作等，放在用户逻辑运行集中，这些操作可100 ms被执行一次。每个逻辑运行集都以单一进程形式存在，通过中断的方式调用进程。由于每个进程都有固定的中断调用时间，所以快速保护能得到及时响应，慢速保护既不影响自身动作时间，又不会频繁地与快速保护争夺系统资源，较好地解决了同一装置内不同保护的协调问题。

3)管理整套保护装置的所有功能出口

每种保护都会产生各自的出口信号，而由于硬件资源有限，一般总存在几种保护共用一个开出的情况。如每产生一个出口信号系统都要分别响应，则保护出口将变得混乱。比如，发电机比差保护和定子接地保护共用一个开出，比差保护动作出口但还未返回时，该开出由0置1;此时定子接地保护若产生动作出口信号，系统也要加以响应，故开出仍为1;下一时刻，比差保护动作返回，则开出信号由1变0，此时尽管定子接地保护还未返回，但开出量已被置0，即等效于定子接地保护被系统强行返回。这种情况是不允许的。在图形化平台设计中，应注意将所有保护启动/动作出口信号都以“或”的逻辑方式与出口操作关联，当任意一种保护启动时，出口管理程序开放出口继电器的正电源，保证没有保护启动时保护不会误出口;此后任一保护发出动作出口信号，相应关联的出口继电器动作出口;只要有任一保护还未返回，程序一直发出口信号，以确保不同保护的出口与返回信号不会冲突。

4 结语

数字式保护开发手段经历了汇编语言、高级语言的变化。运用传统软件开发工具进行程序设计时，语句代码繁琐、界面不美观、调试麻烦等缺点愈发突出，已不能满足继电保护工程师的要求。基于图形化平台的保护软件开发减少了编程人员的重复性劳动，为开发过程带来了简洁性、可扩展性和可移植性，提高了开发效率。可以相信，图形化平台的应用必将取得显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]田志国,易永辉,刘崇新,等.基于FPGA的微机保护图形化编程设计[J].继电器,2006,34(1):15-17.

[2]赵志华.图形化编程与继电保护装置开发[J].电力自动化设备,2004,24(2):70-72.

[3]王胜,王家华,兰金波.图形化保护的原理与实现[J].电力自动化设备,2004,24(2):76-78.

[4]李轶群,吴国旸,张涛.基于模块的可编程保护装置软件设计新概念[J].电力系统自动化,2002,26(15):66-69.

[5]程春玲,易鲜红,周捷.面向对象的微机继电保护测控软件开发方法[J].电力系统及其自动化学报,2004,16(4):30-33.

[6]周捷,杨永标.面向对象的微机保护测控软件开发与应用[J].电力系统自动化,2004,28(13):90-92.

[7]易永辉,赵志华,薛玉龙,等.一种新型的继电保护软硬件平台[J].继电器,2002,30(6):26-28.

[8]王健,卢娟.可视化编程在电力系统测控技术中实现[J].电力自动化设备,2004,24(2):92-94.

图形平台 篇2

教学设计

（一）第一课时

教学设计思想：

教学本课时内容，让学生感知周围千姿百态的建筑物美化了我们的生活，各种水果丰富了我们的饮食，这其中蕴涵着许多图形的知识，明确本章我们将认识一些基本的平面图形和立体图形。通过图片直观感知自然界的规则物体，并能找到与它们相似的立体图形，即实物→立体图形，由学生经历数学概念的抽象和形成过程。在此基础上进一步观察比较柱体、锥体、圆柱、圆锥的相同与不同之处，通过练习、分组讨论帮助学生学会正确识别图形，丰富学生对空间图形的认识和感受，建立初步的空间观念，发展形象思维。

教学目标： 1．知识与技能

观察认识我们周围的规则物体，能找到与它们相似的立体图形；

正确识别柱体、锥体、球体、圆柱、圆锥……逐步体验数学概念的抽象和形成过程。2．过程与方法

通过观察认识周围的图形，提高识图能力，发展抽象思维能力。3．情感、态度与价值观

养成热爱生活、善于观察思考的良好习惯，对空间图形有好奇心,感受到数学在人类发展史中的重要作用。

教学重难点：

重点：识别柱体、锥体、球体、圆柱、圆锥……并能说出生活中与规则物体相似的基本图形。难点：立体图形的类似地方以及不同地方。建立和发展空间观念。教学准备：

教师：圆柱、正方体、圆锥、球、四棱锥各一个模型(或课本上图4．1．1-4，1．5的立体图形的图片)，棱锥、棱柱各若干模型，生活中规则形状的物体图形的图片(或实物)若干。

教学方法：引导式。

易错点：（1）识别几何体时没有抓住其特征；

（2）从不同方向看几何体时，易忽略了方向。

教学过程：

一、导入。

1．我们生活在一个千姿百态的世界，各种各样的图形到处可见。今天老师就带你们一起去领略祖国的美景。(出示图片：奥运五环、风车、地球仪、魔方。)学生高兴的欣赏着，议论着。千姿百态的建筑物美化了我们的生活，展示了建筑师的聪明才智；各种水果满足了生活的需求，它们蕴涵着许多图形的知识。(让学生交流得到的立体图形。引出课题。)在这些实物中有没有大家熟悉的立体图形?

二、展开。

一、立体图形：几何图形的各部分不在同一平面内

1．今天上学时你见过哪些立体图形?长方体(教学楼)、球体(篮球)。(出示图片：长方体、球体、柱体)。

请学生找出这些物体中与所给的立体图形相似的物体，可以小组讨论，小组代表发言。(帮助学生直观感知柱体、锥体、球体，让学生用手比划，用数学语言描述。)2．圆柱、棱柱、圆锥、棱锥概念的形成。

让学生跟着老师看图，并轻声表达。(出示立体图形三棱柱、四棱柱、五棱柱……三棱锥、四棱柱、五棱锥……等)让学生饶有兴趣地依次类推往下数，结合图形得到多面体的描述性定义。

找出立体图形4．1．1～4．1．5之间的类似与不同之处了

学生讨论得出：图4．1．

1、4．1．2中的图形虽然都是柱体，但前者上下两个都是圆，而后者上下两个都不是圆面；图4．1．

3、4．1．5中的图形虽然都是锥体，但前者的底面是圆，后者的底面不是圆。

二、平面图形：几何图形的各部分在同一平面内

1．今天你见过哪些平面图形?长方形、圆、三角形、五边形等(出示图片：长方形、圆、三角形、五边形等)。

4．请学生讲讲理解概念时的困难，可请学生做小老师相互帮助，相互提高，相互交流，排除困难。(图片展示丰富了学生的视觉，增加了荚感。由实物找相类似的立体图形，锻炼了学生的抽象能力，为形成概念埋下伏笔。，卜组交流能让学生生动活泼的学习，及时发现尚存的不足。通过让学生比较图形，感知图形之间的差异，产生学习新知的愿望，圆柱、棱柱、圆锥、棱锥的概念便一呼而出。本堂课的概念都是描述性说法，因此只要求学生能识别图形，不要求掌握严格的概念，关键在于培养学生学习立体图形的兴趣。及时小结能充分发挥学生的主体性，排除学习障碍，培养学生的责任感、自信心。)

三、巩固练习：课本随堂练习第119页

四、课堂小结。

请大家谈谈这堂课的收获和困惑。

1．柱体、锥体、球体、圆柱、棱柱、圆锥、棱锥、四棱锥、四棱柱、多面体的概念。2．会在实物中找出相类似的立体图形，会写出简单立体图形的名称。

(由学生小结，既锻炼他们的口头表达能力，又使知识条理化。同时也培养了学生实事求是、善于思考的良好学习习惯，增强他们的学习责任感和自信心。)

包装平台上图形创意语言的体现 篇3

一、包装中图形元素的表现

在包装设计中, 图形总是占据包装画面的绝大部分, 它是传达商品信息、刺激消费的重要媒介, 其包含的内容有:品牌信息的表达、产品信息的表达、消费者信息的表达等。

图形图像的内容包括符号图形和图片图像。符号图形是用点、线、面几何图形构成的形象, 由于概括、简洁而具备现代美感, 主要以商标标志为主。符号图形的制作可利用计算机图形处理软件Corel Draw中各种绘图工具和图像处理软件Photoshop中的路径来完成设计, 并对其进行修改。由于各有特点, 设计者有时有必要结合使用各种软件, 以求达到最佳设计效果。

创意的图形表现是通过对创意的中心的深刻思考和系统分析, 充分发挥想象思维和创造力, 将想象、意念形象化、视觉化。这是创意的最后环节, 也是关键的环节。从怎样分析、怎样思考到怎样表现的过程。由于人类特有的社会劳动和语言, 使人的意识活动达到了高度发展的水平, 人的思维是一个由认识表象开始, 再将表象记录到大脑中形成概念, 而后将这些来源于实际生活经验的概念普遍化加以固定, 从而是外部世界乃至自身思维世界的各种对象和过程均在大脑中产生各自对应的映像。这些影响是由直接的外在关系中分离出来, 独立于思维中保持并运作的。这些印象以狭义语言为基础, 又表现为可视图形、肢体动作、音乐等广义语言。这样的创意语言已经广泛地运用于我们生活的各个角落, 并赋予生命感。那么, 图形语言是通过什么方式来传递这种信息的?

其实, 一个好的包装不是单求外表漂亮美观, 最重要的是透过视觉图形来介绍产品的特点。建立和稳定它在市场的定位, 最终达到包装的目的。一个好的包装设计可以引领企业进入一个新的发展历程, 可以占领市场。因此, 富有创新的图形设计不仅仅只是一个漂亮的外表装饰。其所包含的功能和语义, 在竞争激烈的市场上起了不可低估的作用。一个完美的图形创意包装设计不会偶然产生, 它必定是有远见的企业家与优秀的专业设计师合创的结果。

创新意识是设计理念中的一个重要环节。创新意识永远不会沉睡。但好的图形设计在包装设计成功的基础上能促进市场营销的更大成功。但市场上又有多少产品因为外观包装设计的失败和创新理念的枯乏而无好的销售业绩, 再加上营销能力欠缺, 产品的失败是注定必然的。图形语言是商品包装设计的创新手段, 应该是清晰传达信息、表现品质、独特出众也适当的表现市场定位和刺激感官, 并蕴涵丰富的设计文化。

二、包装中图形与文化的创意设计

设计文化是包装设计创新的基础, 设计创新只有建立在文化基础上才有市场。我们在设计创新中强调文化, 是为了使视觉语言更富有情感, 更富有内涵, 更使人通俗易懂, 更富有个性, 如北京奥运会的标志设计同样容入了古老中华民族书法和武术文化的内涵。

长期以来, 在我们的教育中, 艺术设计教育偏重美学和技能教育, 以及社会对艺术设计的导向使我们的设计师不注重设计艺术的生命力———创新。在一个设计师失去了创新意识的环境里, 怎么谈得上大众思维的进步, 甚至科学技术的进步?当今的社会是以经济挑战为主的时代, 缺乏创新就意味着失去获胜的机会。包装设计不管中国的外国的, 历史的现代的, 被推崇的包装都以健康的、积极向上的、丰富的文化内涵取得的。图形创意设计也是企业文化的一部分, 没有文化味的包装就如同一个没有精神灵魂的躯壳, 一个有形无神的僵尸。一个良好的包装设计师必须表现企业的内在精神, 构成独特的企业文化。所以在设计中, 选择图形上应具有国际文化视野、中国文化特色、符合知识经济时代的需求。有文化, 才能在文化的基础上创新;有创新, 才能进一步推动设计文化的发展。

图形设计的创新应根植于民族的土壤。包装设计作为企业文化的一部分, 既有实用性, 又有艺术性。包装设计的创新离不开民俗性和民族性。包装设计的创新是国家民族特点的传承和发展。每个民族都有自身的特点:美国人的奢侈、豪放、创新;英国人的古典、保守、华贵;日本人的精明、儒雅;德国人的沉稳、含蓄、严谨;法国人的浪漫。以及意大利人的富于想象, 都可以一览无余。我们中华民族的文化渊源是不能掩盖的, 凡是民族的, 才是世界的。紧紧抓住民族文化地域特色, 在设计中巧妙地运用, 并在运用所表达主题的内在联系中。注意产品的包装和设计的创新。我们民族的传统的设计符号, 总会有一些恒长的主题, 如龙、凤、狮子、云纹、雷纹、涡纹等。而它们的表现形式, 也就是它们的造型方式, 却随着每个历史朝代的更替转变, 往往具有鲜明的时代特色和民族地域特点, 如传统图形中的龙的形象, 朝朝有区别, 代代有变化。原始龙的古拙, 奴隶社会青铜器上夔龙的诡秘肃穆, 汉魏龙的奔腾飘逸, 隋唐龙的饱满富丽, 两宋龙的规范庄严, 元代龙的矫健, 明清龙的繁缛凝重。这种“形”的延伸是民族母题的继承和延伸, 同时图形语言创新的民族土壤, 是新的时代的新的审美观念赋予的新的形式。

三、图形创新与市场取向相结合

市场意识和超前理念是图形设计创新的重要前提。市场经济是竞争的市场, 消费者需求是多样化的, 包装设计不单纯为满足消费者的基本消费传达商品信息, 而更多的是进入消费者的潜在意识。主要目标应是去迎合市场, 迎合人们的审美观念和消费者心理。设计师必须走进市场, 了解市场, 熟悉市场, 把握市场的脉络, 从市场中找到设计的新亮点, 找到设计创新的艺术语言。这样, 其包装设计作品必然紧随市场, 适应市场的要求。具备市场意识的创新包装设计同时也能创造流行。流行独立于市场, 并对市场产生较大影响, 以至于市场要服从于流行。市场是竞争的市场, 谁在流行上占有优势, 就能在市场上取得主动权。如果一个好的图形非常适合这个产品的理念, 提高产品的艺术价值, 适应市场的愉悦, 把图形设计的创新取向和市场取向有机的结合起来, 也许就会出现流行市场效应。

牢固确立市场的意识, 同时具备超前观念, 包装设计才能跟上时代的发展。日本索尼公司最早在设计理念上提出创造市场从而主宰市场的原则。这种理念完全是根据人们潜在的需要主动开拓市场, 引导消费时尚, 是超前意识的完美体现。超前的时尚设计永远年轻, 也永远充满生机, 永远是市场的领导者。产品的包装设计创新, 从根本上讲是带有功利主义色彩, 为了赢得市场占有的份额。

强调设计师的超前理念, 能使包装设计伴着产品, 走在市场的前沿, 走在时代前列。闭门造车谈不上创新, 只有走向社会、走进市场, 在比较中创新, 要走别人没走过的路。创新, 贵在多思。多思多想, 敢想、畅想, 针对自己设计的包装在构思创作上多出些思路, 多想些方案。用各种设计思维的形式, 甚至异想天开也没关系。除了敢想, 还要善于多想, 出新意。出灵感。创新的表现手法。如今, 科学技术的迅猛发展, 商品生产和现代化市场经济的不断深化, 没有好的图形, 更没有好的创新, 缺乏企业文化, 民族历史, 就不是死搬硬套, 也设计不出来好的作品, 如系列包装、组合包装、易携带易开启包装、促销包装等。如果缺乏市场意识和超前理念, 我们的包装设计创新更无从谈起。

图形设计的创新往往是独创思维的完美体现, 是在自我否定的阵痛中创新。大凡搞艺术设计, 在作品的表现过程中, 都能发现设计师的鲜明个性和独特的设计风格, 这是设计师创新意识所形成的结果。图形语言在包装设计中更能体现它的实用性和视觉上的艺术性和独创性。透过日本、台湾、香港和西欧的包装, 不难发现其明显的个性风格和地域特色。特别是日本的包装设计, 独特化和个性化非常鲜明, 甚至于一个设计师一个设计风格特征。由此看来, 我们谈包装设计的创新首先要求设计师具有独特的意识。独创意识的形成并不是偶尔的灵光闪现, 也是在长年累月的观察了解搜集积累思考中所建立起来的。它不是模仿也不是简单的叠加。继承借鉴前人成功之长没错。但陷入模仿陈式中是错。我们强调的是设计师应具有独特的思路, 敢走新路, 突出自己的独特个性。

设计只有创新才能保持旺盛生命力和市场占有率。独创说到底就是不断探索, 不断地发现, 不断的创新。当然创新过程有时也是设计人员不断地自我否定, 再不断地创造自我的一个新我的过程, 如同凤凰涅磐。图形语言的创新像所有的艺术, 来源于生活, 而又高于生活。其实, 在我们的生活当中无处不存在着完美的图形意向。我们的收集、归纳、整合与创新就是图形语言的再现。当今时代, 图形语言成为产品包装的灵魂。给企业长效利益带来了很大的好处。

四、在包装中图形的创新模式

为了使顾客能直接了解商品包装的内容物, 必须以图形的形式再现商品, 以便对消费者产生视觉需求。通常使用方法有具象图形、半具象图形、抽象联想图形及包装结构的合理利用设计。如食品等商品包装设计, 为了表现美味真实性、可视性, 往往将商品实物的照片设计在包装盒上, 以便加深购买者鲜明的印象, 增加购买欲。半具象图形, 则利用简化的图形设计, 睹物思情, 可以使人看到此图形就联想到包装盒内存放的食品。如奶粉的包装, 在图形上应用“牛的形象。橙汁的包装, 就可以在包装上使用橙子的图像。这些都是为了加强消费者的印象, 利用联想的方式, 让消费者认知产品, 抽象图形不具用感性所能模仿的特征, 是对事物和形态有了更深一层认识后再转化的图形, 所以不涉及到一个具体的形象。在味觉产品方面的包装设计、化妆品方面的包装设计中常运用此类图形。

当消费者在选择商品和识别商品时, 也总会以包装图形也确认产品、商品的等次、价格、性质等。总之, 在包装上, 图形的创新模式受到包装、商品的各种制约, 同时也影响着图形的创新性。

结语

图形在包装设计中的地位是不可估量的, 它是设计中最重要的视觉造型要素, 也是商品包装策略的需要。商品包装图形的建立应该符合商品认识的特征, 从而满足人们的心理和视觉的需求。总之, 一切优秀的、富有创意的图形设计, 都是设计师以对外部世界及设计本身的情感体验为基础的。因此, 不同的设计师, 在其长期的设计过程中, 会形成一整套个性化的不同的设计语言, 在图形色彩的选择和搭配方面, 图形元素的运用、创意文化和本土文化的结合方面, 图形形态和样式的创造方面等, 会表现出各自明显的语言特色。

摘要：随着社会的进步, 人们的生活水平的不断提高, 人们的审美观念也逐渐变化。图形语言不单单在平面表现中起到作用, 它的传达方式也日趋多样化——立体的、声效的, 也呈现出越来越多各种创意图形, 时尚、有个性。随着包装设计的与时俱进, 无论是产品的外型, 还是图形创意语言, 都融入了时代的特征。好的图形创新设计是包装设计的灵魂, 尤其是中国的企业品牌开始越来越多地走向世界市场。

关键词：包装平台,图形创意,创意语言

参考文献

[1]何方, 张健.图形创意与设计[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2005.

[2]孟娜.图形创意设计[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

图形平台 篇4

一主配网调控一体化的发展及意义

2012年7月11至12日, 南方电网公司各省电网规划研究中心规划业务交流会的召开, 为来自南方电网五省区电网规划研究中心的参会代表就搭建交流平台、促进资源共享、培养技术人才、运作管理模式等议题深入交换了意见, 达成了共识, 要求下一步南方电网公司的电网规划研究要提高电网运行的系统化、一体化运作。“所谓‘调控一体化’, 即采取‘电网调度监控中心+运维操作站’的管理模式。”, 这是一种新型的电网管理模式和运行模式, 使得电网的运行更加的主动、更加直观、也更加快速, 因此, 这种运行管理模式下的电网, 可以更好地应对各种复杂的电网运行环境。

在主配网调控一体化中, 监控中心主要是负责整个地区的电网监控 (一般是110kv以上变电站) , 监控的责任比单一变电站要重大, 通过计算机系统和网络技术负责现场的倒闸操作和事故异常处理, 避免了电网运行的频繁故障, 同时, 对整个地区电网的了解和调度能力会有明显的提高。

另外, 值班方式上实现了无人值班, 减少了人员的调度与分配, 可以通过集控站的运行, 实现到变电站的运行与操作, 监控班最终会划归调通中心的调度科, 运维班不需要再有专门的人员来监控, 大大提高人力资源利用率。

二主配网调控一体化图形平台设计

1.方案制定

主配网调控一体化就是导入主网图形以后, 与配网的图形通过拓扑进行连接, 并且在电力图形平台上统一展示出来。在具体的运行中, 可以从以下几个方面入手:

首先, 在监控系统中, 找一台电脑用客户端软件通过网络把图像接到中心, 若是用一套监控软件管理所有的摄像机, 要保证价格投入的合理性, 若是采用嵌入式系统, 可以用一条单端线路接一个接到的bnc输出端上, 然后把的图像通过网络接到已有的数字监控系统软件中。如果是pc式的, 可以那就把pc式换成嵌入式, 然后接到已有的系统中。

其次, 通过单端线路将主网图形跳转连接, 形成一站式直达, 一般根据实际需要分出若干个网段, 用3层交换机接2层交换组成一个局域网络, 在3层交换机里面进行子网划分, 其他科室的电脑全部通过2层交换机进行连接, 监控系统直接接3层交换机, 从而形成若干个子网和子系统。

另外, 监控系统主要有2根线, 一根视频线SYV75-5和一根电源线RVV2x1, 视频线中间最好不要有接头, 若是必须要设置, 则需要分几层连接号, 但是一定要将接口焊接好, 并且分层包扎。电源一般有220V交流到摄像机附近时接12V直流变压器后供电给摄像机, 还有就是集中供电, 变压器在机房或集中地, 但这种距离一般不要超过50M, 否则衰减后到摄像头电压和电流都很小。

2.主配网图形平台对接

在系统中, 需要从主网能量管理系统中导入主网图开, 从配网系统中导出配网图形, 将两种图形式建立相应的公共信息模型, 将他们作为相关的数据信息载体, 用软件控制各子系统实时监控录像。主系统主要是利用数字矩阵和流媒体服务器, 进行控制, 并与总系统形成对接, 从而得到所需要的实时数据, 另外, 还可以从对应用的电网中进行数据传输或者交换, 这样既可保证系统定位或者监测的精度, 而且也有利于做实时数据处理或者事后的数据处理。另外, 对于两个主配网系统图形的实时对接, 意味着从任何一个系统中都能阅读对方的监控信息。

3.技术要点分析

首先, 数据一体化管理。在主配网图形一体化系统中, 需要通过一条对等网线, 可以连接后进行数据传输, 并使用局域网软件, 如网络人, 组建局域网, 设置图形和数据共享。

其次, 调度一体化管理。关于电网主配网调度的一体化管理, 其主要是建立在可视化监控系统的基础上, 模型建立的基本思路就是通过硬件进行数据采集、软件预测监控、下位机进行数据采集、上位机进行控制系统, 下位机准备用DSP去处理数据, 并将数据传到上位机中。在上位机上采用VC++6.0做软件开发, 进行数据传输和处理。在软件预测上, 准备采用SQLSERVER数据库进行管理, 前台控制软件由VC++完成。其中, 最为关键的一个问题如何控制系统和实现整个系统功能, 因此, 在电网在运行时, 需要加强对监视控制的进行, 其内容主要包括:负荷的增减和调节, 对于峰值负荷的处理, 对于电网故障的处理等等。这个监控由计算机系统进行控制, 由运行调度员进行人工干预, 这就是信息化主配网监控的根本任务。

第三, 操作模拟系统。主配网调度一体化, 通过系统接线图, 针对电力系统特有的运行进行绘图管理, 一方面, 其不要求精确定位电力设备 (电厂、变电站、线路) , 而是显示它们之间的相对位置关系, 简单来讲, 就是通过拓扑关系或者是联接关系, 显示线路的大致长短和设备间的大致距离。与此同时, 操作模拟系统还可以实现全网的联动模拟与管理, 可以模拟各个环节, 从而减少电网运行以及调度过程中, 可能发生的风险, 从而做好后期运行过程中的警示与管理。

另外, 运行辅助分析。在主配电网中, 需要提高供电可靠性, 通常情况下, 会采用合理的对接方式。这种对接方式要能够对系统故障的分析与判断带来了很大的便利, 尤其是对于中性点不接地系统中, 一旦系统发生故障, 那么其就属于一种单相接地故障, 这样, 对于系统而言, 其内部的线电压与相电压仍旧保持平衡性与对称性, 再加上对于流过故障点的接地电流而言, 其本身又属于电容电流, 这种电流的数值不大, 一般不致于能形成稳定的电弧燃烧, 而且其还有一个最大的优点就是能够在最短的时间内迅速熄灭, 进行保证了电网的继续运行。与此同时, 系统也无需通过任何设备令断路器跳闸。根据相关的规程规定, 允许带故障运行1—2小时以内, 方便于管理人员和工作人员消除故障, 便于寻找接地线路, 同时, 还不会引起对用户供电的中断。

此外, 运行方式的监督。在系统中, 通过监控系统与图形系统的对接, 要根据计算相关参数, 并结合电力安全计算规定和国家电力安全技术规范的具体内容为参照标准, 确定变电站的负荷, 选择正确的运行线路, 从而保证调控一体化的经济运行效率。

三总结

总而言之, 在现有的社会背景下, 主配网图形一体化系统与传统的电网在内涵和理念是不一样的, 一方面, 通过电网图形的对接, 确保整个系统的可靠性, 利用可靠的系统网架, 强化电网的输送能力, 全面提升电网安全可靠, 另一方面, 还实现了电网运行的经济高效性, 提高电网运行和输送效率, 降低运行成本, 促进能源高效利用, 促进了电网建设的信息化、自动化、互动化发展。

摘要：主配网调控一体化既提高人力资源利用率, 又提高电网运行效率, 极大地促进电网的快速发展。在这里, 主要针对主配网调控一体化图形平台设计进行了简单分析与探讨。

关键词：主配网调控一体化,图形平台设计,分析

参考文献

[1]林榕, 王永红, 张会贤.智能调控一体化系统在河北南网的应用[J].电力系统保护与控制.2012 (02)

[2]李樊, 刘天琪, 李兴源, 江东林.矢量距浓度免疫算法在配电网重构中的应用[J].电力系统及其自动化学报.2012 (01)

[3]IEEE1613a-2011.变电站中通信网络装置用环境和测试要求.修改件1:定义, 直流电源要求 (5.1) 和附录E的增加.历史记录[S].2011

[4]张永旺, 李欣然, 李金鑫, 孙谦, 张广东.牵引供电系统综合负荷实测建模[J].电力系统及其自动化学报.2012 (01)

图形监控机械手教学平台的研究 篇5

随着我国社会主义市场经济的发展, 现代工业日新月异, 计算机应用的日益普及, 在专业教学中, 利用计算机进行仿真教学已经引起人们充分关注。从组态软件的内涵上说, 组态软件是指在软件领域内, 操作人员根据应用对象及控制任务的要求, 配置 (包括对象的定义、制作和编辑, 对象状态特征属性参数的设定等) 用户应用程序的过程, 也就是把组态软件视为“应用程序生成器”。从应用角度讲, 组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台, 它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域, 还可应用于仿真教学和技能鉴定考核等领域。

图形监控机械手教学平台是一种适合大中专学生的具有开放式特征的教学平台。是多种高科技的融合, 可以完成电工、电子、PLC、机械设计、传感器、机电控制、触摸屏技术、组态技术等许多课程的几百个实训实验。图形监控机械手教学平台的作用主要以展示机械结构、运动特征和功能关系为主。相对于工业机器人具有它的特殊性:首先, 一台图形监控机械手教学平台相当于一个试验平台, 要能显示多种运动性能。因此, 利用组态软件可实现远程控制、可视画面同步和实时监测从而构成一个集动作控制、过程监测与控制的网络化、智能化、综合化、组态化的自动控制, 在我国现代化工业发展进程中将起到巨大的推动作用。本文采用三自由度圆柱坐标型机械手结构, 图形监控示教器采用组态软件和触摸屏, 控制系统采用可编程序控制器, 设计了图形监控机械手教学平台, 具有造价低、调控容易、重复性好的特点。

1 图形监控机械手教学平台描述

如图1所示, 图形监控机械手教学平台主要由图形监控示教器、机械手 (手部和运动机构) 和控制系统四大部分构成。

1.1 图形监控机械手教学平台功能及模块

(1) 图形监控示教器:是人机交互 (即运动轨迹的录入、编辑、储存, 支持的图案元素, 输入方法为引导示教式) , 主要由PC、组态软件和触摸屏来实现。

(2) 机械手:主要由手部和运动机构组成。

1) 手部是用来抓取工件 (或工具) 的部件, 根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种形式, 如夹持型、托持型和吸附型等, 主要由气缸、气控机械抓手来实现。

2) 运动机构是使手部完成各种转动 (摆动) 、移动或复合运动来实现规定的动作, 改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式;主要由电机、步进电机及驱动模块来实现。

(3) 控制系统:完成插补计算, 脉冲输出及与电机驱动器信号的连接, 位置测量, 逻辑处理 (限位信号, 操作信号等) , 具有在线控制和离线控制功能 (在线控制通过上位机控制软件实现控制, 离线控制采用面板控制) , 主要由步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、旋转码盘、单片机及PLC控制电路来实现。

1.2 图形监控机械手教学平台控制方式图形监控机械手的控制方式为手动和自动两种。工作过程为:

(1) 进行手动控制时, 手臂的升降、伸缩和腰部的回转、夹钳等张合的各流程需要进行点动控制。

(2) 自动控制时, 机械手首先回到初始位置, 接着水平手臂伸出, 碰到限位开关后停止, 然后垂直手臂下降, 碰到下限位开关停止运动, 手爪电, 夹紧工件, 然后垂直手臂上升, 碰到上限位开关停止, 腰部顺时针旋转, 直到碰到限位开关停止, 手臂下降到下限位开关后, 手爪电机反转, 松开工件, 最后垂直手臂再上升, 水平手臂缩回, 腰部逆时针旋转, 回到初始状态。整个过程实现了将工件从A位置搬运到B位置。

2 图形监控机械手教学平台系统设计

2.1 图形监控机械手教学平台控制要求

(1) 图形监控机械手教学平台具有启动、停止、水平移动 (左移、右移) 、垂直移动 (上升、下降) 、夹紧、放松等动作功能。

(2) 可以通过启动、停止按钮控制机械手的启动、停止。

(3) 机械手在原点位置, 按下启动按钮后, 机械手下降至工件处→夹紧工件→携工件上升至上限位→右移至右限位 (下一个工位上方) →下降至指定位置→放下工件后→上升至上限位→左移至左限位, 回到原始位置。此过程反复循环执行。

(4) 机械手运动过程中, 如果按下停止按钮, 机械手并不马上停止, 而是继续工作, 直到完成本周期操作, 回到原始位置, 之后停止, 不再循环。如果按下急停按钮, 机械手停在当前位置, 解除急停后, 按下复位按钮, 机械手复位, 停在初始位置等待重新开始操作。

(5) 机械手的水平移动、垂直移动、夹紧、放松通过PLC控制的电磁阀实现。

2.2 图形监控机械手教学平台硬件设计

图形监控机械手教学平台的控制系统一般包括两个进步电机、一个直流电机、一个电磁阀, 该系统可以让单台PLC进行多个对象控制, 只有适当的选用高性能的PLC, 才能实现该系统完全的控制功能。为了师生直观方便的使用, 给予上位机/触摸屏 (图形监控示教器) 进行监控, 如图2所示的控制结构。用于发讯息的开关如按钮、光电开关和行程开关作为PLC的输入信号, PLC的输出控制步进电机驱动器、继电器和电磁阀, 用于完成手臂的升降/伸缩 (左右) 步进电机、手爪旋转直流电机和手爪夹紧/放松等控制。

(1) 图形监控机械手教学平台控制系统的核心是三菱FX1N-24MT型PLC。该PLC有14点输入, 10点输出, 输出接口为晶体管型。步进电机、直流电机与PLC一般是不直接相连的, PLC与步进电机驱动器、接触器或者继电器的线圈相连。为了实现直流电机的正反转及安全互锁等问题, PLC输出端子接中间继电器, 该继电器为直流继电器, 具有4对常开常闭触点, 额定电压为12V, 能够满足直流电机互锁要求。

(2) 图形监控机械手教学平台的控制系统中有两个步进电机、一个直流电机和一个电磁阀分别控制垂直手臂升降、水平手臂伸缩 (左右) 、腰部旋转和手爪夹紧/放松。垂直手臂步进电机由升/降步进电机驱动器控制上升和下降;水平手臂步进电机由左/右步进电机驱动器控制手臂伸出和缩回;腰部旋转直流电机由继电器分别控制顺时针转和逆时针转;手爪夹紧/放松由电磁阀分别控制夹紧和松开。同时为腰部旋转和手爪夹紧/放松输出端设置了互锁, 这就实现了腰部旋转左转和右转、手爪夹紧和放松之间的互锁, 防止输出相反的两个继电器和电磁阀同时为“ON”。

(3) 图形监控机械手教学平台的控制系统还设置6个限位开关, 分别安装在机械手的垂直手臂的最高位和最低位、水平手臂的最长位和最短位、腰部两侧, 用于检测机械手的位置, 机械手手爪的夹紧/放松由PLC内部的时间继电器控制。

(4) 为了便于生产加工和维修、调整, 设置了工作方式选择开关。当开关置于“自动”位时, 机械手将工件从一个位置搬运到指定位置卸下, 并返回原位等待下一个工件到来, 全部自动进行;置于“手动”位时, 通过按钮机械手垂直手臂的升降、水平手臂的伸缩、腰部的旋转、手爪的放松、夹紧等各动作流程进行点动控制。同时, 为了保证在紧急情况下 (包括PLC发生故障时) 能可靠地切断PLC的负载电源, 设置了交流接触器, 在PLC开始运行时按下“负载电源”按钮, 使交流接触器线圈得电并自锁, 交流接触器的主触点接通, 出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。

2.3 图形监控机械手教学平台软件设计

图形监控机械手教学平台运行方式有两种, 首先在控制面板上或图形监控示教器选择运行方式, 如果选择了“手动”方式, 程序按照手动程序运行, 如果选择“自动”方式, 程序首先检查机械手是否位于原点位置, 也就是满足初始状态, 满足的话则进入自动运行程序, 不满足的话先完成回原点程序再进行自动程序的运行。控制系统的流程图如图3所示。

2.4 图形监控机械手教学平台监控系统设计 (图形监控示教器)

2.4.1 实现机图形监控械手教学平台运行的动态演示

组态软件集成了图形技术, 人机界面技术, 数据库技术, 控制技术, 网络与通信技术, 使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言, 只需通过可视化的组态方式, 就可完成监控软件设计, 降低了监控画面开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图库和操作向导, 使开发人员避免了软件设计中许多重复性的开发工作, 可提高开发效率, 缩短开发周期, 已成为监控系统主要的软件开发工具之一。

组态软件提供了多种控制器件库、图形控制和功能组件, 可组态各种显示与控制功能, 创建画面和信息并将其与PLC程序链接, 以图形形式显示系统操作状态、当前过程值及故障信息, 提供友好的人机界面来操作被监控的设备或系统, 对PLC系统中的实时数据进行显示、记录、存储、处理, 满足各种监控要求。

利用组态软件创建一个工程项目, 在工程项目中创建一个“初级演示”画面, 在“初级演示”画面上可以设计如图4所示的图形监控械手教学平台监控示意图, 再设置垂直手臂升降、水平手臂伸缩 (左右) 、手爪夹紧/放松、工件、运行标志a、次数a等内存变量, 设置矩形A、B、C等图形部件相关的动画组态, 并设计初级演示画面的命令语言程序, 反复调试, 完成该工程项目的组态。

2.4.2 图形监控示教器控制PLC实现机械手动作

利用组态软件在工程浏览器中创建一个“简易控制”画面, 在“简易控制”画面可以设计如图5所示的图形监控机械手教学平台控制图。

将三菱FX系列PLC与计算机或触摸屏的COM口连接, 在工程浏览器中配置设备三菱PLC, 再设置放松、夹紧、下移、上移、右移、左移等变量, 这些变量分别与三菱PLC的输出端相关联, 设置运行标志b、次数b等内存变量。设置图形部件、指示灯等图素相关的动画组态, 并设计控制画面的命令语言程序, 反复调试, 完成“控制”画面的组态。

运行该工程项目, 打开“简易控制”画面, 可实现图形监控械手教学平台控制运行的仿真动态演示。运行过程中, 伴随机械手的动作, 相关的指示灯点亮或熄灭。

2.4.3 实现图形监控示教器与PLC联动的仿真教学

利用组态软件在工程浏览器中创建一个“仿真控制”画面, 在“仿真控制”画面可以设计如图6所示的图形监控机械手教学平台仿真控制图。

设置运行标志c、次数c等内存变量。打开图库, 选择开关图形, 在六个指示灯旁放置六个开关。根据简易机械手的控制要求, 在PLC内编制图形监控械手教学平台控制程序。设置图形部件、指示灯、开关等图素相关的动画组态, 并设计仿真控制画面的命令语言程序, 反复调试, 完成“仿真控制”画面的组态。

运行PLC程序, 运行图形监控械手教学平台控制组态工程, 用组态软件实时显示图形监控械手教学平台的动作过程, 用PLC控制图形监控械手教学平台步进电机、直流电机和电磁阀, 实现组态软件与PLC联动的仿真教学。

2.5 图形监控机械手教学平台运行调试

为了保存所有的组态设置, 就需要关不所有组态监控程序。这时候将PLC程序下传到PLC装置中让其运行, 为了进入组态工程运行界面, 就需要切换到离线状态, 然后在启动组态软件。在运行过程中, 我们可以通过按钮的操作检测出所编的程序是否正确。经过运行测试后, 该教机械手教学平台控制系统的动作才能进行有效监控, PLC程序才能达到控制要求。

3 结论

图形监控对机械手控制系统进行监控的时候, 要以最少的人员配置来加强对机械手的管理, 这样能够提供较为清晰、准确的机械手运行状态, 以此来为维修和故障诊断提供多方面的可能性, 充分提高系统的工作效率。本文通过介绍图形监控机械手对教学有很好的辅助作用, 机械手控技术既是一项复杂的随机系统又是一项综合型的技术。

摘要：在当今社会, 科学技术发展迅猛, 而图形监控在工控自动化领域发展中也得到很快的提高。本设计从教学角度出发, 介绍了图形监控机械手教学平台的总体结构, 运用图形监控来完成机械手的模拟操作, 不仅能够对机械手进行监控, 而且能够进行模拟控制。通过组态软件强大的动画功能实时显示机械手的动作过程, 通过模拟机械手画图, 做变量, 编写程序, 来实现机械手的模拟操作。其中运用动画的效果去模拟机械手的运作, 降低了学习的难度, 而且可以很大程度上吸收经验, 掌握知识。

关键词：机械手,PLC,图形监控,组态技术

参考文献

[1]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS用户指令.

[2]朱慧玲.教学机器人的开发与设计[J].机电产品开发与创新, 2007, 20 (2) :17.

[3]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2006:15-18.

图形平台 篇6

本文所分析的的嵌入式图像处理平台以图像的获取和处理为主, 以嵌入式微处理器S3C44B0X为系统硬件核心, 以ucos为操作系统平台, 以模块化为软件设计理念, 设计与实现了完备的嵌入式图像处理系统。

1 主要的硬件平台设计

(1) S3C44BOX的嵌入式中央处理器。S3C44BOX是Samsung公司为手持设备和一般类型应用提供高性价比和高性能微控制器解决方案的16/32位RISC处理器。它采用了ARMTTDM I内核、0.25μm的CMOS标准宏单元和存储编译器。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同时S3C44BOX还采用了一种新的总线结构, 即SAMBAⅡ (Samsung ARMCPU嵌入式微处理器总线结构) 。S3C44BOX除了具有ARM7系列处理器的优点, 还内置有LCD驱动控制器便于扩展LCD模块。

(2) 液晶显示触摸屏。LCD选用5.7寸的CMD520接口的CSTN LCD, 可直接与S3C44B0X内置的LCD接口直接相连.触摸屏选用ADS7843作为触摸屏控制器, 可控制四线电阻式触摸屏, 直接同S3C44B0X的普通I/O口相连。

(2) 存储系统。选用AL4V8M440作为存储器, 其特点是内存大、速度快, 能满足图像处理的实时性。它是储存数据传输数据的中介。

2 软件的系统设计及图像处理的实现

嵌入式图像处理系统采用的是模块化设计, 其中每一个模块都包含了一类图像处理的算法。具体的功能模块设计是将算法分为7大模块:图像几何变换、边缘检测及轮廓跟踪、直方图修正、半影调和去抖动、图像彩色变换、图像平滑锐化和腐蚀膨胀细化算法, 然后再进行每一级算法的映射。

嵌入式图像处理系统的具体工作主要包括:文件的读入, 算法移植封装和实现通用接口等内容。

(1) BMP文件的读入。由于在嵌入式的平台上没有现成的BMP格式文件的库函数可以用, 因此必须进行进行算法移植。主要需要处理的图像是真彩图和256色的图像。

(2) 算法设计。 (1) 图像增强算法设计。当背景与目标灰度范围相对较窄, 对比度低的时候, 采用增强算法对图像进行灰度的拉伸变化, 提高灰度差, 利于提取目标。 (2) 图像分割算法设计。当图像需要分解为若干互补交叠的区域, 并提取需要的区域时, 需要进行图像分割。可以采用阈值分割方法。通过设置阈值, 将像素点按照灰度的级别进行分类, 从而达到分割图像的目的。 (3) 目标定位算法设计。它用计算机代替人来确定图片中目标的位置, 主要采用扫描法进行。按照商标带的上下边缘、上下边缘的左右图像块的顺序进行扫描, 最后根据图像的长宽度找出所需图像的具体位置。

(3) 实现层次图形界面。嵌入式的图像处理系统设计了层次化的接口, 各接口以图形的方式显示, 然后传送到触摸屏或键盘分支响应。以主界面接口为例。这一系列的计算机动作是整个系统的核心, 起到了承上启下的作用, 将嵌入式系统进行了分级映射, 并要对产生信息的参数做出决断。还要注意的是, 接口连接程序法调用需要等待事件的触发, 下一个代码在这之前都是无限循环的。

(4) 文件的选择。由于本系统在独立运行的时候, 用户是很难对其进行干预的。而当图像不够用户选择的话, 系统就失去了应有的价值了。因此, 文件的名称必须要由系统在定义的时候确定, 用户需要改动时R能改变系统的代码。由此可见, 文件的读入是十分必要的。

3 结语

应用以S3C44B0X为核心的嵌入式操作系统与图像处理技术集合起来的方式, 为图像处理和识别等各种应用的实现, 提供了一个快捷的嵌入式、实时的系统开发平台。它不仅简化了系统结构, 还缩短了开发周期, 降低了成本, 对未来嵌入式图像处理设备的产品化起到了积极的推动作用。

摘要：传统的图像处理技术大多数依靠大批的电子设备, 成本高, 能耗大且可靠性不高。针对这种现象, 一种将嵌入式技术和图像处理技术相结合的嵌入式图像处理系统应运而生。它以嵌入式的微处理器为系统的硬件核心, 不仅提高了图像处理的速度, 同时也保证了质量。文章通过对嵌入式图像处理系统的设计和运行方面的分析, 探讨其实现途径。

关键词：嵌入式系统,图像处理,实现途径

参考文献

[1]段宗涛, 沙爱民, 张燕妮.高性能前途是图像处理系统[J].微电子学与计算机, 2008

[2]林文森, 李钟慎, 洪健.基于ARM嵌入式图像处理系统设计与实现[N].福州大学学报 (自然科学版) , 2008

[3]宋凯, 严丽平, 甘岚.嵌入式图像处理系统的设计与实现[J].计算机工程与设计, 2009

图形平台 篇7

图形平台作为可视化技术的主要组成部分, 在电力系统中发挥着重要的作用。尤其对于电力系统可视化计算来说, 图形平台的意义更为重大。但长期以来, 由于各个图形平台开发商的目的、技术各不相同, 各个图形软件自行定义自身的数据结构和文件存储格式, 在图形拓扑分析功能上、数据存储上、图形表现上, 图形平台没有形成一个统一的规范, 不同的电网接线图绘制软件之间、图形软件和计算软件之间存在着难以共享和交换数据的问题。因此, 迫切需要有一种通用的图形平台来解决这样的问题。

本文致力于开发一种主要为电力系统计算软件服务的, 兼有其他外延功能和可扩展功能的通用图形平台, 从该电力系统计算软件通用图形平台设计角度出发, 研究探讨了电力系统计算软件通用图形平台的功能需求以及开发过程中的核心问题。

(二) 电力系统计算软件通用图形平台功能需求分析

1. 现有电力系统计算软件图形平台存在的问题

电力系统计算软件可以分为非可视化和可视化两种。非可视化计算软件一般依靠文本文件或数据库作为数据输入和结果输出方式, 由于缺乏可视化, 其可读性和直观性相对较差;现有的可视化计算软件一般都基于本身自带的图形平台, 所画的网图不能被其他可视化计算软件所使用, 而电力部门一般拥有几套用于不同计算的计算软件, 因此如果同一网图要在这些不同的计算软件中使用, 则需要用各计算软件自带的图形平台分别绘制该网图, 重复工作量很大。电力系统计算软件通用图形平台可以大大减少这样的重复工作。

2. 基于CIM的通用图形平台应具有的功能

IEC61970是由国际电工委员会提出的一个电力系统软件设计标准, 它一方面描述了电力软件设计中对象的定义和对象的分类 (即“包”) , 另一方面规范了应用软件之间交换信息的方法——即组件方式。按照IEC61970标准设计电力系统软件, 可以使得各软件的接口标准化, 能像硬件那样“即插即用”。公用信息模型 (CIM) 是该标准的一个重要组成部分。

基于公用信息模型CIM设计的电力系统计算软件通用图形平台应当主要具有以下两方面的功能:一方面是具有可以满足绘制电网接线图的图形功能, 它可以作为电子图纸录入和显示的一种途径;另一方面是作为数据输入、计算条件设置以及计算结果显示的平台, 数据接口设计应符合CIM规范, 便于与电力系统计算软件交互。基于CIM的电力系统计算软件通用图形平台与电力系统计算软件的交互主要是通过数据库作为中间枢纽来完成。

3. 本文设计思路

本文参考IEC61970中公用信息模型CIM对电力系统的资源的层次关系、属性的描述, 结合面向对象技术, 应用统一建模语言UML来设计电力系统计算软件通用图形平台。

在数据库设计方面, 考虑到数据的通用性, 本文在数据表, 数据名称和类型等方面的设计均参考了CIM中对电力系统资源的描述。在图形编辑功能方面, 该图形平台提供了电力系统图元绘制工具条, 并具备较丰富的图形编辑基本功能, 基本上可以满足大部分电网接线图绘制的要求, 元件属性参数在编辑图元的时候写入数据库。为了方便电力系统计算软件在该图形平台的基础上进行运算, 该图形平台还提供了拓扑分析功能, 对所绘制的网图进行拓扑分析, 为电力系统计算软件提供计算所必需的网络拓扑信息。本文所设计的电力系统计算通用图形平台结构图如图1所示。

(三) 电力系统计算软件通用图形平台的设计实现

1. 数据库设计

(1) 数据库结构设计

数据库是图形平台与可视化计算软件的数据交互平台。数据库中存储的设备的属性、参数不仅用于图形显示, 更多的情况下用于各种计算程序。数据库中设备参数的结构及完整性直接影响到计算程序的运行。本文参照CIM对电力系统设备的关系以及属性的描述来建立数据库表和表字段, 方便电力系统计算软件从中读取设备属性参数。

针对CIM中对电力系统设备的描述, 本文对CIM文档的Core包, Wires包中所提到的电力系统的设备元件, 都建立相应的数据库表来记录。根据CIM中Core包和Wires包的定义, 在本文设计的图形平台中, 所有元件都由PowerSystemResource类或者ConductingEquipment类派生出来。在定义每种元件电气属性时, 都以Wires包对各种元件的定义为参考, 建立相应电气属性。再根据Domain包的规定, 定义各电气属性的变量类型。并把CIM中的继承、关联、聚集、组合等关系在数据库中利用主键和外键的映射关系一一实现。

(2) 通用图形平台与计算软件数据交互的实现

通用图形平台与电力系统计算软件的数据交互主要是在作为系统集成框架的组件容器 (如CORBA等) 中完成的, 以CIM公共数据库作为中间载体。当需要输出数据时, 通用图形平台将向CIM/XML导入导出程序发送符合规定格式的CIM/XML文件, CIM/XML导入导出程序将该CIM/XML文件中的相关信息抽取出来, 然后存储到CIM公共数据库相应的位置中。从CIM公共数据库往通用图形平台输入数据是以上过程的逆过程。

2. 图形功能

作为图形平台的基本功能, 图形功能是不可或缺的。本文设计的图形平台具有电力系统图元绘图工具条, 具备丰富的图形编辑基本功能, 并支持多网图操作, 支持网图打印输出等, 可以满足众多电网接线图的绘制、编辑等需求。

(1) 图形显示

本图形平台在Visual C++开发环境下编写。在View类中, OnDraw函数负责图形的绘制显示。下面是实现图形显示的核心函数及其层次。

以上函数的实现图形显示的原理是:先获取需要绘制图形的设备环境pDC (可以是屏幕、打印机或窗体等) , 规定图形显示比例的大小scale和颜色crfore;再把需要绘制的元件记录在数组m_aryItem当中, 调用每个元件的Draw函数, 逐一将元件绘制出来。 (见图2)

(2) 图形编辑

本图形平台提供绘图工具栏和图形属性设置栏, 实现对元件的选择, 移动, 旋转、缩放等功能。这些功能都是通过修改元件的图形属性来实现。元件的公共图形属性由Item类来管理, 当中的属性或者方法, 就是用于实现以上提到的图形编辑操作。例如RotateTo函数用于实现元件的旋转功能, 当用户用鼠标操作旋转元件的时候, RotateTo函数将根据元件旋转的角度返回一个范围是0～3的整数m_RotationMode值, 分别对应元件旋转0度、90度、180度和270度的情况, 然后元件类中的DrawShape函数再根据RotateTo函数返回的m_RotationMode的值, 选择对应的画法重绘元件, 从而实现元件的旋转功能。

(3) 图形存取

对于图形的存取, 采用面向对象语言Visual C++中对象的“序列化”和“反序列化”方法来实现。“序列化”就是形成一个二进制文件, 用于保存系统中要永久存储的对象数据。序列化能够使程序中的对象永久保存, 也就是说关闭程序重新运行后, 这些对象仍然可以保留。“反序列化”就是从文件中读出已序列化的对象, 并采用读出的数据给系统的数据赋初值, 即将数据从文件存储转换为内存存储。对于图形平台来说, 序列化就是向一个数据文件中逐个地写入图形元素对象, 包括图形元素的坐标、名称、类型等属性。反序列化把图形元素的各个属性写到程序的内存当中。

3. 拓扑分析功能

网络拓扑信息是电力系统可视化计算和仿真等功能的基础, 因此, 在电力系统计算软件通用图形平台中设计添加拓扑分析功能是十分必要的。

网图拓扑分析的实质是要形成潮流计算、故障计算所需的节点导纳矩阵。拓扑关系以元件连接点的位置作为判断元件关联的依据, 当两元件连接点的距离小于某一域值时, 认为此二元件相连。针对母线, 与其连接的所有连接点, 可以集约为一个连接点。

在实际开发中, 为了从元件的绘制得到全网的拓扑, 我们按照从微观到宏观的视角定义由繁到简的三个层次的网络结构来模拟网图拓扑形成的三个步骤:元件绘制的“设备-捕捉点”连接模型, 经过简化的“等值拓扑”模型, 到最终的科学计算用的“母线-支路”等值拓扑模型。

(1) 利用设备-捕捉点连接模型实现逻辑层拓扑:设备-捕捉点模型, 在形成元件连接关系时, 通过判断设备引线的捕捉点是否重合, 来判断两个设备的连接关系。这样可以迅速的得出网图的逻辑层拓扑。

(2) 等值模型的拓扑实现:逻辑层的拓扑分析完成以后, 需要把设备用其等效的阻抗支路模型来代替, 并且把位置一致的捕捉点 (包括构成母线的所有捕捉点) 合并成一个等效节点, 非阻抗设备只保留开关支路模型。从而形成等值层的网络拓扑。

(3) 母线—支路模型的拓扑实现:所谓节点母线—支路模型就是开关支路的状态在运行方式设置以后可以确定的情况下, 根据开关的开合状态决定是否把开关支路两端的节点模型合并为一个节点以后形成的等值网络的拓扑。

4. 外延功能

为了使得电力系统计算软件通用图形平台的实用性更强, 在以上所介绍的主体功能的基础上, 还可以针对使用方所提出的要求, 增加一些针对性较强的实用的外延功能, 如设备相关资料查询功能, 计算结果图形显示功能等, 这些都可以在通用图形平台的基本框架上逐一开发实现。

(四) 结论

本文介绍了一种参考IEC61970系列国际标准设计的电力系统计算软件通用图形平台, 其注重于与电力系统计算软件结合以及软件的通用性。该图形平台具有界面友好, 功能实用丰富, 易于与其他软件接口等特点, 可应用于电力系统中的众多领域, 具有良好的开发潜力及应用前景。

参考文献

[1]刘栋, 袁荣湘.基于IEC61970公用信息模型的电网接线图形软件的设计[J].电网技术, 2004, 28 (16) :35-39.

[2]张慎明, 刘国定.IEC61970标准系列简介[J].电力系统自动化, 2002, 26 (14) :1-6.

[3]朱浩骏, 蔡泽祥, 侯汝锋.基于CIM的稀疏矩阵模型设计[J].电力系统自动化, 2004, 28:50-54.

[4]刘崇如, 孙宏斌, 张伯明, 董越, 辛耀中.基于CIM XML电网模型的互操作研究[J].电力系统自动化, 2003, 27 (14) :45-48.

图形平台 篇8

1 计算机图形学教学中的问题及其原因分析

计算机图形学应该来说具有非常广泛的使用范围, 很多学生对于这门课的态度是刚接触的时候挺喜欢, 但是, 随着学习过程的慢慢开展, 他们的主动性和积极性就慢慢被消磨掉了, 他们开始不注重学习的创新能力, 而仅仅为了得到相应的学分。这种现状的产生主要是由于以下几个方面的因素:

1) 学习难度较大。由于计算机图形学涉及的知识面非常广, 其中不仅有计算机知识, 还有数学等其他学科的知识, 因此, 它的知识基础要求较高, 学生学习起来难度较大也是情理之中的事情。事实上, 计算机图形学是一门新兴学科, 它是建立在图论、现代数学和计算机科学基础之上的, 学科交叉繁杂, 其理论性很强, 同时实践性又不弱, 这就让学生体会到了该门课程的综合性特征和难易掌握的感觉, 从而让他们在巨大的学习难度面前望而却步;

2) 教学理念较为滞后。当前的计算机图形学教学观念仍然沿用的是传统的教学观念, 重视教师的单方面的知识传授, 片面强调学生对于相关知识点的掌握程度。这样的教学观念往往使得教学在备课的时候, 片面追求教学大纲的要求, 非常详细讲解每一堂课的知识点。这样的背景之下, 教师容易把计算机图形学课堂变成满堂灌, 学生就是一种被动的学习状态, 师生之间的互动性不高, 学生的学习积极性和主动性自然也就大打折扣了。此外, 传统的教学观念中不太重视实验教学环节, 更不会重视学生实践能力的培养, 大大阻碍了学生的创新精神培养与创新能力的提高;

3) 实验教学环节不够科学与系统。当前, 计算机图形学教学过程中的实验环节, 很多高校一直采用C或VC++来实现编程, 同时, 进行实验的工具与内容又较为陈旧, 考核方式也颇为单调, 学时又不太多, 使得学生对于计算机图形学的学习兴趣大大降低, 而且学习起来的真实难度又是较大的, 尤其是绘制模型的实现, 使得学生的实验能力有待加强。

2 Open GL图形系统及其在图形学上的应用

所谓Open GL图形系统, 指的就是一个丰富的三维图形函数库, 是图形系统中的一个软件接口, 允许程序开发者创建一个交互性的程序, 从而能够产生三维移动的物体的彩色图像。它除了具有基本的Open GL函数以外, 还能够支持Open GL实用库、Open GL辅助库、Windows专用库函数、Win32 API函数等其他四类函数。它还可以有双缓存的功能, 主要应用于制作动画。我们可以使用Open GL图形系统来对计算机图形技术进行相关的控制, 从而产生较为逼真的图形或者虚拟出实际生活中没有的图像。一般来说, Open GL图形系统的应用非常广泛, 具体应用到计算机图形学中的话, 就是说我们可以利用Open GL函数来顺利实现图形算法的演示。这种方法可以提高许多图形函数, 让它们能够通过单独调用或者组合某些函数来实现基本的图像操作, 还可以对光线进行调整。目前, 随着计算机技术的不断发展, 现在的Open GL图形库中增加了不少新组件, 已经可以产生形象化的三维效果。当前常用的图形设计方法有:图形生成算法、几何变换、投影变换等。具体应用步骤如下:建立基本模型、投影及视口变换、光照、材质、雾等的设置、显示三维图形。其中, 建立基本模型就是指利用技术手段来提取真实物体的表面离散点, 然后输入到计算机中去, 从而形成三角网络模型。就投影及视口变换来说, Open GL函数主要提供了正射投影和透视投影两种投影方式。然后, 对模型进行光照设置, 这里的光照设置包含了环境光、漫反射光和镜面反射光等三种, 对于材质的设置与光源类似, 让其能够更加接近于真实物体。至于雾化, 主要是使得物体能够更加自然逼真, 具有一定的立体感。最后, 完成以上三个步骤就显示三维图形。此外, Open GL图形系统函数库还可以进行纹理设置、特殊光照处理以及实现动画效果等其他方面的强大功能。

3 基于Open GL实验平台进行计算机图形学教学改革

一般来说, 计算机图形学具有非常广泛的应用领域, 比如说信息显示、设计、仿真与动画以及用户界面等方面。如果我们应用Open GL图形系统实验平台, 将对传统的教学应用思想产生一定的冲击和影响。从传统的教学思想来看, 我们往往习惯于选择Powerpoint中的课件制作组件来制作课件, 虽然它能够解决基本的图形问题, 但是, 一旦碰到较为抽象和复杂的图形学理论, 就难以应对。因此, 笔者认为, 我们应该采用一种新型的图形学理论来指导我们的课件制作, 以增加图形的逼真程度和提高图形学课件的制作质量。在此, 笔者提出了我们可以基于Open GL图形系统实验平台来将不同的知识点进行课件制作, 努力培养学生上机进行实践的兴趣和主动性, 让学生提高互动参与性, 从而提高他们的学习效果。但是, 当前我国高校计算机图形学教学现状不容乐观, 还存在着不少急需解决的问题。因此, 我们应该尽快采用Open GL实验平台来加强计算机图形学教学改革。具体如下:

1) 高校应该首先认清楚Open GL图形系统的真实内涵, 充分利用其优秀的图形处理资源和演示效果来大大激发出学生的学习心理, 让他们主动参与到实践中来, 对抽象的内容进行具体化的解读。这就需要学校改变传统的教学观念, 因为传统的教学观念仍然是以教师教授知识为主, 学生处于被动消极的地位, 他们的学习积极性和主动性被严重的压抑了, 而这与理论性实践性兼具的计算机图形学教学来说, 是相背离的。它的基本内容就是要学习传统的经典计算方法, 然后再学会分析并改进计算方法, 最后解决相关问题。因此, 传统的教学观念显然是不能够适应这种教学要求的。因此, 我们应该彻底改变原来的教学观念, 建立一种以培养学生能力为目标的新型教学模式, 让学生积极参与到学习过程中, 做学习的主人, 并逐步培养并提高自身的分析与解决问题的能力;

2) 高校要尽量调整相关的实验工具, 重新设置实验项目。我们知道, Open GL图形系统是一个非常专业的图形程序接口, 它具有非常强大的图形数据库, 提供了基本库、实用库和辅助库三个方面的函数库, 可以开发二维和三维图形程序所需要的多个方面。我们如果在计算机图形学的教学中很好的应用Open GL图形系统, 就可以把它作为基础开发的应用程序, 独立于窗口系统和操作系统来实现不同平台之间的移植工作。因此, 计算机图形学教学中适当的借助于Open GL实验平台, 可以与图形算法进行合理的结合。这种教学方法可以满足学生的学习需求, 还可以培养他们的实际应用能力, 并设置新的实验项目, 让学生很好的掌握基本的算法, 培养学生的科研和分析实践能力;

3) 考核方法要改进。当前, 计算机图形学教学的考核方法过于单一, 大大消磨了学生的学习积极性和主动性。那么, 我们就要适当的改革以前的那种考核办法, 而应该根据学生的实际情况, 采用多因素和异权重的综合考核办法来增加学生成绩评定体系的科学性和合理性。因为正确合理的评价体系是保证教学质量的重要手段之一, 它有利于调动学生的积极性, 提高他们的创新思维, 还可以让教师引领学生及时发现问题并解决问题。具体来说, 学校可以采用一体化的教学过程评价方法, 综合学生在整个学习过程中的学习态度、操作情况、参与实践教学的主动性、创造性、正确性等来给予学生综合性的成绩评定, 而不是简单的依赖于理论考试和实验报告来决定他们的最终学习成绩。这样就可以培养出既有专业理论知识, 又有一定实际操作能力和创新能力的新世纪复合型人才。

4 结束语

总之, 作为一门新兴的学科, 计算机图形学教学在信息化时代显得日益重要。我们要针对当前计算机图形学教学现状和问题, 有意识的改革传统的教学观念, 建立基于Open GL实验平台的计算机图形学教学模式, 狠抓学生基本功练习, 合理安排一体化学习任务, 把握理论知识和技能教学的穿插时机, 认真设计学习任务, 激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习积极性, 并采用综合性的评价体系来进行及时总结评价, 激发积极向上的学习热情等, 使得兼具理论性和实践性的计算机专业课程, 即计算机图形学课程的教学质量进一步得到提高, 从而培养出具有综合能力的计算机人才。

摘要：在当前这个世界图形时代, 人们的认知方式已经进入了视觉形象方式。在这样的数字化时代背景下, 计算机图形学的研究越来越显现出重要的地位和作用。因此, 该文将结合当前计算机图形学教学中的存在的一些问题, 提出了我们应该基于OpenGL实验平台, 尽快改革计算机图形学的教学模式, 让OpenGL很好的在计算机图形学教学中应用起来, 培养学生发现问题、解决问题的能力以及创新能力, 运用综合性的考核办法来切实提高当前计算机图形学教学质量。

关键词：OpenGL实验平台,计算机图形学,教学改革,教学质量

参考文献

[1]Francis S Hill.计算机图形学 (OpenGL版[M].3版.胡事民, 译.北京:清华大学出版社, 2010.

[2]柳海兰.浅谈计算机图形学的发展及应用[J].电脑知识与技术, 2010 (3) :9551-9552.