IDM标准

2024-06-14

IDM标准（精选4篇）

IDM标准篇1

0概述

任何计量设备特别是动态计量设备必须定期标定才能保证足够的计量精度, 在线称重标准仓是保障物料标定省时、省力、环保的理想设施, 是保障计量设备高精度运行不可或缺的措施。所以, 入窑生料粉、煤粉等要求计量精度较高的场合必须设计称重标准仓。而称重标准仓的计量精度和长期稳定性对保障入窑生料粉及煤粉的计量精度和稳定性起到至关重要的作用。IDM-C3型称重标准仓控制系统是采用美国Cygnal公司最新推出的带So C片上系统的C8051F芯片, 显示模块采用VFD高亮液晶显示屏, 显示内容丰富, 界面友好, 操作简单, 调试方便, 能够在线设置参数和上下限报警值, 掉电不丢失, 荷重信号采用脉冲信号进行传输, 具有温漂小、精度高、抗干扰能力强等显著特点。与DCS系统不仅可采取传统的电流信号和开关量信号进行通讯, 而且也可以采用Profibus-DP进行通讯。

1 组成及原理

IDM-C3型称重标准仓一般由称重仓、称重传感器、现场处理单元 (或现场接线盒) 、IDM-C3显示仪表等四部分组成。如图1所示。

传感器采用并联的方式连接, 输出毫伏的信号经过现场处理单元进行放大, 并将信号转换成脉冲信号送给IDM-C3显示仪表进行显示, 通过仪表可很方便地对称重仓进行标定, 并将标定参数写入内存EEPROM, 参数掉电不丢失。另外, 将仓重信号转换成标准的4-20m A电流信号给DCS系统, 同时, 通过串行口与DCS系统进行数字通讯 (PROFIBUS-DP) 。

2 传感器连接方式的选择

称重部分一般有三只或三只以上传感器组成, 也有采用单传感器。采用单传感器称重的前提是假定仓的重量均匀地分布在每一个传感器上, 那么用一个传感器称出的重量乘以3就是仓的重量, 但是在实际应用中由于偏载、安装的水平度等因素的影响, 单传感器称重方式会带来较大的测量误差, 因此只建议作为简单的料位计使用。多只传感器称重的方式是将称重仓完全托起, 它的连接方式一般有三种:串联方式、全并联方式及串并联混合方式, 如图2所示。

(1) 串联方式即各个传感器采用独立的供桥电源、输出采用串联连接的方式。设它们的桥臂分别为R1、R2、R3, 灵敏度分别为S1、S2、S3, 供桥电压分别为U1、U2、U3, 满量程均为F。则它们的载荷灵敏度分别为S1U1/F, S2U2/F, S3U3/F。为了保证正常的串联工作状态, 必须满足S1U1/F=S2U2/F=S3U3/F, 即S1U1=S2U2=S3U3。由此式可看出, 要使得电路能够正常工作, 要求每个传感器有相互独立的可调的供桥稳压电源, 否则将破坏电桥原有的关系, 这样设备成本提高、线路复杂。另外, 串联后增大了传感器的输出阻抗, 抗干扰能力差;同时, 误差叠加, 误差也增大。

(2) 全并联方式即各个传感器的输入端并联, 使用一个公共电源供桥, 输出也以并联的方式工作。如图2所示, 要保证并联的传感器能够正常工作, 它们的载荷灵敏度也必须相等, 由此我们可以推导出S1/R1=S2/R2=S3/R3必须相等, 显然要满足这个条件, 就要求每只传感器输出阻抗的平均偏差要小, 传感器系数的公差也不能太大 (一般要求在0.1%以内即可) , 否则, 当传感器受力不均匀时, 将产生称重误差。目前, 国内传感器技术也非常成熟, 选择参数相对一致的传感器也非常容易匹配。

(3) 串并联混合方式通常也是各个传感器使用独立的供桥电源, 但输出并联连接。它对传感器的要求相对较低, 但是对供电电源的要求同串联方式一样较为复杂, 目前实际应用中也很少采用。

根据以上分析, 我们采用传感器全并联的连接方式, 并且在每个传感器的输出端子与配接的称重显示器之间, 接入一个阻值相等的隔离电阻, 由于传感器的内阻是输出信号的函数, 串入隔离电阻能够减小因传感器输出阻抗不等或传感器系数不太一致时对传感器重输出的影响。

3 传感器的安装

传感器安装正确与否对称重标准仓的长期稳定性起到关键的作用。传感器的安装应注意以下几点:

(1) 传感器的安装如图3所示, 上盖板固定在称重仓上, 底板固定在支撑座上, 用紧固件拧紧或焊住。称重仓一般都在三十吨以上, 普通钢做的上盖板长期压在传感器上, 很容易在称重仓的上盖板上形成一个凸凹面, 这样, 传感器的受力方向将会发生微小的变化, 这种微小变化足以使称重仓的测量值发生较大的变化, 因此, 传感器的上盖板应采用特殊的耐压钢板做成。

(2) 传感器不能安装在有水平冲击力的场合。水平冲击力将使称重仓产生侧向移动, 零点会发生漂移。

(3) 要调整每个传感器盖板和底板的水平, 确保传感器的盖板在同一水平面上, 同时也要保证传感器的底板在同一水平面上。

(4) 通过焊接或紧固件将盖板和底板连接到容器和基础上, 焊接前应该将盖板和底板用金属网线连接, 并接地。同时也应将焊接设备和基础接地, 不然焊接电流将通过传感器, 使传感器损坏。

(5) 称重仓与输送管道之间的联接应采用布袋和膨胀节进行连接, 避免硬连接。

(6) 将现场处理单元安装在能方便地连接传感器电缆的地方, 应通过屏蔽电缆连接现场处理单元和仪表, 如图4所示。每个传感器与现场处理单元之间用四芯屏蔽电缆连接, 并要求穿管。现场处理单元与仪表之间的信号线也应采用屏蔽电缆进行连接, 条件允许时要求穿管。

4 IDM-C3型称重显示仪表及软件编程

IDM-C3型称重仪表采用精美的PC外壳, VFD液晶显示, CPU采用美国Cygnal公司C8051F系列片上系统单片机, 它是集成的混合信号片上系统SOC (System on chip) 具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器, 它有内置的64K字节FLASH存储器和256字节的内部RAM及2K字节XRAM, 除了具有标准8051的数字外设部件之外, 片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。它包括模拟多路选择器、128倍可编程增益放大器、8路12位ADC、二路12位DAC、电压比较器、内部电压基准、温度传感器、SMBus/I2C串行接口、一路标准的UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列 (PCA) 、定时器、数字I/O端口、电源监视器、看门狗定时器 (WDT) 和时钟振荡器等。

软件采用目前较流行的单片机C语言 (keil C) 进行编程, 程序采用模块化结构设计, 如下所示:

主程序

5 抗干扰措施

众所周知, 外界磁场、电场、电荷等电量急速变化时就会产生电磁干扰, 如来自静电、雷电、大功率变频器以及广播、通讯、雷达等干扰。这些干扰源若不采取措施, 将会造成称重误差, 甚至会使称重信号严重失真。我们采取以下抗干扰措施:

(1) 传感器输出信号是毫伏电压信号, 在传输过程中易受到干扰, 我们采取将传感器信号在现场进行放大, 并转换成脉冲数字信号进行传输, 从而大大地提高了系统的抗干扰性。

(2) 对称重信号还采取了RC、LC等多种滤波技术。

(3) 信号电缆采用屏蔽电缆线, 并将屏蔽层单端接地。仪表机壳采用金属外壳, 对空间的磁场、电场进行屏蔽。

(4) 软件采用了数字滤波、指令冗余、软件陷阱、“看门狗”等技术。

6 结束语

IDM-C3型称重标准仓广泛应用水泥、化工、冶金等各个行业, 具有性能稳定, 调试方便, 抗干扰能力强等显著特点, 同时也是给无法实物标定的粉体定量系统的在线标定提供了良好的解决措施。它与其它国内外称重仪表相比更加适应于水泥厂的恶劣环境和操作习惯。

参考文献

[1]施汉谦, 宋文敏.电子秤技术.中国计量出版社.1991年.[2]潘琢金.C8051F高速SOC单片机原理及应用.北京航空航天大学出版社.2002年.

IDM标准篇2

交通流跟驰理论是运用动力学方法研究在无法超车的单一车道上车辆列队行驶时后车跟随前车行驶状态的1种理论。它试图通过观察各个车辆逐一跟驰的方式来用数学模型描述跟车过程中可能发生的各种状态,以了解单车道交通流的特性。现有的跟驰模型大多基于标准驾驶行为建立,在交通流演变过程中,不同车辆的反应模式严格一致。

由于驾驶员的个体差异和不同的车辆性能,不同的车辆间会出现反应时间和反应模式的差异,称之为交通流的异质流特征。异质流特征在交通流的随机性和不确定特征中扮演了重要角色。国内外学者考虑到驾驶员性格,反应时间等因素,对在跟驰模型中体现异质流特征做了一些研究[2,3,4]。本文在驾驶员行为分析和模型解析的基础上,将反应时间和车型加入IDM模型中,采用改进模型结构和离散参数取值的方法,体现不同车辆间反应时间和车型的差异,提出了考虑车辆个体特征的跟驰模型,并对信号灯放行状态和稠密交通流中扰动传播进行了仿真模拟。仿真结果表明,考虑车辆个体特征的IDM模型能较真实地再现驾驶员反应过程和交通流异质流特征,其仿真效果更加符合实际情况。

1 车辆跟驰行为中的反应时间和车型

考虑到道路交通中的反应延迟现象,一些跟驰模型引入了反应时间的概念。基于安全车距的CA模型中,对安全车距的计算考虑了驾驶员的反应时间。以加速度作为输出项的跟驰模型中(如OV模型、GHR模型和Newell模型等),主要通过对加速度的延迟更新引入反应时间,而且反应时间的定义在各个模型中并不完全相同。Newell中的松弛反应时间定义为跟驰车辆根据与前车的相对速度差做出反应所需时间与调整车速至优化速度所需时间之和,GHR模型中的反应时间定义为驾驶员对于刺激的生理反应时间与车辆的机械的反应时间之和[5]。由于只考虑到标准驾驶行为,大多数模型中并没有体现驾驶员反应时间的个体差异。

为使反应时间与车辆性能成为相互独立的影响因素,本文将反应时间定义为驾驶员生理反应时间,即驾驶员从获取信息、认识处理信息到做出操作经过的时间。研究表明生理反应时间在驾驶员人群样本中服从对数正态分布[6]。此外,受道路交通状况,驾驶员情绪,疲劳程度等因素的影响,单个驾驶员对前方车辆刺激作出反应的时间也存在浮动。据此,本文假设反应时间在驾驶员间服从对数正态分布,在单个驾驶员的多次刺激-反应过程中服从正态分布,结合模型分析和对仿真效果的检验确定反应时间期望值和标准差,将反应时间作为车辆个体特征引入IDM模型中。

不同车型的车辆由于尺寸、性能等方面的差异,在车队中会采取不同的跟驰行为,对交通流的演变产生影响。按跟驰特性划分,可以将自然交通流中的车型仅划分为小型车和大型车2种类型,并将跟驰模式划分为小型车-小型车、小型车-大型车、大型车-小型车和大型车-大型车4种类型[7]。本文采用车辆尺寸、加减速性能、车头时距等指标区别不同车型车辆的跟驰特性,通过对IDM模型中相关参数的离散取值,体现不同车型和跟驰模式对车辆行为的影响。

2 基于车辆个体特征的IDM模型

2.1 模型结构

经典IDM模型的形式为

$\begin{array}{l} a_{n} (t) = w [1 - (\frac{v_{n} (t)}{v_{0})})^{δ} - \\ (\frac{s^{*} (v_{n} (t), Δ v (t))}{x_{n - 1} (t) - x_{n} (t) - l c})^{2}] (1) \\ s^{*} (v_{n} (t), Δ v (t)) = s_{0} + s_{1} \sqrt{\frac{v_{n} (t)}{v_{0}}} + \\ Τ v_{n} (t) + \frac{v_{n} (t) Δ v (t)}{2 \sqrt{w d}} (2) \end{array}$

式中:an(t)为第n辆车t时刻的加速度;xn(t)为第n辆车在t时刻的位置;vn(t)为第n辆车在t时刻的速度;Δv(t)为本车与前车的速度差;s*为当前状态下驾驶员的期望间距;w为起步加速度;d为舒适减速度;δ为加速度指数;s0为静止安全距离参数;s1为与速度相关的安全距离参数;T为安全车头间距[8]。

在IDM模型中考虑反应时间和车型因素,提出如下模型:

$\begin{array}{l} a_{n} (t + τ_{n}) = w_{n} [1 - (\frac{v_{n} (t)}{v_{0}})^{δ} - \\ (\frac{s^{*} v_{n} (t), Δ v (t))}{x_{n - 1} (t) - l c_{n - 1}})^{2}] (3) \\ s^{*} (v_{n} (t), Δ v (t)) = s_{0} + s_{1} \sqrt{\frac{v_{n} (t)}{v_{0}}} + \\ Τ_{n - 1} v_{n} (t) + \frac{v_{n} (t) Δ v (t)}{2 \sqrt{w_{n} d_{n}}} (4) \end{array}$

式中:τn为反应时间,假设其在驾驶员间服从对数正态分布。同时,假设单个驾驶员每次做出反应的反应时间服从期望值为τn的正态分布。为保证仿真效果,采用小于真实反应时间值的期望值和标准差。

为体现车型的影响,将车辆分为大型车和小型车2种类型,将跟驰模式划分为小型车-小型车、小型车-大型车、大型车-小型车和大型车-大型车4种类型。在考虑反应时间的模型基础上,根据参数解析和灵敏度分析结果,将表示车长的参数lcn、与加减速性能有关的参数wn和dn以及表示安全车头间距的参数Tn的取值依据车型和跟驰模式进行离散。仿真过程中,大型车根据其比率随机地在车队中分配。

2.2 参数标定

IDM模型中并不存在反应时间项,虽然这与驾驶员决策行为过程有偏差,但是通过仿真发现模型仍可以较好地拟合实际数据。调查显示驾驶员的平均反应时间为0.75～1.14 s[9]。对静止车队启动的模拟显示,采用真实驾驶员反应时间值的模拟效果与实际情况差距较大。为确定合理的反应时间期望值,根据在南京市北京东路和进香河路交叉口采集的数据对经典IDM模型的参数进行标定。在标定参数的基础上,使用引入反应时间项的模型进行仿真,并采用启动波速作为指标对仿真效果进行检验。通过对不同反应时间取值下启动车队的模拟,发现当反应时间取值略大于真实反应时间值的1/2时,启动波速在合理范围内。同时,为了真实体现驾驶员的个体差异,标准差的合适取值也应约为真实值的1/2。在仿真过程中,取对数正态分布期望值为0.42,标准差为0.18。

本文假设在单个驾驶员做出反应的过程中,反应时间服从期望值为τn为正态分布。单个驾驶员的反应时间浮动程度与驾驶员性格气质等因素相关,由于本文没有将性格等因素作为个体特征来考虑,暂采用统一的标准差取值0.1来体现反应时间的浮动。

由于车型种类多样,本文在标定参数的基础上对小型车和大型车的车辆尺寸和性能差别进行模糊化处理。假设小型车的车长lcn服从[3.5,5.5]区间上的均匀分布,起步加速度wn和舒适减速度dn分别服从[2.75,2.85]和[3.15,3.25]区间上的均匀分布;大型车的车长lcn服从[7,9]区间上的均匀分布,起步加速度wn和舒适减速度dn分别服从[2.25,2.35]和[2.75,2.85]区间上的均匀分布。根据文献[8]中不同跟驰模式下车头间距的取值,对于小型车-小型车、小型车-大型车和大型车-小型车3种跟驰模式,前车的安全车头间距参数Tn取1.1;对大型车-大型车的跟驰模式,前车的安全车头间距参数Tn取2。

3 车辆跟驰过程的数值模拟

3.1 信号灯放行状态的数值模拟

对信号灯放行状态进行模拟。作如下假设:车队由10辆车组成,起始车头间距为各车的车长与安全距离参数之和,此距离下各车初始加速度为0。时刻0时信号灯由红变绿,头车开始运动。头车加速度由下式决定:

$a_{n} (t) = 2.8 \times (1 - (v_{n} (t) / 16)^{4}) (5)$

分别采用经典IDM模型和考虑反应时间和车型的IDM模型进行模拟。根据对南京市北京东路和进香河路交叉口采集数据的标定结果,经典IDM模型的参数取值如下:[v0=18,s0=2,s1=1, δ=4,T=1.lcn=5,wn=2.8.dn=3.2]。

考虑反应时间和车型的IDM模型的参数取值如下:[v0=18,s0=2,s1=1,δ=4]。设反应时间τn在驾驶员间服从期望值为0.42,标准差为0.18的对数正态分布,同时,单个驾驶员每次做出反应的反应时间服从期望值为τn,标准差为0.1的正态分布;车长lcn,起步加速度wn和舒适减速度dn的取值见2.2,大车比率设为0.3。仿真结果见图1。

由图1可见,使用考虑反应时间和车型的模型模拟的信号灯放行状态车流,车辆启动较慢。由于对前车加速度减小的反应滞后,反应时间较长的车辆启动曲线上端的斜率变化较大。大车型的启动曲线较小型车平缓。由于车头间距的显著增大,大型车-大型车的跟驰模式会明显地降低启动波波速。由于考虑到驾驶员每次反应时间的少量偏差,加入反应时间的车辆速度曲线呈较不光滑的形状。由于反应时间和车型的差异,车辆个体采用了不同的行为模式,时间速度曲线具有不同的线型,体现了交通流异质流特征,与实际更为相符。

3.2 稠密交通流中扰动传播的数值模拟

对稠密交通流中扰动传播进行模拟,作如下假设:车队由35辆车组成,起始车头间距为23 m(大车的起始车头间距为26 m)。头车初速度为12.2 m/s。初始加速度为0,第6～7 s加速度取值为-5.5 m/s2,第8～12 s加速度取0,第13～14 s加速度取值为4.25m/s2,之后加速度恒为0。这样使得头车速度由12.2 m/s减为1.2 m/s,持续4 s并重新加速至9.7 m/s,形成1个向后传播的扰动。

参数取值同3.1,为体现反应时间和大型车比率对扰动在稠密交通流中传播情况的影响,设反应时间τn在驾驶员间服从期望值为0.42,标准差为0.18的对数正态分布,同时,单个驾驶员每次做出反应的反应时间服从期望值为τn,标准差为0.1的正态分布;设大车比率服从在[0.15,0.55]区间的均匀分布,通过多次模拟研究驾驶员反应时间和大型车比率对交通流状态演变的影响。仿真结果见图2:

由图2可见,随着反应时间的不同取值和在车队中不同的分布方式,随着大型车比率和大型车在车队中分布方式的变化,扰动在稠密交通流中的传播按一定概率出现消散,稳定传播,增大等不同情况。仿真模拟体现了车辆个体特征及其按概率分布影响下交通系统出现的具有随机特征的不同演化结果,与实际交通情况相符合。

4 结束语

本文将反应时间和车型加入IDM模型中,建立了基于车辆个体特征的跟驰模型。仿真结果表明,考虑反应时间和车型的IDM模型可以较好地体现驾驶员真实的刺激反应过程、驾驶员行为的离散性和随机性以及不同车型车辆性能的差异,提高了仿真效果与实际情况的拟合程度。在跟驰模型中体现交通流异质流特征的相关研究还存在很大空间,采用不同的反应时间定义,研究不同跟驰模型中反应时间的合适取值,对反应时间、车型和驾驶员性格等因素综合考虑,都可以作为进一步研究的方向。

参考文献

[1]Nagel K.Particle hopping models and traffic flowtheory[J].Physical Review E,1996,53(5):4655-4672.

[2]Sakia Ossen,Hoogendoorn S P.Heterogeneity incar-following behavior:Theory and empirics[J].Transportation Research Part C,2011,19(2):182-195.

[3]王昊,王炜.各异性FVD模型及数值模拟[J].哈尔滨工业大学学报,2010,42(1):138-142.

[4]敬明,邓卫.基于车辆个体行为的交通流跟驰模型研究[J].交通科技,2008(6):84-87.

[5]Chandler R E.Traffic dynamics:studies in car fol-lowing[J].Operations Research,1958(6):165-184.

[6]王殿海.交通流理论[M].北京:人民交通出版社,2002.

[7]何民,荣建,刘小明.自然交通流的跟驰特性研究[J].公路交通科技,2002,19(3):110-114.

[8]Treiber M,Hennecke A,Helbing D.Congested traf-fic states in empirical observations and microscopicsimulations[J].Physical Review E,2000,62(2):1805-1824.

IDM标准篇3

关键词：IDM标准,流程模块,建筑信息的交互,准确性和可用性

BIM是建筑工程与信息技术的结合,旨在促进建筑全生命周期不同专业间的协同工作。而为实现协同的基础在于标准,工业基础类(Industry Foundation Classes,IFC)标准定义了建筑全生命周期的所有信息,支持建筑全生命周期过程中不同专业间的数据共享与交换。但IFC标准并没有定义特定专业在特定阶段应生成怎样的信息,信息该如何被其他专业人员所共享,如智能化安防系统集成实践中,使用者无法判断各类安防前端设备发出或接收信息的准确性和可用性。要解决这些问题,就需要信息交付手册(Information Delivery Manual,IDM)来规范实际的工作流程和所要交互的信息,从而使IFC标准真正得到落实,并使得BIM价值得到更好的实现。

1 IFC标准和IDM标准的相互关系

最新的IFC标准是IFC4标准,其四层体系结构由下至上依次是:资源层、核心层、共享层、领域层。每层有不同的信息描述模块,层次之间遵守一个原则:每层仅能引用同层及下层的资源,不能引用上层次的资源。上一层次的变动不会给下一层次带来影响。这个原则保证了信息描述的稳定性。

IFC标准涵盖了建筑全生命周期所有项目阶段的全部业务需求,但却没有考虑特定阶段的信息交换,也没有定义应生成怎样的信息,信息该怎样被其他参与方所共享,因此需要IDM标准对建筑全生命周期过程中的各个阶段进行准确的划分,以提高信息交互水平。

IDM标准则定义了建筑全生命周期各个项目阶段的业务需求,它对建筑全生命周期过程中的各个工程阶段进行了明确的划分,并详细定义了每个工程节点各专业人员所需的建筑信息。IDM同时提供了一整套的基本建筑流程模块,流程模块的提供可以帮助使用者在建筑的设计、施工等过程中,更好地做到建筑信息的交互。

如图1所示,IFC模型包含了建筑全生命周期的所有信息,而IDM标准根据不同的工程阶段将IFC模型拆分,这样可以详细地制定每个阶段各专业应传递哪些信息,明确每个阶段所要解决的问题和完成的任务,让信息能够得到更好的利用。

IDM标准将使IFC标准真正得到落实,使BIM价值得到更好的实现。IDM的内容主要有:

(1)描述流程间信息交换的需要,确定流程间需要交换哪些信息;

(2)确定人员发送和接收的信息;

(3)描述要交换的信息,以满足业务流程每个节点的要求;

(4)描述交换需求内的详细信息,以方便软件的开发;

(5)确保信息的规范性可符合当地的工作实践。

如图2所示,IDM标准对BIM技术的使用者和软件开发商来说都非常重要。

对BIM技术的使用者来说,IDM标准提供了一种简明易懂的语言,对建筑每个阶段所需的建筑信息以及该阶段的预期目标进行了定义。这将有助于:

(1)提高建筑各专业之间信息传递的可靠性;

(2)提高建筑信息共享与转换的质量;

(3)提高决策制定的明确性。

对BIM软件的开发商来说,IDM标准定义了建筑全生命周期过程中的每个阶段和各阶段所需的信息,这将有助于:

(1)更好地满足使用者的需求;

(2)保证了信息传递的质量;

(3)明确BIM软件所应具备的功能。

2 IDM的技术路线

2.1 IDM的组成

IDM由流程图、交换需求、功能部件、验证性测试和业务规则组成,如图3所示。流程图描述了一个特定主题内的活动流,其目的是明确流程中的活动和活动的逻辑顺序,包括参与者和信息交换过程中产生的信息模型。交换需求描述了项目某个特定阶段需要交换的一组信息,以支持某个特定的业务需求。它的目的是为BIM用户提供非技术方面信息的描述,同时也为软件商提供了关键技术细节的软件解决方案。

功能部件是一个信息单元,是软件商用来支持交换需求的。功能部件描述的信息是以行业标准信息模型为基础的数据信息,对于当前建立的IDM,功能部件都是基于IFC模型的。一个功能部件完全描述为一个单独信息模型,作为IFC的子集。

业务规则是用来控制信息的详略程度以及精确度,描述了特定流程使用的一组数据的操作、定义和约束,业务规则可用于改变使用信息模型的结果,而无需改变信息模型的本身。

验证测试是用来验证每项交换需求是否正确以及得到满足,通过验证测试能够改善软件的执行质量,提供软件性能的度量,并对基于同一功能开发的不同软件进行比较,对可靠性进行评估。

2.2 添加功能部件和交换需求

如图4所示,功能部件和交换需求组成了IDM模型架构,由于IDM模型架构的组件在不断更新,因此需要向IDM模型架构中添加功能部件和交换需求。

IDM架构中的一个功能部件只需要定义一次,就可以多次使用。一个功能部件的实体可以包含其他功能部件的实体,也就是所有有效实体集的总和。

交换需求是由功能部件组成,所以用相同的方式,通过增加所包含功能部件的和来确定交换需求。通过向IDM架构中添加功能部件和交换需求,可以减少大量重复的工作,节省时间和人力。

2.3 模型视图定义

模型视图定义(Model View Definition,MVD)是IFC架构的子集,用来描述特定目的的数据交换,如图5所示,比如,建筑设计师和智能化工程师进行信息交换时,建筑设计师只需要将建筑模型中的建筑类型提供给智能化工程师,智能化工程师基于此用智能化系统进行设计及计算。模型视图定义可以被看作是覆盖了一定范围内的软件应用程序的需求。

当集中致力于软件的解决方案时,信息的交换由IDM定义,最终由MVD将数据交付手册中的定义和软件中可实现的数据交换对应起来,定义软件为完成数据交付手册中的流程所需要交换的数据集合。通过IDM/MVD,在用户的需求与软件开发的可能性之间找到平衡。

3 IDM的系统集成开发流程

IDM的开发分为流程定义和技术方案两个方面,具体步骤如图6所示。

第一步:绘制流程图,使用BPMN定义开发对象,给出并判断项目过程中各阶段,各领域需要交换的信息;

第二步:说明活动内容,用标准的表格详细描述流程图中的各个活动内容;

第三步:描述交换需求,基于流程图中的设计过程,用标准的表格列出交换需求的具体内容;

第四步:开发MVD,这个阶段是为了让交换需求可以在BIM软件中得到具体的应用和体现,定义基于IFC的交换需求中的内容;

第五步:开发软件,是软件人员利用上阶段的MVD开发实际软件的阶段。

4 基于IDM的安防系统集成的数据交互实践

4.1 交换需求内容

在智能化安防系统集成中,根据不同需求制定不同的交换内容。如,视频监控系统对需要进行监控的建筑物内(外)的主要公共活动场所、通道、电梯(厅)、机电设备、机房和区域等进行有效的视频探测与监视及图像显示、记录与回放。前端设备的最大视频探测范围满足现场监视覆盖的要求,监视和记录图像效果满足有效识别目标的要求,安装效果宜与环境相协调。视频信号传输应保证图像质量、数据的安全性和控制信号的准确性。

视频监控系统的集成管理满足管理便捷实用的要求。包括:保证视频信息与机电设备信息集成在一个平台上;采用统一的操作界面;提供清晰的管理信息;提供管理模式编辑功能,并提供远程访问功能。

视频监控系统的集成管理满足管理安全管理的需求。包括:集中监管所有的报警信息,集中显示重要设备的运行状态以及运行时刻表;提供远程操作功能,使管理人员可通过集成平台远程排查,监视各机电设备现场情况。

以上安防系统集成需求,皆可基于BIM的设计模式开发。具体实施公共安全系统中的视频监控时,共享的参数化模型将是信息的集合,所需要表达的内容更加复杂,因此需要明确交换需求中的内容。如,视频监控包括前端设备、存储部分、显示部分、前端供电和传输部分,以前端设备、存储部分、显示部分和前端供电为例,交换需求中视频监控的内容如表1所示。

4.2 交互应用仿真

以智能化设计中的一卡通系统为例,一卡通设备参数建立数据库中的一卡通系统表,我们可以对表中的属性进行添加和修改,添加后的系统表中会增加新的属性信息,如图7所示。在图片属性中可以通过超链接的形式添加设备的安装方式、显示安装效果等图片,减少施工过程中因工程技术人员的因素而导致的设备安装延误现象和验收过程中监理不断重复往返现场等问题。

当现场需要查找信息时,可通过数据库中的查找功能,快速搜索出所需要的设备信息,选取一卡通表中的设备编码和设备名称字段进行查询,其搜索过程如图8所示,查询结果如图9所示。这样可以保证现场硬件配置较低的情况下,能够及时获取和修改信息。

修改后的数据库可通过BIM的Revit DB Link直接导入到BIM模型中,使其他参与人员方便获取自己所需信息。

5 总结与展望

IDM方法应用在设计阶段的建筑智能化设计过程中,还可以将IDM方法应用在建筑工程设计的其他专业,如建筑专业。IDM标准及技术的深入研究及开发,将有可能为行业BIM标准的编制以及基于BIM技术的建筑协同设计方案与软件开发提供可行的参考价值,以促进建筑全生命周期不同专业间的协同工作。

参考文献

[1]成荣荣.IDM在建筑智能化设计过程中的应用研究.南京工业大学硕士论文

[2]智慧江苏建设行动方案(2014—2016年)

IDM标准篇4

1项目背景

20世纪末, 国家及相关部门提出加快建设信息化校园的口号以后, 各高校加快信息化建设步伐。但由于各部门对信息化理解不同, 大多都单独开发适合本部门工作的应用系统, 最终造成一个学校多种信息系统。而各系统之间没有统一的编码规则, 使得多数信息不能有效共享, 用户界面风格各异, 应用难以集成, 严重阻碍了高校信息化建设深入发展[5]。

Novell® Identity Manager 3是一项数据共享和同步的服务, 用于实现应用程序、目录以及数据库之间的信息共享[6]。它将分散的信息联系在一起, 从而可以通过创建策略来管理指定系统在身份发生更改时的自动更新。Identity Manager为帐户供应、安全性、用户自助服务、鉴定、授权、工作流程自动化和万维网服务提供了基础。Identity Manager可对分发的身份信息进行处理, 将资源更完整准确地传送给需要的人员。

Identity Manager用于Identity Vault与已连接系统之间的数据同步。已连接系统包含应用程序、目录、数据库和文件。

Metadirectory引擎是Identity Manager体系结构中的关键模块, 它提供的接口允许Identity Manager驱动程序与Identity Vault同步信息, 即使完全不同的数据系统也可以连接并共享数据。

本文以四川大学采用Novell IDM3技术对学生信息系统进行整合为例, 着重介绍异构系统接口的设计。

2异构系统情况及目标

项目主要对本科生信息管理系统、研究生信息管理系统、图书馆管理系统、学生收费管理系统、奖学金申请系统等进行整合。

最终达到以下目标:

(1) 建立研究生和本科生身份库, 管理学生信息;

(2) 实现身份库与各部门系统用户身份信息的自动同步等功能;

(3) 实现学生各种信息在各学生信息系统中自动流转;

(4) 实现对四川大学内部子系统的单点登录;

(5) 实现校外访问校内部分开放资源;

(6) 实现学生信息的综合查询。

3系统设计

3.1系统总体思路

系统在被称作身份库 (即IDM-TREE) 的集中管理目录中, 集成并发送本科学生和研究生两类数据, 主要涉及教务管理系统、研究生管理系统、助学贷款管理系统、奖学金系统、财务系统和图书馆系统。各个系统中的数据都通过生成、修改和删除进行管理, IDM将修改后的身份信息发送到统一身份数据库中。所以, 每个系统既可以是数据的发起系统, 也可以是数据的接收系统。

研究生管理系统和本科生教务管理系统分别为研究生和本科生身份信息的权威数据源, 在运行过程中, 如果上述系统中的身份信息发生变化, 统一身份数据库将向其他系统发送更新后的数据信息, 与权威数据源保持一致。

3.2 IDM-TREE系统配置

IDM-TREE是本项目中新实施的一个主要系统, 其可视为不同连接系统之间的接点, 用以集中并同步其他数据源的研究生和本科生身份信息。这种系统结构具有数据标准化、降低因授权问题出现的风险、提高服务质量等优点。

3.2.1对象布局

IDM-TREE在结构中位于较高层, 其下为:

O=config含有e Directory配置对象;

O=SCU含有本科生与研究生生身份信息。

IDM驱动器配置位于O=config, 本科生与研究生对象分别位于O=SCU下的OU=BKS和OU=YJS。OU=INACTIVE非活动对象。在O=SCU下还包括本科生学院 (OU=BXY) 、研究生学院 (OU=YXY) 、班级 (OU=BJ) 、专业 (OU=ZY) 、学历 (OU=XL) 、招生属性 (OU=ZS) 、学籍属性 (OU=XJ) 以及在读 (OU=ZD) 状态8个对象。

3.3驱动器设计

在整个系统中, 主要涉及研究生学籍信息驱动器、本科生学籍信息驱动器、图书馆驱动器、收费系统驱动器、助学贷款驱动器、奖学金系统驱动器、研究生学院信息驱动器以及本科生学院信息驱动器等驱动器的设计。

现以研究生学籍信息驱动器设计为例说明:

YJS_TO_IDM-TREE实现IDM JDBC Driver for MSSQL2000。驱动器将研究生信息由以下代表研究生信息的中间表向IDM-TREE做双向流动。

3.3.1研究生简档

研究生简档 (yjsxxb) 表在研究生管理系统基础上进行扩展, 作为研究生管理系统与IDM-TREE之间的接口。这个表由研究生管理系统中的触发器安装。根据本项目范围的规定, yjsxxb中间表可视为研究生管理系统的一部分。

3.3.2设计建议

IDM支持双向同步。由连接系统至IDM的同步方向为发布 (PUBLISHER) 通道, 由IDM至连接系统的同步方向为用户 (SUBSCRIBER) 通道。

发布过程中, 研究生管理系统需通过yjsjbxx表 (即研究生基本信息表) 同步“研究生”中间表。

3.3.3驱动器配置

由于研究生管理系统采用MSSQL2000 RDBMS作为后台系统, 因此, 本设计选择IDM驱动器用于Java数据库互连 (JDBC) 。

(1) 映射与过滤器

IDM-TREE属性相对应的“研究生”中间表域名。PF和SF是过滤器, 用以控制允许通过发布通道, 还是用户通道。

(2) 发布通道

发布通道控制研究生简档自研究生管理系统向IDM- TREE流动。这个通道实施“研究生”中间表触发事件。

(3) 用户通道

用户通道控制信息由IDM-TREE向研究生管理系统的 “研究生”中间表流动。只有欠费相关信息允许通过这个通道。

4项目的实现

通过登录统一身份认证系统窗口, 学生可以对个人信息、图书借阅、奖助学金、个人缴费等进行查询操作。

5结语

本文以四川大学信息系统整合为例, 通过创建统一身份认证系统, 运用基于Identity Manager 3技术, 有效整合了原各应用系统, 在不改变原有系统结构的情况下, 较好解决了各系统中“信息孤岛”问题, 为师生了解相关信息提供了有力支持, 提高了工作效率。

摘要：随着计算机技术不断发展, 高校应用系统大多发展为多平台、多系统的复杂系统。由于各部门信息系统数据标准不统一, 造成数据不能充分共享, “信息孤岛”问题也就突显出了, 整合系统十分迫切。因此, 笔者以四川大学采用Novell Identity Manager 3 (IDM3) 技术进行异构系统数据整合为实例, 对各应用软件接口的设计及系统的实现进行分析。

关键词：异构系统,数据整合,IDM3,设计

参考文献

[1]好搜百科.异构数据库系统[EB/OL]. (2012-10-3) [2016-03-05].http://baike.haosou.com/doc/807311-853937.html.

[2]毛燕.异构数据库同步技术的研究与实现[D].武汉:华中科技大学, 2009.

[3]王超, 吴萨.高校异构系统数据整合的设计与实现[J].四川文理学院学报, 2015 (3) :39-41.

[4]石晓峰.数字科技信息资源整合方案设计[J].河北省科学院学报, 2006 (3) :80-82.

[5]李绪增, 冯祖洪.数据整合技术在高校数字化校园建设中的应用[J].现代电子技术, 20O7 (18) :105-109.

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