计算机测控技术（精选12篇）
计算机测控技术 篇1
0引言
我国测控技术得到发展的主要因素,除了经济发展之外,还有科学技术的不断进步。其中对测控技术发展产生重要影响的因素是计算机网络技术的发展。通过在实际使用测控技术时,对计算机网络技术的积极利用,使得现今的测控技术处于一个不断发展的阶段,不断发展,不断完善。
1浅析测控系统
测控系统主要是以计算机技术为基础,通过对生产过程中的各个环节进行有效控制与实际测量,实现生产的自动化。一般来说,测控系统主要有测控所用的各项软件、测控的控制系统以及接口位置等等。[1]测控系统主要有以下几种类型:首先,基本型。这种类型的测控系统主要是由传感器以及计算机、数据采集卡、信号调理等组成的,其功能主要是用很少的时间对多点进行测量以及对数据以及信号进行积极分析,还需要对系统中存在的各种干扰因素进行及时清除,提高判别清晰化。其次,闭环控制型。这种类型的控制系统将闭环系统作为其基础的实施环境而进行的一种实时采集数据、控制数据以及决断的方式。最后,标准通用型。这种类型是指对系统进行标准设计后,进行的一种模块组合的测控方式。
2计算机网络技术对测控技术的积极意义
现今社会中的很多领域对于测控技术都进行了广泛的使用,如电信领域、石油化工领域以及民航领域等,测控技术的广泛使用促进了我国国民经济的快速发展。[2]并且,随着计算机网络技术的快速发展,我国的测控技术也得到相应的发展,主要体现为:首先,计算机网络技术的发展对测控工作的效率进行了有效的提升,这主要是因为计算机网络技术的先进性,节省劳动力资源,使得测控工作的效率提高。这样一来将会使得我国的测控技术发展到一个新的阶段,全面促进测控技术的发展。其次,为实现测控技术的长足发展打好基础。计算机网络技术的日益发展,造成了测控技术的日益完成,其功能越来越强大,促进了测控技术的长足发展。
3测控技术网络化发展的现状以及意义分析
3.1测控技术网络化发展的现状
现今社会,由于科学技术的不断发展以及社会经济条件的不断提升,因此,测控技术已经被多个领域广泛使用,并得到人们的认同。测控技术经过发展之后,现今的技术水平已经达到了很高的水平,其实用性也得到了大大的加强。[3]但是,经过仔细分析发现,测控技术在实际使用中,还存在很多的不足,对于实际的测控工作不利。这就要求相关的研究人员对于测控技术进行积极的研究,不断拓展其研究的深度,并对国外相关经验技术进行积极的学习,从而有效推进我国的测控技术的发展。
3.2测控技术网络化的积极意义
如上文所说,测控技术得到快速发展之后,被多个领域使用,从而为人们的生产与生活解放做出重要贡献。目前对测控技术的广泛使用,对社会进步以及经济发展等都产生了重要的作用。这种发展的速度和计算机网络化技术的发展是紧密联系的。[4]在测控技术中,对集中技术采用了分散方式对网络化技术进行应用,这是测控技术应用历史上中一次重大进步,具有十分重要的意义,主要有:首先,对测控工作的成本进行有效降低。通过利用网络化开展各种测控工作,能够使得组建各种测控系统的成本得到有效降低。并且,当被检测的对象的信息被相关的测控设备获取之后,可以通过网络对信息进行详细的分析,并对其进行及时的处理。这种测控的方式不仅对于测控工作中的人力物力成本进行了有效的降低,另外还对测控设备的使用效率进行了提高,最终达到降低成本的目标。其次,实现测控工作的各种远程功能,以及对信息资源的共享。[5]在进行相关的测量以及收集数据工作时,不仅可以利用远程测量的方式取得,还可以采用实验的方式取得实验数据。测控技术的网络化实现了时空上的限制,走上了测控技术的新的发展之路。另外,测控技术的网络化还可以实现对测控中所使用的设备以及获取到的信息资源进行共享。最后,实现对各种设备设施的远程维护。现今的测控系统可以利用先进的计算机网络技术对系统中设备的使用情况以及故障情况进行分析,收集故障发生的信息以及原因,对其进行相应的分析、总结,找出故障发生原因,并对系统进行及时的修复。
4测控技术网络化的特点
测控技术网络化的主要特点有:网络化。网络技术是现今社会的特点产物,对人们的生产生活活动都造成了巨大的影响。将计算机网络技术运用于测控技术中,有利于促进测控技术得到相应的发展。现今,网络化是测控技术中的一项重要特点。测控技术网络化使得人们对于测控系统的使用更加方便便捷,这促使测控技术在新形势下获得新一轮的发展。智能化。很多的测控技术由于积极采用了计算机网络技术,因此,都已经实现了智能化。实现智能化后的测控技术大多具有这样的特点,即操作简单、功能多样以及灵活性强等。这些特点也在另一个侧面上证明了我国测控技术得到的发展。[6]数字化。这是我国测控技术的有一特点,比较能反映出测控技术的发展程度。其数字化主要体现在对于测控系统中的传感器以及一些远程设施、控制器的数字化测量与控制方式。自动化。在测控技术中,分布式是其主要的一项内容,同时也是最符合规范的一项内容。这种测控技术对于测量、控制都可以自动化进行,对于有效减少测控成本具有重要意义。另外,测控技术的自动化还有其他的优势,如可以实现系统的可持续、进行相关的接口研发等等,对于提升测控系统的应用功能具有很重要的作用。
5结语
综上所述,随着现今计算机网络技术的发展,测控技术也得到了相应的发展,并已经实现了测控技术的网络化。需要注意的是,我国的测控技术虽然已经得到了相应的发展了,但是,还存在一定的问题亟待解决,对于测控技术的发展造成严重制约。因此,应该加强对测控技术的研究力度,促进计算机网络技术在其中的更好使用,进而促使我国的测控技术走上一个新的发展之路,实现测控技术的可持续发展。
参考文献
[1]张振杰.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].计算机光盘软件与应用,2014,v.17;No.23706:299-300.
[2]崔巍.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].电子技术与软件工程,2014,No.3408:24.
[3]张武员.研究网络技术针对测控技术发展的促进作用[J].电子世界,2014,No.45618:254-255.
[4]杨先奎.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].通讯世界,2015,No.27314:60-61.
[5]范凌云,梁修荣.网络技术对测控发展的促进作用分析[J].山东工业技术,2016,No.21408:147-148.
[6]杨伍杰.测控技术与仪器的智能化技术应用研究[J].山东工业技术,2016,No.20903:113+119.
计算机测控技术 篇2
测控技术与仪器专业:专业英文名：Measurement and Control Technology and Instrumentation Program本专业毕业具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面的基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理。该专业既可以进入生产工程自动化企业从事自动控制、自动化检测等方面的工作，也可以在科研单位进行仪器仪表的开发和设计，同时还可以在工程检测领域、计算机应用领域找到适合本专业个人发展的空间。
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一、专业基本情况
1、培养目标本专业培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。
2、培养要求本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论，测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：◆ 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；◆ 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电子学、光学、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识；◆ 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有本专业测控技术、仪器与系统的设计、开发能力；◆ 具有应用计算机进行工程设计、自动测试、数据处理和应用软件开发的初步能力；◆ 具有较强的外语应用能力；◆ 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
3、主干学科光学工程、仪器科学与技术、控制科学与工程。
4、主要课程精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、电路、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微型计算机原理与应用、控制理论、现代控制原理、自动控制原理、控制电机、EDA、现场总线技术、检测技术、虚拟仪器、控制工程基础、信号分析与处理、精密测控与系统、工程光学。
5、实践教学包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计。
6、修业时间4年。
7、学位情况工学学士。
8、原专业名精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术及仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量测试、热工计量测试、工业自动化仪表。
9、相近专业：电气工程及其自动化、电子信息工程、电子科学与技术。
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二、专业综合介绍
测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。她的专业面广，小到制造车间的检测，大到卫星火箭发射的监控。本专业最令人感兴趣的方向恐怕要数光盘生产了，很多同学认为这属于制造业，实际上由于对精度的严格要求，使她归于测控技术与仪器专业。随着科学技术的飞速发展，光机电一体化系统的开发研制与应用越来越受到重视。但是由于传统观念的影响，很多考生对本专业存在一个明显的认识误区，以为测控技术就是用三角板、直尺之类的仪器进行吃力劳苦的测量，其实这只是很浅显的认识，也是很浅薄的错误。我们可以听听清华大学测控技术与仪器专业一位同学的话，他说：“进入大学以前，我认为我将来的工作就是拿着大三角板，到处量量，呵呵，谁知开始上专业课了，才知道原来我们的专业是多么尖端，什么激光啦，纳米啊，都是我们测试的手段。
现有的电脑硬件和软件，可以让我轻松地模拟实地环境，不仅学起来轻松省事，更提出了各式各样的问题，可以发挥自己的想像，设计更复杂完备的系统。”可见，一个真正的测控专业学生，需要掌握更多电学方面的知识，他们要掌握基本的电路知识，具有新颖设计思路，并且能运用多种新技术、手段进行工作。中国工业以前很长时间里在国际市场上没有地位，一个重要的原因是大路货太多，质量太差，没有高质量的产品，无法与其他工业强国相争，这又与我国测控专业人才非常缺乏有关。与世界接轨，中国企业要想提高国际竞争力，产品质量是关键，因此，测控专业的人才变得越来越重要。本专业以光、机、电、计算机一体化为特色，培养具有现代科学创新意识、知识面宽、基础理论扎实、计算机和外语能力强，可从事计算机应用、电子信息、智能仪器、虚拟仪器、测量与控制等多领域的产品设计制造、科技开发、应用研究、企业管理等多方面的高级工程技术及经营管理人才。同时因为他们专业知识面宽广，具有很强的适应能力和广泛的发展空间，也可从事计量、测试、控制工程、智能仪器仪表、计算机软件和硬件等高新技术领域的设计、制造、开发和应用等工作，转行比较容易。测控技术与仪器专业代码：080401。
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三、专业教育发展状况
科学史上重大的发现往往是由于新的测量技术的发明而获得。在信息科技时代，测控技术与仪表是实现信息获取、存储、处理的必备工具，也是揭示物质运动的必备工具。在现代化建设中，由于仪器仪表对生产工艺和产品的质量的具有的监测作用，人们在技术上对它有着更高层次的要求。测控技术与仪表是适用于各类不同专业的一门实用性非常强的学科，如工业自动化、生产过程自动化、检测技术及仪表、电子仪器及测量技术、计算机过程控制等等。在当今的大学理工科类院校中，几乎都已开设了此专业。由于该专业在国内设立较早，因此现已处于成熟的阶段。测控技术与仪表可以说是一门边缘学科，它和自动控制、工业自动化、仪器仪表以及计算机专业有着密切的联系。而正是由于测控技术与仪表专业的这种联系，对于该专业的毕业生来说，其就业可以选择的方向十分广泛，既可以进入生产工程自动化企业从事自动控制、自动化检测等方面的工作，也可以在科研单位进行仪器仪表的开发和设计，同时还可以在工程检测领域、计算机应用领域找到适合本专业个人发展的空间。我国的测试技术与仪表专业的发展经历了漫长的路程，现在已取得了飞快的发展。国内院校中，现开设测试技术与仪表专业，如清华大学、北京理工大学、天津大学、东北大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、浙江大学、南京理工大学等等。其中已有许多院校经国家教委批准设立了测试技术与仪表专业硕士点。目前，每年测试技术与仪表专业的招生人数大约在3000人左右，毕业生广泛的就职于工业自动化类企业、仪器仪表行业以及各类科研机构从事与本专业有关的工作。从今天进入信息科技时代来看，仪器仪表是实现信息的获取、转换、存贮和揭示物质运动的必备工具，是当今普遍称之为时代标志的信息科技的三大支柱（信息获取及处理、信息传输与通信、电子技术及计算机）的必要手段，也是新技术革命的一项重要内容。在现代化建设中，人们对仪器仪表所能起到的监控作用，在技术上有着高层次的要求，因而仪器仪表工业是促进国民经济各部门技术进步，进行技术改造，提高劳动生产率和社会经济效益，开发与节约能源和材料的先导工业。仪器仪表的装备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力的发展和科学技术的现代化水平。随着科技的发展，计算机技术的应用，测试技术与仪表专业的趋势越来越向智能化转变——智能仪表。智能仪表一出现就显示了它强大的生命力，现已成为仪器仪表发展的一个重要方向。这不仅在一般的测量仪表中，而且在分析仪表、实验室仪表与生物医学仪表中反映出来。仪器仪表设备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展水平，当前仪器仪表正从自动化向智能化方向发展，无疑这对于提高生产效率，优化产品质量，加速我国现代化建设有着极其重要的作用。从此可以看出，测控技术及仪表专业具有非常美好的未来。
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四、专业就业状况及趋势
测控技术与仪表是国内理工科院校开设的一项基本的专业，其所学的课程涉及工业自动化、生产过程自动化、仪器仪表、自动检测技术与仪表、自动显示技术与仪表、自动控制、传感器原理、仪表可靠性、计算机应用等等。测控技术与仪表可以说是一门边缘学科，它和自动控制、工业自动化、仪器仪表以及计算机专业有着密切的联系。而正是由于测控技术与仪表专业的这种联系，对于该专业的毕业生来说，其就业可以选择的方向十分广泛，既可以进入生产工程自动化企业从事自动控制、自动化检测等方面的工作，也可以在科研单位进行仪器仪表的开发和设计，同时还可以在工程检测领域、计算机应用领域找到适合本专业个人发展的空间。但是对于测控技术与仪表专业的毕业生来说，也必须认识到就业的艰巨性。近几年来，大学的招生数量逐年增多，相应地该专业的毕业生每年也都呈上升的趋势。但是中国的经济状况使得国内相关行业对毕业生的需求量却始终未呈现出增长势头，尤其是曾经是就业主体的国营企业。究其原因，一方面是因为国企改革正处于关键时刻，许多大型企业在这个过渡阶段非常慎重地处理企业内部员工的问题；另一方面，国有企业的市场竞争能力下降，导致其在生产、研究开发方面的能力下降，企业效益滑坡，使其在招收毕业生方面的需求下降。当然了，刚刚毕业的学生在工作经验及社会交往方面的不足也是企业不愿过多的招收毕业生的一个原因。虽然测控技术与仪表专业的毕业生将不得不面对这样的事实，但是他们也不必为此而过分担心。在国企需求下降的时候，却有更多的民营企业为毕业生提供了发展的空间。改革开放的20多年来，民营企业的发展取得了非常大的成绩，涌现了许多像联想集团、TCL集团等高速成长的民营企业。这些企业的成长主要是建立在高科技知识的基础工业之上的，这使得他们对大学毕业生的需求特别强烈。所以说，只要毕业生们能够认识到就业的形式，转变传统的就业观念，其未来的道路还是一片光明的。国外的许多优秀企业会进入中国投资建厂，开展经营，其中有许多企业会产生对测控技术与仪表专业人才的需求。届时，中国的学生将有更多的机会在国外的企业中展现中国人的智慧和才能。从专业的角度来看，对于测控技术与仪表专业的毕业生来说，未来最具前景的就业方向集中在智能化仪表和检测技术的开发及应用领域。近几年来，计算机技术及微电子器件在工程技术中的应用越来越广泛，在此基础上发展起来的智能仪表无论是在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用功能，还是在解决测量技术与控制技术问题的深度和广度方面都有了很大的发展，以一种崭新的面貌展现在人们面前。大规模集成电路以及计算机技术的迅速发展，以及在人工智能向测控技术的移植和应用的过程中，智能仪表将会有更大的发展。测量仪表以智能化为先导，带动了各类仪表的智能化，这是现代仪器仪表技术发展的主要趋势。因此，在这方面的人才需求将呈现不断的上升势头。检测技术是自动化技术的四大支柱之一，从检测的定义可以看出，人类在研究未知世界中是离不开检测技术的。检测技术不仅为工业自动化提供正确的信息，而且是科学研究中寻找规律的重要手段。现代检测技术的发展将主要表现在传感器水平的提高、检测方法的推进，比如以计算机为中心的检测系统的发展等方面。综上所述，对于学习以及准备学习测控技术与仪表的学生来说，必须充分认识到该专业的发展趋势以及个人的工作方向，立足于现实，着眼于未来，努力学习，才能在新世纪的竞争中立于不败之地，实现自己的理想。需要测量的行业是很多的，可以到国家机关、研究院（所）、设计院、教育系统和各类大中型企业工作。研发工程师——从事新仪器仪表的研究开发工作；测量工程师——从事各种机械的专业检测以及仪器维护工作；维修工程师——从事各种专业机构的仪器仪表维护和校准工作。分布院校：【北京市】清华大学、北京科技大学、北京交通大学、北京理工大学、北京航空航天大学、中国矿业大学(北京)、北京化工大学、北京工业大学、中国地质大学、北京信息科技大学、北京邮电大学、北京石油化工学院【天津市】天津大学、天津理工大学、天津科技大学、天津职业技术师范学院、天津工业大学【上海市】上海交通大学、华东理工大学、上海大学、上海理工大学、上海电力学院、上海电机学院【重庆市】重庆大
学、重庆工商大学、重庆科技学院、重庆邮电大学、重庆工学院【河北省】河北工业大学、北华航天工业学院、华北电力大学、河北科技大学、燕山大学、河北理工学院、河北大学、河北建筑科技学院、石家庄铁道学院、河北农业大学【山西省】中北大学、太原理工大学、太原科技大学【内蒙古自治区】内蒙古工业大学、内蒙古科技大学【辽宁省】沈阳理工大学、沈阳工程学院、大连理工大学、大连海事大学、东北大学、辽宁大学、沈阳大学、沈阳工业大学、辽宁工程技术大学、大连交通大学、沈阳化工学院、辽宁工业大学、辽宁石油化工大学、辽宁科技大学、辽宁科技学院、大连民族学院【吉林省】吉林大学、长春理工大学、东北电力学院、长春工业大学、吉林化工学院 长春大学【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学、大庆石油学院、黑龙江工程学院【江苏省】东南大学、中国矿业大学、南京理工大学、南京航空航天大学、江苏大学、南京邮电学院、南京工程学院、南京师范大学、苏州大学、扬州大学、南京工业大学、南通大学、常州工学院、江苏科技大学、淮阴工学院、南京林业大学【浙江省】浙江大学、中国计量学院、杭州电子工业学院、浙江工业大学、浙江工程学院【安徽省】中国科学技术大学、安徽大学、合肥工业大学、安徽工业大学、安徽理工大学、安徽工程科技学院【福建省】厦门大学、华侨大学、集美大学【江西省】南昌航空大学、华东交通大学、江西理工大学、南昌大学、东华理工大学【山东省】山东大学、青岛科技大学、山东科技大学、烟台大学、山东理工大学、潍坊学院【河南省】河南大学、郑州大学、河南理工大学、华北水利水电学院、河南科技大学、河南工业大学、郑州轻工业学院、中原工学院、南阳理工学院【湖北省】武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、湖北工业大学、武汉化工学院、湖北科技大学、中国地质大学、江汉大学、武汉科技学院、长江大学
【湖南省】中南大学、湖南大学、湘潭大学、湖南科技大学、长沙理工大学、湖南工程学院
测控技术在电子技术领域的应用 篇3
关键词：测控技术；组成；特点；电子技术领域；应用
中图分类号：TP273
测控技术是人类生活和生产的重要组成部分，是将计算机技术、通信技术、光电技术、数据处理等多种技术相互渗透、相互结合、融合在一起的建立在计算机信息基础上的21世纪的新兴产业技术，涉及计算机技术、电子技术、信息处理技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。随着科技快速发展和工业生产领域不断创新，现代测控技术有了很大发展和突破，正在朝着网络化、智能化、数字化和系统化方向发展，在农业、电子、通信、智能交通、航天等各个领域都有了很好的应用，极大的推动了现代社会的进步及快速发展，已成为现代社会发展的一个鲜明标志。本文重点探讨了现代测控技术在电子技术领域的应用，为实际生产生活提供技术支持和交互支持，改善发展环境，提高生产效率。
1 测控技术组成及特点
现代测控技术作为现代信息技术的重要组成部分，包括计算机网络、信息处理、测试测量、自动控制及仪器仪表等领域技术，其技术系统主要由控制器、程控设备、测控应用软件、被测对象、总线和接口组成，这五个部分在测控系统中均发挥着重要作用，且缺一不可。其中控制器是系统的协调和指挥中心，即计算机、单片机等；程控设备由执行器、显示器、存储器、程控伺服系统等元件组成，具有显示、存储等功能；测控应用软件包含执行应用程序、I/O接口及仪器驱动器，主要用于对系统正确与否的测试；测控系统可利用电缆、连接器、USB、插槽等总线与接口部分实现控制器与程控设备的连接，从而为系统的良好运行形成安全通路；被测设备与系统接口连接后，测控系统就可对被测对象进行测控。
现代测控技术以计算机技术为核心，集测量和控制为一体，可实现过程控制的全程自动化，随着该技术的飞速发展，被广泛应用于现代社会经济发展的各个领域。现代测控技术特点主要表现为以下几点：
1.1 网络化
随着计算机网络技术及通信技术的迅速发展，测控技术与计算机技术、通信技术相结合逐渐朝着网络化及分布性、开放性趋势发展，使测控系统功能性能高效性、扩展灵活性得到了进一步深化，使用性能更加方便快捷。现代测控技术充分融合了计算机网络技术、测控技术及传感器技术，有利于网络化、分布式测控系统的组建更加方便快捷。在计算机信息网络技术迅猛发展及相关技术的更加完善下，网络信息系统规模将更加庞大，现代测控技术也将更为完善，将更为广泛、深入的应用于通信、电子、航空航天、气象、国防等领域中。
1.2 智能化
当前，人工智能技术及微电子技术的快速发展，仪器设备智能化已得到大幅度的发展，呈现出更加高科技化，大大增强了智能化仪器的计算能力、方法，提高了计算准确度和精确性。由于测控系统被测对象均为智能仪器设备，则必然要求测控技术更为方便、精准和人性化，很大程度提高了现代测控技术水平。
1.3 数字化
测控技术数字化是信息化社会发展的必然结果，现代测控技术数字化特点主要表现为传感器数字化控制、控制器到远程终端设备的数字化控制及通信、信号处理等过程的数字化控制等，主要应用于通信数字化、信号数字化处理、传感器数字化及多媒体数字化等过程中。
1.4 分布式化
分布式化是现代测控技术依据微型计算机和网络技术基础上发展起来的一个特点，该特点使得现代测控技术设备可多地点布设并有效检测出符合要求且需要仪器设备的地方，并连接测控系统内所有设备组合成辐合要求的分布式测控系统，充分发挥系统安全可靠、使用灵活、运行迅速、拓展便捷等优势，提高生产效率，降低人工测控成本，奠定了牢固的测控技术发展基础。
2 测控技术在电子技术领域的应用
2.1 传感器技术
新兴传感器技术是当前测控技术的重要应用分支之一，依据测控技术，新开发了包括智能传感器、数字化传感器、集成传感器、新型网络传感器和微型气体传感器等新兴传感器。其中新型网络传感器的应用最为重要，被广泛应用于国防、军事、工农业、城市管理、抢险救灾等行业，在促进社会稳定、和谐发展中发挥着重大贡献；而最为常见的是数字化传感器，常用于环境测量、图像传感器及医院、银行部门的监控等；智能传感器用于火车状态监控及心内压监控等；集成化传感器常被用在温度、压力等的测量上；微型气体传感器适用于国防、化工、医院、交通等部门，对于确保社会安全方面极为重要。
2.2 远程测控技术
远程测控技术是测控技术的另一项重要应用，网络与远程测控技术的结合使社会公众生活更为便利，在社会发展中发挥着极为重要的作用，也是工业领域趋向大力发展的测控方向。其中无线通信远程测控技术被广泛应用于水、电、煤气等自动抄表领域的远程测控；专线远程测控术有利于大型工程监测工作的开展，核电站监测及石油输送的远程监控等均充分利用了专线远程测控技术。
2.3 现代测控总线技术
总线技术可将各部件连接至处理器上，该元件的应用使得系统的可靠性、兼容性和开放性有效增加，系统结构得到进一步简化，各个元部件更换便捷，系统成本降低。基于测控总线技术的不断发展，应用在USB上使其能在低速设备上正常运行，GPIB总线技术则促使测控技术迅速向大规模测控方向发展，尤其在电子技术领域方向得到了较好的发展，电子自动化沿总线结构方向迅速迈进，使得企业自动化管理程度不断提高，以及网络相关行业都有了很大发展，企业成本得到有效节约。
2.4 虚拟仪器技术
虚拟仪器技术结合计算机技术与测控技术，具有功能强大、技术性含量高等优势，这类现代工业新产物是测试领域一项重大突破性技术，表现出灵活且交互性强的优点，实现了测控技术的系统化和网络化。虚拟仪器技术广泛应用于实际生产生活中，可对液力变矩器在不同压力及转速下性能参数的测量；还可利用视觉软件开发出农业自动秧苗分析系统，对种子发芽期及秧苗数量进行预测，并加强秧苗质量监视；应用于蚕种催青过程中无损质量的检测，开展农机现代化教育及管理等农业、电子技术领域。
3 结束语
随着社会的进步和科技的发展，融合了计算机技术、通信技术、光电技术、数据处理等先进技术的现代测控技术也呈现出较大的发展和突破，作为现代农业的技术支柱，测控技术趋于网络化、智能化、数字化和系统化发展，在各行业尤其是电子技术领域中发挥了非常重要的作用。同时，先进的计算机控制技术、数据处理技术及信号传感技术等的飞速发展促使了现代测控技术的日新月异，现代测控技术具有的标准化、全球化和开放化优势提高了现代化技术水平，而且越来越多不断创新、高科技测控自动化成果在电子技术领域等方面的应用，推动了整个社会技术进步，促进了产业的不断升级，彰显出潜在实用价值和重要科研价值。
参考文献：
[1]李欣国.浅谈现代测控技术及其应用[J].中小企业管理与科技，2010（16）.
[2]劉志刚.现代测控技术的发展及其应用探析[J].机电信息，2012（12）.
作者简介：高鹏（1986-），女，甘肃天水人，本科，助教，教师，从事教育教学工作。
计算机测控技术 篇4
1测控系统基本概述
测控系统以计算技术为核心, 通过控制和测量的紧密结合对生产过程进行自动化控制, 而且还具备综合性较强的功能。测控系统主要由五种要素构成, 即测控控制器、测控的应用软件和总线、程控设备和仪器、以及接口的位置、被测量的对象。测控系统大体而言可分为三大类, 即基本型、闭环控制型和标准通用接口型。基本型测控系统的基本组分有计算机、传感器和数据采集卡以及信号调理, 其主要功能是能够在极短的时间内同时实现多点测量和信号与数据分析, 能够完全避免干扰影响, 使最终的判别清晰化和明朗化。闭环控制型测控系统将闭环控制系统作为基础环境对数据进行实时采集、控制和决断的测试。标准通用接口型测控系统就是能将所有的模块在标准设计后再进行模块组合的测控系统。
2测控技术计算机网络化的特点
2.1网络化
现代计算机网络技术不断迅猛发展的代表当属互联网 (Internet) , 互联网的使用打破了时间、空间好地域的限制, 将测控技术的发展推向了另一个境界。把网络化技术运用到测控技术之中, 为人们更加便捷地使用测控技术提供了契机, 也进一步推广了人们对测控技术的认知和使用。当前测控技术已经在通信、国防和气象等领域中得到了广泛的使用, 也充分发挥了其自身的优势。
2.2智能化
把智能化技术应用到测控技术之中, 可以更加简单、快捷、灵活且功能多样的实现测控系统的功能。特别是近几年来, 人工智能已经创造出了微电子技术, 这将使智能化设施向着更加高端、高科技的方向发展。由此可见, 这也将对测控技术的智能化发展起到促进作用。
2.3数字化
数字化是测控技术一个十分显著的特点, 在测控领域之中, 数字化技术主要体现在数字化控制传感器、远程设施、信号通信和控制器之中, 可以让测控系统将收集到的信息更加直观地展现在眼前, 为工作人员分辨和判别信息提供强有力的辅助, 使最终得到的判定结果更加科学、准确和可靠。
2.4自动化
在网络技术的迅速发展和微型计算机的诞生之后, 衍生出了一种新型的技术——自动化技术。运用分布式测控技术可以实现生产工程的自动化测量、控制和管理等基础功能, 通过此方法还可以降低测控的成本, 提升测控的工作效率。
3计算机网络技术对测控技术发展的促进作用分析
3.1计算机网络技术对测控技术发展的意义
计算机网络技术对测控技术发展的促进作用主要体现在三个方面:
(1) 能够有效提升测控系统工作中的工作效率, 全面提升人工工作效率, 将测控的工作水平提升到了另一个层次。
(2) 可以为测控技术的发展打下良好的技术基础。在计算机技术不断的创新和完善过程中, 计算机技术的功能逐渐趋于完整化, 这也直接带动了测控技术的升级和优化, 使其得到了不断的完善和可持续发展。
3.2全分布式的测控网络结构
测控网络主要是依靠Neuron芯片来实现全分布式功能的, 具有通信网络的功能, 还可以形成智能测控单元。但各个智能测控单元之间又是互相独立的, 为了保证测控系统可以保持良好的运转状态, 各个智能测控单元又能够精密地结合在一起, 以此来保证测控系统能够正常工作。在实际工作中, 网络管理人员可以根据实际工作的需求, 自定义设置智能测控系统。但如果发现智能测控单元出现老化的现象, 就必须及时更换更新, 以保证整个测控系统的各单元都能良好运行。
3.3 Neuron芯片的功能
该芯片的主要作用是控制压力和温度。Neuron芯片通常有三种工作形态, 不对称工作形态、对称工作形态和特殊工作形态。在进行第一种工作形态时, Neuron芯片主要用于处理光纤、同轴电缆和无线网驱动器;第二种工作形态主要用于双绞线网络驱动器的连接和变压器的隔离;第三种工作形态可以运用于除上述两种工作形态之外的特殊环境之中。简言之, Neuron芯片拥有强大的存储空间, 可以完整的保存测控系统收集到的所有信息, 而且还能确保信息的时效性。
4结语
计算机网络技术对测控技术而言是唇齿相依的存在, 为测控技术提供最基础而又持久的技术支撑, 对测控技术的发展 (完善和更新) 起着良好的推动作用, 使测控系统更加的灵活、简单、工作效率不断提升。因此, 在实际操作中, 测控系统工作人员必须认识到计算机技术的重要作用, 并掌握足够的计算机技术, 以便在实际操作中让测控技术与计算机技术完美结合, 进一步加速测控技术的发展。
摘要：本文对计算机网络技术对测控技术发展的促进作用展开讨论, 首先介绍测控系统的基本概念和内容, 其次介绍测控技术计算机网络化的特点, 最后论述计算机网络技术对测控技术发展的促进作用和计算机网络技术对测控技术发展的意义, 以供广大读者参考。
关键词：计算机网络技术,测控技术,促进作用,全分布式,Nenron芯片
参考文献
[1]李利萍.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].信息与电脑 (理论版) , 2016, 1 (8) :15-16.
[2]张振杰.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].计算机光盘软件与应用, 2014, 3 (15) :98-99.
[3]尚久志.计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J].信息通信, 2016, 4 (15) :94-95.
测控技术与仪器专业 篇5
专业介绍
测控技术与仪器专业研究信息的获取、处理、以及对相关要素进行控制的理论与技术，涉及电子学、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术等多学科基础及高新技术。本专业培养经过多学科基础理论与实用技能的严格训练，具有科学创新意识、德智体等方面全面发展、可从事测量与控制、信息工程、计算机应用、精密工程、微纳技术等多领域的科学研究、产品设计
制造、科技开发、企业管理等方面的高级技术人才。
本专业始建立于1952年，是全国最早成立的仪器类专业，是国务院学位委员会第一批批准建立的博士、硕士学位授予单位和博士后流动站，一级学科国家重点学科，是教育部高等学校仪器科学与技术教学指导委员会主任单位，是国家“211工程”重点建设学科、“985工程”国家一级创新平台。设有“精密测试技术及仪器国家重点实验室”。本学科拥有国内一流的教学和科研实验室，配备了大量现代化的仪器设备。每年研究生招生人数150多名，超过本科生招生人数。
本专业师资力量雄厚，现有教职工73人，60%以上具有博士学位。其中，中国工程院院士1名，长江学者2名，教授24名，副教授23名，博士生导师22名，硕士生导师40名。每年承担各种重大科研课题数十项，科研经费数千万，近几年多次获得国家发明奖、国家科技进步奖和国家教学成果奖。与美国、英国、德国、日本、俄罗斯等国家学术交流活跃。
本专业注重创新人才培养，为适应市场经济的需要，以宽口径、厚基础、重能力为指导思想安排本科教学，强化创新意识和实践能力训练。主要学习电子技术基础、微机原理、计算机辅助设计、自动控制原理、测控电路、精密机械设计基础、工程光学、精密测试基础、信号与信息处理、虚拟仪器、测控系统设计、激光测量技术等课程。注重实践能力训练，开设了一批实践能力实训课和一批跟踪国际科技发展前沿的专业选修课，如21世纪的光学测
量、微纳加工技术（双语）和微纳测试技术（双语）等。
本专业毕业生理论基础扎实，专业知识面宽广，适应性强，就业选择余
地大，除继续深造者外，大部分被电子信息、通讯、航空航天、仪器仪表等行业的研究院所、三资企业、公司和大型国有企业录用，毕业生深受广大用
人单位欢迎，许多人已经成为单位的技术、管理骨干。
培养方案
培养目标
本专业培养具有精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科研开发、应用研究、运行管理等方面的高级专门人才。
培养计划
说明：详情请访问测控专业实践能力培养计划页面。该计划是培养方案的一部分。计划中对测控本科生应具有的实践能力做了详尽的要求，并制定
有能力培养计划和实施步骤及教学管理方法。
培养要求
本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训
练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正
确运用本国语言、文字的表达能力；
较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论知识，主要包括机械学、电
子学、光学、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识；
掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具
有本专业测控技术、仪器与系统的设计、开发能力；
具有较强的外语应用能力；
具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
主干学科
仪器科学与技术
核心课程和特色课程
核心课程：传感技术、自动控制原理、微型计算机原理与应用、电路基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、信号与系统、精密机械设计基
础、精密检测技术、工程光学等
特色课程：精密机械设计基础、精密检测技术
相近专业
现代测控技术中的FFT算法探析 篇6
快速傅立叶变换算法的信号流程图。
关键词 FFT 频率抽取 蝶形单元 运算量
中图分类号：TN919 文献标识码：A
1概述
在测控技术中，传感器采集到的数字信号一般是时间序列，需要对这样的数字信号进行处理，通过离散傅立叶变换（Discrete Fourier Transform，簡称DFT），可以将时域信号转化为频域信号。快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）是一种提高离散傅立叶运算速度的快速算法，它使N点DFT的乘法计算量由N2次降为log2N次。以N=1024为例，计算量降为5120次，仅为原来的4.88%。人们公认这一重要发现的问世是数字信号处理发展史上的一个转折点，也可以称之为一个里程碑。
基于FFT变换的不言而喻的重要性以及对其产生的浓厚兴趣，深入学习了FFT变换的机理。所用教材给出了时间抽取（DIF）基2 FFT算法的详细的推导过程，而对于频率抽取（DIF）基2 FFT算法只是简略的提及，并没有做详细的探讨。为了深化对于FFT的认识，本文尝试详细给出频率抽取（DIF）基2 FFT算法的推导过程，并作出相应的讨论。
2频率抽取（DIF）基2 FFT算法
2.1算法的推导
对N点序列x（n），它的DFT变换定义为：
X（K）=x（n） k=0，1，…，N-1，WN= （4—a）
于是我们将一个N点DFT分成了两个N/2点的DFT，分的办法是将X（k）按序号k的奇、偶性分开。
对（4—a）式的DFT，继续将x（2r）按序列号分成上、下两部分，得：
（4—b）
（5—a）
同理，对于（4—b）的DFT，可以得到：
（5—b）
分别令r=2l，r=2l+1，l=0，1，…，N/4-1，则（5—a）和（5—b）可以化为：
（6—a）
（6—b）
（6—c）
（6—d）
令 （7—a）
（7—b）
（7—c）
（7—d）
则 （8—a）
（8—b）
（8—c）
（8—d）
这样，我们通过将X（2r）和X（2r+1）按r的奇、偶分开，把两个N/2点的DFT分成了四个N/4点的DFT。通过几个中间变量的代换，算出了时间序列x（n）的8点DFT。
若N=16，32或2的更高的幂，可按照前述的方法继续分下去，直到化成两点计算为止。以上算法是将频率下标k按奇、偶分开，故称频率抽取算法（Decimation in Frequency，DIF）。现将上述过程表示于图1。其基本运算单元如图2所示。
2.2算法的讨论
（1）“级”的概念
上述过程，每进行一次奇偶分离，就成为一“级”运算，一共有M=Log2N级，如图1所示。图中从左至右，依次为m=0级，m=1级，…，m=M-1级。
图2 第m级蝶形单位
（2）蝶形单元
在图1中有大量的如图2的蝶形运算单元，由于该运算结构的几何形状类似蝴蝶，所以有“蝶形运算单元”的名称，在第m级，有
（9）
p，q是参与本蝶形单元运算的上、下节点的序号。显然，第m级序号为p，q的两点只参与该蝶形单元的运算，并在第m+1级输出。该蝶形单元不会再涉及别的点。这个特点使得我们在计算机编程的时候，可以将蝶形单元的输出仍然放在输入数组里。这一特点称为“同址运算”。
由于每一级都含有N/2个蝶形单元，每一个蝶形单元需要一次复数乘法，两次复数加法，所以完成M=Nlog2N级共需要复数乘法次数m1和复数加法次数m2分别是：
（10）
由图2，在第m级，上下节点p，q之间的距离为
（11）
（3）码位倒置
由图1可以看出，输入序列x（n）依照正序排列，但变换后的输出序列X（k）的次序却似乎被打乱了，这是由于对X（k）作奇、偶分开所产生的。对于N=8，自然序号为0，1，2，3，4，5，6，7。第一次按奇、偶分开，可得X（k）的序号为：
0，2，4，6， | 1，3，5，7
对每组再作奇、偶分开，这时应该把每一组仍看作按自然顺序排列，故抽取后得四组，每组的序号为：
0，4 ， | 2，6，| 1，5，| 3，7
这一顺序正是图1输出端序列X（k）的排列次序，掌握这一规律，对N为2的更高次幂，我们都可以得到正确的抽取次序。
如果我们将X（k）的序号k=0，1，…，N-1写成二进制，如N=8，X（0），…，X（7）对应是
X（000），X（001），X（010），X（011），X（100），X（101），X（110），X（111）
将二进制数码翻转，得
X（000），X（100），X（010），X（110），X（001），X（101），X（011），X（111）
它们对应的十进制序号分别是
X（0），X（4），X（2），X（6），X（1），X（5），X（3），X（7）
也正是输出端所得到的顺序。掌握了这一规律，我们就可以做到正确的编程，FFT的软件已经是通用程序，所以我们只要了解排序的规律就可以了。
参考文献
[1] 周耀华，汪凯仁.数字信号处理.上海：复旦大学出版社，1992.
计算机测控技术 篇7
关键词：计算机,网络技术,测控技术
一、测控技术的概述
1.1系统的构成。将控制与测量融为一体, 用计算机技术作为中心点, 对生产过程实现自动化的控制, 这就是本文所说的测控技术。测控技术是一个综合性的系统, 在它的系统中包括了被测量对象、控制仪器、测控应用软件、程控设备和相应的仪器, 还有接口位置和总线等一系列元素。
1.2测控系统的分类。按照各种类型的系统划分来分, 测控系统可以分为以下三类:第一, 基本型测控系统。基本型测控系统是用来对信号和数据进行分析的, 它在这个过程中能够迅速进行测量, 同时完成多点实时测控, 且在排除干扰后, 进行最终的判别。它的组成部分有:计算机、数据采集卡、传感器、信号调理等。第二, 闭环控制性测控系统。闭环控制性测控系统可以做到对监测对象进行实时控制, 并且对采集到的数据进行归类, 最后实施决断。第三, 标准通用接口型测控系统。
二、关于测控技术网络化的现状与前景
2.1现状。就目前的发展来看, 我国的测控技术还处于中端水平, 与世界上的一些发达国家相比, 无论是从智能化、网络化还是自动化来看, 我国距离世界的高端水平还有一定的差距。虽然, 我国的测控技术有着迅猛发展的社会经济和飞跃发展的科学技术作为基础, 在它们的推动下我国的测控技术也得到了很大的提升。但是, 要想尽快使它达到国际化的水准, 还需要不断吸收国外的先进技术, 进行不断地创新, 以此缩短我国同发达国家之间的差距。
2.2前景。借由我国社会经济的高速发展, 以及计算机网络技术的快速飞跃, 我国的测控技术也得到了很大的提升。它由传统的状态发展到现如今的网络化、标准化、智能化、开放化的状态, 已经是有了质的飞跃。但是, 在这个全球科研技术不断提升, 社会技术不断发展的大时代背景下, 为了持续更新社会领域的实际状况和顺应未来社会的发展趋势, 也为了能让世界上所有的国家和地区之间的联系更加紧密, 我国的测控技术也需要努力加快自身全球化与网络化的发展进程。
三、测控技术发展中计算机网络技术的促进作用
3.1运用全分布式的测控网络结构。全分布式的测控网络结构是利用具有通信网络功能的Neuron芯片组成智能的测控单元, 原本的智能的测控单元皆是一个个独立的个体, 但为了达到加速整体测控系统的正常运转, 并且避免出现测控系统无法工作的目的, 因此, 它们相互之间的联系还是十分紧密的。在其实际应用当中, 如果有智能测控单元出现老化, 那么, 进行网络管理的工作人员就可以根据实际工作的需要, 对智能测控进行自定义程序, 及时更换掉老化的智能测控单元, 用新的将其替代掉。
3.2 Neuron芯片。Neuron芯片的主要作用有以下两点:第一, Neuron芯片是用来对压力和温度进行控制的, 它的网络通讯接口与对称、不对称, 还有特殊形式等这三种不同的工作方式连接在一起。如果需要连接的是隔离变压器的双绞线网络驱动器时, 就使用对称形式;而作用于无线网、光纤、同轴电缆等驱动器时, 就使用不对称形式。第二, Neuron芯片还能够对系统的所有信息进行存储, 并且保证所存储的信息是有效而完整的。
四、计算机网络技术对测控技术发展的重要意义
随着时代的进步, 计算机网络技术也在不断发展, 相应地也促进了测控技术的发展。因此, 计算机网络技术对于测控技术的发展是具有重大意义的。第一, 计算机网络技术提高了测控工作的工作效率。全民网络化的时代也就是全民解放劳动的时代, 计算机网络技术的普及, 最显著的效果便是工作效率的提高。同样, 把计算机网络技术运用到测控工作当中, 也将大大提高测控工作的工作效率。第二, 促进测控技术的不断发展与完善。计算机网络技术是处在不断发展与完善过程中的, 它会随着社会的发展越来越好。
五、结束语
综上所述, 计算机网络技术和测控技术之间有着密不可分的联系, 计算机网络技术对于测控技术的发展具有积极的促进作用, 它能够提高测控工作的工作效率, 并且能为测控技术提供网络技术的支持。所以, 进行测控操作的工作人员, 其自身对于计算机网络技术也要掌握熟练, 争取做到科学合理地运用计算机网络技术, 以此帮助测控技术得到提升, 只有这样才能促进测控技术快速而稳定的发展。
参考文献
测控中心计算系统主要技术探讨 篇8
1 关键部位大量采用双工技术
1.1 双工热备份机制
为了保证系统稳定的运行, 中心计算系统的可靠性指标要求很高。因此, 在关键部位上采用了双工热备份技术。我们以中心计算机为例, 探讨双工热备份技术的特点。在实时任务中, 中心计算机采用甲、乙两台并行工作的方式, 假设确定甲机为主机, 乙机台为副机。主机和副机的区别是:两台计算机都采用同样的软件程序, 进行同样的数据处理计算, 只有主机对外输出加工好的数据, 副机不输出。当判定当前主机出现问题时, 可以通过人工操作, 由系统控制台进行主机和副机的切换, 乙机上升为主机, 甲机变为副机。在控制方式上, 有三种方式可以供选择:
1) 完全由控制台自动判定, 进行主副机切换;
2) 完全由人工判断, 进行主副机切换;
3) 控制台做判断, 给出切换信号, 人工可以选择是否进行切换;
目前系统中采用的是第三种切换方式, 即通常所说的人机结合方式。
在网络设置上, 关键部位运行在两条全双工以太网上, 保证了实时信息的快速交换和系统稳定。中心计算系统结构示意图如下图1所示。
1.2 双数据处理模式
外部测控设备传输的数据是中心计算系统的主要数据源, 采用DDN和IP两套数据传输手段, 保证了数据传输的可靠性。双数据处理模式对中心系统的处理能力提出了挑战, 中心计算系统必须同时设置两套数据接收模式, 同时处理两套传输信息, 相当于现有信息路数的一倍, 处理数量增大许多。理论上, 在同一时间周期, 两套数据应该是完全一致。而在实际工程中, 由于受到时间对齐、传输信道质量等多种因素的影响, 两套数据并不完全一致。而中心计算系统出口数据只有一个, 因此, 这里就存在着选用哪路顺据的问题, 在缺乏有效判断机制条件下, 采用“谁先到就用谁”的数据处理机制不失为一个稳妥的方法。
2 突出强实时性原则
实时应用通常分为弱实时应用和强实时应用。弱实时应用是指, 在实时数据处理过程中, 即使错过了一个应用的截止时间, 也不会导致应用的失败, 不会导致灾难性的后果。如航空公司的订票系统等等, 偶然的延迟是可以的。而在强实时应用中, 在一个规定的时间周期内, 必须完成规定的任务, 否则会导致应用的失败[1]。测控中心计算机系统是个典型的强实时应用例子。在该系统中, 要求操作系统在极短的时间周期内 (航天测控系统通常是50毫秒周期) 同时接收、处理来自多个外部测量数据源的数据, 根据数据处理结果, 来正确控制目标的飞行和航区的安全。为了保证在较短的时间周期内完成任务, 中心计算系统采用的主要手段包括:
1) 强调实时算法的重要性。为了保证实时任务完成, 在处理系统的模型算法选用上, 就要牺牲部分数据处理精度, 强调算法简单、实用、稳定;
2) 保证核心过程。在程序多个模块工作调度上, 要保证高优先级任务模块的运算, 提高核心计算线程的优先级。
3) 程序设置循环截止点。如在迭代积分计算上, 如果在规定时间内没有完成, 即使积分还在正常进行, 也必须马上终止迭代, 无条件退出。
4) 采用同步控制机制, 确保在周期时间内的运行模块协调工作。
3 采用多线程机制进行关键软件开发
3.1 多线程机制特点
多线程机制是中心计算系统采用的关键技术。传统的操作系统是将进程作为基本的资源分配和调度单位。不同的进程拥有各自独立的地址空间, 进程的上下文相当庞大, 系统在进程的控制、调度、通信同步上的开销都较大。随着系统软件要运行的任务数量的。增多, 用进程作为基本的开发机制会增大系统的开销, 也不利于实时性的提高。
线程是对进程进行了分解, 使其成为多控制流, 即多线程进程, 线程仅拥有独立的PC、寄存器、栈等少量信息, 这样使得线程的上下文很轻, 可以减少系统管理线程的负担, 降低系统的开销, 中心计算系统采用线程机制优势主要表现为如下几点[2]:
1) 控制开销小。由于同一进程的线程之间共享地址空间及其他系统资源, 使得一个线程在创建另一个线程时不必复制属于进程的庞大的上下文, 而仅需对PC、栈进行初始化, 与创建进程相比, 开销减少了许多,
2) 调度开销相对小。由于线程的上下文比进程轻, 进行线程调度的开销相对较小, 但仍需保存和恢复PC、寄存器和栈指针。如果处理器对多线程提供硬件支持, 做了多套寄存器, 那么线程的调度开销可以减到很小。
3) 通信、同步开销小。由于同一进程的线程共享地址空间, 可以减少很多不必要的系统调用, 在用户一级实现通信、同步机制, 从而减小通信、同步开销。但是不同进程之间的线程通信、同步开销并没有减小, 因为它们的地址空间是独立的。
4) 节省资源。进程是资源分配的基本单位, 一个进程内的所有线程共享该进程的资源, 避免了线程对资源的重复占用。
5) 并发内核。内核也是多线程的, 这意味着一个在核心态运行的线程可以被其他线程抢占运行, 克服了传统操作系统非抢占式串行内核的缺点, 提高了内核的性能, 尤其适合于多处理机系统。
3.2 采用线程机制在中心计算系统中的应用
中心计算系统的多线程机制应用主要体现在实时数据处理程序的开发上。通过采用先进的调度策略, 实时数据处理程序中大量采用多线程编程技术。在具体应用上, 每个线程对应一个任务模块, 分别对应不同的功能。不同的任务需求, 这些模块可以进行灵活组合, 通过线程控制, 确定打开哪个模块和关闭哪个模块, 大大提高了程序的通用性。由于程序中, 涉及代码或者数据被多个线程调用, 因此线程安全在计算系统中很突出, 尤其要避免程序非正常的退出。
5 结论
本文主要探讨了中心计算系统为了适应实时任务的需求而采用的技术手段特点, 重点介绍了多线程处理机制。除了文中提到的关键技术外, 在中心计算系统中, 数据处理模型和数据处理流程也是核心组成部分, 直接决定了系统的工作能力, 有关这方面的内容, 可以参考相关的实时数据处理论文, 这里不再详述。
摘要：飞行器测控工程中, 中心计算系统承担着内外数据交换、处理等关键任务, 是实时系统的核心组成部分。本文探讨了中心计算系统软硬件构成的主要技术特点, 重点介绍了中心计算系统采用的多线程编程机制, 分析了其技术优势。
关键词：实时系统,多线程,双工,算法
参考文献
[1]翟丽丽.Digital UNIX实时应用指南[M].大连:大连理工大学出版社.2 0 0 0
计算机测控技术 篇9
现代工业生产规模的扩大和生产过程复杂性的迅速升高, 要求传统的计算机测控系统具有更高的综合性能, 从而使生产过程中产生的大量实时数据及信息可以可靠、有效、一致、便捷地传输。但由于在工业上广泛应用的DCS、FCS、SCADA等传统计算机测控系统使用的智能仪表设备、分布式I/O模块、PLC等设备来自于不同的生产商, 而各生产商为了各自的商业利益, 没有遵循统一的接口规范, 造成了设备之间的通信异常复杂, 难以实现现场设备与上层控制软件间的信息交互和各现场设备间的直接互联与互操作, 从而限制了计算机测控系统开放性、通用性的提高。
1995年在微软公司的倡导下, 国际上处于主导地位的几个工业制造自动化领域的公司共同发起成立了OPC标准化基金会组织 (OPC Task Force) , 协作制定了专用于工业自动化的接口标准OPC (OLE for Process Control) , 这种技术规范为解决以上矛盾提供了一条便捷的途径。
本文首先探讨了OPC技术的主要内容, 然后分析了在传统的计算机测控系统中实现OPC技术的一般方法。
1 OPC数据访问规范
OPC是一种严格意义上的、开放的、应用程序之间和应用程序与硬件设备之间数据通信的技术协议。它以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准, 采用客户/服务器 (C/S) 模式, 把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家, 以OPC服务器的形式提供给用户, 解决了软、硬件厂商的矛盾, 完成了系统的集成, 提高了系统的开放性和可互操作性。
OPC技术的实现包括2个组成部分:OPC服务器部分及OPC客户应用部分。OPC服务器是一个现场数据源程序, 它收集现场设备数据信息, 通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个数据接收程序, 如人机界面软件 (HMI) 、数据采集与处理软件 (SCADA) 等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信, 获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。
OPC服务器由3类对象组成:服务器 (Server) 、组 (Group) 、数据项 (Item) 。服务器对象 (Server) 拥有服务器的所有信息, 同时也是组对象 (Group) 的容器。组对象 (Group) 拥有本组的所有信息, 同时包容并逻辑组织OPC数据项 (Item) 。一般地, 客户和服务器的1对连接只需要定义1个组对象 (Group) 。在每个组对象中, 客户可以加入多个OPC数据项 (Item) 。OPC数据项 (Item) 是服务器端定义的对象, 通常指向设备的一个寄存器单元。在数据访问方法上, OPC规范定义了2种接口:定制接口 (Custom Interface) 和自动化接口 (Automation Interface) , 如图1所示。客户端程序可以通过这2种接口与OPC服务器通信, 获取数据和信息。定制接口是固有接口, 主要为使用C++等高级语言的开发者使用, 规范中定义的虚函数表 (vtable) 在C++中可以直接调用。自动化接口主要适用于使用Visual Basic等弱类型 (无法定义复杂的结构类型、不支持指针类型等) 高级语言或脚本语言的开发者。它通过OPC自动化封装器 (Wrapper DLL) 调用OPC定制的接口函数, 使得开发客户端程序变得简单、快捷。
2 基于OPC的计算机测控系统的实现
基于OPC的计算机测控系统的实现主要包含OPC服务器对象 (OPC Server) 和客户程序对象 (OPC Client) 的建立2个方面。因为OPC服务器对象提供连接数据源与数据访问的方法, 所以在建立OPC组和OPC项以前必须先建立OPC服务器对象。
2.1 OPC服务器对象的建立
OPC服务器对象的建立可以通过以下2种方法实现。
一种方法是利用Visual C++的MFC标准类库或ATL (ActiveX Template Library) 模板类库, 按照OPC规范来实现。具体实现过程:首先调用InitOPCSvr函数;初始化后, 注册返回函数;接着通过CreateTag函数向OPC运行库添加多个数据项, 通过setTagProperties函数设置数据项属性;调用Runsvr函数, 运行OPC服务器, 运行客户程序和服务器通信;得到数据项数据后, 调用UpdateTag函数刷新OPC运行库中数据项的数据;在退出服务器时, 调用UninitOPCSvr函数。
另一种方法是使用各厂商提供的自动化软件中包含的OPC服务器模块建立所需的OPC Server。这些软件包括:西门子公司的SimaticNET和WinCC软件、GE Funuc公司的iFix、Rockwell公司的RS系列软件、Honeywell公司的Profit软件、亚控公司的组态王软件等等。本文仅对采用SimaticNET软件建立OPC服务器进行说明, 具体实现过程: (1) 为PC机安装CP5613通信卡, 并安装SimaticNET软件, 软件成功安装后, 系统会自动识别CP5613卡; (2) 在程序中启动Station Configu-ration软件, 为服务器站点命名, 在相应栏中添加组件OPC Server和CP5613, 并设置波特率、地址、总线类型等属性, 如图2所示; (3) 打开Configuration Console, 在Access Points设定窗口中将S7ONLINE指向PC internal (local) , 为PC站组态下载作准备; (4) 打开Simatic Manager, 建立一个新工程, 插入一个Simatic PC Station服务器站点, 名称要与第 (2) 步中的名称一致, 双击该站点进行配置, 配置属性要与第 (2) 步相同; (5) 进入NetPro网络配置窗口, 插入一个新连接, 在该连接上可以依据实际工程的需求挂接PLC站或其它通信设备; (6) 存盘编译以上组态, 无误后, 将组态数据下载到PC上。如果连接成功, 图2中的Status栏的状态会变成绿色。
2.2 OPC客户端应用程序的编写
OPC规范中为客户端应用程序提供了2种接口进行访问, 因此, 客户端的编写也有2种方法。
2.2.1 采用VC++等高级语言编写应用程序
通过定制接口进行数据访问可以采用VC++等高级语言编写应用程序, 关键步骤如下所述。
(1) 包含OPC头文件
#include "opcda_i.c" //OPC数据存取接口
#include "opcda.h" //OPC数据存取2.0头文件
#include "opccomn_i.c" //公共接口定义
#include "opccomn.h" //OPC公共头文件
OPC标准库文件可以从OPC基金网站 (www.opcfoundation.org) 上下载。
(2) 初始化COM库
调用CoInitialize (NULL) 函数, 返回值S_OK说明初始化成功, 对于需要异步数据传输的客户程序, 还需要加载ATL模板库。
(3) 创建OPC服务器的IOPCServer接口
IOPCServer *pIOPCServer=NULL;
HRESULT hr=CocreateInstance (CLSID_OPCServer, NULL, CLSCX_LOCAL_SERVER, IID_IOPCServer, (void **) &pIOPCServer) ;
//OPC服务器在本地计算机上;
MULTI_QI que[1] ={{&IID_OPCServer, NULL, 0}};
HRESULT hr = CoCreateInstanceEx (CLSID_OPCServer, NULL, CLSCTX_REMOTE_SERVER, &CoServerInfo, 1, que) ;
*pIOPCServer=que[1].pItf;
//OPC服务器在远程计算机上
(4) 创建OPC组
利用OPCServer对象的IOPCServer接口的AddGroup函数创建一个Group, AddGroup函数返回OPCGroup对象的IOPCItemMgt接口, 通过该接口可以增加、删除和控制OPCGroup内的Item。
HRESULT hr=pIOPCServer→AddGroup (L″GroupName″, XbActive, dwUpdateRate, hClientGroup, pTimeBias , pPercentDeadBand, dwLCID, phServerGroup, pRevisedUpdateRate, IID_IOPCItemMgt, (IUnknown**) &pIOPCItemMgt)
(5) 添加数据项Item
pIOPCItemMgt→AddItems (ItemNumber, (OPCITEMDEF*) &ItemArray, (OPCITEMRESULT**) &pAddItemResult, (HRESULT**) &pErrors)
AddItems可以同时添加多个Item, 每个Item的属性由ItemArray的不同相来设置, 服务器将返回添加的结果, 结果信息存储在结构变量pAdd-ItemResult中。
(6) 数据项的读写
对数据项的读写有2种方式, 即同步和异步通信方式。同步通信方式实现较为简单, 可用在数据量较小的系统;异步通信方式实现较为复杂, 主要用在数据量较大、数据访问效率要求较高的场合。同步通信方式的实现可参考以下程序:
pIOPCServer→QueryInterface (IID_IOPCSyncIO, (void **) ) &pOPCSync) ;
//获得IOPCSyncIO同步通信接口指针
pOPCSync→Read (dwSource, Read_Count, &phServerItem, &pItemValue, &pErrors) ;
//读取Read_Count个数据
pOPCSync→Write (Write_Countr, &phServerItem, WriteValue, &pErrors) ;
//写入Write_Countr个数据表示读取数据的来源, 设为OPC_DS_CACHE表示从服务器的缓存中读取, 设为OPC_DS_DEVICE表示直接从现场设备读取
(7) 连接的断开
不访问OPC服务器时, 应该依次删除创建的各个对象, 释放占用的内存, 并卸载COM库。
pIOPCItemMgt→RemoveItems (1, &phServerItem, &pErrors) ;
pIOPCServer→RemoveGroup (ItemArray, FALSE) ;
pIOPCItemMgt→Release () ;
pIOPCServer→Release () ;
CoUninitialize ()
2.2.2 采用VB语言编写应用程序
通过自动化接口编写客户端程序可以采用VB语言。在用VB编程前, 要引用OPC自动化封装器 (Wrapper DLL) 。该封装器可以从OPC标准库文件中得到, 也可以使用不同的自动化厂家提供的封装器。图3为是西门子公司的一种封装器的引用界面。
用VB语言编写客户端程序的过程与用VC++语言相类似, 包括定义全局变量、对服务器、组、数据项、浏览器进行对象声明、然后创建服务器、连接服务器、对数据进行读写、关闭连接等部分。本文不再赘述。
OPC客户服务端的程序不仅包括OPC服务器访问接口程序, 在具体的工程应用中还有事件处理程序、数据处理程序、定时器程序、打印和报表处理程序等。
3 结语
OPC技术统一的数据访问接口规范为工业自动化领域中各种设备的互联和通信提供了一种简单有效的途径, 使应用软件对硬件有了一定的独立性, 方便了应用软件的开发。伴随着计算机网络技术的发展, 基于OPC技术的计算机测控系统的性能得到了不断地提高, 在工业上的应用前景也越来越好。本文所设计的基于OPC的计算机测控系统正在一家工矿企业中应用, 运行效果良好。
参考文献
[1]阳宪惠, 邸丽清, 冯大为.OPC技术及其对工控系统开放性的影响[J].工业控制计算机, 2001, 14 (9) :31~34.
[2]SHIMANUKI Y.OLE for Process Control (OPC) forNew Industrial Automation Systems[C]//IEEEInternational Conference on Systems, Man, andCybernetics, 1999, Tokyo:1 048~1 050.
计算机测控技术 篇10
关键词：STC89C51,单片机,等离子,过氧化氢
1 引言
随着科学技术的不断发展,消毒灭菌设备的技术在国内外均有新的进展,尤其是在发达国家这方面发展得更快。我国医疗器械市场容量连续几年高速增长,“八五”、“九五”期间平均增长速度为18%～20%。根据权威机构预测,“十五”期间,我国医疗仪器设备的销售将继续呈上升趋势。按照国家经贸委指定的医疗器械“十五”发展规划,到2010年我国医疗器械总产值将达到1 000亿元[1]。
等离子灭菌技术的应用,开创了一个低温消毒的新领域,在很多发达地区和国家,已经得到广泛的应用。国内有些医院也陆续开始使用这种技术,它的快速、无毒、对环境无污染以及安装使用方便等优点越来越受到重视和欢迎。过氧化氢等离子体灭菌设备作为高档的灭菌设备,科技门槛较高,价格也比较昂贵,国外仅美国强生公司等数家公司能够生产,目前国内所使用的等离子灭菌设备也基本都是从国外进口的设备[2]。我国中科院于2006年已成功开发研制出过氧化氢等离子体灭菌器样机。预计不久后将实现过氧化氢等离子体灭菌器国产化,在很大程度上取代低温化学灭菌。
2 等离子过氧化氢灭菌设备的基本特点
采用高频电磁场作为等离子激发源,先将灭菌腔体内抽真空,通入过氧化氢气体,使得腔体内压力保持在一定范围内,然后施加射频电场,发生辉光放电[3],产生等离子体。在过氧化氢和低温气体等离子体的协同作用下,可快速破坏微生物[4]。
3 硬件结构
3.1 系统总体结构
本系统采用宏晶科技有限公司的STC89C51单片机作为主控核心,外接11.059 2 MHz晶振[5]。控制系统根据用户的需要,通过控制键盘选定工艺过程和各项参数,用继电器驱动加热条、空压机和真空泵,在过氧化氢和低温气体等离子体的协同作用下,快速灭菌。
灭菌仓内4路温度传感器和1路真空度传感器实时采集温度和真空度信号,电源控制板上电压传感器实时采集电压信号,所有的模拟量经过放大滤波电路后由A/D芯片转换为数字信号送入单片机处理;控制六路键盘经过一个与非门后接在单片机外部中断I/O口上,一旦按下按键,则给I/O口一个下降沿脉冲信号引起中断;所有的开关输入、输出量在与单片机数据口通信前都必须经过高速光耦芯片;微型打印机和条形码通过串口和单片机通信;单片机还根据相应的通讯协议控制着时钟芯片和步进电动机的工作[6]。系统的硬件结构框图如图1所示。
3.2 温度、压力的采集
测控系统需要采集的模拟量有:4路温度传感器,工作温度范围为0～60℃,控制误差精度为±0.5℃;1路真空度传感器,采样电压值为0～1.887 V,控制误差精度为±0.001 V;1路电源功率传感器,采样电压值为0～1.000 V,控制误差精度为±0.001 V[7]。从满足控制精度出发,测控系统选用12位A/D转换器TLC2543,应用在本系统中量化误差为:
3.3 液晶的驱动
为了更好地反映出当前的处理状态,方便用户及时了解灭菌设备的温度、压力和处理状态等信息,系统中加入了液晶显示功能。所使用的液晶显示屏是自带负压的控制芯片T6963 128×64的HS12864液晶屏,可以在上面显示4行8列共32个16×16的汉字,可以以图形、字符或合成方式显示;标准模块内有字符发生器,共128个字符,允许MCU随时访问显示RAM,并可进行位操作。通过调节电位器可以改变液晶的对比度。
4 软件设计
为了便于设计和维护,系统的软件设计采用结构化模块设计方法,即自顶向下完成系统各外围模块的控制驱动程序的设计和调试—自底向上完成系统核心工作流程程序的设计和调试—整个系统程序统一调试和功能完善的设计过程。首先,将具有独立功能的子程序都设计为子程序模块,相关的功能均由相应的功能子程序实现。流程主程序由初始化、参数输入、温度压力采集、温度压力显示、打印机控制、药水注入控制、输出控制等部分组成,其核心是温度和压力参数的采集和相应的输出控制。
4.1 主程序
主程序的功能主要是设定程序执行过程中用到的相关变量,分配寄存器,对所需要的参数进行初始化,然后设定灭菌系统工作流程中的过程参数,并按照工作要求调用相应的处理模块来对系统进行监测处理[8]。
主程序是在一个采样周期内完成并循环执行的,主程序具体作用主要有以下几点:
(1)定义系统运行过程中所需要的变量;
(2)分配硬件系统所提供的相关资源,如寄存器、ARM、中断资源以及堆栈等;
(3)完成系统的自检;
(4)在程序运行过程中,按照要求,依次完成对系统各模块的调用,并供给人机交互使用;
(5)在各模块调用过程中,实现调用过程的现场保护,以确保程序的正确执行。
4.2 A/D转换测量和数据处理
4.2.1 A/D转换测量子程序
A/D转换测量子程序用来对4路温度传感器、1路真空传感器和1路电源电压传感器的实时采集并进行A/D转换,转换后的值放在对应内存中去。每一路输入模拟量一次采集10个数据值,为下一步数据滤波处理提供数据。程序流程如图2所示。
4.2.2 真空度显示数据的处理
系统工作流程中需要对灭菌仓的真空度做实时的监测,并且显示在液晶屏上。“真空度—电压”曲线并不是规则的线性变化,而是类似于一条双曲线,因此,必须对采样电压和所显示的真空度进行匹配处理。我们通过反复试验和采集经过滤波运放电路后的皮拉尼规输出电压,记录下不同真空度时对应的输出电压值。灭菌仓所能抽到的最低气压为20 Pa,而系统实际工作环境的真空度是30～1 800 Pa,其中要求30～100 Pa范围内误差不超过2 Pa,100 Pa以上误差不超过50 Pa就可以了[9]。按照“真空度—电压”变化曲线和系统所需要的显示精度,将所记录的电压数据经过插值计算后,分别以2个数据表查表方式和3条线段线性计算方式来处理:
(1)0.083～0.749 V,按数据表查询,显示值以1 Pa为单位跳变;
(2)0.753～1.686 V,按数据表查询,显示值以0.01 kPa为单位跳变;
(3)1.692～1.763 V,按公式(1)来计算,显示值以0.01 kPa为单位跳变;
(4)1.763～1.797 V,按公式(2)计算,显示值以0.01 kPa为单位跳变;
(5)1.797～1.887 V,按公式(3)计算,显示值以0.01 kPa为单位跳变;
(6)当电压超过1.887 V后,则一律在液晶上显示“真空值>2.0 kPa。
我们以日本ULVAC电阻真空计作为标准,来测试测控系统的真空测试显示的性能,测试结果如表1所示。
由表1所示,如果忽略万用表显示误差、传感器采样误差、ULVAC真空计显示误差和其他扰动因素,那显示系统在0～100 Pa范围内的误差仅仅是±1 Pa,在100～1 000Pa范围内,误差也只是±20 Pa。考虑到液晶显示的误差也为10 Pa,因此,可以充分认定,真空度测量数据在经过处理后在液晶上的显示误差完全合乎系统使用要求。
4.3 键盘处理
一般的按键都是利用机械触电的闭合、断开来代表按键的按下和释放。机械触电在闭合和断开的过程中,会有10～20 ms的抖动毛刺存在,为了准确稳定地获取按键信息,就必须去除抖动影响[10]。软件设置中采用延时的方法,即在监测到有按键按下后,延迟20 ms再次监测到有键按下,才认为是有效的按键输入,否则认为是抖动或者异常操作,不予响应。图3所示为键盘处理流程。
4.4 串口子程序
测控系统里微型打印机和条形码读码器都具有RS232接口,它们和单片机是通过串口异步数据通信的。在串行异步数据传输过程中,如果单片机时钟与外围部件时钟以不同的速度运行,会导致发送器的运行速度比接收器快,在接收端会产生接收数据溢出的情况。因此,需要在软件中对通信信号进行流动控制,一般采取降低发送端数据速率的办法:发送端在每发送一定长度的数据后,等待一个字符的时间,再发送下一个数据以避免接收器溢出[11]。串口子程序控制流程如图4所示。
5 结论
以STC89C51单片机为主体的等离子过氧化氢灭菌控制器,采用集成电路的新成果和LCD液晶显示设计,实现了中文菜单化的系统显示和操作。该等离子过氧化氢灭菌控制器性能稳定,结构紧凑,功能强大,A/D转换速率快,采集效率高,控制通道完全达到对温度、压力、加热、抽真空等各项控制性能指标要求;其抗干扰性强,符合现场工作要求。目前,该系统已经正式推向市场,具有良好的应用前景。
参考文献
[1]张宇.消毒灭菌技术的发展现状及方向[J].口岸卫生控制,2005(1):2-5.
[2]孟月东.低温等离子体灭菌技术[J].中国医疗器械信息,2004(5):4-6.
[3]许根慧,姜恩永,盛京,等.等离子体技术与应用[M].上海:化学工业出版社,2006:145-147.
[4]李思,张阳德.等离子体灭菌技术及其临床应用[J].中国医学工程,2005(5):491-495.
[5]徐安,陈耀,李玲玲.单片机原理与应用[M].北京:希望电子出版社,2003:56-59.
[6]杨金岩,郑应强,张振仁.8051单片机数据传输接口扩展技术和应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2005:245-247.
[7]雷建龙.过氧化氢低温等离子灭菌设备及其控制过程的设计[J].医疗保健器具,2007(9):16-17.
[8]马忠梅,刘滨,戚军,等.单片机C语言Windows环境编程宝典[M].北京:航天工业大学出版社,2004:128-130.
[9]李方军.基于ARM的自动灭菌控制系统的开发与研究[D].北京:北京工业大学自动化系,2005.
[10]谢欣容.预真空压力蒸汽灭菌器测控系统研究[D].北京:北京科技大学物理系,2005.
计算机测控技术 篇11
关键词：物联网；蝴蝶兰；环境控制；测控系统
中图分类号： S126文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0369-02
收稿日期：2013-05-27
基金项目：江苏省农业三新工程（编号：SXGC[2012]167）。
作者简介：范郁尔（1975—），男，江苏灌云人，高级农艺师，从事农业信息化研究。Tel：（0518）86090572；E-mail：lygfye@163.com。
通信作者：郑金生，农艺师，从事设施花卉研究。Tel：（0518）86090572。物联网（internet of things）被称为继计算机、互联网之后，信息产业的第3次浪潮。物联网技术主要应用红外感受器、射频识别技术、全球定位系统等，将物品与互联网连接，完成信息交换与通信过程，支持智能化识别、跟踪、定位、管理等。企业利用传感器在田间地头设置检测网络系统，对环境、动植物生长状况等进行实时监测，使得动植物生产过程始终处于可控状态，保证生产过程、产品的稳定性。物联网能够降低劳动力成本[1]。花卉产业是极具发展活力的产业之一[2]。蝴蝶兰因独具特色、科技含量高、经济效益高而被称为“农业中的IT产业”。大力发展蝴蝶兰产业，对于促进地方经济快速发展、提高人们物质生活水平具有重要意义。蝴蝶兰生产具有高投入、高产出特征，与其他花卉相比，受到自然条件的制约更多，对设施栽培技术的依赖性更大[3]。蝴蝶兰生产测控系统建立在蝴蝶兰生产标准化、信息化基础上。利用现代信息技术和先进的传感器、电子摄像仪、显示控制仪等电子仪器，将蝴蝶兰生长状态、环境、工艺参数以数据、图像形式通过数据线集成汇总到监控中心，使管理人员能随时了解生产全过程，当现场出现异常或工艺参数出现偏离时能及时予以排除、解决，达到控制生产全过程、提高生产效率的目的。研究并推广应用生产测控系统将成为我国未来蝴蝶兰生产发展的重要方向。本研究以物联网技术为基础，以在线实时管理为目标，研究蝴蝶兰生产测控系统，分析蝴蝶兰最佳生长环境参数，做到实时测控、可视化操作，减少人为影响，提高蝴蝶兰生产的品质、效益。
1系统设计与构建
1.1目标定位
基于物联网技术的蝴蝶兰生产测控系统由视频监控系统、环境数据采集系统、网络数据传输系统、中央控制系统、专家数据系统、执行系统等组成。该系统的最终目标是提供蝴蝶兰生长的最佳环境因子，合理精确地调控生长条件，减少人为调控的误差，科学、经济、高效地利用培养仓，达到最佳调控效果，以更低的成本生产出更优质的产品（图1）。
1.2功能定位
该系统的主要功能是在物联网数据快速传输基础上，依据蝴蝶兰生长习性，模拟蝴蝶兰生长所需的最佳环境，并能根据蝴蝶兰不同生长阶段所需环境因子的不同进行实时测控，为蝴蝶兰规模化生产提供准确、便捷、即时的信息[4]。该系统具有如下功能：
1.2.1数据支持功能目前我国蝴蝶兰生产处于起步阶段[5]。加快构建并完善蝴蝶兰环境因子数据库已成为蝴蝶兰标准化生产的重要支撑，数据库包括蝴蝶兰生长习性数据、培养仓最佳环境数据、外界环境数据等。
1.2.2决策支持功能系统通过物联网实现实时监测，对比培养仓的环境，协助技术人员确定最佳环境。同时实时调节蝴蝶兰生长环境，对单个培养仓进行监测、支持多个培养仓的控制决策。
1.2.3数据获取功能系统具有数据输入接口，获取的数据主要包括蝴蝶兰生长习性数据，温度、湿度、CO2浓度等培养仓环境数据，气温、风向、相对湿度等外界环境数据。
1.2.4数据存储、分析功能系统在获取蝴蝶兰不同生长阶段所需要的环境参数的同时，对这些参数进行存储汇总，并总结规律，进而实现决策支持系统相应知识库动态更新。在采集海量数据的基础上，重点对比、研究、归纳最佳环境状态特征，为进一步完善专家系统提供参考。
1.2.5辅助支持模块该模块主要负责对系统设备进行经济性、安全性、效果评价，提供专家咨询，数据查询，打印图表、文档等。
1.3系统构建
基于物联网技术的蝴蝶兰生产测控系统包括系统登录模块、中央控制系统、数据库系统、人机交互系统等[6]（图2）。
1.3.1系统登录模块普通用户直接登录系统。管理员及专家设置登录权限，若用户名与密码一致，则允许进入系统，否则弹出警告对话框并提示信息错误。
1.3.2数据库系统数据库系统包括蝴蝶兰生长习性数据、培养仓最佳环境数据、外界环境数据等。考虑到各个不同功能模块间数据的相对独立性及所有功能模块间的数据共享性，将各模块通过数据交换器汇总到监控主机上，实现了系统联机控制、多频显示（图3）。
1.3.3基于物联网技术的测控系统工作原理单个或多个温室中各种传感器实时、精确监测环境，且将监测数据通过移动通信网络、互联网等远程传输到中央控制系统。中央控制系统将对现场环境进行分析，根据专家决策系统中的理想环境指标对现场的环境参数进行决策，并通过执行机构进行调控，实现环境调控自动化、智能化。
2测控系统诊断与决策
根据蝴蝶兰不同生长阶段特性以及温室内外环境参数如温度、湿度、CO2浓度等通过传感器实时监测培养仓环境，将监测数据通过网络上传至控制中心，计算蝴蝶兰不同生长所需的最佳环境参数，依据蝴蝶兰不同生长阶段允许环境参数上下限，实现自动监控环境，同时快速纠正偏离参数，并利用事例库模型确定相应设备及工作时间，纠偏相应数值，自动作出诊断、决策（图4）[7]。
3应用
在江苏省连云港市振兴花卉有限公司1 hm2连栋智能温室中采用基于物联网技术的蝴蝶兰生产测控系统进行试验，
该系统为蝴蝶兰生产提供精准的生长环境，并按蝴蝶兰不同生长阶段所需的环境参数提供智能决策支持，保证产品质量。由表1可知，蝴蝶兰生产测控系统数据采集、传输、分析可靠，可根据苗株规格控制温室温度，能自动执行纠偏功能、减少人工成本、降低病虫害发生率、增加经济效益。
4结论
基于物联网信息技术的中央测控平台推进了蝴蝶兰生产信息化、智能化，是实现农业规模化、集约化生产的重要一环，对于我国实现农业转型升级具有重要意义。
参考文献：
[1]李圣华，柯华. 智能农业管理软件系统设计[J]. 科技广场，2012（4）：75-78.
[2]鄭楚明，李冠伟，郑树周. 我国蝴蝶兰产业发展中存在的问题及对策[J]. 安徽农学通报，2007，13（17）：75-76，43.
[3]王风云，封文杰，赵一民. 蝴蝶兰设施栽培测控系统的研发[J]. 山东农业科学，2007（1）：33-36.
[4]陈一飞. 农业复杂大系统的智能控制与农业物联网关系探讨[J]. 农业网络信息，2012（2）：8-12.
[5]王俊，杨书才，杨录军，等. 郑州市蝴蝶兰产业现状、存在问题及发展建议[J]. 河南农业科学，2011，40（12）：17-19.
[6]李志宇. 物联网技术研究进展[J]. 计算机测量与控制，2012，20（6）：1445-1448，1451.
[7]柳平增，毕树生，薛新宇，等. 基于物联网的农业生产过程智能控制系统研究[J]. 计算机测量与控制，2011，19（9）：2154-2156.赵辉，刘文明，岳有军，等. 一种新的去噪算法在农作物图像处理中的应用[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：371-373.
计算机测控技术 篇12
《计算机测控系统》课程是高职院校机电一体化技术、自动化专业职业能力必修课、专业主干课、精品课。通过该课程的学习要使学生能够正确选择计算机测控硬件设备, 安装连接计算机测控硬件设施, 会用组态软件, 能对计算机测控系统进行维护和管理。该课程设计模块共5个, 包括:利用V B实现串口通信、利用组态软件实现串口通信、温度测量报警控制系统设计、马路柏油拌合机控制系统设计、电梯控制系统设计。能力目标:1) 能通过各种资源查找所需信息。2) 能根据任务独立制定设计目标及方案。3) 能够通过所学知识进行现场的数量性质甄别。4) 具有较好的解决问题的方法能力、制定工作计划的能力。知识目标:1) 正确选用使用V B和组态软件;2) 掌握计算机测控设备硬件性能;3) 理解所控制线路的方框图和原理图;4) 掌握组装连接计算机测控设备电路;5) 能设计简单控制线路;6) 掌握组态网络的构建与维护;7) 掌握计算机测控系统的运行与管理。素质目标:1) 通过本课程的学习, 能够有效的节省能源, 养成节约的意识。2) 具有敬业、吃苦耐劳、服从集体的意识与行动。3) 培养较强的责任心, 提高安全环境意识和开拓发展的创新思想。
二、基本教学要求
本课程教材为新疆电子音像出版社出版的《计算机测控系统安装与调试》。实验实训设备包括工控机、V B软件、组态王软件、PLC、传感器等。开课后向学生说明本课程具体学习的内容, 学习方法以及考核的形式, 分析就业岗位对专业知识的要求, 结合就业形势, 说明本课程的重要地位。建立过程考评 (任务考评) 与期末考评 (课程考评) 相结合的方法, 强调过程考评的重要性。
三、课程教学情境任务设计
(一) 利用VB实现串口通信
利用V B实现串口通信可分为4个学习单元:V B的学习、用V B实现两工控机间的通信、用V B实现工控机与智能仪表的通信、用V B实现工控机与PLC间的通信。学习目标:1) 能够认识和了解工控机、智能仪表、PLC的组成及性能;掌握串行通信及接口的基本知识。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 掌握V B软件的使用。
(二) 利用组态王实现串口通信
利用组态王实现串口通信可分为4个单元学习:安装认识初步使用组态王软件、利用组态王实现两工控机间的通信、利用组态王工控机与智能仪表的通信、利用组态王工控机与PLC间的通信。
学习目标:1) 了解组态王软件的6.5版本, 安装认识初步使用组态王软件。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 初步掌握用组态王软件实现串口通信。4) 初步掌握计算机测控系统的结构框图, 并掌握基于板卡的控制系统及实现。
(三) 温度测量报警控制系统
温度测量报警控制系统可分为5个学习单元:认识计算机测控系统的硬件、硬件线路的连接安装、温度测量报警控制系统的软件设计、硬件与软件的运行和调试, 实现温度测量报警控制系统。认识计算机测控系统的硬件的学习可采用引导文教学法, 小组讨论法。硬件线路的连接安装可采用任务教学法, 引导文教学法, 小组讨论法。温度测量报警控制系统的软件设计可采用引导文教学法, 小组讨论法, 讲授法, 机上实践。硬件与软件的运行和调试、实现温度测量报警控制系统的学习可采用任务教学法、分组教学法, 建议采用实际现场进行教学过程。
学习目标:1) 通过案例, 能够准确认识计算机测控系统中的硬件;选择执行机构和传感器、变送器及了解计算机测控系统的输入输出信号代码。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 对组态软件有更进一步的认识和学习。
温度测量报警控制系统项目有三个子项目:1) 温度传感器概述。能力目标:a.能够准确认识计算机测控系统中的硬件。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:掌握各硬件的使用方法, 熟悉其性能和技术规格。2) 硬件线路安装。能力目标:a.能够选择执行机构和传感器、变送器及了解计算机测控系统的输入输出信号代码。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:使学生掌握温度控制系统的硬件连接方法;3) 利用组态王设计温度控制系统。能力目标:a.通过案例学习, 对组态软件有更进一步的认识和学习。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:能够利用组态王实现温度测量及报警控制。
(四) 马路柏油拌和机控制
马路柏油拌和机的自动控制部分可分为4个学习单元:柏油拌和机生产过程分析、柏油拌和机控制过程的硬件配置、柏油拌和机控制的软件界面设计、硬件与软件的运行和调试实现马路柏油拌和机的自动控制。柏油拌和机生产过程分析、柏油拌和机控制过程的硬件配置。学习目标:1) 根据设备功能选择计算机控制的硬件设备。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 较熟练使用组态软件, 将硬件设备参数输入至软件界面内, 进行设备的远程控制。4) 对计算机测控系统的硬件和软件能进行调试及维护。马路柏油拌合机项目是要完成马路柏油拌合机项目的组态程序设计。能力目标:1) 掌握计算机测控系统中常用的硬件。2) 了解马路柏油拌合机硬件组成和接口电路。3) 会连接马路柏油拌合机自动控制系统的硬件。4) 进一步掌握监控组态软件的使用。知识目标:利用监控组态软件编写应用程序实现对马路柏油拌合机的自动监控、自动补偿等功能:1) 按照工艺要求选料、自动控温、自动配料及拌料。2) 各种生产信息自动远程传感。3) 自动记录生产过程。
(五) 电梯的控制
电梯的控制可分为5个学习单元:电动机控制的测控原理、计算机测控系统中的硬件组成、用计算机测控系统对电动机进行控制的安装与调试、对组态软件深入了解及软件界面设计、计算机测控系统类型及结构特点的总结。学习目标:1) 能够理解电动机控制原理。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 能够按照系统工作原理绘制系统原理图。4) 能够对电动机系统的学习, 扩展为对温度、压力、流量控制阀、状态的测控学习, 学会举一反三。
电梯的控制项目要完成电梯控制项目的组态程序设计。能力目标:了解典型PC总线工控机的组成、工控机的选配、位移传感器结构、组成及使用等方面的知识。对电梯有进一步了解和认识。知识目标:系统能自动完成群控电梯相关功能。
摘要：《计算机测控系统》课程是高职院校机电一体化技术、自动化专业职业能力必修课、专业主干课、精品课。本文笔者结合自身教学经验, 对该课程学习目标、学习单元划分、学习方法等方面做了简要探讨。
关键词：高职院校,计算机测控系统,教学设计
参考文献
[1]丁红胜, 董军军, 吴平.综合性设计性实验的教学思路探讨[J].大学物理, 2007.
[2]宫纪明.计算机测控系统的设计与实现[J].科技资讯, 2008.