金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的建模與仿真

金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的建模與

仿真

窗體頂端

摘要:分析了人造金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的構(gòu)

成及其控制特性，建立了壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的數(shù)

學(xué)模型和仿真模型。由于該系統(tǒng)參數(shù)擁有大時變

性，常規(guī)PID控制缺乏適應(yīng)性，壓力控制效果

比較差。為了解決這一問題，設(shè)計了一種模糊自

適應(yīng)PID控制器，并在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿

真實驗，仿真結(jié)果和理論實踐表明，該方法響應(yīng)

速度快，控制精度高，自適應(yīng)性強(qiáng)，使系統(tǒng)具有

更好的動態(tài)特性和穩(wěn)定性，有效的保持了壓力的

穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：金剛石壓機(jī)數(shù)學(xué)建模模糊PID控

制MATLAB仿真

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-00012-02

當(dāng)前，我國主要采用六面頂壓機(jī)在超高溫高

壓的條件下合成金剛石單晶及其復(fù)合片、開發(fā)新

材料［1］。六面頂壓機(jī)壓力控制的穩(wěn)定性是決定

生產(chǎn)效果的重要因素，傳統(tǒng)的壓機(jī)控制系統(tǒng)采用

PID控制器缺乏適應(yīng)性，對人造金剛石壓機(jī)這類

壓力時變系統(tǒng)的控制效果很差，控制精度不高。

本文分析了金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的構(gòu)成和特

點，建立了壓力控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模

型，采用模糊PID的控制方式，從仿真結(jié)果來看

達(dá)到了超調(diào)量小，精度高，自適應(yīng)性好的控制效

果。

1壓力控制系統(tǒng)的建模

軸向柱塞泵的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的構(gòu)成建立系

統(tǒng)模型如圖1所示，主要由軸向柱塞泵、增壓器

和工作油缸以及相關(guān)的油路管道組成[2],如圖

1:

依據(jù)軸向柱塞泵的工作原理[3-4],設(shè)柱塞

直徑為d,柱塞數(shù)為Z,柱塞中心分布圓直徑為

D,斜盤傾角為Y，則泵的流量為：

(1)

上式中n為泵的轉(zhuǎn)速，npv為泵的容積效

率。

增壓器的壓力為：

(2)

上式中P為液體體變彈性模量，Vh為排油室

體積，Qleak為總泄露的流量，與壓力成正比，

BPQleak=ClhPS,Clh為比例系數(shù)。QL為輸出

流量，超高壓時輸出量較小，近似為零。結(jié)合

(1)、(2)兩式，則軸向柱塞泵的傳遞函數(shù)為:

(3)

增壓器的數(shù)學(xué)模型

(1)增壓器的受力平衡和流量方程為：

(4)

(5)

上式中Al、A2為增壓缸大小腔面積，MZ為

增壓缸活塞的質(zhì)量，PS為增壓缸缸前壓力，PC

為工作油缸缸前壓力，v為增壓器位移。

(2)工作油缸的流量方程為：

(6)

式中Clp為工作油缸的內(nèi)泄系數(shù)，Pc為工作

油缸缸前壓另，P2工作油缸的回油背壓，Vhl為

液壓缸控制腔的容積，be為有效體積彈性模數(shù)，

yl為工作油缸的位移。由于保壓階段壓力幾乎維

持不變，壓縮量yl為零，壓力控制系統(tǒng)保壓階段

壓力大于50MPa,流體的彈性模量be很大，

l/be=O,所以聯(lián)立(4)?(6)式，化簡為：

(7)

結(jié)合(3)和(7)兩式，得：

(8)

(8)式即為壓力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，帶入系統(tǒng)

相關(guān)數(shù)據(jù)，整理得：

(9)

2控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

模糊PID控制系統(tǒng)的設(shè)計

模糊控制具有控制速度快、過程參數(shù)的變化

適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、魯棒性靈敏度高、無需精

確建模等特點。但模糊控制由于是按檔處理，是

一種非線性控制，存在著靜態(tài)余差，而傳統(tǒng)P工D

控制卻能使控制消除穩(wěn)態(tài)誤差［5］。結(jié)合兩者優(yōu)

點，本文采用一種以模糊P1D調(diào)節(jié)器作為控制核

心的壓力控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)即具有PID調(diào)節(jié)器的

動態(tài)跟蹤品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度，又具有模糊控制器的

自適應(yīng)特性，以改善金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的

動態(tài)與靜態(tài)特性。

本模糊控制器設(shè)計為二維模糊控制器，以壓

力值偏差e和偏差變化率為模糊控制器的內(nèi)部輸

入變量，以AKp、AKi>AKd為輸出變量。其結(jié)

構(gòu)圖如圖2所示。

系統(tǒng)所有輸入輸出量在整個論域上被分成七

個模糊子集，即{NL,NM,NS,ZE,PS,PM,

PL},分別為負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正

中、正大。模糊控制規(guī)則主要是通過總結(jié)專家知

識和生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗獲得，進(jìn)而建立總體控制

規(guī)則方案。根據(jù)具體PID參數(shù)對系統(tǒng)的影響和實

際調(diào)試經(jīng)驗，結(jié)合Kp、Ki、Kd自整定原則，制

定出AKp、AKi>AKd在工作過程中語言控制規(guī)

則表，AKp模糊語言控制表如下表1所示。

經(jīng)過模糊推理后的結(jié)論是模糊集合中的模糊

值，還需要通過去模糊化得到精確值，進(jìn)而控制

目標(biāo)對象。本系統(tǒng)去模糊化采用重心法去模糊。

模糊PID控制系統(tǒng)的仿真

運(yùn)用Matlab軟件的simulink工具進(jìn)行仿

真分析，建立壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)的仿真模型如下

圖3,其中模糊控制子系統(tǒng)為Fuzzy

controllero

由常規(guī)PID整定得到的KpO>KiO>KdO參

數(shù)設(shè)為模糊P工D的的初始值，分別為KpO=l,

Ki0=10,Kd0=o為了驗證自動控制的防靜態(tài)性

能，通過利用單位階躍信號跟蹤控制響應(yīng)效果，

系統(tǒng)常規(guī)PID和模糊PID階躍響應(yīng)對比如下圖4

所示。

由上圖可知，在輸入單位階躍信號作用下常

規(guī)PID響應(yīng)超調(diào)量大，響應(yīng)時間較慢，對于壓力

控制這類純滯后時變系統(tǒng)，控制效果不夠理想，

而模糊P工D控制不僅響應(yīng)時間較短，超調(diào)量小，

震蕩幅度小，而且穩(wěn)態(tài)性能也優(yōu)于常規(guī)PIDo

3結(jié)語

本文首先對研究對象六面頂壓機(jī)控制系統(tǒng)的

數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究，建立了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模

型和仿真模型，設(shè)計了一種模糊PID控制算

法，并用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真。通過仿真表

明：采用模糊P工D控制方案有效解決了人造金

剛石壓機(jī)壓力控制過程中精度低，超調(diào)大，嚴(yán)重

滯后等問題，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，適應(yīng)性

能強(qiáng)，獲得了比較好的壓力控制效果，對提高人

造金剛石產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張文鳳，郝儀，高波，，，24:115.

[2]調(diào)壓的人造金剛石壓機(jī)壓力控制系統(tǒng)設(shè)

計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，，(20).

[3]泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版

社，,147-186.

摘要:本文通過對CA認(rèn)證系統(tǒng)的分析，采用

數(shù)字認(rèn)證和數(shù)字簽名技術(shù)，對如何構(gòu)建可靠的電

子印章系統(tǒng)進(jìn)行了一些探索

關(guān)鍵詞：CA認(rèn)證數(shù)字簽名電子印章

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-0147-02

1引言

在信g時代的今天，隨著電子政務(wù)應(yīng)用的推

進(jìn)，越來越多的政府機(jī)關(guān)采用辦公自動化系統(tǒng)辦

公，將公文電子化，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電子公文的簽

收、處理、審批和分發(fā)，縮短了公文運(yùn)行處理的

時間，降低了行政成本，提高了機(jī)關(guān)的工作效

率。但是，如何保證傳送的公文不被篡改？如何

確認(rèn)發(fā)文者的身份?如何控制審批者的權(quán)限?這都

是電子公文處理面臨的問題。本文將電子印章和

數(shù)字簽名技術(shù)結(jié)合，設(shè)計一種基于內(nèi)部CA認(rèn)證的

電子印章系統(tǒng)，較好地解決了以上問題。

2總體框架設(shè)計

如圖1所示：通過CA認(rèn)證系統(tǒng)為最終用戶

頒發(fā)數(shù)字證書，通過電子簽章安全解決方案，解

決電子文檔安全需求。對于需要進(jìn)行簽名的電子

文檔、要會簽的流轉(zhuǎn)公文等要求實現(xiàn)電子簽章的

操作，最終用戶能夠從CA認(rèn)證系統(tǒng)申請數(shù)字證

書，通過電子簽章工具和數(shù)字證書對電子文檔進(jìn)

行簽名。當(dāng)使用者得到簽名后的電子文檔時，通

過對電子文檔中的簽名進(jìn)行驗證，來保證電子文

檔的真實性、完整性，同時能夠保存簽名后的電

子文檔，作為以后抗抵賴的鑒定證據(jù)。

3CA認(rèn)證系統(tǒng)分析

CA是用于對最終用戶進(jìn)行身份確認(rèn)的數(shù)字認(rèn)

證系統(tǒng)，能保證數(shù)據(jù)傳輸時的完整性、真實性，

是文檔簽章時的基礎(chǔ)設(shè)施。CA系統(tǒng)為最終用戶簽

發(fā)數(shù)字證書，并保存在USBKey中，用戶通過它

訪問網(wǎng)絡(luò)與文檔簽章，完成對文檔簽章的驗證工

作。

CA認(rèn)證系統(tǒng)模式選擇

CA有第三方CA和自建型CA兩種，本次系統(tǒng)

設(shè)計采用自建型CAo采用自建型CA是考慮到政

府電子公文主要在內(nèi)部流轉(zhuǎn)和運(yùn)行，很少涉及公

民、法人和其它社會組織，不需要進(jìn)行第三方認(rèn)

證，且自建型CA使用成本較低，部署較快。自建

型CA是指客戶購買單獨(dú)的PK工/CA軟件，建設(shè)一

個獨(dú)立的PK工/CA系統(tǒng)，除了購買系統(tǒng)軟件之

外，還包括系統(tǒng)、通信、數(shù)據(jù)庫以及物理安全、

網(wǎng)絡(luò)安全配置、高可靠性的冗余系統(tǒng)和容災(zāi)備份

系統(tǒng)等方面的建設(shè)。對于自建型CA系統(tǒng)，需要考

慮系統(tǒng)的后期運(yùn)營和維護(hù)，建立完整的運(yùn)營管理

體系，并負(fù)責(zé)系統(tǒng)的日常維護(hù)和升級等。能夠利

用第三方認(rèn)證中心的運(yùn)營管理、運(yùn)營服務(wù)經(jīng)驗，

來建設(shè)自己的運(yùn)營管理體系。能夠借助PK工/CA

軟件提供商提供的維護(hù)和升級服務(wù)，對系統(tǒng)進(jìn)行

日常運(yùn)維。

CA認(rèn)證系統(tǒng)架構(gòu)

如圖2所示，CA系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，

由最終用戶、RA管理員、CA管理員、注冊中心

(RA)＞認(rèn)證中心(CA)等構(gòu)成。

(1)CA中心。CA中心是整個CA系統(tǒng)的核

心后臺，負(fù)責(zé)簽發(fā)用戶證書，將它獨(dú)立建設(shè)在電

子簽章依托的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。認(rèn)證中心根據(jù)CA管理員

對最終用戶證書申請的批準(zhǔn)，為用戶簽發(fā)證書，

同時提供證書吊銷列表(CRL)和證書目錄(LDAP)

查詢服務(wù)。

認(rèn)證中心的硬件設(shè)備組成，包括證書管理服

務(wù)器、系統(tǒng)管理服務(wù)器、簽名服務(wù)器、密鑰恢復(fù)

服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、加密設(shè)備等。

實現(xiàn)的功能包括系統(tǒng)管理、LDAP查詢、OCSP查

詢、證書簽名、密鑰管理等工作。當(dāng)需要查詢數(shù)

據(jù)庫或進(jìn)行CA簽名等工作時，向簽名服務(wù)器和數(shù)

據(jù)庫服務(wù)器發(fā)出請求。

(2)RA中心。RA中心是整個CA平臺面向

最終用戶的前臺，為最終用戶提供證書管理服

務(wù)，它能夠CA建設(shè)在一起，也能夠在專門的數(shù)字

證書服務(wù)機(jī)構(gòu)內(nèi)。包括兩個組成部分：

證書注冊模塊:最終用戶通過證書注冊模

塊，提交證書注冊申請，獲得數(shù)字證書。同時，

還為最終用戶提供證書查詢、證書下載、證書更

新和證書吊銷等管理功能。

自動管理模塊：自動管理模塊具有對證書申

請自動審批的功能。在實現(xiàn)自動審批時，需要連

接用戶數(shù)據(jù)庫，通過與用戶數(shù)據(jù)庫中保存的信息

進(jìn)行自動匹配，從而驗證用戶的注冊信息是否正

確，是否具有申請證書的權(quán)限。如果驗證通過，

將自動批準(zhǔn)用戶的證書申請請求，提交給CA中心

自動為用戶簽發(fā)證書，否則，自動拒絕用戶的證

書申請請求。通過自動管理模塊的處理，能夠自

動實現(xiàn)對證書申請請求的處理，并且自動的為用

戶簽發(fā)證書，不需要CA管理員手工干預(yù)。

(3)最終用戶。最終用戶包括個人用戶和單

位用戶，他們是CA系統(tǒng)的最終服務(wù)對象。通過

CA系統(tǒng)能夠為最終用戶頒發(fā)數(shù)字證書，將數(shù)字證

書保存到USBKey中，在應(yīng)用系統(tǒng)中使用。

4電子印章系統(tǒng)性能設(shè)計

(1)合法性。系統(tǒng)嚴(yán)格遵循國家《中華人民

共和國電子簽名法》關(guān)于電子簽名的規(guī)范，同時支

持RSA算法和國秘辦算法，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，

通過公安部信息安全產(chǎn)品檢測，并作為電子簽章

產(chǎn)品獲得公安部信息安全產(chǎn)品許可證。

(2)安全性。私鑰生成與加密運(yùn)算均在

E-key中進(jìn)行，私鑰不能夠以任何方式導(dǎo)出

E-key,從而確保私鑰安全。

(3)嚴(yán)密性。電子簽章軟件在簽章時都通過

驗證服務(wù)器軟件來驗證電子印章的有效性，避免

了證書被廢止的電子印章或者處于無效狀態(tài)的電

子印章也能夠加蓋印章的非安全蓋章行為。

(4)易用性。只要會移動鼠標(biāo)和輸入密碼就

能夠使用電子簽章的各項功能，使得非專業(yè)電腦

操作人員使用起來輕松自如。

(5)實用性。實現(xiàn)多個簽章部分重疊時的透

明顯示，能夠在已有電子簽名上面加蓋電子印

章，如同傳統(tǒng)方式一樣將印章加蓋在領(lǐng)導(dǎo)簽名

上。在文檔處于鎖定狀態(tài)下能夠進(jìn)行會簽，即在

同一個文件上加蓋多個印章。

(6)開放性。獨(dú)立于特定的應(yīng)用系統(tǒng)或0A

系統(tǒng)，擁有豐富靈活的開發(fā)接口函數(shù)，使得與應(yīng)

用系統(tǒng)或者。A系統(tǒng)的結(jié)合非常容易，接口開容易

完成。

(7)防復(fù)制。印章不可通過Word的復(fù)制功

能進(jìn)行復(fù)制，杜絕利用已有電子簽章仿造新的文

件，即使是在同一文檔中也不能夠利用復(fù)制功能

加蓋印章。

(8)防偽造。簽章不可仿造，簽章圖片與證

書綁定在一起，具有唯一性，即使是同一個簽章

圖片在不同的時刻生成的電子印章也不一樣。

5電子印章系統(tǒng)功能設(shè)計

簽章軟件包括下列主要功能：

(1)定制簽名戳。在第一次使用文檔簽章

前，需要定制簽章。用戶能夠根據(jù)自己的喜好，

選擇那些經(jīng)過掃描的手寫簽名、自己的照片或自

己的印章圖片，作為文檔簽章的顯示圖標(biāo)，政府

機(jī)構(gòu)要使用正式的公章影印件作為顯示圖標(biāo)。同

時，為圖標(biāo)增加對應(yīng)的數(shù)字證書。

(2)簽名。文檔簽章分為分段簽名和全文簽

名，分段簽名是文檔內(nèi)的某一部分進(jìn)行簽名，全

文簽名是對整個文檔進(jìn)行簽名。在進(jìn)行分段簽名

時，必須先選擇被簽名的內(nèi)容，然后進(jìn)行簽名。

簽名時，需要選擇簽名的證書，選擇事先添加的

簽章圖標(biāo)，并選擇采用分段還是全文的簽名方

式。確定后，點擊簽名，就能夠產(chǎn)生一個文檔簽

章圖標(biāo)。

(3)驗證。文檔簽章的驗證能夠驗證文檔簽

章者的真實身份，能夠發(fā)現(xiàn)文檔內(nèi)容是否被他人

非法更改。文檔簽章驗證時，能夠點擊簽章圖片

或點擊菜單內(nèi)的驗證按鈕，進(jìn)行驗證。驗證時，

會明確的為用戶顯示驗證的結(jié)果，并且包括詳細(xì)

的簽章信息。當(dāng)內(nèi)容被更改時，驗證結(jié)果能夠明

確的顯示，當(dāng)簽章的證書無效時，驗證結(jié)果能夠

明確的顯示證書無效，顯示驗證失敗信息。

(4)刪除簽名。用戶能夠手工刪除簽名，但

是刪除簽名必須由簽名者本人才能進(jìn)行。刪除簽

名只能從最后一位開始刪除；手工刪除簽名圖

片，并不能刪除真正的簽名，重新打開文檔時，

簽名圖片將重新加載到文檔內(nèi)；刪除簽名時，必

須有簽名者的證書，才可刪除簽名。

(5)設(shè)置簽名。通過設(shè)置簽名功能能夠為快

捷簽名按鈕設(shè)置簽名戳，通過快捷簽名按鈕，能

夠?qū)崿F(xiàn)快捷簽名。在設(shè)置簽名時，除了能夠像設(shè)

置簽名戳一樣添加簽名證書和圖標(biāo)之外，能夠先

填寫好簽名意見；在進(jìn)行快捷簽名時，直接選擇

證書進(jìn)行簽名時，能夠?qū)⒃O(shè)置的圖標(biāo)和簽名意見

自動的添加在文檔簽章圖標(biāo)中。

(6)快捷簽名?？旖莺灻δ苁侵竿ㄟ^快捷

簽名按鈕，進(jìn)行文檔簽章，不需要用戶設(shè)置簽名

圖標(biāo)和填寫簽名意見，直接生產(chǎn)文檔簽章圖標(biāo)。

在進(jìn)行快捷簽名之前，必須先設(shè)置簽名。

(7)自動驗證簽名。文檔簽章產(chǎn)品具有自動

驗證簽名的功能，被簽章文檔在保存、打開和關(guān)

閉時，系統(tǒng)會自動對所簽名的文檔自動進(jìn)行驗

證，當(dāng)驗證失敗時，會明顯的標(biāo)識簽章驗證失

敗。

6電子印章的實現(xiàn)原理(圖3)

文檔簽章的實現(xiàn)原理如上圖電子印章實現(xiàn)原

理圖所示，對電子文檔進(jìn)行文檔簽章，需要設(shè)計

文檔簽章模塊、數(shù)字證書兩個功能模塊來實現(xiàn)。

(1)文檔簽章模塊。文檔簽章模塊是針對

Word、Excel、Html以及GDF版式文件而開發(fā)

的文檔簽章軟件，在使用文檔簽章前，安裝軟

件，安裝后該模塊自動添加到常用工具欄中，提

供文檔簽章的各項操作功能。

(2)數(shù)字證書。數(shù)字證書用來標(biāo)識文檔簽章

者的身份。用戶具有與數(shù)字證書對應(yīng)的私鑰，在

進(jìn)行文檔簽章時，需要使用數(shù)字證書應(yīng)用的私鑰

來進(jìn)行簽名運(yùn)算，生成簽章圖標(biāo)。驗證文檔簽章

時，使用數(shù)字證書對簽章進(jìn)行驗證。數(shù)字證書能

夠到政府內(nèi)部建設(shè)的CA認(rèn)證系統(tǒng)申請，在進(jìn)行文

檔簽章及簽章驗證時，簽章時使用的數(shù)字證書必

需是簽名者和驗證者都信任的，否則簽章驗證無

效。

文檔簽章的基本原理是通過文檔簽章模塊，

使用數(shù)字證書對應(yīng)的私鑰，對選擇進(jìn)行簽章的電

子文檔的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字簽名，數(shù)字簽名信息以圖

像，即簽章圖標(biāo)方式顯示出來，即顯示的簽章圖

標(biāo)綁定了簽名結(jié)果、被簽名信息和簽名證書。進(jìn)

行簽章驗證時，通過文檔簽章模塊，使用簽名證

書對簽名結(jié)果進(jìn)行驗證，實現(xiàn)文檔簽章的驗證。

參考文獻(xiàn)

[1]吳慶敏，韓義勇，覃東海，，.

[2],.

[3]王淼，，.

[4],.

摘要：目的：設(shè)計交通燈。方法:運(yùn)用虛擬儀

器技術(shù)labview設(shè)計。結(jié)果：設(shè)計了預(yù)定功能的

交通燈。結(jié)論:運(yùn)用labview設(shè)計交通燈系統(tǒng)，

編程、調(diào)試與修改簡單，增加功能方便。

關(guān)鍵詞:虛擬儀器技術(shù)labview交通燈

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416（）02-0149-02

交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成

用來指揮交通的信號燈。在道路十字路口，每條

道路上有一組紅，黃，綠燈和倒計時顯示器，用

以指揮車輛和行人有序地同行。

基于虛擬儀器技術(shù)，利用：Labview而設(shè)計的

交通燈，能夠用來模擬真實交通燈而進(jìn)行工作。

使用虛擬儀器技術(shù)，工程師能夠利用圖形化開發(fā)

軟件labview方便、高效的創(chuàng)建完全自定義的解

決方案，以滿足靈活多變的需求趨勢?？冢?/p>

設(shè)計的交通燈是利用虛擬儀器技術(shù)labview

而完成的，能夠完成用于自動控制十字路口交通

燈的明暗和倒計時器的狀態(tài)，指揮各種車輛和行

人安全通行。

1總體設(shè)計方案

實現(xiàn)的功能

要完成一個十字交通信號燈的設(shè)計，這個交

通信號燈系統(tǒng)能為向北和向東兩個方向行駛的車

輛指示能否通行。這個交通路口每一個方向上的

紅綠黃燈按綠-黃-紅的順序循環(huán)，每個循環(huán)的時

間為70s,其中通行（綠燈）的時間為30s,等

待通行（黃燈）的時間為5s,禁止通行（紅燈）

的時間為35s。當(dāng)停止鍵按下時，循環(huán)停止。

設(shè)計思路

通過采用基于虛擬儀器labview的交通燈控

制系統(tǒng)的設(shè)計，自動控制十字路口兩組紅、黃、

綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法，指揮各種車輛和行

人安全通行，實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。

同時還提供人行橫道的指示和時間顯示。（圖

1-1）

2程序的設(shè)計

主界面的設(shè)計

主界面的設(shè)計盡量符合實際應(yīng)用情況。北燈

下面有個數(shù)字顯示的是相應(yīng)燈亮的倒計時，東燈

左邊顯示的數(shù)字也是相應(yīng)燈亮的倒計時。（圖

2-1）

時間信號的分段

將得到的時間信號除以每個循環(huán)所用的時間

70s,取余數(shù)。得到的余數(shù)x的范圍為

0<=x<70,當(dāng)0<=x<5時，條件滿足，執(zhí)行第一

個條件結(jié)構(gòu)里面的程序，北黃和東紅燈點亮。當(dāng)

5<=x<35時，條件滿足，執(zhí)行第二個條件結(jié)構(gòu)里

的程序，北紅和東綠燈點亮。當(dāng)35<=x<40時，

條件滿足，執(zhí)行第三個條件結(jié)構(gòu)里的程序，東黃

和北紅燈點亮。當(dāng)40<=x<70時，條件滿足，執(zhí)

行第四個條件結(jié)構(gòu)里的程序，北綠和東紅燈點

亮。時間分段的labview程序結(jié)構(gòu)如圖2-2所

Zj\O

關(guān)鍵技術(shù)

運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)：Labview設(shè)計交通燈，有

自己獨(dú)特的技術(shù)特色。

判定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換

Labview中有判定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換控件，應(yīng)

用這個控件能夠判定輸入的數(shù)是否在上限和下限

之間。它的圖標(biāo)和作用如圖2-3所示。如果輸出

信號在范圍之內(nèi)，''?〃接口將產(chǎn)生一個信號，此

信號恰能夠輸入到條件結(jié)構(gòu)作為分支選擇器信

號。

倒計時的實現(xiàn)

,運(yùn)用四個條件結(jié)構(gòu)就能夠控制按照預(yù)定的

規(guī)律交通燈的亮和滅。但倒計時會有問題：

(1)當(dāng)5<=x<35和35<=x<40時，兩個相

連的時間段北紅燈都是亮，要是分開倒計時顯然

不符合實際。通過添加一個條件結(jié)構(gòu)，把

5<=x<35和35<=x<40時間段紅燈亮的事件合為

5<=x<40,這樣就方便了兩個相鄰的時間段北紅

燈的倒計時的實現(xiàn)。

(2)當(dāng)。<=x<5和40<=x<70時，似乎不

是相鄰的時間段，其實是。這兩個時間段是循環(huán)

的首尾，東紅燈亮40<=x<70,然后就是下一個

0<=x<5東紅亮，顯然時間上應(yīng)該是相連，要是

分開倒計時肯定是錯誤的。但解決方案不能像

(1),因為40<=x<70和下一個0<=x<5時間

段的合并變成了40<=x<75,而x范圍是不禁止

超過70的。解決方案是：讓當(dāng)40<=x<70時，倒

計時模塊30秒變成35秒，結(jié)束時不是0秒而是

5秒，而5秒正好是下一個0<=x<5模塊的倒計

時的時間起點。

交通燈的系統(tǒng)設(shè)計程序框圖

本程序框圖通過一個while循環(huán)套用六個條

件結(jié)構(gòu)，其中4個條件結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)基本時間段的

功能，另外2個條件結(jié)構(gòu)是為了實現(xiàn)相鄰時間段

的紅燈亮的倒計時。(圖2-4)

運(yùn)行結(jié)果分析

運(yùn)行結(jié)果分析：紅綠黃燈交替亮滅，伴隨著

相應(yīng)的倒計時，符合設(shè)計預(yù)期。

3討論

運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)labview設(shè)計控制交通燈

系統(tǒng)，思路清晰，編程、調(diào)試和增加功能十分簡

單，非常適合大學(xué)生實踐創(chuàng)新項目和畢業(yè)設(shè)計項

目。[2]該文采用的是定周期程控技術(shù)，即主要

依靠經(jīng)驗和已往統(tǒng)計數(shù)據(jù)紅綠黃亮滅的時間，

而不是根據(jù)不同方向的車輛和行人數(shù)量的多少，

來自動控制交通燈的亮滅。[3][4]

參考文獻(xiàn)

[1][M].清華大學(xué)出版社，，05:3.

[2]基于NI+ELVIS平臺的交通燈控制系統(tǒng)

設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，，06:9123.

[3]智能交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計與

Labview仿真實現(xiàn)[J].電子技術(shù)，，01:78.

[4]基于ARM的智能交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計

[J].信息系統(tǒng)工程，，02:76.

摘要：針對流星余跡通信中鏈路數(shù)據(jù)處理的

特點，提出一種基于NiosII多核架構(gòu)的鏈路協(xié)

議設(shè)計方法，在一片F(xiàn)PGA芯片中通過SOPC

Builder開發(fā)工具構(gòu)建雙核處理器系統(tǒng)，分別執(zhí)

行前端數(shù)據(jù)處理及鏈路協(xié)議處理任務(wù)，實現(xiàn)了流

星余跡通信鏈路協(xié)議設(shè)計。解決了流星余跡鏈路

數(shù)據(jù)處理設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜的難題，提升了系統(tǒng)的工

作效率，使得流星余跡信道資源得到最大限度的

利用。

關(guān)鍵詞：多處理器NiosII鏈路協(xié)議流星

八中百分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編

#:1007-9416()02-0151-02

流星余跡通信是利用流星余跡對電波的反射

和散射作用實現(xiàn)通信的[1],其具有間斷性、突

發(fā)性的特點。流星電離余跡的可用時間一般都很

短，僅為幾百毫秒到一秒鐘，且一個余跡消失

后，要等幾秒鐘至幾分鐘，甚至更長的時間才會

有下一個適用的流星余跡出現(xiàn)［2］。因此，流星

余跡通信系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)處理的速度和效率要求

很高，是影響系統(tǒng)指標(biāo)的重要因素之一。

鏈路協(xié)議處理器作為流余通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處

理核心，承擔(dān)著實現(xiàn)空中鏈路數(shù)據(jù)的分片、打

包、重傳、轉(zhuǎn)發(fā)等功能，同時也要接收業(yè)務(wù)終端

的報文輸入，及時上報已經(jīng)收好的報文數(shù)據(jù)。如

此眾多且復(fù)雜的任務(wù)，大量的數(shù)據(jù)交互，以及對

數(shù)據(jù)處理的實時性要求，使得處理器系統(tǒng)必須具

備較高的性能，以及高效的數(shù)據(jù)處理能力。采用

多核技術(shù)，進(jìn)行任務(wù)分?jǐn)?，由多個處理器并行處

理，是一種最佳的解決方案。

本文提出一種采用基于雙NiosII核架構(gòu)的

設(shè)計方法，在一塊FPGA芯片中設(shè)計兩個CPU來

分擔(dān)任務(wù)，實現(xiàn)協(xié)同工作與并行處理。其基于

Altera公司的SOPCBuilder開發(fā)工具，能夠

快速地設(shè)計并實現(xiàn)可配置、可裁減的多軟核系

統(tǒng)，具有高度集成、可重配置與性價比良好等優(yōu)

點。利用FPGA內(nèi)部的硬件可編程特性，可提供

很強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展能力，從而大幅度提高系

統(tǒng)的工作效率，滿足系統(tǒng)需求。

1總體設(shè)計

系統(tǒng)原理

系統(tǒng)中鏈路收發(fā)數(shù)據(jù)處理所包含的功能模塊

如圖1所示。從圖中看出，功能模塊能夠比較清

楚的分為兩部分，其中一部分為和用戶終端接口

的前端數(shù)據(jù)處理部分，完成對用戶收發(fā)的完整報

文處理，接口方式為網(wǎng)口；另一部分為和空中信

道接口的鏈路數(shù)據(jù)處理部分，完成對單一報文的

分片發(fā)送及組包還原功能。

根據(jù)以上功能任務(wù)劃分，能夠在系統(tǒng)中構(gòu)建

兩個處理器，一個處理器完成前端數(shù)據(jù)處理，另

一個處理器完成鏈路數(shù)據(jù)處理，兩個處理器之間

交互的內(nèi)容是完整的報文數(shù)據(jù)。處理器各自完成

承擔(dān)的任務(wù)，其程序執(zhí)行是獨(dú)立且并行的，且它

們之間的接口也比較清楚簡單。

Nios工工處理器系統(tǒng)的設(shè)計

Altera公司提供基于圖形界面的系統(tǒng)定制

工具SOPCBuilder,能夠很方便的進(jìn)行片上系

統(tǒng)的定制。它包含了很多常用接口的工P核，從

SOPC元件庫中選中后雙擊即可輕松添加進(jìn)系統(tǒng)

中，并能對接口的一些常用屬性進(jìn)行配置；對于

一些SOPC元件庫內(nèi)不支持的模塊，能夠使用硬

件描述語言設(shè)計實現(xiàn)其功能，并使其總線接口滿

足Avalon總線時序，從而作為用戶自定義模塊

連接到總線上。本系統(tǒng)的處理器及外設(shè)架構(gòu)如圖

2所示。

系統(tǒng)中的兩個CPU均選用Nios工工/￡快速

型軟核處理器，分別命名為cpu_lan與

cpu_airoPIO>timer>uart、spi等接口在

SOPC元件庫中都有對應(yīng)的工P核，可直接添加到

系統(tǒng)中。其中處理器連接的外設(shè)主要包

括網(wǎng)絡(luò)接口、定時器、串三、片上ram、pi。中

斷以及若干普通工/0端口等；處理器cpu_air

連接的外設(shè)則主要包括EPCS控制器、SDRAM控

制器、調(diào)試串口、定時器以及pi。中斷。一個片

上雙端口ram同時連接到兩個處理器，用作核間

通信及數(shù)據(jù)共享。每個處理器的指令訪問主端口

(instruetion_master)與數(shù)據(jù)訪問主端口

(data__master)與各自需要訪問與控制的外設(shè)

模塊的灰端口進(jìn)行連接，從而構(gòu)成兩套獨(dú)立的

Avalon總線。對于系統(tǒng)中各模塊的訪問地址，

SOPCBuilder會自動分配基地址，并根據(jù)該模

塊與Avalon總線接口的地址寬度計算模塊占用

的地址空間，生成結(jié)束地址。與同一條總線相連

的各模塊使用的地址區(qū)域不能有相互重疊的部

分，否則會引起沖突。SOPCBuilder也會為有

中斷信號接口的模塊自動分配中斷號，軟件設(shè)計

時使用該號碼進(jìn)行中斷控制。同一條總線內(nèi)相連

的各模塊使用的中斷號不能有重復(fù)，否則也會引

起沖突。

軟件設(shè)計

處理器的軟件是在NiosII集成開發(fā)環(huán)境下

開發(fā)完成，兩個處理器分別建立軟件工程，并依

據(jù)其承擔(dān)的工作任務(wù)進(jìn)行程序編寫，對處理器之

間的資源共享及啟動順序應(yīng)進(jìn)行重點設(shè)計。

鏈路協(xié)議處理任務(wù)由處理器cpu_air承擔(dān)，

主要包括報文分片組幀、接收數(shù)據(jù)包組合還原報

文、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)幀重傳、路由

選擇、通過雙口RAM交換報文數(shù)據(jù)等功能。

數(shù)據(jù)接口處理任務(wù)由處理器cpu_lan承擔(dān)，

主要包括通過網(wǎng)口收發(fā)報文數(shù)據(jù)、嫡加解密處

理、數(shù)據(jù)緩沖、通過雙口RAM交換報文數(shù)據(jù)等功

能。

2關(guān)鍵問題及解決方法

程序存儲及運(yùn)行方式

對于多核設(shè)計中各個處理器程序運(yùn)行時內(nèi)存

的分配，Nios工工支持兩種方式：一為共享式，即

將一個存儲器劃分為多片獨(dú)立的區(qū)域，每個處理

器使用其中的一片；二是獨(dú)占式，即系統(tǒng)中使用

多個存儲器，每個處理器獨(dú)立使用其中的一個存

儲器，互不干擾。

如果使用共享式設(shè)計，兩個處理器在同一存

儲器的不同區(qū)域運(yùn)行各自的軟件，由Avalon總

線模塊提供仲裁機(jī)制實現(xiàn)對存儲器的分時訪問

[3]o系統(tǒng)啟動時，各處理器根據(jù)各自的復(fù)位地_

址(resetaddress)讀取bootcopier并運(yùn)

行，把各自的用戶程序拷貝到異常地址開始的內(nèi)

存區(qū)域，然后跳轉(zhuǎn)到異常地址處開始執(zhí)行用戶程

序，啟動系統(tǒng)。這樣能夠減少存儲器數(shù)量，節(jié)省

成本，后期程序維護(hù)也會比較方便，但這樣也使

得訪問存儲器時會產(chǎn)生競爭，導(dǎo)致效率偏低。

在本設(shè)計中采用的是第二種方式，兩個處理

器各自使用不同的存儲器。處理器cpjair使用

外部SDRAM,用于程序運(yùn)行和鏈路中收發(fā)數(shù)據(jù)的

緩沖；處理器cpu_lan使用片內(nèi)

onchip_ram,用于程序運(yùn)行和網(wǎng)口收發(fā)數(shù)據(jù)緩

沖。這庠就沒有增加存儲器數(shù)量，也沒有共享存

儲器時所產(chǎn)生的訪問競爭問題，極大提高了系統(tǒng)

運(yùn)行效率。

核間通信及資源共享

系統(tǒng)中多個處理器的運(yùn)行是獨(dú)立且并行的，

這種體系結(jié)構(gòu)能提高系統(tǒng)的性能，但是為了實現(xiàn)

協(xié)同工作，也存在處理器之間信息的交互、共享

存儲資源的分配等問題。為實現(xiàn)對臨界資源的互

斥讀寫，SOPCBuilder提供了支持多處理機(jī)通

信的互斥硬核和郵箱內(nèi)核[4],但其本質(zhì)為獲取

權(quán)限-使用權(quán)限-釋放權(quán)限的原子操作方式，在一

個處理器占用資源的時候，另一個處理器只能進(jìn)

行等待，從而對程序的運(yùn)行效率有一定影響。本

文提出一種基于雙口RAM和P工。中斷的通信方

式，多核處理器之間能夠互相發(fā)送中斷，接收中

斷方響應(yīng)中斷進(jìn)行共享資源的提取。這種方式通

信效率較高，適用于突發(fā)性的大量數(shù)據(jù)交換。其

連接如圖3所示。

兩個處理器之間通信的中斷信號使用PIO組

件產(chǎn)生和接收。雙端口RAM能夠直接使用FPGA

片上資源構(gòu)建，它有兩套從端口，分別掛載在兩

個不同的軟核上，Avalon總線把它當(dāng)作兩個設(shè)

備，兩個處理器能夠同時對其進(jìn)行讀操作。如果

使用單端口RAM,有訪問競爭時是由總線仲裁決

定哪個處理器取得訪問權(quán)，對其的讀寫操作是分

時進(jìn)行的。能夠看出，使用雙端口RAM會使資源

共享效率得到顯著提升。

雙端口RAM被分為3個區(qū)域，第一個區(qū)域為

處理器cpu_lan的消息發(fā)布區(qū)，cpu_lan將要

發(fā)往cpu_air的數(shù)據(jù)寫在此區(qū)域，獲后給

cpu__air發(fā)送中斷信號，由cpu_air讀走數(shù)

據(jù)；塌二個區(qū)域為處理器cpu_aiL的消息發(fā)布

區(qū)，cpu__air將要發(fā)往cpu_lan的數(shù)據(jù)寫在此

區(qū)域，然后給cpu_lan發(fā)送中斷信號，由

cpu_lan讀走數(shù)通第三個區(qū)域為狀態(tài)區(qū)，包含

若不決態(tài)寄存器，分別對應(yīng)前2個區(qū)域內(nèi)存儲消

息的條數(shù)、長度等信息，由雙方處理器共同維

護(hù)。采用此分區(qū)方式，能夠使得兩個處理器讀寫

互不沖突，同時大容量的緩沖區(qū)也能輕松實現(xiàn)大

量數(shù)據(jù)的交互。

3工程應(yīng)用結(jié)果與分析

工程應(yīng)用中選擇了Altera公司的Cyclone

IIIEP3c80型FPGA芯片，在此芯片上設(shè)計構(gòu)

建了雙NiosII架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)。結(jié)合相關(guān)

外圍設(shè)備，設(shè)計完成了流余通信鏈路處理單元。

將流余通信鏈路處理單元通過流余信道模擬

器連接起來，構(gòu)成一個測試系統(tǒng)。用戶終端堆積

100條消息數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，通過改變信道模擬器

的工作模式及通信節(jié)點數(shù)，統(tǒng)計信息的傳輸時

間，對單核設(shè)計和雙核設(shè)計進(jìn)行對比。通過多次

測試并進(jìn)行平均，結(jié)果如下：

(1)信道模擬器為常通模式，通信方式為點

對點時，采用單核設(shè)計需12秒傳完全部消息，而

采用雙核設(shè)計只需8秒；

(2)信道模擬器為指數(shù)衰減模式，通信方式

為點對點時，采用單核設(shè)計需26秒傳完全部消

息，而采用雙核設(shè)計只需15秒；

(3)信道模擬器為常通模式，通信方式為一

點對兩點時，統(tǒng)計中心節(jié)點的傳輸時間，采用單

核設(shè)計需18秒傳完全部消息，而采用雙核設(shè)計只

需10秒；

(4)信道模擬器為指數(shù)衰減模式，通信方式

為一點對兩點時，統(tǒng)計中心節(jié)點的傳輸時間，采

用單核設(shè)計需45秒傳完全部消息，而采用雙核設(shè)

計只需22秒。

通過以上測試得出，雙核架構(gòu)設(shè)計相比傳統(tǒng)

單核設(shè)計，響應(yīng)速度快，實時性強(qiáng)，提高了數(shù)據(jù)

處理效率。而且隨著信道惡劣程度和通信系統(tǒng)復(fù)

雜度的增加，雙核架構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢更加突出。流

余通信系統(tǒng)用于組網(wǎng)通信時，采用雙核架構(gòu)無疑

會更加適合。

4結(jié)語

本文以FPGA芯片為核心，提出了雙Nios

工工核架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)的設(shè)計方法。兩個軟核處

理器與外設(shè)接口高度集成到一塊FPGA芯片中，

減少了硬件電路的面積和復(fù)雜性，降低了成本；

兩個CPU并行處理各自任務(wù)，通過特定機(jī)制進(jìn)行

數(shù)據(jù)傳輸與同步，良好地實現(xiàn)了協(xié)同工作，成倍

地提高了系統(tǒng)的工作效率；NIOSII的軟硬件自

由配置空間極大，其編程結(jié)構(gòu)清晰、擴(kuò)展方便，

能夠方便地調(diào)整系統(tǒng)和不斷提升系統(tǒng)性能。該設(shè)

計方法對其它數(shù)據(jù)處理應(yīng)用具有一定的參考意

義。

參考文獻(xiàn)

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(02):50-52.

[3]AlteraIIVersionHandbook

Volume5:EmbeddedPeripherals[Z]..

[4]AlteraIISoftware

Developer'sHandbook[Z]..

摘要:起重量智能監(jiān)控儀以實現(xiàn)起重機(jī)監(jiān)

控、維護(hù)、管理一體化的功能，是起重機(jī)在以后

重要的安全保護(hù)裝置之一，智能監(jiān)控儀開發(fā)基于

起重量限制器功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展，融入

液晶顯示技術(shù)，微機(jī)接口技術(shù)，智能單片機(jī)控制

技術(shù)，串口通信技術(shù)，芯片存儲技術(shù)完成對起重

設(shè)備的全程監(jiān)護(hù)記錄和報警保護(hù)工作

關(guān)鍵詞：自動監(jiān)控管理單片機(jī)AT89c52起

重量限制器

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-0153-02

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)，工業(yè)大發(fā)

展，起重機(jī)械在各個領(lǐng)域越來越發(fā)揮著重要的作

用。然而由于起重機(jī)使用環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜、

操作人員水平不一，起重機(jī)每年都有發(fā)生各類事

故，給安全高效生產(chǎn)帶來了隱患，迫切需要起重

設(shè)備更加智能化的，保證起重機(jī)安全、高效運(yùn)

行，起重量智能監(jiān)控儀的設(shè)計開發(fā)正是解決這個

問題。飛機(jī)上裝有俗稱'、黑匣子〃的智能記錄儀，

能對飛機(jī)飛行的各個狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行記錄和監(jiān)控，

在發(fā)生故障和危險時發(fā)出報警，從而保證飛機(jī)的

運(yùn)行安全。本智能監(jiān)控儀的功能設(shè)計模仿了飛機(jī)

上的''黑匣子〃功能，在起重機(jī)運(yùn)行過程中對起重

量、各安全機(jī)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，當(dāng)發(fā)生起

重機(jī)超載和安全機(jī)構(gòu)動作時發(fā)出報警和記錄，采

取相關(guān)全措施，從而保證起重機(jī)的運(yùn)行安全。

1智能起重機(jī)監(jiān)控儀的系統(tǒng)原理及組成

起重機(jī)監(jiān)控儀的系統(tǒng)原理概述

起重機(jī)起吊重物時，由電阻應(yīng)變片式稱重傳

感器檢測后，將實物重量線性化轉(zhuǎn)換成模擬量電

信號(0-20mv),電信號送到放大器放大

(0-5V),通過濾波電路去除高頻信號和諧波信

號，然后輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換，把模擬電壓

信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)字信號被高速單片機(jī)采

集到內(nèi)部存儲器保存，通過數(shù)值運(yùn)算得出起重量

值，通過液晶顯示程序和液晶顯示電路顯示起重

量值；當(dāng)起重量數(shù)值超過程序設(shè)定的報警值時，

單片機(jī)驅(qū)動顯示程序和報警程序，監(jiān)控儀發(fā)出聲

光報警；當(dāng)起重量數(shù)值超過程序設(shè)定時發(fā)出報警

同時立即切斷起重機(jī)起升電源，防止超載事故的

發(fā)生，單片機(jī)會將報警時間和事故類型保存至存

儲芯片，需要時可調(diào)取監(jiān)控記錄進(jìn)行管理。起重

機(jī)監(jiān)控儀在監(jiān)控起重量時，同時對吊鉤起升限位

和起升繼電器的狀態(tài)進(jìn)行檢測和監(jiān)控，當(dāng)起升限

位動作時而起升繼電器不斷開時立即報警，同時

切斷起升電源，防止沖頂事故的發(fā)生。單片機(jī)會

記錄各個故障事件發(fā)生的時間、故障代號，日后

可調(diào)取監(jiān)控記錄進(jìn)行管理。通過對安全機(jī)構(gòu)的狀

態(tài)監(jiān)控和記錄，從而達(dá)到對起重機(jī)監(jiān)控、維護(hù)、

管理一體化的目標(biāo)。

起重機(jī)監(jiān)控儀的系統(tǒng)組成

起重機(jī)監(jiān)控儀以單片機(jī)為核心，由硬件和軟

件兩大系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)包括傳感器模塊、信

號放大轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊、液晶顯示模

塊、按鍵模塊、信息存儲模塊、聲光報警模塊、

電源模塊八大模塊組成。軟件系統(tǒng)由液晶顯示模

塊、信息存儲模塊、自檢模塊、按鍵檢測設(shè)定模

塊、數(shù)值運(yùn)算比較模塊、中斷響應(yīng)模塊六大模塊

組成。軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)相輔相成，合為一

體，構(gòu)成整個系統(tǒng)。

系統(tǒng)構(gòu)成總圖

系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

適用范圍:1-50噸各類起重機(jī)；

綜合誤差：4±5%；

顯示誤差：4±3%；

動作誤差：4±3%；

報警點的設(shè)定：

(1)預(yù)報警點：額定起重量的90%；

(2)延時報警點：額定起重量的105%；

(3)立即報警點：額定起重量的110%;

延時報警時間?2秒；

傳感器過載能力：;

使用環(huán)境條件：-10°仁+50c90%RH；

電源電壓：380V-15%(+10%)50HZ

傳感器防護(hù)等級：工P65；

電器控制箱防護(hù)等級：工P42。

2智能起重機(jī)監(jiān)控儀的硬件系統(tǒng)設(shè)計

電源模塊

電源靠塊給起重機(jī)監(jiān)控儀供給符合電路要求

的電源電壓。監(jiān)控儀中有各種電路，對電源點要

的要求也不一。單片機(jī)的電源是5V直流電，傳感

器的電源要求是+6V和-6V直流電源，放大電路

電源是+6V和-6V直流電源，液晶顯示器的電源

是+5V直流電源。電源電路輸入電壓為起重機(jī)三

相電源相電壓380V,經(jīng)過變壓器變壓成8V交流

電。8V交流電經(jīng)過整流橋整流成直流電，直流電

通過直流穩(wěn)壓芯片7805得到標(biāo)準(zhǔn)直流+5V電

壓。直流+6V和-6V電壓由8V交流電通過整流橋

和穩(wěn)壓芯片7806和7906得到穩(wěn)定的+6V和-6V

直流電源。

傳感器模塊

起重機(jī)監(jiān)控儀采用起重量傳感器類型有多

種，根據(jù)起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式的不同，測量的位置也

不同。電動單梁起重機(jī)一般采用卡式傳感器，通

用橋式和門式起重機(jī)采用的的類型LF型壓式傳

器、軸承式傳感器。雖型號不同但功能相同。這

些傳感器都是專門為工業(yè)用途而設(shè)計的，采用全

密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)充氮?dú)?。?yīng)變片選用環(huán)氧酚醛箔式

電阻應(yīng)變計，使用溫度范圍為-20?+60℃具有

精度高，長期穩(wěn)定性好的特點。

信號放大轉(zhuǎn)換模塊

電阻應(yīng)變傳感器的輸出電壓為0?20mv的微

電壓無法進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，因此需要進(jìn)行通過放

大器放大處理。放大電路用的是OP07,0P07是

高精度低失調(diào)電壓的精密運(yùn)放集成電路，用于微

弱信號的放大。如果使用雙電源，能達(dá)到最好的

放大效果。

傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過0P07PD放大為

0?5V電壓，電壓輸入到AD轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)

換。ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種

8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片由于它體積

小，兼容性強(qiáng)，應(yīng)用較為廣泛。

單片機(jī)模塊

單片機(jī)是整個起重機(jī)監(jiān)控儀的核心，整個智

能系統(tǒng)的運(yùn)行都要依靠單片機(jī)的參與和工作。對

數(shù)字信號的計算轉(zhuǎn)換為起重量值，和預(yù)定值比

較，驅(qū)動液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)、圖像，驅(qū)動報警

電路發(fā)出聲光報警等等功能的都是依靠單片機(jī)的

程序運(yùn)行的。單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性直接影響

到監(jiān)控的正常工作。

AT89c52是一個低電壓，高性能CMOS8位

單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的

Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機(jī)存

取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件采用ATMEL公司的

高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)

MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器

和Flash存儲單元。

液晶顯示模塊

起重機(jī)監(jiān)控儀的輸出部分采用液晶顯示，液

晶顯示能顯示文字、字符和圖形，具有顯示數(shù)據(jù)

量大的特點，符合起重機(jī)監(jiān)控儀輸出信息多樣化

和智能化查詢管理的要求，因此選用帶中文字庫

的12864液晶顯示器。通過液晶模塊可顯示起重

機(jī)監(jiān)控儀的工作狀態(tài)，起重量的值，有無故障信

號和故障記錄查詢等功能。利用該模塊靈活的接

口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文

人機(jī)交互圖形界面。

按鍵模塊

起重機(jī)監(jiān)控儀的輸入模塊采用按鍵來實現(xiàn)，

通過按下不同的按鈕，實現(xiàn)不同的功能?？蓪崿F(xiàn)

起重機(jī)監(jiān)控故障記錄查詢，報警值設(shè)定，立即停

止值設(shè)定，日期更改等相關(guān)功能。單片機(jī)

AT89C52每隔一個運(yùn)行周期就對按鍵進(jìn)行掃描，

當(dāng)掃描到按鍵按下時則跳轉(zhuǎn)到按鍵程序，執(zhí)行相

應(yīng)的程序。按鍵設(shè)有、、故障記錄〃''+健〃健〃''確

定〃、、時間設(shè)定〃、、上翻〃、、下翻〃'、系統(tǒng)設(shè)定〃。

信息存儲模塊

起嬴I在運(yùn)行時發(fā)生故障或誤操作發(fā)生超

載、沖頂、互撞時，監(jiān)控儀會發(fā)出報警同時對發(fā)

生事件進(jìn)行記錄。記錄的保存依靠存儲芯片

24C02o24co2芯片串行E2PR0M是基于

I2C-BUS的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于

其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特

點。

聲光報警模塊

監(jiān)控儀在發(fā)現(xiàn)起重機(jī)出項故障和發(fā)生危險事

件時發(fā)出聲光報警。聲光報警顧名思義是運(yùn)用聲

音和光進(jìn)行報警。報警裝置為蜂鳴器和紅色報警

燈。當(dāng)起重機(jī)發(fā)生危險事件時，監(jiān)控儀拉響蜂鳴

器，紅色報警燈亮起，提醒操作者。

3智能起重機(jī)監(jiān)控儀的軟件系統(tǒng)設(shè)計

起重機(jī)智能監(jiān)控儀的工作依靠硬件的正常工

作，同時也依靠軟件的正常運(yùn)行。軟件好比是人

的大腦，完成一件事要什么步驟，先做什么再做

什么，在突發(fā)情況下采取什么行動，這些在單片

機(jī)的軟件芯片上都得一一編寫好。單片機(jī)按照預(yù)

定的程序一步一步執(zhí)行，所以軟件的編寫好壞直

接影響監(jiān)控儀的正常運(yùn)行。監(jiān)控儀的軟件編寫也

按照模塊化的方式來編寫。軟件系統(tǒng)由液晶顯示

模塊、信息存儲模塊、時間讀取模塊、按鍵檢測

設(shè)定模塊、數(shù)值運(yùn)算比較模塊、安全響應(yīng)模塊六

大模塊組成。單片機(jī)主流程圖如下：

4結(jié)語

在*各個模塊的通力合作下完成著系統(tǒng)設(shè)定

的各個功能，各系統(tǒng)相輔相成，缺一不可。完成

對起重機(jī)運(yùn)行的各個狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控記錄。相信起

重機(jī)黑匣子的應(yīng)用對起重機(jī)的運(yùn)行起到很好的作

用，為起重機(jī)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航，為社會建設(shè)

發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]學(xué)院出版社.《起重機(jī)械技術(shù)檢驗》.第

一版.

[2]機(jī)械工業(yè)出版社.《檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》.

第一--^rL版|<.

[3]高等教育出版社.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》.第

四版.

[4]機(jī)械工業(yè)出版社.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》.

第二版.

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，手機(jī)已是

人們生活中不可缺少的信息通訊工具。并且手機(jī)

硬件性能的提高使得手機(jī)軟件應(yīng)用程序日漸復(fù)

雜，如面向?qū)嵱眯?，體積小，集成度高，質(zhì)量有

保證，內(nèi)存不豐富等等所以手機(jī)的軟件開發(fā)是非

常隼?,1^1*的

關(guān)鍵詞：基本方法嵌入式測試手段可靠性

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-0155-01

1軟件測試的基本概念和方法

基本概念

這里關(guān)于軟件測試方法都有基本的概念和方

法，其中有六種相關(guān)測試方法:黑箱測試、白箱

測試、灰箱測試、有效用例和無效用例、邊界條

件以及等價類測試。黑箱測試是通過整個軟件或

某種軟件功能來嚴(yán)格的測試，而并沒有通過檢查

程序的源代碼很清楚的了解該軟件代碼程序的具

體是怎樣設(shè)計的。白箱測試這種類型的測試需要

代碼句法發(fā)現(xiàn)內(nèi)部代碼在算法、路徑、條件等等

中的錯誤和缺點，并且進(jìn)行修改?；蚁錅y試就像

黑箱測試一樣是通過用戶界面來進(jìn)行測試的，但

是工作已經(jīng)對這種測試的代碼源具體設(shè)計很了

解，所以這種測試方法如果你想知道就能很容易

測試出來。有效用例一般是指軟件輸入的測試用

例，是那些已知軟件程序能夠正確的輸入用例。

等價類如果軟件程序能正確處理一個值，也就是

該程序能正確的處理這個范圍內(nèi)除了邊界意外的

任何有效輸入值。邊界條件，通常意味著最大值

和最小值或者所有涉及軟件能夠處理的最長的字

MR-A-A-

4件測試的基本方法

不同的書籍中軟件的分類，叫法和解釋都是

不同的。比如從源代碼的角度可分為灰箱測試、

黑箱測試盒白箱測試。主要討論的的軟件測試基

本方法是側(cè)重于軟件功能的黑箱測試方法:可接

受性測試，功能測試，用戶界面測試。邊界條件

測試，配置安裝測試，國際化支持測試，強(qiáng)力測

試以及本地語言測試等測試方法。

2嵌入式測試策略

嵌入式軟件測試，嵌入式系統(tǒng)在這方面差異

很大，當(dāng)前國內(nèi)很多廠商在開發(fā)時，采用交叉式

的方式開發(fā)，開發(fā)工具運(yùn)行在軟件配置上的宿主

機(jī)上，但是嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行子啊軟硬件資源

緊張的目標(biāo)機(jī)上。而目標(biāo)機(jī)與宿主機(jī)之間的通信

能夠采用串口或以太網(wǎng)的方式，對串口的驅(qū)動或

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均可使用智能手機(jī)內(nèi)的嵌入式操作系統(tǒng)

的相應(yīng)組件。

這種開發(fā)方式雖然對測試造成的影響比較

大，但是與開發(fā)同步的測試中不可能把所有的測

試都方式目標(biāo)機(jī)上進(jìn)行操作。原因是這樣會與開

發(fā)者爭奪目標(biāo)機(jī)，也會使手機(jī)硬件廠商所提供的

目標(biāo)機(jī)本身存在問題。（1）硬件廠商所提供的目

標(biāo)機(jī)有多少，什么時候能夠提供；（2）開發(fā)人員

是否有可能卷入到測試，假如就要估計耗時；

（3）主機(jī)和目標(biāo)機(jī)上測試采用那些測試工具；

（4）被測試的軟件下載到目標(biāo)機(jī)上大概需要多長

時間，這點在系統(tǒng)測試盒樣機(jī)測試階段很重要的

一個策略；（5）估計每個系統(tǒng)模塊與應(yīng)用軟件的

測試花費(fèi)的時間；（6）需要工作人員留出一些預(yù)

防突發(fā)事件造成項目的進(jìn)度

集成測試

在集成測試中，特別要注意關(guān)鍵模塊。底層

的GUI、通訊、WAP諸多模塊，中層的中間模塊

要用從底向上的方法集成。上層模塊用自頂向下

的方法集成。

單元測試

智能手機(jī)軟件需要在目標(biāo)機(jī)上進(jìn)行單元測試

的模塊比較多，比如WAP協(xié)議線、GSM、PPP撥

號線以及建立子啊此之上更高一級的彩信、短

信、瀏覽器、郵件、DC、DV等功能模塊。但是

普通的嵌入式軟件的單元測試一般在主機(jī)環(huán)境下

就能完成，所以在安排測試的情況下，應(yīng)該要注

意到最小化在目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行測試的比例。

系統(tǒng)測試盒確認(rèn)測試

不能在主機(jī)環(huán)境下模擬，這關(guān)系到嵌入式軟

件的最后總作用，對于智能手機(jī)而言，重點應(yīng)放

在壓力測試，MMI測試、恢復(fù)測試等的方面。

3智能手機(jī)軟件測試手段

隨著靜態(tài)驗證技術(shù)和抽象解釋技術(shù)應(yīng)用于成

熟的商業(yè)軟件，已經(jīng)能夠獨(dú)立嵌入硬件的情況下

對工業(yè)規(guī)模的源代碼和派生代碼的動態(tài)特性進(jìn)行

抽象，而不是互相驗證軟件狀態(tài)的有效分析。一

般的靜態(tài)規(guī)則檢查工具只檢查表面的編程規(guī)則，

不能檢查運(yùn)行中出現(xiàn)的錯誤。并且禁用較小的計

算機(jī)就能夠檢測出資源，同時也能檢查出動態(tài)運(yùn)

行中出現(xiàn)的錯誤。

動態(tài)測試要實際運(yùn)行被測試程序，取得程序

運(yùn)行的真實情況、動態(tài)情況進(jìn)行分析。生成測試

數(shù)據(jù)、分析測試結(jié)果工作量大，是開展測試工作

的費(fèi)人、費(fèi)力、費(fèi)時。動態(tài)測試涉及多方面工

作，設(shè)備多、數(shù)據(jù)多、人員多，以此需要有好的

管理制度。

靜態(tài)測試時尋找代碼而不是執(zhí)行代碼中可能

存在的評估程序代碼過程或者是錯誤，對程序中

的數(shù)據(jù)流和控制流進(jìn)行分析，并提出測試報告。

以下是靜態(tài)測試技術(shù)主要包括:代碼檢查、代碼

審查、代碼走查、桌面檢查、靜態(tài)分析（主要由軟

件工具自動進(jìn)行），前面四類通常情況下是由人工

進(jìn)行的，主要檢查代碼和設(shè)計的一致性，并充分

發(fā)揮人的邏輯思維優(yōu)勢。

4可靠性軟件評估

（1）軟件的開發(fā)使用過程中需要有可靠的技

術(shù)利用資源分配的手段進(jìn)行可靠性評估，因此也

取得了良好的效果。如故障計數(shù)模型的基本假設(shè):

在每個間隔中的測試時合理的；在不相互重疊的

情況下間隔里檢測出的缺陷數(shù)之間是獨(dú)立的；測

試間隔是相互獨(dú)立的。

（2）在某些情況下，必須對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)

行規(guī)格化處理，因此建立此類模型的步驟：基于

擬合模型作出預(yù)測的可靠性，而且要評估模型的

合理性。如此前一樣的產(chǎn)品實際性能，開發(fā)小組

的主管評價等，此時其它元素將作為調(diào)節(jié)因子的

參與評估；以時間單位能夠是天、周、月等為單

位統(tǒng)計缺陷率；進(jìn)行擬合檢驗，要估計模型的合

理性。根據(jù)模型的假設(shè)數(shù)據(jù)來選擇更為合理的模

型；以現(xiàn)有數(shù)據(jù)、測試過程、模型假設(shè)為依據(jù)，

選擇多個或一個模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，估計模型

的參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1][J].質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研究與現(xiàn)實，

(4).

[2][J].軟件開發(fā)模型的研究，(21).

摘要:本文以天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限公司儀

表維修設(shè)施設(shè)計方案為例，介紹了大型鋼鐵企業(yè)

儀修設(shè)施的設(shè)計原則、全廠儀表維修的解決方

案，介紹了儀修設(shè)施的專業(yè)劃分、實驗室和維修

車間的設(shè)備構(gòu)成。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)儀表維修檢定

中圖分類號：TP31文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-0156-01

1引言

鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)廠、車間配備有大量精密儀

表，包括檢測、計量、操作和控制儀表和閥門，

這些儀表、閥門在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，是

企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺少的設(shè)備，影響著生產(chǎn)的效

率、產(chǎn)品的質(zhì)量、人和設(shè)備的安全，對企業(yè)保持

物流順暢、信息的收集、整理分析及時也具有重

要的作用。

儀表的制造是一項比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由

于不同廠家使用的原材料、元器件存在差異，生

產(chǎn)工藝、技術(shù)規(guī)范有所不同，導(dǎo)致各種儀表存在

顯性或隱性的不確定特性，在生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)過一段

時間的實際運(yùn)行后，受到鋼鐵企業(yè)惡劣使用環(huán)境

的影響，有可能出現(xiàn)儀表失準(zhǔn)，開始精度一致的

儀表逐漸，將逐漸出現(xiàn)測量不穩(wěn)定、精度變差，

有些儀表甚至完全無法使用，不僅會造成鋼鐵企

業(yè)生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率降低，嚴(yán)重時甚至

會引發(fā)重大安全事故。因此，鋼鐵企業(yè)必須對各

種儀表進(jìn)行定期檢定、修理、校驗，設(shè)置適量的

儀表維修設(shè)施成為大型鋼鐵企業(yè)現(xiàn)代化改造的重

要環(huán)節(jié)。

2實驗室和維修間設(shè)置

在現(xiàn)代化的大型鋼鐵企業(yè)中，全廠儀表維護(hù)

設(shè)施為各生產(chǎn)廠、車間服務(wù)，提供儀器儀表檢

定、檢修服務(wù)，不僅要實現(xiàn)快速相應(yīng)，還要確保

檢測準(zhǔn)確。全廠儀維修設(shè)施提供企業(yè)范圍內(nèi)稱量

類儀表、分析儀表、機(jī)械測量儀表、壓力儀表、

電工電子類儀表、溫度測量儀表、流量測量儀

表、二次儀表、控制閥門的檢定和檢修，也能夠

對上述儀表、各類控制閥門提供回路校驗。

為了確保維修、檢定服務(wù)的及時、準(zhǔn)確，鋼

鐵企業(yè)儀表維修設(shè)施需要進(jìn)行相對集中的設(shè)置，

在一線生產(chǎn)車間，一般只配置少量檢修設(shè)施、管

理人員處理緊急需求。以筆者所在的天鐵集團(tuán)崇

利制鋼有限公司為例，自建的儀修設(shè)施覆蓋全廠

各類儀表設(shè)備的檢定，需要注意的是，企業(yè)自建

設(shè)施主要負(fù)責(zé)在線儀表的檢定和檢修，離線儀表

設(shè)備的檢定、維修主要利用社會化資源解決，如

果企業(yè)外部資源能夠支撐在線儀表的檢定、檢

修，也能夠利用社會化資源，這樣不僅能夠節(jié)省

企業(yè)的非生產(chǎn)投資，也能有效降低企業(yè)的運(yùn)營成

本。對于特殊儀表，安排了專人負(fù)責(zé)維修，重要

儀表還要委托生產(chǎn)廠家處理。

在分工方案確定以后，鋼鐵企業(yè)就能夠設(shè)置

相應(yīng)的實驗室、維修間，配置所需的儀器儀表。

天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限公司根據(jù)全廠儀表維修設(shè)

施方案，設(shè)置了下述實驗室、維修間：

機(jī)械量實驗室

主要進(jìn)行張力系統(tǒng)、稱量儀表等在線機(jī)械量

儀表的檢定，軋制力傳感器、等離線機(jī)械量儀表

的修復(fù)，機(jī)械量實驗室地面可能承受較大重量，

需要進(jìn)行地基承重處理。實驗主要設(shè)備包括便攜

式張力標(biāo)準(zhǔn)裝置、振動校驗儀、全自動疊加式力

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)電子天平、光多功能校驗儀等。

稱量檢定儀表倉庫

負(fù)責(zé)輔助秤量設(shè)備的在線檢校檢修，天平、

祛碼的離線檢定修復(fù)，稱量儀表和機(jī)械量儀表共

用檢定室。主要設(shè)備包括祛碼、鏈碼、質(zhì)量比較

儀等。

壓力儀表實驗室

主要進(jìn)行精密壓力表壓力變送器、數(shù)字壓力

計、液位計、物位計等壓力等壓力儀表的在線、

離線檢校檢修。主要設(shè)備包括便攜式壓力校驗

儀、臺式液壓加壓泵、臺式氣壓壓力泵、數(shù)字壓

力計、手持式激光測距儀、數(shù)字多用表。

溫度儀表實驗室

負(fù)責(zé)熱電偶、熱電阻、紅外線溫度計、溫度

開關(guān)等溫度儀表的在線、離線檢定。主要設(shè)備包

括熱電偶檢定爐、中溫恒溫槽、常溫槽、黑體

爐、各種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶、熱電阻、數(shù)字多用表、控

溫裝置等。

二次儀表實驗室

負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)回路的檢校和維護(hù)、二次儀表

在線檢定檢校。主要設(shè)備包括PLC控制系統(tǒng)、標(biāo)

準(zhǔn)信號源、示波器等。

流量儀表校驗間

主要進(jìn)行流量計的離線檢校和修復(fù)，流量儀

表的加工、修復(fù)能夠借用閥門檢修的加工設(shè)施。

主要設(shè)備為水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

控制閥門維修間

負(fù)責(zé)通用閥門、電動閥門、氣動閥門等的檢

修和調(diào)試。主要設(shè)備包括液壓閥門壓力試驗臺、

高壓清洗泵、車床、牛頭刨床、立式銃床、閥門

研磨機(jī)、電焊機(jī)、氫弧焊機(jī)、回路校準(zhǔn)器。

電工電測實驗室

主要負(fù)責(zé)電能表、功率表和其它電表的檢修

檢定。主要設(shè)備包括電能表檢定裝置、便攜式電

能檢測裝置、多功能校驗儀。

除上述設(shè)檢定施外，天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限

公司全廠儀修設(shè)施還包括祛碼倉庫、流量儀表校

驗間、控制閥門維修間等，并配備了設(shè)備吊運(yùn)的

起重機(jī)。需要注意的是，為了保證檢定校驗儀表

精確測量，實驗室需保持恒溫恒濕、防震無塵。

天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限公司在上述實驗室和

維修間的基礎(chǔ)上，充分利用社會化資源，實現(xiàn)了

全廠儀表的高效檢定、維護(hù)。例如，對于廠區(qū)內(nèi)

的壓力儀表，在線檢定和在線維修完全依靠自有

設(shè)施完成，離線檢定依靠自有設(shè)施、當(dāng)?shù)赜嬃克?/p>

共同完成，離線維修依靠當(dāng)?shù)赜嬃克?、?dāng)?shù)卦O(shè)備

廠家共同完成，高精度檢定由省計量院完成。對

于廠區(qū)內(nèi)的流量儀表，在線檢定和在線維修完全

依靠自有設(shè)施完成，離線檢定和離線維修均依靠

當(dāng)?shù)赜嬃克?、?dāng)?shù)卦O(shè)備廠家共同完成，高精度檢

定由省計量院完成。在自有設(shè)施的基礎(chǔ)上，根據(jù)

需求充分利用社會化資源，不僅降低了儀表檢定

維護(hù)的成本，而且有效提高了儀表維護(hù)的質(zhì)量。

3實用效果

上述全廠儀表維修設(shè)施方案，是天鐵集團(tuán)崇

利制鋼有限公司在實地調(diào)查、總結(jié)自身經(jīng)驗的基

礎(chǔ)上逐步完善的，對于現(xiàn)代化的大型鋼鐵企業(yè)而

言具有較好的實用性和可行性，經(jīng)過三年多的實

際運(yùn)行，很好的支撐了天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限公

司各類儀表的檢定、檢修，而且有效節(jié)約了成

本。

近年來，隨著鋼鐵行業(yè)競爭形勢的加劇，企

業(yè)的經(jīng)營壓力越來越大，減少投入、降低成本，

維持長久不間斷生產(chǎn)成為鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。

企業(yè)在確定全廠儀修設(shè)施方案時，要根據(jù)自身儀

修設(shè)施的種類、數(shù)量、規(guī)格、機(jī)械特性和電氣特

性制定方案，并要充分考慮企業(yè)所在地社會化資

源的協(xié)作能力、反應(yīng)速度和資信水平，建立互惠

互利的長效合作機(jī)制，協(xié)調(diào)共同發(fā)展。

4結(jié)語

本文根據(jù)天鐵集團(tuán)崇利制鋼有限公司的實

踐，介紹了大型鋼鐵企業(yè)儀修設(shè)施的配置原則和

一般方案，對于同類企業(yè)具有一定的參考意義。

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，我國的

信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越迅速，其中一卡通系

統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。一卡通系統(tǒng)具有自身鮮明

的特點，在設(shè)計時需要根據(jù)實際的需求進(jìn)行功能

的設(shè)計。本文將對一卡通系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行闡述和分

析。

關(guān)鍵詞：一卡通系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)探析

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編

#:1007-9416()02-0157-01

1一卡通系統(tǒng)概述

現(xiàn)代化的學(xué)校需要現(xiàn)代化的管理、教學(xué)手段

的支持。隨著現(xiàn)代教學(xué)手段的發(fā)展，校園設(shè)施不

斷增加，學(xué)校規(guī)模不斷擴(kuò)大。怎樣對學(xué)校設(shè)施、

人員更有效地管理，成了困擾每個學(xué)校管理者的

難題。建設(shè)一套可靠、成熟，兼容性、可擴(kuò)展性

好的校園'、一卡通〃系統(tǒng)，對學(xué)校整個信息化系統(tǒng)

建設(shè)，具有非常重要的意義。本著網(wǎng)絡(luò)集成化、

通用性、可靠性、可擴(kuò)展性、先進(jìn)性的設(shè)計原

則，根據(jù)學(xué)校的實際需求，設(shè)計了非接觸式智能

卡一卡通綜合保安集成系統(tǒng)來實現(xiàn)學(xué)校安全防范

和后勤管理的要求。非接觸式智能卡一卡通管理

系統(tǒng)是信息技術(shù)、電子通訊技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是

實現(xiàn)物業(yè)管理、安全防范管理的有效措施，該系

統(tǒng)通過射頻技術(shù)實現(xiàn)非接觸信息傳輸，實際使用

時，卡片不與設(shè)備直接接觸，只需在設(shè)備前晃

動，系統(tǒng)即可采集到所需信息，實現(xiàn)門禁、考

勤、停車場管理、POS餐飲消費(fèi)管理等諸多功

能。因其高度安全、適用面廣、極為方便的使用

和管理方式，被廣泛應(yīng)用于銀行、賓館、高檔寫

字樓、智能化小區(qū)、工廠等重要場所。該系統(tǒng)已

成為樓宇弱電系統(tǒng)的重要組成部分，也是樓宇實

現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要標(biāo)志。

2一卡通系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

一卡通系統(tǒng)設(shè)計方案

一卡通系統(tǒng)的設(shè)計需要滿足學(xué)校內(nèi)各種用戶

的使用需求。在實際使用時，學(xué)校員工和學(xué)生只

需將做成工牌、學(xué)生證的智能卡在門口的讀卡器

前晃一下即可根據(jù)權(quán)限進(jìn)入學(xué)校和自己的辦公室

等防范區(qū)域，無卡或無效卡持卡人不能進(jìn)入防范

區(qū)域，同時，系統(tǒng)自動記錄員工考勤情況，可實

現(xiàn)員工考勤數(shù)據(jù)采集、信息查詢和考勤統(tǒng)計過程

自動化，完善人事管理現(xiàn)代化，代替了以往的人

工簽卡、打卡，方便管理人員統(tǒng)計、考核各部門

出勤率，準(zhǔn)確地掌握員工出勤情況；同時，該卡

還可直接在學(xué)校食堂買飯或在圖書館借閱圖書。

一張智能卡，即可代替出入房門的鑰匙、學(xué)生

證、圖書證、醫(yī)療證、上機(jī)卡和各種體育設(shè)施的

使用證等，具備身份識別和電子錢包功能，學(xué)校

通過該系統(tǒng)，可實現(xiàn)對重要辦公、教學(xué)、實驗場

所，圖書館、學(xué)生宿舍等的出入管理，教職員工

考勤、學(xué)生出勤管理、對學(xué)校學(xué)生食堂的消費(fèi)管

理，實驗大樓微機(jī)室的上機(jī)管理，學(xué)校浴室熱水

管理、圖書館的圖書借閱等功能，使用極為方

便，由于本方案設(shè)計的門禁系統(tǒng)是整個智能一卡

通系統(tǒng)的組成部分，因此，通過系統(tǒng)擴(kuò)展，很容

易實現(xiàn)電梯控制、停車場管理、保安巡更管理等

功能。一張智能卡可通用于所有子系統(tǒng)，所有子

系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，真正實現(xiàn)學(xué)院的校園智能''一卡

通〃。

一卡通系統(tǒng)組成功能單元探析

一卡通系統(tǒng)包括較多的功能單元，以滿足校

園內(nèi)師生的日常工作學(xué)習(xí)的各項需求，主要包括

以下幾個方面：

（1）一卡通系統(tǒng)服務(wù)主機(jī)。其負(fù)責(zé)整個一

卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能；全系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)（學(xué)

生、教職員工資料、證卡信息、各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)記

錄等）都存貯在一卡通服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)（設(shè)置在監(jiān)

控中心）；各子系統(tǒng)管理員通過權(quán)限查詢、維護(hù)本

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；

（2）校園卡管理子系統(tǒng)。校園卡管理子系統(tǒng)

也叫發(fā)卡子系統(tǒng)。為方便用戶操作，嚴(yán)格管理，

避免重復(fù)發(fā)卡，本方案設(shè)計獨(dú)立的校園卡管理子

系統(tǒng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)智能卡的資料錄入、新卡發(fā)行、

卡掛失（黑名單）、卡解掛、退卡、充值、驗值、

卡資料修改等管理功能。我們?yōu)樵诒拘Ｉ蠈W(xué)