WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Таблица 1: Сводная таблица компонентов ИП № Наименование компонента № Наименование компонента ИП ИП Система «восприятие» 1 Интерфейс с внешним миром: 6 Декодер канала сенсоры, датчики 2 Сигнальный фильтр 7 Декодер источника (включая ЦАП) 3 Управление фильтром и 8 Преобразователь кода сенсорами 4 Демодулятор 9 Подсистема синхронизации 5 Процессор сигнала 10 Подсистема жизнеобеспечения Система «интерпретация» 11 Модель внешнего мира 15 Формирование запроса рецептивной системе 12 Распознавание ситуаций 16 Память воздействий (реакций) 13 Принятие решения 17 Подсистема жизнеобеспечения 14 Формирование реакции Система «передача» 18 Преобразователь кода 23 Генератор синхросигналов 19 Кодер источника (включая 24 Выходной фильтр АЦП) 20 Кодер канала 25 Подсистема жизнеобеспечения 21 Формирующий фильтр 26 Сопряжение с внешним миром (исполнительные механизмы) 22 Модулятор В подразделе 1.2 осуществлена формализация представления каналообразующего оборудования системы мониторинга ТП НГК компонентами ОМИП (табл. 2). При этом для дальнейшего рассмотрения в качестве примера выбрана часть системы мониторинга – канал передачи данных по среде с переменным параметром.

Таблица 2: Компоненты ОМИП в системе мониторинга ТП НГК Компоненты Технология ОМИП 1, 26 RS232, RS484, iec 61158-2, ieee 802.3, RG-6U, ISO 6, 20 Проверка на четность, манчестерский, циклический код, код Хэмминга, Витерби-декодирование, 2B1Q, AMI, CMI, HDB3, NRZ, NRZI, NR 8, 18 TDMA, CSMA/CD, CSMA/CR, передача маркера, передача виртуального маркера, централизованное состязание за линию, доступ на основе планирования, сжатие данных, циклический опрос, CDMA 4, 22 FSK, ASK, PSK, QPSK, QAM, TCM, ИКМ, модуляция разделенной несущей, DMT, CAP, CERM, FM 2, 24 TDM, FDM 7, 19 Вокодеры (G.711, G.723, G.729A), скремблеры 2, 3 Эквалайзеры, эхокомпенсаторы 2-5, 21, 22, 24 НЧ/ВЧ преобразование 2-4 Оптимальные приемники сигналов Замечено, что эти компоненты (табл. 2) рассматриваются теорией передачи дискретных сообщений – дисциплиной, не содержащейся в ГОС ВПО нефтегазовых специальностей. Поэтому наблюдается неравномерность компетенции специалистов по компонентам ИП. По ТюмГНГУ, в частности, получена следующая картина, представленная в виде гистограммы на рис. 1.

2.1.1 2 3 4 5 6 7 8 9 Номер компонента ИП (по табл. 1) Рис. 1. Неравномерность компетенции специалистов инженерных специальностей ТюмГНГУ по компонентам ИП В подразделе 1.3 отмечается, что для обеспечения работы с выявленными объектами адекватно использовать: (1) современные средства организации виртуальных лабораторий (ВЛ); (2) систему MATLAB. Однако, распространенным средствам создания ВЛ свойственен ряд ограничений:

1. При наличии множества моделей доступ к ним вне среды, в которой они разработаны, отсутствует.

2. Открытость ядер универсальных средств моделирования не используется для расширения возможностей ВЛ и их продуктов.

3. Среди современных средств создания ВЛ, ориентированных на исследование/освоение средств передачи данных, нет доступных специалистам ТП НГК.

ГОС ВПО Частота появления компонентов в 4. Возможность широкого распространения средств создания ВЛ и их продуктов в рассматриваемой предметной области ограничена по разным, в том числе перечисленным причинам.

В системе MATLAB существенно меньше препятствий для формализации моделей объектов табл. 2 и их моделирования. Она имеет интерфейс, позволяющий задействовать ее функциональность через Интернет. Это позволяет говорить об этой системе как о средстве создания ВЛ. Однако использование этого интерфейса потребует от специалиста НГК дополнительных знаний и умения программировать.

На основе анализа выявленных ограничений в существующих средствах работы с компонентами ИП и проблематики мониторинга распределенных ТП НГК в подразделе 1.4 обоснованы следующие показатели требуемого, создаваемого в работе инструмента: (1) полнота базы моделирования; (2) возможность ее расширения пользователем; (3) доступность средств разработки и исследования канальных компонентов через Интернет; (4) доступность для многократного использования существующих и вновь создаваемых моделей и алгоритмов работы канальных компонентов через Интернет; (5) достаточная точность расчетов на уровне научного ПО. Эти показатели аддитивно объединены в функцию оценки качества инструмента с весами, оцененными совместно с экспертами. Показано, что, если перечисленные показатели станут свойствами инструментария, то он будет как минимум в полтора раза эффективнее существующих в смысле принятого критерия качества. В завершении подраздела перечислены задачи, которые должны быть решены в процессе создания такого инструмента, ориентированного на специалистов НГК.

Во втором разделе – теоретические основы ВСИИП (виртуальной среды исследования ИП) – уточняются требования к компьютерному инструменту, способному работать как минимум с объектами, перечисленными в табл. 1 и 2, и быть «дружественным» специалисту (технологу) АСУ ТП НГК. Представлена концепция ВСИИП совокупностью ее физической, логической и функциональной структур.

Описывается созданный макет инструмента, представлен сценарий работы с ним, обосновывается встраиваемость инструмента в АСУ ТП НГК верхнего уровня.

В подразделе 2.1 обосновывается целесообразность формирования виртуальной среды по принципу организации коллективного доступа к ядрам стандартных средств моделирования (типа MATLAB) и базам моделей. Технология работы виртуальной среды обеспечивает отображение и прогон функционально связанной совокупности объектов из ОМИП, собранных для решения конкретной задачи, сформулированной в свою очередь на одном из пользовательских рабочих мест посредством специализированного интерфейса.

В подразделе 2.2 конкретизируется проблемная область, которую покрывает ВСИИП. Выделено 19 типов задач, решение которых требует ее применения. При этом пользователь оперирует моделями объектов из табл.2. Перечень моделей открыт. Множеством объектов, доступных во ВСИИП, является совокупность моделей процессов, явлений, устройств, которые появляются при решении как оговоренных в подразделе, так и появившихся в будущем задач. Методами решения задач во ВСИИП являются численное и имитационное моделирование с использованием в потенциале любых универсальных пакетов моделирования, встраиваемых в среду типовым способом.

Для формирования архитектуры ВСИИП в подразделе 2.рассмотрены гипотетические сценарии взаимодействия с ней в процессе решения некоторых прикладных задач. Рассмотрены: этапы создания моделей сложных объектов, планирования и проведения имитационного эксперимента; задача изучения процесса передачи данных; задача интеграции ВСИИП в инфосреды производства, науки и образования;

организация интеллектуального диалога пользователя с ВСИИП. В результате получен перечень технических решений по архитектуре ВСИИП (из 25 пунктов).

Следуя В.К. Морозову и А.В. Долганову, архитектура системы охватывает ее физическую, логическую и функциональную структуры. Эти структуры последовательно проектируются в подразделе 2.4.

Предложения, касающиеся физической структуры (8 утверждений), определяют типы серверов, которые необходимо присутствуют в структуре ВСИИП (рис. 2).

Серверная часть среды Математическое Комплексы Модели-прецеденты ФМ обеспечение программ Ядра систем моделирования Приложения Индексация Обработка команд Проекты WWW Шаблоны оформления и графические примитивы Базы данных и знаний Инструментарий Клиентская часть среды исследователя Рис. 2. Физическая структура ВСИИП ВСИИП – клиент-серверная технология. Клиентом является webбраузер персонального компьютера конечного пользователя. В webбраузере реализована исследовательская оболочка (рис. 2), с помощью которой создаются продукты ВСИИП: численные модели, последовательно исполняемые программные модули, имитационные модели, задачи разработки/исследования. Клиентская часть выполняется в среде Internet Explorer 6.0. Браузер оснащается дополнительными, свободно распространяемыми модулями: Java plug-in (версия 1.4.2 и выше) и Flash player (версия 1.6 и выше). Новым здесь является возможность использовать в одном проекте модели, физически прогоняемые в различных средах моделирования (MATLAB, Maple, Mathcad, Mathematica, LabView и др.).

Три предложения по архитектуре ВСИИП касаются ее логической структуры, концептуальной основы. Их реализация – наиболее трудоемка.

Это – организация взаимодействия серверов, моделей, пользователей, баз данных и моделей и т.п. В основе логической структуры ВСИИП (рис. 3) – логика взаимодействия специалистов с объектами среды. Это взаимодействие организуют функциональные модели (ФМ), формируемые специалистом на клиентском рабочем месте (в ходе постановки задачи исследования). По ФМ среда компонует математическое обеспечение и комплексы программ для проведения исследований. Процедуры компоновки конечного продукта и подключения ресурсов серверов автоматизированы и являются существенной частью функциональной структуры ВСИИП.

С П Е Ц И А Л И С Т Ы Инструментарий исследователя WEB-интерфейсы к Функциональные модели (ФМ) математическому обеспечению математического обеспечения и и комплексам программ комплексов программ Ресурсы серверов физической структуры ВСИИП, базы данных и моделей Рис. 3. Логическая структура ВСИИП Большинство предложений (14 утверждений) касается функциональной структуры ВСИИП. Большая часть функций реализуется конечным пользователем (рис. 4) посредством заложенного во ВСИИП инструментария. При этом системообразующими функциями самой ВСИИП являются (на рис. 4 выделены жирным): генерация по созданной ФМ математического обеспечения и задуманного комплекса программмоделей, ведение истории работы в среде, загрузка/сохранение конечных продуктов синтеза, интерпретация и оформление результатов исследования. При их реализации во ВСИИП генерируется и обслуживается шесть потоков данных (рис. 4).

ресурс (3) результат (2) проектирование, исследование, обучение, наполнение ВСИИП контентом серверы ядер средств создание моделей явлений, систем, моделирования и атрибутов рабочего места 2 моделипрецеденты создание моделей 3 имя модели, функции, обработки знаний результат (2) их параметры (2) web-браузер серверы серверы индексации обработки команд форма (2) форма (2) 1. анализ формы (2) исполнение ресурсов 2. формирование очередности (2) запрос на загрузку 3. агрегирование ресурсов (3) результатов (2) исполнение оболочки команда на выдачу 1. авторизация исследователя серверы ресурсов, ресурса (3) (1,2,3,6) шаблонов сохранение/ 1. хранение 2. индексирование загрузка ресурсов (4) ресурсов 2. выдача рес-ов (3) ресурсов сохранение (4,5) ресурсы (4) ресурсов (4) серверы баз 3. перенаправление данных и знаний ситуация (6) создание потоков данных ситуация (6) 1. поиск решения (6) ресурсов соответствующим 2. генерирование серверам знаний и их (1,2,3,4,5,6) сохранение хранение (5) история (5) сохранение истории (5) истории сервер кода работы среды запрос на получение команда на выдачу кода среды кода или ресурсов (1) или ресурсов (1) 1. хранение кода (1) код среды или ресурс (1) решение ситуации (6) Рис. 4. Функциональная структура ВСИИП. Стрелками обозначены направления потоков данных, вид пересылаемых данных – текстом около стрелок, в скобках – в рамках какого потока данные пересылаются.

Системообразующие функции реализованы в макете ВСИИП (описан в подразделе 2.5), а именно: исполняемый код оболочки исследователя, модели-прецеденты, продукты ВСИИП, сценарии работы, шаблоны и графические примитивы, – физически расположены на одном сервере. В макете отсутствуют серверы приложений, баз данных и знаний, индексации. В этих условиях продемонстрированы основные идеи, заложенные во ВСИИП. В качестве средства моделирования в этом прототипе используется сетевая версия системы MATLAB. Технология взаимодействия клиента, продуктов и ресурсов ВСИИП с ядром системы моделирования MATLAB отображена на рис. 5.

Работа во ВСИИП заключается в запуске html-файла с интерфейсом к созданному математическому обеспечению канального модуля, компонента информационного процесса. В интерфейсе заданы исходные условия работы ФМ, виды переменных, инициализируемые алгоритмы и функции. Интерфейс исполняется у пользователя (в браузере клиента), математическое обеспечение – на вычислительном сервере (серверах) под управлением соответствующей системы (систем) моделирования. При этом для организации взаимодействия клиента и серверов созданы: (1) шаблон-структура html-файла интерфейса; (2) обработчик клиентских запросов на стороне сервера.

Клиент Сервер (ядро средства моделирования MATLAB) HTML - форма web-браузер параметров (инструментарий Обработчик исследователя) команд HTML - файл Параметры Результат результатов Результат Результат Параметры Реакция Параметры Действие (результат) Функция N Функция Функция Пользователь Рис. 5. Взаимодействие клиента с ядром системы MATLAB При создании функциональной модели (html-файла с интерфейсом) автоматически генерируются необходимые тэги. Обработчик команд исполняется в выбранном средстве моделирования и обеспечивает: (а) анализ входных данных; (б) формирование очередности выполнения функций; (в) вызов функций согласно очередности и (г) пересылка результатов выполнения функций пользователю. Предложено обработчик команд выполнить в виде отдельного сервера. Это позволит распределять вычисления по множеству различных серверов и обрабатывать динамические массивы данных. Важно, что созданная структура htmlфайла интерфейса и алгоритм функционирования обработчика команд остаются неизменными при использовании ядер других систем моделирования.

В подразделе 2.6 представлен сценарий работы пользователя при исследовании канального модуля в макете ВСИИП.

Исследование экономической эффективности внедрения и использования инструментария не проводилось. Вместо этого в подразделе 2.7 обоснованы факторы экономической эффективности применения инструментария в АСУТП НГК, а также условия, при которых эффективность применения может иметь место.

В третьем разделе – ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАЛИЗОВАННОЙ ВЕРСИИ ВСИИП – осуществлена постановка задачи выбора параметров помехоустойчивого кода для передачи данных мониторинга распределенного ТП по коротковолновому каналу и представлены результаты ее решения в макете ВСИИП (функциональная модель, аналитика, графики, таблицы, зависимости). Алгоритмы и модели, обеспечивающие отображение необходимых канальных модулей, реализованы в системе MATLAB. Результаты раздела подтверждают целесообразность применения ВСИИП для разработки математического обеспечения канальных модулей системы мониторинга ТП НГК.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»