可视化监控系统的组件化研究

论文题目: 可视化监控系统的组件化研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 姚慧

导师: 曾培峰

关键词: 组件,框架,可视化,监控系统,组件对象模型

文献来源: 东华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 由于超大规模集成电路技术的迅速发展,现代可编程逻辑器(PLC)的处理速度和计算能力得到了很大的提高,无论在软件还是在硬件上的功能都发生了巨大的变化。此外,PC强大的信息处理功能,使得越来越多的监控系统采用PC-PLC结构。硬件结构上的统一为系统开发带来了方便,但在软件结构上尚未形成一个具有普适性的设计与开发模式。因此本文针对基于PC-PLC结构的监控系统在软件方面所存在的问题,提出组件化的系统框架模型,以此希望为该领域的系统开发提供一个全面的解决方案。本文从两个方面展开研究,一是对监控系统的场景表达进行研究。二是对软件框架模型进行研究。通过组态软件、静态二维图形或图片产生简单动态效果来表现控制现场状况的方法已不能满足用户的需求。为此,本文提出可视化监控系统(Visualization Monitoring System,VMS)的设计思想,为监控软件展现现场状况提供了一种新的途径。通过探讨和总结传统三维图形建模与绘制的方法,深入分析监控系统对虚拟场景绘制的特殊要求,我们采用自行设计的快速地形建立模型——基于B样条的参数地形模型、基于视点的存储结构、以及树形应用数据结构来共同完成场景模型的建立以及漫游,并应用OpenGL实现三维图形的绘制,以此实现监控系统的可视化效果。该可视化监控系统可以得到更为自然的人机交互、动态地表达现场场景以及控制效果。它为用户提供快速建立和修改场景模型的功能,并且对于平台、丘陵、陡坡等多种地形有着良好的模拟效果,同时道路生成算法可以用于各种道路模拟。本文根据基于组件的软件工程、软件框架、软件复用等理论,并运用组件模型COM技术、XML技术,为可视化监控系统软件领域设计框架模型。本文提出基于接口描述和总线结构的组件化框架。其概念模型为一个五元抽象模型,它从方法学的角度描述了该领域软件设计和开发的中心思想,其五个抽象元素代表设计和开发的五个重要方面。框架的实现模型则给出了可视化监控系统软件框架的具体结构,它的核心思想是双总线机制(控制总线和数据总线)和标准化接口,每一个应用的最终实现都基于此。本文采用COM技术实现VMS系统中两个最重要功能模块(可视化模块与PLC通信和管理模块),同时采用XML技术实现数据总线。该框架模型具有良好的复用性、扩展性和稳定性。开发者可以根据具体的需求,独立开发相应的组件或修改原来的组件,这些组件只需遵循框架中定

论文目录:

第一章绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 研究内容

1．4 论文的组织

第二章软件工程的基本理论

2．1 软件复用

2．2 软件框架

2．2．1 框架的定义

2．2．2 框架的分类

2．2．3 基于框架开发软件的特点

2．2．4 如何进行框架设计

2．3 基于组件的软件开发

2．3．1 软件开发方法的发展过程

2．3．2 组件化软件开发的关键问题

2．4 小结

第三章虚拟三维图形绘制

3．1 三维视景的基本理论

3．1．1 计算机三维图形学的基本原理

3．1．2 三维建模技术

3．1．3 真实感三维图形基本理论

3．2 虚拟三维场景实现分析

3．2．1 传统虚拟三维场景实现方法

3．2．2 监控系统软件三维场景绘制需求分析

3．2．3 传统虚拟三维场景绘制方法的不适应性分析

3．3 小结

第四章监控系统的可视化设计

4．1 监控系统的可视化方案

4．2 地形模型

4．2．1 B样条地形参数模型

4．2．2 模型的数学特性分析

4．2．3 地形网格化

4．2．4 B样条地形参数模型的特点

4．3 场景漫游实现

4．3．1 场景漫游模式分类

4．3．2 基于单视点的建模

4．3．3 动态场景的建模

4．4 应用数据结构

4．5 其他关键问题

4．5．1 多地貌的纹理映射

4．5．2 光源计算

4．6 小结

第五章可视化监控软件框架设计与实现

5．1 设计目标

5．2 整体方案

5．2．1 VMS框架概念模型

5．2．2 VMS框架实现模型

5．2．3 组件模型方案

5．2．4 VMS的配置管理

5．2．5 VMS的权限管理

5．3 总线设计

5．3．1 控制总线

5．3．2 数据总线

5．4 接口设计

5．4．1 COM接口的基本概念

5．4．2 VMS标准接口

5．5 设计模式的应用——接口与实现的分离

5．6 功能组件设计与实现

5．6．1 可视化模块

5．6．2 PLC通信和管理模块

5．6．3 现场状态与虚拟场景同步变化机制

5．7 小结

第六章总结与展望

6．1 结论

6．2 VMS进一步完善

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的学术活动及发表的学术论文

发布时间: 2005-07-08

参考文献

[1].组件化软件技术在矿山通风计算中的应用[D]. 张京兆.西安科技学院2002
[2].无线传感网络节点的组件化设计与实现[D]. 严君根.浙江大学2006
[3].基于自动应答式服务器的组件化DNC系统研究[D]. 王星宝.南京航空航天大学2004
[4].组件化设计及OPC通信技术的虚拟DCS应用研究[D]. 陈坤.东南大学2005
[5].海洋遥感算法组件化及集成应用平台研究[D]. 李晓明.大连海事大学2007
[6].面向服务的机器人控制系统形式化模型验证技术研究[D]. 黄浩.华南理工大学2017
[7].整车物流协同监控系统的设计与可视化研究[D]. 黄杨杨.西南交通大学2016
[8].通用数据访问及其SOAP实现方法的研究[D]. 周昊.浙江大学2005
[9].基于CIM/CIS的异构电力应用系统互连接口技术研究[D]. 吴子美.上海交通大学2008
[10].基于脚本语言的海洋数据处理与可视化研究[D]. 纪伟.中国海洋大学2015

可视化监控系统的组件化研究

猜你喜欢