Содержание
Введение
Примеры информационных измерительныхсистем
1. ИИС стенда «РАСПЛАВ-A-Salt»
2. ИИС ядерной реакторной установки
3. Аэродромная метеорологическая ИИС«АМИИС-2000»
4. ИИС контроля и учета электрическойэнергии «Пирамида»
5. ИИС «КРАСАР-99»
6. ИИС «ИП-256М»
7. Автоматизированная ИИС длямониторинга зданий и сооружений
8. ИИС для определения и тестированияпараметров охлаждающей способности закалочных сред
9. ИИС плавильного цеха
10. ИИС контроля за состоянием особейрыб в условиях закрытого водоема
11. ИИС «Фитомониторинг»
12. ИИС в учебном процессе
Заключение
Литература
Введение
Темареферата по дисциплине «Измерительные информационные системы» — «Примерыизмерительных информационных систем».
Вработе рассмотрим примеры измерительные информационные системы для исследованияобъектов различной физической природы.
Применениеи развитие измерительной техники всегда было обусловлено потребностямипроизводства, торговли и других сфер человеческой деятельности.Контрольно-измерительные операции давно стали неотъемлемой частьютехнологических процессов и в значительной степени определяют качествовыпускаемой продукции. Прогресс измерительной техники неразрывно связан снаучно-техническим прогрессом. Новые научные и технические задачи приводят и кновым измерительным задачам, для решения которых нужны новые средства измерений(СИ), а новые научные и технические результаты влияют на уровень измерительнойтехники:
— повышается точность измерений, и расширяются диапазоны измерения;
— растет номенклатура измеряемых величин;
— увеличивается производительность измерительных операций, и за счет ихавтоматизации уменьшается влияние человеческого фактора;
— возрастает число выполняемых функций.
Измерительныеинформационные системы (ИИС) являются одним из наиболее ярких примеров этойвзаимосвязи. Появление ИИС обусловлено в первую очередь конкретными задачамипроизводства и научных исследований, требующих получения, обработки,отображения и хранения больших объемов измерительной информации. Практическоерешение этих задач оказалось возможным благодаря бурному развитиювычислительной техники и измерительной техники, в частности первичныхизмерительных преобразователей (датчиков). В настоящее время электроника ивычислительная техника настолько изменили ИИС, что ряд проблем, которыеотмечались в фундаментальной книге М. П. Цапенко [45] как предмет будущихисследований, оказались в основном разрешенными. Например, быстродействие и объемыпамяти современных электронных вычислительных машин (ЭВМ) не лимитируютреализуемость самых сложных измерительных задач. Это дало возможностьиспользовать для обработки информации алгоритмы, практически нереализуемые намалых ЭВМ 20—30 лет назад. Серийно выпускаемые датчики позволяют использоватьэлектрические методы измерения всех физических величин. При этом стоимостьсредств вычислительной техники, измерительных преобразователей и другихкомпонентов ИИС снизилась до уровня, делающего экономически целесообразнымприменение ИИС в производстве, научных исследованиях и мониторинге самых различныхобъектов. Поэтому в настоящее время ИИС применяются практически повсеместно.Они позволяют решать задачи, недоступные для других средств измерения, иобеспечивают высокий уровень автоматизации процесса измерений, высокуюдостоверность получаемых результатов, высокоинформативную и удобную индикациюрезультатов.
ИИС являются симбиозомаппаратных средств и алгоритмов обработки измерительной информации. Поэтому какпроектирование ИИС, так и их применение невозможны без правильноготеоретического обоснования и понимания этих алгоритмов. При этом, благодаряналичию в составе ИИС ЭВМ, возможна дальнейшая обработка результатов измерений,полученных путем обработки первичной измерительной информации. Это позволяет решатьс помощью ИИС широкий спектр других задач, не являющихся чисто измерительными,в частности контроль качества, распознавание образов и др.
Примерыинформационных измерительных систем
1.ИИС стенда «РАСПЛАВ-A-Salt»
Стенд предназначен длямоделирования и исследования с помощью расплавленных солей тепловых процессоввзаимодействия кориума (расплавленной активной зоны ядерного реактора) скорпусом реактора при тяжелых авариях. Для выполнения этой задачи ИИС стендаобеспечивает с высокой точностью регистрацию ряда физических параметров, несущихнепосредственную информацию об эксперименте, а также контролирует состояниеотдельных элементов технологического оборудования стенда. ИИС содержитследующие измерительные каналы:
— 96каналов измерения температуры с помощью термопар (основная приведенная погрешностьне более 0,5%);
— 48прецизионных каналов измерения температуры с помощью термопар (основнаяприведенная погрешность не более 0,05%);
— 24канала измерения температуры с гальванической развязкой (основная приведеннаяпогрешность не более 0,1%);
— 16каналов измерения разности температур с дифференциально включенными термопарами(основная приведенная погрешность не более 0,1%);
— 64технологических канала измерения температуры (основная приведенная погрешностьне более 0,05%);
— 9каналов контроля действующих значений тока и напряжения (основная приведеннаяпогрешность не более 1%);
— 24канала контроля давления (основная приведенная погрешность не более 1%);
— 2канала косвенного измерения электрической мощности индуктора, запитанного от тиристорного преобразователя напряжения(погрешность не более 2,5%);
— 24дискретных канала контроля положения, воспринимающих от реле сигналы типа«сухой контакт».
Уровеньподавления синфазных помех по любому из измерительных каналов составляет неменее 100 дБ, а разрешающая способность каждого из измерительных каналов — 4096точек (12 двоичных разрядов).
ИИСстенда «РАСПЛАВ-A-Salt» организована как двухуровневая многопроцессорнаяраспределенная система и состоит из подсистем верхнего и нижнего уровней.Подсистема нижнего уровня включает технологическую и экспериментальнуюподсистемы. Подсистема верхнего уровня включает рабочее местооператора-экспериментатора и подсистему экспериментатора-аналитика, которыеорганизованы на базе двух персональных компьютеров.
Экспериментальнаяподсистема нижнего уровня обслуживает все датчики, которые требуют регистрациис приведенной погрешностью менее 1%. Технологическая подсистема нижнего уровняобслуживает все датчики, которые требуют регистрации с приведенной погрешностью1% и более, а также дискретные сигналы.
Основой каждой изподсистем является универсальный модуль контроллера. Он состоит из микроЭВМ,собранной на базе микроконтроллера типа 80С196КС16, и набора периферийных узлов— преобразователей информации.
МикроЭВМвыполняет как вычислительные функции по предварительной обработке измерительнойинформации, так и функции, связанные с управлением периферийными узламиподсистемы экспериментатора. К последним относятся:
— организация опроса всех модулей, входящих в состав подсистемы;
— организация процедуры калибровки измерительных каналов и хранения калибровочныхконстант в энергонезависимой памяти;
— обеспечение связи с компьютером оператора-экспериментатора;
— индикация состояния каждого из каналов системы по выбору и общего состояниямикроЭВМ контроллера.
Обменинформацией между контроллерами и модулями подсистем производится черезмагистраль, которая реализована на базе специальной параллельной магистрали.
Дляприема информации от экспериментальной подсистемы компьютер ИИС комплектуетсяспециальной интеллектуальной интерфейсной картой. Она включает изолированныйпорт последовательной передачи и обеспечивает обмен информацией, позволяющийпроизводить опрос любого из датчиков подсистемы с периодом не более 10 мс. Дляприема информации от технологической подсистемы компьютер комплектуетсяспециальной картой интерфейсного адаптера. Она обеспечивает гальваническуюразвязку стандартного порта компьютера с информационным каналом технологическойподсистемы. Период опроса любого из датчиков технологической подсистемысоставляет не более 100 мс. Каждая из подсистем укомплектована набором датчиковдля контроля температуры холодного спая термоэлектрических преобразователей сточностью воспроизведения не менее 0,25% .
Подсистемаверхнего уровня ИИС включает компьютер оператора-экспериментатора и компьютераналитика. Они объединены в сетевую структуру, что позволяет при проведенииэксперимента обеспечивать свободный доступ компьютеров к ресурсам друг друга влюбой момент времени.
Вкачестве программного обеспечения верхнего уровня ИИС Salt использован высокоинтегрированный программныйкомплекс D LAB, обладающий эффективными средствами табличной играфической визуализации измерительной информации в реальном масштабе времени,а также обеспечивающий архивирование и предварительную обработку, задаваемуюодним из операторов системы.
2.ИИС ядерной реакторной установки
Система оперативно инаглядно представляет персоналу управления текущие параметры реакторнойустановки (группы взаимосвязанных параметров на мнемосхемах), расчетныехарактеристики и отчеты, а также накапливает, хранит и обрабатывает информациюпо эксплуатации установки за длительный срок.
Система,включающая 6 рабочих мест для оперативного и административного персонала,содержит:
— 112каналов измерения температуры с погрешностью не более 0,4%;
— 300каналов измерения постоянного напряжения (в диапазонах 0...5 или 0...10В) ипостоянного тока (в диапазоне 0...5 мА) с погрешностью не более 0,25%;
— 240бинарных каналов.
Алгоритмработы подсистем заключается в непрерывном циклическом опросе всех датчиков инакоплении данных в программных регистрах-аккумуляторах. Период опроса датчикованалоговых и дискретных сигналов не превышает 0,5 с, датчиков температуры — 2с; период обновления информации на экранных формах не более одной секунды.Период записи в архив составляет 0,5 с. Все измеренные и расчетные параметрыхранятся в ИИС на протяжении месяца, после чего переносятся в архив.
Верхнийуровень ИИС представлен серверами (основной и резервной станцией), с которымисвязаны индикаторные табло и рабочие места:
— оператора;
— старшего инженера управления реактором;
— начальника смены;
— технолога;
— главного инженера;
— поддержки архива.
Назначениеподсистем нижнего уровня — периодическое измерение выходных сигналов датчиков инормирующих преобразователей, накопление измерительной информации, ее первичнаяобработка и передача на верхний уровень системы. По типу источников входныхсигналов и диапазонам их измерения реализованы три подсистемы нижнего уровня:
— подсистема ввода дискретных сигналов от датчиков с выходом типа «сухойконтакт»;
— подсистема ввода аналоговых сигналов;
— подсистема ввода сигналов от датчиков температуры.
Контроллеры, находящиесяв подсистемах нижнего уровня, представляют собой IBM-совместимые компьютеры. Связь с серверами осуществляетсяпо последовательным интерфейсам RS-232C и RS-485, причем каждый контроллер по первому последовательномуканалу соединен с основной станцией, а по второму — с резервной станцией.Программное обеспечение контроллеров подсистем нижнего уровня разработано такимобразом, что накопленная и обработанная информация передается по томупоследовательному каналу, с которого приходит запрос на ее передачу. Этопозволяет без дополнительногооборудования поддерживать режим «горячего» резервирования серверов, то естьперенаправлять информацию серверу, находящемуся в «горячем» резерве, при выходеиз строя основной станции и наоборот.
3.Аэродромная метеорологическая ИИС «АМИИС-2000»
Системапредназначена для измерения основных метеорологических параметров атмосферы,формирования метеорологических сообщений, отображения, регистрации ираспространения метеорологической информации по каналам связи. Результатыизмерения основных параметров атмосферы в районе взлетно-посадочной полосыобслуживаемого аэродрома (атмосферного давления, температуры и влажностивоздуха, скорости и направления ветра, метеорологической дальности видимости,высоты облаков) передаются по каналам связи для обеспечения взлета и посадкивоздушных судов.
Измеряемыевеличины и диапазоны измерений:
— метеорологическая оптическая дальность (видимость) 20...6000 м;
— высота нижней границы облаков 15...300 м;
— мгновенная скорость ветра 0,4… .45 м/с;
— направление ветра 0...360°;
— атмосферное давление 500… 1100 гПа;
— температура воздуха -40… .60 °С;
— относительная влажность 0… .100%.
Болеемассовыми задачами являются измерения расхода энергоносителей и воды, длярешения которых используются различные СИ, в том числе и ИИС.
4.ИИС контроля и учета электрической энергии «Пирамида»
ИИСпредназначена для измерений и коммерческого (технического) учета электрическойэнергии и мощности, а также автоматизированного сбора, накопления, обработки,хранения и отображения информации об энергопотреблении. В частности, «Пирамида»предназначена для создания многоуровневых автоматизированных систем контроля иучета электроэнергии и мощности (АСКУЭ). Области применения — энергосистемы,электростанции, энергетические объекты, промышленные и приравненные к ним предприятия,мелкомоторные потребители, бытовые потребители и другие энергопотребляющие илиэнергопоставляющие предприятия и организации.
ИИС «Пирамида»представляет собой территориально распределенную гибкую систему переменнойструктуры, которая компонуется на объекте эксплуатации из серийно выпускаемыхразличными производителями технических средств. В ее состав входят:
— первичные измерительные преобразователи (измерительные трансформаторынапряжения и тока, ваттметры, счетчики электроэнергии и др.);
— устройства сбора и передачи данных (СИКОН СІ, СИКОН СЮ, СИКОН С60, СИКОН С50, СИКОН С70 и др.);
— контроллеры (ТС, СТТ80, RTU-325,ЭКОМ-3000, СПЕ542);
— устройства синхронизации времени;
— устройства связи (маршрутизаторы СИКОН СЗО, мультиплексоры, модемы различныхтипов);
— автоматизированные рабочие места на базе персональных компьютеров испециализированного программного обеспечения «Пирамида 2000».
5.ИИС «КРАСАР-99»
Предназначенадля учета расхода энергоносителей (газа, воды, пара, электроэнергии и т. п.) нагазораспределительных станциях, газораспределительных пунктах газопотребляющихпредприятий (ТЭЦ, котельных и пр.) как средство измерения при коммерческомучете расхода.
Формапредставления информации — мнемосхемы на экране дисплея с указанием текущих значенийинформации о результатах контроля, контроль нахождения измеряемых величин вдопускаемых пределах и инициативный выход на связь с контролируемыми объектамив аварийных ситуациях; воспроизведение сохраненной информации о контролируемыхпроцессах в виде таблиц и графиков; автоматическую регистрацию событий суказанием времени; представление информации о параметрах контролируемыхпроцессов в виде оперативных мнемосхем на экране дисплея с указанием текущихзначений информации.
Техническиехарактеристики:
— число контролируемых пунктов (КП) до 250;
— количество каналов по функциям на один КП: аналоговых датчиков телеизмерения до80, дискретных датчиков телесигнализации до 80, счетных импульсов телеизмеренийинтегральных до 16, сигналов телеуправления до 80, каналов последовательноговвода-вывода цифровых данных (RS-232)flo250;
— время опроса одного КП не более 5 с;
— погрешность измерения канала ±0,5… 1 %;
— канал связи: радиосвязь или выделенная физическая линия.
6.ИИС «ИП-256М»
Система предназначена дляизмерения параметров и расчета данных при энергетических и тяговых испытанияхтракторов и сельскохозяйственных машин. Она состоит из электронного блока склавиатурой, индикатором и разъемами, блока питания 220/12 В, кабеля питания отбортовой сети агрегата, кабеля связи с ПК и распределительного короба, кразъемам которого подключаются датчики. ИИС содержит:
— 3канала измерения температуры с диапазоном 0… 120 °С;
— 2тензометрических канала с диапазоном измерения ±15 мВ;
— 8дискретных каналов.
Вмомент включения системы происходит самодиагностика (тестирование)измерительных каналов (проверка функционирования измерительных блокованалоговых и температурных каналов, а также наличия подключенных температурныхдатчиков по каждому каналу) и установка питания З В на силоизмерительные датчики. Если самодиагностиказакончилась неудачей, то на экран выводится сообщение, какой канал не работает.Выполнив эти операции, ИИС выводит на дисплей сообщение об успешном окончаниисамодиагностики, количество замеров, записанных в энергонезависимую память ипредполагаемое количество замеров, которое еще можно записать (свободный объемпамяти). После этого можно перейти в режим главного меню, и выполнениевыбранной операции осуществляется с помощью клавиш на клавиатуре.
ИП-256Мобладает несколькими функциями, которые должны быть настроены до вхождения врабочий режим — установка даты, времени и калибровочных коэффициентов. Всефункции, связанные со сбором, обработкой и сохранением поступающей отизмерительных каналов информации, выполняются аппаратурой в автоматическомрежиме.
7.Автоматизированная ИИС для мониторинга зданий и сооружений
Предназначенадля контроля направлений и углов наклона строительных объектов и их элементов.Выполнена на основе индуктивных преобразователей перемещения и предназначенадля удаленного съема, обработки и передачи информации.
Техническиесредства, входящие в АИИС:
— до99 устройств измерения деформаций (универсальные индуктивные датчики);
— измеритель индуктивности (вторичный преобразователь);
— блок сбора и передачи информации;
— линии связи.
Чувствительностьизмерителя индуктивности — до 0,5мкГн при погрешности измерений во всемиспользуемом диапазоне не более 0,2%. При этом погрешность измерений смещенияне превышает 0,001 мм, а расчетная погрешность определения крена не превышает0,05%.
Информация передается посетям мобильной связи в виде SMSсообщений через Интернет на почтовый ящик электронной почты либо на любоймобильный телефон с последующей обработкой на ЭВМ. Для расчета и визуализациидеформаций контролируемых строительных объектов разработана компьютернаяпрограмма.
Системаработает в автоматическом режиме с возможностью программирования периода опросаи оснащена бесперебойным блоком включения.
Автоматическикаждые 12 часов производится проверка заряда аккумулятора мобильного телефона итестирование всей системы, контролируется также время суток и дата. Послеопроса датчиков (время опроса всех датчиков — 12 с) система переходит в режимэнергосбережения.
АИИСпредназначена для обеспечения безаварийного строительства, реконструкции иэксплуатации зданий и сооружений и применяется при решении следующих задач:
— обеспечение безопасного строительства, реконструкции и эксплуатации зданий исооружений;
— выявление источника замачивания грунтов оснований зданий;
— выполнение геотехнических работ, в том числе возведение высотных зданий вплотной городской застройке.
Использованиесистемы позволяет на ранней стадии обнаружить направление и величину смещениястроительного объекта в плоскости с точностью 0,001 мм и соответственную емувеличину крена. По полученным данным рассчитываются относительные осадкиобъектов за время наблюдений. Своевременное выяснение наиболее уязвимыхучастков конструкций зданий и сооружений позволит сократить затраты из-запринятия неверных решений по вопросам эксплуатации и финансирования ремонтныхработ на объекте. При этом возможен переход от стратегии «регламентных работ вопределенные временные интервалы» к «обслуживанию и ремонту объекта в зависимостиот его технического состояния», что позволит сэкономить материальные иэнергетические ресурсы в тех случаях, когда срок регламентных работ наступил, апоказания мониторинга говорят о хорошем техническом состоянии объекта.
8.ИИС для определения и тестирования параметров охлаждающей способностизакалочных сред
измерительныйтехника величина параметр
Применяется дляопределения теплофизических параметров жидкостей: масла, полимеров на воднойоснове, эмульсий и т. д. Может применяться в металлургии (при закалке),химическом производстве и в других отраслях, требующих контроля характеристикрабочих жидкостей. Характеристики охлаждения закаливающей среды могут менятьсявследствие термической деградации, многократного использования, загрязнения ит. д.
Дляопределения охлаждающих характеристик закалочных сред используется множествометодов. Наиболее распространенным является так называемый метод серебряногошара, используемого в качестве зонда, в центре которого находится датчик стермопарой. Зонд нагревается и закаливается в испытуемой закалочной среде.Измерительная система измеряет и регистрирует температуру и скорость изменениятемпературы зонда, задает и контролирует температуры муфельной печи,нагревающей испытательный зонд, и термостата с испытуемой охлаждающей жидкостью.Измерительная информация передается в ПК для последующей обработки, хранениярезультатов в виде базы данных и построения графиков зависимости температуры искорости изменения температуры от времени.
Системаимеет три канала ввода информации:
— канал измерения температуры зонда на основе платы ввода сигналов с термопарАРС1-3200-4;
— канал контроля температуры печи — встроенный терморегулятор и порт RS-232C;
— канал контроля температуры термостата — встроенный терморегулятор и порт RS-232C.
Дляобработки информации используется пакет Lab VIEW, что позволило сократить временные затраты наразработку и отладку программного обеспечения комплекса.
Автоматизацияпроцесса измерения позволяет многократно повторять рутинные испытания стребуемой точностью и минимальными трудозатратами оператора.
9.ИИС плавильного цеха
ДаннаяИИС по существу объединяет функции измерительной и управляющей систем. Объектомисследования является комплекс агрегатов, включающий в себя:
— электропечные агрегаты (печи закрытого типа РКЗ-33);
— станции газоочистки, состоящие из двух блоков, обеспечивающих двухступенчатуюочистку;
— станции отсоса чистого газа;
— гидросистемы электропечного агрегата.
ИИСпредназначена для непрерывного автоматизированного контроля и управлениягруппой рудно-термических печей, используемых для производства ферросплавовэлектродуговым способом. Основными целями ИИС являются:
— обеспечение продолжительной безаварийной работы технологического оборудования;
— контроль и отображение технологических параметров;
— управление комплексомтехнологического оборудования в автоматическом и ручном режимах.
Входе достижения этих целей ИИС выполняет следующие функции:
— сбор, нормализация, преобразование и обработка информации с датчиков аналоговыхсигналов (ток в диапазонах 0...5мА или 4...20 мА);
— сбор, нормализация, преобразование и обработка информации с датчиковтемпературы;
— сбор и обработка информации с дискретных датчиков;
— формирование импульсных и дискретных сигналов для управления исполнительнымимеханизмами;
— формированиеи индикация сигналов предупредительной и аварийной сигнализации;
— вычисление технологических параметров и расчеты управляющих воздействий всоответствии с алгоритмами регулирования и управления;
— автоматический контроль исправности датчиков, исполнительных механизмов и линийсвязи путем непосредственных измерений или по косвенным признакам;
— автоматизированный пуск, вывод на режим, поддержание рабочего режима и остановлюбого из исполнительных механизмов по выбору оператора;
— автоматическая блокировка соответствующих команд управления при выявлениидиагностируемых неисправностей соответствующих исполнительных механизмов,взаимных блокировок, а также при ошибочных действиях оператора;
— формирование команд управления на останов исполнительного механизма при выходепараметров его защиты за пределы аварийных значений;
— автоматическое поддержание с необходимой точностью заданных оператором значенийрегулируемых параметров;
— визуализация в режиме реального времени состояния агрегатов, вспомогательныхмеханизмов и устройств на экране монитора станции оператора в виде анимационныхмнемосхем;
— вывод значений технологических параметров на экран монитора в виде графиков,таблиц или текущих значений на соответствующих мнемосхемах;
— индикация сообщений о неисправности диагностируемых элементов и устройств(модулей, датчиков, исполнительных механизмов и др.).
ИИСявляется системой с открытой архитектурой и имеет возможность дальнейшегоразвития и подключения дополнительных микропроцессорных контроллеров, АРМ идругого оборудования. Поэтому число измерительных каналов жестко не оговорено.
Рассмотренные выше ИИСпредназначены для исследования технических объектов, технологических процессови окружающей среды. Наряду с этим все чаще становятся предметом автоматизированныхисследований и контроля биологические объекты. Несмотря на специфику этихобъектов, общий подход к построению ИИС для их исследования, как увидим из приводимыхниже примеров, не имеет принципиальных отличий.
10.ИИС контроля за состоянием особей рыб в условиях закрытого водоема
ДаннаяИИС позволяет исключить ручной труд и случаи травмирования рыб приисследовании. Входная информация представляет собой реальное видеоизображение,поступающее от видеокамеры, расположенной над бассейном. Далее изображениеподвергается обработке на ЭВМ. Целью обработки является определение общегочисла рыб и измерение их длины. При этом возникает ряд проблем:
— неравномерная освещенность бассейна, наличие в нем затененных областей, чтоусложняет процесс обработки;
— слияние изображений нескольких рыб в один объект, что вносит дополнительнуюпогрешность в определение количества рыб;
— расположение особей на разной глубине, что должно учитываться при измерении ихдлины.
Заложенныйв ИИС алгоритм обработки, позволяющий преодолеть эти трудности, включает всебя:
— модель погрешности измерений, учитывающую дискретность изображения и влияниепреломляющего слоя;
— алгоритмы выделения фонового изображения, на основе сглаживания и фильтрации сиспользованием преобразования Фурье;
— формирование бинаризованных изображений рыб;
— идентификацию эталонов длины и вертикали;
— вычисление длины особей;
— подсчет количества особей с учетом слившихся изображений отдельных особей;
— расчет погрешностей для каждого измерения.
ИИСобеспечивает приемлемую точность и уровень автоматизации. Получаемая информацияпригодна для пополнения базы данных предприятия, выращивающего ценные породырыб.
11.ИИС «Фитомониторинг»
Существует концепцияуправления вегетацией растений с использованием информации от постояннонаходящихся на вегетирующем растении миниатюрных датчиков. Такая методикаполучила название «фитомониторинг». В настоящее время разработаны и созданыподходящие типы датчиков для непрерывного мониторинга физиологических функцийрастений и соответствующие ИИС. В эти ИИС заложены методы интерпретации результатовмониторинга и алгоритмы диагностики состояния растения, необходимые дляфизиологических и биофизических исследований. Получаемые результаты могутиспользоваться для принятия технологических решений по управлению процессомвегетации. Номенклатура регистрируемых характеристик представляет собойкомпромисс между желанием получить как можно более полную информацию иреальными возможностями современной методики мониторинга. В ИИС измеряютсяследующие параметры среды:
— облученность;
— температура и влажность воздуха и корнеобитаемой среды (почвы, гидропонногонаполнителя).
Изфизиологических характеристик растения определяются наиболее информативные:
— температура листа;
— разность температур лист—воздух;
— водный поток в стебле или черешке листа, поток в плодоносе;
— изменения толщины стебля, черешка, листа, корня;
— размеры плода и динамика его роста.
Длядиагностики в системе фитомониторинга используются первичные, непосредственноизмеряемые характеристики собственно растения и окружающей среды, а такжевторичные характеристики, то есть величины, вычисленные из первичныххарактеристик по соответствующим формулам, которые можно трактовать какрезультаты косвенных измерений. Основной выходной информацией в фитомониторингеявляются: результаты анализа изменений во времени первичных характеристикрастений и результаты анализа корреляций этих характеристик между собой или спараметрами среды.
Прикладныехозяйственные задачи фитомониторинга состоят в диагностике текущего состояниярастений и выдаче информации в системы управления, а также в определениисвойств генотипа. Соответственно, областями применения этой методики являютсякак фундаментальные дисциплины (генетика, физиология и биофизика растений), таки прикладные (селекция и растениеводство в защищенном и открытом грунте).
12.ИИС в учебном процессе
В Киевскомгосударственном университете разработана и функционирует распределенная ИИС дляподдержки научно-образовательного процесса. Не вдаваясь в технические ипрограммные вопросы, отметим, что эта ИИС используется для обработкиэкспериментальных данных, получаемых студентами в ходе выполнения лабораторныхработ, курсового и дипломного проектирования.
Число аналогичныхпримеров может быть увеличено на порядки. Однако и из приведенных примеровможно сделать вывод, что ИИС используются в самых различных областях. При этом,несмотря на существенное различие ИО, все эти системы обладают рядом общихчерт, главной из которых является сбор, обработка, отображение и хранениебольших массивов измерительной информации. Следствием этого является схожестьструктур, обязательное использование ЭВМ и соответствующего ПМО.
Заключение
В работе рассмотреныпримеры измерительных информационных систем для исследования объектов различнойфизической природы.
Литература
1. Автоматизацияфизических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальныеприборы на основе Lab VIEW / под ред. П. А. Бутыркина. — М.:ДМК-Пресс, 2005.— 264 с.
2. Анисимов Б. В.,Голубкин В. Н. Аналоговые и гибридные вычислительные машины. — М.: Высшаяшкола, 1990., — 289 с.
3. Атамалян Э. Г. Приборыи методы измерения электрических величин. — М.: Дрофа, 2005. — 415 с.
4. Ацюковский В. А.Основы организации системы цифровых связей в сложныхинформационно-измерительных комплексах. — М.: Энергоатомиздат, 2001. — 97 с.
5. Барский А. Б. Нейронныесети. Распознавание, управление, принятие решений. — М.: Финансы и статистика,2004. — 176 с.
6. Батоврин В., Бессонов А.,Мошкин В. Lab VIEW: Практикум по электронике и микропроцессорнойтехнике. — М.: ДМК-Пресс, 2005 —182 с.
7. Вентцелъ Е. С, ОвчаровЛ. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. — М.: Высшая школа, 2007.— 491 с.
8. Волкова В. Н., ДенисовА. А. Теория систем. — М.: Высшая школа, 2006. — 511 с.
9. ГОСТ Р 8.596—2002.ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
10. ГОСТ 16263—70. ГСИ.Метрология. Термины и определения.
11. ГОСТ 26016—81. Единаясистема стандартов приборостроения. Интерфейсы, признаки классификации и общиетребования.
12. ГОСТ 8.437—81. ГСИ.Системы информационно-измерительные. Метрологическое обеспечение. Основныеположения.
13. Грановский В. А. Системнаяметрология: метрологические системы и метрология систем. — СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ«Электроприбор», 1999. — 360 с.
14. Гутников В. С. Интегральнаяэлектроника в измерительных устройствах. — Л., 1988. — 304 с.
15. Демидович В. П.,Марон И. А. Основы вычислительной математики. — М.: Наука, 1970. — 654 с.
16. Деч Р. Нелинейные преобразованияслучайных процессов. — М.: Советское радио, 1965. — 208 с.
17. Джексон Р. Г. Новейшиедатчики. — М.: Техносфера, 2007.— 384 с.
18. Измерениеэлектрических и неэлектрических величин / Н. Н. Ев-тихиев, Я. А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В. Н. Скуго-ров; под общ. ред. Н. Н. Евтихиева. — М.:Энергоатомиздат,1990. — 352 с.
19.Информационно-измерительная техника и технологии / В. И. Калашников, С. В.Нефедов, А. Б. Путилин и др.; под ред. Г. Г. Ра-неева. — М.: Высшая школа,2002. — 454 с.
20. Калабеков В. В. Цифровыеустройства и микропроцессорные системы. — М.: Радио и связь, 1997. — 336 с.
21. Карабутов Н. Н. Адаптивнаяидентификация систем. Информационный синтез. — М.: Едиториал УРСС, 2006. — 384с.
22. Киреев В. И.,Пантелеев А. В. Численные методы в примерах и задачах. — М.: Высшая школа,2008. — 480 с.
23. Корнеенко В. П. Методыоптимизации. — М.: Высшая школа, 2007. — 664 с.
24. Максимей И. В. Имитационноемоделирование на ЭВМ. — М.: Радио и связь, 1988. — 230 с.
25. Мезон С, Циммерман Г.Электронные цепи, сигналы и системы. — М.: Иностранная литература, 1963. — 594с.
26. Метрологическоеобеспечение измерительных информационных систем (теория, методология,организация) / Е. Т. Удовиченко, А. А. Брагин, А. Л. Семенюк и др. — М.:Издательство стандартов, 1991. — 192 с.
27. МИ 2438—97. ГСИ.Системы измерительные. Метрологическое обеспечение. Общие положения.
28. Мячев А. А., СтепановВ. Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы организации. — М.: Радио и связь,1991. — 320 с.
29. Новоселов О. Н.,Фомин А. Ф. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. — М.:Машиностроение,
1991. — 336 с.
30. Островский Ю. И. Голографияи ее применение. — М.: Наука, 1976. — 256 с.
31. Пантелеев А. В., ЛетоваТ. А. Методы оптимизации в примерах и задачах. — М.: Высшая школа, 2008. — 544с.
32. Потапов А. С. Распознаваниеобразов и машинное восприятие. — СПб.: Политехника, 2007. — 546 с.
33. Путилин А. Б. Вычислительнаятехника и программирование в измерительных системах. — М.: Дрофа, 2006. — 416с.
34. РМГ 29—99. Метрология. Основныетермины и определения.
35. Рубичев Н. А., ФрумкинВ. Д. Достоверность допускового контроля качества. — М.: Издательствостандартов, 1990. — 172 с.
36. Руководство повыражению неопределенности измерения / под ред. В. А. Слаева. — СПб.: ГП «ВНИИМим Д. И. Менделеева», 1999. — 126 с.
37. Самарский А. А., МихайловА. П. Математическое моделирование. — М.: Наука; Физматлит, 1997. — 428 с.
38. Советов Б. Я.,Цехановский В. В. Информационные технологии. — М.: Высшая школа, 2008. — 263 с.
39. Уайлд Д. Дж. Методыпоиска экстремума. — М.: Наука, 1967. — 268 с.
40. Ушаков И. А. Курстеории надежности систем. — М.: Дрофа, 2008. — 240 с.
41. Фомин Я. А. Теориявыбросов случайных процессов. — М.: Связь, 1980. — 216 с.
42. Фрайден Дж. Современныедатчики: справочник. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с.
43. Фрумкин В. Д.,Рубичев Н. А. Теория вероятностей и статистика в метрологии и измерительнойтехнике. — М.: Машиностроение, 1987— 168 с.
44. Хартман К. и др. Планированиеэксперимента в исследовании технологических процессов. — М.: Мир, 1977. — 562с.
45. Цапенко М. П. Измерительныеинформационные системы. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 357 с.
46. Чистяков В. П. Курс теориивероятностей .— М.: Дрофа, 2007. — 256 с.