云制造环境下工业机器人远程监控系统设计与实现

考虑到当前针对云制造监控系统的研究比较缺乏，以及已有远程监控系统可扩展性和灵活性不足等问题，以基于深度强化学习的工业机器人智能抓取为应用场景，设计和开发了一个基于微服务架构的面向云制造的远程监控系统，对监控系统进行了需求分析和系统设计，实现了对工业机器人智能抓取过程的远程监控。测试表明系统能够满足云制造中资源提供者、平台运营者和服务使用者三类用户对工业机器人的监控需求。     

分布式系统实时数据服务与发布系统设计

分布式系统(如工业监控系统)由多个分布的实时子系统组成,负责监控多种设备。本文根据企业CIMS信息集成等需求,提出了一种基于数据驱动的实时数据服务与发布系统结构。该系统实现了分布式系统实时数据的采集、处理、存储、主动发布的统一管理,采用数据服务的在线监督,将工控网络同管理网络分隔开,实现了数据的安全、动态发布。系统采用数据驱动的交换式组件结构,实现了数据处理组件化,系统结构灵活、扩展方便。     

基于虚拟现实的远程测控系统若干技术的研究

针对传统的组态软件只能实现二维(或伪三维)组态画面的现状,在自主研制的远程测控.平台上,进行了虚拟现实在基于Web的远程测控系统中的研究.创建了适用于工业远程监控领域的三维场景式界面,进而提出并实现了模糊速度控制算法和循环距离检测算法.然后采用ActiveX技术实现三维场景争组态软件的无缝链接和动态数据交换,构成基于虚拟现实的远程测控界面.实验运行与实际应用均表明了研究成果的有效性.     

远程引导应用及可靠性设计

WindowsNT利用“远程启动服务”提供工作站使用BootROM启动的功能 ,使得系统具有网络通信功能 ,为工业现场传输数据创造了条件。介绍了远程引导在工业现场数据采集中的应用 ,及长期运行中可能出现的问题 ,提出了修改网卡中BIOS的方法来实现系统的长期安全可靠运行 ,并应用于实际工程中。     

船舶远程操纵仿真系统的研究

模拟实船驾控台研制生成驾控台硬件系统,按实船遥控要求开发船舶航向与主机控制参数监控软件系统;为使岸站以及指挥船能实时观测遥控船运动情况,设计远程视频监控系统.最终实现一套船舶遥控驾驶操纵仿真系统,对仿真系统的结构及其所采用的关键技术进行分析,并介绍各子系统的相关原理及功能.     

基于NS2的无线传感器交通监控网络仿真

随着无线传感器网络技术不断发展,其应用日益广泛,智能交通便是其重要应用领域之一。针对高速公路交通监控的迫切需求,构建了基于无线传感器网络的高速公路智能交通监控系统。但该系统中一些重要参数及其性能在物理环境下往往难于测量和评估,为解决这一难题,建立了无线传感器交通监控网络仿真模型。此外,扩展了NS2功能,使其支持无线传感器网络仿真。并在该环境下对所建模型进行了验证,对其重要参数如网络节点能量消耗、网络密度、数据率等进行了仿真分析。从而实现了系统模型和参数的调整和优化,进一步验证了系统的可行性。     

硬件在环仿真试验台监控系统的设计与开发

针对基于xPC的硬件在环仿真系统,研究了Matlab GUI监控软件的相关开发技术,以解决时钟驱动模式下,数据更新速率慢、显示停顿的问题。在设计监控系统模块化方案的基础上,利用ActiveX控件技术建立虚拟仪表交互界面,提出S函数驱动GUI界面的实时显示方法,实现仿真数据的动态显示。试验台的使用表明,开发的监控系统具有良好的人机交互功能,对仿真数据的采集频率可达100Hz,虚拟仪表的更新速率超过20Hz,数据传输及显示过程耗时小于21毫秒,满足实时监控的要求。     

基于独立元分析的数据重构方法及应用

在工业系统采集数据的过程中，因为种种原因会发生数据遗失的现象。为了更好的对工业过程进行分析评估、优化及监控，往往需要重构遗失的数据。主元分析法（PCA）常用于重构遗失数据，但是由于PCA要求观测数据服从正态分布，而实际工业系统获得的数据往往很难满足条件。因此提出一种基于独立元分析（ICA）的数据重构方法。首先使用在正常运行情况下获得的原始数据建立ICA模型，然后利用相关的监控统计量规则来重构遗失的数据，最后通过在TE过程上的仿真应用，验证了该方法的可行性及与PCA相比较的优越性。     

C54X DSP 的HPI口与PC机并口的接口技术

介绍了TITMS320C5402DSP的主机接口(HPI)和PC机并行端口(parallelport)的硬件原理及操作时序,提出了通过DSP的HPI口与PC机并口进行连接通讯的设计方案。该方案充分利用了DSP的HPI接口功能,实现了PC机实时读写DSP任意片内存储器单元的数据。由HPI口的硬件特性自动协调读写访问冲突,实现了零软硬件开销访问DSP,同时在高级语言下完成了对DSP应用系统的在线监控,解决了DSP系统在线监控不便实现的困难。     

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。     

SBR过程自适应动态非线性MPCA建模及在线监视

污水处理SBR过程的在线性能监视对于提高排污质量和实现优化操作是至关重要的。针对SBR间歇过程缓慢时变、可变运行长度和非线性特点，采用双滑动窗口机制，提出多变量非线性自适应动态建模方法一可变长度的滑动窗口MPCA方法，解决常规MPCA在工业应用过程中存在的几个潜在问题：（1）建模数据样本不同步问题；（2）模型失配问题；（3）MPCA线性方法不能充分有效压缩和抽取非线性过程信息；（4）估计未来测量变量所引进的监视误差。所提方法成功应用在国际水协会提出的benchmark仿真试验平台。     

水声环境快速评估建模与仿真

提出了基于最优插值和经验正交函数的水声环境快速重构方法,利用海表遥感数据、实测片段数据以及历史数据,实现了海洋环境剖面的实时重构。针对不同海区的水声传播特点,建立了基于波束位移射线简正波、广义相积分简正波和抛物方程理论的水声环境传播仿真模型。根据声速剖面特征和水声传播计算结果,建立了环境特征参数评估模型,有效提取了实际应用需要的环境特征量。在此基础上,构建了水声环境快速评估仿真系统,与现有海洋环境同化预报模式的延时预报相比,该方法在区域战场环境的实时分析评估以及硬件配置要求方面具有明显优势。实验结果验证了系统的有效性。     

船舶机舱监测和报警系统的设计与实现

机舱检测和报警系统是现代化船舶自动化机舱的重要组成部分,针对国内部分船舶机舱检测和报警系统产品在功能和显示模式方面都无法完全满足自动化机舱发展的需要等缺点,采用了VC 可视化建模、数据库、网络等技术,设计和开发了船舶机舱监测和报警系统。该系统具有网络化和模块化结构,检测和报警采样点共735个,覆盖了机舱所有重要设备。为了简化系统结构和降低硬件成本,监测、报警、操作和控制功能全部由软件实现。仿真试验表明,系统的功能完善,显示模式多样化,有利于进行故障预测和诊断,也为船舶维修提供了较为充分的综合数据信息。该系统已经作为新一代大型船舶轮机模拟器的仿真子系统投入应用。     

Decentralized and overall condition monitoring system for large-scale mobile and complex equipment

It is an urgent project to realize online and overall condition monitoring and timely fault diagnosis for large-scale mobile and complex equipment. Moreover, most of the existing large-scale complex equipment has quite insufficient accessibility of examination, although it still has quite a long service life. The decentralized and overall condition monitoring, as a new concept, is proposed from the point of view of the whole system. A set of complex equipment is divided into several parts in terms of concrete equipment. Every part is processed via one detecting unit, and the main detecting unit is connected with other units. The management work and communications with the remote monitoring center have been taken on by it. Consequently, the difficulty of realizing a condition monitoring system and the complexity of processing information is reduced greatly. Furthermore, excellent maintainability of the condition monitoring system is obtained because of the modularization design. Through an application example, the design and realization of the decentralized and overall condition monitoring system is introduced specifically. Some advanced technologies, such as, micro control unit (MCU), advanced RISC machines (ARM), and control area network (CAN), have been adopted in the system. The system's applicability for the existing large-scale mobile and complex equipment is tested.     

基于UWB的工业控制系统的PA-MAC协议

由于UWB技术信道获取时间长,而在工业控制系统中短包通信较多,使得UWB应用到工业控制系统中性能严重下降。针对这一问题,在分析了CSMA/CA协议应用于基于UWB的工业控制系统中存在的问题的基础上,提出了基于UWB的工业控制系统专用的PA-MAC协议,设计了适应工业控制系统的缓存管理方法、包合并策略及合并包确认机制。通过建模仿真,分析了CSMA/CA协议和PA-MAC协议应用于基于UWB的工业控制系统中的相关指标,结果表明PA-MAC协议能够有效地提高时隙利用率,降低了平均时延。     

一种复杂装备远程监测与协作诊断系统框架

分析了装备保障过程中远程监测和网络协作故障诊断技术研究的必要性、意义和效益,提出了以公共对象请求代理体系结构(common object request broker architecture,CORBA)为基础的复杂装备网络化故障诊断体系的架构及其实现方案。系统采用现场总线技术组建测控子系统,实现了分布式监控;采用CORBA技术屏蔽了软硬件平台、数据库及网络协议上的异构性,并融入智能代理技术使之进一步具有监测诊断的智能性和自主性;采用KIF实现了知识的共享和重用;采用移动计算技术提高了计算效率。整个系统具有经济、开放、安全、可靠等特点。     

城市模拟驾驶系统的实现及其关键技术

武汉城市规划展览馆汽车模拟驾驶系统,是一个将娱乐活动和城市宣传融为一体的互动展览项目,让参观者通过在武汉城市三维立体景观中模拟驾驶感受城市建设新貌.论文给出了汽车模型、主机系统、显示系统、声音系统、远程控制系统、城市3D模型和驾驶仿真软件的设计与实现,阐述了系统开发过程中综合应用的一些关键技术,包括Billboard技术、交叉面技术,LeveIs OfDetail技术、场景中的运动模型、碰撞检测技术的应用,局域网远程唤醒技术.     

YFK-1仿真试验控制台的研究与开发

仿真试验控制装置是水下航行器控制系统半实物仿真中不可缺少的设备。论文以水下航行器半实物仿真系统为应用对象，以工业控制计算机和数据采集卡为硬件平台，采用LabVIEW开发工具，开发完成了YFK．1仿真试验控制台。该控制台接收来自ADI仿真计算机的仿真信号及外部设备驱动信号，采用A／D、D／A、TTL、光隔离、VMIC反射内存实时网络等接口，实现了多路模拟量、数字量的检测和显示。开发的系统具有控制、检测、监测和报警功能，且具有和高级语言C＋＋的接口，可以调用C＋＋的源程序，大大加强了仪器的灵活性。     

卫星点波束可移动天线地面应用软件设计

卫星点波束可移动天线以其结构简单,高精度等优点得到广泛应用,天线地面应用软件便是对其进行可视化监控而设计的。软件采用以状态变量为中心的设计思想及模块化的设计方法,用VC和OpenGL作为设计平台实现了两种工作模式：在线模式下,通过解算遥测数据,可视化监视天线状态,还可通过设置指向目标位置,直接构造指令并发送;离线模式下,可对天线理想运动进行功能性的验证及仿真。软件经过在卫星测试阶段的使用,性能指标满足应用要求。