系统设计论文精选(九篇)

第1篇：系统设计论文范文

关键词：健康监测监测系统监测项目桥梁

20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。

一、桥梁健康监测系统与理论发展简况

1．监测系统

80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）［2］、美国主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的GreatBeltEast悬索桥［3］、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge桥[5]。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，内地的上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等[6~8]。

从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，这些监测系统具有以下一些共同特点：

（1）通常测量结构各种响应的传感装置获取反映结构行为的各种记录；

（2）除监测结构本身的状态和行为以外，还强度对结构环境条件（如风、车辆荷载等）的监测和记录分析；同时，试图通过桥梁在正常车辆与风载下的动力响应来建立结构的"指纹"，并藉此开发实时的结构整体性与安全性评估技术；

（3）在通车运营后连续或间断地监测结构状态，力求获取的大桥结构信息连续而完整。某些桥梁监测传感器在桥梁施工阶段即开始工作并用于监控施工质量；

（4）监测系统具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现数据的网络共享。

这些特点使得大跨度桥梁健康监测区别于传统的桥梁检测过程。另外需要指出的是，桥梁健康监测的对象已不再局限于结构本身：一些重要辅助设施的工作状态也已纳入长期监测的范围（如斜拉索振动控制装置[4]等）。

2．理论研究

十多年来，桥梁健康监测理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。由于基于振动信息的整体性评估技术在航天、机械等领域的深入研究和运用，这类技术被用于土木结构中除无损检测技术以外的最重要的整体性评估方法并得到广泛的研究【1，7，9～11】。人们致力于基于振动测量值的整体性评估方法研究的另一个原因是，结构振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境振动法获得，因此这一方法具有实时监测的潜力。

结构整体性评估方法可以归结为模式识别法、系统识别法以及神经网络方法三大类【1】。结构模态参数常被用作结构的指纹特征，也是系统识别方法和神经网络法的主要输入信息。另外，基于结构应变模态、应变曲率以及其他静力响应的评估方法也在不同程度上显示了各自的检伤能力[10]。然而，尽管某些整体性评估技术已在一些简单结构上有成功的例子，但还不能可靠地应用于复杂结构。阻碍这一技术进入实用的原因主要包括：①结构与环境中的不确定性和非结构因素影响；②测量信息不完备；③测量精度不足和测量信号噪声；④桥梁结构赘余度大并且测量信号对结构局部损伤不敏感。

另外，从评估方法上，目前对大跨度桥梁的安全评估基本上仍然沿袭常规中小桥梁的定级评估方法，是一种主要围绕结构的外观状态和正常使用性能进行的定性、粗浅的安全评价。

二、桥梁健康监测新概念

桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护潍修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控：

·桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；

·桥梁重要非结构构件（加支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；

·结构构件耐久性；

·大桥所处环境条件；等等。

与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。

然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其动力安全性。然而，结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型，并且分析时常以很多假定条件为前提。在进行风洞或振动台试验时对大桥的风环境和地面运动的模拟也可能与真实桥位的环境不全相符。因此，通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定具有重要的意义。事实上，国外一些重要桥梁在建立健康监测系统时都强调利用监测信息验证结构的设计。

桥梁健康监测信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得以改进；并且，对桥梁在各种交通条件和自然环境下的真实行为的理解以及对环境荷载的合理建模是将来实现桥?quot;虚拟设计"的基础。

还应看到，桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的"现场实验室"。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究。同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结构现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用性也需要现场试验与调查。

综上所述，大型桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测加结构评估新技术，而是被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。

三、健康监测系统设计

1．监测系统设计准则

两座大型桥梁健康监测系统的测点布置情况可以看出，两个监测系统的监测项目与规模存在很大差异。这种差异除了桥型和桥位环境因素外，主要是因为对各监测系统的投资额和（或）建立各个系统的目的（或者说是对系统的功能要求）不同。因此，桥梁监测系统的设计实际上有意或无意地遵循着某些准则。

显然，监测系统的设计应该首先考虑建立该系统的目的和功能。上节所述的桥梁健康监测三方面的意义也正是桥梁健康监测的目的和功能所在。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的目的可以是桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定。另外，监测系统中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度。因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的监测系统的前提。

根据功能要求和成本一效益分析可以将监测项目和测点数设计到所需的范围，可以最优化地选择并安装系统硬件设施。因此，功能要求和效益-成本分析是设计桥梁健康监测系统的两大准则。

2．监测项目

不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度桥梁监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的，个别也兼顾结构设计验证甚至部分监测项目以桥梁问题的研究为目的[5]。文献［12］通过对国内多座运营中的斜拉桥进行大量病害调查与检测分析，提出了用于斜拉桥状态监控与评估的颇具代表性的监测项目。

如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所须要的信息。因此，对于大跨度余支承桥梁，须要较多的传感器布置于桥塔、加劲梁以及缆索/拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。另外，在支座、挡块以及某些连结部位须安设传感器拾取反映其传力、约束状况等的信息。

目前，某些监测系统以开发结构整体性与安全性评估技术为目的之一。结合桥梁问题研究的监测系统虽不多见，但有些系统也有监测项目是专为研究服务的。与理论研究相关的监测项目可以根据待研究问题的性质来确定。从目前桥梁工程的发展状况看，以下几方面的问题可以借助桥梁健康监测进行深入研究或论证。

·抗风方面：包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。

·抗震方面：包括研究各种场地地面运动的空间与时间变化、土-结构相互作用、行波效应、多点激励对结构响应的影响等。通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测建立恢复力模型对桥梁的抗震分析具有重要的意义。

·结构整体行为方面：包括研究结构在强风、强地面运动下的非线性特性，桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态（内力分布、变形）的影响等。这对于发展基于监测数据的整体性评估方法非常重要。

·结构局部问题：例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其他疲劳问题，结合梁结合面（包括剪力键）的破坏机制，等等。索支承桥梁缆（拉）索和吊杆的振动与减振、局部损伤机制等也值得进一步观察研究。

·耐久性问题：桥梁结构中的耐久性问题尚有许多问题须要深入研究。缆（拉）索与吊杆的腐蚀、锈蚀问题尤须重视。

·基础：大直径桩的采用也带来一些设计问题，直接套用原先用于中等直径桩的计算方法不很合理。借助大型桥梁监测系统调查大直径桩的变形规律、研究桩的承载力问题，也是设计部门的需要。

四、小结

（1）桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。同时，大型桥梁结构健康监测对于验证与改进结构设计理论与方法、开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题具有重要意义。因此，健康监测为桥梁工程的发展开辟了新的空间。

（2）大型桥梁健康监测三方面的意义反映了从事桥梁维护管理、设计咨询和理论研究不同领域人员所关注的问题。监测系统的设计应以功能要求和效益－成本分析为基本准则。此外，监测系统的设计应该通过布点优化分析，并且考虑到系统实施中的非常重要的通信问题。

第2篇：系统设计论文范文

根据系统的总体设计，应由系统主登录页面，包括管理员、教员、考生均可从此页面登录，采用密码认证方式，系统根据选取的登录页面登录至管理、考试、查询等功能页面。考生输入验证信息登录后，选择考试科目，考试级别，即可进行相应试题生成并进行培训考试，考生交卷后，系统进行自动判断并显示分数，若含有主观题，则需要教员登录进行人工判卷，最终考生的考试记录和分数将存入数据库。

1.1各功能分解设计

（1）data.asp。Data.asp文件主要实现数据库的连接功能。可方便其他功能页面连接数据库时引用。

（2）default.asp。该页面为系统的首页，提供系统入口。在此页面可实现用户的登录和注册引导。利用表单域获取用户输入的验证信息，提交给处理页面进行处理，反馈结果，并连接至相关页面。

（3）register.asp。该页面实现用户注册功能，用户填写所需的注册信息，该页面进行预处理，检测数据库用户表中是否有冲突信息，若无冲突信息则写入数据库用户表，有冲突则提示用户冲突项，更正后重新执行注册代码。

（4）select.asp。该页面实现用户登陆考试系统后进行考试科目的选择，考生信息的核对，提供信息给考试页面生成试题。

（5）test.asp。该页面为考试页面，实现条件实现随机试题的生成，并对培训考试时间进行提示，在预设时间点对考生给予时间提醒。该页面使用Randomize产生0-1间的随机数，用于控制系统对试题的随机选择。考试结果页面，考试结束后若仅有主观题，则系统自行进行判卷，反馈考试结果，并对考试记录和分数进行入库操作。

1.2关键算法介绍

系统设计过程中有三处关键算法。第一个是如何实现在随机选题。随机选题使用常用的rnd()函数，在使用该函数前需使用Randomize产生随机因子。第二个是保证随机选题不重复。为解决该问题，设计使用在题目表中开一列ifselect字段来标识是否已经进行过该题的选取，若为0则表明为选取，代码选择该题，若为1，则跳过。再每次生成考卷后都将ifselect赋值为0，以便下一用户选题。第三个是如何将test.asp中所有试题ID号传到result.asp中。因为试题数是变值，用一般的使用变量方式行不通。可采用将id号以逗号分隔存在字符串变量中，然后到result.asp页面中用split（）函数拆开存放到数组中的办法进行解决。

2结论

第3篇：系统设计论文范文

自动调焦系统利用精密线绕电位器检测准直镜的位置，由电位器的中心抽头取出的电压、温度采样值和接收的主控计算机距离信息送DSP进行运算，得出误差电压值。如果误差电压不等于零，DSP送出驱动脉冲，经功率模块放大驱动步进电机转动，通过机械传动带动准直镜移动，同时也带动检测电位器的转轴向减小误差电压的方向旋转，直至误差趋近于零，系统处于平衡状态，以达到最佳的成像效果。

2系统设计

2．1DSP模块

采用DSP(TMS320F2812)作为自动调焦系统核心。TMS320F2812是TI公司针对数字控制领域而推出的，具有控制精度高、速度快、使用灵活以及集成度高等优点，已广泛应用于工业自动化、光学网络以及自动化控制等领域。TMS320F2812的CPU运行速率可以达到150MIPS，数据总线为32位，内部集成乘法累加器，指令采用流水线处理，使得数据处理的能力大大增强;同时在片内还集成了128KB×16位的Flash存储器和18KB×16位的SARAM存储器。针对数字控制领域，还集成了两个事件管理器(可以发送12路PWM信号)，为电机及功率变换控制提供了良好的控制功能，还兼有死区控制功能。本系统并没有使用TMS320F2812全部外设接口，而只是使用其中的一小部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可编程逻辑器件(FPGA)，使得DSP的硬件电路设计非常简单。将DSP的数据总线、地址总线、读写控制线以及中断信号线都引入到FP-GA中，根据特定的要求，在FPGA内完成时序和逻辑设计，如为TL16C654、AD7864提供地址选通信号等。由于电机的信号线、限位开关线数量很多，需要本系统的I/O口的数量较多，还需要在FPGA内完成扩展I/O口的功能。

2．2FPGA模块

选用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作为整个系统的时序和逻辑控制核心，EP1C12Q240C8提供12060个逻辑单元(LE)和173个I/O口，可以内嵌4K的RAM。采用模块化的设计思想，对FPGA设计进行模块分解，FPGA需要扩展I/O口的功能，产生PWM调宽波信号，还需要为TL16C654和AD7864提供片选和读写信号等。TL16C654地址译码模块:在FPGA内部，针对DSP的读写以及地址信号进行译码，为TL16C654提供读写信号以及片选等信号。AD7864地址译码模块:对DSP的地址信号进行译码，为AD7864提供读写、片选以及通道选择等信号。在设计FPGA时，采用VHDL开发语言，在Quar-tusII环境下开发程序。根据FPGA的设计框图，在设计程序时采用模块化的设计思想。每个模块都独立设计(即每个模块都是一个文件)，最后建立一个顶层文件，将各个模块有机地联结起来。

2．3串行收发模块

自动调焦系统与主控计算机通信时，必须要提供串行通信接口，这里采用TL16C654完成并行数据和串行数据之间的转换。控制器在与其他分系统进行串行通信时，由TMS320F2812作为控制核心，间接控制TL16C654串行发送或接收。FPGA是DSP和TL16C654之间通信的桥梁，为TL16C654提供片选和读写信号。当TL16C654的接收FIFO满等情况发生时，会产生中断信号，FPGA对TL16C654的中断信号组进行处理，然后向DSP发送中断信号，并协助DSP得到TL16C654发出中断的通道号。TL16C654在发送或接收数据时，可以采用中断或查询的工作方式。在控制器与外部进行串行通信时，TL16C654在接收时采用中断方式，发送时采用查询方式。

2．4模拟量采集模块及数字温度传感器

模拟量采集选用美国模拟器件公司生产的AD7864模数转换芯片，分辨率为12位，可实现4通道同时采样。数字温度传感器采用型号DS18B20，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现双向通信，测量范围:－55℃～+125℃，分辨率0．5℃。

2．5电机驱动器及执行电机

步进电机驱动采用UP－4HB01B步进驱动芯片。它把FPGA发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，FPGA每发一个脉冲信号，驱动器就使步进电机旋转一步距角，步进电机转速与脉冲信号频率成正比。该驱动芯片适用于四相六出头混合式步进电机，单极恒压驱动，四相八拍励磁方式。执行电机选用常州微特电机厂生产的混合式步进机，型号为42BYG015，电机为混合式四相步进电机，按四相八拍方式工作，步距角为0．9°。

3结论

第4篇：系统设计论文范文

1.1夏季除湿工况新风阀开度确定

夏季除湿工况，从节能角度，在保持最低换风次数要求的前提下，使新风阀处于最小开度。根据我国暖通空调规范规定：对于室温允许±1.0℃波动范围的空调区域，换气次数应大于或等于5次/时（最小送风量）。保证最低换气次数，回风阀最小开度计算：为获取新风量数值，在新风直管段设置风速检测口，日常运行时封堵，检测时插入风速仪测量新风风速。参数定义：空调控制区域容积-VN空调新风量-Qx新风管截面积-Sx新风管测得风速-则新风量Qx=SxVx,欲使室内换风次数每小时达到5次，须满足：Vx=。通过调整新风阀开度，使风速vx满足上式要求，确认并记录该风速下的新风阀开度。为满足空调节能运行要求，夏季除湿阶段，新风阀可保持这一开度值，定期测试风速，实施新风阀开度值修正。

1.2温、湿度分控模式

在夏季降温除湿工况时，将原有温、湿度联合控制程序调整为温、湿度独立分控程序，即根据室内回风含湿量(通过回风温湿度计算转化得出)与室内设定工况含湿量之间的差值，或根据新风湿度的变化跟踪室内设定工况湿度通过PI调节，来控制主表冷器（除湿通道）的阀门开度；根据室内回风温度与室内设定温度之间的差值，来控制副表冷器（降温通道）的阀门开度。过渡季，仍按原变新风比或全新风运行，只是需要增加旁通新风阀的开关控制，具体逻辑是当室外工况进入过渡季、新风除湿电动冷水阀关闭，旁通新风阀应同时打开。当室外处于夏季除湿工况时、新风除湿电动冷水阀开度不为零，旁通新风阀应处于关闭状态。过渡季对新风量的调节仍由原新风、回风调节阀负责。

2、常规控制与双通道温湿度独立控制热力工况对比分析

2.1参数定义

G1－新风量N－室内设定点G2－回风量W－夏季室外状态点G－总风量（G1+G2）C－混风状态点i－焓值L－机器露点Q－冷量消耗O－夏季送风状态点

2.2常规空调系统在夏季除湿工况下的再热分析

2.2.1常规夏季除湿空气热湿处理过程卷烟厂空调系统为卷烟生产工艺提供高精度的室内温湿度环境，系统一般都配有表冷、加热、加湿等多种热湿处理手段。常规空调系统夏季热湿处理过程为：新回风混合后，经表冷器降温除湿，再经加热器再热，达到送风状态点后向室内送风。其对应的空气处理过程焓湿图表述常规空调系统在夏季除湿工况下的空气处理过程焓湿图。

2.2.2常规表冷处理冷量消耗计算1）混风状态点（C）焓值计算：根据：，得出：iC=iN+（iW-iN）2）冷量（Q）消耗计算：Q=（G1+G2）（iC-iL）=（G1+G2）（iN-iO）室内负荷+（G1+G2）（iO-iL）再热负荷+G1（iW-iN）新风负荷。

2.3双通道温湿度独立处理方案的节能分析

2.3.1双通道除湿工况空气热湿处理过程根据上文所述，空调系统双通道温湿度独立处理过程概括为：新风（或与部分回风混合）经主表冷器降温除湿，回风经副表冷器干冷却后，新回风进一步混合，达到送风状态点后向室内送风。

2.3.2温湿度分控冷量消耗：1）混风状态点（C）焓值计算根据：=得出：iC=iN-(iN-iL)2）冷量（Q）消耗计算：Q=G1（iW-iL）+（G1+G2）（iC-iO）=（G1+G2）（iN-iO）室内负荷+G1（iW-iN）新风负荷温湿度分控冷量消耗与常规处理冷量消耗比较，常规夏季除湿空气热湿处理过程中（G1+G2）（iO-iL）再热负荷部分已消除。

3、结论

第5篇：系统设计论文范文

信号系统包括地面系统与车载系统，车载设备是以一个安全计算机扩展开的，而地面系统则包含多个基于安全计算机的设备，系统功能多，结构复杂，具备典型性．因此，本文以CTCS－3地面信号系统安全计算机平台简化方案为例．该方案的硬件平台也可以较少修改移植于车载信号系统．

1．1信号系统实施方案基于分布式原则，将CTCS－3级信号系统分为核心主机部分和远程外设（车载设备也作为远程外设）部分，如图1所示．①核心主机部分基于核心主机型配置的安全计算机平台实现，放置于目前信号机械室内，支持目前无线闭塞中心（RBC）、临时限速服务器（TSRS）、计算机联锁（CBI）和列车运行控制中心（TCC）的核心控制逻辑，以及与临时限速服务器（TSRS）、计算机联锁（CBI）相适应的人机界面（DMI）的功能．②远程外设部分基于远程外设型配置的安全计算机平台实现，尽量靠近现场控制对象，确保远程外设和现场控制对象之间的硬连线尽可能缩短．远程外设支持计算机联锁通用数字量输入或输出功能；轨道电路通用数字量输入或输出功能，智能输入或智能输出功能；轨旁电子单元（LEU）通用数字量输入或输出功能，智能输入或智能输出功能。

1．2系统的具体实现针对列控系统这样的安全苛求系统，提高可靠性和安全性的最直接办法就是采用硬件冗余结构，但这样会加大共因失效的概率．因此，为了降低整个冗余结构的失效率，应遵循差异性结构的设计原则，在物理、功能及流程三方面，保证各通道、模块之间或系统功能之间存在充分独立性．本设计采用硬件／软件差异性设计原则．通过硬件上选择不同处理器架构，同时选择不同的操作系统、不同的编译器、不同的编程语言及开发环境，从而降低共因失效．改进的安全计算机平台基于2乘2取2结构，如图2所示．图2主要分为3个部分：逻辑处理单元（LogiProcessingUnit，LPU），外部设备管理单元（Pe－ripheralManagementUnit，PMU），容错和安全管理单元（FaultTolerantandSafetyManagement，FTSM）［6－7］．其中，逻辑处理单元由2组共4个LPU构成，每2个LPU构成1组2取2结构的一系，两系构成2乘2取2结构．每一系2个LPU一个基于X86架构，另一个基于PowerPC架构．容错和安全管理单元由2个或多个FTSM构成，在满足安全性的前提下，优先选择2个FTSM的方案，即2取2（1－out－of－2，1oo2）结构的FTSM方案，2个FTSM一个基于ARM架构使用C语言实现，另一个FPGA使用VeriLogHDL实现．外部设备管理单元由2组共4个PMU构成，每2个PMU构成1组2取2结构的一系，两系构成热备（2乘）2取2冗余结构或并行2取2冗余结构．每一系的2个PMU一个基于X86架构，另一个基于PowerPC架构．根据上述信号系统的功能分析，通用安全计算机平台应可以配置成核心主机型配置、远程外设型配置两种形式，见图3和图4．典型的核心主机型配置包括逻辑处理单元、外部设备管理单元、容错和安全管理单元3个部分及安全通信内网VCIN．典型的远程外设型配置时，包括外部设备管理单元、容错和安全管理单元两个部分及安全通信内网VCIN。

2安全计算机平台软件结构改进

由于列控系统采用不同软件来实现不同的功能，要将几台设备完成的功能集成到一台设备，在时间上和内存上需要对各任务进行隔离，使得同一时间只有特定的任务在特定的内存中运行．这样在逻辑上没有破坏现有控制系统的结构，只是在硬件上运行于一台计算机中，能够在完成规定功能的基础上减少硬件的投资并提高了安全性．本文采用时空隔离的方法来实现通用型安全计算机平台软件的集成，并且基于实时操作系统来开发，在便于维护的同时还可以提高软件的可靠性和稳定性．1）时间隔离方面，采用了两级调度结构，如图5所示．底层使用时间片隔离的方法使子系统间不能相互干扰；上层在子系统内部使用实时调度算法以提高系统的效率．测量时间并计算参数时需要使用松弛迭代的路径测试方法，并利用VxWorks操作系统提供的时间功能．2）空间隔离方面，也采用了两级调度结构，如图6所示．底层使用MMU的功能对各子系统设置独立的地址空间，使得子系统间不能相互干扰；上层在子系统内部使用改进的动态内存分配算法best－fit，大块内存和小块内存的分配方式不同，以提高系统的效率并减少碎片化。在内存管理上，采用两级内存管理来提高内存的使用效率和管理的实时性．子系统内部采用改进的大小内存块的best－fit算法进行动态内存管理，保证了内存分配的实时性和低碎片性．在子系统间采用基于MMU的页内存管理方式，保证了实时性和隔离性．

3安全计算机平台实验验证

3．1硬件结构验证

3．1．1安全性指标计算本文采用挪威工业科技研究院（SINTEF）开发的PDS（基于计算机的安全系统）方法对改进的硬件结构安全性指标进行计算，该方法遵循IEC61508标准体系的相关规定和结论．计算过程在本文中不再赘述，详细步骤可参见文献［9］．量化指标用每小时危险失效的平均频率（AverageFrequencyofaDangerousFailurePerHour，PFH）来表示．PFHSYS表示系统每小时危险失效的平均频率，其中有6项参数是未定的：诊断覆盖率DC，冗余结构修正因子CMooN（M－out－of－N，表示“N取M”；M≤N，均为自然数），失效率λ（FTSM单板的失效率为λFTSM），远程外设配置个数i，功能测试时间间隔τ，共因失效因子β．其中共因失效因子β根据计算，在本文中取1％．为了简化并考虑到经济效益，FTSM冗余结构采用loo2．而远程外设配置个数与实际应用相关，不能通过技术等手段限制．PFHSYS是通过计算共同提供安全功能的所有子系统的危险失效概率，并把这些值相加．用PFHL、PFHP、PFHR分别表示逻辑子系统、外设管理子系统及远程外设的每小时危险失效的平均频率，相加得出下式。

3．1．2硬件结构实验验证图8硬件实验平台Fig．8Hardwareexperimentplatform在实验室以核心主机的安全计算机平台为架构搭建的测试平台，采用COTS的硬件和软件资源．搭建一系1oo2结构逻辑处理单元和一系1oo2结构的外部设备管理单元，以及1个1oo2结构的FTSM如图8所示．搭建安全计算机硬件测试平台，先进行逻辑处理单元和FTSM的功能的测试，然后进行外部设备管理单元的安全通信功能测试．1）内部安全通信功能实验．具体实验方法是两台PU机向ARM、FPGA发送测试数据，通过PU机观察ARM、FPGA返回的数据．以验证PU机、ARM、FPGA的之间安全通信帧结构的具体功能．如图9所示，实验返回了两组数，通过地址标识判断，FPGA的返回数据为：00000b0d0000aaaa99dadf6bdc757674．ARM的返回数据为：00000b0e0000aaaa00c466f2c19247e4．前2字节为序列号，接着2字节为地址标识，接着4字节为数据位，最后8字节为通过计算前面8字节数据所得64位CRC检验码．这两组校验码均与通过Mi－crosoftVisualC＋＋6．0计算的结果相一致．由序列号的定义、地址标识的定义和CRC检验码计算结果可知，ARM、FPGA返回的数据正确．本次实验验证了ARM板、FPGA板的序列号生成功能、地址标识功能、CRC检验编码功能的正确性．2）容错和安全管理实验．FTSM的工作流程是：首先通过内网与2台PU机连接，FTSM上电启动后等待PU1、PU2两台PU机的数据．然后对接受到的2台PU机数据进行数据解帧，CRC校验检查、地址标检查、两机数据时序约束、两机数据比较、序列号检查等数据正确性检查．最后对上述结果进行组帧输出．下面进行FTSM的功能实验：具体实验方法是PU1、PU2分别在下述6种情况下向FP－GA、ARM发送测试数据，在PU1、PU2上观察FP－GA、ARM的返回数据，以验证1oo2结构FTSM的功能，实验结果如表1所示．表1中，实验3与实验2共同验证了比较检查功能和CRC校验功能可以对正确与错误的输入做出相应的输出；实验4与实验2共同验证了目标地址标识检查功能和CRC校验功能可以对正确与错误的输入做出相应的输出；实验6与实验1共同验证了FPGA、ARM之间能正确通信，以及2取2结构正确性；实验5验证了时序约束功能．3）外部设备管理单元安全通信实验．为保证外部设备管理单元的通信安全，对通信的数据采用监听诊断，引入SPAN（SwitchedPortAnalyzer，交换端口分析仪）技术，通过实验测试，验证该技术既可以实现对数据监听，又能应用到外部设备管理单元．实验包括在Catalyst2950交换机中，实现第三方设备监控通信，以及自身设备监控通信，如图10所示．第三方监控通信是A计算机向C计算机发送，在B计算机上，使用抓包获取数据，能够获取源端口发往目标端口的镜像数据．通过SPAN镜像的数据与A发往C的数据一致，达到实验预期效果，说明B计算机能监控A与C之间的通信，实现B计算机监督A计算机输入输出的功能．自身设备监控通信是使带入口通信转发功能的目标端口对应B计算机向源端口对应C计算机发送数据．在带入口通信转发功能的目标端口，抓包能够获取B发往C的数据．说明了目标端口既可以实现实数的输入转发，又可以实现对源端口的监控．

3．2软件集成验证

为了验证提出的软件改进，在CTCS－3列控系统中选取RBC，TCC，TSRS进行集成．其中RBC由3个任务组成：列车注册、列车注销和MA生成；TCC有一个任务：发送调度信息．TSRS由两个任务组成：临时限速提示激活和重复提示．软件的时间参数（总周期和各子系统隔离时间）和空间参数（各子系统隔离内存大小）的确定方法如下．

3．2．1时空参数的确定时间参数有两个，即分配给每个子系统的隔离时间和每个程序执行所需时间，隔离时间可以通过执行所需时间计算出来，而执行所需时间可利用软件测试的方法和VxWorks的实时性来确定．因此，计算出RBC、TCC及TSRS的一个周期内分配的时间分别为220ms，44ms，44ms．空间参数利用VxWorks集成开发环境Work－Bench的memoryanalyzer工具，可知每个子系统的最大内存使用情况．再根据以下内存分配算法进行放大：1）已知任务内存集合｛Mi｜1≤i≤m｝为任务正常运行时所需要的内存大小．2）令ΔM＝min｛Mi｜1≤i≤m｝．3）以ΔM为基准对内存集｛Mi｜1≤i≤m｝进行归一化处理，任务τi的内存Mi进行归一化处理后的结果是ni．定义处理后的结果为｛ni｜1≤i≤m｝．4）计算｛ni＋ni＋1｜1≤i≤m，令nm＋1＝n1｝，取最大值N＝max｛ni＋ni＋1｝．5）计算出所需内存的总大小为L＝ΔM×N，划分成N个ΔM大小的内存块．这样计算可得所需全部内存为60KB．从时间和空间两方面都知道具体分配参数后，就可以编程实现．

3．2．2编程实现所采用的软件平台为VxWorks－cert，之后模拟RBC，TCC，TSRS的功能，并通过编程予以实现，观察各子系统状态如图11所示。图11中图（a）～（d）表示正常情况下各子系统运行；图11（e）表示在TSRS程序中任意行加入一个比较长的延时，使在分配的时间内不能完成功能．TSRS无法在分配时间内完成，没有发送OK返回值，RBC、TCC没有检验到OK返回值，输出错误信息．图11（f）表示在TSRS任意程序中任意行加入比较大的内存分配，使得分配给它的内存不够使用．而由于内存出错，TSRS无法完成任务，均输出错误信息．实验结果说明了通过编程实现RBC、TCC及TSRS的功能的可行性，达到了将几台列控系统设备的软件功能进行集成的预期目的．该设计首先确定程序的最坏执行时间，然后计算出总周期和各子系统的隔离时间，最后按照所需内存安排静态内存分配．图11也证明了这种方法能够保证程序在时间和空间的确定性，使其具有良好的安全性．

4结论

第6篇：系统设计论文范文

【关键词】物流产业统计指标体系框架设计

物流业已成为国际经济体系的重要组成部分。现代物流是经济全球化的产物，也是推动经济全球化的重要服务业。近年来，世界现代物流业呈稳步增长态势，欧洲、美国、日本成为当前全球范围内的重要物流基地。中国物流业起步较晚，但是随着国民经济的飞速发展，物流业保持较快增长速度。2009年3月9日，中国物流与采购联合会的《2008年全国物流运行情况通报》显示:2008年，全国社会物流总额89.9万亿元，同比增长19.5%，增加值为19965亿元，同比增长15.4%。现代物流业的快速增长是和国家继续加强和改善物流业的宏观调控政策密切相关，要想切实实现物流业的快速平稳快速发展，就必须对我国物流业发展的总体情况有比较清楚的了解；要制定一套科学有效的宏观调控手段，就必须对整个产业的本底资料进行科学、持续的统计与整理，对整个产业的现状、发展趋势和市场需求状况以及社会的认知程度等有明确的了解。本研究旨在以运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送和信息处理等基本功能为主线，结合绿色物流的理念，合理分类，构建科学的统计指标体系框架，为准确和全面地反映物流业对国民经济的贡献，规范物流产业的管理和宏观调控，促进物流产业发展提供重要的借鉴意义。

一、物流产业统计指标现状

1.1物流产业统计分类情况

当前，关于物流产业的分类主要体现在国家统计局新修订的《国民经济行业分类》(GB/T4754-2002)中。在国民经济行业分类中，物流业属于生产业，其绝大部分统计数据都分散在第三产业的各个行业当中。关于国民经济行业分类中与物流业有关的产业涉及到铁路运输业、道路运输业、水上运输业、航空运输业、管道运输业、装卸搬运和其他运输服务、仓储业、邮政业、批发零售餐饮业的连锁配送企业、商务服务业中的包装服务、物流咨询服务和物流广告服务、制造业中的流通加工、信息传输、计算机服务和软件业中的物流信息业和物流电信服务、金融业中的物流金融服务和物流保险服务。其中，批发业、零售业、餐饮业中只有连锁配送企业属于物流产业。流通加工业属于生产活动，无法作为一个独立的行业从制造业中细分出来，统计数据的取得具有相当难度。

1.2物流产业统计指标情况

关于物流产业统计的指标，目前国内外专门对物流业发展情况作宏观研究的比较多，然而系统进行现代物流统计指标体系进行研究的成果比较少。但是在现实中，由于长期以来，物流业一直处于为各行业服务的地位，统计数据分散在各行业的统计中，加上统计操作中的实际困难，至今尚缺少全面系统地进行物流业的统计工作，现行的物流业的统计指标主要体现在两个方面:

第一方面是指在第三产业的各行业的统计指标中有所反映。包括九个大类指标:一是社会物流总费用，具体包括运输费用、保管费用和管理费用；二是物流业增加值，具体包括交通运输业增加值、仓储业增加值、贸易业增加值、配送、加工、包装业增加值、邮政业增加值；三是社会物流总额，具体包括农产品物流总额、工业品物流总额、进口货物物流总额、再生资源物流总额、单位与居民物品物流总额；四是货运总量，具体包括铁路货运总量、公路货运总量、水运货运总量、民航货运总量；五是货运周转量，具体包括铁路周转量、公路周转量、水运周转量、民航周转量；六是规模以上港口货物吞吐量；七是港口集装箱吞吐量；八是物流相关行业固定资产投资，具体包括交通运输业固定资产投资、仓储业固定资产投资、贸易业固定资产投资、配送、加工、包装业固定资产投资、邮政业固定资产投资；九是企业物流的基本情况指标，具体包括物流费用率、运输费用占物流费用比例、仓储费用占物流费用比例、管理费用占物流费用比例、利息费用占物流费用比例、包装费用占物流费用比例。

第二方面是指在物流业管理工作实际中反映。这方面主要体现在物流业管理的相关文件和规章制度中。在这其中设计的指标基本是为管理工作的需要设置的，大多都是反映基本情况的一些指标，主要有物流企业的数量、社会物流总额、各行业的增加值等。这些指标多是零散的，为每一次具体的管理工作需要而临时设置的，并未系统持续的统计运用。

二、框架设计的思路

在物流产业形态中，其核心和基础是物流业的服务功能。因此，在设计物流产业指标体系框架中，以物流业的功能为基础，以运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送和信息处理等为主线形成整个物流产业的指标体系框架。对物流产业而言，按照国民经济统计指标类别和物流产业的特殊性，在每个功能的阶段设置实物量指标、价值量指标、经济指标、科技指标、社会指标和绿色指标等6个类别的指标。

三、框架的具体构成

依据上述设计原则和思路，进行物流产业统计指标体系框架的具体设计。在具体设计过程中，产业分类是基础，指标体系是在分类的基础上形成的，因此首先设计物流产业统计分类体系框架，然后在分类的基础上形成整个产业的统计指标体系框架。

3.1物流产业统计分类框架

统计分类是根据统计研究的任务和对象的特点，按照某种分类标志，将统计整体分为若干组成部分。物流产业是一个复杂的为其他产业提供服务的综合体。因此，为了系统、全面反映物流产业的发展状况，对整个产业进行分类是进行相关统计工作的基础。物流产业分类体系，是指遵循国民经济行业分类的基本原则和方法，结合物流产业发展的现实和特殊性，以物流产业活动为基础，以物流产业提供的功能为主线进行整个产业构成的行业分类。具体而言，物流产业可分为交通运输业、仓储业、包装业、装卸搬运业、流通加工业、配送业和信息处理服务业等7个大类。

3.2物流产业统计指标体系框架

物流产业的统计指标体系是反映物流业发展情况的指示器。通过一定的指标来描述和反映物流产业发展情况的数量特征。依照上述设计思路和产业分类的结果，物流产业统计指标体系框架具体为一个由3个层次构成的指标体系群。

第一层次是物流具体产业统计指标体系。依照物流产业分类的结果，在上述设计思路的基础上进行细化，以物流产业活动为基础，以物流服务功能为主线，构建交通运输业、仓储业、包装业、装卸搬运业、流通加工业、配送业和信息处理服务业等各具体产业的统计指标。这是一个全面、详细反映物流活动各具体行业的基本现状的统计指标体系，形成整个物流产业统计的基础指标。

第二个层次是归属于部门统计的简要指标体系。在第一个层次所设计的各具体产业统计指标的基础上进行综合，设计出反映物流产业各活动过程的简要统计指标体系，纳入到相应的部门统计中进行统计。例如，归属交通运输部门管理的物流活动统计纳入交通运输统计中；归属铁道部门的纳入铁道部门统计中等等，以部门统计的形式反映整个物流产业的基本概况。

第三个层次反映物流产业的关键指标体系。在简要统计体系的基础上，按照国家统计体系的相关法律和制度，提出纳入国民经济统计体系的关键指标体系。这一指标体系是对整个物流统计指标体系的高度综合，通过关键的几个指标来反映物流产业活动的主要阶段中每一个阶段的总体情况。关键指标按照物流活动的阶段设计，每一个阶段具体包括核心指标和辅助指标两个部分。在此基础上提出反映全产业的综合指标和支撑指标。

四、结论

目前关于物流统计指标体系的问题探讨了很久，但是将物流产业整体作为一个大的产业进行统计指标体系设计，目前尚不多见。从物流产业管理的角度和整个国民经济各行业的关联发展来看，进行物流产业的统计研究又是一项刻不容缓的工作。本研究将物流产业作为一个整体，分析探讨了进行物流产业统计研究的重要现实意义和当前我国物流产业统计指标的整体情况。在此基础上提出了物流产业统计指标体系的设计思路和包括物流产业的具体产业统计指标体系、物流产业的简要指标体系、物流产业的关键指标体系等3个层次的指标体系群的指标体系构成框架。这为今后进一步开展这一领域的研究提供一个平台和基础，同时也为物流产业相关管理部门进行统计工作提供了一个框架和思路。

参考文献

[1]2008年全国物流运行情况通[J]，2009年3月10日.

[2]李卫东，刘延平.我国物流产业统计指标体系基本框架研究[J].生产力研究，2007，[6]:18-19.

[3]刘延平，李卫东.物流统计学[M].清华大学出版社，北京，2006.

[4]孙敏炜，邵建利.建立现代物流统计指标体系的研究[J].商业流通，2007，20:17-19.

第7篇：系统设计论文范文

1.1城市色彩的调查与采样

城市色彩设计，首先要进行城市的色彩采样调查．设计者以数字测色仪、色卡和传统的色彩调查手段，对城市的传统建筑、现代建筑、桥梁、街道、家居环境、自然环境、景观、照明与装饰灯光等进行调查分析，确定城市自然、人文色彩中的主色和辅色，从而建立起城市地方性色彩谱系、形成该城市的城市色彩数据库．

1.2凝聚城市标志色，归纳城市色彩谱系

城市色彩可以涵盖、表达城市文化，也可以符号化表现城市形象．因此，通过分析城市总体色彩环境，结合城市性质特征，凝聚城市标志色，是借助色彩语言，概括表现城市形象的重要内容［8］．城市标志色确定后，还须分析和归纳城市的总体色彩谱系．它包括主辅色谱和点缀色谱，这些辅色、点缀色的色彩之间形成相对协调的色彩关系，由此构成城市色彩的总体倾向．

1.3确定城市的功能区表识系统色彩

结合城市色彩片区和色彩空间分布结构，划定城市色彩控制范围与层面，选择城市重要功能区、景观区和重点项目周边地区，编制色彩规划，提供推荐色谱与配色方案．色彩控制的主要内容有建筑色彩、建筑群体色彩、空间节点色彩和空间廊道色彩等．

2传统色彩系统与城市色彩设计

我国的城市色彩设计，采用的是传统减色体系的色彩理论，以颜料色彩为主要色彩媒介，虽然现在很多设计师使用计算机进行辅助色彩设计，但色彩理论和色彩方法并没有随之更新，其本质还是典型的传统减色体系的色彩．

2.1减色系统的理论及构成

传统减色系统形成于20世纪初前后，常见的有孟塞尔的色彩系统、日本实用色彩坐标系统、瑞典自然色彩系统和中国颜色系统等［5］．目前，我国城市色彩设计大都采用孟塞尔色彩系统．从色彩的媒介来看，传统色彩系统以颜料、涂料和染料等色料为基础，其色彩域较窄．它的色彩理论和设计方法源于减色系统的色彩原理，其本质是“反射光”的色彩［9］．减色系统色彩混合最显著的特点，就是颜色混合的次数越多，色彩就越灰暗、越浑浊，呈减色状态．

2.2减色系统用于城市色彩的弊端

归纳迄今为止我国的城市色彩设计，会发现一个普遍存在的严重问题，即采用传统减色系统表达的城市色彩，只能停留在简单的色相描述阶段．如红色调、黄色调、绿色调，或黄灰色、蓝灰色、橙灰色等．黄灰调不是一种颜色的意思，是一定明度、纯度范围内的系列色彩［10］．至于“一定”到什么程度?这些系列色彩在色彩域中占有多大比例?如何在设计中科学掌握它们的明度和纯度范围?这些设计中不可回避的问题，在现成的城市色彩设计理论和方法中都无法找到答案．这就使目前的城市色彩设计陷入一种不可操控的、主要靠设计者个人经验和主观感觉的感性化设计之中．事实上，这些被忽略的系列色彩就是色彩中的复色，它们在色彩域中占据90%，是城市色彩设计中不可或缺的主角．如果我们不从理论和方法上解决这90%复色的出路，城市色彩设计就难以立足．传统色彩是基于绘画颜料、打印彩墨和建筑涂料等物质的减色系统色彩，其理论框架、色彩原理、色彩生成与色彩设计方法较适应传统的图纸设计．它与“数字城市”计算机模拟的城市仿真和虚拟空间大相径庭，不能直接以“数字城市”相一致的色彩体系和色彩语言对城市中的区域、景观、街道、建筑等进行准确表达和科学描述，难以在观念、技术和方法上与“数字城市”相对接．城市色彩的主要颜色由广大复色为主的颜色构成，蕴含了丰富的人文、历史和情感因素．目前只有日本实用色彩坐标系统能对其作色彩心理的表述．但如果生搬硬套于中国的城市色彩，会在心理、情感和文化上与中国现实相去甚远．

2.3当下城市色彩设计方法的缺陷

传统的城市色彩设计方法比较简单，它主要是把采集到的城市自然色彩、历史色彩和当代人工色彩，通过设计者以定性研究为主的思维进行归纳和处理，形成一套模板式的“主辅色谱”和“点缀色谱”［10］，然后施加到当代的城市和建筑上去．这容易造成两方面不足:第一，现代城市色彩变成了历史上地域性城市色彩的再现或是历史城市与当下城市色彩的综合与妥协，如果当下的城市色彩应用出现偏差，就会误导新的城市色彩规划;第二，如果要想创新城市历史色彩和当前城市以外的新色彩，在理论上处于一种无指向的状态，只能靠设计者个人的经验积累、模糊感觉和主观揣测．这样，城市色彩主要只能沉浸于历史文脉和现状中，难以在传承中发展．例如，深圳的城市基础是具有1600多年历史的宝安古城，“小渔村”是它建市前最显著的特色之一，而深圳城市建设30多年来最大的失误，是把一座原本依海而建的古城，建成了一座失去海滨特色的内陆城市，城市色彩毫无特色．如果仅仅延续宝安古城和“小渔村”的色彩文脉，就会丢失它“改革开放前沿”、“高新技术城市”等时代属性;如果延续30多年来扭曲的内陆城市形象，就回到了千城一面的老路上，使城市色彩设计失去城市特色和现实意义．城市色彩设计除了从历史、文脉和地理中寻找色彩元素外，在很大程度上取决于它今天的城市文化和城市定位．这就使得靠传统减色系统支撑的城市色彩理论和设计方法捉襟见肘．

3城市色彩设计的数字色彩系统

3.1加色系统的色彩理论

加色系统是以光学色彩为基础的色彩系统，也是发射光的色彩系统．人们通常把红(R)、绿(G)、蓝(B)3种颜色定为三基色(或称三原色)［11］．光学色彩的混色系统，它成熟的理论体系建立于20世纪30年代．1931年，国际照明委员会(CommissionInternationaledeL''''Eclairage，CIE)以CIE-RGB光谱三刺激值为基础，统一了“标准色度观察者光谱三刺激值”，确立了CIE1931-xyz系统，称之为“xyz国际坐标制”，从而奠定了现代色度学的基础．由x、y和z三基色作轴的xyz锥形空间是一个三维的颜色空间，包含了所有的可见光色(图1)．这个三维的颜色空间从原点o开始延伸第1象限(正的1/8空间)，并以平滑曲线作为这个锥形的端面．从原点作射线贯穿这个锥体，射线上的任意两点表示的彩色光都具有相同的彩度和纯度，仅亮度不同［9］．每条从原点出发的射线与此平面的相交点就代表了其色度值———色相与纯度．把这个平面投影到(x，y)平面，投影后在(x，y)平面上得到的马蹄形区域就是CIE色度图，即目前国际通用的“CIE1931x、y色度图”，简称“CIE色度图”．CIE色彩是计算机图形学的颜色基础．

3.2数字色彩系统的构成

数字色彩系统由相关的计算机色彩模型构成．计算机色彩成像的原理和其内部色彩的物理性质决定了它是一种光学色彩．经过半个世纪的发展，数字色彩自成体系，形成了独特的风格．红、绿和蓝分别是常见光的3种原色，在计算机图形学中成为“三基色”．RGB色彩模型是数字色彩最典型的色彩模型．RGB色彩模型采用三维笛卡儿直角坐标系描述，它是一个加色模型，模型中的各种颜色都是由红、绿、蓝三基色以不同的比例相加混合而成.3.2.2CMY色彩青(C)、品红(M)和黄(Y)分别是色料的3种原色，是打印机等硬拷贝设备使用的标准色彩，它们与红(R)、绿(R)和蓝(B)3种基色形成色相上的补色关系．CMY色彩模型也用三维笛卡儿直角坐标系描述，它是一个减色模型，模型中的各种颜色都是由青、品红和黄3种原色以不同的比例相加混合而成.3.2.3HSV色彩HSV是计算机颜色的模型之一，因为它用色彩的直观属性来描述颜色，它的3个颜色参数H、S和V正好对应色彩主观属性的色相、饱和度及明度，所以也称为用户(设计师)直观的色彩模型．HSV色彩模型是一个倒立的六棱锥(图4)．顶面是一个正六边形，H方向表示色相的变化，从0°～360°是可见光的全部色谱．六边形的6个角分别代表红、黄、绿、青、蓝和品红6个颜色的位置．S的值由0～1变化，越接近六边形外框，颜色的饱和度越高，处于六边形中心的颜色饱和度为零，V的顶端是白色［14］．

4数字色彩的情感与意象

4.1数字色彩的意象分布

数字色彩的意象分布在一个动态的三维空间中x坐标表示色彩的饱和度变化，它主要体现色彩的“软-硬”意象;y坐标表示色彩的明度变化，它主要体现色彩的“轻-重”意象;旋转坐标表示色彩的色相变化，它主要体现色彩的“冷-暖”意象．由此形成了数字色彩三维意象表达的基本构架．

4.2数字色彩的意象表达

数字色彩系统的城市色彩，能负载中国文化的色彩意象．它由HSV色立体横截面的色相和纵截面的饱和度与明度2个维度综合构成，可以借助数字色系5级配色表(图6)来实现［14］．由于色彩语义集的多维空间结构，使每个基础色彩样本的边界变得模糊不清，数据库中语义集之间的色彩不可能全部形成规律性的量级关系，这使色彩语义与色彩视觉呈现出非线性状态．4.2.1纯色系色调包含的色彩意象纯色调色彩具有艳丽、华美、生动、活跃、兴奋、激情等色彩意象;中纯调色彩具有鲜明、青春、欢快、健美、爽朗、甜蜜、新鲜的色彩意象，它是典型的女性化的颜色;低纯调色彩具有清朗、欢愉、简洁、妩媚的色彩意象;淡色调色彩具有明媚、清澈、淡雅、轻柔、透明的色彩意象．4.2.2浊(灰)色系色调包含的色彩意象明灰调色彩具有温柔、轻盈、柔弱、悠闲、文雅、浪漫等色彩意象;中灰调色彩具有中庸、宁静、质朴、稳定等色彩意象;暗灰调色彩具有朦胧、消极、单薄、含蓄、神秘等色彩意象．4.2.3暗色系色调包含的色彩意象微暗调色彩具有成熟、干练、智慧、倔强、严谨、充实等色彩意象;中暗调色彩具有稳重、刚毅、质朴、坚强、沉着、高尚等色彩意象，是典型的男性化的颜色;深暗调色彩具有深沉、冷酷、庄严、威严、保守等色彩意象［9］．

5城市数字色彩系统设计主要特点

5.1给数字色彩赋予中国文化的色彩意象

通过研究，我们把中国人色彩意象进行数字化，把“色彩的性格”、“色彩的情绪”、“色彩的气质”、“色彩的联想”等方面的意象色彩与数字色系五级配色表中的数字色彩建立对应的联系．这样，就可以将采集到的城市文脉的色彩样本，特别是广大的复色，赋予中国文化的色彩意象，让城市色彩设计有据可依．

5.2将90%的复色纳入色彩设计范围

根据数字色彩新的设计方法，把数字色系5级配色表中的纯色系色调、浊(灰)色系色调和暗色系色调3大组包含的10个色调全部纳入量化的数字色彩设计中．这样既解决了传统减色系统色彩设计在方法论上排斥90%复色的缺陷，还可以给这些被传统城市色彩设计抛弃的颜色建立起与色彩意象之间的对应联系，给文脉以外的色彩找到科学的配置途径和设计方法，让理性的数字色彩与感性意象色彩结合起来，增强了城市色彩设计的科学性和可靠性．

5.3实现色彩设计与LED光建筑、数字城市的无缝对接

发光二极管(lightingemittingdiode，LED)照明光建筑是现代城市建筑新的发展方向，它使用预先编程的计算机软件对建筑外观的LED灯进行控制，这些LED灯的亮度和颜色可按照设计师的意图进行调节，产生各种奇妙的动态图形效果．由于数字色彩与LED都是发射光的颜色，不需要经过由颜料色彩到灯光色彩的二次转换，可让发射光的色彩设计直接融入到建筑环境之中去．数字城市(digitalcity)是综合运用空间信息、虚拟现实与多媒体、计算机网络等技术，将城市的地理资源、生态环境、人文社会、经济发展和居民日常生活等信息进行数字化、网络化，建立能够有效获取、分类存储、科学分析和集成应用的海量数据库，并可直接用于城市规划、建设、管理的综合服务系统［15］．数字城市的设计离不开城市仿真-虚拟现实等技术及其视觉再现，数字色彩的理论与方法，可直接用于数字城市的表达，并把城市规划与城市色彩设计融为一体．

6基于数字色彩的城市色彩设计方法

传统减色系统理论支配下的城市色彩设计，难以把从城市采集到的具有文脉的复彩样本赋予中国文化的色彩意象，不能用科学的方法创造延续历史的现代色彩，更难让城市色彩进入数字城市的规划与设计中，它已经不能满足今天社会发展的需求．因此，探讨基于数字色彩系统的城市色彩设计，已经变得越来越重要．

6.1以HSV色彩六棱锥横截面为主的色彩设计

在HSV色彩模型中，六棱椎顶面的正六边形，是一个饱和度最高的有彩色系的色相环．以色相为主的配色，是以HSV六棱椎顶色相面六边形内的各种色彩展开的一系列配色，它突出色彩的色相因素，淡化色彩的明度和饱和度因素．这个来自六边形色相环的色相配色共分为两大类，一是色相的对比:①邻近色的弱对比配色;②类似色的中度对比配色;③对比色的较强对比配色;④互补色的强对比配色．二是主色调的搭配，它可分为红、橙、黄、绿、青、蓝和紫等各种主色调．它们在量化的同时能赋予这些色彩的意象内涵［9］．

6.2以HSV色彩六棱锥纵截面为主的色彩设计

把HSV色彩六棱椎纵向剖开，可得到一个等腰直角三角形，取其中靠右边的一个直角三角形，分别把两个直角腰上的色彩分成5个等级，就构成了数字色系5级配色表的基本构架．直角三角形的水平方向显示颜色的饱和度变化，垂直方向显示颜色的明度变化，它们都把饱和度和明度均分为5个等级．这个色表由3组代表不同性质的色调组成:第1组是纯色系色调，包含纯色调(1)、中纯色调(2)、低纯色调(3)、浅色调(4);第2组是浊(灰)色系色调，包含明灰色调(5)、中灰色调(6)、暗灰色调(7);第3组是暗色系色调，包含微暗色调(8)、中暗色调(9)、深暗色调(10)．如果把这个直角三角形延色相旋转360°，可以得到HSV色彩域中的全部原色、间色和复色．按照数字色系5级配色表，可以用量化的方法在10个色调的区域之间进行1∶1、1∶2和1∶3的色彩搭配，得到120种基本的搭配方案;若改变这些搭配的顺序和颜色比例，又会丛生出更多的配色方案．这种数字色彩的设计方法既简便明了，又花样繁多，是传统减色系统设计方法所无法比拟的［16］．

6.3综合复杂的数字色彩设计

在实际的城市色彩设计中，除了不同色相的配色、主色调的配色和以明度、饱和度为主的10种色调相互搭配之外，会经常面对复杂多变的配色，涉及到色相、明度和饱和度的灵活运用．这就要求我们必须保持清醒的头脑，先在横截面上考虑主调色的色相，再在纵截面上考虑不同明度与饱和度的色调;把横截面色相的主调色意象与纵截面色调的复色意象相互融合，特别要关注城市文脉以外的颜色与城市定位之间的意象匹配，遴选出适合表达城市内涵的色彩组合．城市色彩设计除了原色、间色和广大复色外，还涉及到无彩色系的黑、白和灰颜色．这类颜色只有明度一种属性，没有色相和饱和度(色相与饱和度都为零)．因此，它们极容易跟有彩色系的颜色相互搭配，只要明度应用得当，几乎与任何颜色相配都是和谐的．我国江南民居的黑瓦、白墙就是无彩色系搭配的典范．也正因为无彩色系颜色在色彩设计中的保险系数最大，它在城市色彩设计中被广泛采用，尤其深受追求简约风格的建筑师的喜爱．有彩色系与无彩色系色彩的融合设计，正在成为城市色彩设计新的趋势．

6.4城市数字色彩设计实践

基于数字色彩系统的城市色彩设计，虽然目前还没有整座城市的成功案例，但它在城市街区的设计中，实现了全新的数字色彩设计．例如，某个城市所辖的一个独立街区是土家族历史文化名胜，它的城市街区色彩规划采取了不同于传统减色系统的设计路径．首先，对城市文脉及色彩要素进行探源和剖析．土家族地区古代属于“五溪”，传统色彩具有“五色斑斓”和“忌白不忌黑”的特色，色彩意向为:原始、清幽．它的文脉色彩可归纳为:黑、朱砂、草绿、藤黄、花青．城市传统色彩的调查与采样显示，原生色彩主要为:墨灰系列、黄褐系列、深蓝-灰蓝系列．其次，分析城市的定位和发展．这座城市是少数民族聚居地，支柱产业是农业和旅游业，城市发展方向为少数民族文化旅游．通过一系列的推导与论证，最后我们在城市街区的新主色相上选择了青灰系列(5～7)、朱砂(6～8)、藤黄(5～6);宾色选择了墨灰(25%～75%)、黄褐系列(6～9)、深蓝(1～2);点缀色选择了绿色系列(2～4)．在色调上根据HSV色彩六棱锥的10个色调，对城市街区的色彩设计上选择了以8(微暗调)+6(中灰调)+5(明灰调)为主的色调处理方法．形成了以传统文脉色彩为主，兼顾现代城市特色的城市街区色彩方案．新的数字色彩系统的城市色彩设计，在方法论上克服了传统减色体统对色彩规划中使用最多的广大复色的无理论指向，能较大程度地消除规划中的主观臆断，使色彩设计趋于科学和规范．

7结语

第8篇：系统设计论文范文

关键词：毕业设计；大学生毕业论文；在线选题系统

中图分类号：TP393 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）05-0084-05

大学生毕业论文在线选题系统是一个用于高校师生在线选择论文题目的互动平台，是集导师上传题目、学生在线选题、导师审核操作等功能于一身的专业平台。通过计算机与网络技术，可实现师生在线互动选题，进行实时交流，不仅能够省去以往通过电话、电子邮件进行沟通的环节，还能及时查看到选题过程中的数据，比如各导师的专业方向介绍、历年毕业生论文题目、导师可接纳的学生人数、学生自己的选题是否通过导师审核等信息。选题效率得到明显提高，并且随着毕业生人数的增多、时间的推移，选题系统的研发成本也会明显降低。

一、系统功能特点

目前，大多高校的毕业论文选题还只是停留在传统的纸质、电话、邮件沟通阶段，相对于某个专业来说，当年的毕业生不是很多，且毕业论文选题时间较短，因此相应的计算机辅助软件较少。每年的同一时段都要进行相同的操作过程，笔者认为有必要研发配套的系统来完成此项工作。

1.采用身份验证的方式设计

该系统内的某些特定功能只限部分相关人员可以操作，操作人员按照功能、方法进行分类，分为系统管理员、教学秘书、导师、学生四类（如图1所示）。以系统管理员为例，其可以修改系统配置选项（比如设定系统的开启时间在每年的10月份，关闭时间在每年的11月份）、添加学院（该系统以学校为对象搭建平台，可应用于校内各学院的所有专业，因此需要批量添加学院、教学秘书）、公告（向系统中的其他成员公告，比如通知教学秘书开始安排今年的论文选题工作）。系统内的所有成员都必须通过登录验证（输入各自的账号、密码）才能获得相应的权限，使用部分功能，而一旦退出系统，则需重新进行登录验证操作。身份验证机制不仅可以很好地区分该系统内的各类成员身份，还设置了加密机制，保障系统的安全，防止黑客或无关人员随意篡改系统内的信息。

2.消息、邮件、短信通知功能

系统内的各类成员需要相互发送消息来及时完成相应的操作，节省等待时间，因此采用系统公告/消息、电子邮件、手机短信通知。系统管理员向教学秘书公告，通知其添加本学院的所有专业、导师、学生。教学秘书向导师发送电子邮件，通知其修改密码、填写个人简介、上报题目。随后向学生发送短信，通知开始预选题操作。待导师审核学生的选题后，系统会即时向学生发送消息。

3.智能排序、推送功能

本系统对论文题目有排序功能，将导师和学生比较关心的题目，按照点击的热度降序显示，同时根据热度值分配红、绿、灰三种权重等级，统计各导师上报题目的权重比例，以便引起各导师的注意，学生也可以直接根据热度值看到本专业当年较为关注的研究方向。

学生在首次登录后，填写自己的专业爱好，系统根据其浏览过的题目自动为其分配高粘度关键词。这样系统便会根据学生的喜好、粘度关键词，为其推送相关的题目，以便减少学生在海量题目中搜索的盲目性，节省大量时间。

二、系统各成员的功能

1.系统管理员

系统管理员可以使用的功能模块包括系统配置、学院管理、教学秘书管理、公告管理四大模块（如图2所示），在系统中参与的程度少，但要完成基础性的关键任务，否则系统无法正常运行。

在每年的固定时间（比如10月份）系统管理员可以开启系统入口，开始当年的毕业生论文选题任务。同时可能需要修改部分配置参数，比如允许学生从海量选题中最多挑选几项（1或3条题目）、系统关闭时间（等）。

在系统开启之前，最好先添加该所高校的各个学院的名称、编号，也可在往年已有学院列表的基础上，进行修改、删除。然后再为各学院分配学院管理员（通常由教学秘书充当该角色），分配初始密码，通过线下联系通知各学院的教学秘书及时登录系统，开始毕业生论文选题的准备工作。

2.教学秘书

教学秘书在各学院的日常工作学习中起非常重要的作用，在该系统中，为了辅助导师和学生顺利完成选题任务同样要完成大量的工作，按照功能模块划分为个人中心、专业管理、导师管理、学生管理、配置管理、公告管理六个模块（如图3所示）。

首先各学院的教学秘书在接到学校系统管理员的任务通知（电话、手机短信、微信、OA等），便要充当起本选题系统中学院管理员的角色。先要严格添加本学院各专业的名称、编号，然后添加各专业相关导师的姓名、编号、联系方式，并设置各导师可以接收的学生人数，最后要对应添加另一个主体，即学生，因为学生人数可能较多，需要批量导入。待完成这一系列任务以后，分别开启导师入口、学生入口，让导师和学生登录系统修改个人密码、联系方式，导师上传题目，学生选题。当完成一系列动作后，就可以通过系统公告的方式通知学院的毕业生和导师。

3.导师

导师的功能模块包括个人中心、题目管理、学生选题审核管理三个模块（如图4所示）。

导师接到教学秘书的通知，获取到账号、密码后，就可登录选题系统。为了安全，先要进入个人中心，修改自己的密码，然后修改专业名称、研究方向、导师简介，以便学生选到一个跟自己兴趣特长更接近的导师。导师最主要的工作就是上报今年的题目以供学生选择，若题目较多，可以采用批量导入的方式。导师拥有查看全体毕业生信息的权限，在了解学生的信息以后，可以审核或者拒绝学生对导师本人的选题操作。同时根据毕业生所选题目的统计，了解到今年的题目流行程度，并及时调整选题库。当导师接收并审核通过的学生人数达到教学秘书设定的上限时，要么自己手动锁定状态，或者删除个别学生选题操作；要么联系教学秘书扩充自己可接收人数的上限，这样选题系统的灵活性就会更高，导师超过24小时未锁定，系统会自动锁定，以便让学生选择其他未锁定的导师，达到资源平衡。

4.学生

学生的功能模块包括个人中心、选题管理两个模块（如图5所示）。

各班班长收到教学秘书的通知，获取到全班学生的账号、密码，通知全体毕业生及时登录选题系统，进入个人中心修改密码，然后修改自己的专业特长、个人简介，以便导师从众多接收到的学生中选择自己。

学生可以查询并浏览历年的选题情况，比如题目、作者、是否已发表、发表时间，并可下载历年的论文，进行参考。也可下载今年所有备选题目名称列表，以便有足够时间去图书馆、网络上查阅相关资料，了解感兴趣的选题的研究方向，选题是否适合自己等等。

考虑好后，尽快登录系统，可以从所有题目中选择一项或几项（不超过系统管理员设置的上限，如3条）自己感兴趣的题目，也可以筛选出某个比较感兴趣的导师所上传的题目，从中选择。还可在选定导师的情况下，自拟题目，等待该导师修改并审核通过。

当选题操作被审核通过，或者被拒绝后，可以查看导师已接收人数、剩余可接收名额，进行第二次选题工作。

三、序列模型设计

由于本选题系统的操作逻辑较为复杂，需要用序列模型加以说明（如图6所示）。

阶段1：

系统管理员在学校现有的服务器上部署大学生毕业论文选题系统，远程登录该系统，并进入配置页面，修改参数，如系统开启时间、关闭时间（建议一个月内完成）、学生选题数量上限（建议3条）。然后添加全校各学院名称、编号、学院管理员（建议由教学秘书担任此工作）。最后公告，短信告知各学院的教学秘书登录系统的网址、账号、密码。

阶段2：

教学秘书获得网址、账号、密码，便可登录该选题系统，首先要修改密码、联系方式（手机、邮件），添加本学院的所有专业、导师，并设置各导师今年可以接收的学生选题数量（建议5名）。然后消息，告知各导师登录系统的网址、账号、密码。另一项工作便是添加学生（批量导入），将全体毕业生的登录方式一并通知给各班负责人（班长、学习委员）。

阶段3：

导师获得网址、账号、密码，登录该选题系统，首先要进入个人中心修改密码，填写联系方式（手机、邮件），以便收到教学秘书通过选题系统发送的手机短信、邮件、系统公告。其次还要进一步完善导师简介的相关资料，以便学生找到合适的导师。

阶段4：

本阶段与上一阶段可以同时进行。学生获得网址、账号、密码，登录该选题系统，为了防止他人篡改本人的信息，就要立即进入个人中心，修改密码，完善自己的联系方式（手机、邮件），以便收到系统通知。为了使导师从众多毕业生中挑选到自己，要完善个人简介，包括自己的特长、获奖经历、对毕业论文的预想（等）。在选题的准备阶段，学生可以随时查看历年毕业生论文题目，及作者、中英文摘要、参考文献、正文、字数等信息。

阶段5：

教学秘书通过系统查看到所有导师均修改过密码、联系方式，并完善了导师简介，便可开启导师上报题目入口，然后通过该系统的发送手机短信、邮件功能，通知导师上报今年的题目。导师可以逐条添加，也可批量导入题目，还可即时筛选历年选题，避免与往年题目相似度过高。同时该系统具有智能提取关键词的功能，在导师录入题目时，可以自动分词，并从所有词汇中找到学科相关的关键词，添加到系统中，以便学生可以通过关键词搜索找到自己感兴趣的选题。

阶段6：

教学秘书在系统汇总页面中得知所有毕业生均已修改密码、联系方式，并完善了个人简介，就要开启学生选题入口，通过该系统的发送手机短信、邮件功能，通知学生开始预选题。学生收到通知后，要在48小时内下载全体导师上传的所有论文题目，可进行打印。如有需要可以线下与同学交流、与导师沟通，或者上网查阅资料，最大限度地了解论文题目的相关信息。在48小时的思考期限过后，就要在第一时间登录选题系统，从所有题目中找到自己中意的1至3项，也可先选定导师，进而筛选出该导师提供的论文题目，小范围地进行选题。如果对所有选题都不感兴趣，学生也可自拟题目并上报给指定导师，等待导师审核通过。

阶段7：

导师从众多学生的选题操作中，审核并通过其中的5条选题，可以包括部分学生自拟题目。或者只审核通过其中几条选题，其余全部拒绝，被拒绝的同学可以进行第二次选题。待导师的审核记录达到5条的上限时，系统自动锁定导师状态，导师不能再修改选题操作，学生也无法再对该导师申请选题。

阶段8：

教学秘书可以汇总统计：选题审核操作已完成的导师、选题操作已成功的学生。导师可以查看自己上报的题目的点击率、剩余的题目、学生的来访记录。学生可以查看到其他同学的选题操作匹配成功的记录（包括：题目―导师姓名―学生姓名―时间）、所有题目的点击率、导师的来访记录。

阶段9：

等到全部毕业生的选题操作完成时，系统会通知教学秘书及时冻结系统，这样导师和学生只能在系统中浏览信息，不能再进行任何修改操作。教学秘书可将汇总结果导出并打印，送学院教学部审核、备案。

四、系统核心功能的实现

该毕业论文选题系统并没有采用当前较为流行的智能手机作为载体，究其原因有以下几点：

1.研发成本

目前的智能手机品牌不计其数，其操作系统也不尽相同，主要有iOS、Android、Symbian、Windows Phone、 BlackBerry等，而要开发众多操作系统上的APP，成本会成倍增加，且除iOS、Android外，其他操作系统的市场份额较少，于是投入大量精力研发该平台上的APP，不切实际。就目前的Android系统，要开发技术成熟的APP，其成本也要上万元，而该毕业论文选题系统的使用时效也就一至两个月，针对动辄数万元的研发成本，明显得不偿失。

2.兼容性问题

就目前拥有最多市场份额的Android操作系统来说，其版本也从2008年1.1版本到目前6.0版本，其间的版本数量众多，要研发支持版本及数量如此杂乱且时刻变化的APP，其难度可想而知。

3.技术成熟度

因智能手机操作系统较为成熟的版本在市场上普及时间较短，因此程序员对其中的编程技术的掌握程度不够，这也是研发成本较高的原因之一。

4.普及难度

在目前普通用户未适应Light App（轻应用），手机存储容量有限、原生APP的安装不够简便（一般都在30-50MB文件大小）的情况下，手机用户对不太信赖的APP有一定的抵触。

因此作者采用更切实际的技术，即B/S模式的应用程序。研发成本低，普通的小型网站的开发成本大约2000-5000元。不用担心兼容性问题，只要编程技术符合HTML4+CSS2+jQuery与HTML5+CSS3标准，便可在任意的计算机操作系统上完成选题任务，只要其中安装有浏览器（IE、Chrome、Firefox等）。而采用响应式Web设计之后，本系统在智能手机中自带的浏览器上操作也较易实现。

本系统服务器端采用C#程序语言进行编写，在Microsoft .NET平台上搭建系统，数据库采用Microsoft SQL Server平台，Web服务器容器采用Windows Server 2008操作系统自带的IIS 7.0。客户端代码采用HTML+CSS+DIV，为了提供更好的仿桌面应用的体验，采用了jQuery框架（比如：图片预载入、搜索框提示、表单验证、消息框实时传送等）。

下面是学生选题操作的部分C#关键代码：

public static bool chooseTopics（Student stu， Teacher tea， int[] arrTopicId） { // 选题

string sql = ””；

for（int i=0； i

if（sql.length>0） sql += “ ， ”；

sql += ”（“ + stu.Id + ”，“ + tea.Id + ”，” + arrTopicId[i] + ”，getDate（））”；

}

if（sql.length

sql=”INSERT INTO TbChoose （cStudentId，cTeacherId，cTopicId，cTime） VALUES” + sql；

try {

return DbEntity.toUpdate（sql）；

} catch （Exception e） {

return false；

}

}

public static bool sendMessage（Person p， string msg）{ // 发送消息

try {

bool b1=webModel.send（p.Id， msg）； // 发送站内公告

bool b2=phoneModel.send（p.tel， msg）； // 发送手机短信（可借助短信猫接口）

bool b3=emailModel.send（p.mail， msg）； // 发送邮件

return b1 && b2 && b3；

} catch （Exception e） {

return false；

}

}

参考文献：

[1]（意）埃斯帕斯托著，施平安译2.0技术内幕[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2]（美）KarliWatson，ChristianNagel著，齐立波译.KarliWatson，ChristianNagel.C#入门经典[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]（美） Hassan Gomaa著，彭鑫译.软件建模与设计：UML、用例、模式和软件体系结构[M].北京：机械工业出版社.

[4]王建华，汤世明，谢吉容2.0动态网站开发技术与实践[M].北京：电子工业出版社，2007.

[5]邱郁惠.系统分析师UML项目实战[M].北京：人民邮电出版社.

[6]王时绘，陈志雄，朱荣钊 AJAX在Web开发中的应用[J].计算机与信息技术，2008（Z1）.

[7]朱征宇，陈烨，常红要等.网站界面设计用户体验[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2010（8）：37-42.

[8]陈琳，王矗，李凡等.创建数字化学习资源公建众享模式研究[J].中国电化教育，2012（1）：73-77.

[9][EB/OL].http：///ajax.

[10][EB/OL]. http：///.

第9篇：系统设计论文范文

OPC作为微软公司的对象链接和嵌入技术应用于过程控制领域，为工业自动化软件面向对象的开发提供一项统一的标准，解决了应用软件与各种设备驱动程序之间的通信问题。它把硬件厂商和应用软件开发商分离开来，为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，大大提高了双方的工作效率。应用程序与OPC服务器之间必须有OPC接口，OPC规范提供了两套标准接口:Custom标准接口和OLE自动化标准接口，通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。OLE自动化标准接口定义了以下3层接口，依次呈包含关系。OPCServer(服务器):OPC启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPCGroup类对象。OPCGroup(组):存储由若干OPCItem组成的Group信息，并返回OPCItem类对象。OPCItem(数据项):存储具体Item的定义、数据值、状态值等信息。3层接口的层次关系如图2所示。

2菇棚温度控制系统的设计

2．1菇棚的温度控制原理

宁夏南部山区杏鲍菇生产基地采用大棚式培养方式，作为对杏鲍菇生长起最重要影响的因素，温度显得尤为重要［8］。菇棚温度采用自动记录仪对温度进行检测，利用空调对菇棚温度进行调节。由于温度控制系统具有大时变、非线性、滞后性等特点，采用模糊控制非常合适［9－10］。本文对菇棚的温度进行了控制设计，最终采用模糊PID控制方案，达到对温度的实时控制，从而将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。菇棚温度控制系统的原理如图3所示。图3中，虚线框内的部分在工业控制环境中大多由PLC等控制设备完成，而这些设备很难实现模糊PID的控制功能。因此，将虚线框部分在Simulink中实现，把在Simulink中创建的模糊PID控制器直接应用到现场设备中。菇棚实时温度控制系统原理图如图4所示。图4中，该系统以PCACCESS软件作为OPC服务器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模块和OPCRead模块与Simulink进行数据交换。传感变送装置检测温度后将电信号传送给S7－200PLC的模拟量输入模块EM231，经过A/D转换后得出温度值;PCACCESS软件从PLC中读取温度值，通过OPCRead模块传送给Simulink;在Simulink中与设定的温度值进行比较后，进行模糊PID计算，将结果通过OPCWrite模块传送给PCACCESS软件，经PCACCESS软件写入到PLC中，计算分析得出数字量，输出到模拟量输出模块EM232，经D/A转换为电信号送给温控装置(空调)，实现对菇棚温度的模糊PID控制。

2．2模糊PID控制系统

2．2．1模糊PID控制器的设计菇棚的温度控制系统是一个复杂的非线性系统，很难建立精确的数学模型，而常规的PID控制则需建立被控对象的精确数学模型，对被控过程的适应性差，算法得不到满意的控制效果。单纯使用模糊控制时，控制精度不高、自适应能力有限，可能存在稳态误差，引起振荡［11－12］。因此，本文针对PID控制和模糊控制的各自特点，将两者结合起来，设计了模糊PID控制器，可以利用模糊控制规则对PID参数进行在线修改，从而实现对菇棚温度的实时控制，将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。基于上述分析，将菇棚温度作为研究对象，E、EC作为模糊控制器的输入，其中E为设定温度值与实际温度值的差值。PID控制器的3个参数KP、KI、KD作为输出。设输入变量E、EC和输出变量的KP、KI、KD语言值的模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，误差E和误差变化率EC的论域为{－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的论域为{－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的论域为{－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的论域为{－3，－2，－1，0，1，2，3}。为了论域的覆盖率和调整方便，均采用三角形隶属函数。根据对系统运行的分析和工程设计人员的技术知识和实际操作经验，得出KP、KI、KD的模糊控制规则表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系统的模糊PID控制器的模型，如图5所示。2．2．2系统的仿真菇棚温度的传递函数采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α为惯性环节时间常数，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，为纯滞后时间。设定菇棚温度值为15℃，常规PID控制器的仿真结果如图6所示，模糊PID控制器的仿真结果如图7所示。结果表明，菇棚温度控制系统采用模糊PID控制器具有超调小、抗干扰能力强等特点，能较好地满足系统的要求。

3Simulink与S7－200PLC数据交换的实现

PCACCESS软件是专用于S7－200PLC的OPC服务器软件，它向作为客户机的MATLAB/OPC客户端提供数据信息。在菇棚温度控制系统中，模糊PID控制器的输出值和反馈值就是Simulink与S7－200PLC进行交换的数据。实现数据交换的具体步骤如下:1)打开软件PCACCESSV1．0SP4，在“MicroWin(USB)”下，单击右键设置“PC/PG”接口，本文选用“PC/PPI(cable)”。然后，右键单击“MicroWin(USB)”进入“新PLC”，添加监控S7－200PLC，本文默认名称为“NewPLC”。右键单击所添加的新PLC的名称，进入“NewItem”添加变量，本文为输出值“wendu1”和反馈值“wendu2”，设置完成，如图8所示。PCACCESS软件自带OPC客户测试端，客户可以将创建的条目拖入测设中心进行测试，观察通信质量，如图9所示。测试后的通信质量为“好”。2)打开MATLAB，在工作空间输入命令“opctool”后，将弹出OPCTool工具箱的窗口，在该窗口的MAT-LABOPCClients对话框下单击右键，进入“AddClient”添加客户端，用户名默认“localhost”，ServerID选择“S7200．OPCServer”;与PCACCESS软件连接成功后，在“S7200．OPCServer”中添加组和项，把在PCACCESS软件中创建的两个变量“wendu1”和“wendu2”添加到项中，操作完成后结果如图10所示。3)新建Simulink文件，导入模糊PID控制器模型，调用OPCWrite模块、OPCRead模块和OPCConfigura-tion模块，设置OPCWrite模块和OPCRead模块的属性，把OPC工作组中的变量“wendu1”添加到OPCWrite模块中，把变量“wendu2”添加到OPCRead模块中，设置完成后两个模块与控制器相连，如图11所示。这样，基于Simulink和S7－200PLC的模糊PID实时温度控制系统的设计就完成了。

4结论