为您找到与基于单片机的温度自动控制系统论文相关的共200个结果:
MIDI音乐是Windows下的一种合成音乐,由于它通过记错的方式来记录一段音乐,因此与wave音乐相比,它可以极大地减少存储容量。
今天读文网小编要与大家分享的是:基于PLD技术的MIDI音乐播放控制系统设计相关论文。具体内容如下,欢迎参考阅读:
基于PLD技术的MIDI音乐播放控制系统设计
系统的设计是依据MIDI音乐基本原理,结合PLD技术,采用ALTERA公司的可编程逻辑器件CPLDEPM240T100C5作为控制单元来实现。系统的核心是运用VHDL语言进行编程,在CPLD内部设计出音调发生器、音乐编码器、彩灯闪烁控制三个模块。外围可配时钟、彩灯、开关、扬声器等设备,从而实现音乐选择控制播放、彩灯随音乐节奏闪烁变化等功能的PLD应用系统。
如图1所示,是系统组成的原理框图。其核心模块为CPLD芯片,内部有音调发生器、音乐编码器和彩灯闪烁控制器三个模块。音乐编码器内储存着预先设定的歌曲编码,通过改变音乐选择开关的状态可以决定当前要播放哪首音乐。音乐编码器控制着音调发生器和彩灯闪烁控制器,每当音乐节奏时钟送给音乐编码器一个时钟脉冲时,音乐编码器就当前要播放的音符的编码送给音调发生器和彩灯闪烁控制器。音调发生器根据编码对应的分频系数将基准时钟分频,得到当前要播放的音符所对应频率的脉冲,再用这个脉冲去激励扬声器,就可以得到这个音符的声音。彩灯闪烁控制器根据编码将当前要播放的音符对应的彩灯亮灭状态发送给彩灯。核心部分CPLD利用VHDL语言来完成,其他部分通过外围电路实现。
图1 系统组成原理框图
MIDI音乐是Windows下的一种合成音乐,由于它通过记错的方式来记录一段音乐,因此与wave音乐相比,它可以极大地减少存储容量。MIDI音乐的基本原理为:组成乐曲的每一个音符的频率值及持续的时间是乐曲能连续演奏的两个基本数据,因此只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和每一个频率信号的持续时间,就可以使扬声器发生连续的乐曲。如图2所示,为CPLD内部芯片设计原理图。
图2 CPLD芯片设计原理图
3.1 音乐编码器模块设计
此模块包括节拍控制电路和音符产生电路。节拍控制电路以乐曲中最短音符的节拍为基准,产生乐曲所需要的全部节拍。将1/16音符设置为计数器的一个数,对应的1/4音符则是四个计数。在设计中为了让歌曲循环播放,计数器设定计满自动清零计数的功能,只要不断电,不关开关,歌曲就可以自动循环播放。
3.2 音调发生模块设计
此模块包括预置数产生电路和频率发生器。预置数产生电路采用查找表形式,按照音符的频率要求产生相应的预置数。根据可变模值计数器的设计原理及音符的分频系数,可算出乐曲中各音符的预置数。
频率发生器由可变模值计数器实现。由于系数要求产生出的信号频率较高,因此选用4MHz高频率脉冲作为可变模值计数器的计数脉冲,而为了减少输出的偶次谐波分量,最后输出到扬声器的波形应为应为对称方波,因此在到达扬声器之前,有一个2分频的分频器。
3.3 彩灯闪烁控制模块设计
彩灯闪烁控制电路主要是控制灯的亮和灭,此电路输出高低电平信号,就可以直接驱动发光二极管。在彩模块,设计为不同音符,对应不同的亮灭,这样,当音乐演奏起来的时候,随着音符的变化,彩灯也因为不同的音符闪烁起来。
3.4 开关选择模块设计
采用case语句,对外部电路输入的一个音符串进行判断,芯片内部处理这个字符串,从而判断选择的是哪首歌曲的播放。
3.5 顶层模块设计
采用VHDL语言进行顶层模块设计,如图3,将上述所提到的所有模块,利用component语句进行集合,然后利用管脚映射的方法,将所有输入输出连接在一起,这样就设计出了一个完整的MIDI音乐播放芯片,只需要再接入外围电路即可进行演示。
图3 顶层模块原理图
将各设计模块在 Quartus II 软件平台上进行仿真调试校验,设计系统顶层模块的仿真波形图如图4所示。
图4 顶层模块的仿真波形图
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办公自动化(Office Automation,简称OA)是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式。办公自动化没有统一的定义,凡是在传统的办公室中采用各种新技术、新机器、新设备从事办公业务,都属于办公自动化的领域。在行政机关中,大多把办公自动化叫做电子政务,企事业单位就都叫OA,即办公自动化。通过实现办公自动化,或者说实现数字化办公,可以优化现有的管理组织结构,调整管理体制,在提高效率的基础上,增加协同办公能力,强化决策的一致性,最后实现提高决策效能的目的。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:基于Lotus Notes的企业办公自动化系统的研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读:
基于Lotus Notes的企业办公自动化系统的研究全文如下:
由于我国社会在近些年的迅猛发展与进步,使得企业办公设备也随之实现电子化、自动化以及无纸化。若要确保公司、企业以及集团间实现协同工作,并保证企业能够以最小代价换得最大经济效益,企业决策者一定要准确掌握办公设备等各领域信息。而由于近些年通讯技术与计算机技术的发展与完善,使得企业通过准确、快速、高效措施实现内部信息存储、收集以及加工处理工作[1]。到目前为止,办公自动化逐渐成为当今社会发展的必然之需,Lotus Notes为企业办公自动化的实现提供了科学、有效的软件支持。
在业界,Lotus Notes可以说是唯一构建于统一、开放结构之上,且具备企业级协作、通信、Intranet、工作流以及Internet Web等综合性应用功能的新型软件平台,可支持多领域应用是Lotus Notes的主要优势。
Lotus Notes本身为文档数据库管理系统范畴,所有应用在该软件平台中都可通过数据库方式呈现出来,数据库文档是Lotus Notes的实际处理对象。现阶段,Lotus Notes被称为全球最为先进、新型的群件产品,Lotus Notes集文档存储、通信处理、应用开发环境以及Web发布于一体,使其本身具有移动计算、安全管理、复制机制、Internet支持以及工作流等现代化技术特性,不仅可以提供Lotus Script 和公示语言两种开发方式,同时还能够支持Java、Java script等编程语言。在ADO、ODBC以及JDBC等相应的接口中,能够对相关数据进行访问。此外,Lotus Notes还能够提供大量具有多功能的数据库模板,通过这些模板,能够有效降低对相关应用程序进行开发的工作量[2]。
Lotus Notes的重要特性是可以跨操作系统平台,对网络结构与操作系统结构等都具有支持性作用,而且还可以屏蔽系统间所存在的不兼容性与复杂性,该软件平台本身的复制技术比较突出,主要包括移动复制、双向复制、字段级选择复制、高效复制以及后端复制等,确保企业信息交互性能的大幅度提升,使企业办公效率得以有效改善。
2.1系统安全
a.备份数据。在系统数据备份过程中,将所需数据具体时间选择提供出来,并提供有效的前台操作功能;b.系统使用安全。具体包括权限设置和身份验证;c.数据安全。支持磁盘阵列、联机备份、RAID容错及存储等相关处理方式,以便于恢复系统原有机制。
2.2访问方式
基于企业目前状态,尽可能降低企业设备投资率,所以对服务器/客户模式进行选用,而且客户机无法安装用户端软件,在计算机浏览器中就可以直接访问。
2.3功能与目的
对于一个企业来说,开发办公自动化软件系统的功能与目的主要是确保企业日常办公业务实现无纸化与网络化,同时实现企业公文的科学、有效处理。
现阶段,办公自动化系统应用Lotus Notes结构模型主要有两种,即:B/S结构、C/S结构。
3.1 B/S三层结构模型
由于Lotus Notes技术在近些年的迅猛发展,特别是以Web为平台的信息检查与发布技术,造成应用系统本身所具有的体系结构逐渐由C/S主从结构演变为多级分布式结构,这种演变过程的核心是Web技术,且为多级分布式结构范畴,即:B/S(浏览器/服务器)系统。
服务器与浏览器共同组成B/S模型应用系统,应用程序与数据都在服务器中放置,在服务器应用程序中,浏览器自身能够实现动态扩展,从根本上说,浏览器本身存在多层结构,能够动态扩展处理B/S系统所需的数据类型,而且在服务器中可以集中开发B/S模式的各类型的系统维护工作,不需要对客户端进行维护,而且具有一致的操作风格,凡是有浏览器的计算机用户,均能方便的使用[3]。B/S系统结构中,实现用户界面的途径主要是WWW浏览器,其中一些事物逻辑实现于前端,而多数事务逻辑均实现于服务器端。由此可见,B/S结构是通过浏览器技术,与浏览器Active技术与Script语言进行有效结合,以通用浏览器的方式,使原先较为复杂、繁琐的计算机专用软件本身的强大功能才能得以实现。图1为B/S模型图。
图1:B/S 模型示意图
3.2 C/S两层结构模型
所谓C/S系统结构或者模型,指的是由多个或者一个服务器、客户和下层通讯系统与操作系统所组成的可以分布式分析、计算以及表示的一种复合体系,该模型为两层结构模型范畴,可将应用系统具体分为服务器与客户机两种,很多应用软件在客户端广泛集中,由客户端对系统应用进行处理,由服务器端处理事务管理与数据访问等事务。图2为C/S模型图。
图2:C/S模型示意图
应用C/S模型机制的主要优势包括:由计算机完成数据库所有查询操作工作,所有用户都可以对高档服务器及时查询相关数据库的优势进行共享,服务器中数据库服务进程也可以确保数据一致性。所以,在一段时间内,C/S模型被广泛应用于办公自动化系统中。
3.3 OA模型
相关研究结果表明,OA用户群主要分为两类,其中一类被称为“近程用户”,组织局域网内为其工作地点,通过OA系统实施工组走,往往会实施较为繁琐的业务操作,具有比较强的交互性要求和较大信息处理流量;第二类则被称为“远程用户”,用户所需内容为信息录入与查询,和OA系统具有较弱的交互性要求,且具有比较小的信息流量[4]。 基于这种OA用户群分类,可OA系统模型定义为:B/S模型和C/S模型混合的综合型OA系统模型。A.B/S模型结构:这一结构主要确保“远程用户”办公需求得以实现,像:电子论坛、公告板以及信息发布等;b.C/S模型结构:这一结构主要确保“近程用户”办公之需得以实现,像:公文流转、协同办公以及个人办公等。
4.1数据库实施
具体实施数据库是依照设计阶段的关系模式,通过数据库系统所提供的语言对相关目标模式予以构建,实际上,目前很多数据库系统中均含有对目标模式进行构建的工具,以此为设计工作者创建实际视图、数据库以及索引等提供有效帮助。
Lotus Notes技术将具有强有力的一种开发工具提供出来,即:Domino Designer,有助于开发者对视图、数据库以及索引等进行创建,便于对已有结构进行修改。此外,通常数据库均构建有系统、有效的数据库模板,保证设计的调试与修改不会对原先数据进行修改,以此实现数据与设计两者的分离,进而使数据安全性与稳定性得以不断强化。
4.2程序设计及系统测试
4.2.1基于Lotus Notes的程序设计
系统功能得以实现的重要环节就是程序设计,该环节根据系统设计成果,通过计算机程序语言对系统功能进行表述。在实施程序设计时,一定不能忽视以下问题:a.程序可读性。对于程序运行速度与精炼程度不会过度追求,具体要求易读、清晰,并对注释予以大量使用,以便于日后系统维护工作[5]。b.可靠性。对于任何时期而言,系统可靠性均为对系统质量进行衡量的关键性指标,可靠性本身含义有多种:系统操作可靠性、程序运行可靠性、通讯可靠性以及数据存取可靠性等。根据计算机操作工作者水平,必须对数据录入和差错处理进行精心设计。C.柔性设计。尽可能独立划分模块。借鉴面向对象理念,把模块制作成能够随意组合的对象,便于日后系统的维护及扩展。
4.2.2系统测试
对于一个软件系统而言,系统测试是一项关键性工作。系统测试对确保系统运行可靠性与软件质量具有重要作用。系统测试方法主要有:分层次测试与分阶段测试,具体测试方法在不同阶段也有所不同,见图3。
图3:系统测试阶段
①.行为测试。一般被用在可操作、高级别操作、功能级别的配置文件上和客户说明书中出现的错误。②.结构测试。操作低级别配置文件中所出现的错误。③.现场测试。在系统前集聚专家、客户及相关开发人员,鼓励其尽可能避免系统发生故障。
总而言之,电子公文系统本身具有时效性强、易于存档、检索便利以及保密性良好等优点,便于相关管理人员与用户全面掌握及使用。在安徽省食品药品检验所中,这种公文流转系统被成功应用。本研究在办公自动化系统开发中对Lotus Notes的安全机制、协调运行、工作流、信息集成以及信息通信等技术进行充分利用,确保企业办公自动化系统中任务管理自动化与网络化得以实现,而且也实现了各系统间信息共享机制。
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全球移动通信系统Global System for Mobile Communication就是众所周知的GSM,是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:一种基于GSM网络的通用短信息控制系统设计修改论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
一种基于GSM网络的通用短信息控制系统设计全文如下:
[摘 要]文章分析了基于GSM网络的通用短信息控制系统工作的基本原理,简介了该系统中应用的主要技术,阐述了基于GSM网络的短信息控制系统的基本组成,并提出了该系统的硬件和软件设计方法,最后,对该系统的工程应用作了评价和讨论。
[关键词]GSM;短信息;控制
GSM的英文全称是Global System for Mobile Communications,其中文含义是“全球移动通信系统”。GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计,并在蜂窝系统的基础上发展而成。我国1994年开始建设GSM网,目前全国GSM用户约有1.6亿。而作为GSM服务中一项重要的远程业务,SMS(Short Message Severs)能够在移动用户及外部系统(比如电子邮件、页面调度以及声音邮件系统)之间传送包括文字与数字的短信息。其独特的快捷性,方便性,易用性,已经使其在诸如E-Mail、娱乐,GPS定位等领域得到了越来越广泛的应用。目前已经有许多厂商开发了具有单独短信息收发功能的功能模块,GSM短信息收发功能模块的广泛应用,为GSM短信息在自动控制领域的应用注入了新的活力。
本设计选用YK-2 GSM短信模块和上位机构成基于GSM网络的通用短信息控制系统,以利用手机终端收发短信息实现对被控对象的远程控制。
系统采取经典的单通道开环控制结构,选用IBM-PC作为上位机,YK-2 GSM短信模块通过RS232口与上位机进行硬件连接,分析接收的短信息和生成发送短信息的工作由事先在上位机上编制好的软件实现,从而实现系统的运行,系统工作原理结构图如下:
图1 基于GSM网络的短信息控制系统基本结构
3.1 YK-2 GSM短信模块简介
YK-2 GSM模块是目前比较常用的GSM短信息收发模块,其高达 1条/6秒的发送速度,对中文70汉字,英文160字符短信息的支持,以及对GSM双频1800MHZ和单频900MHZ网络的适应能力,使其具有良好的通用性和移植性。YK-2 GSM模块支持硬件RS232接口,能够方便与PC上位机通讯。
3.2 短信息收发控件Smscom.ocx简介
Smscom.ocx是目前IBM-PC机常用的短信息收发ActiveX控件,可以在Visual Basic等可视化开发工具中直接调用。它采用串口或者红外端口作为短信息的输出通道,支持包括Nokia、Siemens、Motorol等a在内支持GSM0705短信息收发协议的手机终端。对部分基于GSM网络的调制借条器也有很好的支持。支持PDU短信息模式,具有初始化InitDevice、发送短信息SendSms、查询事件GetEvent、接收信息SmsEvent和发送完成OnEvent等基本事件。
4.1 K-2 GSM模块与上位机连接硬件实现
YK-2 GSM模块采用DB-9的连接器与上位机连接,结合RS-232C的各根数据线和MAX232芯片各个引脚的定义, 模块的TXD和RXD端通过MAX232分别与上位机的TXD和RXD端直接连接,组成最简单的通讯电路。同时考虑到现场干扰等情况,可以采取滤波电容灯抗干扰措施。
4.2 YK-2 GSM模块与上位机连接软件实现
软件开发工具选用Windows下的可视化开发工具Visual Basic,软件一方面接收移动终端发送过来的短信息,加以分析,输出控制信号到被控对象,另一方面将从检测与转换设备收过来控制结果的信息整理,发送到移动终端。软件基本原理如下:
SMS接口
SMS应用软件
GSM设备
软件的关键代码如下:
Private Sub Init_Click()
Dim ret As Integer
ret = Smscom1.InitDevice(3, 19200, 0) ‘初始化设备
If ret = 0 Then MsgBox “YK-2 GSM模块初始化成功!”
End Sub
Private Sub Send_Click()
Dim ret As Integer
ret = Smscom1.SendMsg(“13852035375”, “水位”) ’发送
If ret = 0 Then MsgBox “YK-2 GSM模块正在发送信息,请等待!”
End Sub
Private Sub Close_Click()
Smscom1.CloseDevice ’关闭设备
MsgBox “YK-2 GSM模块已经被关闭!”
End Sub
’事件通知
Private Sub Smscom1_SmsEvent(ByVal nID As Integer, ByVal szPhone As String, ByVal szText As String, ByVal szTime As String)
EventID.Text = nID
Select Case nID
Case 1 ’发送成功
MsgBox “信息发送成功!”
Case 2’发送失败
MsgBox “信息发送失败!”
Case 3 ’接收到信息
MsgBox“接收到信息”
Phone.Text = szPhone ’Phone
Message.Text = szText ’Text
Time.Text = szTime’Time
Case 4’保留
MsgBox “空信息!”
Case 5’出错
MsgBox “信息出错!”
Case Else
MsgBox “”
End Select
End Sub
基于GSM网络的通用短信息控制系统由于结构简单、价格低廉、通用性、实用性强,能够直接或者在稍作改造后用于诸如:工厂、煤矿等需要远程自动控制的场合。该基于GSM网络的通用短信息控制系统能够在提高经济效益,减少工作人员劳动强度方面起到了较大的作用,能使需要该系统的工矿自动化水平提高,具有一定的社会和经济意义。
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Java是未来的主流开发技术,具有很多优势。JSP则是Java在Internet/Intranet Web上的重要应用技术,得到了广泛的支持和承认,它可以和各种Java技术完好地结合在一起,从而实现非常复杂的应用。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:基于JSP网页自动生成工具的设计与实现相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
基于JSP网页自动生成工具的设计与实现全文如下:
摘要:Web开发技术是Internet应用的一个重要方面,而JSP又是Web开发的最先进的技术,是当前Web开发人员的首选技术。但是由于JSP对Web开发人员要求较高,所以许多一般的Web开发人员还不能够使用这一项先进的技术。讨论基于模板和标签库的JSP网页自动生成工具的设计和实现,提出具体的设计思想和实现方法。
关键词:JSP;自动生成;Web开发;标签;标签库;模板
引言…………………………………………………………………..2
1 系统设计目标和使用的主要技术……………………………….4
1.1 设计目标………………………………………………………4
1.2 主要技术………………………………………………………4
1.2.1 模板技术………………………………………………….4
1.2.2 标签库技术……………………………………………….4
2 系统的组成和实现……………………………………………….6
2.1 系统组成………………………………………………………6
2.2 系统的实现……………………………………………………7
2.2.1 模板库和标签库的实现………………………………….7
2.2.2 系统开发环境…………………………………………….11
3 结束语…………………………………………………………….11
随着WWW(World Wide Web)的普及,动态网页技术也急速发展。从原来的CGI(Common Gateway In-terface)到ASP(Active Server Page),都从某种程度上满足了网页开发人员对动态网页开发技术的需求。但是不管是CGI还是ASP都存在一定的局限性,如CGI对服务器资源的耗费,ASP只能同Microsoft IIS一起使用等,这些都限制了这些技术的使用范围,极大地阻碍了它们的推广。广大的页面开发人员都热切地盼望一种统一的页面开发技术,该技术应该具有的特点:①与操作平台无关,能够在任何Web或应用程序服务器上运行;②将应用程序逻辑和页面显示分离;③提供代码重用,简化开发基于Web的交互式应用程序的过程。
JSP(Java Server Page)技术就是被设计用来满足这样的要求的。JSP是由Sun MicroSystem公司于1999年6月推出的新的网页开发技术,它是基于Java Serv-let以及整个Java体系的Web开发技术,是Servlet2.1API的扩展。利用这一技术,可以建立先进、安全和跨平台的动态网站。
Java是未来的主流开发技术,具有很多优势。JSP则是Java在Internet/Intranet Web上的重要应用技术,得到了广泛的支持和承认,它可以和各种Java技术完好地结合在一起,从而实现非常复杂的应用。
作为一种基于文本的、以显示为中心的开发技术,JSP提供了Java Servlet的所有好处。为了做到逻辑功能和显示功能分开,JSP已经可以和JavaBeans、Enterprise JavaBeans(EJB)和Servlet一起工作。JSP的开发人员可以通过使用JavaBeans、EJB和Servlet来完成大部分与网站逻辑相关的工作,而仅仅把显示的工作交给JSP页面来完成。内容和显示逻辑分开的好处在于,更新页面外观的人员不必懂得Java代码,而更新Java类的人员也不必是设计网页的行家。这就可以用带Java类的JSP页面来定义Web模板,以建立一个具有相似外观的页面组成的网站。Java类完成数据提供,在模板中就没有Java代码,这意味着这些模板可以由一个HTML编写人员来维护。
JSP作为当前主流的网页开发技术,具有如下特点。
1)将内容的生成和显示进行分离:使用JSP技术,Web页面开发人员可以使用HTML或者XML标识来设计和格式化最终的页面。使用JSP标识或者小脚本来生成页面上的动态内容(内容是根据请求来变化的)。生成内容的逻辑被封装在标识和JavaBeans组件中,并且捆绑在小脚本中,所有的脚本在服务器端运行。如果核心逻辑被封装在标识和JavaBeans中,那么其他人,如Web管理人员和页面设计者,能够编辑和使用JSP页面,而不影响内容的生成。
2)强调可重用的组件:绝大多数JSP页面依赖于可重用的、跨平台的组件来完成应用程序所要求的更为复杂的处理。得益于Java的操作平台无关性,开发人员能够很方便共享和交流执行普通操作的组件,或者使得这些组件为更多的使用者所使用。基于组件的方法加速了总体的开发过程,极大地提高了项目整体开发的效率。
虽然JSP功能强大,但是它要求网页开发人员对Java要相当熟悉。而现在Java程序员还比较少,对一般的网页开发人员来说,JSP的语法还是比较难于掌握的。所以,就需要有一种网页开发工具,为一般的网页开发人员提供常用的JSP应用,让只懂得一般页面开发技术(HTML)的开发人员也能够使用JSP的强大功能。
1.1设计目标
本系统的设计目标是为只懂得HTML但完全不了解JSP的一般网页开发人员提供一个网页开发工具,使他们能够根据系统文档,通过标签使用JSP的常用功能,最后生成一个只包含静态HTML和JSP标签的动态JSP网页。
1.2主要技术
本系统在设计时,主要考虑使用模板和JSP标签的技术来实现。
1.2.1模板技术
模板技术被广泛地应用于各种开发和应用系统中。它预先生成一些常用的框架结构,使用户可以根据自己的需要方便地从模板库中选择模板,而不用自己重新去搭建,节省了用户的开发时间,方便了用户的使用。在本系统中,将页面按照功能类型进行分类,归纳出常用的页面类型,生成模板库。
1.2.2标签库技术
在JSP中,动作是可以创造与访问程序语言对象和影响输出流的元素。JSP定义了六个标准的动作。除了这六个标准动作以外,用户可以定义自己的动作来完成特定的功能。这些动作被称为客户化动作,它们是可重用的程序模块。通过这些动作,程序员就可以在JSP页面中把页面的显示功能也部分地封装起来,使整个页面更加简洁和易于维护。在一个JSP页面中,这些客户化动作是通过客户化标签来调用的。而标签库(Tag Library)就是客户化标签的集合。
JSP标签库是一种通过JavaBeans生成基于XML的脚本的方法。它是JSP的最大特点之一。通过标签库,能够无限制地扩展JSP应用,完成任何复杂的应用需求。
JSP标签库具有以下特点。
1)易于使用:JSP中的标签和一般的HTML标记外表上是完全一样的,使用起来和普通的HTML标记一样方便。
2)易于代码重用:标签库中的每一个标签都能完成一定的功能。一旦定义好了一个标签库,只需要把这个标签库包装成一个Jar文件,那么以后只要在别的系统中使用这个标签库就行了,而不用重新开发代码,极大地提高了系统开发效率,降低了开发成本。
3)易于代码维护:所有的应用逻辑都封装在标签处理器和JavaBeans中,所有的标签都集中在一个标签库中。如果需要更新代码或者需要修改一个网页上的功能,只需要修改相应的标签即可。通过这种统一维护方式,不用在每个网页上去作修改,极大地减少了维护的工作量,节约了维护成本。
4)易于系统扩充:如果需要向系统中添加新的功能,只需要定义一个新的标签来完成这一功能即可,无需对系统的其它方面作任何改动。标签库可以继承JSP规范各方面的特性。这样就可以无限制地扩展和增加JSP的功能,而不需要等待下一版本JSP的出现。
2.1系统组成
本系统主要由四个部分组成,见图1。
1)数据库连接部分:本系统支持常用的几个数据库,包括Oracle、Sybase、MSSQLServer、MySQL和DB2,根据用户选择的数据库类型和用户提供的数据库名称、用户名、密码使用JDBC同数据库相连。
2)系统基本表生成部分:和数据库连接以后,根据同数据库相连的用户名生成两个系统基本表TC-Tables和TC-Columns,TC-Tables表包含在该数据库中属于该用户的所有的表的英文名称、中文名称和一些属性,如是否可修改、是否可查询等;TC-Columns表包含在该数据库中属于该用户的所有的表的所有列的中英文名称和其它一些属性。如是否可显示、是否可查询等。这两个系统基本表在整个系统的开发过程中提供用户所使用数据库的基本信息。
3)模板选择和网页生成部分:该部分是系统的核心部分。它包含了两个子模块。
①模板选择部分:系统为用户提供模板选择界面,让用户根据需要从模板库中选择所要使用的模板。
②模板处理部分:根据用户选择的模板,系统调用指定的模板处理模块对这个模板进行处理。当处理程序遇到模板中的标签时,就为用户提供交互界面,让用户为指定的标签输入参数,并由系统验证用户输入的标签的有效性。最后由系统完成JSP页面的生成。
4)网页预览和修改部分:网页生成出来以后,系统为用户提供了一个网页预览窗口和代码查看修改窗口。通过这个预览窗口,用户可以预览一下生成出来的JSP页面的效果。如果用户对页面的静态方面的效果不太满意,用户可以通过代码查看修改窗口修改代码中的HTML代码。如果用户对页面的静态效果有进一步的要求,系统还为用户提供了一个调用DreamWeaver编辑器的接口,用户可以使用它来对生成出来的JSP页面的静态效果进行进一步的修改和完善。
2.2系统的实现
2.2.1模板库和标签库的实现
标签库的规划和设计在整个系统设计中至关重要,它关系到了代码重用的程度和系统运行的效率。它的规划应该遵循以下原则。
1)在标签中应该尽量少的包含静态的HTML。对于一般用户来说,标签是透明的。用户不能够查看和修改标签。如果在标签中包含了过多的静态HT-ML语句,将影响用户对页面的静态效果的修改和完善,限制标签的使用。
2)尽量提高代码的重用度。在对JSP应用进行分类是尽量把公用的JSP应用提取出来,形成标签。而不用在每个标签中都重复实现该应用。这样在以后要对该应用进行修改和完善时,只需对这一个标签进行修改即可,易于代码的维护。
3)方便用户的使用。在设计标签库时,应该充分考虑到用户的使用情况,使用户能够很容易和方便地理解和使用标签。
①标签库的定义:定义一个标签库,必须首先定义一个标签库描述文件(TLD)。这是一个基于XML的脚本文件,在这个文件中定义了XML的版本、所使用的编码、标签库的版本、所使用的JSP的版本、标签库的名称和这个库中所包含的所有的标签的定义和参数描述,包括标签的名称,标签所对应的Java类,标签的描述信息等。
②标签的实现:一个标签就是一个特殊的Java
类,这个类必须继承TagSupport类,这个类是在javax.servlet.jsp.tagext包中定义的。在标签类中,包含了这个标签的参数初始化方法(Set/Get)、标签的主体处理方法(Handler)以及供下一级标签调用的方法等。
③模板的实现:一个模板就是一个含有标签引用的JSP文件。为了在模板中引用所定义的标签,必须首先引入标签库。
其中uri指定标签库描述文件的路径;prefix指定引用标签时所使用的前缀。
在模板中引用指定的标签时,使用引入标签库时所指定的前缀,指定标签的名称;为标签的参数赋值。
2.2.2系统开发环境
本系统主体程序开发使用的是Borland公司的JBuilder 6.0,模板开发使用是Microsoft公司的Front-Page2000,标签库开发使用的是UltraEdit编辑器,JDK采用的是JDK1.4。系统测试环境是JRun3.0。
Java是未来开发语言的主流,而Java在Web上的主要应用JSP也必将成为未来Web开发的主流技术。本系统采用了JSP的最大特点之一的标签库,使一般的Web开发人员也能够方便地使用JSP强大的动态页面功能,开发出技术先进的JSP动态Web页面。由于本系统采用Java语言进行开发,所以可以在任何支持图形化界面的操作系统下运行,实现了完全的与平台无关。本系统易于扩充和完善。在以后可以考虑为用户提供接口,使用户可以自己扩充模板库和标签库,进一步增强系统的功能。
[1]Cay S.Horstmann,Gary Cornell.Java 2核心技术(CoreJava 2)[M].北京:机械工业出版社.
[2]Bruce Eckel.Java编程思想(Thinking in Java)[M].北京:机械工业出版社.
[3]Joseph L.Weber.Java 2编程详解(Using Java 2)[M].北京:电子工业出版社.
[4]Borland公司.Building Applications with JBuilder.
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单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:基于16位单片机的语音电子门锁系统相关论文,内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:介绍采用声纹识别技术、在凌阳SPCE061A单片机上实现的一种语音电子门锁身份认证系统。实验结果表明,系统性能稳定,识别效果好,可以推广使用。
关键词:声纹识别 基于周期 线性预测 模式匹配 DTW
生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术,是目前公认的最为方便与安全的识别技术。由于每个人的生物特征具有与其他人不同的唯一和在一定时期内不变的稳定性,不易伪造和假冒,所以利用牲识别和技术进行身份认证,安全、准确、可靠。
在生物识别领域中,声纹识别,也称为说话人识别,以其独特的方便性、经济性和准确性等优势受到世人瞩目,并且益成为人们日常生活和工作中重要且普遍的安全认证方式。声纹识别是一种根据说话人语音波形中反映说话人生理和行为特征的语音参数,自动识别说明人身份的技术。
声纹识技术可分为两类,即说话人辨认和说话人确认。前者用以判断某段语音是若干人中的哪一个所说的,是多选一的问题;而后者用以确认某段语音是若干人中的哪一个所说的,是多选一的问题;而后者用以确认某段语音是否是指定的某个人所说的,是一对一判别的问题。从另一方面,声纹识别又有与文本有关和与文本无关两种,根据特定的任务和应用,应用范围不同。与文本有关的声纹识别系统要求用户按照规定的内容发音,每个人的声纹模型逐个被精确地建立,而识别时也必须按规定的内容发音,因此可以达到较好的识别效果;而与文本无关的识别系统则不规定说话人的发音内容,模型建立相对困难,但用户使用方便,应用范围较宽。
本文介绍的语音电子门锁是一种在凌阳16位单片机SPCE061A上实现的与文本有关的说话人确认系统。该系统主要由说话人识别模块、门锁控制电机以及门锁等部分组成。在训练时,说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路,由语音信号处理电路对采集的语音信号进行特征化和语音处理,提取说话人的个性特征参数并进行存储,形成说话人特征参数数据库。在识别时,将待识别语音与说话人特征参数数据库进行匹配,通过输出电路控制门锁电机,最终实现对门锁的控制。
说话人识别算法原理框图如图1所示。
1.1 预处理
(1)去噪
对麦克风输入的模拟语音信号进行量化和采样,获得数字化的语音信号;再将含噪的语音信号通过去噪处理,得到干净的语音信号后并通过预加重技术滤除低频干扰,尤其是50Hz或60Hz的工频干扰,提升语音信号的高频部分,而且它还可以起到消除直流漂移、抑制随机噪声和提升清音部分能量的作用。
(2)端点检测
本系统采用语音信号的短时能量和短时过零率进行端点检测。语音信号的采样频率为8kHz,每帧数据为20ms,共计160个采样点。每隔20ms计算一次短时能量和短时过零率。通过对语音信号的短时能量和短时过零率检测可以剔除掉静默帧、白噪声帧和清音帧,最后保留对求取基音、LPCC等特征参数非常有用的浊音信号。
1.2 特征提取
在语音信号预处理后,接着是特征参数的提取。特征提取的任务就是提取语音信号中表征人的基本特征。
1.2.1 特征参数的选取
特征必须能够有效地区分不同的说话人,且对同一说话人的变化保持相对稳定,同时要求特征参数计算简便,最好有高效快速算法,以保证识别的实时性。
说话人特征大体可归为下述几类:
(1)基于发声器官如声门、声道和鼻腔的生理结构而提取的参数。如谱包络、基音、共振峰等。其中基音能够很好地刻画说话人的声带特征,在很大程度上反映了人的个性特征。
(2)基于声道特征模型,通过线性预测分析得到的参数。包括线性预测系数(LPC)以及由线性预测导出的各种参数,如线性预测倒谱系数(LPCC)、部分相关系数、反射系数、对数面积比、LSP线谱对、线性预测残差等。根据前人的工作成果和实际测试比较,LPCC参数不但能较好地反馈声道的共振峰特性,具有较好地识别效果,而且可以用比较简单的运算和较快的速度求得。
(3)基于人耳的听觉机理,反映听觉特性,模拟人耳对声音频率感知的特征参数。如美国尔倒谱系数(MFCC)等。MFCC参数与基于线性预测的倒谱分析相比,突出的优点是不依赖全极点语音产生模型的假定,在与广西无关的说话人识别系统中MFCC参数能够比LPCC参数更好地提高系统的识别性能。
此外,人们还通过对不同特征参数量的组合来提高实际系统的性能。当各组合参量间相关性不大时,会有较好的效果,因为它们分别反映了语音信号的不同特征。
在计算机平台的仿真实验中,通过各种参数的实际比较,采用MFCC参数比采用LPCC参数有更好的识别效果。但在SPCE061A平台上做实时处理时,与LPCC系统相比,MFCC系数计算有两个缺点:一是计算时间长;二是精度难以保证。由于MFCC系统的计算需要FFT变换和对数操作,影响了计算的动态范围;要保证系统识别的实时性,就只有牺牲参数精度。而LPCC参数的计算有递推公式,速度和精度都可以保证,识别效果也满足实际需要。
本系统采用了基音周期和线性预测倒谱系数(LPCC)共同作为说话人识别的特征参数。
1.2.2 LPCC参数的提取
基于线性预测分析的倒谱参数LPCC可以通过简单的递推公式由线性预测系数求得。递推公式如下:
其中p为LPC模型的阶数,也是模型的极点个数。
(1)LPC模型阶数p的确定
为使模型假定更好地符合语音产生模型,应该使LPC模型的阶数p与共振峰个数相吻合,其次是考虑声门脉冲形状和口唇辐射影响的补偿。通常一对极点对应一个共振峰,10kHz采样的语音信号通常有5个共振峰,取p=10,对于8kHz采样的语音信号可取p=8。此外为了弥补鼻音中存在的零点以及其他因素引起的偏差,通常在上述阶数的基础上再增加两个极点,即分别是p=12和p10。实验表明,选择LPC分析阶数p=12,对绝大多数语音信号的声道模型可以足够近似地逼近。P值选得过大虽然可以略微改善逼近效果,但也带来一些负作用,一方面是加大了计算量,另一方面有可能增添一些不必要的细节。
(2)线性预测系数的求取
自相关解法主要有杜宾(Durbin)算法、格型(Lattice)算法和舒尔(Schur)算法等几种递推算法。其中在杜宾算法是目前最常用的算法,而且在求取LPC系数时计算量也量小,本系统采用该递推算法。
1.2.3 基音参数的提取
基音估计的方法很多,主要有基于短时自相关函数和基于短时平均幅度差函数(AMDF)等基音估计方法。
(1)基于短时自相关函数的基音估计
短时自相关函数在基音周期的整数倍位置存在较大的峰值,只要找出第一最大峰值的位置就可以估计出基音周期。
(2)基于短时平均幅度差函数(AMDF)的基音估计
基于短时平均幅度差函数(AMDF)在基音周期的整数倍位置存在较大的谷值,找到第一最大谷值的位置就可以估计出基音周期。这种方法的缺点是当语音信号的幅度快速变化时,AMFD函数的谷值深度会减小,从而影响基音估计的精度。
实际上第一最大峰(谷)值点的位置有时并不能与基音周期吻合,第一最大峰(谷)值点的位置与短时窗的长度有关且会受到共振峰的干扰。一般窗长至少应大于两个基音周期,才可能获得较好的估计效果。语音中最长基音周期值约为20ms,本系统在估计基音周期时窗长选择40ms。为了减小共振峰的影响,首先对语音进行频率范围为[60,900]Hz的带通滤波。因为最高基音频率为450Hz,所以将上限频率设为900Hz可以保留语音的一、二次谐波,下降频率为60Hz是为了滤除50Hz的电源干扰。
以上两种方法都是对语音信号本身求相应的函数。本系统采用的基音估计方法是:首先对带通滤波后的短时语音信号进行线性预测,求取预测残差;再对残差信号求自相关函数,找出第一最大峰值点的位置,即得到该段语音的基音估计值。实验表明,通过残差求取的基音轨迹比直接通过语音求取的基音轨迹效果更好,如图2所示。图2中横坐标为语音帧数,纵坐标为8000/f,其中f为基音频率。
1.3 模式匹配
目前针对各种特征参数提出的模式匹配方法的研究越来越深入。典型的方法有:矢量量化方法、高斯混合模型方法、隐马尔可夫模型方法、动态时间规整(DTW)方法和人工神经网络方法。
这些方法都有各自的优点和缺点。其中DTW算法对于较长语音的识别,模板匹配运算量太大,但对短语音(有效语音长度低于3s)的识别既简单又有效,而且并不比其他方法识别率低,特别适用于短语音、与文本有关的说话人识别系统。本系统采用端点松驰两点的(DTW)算法,端点松驰引起的计算量增加并不大,还可以放松对端点检测的精度要求。
动态时间规整(DTW)算法基于动态规划的思想,解决了说话人不同时期发音长短、语速不一样的匹配问题。DTW算法用于计算两个长度不同的模板之间的相似程度,用失真距离表示。假设测试模板和参考模板分别用T和R表示,按时间顺序含有N帧和M帧的语音参数(本系统为12维LPCC参数),失真距离越小,表示T、R越接近。把测试模板的各个帧号n=1~N在一个二维直角坐标系中的横轴上标出,把参考模板的各帧号m=1~M在纵轴上标出,如图3所示。通过这些表示帧号的整数坐标画出纵横线即形成网络,网格中的每一个交叉点(n,m)表示测试模板中某一帧与参考模式中某一帧的交会点,对应两个向量的欧氏距离。DTW算法可以归结为寻找一条通过此网格中若干交叉点的路径,使得该路径上节点的距离和(即失真距离)为最小。对于端点松弛的情况,路径搜索原理相同,只是增加了搜索路径。
语音电子门锁系统的核心是说话人识别模块。包括按键输入、语音信号采集、语音信号处理、FLASH存储扩展、扬声器输出、控制输出以及LCD模组等。说话人识别模型的原理框图如图4所示。其核心为语音信号处理,本系统选用特别适用于数字语音识别领域的凌阳16位单片机SPCE061A,并通过SPCE061A实现对其他各组成部分的编程控制。
SPCE061A是凌阳公司开发的一种性价比非常高的16位单片机。在2.6V~3.6V工作电压范围内,工作频率范围为0.32MHz~49.152Mhz,较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号;中断系统支持10个中断向量以及14个可来自系统时钟、定时器/计数器、时间基准发生器、外部中断、键唤醒、通用异步串行通信及软件中断的中断源,非常适合实时应用领域;内嵌2K字的SRAM和32K字的FLASH,具有32位可编程的多功能I/O端口;包含有7通道10位通用A/D转换器和内置麦克风放大器与自动增益控制AGC功能的单通道声音A/D转换器,以及具有音频输出功能的双通道10位D/A转换器;SPCE061A采用CMOS制造工艺,同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式,系统处于备用状态下(时钟处于停止状态),耗电仅为2μA3.6V,极大地降低了其功耗;另外,μ’nSPTM的指令系统还提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令,为其应用增添了DSP功能,在复杂的数字信号处理方面既非常便利,又比专用的DSP芯片便宜得多.
说话人识别模块各组成部分完成的功能如下:
(1)按键输入部分:共有数字键、训练键、删除键、确认键和取消键等16个按键,用于密码输入和工作模式选择。采用4×4矩阵式键盘输入,只使用具有键唤醒功能IOA的低8位,可以合理利用硬件资源,且编程灵活。
(2)语音信号采集部分:通过SPCE061A内置麦克风放大器与自动增益控制AGC功能的单通道声音A/D转换器完成8kHz语音信号采集。
(3)FLASH存储扩展部分:用于存储说话人的个性特征参数参考模板。
(4)扬声器输出部分:通过SPCE061A具有音频输出功能的双通道10位D/A转换器完成用户训练、识别等各种操作的语音提示。
(5)控制输出部分:通过SPCE061A的可编程I/O口控制门锁控制电机。
(6)LCD模组部分:用以显示系统的工作状态,该部分根据成本和实际需要可选。
(7)SPCE061A:说话人的语音信号处理以及各部分的编程控制均由SPCE061A完成。
说话人识别模块有三种工作模式:训练模式、认证模式和密码模式,这三种模式都可通过工作模式按键选择。
(1)训练模式,说话人的声音通过麦克风进入语音信号采集前端电路。第一次语音输入时,由16位单片机SPCE061A对采集的语音信号进行处理,提取说话人的个性特征参数,并存储到外扩的FLASH内,形成说话人特征参数模板。可以进行三次训练,第二语音输入时,提取的个数特征参数与由第一次语音输入形成的特征参数模板进行匹配,在匹配距离小于模板更新阈值时,将说话人特征参数模板更新为两次特征参数的平均值。第三次语音输入时,提取的个性特征参数与由第一、二次语音输入形成的特征参数模板进行匹配,在匹配距离小于模板更新阈值时,将说话人特征参数模板更新为三次特征参数的平均值,形成最后的该说话人的特征参数模板。
(2)认证模式,同样通过麦克风录入说话人的声音,再由SPCE061A对采集的语音信号进行处理,将提取的说话人特征参数与存储在外扩FLASH内的特征参数模板进行匹配,匹配距离小于认证阈值时,通过认证;然后再判断匹配距离是否小于认证模式下的模板更新阈值,决定是否对模板进行更新。
(3)密码工作模式,在说话人感冒或其他使其声音发生暂时改变的情况下,可以采用长密码方式进行认证,以免因为非常原因被拒之门外。
另外,每个用户都有一个短密码(用户可自行修改),无论在训练模式还是认证模式都要输入此密码,以形成或找到与该用户相对应的特征参数模板。系统还设置一个具有长密码的超级管理员用户,可以通过键盘对用户模板进行添加或删除。
3 实验结果
对于说话人确认系统,表征其性能的最重要的两个参量是拒识率和误识率。前者是拒绝真实的说话人而造成的错误,后者是接受假冒者而造成的错误,二者与匹配阈值的设定相关。匹配阈值的设定与语音锁系统的应用场合、功能侧重有关,对于家庭、宾馆等门锁用户,要求误识率尽可能低,甚至为零;若用于公司员工考勤等同类功能,就不能有太高的拒识率。表1是对以下每种情况各进行100次实时匹配的结果,其中设定的阈值适合门锁用户。
表1 100次实时匹配结果
由以上实验结果可知,对于同一个人相同发送的拒识率为8%;对于同一个人相似发音情况,因为系统是对说话的人进行判别,对于这种情况,无论拒绝或接受都是合理的;对于同一个人不同发音和不同人发音的情况,误识率为零。使用录音机进行多次实验,通过认证的次数为零。对于门锁用户,这个结果十分理想的。若用于考勤等同类功能,可通过修改匹配阈值值实现。
声纹识别与其他生物识别技术相比,除具有不会遗失和忘记、不需记忆、使用方便等优点外,还具有以下特性:用户接受程度高,由于不涉及隐私问题,用户无任何心理障碍;声音输入设备造价低廉,而其他生特识别技术的输入设备通常造价昂贵。与利用虹膜、指纹和人脸等技术的门锁相比,基于SPCE061A构建的语音电子门锁系统具有成本低、使用方便、保密性好等优点。经大量实验测试表明,该系统性能稳定、识别效果好。下一步将进行小批量的试用,以发现问题并加以完善。但是,在环境噪声或干扰信号高于语音信号时,该系统将无法进行正确的语音识别,在背景噪声处理及其工程实际上还要进一步改进。
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Spring的形成,最初来自Rod Jahnson所著的一本很有影响力的书籍《Expert One-on-One J2EE Design and Development》,就是在这本书中第一次出现了Spring的一些核心思想,该书出版于2002年。另外一本书《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》,更进一步阐述了在不使用EJB开发J2EE企业级应用的一些设计思想和具体的做法。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:实现基于Spring框架应用的权限控制系统相关论文,内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要 :Spring框架是一个优秀的多层J2EE系统框架,Spring本身没有提供对系统的安全性支持。Acegi是基于Spring IOC 和 AOP机制实现的一个安全框架。本文探讨了Acegi安全框架中各部件之间的交互,并通过扩展Acegi数据库设计来实现基于Spring框架的应用的安全控制方法。
关键词:Spring ;Acegi ;认证; 授权
近年来,随着Internet技术的迅猛发展,计算机网络已深入到了人们的工作、学习和日常生活中,于是,怎样构建安全的web应用也成为了当前最热门的话题。Spring是一个基于IoC(Inversion of Control)和AOP(Aspect Oriented Programming)的构架多层J2EE应用系统的框架。Spring框架正在以其优良的特性吸引了越来越多的开发人员的关注,并在大量的系统开发中被使用。然而,现有的Spring框架本身并没有提供对系统安全性的支持,本文通过介绍一种可用于Spring框架中的安全框架Acegi,并对在Spring框架中使用Acegi实现安全用户认证和资源授权控制进行了较深入的研究和扩展,同时给出了可行的解决方案。
1、spring 框架
Spring框架是由Open Source开发的一个优秀的多层J2EE系统框架,它为企业级应用提供了一个非常轻量级的解决方案,大大地降低了应用开发的难度与复杂度,提高了开发的速度。
Spring框架的核心是IoC和AOP。IoC是一种设计模式,即IoC模式。IoC模式进一步降低了类之间的耦合度,并且改变了传统的对象的创建方法,实现了一种配置式的对象管理方式,Spring框架中由IoC容器负责配置性的对象的管理。IoC模式极大的提高了系统开发与维护的灵活性。
AOP是一种编程模式,它是从系统的横切面关注问题。传统的面向对象编程OOP主要从系统的垂直切面对问题进行关注,对于系统的横切面关注很少,或者说很难关注,这样当考虑到系统的安全性、日志、事务以及其他企业级服务时,OOP就无能为力了,只能在所有相关类中加入类似的系统服务级的代码。AOP为解决系统级服务问题提供了一种很好的方法。AOP将系统服务分解成方面看待,并为类提供一种声明式系统服务方式。Java类不需要知道日志服务的存在也不需要考虑相关的代码。所以,用AOP编写的应用程序是松耦合的,代码的复用性就提高了。
2、Acegi 安全框架
借助于Spring框架,开发者能够快速构建结构良好的WEB应用,但现有的Spring框架本身没有提供安全相关的解决方案。同样来自于Open Source 社区的Acegi安全框架为实现基于Spring框架的WEB应用的安全控制提供了一个很好的解决方案。Acegi本身就是利用Spring提供的IoC和AOP机制实现的一个安全框架,它将安全性服务作为J2EE平台中的系统级服务,以AOP Aspect形式发布。所以借助于Acegi安全框架,开发者能够在Spring使能应用中采用声明式方式实现安全控制。
Acegi安全框架主要由安全管理对象、拦截器以及安全控制管理组件组成。安全管理对象是系统可以进行安全控制的实体,Acegi框架主要支持方法和URL请求两类安全管理对象;拦截器是Acegi中的重要部件,用来实现安全控制请求的拦截,针对不同的安全管理对象的安全控制请求使用不同的拦截器进行拦截;安全控制管理部件是实际实现各种安全控制的组件,对被拦截器拦截的请求进行安全管理与控制,主要组件包括实现用户身份认证的AuthenticationManager、实现用户授权的AccessDecisionManager 以及实现角色转换的RunAsManager。安全管理对象、拦截器以及安全控制管理组件三者关系如图1所示。
1、分析系统安全性需求
首先,需要明确进行安全控制的对象,可为业务方法和URL资源。
其次,需要进一步明确,系统身份认证资料和资源授权信息的数据持久化形式。
2、Acegi安全系统数据库设计
在Acegi框架中支持多种安全信息的持久化方式,可以在配置文件中配置或存放在关系数据库。由于在实际应用中,需求是经常发生变化的。所以,在配置文件中配置是满足不了实际应用需求的。然而,Acegi本身对权限表的设计非常简单,users表{username,password,enabled} 和authorities表{username,authority},这样简单的设计肯定无法适用复杂的权限需求。为了解决权限管理的复杂性,在这里引入了role(角色)的概念,使得用户和权限分离,一个用户拥有多个角色,一个角色拥有多个相应的权限,这样就更灵活地支持安全策略。
同时,为了更好地配合Acegi安全框架,还引入resource(资源)的概念,资源可分为URL和FUNCTION(方法)两种,一个权限可以对应多个资源。具体的数据库设计见图2。
3、认证管理器,授权管理器的配置
实现系统的安全控制,首先需要对系统的安全管理器和授权管理器进行配置,系统进行认证和授权需要获取安全信息,Acegi本身提供了对认证信息的获取机制,在实现认证与授权过程中,系统将主动根据配制信息和相应的信息解释安全信息的读取。图3给出了一个将用户安全信息存储在数据库中的认证管理器的配置示意图。
对应于图示的XML配置文件的代码如下:
由于URL资源请求安全拦截是借助于过滤器进行的。因此首先要配置Acegi Servlet过滤器。过滤器类似于AOP Around装备,实现在web资源调用前后进行的一些操作6种过滤器,他们依次构成Servlet过滤器链,依次处理客户请求。需要注意的是过滤器配置的顺序是不能交换的,当不需要使用某个过滤器时,可直接将其删除和注释。过滤器在web.xml中配置形式为授权管理器的配置方法与认证管理器的配置基本类似,这里不再讨论。
4、安全请求拦截器的配置
以上配置完成后,就需要配置安全拦截器。不同的安全管理对象需要使用不同的安全拦截器。对于方法级的安全认证需要使用的拦截器为MethodSecurityInterceptor,而应用于URL资源的安全拦截器为FilterSecurityInterceptor 。其中,MethodSecurityInterceptor拦截器是借助于Spring Aop实现的,而FilterSecurityInterceptor拦截器是借助于Servlet Filter 实现的。本文以URL资源请求的安全拦截器为例说明配置情况。
在spring applicationContext.xml文件中的配置形式为
以上代码是SecurityEnforcementFilter的配置,该过滤器对用户是否有权访问web资源作出最后的决定。其它的过滤器的配置类同。
配置完过滤器后,需要对拦截器FilterSecurityInterceptor进行配置,
objectDefinitionSource属性定义了那些受保护的URL资源,其中引用了一个本地对象filterObjectDefinitionSource。filterObjectDefinitionSource类从数据库中读取需要保护的URL安全信息,它扩展了PathBasedFilterInvocationDefinition Map类。
同样,实现了另外一个methodObjectDefinitionSource类从数据库中读取需要保护的FUNCTION资源,它扩展了MethodDefinitionMap类。限于篇幅,在这里就不列出具体实现的源代码。
由于Spring在越来越多的项目中的应用,因此基于Spring应用的安全控制系统的研究就显得非常重要。Acegi提供了对Spring应用安全的支持,然而 Acegi本身提供的实例并不能满足大规模的复杂的权限需求,本文通过扩展Acegi的数据库设计即可满足复杂的权限需求。然而,怎样将Acegi应用到非Spring的系统中,还有待进一步研究。
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空中交通管制单位应当为飞行中的民用航空器提供空中交通服务,包括空中交通管制服务、飞行情报服务和告警服务。空中交通管理的任务是:有效的维护和促进空中交通安全,维护空中交通秩序,保障空中交通畅通。空中交通管理包括空中交通服务,空中交通流量管理和空域管理三大部分。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅谈基于空中交通管理自动化的集成系统研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在大数据背景下,我们面临着海量的信息,空中交通管理系统也不例外,传统单一的空中交通管理系统已经远远不能满足现在的实际需求,如果能够利用发达的通信技术,设计空中交通管理自动化的集成系统,实现海量数据信息的共享,这对于提高空中交通管理事业的安全运行以及稳固发展具有非常重要的作用。因此,本文针对空中交通管理自动化集成系统的研究具有非常重要的现实意义。
目前,空中交通管理系统分为三个方面,分别为空中交通控制、空中交通容量和流量管理、空域管理,空中交通管理系统的作用是为空中交通提供实时的服务,防止发生任何冲突和解决任何问题,以此保证空中交通的安全。现有的空中交通管理系统通常是由专门的人员进行管理,每一个部门的主要任务就是当飞机获准进入之后,投入最大数量的人员和能力实施监控与管理,以此保证空中交通运行条件处于绝对安全的状态。
作为空中交通管制员,其最重要的任务就是保证空中交通的安全,防止出现任何问题和冲突。但是,空中交通系统的规模在不断的扩大,其管理也呈多元化、复杂化方向发展,空中管制员的工作量和工作强度显著的增加,不能够有效的保证空中交通的绝对安全。因此,亟需一整套完善的自动化集成管理系统实现对空中交通系统的管理。
空中交通管理自动化集成系统的设计原则包括以下几个方面:
(1)安全性,首先应该保证空中交通管理自动化集成系统的安全性,防止出现非法授权操作,实现对系统技术维护管理席位、飞行计划席位、管制系统的绝对控制,同时还应该创建完善的数据备份以及恢复机制;
(2)易操作性,采用三大区管理风格的人机界面,这种人性化的设计方式便于进行人机对话和操作管理,便于交通管制员以及维护人员进行系统的操作以及维护;
(3)先进性,空中交通管理自动化集成系统应该尽可能多的采用国际先进、成熟的空中管理技术,以此满足空中管理的现在以及未来的发展需求;
(4)高性能,系统应该采用性能与功能都非常强大的软硬件,保证系统能够全天24小时的可靠、稳定的运行;
(5)可维护性,重视集成系统的关键部位,尤其是对于影响系统全局的重要部分,必须重视该部分的可靠性以及维护性设计,通过检测发现系统出现故障时,通过维修或者更换的方式进行维修,以此保证系统能够正常稳定的运行,同时延长系统的使用寿命;
(6)可扩展性,系统设计采用分布式体系结构,预留了许多系统扩充的空闲资源,便于对系统的升级与优化,同时使集成系统具有非常好的开放性。
2.1 数据库设计。
数据库设计主要包括以下几个方面:
(1)日志表(Log),保存日志的基本信息;
(2)外部接口表(Interface)保存外部接口的基本信息;
(3)系统进程表(System Process),保存系统进程的基本信息;
(4)系统硬件表(System Hardwar),保存系统硬件的基本信息;
(5)告警参数表(WarningParameter),保存告警参数的基本信息;
(6)数据回放表(Flight Flow),保存数据回放的基本信息;
(7)飞行流量表(Flight Flow),保存飞行流量的基本信息;
(8)适应性数据表(Basic Data),保存适应性数据的基本信息;
(9)长期飞行计划表,保存长期飞行计划的基本信息;
(10)告警表(Warnin),保存告警的基本信息;
(11)基本图层表(BasicL a y er),保存基本图层的基本信息;
(12)标牌表(Tag),保存标牌的基本信息;
(13)目标航迹表(Track),保存目标航迹的基本信息;
(14)飞行电报表(AFTN),保存飞行电报的基本信息;
(15)飞行计划表(Flight Plan),保存飞信计划的基本信息。
2.2 功能模块的设计。
基于空中交通管理自动化集成系统的功能模块主要包括以下几个方面:
(1)管制席位子系统的设计,该系统的用于为空中交通管制员,根据岗位的不同,可以将空中交通管制员飞卫站调管制员、区管管制员、进近管制员、塔台管制员等,不同岗位管制员的职能也存在一定的差异,因此自动化功能的需求也不尽相同,根据管制岗位的不同,该系统的管制席位包括站调计划席位、塔台管制席位、进近管制席位、区域管制席位,这些席位由相应的空中交通管制员进行操作,并实现对空中交通飞行数据进行处理,对交通态势进行监控;
(2)网络子系统的设计,网络子系统是空中交通管理自动化集成系统的数据传输通道,网络子系统内部包括数据记录回放子系统、监视数据前置处理机、飞行数据处理机、监视数据处理机以及各管制席位,采用三网运行的方式,即LAN-A、LAN-B、LAN-C,以此保证数据传输的高效性与可靠性;
(3)数据处理子系统的设计,数据处理子系统的设计主要包括以下几个方面:直通雷达数据处理,由一台高档服务器组成直通雷达数据处理机,其作用是实现对直通雷达数据的分析与处理;飞行数据处理,由两台飞行数据处理机组成飞行数据处理设备,主要用于飞行计划冲突探测、飞行计划生命周期管理、飞行计划等数据的分析与处理;监视数据处理,由两台监视数据处理机组成监视数据处理设备,主要用于飞行计划、雷达数据、各种告警数据的分析与处理;(4)信息引接子系统的设计,由数据通信处理设备与监视数据前置处理设备构成信息引接子系统,数据通信处理设备主要是实现对飞行数据以及其他数据的引接以及处理,监视数据前置处理设备主要是实现对雷达数据的处理。
目前,空中交通行业对管理系统提出了更高的要求,为了保证空中交通能够安全、稳定以及高效的运行,就应该设计一套完善的基于空中交通自动化的集成系统,本文对此进行了分析,希望能够为空中交通行业的相关人员提供一定的参考。
【浅谈基于空中交通管理自动化的集成系统研究】相关
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单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈基于单片机的数控直流电流源设计与仿真相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在现代测控技术中普遍使用数控电源,由于普通电源在工作时会产生的误差,系统的精确度受到了影响。数控电源主要的发展方向,是针对上述缺点不断加以升级。微型单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了很好的发展条件,数控直流电流源是一种普遍使用的电子仪器,广泛应用于现代的教学实验和科学研究等领域。
数控直流电源设计采用单片机作为核心控制,基本原理简单,实现比较方便,电源的电流值也可以调整到较精确的数值,同样的也是采用LCD 进行显示。此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。利用高精度D/A 转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压,该基准电压经过V/I 转换电路得到电流,再通过A/D 转换器将输出电流反馈至单片机进行比较,调整D/A 的输入电压,从而达到数控的目的。该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量,负载变化对电流输出的影响较小。
2.1单片机最小系统
(1) AT89S52 单片机。AT89S52 单片机是系统的核心部件,它是一种带8KB 可擦除只读存储器的低电压,高性能的单片机。AT89S52 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。此单片机共有4 个8 位的并行双向I/O 口,分别记作P0、P1、P2、P3。在本设计中P1 口只作为通用数据I/O 口使用,所以在电路结构上与P0 口有些不同。P2 口地址为A0H, 位地址为A0H~A7H。P2 口既可以作为系统高位地址线使用,也可以为通用I/O 口使用,所以P2 口电路逻辑与P0 口类似。这里面使用的是P3的第二功能信号。
(2)键盘模块。键盘模块使用的是4×4 键盘,这种键盘是行列扫描方式,它具有当按键较多时可降低占用单片机的I/O 口数目等优点,而且可以做到不必步进就能直接输入电流值。本方案的设计要求是按键的次数比较多结合该按键的优点,所以采用此种键盘,它可以对0 ~ 9 数字输入、“+”、“-”、“OK”、“SET”、“DEL”、“RESET/ON”等功能的实施。
(3)显示模块。使用LCD 液晶显示,LCD 具有轻薄短小,可视面积大,方便的显示数字,分辨率高,抗干扰能力强,功耗小,且设计简单等特点,芯片名称是 LM016L,该模块采用HD44780 作为驱动器驱动。
3.1输出电流范围的仿真
该方案的程序设计电流输出范围上限为20 ~ 2000mA,电压值限定了小于10V, 如果给定值在量程内时显示“OK!”;当给定值超过量程时将显示“ERROR! RESET!”。仿真时,如果在范围内,则可以任意输入4 位数字,若不在范围里,则系统显示“ERROR!RESET!”报警。
3.2步进调整仿真
在步进调整仿真,通过加减按钮进行1mA 步进调整,可观察到显示器的显示结果。通过键盘DEL 键可以修改上一步输错的数字。
3.3输出电流仿真
仿真最低电流200mA 负载电阻为2.0 时的状态,根据显示器显示内容可知,设定输出电流值为200mA,实测电流值为201mA,输出电压为0.400V,负载电阻为2.0,都满足设计要求。
这款数控直流电流源是以单片机系统为核心而设计制造出来的,具有电路简单,结构紧凑,价格低廉,可靠性高等优点,而且单片机具有精确的计算和控制功能,从而能够减少和排除各种误差的产生,高效的提高稳压电源输出电压精度。利用仿真技术可以在设计中调试电路,这样就为做成实物提供了很大的便利,同时节约了开发成本。经过实验证明本设计是可行的,并能够做成实物。
【浅谈基于单片机的数控直流电流源设计与仿真】相关
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火箭发动机是喷气发动机的一种,将推进剂贮箱或运载工具内的反应物(推进剂)变成高速射流,由于牛顿第三运动定律而产生推力。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。大部分火箭发动机都是内燃机,也有非燃烧形式的发动机。大部分发动机靠排出高温高速燃气来获得推力,固体或液体推进剂(由氧化剂和燃料组成)在燃烧室中高压(10-200 bar)燃烧产生燃气。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅析火箭发动机壳体衬层固化的温度控制系统相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:衬层介于火箭发动机推进剂与壳体之间,是由一层黏弹性物质经固化后形成的,起界面粘接作用。在固化的过程中温度对衬层性能的影响较为关键。针对加热时温度的均匀性、加热速率控制的准确性以及固化设备结构复杂性等问题,提出了旋转固化热风循环的加热方式,设计了以PLC为基础的火箭发动机壳体衬层固化温度控制系统,并编制了控制流程与程序。
【关键词】: 衬层 旋转固化 PLC 火箭发动机壳体
火箭发动机壳体衬层初始状态是一种高黏度流体,固化后将推进剂牢固地粘接到绝热层或发动机壳体上,其主要功能是粘接和缓冲应力,兼有隔热和限燃的作用。固化过程中要求温度控制准确、加热均匀。目前常用的烘干设备有两种:一种是蒸汽或电加热的烘箱,该加热器一般采用镍铬丝电阻器件,并将加热器设置于烘箱的底部,这种结构的烘箱温度在竖直方向上呈梯度分布,极不均匀;另一种是将风机安装在烘箱的侧壁上,通过风机工作将外部热源的热量通入到箱体内,以此来烘干箱体内的物品,所以加热温度比较均匀,但并未采用循环风,会造成热能的浪费且烘干室内温度不稳定。
面对大体积火箭发动机壳体衬层固化的复杂性及对温度控制要求较高等问题,综合热风循环、间接加热方式及旋转固化的优点,提出了将旋转固化技术与热风循环相结合的新型加热方式。即将烘干设备设计成热风循环系统,通过风机将加热箱内的热风吹到烘干箱体内,经热交换后再将烘干箱体内的气体送回到加热箱内,同时对火箭壳体进行旋转,以达到均匀加热的目的。考虑衬层固化过程中对温度控制的复杂性,采用高精度的温度传感器实时监测加热温度,运用PLC对火箭发动机壳体衬层旋转固化的热风循环控制系统进行设计,实现对固化设备的远程自动控制。
涂层材料喷涂于火箭发动机壳体完毕后,在较低的转速下实施烘干以达到涂层材料与热风接触均匀的目的。空气作为热量载体在加热室中受热后经送风管道送入烘干室,然后与衬层材料接触产生对流热交换。通过对流换热的方式将热量传递给工件涂层,使涂层材料固化形成衬层。完成对流热交换的空气经过带有风机的回风管路送回到加热室内再次进行加热,形成循环回路,为烘干室提供了稳定的加热环境。整个热风输送采用下送上回方式进行循环,即送风管设置在烘干室底部工件的下部,回风管设置在烘干室上部空余空间,由于热空气上升冷空气下降,涂层上下温度分布比较均匀且整体的温度恒定。
衬层固化的热循环系统主要由空气加热室、输风管路和烘干室组成。烘干室是整个设备的关键部件,主要用于大尺寸的两组火箭壳体涂层固化。烘干室室体的主要作用是将室内环境与室外环境隔绝,防止烘干室内的热量向外界流失且具有一定的承载能力。烘干室内部设立两组支座,要求支座具有旋转工件功能且速度可控;室体采用矩形框架基本形式,即由框架和护壁构成箱式封闭空间结构。
箱体框架骨架采用12#方管,内外壁采用A3碳钢冷扎板,在内、外壁之间填充100mm厚酚醛保温板。加热室用来加热烘干室内的循环空气,使进入烘干室的混合气体保持在一定的工作温度范围内。热源选用金属管式加热器,加热器交错均布于循环风机前的回风段内室体侧壁上。加热室框架采用矩形框架基本形式,内、外壁均采用3mm 厚的A3碳钢冷扎板,保温材料选150mm 厚的酚醛保温板。输风管路均采用SUS430不锈钢无缝钢管,管路采用保温措施,空气动力装置选用耐高温的DZ500调速离心风机。
火箭发动机壳体衬层旋转固化设备的烘干系统采用上、下位机进行控制。控制量主要有开关输出量和模拟输入量两类。计算机编制好控制程序后通过通讯接口RS-485传输到PLC 中,PLC执行程序运行输出数字控制信号后通过D/A输出模拟信号,模拟信号通过变频调速器改变电流、电压,最后实现对执行元件的即时控制;
同时温度传感器和风速传感器将采集的信号通过变送器后放大,放大的信号经过A/D 转换器后变成数字信号反馈给PLC,PLC程序作出判断并进行下一个程序循环。由于温度控制的复杂性,PLC选用三菱的FX2N-32MR作为基本控制单元,PC与PLC之间采用RS-458进行通讯。对温度和风速信号采集分别采用一体化温度传感器SBWZ-2480/44si 和一体化风速传感器AV104H-2-10-10-T-30-1,显示仪表采用单输入通道数字式智能仪表XST/A-H3VTT0A2B5S0V0。控制柜与现场执行元件通过控制电缆连接以实现远程控制。
3.1控制系统的程序设计
衬层旋转固化设备的加热保温系统控制较复杂,本文运用模块化设计思想,采用“化整为零”的方法,将控制程序分为公用程序、手动程序及自动程序3部分。
分别编出这些程序后,再“积零为整”,用子程序调用指令调用手动程序和自动程序。系统运行时首先执行公用程序,当选择手动工作方式时(X020接通)跳至手动程序执行,当选择自动工作方式时(X021或X022接通)跳至自动程序执行,系统实行自动控制并完成操作。
3.2温度控制系统的控制流程
程序初始化后,火箭发动机壳体开始旋转并启动风机,利用风速传感器对烘箱内风速信号进行采集,通过对风速信号分析进行PID运算,判断出风机是否正常工作。若风机不正常工作,重新进行调试,再次启动风机。待风机能够正常工作后,启动常开组电加热管进行加热,采用温度传感器对各测量点进行数据采集,经温度PID运算,控制调节电加热管以实现对温度的调节。涂层完全固化后关闭常开组电加热管,关闭风机,待烘干室降到一定温度时,开启烘干室换装下一组壳体,关闭烘干室门,进行下一个循环。
通过对衬层旋转固化的加热与保温控制系统的研究,提出了旋转固化热风循环的加热方式,选择了以PLC为基础的控制系统,并完成了对控制系统的硬件设计以及程序编制。采用上位机控制系统实现了自动化和远程控制的设计理念,使操作系统更智能化、人性化。
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随着21世纪新的工业革命的到来,科学技术成为第一生产力,以新的生产力为代表的计算机技术已成为一个国家科技发展水平的衡量指标。物流作为新兴产业的已经成为增加利润的第三个源泉。以下是读文网小编为大家精心准备的:基于计算机信息技术背景下的物流企业自动化相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:随着21世纪新的工业革命的到来,科学技术成为第一生产力,以新的生产力为代表的计算机技术已成为一个国家科技发展水平的衡量指标。物流作为新兴产业的已经成为增加利润的第三个源泉。本文将通对过计算机信息技术为背景的物流企业自动化建设理的相关理论知识和实践方法进行探讨,希望能对我国物流行业的发展提供借鉴意义。
关键词:计算机信息技术 物流企业 自动化
1.1物流企业的基本内涵
所谓物流企业就是提供专门物流服务的经济组织。按照提供服务的内容和特征可将其分为传统物流企业和现代化物流企业。传统物流企业的特征就是经营某项物流服务,如货代企业、仓储企业、信息物流企业等。现代物流企业的特征是指提供综合物流服务,服务内容包括配送、仓储、报关,信息服务,代收货款等综合业务,一般指的就是第三方物流企业(3PL),本文所要研究和分析的物流企业主要就是指的的第三方物流企业。
1.2物流企业自动化
所谓物流企业自动化就是指物流企业在提供服务的过程中利用自动化设备和设施等进行作业,主要有信采集设备和传输设备等。物流自动化是集光、机、电子一体等各学科综合应用,利用计算机和信息技术把物流、资金流、信息流进行集成的系统工程,实现三流合一。
2.1物流信息系统层次结构分析
(1)基础作业层:主要是收集物流作业过程中的物流信息,存入 系统数据库。
(2)数据处理层:对存储的数据进行分析和加工。
(3)计划控制层:包含运输过程中的车辆定位,运输路线的最优化选择,仓库作业计划,库存控制,检测信息系统的运行状况。
(4)管理决策层:在战略角度创建物流系统中各子系统模型。
2.2物流企业系统功能模块
一般情况下,物流企业系统功能模块主要可分三各子系统,即运输管理子系统,仓储管理子系统,订单管理子系统。
自动化信息系统中基本的信息系统功能有数据交换,仓储管理,智能配送,货物跟踪,决策支持等。
2.3以计算机信息技术为基础的自动化系统
自动系统设施、设备种类繁多,由于篇幅有限,本文将简单介绍几种具有代表性的技术:
(1)EDI数据交换技术。就是按照标准化的数据格式以电子报文的方式在络之间进行交换的一种数据交换技术。在供应链的模式下,各成员企业利用EDI进行信息传输方便,准确,高效,提高了工作效率。物流企业利用EDI技术实现物流数据单证的电子化,提高了物流设施设备的利用效率,加速货物周转率,以提高各户服务水平。
(2)条形码识别系统。条形码识别技术结合了符号识别技术,编码技术和计算机信息技术而形成的信息识别技术,它照一定的编码规则,用以表达一组信息的识别标识符。可分为一维条码,维条码和库德巴码等。条形码技术和EDI技术相结合应用于物流企业当中,使物流末端的信息采集和传输实现了现代化。
2.4射频识别系统
射频技术是一种非接触式的识别技术,其主要由射频标签和读写装置组成,具有寿命长,安全性高等特点,应用于移动目标的快速识别。物流企业利用RFID技术进行货物的适时查询和车辆的管理。其工作原理是将射频标签安装在车辆或者货物上,射频装置读取标签上的原始数据后转换为数据信息存入数据库。运输系统管理人员可通过数据库的信息查询到车辆行驶路线,货物信息等,行信息处理后合理地安排运输调度。其系统流程如图1所示:
运用RFID技术物流企业可以高效的管理在途货车辆,适时掌握在途货物,提高企业的经营管理效率。
2.5物流系统的评价指标
(1)货物周转率货。该项指标是衡量货物周转的快慢程度,物流企业每天要处理大量的货物,其货物周转速度的快慢是衡量企业基本的经营效率的最基本的绩效评价指标。
(2)准时供货率。物流的目标就是在适当时间,在适当的地点,以适当的方式将适当的货物交给适当的人手中,即物流的5R理论。这里的适当的时间指的就是交付货物的准时性。
(3)单位物流成本。在物流系统论中系统中各个子系统的目标都要符合物流系统的总目标,单个子系统的优化并不能代表整个物流系统是最优的,因此各系统之间相互有效合理的组建,以达到物流总系统最优化。由于物流活动遵循二率背反的现象,一项物流成本的减少就有可能使另一项成本的增多,例如减少库存成本,就要增加货物的周转,就导致了运输成本的增加。
我国进入WTO以后国际物流企业已经进驻中国物流市场的竞争当中,要摒弃落后的物流思想观念,加大信息系统建设的投入力度,引进和培养专门的物流人才,物转变经营管理模式,利用现代高科技成果于企业的经营管理之中,提高企业的竞争力,是当下物流企业发展的重中之重。
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与常规的充电器相比,多能源手机充电器有着明显的优势。以下是读文网小编为大家精心准备的:基于单片机的多能源手机充电器设计与研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:与常规的充电器相比,太阳能充电器有着明显的优势。文章介绍一种多用太阳能手机充电器,该设计利用单片机控制,用软件完成绝大部分任务,辅以简单的外围电路,实现软件和硬件的结合,便于手机的使用和能源的利用。
【关键词】:太阳能电池板 控制 单片机 DCDC变换器
由于化石燃料的燃烧,导致了全球环境污染和能源短缺,不可再生能源已经是进入紧急状态,能源危机越来越制约着国际社会经济发展,全球能源日益紧张并且环境污染越来越严重,我们必须开发使用清洁、可再生能源。目前使用最广泛的是太阳能、风能,同样温差能也开始受到广泛关注。
太阳能是一种可再生且无污染的自然资源。越来越多的国家已经使太阳能资源成为了各国经济发展的新动力。太阳能电池通过使用太阳发出的光能和材料相互作用产生电,来避免环境污染的可再生能源。这对改善生态环境,缓解温室气体等方面具有重要的意义。
风能,是一种公认的廉价环保且资源丰富的可再生能源。风能的储量非常丰富,并且是持续产生的。对于风力发电的技术相对成熟且开发成本较低,很适合大规模开发利用。由于风能具有该优点,所以得到了各国的高度重视和大力开发使用。
温差发电器是能将热能直接转化成电能的固态装置。美国科学家汤姆逊在研究鲨鱼鼻子时发现,鲨鱼将外界环境温差转换成电信号,传输给大脑来掌握海洋温度。并通过大量实验研究,发现了汤姆逊效应。基于该理论开发而成具有将温差转换成电压的半导体发电片。由于温差发电的转换效率低,造价高,仅在必要条件下才会使用,其开发潜力仍不小。
目前,采用单一的新能源技术充电,极易受到受环境影响,而达不到预期的发电效果。太阳能和风能两种资源都是取自自然环境,而自然环境又是瞬息万变的,所以采用单一的发电技术,很显然会存在不稳定的弊端,难以长期提供连续的电能。为了避免采用相当大的储电装置,对资金浪费,同时占用大量的场地。在此情况下,采用多种发电方式进行互补是必要的。根据我国所处气候区,该气候具有很强的互补性。例如冬天,太阳能辐射的强度较弱,风力较大;夏季,风力较小,太阳能辐射强度高。同时,白天风力较小,太阳能辐射强度大;黑天太阳能辐射强度接近为零,风力较大。因此,太阳能和风能具有极强的互补性。
2.1 系统整体结构设计
在全球能源危机越发显著的当下,开发和使用新能源已是大势所趋。为此,本课题在太阳能、风能、温差能方面,进行深度研究,提出并设计一套基于上述三种新能源技术的充电器,具体设计如下:硬件方面:新能源充电器主要由如下几部分组成:单片机模块、模数转换模块、液晶显示模块、降压稳压模块等。
系统由STC89C51 控制,模数转换芯片PCF8591 采集太阳能电池板输出电压电流、风力发电机输出电压,显示在液晶屏中;太阳能产生的电压,经降压稳压电路转换输出5V 电压,实现手机充电。温差能发电量较小,所以仅留出接口,方便采用万用表测量。
2.2 单片机系统电路设计
本设计中,微处理器选用STC89C51 单片机。51 单片机设计电源电路、复位电路、时钟电路,才可以使STC89C51 单片机稳定可靠地运行。设计中电源电路选用AOZ1016 降压稳压芯片,经过降压得到5.3V 电压,该电压可以满足单片机的正常工作。复位电路采用上电复位,实现上电后即复位。
时钟源电路采用无源晶振设计的,选用11.0592M 晶振作为系统的时钟源。此外,单片机直接驱动1602 液晶屏,显示电压信息。
2.3 降压稳压电路设计
本设计采用典型的BUCK 型电源芯片-AOZ1016 芯片作为降压稳压芯片。该芯片采用SO-8 封装设计而成,内部集成P 沟道场效应管和肖特基二极管,使外围电路非常简单。
2.4 A/D 转换电路设计
PCF8591 是具有IIC 总线接口的8 位A/D 及D/A 转换器。有4路A/D 转换输入,1路D/A 模拟输出。这就是说,它既可以作A/D 转换也可以作D/A 转换。A/D 转换为逐次比较型。电源电压典型值为5V。引脚功能如下:
PCF8591 芯片的模拟通道0 检测手机手机充电电压,模拟通道1 检测风能发电的电压,模拟通道2 检测太阳能电池板发电电压,模拟通道3 检测手机充电电流。
2.5 充电控制电路设计
在实际应用中,为了保护手机免收过高的电压冲击而烧坏,本系统设计了充电控制电路。结合A/D 转换电路,如果电压超过5.5V,则断开充电电路,从而保护手机。同时,也设计了按键控制充电回路通断的功能。
本设计的基本过程是从太阳能电池板获取太阳能后,进行电压的降压供系统供电和手机充电。而PCF8591 随时进行数模转换,将风能产生的电量、太阳能电池板发电电压、手机充电电压和电流等数据进行实时采集,然后进行LCD 液晶显示屏显示。另外,手机是否充电,以及充满电后,均通过单片机控制充电电路的通断。
本手机充电器系统的设计分为硬件电路设计和程序设计两个部分,硬件电路设计属于电路设计工作,通过对方案和可行性的分析,确定由89C51 单片机完成主电路的控制和测量,首先展开对主要电路与控制硬件电路设计,硬件电路的设计主要是设计电路原理图和原件,芯片参数的确定。在硬件电路设计上遇到不少麻烦,最初稳压电路想用LM7805,但后来发现设计要求中要求只利用升压,而LM7805 涉及降压,因此改换aoz1016 芯片来升压,再将电压输入usb 接口进行控制充电。并且在后期换掉了ADC0809 改用PCF8591这个四路的AD 进行数模转换。考虑到太阳能电池板输出电压随时波动,所以采用AOZ1016 降压稳压芯片,产生5.3V 的稳定电压,实现手机充电,并给单片机系统提供电源。采用51 单片机以及A/D 转换芯片,采集手机充电的电压值,并且显示在1602 液晶屏上。
本设计首先进行硬件设计和加工制作,在完成硬件加工,进行软件编程。最后得到完整的实物。通过对实物的功能测试,发现整个设计可以满足将太阳能为主要能源转换成电能,并直接给手机充电。在测试过程中,功能达到要求,符合设计需求,具有实际应用价值。
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采用C51单片机,根据节能环保的思想,利用光敏二极管电路来判断光线的强弱,来控制LED射灯亮与灭;通过控制PWM波的占空比来达到控制LED灯亮度变化的效果;经过测试,整个电路结构简单、工作稳定。以下是读文网小编为大家精心准备的:论基于51单片机控制的智能LED灯相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:本文中的基于51单片机控制的智能LED灯利用光感技术检测周围光的强度信号,同时热释电红外传感器采集了人体热释电传感信号,将信号传送到处理器,同时再利用单片机的功能来实现控制LED灯的开关调节。
【关键词】: 单片机 闭环回路控制 智能led灯
随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高,照明在能耗中所占的比例日益增加,照明也早已成为我们生活的不可或缺的一部分。在当今社会中,比较普遍使用的有通过声音、触摸、光感等来控制的照明灯具。然而这些都有一定的局限性,不能得到最大化的利用。
LED灯寿命比较长、省电、比较环保,正式由于这些优点的存在以及等下对LED灯的大力研究,因而LED灯走上了历史的舞台。采用LED灯作为我们社会的首选照明用具,肯定可以节约很多电能,节电的意义非凡,不但减少发电过程中的污染,还能为我们的后代留下财富。因此节电是件利国、利民、利己的好事。而本设计能最大限度的节省日常照明所消耗的电能,有着巨大的经济环境效用。
1.1控制板
控制板主要由以下几个部分组成:
MCS-51单片机、8位的微处理器、片内为128个字节,片外最多可外扩至64k字节数据存储器、程序存储器、5个中断源,2级中断优先权的中断系统、2个16位的定时器/计数器、1个全双工的串行口、4个并行8位I/O口、21个特殊功能寄存器。
1.2光照检测
方案一、采用光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成相应的数字电平,然后直接接入单片机IO引脚。
方案二、采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值(模拟值),然后通过运放后给单片机输入一个标准的数字信号。由于光敏电阻属于纯阻性器件,所以采用方案一。
1.3人体检测
人体检测主要通过菲涅尔透镜来完成,当人进入感应范围,人体释放的红外光透过镜片被聚集在某个同心环上,然后生成一个光信号,再通过探头将光信号转换成电信号来工作。
1.4热释电传感器
热释电红外线传感器用于检测人体辐射的红外线,然后通过一定的方式转换成电压信号,将电压信号投入到工作中。
人体热释电检测电路图如下:
检测对象—菲涅尔透镜—热释电红外传感器—信号处理电路—Vm
1.5照明设备驱动
方案一、采用可控硅控制。可控硅又称晶闸管,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。其具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。
方案二、采用继电器控制。继电器是一种当输入电、磁、声、光、热等达到一定值时,输出量发生跳跃式变化的自动控制器件。其动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小,所以广泛应用于运动、遥控、电力保护、自动化、测量和通信等装置中。根据不同的结构,可以将其分为电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器、磁簧继电器、光继电器等。由于电磁继电器简单易用,开关状态极其容易判断,所以本设计采用电磁继电器来控制。
首先光照射到LED灯系统上,软件系统会对光照进行检测以及做出相应的反应。亮度调节分为三个阶段,当周围光强信号高于设定值时所有LED灯关闭。当周围光强度信号低于设定值时控制器打开一部分LED灯,光强信号低于更小的设定值时在打开一部分LED灯,光强信号低于最小的设定值时全部LED灯打开。进入深夜则会自动变暗减少能耗,检测周围有人时根据此时光强情况调节亮度,达到最大限度的节约电能和却不影响正常照明的目标。
3.1工作电压低,能耗低的LED灯构成照明设备
相对于普通的led灯,我们的led灯有以下优点:
1)全自动光敏开关,节能省电;
2)天亮自动关闭,天黑会自动开灯,从此,孩子睡觉不再怕黑,同时告别晚上睡醒时强光对眼睛的刺激;
3)智能感应:当有人、车进入产品的探测范围后,智能感应器工作打开灯具,离开探测范围后自动熄灭;
4)智能延时:智能感应灯以检测到的最后一次活动物体的时间为起始点,自动延时熄灭,不会造成中途熄灭的情况;
5)工作方式:感应开关接通后,在延时时间段内,如有物体活动开关将持续接通,直到活动物体离开;
6)亮度调节:根据外界的光线强度,自动识别白天黑夜,控制开关是否工作,并且可通过51单片机控制led灯的驱动电路来调节其亮度,达到节能的效果;
7)发光效率高,消耗的能量较同光效的白炽灯较少80%,较荧光灯减少50%;
3.2利用MCS-51单片机进行控制MCS-51单片机具有以下几个优点:
1)可靠性高;
2)控制功能强。具有丰富的控制指令;
3)实用性好。体积小,功耗低,价格便宜,易于产品化;
3.3多个led灯并联集成在一起控制亮度
通过光敏电阻检测外部光亮,然后通过51单片机控制led灯的亮灭个数,从而达到亮度控制。
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北方地区冬季供暖以集中供热为主,不仅消耗大量的燃煤,而且造成巨大的环保压力,其中存在很大的节能减排空间。集中供热系统普遍存在两大问题,一是不同热需求混网难以兼顾,造成供热效果差和能源浪费大;二是“大流量、小温差”,造成冷热不均和输配能耗大。其根源在于缺乏适当位置的适当调控与适当计量。以下是读文网小编为大家精心准备的:基于单片机的自供电供暖温度智能调控装置研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:设计了一种自供电的供暖调控装置,其主要包括温差供电模块、电路控制模块、水流控制模块。本装置工作时,温差供电模块可利用暖气管道与室温的温差发电,以STC89C52单片机为核心的电路控制模块可实时监测室内温度,并能根据用户设定温度和室内实际温度驱动水流控制模块,以调控供暖管道水流量,从而达到调节室内温度的目的。
【关键词】:温差发电 水流控制 温度调控 单片机
城镇居民的冬季供暖一直是社会关注的焦点,传统的供暖装置既不能根据用户的实际需要来调控室温,也造成了能源浪费。通过本装置居民能够根据实际需求设定室内温度,并且装置本身可以利用暖气管道与室温的温差进行发电,不需要额外的电源,实现了自供电功能。
1. 1 半导体温差发电原理
半导体温差发电是利用塞贝克效应将热能转化为电能,将P 型和N 型两种不同类型的热电材料( P 型是富空穴材料,N 型是富电子材料) 相连形成一个PN 结,一端置于高温状态,另一端置于低温状态,由于热激发作用,P 型材料高温端空穴浓度高于低温端,N 型材料高温端电子浓度高于低温端,在浓度梯度的驱动下,P型材料空穴和N 型材料电子会向低温端扩散,从而形成电动势。
1. 2 DS18B20 温度传感器工作原理
DS18B20 内部结构主要由四部分组成: 64 位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器,它能把采集的温度信号直接转化成数值信号输出,并且测温范围为- 55 ~ +125 ℃,精度为±5 ℃。
本装置工作时SP1848 型温差半导体组利用暖气管道与室温的温差进行发电,一部分电能维持装置工作,剩余部分电能储存到锂电池中,作为备用电源。DS18B20 温度传感器可实时监测室内温度,并将数字信号传送给STC89C52 单片机,当温度低于或高于某一设定值时,单片机会向步进电机驱动芯片发送信号,以驱动步进电机的转动,水流控制阀会在步进电机的带动下实现对水流量的控制。
2. 1 温差供电模块结构设计
本模块采用4 块SP1848-27145 半导体温差发电片串联发电,其单片规格为40 mm 长* 40mm 宽* 3. 4 mm 厚,内涵126 对PN 结。HY910导热硅胶具有导热性能好,粘合力强等特点,其蒸发量为0. 001%( 200℃ /24Hours) ,热传导系数大于0. 975 W/m-K,耗散系数小于0. 005,适用于散热片无固定扣具情况下的粘贴导热。半导体片两端都涂抹HY910 导热硅胶后,将热端紧贴在暖气片表面,冷端则和100 mm 长* 100 mm 宽* 40mm 厚的铝合金散热片紧贴在一起,以此来保持半导体两端温差。北方城镇暖气片温度一般为60 ~ 70 ℃,室内实际温度一般为15 ~ 20 ℃,理论上半导体片两端温差可维持在40 ~ 55 ℃之间,由于半导体温差发电片本身的导热,根据实际测量结果应减去8℃的温差损耗,故半导体片两端温差实际可维持在32 ~ 47 ℃之间,发电功率可达到2 W 左右。
2. 2 水流控制模块机械结构设计
水流控制模块机械结构由ULN2003 步进电机和XU8230 直式温控阀组成。ULN2003 步进电机为减速步进电机,直径为28 mm,额定工作电压为5 V,步进角度为5. 625* ( 1 /64) ,其5 线4 相的电路可以用ULN2003 芯片驱动,也可以接成2相使用,为更精确的控制暖气管道水流量,本模块采用ULN2003 芯片驱动。XU8230 直式温控阀公称压力为1. 6 MPa,工作温度为- 10 ℃≤T≤100 ℃,管螺纹符合ISO 228 标准,并配有外加锥型密封圈。将ULN2003 步进电机转子与XU8230直式温控阀调节手轮进行刚性连接,并把步进电机外壳与温控阀固定在一起,这样ULN2003 步进电机就可以带动XU8230 直式温控阀调节手轮转动。
3. 1 温差发电电路
STC89C52 单片机工作电压为5 伏,选LM7805 集成稳压器将SP1848 型温差半导体输出电压稳定在5 V,然后向5 V 锂电池充电,最后由锂电池向装置供电。
3. 2 单片机控制电路
3. 2. 1 温度测量显示电路
STC89C52 单片机是一个低功耗,高性能的51 内核的CMOS 8 位单片机,具有抗干扰性能强、速度快、功耗低和指令代码完全兼容8051 单片机等特点。如图7 在STC89C52 单片机最小系统的基础上,采用DS18B20 型温度传感器采集温度,温度显示采用1602 型液晶显示器,直接通过单片机I /O 接口通信。PO 口作为普通I /O 口使用,在其外部接拉电阻后,与1602 液晶显示器DB0-DB7 数据口相连; DS18B20 型温度传感器信号输出端口直接与P2. 7 口相连。
3. 2. 2 L298N 电机驱动电路
L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,最大输出电流为4A,最高工作电压为50 V,用于驱动感性负载,其输入端直接与单片机P2. 0-P2. 3 口相连,可以方便地受单片机控制,实现电机的止转、正转角度与反转角度。
本装置利用温差半导体组为本装置供电,充分利用了二次能源,并且能够根据室温的实际情况,自动调节暖气管道的水流量,避免了能源的浪费,也为居民带来了更舒适的室内环境,具有很好的推广前景。
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随着我国电力行业的发展,电力在人们生活和工作中的渗透越来越深入,因此电力企业为了保障电力运用和调度更加快捷高效,便注重采用电力调度自动化系统。下面是读文网小编为大家整理的电力调度自动化论文,供大家参考。
【摘要】近年来,我国社会经济迅速发展,科学技术日益进步,使我国各行业也得到了更多发展的机会。其中,电力行业的各个企业规模日益壮大,为社会经济的进一步发展起到了积极的促进作用。但是,电力企业的不断壮大,其电网线路的管理也变得更加的复杂与艰巨。电力调度作为电力管理中的一个重要组成部分,对维护用户的正常用电有着至关重要的作用。因此,保证电力调度自动化网络安全成为了电力企业中非常关注的问题,所以本文结合相关实践以及理论知识,对电力调度自动化网络安全与实现进行深入的研究。
【关键词】电力企业;电力调度;自动化网络安全;实现
引言
根据当前经济发展的形势而言,我国的电力需求随着经济的发展而不断上升,尤其是近年来,随着电子信息技术的发展,电能需求空前增大,因此电力企业面临的非常严峻的供求关系。一方面,为了保证社会商业经济以及人们日常生活对用电的需求,电力企业需要高度地实现电能和合理配置,另一方面,为了保证电能的合理分配,需要保证整个送电系统的正常与安全运行。因此,在这样的环境下,电力企业需要不断完善与改进自身的电力调度系统,提高系统的安全,实现高效率的管理水平。所以结合计算机网络技术,实现电力调度自动化网络安全是当前电力企业亟待解决的问题。
1电力调度自动化理论概述
电力调度自动化是一个比较宽泛的概念,随着经济的发展,电力系统调度以及管理也变得更加的复杂。电力调度的主要任务有:①维持电力系统安全、正常运行,这也是调度自动化的首要任务;②为社会提供高质量的电能,而高质量电能具备三要素即电压、频率以及波形。要保证这三个要素都在标准的规定范围之内。其中,稳定电压主要是调节系统无功功率的平衡,而频率的变化调节的是有功功率的平衡,波形则是由发电机来决定的;③保证电力系统运行的经济成本最低[1]。由于电力系统的复杂性,所以形成了比较复杂的电力网拓扑结构。而电网调度正是按照电网的这种拓扑结构进行管理以及调度的。通常,电压级别不同,电网设置的调度中心也不同。也就是电压级别越高,那么调度中心的级别也就越高。目前,我国电力系统的调度中心有国家电力调度中心、省级调度中心、地区调度中心以及县级调度中心,各调度中心实行垂直管理。电网调度自动化属于一个总称,根据各级调度中心不同的任务,生成不同规模的调度自动化系统。但是,无论哪一级别的调度自动化系统,都具备监视控制以及数据收集系统[2]。
2电力调度自动化网络安全存在的问题
电力调度自动化作为电力系统正常运行的重要环节,根据相关实践与资料表明,当前电力调度自动化网络安全管理主要存在以下几个较为普遍的问题:
2.1系统问题
目前,我国大多的电力调度系统在建立的过程当中,由于受到电力体系发展的影响,所以电力调度系统都是分批而建,所以各系统之间存在一定的差异。从某一层面而言,电力调度自动化系统结构缺乏整体性,比较混乱,对于统一实现安全管理有很大的难度。除此之外,在系统的建立中,对于安全漏洞欠缺研究和分析,且安全防御技术较低,所以网络安全存在隐患[3]。
2.2防火墙问题
防火墙用来拦截恶意程序,是维护电力调度自动化网络安全的一种重要手段。目前,我国电力调度自动化系统中使用的防火墙技术,缺乏实际考虑,给用户造成了一定的困扰。多数系统没有结合用户的使用情况进行设计,所以在防御黑客攻击的性能上明显比较脆弱。而用户方面,因为防火墙给操作带来的一些影响,所以会选择关闭防火墙,从而给电力调自动化系统造成一种极大的威胁。并且,物理隔离程序应用范围小,用户习惯将WEB服务器放于数据收集和监视控制系统[4],加大了恶意程序攻击的几率。
2.3管理问题
从实践角度而言,当前我国大多的调度系统缺乏对于安全构建的考虑,也就是没有从整体上设置安全防卫。体系构建不完善,对于电力调度自动化网络安全必然有非常大的影响,所以安全管理也是当前电力调度系统需要引起重视的问题。
3电力调度自动化网络安全的实现
从当前我国电力调度自动化系统存在的问题以及发展形势来看,要实现网络安全,需要从以下几个方面进行完善:
3.1网络安全的第一步———网络架构[5]
电力调度系统的建立必须体现一致性与整体性原则,所以在设计初期,需要注重以下三个层面:
(1)系统安全的实现。要保证网路系统的安全,必须确定各主机系统的网络环境要安全,而操作系统又决定了主机系统的安全。当前使用比较广泛的操作系统由Linux以及Vista等等,但是这些操作系统容易被黑客攻击。所以本文建议,要保证操作系统的安全,可以选择NTFS格式分区,不从网络上安装,并及时安装杀毒软件。
(2)物理层安全的实现。物理层作为网络系统安全的基础,主要有地震、火灾、电磁干扰、设备被盗、操作失误等等。要实现物理层安全应注意以下几点:室内环境温度在25℃左右;相对湿度在10~75%之间;大气压力应在86~108kPa之间;采用的机柜必须符合标准;室内地板选择静电地板;电源使用大功率延时电源;采用屏蔽双绞线网线和双机冗余服务器;各场所安装监控设备;调度机房要符合国家建设标准。
(3)网络层安全的实现。网络层安全是调度自动化系统安全的重要保障,所以保证网络结构的安全是非常重要的。构建安全的网络结构,主要考虑的是系统的优化、网络结构以及路由的优化,因此建议网络结构采取分层模式。比如,调度网络结构使用双网结构,网络拓扑结构采用冗余链路,数据采集通道设置2条备用链路等。
3.2网络应用层的实现———防火墙[6]
在维护网络安全的众多体系中,防火强的作用是非常关键的。作为维护网络维护的重要设施,能够有效地限制外部网络与保护网络之间的数据交换,从逻辑角度而言,防火墙作为一个限制器对外部网络、内部网络之间的活动进行控制,从而确保内部系统网络安全。防火强有两种类型,即软件防火墙、硬件防火墙。通常,电力调度自动化系统中采用的是硬件防火墙。硬件防火墙通过网线使内部服务器、外部网络、企业其他设备网络相连接。在电力调度自动化系统中普遍使用的是DF-FW系列的防火墙,主要是因为它集软、硬件防火墙优势于一体。在电力调度自动化网络系统中,防火墙的主要作用在于两个方面。一方面,接收下级传达上来的信息数据,并转发给上级调度中心。另一方面,拒绝Web服务器访问MIS网,允许MIS网计算机访问Web服务器。所以,防火墙位置不同,功能便不相同,其配置也千差万别。所以,在防火墙的应用中,要结合电力调度自动化网络的实际安全需求来选择。
3.3网络的维护和安全管理
对网络安全的维护与管理是实现调度自动化系统网络安全的必要举措。因此,可以从以下四个方面去实现:
(1)物理安全的管理。主要是做好防雷、防静电、防被盗等措施。
(2)网络备份管理。当网络系统出现认为操作引起的失误或者硬件设施故障导致的数据丢失等,通过备份操作可以及时恢复系统的数据与信息。根据我国相关规定,电力调度自动化的历史数据存留时间为1~3年。
(3)应用软件的管理。安装各软件时要进行合理的操作;操作员不在操作中时要将当前账户注销;设置安全的认证形式,比如指纹认证。
(4)杀毒软件的应用。随着网络技术的日益进步,网络病毒问题也日益突出。所以在电力调度自动化网络安全的维护中,要做好预防病毒入侵的准备工作。可以购买界面较好、杀毒彻底的杀毒软件。以此保证系统网络的安全性以及输入数据时的安全可靠。
4结束语
综上分析,随着信息技术的不断进步与发展,提高调度自动化网络安全将会越受重视。本文主要对当前电力调度自动化网络安全存在的问题进行了分析,并对网络安全实现提出了几点针对性的措施。电力调度自动化是一个动态发展的过程,因此在实际的网络安全管理中,必须结合相关技术以及规划进行统一管理,使我国电力企业的发展处于一个相对安全以及和谐的环境之中。
参考文献
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摘要:随着当今科学技术的快速发展,电力领域取得了非常好的成绩,电力自动化网络作为现代科技的主要学科之一,这方面的研究也显得非常关键。目前电力调度自动化已经在农业、工业以及国防建设等领域中得到了广泛应用,在社会经济发展过程中起到了非常重要的作用,如果可以对电力调度自动化网络进行合理应用,可以充分满足人们在生活中的各项需求。笔者结合自己的工作经验,在本文中对电力调度自动化网络安全进行了分析,为电力调度自动化网络安全的实现提出了一些建议,供大家参考。
关键词:电力调度;自动化;网络安全
随着我国社会经济的发展,当前电力领域的发展速度也非常快,为了保证电力企业可以得到稳定发展,加强对电力调度自动化的管理显得非常重要。但是纵观我国的电力调度自动化网络,统一制度信息的制定比较晚,目前正处于初级发展阶段,各项工作尚在不断探索中,很难从根本上杜绝一些危害的发生。基于此,下面笔者结合自己的工作经验,从多个角度针对电力调度自动化网络安全与实现展开分析。
1电力调度自动化网络安全管理的必要性
随着近年来我国科学技术与网络信息技术的不断发展,电力调度自动化网络系统可谓漏洞百出,严重阻碍了我国电力调度自动化网络的发展。首先,当前还没有建立起有效的电力调度自动化网络系统,电力调度自动化网络目前正处于混乱的网络结构中,随着科技的快速发展,电力企业管理缺乏对设备的及时更新,只能利用手动的方式来实现设备更新,很多电力调度自动化系统还没有实现升级,因此电力调度自动化根本跟不上时代的发展形势,整个网络的安全防护措施形同虚设。其次,通过防火墙的设置可以有效保护电力调度自动化网络系统,但是当前防火墙配置的规则非常多,为用户的使用带来了一定的不利影响。第三,操作人员的安全意识不高,系统管理人员需要积极转变管理方式,加强系统操作人员的综合素质,对网络安全维护进行专业的理论认证,当网络面临威胁时,应针对相关问题作出科学化处理。从以上几方面来看,有必要对电力调度自动化网络安全展开管理重视起来,下面具体对这些问题展开进一步分析。
2系统网络安全存在的主要问题
随着近年来我国社会经济的快速发展,电能的供应对于各方面建设意义越来越大,电力调度的安全稳定直接关系到人们的正常生活。有效解决电力调度的安全问题可以保证电力调度的合理性,另外,电力调度的自动化对整个电力行业的发展至关重要,对于电力行业持续发展十分关键。但是从当前我国的电力调度自动化系统构建情况来看,网络安全发展过程中还存在很多问题,下面我们具体对系统中存在的主要问题展开分析。
2.1系统问题
作为实现电力资源合理分配的重要条件,电力调度自动化系统可以为工业企业以及人们的日常生活提供稳定的电源,从当前我国电力调度的情况来看,在系统建设过程中,由于受到现实情况的限制,系统建设需要分批进行,但是不同系统间存在一定的时间差,因此在统一规划上也存在很多问题。所以当前的系统结构比较混乱,这对统一网络化安全管理的实现非常不利。此外,在建设单利调度自动化系统的过程中,因为对安全漏洞的考虑不全面,很多防御装置的作用根本没有发挥出来,因此在网络安全方面存在很多问题。
2.2防火墙问题
网络防火墙的设置目的在于拦截恶意程序,对系统安全进行保护,防火墙的安全对于系统安全非常关键。从当前防火墙的安装情况来看,因为没有考虑到配置的实际需要,开放性规则过多,为广大用户的正常使用创造了很多阻碍。从设置防火墙的角度来看,当前的设计工作中并没有充分结合用户的实际情况,广泛存在着恶意程序、黑客攻击等问题,在这些问题的防御上系统功能较为脆弱,还有一些用户出现了误操作的问题,将防火墙关闭,以上问题的存在为系统安全带来了极大威胁。此外,从物理隔离程序设计上来看,物理隔离应用范围不大,多数用户习惯性地将Web服务器设置于SCADA网中,这种情况下恶意程序很容易侵入。
2.3管理问题
纵观当前的电力调度自动化系统构建情况,这方面的认识还不深刻,很多问题的考虑都不全面,也没有认识到问题的根本所在。从安全构建的问题来看,不能从网络安全防范方面来考虑问题,安全问题系统构建上出现了不全面、不系统等问题,这些问题的存在都对系统安全问题的顺利解决带来了阻碍。此外,当前很多人员并没有意识到安全工作的重要性,因此操作过程中有很多安全隐患存在,出现了管理上的漏洞,这些问题往往会演变成系统安全问题。
3电力调度自动化系统网络安全与实现
从整体性的眼光来看待网络安全防范体系的构建,在电力调度自动化系统建设中,应全面看待其中存在的安全问题,形成网络安全防范体系,最终有效保证电力调度自动化系统网络安全问题的解决。
3.1系统安全
面对现在电力调度自动化系统中存在的安全问题,体系构建应该以整体性为着眼点,对操作系统以及操作系统结构上存在的混乱性、缺陷性等问题进行解决,这样才能有效保证电力调度自动化系统的安全性和整体性,这样才能为构建层次安全奠定基础。
3.2物理层安全
应该从设备与通信两方面的安全对其展开分析,设计安全是软件与硬件设备安全及设备数据备份安全,以保证软硬件设备安全的稳定和干扰。通信安全是指传输介质的安全性、连接线路的可靠性、软件操作的无误性,从以上三方面来解决通信安全中存在的问题,最终有效保证信息接收机传输的安全性。
3.3网络安全
在电力调度自动化系统中,网络安全需要网络层作为保证,同时网络层也是保证系统免遭恶意程序供给的重要条件。体系构建可以有效保证网络安全,这里还要注意身份认证、资源访问等方面的控制工作,以保证网络层数据资源的传输安全,避免恶意程序及病毒的入侵。
3.4管理安全
构建网络安全防范体系的过程中,不仅要考虑到系统自身的问题,还要提出可行性较高的管理手段,利用安全管理制度以及组织规划制度的制定及贯彻落实,对人力资源进行合理利用和安排,使人力资源可以更好地为构建电力自动化系统服务,为网络安全问题建设出力。
4结语
为了保证电力调度自动化系统运行的安全性,我们应该始终坚持与时俱进的方针,利用合理的手段对网络信息进行科学管理,这对于我国电力调度自动化可持续发展的实现非常有利。电力企业在利用网络的过程中应该注意加强对网络信息安全的监管和控制,进一步优化内部管理手段,结合实际情况制定出有效的安全风险防范措施,促进我国电力工作人员综合素质的提升,最终为我国电力调度自动化的稳定安全发展提供有效的保证。
参考文献
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计算机控制是指用数字计算机对动态系统进行的控制,在生产中得到了广泛的应用。下面是读文网小编为大家整理的计算机控制系统论文,供大家参考。
1课程教学中的问题
《计算机控制技术》这门课程在不同高校的课程设置有很大的不同。有的高校侧重于以计算机为主线,着重讨论直接数字控制系统、以及现场总线控制系统等计算机控制系统。有的高校侧重于硬件系统的设计和仿真,而对软件却是一带而过。有的高校针对的是计算机控制技术的数学描述及控制算法。应该说各个高校在教材的选取和教学环节的进行中都有自己的独到之处,但是对于针对本校学生的实际情况,这些是远远不够的。在经历了若干个环节的教学和实践中,我对计算机控制技术这门课程的教学改革的方法和实践有自己的一些认识。
2课程教学改革的方法和实践
2.1教学环节突出侧重点
针对本校学生的实际水平,在教学环节中突出侧重点。由于本课程的第一部分主要涉及计算机控制的基础知识、数学模型及控制原理和分析方法。这一部分内容在前期的自动控制原理、复变函数中都有所讲述,那么在本课程的学习中主要是针对课程内容进行复习和总结,而不作为重点内容进行讲授。而第二部分中,讲述的是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分是众多学科实践与应用的理论支撑,包括了经典控制算法如PID控制算法及其改进等,复杂控制算法如最少拍控制及达林算法等以及数字滤波等数据处理方法,同时包括了系统仿真算法。这一部分作为重点内容讲授。而第三部分是控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。该部分需要学生动手实践来完成,实际应用也很广泛,在讲授中同样以举例的方式让学生能亲身体会到软件方面的使用。
2.2教学与教材有机结合
针对《计算机控制技术》这门课程的特点,现有的高校教材可谓是形形色色,各有各的特点,那么如何使学生更好的学习课程内容而又不依赖于教材呢?或者说如何使学生更好的理解教材内容而更深入的学习课程知识呢?这就要求将教学与教材有机的结合起来。针对本校学生特点,不能拘泥于一本教材来学习本课程,因此,在教学过程中,第一部分内容也就是前期的计算机控制技术基础知识和数学模型等内容,主要针对学生现有教材以及自动控制原理等教材进行讲解,第二部分内容主要是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分的内容想对比较难,计算量大,因此既应用现有教材,还参考于海生等编著的《计算机控制技术》以及汤楠等编著的《计算机控制技术》等教材,针对算法的部分,结合不同教材的例题,使学生更好的理解算法的来源。第三部分即控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真,该部分更多的需要学生自己动手操作,那么在上课的过程中针对例题给学生通过多媒体演示的方法,引入知识点来提高学生学习的积极性。
2.3有效利用实验环节
《计算机控制技术》这门课程不但有独立的理论和方法,而且有相当强的实践性和应用性。因此,要学好这门课程,必须有效的充分的利用实验环节。本门课程安排在第六学期开设,该课程的实验的设置充分结合课堂内容,考虑以实际应用为主,主要安排了数字滤波器、数字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并为了提高学生的学习兴趣以及拓展学生的知识面,还安排了选做的步进电机控制、温度控制系统等现实中广泛应用的实验环节。
2.4重视教学中的考核方式
考核是评价学生学习、了解教师教学效果的一个重要杠杆。而仅仅通过期末考试的方法来对学生进行考核的话,有可能使学生平时不注重学习,期末搞突击,考后知识还给老师。我们把考核分为了4种:
①课堂作业。每次作业计10分,按照作业次数折合成满分10分的平时成绩。
②课堂表现。针对学生的课堂状态以及回答问题的正确率和积极性,计10分平时成绩。
③实验环节。针对各个实验中学生的预习情况、实验过程中的参与情况,实验结果的准确度来评价,满分计10分。
④期末考试。期末考试成绩折合成70%,再加上以上3项的成绩即为学生的总体考核成绩。这样分配更加合理,也充分调动了学生的积极性。
3结语
我在从事《计算机控制技术》这门课程的教学过程中,也深深的被该课程的魅力所吸引,同时也深感学生是蕴藏着极大的学习热情和潜能的,关键是要靠教师去挖掘。通过我对该课程的教学改革的一些方法进行了实践后,学生对该课程的掌握和实际应用能力均有了很大的提高,并且在课堂中,也明显感觉学生有了活力和动力。那么在今后的教学中,我将投入更大的精力在该课程的教学改革中,希望能用我的微薄之力使该课程的教学能更上一层楼。
1.设施的优点及功能
有所区别,中继器的功能在于传输两个节点之间的物理层的相关信息,数据等;网桥,其作用在于将两个不同的局域网连接起来;交换机,其运转的位置在于数据链路层,具有操作方便、性能良好且成本低;集线器,在网络信息输送的过程中作为输送媒介的中央节点;路由器,转发各个局域网之间传输的数据包;网关,可以连接协议出入较大的两台计算机。
2.网络控制技术类型
2.1以太网
纵观现在的计算机控制技术,以太网已经成为了应用最为广泛的技术,其在商用计算机和过程控制范围内中高档信息的管理和通讯中占主导地位,并正在进一步向工业现场渗透。其具有适应性极强及技术先进的显著特点,该特点也是其得到广泛应用的重要因素,具体优势可以总结为一下几点
:①适应性极强 适用于各种类型的计算机,并没有现场总线的标准,因此适用性极强;
②成本较低 想较其他的控制技术,及成本需要的设备、原理、使用流程等均较为简单,成本低;
③资源丰富硬件资源丰富是以太网的重要优势之一;
④传输速度快 其对于数据的处理及传输速度快,提高了资源的共享及信息交流的效率;
⑤开发潜力大 其具有上述多种优势,在许多领域成为了主流技术,还可以延伸到许多其他领域,开发潜力大,具有持续发展的意义
3.现场总线技术
现场总线技术一般应用于生产过程中及微机化测量控制仪器或设施中,其能够构成数字化及开放式的信息传输系统。该技术的主要作用在最终完成控制、信息传输以及计算机技术的各项功能国际电工协会对于八种现场总线的标准进行了确认,如以太网、基金会现场总线FF等。其利用现场总线技术,控制测量设施能够转变成网络节点,使处于不同位置的设备形成一个完整网络系统,并将信息共享,共同作用,互相协作维持正常的功能运转。该技术的基本特点有几下几点:
①微处理器为中心 该总线将现场的设备全部连接起来,统一控制;
②实时性、抗干扰能力强 该技术在数据传送上采用基带传输方式,速度快,且传输过程不受其他因素的影响;
③功能独立性 各个功能板块相对独立,不受其他功能的影响,提高了可靠性,在一种功能失效后,不影响其他功能的正常运行,在维护上也较为方便;
④各个网络之间联系紧密 其开放式的网络结构能够达到同层的网络相互连接及接入信息管理网络;
⑤兼容性良好 在通信协议一致的条件下,不同型号、不同供应商出产的设备也能够进行统一组合及控制,兼容性及可操作性较强
4.现代控制网络情况
总体来看,现场总线技术具有较多显著的优势,包括可靠性强、稳定性好、技术较为成熟、实用性及兼容性良好的特点,但是由于自身的性质限制,也存在许多固有的缺陷,包括信息传输慢,效率较低;总线标准繁杂,如果总线标准不一致时,设备的连接控制存在较大的障碍;而以太网刚好与之相反,其数据传输速度快、兼容性好,不受型号、标准等因素的影响,但是可靠性不佳,且存在某些不稳定因素,因此,没有在现场设备控制方面得到广泛的应用,但是,对以太网技术进行改造后,其潜力的巨大的。基于上述情况,一般企业信息化网络是把以太网及现场总线技术配合使用,将二者都优势进行互补,扬长避短,使之的功能得到最大优化。
该应用形式的基本结构为现场设备层、过程控制层、信息处理层。现场控制层的作用在于传输现场各个设备之间测量和控制的相关数据信息。过程控制层在功能为完成现场的各类信息向实时数据库的输入过程。信息处理层是整个控制网络的核心,主要由以太网组成,其功能为传输各类数据信息,包括企业的各类方案、销售计划、财务报表等。
5.总结
计算机技术深入的发展,互联网的普及,该类信息技术给人们的生活带来了巨大的变化,是人们的生活逐步简单化、高效化、智能化。计算机数据通信技术的应用逐渐覆盖到了生活工作的各个方面,使人们的生活更加方便,如手机电视;人们沟通更加顺畅,如视频通话;生活更加丰富多彩,如数字电视等,涵盖范围广阔。按照现在的形势分析,其今后会与网络联系更加密切,对于社会信息化的转变有着十分重要的积极意义。
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