電機(jī)測(cè)試分析軟件中構(gòu)件化技術(shù)

彭天玲，袁凱南，羅華，朱戰(zhàn)偉

(中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410021)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)測(cè)試手段和技術(shù)都得到了很大的提高，由傳統(tǒng)的全手工試驗(yàn)過程發(fā)展為現(xiàn)在少量人工輔助的全自動(dòng)化測(cè)試。試驗(yàn)過程中測(cè)試分析軟件是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)電機(jī)測(cè)試分析軟件技術(shù)的開發(fā)大多采用結(jié)構(gòu)化方式或者簡(jiǎn)單面向?qū)ο髞韺?shí)現(xiàn)，這種開發(fā)方式效率低下，軟件后期的維護(hù)復(fù)雜，成本較高。隨著軟件工程技術(shù)的發(fā)展，在電機(jī)測(cè)試分析軟件中引進(jìn)構(gòu)件化技術(shù)，形成電機(jī)測(cè)試分析軟件的基礎(chǔ)構(gòu)件庫(kù)，提高電機(jī)測(cè)試分析軟件的開發(fā)效率并將電機(jī)測(cè)試分析軟件產(chǎn)品化。構(gòu)件化軟件設(shè)計(jì)的核心思想是要解決滿足需求的軟件復(fù)用問題［1］，使得軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)像搭積木一樣容易。目前在電力、通信、環(huán)保、金融等行業(yè)都已形成行業(yè)軟件開發(fā)構(gòu)件庫(kù)。在國(guó)內(nèi)電機(jī)測(cè)試過程中，由于電機(jī)測(cè)試過程的特殊性及復(fù)雜性，測(cè)試分析軟件的開發(fā)過程中一般只注重試驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)及試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，往往忽視了電機(jī)測(cè)試分析軟件本身構(gòu)件庫(kù)的開發(fā)與應(yīng)用。由于電機(jī)測(cè)試過程中，各企業(yè)實(shí)際采用的試驗(yàn)方法來源于國(guó)家及企業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這使形成電機(jī)測(cè)試分析構(gòu)件庫(kù)成為了可能。本文將先進(jìn)的軟件工程技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)試行業(yè)，必將大大提高電機(jī)測(cè)試的信息化處理水平。

1 測(cè)試分析軟件系統(tǒng)的組成

根據(jù)電機(jī)測(cè)試的特點(diǎn)，電機(jī)測(cè)試分析軟件系統(tǒng)主要由試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理模塊、人機(jī)交互界面、試驗(yàn)報(bào)表模塊組成，如圖1 所示。根據(jù)測(cè)試分析軟件的組成情況，我們從中提取出通信驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)構(gòu)件、數(shù)據(jù)處理分析構(gòu)件、人機(jī)界面構(gòu)件和試驗(yàn)報(bào)表構(gòu)件。

圖1 測(cè)試分析軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在電機(jī)測(cè)試過程中，由于測(cè)試中每個(gè)企業(yè)所采用的功率分析儀，溫度測(cè)量?jī)x，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x等測(cè)量設(shè)備都不盡相同。將通信接口抽象出來形成統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，不同的通信設(shè)備只要實(shí)現(xiàn)各自的通信協(xié)議，并通過統(tǒng)一的接口掛接到系統(tǒng)中即可，如此可以很好的應(yīng)用系統(tǒng)，無(wú)需隨儀表的變化而改動(dòng)相關(guān)代碼。由于電機(jī)測(cè)試相關(guān)國(guó)家和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的多樣化，導(dǎo)致不同的試驗(yàn)方法，所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理過程中大量的中間過程數(shù)據(jù)及曲線數(shù)據(jù)都有很大的不同，這些數(shù)據(jù)如何合理的存儲(chǔ)也是測(cè)試分析軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這需要我們?cè)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)構(gòu)件來解決這個(gè)問題，保證測(cè)試分析軟件的通用性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的重復(fù)使用。

數(shù)據(jù)處理分析是電機(jī)測(cè)試分析軟件的核心模塊，由于電機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析過程較為復(fù)雜，既涉及到各種復(fù)雜的分析算法，也有分析得到的曲線，本文根據(jù)數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)，抽象出通用的構(gòu)件來解決此類問題。電機(jī)測(cè)試分析軟件的人機(jī)交互界面是直接面向用戶的，也是軟件開發(fā)過程中比較耗費(fèi)時(shí)間的一個(gè)模塊，本文根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)方法過程設(shè)計(jì)形成友好的試驗(yàn)界面并形成相對(duì)穩(wěn)定的界面構(gòu)件庫(kù)，將大大提高軟件開發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)軟件模塊的高度復(fù)用。電機(jī)測(cè)試最后的結(jié)果將以報(bào)告的形式呈現(xiàn)出來，由于電機(jī)測(cè)試項(xiàng)目眾多，生成的報(bào)表也多，并且不同的企業(yè)報(bào)表格式差別也很大，報(bào)表系統(tǒng)模塊的開發(fā)在整個(gè)測(cè)試軟件的開發(fā)過程中亦占有重要的地位。

2 測(cè)試分析軟件構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)

通信驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的主要功能是將試驗(yàn)所用測(cè)試儀器儀表的通信規(guī)約及通道完成封裝，并在實(shí)現(xiàn)規(guī)約過程中實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)序流程控制，最終以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式形成構(gòu)件。對(duì)于不同的設(shè)備將形成不同動(dòng)態(tài)庫(kù)，應(yīng)用程序在使用時(shí)完全可以根本配置情況加載相應(yīng)動(dòng)態(tài)庫(kù)完成和有關(guān)儀表的通信功能。通信驅(qū)動(dòng)構(gòu)件接口主要有初始化、下發(fā)數(shù)據(jù)、獲取儀表數(shù)據(jù)、釋放資源、版本管理等五大功能，試驗(yàn)過程中整個(gè)時(shí)序流程控制由參數(shù)所帶的功能碼實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)電機(jī)測(cè)試的特點(diǎn)，對(duì)電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不能簡(jiǎn)單的用字段完成存儲(chǔ)。這樣不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的通用性，而且會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)混亂，程序的開發(fā)和維護(hù)將變得異常繁瑣復(fù)雜。我們采用數(shù)據(jù)字典方式來處理，根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及在電機(jī)試驗(yàn)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)形成相對(duì)完備的數(shù)據(jù)字典庫(kù)，并且設(shè)計(jì)出一套由字典庫(kù)中的字典數(shù)據(jù)配置出所需要試驗(yàn)變量的生成規(guī)則，這將解決測(cè)試數(shù)據(jù)復(fù)雜性問題。當(dāng)所需測(cè)試數(shù)據(jù)在字典庫(kù)中無(wú)法生成時(shí)，可以增加字典數(shù)據(jù)完善字典庫(kù)。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)時(shí)根據(jù)字典數(shù)據(jù)的特點(diǎn)生成數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。例如，數(shù)據(jù)字典庫(kù)中有電壓字典變量，利用數(shù)據(jù)字典的映射功能和相關(guān)規(guī)則我們可以配置出堵轉(zhuǎn)電壓Uab，Uac，Ubc，在數(shù)據(jù)表它們都存儲(chǔ)在堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)表的電壓字段中，而無(wú)需定義成堵轉(zhuǎn)電壓的三個(gè)變量來表示，并且在堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表中用三個(gè)字段來存儲(chǔ)。這種方法可以很好的解決測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的通用性，并且形成存儲(chǔ)構(gòu)件。

由電機(jī)測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過程是相對(duì)固定的，當(dāng)對(duì)某個(gè)特定試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法編制好分析算法時(shí)，分析算法的輸入數(shù)據(jù)是固定的，輸出結(jié)果也是明確的。并且由此分析得到的特性曲線也是確定的。所以我們提取的分析構(gòu)件不僅僅是對(duì)算法過程的封裝形成一個(gè)簡(jiǎn)單的分析類，而是將該試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法有關(guān)的內(nèi)容全部構(gòu)件化，形成一個(gè)所見即所得的構(gòu)件［2］，使用時(shí)僅需要按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求輸入相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)即可得到分析結(jié)果和特性曲線數(shù)據(jù)。通過這樣的分析處理構(gòu)件可以提高對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)程序模塊的軟件復(fù)用程度。

測(cè)試軟件的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)根據(jù)多年從事電機(jī)測(cè)試分析軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)過程的規(guī)定，可以設(shè)計(jì)出符合電機(jī)測(cè)試過程的軟件界面，并將其構(gòu)件化，形成操作方便，視覺舒服的界面組件系統(tǒng)。有利于提高測(cè)試分析軟件的開發(fā)效率，并且保持軟件風(fēng)格的一致性。

電機(jī)測(cè)試的最終結(jié)果都是要形成測(cè)試報(bào)告，每個(gè)企業(yè)的試驗(yàn)報(bào)告都有自己的風(fēng)格特點(diǎn)，如果為每個(gè)企業(yè)都開發(fā)報(bào)表生成系統(tǒng)不僅耗時(shí)，后期的維護(hù)工作也非常的繁瑣，根據(jù)電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告特點(diǎn)開發(fā)一個(gè)報(bào)表系統(tǒng)交給用戶自己來定制報(bào)告格式并最終按用戶定制格式生成報(bào)告并形成報(bào)表設(shè)計(jì)構(gòu)件。報(bào)表構(gòu)件的主要功能就是能根據(jù)客戶自己編制的格式生成相應(yīng)的格式配置文件，在應(yīng)用程序里能根據(jù)這些配置文件生成相應(yīng)報(bào)告。

3 測(cè)試分析軟件構(gòu)件的應(yīng)用

利用通信驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)構(gòu)件、數(shù)據(jù)分析構(gòu)件、報(bào)表構(gòu)件、人機(jī)交互界面構(gòu)件可以很方便的搭建出測(cè)試分析軟件。以人機(jī)交互界面構(gòu)件和數(shù)據(jù)分析構(gòu)件來闡述構(gòu)件庫(kù)的應(yīng)用，圖2 所示為測(cè)試軟件的主界面，其中左邊的試驗(yàn)項(xiàng)目樹形界面圖形即為采用界面構(gòu)件化方式實(shí)現(xiàn)的界面構(gòu)件。

圖2 測(cè)試軟件主界面圖

數(shù)據(jù)分析構(gòu)件的應(yīng)用方式如圖3 所示，圖中所示內(nèi)容為將同步電機(jī)的三相突然短路分析過程封裝成一個(gè)構(gòu)件，該構(gòu)件不僅包含復(fù)雜算法的分析過程，并且能將整個(gè)分析過程和結(jié)果的曲線展示出來，實(shí)現(xiàn)大粒度的構(gòu)件封裝［3］，方便應(yīng)用程序的使用。

圖3 數(shù)據(jù)分析構(gòu)件的應(yīng)用方式示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了如何將先進(jìn)的軟件工程開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)試行業(yè)中，并且結(jié)合電機(jī)測(cè)試工程領(lǐng)域的特點(diǎn)提煉且實(shí)現(xiàn)了測(cè)試分析軟件的構(gòu)件化平臺(tái)，成功的將構(gòu)件系統(tǒng)應(yīng)用到電機(jī)測(cè)試分析軟件的開發(fā)中，極大的提高了電機(jī)測(cè)試軟件開發(fā)的效率，方便維護(hù)。構(gòu)件化技術(shù)的應(yīng)用也使電機(jī)測(cè)試分析軟件具有更好的模塊化效果、通用性更好、且更具開放性［4］。

［1］ 劉杰生.構(gòu)件化軟件系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)研究［J］.艦船電子工程，2008.7.

［2］ Gary A.Bundell，Gareth Lee，John Morris，Kris Parker.A Software Component Verification Tool. Inter-national Conference on Software Methods and Tools2000SMT.2000.

［3］ 徐煥良，李緒蓉，丁秋林.基于規(guī)則庫(kù)的業(yè)務(wù)構(gòu)件重組的實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS.2003.10.

［4］ 王慧，等譯.Souza D D，Wills A.UML 對(duì)象、組件和框架—CATALY-SIS 方法［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004:3-32.