電機測試分析軟件中構(gòu)件化技術(shù)

彭天玲，袁凱南，羅華，朱戰(zhàn)偉

(中機國際工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙410021)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機測試手段和技術(shù)都得到了很大的提高，由傳統(tǒng)的全手工試驗過程發(fā)展為現(xiàn)在少量人工輔助的全自動化測試。試驗過程中測試分析軟件是實現(xiàn)自動化測試的關(guān)鍵技術(shù)。目前國內(nèi)電機測試分析軟件技術(shù)的開發(fā)大多采用結(jié)構(gòu)化方式或者簡單面向?qū)ο髞韺崿F(xiàn)，這種開發(fā)方式效率低下，軟件后期的維護復(fù)雜，成本較高。隨著軟件工程技術(shù)的發(fā)展，在電機測試分析軟件中引進構(gòu)件化技術(shù)，形成電機測試分析軟件的基礎(chǔ)構(gòu)件庫，提高電機測試分析軟件的開發(fā)效率并將電機測試分析軟件產(chǎn)品化。構(gòu)件化軟件設(shè)計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。在國內(nèi)電機測試過程中，由于電機測試過程的特殊性及復(fù)雜性，測試分析軟件的開發(fā)過程中一般只注重試驗方法的實現(xiàn)及試驗結(jié)果的準確性，往往忽視了電機測試分析軟件本身構(gòu)件庫的開發(fā)與應(yīng)用。由于電機測試過程中，各企業(yè)實際采用的試驗方法來源于國家及企業(yè)有關(guān)標準，這使形成電機測試分析構(gòu)件庫成為了可能。本文將先進的軟件工程技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的電機測試行業(yè)，必將大大提高電機測試的信息化處理水平。

1 測試分析軟件系統(tǒng)的組成

根據(jù)電機測試的特點，電機測試分析軟件系統(tǒng)主要由試驗數(shù)據(jù)采集驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、試驗數(shù)據(jù)分析處理模塊、人機交互界面、試驗報表模塊組成，如圖1 所示。根據(jù)測試分析軟件的組成情況，我們從中提取出通信驅(qū)動構(gòu)件、數(shù)據(jù)存儲構(gòu)件、數(shù)據(jù)處理分析構(gòu)件、人機界面構(gòu)件和試驗報表構(gòu)件。

圖1 測試分析軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在電機測試過程中，由于測試中每個企業(yè)所采用的功率分析儀，溫度測量儀，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀等測量設(shè)備都不盡相同。將通信接口抽象出來形成統(tǒng)一的驅(qū)動構(gòu)件，不同的通信設(shè)備只要實現(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)，無需隨儀表的變化而改動相關(guān)代碼。由于電機測試相關(guān)國家和企業(yè)標準試驗方法的多樣化，導(dǎo)致不同的試驗方法，所需的試驗數(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)如何合理的存儲也是測試分析軟件設(shè)計的關(guān)鍵，這需要我們設(shè)計數(shù)據(jù)存儲構(gòu)件來解決這個問題，保證測試分析軟件的通用性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲模塊的重復(fù)使用。

數(shù)據(jù)處理分析是電機測試分析軟件的核心模塊，由于電機試驗數(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，抽象出通用的構(gòu)件來解決此類問題。電機測試分析軟件的人機交互界面是直接面向用戶的，也是軟件開發(fā)過程中比較耗費時間的一個模塊，本文根據(jù)有關(guān)標準中規(guī)定的試驗方法過程設(shè)計形成友好的試驗界面并形成相對穩(wěn)定的界面構(gòu)件庫，將大大提高軟件開發(fā)效率，實現(xiàn)軟件模塊的高度復(fù)用。電機測試最后的結(jié)果將以報告的形式呈現(xiàn)出來，由于電機測試項目眾多，生成的報表也多，并且不同的企業(yè)報表格式差別也很大，報表系統(tǒng)模塊的開發(fā)在整個測試軟件的開發(fā)過程中亦占有重要的地位。

2 測試分析軟件構(gòu)件的實現(xiàn)

通信驅(qū)動構(gòu)件的主要功能是將試驗所用測試儀器儀表的通信規(guī)約及通道完成封裝，并在實現(xiàn)規(guī)約過程中實現(xiàn)試驗時序流程控制，最終以動態(tài)鏈接庫的形式形成構(gòu)件。對于不同的設(shè)備將形成不同動態(tài)庫，應(yīng)用程序在使用時完全可以根本配置情況加載相應(yīng)動態(tài)庫完成和有關(guān)儀表的通信功能。通信驅(qū)動構(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，試驗過程中整個時序流程控制由參數(shù)所帶的功能碼實現(xiàn)。

根據(jù)電機測試的特點，對電機測試數(shù)據(jù)仔細分析發(fā)現(xiàn)，測試數(shù)據(jù)的存儲不能簡單的用字段完成存儲。這樣不僅無法實現(xiàn)測試軟件數(shù)據(jù)存儲格式的通用性，而且會導(dǎo)致存儲結(jié)構(gòu)混亂，程序的開發(fā)和維護將變得異常繁瑣復(fù)雜。我們采用數(shù)據(jù)字典方式來處理，根據(jù)有關(guān)國家標準以及在電機試驗過程中積累的經(jīng)驗形成相對完備的數(shù)據(jù)字典庫，并且設(shè)計出一套由字典庫中的字典數(shù)據(jù)配置出所需要試驗變量的生成規(guī)則，這將解決測試數(shù)據(jù)復(fù)雜性問題。當所需測試數(shù)據(jù)在字典庫中無法生成時，可以增加字典數(shù)據(jù)完善字典庫。在設(shè)計數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)時根據(jù)字典數(shù)據(jù)的特點生成數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。例如，數(shù)據(jù)字典庫中有電壓字典變量，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)表它們都存儲在堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)表的電壓字段中，而無需定義成堵轉(zhuǎn)電壓的三個變量來表示，并且在堵轉(zhuǎn)試驗數(shù)據(jù)表中用三個字段來存儲。這種方法可以很好的解決測試數(shù)據(jù)存儲的通用性，并且形成存儲構(gòu)件。

由電機測試的相關(guān)標準可知對試驗數(shù)據(jù)的處理過程是相對固定的，當對某個特定試驗項目的試驗方法編制好分析算法時，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)件不僅僅是對算法過程的封裝形成一個簡單的分析類，而是將該試驗項目的試驗方法有關(guān)的內(nèi)容全部構(gòu)件化，形成一個所見即所得的構(gòu)件［2］，使用時僅需要按試驗標準要求輸入相關(guān)試驗數(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)件可以提高對試驗標準有關(guān)程序模塊的軟件復(fù)用程度。

測試軟件的人機交互界面設(shè)計根據(jù)多年從事電機測試分析軟件開發(fā)經(jīng)驗以及國家標準對試驗過程的規(guī)定，可以設(shè)計出符合電機測試過程的軟件界面，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。

電機測試的最終結(jié)果都是要形成測試報告，每個企業(yè)的試驗報告都有自己的風(fēng)格特點，如果為每個企業(yè)都開發(fā)報表生成系統(tǒng)不僅耗時，后期的維護工作也非常的繁瑣，根據(jù)電機試驗報告特點開發(fā)一個報表系統(tǒng)交給用戶自己來定制報告格式并最終按用戶定制格式生成報告并形成報表設(shè)計構(gòu)件。報表構(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)報告。

3 測試分析軟件構(gòu)件的應(yīng)用

利用通信驅(qū)動構(gòu)件、數(shù)據(jù)存儲構(gòu)件、數(shù)據(jù)分析構(gòu)件、報表構(gòu)件、人機交互界面構(gòu)件可以很方便的搭建出測試分析軟件。以人機交互界面構(gòu)件和數(shù)據(jù)分析構(gòu)件來闡述構(gòu)件庫的應(yīng)用，圖2 所示為測試軟件的主界面，其中左邊的試驗項目樹形界面圖形即為采用界面構(gòu)件化方式實現(xiàn)的界面構(gòu)件。

圖2 測試軟件主界面圖

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)容為將同步電機的三相突然短路分析過程封裝成一個構(gòu)件，該構(gòu)件不僅包含復(fù)雜算法的分析過程，并且能將整個分析過程和結(jié)果的曲線展示出來，實現(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

本文詳細介紹了如何將先進的軟件工程開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的電機測試行業(yè)中，并且結(jié)合電機測試工程領(lǐng)域的特點提煉且實現(xiàn)了測試分析軟件的構(gòu)件化平臺，成功的將構(gòu)件系統(tǒng)應(yīng)用到電機測試分析軟件的開發(fā)中，極大的提高了電機測試軟件開發(fā)的效率，方便維護。構(gòu)件化技術(shù)的應(yīng)用也使電機測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)則庫的業(yè)務(wù)構(gòu)件重組的實現(xiàn)［J］.計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS.2003.10.

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