計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械能源中的應(yīng)用

李雪萌

摘 要：互聯(lián)網(wǎng)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速普及和發(fā)展，其在機(jī)械能源生產(chǎn)制造中得到廣泛應(yīng)用，利用軟件工程技術(shù)開發(fā)了生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)械加工和設(shè)計(jì)系統(tǒng)、能源勘探開采系統(tǒng)、OA系統(tǒng)，接著使用交換機(jī)、路由器、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web服務(wù)器等構(gòu)建了一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了信息共享，并且引入了RFID、傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集機(jī)械能源開采設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)一步提升了機(jī)械能源的生產(chǎn)制造效率。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；軟件工程；物聯(lián)網(wǎng)；機(jī)械能源

中圖分類號(hào)：TP321 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算等計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速普及和改進(jìn)，其已經(jīng)在電子政務(wù)、電子商務(wù)、教育科研、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、能源勘探與開采作為支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，工程規(guī)模越來越大并且復(fù)雜，因此亟需引入先進(jìn)的信息技術(shù)開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)，為機(jī)械能源生產(chǎn)提供集成化、共享化、虛擬化、智能化處理工具，進(jìn)一步提高機(jī)械能源生產(chǎn)效率和水平。

1.計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械能源中的應(yīng)用

1.1 互聯(lián)網(wǎng)在機(jī)械能源應(yīng)用

隨著光線通信、4G移動(dòng)通信技術(shù)的快速普及和發(fā)展，人們已經(jīng)進(jìn)入到“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、能源勘探與開采等過程中引入了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能源的遠(yuǎn)程通信功能。目前，許多機(jī)械能源生產(chǎn)企業(yè)組建了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，引入了3層交換機(jī)、路由器、Web服務(wù)器、防火墻等軟硬件設(shè)施，構(gòu)建了一個(gè)健全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享功能?；ヂ?lián)網(wǎng)在機(jī)械能源應(yīng)用過程中的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

（1）客戶端?？蛻舳酥饕≒C和筆記本等電腦終端設(shè)備，這些設(shè)備可以使用互聯(lián)網(wǎng)集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息訪問、傳輸、共享。

（2）Web服務(wù)器。Web服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)信息加工服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能源信息請(qǐng)求、解析、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用結(jié)果整合功能，進(jìn)一步提高機(jī)械能源的信息加工功能。

（3）交換機(jī)。一般情況下，交換機(jī)布置在機(jī)械能源企業(yè)的局域網(wǎng)環(huán)境中，利用交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)PC、筆記本終端的互聯(lián)互通，能夠訪問局域網(wǎng)內(nèi)部信息資源。

（4）路由器。路由器可以將局域網(wǎng)內(nèi)部的終端設(shè)備與Internet上的終端設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，可以為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程接入、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、路由傳輸服務(wù)。

（5）防火墻。防火墻可以根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)需求配置訪問控制規(guī)則，保證互聯(lián)網(wǎng)的安全性，保證系統(tǒng)信息安全，避免黑客、病毒、木馬侵襲系統(tǒng)。

1.2 軟件系統(tǒng)在機(jī)械能源制造應(yīng)用

軟件系統(tǒng)在機(jī)械能源制造過程中，可以利用分布式管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能源制造自動(dòng)化、信息化、共享化和智能化。軟件系統(tǒng)在機(jī)械能源制造系統(tǒng)中的功能包括以下幾個(gè)方面：

（1）生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。機(jī)械能源制造生產(chǎn)過程中，為了保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量，引入了攝像頭、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)開發(fā)了生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用先進(jìn)的遺傳算法、支持向量機(jī)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等發(fā)現(xiàn)機(jī)械能源制造的優(yōu)勢(shì)和缺陷，提高系統(tǒng)執(zhí)行水平。

（2）機(jī)械加工和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。機(jī)械加工和設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程技術(shù)，可以構(gòu)建機(jī)械圖紙管理、機(jī)械設(shè)計(jì)管理、機(jī)械加工管理、機(jī)械檔案庫(kù)管理等功能，進(jìn)一步提高了機(jī)械加工和設(shè)計(jì)的效率，共享機(jī)械制造資源。

（3）能源勘探開采系統(tǒng)。能源勘探開采系統(tǒng)可以利用UML建模技術(shù)、結(jié)構(gòu)化流程技術(shù)進(jìn)行需求分析和設(shè)計(jì)，導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯業(yè)務(wù)功能，分別是能源勘探功能、能源開采功能等，提高能源勘探開采的效率。能源勘探可以針對(duì)能源的儲(chǔ)量、經(jīng)緯度位置、開采指標(biāo)進(jìn)行加工和分析，將勘探結(jié)果信息化，實(shí)現(xiàn)勘探人員、開采人員共享信息資源。能源開采功能可以針對(duì)開采數(shù)量、開采日期、開采人員、能源剩余儲(chǔ)量進(jìn)行處理，保存相關(guān)的開采數(shù)據(jù)結(jié)果到數(shù)據(jù)庫(kù)中，供人們進(jìn)行訪問。

（4）OA系統(tǒng)。OA系統(tǒng)可以應(yīng)用于機(jī)械能源制造過程中，梳理OA系統(tǒng)的邏輯業(yè)務(wù)流程，針對(duì)企業(yè)信息、企業(yè)公文、企業(yè)新聞、職工管理、培訓(xùn)教育、績(jī)效管理、財(cái)務(wù)管理、倉(cāng)庫(kù)管理等流程進(jìn)行建模，提出一個(gè)功能完善的OA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)人員職工、財(cái)務(wù)管理、設(shè)備管理功能。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)在機(jī)械能源中的應(yīng)用

機(jī)械能源生產(chǎn)制造過程中涉及的設(shè)備較多，比如在能源勘探時(shí)許多設(shè)備深入到很深的地底，因此一般的監(jiān)控模式無法獲取設(shè)備信息，可以引入傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)的采集設(shè)備的狀態(tài)信息，并且能夠?qū)⑦@些信息發(fā)送至防丟失設(shè)備控制系統(tǒng)中，使用人員可以掌握設(shè)備的位置信息、狀態(tài)信息等。傳感器擁有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩個(gè)關(guān)鍵模塊。發(fā)射機(jī)是傳感器的一個(gè)關(guān)鍵模塊，其可以采集勘探開采設(shè)備的相關(guān)信息，這些信息包括電量信息、溫度信息、濕度信息、深度信息等，系統(tǒng)可以針對(duì)這些信息進(jìn)行加工、處理和分析，以便系統(tǒng)能夠發(fā)送相關(guān)的控制命令。接收機(jī)可以接收防機(jī)械能源控制系統(tǒng)發(fā)送的命令，并且將這些控制命令轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，控制傳感器設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作。傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用過程中，其主要利用無線傳輸協(xié)議完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，目前最常用的無線傳輸協(xié)議為ZigBee協(xié)議、WiFi網(wǎng)絡(luò)等。ZigBee協(xié)議是一種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，該協(xié)議引入了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)碰撞檢測(cè)機(jī)制，能夠避免多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)帶寬資源、時(shí)隙資源等，ZigBeeMAC層采用完全確認(rèn)的傳輸機(jī)制，每一個(gè)數(shù)據(jù)包在接收端收發(fā)送確認(rèn)接收數(shù)據(jù)包之后再次發(fā)送數(shù)據(jù)。ZigBee協(xié)議開發(fā)工作時(shí)間少并且短暫，因此系統(tǒng)的開發(fā)成本非常低。WiFi是一種無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，其可以利用無線介質(zhì)傳輸傳感器采集的信息，并且只要設(shè)備處于WiFi網(wǎng)內(nèi)，就可以自由地進(jìn)行移動(dòng)，享受以太網(wǎng)有線網(wǎng)絡(luò)的接入工作，實(shí)現(xiàn)一棟傳感器數(shù)據(jù)通信。

1.4 其他輔助信息化工具應(yīng)用

目前，在機(jī)械能源制造過程中，應(yīng)用的信息化工具較多，比如虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)遷移技術(shù)、數(shù)據(jù)和程序隔離技術(shù)等，以便保證機(jī)械能源制造應(yīng)用的性能。

（1）虛擬化技術(shù)。機(jī)械能源系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)過程中最為關(guān)鍵的技術(shù)是虛擬化，虛擬化可以提高硬件利用率，并且能夠降低硬件的購(gòu)買容量，把應(yīng)用程序及其運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)獨(dú)立出來，按照不同的分配策略賦予用戶邏輯存儲(chǔ)空間，這樣就可以均衡應(yīng)用服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)載，實(shí)時(shí)地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)資源的使用狀態(tài)，改進(jìn)數(shù)據(jù)中心的利用率。

（2）數(shù)據(jù)和程序隔離。機(jī)械能源系統(tǒng)承載的應(yīng)用程序和用戶數(shù)量數(shù)以千萬計(jì)，不同的用戶需要訪問關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，因此亟需采用先進(jìn)的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)隔離技術(shù)，以保證用戶信息的完整性、邏輯獨(dú)立性，保證應(yīng)用進(jìn)程、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、應(yīng)用內(nèi)容能夠獨(dú)立運(yùn)行，不會(huì)影響其他服務(wù)器或應(yīng)用程序的執(zhí)行。

（3）數(shù)據(jù)遷移技術(shù)。機(jī)械能源系統(tǒng)保存的信息量非常多，為了能夠提高用戶服務(wù)水平和門戶網(wǎng)使用的經(jīng)濟(jì)效率，機(jī)械能源系統(tǒng)的硬件存儲(chǔ)空間劃分為不同的訪問優(yōu)先級(jí)，建設(shè)的成本也不同。一般來講，機(jī)械能源系統(tǒng)可以判斷用戶程序和數(shù)據(jù)的訪問頻次，根據(jù)訪問頻次實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)遷移，將訪問頻次較高的數(shù)據(jù)放置在優(yōu)先級(jí)較高的位置，同時(shí)也可以將訪問頻次減少的數(shù)據(jù)遷移到優(yōu)先級(jí)較低的位置。

結(jié)語

機(jī)械能源生產(chǎn)流程較多，涉及的人員包括設(shè)計(jì)人員、制圖人員、勘探人員和開采人員等，這些人員負(fù)責(zé)不同的工作，信息共享與處理流程也比較復(fù)雜，因此可以利用互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程、云計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成化系統(tǒng)，為機(jī)械能源生產(chǎn)制造提供支撐，提高業(yè)務(wù)流程協(xié)作、數(shù)據(jù)共享能力。

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