智能儀表軟件開發(fā)自動化技術(shù)分析

于洋深

(大慶油田天然氣分公司工程技術(shù)大隊，黑龍江 大慶 163000）

隨著儀器儀表的改革和不斷發(fā)展，智能儀表軟件產(chǎn)生，而實現(xiàn)智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)研究，能夠擺脫傳統(tǒng)手動操作的束縛，使儀表操作更加靈活。同時，計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的應(yīng)用，使得智能儀表軟件開發(fā)中加入了新的技術(shù)手段，這些新手段的加入，促進(jìn)了智能儀表相關(guān)工作效率的提升，極大地降低了智能儀表開發(fā)的成本和實踐，對推動儀表領(lǐng)域的發(fā)展等起到了重要的促進(jìn)作用。

1 智能儀表的發(fā)展歷史

儀表從初始至今經(jīng)歷了3代發(fā)展，第一代具有代表性的是模擬式儀表，第二代具有代表性的是數(shù)字式儀表，第三代具有代表性的是智能儀表。智能儀表在七十年代時就已經(jīng)出現(xiàn)了，主要的工作原理是將人工智能理論應(yīng)用到儀表當(dāng)中去，賦予儀表類似于人的特有的功能。在智能儀表中一般情況下應(yīng)用的是嵌入式的微處理器芯片，數(shù)字信號器或者硅晶體軟件等，這樣能夠為儀表軟件的后期開發(fā)提供便利。智能儀表受功能的限制，其軟件結(jié)構(gòu)也是不同的，所以不同軟件結(jié)構(gòu)之間的共同應(yīng)用被稱之為軟件系統(tǒng)，而軟件系統(tǒng)是在智能高低方向起決定作用的新型儀表。

2 智能儀表軟件開發(fā)的自動化問題

智能儀表軟件開發(fā)是一項系統(tǒng)性和專業(yè)性較強的軟件系統(tǒng)，一般包括了信號處理軟件、交互界面軟件以及其他的通訊軟件系統(tǒng)，針對于不同的領(lǐng)域有專門的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，目前我們在智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)探究上仍面臨著一些難題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

對應(yīng)領(lǐng)域理論和硬件體系結(jié)構(gòu)問題。智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)是對應(yīng)專門領(lǐng)域的一種計算機系統(tǒng)，在具體的應(yīng)用過程中不能夠應(yīng)用通用的智能儀表理論進(jìn)行解決，以免影響軟件開發(fā)自動化工具優(yōu)勢的發(fā)揮，進(jìn)而無法實現(xiàn)完全的自動化處理。同時，現(xiàn)階段正在應(yīng)用的智能儀表系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)也無法很好地與現(xiàn)今的軟件開發(fā)自動化工具所契合。

對應(yīng)儀表軟件開發(fā)自動化工具問題。智能儀表軟件的開發(fā)的自動化實現(xiàn)的是用戶與系統(tǒng)之間的交互，但目前能夠?qū)崿F(xiàn)的是面向工程師的交互，并不是面向相關(guān)人員的，這就會導(dǎo)致工具與具體領(lǐng)域之間的出現(xiàn)脫軌的問題。

3 智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)及CASE技術(shù)

3.1 智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)

（1）對智能儀表軟件開發(fā)自動化技術(shù)的理解。從廣義上來說，智能儀表的能夠?qū)崿F(xiàn)人工開發(fā)到完全自動化開發(fā)，將以往人工處理的內(nèi)容全部轉(zhuǎn)移給計算機系統(tǒng)進(jìn)行處理，極大地減輕了人工操作的負(fù)擔(dān)。智能儀表軟件開發(fā)中的自動化技術(shù)主要指的是專門的軟件開發(fā)系統(tǒng)，對自動化特征進(jìn)行了相對化地反應(yīng)。從狹義上來講，智能儀表軟件開發(fā)從功能、規(guī)格、說明等方面全部都實現(xiàn)了自動化的操作。

（2）智能儀表軟件開發(fā)自動化的方法。目前智能儀表軟件開發(fā)的自動化方法主要有以下3種：首先，在軟件開發(fā)自動化中應(yīng)用新的設(shè)計方法，比如Agent將程序編制模塊化、構(gòu)建化等，這樣能夠減少軟件開發(fā)中的工作流程。其次，將人工操作流程轉(zhuǎn)換成為半自動或者全自動操作，高層工件可以根據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的模式自動轉(zhuǎn)換位低層工件。利用新的集成方法對現(xiàn)有的軟件開發(fā)工具進(jìn)行二次自動化操作。

3.2 智能儀表CASE技術(shù)研究

CASE技術(shù)能夠提高軟件各個階段的開發(fā)效率和技術(shù)水平，所以可以將其簡單地定義為軟件開發(fā)自動化技術(shù)。在具體的應(yīng)用過程中，其能夠為軟件的開發(fā)與維護(hù)提供自動化的操作原理，主要包括自動化的結(jié)構(gòu)方法、面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ约白詣踊ぞ叩取?/p>

信號處理CASE技術(shù)研究。首先，層次結(jié)構(gòu)分析。不同職能儀表的信號也是不同的，但具體信號是有限的，是由相對穩(wěn)定的信號處理單元所構(gòu)成的，而每一個信號處理單元又被是作為一系列的數(shù)據(jù)管理與決策活動，在特定的算法下這些都是可以相互驗證和細(xì)化的。智能儀表中的信號處理主要包括信息的收集、存儲、加工和傳遞，這些穩(wěn)定的單元組成了一些穩(wěn)定的系統(tǒng)，而這些單元又是按照層次進(jìn)行劃分的，最終為傳感器采集數(shù)據(jù)所服務(wù)。在軟件系統(tǒng)的設(shè)計中，可以根據(jù)不同層次的需求進(jìn)行模塊的單獨開發(fā)，利用低層次模塊對整個智能儀表的信號處理系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，以此來提高智能儀表信號處理軟件開發(fā)的效率。其次，層次構(gòu)件連接及接口綁定。在智能儀表信號處理系統(tǒng)當(dāng)中，每個層次的任務(wù)都是通過構(gòu)件連接的，不同層次上構(gòu)件的目標(biāo)、范圍與功能等都是不同的。構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上來看，是語義描述和接口代碼的復(fù)合體。從功能上來看，是為了實現(xiàn)某種實用體目的的算法。在智能儀表信號處理系統(tǒng)當(dāng)中，構(gòu)件的連接一般分為并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)幾種連接方式。在構(gòu)件接口綁定時，不同接口要保證能夠與統(tǒng)一的接口規(guī)約相符合。接口綁定能夠建立內(nèi)部接口與外部接口的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系主要分為一對一、一對多、多對一和多對多的關(guān)系。

交互界面CASE技術(shù)研究。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能儀表交互界面軟件的發(fā)展也到了新的時期，目前智能儀表交互界面軟件開發(fā)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩個方面.首先，機械交互界面。這是在信息技術(shù)發(fā)展早期形成的，智能儀表的交互界面是機械式的，不可操作的界面，其與人之間的交互涉及內(nèi)容較少，只是完成了界面功能的提示和顯示的作用。其次，圖形式的交互。主要表現(xiàn)為圖形、圖像技術(shù)形成了交互界面，這種形式與人們對事物現(xiàn)象的認(rèn)識相符合。目前，絕大多數(shù)的計算機系統(tǒng)上顯示的都是圖形式交互界面，已經(jīng)成為了極為普遍界面操作系統(tǒng)了。

交互界面CASE技術(shù)的應(yīng)用，使得人們對于智能儀表界面的需求得到了滿足，所以這種類型的交互界面已經(jīng)成為了智能儀表交互界面的主導(dǎo)，為此對這一類型的交互界面進(jìn)行研究，是決定其能否成為智能儀表交互界面CASE技術(shù)的關(guān)鍵，對此應(yīng)該從以下兩個方面進(jìn)行具體研究。一是根據(jù)軟件工程原理，對智能儀表交互界面軟件的各個生存期階的開發(fā)方法進(jìn)行重新的構(gòu)建，其中包括分析、設(shè)計、文檔、代碼等軟件自動化技術(shù)。二是在現(xiàn)有的CASE工具和環(huán)境的基礎(chǔ)上，用新的手段或者方法進(jìn)行智能儀表交互界面CASE技術(shù)的開發(fā)。

在對交互界面進(jìn)行開發(fā)之后分析可以得出，在交互界面開發(fā)中首先要對已知的交互界面模型或者未來要建立什么樣的交互界面模型進(jìn)行確定，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行交互界面軟件方法的研究和開發(fā)。從相關(guān)實踐中可以看出，模型的構(gòu)建是建立在理論基礎(chǔ)之上的，這是實現(xiàn)模型構(gòu)建的方法?；诳刂乞?qū)動的交互界面模型主要分為Seeheim模型、MVC模型、PAC模型等。

4 結(jié)語

綜上所述，計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成化電路技術(shù)迅速發(fā)展，儀表系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬到數(shù)字再到智能化的飛躍。但是目前我國智能儀表系統(tǒng)的開發(fā)仍然存在一系列制約性的問題，這將極大地限制智能儀表系統(tǒng)開發(fā)的效率和效果。因此，在智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)研究過程中，要對概念、方法及技術(shù)進(jìn)行深入地探究，并在此基礎(chǔ)上對CASE的概念及相關(guān)技術(shù)要深入的研究。CASE技術(shù)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其在儀表開發(fā)與生產(chǎn)中的應(yīng)用具有重大的意義。本文對此方法進(jìn)行了簡要地探析，但其在具體的應(yīng)用當(dāng)中還有很多值得借鑒之處，需要我們對此不斷地研究。