金刚石压机压力控制系统的建模与仿真

金刚石压机压力控制系统的建模与

仿真

窗体顶端

摘要:分析了人造金刚石压机压力控制系统的构

成及其控制特性，建立了压机压力控制系统的数

学模型和仿真模型。由于该系统参数拥有大时变

性，常规PID控制缺乏适应性，压力控制效果

比较差。为了解决这一问题，设计了一种模糊自

适应PID控制器，并在MATLAB环境下进行仿

真实验，仿真结果和理论实践表明，该方法响应

速度快，控制精度高，自适应性强，使系统具有

更好的动态特性和稳定性，有效的保持了压力的

稳定。

关键词：金刚石压机数学建模模糊PID控

制MATLAB仿真

中图分类号：文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-00012-02

当前，我国主要采用六面顶压机在超高温高

压的条件下合成金刚石单晶及其复合片、开发新

材料［1］。六面顶压机压力控制的稳定性是决定

生产效果的重要因素，传统的压机控制系统采用

PID控制器缺乏适应性，对人造金刚石压机这类

压力时变系统的控制效果很差，控制精度不高。

本文分析了金刚石压机压力控制系统的构成和特

点，建立了压力控制系统的数学模型和仿真模

型，采用模糊PID的控制方式，从仿真结果来看

达到了超调量小，精度高，自适应性好的控制效

果。

1压力控制系统的建模

轴向柱塞泵的数学模型

根据金刚石压机压力控制系统的构成建立系

统模型如图1所示，主要由轴向柱塞泵、增压器

和工作油缸以及相关的油路管道组成[2],如图

1:

依据轴向柱塞泵的工作原理[3-4],设柱塞

直径为d,柱塞数为Z,柱塞中心分布圆直径为

D,斜盘倾角为Y，则泵的流量为：

(1)

上式中n为泵的转速，npv为泵的容积效

率。

增压器的压力为：

(2)

上式中P为液体体变弹性模量，Vh为排油室

体积，Qleak为总泄露的流量，与压力成正比，

BPQleak=ClhPS,Clh为比例系数。QL为输出

流量，超高压时输出量较小，近似为零。结合

(1)、(2)两式，则轴向柱塞泵的传递函数为:

(3)

增压器的数学模型

(1)增压器的受力平衡和流量方程为：

(4)

(5)

上式中Al、A2为增压缸大小腔面积，MZ为

增压缸活塞的质量，PS为增压缸缸前压力，PC

为工作油缸缸前压力，v为增压器位移。

(2)工作油缸的流量方程为：

(6)

式中Clp为工作油缸的内泄系数，Pc为工作

油缸缸前压另，P2工作油缸的回油背压，Vhl为

液压缸控制腔的容积，be为有效体积弹性模数，

yl为工作油缸的位移。由于保压阶段压力几乎维

持不变，压缩量yl为零，压力控制系统保压阶段

压力大于50MPa,流体的弹性模量be很大，

l/be=O,所以联立(4)〜(6)式，化简为：

(7)

结合(3)和(7)两式，得：

(8)

(8)式即为压力系统的数学模型，带入系统

相关数据，整理得：

(9)

2控制系统的设计与仿真

模糊PID控制系统的设计

模糊控制具有控制速度快、过程参数的变化

适应性强、可靠性高、鲁棒性灵敏度高、无需精

确建模等特点。但模糊控制由于是按档处理，是

一种非线性控制，存在着静态余差，而传统P工D

控制却能使控制消除稳态误差［5］。结合两者优

点，本文采用一种以模糊P1D调节器作为控制核

心的压力控制系统，使系统即具有PID调节器的

动态跟踪品质和稳态精度，又具有模糊控制器的

自适应特性，以改善金刚石压机压力控制系统的

动态与静态特性。

本模糊控制器设计为二维模糊控制器，以压

力值偏差e和偏差变化率为模糊控制器的内部输

入变量，以AKp、AKi>AKd为输出变量。其结

构图如图2所示。

系统所有输入输出量在整个论域上被分成七

个模糊子集，即{NL,NM,NS,ZE,PS,PM,

PL},分别为负大、负中、负小、零、正小、正

中、正大。模糊控制规则主要是通过总结专家知

识和生产实践中的经验获得，进而建立总体控制

规则方案。根据具体PID参数对系统的影响和实

际调试经验，结合Kp、Ki、Kd自整定原则，制

定出AKp、AKi>AKd在工作过程中语言控制规

则表，AKp模糊语言控制表如下表1所示。

经过模糊推理后的结论是模糊集合中的模糊

值，还需要通过去模糊化得到精确值，进而控制

目标对象。本系统去模糊化采用重心法去模糊。

模糊PID控制系统的仿真

运用Matlab软件的simulink工具进行仿

真分析，建立压机压力控制系统的仿真模型如下

图3,其中模糊控制子系统为Fuzzy

controllero

由常规PID整定得到的KpO>KiO>KdO参

数设为模糊P工D的的初始值，分别为KpO=l,

Ki0=10,Kd0=o为了验证自动控制的防静态性

能，通过利用单位阶跃信号跟踪控制响应效果，

系统常规PID和模糊PID阶跃响应对比如下图4

所示。

由上图可知，在输入单位阶跃信号作用下常

规PID响应超调量大，响应时间较慢，对于压力

控制这类纯滞后时变系统，控制效果不够理想，

而模糊P工D控制不仅响应时间较短，超调量小，

震荡幅度小，而且稳态性能也优于常规PIDo

3结语

本文首先对研究对象六面顶压机控制系统的

数学模型进行了研究，建立了控制系统的数学模

型和仿真模型，设计了一种模糊PID控制算

法，并用MATLAB软件进行了仿真。通过仿真表

明：采用模糊P工D控制方案有效解决了人造金

刚石压机压力控制过程中精度低，超调大，严重

滞后等问题，提高了系统的抗干扰能力，适应性

能强，获得了比较好的压力控制效果，对提高人

造金刚石产品的质量有较大的作用。

参考文献

[1]张文凤，郝仪，高波，，，24:115.

[2]调压的人造金刚石压机压力控制系统设

计[J].系统仿真学报，，(20).

[3]泵与风机[M].北京：中国建筑工业出版

社，,147-186.

摘要:本文通过对CA认证系统的分析，采用

数字认证和数字签名技术，对如何构建可靠的电

子印章系统进行了一些探索

关键词：CA认证数字签名电子印章

中图分类号：文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-0147-02

1引言

在信g时代的今天，随着电子政务应用的推

进，越来越多的政府机关采用办公自动化系统办

公，将公文电子化，通过网络实现电子公文的签

收、处理、审批和分发，缩短了公文运行处理的

时间，降低了行政成本，提高了机关的工作效

率。但是，如何保证传送的公文不被篡改？如何

确认发文者的身份?如何控制审批者的权限?这都

是电子公文处理面临的问题。本文将电子印章和

数字签名技术结合，设计一种基于内部CA认证的

电子印章系统，较好地解决了以上问题。

2总体框架设计

如图1所示：通过CA认证系统为最终用户

颁发数字证书，通过电子签章安全解决方案，解

决电子文档安全需求。对于需要进行签名的电子

文档、要会签的流转公文等要求实现电子签章的

操作，最终用户能够从CA认证系统申请数字证

书，通过电子签章工具和数字证书对电子文档进

行签名。当使用者得到签名后的电子文档时，通

过对电子文档中的签名进行验证，来保证电子文

档的真实性、完整性，同时能够保存签名后的电

子文档，作为以后抗抵赖的鉴定证据。

3CA认证系统分析

CA是用于对最终用户进行身份确认的数字认

证系统，能保证数据传输时的完整性、真实性，

是文档签章时的基础设施。CA系统为最终用户签

发数字证书，并保存在USBKey中，用户通过它

访问网络与文档签章，完成对文档签章的验证工

作。

CA认证系统模式选择

CA有第三方CA和自建型CA两种，本次系统

设计采用自建型CAo采用自建型CA是考虑到政

府电子公文主要在内部流转和运行，很少涉及公

民、法人和其它社会组织，不需要进行第三方认

证，且自建型CA使用成本较低，部署较快。自建

型CA是指客户购买单独的PK工/CA软件，建设一

个独立的PK工/CA系统，除了购买系统软件之

外，还包括系统、通信、数据库以及物理安全、

网络安全配置、高可靠性的冗余系统和容灾备份

系统等方面的建设。对于自建型CA系统，需要考

虑系统的后期运营和维护，建立完整的运营管理

体系，并负责系统的日常维护和升级等。能够利

用第三方认证中心的运营管理、运营服务经验，

来建设自己的运营管理体系。能够借助PK工/CA

软件提供商提供的维护和升级服务，对系统进行

日常运维。

CA认证系统架构

如图2所示，CA系统采用模块化结构设计，

由最终用户、RA管理员、CA管理员、注册中心

(RA)＞认证中心(CA)等构成。

(1)CA中心。CA中心是整个CA系统的核

心后台，负责签发用户证书，将它独立建设在电

子签章依托的网络内部。认证中心根据CA管理员

对最终用户证书申请的批准，为用户签发证书，

同时提供证书吊销列表(CRL)和证书目录(LDAP)

查询服务。

认证中心的硬件设备组成，包括证书管理服

务器、系统管理服务器、签名服务器、密钥恢复

服务器、数据库服务器、数据库、加密设备等。

实现的功能包括系统管理、LDAP查询、OCSP查

询、证书签名、密钥管理等工作。当需要查询数

据库或进行CA签名等工作时，向签名服务器和数

据库服务器发出请求。

(2)RA中心。RA中心是整个CA平台面向

最终用户的前台，为最终用户提供证书管理服

务，它能够CA建设在一起，也能够在专门的数字

证书服务机构内。包括两个组成部分：

证书注册模块:最终用户通过证书注册模

块，提交证书注册申请，获得数字证书。同时，

还为最终用户提供证书查询、证书下载、证书更

新和证书吊销等管理功能。

自动管理模块：自动管理模块具有对证书申

请自动审批的功能。在实现自动审批时，需要连

接用户数据库，通过与用户数据库中保存的信息

进行自动匹配，从而验证用户的注册信息是否正

确，是否具有申请证书的权限。如果验证通过，

将自动批准用户的证书申请请求，提交给CA中心

自动为用户签发证书，否则，自动拒绝用户的证

书申请请求。通过自动管理模块的处理，能够自

动实现对证书申请请求的处理，并且自动的为用

户签发证书，不需要CA管理员手工干预。

(3)最终用户。最终用户包括个人用户和单

位用户，他们是CA系统的最终服务对象。通过

CA系统能够为最终用户颁发数字证书，将数字证

书保存到USBKey中，在应用系统中使用。

4电子印章系统性能设计

(1)合法性。系统严格遵循国家《中华人民

共和国电子签名法》关于电子签名的规范，同时支

持RSA算法和国秘办算法，符合国家安全标准，

通过公安部信息安全产品检测，并作为电子签章

产品获得公安部信息安全产品许可证。

(2)安全性。私钥生成与加密运算均在

E-key中进行，私钥不能够以任何方式导出

E-key,从而确保私钥安全。

(3)严密性。电子签章软件在签章时都通过

验证服务器软件来验证电子印章的有效性，避免

了证书被废止的电子印章或者处于无效状态的电

子印章也能够加盖印章的非安全盖章行为。

(4)易用性。只要会移动鼠标和输入密码就

能够使用电子签章的各项功能，使得非专业电脑

操作人员使用起来轻松自如。

(5)实用性。实现多个签章部分重叠时的透

明显示，能够在已有电子签名上面加盖电子印

章，如同传统方式一样将印章加盖在领导签名

上。在文档处于锁定状态下能够进行会签，即在

同一个文件上加盖多个印章。

(6)开放性。独立于特定的应用系统或0A

系统，拥有丰富灵活的开发接口函数，使得与应

用系统或者。A系统的结合非常容易，接口开容易

完成。

(7)防复制。印章不可通过Word的复制功

能进行复制，杜绝利用已有电子签章仿造新的文

件，即使是在同一文档中也不能够利用复制功能

加盖印章。

(8)防伪造。签章不可仿造，签章图片与证

书绑定在一起，具有唯一性，即使是同一个签章

图片在不同的时刻生成的电子印章也不一样。

5电子印章系统功能设计

签章软件包括下列主要功能：

(1)定制签名戳。在第一次使用文档签章

前，需要定制签章。用户能够根据自己的喜好，

选择那些经过扫描的手写签名、自己的照片或自

己的印章图片，作为文档签章的显示图标，政府

机构要使用正式的公章影印件作为显示图标。同

时，为图标增加对应的数字证书。

(2)签名。文档签章分为分段签名和全文签

名，分段签名是文档内的某一部分进行签名，全

文签名是对整个文档进行签名。在进行分段签名

时，必须先选择被签名的内容，然后进行签名。

签名时，需要选择签名的证书，选择事先添加的

签章图标，并选择采用分段还是全文的签名方

式。确定后，点击签名，就能够产生一个文档签

章图标。

(3)验证。文档签章的验证能够验证文档签

章者的真实身份，能够发现文档内容是否被他人

非法更改。文档签章验证时，能够点击签章图片

或点击菜单内的验证按钮，进行验证。验证时，

会明确的为用户显示验证的结果，并且包括详细

的签章信息。当内容被更改时，验证结果能够明

确的显示，当签章的证书无效时，验证结果能够

明确的显示证书无效，显示验证失败信息。

(4)删除签名。用户能够手工删除签名，但

是删除签名必须由签名者本人才能进行。删除签

名只能从最后一位开始删除；手工删除签名图

片，并不能删除真正的签名，重新打开文档时，

签名图片将重新加载到文档内；删除签名时，必

须有签名者的证书，才可删除签名。

(5)设置签名。通过设置签名功能能够为快

捷签名按钮设置签名戳，通过快捷签名按钮，能

够实现快捷签名。在设置签名时，除了能够像设

置签名戳一样添加签名证书和图标之外，能够先

填写好签名意见；在进行快捷签名时，直接选择

证书进行签名时，能够将设置的图标和签名意见

自动的添加在文档签章图标中。

(6)快捷签名。快捷签名功能是指通过快捷

签名按钮，进行文档签章，不需要用户设置签名

图标和填写签名意见，直接生产文档签章图标。

在进行快捷签名之前，必须先设置签名。

(7)自动验证签名。文档签章产品具有自动

验证签名的功能，被签章文档在保存、打开和关

闭时，系统会自动对所签名的文档自动进行验

证，当验证失败时，会明显的标识签章验证失

败。

6电子印章的实现原理(图3)

文档签章的实现原理如上图电子印章实现原

理图所示，对电子文档进行文档签章，需要设计

文档签章模块、数字证书两个功能模块来实现。

(1)文档签章模块。文档签章模块是针对

Word、Excel、Html以及GDF版式文件而开发

的文档签章软件，在使用文档签章前，安装软

件，安装后该模块自动添加到常用工具栏中，提

供文档签章的各项操作功能。

(2)数字证书。数字证书用来标识文档签章

者的身份。用户具有与数字证书对应的私钥，在

进行文档签章时，需要使用数字证书应用的私钥

来进行签名运算，生成签章图标。验证文档签章

时，使用数字证书对签章进行验证。数字证书能

够到政府内部建设的CA认证系统申请，在进行文

档签章及签章验证时，签章时使用的数字证书必

需是签名者和验证者都信任的，否则签章验证无

效。

文档签章的基本原理是通过文档签章模块，

使用数字证书对应的私钥，对选择进行签章的电

子文档的内容进行数字签名，数字签名信息以图

像，即签章图标方式显示出来，即显示的签章图

标绑定了签名结果、被签名信息和签名证书。进

行签章验证时，通过文档签章模块，使用签名证

书对签名结果进行验证，实现文档签章的验证。

参考文献

[1]吴庆敏，韩义勇，覃东海，，.

[2],.

[3]王淼，，.

[4],.

摘要：目的：设计交通灯。方法:运用虚拟仪

器技术labview设计。结果：设计了预定功能的

交通灯。结论:运用labview设计交通灯系统，

编程、调试与修改简单，增加功能方便。

关键词:虚拟仪器技术labview交通灯

中图分类号：TP311文献标识码:A文章编

#:1007-9416（）02-0149-02

交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成

用来指挥交通的信号灯。在道路十字路口，每条

道路上有一组红，黄，绿灯和倒计时显示器，用

以指挥车辆和行人有序地同行。

基于虚拟仪器技术，利用：Labview而设计的

交通灯，能够用来模拟真实交通灯而进行工作。

使用虚拟仪器技术，工程师能够利用图形化开发

软件labview方便、高效的创建完全自定义的解

决方案，以满足灵活多变的需求趋势。口］

设计的交通灯是利用虚拟仪器技术labview

而完成的，能够完成用于自动控制十字路口交通

灯的明暗和倒计时器的状态，指挥各种车辆和行

人安全通行。

1总体设计方案

实现的功能

要完成一个十字交通信号灯的设计，这个交

通信号灯系统能为向北和向东两个方向行驶的车

辆指示能否通行。这个交通路口每一个方向上的

红绿黄灯按绿-黄-红的顺序循环，每个循环的时

间为70s,其中通行（绿灯）的时间为30s,等

待通行（黄灯）的时间为5s,禁止通行（红灯）

的时间为35s。当停止键按下时，循环停止。

设计思路

通过采用基于虚拟仪器labview的交通灯控

制系统的设计，自动控制十字路口两组红、黄、

绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行

人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。

同时还提供人行横道的指示和时间显示。（图

1-1）

2程序的设计

主界面的设计

主界面的设计尽量符合实际应用情况。北灯

下面有个数字显示的是相应灯亮的倒计时，东灯

左边显示的数字也是相应灯亮的倒计时。（图

2-1）

时间信号的分段

将得到的时间信号除以每个循环所用的时间

70s,取余数。得到的余数x的范围为

0<=x<70,当0<=x<5时，条件满足，执行第一

个条件结构里面的程序，北黄和东红灯点亮。当

5<=x<35时，条件满足，执行第二个条件结构里

的程序，北红和东绿灯点亮。当35<=x<40时，

条件满足，执行第三个条件结构里的程序，东黄

和北红灯点亮。当40<=x<70时，条件满足，执

行第四个条件结构里的程序，北绿和东红灯点

亮。时间分段的labview程序结构如图2-2所

Zj\O

关键技术

运用虚拟仪器技术：Labview设计交通灯，有

自己独特的技术特色。

判定范围并强制转换

Labview中有判定范围并强制转换控件，应

用这个控件能够判定输入的数是否在上限和下限

之间。它的图标和作用如图2-3所示。如果输出

信号在范围之内，''?〃接口将产生一个信号，此

信号恰能够输入到条件结构作为分支选择器信

号。

倒计时的实现

,运用四个条件结构就能够控制按照预定的

规律交通灯的亮和灭。但倒计时会有问题：

(1)当5<=x<35和35<=x<40时，两个相

连的时间段北红灯都是亮，要是分开倒计时显然

不符合实际。通过添加一个条件结构，把

5<=x<35和35<=x<40时间段红灯亮的事件合为

5<=x<40,这样就方便了两个相邻的时间段北红

灯的倒计时的实现。

(2)当。<=x<5和40<=x<70时，似乎不

是相邻的时间段，其实是。这两个时间段是循环

的首尾，东红灯亮40<=x<70,然后就是下一个

0<=x<5东红亮，显然时间上应该是相连，要是

分开倒计时肯定是错误的。但解决方案不能像

(1),因为40<=x<70和下一个0<=x<5时间

段的合并变成了40<=x<75,而x范围是不禁止

超过70的。解决方案是：让当40<=x<70时，倒

计时模块30秒变成35秒，结束时不是0秒而是

5秒，而5秒正好是下一个0<=x<5模块的倒计

时的时间起点。

交通灯的系统设计程序框图

本程序框图通过一个while循环套用六个条

件结构，其中4个条件结构是实现基本时间段的

功能，另外2个条件结构是为了实现相邻时间段

的红灯亮的倒计时。(图2-4)

运行结果分析

运行结果分析：红绿黄灯交替亮灭，伴随着

相应的倒计时，符合设计预期。

3讨论

运用虚拟仪器技术labview设计控制交通灯

系统，思路清晰，编程、调试和增加功能十分简

单，非常适合大学生实践创新项目和毕业设计项

目。[2]该文采用的是定周期程控技术，即主要

依靠经验和已往统计数据红绿黄亮灭的时间，

而不是根据不同方向的车辆和行人数量的多少，

来自动控制交通灯的亮灭。[3][4]

参考文献

[1][M].清华大学出版社，，05:3.

[2]基于NI+ELVIS平台的交通灯控制系统

设计[J].电脑知识与技术，，06:9123.

[3]智能交通信号灯控制系统设计与

Labview仿真实现[J].电子技术，，01:78.

[4]基于ARM的智能交通信号灯系统设计

[J].信息系统工程，，02:76.

摘要：针对流星余迹通信中链路数据处理的

特点，提出一种基于NiosII多核架构的链路协

议设计方法，在一片FPGA芯片中通过SOPC

Builder开发工具构建双核处理器系统，分别执

行前端数据处理及链路协议处理任务，实现了流

星余迹通信链路协议设计。解决了流星余迹链路

数据处理设计结构复杂的难题，提升了系统的工

作效率，使得流星余迹信道资源得到最大限度的

利用。

关键词：多处理器NiosII链路协议流星

八中百分类号：文献标识码:B文章编

#:1007-9416()02-0151-02

流星余迹通信是利用流星余迹对电波的反射

和散射作用实现通信的[1],其具有间断性、突

发性的特点。流星电离余迹的可用时间一般都很

短，仅为几百毫秒到一秒钟，且一个余迹消失

后，要等几秒钟至几分钟，甚至更长的时间才会

有下一个适用的流星余迹出现［2］。因此，流星

余迹通信系统中，对数据处理的速度和效率要求

很高，是影响系统指标的重要因素之一。

链路协议处理器作为流余通信系统的数据处

理核心，承担着实现空中链路数据的分片、打

包、重传、转发等功能，同时也要接收业务终端

的报文输入，及时上报已经收好的报文数据。如

此众多且复杂的任务，大量的数据交互，以及对

数据处理的实时性要求，使得处理器系统必须具

备较高的性能，以及高效的数据处理能力。采用

多核技术，进行任务分摊，由多个处理器并行处

理，是一种最佳的解决方案。

本文提出一种采用基于双NiosII核架构的

设计方法，在一块FPGA芯片中设计两个CPU来

分担任务，实现协同工作与并行处理。其基于

Altera公司的SOPCBuilder开发工具，能够

快速地设计并实现可配置、可裁减的多软核系

统，具有高度集成、可重配置与性价比良好等优

点。利用FPGA内部的硬件可编程特性，可提供

很强的灵活性和可扩展能力，从而大幅度提高系

统的工作效率，满足系统需求。

1总体设计

系统原理

系统中链路收发数据处理所包含的功能模块

如图1所示。从图中看出，功能模块能够比较清

楚的分为两部分，其中一部分为和用户终端接口

的前端数据处理部分，完成对用户收发的完整报

文处理，接口方式为网口；另一部分为和空中信

道接口的链路数据处理部分，完成对单一报文的

分片发送及组包还原功能。

根据以上功能任务划分，能够在系统中构建

两个处理器，一个处理器完成前端数据处理，另

一个处理器完成链路数据处理，两个处理器之间

交互的内容是完整的报文数据。处理器各自完成

承担的任务，其程序执行是独立且并行的，且它

们之间的接口也比较清楚简单。

Nios工工处理器系统的设计

Altera公司提供基于图形界面的系统定制

工具SOPCBuilder,能够很方便的进行片上系

统的定制。它包含了很多常用接口的工P核，从

SOPC元件库中选中后双击即可轻松添加进系统

中，并能对接口的一些常用属性进行配置；对于

一些SOPC元件库内不支持的模块，能够使用硬

件描述语言设计实现其功能，并使其总线接口满

足Avalon总线时序，从而作为用户自定义模块

连接到总线上。本系统的处理器及外设架构如图

2所示。

系统中的两个CPU均选用Nios工工/£快速

型软核处理器，分别命名为cpu_lan与

cpu_airoPIO>timer>uart、spi等接口在

SOPC元件库中都有对应的工P核，可直接添加到

系统中。其中处理器连接的外设主要包

括网络接口、定时器、串三、片上ram、pi。中

断以及若干普通工/0端口等；处理器cpu_air

连接的外设则主要包括EPCS控制器、SDRAM控

制器、调试串口、定时器以及pi。中断。一个片

上双端口ram同时连接到两个处理器，用作核间

通信及数据共享。每个处理器的指令访问主端口

(instruetion_master)与数据访问主端口

(data__master)与各自需要访问与控制的外设

模块的灰端口进行连接，从而构成两套独立的

Avalon总线。对于系统中各模块的访问地址，

SOPCBuilder会自动分配基地址，并根据该模

块与Avalon总线接口的地址宽度计算模块占用

的地址空间，生成结束地址。与同一条总线相连

的各模块使用的地址区域不能有相互重叠的部

分，否则会引起冲突。SOPCBuilder也会为有

中断信号接口的模块自动分配中断号，软件设计

时使用该号码进行中断控制。同一条总线内相连

的各模块使用的中断号不能有重复，否则也会引

起冲突。

软件设计

处理器的软件是在NiosII集成开发环境下

开发完成，两个处理器分别建立软件工程，并依

据其承担的工作任务进行程序编写，对处理器之

间的资源共享及启动顺序应进行重点设计。

链路协议处理任务由处理器cpu_air承担，

主要包括报文分片组帧、接收数据包组合还原报

文、数据缓冲、数据帧转发、数据帧重传、路由

选择、通过双口RAM交换报文数据等功能。

数据接口处理任务由处理器cpu_lan承担，

主要包括通过网口收发报文数据、嫡加解密处

理、数据缓冲、通过双口RAM交换报文数据等功

能。

2关键问题及解决方法

程序存储及运行方式

对于多核设计中各个处理器程序运行时内存

的分配，Nios工工支持两种方式：一为共享式，即

将一个存储器划分为多片独立的区域，每个处理

器使用其中的一片；二是独占式，即系统中使用

多个存储器，每个处理器独立使用其中的一个存

储器，互不干扰。

如果使用共享式设计，两个处理器在同一存

储器的不同区域运行各自的软件，由Avalon总

线模块提供仲裁机制实现对存储器的分时访问

[3]o系统启动时，各处理器根据各自的复位地_

址(resetaddress)读取bootcopier并运

行，把各自的用户程序拷贝到异常地址开始的内

存区域，然后跳转到异常地址处开始执行用户程

序，启动系统。这样能够减少存储器数量，节省

成本，后期程序维护也会比较方便，但这样也使

得访问存储器时会产生竞争，导致效率偏低。

在本设计中采用的是第二种方式，两个处理

器各自使用不同的存储器。处理器cpjair使用

外部SDRAM,用于程序运行和链路中收发数据的

缓冲；处理器cpu_lan使用片内

onchip_ram,用于程序运行和网口收发数据缓

冲。这庠就没有增加存储器数量，也没有共享存

储器时所产生的访问竞争问题，极大提高了系统

运行效率。

核间通信及资源共享

系统中多个处理器的运行是独立且并行的，

这种体系结构能提高系统的性能，但是为了实现

协同工作，也存在处理器之间信息的交互、共享

存储资源的分配等问题。为实现对临界资源的互

斥读写，SOPCBuilder提供了支持多处理机通

信的互斥硬核和邮箱内核[4],但其本质为获取

权限-使用权限-释放权限的原子操作方式，在一

个处理器占用资源的时候，另一个处理器只能进

行等待，从而对程序的运行效率有一定影响。本

文提出一种基于双口RAM和P工。中断的通信方

式，多核处理器之间能够互相发送中断，接收中

断方响应中断进行共享资源的提取。这种方式通

信效率较高，适用于突发性的大量数据交换。其

连接如图3所示。

两个处理器之间通信的中断信号使用PIO组

件产生和接收。双端口RAM能够直接使用FPGA

片上资源构建，它有两套从端口，分别挂载在两

个不同的软核上，Avalon总线把它当作两个设

备，两个处理器能够同时对其进行读操作。如果

使用单端口RAM,有访问竞争时是由总线仲裁决

定哪个处理器取得访问权，对其的读写操作是分

时进行的。能够看出，使用双端口RAM会使资源

共享效率得到显著提升。

双端口RAM被分为3个区域，第一个区域为

处理器cpu_lan的消息发布区，cpu_lan将要

发往cpu_air的数据写在此区域，获后给

cpu__air发送中断信号，由cpu_air读走数

据；塌二个区域为处理器cpu_aiL的消息发布

区，cpu__air将要发往cpu_lan的数据写在此

区域，然后给cpu_lan发送中断信号，由

cpu_lan读走数通第三个区域为状态区，包含

若不决态寄存器，分别对应前2个区域内存储消

息的条数、长度等信息，由双方处理器共同维

护。采用此分区方式，能够使得两个处理器读写

互不冲突，同时大容量的缓冲区也能轻松实现大

量数据的交互。

3工程应用结果与分析

工程应用中选择了Altera公司的Cyclone

IIIEP3c80型FPGA芯片，在此芯片上设计构

建了双NiosII架构的SOPC系统。结合相关

外围设备，设计完成了流余通信链路处理单元。

将流余通信链路处理单元通过流余信道模拟

器连接起来，构成一个测试系统。用户终端堆积

100条消息数据进行发送，通过改变信道模拟器

的工作模式及通信节点数，统计信息的传输时

间，对单核设计和双核设计进行对比。通过多次

测试并进行平均，结果如下：

(1)信道模拟器为常通模式，通信方式为点

对点时，采用单核设计需12秒传完全部消息，而

采用双核设计只需8秒；

(2)信道模拟器为指数衰减模式，通信方式

为点对点时，采用单核设计需26秒传完全部消

息，而采用双核设计只需15秒；

(3)信道模拟器为常通模式，通信方式为一

点对两点时，统计中心节点的传输时间，采用单

核设计需18秒传完全部消息，而采用双核设计只

需10秒；

(4)信道模拟器为指数衰减模式，通信方式

为一点对两点时，统计中心节点的传输时间，采

用单核设计需45秒传完全部消息，而采用双核设

计只需22秒。

通过以上测试得出，双核架构设计相比传统

单核设计，响应速度快，实时性强，提高了数据

处理效率。而且随着信道恶劣程度和通信系统复

杂度的增加，双核架构设计的优势更加突出。流

余通信系统用于组网通信时，采用双核架构无疑

会更加适合。

4结语

本文以FPGA芯片为核心，提出了双Nios

工工核架构的SOPC系统的设计方法。两个软核处

理器与外设接口高度集成到一块FPGA芯片中，

减少了硬件电路的面积和复杂性，降低了成本；

两个CPU并行处理各自任务，通过特定机制进行

数据传输与同步，良好地实现了协同工作，成倍

地提高了系统的工作效率；NIOSII的软硬件自

由配置空间极大，其编程结构清晰、扩展方便，

能够方便地调整系统和不断提升系统性能。该设

计方法对其它数据处理应用具有一定的参考意

义。

参考文献

[1]王莹，高轶，[J].无线电工程，，

(04).

[2]张永涛，[J].无线电通信技术，，

(02):50-52.

[3]AlteraIIVersionHandbook

Volume5:EmbeddedPeripherals[Z]..

[4]AlteraIISoftware

Developer'sHandbook[Z]..

摘要:起重量智能监控仪以实现起重机监

控、维护、管理一体化的功能，是起重机在以后

重要的安全保护装置之一，智能监控仪开发基于

起重量限制器功能的基础上进行功能扩展，融入

液晶显示技术，微机接口技术，智能单片机控制

技术，串口通信技术，芯片存储技术完成对起重

设备的全程监护记录和报警保护工作

关键词：自动监控管理单片机AT89c52起

重量限制器

中图分类号：文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-0153-02

随着我国现代化建设不断推进，工业大发

展，起重机械在各个领域越来越发挥着重要的作

用。然而由于起重机使用环境恶劣、工况复杂、

操作人员水平不一，起重机每年都有发生各类事

故，给安全高效生产带来了隐患，迫切需要起重

设备更加智能化的，保证起重机安全、高效运

行，起重量智能监控仪的设计开发正是解决这个

问题。飞机上装有俗称'、黑匣子〃的智能记录仪，

能对飞机飞行的各个状态参数进行记录和监控，

在发生故障和危险时发出报警，从而保证飞机的

运行安全。本智能监控仪的功能设计模仿了飞机

上的''黑匣子〃功能，在起重机运行过程中对起重

量、各安全机构状态进行监控和记录，当发生起

重机超载和安全机构动作时发出报警和记录，采

取相关全措施，从而保证起重机的运行安全。

1智能起重机监控仪的系统原理及组成

起重机监控仪的系统原理概述

起重机起吊重物时，由电阻应变片式称重传

感器检测后，将实物重量线性化转换成模拟量电

信号(0-20mv),电信号送到放大器放大

(0-5V),通过滤波电路去除高频信号和谐波信

号，然后输入到模数转换芯片转换，把模拟电压

信号转换成数字信号；数字信号被高速单片机采

集到内部存储器保存，通过数值运算得出起重量

值，通过液晶显示程序和液晶显示电路显示起重

量值；当起重量数值超过程序设定的报警值时，

单片机驱动显示程序和报警程序，监控仪发出声

光报警；当起重量数值超过程序设定时发出报警

同时立即切断起重机起升电源，防止超载事故的

发生，单片机会将报警时间和事故类型保存至存

储芯片，需要时可调取监控记录进行管理。起重

机监控仪在监控起重量时，同时对吊钩起升限位

和起升继电器的状态进行检测和监控，当起升限

位动作时而起升继电器不断开时立即报警，同时

切断起升电源，防止冲顶事故的发生。单片机会

记录各个故障事件发生的时间、故障代号，日后

可调取监控记录进行管理。通过对安全机构的状

态监控和记录，从而达到对起重机监控、维护、

管理一体化的目标。

起重机监控仪的系统组成

起重机监控仪以单片机为核心，由硬件和软

件两大系统组成。硬件系统包括传感器模块、信

号放大转换模块、单片机控制模块、液晶显示模

块、按键模块、信息存储模块、声光报警模块、

电源模块八大模块组成。软件系统由液晶显示模

块、信息存储模块、自检模块、按键检测设定模

块、数值运算比较模块、中断响应模块六大模块

组成。软件系统和硬件系统相辅相成，合为一

体，构成整个系统。

系统构成总图

系统的原理框图如图1所示。

系统主要技术参数

适用范围:1-50吨各类起重机；

综合误差：4±5%；

显示误差：4±3%；

动作误差：4±3%；

报警点的设定：

(1)预报警点：额定起重量的90%；

(2)延时报警点：额定起重量的105%；

(3)立即报警点：额定起重量的110%;

延时报警时间〜2秒；

传感器过载能力：;

使用环境条件：-10°仁+50c90%RH；

电源电压：380V-15%(+10%)50HZ

传感器防护等级：工P65；

电器控制箱防护等级：工P42。

2智能起重机监控仪的硬件系统设计

电源模块

电源靠块给起重机监控仪供给符合电路要求

的电源电压。监控仪中有各种电路，对电源点要

的要求也不一。单片机的电源是5V直流电，传感

器的电源要求是+6V和-6V直流电源，放大电路

电源是+6V和-6V直流电源，液晶显示器的电源

是+5V直流电源。电源电路输入电压为起重机三

相电源相电压380V,经过变压器变压成8V交流

电。8V交流电经过整流桥整流成直流电，直流电

通过直流稳压芯片7805得到标准直流+5V电

压。直流+6V和-6V电压由8V交流电通过整流桥

和稳压芯片7806和7906得到稳定的+6V和-6V

直流电源。

传感器模块

起重机监控仪采用起重量传感器类型有多

种，根据起重机结构形式的不同，测量的位置也

不同。电动单梁起重机一般采用卡式传感器，通

用桥式和门式起重机采用的的类型LF型压式传

器、轴承式传感器。虽型号不同但功能相同。这

些传感器都是专门为工业用途而设计的，采用全

密封结构，内充氮气。应变片选用环氧酚醛箔式

电阻应变计，使用温度范围为-20〜+60℃具有

精度高，长期稳定性好的特点。

信号放大转换模块

电阻应变传感器的输出电压为0〜20mv的微

电压无法进行转换和处理，因此需要进行通过放

大器放大处理。放大电路用的是OP07,0P07是

高精度低失调电压的精密运放集成电路，用于微

弱信号的放大。如果使用双电源，能达到最好的

放大效果。

传感器输出的电压信号经过0P07PD放大为

0〜5V电压，电压输入到AD转换芯片进行模数转

换。ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种

8位分辨率、双通道A/D转换芯片由于它体积

小，兼容性强，应用较为广泛。

单片机模块

单片机是整个起重机监控仪的核心，整个智

能系统的运行都要依靠单片机的参与和工作。对

数字信号的计算转换为起重量值，和预定值比

较，驱动液晶显示器显示数据、图像，驱动报警

电路发出声光报警等等功能的都是依靠单片机的

程序运行的。单片机系统的运行稳定性直接影响

到监控的正常工作。

AT89c52是一个低电压，高性能CMOS8位

单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的

Flash只读程序存储器和256bytes的随机存

取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的

高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准

MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器

和Flash存储单元。

液晶显示模块

起重机监控仪的输出部分采用液晶显示，液

晶显示能显示文字、字符和图形，具有显示数据

量大的特点，符合起重机监控仪输出信息多样化

和智能化查询管理的要求，因此选用带中文字库

的12864液晶显示器。通过液晶模块可显示起重

机监控仪的工作状态，起重量的值，有无故障信

号和故障记录查询等功能。利用该模块灵活的接

口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文

人机交互图形界面。

按键模块

起重机监控仪的输入模块采用按键来实现，

通过按下不同的按钮，实现不同的功能。可实现

起重机监控故障记录查询，报警值设定，立即停

止值设定，日期更改等相关功能。单片机

AT89C52每隔一个运行周期就对按键进行扫描，

当扫描到按键按下时则跳转到按键程序，执行相

应的程序。按键设有、、故障记录〃''+健〃健〃''确

定〃、、时间设定〃、、上翻〃、、下翻〃'、系统设定〃。

信息存储模块

起嬴I在运行时发生故障或误操作发生超

载、冲顶、互撞时，监控仪会发出报警同时对发

生事件进行记录。记录的保存依靠存储芯片

24C02o24co2芯片串行E2PR0M是基于

I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，由于

其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特

点。

声光报警模块

监控仪在发现起重机出项故障和发生危险事

件时发出声光报警。声光报警顾名思义是运用声

音和光进行报警。报警装置为蜂鸣器和红色报警

灯。当起重机发生危险事件时，监控仪拉响蜂鸣

器，红色报警灯亮起，提醒操作者。

3智能起重机监控仪的软件系统设计

起重机智能监控仪的工作依靠硬件的正常工

作，同时也依靠软件的正常运行。软件好比是人

的大脑，完成一件事要什么步骤，先做什么再做

什么，在突发情况下采取什么行动，这些在单片

机的软件芯片上都得一一编写好。单片机按照预

定的程序一步一步执行，所以软件的编写好坏直

接影响监控仪的正常运行。监控仪的软件编写也

按照模块化的方式来编写。软件系统由液晶显示

模块、信息存储模块、时间读取模块、按键检测

设定模块、数值运算比较模块、安全响应模块六

大模块组成。单片机主流程图如下：

4结语

在*各个模块的通力合作下完成着系统设定

的各个功能，各系统相辅相成，缺一不可。完成

对起重机运行的各个状态进行监控记录。相信起

重机黑匣子的应用对起重机的运行起到很好的作

用，为起重机的安全运行保驾护航，为社会建设

发挥更大的作用。

参考文献

[1]学院出版社.《起重机械技术检验》.第

一版.

[2]机械工业出版社.《检测与转换技术》.

第一--^rL版|<.

[3]高等教育出版社.《电子技术基础》.第

四版.

[4]机械工业出版社.《单片机原理及应用》.

第二版.

摘要：随着社会经济的迅速发展，手机已是

人们生活中不可缺少的信息通讯工具。并且手机

硬件性能的提高使得手机软件应用程序日渐复

杂，如面向实用性，体积小，集成度高，质量有

保证，内存不丰富等等所以手机的软件开发是非

常隼•,1^1*的

关键词：基本方法嵌入式测试手段可靠性

中图分类号：文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-0155-01

1软件测试的基本概念和方法

基本概念

这里关于软件测试方法都有基本的概念和方

法，其中有六种相关测试方法:黑箱测试、白箱

测试、灰箱测试、有效用例和无效用例、边界条

件以及等价类测试。黑箱测试是通过整个软件或

某种软件功能来严格的测试，而并没有通过检查

程序的源代码很清楚的了解该软件代码程序的具

体是怎样设计的。白箱测试这种类型的测试需要

代码句法发现内部代码在算法、路径、条件等等

中的错误和缺点，并且进行修改。灰箱测试就像

黑箱测试一样是通过用户界面来进行测试的，但

是工作已经对这种测试的代码源具体设计很了

解，所以这种测试方法如果你想知道就能很容易

测试出来。有效用例一般是指软件输入的测试用

例，是那些已知软件程序能够正确的输入用例。

等价类如果软件程序能正确处理一个值，也就是

该程序能正确的处理这个范围内除了边界意外的

任何有效输入值。边界条件，通常意味着最大值

和最小值或者所有涉及软件能够处理的最长的字

MR-A-A-

4件测试的基本方法

不同的书籍中软件的分类，叫法和解释都是

不同的。比如从源代码的角度可分为灰箱测试、

黑箱测试盒白箱测试。主要讨论的的软件测试基

本方法是侧重于软件功能的黑箱测试方法:可接

受性测试，功能测试，用户界面测试。边界条件

测试，配置安装测试，国际化支持测试，强力测

试以及本地语言测试等测试方法。

2嵌入式测试策略

嵌入式软件测试，嵌入式系统在这方面差异

很大，当前国内很多厂商在开发时，采用交叉式

的方式开发，开发工具运行在软件配置上的宿主

机上，但是嵌入式应用程序运行子啊软硬件资源

紧张的目标机上。而目标机与宿主机之间的通信

能够采用串口或以太网的方式，对串口的驱动或

网络协议均可使用智能手机内的嵌入式操作系统

的相应组件。

这种开发方式虽然对测试造成的影响比较

大，但是与开发同步的测试中不可能把所有的测

试都方式目标机上进行操作。原因是这样会与开

发者争夺目标机，也会使手机硬件厂商所提供的

目标机本身存在问题。（1）硬件厂商所提供的目

标机有多少，什么时候能够提供；（2）开发人员

是否有可能卷入到测试，假如就要估计耗时；

（3）主机和目标机上测试采用那些测试工具；

（4）被测试的软件下载到目标机上大概需要多长

时间，这点在系统测试盒样机测试阶段很重要的

一个策略；（5）估计每个系统模块与应用软件的

测试花费的时间；（6）需要工作人员留出一些预

防突发事件造成项目的进度

集成测试

在集成测试中，特别要注意关键模块。底层

的GUI、通讯、WAP诸多模块，中层的中间模块

要用从底向上的方法集成。上层模块用自顶向下

的方法集成。

单元测试

智能手机软件需要在目标机上进行单元测试

的模块比较多，比如WAP协议线、GSM、PPP拨

号线以及建立子啊此之上更高一级的彩信、短

信、浏览器、邮件、DC、DV等功能模块。但是

普通的嵌入式软件的单元测试一般在主机环境下

就能完成，所以在安排测试的情况下，应该要注

意到最小化在目标环境进行测试的比例。

系统测试盒确认测试

不能在主机环境下模拟，这关系到嵌入式软

件的最后总作用，对于智能手机而言，重点应放

在压力测试，MMI测试、恢复测试等的方面。

3智能手机软件测试手段

随着静态验证技术和抽象解释技术应用于成

熟的商业软件，已经能够独立嵌入硬件的情况下

对工业规模的源代码和派生代码的动态特性进行

抽象，而不是互相验证软件状态的有效分析。一

般的静态规则检查工具只检查表面的编程规则，

不能检查运行中出现的错误。并且禁用较小的计

算机就能够检测出资源，同时也能检查出动态运

行中出现的错误。

动态测试要实际运行被测试程序，取得程序

运行的真实情况、动态情况进行分析。生成测试

数据、分析测试结果工作量大，是开展测试工作

的费人、费力、费时。动态测试涉及多方面工

作，设备多、数据多、人员多，以此需要有好的

管理制度。

静态测试时寻找代码而不是执行代码中可能

存在的评估程序代码过程或者是错误，对程序中

的数据流和控制流进行分析，并提出测试报告。

以下是静态测试技术主要包括:代码检查、代码

审查、代码走查、桌面检查、静态分析（主要由软

件工具自动进行），前面四类通常情况下是由人工

进行的，主要检查代码和设计的一致性，并充分

发挥人的逻辑思维优势。

4可靠性软件评估

（1）软件的开发使用过程中需要有可靠的技

术利用资源分配的手段进行可靠性评估，因此也

取得了良好的效果。如故障计数模型的基本假设:

在每个间隔中的测试时合理的；在不相互重叠的

情况下间隔里检测出的缺陷数之间是独立的；测

试间隔是相互独立的。

（2）在某些情况下，必须对采集到的数据进

行规格化处理，因此建立此类模型的步骤：基于

拟合模型作出预测的可靠性，而且要评估模型的

合理性。如此前一样的产品实际性能，开发小组

的主管评价等，此时其它元素将作为调节因子的

参与评估；以时间单位能够是天、周、月等为单

位统计缺陷率；进行拟合检验，要估计模型的合

理性。根据模型的假设数据来选择更为合理的模

型；以现有数据、测试过程、模型假设为依据，

选择多个或一个模型对数据进行拟合，估计模型

的参数。

参考文献

[1][J].质量监测系统的研究与现实，

(4).

[2][J].软件开发模型的研究，(21).

摘要:本文以天铁集团崇利制钢有限公司仪

表维修设施设计方案为例，介绍了大型钢铁企业

仪修设施的设计原则、全厂仪表维修的解决方

案，介绍了仪修设施的专业划分、实验室和维修

车间的设备构成。

关键词：钢铁企业仪表维修检定

中图分类号：TP31文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-0156-01

1引言

钢铁企业的生产厂、车间配备有大量精密仪

表，包括检测、计量、操作和控制仪表和阀门，

这些仪表、阀门在生产中发挥着重要的作用，是

企业正常运转不可缺少的设备，影响着生产的效

率、产品的质量、人和设备的安全，对企业保持

物流顺畅、信息的收集、整理分析及时也具有重

要的作用。

仪表的制造是一项比较复杂的系统工程，由

于不同厂家使用的原材料、元器件存在差异，生

产工艺、技术规范有所不同，导致各种仪表存在

显性或隐性的不确定特性，在生产现场经过一段

时间的实际运行后，受到钢铁企业恶劣使用环境

的影响，有可能出现仪表失准，开始精度一致的

仪表逐渐，将逐渐出现测量不稳定、精度变差，

有些仪表甚至完全无法使用，不仅会造成钢铁企

业生产工艺不稳定、生产效率降低，严重时甚至

会引发重大安全事故。因此，钢铁企业必须对各

种仪表进行定期检定、修理、校验，设置适量的

仪表维修设施成为大型钢铁企业现代化改造的重

要环节。

2实验室和维修间设置

在现代化的大型钢铁企业中，全厂仪表维护

设施为各生产厂、车间服务，提供仪器仪表检

定、检修服务，不仅要实现快速相应，还要确保

检测准确。全厂仪维修设施提供企业范围内称量

类仪表、分析仪表、机械测量仪表、压力仪表、

电工电子类仪表、温度测量仪表、流量测量仪

表、二次仪表、控制阀门的检定和检修，也能够

对上述仪表、各类控制阀门提供回路校验。

为了确保维修、检定服务的及时、准确，钢

铁企业仪表维修设施需要进行相对集中的设置，

在一线生产车间，一般只配置少量检修设施、管

理人员处理紧急需求。以笔者所在的天铁集团崇

利制钢有限公司为例，自建的仪修设施覆盖全厂

各类仪表设备的检定，需要注意的是，企业自建

设施主要负责在线仪表的检定和检修，离线仪表

设备的检定、维修主要利用社会化资源解决，如

果企业外部资源能够支撑在线仪表的检定、检

修，也能够利用社会化资源，这样不仅能够节省

企业的非生产投资，也能有效降低企业的运营成

本。对于特殊仪表，安排了专人负责维修，重要

仪表还要委托生产厂家处理。

在分工方案确定以后，钢铁企业就能够设置

相应的实验室、维修间，配置所需的仪器仪表。

天铁集团崇利制钢有限公司根据全厂仪表维修设

施方案，设置了下述实验室、维修间：

机械量实验室

主要进行张力系统、称量仪表等在线机械量

仪表的检定，轧制力传感器、等离线机械量仪表

的修复，机械量实验室地面可能承受较大重量，

需要进行地基承重处理。实验主要设备包括便携

式张力标准装置、振动校验仪、全自动叠加式力

标准机、标准电子天平、光多功能校验仪等。

称量检定仪表仓库

负责辅助秤量设备的在线检校检修，天平、

祛码的离线检定修复，称量仪表和机械量仪表共

用检定室。主要设备包括祛码、链码、质量比较

仪等。

压力仪表实验室

主要进行精密压力表压力变送器、数字压力

计、液位计、物位计等压力等压力仪表的在线、

离线检校检修。主要设备包括便携式压力校验

仪、台式液压加压泵、台式气压压力泵、数字压

力计、手持式激光测距仪、数字多用表。

温度仪表实验室

负责热电偶、热电阻、红外线温度计、温度

开关等温度仪表的在线、离线检定。主要设备包

括热电偶检定炉、中温恒温槽、常温槽、黑体

炉、各种标准热电偶、热电阻、数字多用表、控

温装置等。

二次仪表实验室

负责控制系统回路的检校和维护、二次仪表

在线检定检校。主要设备包括PLC控制系统、标

准信号源、示波器等。

流量仪表校验间

主要进行流量计的离线检校和修复，流量仪

表的加工、修复能够借用阀门检修的加工设施。

主要设备为水流量标准装置。

控制阀门维修间

负责通用阀门、电动阀门、气动阀门等的检

修和调试。主要设备包括液压阀门压力试验台、

高压清洗泵、车床、牛头刨床、立式铳床、阀门

研磨机、电焊机、氢弧焊机、回路校准器。

电工电测实验室

主要负责电能表、功率表和其它电表的检修

检定。主要设备包括电能表检定装置、便携式电

能检测装置、多功能校验仪。

除上述设检定施外，天铁集团崇利制钢有限

公司全厂仪修设施还包括祛码仓库、流量仪表校

验间、控制阀门维修间等，并配备了设备吊运的

起重机。需要注意的是，为了保证检定校验仪表

精确测量，实验室需保持恒温恒湿、防震无尘。

天铁集团崇利制钢有限公司在上述实验室和

维修间的基础上，充分利用社会化资源，实现了

全厂仪表的高效检定、维护。例如，对于厂区内

的压力仪表，在线检定和在线维修完全依靠自有

设施完成，离线检定依靠自有设施、当地计量所

共同完成，离线维修依靠当地计量所、当地设备

厂家共同完成，高精度检定由省计量院完成。对

于厂区内的流量仪表，在线检定和在线维修完全

依靠自有设施完成，离线检定和离线维修均依靠

当地计量所、当地设备厂家共同完成，高精度检

定由省计量院完成。在自有设施的基础上，根据

需求充分利用社会化资源，不仅降低了仪表检定

维护的成本，而且有效提高了仪表维护的质量。

3实用效果

上述全厂仪表维修设施方案，是天铁集团崇

利制钢有限公司在实地调查、总结自身经验的基

础上逐步完善的，对于现代化的大型钢铁企业而

言具有较好的实用性和可行性，经过三年多的实

际运行，很好的支撑了天铁集团崇利制钢有限公

司各类仪表的检定、检修，而且有效节约了成

本。

近年来，随着钢铁行业竞争形势的加剧，企

业的经营压力越来越大，减少投入、降低成本，

维持长久不间断生产成为钢铁企业追求的目标。

企业在确定全厂仪修设施方案时，要根据自身仪

修设施的种类、数量、规格、机械特性和电气特

性制定方案，并要充分考虑企业所在地社会化资

源的协作能力、反应速度和资信水平，建立互惠

互利的长效合作机制，协调共同发展。

4结语

本文根据天铁集团崇利制钢有限公司的实

践，介绍了大型钢铁企业仪修设施的配置原则和

一般方案，对于同类企业具有一定的参考意义。

摘要：随着经济和社会的快速发展，我国的

信息科学技术的发展越来越迅速，其中一卡通系

统得到了广泛的应用。一卡通系统具有自身鲜明

的特点，在设计时需要根据实际的需求进行功能

的设计。本文将对一卡通系统设计进行阐述和分

析。

关键词：一卡通系统设计实现探析

中图分类号：文献标识码:A文章编

#:1007-9416()02-0157-01

1一卡通系统概述

现代化的学校需要现代化的管理、教学手段

的支持。随着现代教学手段的发展，校园设施不

断增加，学校规模不断扩大。怎样对学校设施、

人员更有效地管理，成了困扰每个学校管理者的

难题。建设一套可靠、成熟，兼容性、可扩展性

好的校园'、一卡通〃系统，对学校整个信息化系统

建设，具有非常重要的意义。本着网络集成化、

通用性、可靠性、可扩展性、先进性的设计原

则，根据学校的实际需求，设计了非接触式智能

卡一卡通综合保安集成系统来实现学校安全防范

和后勤管理的要求。非接触式智能卡一卡通管理

系统是信息技术、电子通讯技术发展的产物，是

实现物业管理、安全防范管理的有效措施，该系

统通过射频技术实现非接触信息传输，实际使用

时，卡片不与设备直接接触，只需在设备前晃

动，系统即可采集到所需信息，实现门禁、考

勤、停车场管理、POS餐饮消费管理等诸多功

能。因其高度安全、适用面广、极为方便的使用

和管理方式，被广泛应用于银行、宾馆、高档写

字楼、智能化小区、工厂等重要场所。该系统已

成为楼宇弱电系统的重要组成部分，也是楼宇实

现现代化管理的重要标志。

2一卡通系统设计与实现

一卡通系统设计方案

一卡通系统的设计需要满足学校内各种用户

的使用需求。在实际使用时，学校员工和学生只

需将做成工牌、学生证的智能卡在门口的读卡器

前晃一下即可根据权限进入学校和自己的办公室

等防范区域，无卡或无效卡持卡人不能进入防范

区域，同时，系统自动记录员工考勤情况，可实

现员工考勤数据采集、信息查询和考勤统计过程

自动化，完善人事管理现代化，代替了以往的人

工签卡、打卡，方便管理人员统计、考核各部门

出勤率，准确地掌握员工出勤情况；同时，该卡

还可直接在学校食堂买饭或在图书馆借阅图书。

一张智能卡，即可代替出入房门的钥匙、学生

证、图书证、医疗证、上机卡和各种体育设施的

使用证等，具备身份识别和电子钱包功能，学校

通过该系统，可实现对重要办公、教学、实验场

所，图书馆、学生宿舍等的出入管理，教职员工

考勤、学生出勤管理、对学校学生食堂的消费管

理，实验大楼微机室的上机管理，学校浴室热水

管理、图书馆的图书借阅等功能，使用极为方

便，由于本方案设计的门禁系统是整个智能一卡

通系统的组成部分，因此，通过系统扩展，很容

易实现电梯控制、停车场管理、保安巡更管理等

功能。一张智能卡可通用于所有子系统，所有子

系统数据共享，真正实现学院的校园智能''一卡

通〃。

一卡通系统组成功能单元探析

一卡通系统包括较多的功能单元，以满足校

园内师生的日常工作学习的各项需求，主要包括

以下几个方面：

（1）一卡通系统服务主机。其负责整个一

卡通系统的数据管理功能；全系统所有数据（学

生、教职员工资料、证卡信息、各子系统数据记

录等）都存贮在一卡通服务器数据库内（设置在监

控中心）；各子系统管理员通过权限查询、维护本

系统的数据；

（2）校园卡管理子系统。校园卡管理子系统

也叫发卡子系统。为方便用户操作，严格管理，

避免重复发卡，本方案设计独立的校园卡管理子

系统，负责系统智能卡的资料录入、新卡发行、

卡挂失（黑名单）、卡解挂、退卡、充值、验值、

卡资料修改等管理功能。我们为在本校上学