集成辅助系统

关键词：

集成辅助系统（精选五篇）

集成辅助系统 篇1

关键词：LNG,激光靠泊,系统集成

1 概述

海南LNG码头呈T形布置, 长度390m, 设置靠船墩4座、系缆墩8座, 靠船墩与系缆墩顶高程均为8.0m。码头工作平台尺寸46×30m, 布置操作平台、登船梯、船舶消防设施等, 顶面高程13.0m。控制室和配电室布置在LNG码头后方第一座补偿平台上。所有系缆墩布置在同一条直线上, 并与码头前沿线平行。系缆墩关于泊位中心线呈对称布置。码头平台与靠船墩、系缆墩之间以人行桥连接。如图1.1所示为海南LNG码头平面图。

2 辅助靠泊系统组成

组成辅助靠系泊系统的子系统包括船舶辅助靠泊系统 (BAS) 、缆绳载荷监测系统 (MLMS) 、环境监测系统 (EMS) 、船岸通信系统 (SSL) 。

2.1 激光辅助靠泊系统

2.1.1 激光系统

激光系统由2个激光探测器组成, 探测器位于码头平台附近靠船墩、靠码头工作平台一侧, 激光可以测量船外壳至码头靠岸一侧的距离。距离为实时测量并可计算出船舶靠岸的速度及靠岸角度。

2.1.2 LED显示屏

为了最大限度的集成“船舶/码头”和“操作者”之间的信息交流, 激光系统读取的数据可以在LED大屏幕上显示。考虑到左、右舷靠泊, 大多数的LNG码头只有一块LED大屏显示器, 考虑左、右舷靠泊, 海南LNG码头的LED大屏显示器有两块, 对称的分布在MD3、MD6系缆墩上, 大屏安装在一个两米高的固定支架上。一般LNG项目中大屏显示的内容包括船首的速度、船尾的速度、船舶与码头的距离。考虑到靠泊的精确性, 海南LNG项目特地在每块大屏上方增加了一个显示靠泊角度的模块。

2.2 缆绳载荷监测系统 (MLMS)

为了船舶系缆安全, 提供更合理的缆绳布置和缆绳受力监测, 设置了缆绳张力监测系统。可以实时监测系泊缆绳上的荷载并且远程控制所有快速脱缆钩的快速脱放。

HNLNG码头配有带3钩的快速脱缆钩8套, 带2钩的快速脱缆钩4套, 所有的快速脱缆钩装有测力销, 根据力学的原理, 测力销会输出一个正比于缆绳载荷的信号。测力销装在快速脱缆钩的旋转部位, 产生一个毫伏信号和智能靠泊系统中的载荷监测系统接口连接。缆绳载荷监测系统 (MLMS) 的软件能够显示各位置的缆绳载荷和报警设置。锚钩负载张力监测系统示意如下图2.3。

除了标准手动释放, 脱缆钩还配备远程控制系统。这使操作者可以在远处 (例如, 码头控制室) 对每个钩单独释放, 或同时进行紧急释放操作。

2.3 环境监测系统 (EMS)

辅助靠泊系统的环境监测系统 (EMS) 涵盖的内容包括风向/风速、气温、气压、降水、能见度、潮位/波浪、海流等要素的实时监测, 并且环境测量设备具有自动采集功能, 有标准的传输接口, 测量数据纳入靠泊系统主机, 环境测量数据与靠泊数据可以同屏显示。环境监测系统由以下几个部分组成:

2.3.1 气象站

气象站是一个集成化的设备, 用于测量风速、风向、降雨强度、气压、气温、相对湿度。安装在码头控制室上方的支架上, 数据通过RS485通讯, 并通过通讯模块转换成模拟量, 并处理标准数据。

2.3.2 波浪和潮汐探测器

波浪和潮汐探测器主要测量的内容有:波浪幅度、波浪周期、潮位、水温、水压, 该探测器是水上非接触式安装, 通过安装机架安装在码头上。

2.3.3 多普勒水流传感器

水流传感器利用多普勒原理精确的测量水流速度和方向。内部集成了指南针可以测量水流方向和速度。

2.4 船岸通信系统 (SSL)

船岸连接系统的主要功能是在保证船岸双方的安全控制系统, 同时ESD切断, 并且支持电话通信和数据传输, 该系统需要在传输的整个过程中保持连接。船泊停靠在码头岸边后, 利用船岸光缆或电缆连接系统可将缆绳张力信息提供给船舶, 用于指导船舶安全作业。

海南LNG的船岸通信系统采用的是英国的Sea Technik, 该系统满足ISO 28460:2010液化气船的安装要求:船到岸的接口和码头操作部分Sect 14.4的要求“…需要提供一个独立的备用系统, 该系统可以是电动的, 光纤的或气动的, 这样两个系统同时发生故障的可能性大大降低了…”本项目船岸通信系统框图如下 (2.4.1) :

3辅助靠泊系统软件、硬件系统集成

海南LNG辅助靠泊的软件系统是由孟拜离岸工业设备有限公司提供的i-Moor软件, 上述的设备允许完全集成到孟拜iMoor应用包中。所有i-Moor模块的通讯通过PLC至主计算机系统, 实现船舶停泊和卸船操作与环境张力等数据的监控。如果来自负载监测, 靠岸或环境传感器的数据超过了用户设定的范围, 系统就会发出警报。

4 结语

集成辅助系统 篇2

培养目标：培养掌握集成电路基本理论、集成电路设计基本方法，掌握集成电路设计的EDA工具，熟悉电路、计算机、信号处理、通信等相关系统知识，从事集成电路及各类电子信息系统的研究、设计、教学、开发及应用，具有一定创新能力的高级技术人才。

主要课程：C/C++语言、数据结构与程序设计、Verilog、电路分析基础、模拟电子线路基础、数字电路与系统设计基础、计算机语言与程序设计、计算机组成与系统结构、微机原理与应用、数字信号处理、半导体器件电子学、集成电路原理与设计、集成电路工艺技术、硬件描述语言、集成电路EDA技术、嵌入式系统原理与设计、信号与系统、通信系统原理、自动控制原理、计算机控制技术、版图设计、低功耗设计等。

二、集成电路设计与集成系统专业就业方向

三、集成电路设计与集成系统专业就业前景：

集成辅助系统 篇3

随着计算机多媒体技术的发展和普及, 计算机辅助教学引发了一场深刻的教学手段改革。普通的PPT课件教学方式有时不能满足提高教学效果的需要, 如何把困难的学习内容转化为生动的多媒体动画形式、并借助教学素材快速集成高质量的辅助教学系统, 是许多教育工作者追求的理想目标。根据这种教学应用背景, 本文提出了一种基于素材集成模式的计算机辅助教学系统开发思想, 并以VB程序设计课程的若干重要知识点教学为例, 介绍该计算机辅助教学系统的设计思路和开发方法。该系统集课件生成和课件演播功能于一体, 教师只要将平时积累的一些高质量教学素材 (如知识点的演示动画、讲课教案、PPT课件、测试试题等) 添加到该系统资源目录, 即能马上生成讲课或学习软件。该系统不仅可以被教师利用于课堂教学, 也可以供学生利用它进行课外自学。借助该系统, 能大大提高教师开发高质量课件的效率, 有助于突破某些教学难点, 提高教学质量。这种设计思想和方法可以被任何课程的辅助教学系统开发过程借鉴;为教育工作者提供了一种可参考的教学辅助系统设计思想。

1 系统结构与功能

系统的主界面由知识目录节点窗口、多媒体知识内容演示区和一些按钮组成, 如图1所示。其中, 知识目录节点窗口由各种教学素材内容标题组成, 用户单击任意节点标题即可演示该节点所对应的教学素材;这样, 教师可以针对不同特点的教学内容设计不同类型的教学素材。如普通教学内容设计为PPT素材;文字性描述为主的内容设计为富文本素材;动态过程描述性内容设计为动画素材等。而按钮提供的功能有:实现顺序翻页、直接进入某种教学内容演示、系统运行的一些基本设置和帮助功能。比如, 若要顺序讲解或自学课程内容, 可以通过“下一页”、“上一页”按钮进行顺序翻页;如果要跳跃性的打开某一位置的教学素材, 则可以直接单击目录窗的对应节点标题。选择“控制面板”按钮可进行背景音乐开/关切换操作;也可保存当前页面记录, 使下次进入程序时只要“载入进度”即可直接进入上一次所保存记录的页面 (相当于书签功能) 。选择“模拟运行”按钮可以弹出“模拟运行演示”窗口;在该窗口选择要演示的动画项目后将进入相应类型基本动态过程的动画演示;在“模拟运行演示”窗口单击“返回”按钮又可以回到主界面窗口。选择“知识测验”按钮可以弹出“基础知识测验”窗口, 在该窗口可以进行基础知识的单项选择题和填空题的解答练习, 并由机器进行“评分”;实现对所学知识点进行巩固复习的功能。下面将以VB程序设计课程的若干知识点教学为例, 介绍系统各主要功能模块的功能及其实现方法。

1.1 PPT素材放映模块

如果某一节点对应的教学素材是PPT课件, 则选择该节点时程序自动在后台启动PowerPoint并以“放映”模式播放课件内容, 教师可以如同通常操作PowerPoint的方式控制幻灯片播放进度。当PPT内容播放完毕后程序自动关闭PowerPoint, 从而回到系统主界面, 用户可以继续选择教学或自学其它节点内容。

1.2 富文本素材演播模块

当学习内容为理论性或文字总结性内容时, 单击对应的知识节点打开的是富文本窗口, 富文本素材演示窗口如图2所示。

1.3 动画素材演示模块

对于描述一些富含动态变化过程的教学来说, 用动画演示其变化过程不失为最好的教学方式。比如, 对于程序设计课程来说, 程序3种基本结构的执行机制是十分重要和基础性内容, 必须要求学生深刻理解其语句结构的执行机制和流程。然而对于初学者尤其是对学习第一门程序设计语言的非计算机专业学生来说, 很好地理解这些语句结构的执行机制并非易事, 因此可以制作若干关于程序控制结构执行机制的演示动画。比如, 一部分动画可针对一般性的句型结构进行动态演示, 如For循环结构执行流程的演示动画界面 (见图3) , 该界面通过一幅程序流程图, 配合局部字体颜色的变化来反映程序执行流程, 程序当前执行的内容将被以红色显示;当执行到下一部分内容时红色转移到下一部分, 而刚才被执行的部分恢复为黑色。比如, 为了反映程序执行到对循环变量值进行判断的时刻, 图3中菱形框内的文字即时变为红色, 以突出表示当前的流程是正在进行执行条件的判断。

另一部分动画可以是针对典型的具体例程进行动态演示, 如循环嵌套结构的一个基本例程的动画演示界面见图4所示。图4中通过一段简短的程序代码, 描述了一个二维数组被输出的动态过程, 通过慢动作结合颜色变化示意每个语句被执行的先后次序, 以及执行到每个语句时关键变量值的显示。当执行到某个语句时, 该语句将及时以红色字体显示。同时界面右边和下面将分别显示该时刻关键变量的瞬时值以及程序的输出结果。使学生充分了解程序运行过程中各下标变量和数组元素值的不断变化情景;深刻理解循环嵌套中外循环执行一次, 对应内循环执行多次的原理。在学生脑海中建立起一幅生动的动态图像, 使他们对过程的理解得到深化。而且动画的播放速度可以自行调节, 设置不同的变化快慢, 甚至可以由教师手工控制执行快慢;再结合讲解就能使每个学生能充分看清程序的执行过程和变量变化的细节。图4显示的是对应于第2次外循环, 第3次内循环执行到输出语句时的界面情景。

1.4 基础知识测验模块

该模块用于对一些基础知识进行测试, 本模块的素材是一些客观性试题文件。知识测试模块界面如图5所示。通过点“上一题”、“下一题”按钮可切换题目。每一道题目的解答必须输入到解答文本框, 并点“确认按钮”后才生效。对单选题, 每一题的解答只能填一个英文字母。而填空题必须按答案规定填写 (即不能多填或少填字符) 。解答的英文字母可大写或小写;解答的前后可允许出现空格 (但文字的中间不能加额外的空格) 。任何时候按“评分”按钮可以对当前所做的解答评分 (未做的题计0分) , 并列出各题的解答、标准答案、对错判断和得分率。重做后又可重新评分, 得出新的评分结果并保留历史结果以便对比。

2 系统关键技术

2.1 构造资源清单文件

本系统用到的资源文件包括教学素材文件和试题文本文件两大类。而教学素材文件类型中又包含多种子类型的媒体文件, 如*.rtf富文本文件、*.PPT演示文稿文件、可执行程序文件*.exe等。所有教学资源文件收集在本系统文件夹下面一个指定文件夹中。首先根据教学内容将所需要的教学资源文件的文件名列成一个清单, 由该清单构成教学资源清单文件的内容, 教学资源清单文件是一个纯文本文件, 它的文件内容和格式有如下特点: (1) 每一行包含一个教学资源文件名; (2) 每个教学资源文件的主文件名除了包含反映该教学资源内容的标题外;还在前面包含3个数字, 这3个数字之间用下划线隔开, 它们分别代表这个资源文件内容在整个教学内容标题集中的标题级别, 这里标题仅分3级。如“k_m_n4.1概述.rtf”这个文件名, 表示标题“4.1概述”属于第k章下面的第m节的第n个小节。程序主界面目录窗中将来生成的标题目录就来自于这些资源文件名 (但不包括其中的代表标题级别的这3个数字和2个下划线字符, 也不包括文件的扩展名部分) ; (3) 代表不同级别标题的文件名行前用不同数量的空格标识:级别最高的标题左边空格数为0, 次高级别标题的文件名行前空格数为1, 其余依次类推。本系统还提供了一个小工具程序, 用于自动将指定文件夹中的所有资源文件名写入到教学资源清单文件中, 并可以根据资源文件名中包含的章节号数字实现文件名按章节顺序排列。如果某次教学内容不需要其中的某些教学素材, 则只要在教学资源清单文件中删除相应的条目行即可, 即只是不引用该资源文件而已;而不必把资源文件本身从资源库中删除。即教学资源清单文件起到对教学资源文件引用的作用。

试题清单文件也是一个纯文本文件, 其内容是由系统所包含的所有试题文件的文件名组成。试题清单文件的格式比较简单, 每行包含一个试题文件名, 不需要附加其他标识内容, 也不需要控制格式缩进等形式。而试题文件也是文本文件, 每个试题文件代表一道试题, 文件内容的首行是该试题的答案;其余部分为试题的题干内容。同样地, 所有试题资源文件都是收集在本系统文件夹下面一个指定文件夹中, 相当于一个试题库, 每一个试题文件的文件名均用相同字符开头后加数字序号。本系统也提供了一个小工具程序, 用于自动将指定试题文件夹中的所有试题资源文件名写入到试题清单文件中。如果某些试题暂时不需要, 则只要在试题清单文件中删除相应的条目行即可, 即只是不引用该试题文件而已;而不必把试题文件本身从试题库中删除。即, 试题清单文件起到对试题文件引用 (或索引) 的作用。

2.2 生成目录节点与展示资源文件

本系统目录窗中的节点标题是在程序加载时通过读取教学资源清单文件的内容而生成的。这里用到了一个TreeView AxtiveX控件, 用到一些有关TreeView控件的关键技术。生成目录窗节点的基本原理和步骤是:程序启动时依次读取教学资源清单文件的每一行, 用字符串数组元素分别存储教学资源清单文件的每一行;利用TreeView控件依次创建各个节点 (节点的标题来源于字符串数组元素存储的教学资源清单文件内容行, 即各个教学资源文件的文件名) 。此外, 在生成目录节点的同时, 程序还创建了一个字符串数组用来存储各节点的资源文件扩展名。当用户通过直接单击节点或通过翻页按钮选择了某一节点时, 程序首先通过该节点对应的字符数组元素获取资源文件的扩展名;以便确定教学资源文件的类型;进而根据教学资源文件类型确定要调用的打开资源文件的应用程序。

2.3 创建过程动态演示动画

以计算机程序语句执行动态流程的动画为例, 笔者提出了这样的实现思路:无论是流程图中的一个图形元素还是例程中的一条语句, 或例程中的一个变量值的显示单元, 都用一个控件表示。这些控件通常是标签、文本框或图片框。通过添加时钟控件控制流程变化速度。因为对一个特定的流程图或特定的例程, 其每个单元 (或语句) 被执行的次序是能预先确定的, 因此, 根据某个图像单元 (或例程中的语句) 应该被执行的次序号, 控制其在相应次序到达时前景色变为红色, 而同时其它控件的前景色则均变为黑色。这样看起来的效果就是程序执行到哪一句, 哪一句就显示红色。此外, 变量值的即时显示也是根据当时变量的值是多少, 就将该值输出到对应控件中;且修改控件的前景色为醒目的红色。利用这种思路实现程序流程动态变化的细节跟踪, 就如同用电影慢镜头播映一个体操运动员的分解动作一样。

3 结束语

集成式辅助教学系统是针对一些课程的教学重点、难点而开发的一种辅助教学软件, 它集成了教学系统开发和教学资源演播双重功能。开发中它遵循程序和数据 (教学资源) 独立的开发思想, 使程序可以通用, 而教学资源可以变化。而作为演播系统, 它又可以实现教学功能。因此, 我们称之为集成式辅助教学系统。这种系统可以在任何课程的辅助教学中使用, 甚至可以作为一个通用的教学系统集成开发平台。

参考文献

[1]朱从旭.实现无纸考试自动阅卷统分的简易系统[J].计算机系统应用, 2002 (2) .

[2]何普亮.多媒体课件自动生成系统的设计与实现[J].软件导刊 (教育技术) , 2008 (10) .

[3]阳波, 唐文胜, 尹丹.计算机辅助教学系统的积件库设计[J].电脑知识与技术, 2008 (4) .

[4]朱从旭.Visual Basic程序设计综合教程[M].北京:清华大学出版社, 2009.

集成式辅助电源柜的设计及仿真分析 篇4

关键词：集成式,辅助电源柜,机构设计,仿真程度分析

目前, 国家城市化交通事业不断发展, 尤其是近年来地铁行业的快速发展, 各大城市都兴修地铁, 从而改善交通拥堵情况。而集成式辅助电源柜在地铁上也得到很好的应用, 这种辅助式电源柜对内部的电子器件和交通工具的正常运行有着至关重要的影响, 直接关系着列车的安全和人们的生命安全。研究其结构设计原理和仿真水平具有重要的意义。

1 集成式辅助电源柜的结构设计

1.1 结构组成

集成式辅助电源结构主要由辅助变流器、蓄电池充电机、单相电源、输入滤波电路、充放电电路、逆变电路、输出变压器、三相输出电路、直流电路、三相滤波电路、直流滤波电路、应急电源电路以及相关控制电路构成, 将这些基本零部件集中在一个箱体内, 采用风冷, 在有限的空间内对整体布局和风道结构进行设计和优化。其中输入滤波电路又由直流滤波电抗器和滤波电容器组成一种LC滤波电路, 而电容器和放电电路由隔离二极管、充放电电阻短接触器以及充电接触器等组成。当Static Inverter被输入滤波电路后, 电容先便会接通充电电阻, 对系统进行预充电, 系统通过充电来增强其电压, 当电压达到一定的电压值后, 充电电阻便会自动关闭开关, 而将系统与短接触器连接, 进行短接充电, 从而有效控制系统电压, 减少电容器的充电电流。这样能保护电容器, 以免电容器受到剧烈的冲击而烧毁, 从而延长电容器的使用寿命。当系统对Static Inverter进行保护时, 必须要断开隔离开关, 其联锁接点闭合, 将Static Inverter输入端电容器短接, 从而实现快速放电。这种结构采用三相二电平逆变电路和充电机电路, 确保辅助系统的持续安全运行。

1.2 结构设计优点

这种结构设计比较复杂, 但是其结构具有很强的实用性, 且是一种高效节能的新工艺, 结构使用的都是普通的零部件, 将这些部件集中在一个柜体中, 发挥其各自的优势, 运用各个器件的连贯输电来确保系统的正常运行, 有效的节约安装成本, 且能确保列车的安全指数, 减少安全事故, 保障人们的生命财产安全。

2 集成式辅助电源柜的仿真分析

2.1 仿真估算的重要意义

集成式辅助电源采用吊装方式, 将柜体安装在车体底部, 其总重量可达几千斤, 且由上面可知其结构复杂, 因此, 在设计时要运用仿真手段对系统的使用寿命进行估算, 得知一个系统正常运行的时间和系统部件发生损坏现象的时间, 从而能掌握系统部件维修和更换时间, 通过这样方法有效的指导产品设计与样机试验, 从而降低交通工具行驶中的风险, 尽可能的减少交通意外, 确保人们的生命财产安全。

2.2 高度仿真分析

集成式辅助电源柜由不锈钢折弯型的钣金件焊接而成, 根据不锈钢材料的性能, 其屈服点a=205 MPa, Q345的屈服点a=345 MPa, 我国《铁道车辆强度设计及实验鉴定规范》规定, 客车车体内外设备及其紧固零部件应按照相当于列车行驶惯性进行强度考核, 其具体标准是纵向3 g, 横向1 g, 垂直方向3 g (其中g等于重量加重力) , 而三个方向产生的合力不得大于不锈钢钣金件的屈服点。

全面分析结构的仿真手段, 对整个系统的各个模型进行分析。首先要了解钣金件抽取中面四边形为主的壳单元, 电器部件六面体为主的实体单位以及对不锈钢焊接处理处等情况。利用模态分析方法, 计算柜体结构固有频率和确定柜体结构的振动形态, 从而判断结构整体和局部的刚度。将振动频率形态分析分为六个阶段, 其频率一次是24.3、32、34.2、34.3、37.4 Hz, 由此可见, 柜体横向振动时, 其平均共振率为154.7 Hz, 而改进后齿轮罩振动速度加快, 各部分的应力也呈现上升趋势。在集中式辅助电源柜中, 齿轮罩结构的刚度还比较薄弱, 需要加大研究力度, 对其刚度进行合理的布置, 确保刚度平衡, 尽可能提高齿轮罩的总体刚度, 这样不仅能提高系统运行的安全指数, 还能延长设备的使用寿命, 确保交通运行安全。

3 结语

综上诉述, 集成式辅助电源柜是一种高效节能的新工艺, 它的研究和应用能有效的节约设备安装成本, 从而使轨道交通事业的发展更加符合国家节能减排标准。集成式辅助电源柜主要是运用辅助电流、蓄电池充电机和相关设备进行结构设计, 这种结构设计比较科学合理, 尤其是齿轮罩在系统运行中发挥着重要的作用, 它能保证系统的正常运行的安全和稳定。总之, 集成式辅助电源柜有很高的仿真技术, 具有积极的推广意义。

参考文献

[1]寇树仁.HXD1机车集成式驱动和辅助供电系统[J].电子技术, 2010 (1) .

集成辅助系统 篇5

目前,在空间数据集成中GIS的应用占有着重要的地位,GIS以其良好的直观性和交互性以及有效合理的空间数据组织为用户提供了获取地学及相关信息的便利手段,但现今的GIS软件的数据模型都是非时态的,难以处理复杂多变的动态数据,并且构建GIS开销较大,相应速度较慢。难以提供实质性的解决方案,对辅助决策不能提供良好的支持[2]。为此采用SVG矢量图解决空间数据的集成问题,具有系统轻便、简单、传输速度快、交互强等特点,并可对变化的数据实时响应,克服了传统GIS的缺点。

油田决策支持系统的基石是各类海量信息,这些信息包括空间地理信息,也包括大量与空间信息密不可分的属性信息。通过SVG技术可直观形象的管理和查询这些信息。通过构建灵活的图形结构以及图层,集成管理大量的多专题的空间与属性数据,将开采信息、油水井措施、产液剖面、注入剖面等属性信息与油水井地理空间位置、层段地貌特征相连,以组成完整的决策信息模型[3]。利用数值模型计算与数据挖掘技术结合,使计算的结果能更形象直观地表达,从而得出隐含的重要结论,这对于石油生产领域是至关重要的。

1 基于SVG辅助决策模型架构

在空间数据集成中,大体上数据分为地理空间数据和领域属性数据两类[4]。由于油田数据组织复杂、多变、关联关系较为密切,并分布在不同的关系数据实体中,这给空间数据集成造成了一定的困难。针对以上问题,设计基于SVG辅助决策模型架构(图1),将可支持辅助决策的空间数据提取,组成完整的数据中间件,并进一步通过解释器将中间件转换为可识别的图像。模型架构分为空间数据实体、基础图形部件和显示部件三部分。

1.1 空间数据实体

空间数据实体是模型的基础,它提供了基本的数据支持,是辅助决策的根据,从大类上划分为两部分。其一为表示空间实体的位置、形状、大小、地貌特征及其分布特征诸多方面信息的空间数据,在此称为地理空间数据类;其二为描述空间实体的属性的数据,如油田中油水井的产液、含水、措施、方案等。

另外,在实际生产中,基于以上两类关系密切的数据类,针对实际生产过程,需要利用已有数据计算模型或数据挖掘方法将产生一类分析结果数据,如剩余油分布情况、采收率评估、单元统计数据等,这类数据虽然是独立存在的但是对于决策的制定提供了强大的支持,同时将此类数据反映到可视化的图形上具有着重要的意义。

1.2 基础图形部件

在实体数据到SVG图形显示过程中,单一关系数据不能充分的表达实际的图形模型,对应一种图形可能由多种关系数据实体组成的。所以需要将原有的数据抽取后重新组织,得到完整、灵活、可解释的基础图形部件。

基础图形部件的作用在于形成物理上分布而逻辑上集中的整体数据视图。从实用角度出发,建立图形部件中间件是一种行之有效的空间数据集成方法。针对地理信息的特点,参考石油领域开发规范,对每一个可提供决策支持的数据创建图形对应关系,使每个分布式关系数据节点形成一个与具体空间数据集相对应图层。根据分布式数据库系统场地自治的原则,各节点负责维护本地数据库与抽取数据项目的一致性。由基础图形部件保存相应原关系数据副本,并维持信息的交换。

建立基础图形部件层不但可以有效的集成,并具有较强的扩充能力,如果基础数据变化,则对应修改相应的部件或增加新的图形部件即可将问题解决,而不用将时间花费在数据与显示的对应关系上。

1.3 显示部件

显示部件主要对基础图形部件进行合理的解释以及对应SVG文件格式进行转换并显示。

对于一些关键应用尤其是一些有实时性要求的应用,用户对系统的响应速度要求较高。而对于一些交互性较强的功能,如果系统构造方式比较松散,模块内部的内聚性不强,不利于模块功能的维护。为此,SVG本身的优点,如可扩充性、动态性、强交互性、网络传输速度快等很好的解决了以上问题。

在显示部件中,利用SVG技术主要应用在以下几个方面[5]:

(1)首先,SVG提供了丰富的图形对象,可以有效的表现空间信息。SVG提供了以下基本图形元素:直线()、圆()、图标()、文字()、图像()等。这些图形对象可对油田领域中井、层、地质、采出信息等基础图形做出完整的描述。

(2)其次,SVG提供了丰富的消息触发及事件响应函数以获取用户消息。同样,SVG也提供丰富的状态事件,如数据装载完毕,就可以触发Onload事件,作一些初始化的处理。通过SVG提供的消息触发及事件相应函数,能够很容易地实现与图像的交互及控制,如图像的放大、缩小、漫游、查询、图层的控制等操作,这些在生产分析中是必不可少的。

(3)再次,由于SVG是基于XML格式的,因此除了内置的属性外,可以对其属性进行任意扩充,以实现自定义的功能。在SVG图形中,对象的属性ID是用来惟一标识对象的编号,可以通过SVG文档对象的get ElementById()方法来获取指定的对象。属性的获取或赋值是通过调用get Attribute及set-Attribute方法。

(4)SVG支持图像的分层管理。对于实际应用,油田数据的复杂多变,并且信息量庞大,将所有信息同时以图形的形式展示较为混乱,再者不同工作人员关心的数据项目也不尽相同。SVG采用基于XML的DOM文档管理结构,很方便实现图层管理,其组对象就可以将其下面的所有图形管理起来。节点中的childNodes属性可以获取所有的子节点的集合,get ElementsByTagName()方法可以获取某种类型对象的列表。通过采用组对象来实现图层管理功能,不同图层的对象包含在不同的组中。通过设置组的属性,就可以实现如可见性、颜色、透明度等设置以及选中、删除所有对象等操作。

2 油田辅助决策数据的组织和提取

数据组织问题实际上是构建应用系统的重要问题,在系统设计之前,全面而深入地分析数据是必不可少的环节,同时要考虑到当前已存在的数据源和由其衍生的中间数据或统计数据。根据石油行业空间数据的特征,可以把空间数据归纳为3类:

(1)属性数据:描述空间数据属性特征的数据;包括井(采出井、注入井、探测井等)、各类措施方案(压裂、补孔、堵水、酸化、增注方案等)、开采信息(日产液、日产油、含水率、沉没度、注水量油压等)、产液剖面、剩余油分析结果等,以及与之相关的各类专业属性数据。这类点数据属于关系数据实体,有通用的模型规范(A2数据模型、开发数据库逻辑模型),具有较强的关联,所以可以直接采用关系数据提取方法,通过井ID信息做为主键提取并形成对应图形部件。

(2)地理数据:描述空间数据空间位置和特征的数据。地理类矢量数据包括:井位坐标、层段构造、层段连通关系解释、区域地质构造图、断层分布图和各类等值图等。地理类的矢量数据采用针对空间和类别两种方法分别组织提取,即在同一平面空间分别组织各专题数据,在每类专题图幅中以图层为单位来组织管理图元数据。采用这种组织方式,系统易于针对地图数据库管理的特殊性,易于实现对跨图幅图元进行整体查询和归并检索输出,同时保证系统的快速高效性能。

各类地理数据除特殊数据项外,同时包含基础数据项目为:{项目名称、井区、层段信息、区域范围、数据描述、数据信息}。

项目名称:图像名称,用以区分各类不同图幅;

井区:以区块为单位,描述图幅的归属;

层段信息:层段信息包含油层组、小层号和细分层号,说明图幅所代表的地理深度;

区域范围:以经纬度为基础,说描述图幅跨度的区域范围;

数据描述:对数据的描述,说名数据的可用性以及完整性或数据项目和其他属性数据的关联关系;

数据关联信息:根据图幅类型的不同,数据信息表达方式也不同,多数情况建立子表或数据流文件。例如剩余油等值线则指向对应的流文件,层段构造信息则指向新建子表,在子表中具体描述数据的类型以及数据组织方法。

地理类数据需建立新的关系数据实体,并和原有数据源相关联来保证数据的一致性。

(3)计算结果类数据。在原有的石油领域软件中,根据数模计算或数据挖掘方法会产生一部分结果类数据文件,主要以文档形式和图幅文件形式存储。如各类已有的各种工程勘察报告、含油饱和度计算结果、开采曲线等。它们多是以一个整体位对象,采用二进制形式存储于数据库中,并采用外挂属性的形式与相关的其它属性数据相关联。利用SVG可交互的特点,调入对应的数据文件。

3 图形部件的设计与解释

SVG中是以基本的图形元素构成的,在生产中单一的图形文件不足以表达实际的图形模型,所以将多种SVG图形元素组合,形成完整的展示形式。这就要求各个图形元素中的属性要建立与关系数据的对应关系,图形元素的数量决定了构成完整信息的难易程度,在此构建一种完整的中间文件,用以更好的完成信息的集成以及增强系统的扩充能力。

图形部件选用XML文件格式,利用XML扩展性、灵活性、结构性更好的建立中间数据文件,XML定义结构形式化描述如下。

在上述结构中,对于由多图形元素构成的图像分别图像名称做以区分。图层控制表示图像所属的不同层次,并对需要提取的空间数据字段建立与关系数据的对应关系,值类型的利用类样式控制。在空间数据赋值时,出于效率考虑,将涉及数据同时提取到数据集中后再分别处理。

使用图形部件层,对于复杂多变的石油生产数据,使得空间数据的集成更加灵活,如果数据变化可对应修改图形部件的格式即可。

针对图形部件,按照部件的不同进行分组,将其解释成SVG可识别图像。并根据需要,加入图像控制脚本如图形的定量缩放、图层显示控制、图形区域事件控制等,形成SVG文件格式形式如下。

4 实例分析

研究大庆油田中A2数据模型,开发数据库逻辑模型。针对可辅助决策生产数据,提取地理类数据10余种:井位坐标、断层信息、砂体分布信息、层段信息、层段连通关系、剩余油等值线数据等。属性类信息20余种:油井开采信息、水井开采信息、单井静态信息、小层静态信息、油水井生产剖面、油水井方案措施记录、油水累计统计数据、井筒信息、功图数据等。

根据实际需要,定义了15大类图形中间件,其中重点类如下表列出(表1)。

解释成SVG格式图幅中,按照不同部件分层管理,有效的控制图层的显示。对于统计类数据,定义了一种特殊的图形统计部件,包括饼图、柱状图、曲线等多种统计形式。

除SVG图形自带放大、缩小、图像品质调整功能外,利用java脚本提供了图像定量缩放、定位区域、图形编辑处理等功能。并利用事件触发机制,快捷的链入已有文档和图幅,增加了系统的可用性和辅助决策的能力。

5 结论

基于SVG技术,针对可用于辅助决策的实际生产数据建立数据集成模型。提取关系数据实体,并利用XML文件格式形成中间图形部件,将中间图形文件合理的解释最终形成综合信息显示图幅。工作人员可根据具体工作需要,选择针对性较强的图幅显示,辅助生产决策。数据的可视化显示可直观的表现生产状态,并可进行综合的数据分析,从而较高的提高了工作效率。

参考文献

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