[發明專利]一種復雜虛擬儀器系統設計模型

在審

• 申請號: 201310147572.8
• 申請日: 2013-04-20
• 公開（公告）號: CN103383649A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 郭忠文;劉超
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復雜虛擬儀器系統設計模型。

背景技術

物聯網系統作為二十一世紀的新興產業，在環境監測、家電測試、視頻監控和國防安全等多個領域有著重要的應用。通常，物聯網的前端包含大量傳感器或智能儀表作為物理儀器監測目標對象，并通過傳感器網絡或計算機網絡等技術將采集到的數據傳輸至中央服務器或基站。在大多數情況下，為了方便用戶觀測對象，處理過的數據都要通過曲線、表格、視頻和音頻等形式顯示在遠程顯示器上。虛擬儀器在很大程度上滿足了上述需求。近年來虛擬儀器技術的發展也遇到了諸多瓶頸，面對更加復雜多變的監測需求和人力成本的逐漸提高，當前的虛擬儀器技術已經不能滿足用戶多樣化的需求。

虛擬儀器是一個定制的計算機應用程序，就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。它可以代替傳統物理儀器完成監測數據的顯示和統計工作，從而節約了成本。隨著計算機技術和傳感器網絡技術的發展，虛擬儀器系統已經受到了廣泛的關注并逐漸替代了傳統物理儀器的工作。虛擬儀器主要取代了傳統儀器的儀表顯示部分，并將物理探頭部分用成本較低的智能儀表或傳感器替代，最終將數據統一顯示在可視化的用戶界面上以便于用戶觀察。世界各國的工程師和科學家們都已將虛擬儀器技術用于產品設計周期的各個環節，從而改善了產品質量、縮短了產品投放市場的時間，并提高了產品開發和生產效率。由于系統的可視化交互界面和數據統計功能所帶來的便利性，虛擬儀器技術一直是一項熱門的技術，并在環境監測、醫療、交通和安保等諸多領域起著重要的作用。

雖然虛擬儀器系統有著友好的人機交互界面和低成本的特性，但是仍然存在著許多缺點。首先，虛擬儀器系統只包含定制功能，雖然可以有效顯示數據信息，但其并不包含相關信息的管理功能，如，相關的傳感器信息、監測對象信息和人員管理信息等。第二，這些系統都是在系統需求建立之后，經過開發人員定向開發的系統，且系統的主要功能是數據顯示，并不對外提供通用數據接口。非標準化的開發過程和通用數據接口的缺失造成了系統間的互訪問和集成問題變得格外復雜，在面對大量用戶時，難以使用普適性的數據接口訪問不同系統的數據。第三，面對新的需求和新的任務，開發人員需要花費大量的時間進行需求分析、系統設計、代碼編寫、模塊調試，從而造成工作效率低下，工作周期長等問題。第四，傳統虛擬儀器系統功能單一且封閉，系統不能靈活應對復雜多變的監測需求。當面對多樣化的測試需求時，系統需要重新進行開發，系統的封閉性和非標準化的數據接口也給代碼的復用造成了一定的困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種復雜虛擬儀器系統設計模型，以解決傳統虛擬儀器系統功能單一和開發過程復雜的問題，實現實時監測系統功能的多樣化，降低系統各個模塊間的耦合度，并通過系統配置客戶端進行各個獨立模塊之間的映射。該模型將傳統的軟件代碼開發過程轉變為簡單的系統配置過程，大大降低了系統開發的難度，縮短了產品的開發周期，此外復雜虛擬儀器還提供Web?Service標準化數據接口，解決了系統間的互訪問和集成問題。

本發明提供了一種復雜虛擬儀器模型。該模型通過抽象監測系統中監測對象描述信息，傳感器信息，傳感器數據信息，數據顯示模塊信息，系統配置信息，映射信息等，將實時監測系統開發過程，轉變為系統配置的過程，并通過映射模型提供訪問相關信息。每個復雜虛擬儀器配置完畢后，系統將生成該儀器的Web?Service標準化數據訪問接口，對外提供數據訪問和導出服務。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的方法的具體實現如下：

1、設計監測對象的抽象描述，以解決監測對象多樣化配置問題

通過對各種監測對象描述數據的分析，可把監測對象描述數據抽象為描述條目的集合，對各條目及屬性進行分析，得到條目的描述方式模型，即每個條目進一步分解為條目標題、條目內容和條目屬性。對于軟件中的監測對象信息錄入模塊，只要每個條目的標題、內容及屬性信息確定后，該模塊的相應功能則可確定。條目的屬性信息主要包括該條目在本模塊及相關模塊的應用方式。如在本模塊中，該條目的錄入方式是選擇輸入、日期輸入或普通輸入。在其它模塊中的用途，如在查詢模塊中是否作為查詢條件，在打印模塊中是否出現，出現的位置順序等。該設計方式可以使得監測對象的屬性無限制擴展，可以保證監測對象描述的多樣化，如要改變監測對象，只要更改系統中的配置信息，無需更改代碼。

2、設計傳感器數據標準化格式，以解決模型中的標準化數據接口設計問題