泵站监控计算机仿真培训系统的研究
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摘要
本文以东深供水改造工程计算机监控子系统为开发背景，研究如何开发适合东改工程的仿真培训系统。本文从软件工程的思想出发，对仿真培训系统的开发进行了需求分析得出了该仿真系统的内容结构图；分析用户要求及存在的客观原因，确立了设计原则、要实现的功能、软硬件平台的选择、系统原理图、网络结构图及系统配置图；并对仿真培训系统的画面、数据库系统及各功能模块进行了设计，在此基础上实现了整个系统的软硬件开发；最后，提出了对系统进行的测试步骤和方法。本文研究的主要内容有：
1、论文分析了当前仿真系统的研究现状，分析了东改工程关于泵站的仿真培训系统的设计要求，从而确定了设计方案，并开发出一套适用于东改工程的仿真培训系统。
2、将在线仿真的概念用于仿真培训系统中，通过在线仿真可以获取实时数据，实现在仿真系统上模拟供水系统的未来状态。尤其是对即将可能发生的危险状况发出警告，提醒工作人员提前采取有效措施。
3、将水力模型仿真程序通过OPC(OLE for Process Contro1)与PLC连接进行数据交换，实现了泵站的数学模型在组态软件上的仿真。用户通过仿真出来的结果，可对某些危险状况引起高度的重视，由此发现问题，解决问题，预防严重后果的产生。
4、初步实现了对站级APC(Auto Pump Control)、全线APC的控制功能的仿真。为以后将此功能实际投入到监控系统的应用中打下了基础。
This paper discusses the developing of Computer Simulating Training System(STS) of Pump Station Supervisory and Control which is applied to Dongjiang-Shenzhen Water Supply Improvement Project. Based on the thinking of software engineering, firstly, this paper analyzes the requirement of developing the STS and gives the system architecture; then analyzes the requirement of the user and the existent objective problem and establish the design principle, the function modules, the selection of software and hardware platform, principal chart of system, network architecture and the Configuration of the Simulation System; after this step this paper designs the HMI of STS and database system and realizes all functions; at last ,this paper gives the testing methods and steps of this system. The main content that the author researched is listed below:
1. This paper analyzes the present condition of simulating system, studies the designing requirement, establishes the design scheme, and accomplishes the developing of STS.
2. The term of on-line simulation is used for the simulating training system. Using on-line simulation, we can get the future state of supply water system in simulation system in any time. Especially, it can give a warning against any danger that would happen so that operators can do something to avoid it beforehand.
3. The mathematic model of pump station is simulated by configuration software using the data exchange between OPC and PLC . Through simulating, we can carefully watch some danger so that we can find the problems and solve it through the system in order to prevent the serious consequence.
4.Primarily realize the simulation of control function of pump APC and line APC. And provide the foundation of using the function in practical supervisory and control system in the future.
1、论文分析了当前仿真系统的研究现状，分析了东改工程关于泵站的仿真培训系统的设计要求，从而确定了设计方案，并开发出一套适用于东改工程的仿真培训系统。
2、将在线仿真的概念用于仿真培训系统中，通过在线仿真可以获取实时数据，实现在仿真系统上模拟供水系统的未来状态。尤其是对即将可能发生的危险状况发出警告，提醒工作人员提前采取有效措施。
3、将水力模型仿真程序通过OPC(OLE for Process Contro1)与PLC连接进行数据交换，实现了泵站的数学模型在组态软件上的仿真。用户通过仿真出来的结果，可对某些危险状况引起高度的重视，由此发现问题，解决问题，预防严重后果的产生。
4、初步实现了对站级APC(Auto Pump Control)、全线APC的控制功能的仿真。为以后将此功能实际投入到监控系统的应用中打下了基础。
This paper discusses the developing of Computer Simulating Training System(STS) of Pump Station Supervisory and Control which is applied to Dongjiang-Shenzhen Water Supply Improvement Project. Based on the thinking of software engineering, firstly, this paper analyzes the requirement of developing the STS and gives the system architecture; then analyzes the requirement of the user and the existent objective problem and establish the design principle, the function modules, the selection of software and hardware platform, principal chart of system, network architecture and the Configuration of the Simulation System; after this step this paper designs the HMI of STS and database system and realizes all functions; at last ,this paper gives the testing methods and steps of this system. The main content that the author researched is listed below:
1. This paper analyzes the present condition of simulating system, studies the designing requirement, establishes the design scheme, and accomplishes the developing of STS.
2. The term of on-line simulation is used for the simulating training system. Using on-line simulation, we can get the future state of supply water system in simulation system in any time. Especially, it can give a warning against any danger that would happen so that operators can do something to avoid it beforehand.
3. The mathematic model of pump station is simulated by configuration software using the data exchange between OPC and PLC . Through simulating, we can carefully watch some danger so that we can find the problems and solve it through the system in order to prevent the serious consequence.
4.Primarily realize the simulation of control function of pump APC and line APC. And provide the foundation of using the function in practical supervisory and control system in the future.
引文
[1]黄柯隶 系统仿真技术[M]．长沙：国防科技大学出版社，1998
[2]李华。开放式仿真系统的设计与关键技术[J]．电子对抗技术。2002，16(1)
[3]王行仁。面向二十一世纪发展系统仿真技术[J]．系统仿真学报，1999，11(2)：73-82
[4]梁炳成等。军用仿真技术的发展动向与展望[J]．系统仿真学报，2001，13(1)：18-21
[5]黄柯隶等 略论军用仿真技术面临的需求与发展的方向[J]．系统仿真学报，2001，13(1)：6-13
[6]王维平，朱一儿，华雪倩。多媒体仿真研究与发展[J]．系统仿真学报，1997，9(2)：1-5
[7]朱一凡等。多媒体仿真表现环境与实现．系统仿真学报，1995，7(4)：18-24
[8]A Dhir and S Sankar. Ride Dynamics of Itigh-Speed Tracked Vehicles[J].Vehicle System Dynamics, 1994,23:379-409
[9]H Murakami and K Watanable .A Mathematical Model for Special Motion of Tracked Vehicles on Soft Ground[J].Journal os Terramechanics, 1992,29(1):71-81
[10]王国玉等。电子系统建模仿真与评估[M]．长沙：国防科技大学出版社，1999
[11]康凤举。现代仿真技术与应用[M]．国防工业出版社，2001
[12]Michael E Polites. Technology of Automated Rendezvous and Capture in Space[J].Journal os Spacecraft and Rockets, 1999,36(2):280-290
[13]P Coad, E Yourdon. Object-oriented Design[M].Yourdon Press, Prentice Hall, 1991.
[14]P Coad, E Yourdon. Object-oriented Analysis(Second Edition)[M].Yourdon Press ,Prentice Hall, 1991.
[15]J Rumbaugh ect. Object-Oriented Modeling and Design[M].Prentice Hall, 1991.
[16]张海藩。软件工程导论(第三版)[M]．北京：清华大学出版社，1998
[17]史济民。软件工程原理、方法与应用[M]．北京：高等教育出版社，1990
[18]Adrian Bowyer, Gary Bayliss, Richard Taylor, and Philip Willis. A Virtual Factory [J]. International Journal of Shape, Modeling, 1996(2):215
[19]袁清珂，赵汝嘉。虚拟制造系统[J]．中国机械工程，1995，6(4)：10-12
[20]陈晓川，张暴暴等。我国虚拟制造技术发展策略浅析[J]．机械设计与研究，1999(1)
[21]Simulation Based Acquisition: A New Approach[R]. Report of the Military Research Fellows DSMC 1997-1998, Published by the defense systems management college press FORT BELVOIR, Virginia.
[22]熊光楞等。先进仿真技术与环境。国防工业出版社，1997
[23]Brotscheller, B.J. et al. Model reusability in agraphical simulation package. Proc Winter Simulation Conf. Piscataway, N.J. 1992
[24]钟登华等。基于GIS的施工导流管理决策支持系统。水力发电，2001，1
[25]钟登华等。可视化仿真技术及其应用。北京：中国水利水电出版社，2002
[26]邵惠鹤。工业过程高级控制[M]．上海：上海交通大学出版社，1997：78-791
[27]徐丽娜。神经网络控制[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999：12-16
[28]王行仁。飞行实时仿真系统及技术[M]．北京航空航天大学出版社 1998-9
[29]张佐。系统集成的概念、方法与实践[J]．测控技术，1999，18(9)
[30]曾怡，张慧。Lotus Notes与ERP后台数据库的集成技术研究[J]．武汉理工大学学报，2002，26(1)
[31]龙国玉，赵红武。门式起重机虚拟仿真培训系统研究。华中科技大学计算机学院，湖北武汉。1006-9348(2003)05-0120-03
[32]张茂军。虚拟现实系统[M]．北京：科学出版社，2001。
[33]汪成为。灵境(虚拟现实)是建立人机和谐仿真系统关键技术[J]．仿真系统学报，1995，7(4)
[34]View Star2000帮助手册，德国cegelec公司。
[35]GE PLC 90-30操作手册，GE FANUC公司
[36]OPC应用程序入门，翻译：郑立，供稿：同本OPC协会、OPC(中国)促进委员会
[37]李华峰，钱焕延。电子对抗仿真系统中多媒体技术的应用，计算机仿真，2003
[38]龙涛。虚拟战场中的作战飞机仿真模型，计算机仿真，2003
[39]刘志国。基于实时网络的激光制导武器半实物仿真系统设计，计算机仿真，2003
[40]王华，唐国金。基于面向对象的RVD仿真系统的分析与设计，计算机仿真，2003
[41]赵勇等。南水北调东线水量调配研究，西安理工大学学报，2002
[42]涂颖等。南水北调工程系统数据库及网络系统实现，系统仿真学报，2002
[43]钟登华等。可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研究，中国水利水电出版社，2003
[44]余涛。基于纯软件模式的全范围水电站运行人员仿真培训系统，系统仿真学报，2002
[45]王进丰，郭清。水利工程设计仿真系统及在施工中的应用。2003
[46]黄德生。仿真与人工智能技术的结合与发展，华北工学院测试技术学报，2002
[47]王华，周淑秋。仿真技术在电力系统中的应用，计算机应用，2002
[48]杨方廷，赖纯洁。南水北调工程仿真系统，系统仿真学报，2002
[49]吴海波，沈祖冶。基于VC++技术面向对象的水电站仿真培训系统，河海大学学报(自然科学版)2003
[50]郭佩媛。计算机模拟仿真技术的应用，电信交换，2001
[51]徐庆保等，论仿真技术的重点和其中的热点和难点，计算机仿真，2003年2月
[52]《泵站设计规范》GB／T 50265-97
[53]《水力发电厂计算机监控系统设计规定》DL／T 5065-1996
[54]《水电厂计算机监控系统基本技术条件》DL／T 578-95
[55]广东省东江—深圳供水改造工程计算机监控系统合同文件：编号：DSGZ-JD-018 2001年12月
[56]广东省东江—深圳供水改造工程建设总指挥部文件编号：粤供指机电[2003]020号
[57]广东省东江—深圳供水改造工程水力过渡过程数学模型
[58]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统
[59]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统设计说明
[60]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统方案评审会会议纪要
[61]广东省东江—深圳供水改造工程计算机监控子系统详细设计文档
[62]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统初步设计书
[63]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统系统详细设计书
[64]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统软件详细设计书
[65]吴重光主编。仿真技术，化学工业出版社，2000年5月第一版
[2]李华。开放式仿真系统的设计与关键技术[J]．电子对抗技术。2002，16(1)
[3]王行仁。面向二十一世纪发展系统仿真技术[J]．系统仿真学报，1999，11(2)：73-82
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[13]P Coad, E Yourdon. Object-oriented Design[M].Yourdon Press, Prentice Hall, 1991.
[14]P Coad, E Yourdon. Object-oriented Analysis(Second Edition)[M].Yourdon Press ,Prentice Hall, 1991.
[15]J Rumbaugh ect. Object-Oriented Modeling and Design[M].Prentice Hall, 1991.
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[25]钟登华等。可视化仿真技术及其应用。北京：中国水利水电出版社，2002
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[28]王行仁。飞行实时仿真系统及技术[M]．北京航空航天大学出版社 1998-9
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[50]郭佩媛。计算机模拟仿真技术的应用，电信交换，2001
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[54]《水电厂计算机监控系统基本技术条件》DL／T 578-95
[55]广东省东江—深圳供水改造工程计算机监控系统合同文件：编号：DSGZ-JD-018 2001年12月
[56]广东省东江—深圳供水改造工程建设总指挥部文件编号：粤供指机电[2003]020号
[57]广东省东江—深圳供水改造工程水力过渡过程数学模型
[58]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统
[59]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统设计说明
[60]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统方案评审会会议纪要
[61]广东省东江—深圳供水改造工程计算机监控子系统详细设计文档
[62]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统初步设计书
[63]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统系统详细设计书
[64]广东省东江—深圳供水改造工程仿真培训系统软件详细设计书
[65]吴重光主编。仿真技术，化学工业出版社，2000年5月第一版