4.2.Исходные данные к проектированию

4.2.1.Характеристика объекта испытаний.

Модель объекта испытаний (ГТД) задана корреляционными функциями сигналов на выходы датчиков, преобразующих измеряемые процессы. Все датчики разбиты на группы по типу преобразуемых процессов и считается, что сигналы на выходах датчиков представляют собой стационарные нормальные случайные процессы, причем, считается, что сигналы по группам статистически эквивалентны, то есть описываются одной и той же корреляционной функцией (Таблица 1). В Таблице также указаны метрические характеристики периферийных линий связи. Распределение датчиков по группам, корреляционные функции и допустимые ошибки восстановления сигналов указаны в таблице вариантов индивидуальных заданий в конце приложения 1.

Таблица 1.

ПАРАМЕТРЫ ОИ
№ группы датчиков	Количество датчиков в группе	Корр. функция сигнала на выходе датчика	Удельная стоимость линии связи от датчика (руб/м)	Допустимая ошибка восстановления, % от шкалы
j	mj	Rj	Sд	о
1	m1	R1()	5	о
2	m2	R2()	3
3	m3	R3()	8	(Среднеквадратическая или максимальная)
4	m4	R4()	4

4.2.2.Состав и структура АСНИ.

Проектируемая АСНИ принадлежит классу систем с магистрально-модульной структурой (Рис.1). Система представляет собой сеть рассредоточенных в пространстве устройств сбора данных (УСД), объединенных магистралью с ЭВМ через устройство сопряжения (УС). Каждое УСД осуществляет коммутацию, согласование и аналого-цифровое преобразование сигналов с принадлежащей ему группы датчиков, расположенных на ГТД. ЭВМ управляет процессом сбора данных и проводит первичную обработку информации в темпе ее поступления. При этом от ЭВМ к УСД следует поток адресных кодов и команд управления, а в обратном направлении - поток измерительной информации.

На этапе сбора данных поступающая информация после первичной обработки регистрируется в блоках оперативной памяти (БП). По окончании сбора информация переписывается на магнитный регистратор (МР), после чего проводится вторичная обработка и анализ результатов эксперимента.

Связь оператора с системой осуществляется через пульт управления (ПУ).

4.2.3.Характеристика технических средств.

Параметры альтернативных вариантов УСД приведены в Таблице 2. Считается, что каждый вариант УСД можно настроить на любой конкретный тип датчиков.

Таблица 2

Параметры вариантов УСД
№ варианта УСД	Канальность	Разрядность АЦП	Макс.скорость преобразования (отсч/сек)	Стоимость (руб)
j	Kусд	nацп	Сусд	Qусд
1	8	6	10*103	500
2	8	10	25*103	1000
3	16	6	40*103	2000
4	16	10	50*103	3000

Параметры альтернативных вариантов ЭВМ указаны в Таблице 3. Индивидуальные коэффициенты производительности даны в отношении к 1-му варианту ЭВМ и рассчитаны по следующим формулам:

,

,

где - время выполнения j-ой команды в системе команд к -ой ЭВМ;

- относительная частота выполнения J ой команды соответственно для задач первичной обработки и диспетчеризации, выполняемых на к -ой ЭВМ.

Таблица 3

Параметры вариантов ЭВМ
№ варианта ЭВМ	Индивидуальные коэффициенты производительности		Максимальный объем адресуемой оперативной памяти	Стоимость ЭВМ без оперативной памяти, руб	Стоимость оперативной памяти, руб
	для задач первичной обработки	для задач диспетчеризации
1	2	3	4	5	6
К
1	1.0	1.0	64	8*103	103*h
2	1.4	1.2	128	10*103	103*h
3	1.8	1.4	128	15*103	103 *h
4	2.5	2.0	64	20*103	103 *h
5	3.3	2.5	256	25*103	500*h
6	5.0	3.5	128	30*103	500*h
7	10.0	5.0	256	50*103	500*h

В Таблице: h - количество блоков памяти (БП), емкостью по 16 Кб каждый.

Интерфейс - совокупность унифицированных шин для передачи информации между устройствами, унифицированных сигналов, электронных схем и алгоритмов, управляющих обменом информации. Интерфейс должен обеспечивать информационную и электрическую совместимость средств измерения и автоматизации, а также конструктивную совместимость в части, необходимой для реализации первых двух видов совместимости (ГОСТ 26.016-81).

Параметры альтернативных вариантов интерфейсов приведены в Таблице 4.

Таблица 4.

Параметры вариантов интерфейсов
№ варианта	Способ передачи данных	Задержка, вносимая при обмене ЭВМ-УСД, мкс	Удельная стоимость магистрали, руб3м	Ограничения на структуру и длину магистрали, м
l	---		Smax	Lmax
1	параллельный	30	20	древовидная 15
2	параллельно- последовательный	60	10	древовидная 30
3	последовательный	100	5	кольцевая 150

4.2.4.Характеристика программных средств АСНИ.

Программное обеспечение АСНИ ГТД образуют прикладные задачи и операционная система (ОС), обеспечивающая работоспособность АСНИ на всех этапах эксперимента.

Прикладной задачей называют любую обусловленную логически законченную последовательность действий по получению и/или использованию полученных данных, которая может быть выполнена средствами АСНИ. Прикладные задачи, выполняемые на этапе сбора и первичной обработки данных, будем называть задачами сбора данных (ЗСД), а задачи, выполняемые на этапе вторичной обработки и анализа - задачами обработки данных (ЗОД).

Считается, что при однократном выполнении ЗСД происходит следующее:

-осуществляется опрос измерительного канала по указанному адресу;

-полученная информация подвергается первичной обработке и регистрируется в оперативной памяти, если результат обработки является “существенным”.

Параметры альтернативных вариантов прикладных ЗСД приведены в Таблице 5, причем, две последние задачи можно использовать, если контролируется максимальная ошибка восстановления сигнала.

Таблица 5.

Параметры ЗСД
№ алгоритма	Алгоритм первичной обработки	Требуемая память, байт	Время однократного выполнения, МКС
			среднее	максимальное	минимальное
m	---	Vзсд
1	нормировка	200	40	40	40
2	ПНП + нормировка	400	80+200/Ксж	120	280
3	ППП + нормировка	500	160+300/Ксж	190	460

В Таблице: Ксж - коэффициент сжатия по числу существенных отсчетов ; ПНП - предсказатель нулевого порядка; ППП - предсказатель первого порядка []; временные характеристики алгоритмов приведены для реализации последних на 3-м варианте ЭВМ (см. Таблицу 3).

Операционная система (ОС) представляет собой комплекс программных средств, управляющих распределением ресурсов ЭВМ. Причем, на каждом этапе в работу включаются вполне определенные системные программы ОС. На этапе сбора данных работой системы управляет системная программа-диспетчер, реализующая режим управляемого сбора данных. В процессе функционирования диспетчер расходует процессорное время, причем, эти расходы зависят от типа ОС, ее версии и темпа эксперимента. В Таблице 6 приведены параметры альтернативных вариантов ОС, настроенных на программно-управляемый сбор данных. Временные характеристики даны для реализации ОС на 3-м варианте ЭВМ (см. Таблицу 3).

Таблица 6.

Параметры вариантов ОС
№ варианта	Требуемая память, Кб	Потенциальная нагрузочная характеристика			Стоимость (с настройкой), руб
		вид	параметры, мкс
n	Voc		1	2	Qoc
1	5.0		120	-	1000
2	10.0		80	20	2000
3	10.0		50	50	3000

4.2.6.Индивидуальные задания на курсовое проектирование.

Варианты заданий различаются: количеством датчиков в группах, моделями сигналов на выходах датчиков, величиной и видом допустимой ошибки восстановления сигналов, длительностью этапа сбора данных и величиной допустимого резерва процессора в рабочей точке (Таблица 9). В Таблице 9 модели сигналов заданы: - номером нормированной корреляционной функции (см.Таблицу 10); - номером параметра этой функции (см. Таблицу 11). При восстановлении сигнала контролируются либо среднеквадратическая ошибка (СК), либо максимальная ошибка (М) восстановления..

При выполнении курсового проекта требуется:

-на основе информационного, нагрузочного и топологического расчетов выбрать состав аппаратных и программных средств АСНИ;

-оценить основные показатели эффективности оптимальной АСНИ и построить область флуктуации рабочей нагрузки;

-исследовать возможности повышения эффективности выбранного варианта АСНИ;

Таблица 9.

Таблица исходных данных для группы 4452, учебный год 2011-12
Параметры	Кол-во датчиков в группах				Допуст. Ошибка восст., % от шкалы	Время сбора данных, сек	Допуст. Резерв в РТ
№ варианта	Номер модели сигнала (по таблицам 10,11)				сигнала
					(вид)	Тсб	Ro
1	2	3	4	5	6	7	8
1					4,0(ск)	40	0,10
2					2,0(ск)	45	0,15
3					4,0(ск)	50	0,15
4					4,0(ск)	55	0,10
5					4,0(ск)	50	0,10
6					5,0(ск)	55	0,15
7					3,0(ск)	55	0,10
8					2,0(ск)	60	0,15
9					4,0(ск)	55	0,10
10					5,0(ск)	50	0,10

Таблица 10.

Модели сигналов
№ модели	Вид модели сигнала
-
1	exp(-||)
2	(1+||)* exp(-||)
3	exp(-22)
4	Sin()/()
5
6	[Sin()/()]2
7	[Sin(2)-Sin()]/()
8	exp(-||)[Cos()+Sin()]

Таблица 11.

Варианты параметров моделей сигналов
№ варианта	, 1/сек	№ варианта	, 1/сек	№ варианта	, 1/сек	№ варианта	, 1/сек
1	0,08	8	1,5	15	40	22	300
2	0,1	9	2,5	16	50	23	400
3	0,2	10	5,0	17	60	24	600
4	0,3	11	7,0	18	70	25	750
5	0,5	12	10	19	85	26	1000
6	0,8	13	20	20	100	27	2000
7	1,0	14	30	21	200	28	3000

57