| 题名 | 现场总线设备管理技术研究 |
| 作者 | 单玉刚 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-11-25 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 导师 | 王宏 |
| 关键词 | 设备管理 设备集成 EDD 框架 故障诊断 |
| 其他题名 | Research on Fieldbus Device Management |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 中文摘要 | 设备管理是保证企业运营成功的关键因素。对设备科学的管理，可以有效提高设备利用率，降低维护成本。提升企业的设备管理水平不仅有助于企业实现其经营目标，也将推动生产、环境与社会的和谐发展。随着现场总线技术的快速发展，大量的不同厂商、不同总线的现场设备应用到控制系统中，人们对现场测量和控制设备的要求越来越高，同时也带来了设备管理上的困难。 设备集成是现场设备管理得以实施的关键技术。目前设备管理存在问题：多种设备集成技术如何融合；设备特征的通用理解方法；由于技术复杂FDT设备管理系统如何构建；不同总线设备管理的实施方案；以及及时发现、快速诊断传感器故障的方法。这些都是该领域研究人员面临重要的亟待解决的问题。 本文的基本思路是：以现场总线在线仪表设备为研究和应用背景，对设备管理的支撑技术——设备集成和设备管理方法的研究为主线，以研发设备管理系统框架和实现多现场总线集成的设备管理为目的，重点从方法的层面上对设备管理理论进行了研究和探讨。旨在进一步完善设备管理相关理论，为提高设备的管理效能奠定方法基础。 针对设备管理方法及设备集成问题特点，在广泛阅读国内外相关文献并深入探索的基础上，对设备集成以及设备管理理论方法进行了较深入的研究和探讨，重点解决了以下问题： 1）建立了通用的设备集成模型，为设备管理软件开发提供了一种通用理解方法。 设备的信息和功能错综复杂地分布在贯穿设备生命周期的软件工具中。大量的信息需要一个灵活的、可适应的和可扩展的结构组织。在研究设备模型的基础上，通过分析现场设备全生命周期管理的功能和结构以及设备集成的目的，使用面向对象技术，建立了一种结构化组织，集用户接口、资源、数据、参数、事件和行为为一体的设备集成模型，以提供对设备特征的理解，满足工具软件实现对现场设备集成和现场设备互操作的需要。 2）提出了两种设备集成技术——EDD（Electronic device description）与FDT/DTM（Field device tool/device type manager）融合方法，提高了现场设备的集成能力。 针对现场总线的互操作和综合集成的需要，在分析EDD和FDT特点的基础上提出一种把两种技术的融合模型，通过把EDD解释器嵌入到设备DTM中，在DTM UI中使用界面生成器，当解释器解析EDD文件，根据设备描述内容产生中间数据结构，根据视图模板自动生成 操作界面，实现对EDD的解析，使FDT框架在支持DTM的同时也支持EDD，并在设备DTM中使用通信管理模块管理与通信DTM的连接，实现灵活通信。给出了模型各部分的功能。详细说明了解释器和图形界面的实现过程。该DTM可以方便地集成到现有FDT框架中，实现灵活和广泛的设备集成。 3）提出了FDT设备管理系统框架的设计方法,降低了软件复杂度,提高了开发效率。 提出了采用基于构件的FDT设备管理系统的框架设计方法,在FDT设备管理框架中充分利用软件构件和应用框架来提高系统质量和效率。采用自动和手动相结合的构件组装策略实现了FDT设备管理系统的框架，框架中提供扩展点，可方便地扩展系统功能, 采用分层和分离的构件设计方法划分构件，构建了系统的构件模型。为FDT设备管理系统提供了一种可行方案。 4）提出了基于FDT多总线集成的设备管理方法，提高了设备管理能力。 针对多总线集成的设备管理，将FDT技术应用到控制系统中，以满足设备综合管理的需要，构建了系统软件框架模型和系统集成模型。采用设备集成模型的方法实现设备DTM，详细说明了通信DTM和网关DTM的结构模型，分析了DTM与现场设备的交互过程。 5）提出了仪表设备特征提取方法和故障诊断方法，提高了故障诊断精度，保障了设备安全运行。 为提高支持向量机分类精度，提出一种一对一与基于紧密度判决相结合的多分类方法，首先使用一对一算法分类，然后采用基于紧密度决策解决不可分区，依据样本到类中心之间的距离和基于kNN(k nearest neighbor)的样本分布情况结合的方式构建判别函数来确定类别归属。为减少DAGSVMs的累积误差，使用当前可分性最大的两类构造上层SVM，形成优化的DAGSVMs。利用小波包三层分解传感器信号提取各个频带的能量以及信号的模极大值构成初始特征，使用核Fisher方法将原始特征空间映射到高维特征空间，增强了样本可分性。以水循环控制系统的压力传感器为故障诊断对象，说明了应用。 |
| 索取号 | TP273/S27/2011 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-27 |
| 分类号 | TP273 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9370]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_工业信息学研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 单玉刚. 现场总线设备管理技术研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2011. |
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