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【关键词】电路板;功能测试;PXI总线;虚拟仪器;VISA库;数据采集;交换机;调度机
1.引言
随着电子技术的飞速发展,产品的开发周期不断加快,因此对自动测量测试系统的要求也随之不断提高。测试平台必须能够进行快速修改和扩展,以测试新的功能,适应快速的产品开发流程。
FAST电路板功能测试系统(Circuit Boards Functional At Speed Tester,简称FAST)设备主要为交换机、调度机、应急通信系统的电路板提供板级功能测试,可以共用相同的测试平成ALU(Analog Line Unit,模拟用户单元)、DTMF(Dual-tone Multi-frequency,双音多频)、DTU(Digital Trunk Unit,数字中继单元)等多达60余种不同的电路板的功能测试;支持自动和手动测试模式,提供自测、故障定位和校准功能,具有强大的综合测试能力。
FAST电路板测试系统基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation,面向仪器系统的PCI扩展)总线技术的设计使其具有开放的系统架构,易于系统集成和扩展,可以很好地满足不断更新的测试需求。
对于各种电路板的功能测试所需要的各项参数或功能如电压、电流、传输噪声、传输衰减、频率响应等,都是通过虚拟仪器的技术设计实现,不再需要单独配备相应的传统测试仪器,这样大幅度降低了系统的成本而不减少测试功能。
2.系统概述
FAST电路板功能测试系统的组成包括主控计算机硬件、测试仪器硬件、操作系统、VISA(Virtual Instrument Software Architecture,虚拟仪器软件体系)库、仪器驱动器和应用软件开发平台,以及测试应用程序,组成一套完整的从底层到顶层的纵向结构[1]。系统组成的结构如图1所示。
2.1 PXI总线
PXI总线是美国国家仪器公司NI与其他厂商合作推出的专为测试任务而优化的Compact PCI总线,其核心就是一个高性能的数据传输总线,此外还结合了PCI的电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化及欧式卡机械封装的特性。数据传输速率133MB/s以上,远远高于GPIB(General Purpose Interface Bus,通用接口总线)和VXI(VME bus eXtensions for Instrumentation)总线。PXI已成为成长最快的标准化技术,PXI具有开放性、模块化、高性能、低成本等特点,越来越多的项目转向PXI解决方案。
2.2 虚拟仪器
虚拟仪器(Virtual Instrument,VI)是基于计算机的仪器,利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量。不管是传统的还是虚拟的仪器,它们的功能都是相同的:采集数据,对采集来的数据进行分析处理,然后显示处理的结果。它们之间的不同主要体现在灵活性方面。虚拟仪器由用户自己定义,这意味着可以自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种完成应用系统所需要的附件。而这种灵活性在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。
例如对于常用的传输噪声电平的测试可以通过虚拟仪器完成,其流程如下:被测试电路板的信号经过信号调理单元被数据采集模块连续采样,然后对采样到的信号进行数字滤波,抑制带外信号,然后通过波形测量VI中的FFT Power Spectrum Density函数计算信号的功率谱密度,在这个函数中对输入的噪声信号采取平均处理的方法,进一步消除信号中的周期噪声。最后对功率谱密度函数的输出进行积分得到信号的平均功率。把平均功率进行单位换算得到噪声的功率电平。
3.系统硬件
FAST电路板功能测试系统采用基于PXI总线技术的NI65xxHSDIO模式发生器和PXI 62xx多功能数据采集卡作为测试平台的核心仪器,与主控制计算机、12种专用测试硬件单元共同组成FAST的系统硬件,系统硬件框图如图2所示。
3.1 主控制计算机
主控制计算机的控制方式有GPIO(General Purpose Input Output,通用输入输出)方式、PCI-MXI-PXI(Multisystem eXtension Interface,多系统扩展接口)方式、GPIB三种方式。
3.2 专用测试硬件单元
FAST系统共包括背板单元、测量单元、接口单元、子板单元、TSIU单元、Term-U单元、PCE电路板、信号调理单元、夹具单元等共12种硬件电路板单元。
测量单元提供了功能、指标测试所需的各种接口和控制功能,并且提供了测量设备到音频总线的接口和控制,包括GPIO接口,铃流产生和控制,用户线和中继线测量接口,保持线圈,TIMS(Transmission Impairment Measurement Set,传输衰减测量设置)接口,成环控制,A/D电平转换,呼叫进程等功能。
接口单元的主要功能:DTMF成环铃流检测、串行接口转换、提供了控制分系统和远端分系统之间的命令总线和音频总线的内部连接。还包含内置测试继电器和器件,用于提供对控制、远端分系统中的音频总线进行完全的自动诊断。
信号调理单元,用于DAQ和TR线的接口。为数据采集卡PXI62xx和TERM、MEASURE单元提供接口,完成相关信号的数据采集。
PCE(PCM Exchange,PCM交换)单元,与HSDIO(High Speed Digital Input Output,高速数字输入输出)的接口,完成UUT(Unit Under Test,被测单元)测试信号的转接;PCM选定两个时隙的交换;HSDIO部分的驱动和缓冲。
子板单元包括:Measure Connect Sub-plane-MC SUB、Term Shelf Sub-plane-TS SUB、DAQ、HSDIO共四种电路板。子板是背板信号的扩展板,通过背板-子板接口与背板相连接。
TSIU(Term Shelf Interface Unit,项目机架接口单元)单元,用于接收通过子板从控制分系统GPIO上送来的控制信息,并上报相应的状态信息。
Term-U(Term Unit,项目单元)单元提供16路电话所需要的继电器开关电路,用于提供从远端分系统公共音频总线到外部被测试设备的连接。
夹具单元提供了和UUT之间的接口。
4.系统软件
测试软件是测试系统的运行核心,软件功能的完备性、易用性、软件结构的先进性、可扩展性以及软件系统运行的安全性、可靠性,是测试系统成功与否的重要标志。
4.1 测试程序框架
FAST的测试程序用LabWINDOWS/CVI和LABVIEW编写。为保证各个测试程序的一致性和兼容性,FAST的测试程序有一个相对统一的用户界面,测试过程的控制、文件输入输出、数据和信息显示、数据和状态记录等功能,通过统一的测试程序框架提供[1,2,3]。其测试程序框架按功能分包括:源代码文件结构、主界面及操作、软件平台通信、测试仪器通信、数据显示与记录、故障诊断等。
4.2 多线程和测试流程
由于在测试过程中随时接收操作者的命令,所以FAST整个软件采用多线程方式。测试线程在后台运行,主线程接收操作者的命令。每种板型的后台程序都是线程。线程在main中创建,是一个while(1)结构,在exe文件关闭后删除,所以任何时候,只有一个线程在运行。
在FAST项目中,涉及到对模块的操作,可以使用对I/O的操作来实现,涉及到对PXI总线的操作,则调用labVIEW生成的DLL(Dynamic Link Library,动态链接库)文件,最重要的是必须能控制测试结构,即安排好程序模块的组织。公共测试流程如图3所示:
从图3可以看出,测试程序包括以下接口:和DLL文件的接口。要求DLL函数必须返回测量值或给指针赋值,不管正确与否;和模块的接口,直接使用LabCVI提供的OUTP或其他系统功能函数;和文件的接口。得到待测板型的各种指标,从而进行比较。应用到的技术包括:project的建立、控件的使用、定时器的使用、EXE文件的生成、DLL文件的调用、对I/O的操作、对文件的操作。
5.结语
FAST作为一个专用的自动测试系统,用于对各种电路板板件进行功能测试,从而评定整个板件功能与指标是否合格。这一步骤是生产、开发环节中不可或缺的一项。
FAST电路板功能测试系统对60多种功能不同的电路板单元的功能测试可以共用相同的测试平台,易于扩展升级,实现了特定电路板功能测试的专用性和基于PXI总线技术和虚拟仪器技术的自动测试测量系统的先进性与通用性良好地融合,具有强大的快速综合测试能力,在实际应用中取得了良好的效果。
参考文献
[1]李行善,左毅,孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京:电子工业出版社,2004.
[2]秦红磊.自动测试系统[M].北京:高等教育出版社,2007.
【关键词】CD4511;译码驱动;逻辑功能;测试电路
引言
十进制计数器、数字钟、声控计数器等一些电子产品,在我们的日常生活随处可见,CD4511作为一种常见的BCD码―七段码译码器,被广泛地应用于这些电子产品中,用来译码驱动共阴极LED数码管。不过,在对该集成块的应用过程中,人们发现如果能理解CD4511的逻辑功能,将会给CD4511应用电路的装配、调试以及排故带来极大地益处。所以,本人在本文中,本着电路结构简单、操作简便、现象明显的原则设计并制作了一款CD4511逻辑功能测试电路。
1.CD4511简介
CD4511集成电路具有16个引脚,其引脚分布如图1所示。其引脚功能为:A、B、C、D为四位BCD码的输入端;a、b、c、d、e、f、g为七段码输出端;为灯测试端,给灯测试输入端加“L”电平时,a~g均为“H”电平,七段全亮;为消隐端,给该端加“L”电平时,a~g均为“L”电平,七段全灭;LE为锁存控制端,当给该端输入高电平时,在此之前一瞬间的A~D状态将被锁定并保持,集成电路“记忆住了”(锁存)这一瞬间的状态,同时译码输出也随之保持不变,当给该端输入低电平时,A~D输入则直接到达译码变成七段信号从a~g输出;Vcc为电源;GND为接地端。
图1 CD4511引脚分布
2.电路设计思路
2.1 设计要求
要求设计一个用于测试CD4511逻辑功能的电路,在电路装配检测无误后接入+5V电源,能对CD4511的逻辑功能进行正确测试,且输入信号控制简单,输出现象明显,便于理解CD4511的逻辑功能。
2.2 设计思路
根据设计要求,本人设计了一款CD4511逻辑功能测试电路,其电路图如图2所示。在该电路中,本人采用一个拨码开关K的断开或闭合来控制输入的二进制代码,灯测试端、消隐端、锁存控制端分别用一个开关来控制该端输入为高电平还是低电平,这样在进行CD4511逻辑功能测试时,测试者能通过简单的操作给相应的端输入高电平或低电平。电路的输出端接的是一个共阴极数码管,这种数码管由发光二极管LED排列成“日”字形状,“日”字各笔段与CD4511输出端a、b、c、d、e、f、g相对应,如图3所示,测试者就可以通过数码管上0至8的不同显示,根据笔段发光表示所对应的输出端输出高电平,反之输出低电平的原则,很容易地可以知道a、b、c、d、e、f、g七个输出端输出的是高电平还是低电平。
图2 CD4511逻辑功能测试电路
图3 半导体数码管
图4 CD4511逻辑功能测试电路实物图
表1 元件清单
代号 名称 规格型号 数量 测试结果
R2-R8 电阻 510Ω 7
R21-R27 电阻 2KΩ 7
DS 数码管 BS207 1
K1-K3 按钮开关 SW_PB_1 3
U2 集成电路 CD4511 1
S1-S4 拨码开关 DIP-4 1
3.电路测试
根据设计思路,在选择好相应元器件后制作出如图4所示的CD4511逻辑功能测试电路,其元件参数如表1所示。在电路装配完成后,经检查确认装配无误后,给电路接入+5V电源,通过设置各开关的状态,对电路进行测试。
测试过程如下:
(1)测试灯测试端。
开关K1控制灯测试端,不按K1时CD4511③脚接高电平,当只按下开关K1时,数码管显示“日”,数码管各笔段全亮。
(2)测试消隐端。
开关K2控制消隐端,不按K2时CD4511④脚接高电平,当只按下开关K2时,数码管无任何显示,数码管各笔段全灭,即“消隐”。
(3)测试锁存端。
开关K3控制锁存端,不按K3时CD4511⑤脚接低电平,电路可以计数;按下K3,⑤脚接高电平,则保持原有输入,新输入无效,即“锁存”。
(4)在锁存端为低电平、消隐端和锁存端为高电平时,根据表2测试CD4511的逻辑功能,并将输出记录于表中。从测试结果来看,在输入为“0000”~“1001”时有相应的“0”~“9”输出;而在输入为“1010”~“1111”时,无输出。
表2 CD4511逻辑功能测试
4.结束语
这款CD4511逻辑功能测试电路制作方便,测试操作简单、并且现象一目了然,能让人比较深刻地理解CD4511的逻辑功能,帮助人们理解一些电类的专业名词,如:“消隐”、“锁存”。同时,整个测试过程也利于人们对应用该集成块的电路中出现的一些故障进行分析、排除。
参考文献
[1]姜大源.职业教育课程改革思路[J].职业技术教育,2008.
[2]姜春玲,封百涛.任务驱动法在“数字电子技术”教学改革中的应用[J].中国电子教育,2009(4).
摘 要:随着汽车电子市场的快速发展,汽车控制器的电子控制单元(ECU)已越来越多,对ECU的功能测试也变得日趋复杂。为解决车载ECU功能测试,研究了基于控制器局域网络(CAN)的ECU自动测试方法。以NI公司的软硬件为开发平台、CAN总线为通信平台搭建测试系统与被测ECU形成闭环结构。通过CAN总线传输测试信息,可实现对同型号ECU的批量测试。此系统采用了新的测试方法来降低测试误差,并支持ECU的流水线测试,大大降低了测试的复杂度,减少了工作量。同时,在完善仿真信号产生模块和测试模块用例库后,也能适用于其他类型ECU的功能测试。
关键词:
控制器局域网络;电子控制单元;批量测试;汽车电子;车载网络
中图分类号: TP206.1 文献标志码:A
Abstract: With the rapid development of automotive electronic market, more and more Electronic Control Units (ECU) for vehicle controller appear and the functional test also becomes more complex. In order to solve the problem of ECU functional test, the ECUs automatic test method based on Controller Area Network (CAN) was studied. The system included the software and hardware platform of National Instrument (NI) and communication platform of CAN bus, by which the system and ECU formed a closed-loop structure. To transmit the test message through CAN bus, the system could achieve batch test of ECUs with the same type. By using the new test method, the system can reduce the test errors, and support assembly line test of ECU, which greatly reduces the complexity of ECU functional test and test work. At the same time, the system can also apply to other types of ECU functional test by improving the generation module of simulated signal and use case library.
Key words: Controller Area Network (CAN); Electric Control Unit (ECU); batch test; vehicle electronic; vehicle network
0 引言
随着汽车电子的不断发展,汽车已进入电子控制时代,其标志为电子控制单元(Electric Control Unit, ECU)的广泛应用。现如今,车辆上电控单元数量不断增加,功能越发复杂,多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息构成了汽车车载互联通信网络。其中控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)是汽车中应用较多的现场总线。其良好的实时性、可靠性和经济性能很好地满足汽车ECU之间数据通信的需要,已成为最有发展前景的现场总线之一[1-2]。因此,带CAN总线功能的ECU测试也将变得更加复杂。ECU功能测试属应用层功能测试范畴,是为了检测ECU是否符合给定的协议规范,能否进行正常的控制工作。这种测试在系统级开发中占据了很大的比重,成为应用层测试中最为关键的部分[3]。
在传统的ECU功能测试中,一种方式是利用测试面板产生ECU各种信号后连接到ECU各输入引脚,触发它的各驱动模块进行控制工作,有专门的线路负责数据交换,但这样的测试系统随着传感器数量的增多,连线非常困难,且需要高速的数据采集和信号调理设备,使整体成本增加[4-5];另一种则改进了信号的产生方式,即通过虚拟仪器模拟ECU的控制信号来代替传统的触发信号,采用人工对控制效果进行直接的观察和记录。这些测试方法都加大了测试过程中的测试误差、复杂度和测试工作量,且无法进行自动测试和结果的自动生成,也不能同时对多个ECU进行测试,给ECU厂商进行批量生产时带来很大的不便。
由此,引发了对新的测试方法的思考和探索。基于CAN总线的ECU功能测试方法以CAN总线的传输作为关键技术,采用闭环测试方法对同型号的ECU进行自动和批量测试。
1 基于CAN总线的ECU功能测试介绍
车载控制系统主要任务就是要解决车身电器设备的功能性问题,所以,首先应关注ECU是否能实现功能上的控制,即测试其是否满足控制协议的要求。ECU在控制功能上包括了通信服务功能、传送数据功能、诊断信息及标定信息功能、设备监控和网络管理功能等,具体的要求规范则由各ECU生产厂商自行制定。
目前应用层协议制定分为以测试为重心的模式和以设计为重心的模式。不论哪种模式,控制器开发过程中,都需要通过测试来验证功能的正确性,确定ECU工作正常并不干扰总线正常通信[6]。
由图1的控制器开发“V”模式图可见,控制器开发过程包括多个环节,其中的应用层功能测试是其重要组成部分,它包括ECU功能测试、网络管理功能测试、故障诊断测试等,是进行实车测试前的重要环节。在引入CAN总线后,将大大降低ECU功能测试的复杂度和测试工作量,是CAN总线测试的重要组成部分[7]。
在基于CAN总线的ECU测试系统中,通信网络是进行数据传输,实现各模块协调工作的桥梁[8]。利用LabVIEW[5,7,11]虚拟仪器产生仿真信号代替数据采集卡采集的真实信号,并在此基础上引入CAN总线作为测试的关键技术,充分发挥CAN总线在传输上的高可靠性和实时性等优点。通过总线对仿真信号的测试报文进行有效传输,如表1所示。
表1中:Message表示报文名称;ID表示报文仲裁场;DLC表示报文长度;Data表示报文数据。
将报文与同型号ECU进行连接,形成闭环测试结构,模拟实车中ECU的各种传感器信号来驱动其进行控制工作(于3.2节详细描述),将仿真报文数据和CAN总线上反馈回来的ECU控制报文数据进行解析,提取出Data的值,并自动进行多次对比和测试后,在人机界面上对测试结果和各种信号量进行直观显示,并利用测试结果自动生成测试报告,优化和改进了传统的测试方法。
2 设计方案
此方法采用仿真信号序列代替采集卡采集的真实信号,利用CAN总线的特点对数据进行传输,并将整个测试构建成闭环结构,大大降低测试的复杂性。
2.1 方法总体框架
由CAN2.0协议可知,CAN报文的基本要素是报文ID、周期和信号与消息的映射关系。因此对ECU的协议功能测试,主要任务就是测试ID、消息周期、确定信号与消息的映射关系是否满足要求,并测试在循环执行多次之后,ECU是否具备在控制功能上的稳定性[8]。
选用以LabVIEW为软件平台实现ECU的功能测试。测试系统整体框架包括三部分:上位机仿真和测试、CAN网络和底层待测ECU模块。如图2所示。
工业计算机仿真给定ECU的各种信号量,驱动ECU进行控制工作。由于各ECU之间是相互独立的,“测试与结果显示模块”采集不同ECU广播的控制信息,并通过ID对它们进行识别。对采集到的控制信息进行分析、对比原始输入来判定各个ECU在功能控制中是否满足协议要求。
具体测试方法如下:
首先,通过上位机LabVIEW模拟仿真信号(如:转向灯信号、温度信号等),通过NI 6259板卡,与待测ECU各引脚进行对接;
然后,发送仿真信号,驱动ECU进行控制工作,并发送出相应的CAN控制信息;
再次,通过NI 8473s板卡与上位机LabVIEW进行对接,接收采集到的CAN报文,并通过LabVIEW实现报文的解析、处理和ECU控制效果的同步显示;
最后,把原始仿真数据和处理后的数据进行对比,验证ECU在功能控制上是否满足预期效果,并对以上测试步骤循环多次,得出测试结论,生成测试文档。
在此,根据测试大纲要求,选用一个由实验室和整车厂联合开发的ECU作为应用实例,仿真信号由模拟信号和开关量信号组成,主要分为:转向灯信号、报警信号、状态信号、门信号、温度信号和压力信号控制信号。具体的控制量与变化范围因测试ECU功能要求进行定制化处理。测试ECU仿真控制信号如表2所示。
2.2 软件设计流程
上位机软件整体分为7部分:虚拟仪器配置、模拟信号仿真、同步信号显示、测试结果显示、系统数据判断、数据处理、测试报告生成。模块示意图如图3所示。
1)虚拟仪器配置。对测试时使用的板卡进行初始化配置,设定参数和使用通道。
2)模拟信号仿真。产生ECU仿真信号(如转向灯信号,水温信号等)。
3)同步信号显示。将采集到的CAN报文,进行处理之后,在人机界面上进行控件显示,方便测试者进行直接观察和分析。
4)测试结果显示。在人机界面上进行测试结果的显示,以表格和BOOL数组的形式显示出每个信号在多次测试之后的通过情况。
5)系统数据判断。将处理后的CAN报文数据与预先保存的仿真信号数据进行对比,得出测试结果。
6)数据处理。处理NI 8473s板卡采集到的CAN报文,提取数据信息。
7)测试报告生成。在人机界面上显示测试结果后,将测试结果以网页(.html)格式的文档进行保存,便于后期的分析和处理。
软件设计流程如图4所示。
3 系统分析
由图2测试方法总体框架图可知,此系统主要包含三部分:上位机仿真和测试、CAN网络和底层待测ECU模块。其中上位机仿真和测试模块又分为仿真信号产生模块和测试与结果显示模块两部分。
3.1 仿真信号产生模块
使用NI 6259板卡和上位机LabVIEW构建仿真信号产生模块。此板卡可支持48路数字信号输出和4路模拟信号输出。在调用接口函数模块后,可产生需要的仿真信号,在板卡对应引脚输出对应电压信号。
由表2的ECU控制信号表可知,此待测ECU具有两种不同类型的信号:模拟信号和开关量信号。所以需要在LabVIEW中使用DAQmx各模块仿真出ECU需要的模拟信号和开关量信号。
1)产生模拟仿真信号[10]。需要把模拟信号转化为ECU能识别的电压信号,一般范围在5V以内。
如:仿真发动机冷却水温度信号,水温与电压之间的关系如图5所示。
通过最小二乘法线性拟合得出公式:
y=-4×10-10x5+7×10-8x4-3×10-6x3+0.0002x2-0.0642x+4.2044
其中:y为输出电压值;x为冷却水温度值。
如:进气歧管压力信号,压力与电压之间的关系式:
V=V参(0.0023P-0.015)
其中:P为上位机模拟的压力值;V参为参考电压5V。关系如图6如示。
由图5~6可知模拟信号与电压值之间的转换特性,由上位机进行转换后通过板卡进行输出,传递对应电压值到待测ECU,驱动其进行控制工作。
2)产生开关量仿真信号。
在LabVIEW中定义各种开关量信号,通过板卡产生高/低电平。一般情况下,ECU检测到高边信号(ECU有效电平分两种:H、L,即高电平有效或低电平有效)后进行控制工作(一般情况下,ECU的高电平判断电压在2.5V~5V),控制信号的开启或关闭,并同步使用CAN模块广播CAN报文。
如:DriverDoorStatus(左前门状态),根据ECU手册可知,其为BOOL量,所以在前面板中放置一个BOOL型控件。在对信号进行操作处理后调用NI6259板卡的接口函数并配置通道信息,与此板卡进行通信,产生所需仿真信号(此功能是否正常可通过示波器进行验证)。
3.2 待测ECU模块
车载ECU控制功能工作原理:ECU外接12V工作电压,在人为进行操作或发生状态变化(如开启转向灯、水温变化)时电路接通,然后产生电压值传递到ECU的模拟输入引脚,如图7所示。
此系统使用板卡产生的各种电压信号代替左侧虚线部分图中未见虚线,请补充或说明。,ECU检测到信号后进行控制工作。
3.3 测试与结果显示模块
上位机LabVIEW调用NI 8473s板卡接口函数采集CAN报文[12]。根据ECU控制协议,对CAN报文进行解析、分析、处理,提取出周期、ID、DATA等控制信息。然后对比原始数据(3.1节部分),进行多次测试后,如果每次测试都全部通过,则判断为Pass,否则为False,并在前面板中进行显示。
其中:原始数据包括报文周期、ID和控制信号数据等;报文周期和ID由ECU控制协议决定;控制信号数据由仿真控制信号模块在产生仿真信号时提供。
4 测试实现
测试ECU在控制功能上是否满足给定的协议和规范,并测试在循环测试多次之后,ECU控制功能是否具有较好的稳定性。测试系统人机界面如图8所示。
“仿真信号控制部分”产生表1的ECU控制信号。“ECU控制显示部分”是对接收到的CAN报文进行解析、处理之后用控件进行形象的显示,并与“仿真信号控制部分”进行对比。结果显示,在循环测试100次之后,信号量“左前门状态”和“进气歧管压力信号”控制出错,在BOOL数组和测试表格中都有明确显示。“ECU控制显示部分”显示出“左前门状态”灯不亮以及进气歧管压力信号数据不一致,这些也同样说明了信号控制的错误。在生成的测试报告(.html格式)中也有明确显示,如图9所示。
从测试过程中得知,各个ECU的触发电平有可能不一样,大致在5V~12V。NI 6259板卡的工作电压需小于10V,所以在需要触发电平高于10V的ECU上进行测试时,则需要在板卡的输出端加入一个增压电路。
同时,为了保证测试的正确性,在使用示波器确认仿真部分的输出电压无误后,采用车载网络测试专用工具CANoe对ECU控制报文进行监测,观察结果如图10如示。
由图8和图10可知,使用CANoe监测的总线报文与测试系统监测到的报文一致,验证了本文所设计测试方法的可行性和准确性。在对比分析图8和图10中的监测数据,验证了数据一致性和通信协议的可行性。
根据不同ECU的控制协议,制定不同的仿真信号产生模块和测试模块,并在使用过程中,不断完善ECU的测试用例库,在完善后进行不同ECU功能测试时,进行规格选择后,即可实现对不同ECU的功能测试。
5 结语
本文介绍了ECU功能测试的现状,优化和改进了传统测试方法。此方法以仿真信号代替采集的真实信号来驱动ECU进行控制工作,并引入闭环结构和CAN总线,使测试过程更加简单和智能化。所测结果准确可靠,能运用于ECU生产线,提高ECU批量测试的工作效率,为整车厂进行ECU测试带来了方便。在完善仿真信号模块和测试模块用例库后可扩展到对不同型号ECU的功能测试。同时,此方法的思想,还可以应用于车载网络的测试、故障诊断等方面,具有较好的理论价值和实际意义。
参考文献:
[1]
夏巍,严辉,丁刚.CAN网络的实时性与可靠性的研究[J].安徽建筑工业学院学报:自然科学版,2007,15(1):65-68.
[2]
KONG FENG, ZHANG LIYAN, ZENG JIE, et al. Automatic measurement and control system for vehicle ECU based on CAN bus [C]// Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics. Washington, DC: IEEE Computer Society, 2007: 964-968.
[3]
王立萍.CAN网络在汽车控制方法的应用[J].工业仪表与自动化装置,2009(5):77-79.
[4]
WU WEI-BIN, HONG T S, LUO CAI-RU, et al. Hardware-in-loop of alternative fuel engine ECU [C]// Proceedings of the Second International Conference on Computer Modeling and Simulation. Washington, DC: IEEE Computer Society, 2010: 291-294.
[5]
陈彦丰,朱君.基于PXI的汽车测试方案[J].汽车制造与装备,2005(3):44-46.
[6]
程跃,康劲松,徐国卿.一种车用CAN总线网络测试系统的研究[J].电子应用,2008,27(1):83-86.
[7]
梁锐.NI软硬件平台在汽车ECU开发和测试中的应用[J].世界电子元器件,2007(12):61-63.
[8]
WEI WEN-XIONG, GUO JIANG-WEI, LIU SHENG-LONG, et al. Design of CAN communication network in automobile ECU testing system [C]// Proceedings of the Second Pacific-Asia Conference on Circuits, Communications and System. Washington, DC: IEEE Computer Society, 2010: 1-3.
[9]
CAN Specification 2.0,Part A [EB/OL]. [2011-02-15]. can-cia.de/fileadmin/cia/specifications/CAN20A.pdf.
[10]
曹更彦.汽车燃气发动机电控系统实时仿真技术研究[D].重庆:重庆邮电大学,2009.
[11]
阮奇桢.我和LabVIEW[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.
[12]
Society of Automotive Engineers. SAE J1939 [EB/OL]. [2011-03-03]. 省略/PDFs/manual/drehgeber/M36X8/M3658_J1939.pdf.
[13]
胡思德.汽车车载网络(VAN/CAN/LIN)技术详解[M].北京:机械工业出版社,2006.
收稿日期:2011-06-16;修回日期:2011-08-21。
基金项目:
国家“核高基”重大专项(2009ZX01038-002-002-2);重庆高校优秀成果转化项目(KJZH08210)。
思博伦为“任何时间、任何地点,在任何网络的任何设备上享受到任何服务”的应用效果提供测试解决方案,他们倡导的理念是,在对设备做功能性测试之前先做好性能测试,因为后者才是网络设备安全运营的基础。
模拟真实环境测试
在出厂时,设备供应方往往会对呼叫中心产品进行功能性测试,比如接通率和功耗等,但一般不会放置到真实环境中做性能测试。为了让企业在真实环境中也能实现理想的应用效果,思博伦模拟了真实的话务环境对设备进行测试。
他们曾给马来西亚一家运营商做过一个999的测试服务(999是一个紧急呼叫,相当于我们的110、119等,是国家呼叫中心)。这家运营商采用的是北电的交换机,按理说这个设备是比较先进的,但是他们为什么要测试呢?是因为好多客户在拨999的时候,拨不进去。然后他们就让思博伦给他们测试一下。通过测试发现,如果有60个用户同时进行呼叫,就呼不进去;如果同时有20个用户进行呼叫,会有两三个用户出现障碍,就是延时接入。
为什么会产生这样的情况呢?思博伦在将设备放置到真实环境中测试后发现,交换机一般都设计有缓冲器,包括交换机的拨号音都是有发送器的,资源就这么多,30个人同时拨打,给拨号音有时都给不过来;即使拨号音给到了,用户拨进去了,储存的号码接收器也没有30个,也许只有20个,同时接进这么多拨打号码,会放到一个缓冲器中排队,交换机处理能力最多也就是20个,剩下的10个就在排队。按照电信的规则,排队时间长了,就删除了,这就造成好多用户接不进去。
其实好多呼叫中心也存在这个问题,尤其是一些重要的,像通信、急救的呼叫中心,必须保证要有一个冗余――设计的理想效果如果是同时可以接入100个,测试数一定要超过100才可以,否则测试不出问题,在实用过程中就会有问题。这就是测试服务的一个起因。
性能测试更重要
“一般而言,用户可以要求设备方提供性能测试,但是用户认为设备厂商已经做过了。这是一个误区。”思博伦亚太区产品经理辛小秋介绍说,电信运营商就非常严格,都会要求设备提供商在现场进行测试,测试是厂商设备安装的一部分,安装好以后现场测试,达到了这个指标就验收,达不到不验收。但是呼叫中心的用户大都没有这个要求。
一般测试最容易忽视的是性能测试,其实性能测试是和功能测试密不可分的,因此功能测试应该在背景流量的基础上进行,这才是真实的。
思博伦推崇的测试理念是真实性测试,就是仿真当时最接近于现场的一个环境,各种不同的背景流量他们都要仿真出来。另外,他们要测出同步呼叫和异步呼叫的容量。同步呼叫是100个用户同时呼叫,异步呼叫是不同时段的呼叫。在这个基础上还可以测功能:如果已经达到最大能力了,这时候一个用户拨进来进入各个菜单,看所用时间是多少,是不是符合标准。
【关键词】安全仪表系统;功能安全;测试
中图分类号:P624.8 文献标识码:A 文章编号:
引言
近年来,生产事故的频发使得安全生产受到广泛关注,安全仪表系统也越来越多地得到重视与应用。安全仪表系统能在故障状态下,能够迅速、正确对事故做出响应,使生产装置在安全模式下停车,避免事故发生,减少事故造成的危害。在工业控制领域,安全仪表系统是过程控制的重要组成部分,是企业实施风险管理与降低风险的重要手段。目前,我国在安全仪表系统测试方面不足,缺乏针对SIS的具体测试的规范指导,测试的要求也不明确,无法满足SIS的测试要求和整体功能安全要求。因此合理、有效地设置安全仪表系统,实现安全仪表系统的功能安全,已经成为目前迫切需要解决的问题。
一、安全仪表系统的分析
安全仪表系统,简称SIS,又称为安全联锁系统。其作用是对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制,是工厂企业自动控制中的重要组成部分。
1、安全系统的构成
SIS系统由可编程控制系统、继电器检测仪表、开关、电磁阀等组成。SIS系统既独立于DCS系统,又可与DCS系统进行单向通信,同时本身须具有时间记录功能,以便于系统地更好的维护和分析。
2、安全仪表系统的作用
采集下层所有机组级/车间级控制系统的生产实时数据,实现厂级的状态监测、故障诊断、优化运行、操作指导、生命周期管理等功能;将机组状态信息和性能信息发送给上层的MIS系统。SIS处于具有高可靠性、高精度、高速度要求的DCS系统与实时性要求不高的MIS系统之间,是信息自动化架构中的过渡层面,起到隔离作用。
3、安全生命周期
安全生命周期(SLF)主要指的是在安全相关系统实现过程中所必需的一系列生命活动。这一类的活动有着较为明显的起始阶段以及结束阶段。起始阶段主要是在相关工程的概念阶段,终止的标志主要是一些系统以及设施停止运作,这些系统以及设施包含有安全相关系统、外部风险降低设施等。系统安全性的高低是由多种因素综合在一起决定的,因此,对于整体安全生命周期来说,它不仅仅局限与安全相关系统的设计,还包含有安全相关系统的规划、设计、安装、调试、运行、维护以及停用。
4、安全完整性等级
安全完整性等级(SIL)是设计安全仪表系统的重要依据,是衡量安全仪表系统运行水平的重要指标。选择安全完整性水平的目的是把系统的风险降低到可以接受的水平。从另一方面讲,每一个SIL值代表一个风险降低的数量级,选择安全完整性水平的实质就是选择要求时失效概率PFD的数量级。
二、安全仪表系统在实际运行中的故障分析
1、外部电磁强干扰:系统抗干扰性能差,影响系统总线通讯,造成通讯错误;通过分布电容和电感串入信号回路,造成逻辑数据变化,产生误动,严重时损坏系统卡件。
2、设计不完善:联锁和调节的信号通过一个变送器处理,在处理调节回路故障时,会触发联锁信号。
3、接线不良:仪表信号线接触不良、经常造成不明故障的停车。
4、仪表选型不合理:不适合工艺介质和工作环境,致使测量不准或动作不到位。
5、仪表伴热系统失灵:变送器导压管介质凝结产生虚假信号导致误停车。
三、功能安全评估的现状
我国功能安全的研究和理念应用起步较晚,石化企业没有像Shell那样的企业规范,相应的风险评估和SIS应用缺乏相关法律法规基础。不过,经过业界的努力,功能安全理念越来越受到重视,并努力将安全完整性要求纳入到工程实践中。国内目前已经有一些单位在进行安全仪表系统功能安全评估课题研究。
四、功能安全评估过程
对已经存在的安全仪表功能进行评估,确定它们满足了所需要的风险降低要求。遵循这一原则,安全仪表系统功能安全评估过程主要有以下几个内容:搜集工艺流程资料;结构约束的确定;安全仪表系统的安全仪表功能的目标SIL等级;安全仪表危险分析;可靠性数据的确定;操作模式的确定; SIL等级的计算以及评估。
五、功能安全测试研究
1、运行前的测试
在SIS安装到企业现场前需要对其进行测试,目的是确保逻辑演算器及相关软件满足安全要求规范中定义的要求,测试可以较容易地将错误尽早地辨识出来进行校正。
对于每一个测试,应包含所使用测试计划的版本、项目测试的说明、测试活动的日志、使用的工具、设备和接口等内容。工厂验收测试应该进行建档,它是整个安全系统文档的一部分,根据相关要求,应包含测试结果、目标和测试标准是否满足等内容。如果测试过程中出现失败,则应做好相关记录,并进行分析,采取相应的改进措施。
在安全仪表系统的SIF正式投入使用前,需要对SIF的部件进行校准测试和性能确认。对阀门也应该进行校准测试,以校验其行程的全开和全闭位置。
2、运行后的测试
在引入危险物质前,作为预启动验收测试的集成测试必须进行以确保SIF可实现安全要求规范中所规定的功能。这些未检测到失效的测试是逐步进行还是整体集成进行功能测试并不重要,重要的是失效能被及时发现并进行了校正。
SIF包含的安全功能列表;每个安全功能的设备描述及位置;检查程序;校核和测试方法;校核、测试、检查及维护活动的频率;指定可接受的性能限值。
在测试完成后验证SIF的操作状态;内部和外部诊断测试;核对附属服务元件是工作状态的;保证测试能够进行并有记录。所有的测试程序都应包含测试的系统,在测试流程中应制定维护每一个流程的负责人。
3、离线测试
确定离线测试如何进行是非常关键的。离线测试可对SIS中的每个SIF部件进行完整的测试。要将每个SIF及其相关输入、输出及逻辑都辨识出来进行校验,制定的测试程序要明确每个SIF是如何进行验证的。实现测试所必需的所有装备都应进行标识和校验。
4、在线测试
在线测试若不能正确实施,很可能造成过程扰动或无意间关闭系统。因此,为保证在线测试能顺利进行,在线测试必须有详细周密的计划、设计程序。任何用于在线测试而安装的设备如旁路或测量仪器都应在其测试过程中与相关的逻辑一起进行彻底的测试。所有在线测试之前,操作者必须完全理解并在测试过程中发生停车要求时,能够采取正确的处理措施。测试过程中遇到意外时,涉及SIF在线测试的所有人员都应该知道如何处理。
结束语
安全仪表系统是工业安全防护层中非常关键的一环,是减少生产事故、降低风险的有效措施。在SIS投入运行前和投入运行后,科学、合理地做好测试验证工作对安全仪表系统满足安全要求规格,维持所需安全完整性等级,实现其功能安全是非常关键的。因此,对SIS自身的可靠性要求必然是极其重要的。好的设备必须要有一流的设计队伍将其进行最优的组合,并有技术过硬的高素质的维护队伍精心呵护使用,这样才能保障SIS的可靠性。
参考文献:
[1]阳宪惠,郭海涛.安全仪表系统的功能安全[M].北京:清华大学出版社,2007.
〔关键词〕专利资助政策;功能分析;灰色关联法;实证研究
自从1999年上海市颁布《上海市专利申请费、费资助办法》首开专利资助政策之先河,作为一项公共财政补贴措施,该政策在全国各省、市地方政府得到了广泛实施,这对鼓励发明创造、促进专利申请和授权起到了积极作用,但由于该政策也存在导向不明确、政策监督不力、公共资源浪费严重等问题。为此,如何充分发挥资助政策的积极功能、提升制度绩效,是管理者、决策者和学者们共同的呼声。基于此,本文采用灰色关联分析方法对2007年中国30个省区的专利资助政策功能进行定量分析,以便为我国专利事业发展提供相应的数据参考。
1研究综述
1.1乐观论
姚军(2002)[1]提出我国企业专利申请少的主要原因是专利费问题,尤其是一些中小企业由于考虑专利费的支出困难而放弃发明创造的专利保护,而专利资助则有助于鼓励企业申请专利。王峰(2003)[2]认为专利资助能够有效降低当地居民申请和维持专利的成本,提高专利意识和专利申请量。朱平芳、徐伟民(2003)[3]研究了上海市科技拨款和税收减免两种激励政策对大中型工业企业R&D投入及其专利产出的影响,认为这些政策能够显著地提升企业的研发投入水平。程华、赵祥(2007)[4]以全国大中型企业为研究样本,同样表明专利资助对企业的R&D产出具有明显的促进作用。
1.2怀疑论
马忠法(2008)[5]认为目前的专利资助政策导致大量的垃圾专利和专利泡沫现象,给技术转化带来了人为障碍。文家春、朱雪忠(2008)[6]发现专利资助政策会直接影响创新者的专利申请行为,可能会间接地降低社会福利水平。骆建文等(2009)[7]通过专利申请人成本收益函数分析了2005年上海市专利资助政策效果,指出现行专利资助政策是造成垃圾专利盛行的重要原因。袁真富(2006)[8]主张应该废止专利资助政策,认为专利资助不仅会导致不公平的市场竞争,加剧专利结构失衡,而且还会降低专利质量,从而阻碍技术创新。
1.3折中论
张钦红、骆建文(2009)[9]以上海市专利资助政策为研究对象,发现资助政策对发明专利和实用新型专利申请数量具有明显的提升作用,而对外观设计专利申请量的提升并无统计意义上的作用,同时该资助政策对专利质量却存在着一定的消极影响。郭俊华、杨晓颖(2010)[10]通过现场访谈、问卷调查、统计分析等方式,也对上海市专利资助政策绩效进行了评估,结果表明,该政策整体功能尚好,但存在专利申请质量难以保证、重复资助难以预防、专项资助设定有失公平、对申请国外发明专利的资助力度不足、专项资助初审质量不高、政策的易理解性和便利性不足等问题。
尽管上述研究成果对专利资助政策功能进行了深入阐释,但有3点不足:①相关数据采集的时间略显陈旧,无法体现学界在近年来的整体发展趋势;②各种研究所选择的方法、数据及其基期不同,导致结论的解释力和可信度有所降低;③现有研究的重点集中于定性的描述性研究,缺乏定量研究的细致阐释。本文在现有研究的基础之上展开进一步实证分析。
2011年7月第31卷第7期专利资助政策功能的实证研究July,2011Vol.2灰色关联分析的基本思想和数学模型
灰色关联是指事物之间不确定性关联,或者系统因子与主行为之间的不确定性关联。灰色关联法作为一种系统分析方法,揭示了因素间关系的强弱,从而弥补了回归分析、方差分析、主成分分析等数理统计方法的不足,在社会和经济生活中得到广泛应用。灰色关联分析一般包括以下6个步骤:
2.1确定分析数列
确定一个因变量因素和多个自变量因素,因变量所组成的序列成为参考序列,记为X0(K)={X0(1),X0(2),…X0(m)},自变量所组成的序列成为比较序列,标为Xi(k)={Xi(1),Xi(2),…Xi(m)}。K=1,2,…,m;i=1,2,…,n。
2.2对变量数列进行无量纲化
由于系统中各因素的纲量不一定相同,这样数据就很难进行直接比较,且它们几何曲线的比例也不同。因此对原始数据需要消除量纲,转换为可比较的数据数列。一般采用初值化法处理。
初值化变化是指分别用同一个序列的第一个数据去除后面的各个原始数据,得到新的倍数数列,即为初值化序列。初值化处理公式为:
2.3求差序列、最大差、最小差
计算参考序列与比较序列对应值的绝对差值,形成如下绝对差值矩阵:
绝对差值矩阵中的最大值和最小值即为最大差和最小差:
两级最小差:
两级最大差:
2.4计算灰色关联系数
灰色关联系数:
于提高灰色关联系数之间的差异显著性,取值在(0,1)范围内,一般取θ=0.5。
2.5计算关联度
比较序列Xi与参考序列X0的关联程度是通过n个关联度来反映的,关联度即是每一个关联系数序列的平均值,求关联度ri的公式如下:
ri=1m∑mk=1ξi(k)(i=1,2,…,n)(7)
2.6结果分析
根据各个数据列所计算出来的关联度,即各因素与比较变量的关联大小,评价与比较变量关系最密切的变量,并对每个因素与比较变量的关系进行排序,找出因变量变化的主要和次要因素。
3专利资助政策功能的灰色关联分析
3.1数据和变量的获取
我们认为,专利资助政策水平的高低取决于完善的保障体系,规范性体系越完备,制度的指引作用越明显,保障功能越强。一般而言,立法时间越长,立法体系也就越完善。所以,可以用“立法时间”来度量一个地区立法体系的完备程度。由于立法保护不会突然达到一个完全执法状态,而是存在一个由弱变强的渐进提高过程,目前,我国各地区中最早制订专利资助政策的是上海市,时间是1999年,经过2001年、2003年、2005年、2007年的修改,立法规定趋于不断完善。我们假设从1999-2011年的时间中,专利资助政策的完善程度从0均匀变化到1。另外,由于立法和司法尚不完全同步,采用立法指标所度量出的政策强度与实际强度并不一致。拙作[11]在Ginarte-Park方法基础上,提出执法强度是影响立法强度效果的变量,专利资助强度是立法强度与执法强度之乘积。
同时,选取研发投入强度(研发投入资金/GDP总量)作为测量研发投入热情的指标,选取专利人占总人口比重作为测量专利事业发展的指标,选取人均GDP和成人识字率作为测量社会文明发展的指标,选取专利受理量作为测量专利申请数量的指标,选取专利授权量和发明专利授权量占专利授权量的比例作为测量专利质量的指标。
3.2原始数据收集
由于某些指标原始数据的可获得性,本文选择2007年30个省区(除)为数据考察期。相关指标的原始数据参见表1。
代码关联度排序代码关联度排序ξ10.77692ξ50.62026ξ20.55057ξ60.71723ξ30.67485ξ70.68264ξ40.81811
关联度越接近于1,说明关联程度越大。当θ=0.5时,关联度大于0.6便认为关联性显著[12]。由于6个指标的灰色关联度都大于0.6,说明专利资助政策发挥积极的作用,这也从另一方面证明了所选指标的合理性和科学性。
4专利资助政策功能关联度的比较分析
根据本文研究可知,2007年我国30个省区的专利资助政策对研发投入热情、社会文明发展、专利申请数量和专利质量具有比较显著的影响,但指标间的关联度具有一定差异。下面按照关联度排序,对其形成原因进行归类分析。
(1)专利资助政策与成人识字率(ξ4)和研发投入强度(ξ1)排列第一和第二。原因在于随着专利资助政策的普及,社会公众增加专利保护意识和能力,提升成人识字率,促进社会文明发展。同时,专利资助政策为专利权创造和运用提供了必要的物质基础,激发创新者的创新热情,从而增加了研发投入强度。
(2)专利资助政策与专利授权量(ξ6)和发明专利授权量占专利授权量的比例(ξ7)排列第三和第四。原因在于一个完整的政策周期包括政策制定、政策实施、政策效果、政策评估和政策修订等五大方面。各地专利资助政策在“制定实施效果评估修订”循环链条中衔接较为紧密,如上海市自1999年出台专利资助政策以来,基本每隔两年就会对该政策进行一次修订,每一次修订都投入了大量的人力、物力与财力,这为提升专利质量奠定了坚实的法律基础。
(3)专利资助政策与人均GDP(ξ3)和专利受理量(ξ5)排列第五和第六。原因在于专利资助政策以专利制度对技术创新资源的投入激励功能为基础,这降低了专利申请者和专利权人在专利申请环节中的风险和成本,能够在一定程度上弥补专利制度激励我国私人技术创新资源投入不足的缺陷,有助于促进专利申请,从而推动经济社会发展。
(4)专利资助政策与专利人占总人口比重(ξ2)最低,仅为0.5505。即反映出考察期内专利资助政策对专利事业发展的影响并不显著,而专利事业发展也未取决于专利资助政策的强弱。通过查阅文献可知,这二者之间关联度较低的原因在于,考察期内专利资助政策主要侧重于对专利人业务能力和创新能力的评价,而非仅仅依靠专利人数量上的增长,对此亟待在专业队伍的年轻化、专业化上不断改善。
5对策建议
5.1明确政策资助对象
专利资助资金的发放对象主要有两种选择:申请人本人和帮助申请人的机构。目前,由于专利资助资金主要来自当地财政,因此其资助对象一般都限定为本地域的单位或个人,但在具体限定范围上各地又有一定差别:一是仅资助单位,不资助个人(如河南)。二是不仅资助单位,而且资助个人,但也存在不少限制条件。就单位而言,有的规定受资助单位注册地在本地(如重庆、河北、四川);有的要求受资助企业在本地或通讯地址在本地(如山东、福建)。就个人而言,有的要求具有本市户籍和固定居所(如天津、上海、北京);有的要求只有通过当地专利代办处递交专利申请文件(如辽宁、广西)等。由此可见,专利资助对象各有不同,这充分反映了各地专利资助政策的调控与引导方向,通过政府政策间接影响市场,从而提高专利创造热情,但也产生了政出多门的弊病。我们建议将机构作为资助资金的主要发放对象,因为以申请人为发放对象存在分散性过大、难于监督等缺陷,同时专利申请的专业性很强,如果自行申请,不仅会导致专利审查周期延长,更会导致授权专利质量偏低。通过机构的参与有利于调整专利产出结构,提高发明专利的申请比例与质量。
5.2细化资助专利类型
目前,我国专利资助政策类型呈现多样化趋势:一是将实用新型、外观设计与发明3种专利都进行资助(如上海、北京)。二是资助其中数项,如江苏省规定“重大发明专利、向国外申请的专利以及苏北地区获得授权的实用新型专利”可获得资助。三是仅资助发明专利的地方越来越多(如河北、山东、河南、浙江)。由于我国长时间以来全社会的技术创新意识普遍较低、科技创新能力弱,因此目前的专利资助政策十分必要,但如果采用3种专利全部予以资助,则会在很大程度上降低专利制度门槛。因而有必要针对不同专利类型,给予不同强度的资助,尤其应该向技术含量高、创新程度高的发明专利进行倾斜。
关键词:通江水文站;国家级水文站;二类;驻测
为了加快推进传统水文向现代水文转变、从行业水文向社会水文转变,为水利和经济社会发展提供可靠支撑。按照“巡测优先、驻巡结合、测报自动、应急补充”的思路进行测验管理体制创新,对水文测站分类管理和测验方式进行分析,以达到简化水文工作流程,减轻工作负担,有效利用人力、物力资源,充分运用信息技术、空间技术等现代科技手段,全面提升水文监测的自动化水平,以便能够提供更加准确可靠地水文数据。实现水文信息采集自动化、传输网络化、处理科学化的目的,对通江水文站测验方式加以分析。
1 测站概况
通江水文站位于四川省通江县春在乡秦家岭村,坐标位置东经:107°15′,北纬:31°54′。该站设于2002年,集水面积约6455km2,距河口距离86km,是建立在长江流域渠江水系通江干流上的国家级重要水文站,距上游大小通江汇合口处大约6.5km,作为通江流域的控制站,该站承担着各项水文基本资料收集任务及下游各地的防汛任务。
通江水文站位于通江干流,流域水系发达,水量充沛,上游分别建有大通江的九浴溪电站、小通江的石牛嘴电站,在2002-2009年,测验河段为自然河段,河床由石板、乱石组成,两岸为基石,基本测流断面顺治长约1km,下游200m有弯道为高中水控制,下游1400m有浅滩为低水控制,受上游大小通江流域的电站影响,水位变化频繁,最低水位在328.5m左右,最高水在343.5m左右,儆诙刚嵌嘎湫秃佣巍2009年后,下游4km处修建有高坑电站,使得本站完全处于电站的库区,导致该站水位抬高10.5m左右,洪水过程受电站闸门开启高度及电站发电流量影响。2014年通江水文站上游100m处建有春载大桥,在河中修建有5座桥墩,对洪水过程有一定的抑制作用,自2009年电站蓄水以来,受调洪影响,水位变化频繁,最大变幅为5.87m,一般水位变幅接近3m。
通江水文站属于国家级重要水文站,自建站以来,流量和泥沙一直按照一类精度站的要求观测。
2 设站功能分析调整
通江水文站承担着各项水文基本资料收集任务,包括水位、流量、蒸发、降水、泥沙、水质和墒情等项目,由于通江水文站建站时间不长,中高低水受电站影响大,线性不规律,并且地理位置处于通江县城下游,是通江流域的控制站,对大小通江流域沿线及下周城市的水清预报作用较大,承担着巴中市内通江县、平昌县、达州市、四川省防办、长江委的防汛任务,所以测站功能不做调整。
3 监测项目分析调整
通江水文站测验项目有水位、流量、蒸发、降水、泥沙、水质和墒情。由于收集到的资料系列不长,水位、流量、降水等仍需继续观测,通江流域只有该站设有蒸发和墒情,鉴于通江水文站目前的测站功能和测验任务,对通江水文站的测验项目不做调整。
4 流量泥沙精度分析调整
通江水文站属于国家级重要水文站,自建站以来,流量和泥沙一直按照一类精度站的要求观测。2009年之前水位-流量关系线呈多线型分布,关系线比较紊乱,2009年之后受下游高坑电站影响,ZQ关系线散乱,所以在平水期,流量采用发电流量推算,高水期,本站采用缆道施测洪水过程,同时结合电站闸门下泄流量和发电流量采用连实测流量过程线法推算。泥沙按照一类精度站的要求[2],每日8时采用横式固定一线0.6一点法采样。本站下游受河道采砂影响,水流特性不是很好。自2015年起,因水利系统对河道采砂的大力整治,目前该河道已全面禁止采砂,测验河段再无较大影响因素。
为贯彻水利部下发的《水文监测改革指导意见的通知》([2016]275号文)精神,积极推动巡测工作,该站流量和泥沙受电站影响已经达不到一类精度站的要求,建议把流量和泥沙降级为二类精度站。
5 测验管理方式是否调整分析
5.1 流量级划分
由于通江水文站受下游电站影响,水位失真,不能代表本站的河流特性,根据流量规范4.4.3规定[1],但测站水量较小或水位受工程影响严重时,可采用频率流量进行流量级划分。
根据测站多年施测最大流量QM,计算频率并绘制频率曲线,取频率p为90%说所对应的流量为高水流量;根据测站各年平均流量Q,计算频率并绘制频率曲线,取频率p为50%所对应的流量为中水流量,取其频率p为90%所对应的流量为低水流量;采用全年平均流量,频率为90%计算所得到的流量为65.5m3/s,通过和每年的最小流量比较相差太大,所以低水流量采用各年最小流量,计算频率并绘制频率曲线,取频率p为10%的流量为枯水流量,通江水文站系列资料较少,本次分析采用本站系列资料及借用了下游杜家河水文站的43年的流量资料,用面积比例的2/3次方计算所得,各流量级分析结果如下:
通过上面各级流量的分析计算,整理处通江站流量级划分成果如下:
5.2 测验管理方式调整
通江站自建站以来,最大流量达到12400m3/s,最小流量受电站影响只有0,高中低水控制完全受高坑电站闸门开启高度影响,ZQ建立不起任何关系,本站实测流量与闸门下泄流量之间的关系带型也比较宽,完全不呈规律,流量和泥沙测验条件差,水位和降水目前采用人工观测和固态数据相结合,蒸发和墒情仍然采用人工观测。通江站位于通江县中心,距离青峪水位站、神口河水位站、碧溪水文站距离都在一个小时左右,考虑到通江站的测验项目、交通条件以及周边站点测验方式的改变,建议通江站采用常年驻测的管理方式。
5.3 单值化分析
通过上述分析,该站水位-流量不呈关系,不能通过单值化处理形成稳定的水位流量关系线。
6 结束语
通过以上分析,该站目前为通江流域的大河控制站,且为国家重要水位站,流量和泥沙受电影调控影响较大,精度可降为二类,现有测验项目为水位、流量、泥沙、降水、蒸发和墒情。测站功能为基本水文资料收集、防洪报讯,测验方式采取常年驻测的管理方式[3]。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.河流流量测验规范[S].北京:中国计划出版社,2015.
[2]中华人民共和国国家标准.河流悬移质泥沙测验规范[S].北京:中国计划出版社,2015.
[3]中华人民共和国水利行业标准.水文巡测规范[S].北京:中国水利水电出版社,2015.
关键词:机动车综合性能检测站;机电工程;施工质量
0引言
机动车综合性能检测站逐步实现了多功能化以及智能化建设,为保证所有系统的正常运行,必须要加强机电工程的施工质量管理。在机动车综合性能检测站建设时,不但要保证其具有良好的经济效益,更重要的是要具有良好的性能,保证其检测站内所有机电设备和系统都能良好运行,提高整体使用效率。
1机电工程安装技术
1.1弱电系统安装
在机动车综合性能检测站中,弱电系统所发挥出来的作用是非常大的。在弱电系统中,不仅包括相应的内部通信系统,还包括对机动车实行监控的监控系统,以及相应的报警保护系统等,这些不同的组成部分使得对机动车综合性能检测站进行管理,变得更加方便、安全。在整个弱电系统中,最为重要的一个组成部分就是中央主机,因此在对其进行安装的时候一定要格外小心。通常情况下,都是在机动车综合性能检测站的土建施工完成之后,才进行中央主机的安装工作。但为了确保弱电系统安装施工的质量,首先,需要在安装之前对所有的安装设备进行仔细检查,以确保组成设备的质量;其次,在进行设备接线的时候,一定要按照相应的标准来进行,最后,安装施工完毕之后,需要进行相应的测试和调试工作,以确保检测站弱电系统安装的质量。
1.2线路连接
在机动车综合性能检测站进行机电工程的安装施工时,首先需要做好对机电线路的连接。为了确保线路连接的质量,在安装施工时需注意以下几点:(1)在对线路进行设置时,一定要将其设置在干燥并且通风性能良好的室内环境中,这样能够有效避免因为潮湿而造成线路损害的情况;同时,还需要做好线路的绝缘性能检测,以确保线路具有较好的绝缘性;(2)在确保线路的设置工作全部完成后,再进行线路连接,以避免安装过程中出现线路损坏的情况;(3)在线路的连接工作完成后,需对各个部位的连接做好相应的密封保护措施,从而防止出现漏电的情况。
1.3机电设备安装
在安装机电设备的时候,主要有两种安装方法,一种是对机电设备进行整体安装,还有一种是对机电设备进行解体安装。在实际的安装过程中,具体采用哪一种安装方法,需要根据实际情况来决定。不过,不管是采取哪一种安装方法,为了确保机电设备的安装质量,都需要在安装施工之前,对设备的质量进行严格检查,并在安装施工中严格按照相应的规范标准来进行。同时,在安装之后要进行相应的调试,从而确保机动车综合性能检测站的检测环境。
2机电设备安装的施工管理
2.1施工前管理
在机动车综合性能检测站施工前,应与工程实际需求相结合,建立相应的施工管理部门并配置相应管理人员。组织技术人员应以设计图纸为依据,在进入施工现场后进行交接,并做好对施工现场的规划,制定具体施工组织方案,要求所有人员必须严格按照设计方案进行施工,控制好每一个施工结点,确保检测站施工能够顺利进行。
2.2施工进度管理
在机电工程施工管理中,进度管理是其中重要的环节,不仅对工程的配合以及弱电系统的安装有着决定性影响,还对保证设备顺利安装以及使用安全具有重要意义。机动车综合性能检测站施工进度的管理需要结合机电工程需要,制定相应的施工进度表,施工时应严格按照计划进行,如果其中遇到变更等情况,需要及时与其他专业相互联系协商,在不影响整体施工的基础上调整进度标。此外,机动车综合性能检测站施工专业多、工序复杂,例如管线施工及设备安装等,还需要制定相应的施工工序。
2.3施工界面管理
对机电工程施工界面的管理,主要是针对弱电系统、装修工程以及机电安装等进行有效的划分与协调。由专业人员对各专业以及施工界面进行有效规划,负责人通过调度会议,在以实际情况为依据的情况下综合分析各项信息,最终对界面管理进行书面的协调、修改以及记录等。
3影响机电工程施工质量的主要因素
3.1作业人员职业技能水平低下
作业人员技术水平低下,必然会产生质量问题,影响机动车综合性能检测站工程进度与工程质量。鉴于机动车综合性能检测站机电工程的特殊性,人员流动较为频繁,因此施工现场的作业人员大多缺乏足够的工作经验,职业技能水平达不到施工质量的要求。此外,施工人员缺乏定期培训也是导致作业人员职业技能水平低下的另一个主要原因。
3.2施工、设计标准不一致
现阶段,机动车综合性能检测站机电工程设计图纸中存在着严重的不明确现象,设计语言简单潦草,甚至部分图纸中存在设计错误。一线的施工人员只能通过技术管理人员才能与设计人员进行沟通,施工语言与设计语言存在较大差异,导致了管理人员因无法正确领会设计意图而出现不同程度的失误和错位,从而影响工程施工质量与施工进度。
4加强机电工程质量控制的措施
机动车综合性能检测站机电工程施工质量需要从多方面进行综合控制,注重对每个环节的有效管理。同时,还应结合先进的施工技术,从而实现施工质量的有效保障。
4.1落实好技术交底工作
机动车综合性能检测站机电工程中包含设计和施工,但是设计和施工不是同一个人完成的,所以这个时候的沟通是很有必要的。设计人员可能在设计中加入了一些新的想法或者特殊的工序,如果没有密切沟通,可能就会导致设计与施工脱轨。至于具体的技术交底工作,需要落实到书面上,留作备忘。设计的负责人需要以书面的形式,把技术交底工作转交给施工负责人,施工负责人拿到文件后要签字。施工是一个过程,施工方还需要以书面的形式对设计方提出疑问,设计方在出现设计变更的时候,也要做重新的技术交底工作。此外,在开工之前,基准点和一些参考标准的选取,也是需要负责人检查后才能施工的。
4.2加强施工环境条件控制
因机动车综合性能检测站机电施工受到环境的制约较大,虽然施工单位无法左右施工环境,但也要想办法为工程施工营造更为适合的环境。工程的技术环境、工程的安全环境、工程的管理环境以及作业的劳动环境等,都是会影响工程施工质量的环境因素,一定要对这些因素进行控制,保证计划的过程进度控制。
4.3确保材料质量及合理运用
施工材料从厂家运到施工现场的时候,要对管理人员报备,同时要分类存放,在经过监理部门的检查之后,施工的团队才能使用材料开始施工。在开展工程的时候,要坚持节约的原则,因此从其他系统上卸下的材料,例如管道等零部件,不要立即扔掉,要与监管部门商量,确定没有利用价值的时候才扔掉,如果还有可利用的空间,可以在其他地方使用。
4.4建立质量管理组织
在进行机动车综合性能检测站机电安装的过程中可成立一个质量管理组织,并且要有相应的质量管理负责人。这个管理组织需要根据实际的安装施工情况,来制定严格的施工规范和标准,在对机电工程进行安装的时候,如果遇到施工与方案不相符合的地方,需要告知相应的质量管理组织,然后协商出一个更加合适的安装方案,以确保机电安装顺利进行。与此同时,在施工完成之后,还需要进行相应的检查和验收工作,以此确保机动车综合性能检测站机电工程的安装具有更高的质量。
5结语
综上所述,做好机电工程的安装工作对于机动车综合性能检测站是非常重要的。因此,作为工程人员,在科技发展日新月异的今天,需要不断学习和总结,并不断创新相应的安装施工工艺和技术,在安装的过程中做好相应的质量控制管理工作,从而确保机动车综合性能检测站机电工程的施工质量。
参考文献:
[1]许少晋.关于机电工程施工质量控制方法的分析[J].科技与创新,2016(1):93.
[2]葛以生.建筑机电工程施工技术及质量控制研究[J].中国建材科技,2015(2):274-275.
[3]马源辰.探讨机电工程施工质量控制方法[J].四川水泥,2016(4):212,90.
[4]段翔.机电工程施工技术及质量管理探讨[J].科技、经济、市场,2014(2):89-90.
[5]文友红.机电工程施工质量控制措施研究[J].科技创新导报,2015,12(9):220.
[6]曹云柏.浅议机电安装工程的施工技术及质量控制[J].民营科技,2012(1):197.
[关键词]公路工程;节能环保;施工措施
中图分类号:TU576 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)05-0100-01
在公路工程中,节能环保施工是最为提倡的措施,那么该如何的做到节能、降耗、环保的施工呢?以下从合理利用资源,实施绿色施工;优化设计,实行节能环保管理;就地取材,节约用材成本;节约人力,降低施工成本四个方面进行说明。
一、合理利用资源,实行绿色施工
公路工程项目建设会占用大面积的土地资源,以致使林地、农地、耕地面积不断的减少,为了避免公路工程项目土地资源对这些林地、农地以及耕地面积的占用,因此,这就要求公路工程在勘察设计中,一定要确保其各项功能够符合施工要求之下,采取合理的利用土地资源,控制和降低土地资源的损耗。但是,值得注意的是,在旧路改造工程中,要注意废污水的排放问题,可以利用旧道路原有较为完备的排污系统,在新排水管线建设之前,要尽可能的保证原有排水系统的完备,这样有利于及时排除施工所产生的废污水和施工过程中的降水,既可以降低临时排水设施费用,还可以保护环境(如下图)。与此同时,为了使公路工程项目企业取得最大化的经济效益,在施工过程中可以实施绿色施工,通过合理的利用资源,以达到低耗、高效、环保节能的效果。特别是在未来的公路工程施工建设中,通过科学合理的运用绿色施工技术,可以降低整个公路工程的成本投入,提高企业经济效益,促进公路工程的健康可持续发展。(如图1)
二、优化设计,实行节能环保管理
设计是公路工程项目建设中的重要部分,对工程的后期指导起着关键性的作用,还可以对相关资源的合理利用具有一定的保障,因此,在设计阶段,要做好周全的考虑,不仅要对公路工程整体的刚度、强度、抗滑性等进行优化设计,还要对其边沟、防护、安全设施等惊醒优化设计,这样有利于降低能源损耗,又能节能环保。那么,如何在公路工程施工管理中实现节能环保化?第一,要加强项目经理和个人的环保节能意识,以节能环保作为公路工程施工目标,以促使其节能环保施工的有序开展;第二,加强节能环保团队的建设,让每个施工人员参与到节能环保工作责任中,才能确保施工目标的实现;第三,指定科学合理的节能环保管理施工计划书,并强调严格的按照计划书进行施工建设,以降低对生态环境的破坏程度;第四,严格把控施工材料,尽可能的循环利用材料,制定较为完善的材料使用方案,减低在施工过程中的节能损耗,从而提高企业经济效益。
三、就地取材,节约用材成本
公路作为区域与区域之间,城市与城市之间的重要沟通枢纽,整条公路沿线地质概况不一样,加上我国地质条件极为复杂,在施工过程中,由于地质、距离的原因,如果远距离的运输施工材料则非常的耗时耗力。例如在石材填充的地方,建筑物尽量的采取石砌体工程,在一定程度上能够节约了三大主要材料;在钢材的选择上,可以采用新型复合材料雨水篦来代替传统的铸铁材料雨水篦,这样,既节约了钢材,又降低了工程的造价[1];在路面材料选择上,可以采用摊铺机进行摊铺路面基层,提高路面基层的平整度,从而节约了路面面层材料(如下图)。可见,在原材料的选择上应应地制宜,尽量就地取材,可以有效的节约材料成本。同时,要充分的考虑到公路施工过程中材料的损耗情况,因此对于材料的选择应符合施工要求,做好原材料质量把关环节,以及仓库保管方面都应做到总费用和能耗达到最低,这就要求采购过程中采取最优的采购方案,以免造成过多的库存积压产生的材料浪费。(如图2)
四、节约人力,降低施工成本
在公路工程施工过程中,应采取网络计划对其进度控制与管理,施工工序的安排要合理,可以根据工程项目的大小,合理的安排人员。以防工人存在窝工,缩短工期的现象出现,从而达到减少人工费用的目的。其次,在施工当中,要采用先进的施工设备和方法,能够有效的提高施工效率,节约用工成本。在方法的实施方面,如果运用仪器放样,虽然准确,但是速度极为缓慢,一旦出现放样量大时,很难把控住施工进度;如果运用几何知识计算三角形的各个边长,然后用钢尺按照交汇法进行放样施工控制点,这样可以缩短工期,又能够减少放样工作量[2]。最后,在技术管理人员的要求方面,对于工程测量,一般都要求较为专业的技术人员进行测量,以减少在测量、计量、实验等方面出现的工作误差而导致误工、返工的现象发生。众所周知,在公路工程建设过程中,施工是其最为重要的一部分,不光是节约工程造价、还是决策和设计方面,都占有很大的比重。因此,对于施工技术人员的要求也非常严格,不仅要对整个建设、设计、施工各个环节有足够的了解,还要有过硬的专业技术,只有这样,才能做好施工过程中的每一项工作,把有限的资源、能源充分的利用起来,以促进整个公路工程项目更好的建设发展。
五、结束语
公路工程施工是一项十分复杂的工程,在施工过程中,为了达到节能环保的要求,不能忽视施工中的任何一个环节,做好每个环节的衔接工作,坚持以人为本的可持续发展理念,并将节能环保理念充分的运用到公路工程施工建设中,减少施工过程中的噪音污染、生态环境破坏、资源浪费等问题的发生,从而有效的促进公路工程健康可持续的发展[3]。
参考文献
[1]王静,暴兴才.浅析公路工程的节能与环保施工策略[J].资源节约与环保,2014,(10):87-87,90.