发布时间：2023-10-10 15:36:32
绪论：一篇引人入胜的软件设计与开发，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
0 引言
工业热电阻是中低温区最常用的一种温度计量器具。由于其测量准确、性能稳定、使用可靠、互换性好，在工业过程测量和控制中的应用极其广泛，提高工业热电阻检定结果的准确度和检定工作的效率对工业发展极其重要。为此，国内外都进行了一定的研究，国外主要采用自动检定系统对工业热电阻进行检定;国内大部分企事业单位还采用人工方式进行工业热电阻检定。随着电子技术和计算机软件开发技术的发展，部分企业或研究院所研制出了能满足检定要求的自动检定系统，但价格昂贵，而且不对外开放，实验室人员无法根据自己的需求进行改进。因此，为提高自动检定系统的性价比，满足实验室检定需求，完善系统软件的数据管理功能，本文设计和开发了工业热电阻自动检定系统软件。
1 系统组成结构及基本功能
1.1 系统组成结构
工业热电阻自动检定系统由数据采集装置、自动控温装置、恒温设备、计算机、通用打印机和自主研发的专用软件组成，结构如图1所示。
系统工作时，将标准铂电阻温度计和被检工业热电阻温度计一起插入恒温槽中，各传感器的引线按要求通过多通道传感器转接盒连接到多数据采集装置上，连接控温仪与恒温槽，数据采集装置和控温仪通过RS-232接口与计算机连接。系统软件通过RS-232通信端口向控温仪发送控温指令，向数据采集装置发送指令采集标准铂电阻温度计的值，并判断叵温槽槽温是否满足检定条件，如果不满足则继续当前温度的控温，如果满足则按照检定规程的要求向数据采集装置发送指令;数据采集装置按顺序读取标准铂电阻温度计和被检温度计的值，并通过串口将测量值传给计算机，同时由系统软件进行测量数据的保存和处理。然后控制下一个温度点，重复上述工作，直到完成所有设置的检定温度点后，通过软件生成检定证书，从而实现工业热电阻温度传感器的自动检定。
1.2 系统基本功能
1)可对不同分度号和不同线制的工业热电阻进行检定。
2)系统的控温设备和数据采集可采用手动或自动方式。
3)系统软件能够自动扫描控温装置和数据采集装置对应的RS-232端口号，设置数据采集装置的采样参数;同时能对标准器和检定人员进行管理;具备显示恒温设备控温曲线、设定温度、实际温度、实时测量的电势值或电阻值、波动度、开始时间、结束时间以及当前状态等信息的功能，并能实时显示循环采样数据。
4)具有断电保护功能，软件在非正常退出的情况下，可以自动保存当前状态和检定数据，重启系统后能够继续当前检定任务。
5)能够自动完成工业热电阻检定，自动控温、自动判断恒温条件、自动采集和记录测量数据、自动计算、自动生成原始记录和证书。
6)能够查询历史记录和证书。
2 系统硬件介绍
系统硬件主要包括数据采集装置、自动控温装置两部分。数据采集装置包括数据采集器和低热电势转换开关。数据采集器用来接收计算机发送的指令，然后按指令进行测量设置，并将测量得到的数据传送给计算机由软件进行相关处理。选用2700数据采集器和7700开关模块组成系统数据采集装置。
自动控温装置用于接收计算机的控温指令，实现系统恒温槽和检定炉的温度控制和超温保护。系统温度控制装置由宇电五位数字表、固态继电器、交流接触器等组成。
3 系统软件设计
系统软件部分采用C/S模式开发，采用C#作为开发语言，Visual Studi02010作为开发工具，NETFrame work4.0作为开发平台，结合通信技术、数据库技术开发一套能实现温度传感器检定系统自动控温、自动检定和自动分析处理数据的软件。
3.1 软件功能结构
软件主要包括系统管理、检定任务和检定结果3个功能模块，其功能结构如图2所示。系统管理部分主要完成标准器管理、通信设置、采样设置和人员管理。检定任务部分主要完成被检温度计信息录入、检定温度点设置、标准器选择、检定项目设置、通道扫描测试以及检定任务的执行。检定结果部分主要完成检定记录查询、生成原始记录和检定、校准证书。
用户打开系统软件，首先进行通信参数、控温参数和数据采集相关参数的设置，然后开始检定任务信息设置，包括录入被检温度计信息、设置检定项目及恒温性能参数、设置检定温度点、选择标准器，然后测试系统连接数据采集通道直到所有通道状态正常，方可开始执行检定任务。检定任务完成后控制恒温设备的温度，达到稳定和检定条件后，保温并巡回检定各被检温度传感器数据，检定完成后自动保存并处理测量数据。
3.2 软件详细设计
3.2.1 系统管理模块
系统管理部分主要完成通信设置、标准器管理、采样设置和人员管理。通信设置主要完成上位机与控温仪、数字多用表通信连接参数设置，上位机通过串口线将控温仪和2700数字多用表连接。系统能够自动扫描每个设备对应的串口号，扫描过程中界面为灰色提示用户等待，计算机逐个扫描串口，完成后显示于界面中。系统能自动记录用户上次的配置信息，保存于xml配置文件，并在用户下次开启本系统时默认显示该配置信息。需要设置的通信参数有波特率、数据位、校验位、停止位、握手协议，主要实现对标准器信息的创建、更新、删除功能。用户可新增标准器信息，所有录入的标准器在列表中显示，用户可以选中列表中任一行，该行标准器信息自动显示在参数控件中，用户可编辑该参数进行标准器信息的修改，或选中某一行信息进行删除。系统根据标准器的有效期自动判断到期时间，并提前一个月提示检定人员送检。采样设置模块主要完成数据采集装置采样频率、单点采样次数、控温阶段采样间隔和保温阶段采样间隔设置。人员管理模块主要完成检定人员和核验人员信息新增、修改、删除以及资质到期提示。
3.2.2 检定任务模块
检定任务部分主要完成被检温度计信息录入、检定温度点设置、标准器选择、检定项目设置、通道扫描测试以及检定任务的执行。用户进入检定任务模块后，首先录入被检温度计信息，然后设置检定项目和对应的恒温性能参数，设定被检温度点、选择使用的标准器，这些信息配置完成后，可以进行通道测试。检定任务开始后，首先向控温仪发送控温指令，然后采集标准器的数据，实时显示控温曲线，同时判断是否满足检定条件，当满足条件时，则开始按照规程测量标准器和被检温度计电阻值。在检定过程中，系统实时显示标准器和被检温度计测量值。检定任务完成后，系统停止控温和数据采集。其流程如图3所示。
3.2.3 检定结果模块
检定结果部分主要完成检定记录查询、生成原始记录和检定、校准证书。用户可以输入检定时间段、检定记录编号、被检温度计出厂编号、送检单位查询历史检定记录，记录显示于列表中。用户可以选择一个记录编号生成该批检定的原始记录，选择某一支温度计编号生成该支温度计的检定和校准证书。证书生成是根据选择的温度计编号查询相关数据库，并按照检定结果计算方法得出检定结果，然后将相关数据填充到证书模板，导出检定证书或校准证书。检定结果计算及判断流程如图4所示。
4 系统测试结果
经测试，本系统满足JJG 229——2010《工业铂、铜热电阻检定规程》、JJF 1098——2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》的要求，系统运行良好，能有效提高工作效率，降低人为误差。系统实现的技术指标如表1所示。
系统执行检定任务时，软件可实时显示控温曲线、设定温度、实际温度、实际测量值、十分钟波动度以及任务开始时间、结束时间、当前状态等信息。通过输入检定起始时间和结束时间或者检定记录编号、温度计编号、送检单位信息可以查询历史检定记录，可选择某一记录编号生成对应的原始记录和证书。
5 结束语
一、引言
JavaEE（JavaEnterprise Edition）是由Sun公司在1999年提出的一个面向对象软件开发标准。JavaEE能够为用户提供一个与平台无关的、可移植的、支持并发访问的中间件标准[1]。JavaEE包含了大量的组件，这些组件覆盖了用户信息录入、逻辑业务加工、数据库操作等多个方面，覆盖了应用程序开发的各个架构层次，并且采用先进的国际标准，提高软件的兼容性，解决传统的软件开发不向后兼容、造成系统之间的通信中断等问题[2]。
二、 计算机软件设计架构技术
JavaEE采用中间件理念定义了一组先进的组件，在软件开发过程中采用先进的多层架构，可以将软件划分为四层，分别是客户端、显示逻辑、业务逻辑和数据库[3]。客户端主要包括浏览器Applet、Java桌面应用等组件；显示逻辑可以利用JSP组件实现表格单页排版、数据显示整合等功能；JavaBean组件可以实现数据库连接、插入、修改、删除和查询操作；数据库可以实现数据的保存、处理等功能。
2.1客户端和显示逻辑
客户端和显示逻辑位于JavaEE框架的最上层，其可以与用户进行直接接触，能够实现系统的逻辑业务输入和处理结果输出。浏览器Applet或Java桌面应用程序可以实现系统界面登录，利用页面上的表单接收信息，将信息发送至Tomcat服务器。Tomcat反馈的用户请求结果可以使用Web Format进行计算和处理，使表单更加完美和整洁，然后通过JSP组件调用关键的系统内容，为用户提供强大的支撑操作，这样系统的描述结果就会更加完美，帮助用户直接地、友好地查看系统处理结果。
2.2业务逻辑
业务逻辑可以使用Servlet组件实现用户请求信息解析计算，将其划分为两个组成内容，分别是逻辑业务内容和数据业务内容。数据业务处理需要利用JavaBean组件。业务逻辑处理完毕之后，可以使用Servlet组件实现处理结果整合、封装，将处理的结果反馈给客户端和显示逻辑。
2.3数据库
数据库可以有效接收系统的相关逻辑业务处理任务，并且可以实现Web服务器的业务解析管理功能以及SQL语句操作管理、关系代数语句操作管理功能，并且可以根据这些功能实现数据的插入、删除、修改、查询操作，能够将数据库的加工和处理信息反馈给业务逻辑，以便业务逻辑能够进行信息整合和处理。
三、计算机软件开发技术
3.1 Servlet技术
Servlet是Java服务器端的最小应用程序。程序员利用Java语言编写动态的JSP页面，利用Servlet实现页面和服务器之间的逻辑业务解析、封装，Servlet包含多个接口，这些接口包括数据交换接口、用户信息接口、逻辑业务加工接口。以用户登录软件执行过程为例描述Servlet处理过程：用户输入用户名和密码到表单之后，表单触发数据交换接口，把用户名称和密码发送到Web服务器，Web服务器实现逻辑业务加工和处理，将访问去掉的数据反馈给中间件平台，实现用户信息认证和管理，确保信息的加工和反馈成功。
3.2 JavaBean技术
为了提高应用软件数据操作的准确度和系统的可移植性，JavaEE采用Java程序设计语言开发了数据库访问组件JavaBean。JavaBean组件拥有强大的数据库连接和操作处理功能，其可以将所有的数据库关联操作封装到一个接口中，这个接口对于软件工程开发人员来讲是透明的，其不需要关注内部程序实现逻辑，因此这样就可以提高应用系统代码的准确性，并且便于系统的组件移植，明确展示系统数据库接口操作的参数资源，这样就可以解决重复性的简单劳动，将软件工程师的精力集中到应用系统架构设计、先进技术开发过程中，更好地提高应用系统的处理速度和性能。
四、结束语
随着面向对象软件开发技术的普及和发展，JavaEE可以为应用软件开发提供强大的框架和组件，利用JSP技术实现动态网页开发，采取JavaBean数据库访问技术增强数据操作功能，并且可以实现组件的重用性，进一步压缩软件开发周期，提高软件开发质量。
参 考 文 献
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0231-04
1 背景
PSD-BPA电力系统分析程序（以下简称“BPA程序”），是中国电力科学研究院在引进消化原版BPA程序代码后重新开发的一款电网仿真计算软件，具备电力系统潮流、稳定、短路电流、小扰动、无功优化、动态等值等计算分析功能，其新一代集成操作环境（PSDEdit平台）在文件操作、数据编辑、参数维护、结果分析、仿真计算等方面做了大量更新升级，使用更加便捷。
然而，BPA程序在实际使用过程中仍然存在一些不足，主要体现在计算数据与设备参数双向转换、设备典型参数管理、设备参数智能纠错、计算数据自由组合查询和数据修改批处理等方面，难以满足目前大电网仿真计算数据维护使用要求。
本文面向BPA软件平台，研究开发具有电网计算数据参数管理、数据查询和纠错检查等功能的智能辅助软件（以下简称“辅助软件”），以提高仿真数据处理效率，降低人工维护出错率，对提升电网规划设计工作水平有积极意义。
2 功能设计
BPA程序的数据以文本方式管理，数据格式定义十分严谨，设备信息和参数都隐含在数万行的文本数据中，难以归类、查询、统计和管理。结合上海电网规划仿真实际工作需要，本文开发的辅助软件主要功能为：1）数据双向处理功能；2）典型参数管理功能；3）数据智能纠错功能；4）自由组合查改功能；5）通用批处理功能；6）潮流调制辅助功能。开发过程中，为确保软件功能的实用性和先进性，开发人员与需求方需保持紧密联系，随时开展信息交互和意见反馈（图1）。
本文辅助软件是针对BPA格式计算文件的数据处理和电网设备的参数管理辅助工具，在专家干预基础上形成典型参数库，为规划数据搭建和参数校核纠错提供支撑，其数据处理流程图如图2所示。
3 软件开发
BPA智能辅助软件具备“数据双向处理、典型参数库管理、数据智能纠错、自由组合查询修改、通用批处理、潮流调整辅助处理”六大类使用功能。从软件开发角度看，具备“底层、中间层、用户层”三级架构（图3），自下而上形成BPA智能辅助软件面向用户的最终使用功能。
软件开发工具选用Visual Studio 2015，数据库开发选择ACCESS 2007，开发工具界面友好、与EXCEL等常用办公软件结合度高、开发周期短。本文结合BPA数据格式定义和实际电网仿真计算需求，开发完成六大类功能模块如下：
1）数据双向处理
目前BPA软件的数据以文本方式存放，电力系统的设备信息和参数都隐藏在数万行的文本数据中，且数据交叉存放的情况十分普遍，客观上造成计算数据中的设备信息难以统计和管理。本辅助软件可以读入BPA数据，识别各类型卡片及字段，提取参数纳入数据库和EXCEL表进行集中管理，且具备“提取参数”和“复原参数”双向导入导出功能，该功能模块流程图如图4。
2）典型参数库管理
本功能模块具备“提取参数”和“生成参数”功能，其中“提取参数”指从仿真计算数据中提取出各种型号的线路、变压器和发电机元件参数，经过专家干预处理，形成电网仿真计算的典型参数库；“生成参数”指从典型参数库中选配出型号、规模、来源均合适的元件模型参数，并同步生成所需要的仿真计算数据卡，该功能模块流程图如图5。
3）数据智能纠错
BPA平台中数据格式要求十分严格，人工维护数据极易出错。智能纠错功能可以扫描BPA潮流、稳定数据文件，自动校核数据格式和参数取值方面的错误，给出存疑数据推荐值，具备一键式纠错处理和逐条逐项处理等不同纠错处理模式，该功能模块流程图如图6。
4）自由组合查询修改
该功能可实现对BPA潮流、稳定数据的模糊查询、精确查询和按节点名查询，并且可以在查询结果中再次进行多轮精细化查询。对查询结果可以进行批处理修改操作，如指定字段的部分内容替换、指定位置的内容替换、指定字段的数值统计与调整，修改后的数据可导回原文件保存，该功能模块流程图如图7。
5）通用批处理
该功能可轻松实现节点负荷分配、机组类型设置、线路型号和线路额定电流填写、节点分区编码等大批量共性数据替换任务，该功能模块流程图如图8。
6）潮流调整辅助处理
特大型电网的潮流数据在调制潮流时，收敛性较差，人工手动逐点修改数据的工作效率太低。潮流调制辅助功能，可以根据分区信息筛选操作对象，批量调制发电机出力、负荷值、机端电压等关键设备参数，可有效提高大电网潮流调制的工作效率，该功能模块流程图如图9。
4 运行实例
本软件的“自由组合查改”功能模块，提供了“模糊查询”、“精确查询”和“按点名查询”三种查询模式（图10、图11），其中模糊查询模式可实现多轮次递进式查询，精确查询模式则可实现多达三组的组合条件约束查询，按节点名查询方式可实现特定查询需要。经检验，该功能模块可满足目前规划仿真计算时的所有数据查询需求，具有查询速度快、效率高，数据定位准确等特点，且具备查询结果批处理修改功能。
算例的具体操作步骤如下：
1）选择待处理BPA格式计算数据，潮流数据以“*.dat”为后缀，稳定数据以“*.swi”为后缀，必选项；
2）选择“模糊查询”按钮，填写查询关键字，如“南桥”，必选项。若选择“精确查询”按钮，可采取“AND”、“OR”策略，自由组合最多三组查询条件；
3）c击“刷新查询”按钮，第一次查询或重新查询使用，查询结果显示在右侧“查询处理结果”文本框区域中；
4）选择待处理数据卡片类型，如“B”，必选项；
5）选择批处理策略（共四种：“字段替换”、“字段全覆盖”、“字段数值调整”和“任意位置替换”），选择待处理字段名称，填写待处理字段的筛选阈值和目标值，必选项；
6）点击“执行按钮”，批处理结果即可在“查询处理结果”文本框区域更新显示，处理过程信息在“执行”按钮下方的文本框中显示；
7）点击“导回原文件”按钮，将所有处理结果全部导回到左侧的原文件中更新显示；
8）点击“另存为”或“保存”按钮，将所有处理结果保存到源文件中；
9）点击“调用计算程序”，可直接调用默认BPA主程序打开保存后的计算数据；
10）双击右侧“查询处理结果”文本框中任意一行数据，激活“参数校核”按钮，对选中数据行开展进一步参数校核处理；
1）选择待校核数据卡的典型参数筛选字段，如线路数据卡的“类别”、“线型”、“电压”和“来源”，必选项；
2）填写待校核阈值参数，如线路数据卡的“长度”参数，本软件可自动折算出所需典型参数数据，必选项；
3）勾选待替换字段，点击“替换”按钮，将本软件自动生成的典型参数替换到原始数据卡中；
4）点击“保存”按钮，将参数校核后的原始数据卡保存到查询结果文件中；
5）在查询主界面中，点击“更新”按钮，可将步骤“14”中保存的数据卡更新至“查询处理结果”区域，进一步点击“导回原文件”、“保存”或“另存为”按钮，可将参数校核结果数据导回并保存到BPA源文件中。
5 结束语
面向BPA的电网规划智能辅助软件，立足需求、积极创新，具备数据双向处理、典型参数管理、数据智能纠错、自由组合查改、通用批处理和潮流调制辅助等六大主体功能，已能满足电网规划仿真计算数据处理基本需求。经过大量的软件功能测试和电网规划仿真计算实际应用，全面检验了BPA智能辅助软件的先进性、可用性和可靠性。项目成果的应用，提高了仿真计算数据维护的工作效率，降低了数据处理出错概率，加快了潮流调制收敛的工作速度，具有较好的推广应用价值。
参考文献：
[1] 印永华， 卜广全， 汤涌， 等. PSD-BPA 软件新一代集成操作环境使用指南[M]. 北京： 中国电力科学研究院， 2015.
[2] 印永华， 卜广全， 汤涌， 等. PSD-PF潮流程序用户手册（V4.3）[M]. 北京： 中国电力科学研究院， 2015.
