智能测控系统的基本结构构成

信 等相关 技术 的发 展 和出 现 ， 传统 的测 控 系统 使
有 了质 的飞跃 … ． 测控 系统 的发 展 可 以分 为 四个
阶段 ， 图 １ 示． 如 所
度 ． 因此相对传统测控 系统 ， 在系统综合及信 息获 取 、 递 、 传 变换 、 处理 和 利 用等 方 面体 现 出以 下功能特点 ： 操作简约化 ； 具有 自测功能 ； 具有数 据处理 功 能 ； 有友好 的人 机对话 能力 ； 有处理 具 具 和行 为调 控 能力 ； 有 高 智 能 环 节 ： 策处 理 功 具 决
要 的手 段 ．
括 “ 觉 ”（ 感 ） “ 道 与 理 解 ” 信 息 融 合 与 感 传 和 知 （
提取 ） 两部 分 ． 知模 块 具 备 多 种感 知 能 力 ， 充 感 可 分 利 用 视觉 、 觉 、 觉 、 觉 等 传感 器 及 其 控 制 触 味 听
电路 ， 高速 、 敏 、 灵 可靠 、 获 取有 效信 号 ． 简捷
体功 能 ； 后 采用 自底 向上 ， 局 部 到整 体 、 然 从 单元
发展 出一 套可靠 、 能 的能 量 供 应 系统 和 实 时 能 智
量监 测 、 提升 系统 ． 群技 术能 够提供 高可 用性 和 集
到 系统 、 观到 宏 观 的综 合 方 法 实现 具 体 的搭 建 微
检测 、 制 或预 警 等 功 能 ． 达 模 块 常 以显 示 器 、 控 表
对 它 的选 择 是一 个非 常 重要 的决 策 ． 为解 决 高速 、
大 容量 、 低成 本 等要 求之 问 的矛 盾 ， 常 采用 多级 通
执行器等作为硬件基础 ， 通过相应 的驱动程序实 现硬 软 件连 接．
再 是单 一 的结 构和 技术 ． 合是 指各 模块 、 构 间 融 结 的连 接 和 算 法 要 求 融 合 多 种 技 术 和 各 种 信 息 ． 通过 各 种 处 理 模 块 或 技 术 之 间 的综 合 能
够 利用 其互 补性 、 余性 ， 服单 一技 术 或结 构 的 冗 克
不确 定性 和 局 限性 ， 形成 相对 完 整一 致 的描述 ， 实
解、 理、 推 判断 、 习与 联想 等一 系列 功 能 ， 通 过 学 并 神 经 系统 （ 信息 传递 网络 ） 行 传递 ． 进
实 现 高性 能智 能数 据处 理 与控 制 又是智 能加 工 处理 模块 中最 大 的 挑 战 ， 是 构 建 智 能测 控 系 也
间的通 信关 系 、 需要 传 递 的参数 等 ． 然后 将这 些信 息 描述 映 射 到 物 理 级 （ 际设 备 ） 实 现 ． 此 ， 实 上 据
第３ ｌ卷
否稳定 等能量 供应 问题将 严重 影 响系统 的工作 性
从 整体 到局部 、 统到单 元 、 观 到微观 的分 析方 系 宏
能、 使用 寿命 和长 期 可靠性 等 ＿］另外 ， 系统 级 】． 。 从
考虑， 能量 供 应还 要 求 按一 定顺 序 供 电． 此 ， 因 要
法依 据 系统需求 选取 各模 块并 确定模 块 实现 的具
文 献标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
随着 当代科 技 的发 展 ， 类 不 断地 创 造 出各 人 种智 能测控 系统 ． 如何 科 学合 理 地 分 析智 能测 控 键 是如 何在应 用 系统研究 的 范 畴 内正式揭 示一 般 系统 的 原 理及 规 律 ． 文 采 用 的 方 本 法 是从智 能测 控 系统实 际应
需 要对 系统 结 构 及 其 功 能 模 块进 行 研 究 ． 文 在 本 吸收 拟人控 制 ［ 、 ３ 生物 控 制 论 、 １ 人工 生 命 、 能控 智
制 系 统等研 究 成 果 的 基 础 上 ， 成 了系 统 结 构 的 完
统 的关 键 ． 目前 ， 已发 展 了很 多 的相 关 技术 ， 神 如 经 计 算 、 糊 计 算 、 化 计 算 等 ． 更 重 要 的 模 进 但 是 以数 学理 论 和 方 法作 为学 术 指 导 思 想 ， 各 种 将
用 实例 和 发 展 展 望 出发 ， 归
纳 总结 得到智 能测 控系统 的
概念 ： 了完 成 某 些 测 控 工 为
最优化
作 ， 若干个检测 、 行 、 将 执 计
智 能化
量 、 储 显示 、 处 理器等 模 存 微
块（ 或装 置 ） 建 在 一 起 ， 搭 通 图 １ 测 控 系统 的
作 者 简 介 ： 晓东 （９ ２一） 女 ， 士 研 究 生 ， 刘 １８ ， 博 主要 从 事 智 能测 控 系统 方 面 的研 究
Ｅ－ ｉ：ｄ ｌ ｙ ｈ ｏ ｃ ． ｍａｌｘ ＿＠ ａ ｏ ． ｎ
第 ５期
刘 晓东 ， ： 等 智能测控系统 的基本 结构 构成
８ ３
２ 智 能 测 控 系统 的基 本 结构 构 成
层 （ Ｈ ） 处理 层 （ Ｌ 和 知识 层 （ Ｌ ） 多模 块 ＰＬ 、 Ｐ） Ｋ ）的
构成．
物 理 层
现 系统 的取 长 补 短 ， 造 出具 有 学 习 、 构 自治 、 理 推
能量 感知 智
工处理
能力 的高性 能智 能信 息 处理 系统 ．
（） ４ 资源 管理 模 块 结 合仿 生学 的思 想 ， 资源 管 理 模 块 负 责 随 时 利用 最 有 效 的 方 法 调 度 系 统 的 资 源 Ｊ 当 正 常 ． 的资源 不足 时 ， 将 其 它形 式 储 存 的资 源 转 化 为 它 立 即可 用 的 资 源 ， 供 “ 支 体 力 ”时 的 能 量 来 提 透 源． 使 得 系统拥 有 高度 的智 能 ， 不 影 响系统 运 这 在 行 的前提 下 ， 以调度 系 统资 源 ， 可 维持 系统 正常 运
模 拟 自动化
系统结 构构成 体 系或者评 价 系统 的智能 化程度 有
多大 ， 开发 、 计 、 造 的 系统 具有 更 优 的性 能 使 设 制
和更大 的经 济效 益 ， 已经 引起 测 控 行业 的广 泛 关 注． 但是 ， 具体 系统需 求 和软硬件 选择 的多样 性 在
综 合影 响下 ， 目前 多 形 成 了具 有 不 确定 性 的智 能 测 控 系统 ， 在一 定 程 度上 阻碍 了智 能测 控 系 统 这 的设计 提升 ． 显然 ， 需要针 对智 能测 控系统 结构 体
功 能 模 块 划 分 ， 参 照 基 因 、 胞 、 官 、 能 系 并 细 器 功
统 、 体 的关 系 ， 虑 不 同需 求 、 同种 类 模 块 之 人 考 不 间的 相互作 用 和 影 响 ， 到 智 能 测 控 系 统 的 结 构 得
构 成模 型 如 图 ２所 示 ： 视 为 由三 个 层 次 （ 理 可 物
图 ２ 智 能 测 控 系统 结构 构 成 的 ３层 定 义
（ ） 知模 块 １感
感知 是行 动 的基 础 ， 是 智能 测控 的基 础 ． 也 包
现对 系统 垃圾 的及 时 清 理 ， 以保 障系 统 的健 康 和 年轻 ． 当然 ， 过 资源 管理 系统 对 系统 能量状 态 的 通
观察 和描述 ， 可 以作 为 系 统 功 能 诊 断 的 一 个 重 也
方 法有 机结 合起 来 ， 发挥 各 自的优势 ， 入更 高层 进 次 的研 究 ． 包含 两 个 方 面 的意 义 ： 是集 成 ， 它 一 二 是 融合 ． 成体 现 为 系统 的结 构 框 架 和 功 能 实 现 集 多 采用 集成 的模 式 ， 由多模 块构 成 ， 每个模 块 也不
第３ ｌ卷 第 ５期 ２１ ０ ０年 １ Ｏ月
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ＲＮＡＬ ０Ｆ ＯＵ Ｄ Ｉ ＡＬ ＡＮ Ｊ Ａ ＯＮＧ Ｉ ＯＴ ＵＮ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｉ ＲＳ Ｔ
Ｖｏ ． Ｎｏ ５ １ ３１ ． Ｏｃｔ２ ０ ． ０１
文章编号 ：６ ３ ９９ （０ ０ ０ —０ ２０ １７ —５ ０ ２ １ ）５０ ８ —４
系进行 系统性 的 研究 ， 帮助 设 计人 员 合 理 地 确 来 定 系统各 部分 组 成 ， 设计 出既 有 足 够 的精 度 和 智 能 度 ， 有合理 经 济性 的系统 ． 又
过相 对 应 的信 号 传 递 协 议 、
发 展 过 程
１ 智 能 测 控 系统 的概 念
智 能测控 系统对 当代 工业 和科技 发展 有 明显 的依 附特 点． 控Biblioteka Baidu系统经 过几 十年 的发展 ， 测 发生 了
知识层 等三个层次 的多模块构成 ， 并简要探讨各模块 的功 能和实现 的要点 ． 该系统结构构成 的研究有助 于
具 体 智 能测 控 系统 的设 计 、 施 、 能 分 析 、 实 性 系统 评 价 、 能 发 展 ． 智 关键词 ： 能测控系统 ； 统定义 ； 智 系 基本 结 构 ； 人 控 制 拟
智 能 测 控 系 统 的 基 本 结 构 构 成
刘晓东， 李亚荣 ， 宝清 杨
（ 大连 交通大学 机械工程学院 ， 宁 大连 １６ ２ ） 辽 １０ ８
摘
要： 从智能测控系统发展历程和典型应用角度出发 ， 出了通用智 能测控 系统 的概 念． 提 结合 拟人控 制
理论 ， 对其基本体系结构进行了系统研究 ， 出～般智 能测 控系统 的基本结 构 ： 提 由分布在物 理层 、 处理层 、
根本 性 的 改变 ． 随着 微 电子 、 算 机控 制 、 计 网络通
信息传递控制机构和具有人工智能的分析处理软 件功 能模 块等有 机地 结 合 成 一个 整 体 ， 一 整体 这 就称 为智 能测控 系统 ．
智 能测 控 系统 以传统 测 控 系 统 为基 础 ， 着 并 重运 用仿 生知识 和拟 人控 制等提 高 系统智 能化程
能 、 疫机 制 、 化 和 自我更 新 等． 免 进
智 能测控 系统作 为测 控系统 的 高级 阶段和发
展方 向 ， 有一 种 随外 界 条 件 变 化 而作 出 一种 正 具
确反 应 的能力 ． 发展智 能测 控系统 一 般 理 论 的关
收 稿 日期 ：０ ００ —６ ２ １ —２０
（） ６ 能量 供应 模块
存储 器 体 系结构 ．
（） ３ 智能 加 工处 理模 块
能 量供 应模 块 为智 能测 控 系统 的各个 功 能模 块提 供 能量支 持 ． 电源功 率 的大小 ， 电流 和 电压 是
智 能加 工处 理模 块是 测控 系统 高程度 智 能化
大 连 交 通 大 学 学 报
知 识 层
知识库
方法库
行为库
行 ， 到 资 源 用 光 为 止． 直 当系统 处 于正 常 状 态 时 ， 不 断 的进 行维 修 和 诊 断 工 作 ， 修 影 响 系 统 正 常 维 运 行 的 障 碍 ， 高 系 统 的 自我 修 复 能 力 ． 一 方 提 另
面， 当系统 的执 行 能力减 低 或执 行任 务 改变 时 ， 实
（） ２ 记忆 模 块
（ ） 达模块 ５表
智 能测 控 系统 的表 达模 块通 过 发布 消息 来表
智 能测 控 系统 要求 记忆 模块 能 够针 对不 同信 息进 行 分类 存储 ． 储器 是记 忆模 块 的硬 件基 础 ， 存
征信 息 结论 ， 在 无 人 干 预 的 情 况 下 自主地 完 成 能
在一 次测 控 任务 中 ， 能 测 控 系统 为 了 最 优 智
的核 心实 施者 和表 达 者． 当于脑 和神 经 的作用 ， 相 担负 思 考 和 指 挥 系 统 的 机 能 ， 现 逻 辑 分 析 、 实 理
利 用 系统 内 的资源 ， 分发 挥各 自潜力 ， 根据 具 充 应
体 情 况完成 系 统 的 软 硬 件 结 构 分 配 、 能 分 配 和 功 信 息分 配 ， 过 系统 的逻 辑 级 和 物 理 级 实 现 系 统 通 的构 建． 中逻辑 级包 括 系统 的功 能模块 、 其 各模块