智能儀表軟件開發自動化技術分析

于洋深

(大慶油田天然氣分公司工程技術大隊，黑龍江 大慶 163000）

隨著儀器儀表的改革和不斷發展，智能儀表軟件產生，而實現智能儀表軟件開發的自動化技術研究，能夠擺脫傳統手動操作的束縛，使儀表操作更加靈活。同時，計算機技術和微電子技術的應用，使得智能儀表軟件開發中加入了新的技術手段，這些新手段的加入，促進了智能儀表相關工作效率的提升，極大地降低了智能儀表開發的成本和實踐，對推動儀表領域的發展等起到了重要的促進作用。

1 智能儀表的發展歷史

儀表從初始至今經歷了3代發展，第一代具有代表性的是模擬式儀表，第二代具有代表性的是數字式儀表，第三代具有代表性的是智能儀表。智能儀表在七十年代時就已經出現了，主要的工作原理是將人工智能理論應用到儀表當中去，賦予儀表類似于人的特有的功能。在智能儀表中一般情況下應用的是嵌入式的微處理器芯片，數字信號器或者硅晶體軟件等，這樣能夠為儀表軟件的后期開發提供便利。智能儀表受功能的限制，其軟件結構也是不同的，所以不同軟件結構之間的共同應用被稱之為軟件系統，而軟件系統是在智能高低方向起決定作用的新型儀表。

2 智能儀表軟件開發的自動化問題

智能儀表軟件開發是一項系統性和專業性較強的軟件系統，一般包括了信號處理軟件、交互界面軟件以及其他的通訊軟件系統，針對于不同的領域有專門的算法和數據結構。因此，目前我們在智能儀表軟件開發的自動化技術探究上仍面臨著一些難題，主要體現在以下幾個方面。

對應領域理論和硬件體系結構問題。智能儀表軟件開發的自動化技術是對應專門領域的一種計算機系統，在具體的應用過程中不能夠應用通用的智能儀表理論進行解決，以免影響軟件開發自動化工具優勢的發揮，進而無法實現完全的自動化處理。同時，現階段正在應用的智能儀表系統硬件體系結構也無法很好地與現今的軟件開發自動化工具所契合。

對應儀表軟件開發自動化工具問題。智能儀表軟件的開發的自動化實現的是用戶與系統之間的交互，但目前能夠實現的是面向工程師的交互，并不是面向相關人員的，這就會導致工具與具體領域之間的出現脫軌的問題。

3 智能儀表軟件開發的自動化技術及CASE技術

3.1 智能儀表軟件開發的自動化技術

（1）對智能儀表軟件開發自動化技術的理解。從廣義上來說，智能儀表的能夠實現人工開發到完全自動化開發，將以往人工處理的內容全部轉移給計算機系統進行處理，極大地減輕了人工操作的負擔。智能儀表軟件開發中的自動化技術主要指的是專門的軟件開發系統，對自動化特征進行了相對化地反應。從狹義上來講，智能儀表軟件開發從功能、規格、說明等方面全部都實現了自動化的操作。

（2）智能儀表軟件開發自動化的方法。目前智能儀表軟件開發的自動化方法主要有以下3種：首先，在軟件開發自動化中應用新的設計方法，比如Agent將程序編制模塊化、構建化等，這樣能夠減少軟件開發中的工作流程。其次，將人工操作流程轉換成為半自動或者全自動操作，高層工件可以根據已經設置好的模式自動轉換位低層工件。利用新的集成方法對現有的軟件開發工具進行二次自動化操作。

3.2 智能儀表CASE技術研究

CASE技術能夠提高軟件各個階段的開發效率和技術水平，所以可以將其簡單地定義為軟件開發自動化技術。在具體的應用過程中，其能夠為軟件的開發與維護提供自動化的操作原理，主要包括自動化的結構方法、面向對象的方法以及自動化工具等。

信號處理CASE技術研究。首先，層次結構分析。不同職能儀表的信號也是不同的，但具體信號是有限的，是由相對穩定的信號處理單元所構成的，而每一個信號處理單元又被是作為一系列的數據管理與決策活動，在特定的算法下這些都是可以相互驗證和細化的。智能儀表中的信號處理主要包括信息的收集、存儲、加工和傳遞，這些穩定的單元組成了一些穩定的系統，而這些單元又是按照層次進行劃分的，最終為傳感器采集數據所服務。在軟件系統的設計中，可以根據不同層次的需求進行模塊的單獨開發，利用低層次模塊對整個智能儀表的信號處理系統進行重構，以此來提高智能儀表信號處理軟件開發的效率。其次，層次構件連接及接口綁定。在智能儀表信號處理系統當中，每個層次的任務都是通過構件連接的，不同層次上構件的目標、范圍與功能等都是不同的。構件在結構上來看，是語義描述和接口代碼的復合體。從功能上來看，是為了實現某種實用體目的的算法。在智能儀表信號處理系統當中，構件的連接一般分為并聯、串聯、混聯幾種連接方式。在構件接口綁定時，不同接口要保證能夠與統一的接口規約相符合。接口綁定能夠建立內部接口與外部接口的對應關系，這種關系主要分為一對一、一對多、多對一和多對多的關系。

交互界面CASE技術研究。隨著信息技術的發展，智能儀表交互界面軟件的發展也到了新的時期，目前智能儀表交互界面軟件開發的發展主要體現在以下兩個方面.首先，機械交互界面。這是在信息技術發展早期形成的，智能儀表的交互界面是機械式的，不可操作的界面，其與人之間的交互涉及內容較少，只是完成了界面功能的提示和顯示的作用。其次，圖形式的交互。主要表現為圖形、圖像技術形成了交互界面，這種形式與人們對事物現象的認識相符合。目前，絕大多數的計算機系統上顯示的都是圖形式交互界面，已經成為了極為普遍界面操作系統了。

交互界面CASE技術的應用，使得人們對于智能儀表界面的需求得到了滿足，所以這種類型的交互界面已經成為了智能儀表交互界面的主導，為此對這一類型的交互界面進行研究，是決定其能否成為智能儀表交互界面CASE技術的關鍵，對此應該從以下兩個方面進行具體研究。一是根據軟件工程原理，對智能儀表交互界面軟件的各個生存期階的開發方法進行重新的構建，其中包括分析、設計、文檔、代碼等軟件自動化技術。二是在現有的CASE工具和環境的基礎上，用新的手段或者方法進行智能儀表交互界面CASE技術的開發。

在對交互界面進行開發之后分析可以得出，在交互界面開發中首先要對已知的交互界面模型或者未來要建立什么樣的交互界面模型進行確定，然后在此基礎上進行交互界面軟件方法的研究和開發。從相關實踐中可以看出，模型的構建是建立在理論基礎之上的，這是實現模型構建的方法。基于控制驅動的交互界面模型主要分為Seeheim模型、MVC模型、PAC模型等。

4 結語

綜上所述，計算機技術和微電子技術的發展，大規模集成化電路技術迅速發展，儀表系統經歷了模擬到數字再到智能化的飛躍。但是目前我國智能儀表系統的開發仍然存在一系列制約性的問題，這將極大地限制智能儀表系統開發的效率和效果。因此，在智能儀表軟件開發的自動化技術研究過程中，要對概念、方法及技術進行深入地探究，并在此基礎上對CASE的概念及相關技術要深入的研究。CASE技術是一項復雜的系統工程，其在儀表開發與生產中的應用具有重大的意義。本文對此方法進行了簡要地探析，但其在具體的應用當中還有很多值得借鑒之處，需要我們對此不斷地研究。