岩石高边坡稳定性并行计算及其应用

在高地震烈度区的岩石高边坡抗震安全评价需要大规模数值计算,而现有商业软件无法有效解决这类复杂的工程问题,因此,本文开发了解决岩石高边坡接触稳定性问题的对等架构并行计算程序,并应用于泰山公司抽水蓄能电站上水库左岸边坡的静力和动力稳定性评价。在数值建模过程中,将岩石边坡滑块体、地质结构面、库水作用以及近场地基作为岩石高边坡动力接触系统。在稳定性安全评价中结合了有限元法、极限平衡法和接触算法,考虑影响高边坡稳定性的多种复杂因素,通过计算特定滑动面的安全系数或安全系数时程,基于现行水电工程水工建筑物抗震设计规范,完成了岩石高边坡稳定性评价,回避了求解复杂岩体材料非线性的问题。计算结果显示,所开发的程序具有较高的并行计算效率,对解决复杂岩石高边坡稳定问题具有显著的优势。     

The HORSE framework: A reference architecture for cyber-physical systems in hybrid smart manufacturing

In the Industry 4.0 era, manufacturers strive to remain competitive by using advanced technologies such as collaborative robots, automated guided vehicles, augmented reality support and smart devices. However, only if these technological advancements are integrated into their system context in a seamless way, they can deliver their full potential to a manufacturing organization. This integration requires a system architecture as a blueprint for positioning and interconnection of the technologies. For this purpose, the HORSE framework, resulting from the HORSE EU H2020 project, has been developed to act as a reference architecture of a cyber-physical system to integrate various Industry 4.0 technologies and support hybrid manufacturing processes, i.e., processes in which human and robotic workers collaborate. The architecture has been created using design science research, based on well-known software engineering frameworks, established manufacturing domain standards and practical industry requirements. The value of a reference architecture is mainly established by application in practice. For this purpose, this paper presents the application and evaluation of the HORSE framework in 10 manufacturing plants across Europe, each with its own characteristics. Through the physical deployment and demonstration, the framework proved its goal to be basis for the well-structured design of an operational smart manufacturing cyber-physical system that provides horizontal, cross-functional management of manufacturing processes and vertical control of heterogeneous technologies in work cells. We report on valuable insights on the difficulties to realize such systems in specific situations. The experiences form the basis for improved adoption, further improvement and extension of the framework. In sum, this paper shows how a reference architecture framework supports the structured application of Industry 4.0 technologies in manufacturing environments that so far have relied on more traditional digital technology.     

高灰度级TFT-LCD显示系统的实现

提出了一种以FPGA为核心控制器的高灰度级TFT-LCD显示系统的设计方案。该系统采用幅值-帧速率控制调制-空间混合灰度调制方法,首先将10 bit的R、G、B信号分割成高8 bit数据和低2 bit数据,低2 bit数据经过空间处理后平均分到4个相邻的8 bit数据上,然后把这8 bit数据继续分割成高6 bit数据和低2 bit数据,其中高6 bit数据用于幅值调制,低2 bit数据用于帧速率控制调制,从而实现1 024个灰度等级显示。试验结果表明,该系统具有良好的显示效果和较高的显示灰度等级。     

基于REST架构的矿山数字移动办公平台

基于面向资源思想以及REST架构,首次提出了矿山资源抽象层的概念,将矿山中各个异构系统的功能、文档、界面、工作流等抽象为能够通过标准URI来唯一标识的抽象资源元数据,在决策或智能分析层通过对元数据的分析和处理来实现相应操作或得出相关的分析结果;提出了基于REST框架的矿山数字移动办公平台设计方案,并以神木张家峁矿业有限公司移动办公平台的建设为例,介绍了将多个异构系统快速集成在移动终端的实现方法。应用结果表明,该移动办公平台运行稳定,操作流畅,使得工作人员能够随时、随地、随手办公,大大提高了办公灵活性及效率。     

基于Ethernet网络化测试系统的组建

随着现代测试技术、网络技术和计算机技术的发展,测试系统的体系结构和运行管理发生了根本性的变化,通过Ethernet技术对测试进行管理已经成为测试技术发展的趋势。对网络化测试的整体结构进行了详细分析,并给出了基于WinPcap技术进行网络通信层开发的关键技术,最后对测试服务器的功能进行了介绍。结果表明,该系统性能良好,工作稳定。为网络化测试系统的实现提供了一种解决方案,具有一定的实用性和推广价值。     

基于FPGA的开关量输入模块设计

在测控系统中,经常需要对各种现场信号进行采集;该模块主要实现对开关量状态信号进行实时监控,记录状态信息,为故障诊断提供依据;在设计中,采用了光耦隔离器件对输入信号进行了隔离和抗干扰处理,使用了FPGA实现了数据实时采集和中断处理,最后经PCI总线与主机进行数据交互;在故障诊断系统中,该信号采集板工作稳定、可靠,能够满足系统的实时性要求。     

基于FPGA的雷达状态参数采集系统设计与实现

为使雷达回波模拟系统能够逼真地模拟真实作战环境,有效地对雷达各分系统进行测试,提出了雷达状态参数采集电路的设计方案,并给出了其软硬件实现;该方案以FPGA为核心,解决了不同状态参数的实时性采集问题,并通过制定串行传输协议,避免了数据传输过程中的冲突,保证了各状态参数传输的准确性,输出接口采用LVDS标准接口,确保了各状态参数的高速长距离传输;实验结果表明,该系统工作稳定,能够准确、实时地采集并传输雷达状态参数,且便于与其他数字电路的集成,满足系统设计的要求。     

基于1553B和外部FLASH实现星上FPGA配置

太阳辐射监测仪作为某卫星载荷之一,其控制系统主要由DSP+FPGA组成,文章利用1553B和外部Flash实现了系统上电后自动配置FPGA;首先,利用1553B通讯芯片上传FPGA和DSP代码到外部RAM,并通过DSP烧写程序分别烧写到Flash的合理区域;系统上电后,DSP从Flash 0x0地址运行,初始化后运行FPGA配置程序,实现FPGA的动态配置;避免了FPGA跑飞后需要重新上电和归零,提高了系统的可靠性;省去了FPGA专用配置EPROM芯片,简化结构,降低了系统成本;实践证明,FPGA加载时间约2分钟,可定时加载或命令控制加载,该方法简单实用,适合星上载荷使用。     

多模卫星信号模拟器设计与实现

应用卫星导航、软件无线电、计算机控制、电磁兼容等技术,研制了基于"工控机+DSP+FPGA"架构的多模卫星信号模拟器;该模拟器在国内最先实现了GPS、GLONASS和北斗一号信号的任意组合、时空同步仿真;详细论述了模拟器硬件方案,介绍了其软件构成和各模块功能,最后通过成熟商业多模接收机验证了模拟器所仿真信号的有效性和任意时空性;此外,该模拟器无需更改硬件即可在未来向北斗二号系统扩展。     

基于UART的智能卡接口IP核设计

分析了UART核的结构和智能卡的传输协议,提出一种基于UART核的智能卡接口IP核的设计。该设计以成熟的UART核为基础,无需编写异步串口的时序与接口逻辑,仪在串口核中增加收发缓冲器和协议处理等模块,减少了工作量并缩短了开发周期。最后对所设计的IP核进行仿真和实际测试,结果表明该IP核设计正确,运行稳定,适合在多卡系统中应用。