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2．1硬件部分
本设计的主机所要实现汇总从机发来的信息和预先设定的霉变阈值相比较，判断每个从机位置的机采棉情况。如果出现异常，主机控制警报系统工作，显示屏可以利用键盘控制其翻页功能，实时显示出每个从机位置的机采棉情况。从机主要负责将采集来的温湿度信息，经处理后，送入主机。鉴于以上因素，主、从机都选用单片机STC89C516RD+。该款单片机具有加密性强、低功耗、速度快和精度高等特点，其核内有64kB的flash，1280B的RAM，16kB的ROM，可以满足控制的需要。每个从机位置的温湿度信息检测，采用探头检测，在每个探头的不同位置，均匀分布4个温度传感器和4个湿度传感器，分别构成该从机的温度传感器组和湿度传感器组。湿度传感器选用HM1500，模拟量输出，在5V供电条件下，输出0～4V范围的电压对应相对湿度值0～100%;因为是线性输出，所以可以直接和单片机相连，为了检测信号的稳定性，可以将湿度传感器的输出量经过同相跟随器将信号稳定后送入单片机。温度传感器选用AD590为模拟信号输出需要驱动电路驱动后才能使温度信号经A/D转换送入单片机;可测量范围－55～150℃，供电范围宽，4～30V;图2为温度传感器AD590的驱动电路图。显示模块要求实时显示各个从机控制的检测探头位置的温湿度以及每个探头所在位置的坐标值，通过键盘的上下键控制显示屏的翻页和刷新。所以，采用液晶显示器LCD1602两行显示，就可以达到系统设计要求。键盘模块是向主机输入预设的参考值以及控制显示屏的翻页与刷新，基于以上功能采用4×4的行列式键盘。
2．2软件部分
首先，根据设计目标，细化软件每一部分的功能，统筹设计各部分功能之间的逻辑关系。垛储机采棉温湿度检测系统的软件设计采用keiluvision2编程环境，编程实现主从机的功能。keilC51是一个比较主流的单片机研发设计的开发工具，主从机的程序编写采用模块化编程。其调试程序、完成各部分编程后，将程序的．hex工程文件烧录至Proteus软件下的仿真电路图，仿真效果达到最佳时，记录电路设计的优化参数;根据此优化参数，设计垛储机采棉温湿度自动检测系统的实物硬件。垛储机采棉温湿度自动检测系统的主机程序流程图，如图3所示。
3试验结果分析
系统的软硬件调试完成后，在南口农场进行测试试验。系统测试了垛储机采棉的温湿度值。表1为垛储机采棉温湿度检测系统测试的温湿度数据。从表1中可以看出，本文设计的检测系统检测出的机采棉温湿度值和人工测量的实际值近似相符。试验结果表明:该系统能够精确、实时地检测垛储机采棉的温湿度，达到了垛储机采棉储存情况的安全控制。
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盾构机姿态实时正确测定，是隧道顺利推进和确保工程质量的前提，其重要性不言而喻。在盾构机自动化程度越来越高的今天，甚至日掘进量超过二十米，可想而知，测量工作的压力是相当大的。这不仅要求精度高，不出错；还必须速度快，对工作面交叉影响尽可能小。因此，为了能够在隧道施工过程中及时准确给出方向偏差，并予以指导纠偏，国内外均有研制的精密自动导向系统用于隧道工程中，对工程起到了很好的保证作用。
1.1国内使用简况
国内隧道施工中测量盾构机姿态所采用的自动监测系统有：德国VMT公司的SLS—T方向引导系统；英国的ZED系统；日本TOKIMEC的TMG—32B（陀螺仪）方向检测装置等等。所采用的设备都是由国外进口来的。据了解，目前有些地铁工程中（如广州、南京）在用SLS—T系统，应用效果尚好。
总的来看，工程中使用自动系统的较少。究其原因：一是设备费或租赁费较昂贵；二是对使用者要求高，普通技术人员不易掌握；三是有些系统的操作和维护较人工方法复杂，在精度可靠性上要辅助其它方法来保证。
1.2国外系统简况
国外现有系统其依据的测量原理，是把盾构机各个姿态量（包括：坐标量—X.Y.Z，方位偏角、坡度差、轴向转角）分别进行测定，准确性和时效性受系统构架原理和测量方法限制，其系统或者很复杂而降低了系统的运行稳定性，加大了投入的成本，或者精度偏低，或者功能不足，需配合其他手段才能完成。
国外生产的盾构设备一般备有可选各自成套的测量与控制系统，作业方式主要以单点测距定位、辅以激光方向指向接收靶来检测横向与垂向偏移量的形式为主。另外要有纵、横两个精密测倾仪辅助[7]。有些（日本）盾构机厂商提供的测控装置中包括陀螺定向仪，采用角度与距离积分的计算方法[1][2]，对较长距离和较长时间推进后的盾构机方位进行校核，但精度偏低，对推进只起到有限的参考作用。
2系统开发思路与功能特点
2.1开发思路
基于对已有同类系统优缺点的分析，为达到更好的实用效果，我们就此从新进行整体设计，理论原理和方法同过去有所不同，主要体现在：其一，系统运行不采用直接激光指向接收靶的引导方式，而是根据测点精确坐标值来对盾构机刚体进行独立解算，计算盾构姿态元素的精确值，摈弃以往积分推算方法，防止误差积累；其二，选用具有自主开发功能的高精度全自动化的测量机器人，测量过程达到完全自动化和计算机智能控制；其三，在理论上将平面加高程的传统概念，按空间向量归算，在理论上以三维向量表达，简化测量设置方式和计算过程。
目前全站仪具备了过去所没有的自动搜索、自动瞄准、自动测量等多种高级功能，还具有再开发的能力，这为我们得以找到另外的测量盾构机姿态的方法，提供了思路上和技术上的新途径。
系统开发着眼于克服传统测控方式的缺点，提高观测可靠性和测量的及时性，减少时间占用，最大限度降低人工测量劳动强度，避免大的偏差出现，有利于盾构施工进度，提高施工质量，在总体上提高盾构法隧道施工水平。系统设计上改进其他方式的缺点，在盾构推进过程中无需人工干预，实现全自动盾构姿态测量。
2.2原理与功能特点
盾构机能够按照设计线路正确推进，其前提是及时测量、得到其准确的空间位置和姿态方向，并以此为依据来控制盾构机的推进，及时进行纠正。系统功能特点与以往方式不同，主要表现在：
(1)独特的同步跟进方式：本系统采用同步跟进测量方式，较好克服了随着掘进面推进测点越来越远造成的观测困难和不便。
(2)免除辅助传感器设备，六要素一次给出（六自由度）。
(3)三维向量导线计算：系统充分利用测量机器人(LeicaTCA全站仪)的已有功能，直接测量点的三维坐标（X，Y，Z）,采用新算方法——“空间向量”进行严密的姿态要素求解。
(4)运行稳定精度高：能充分满足隧道工程施工对精度控制的要求以及对运行稳定性的要求。
(5)适用性强：能耐高低温，适于条件较差的施工环境中的正常运行（温度变化大，湿度高，有震动的施工环境）。
图1系统主信息界面示意
系统连续跟踪测定当前盾构机的三维空间位置、姿态，和设计轴线进行比较获得偏差信息。在计算机屏幕上显示的主要信息如图一所示。包括：盾构机两端（切口中心和盾尾中心）的水平偏差和垂直偏差及盾构机刚体三个姿态转角：1)盾购机水平方向偏转角（方位角偏差）、2)盾构机轴向旋转角、3)盾构机纵向坡度差（倾斜角差），以及测量时间和盾构机切口的当前里程，并显示盾构机切口所处位置的线路设计要素。
2.3运行流程
系统采用跟踪式全自动全站仪（测量机器人），在计算机的遥控下完成盾构实时姿态跟踪测量。测量方式如图二所示：由固定在吊篮（或隧道壁）上的一台自动全站仪[T2]和固定于隧道内的一个后视点Ba，组成支导线的基准点与基准线。按连续导线形式沿盾构推进方向，向前延伸传递给在同步跟进的车架顶上安置的另一台自动全站仪[T1]及棱镜，由测站[T1]测量安置于盾构机内的固定点{P1}、{P2}、{P3}，得到三点的坐标。盾构机本体上只设定三个目标测点。该方式能较好地解决激光指向式测量系统的痼疾——对曲线段推进时基准站设置与变迁频繁的问题。
2.4刚体原理
盾构机体作为刚体，理论上不难理解，刚体上三个不共线的点唯一地确定其空间位置与姿态。由三测点的实时坐标值，按向量归算方法（另文），解算得出盾构机特征点坐标与姿态角度精确值。即通过三维向量归算直接求得盾构机切口和盾尾特征部位中心点O1和O2当前的三维坐标（X01、Y01、Z01和X02、Y02、Z02）。同时根据里程得到设计所对应的理论值，两者比较得出偏差量。
2.5系统初始化操作
系统初始化包括四项内容：
1)设置盾构机目标测点和后视基准点；
2)固定站和动态站上全站仪安置；
3)盾构控制室内计算机与全站仪通讯缆连接；
4)系统运行初态数据测定和输入。
在固定站[T2]换位时，相关的初态数据须重测重设，而其他几项只在首次安装时完成即可。
F1键启动系统。固定的[T2]全站仪后视隧道壁上的Ba后视点（棱镜）进行系统的测量定向。[T2]和安装于盾构机车架顶上的[T1]全站仪（随车架整体移动）以及固定于盾构机内的测量目标（反射镜）P1、P2、P3构成支导线进行导线自动测量。
2.6运行操作与控制
本系统在两个测站点[T1]、[T2]安装自动全站仪，由通信线与计算机连接，除计算机“开”与“关”外，运行中无须人员操作和干予，计算机启动后直接进入自动测量状态界面，当系统周而复始连续循环运行时，能够智能分析工作状态来调整循环周期（延迟时间），直到命令停止测量或退出。
3系统软件与设备构成
3.1软件开发依据的基础
测量要素获得是系统工作的基础，选用瑞士Leica公司TCA自动全站仪（测量机器人）及相应的配件，构成运行硬件基础框架。基于TCA自动全站仪系列的接口软件GeoCom和空间向量理论及定位计算方法，实现即时空间定位，这在设计原理上不同于现有同类系统。系统通过启动自动测量运行程序，让IPC机和通讯设备遥控全站仪自动进行测量，完成全部跟踪跟进测量任务。
3.2系统硬件组成的五个部分
■全自动全站仪
测量主机采用瑞士徕卡公司的TCA1800自动测量全站仪，它是目前同类仪器中性能最完善可靠的仪器之一。TCA1800的测角精度为±1”、测距精度为1mm+2ppm；仪器可以在同视场范围内安装二个棱镜并实现精密测量，使观测点设置自由灵活，大大提高了系统测量的精度。
■测量附属设备
包括棱镜和反射片等。
■自动整平基座
德国原装设备，纠平范围大(10o48’)，反应快速灵敏(±32”)。
■工业计算机
系统控制采用日本的CONTECIPCRT/L600S计算机，它能在震动状态、5。~50。C及80%相对湿度环境中正常运行，工矿环境下能够防尘、防震、防潮。其配置如下：
——Pentiun(r)-MMX233HZ处理器
——32M内存
——10G硬盘或更高
——3.5英寸软驱
——SuperVGA1024*768液晶显示器
——PC/AT（101/102键）键盘接口
——标准PS/2鼠标接口
——8串口多功能卡（内置于计算机扩展槽）
■双向通讯（全站仪D计算机）设备
系统长距离双向数据通讯设备采用国内先进的元器件，性能优良，使得本系统通讯距离允许长达1000米（通常200米以内即满足系统使用要求），故障率较国外同类系统低得多，约减少90％以上。通讯原理如图三所示。
3.3系统硬件组成简单的优势
从设备构成可知，系统不使用陀螺仪，也不必配装激光发射接收装置，并舍去其他许多系统所依赖的传感设备或测倾仪设备，从而最大限度地简化了系统构成，系统简化提高了其健壮性，系统实现最简和最优。
带来上述优点的原因，在于机器人良好的性能和高精度以及定位原理上直接采用三维框架，通过在计算理论和方法上突破过去传统方式的框框，使之能够高精度直接给出盾构机上任意（特征）点的三维坐标（X，Y，Z）以及三个方向的（偏转）角度（α，β，γ），这样在盾构机定位定向中，即使是结构复杂的盾构机也能够简单地同时确定任意多个特征点。比如DOT式双圆盾构需解决双轴中心线位或其他盾构更多轴心、以及铰接式变角等问题，可通过向量和坐标转换计算解出而不必增加必要观测。
由此可知，本构架组成系统的硬件部件少，运行更加可靠，较其他形式的姿态测量方式优点明显。实际上本系统的最大特点就是由测量点的坐标直接解算来直接给定测量对象（刚体）的空间姿态。
另外特别说明一点：本系统由两台仪器联测时，每次测量都从隧道基准导线点开始，测量运行过程中每点和每条边在检验通过之后才进行下步。得到的姿态结果均相互独立，无累积计算，故系统求解计算中无累计性误差存在。因此，每次结果之间可以相互起到检核作用，从而避免产生人为的或系统数据的运行错误。这种每次直接给出独立盾构机姿态六要素（X，Y，Z，α，β，γ）的测算模式，在同类系统中是首次采用。
冗余观测能够避免差错，也是提高精度的有效方法。最短可设置每三分钟测定一次盾构机姿态，由此产生足量冗余，不仅确保了结果的准确，也保证了提供指导信息的及时性，同时替代了隧道不良环境中的人工作业，改善了盾构隧道施工信息化中的一个重要但较薄弱的环节。
4工程应用及结论
4.1工程应用
上海市共和新路高架工程中山北路站～延长路站区间盾构推进工程，本系统在该隧道的盾构掘进中成功应用，实现实时自动测量，通过了贯通检验。该工程包括上行线和下行线二条隧道，单线全长1267米。每条隧道包含15段平曲线（直线、缓和曲线、圆曲线）和17段竖曲线（坡度线、圆曲线），线型复杂。
盾构姿态自动监测系统于2001年12月11日至2002年3月7日在盾构推进施工中调试应用。首先在下行线（里程SK15+804～SK16+103）安装自动监测系统，调试获得成功，由于下行线推进前方遇到灌注桩障碍被迫停工，自动监测系统转移安装到上行线的盾构推进施工中使用，直到上行线于2002年3月7日准确贯通，取得满意结果。
4.2系统运行结果精度分析
盾构机非推进状态的实测数据精度估计分析
通过实验调试和施工运行引导推进表明，系统在盾构推进过程中连续跟踪测量盾构机姿态运行状况良好。测量一次大约2~3分钟。在“停止”状态测得数据中，里程是不变的，此时的偏差变化，直接反映出系统在低度干扰状态下的内符合稳定性，其数据——偏差量用来指导盾构机的掘进和纠偏。盾构不推进所测定盾构机偏差的较差<±1cm，盾构推进时测定盾构机偏差的误差<±2cm。表三中和人工测量的结果对比，考虑对盾构机特征点预置是独立操作的，从而存在的不共点误差，由此推估测量结果和人工测量是一致的，在盾构机贯通进洞时得到验证。
4.3开发与应用小结
经数据随机抽样统计计算得出中误差（表一、表二）表明：以两倍中误差为限值，盾构机停止和推进两种状态偏差结果的中误差均小于±20毫米，满足规范要求。
为了检核盾构姿态自动监测系统的实测精度，仍采用常规的人工测量方法，测定切口和盾尾的水平偏差和垂直偏差，并与同里程的自动测量记录相比较（表三），求得二者的较差()。由于二者各自确定的切口中心点O1和盾尾中心点O2不一致偏差约为2cm，所以各自测定的偏差不是相对于同一中心点的，即二者之间先期存在着系统性差值。
通过工程实用运行，对多种困难条件适应性检验，系统表现出良好的性能：
1)实时性——系统自动测量反映当前盾构机空间(六自由度)状态；
2)动态性——系统自动跟踪跟进，较好解决了弯道转向问题；
3)简易性——系统结构简单合理，操作和维护方便，易于推广使用；
4)快速性——系统测量一次仅需约两分钟；
5)准确性——结果准确精度高，满足规范要求，在各种工况状态都小于±20毫米；
6)稳定性——适应震动潮湿的地下隧道环境，系统可以长期连续运行。
本系统已成功用于上海市复兴东路越江隧道?11.22米大型泥水平衡盾构推进中。我们相信对于结构简单，运行稳定，精确度高，维护方便的盾构姿态自动监测系统，在盾构施工中将发挥其应有作用。
[参考文献]
[1]隧道工程，上海科学技术出版社，1999年7月，刘建航主编
[2]地铁一号线工程，上海科学技术出版社，1999年7月，刘建航主编
[3]TPS1000经纬仪定位系统使用手册，Leica仪器有限公司
[4]盾构姿态自动监测系统研究与开发报告，2002年4月，上海市政二公司
[5]杭州湾交通通道数据信息管理系统设计与开发，华东公路，1998.3，岳秀平
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Key words： ATE；standardization；stage
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0225-02
0 引言
自动检测设备（Automatic Test Equipment，ATE），是指能自动完成检测或检测任务的设备，目前多为以计算机为核心、包括硬件和相应的操作系统软件的系统。计算机通过软件来控制复杂的仪器设备，提供被测单元中的电路和部件所要求的激励，然后在不同的引脚、端口或连接点上测量被测单元的响应，从而确定该被测单元是否具有规范中规定的功能或性能。ATE软件主要包括操作系统软件、检测执行软件和仪器控制软件。
自动检测设备的发展过程大体可分为四个阶段。
1 第一代自动检测设备――针对特定被测对象的专用型检测系统
第一代自动检测设备是针对具体检测任务而研制的专用型检测系统，主要用于检测量大的重复检测，或者用于高可靠性的复杂检测和人员难以进入的恶劣环境下的检测。它具有结构紧凑、使用方便等优点。但是其检测资源配置有很强的针对性，甚至是定制产品，内、外接口多采用非标准设计，因此系统适应性差，无法实现资源共享，不具有通用性。并且软件采用使用专门的检测程序语言编写。
2 第二代自动检测设备――以台式程控仪器为主构建的自动检测设备
第二代自动检测设备是在具有标准接口总线（如GPIB、CAMAC、RS-232等）的台式程控仪器的基础上，以积木堆叠方式组建而成。组成系统的台式设备（计算机、程控仪器、程控开关等）都具有统一的标准接口，只需要采用相应的总线电缆连接各设备就可方便的组成系统。检测程序的编制也逐步向通用化检测语言靠拢（如BASIC、OPAL、ATLAS等）。但它具有以下不足：①连接台式设备的串行总线传输速率不高，很难组建高速、大数据吞吐量的系统；②每台仪器都有自己独立的机箱、电源、显示面板、操作面板等，资源配置重复，且难以实现便携化。
3 第三代自动检测设备――以模块化虚拟仪器为主组建的集成型自动检测设备
第三代自动检测设备是基于VXI、PXI等检测总线，主要由模块化的仪器/设备所组成的自动检测设备。总线传输速率高，仪器/设备模块化，各种资源统一配置，这些都使得自动检测设备实现了小体积、低成本、高性能、可移动（便携）、模块化、多用途和标准化。检测程序采用通用语言进行编程，信息技术、网络技术、人工智能技术等得以应用，实现了检测系统的网络化、智能化和通用化。
4 新一代自动检测设备
随着检测技术的不断发展，美国主管自动检测设备采购、研究和开发的协调机构DOD计划至2030年，淘汰或更新现有的自动检测设备，研制新自动检测设备，采用新一代自动检测设备，即：NxTest。为此成立了由波音和朗讯公司等参加的综合产品项目组，负责新一代自动检测设备的具体实施。构建的新一代自动检测设备的结构框架如图1所示。
5 结论
纵观近几年来自动检测设备的发展，可知未来设备系统的发展，将对ATE提出了研制体积小、成本低、性能高、可移动、模块化、多用途和标准化、系列化的要求，这要求将高性能计算机技术、数据接口技术、仪器测量等多项技术有效地融为一体，研制生产出可在世界范围内开放的模块化仪器总线系统。同时，新检测标准的制定、新的检测开发环境、网络技术等多项新检测技术的推广应用，使ATE的发展跨入一个不断自我完善的阶段。
未来我们应密切关注以下几方面的发展趋势：①在新型武器装备的研制中贯彻综合诊断支持系统（IDSS）设计思想；②注重测试诊断系统的开放式系统结构设计；③严格制定新的技术标准及测试规范；④应用IETM技术提高自动测试设备的综合使用效能；⑤发展测试软件工程技术。
参考文献：
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Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing， WANG Zhi?hua
（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）
Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.
Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864
随着人们安全防范意识的逐步增强，作为智能家居系统的一个重要组成部分，家庭监控和防盗报警系统实现了自动监测报警，以使家庭财产免受损失的功能，其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的好坏。与境外安防产品的成熟程度相比，中国安防产品市场的产业结构上呈现出产业区域分布不均衡、垄断程度低、市场占有率低等特点。现在，急需能够低成本检测、显示和报警，并且能够通过智能手机等设备接收实时信息，并实现远程无线控制、具有一定市场竞争力的产品出现[1]。本文设计的家用防盗报警系统，通过各个传感器系统的自动检测，单片机收集传感器信号进行报警数据的处理，并通过串口?WiFi将数据发送到用户的手机上，同时用户也能发送控制命令给单片机，从而实现对整个系统的控制。本设计是单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且能够实现远程无线控制。
1 系统整体结构及软件流程设计
本设计整体分为4个部分：自动检测、声光报警、液晶显示和终端控制，其中AVR单片机是数据处理的中心，控制传感器模块及电路，采集和处理检测到的各种信号，进行计算和判断，从而决定是否启动声光报警系统，并将得到的数据信息显示在LCD12864上，供用户查看；单片机的串口与串口转WiFi模块的串口通过2×3串口线相连，单片机将系统状态信息通过串口发送数据，串口转WiFi模块自动将数据通过WiFi发射到空间，Android手机通过本设计中编写的客户端就可以实现系统控制[2]，系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
单片机部分的程序主要完成自动检测、声光报警和液晶显示功能，其串口接收采用中断方式，只有单片机串口接收到数据时，才会将接收标志receverflag置1，这时才会运行串口数据发送子程序。本设计中，使用了三处中断进行数据处理，另外两处分别是超声波测距子程序和振动检测子程序，超声波测距时，单片机I/O口发送超过10 μs的高电平，然后计时器计时同时主程序循环等待PD2检测到上升沿电平；振动检测时，PD3检测到上升沿电平时进入振动检测子程序，该子程序包含报警设置及显示判断。在液晶显示部分，有3个显示页面，分别有Page_1，Page_2，Page_3作为显示标志，在每个子程序和主程序中，当要显示数据时，首先判断要显示的页面标志是否为1[3?4]。单片机部分程序流程如图2所示。
下面具体叙述报警系统各项功能的实现过程。
2 系统功能的实现
2.1 自动检测功能
2.1.1 超声波测距模块
HC?SR04超声波测距模块可以实现2～400 cm距离的测量，精度可达0.3 cm。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。模块的工作原理：
（1） 采用I/O触发测距，给至少10 μs的高电平信号；
（2） 模块自动发送8个40 kHz的方波，自动检测是否有信号返回；
（3） 有信号返回，通过I/O输出一高电平；
（4） 单片机计时的时间就是超声波从发射到返回的时间，距离=340×[t2]。
2.1.2 震动检测模块
震动检测模块用来检测系统的震动，本设计中用来检测窗户的震动。传感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可触发工作，适用于小电流电路触发。本模块不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮；震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮；输出端与单片机直接相连，通过单片 机来检测高低电平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。
图2 单片机部分程序流程图
2.1.3 红外对射电路
在本设计中，红外发射电路和红外接收电路分别被安装在用户的门和门框上。在门正常关闭的情况下，红外接收管与红外接收管正对；当门打开时，红外接收管接收不到发射管发射出的红外线，此时，单片机检测到的电压数值发生变化。依据门打开的程度，电压变化不同，用户可以自行设定报警电压阈值[5]。
2.2 声光报警功能
2.2.1 蜂鸣器
在本设计中，采用的是有源蜂鸣器，只需要接上额定的电源就可以连续发声。但是在实际设计中，通常采用三极管驱动放大来保障通过蜂鸣器的电流大小，从而保障声音的质量。虽然直接利用高低电平输出能够实现报警功能，但若采用AVR T2的CTC输出功能，能够对频率进行编程，使蜂鸣器发声富有变化，更能够引起主人的注意。在这种模式下，蜂鸣器还可用于进行简单音乐的播放。
2.2.2 发光二极管
在本设计中每路检测都有一路LED相连，显示检测到的状态信息，同时任何一路都会触发蜂鸣器报警。
2.3 液晶显示
AVR单片机在运行过程中，通过传感器模块和电路，自动检测用户住宅的状态信息，并将传感器模块和电路测得的状态数据，通过I/O数据口传输到单片机内部。单片机一方面将这些数据与预先设定的阈值比较，从而判断是否启动声光报警；另一方面，将这些数据显示在液晶显示屏上，供用户实时查看当前的状态信息[6]。系统状态显示页面显示的内容是：门、窗关闭或打开，距离数值。当红外发射管与红外接收管之间有物体遮挡时，可以模拟门打开的状态，此时，门状态由“关闭”变为“打开”，如图3、图4所示。
图3 系统状态显示页面
图4 门由“关闭”变为“打开”
对于窗户和距离是同样的道理，本系统会实时监测用户住宅状态，并同步显示在液晶屏幕上。由于单液晶屏幕显示内容有限，作为交互性的智能设计，要求设计满足用户能够自行设置参数的功能，因此设计了多个液晶显示页面，作为演示，只显示2个页面，分别是状态显示页面和参数设置页面。系统初始界面是状态显示页面，显示当前系统状态。设计2个机械按键供用户切换页面和设计参数，用户可以通过按键切换到其他页面。在参数设置页面，用户通过参数设置按键可以设置灵敏度。灵敏度共分4种：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距离是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm时启动声光报警。参数设置页面如图5所示。
2.4 终端控制
终端控制功能的实现是通过编写一个Android客户端，该客户端可以进行Socket通信，即可以通过给定的IP和端口利用Android手机的WiFi功能连接服务器，进行数据的传输和系统的控制。在本设计中，单片机与Android手机之间进行数据传送时传送的是命令代码，该命令代码是一个16进制数，该数据由8位二进制数组成的单片机和Android手机通过对该数据的8位进行解析，从而得到系统的状态信息 [7] 。客户端使用方法：用户在Android手机上安装该客户端后，打开手机的WiFi功能，在IP，PORT输入框输入IP地址和端口，点击连接按钮，连接成功后，该按钮会显示“断开”；中间区域显示系统状态，当状态发生变化时，其显示会发生变化；下面区域为命令代码输入区域，用户可以根据需要输入相应的代码。
图5 参数设置页面
客户端功能实现：客户端程序初始化：为各个显示控件添加属性，并为按钮添加响应事件；接按钮响应事件：单击按钮时，与指定的IP、端口建立Socket连接；输入流线程：接收输入流，并根据输入流数据对显示区进行设置；命令代码确定按钮：将输入的命令代码通过已经建立的Socket通信通道已数据流的形式发送出去。
3 结 论
本文设计的家用无线防盗报警系统是基于单片机和Android平台，实现了以下几个功能：
（1） 自动检测功能，超声波测距模块检测陌生人与用户住宅的实际距离，振动检测模块检测窗户的振动，该模块与单片机的I/O口直接连接，实时检测模块电平变化，红外对射电路检测房门的开关，房门正常关闭情况下红外接收电路接收红外发射管发射的红外线，与单片机相连的I/O口检测到一定的模拟电压，通过A/D转换将电压数值存储在AVR单片机内部，当房门打开时红外接收电路接收不到红外线，该电压值发生变化，单片机通过与存储的电压数值比较，判断处理。
（2） 声光报警功能，该功能主要有蜂鸣器和LED组成，该部分电路与单片机对应的I/O口连接，当单片机输出相应的电平时，三级管导通，电路就会工作，实现报警功能。
（3） 液晶显示，通过LCD12864将系统的状态信息显示出来供用户查看，同时按键与单片机I/O口连接，通过对按键的判断处理实现系统灵敏度的设置。
（4） 终端控制功能，该部分功能由HLK?RM04模块和Android智能手机实现，HLK?RM04模块的串口与单片机的串口连接，单片机将状态数据通过串口发送出去，HLK?RM04模块自动将串口接收的信息通过WiFi发送到空间，Android手机通过WiFi功能连接到该模块，通过本设计编写的客户端就能实现信息的接收和显示，同时发送对应的命令代码给单片机，单片机接收到命令代码解析后实现系统设置。
根据设计思想制作实物，经验证功能实现良好。本系统利用单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且通过串口?WiFi设备还能将系统数据无线传输到用户的智能手机上，真正实现了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
参考文献
[1] 朱丹.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统[J].绍兴文理学院学报，2010，30（10）：69?72.
[2] 桑顺，牛晓聪，赵媛媛，等.AVR单片机与51单片机的比较[J].企业技术开发，2011，30（8）：96?97.
[3] 牛睿，刘飞.基于AVR单片机的过采样原理的实现方法[J].自动化与仪器仪表，2008（3）：72?74.
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据美国物理学家组织网，7月7日（北京时间）报道，以色列魏茨曼科学研究所开发出一种新的生物分子计算机，可以自动检测出许多不同类型的分子。这一成就标志着生物分子计算机研究与发展迈出的重要一步，预计在未来把探测能力和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。研究在近期《纳米快报》上。生物分子计算机是一种生物分子组装成纳米计算机的设备，，将其植入人体能自动扫描身体信号、检测生理指标、诊断疾病并控制药物释放等。但研究人员指出，要实现这个愿景，必须克服许多障碍。
研究小组此前曾演示过一种二态系统（two-state system）生物分子计算机，由DNA（脱氧核糖核酸）和一种限制酶制成，能根据mRNA（信使RNA）的表达水平和变异来探测疾病指标，但每一步计算只能检测一种疾病指标。在新研究中，他们扩大了计算机的能力，根据的miRNA（小分子RNA），蛋白质，小分子如ATP，而其他指标来检测多种疾病。这种方法比以前更简单，而且只需检测更少的成分，便能更敏锐地发现疾病指标。研究人员解释说，，探测几种疾病信号的组合，比单纯探测一种信号更有用，能更精确地诊断疾病，比较不同疾病之间的差别。比如甲状腺癌有甲状腺球蛋白和降血钙激素这两种指标，就比仅用一种指标作出的诊断要准确得多。 “根据我们的设想，纳米计算机可以徜徉在人体，及早期检测疾病。他们可以检测疾病的指标，疾病的诊断，并能激活药物分子实施治疗。也可以将它们送入血管、植入某个器官或组织细胞内部，用作预防护理。”论文作者之一宾雅明•吉尔说。然而，生物分子计算机在生物活体技术、程序控制药物释放方面还有许多挑战，他表示：“最大的挑战是如何在活体环境中，如血管或细胞质里操作这些设备。目前我们正在开发更简单的、不需要限制酶或者能依靠细胞自身运作的机器。”
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（一）首先要先自查一遍，知道哪些地方是抄的或者报告中的标红位置。自查方法有很多，比较严格的学校通常会建议你用知网查，毕竟是官方系统。知网如果和你学校有合作的话，那么学校一般会有途径推荐。这个自行选择吧，查知网的就比较贵，硕士论文一次将近400元。市面上也有paperpass那些，便宜很多，但是为了保险嘛，只能多花钱了。一般建议先查一次，改完再查一次。
（二）具体改。知网硕士论文给你标出来的红字你就把它全改了，首先要知道要领，不是随便改点近义词就行了，而是整个句子打碎，句式啊，用词啊，都换掉。知网还是很智能的，你改一点点没用。所以我最建议的，最保险的方法就是，红字全删了，重写。听到这里先别跪，不是要你重新原创，而是复述，复述OK？换一种表达方式。删干净了，才保险。语文好的人是不在话下的。如果你论文字数本就很多了，那些不影响逻辑的描述，你甚至可以直接删掉。毕竟你答辩都过了不是？具体技巧见下：
1、如果原句文学性比较强的，就用白话叙述。e.g.“一日之计在于晨” 改成 “一天最好的时候是早上”。都不要说“早晨”，完全避开每一个字，才最保险。
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笔者结合自己的工作内容，将科技馆、展览馆等公共场所的弱电系统按照不同的功能来划分，主要包含安全防范系统和自动控制系统两个方面。
2.1.1安全防范系统
安全防范系统以空间来分，可分为室内部分和室外部分。室内部分。公共场所室内的安全防范系统，是由若干子系统构成的，这些子系统共同保障了公共场所内的安全防范，并将场馆内的所有信息连接到公共场所的指挥调度中心。具体而言，通常由安全防盗系统、室内场馆摄像监控系统、消防报警系统、紧急救助、门磁系统等构成。室外部分。室外部分主要负责整个场馆的闭路电视监控及周边安全，主要由场馆摄像监控系统、周界红外报警系统、保安巡更签到系统等构成。
2.1.2自动控制系统
在公共场所，除了需要安防系统外，还需要很多自动控制系统，实现对各种主要设备系统的全面自动化控制，通常说来，公共场馆需要控制的范围包括空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、消防系统、广播系统等。
2.2弱电系统管理维护中的问题
在实际的弱电工程中存在着较多的问题，概括起来，主要表现在以下几个方面：
管理维护缺乏系统性和科学性。目前对于一个集成度较高的弱电工程系统，实施的管理维护方案是沿袭传统的设备维护方案而进行的，将各个弱电系统相互割裂开来，彼此单独进行管理和维护，并且对弱电系统的维护也基本遵循着没有问题不维护，小问题小维护，大问题大维修的思路进行管理维护，致使整个建筑物或者社区的弱电工程管理维护缺乏系统性和科学性。
管理维护缺乏专业检测设备。目前，很多弱电工程或项目的管理维护，都依靠技术人员的手工进行管理维护，发现问题，查找根源，提出解决措施，实现系统正常工作，这样的管理维护效率较低，缺乏高效的管理维护方案，同时在具体的管理维护检测设备方面，大多还依赖于万用表等传统的检测设备，无法真正实现对大型的弱电工程进行系统的专业化的管理和维护。
管理维护缺乏专业人才。弱电控制技术在我国起步较晚，但是发展非常快，因而专业的弱电管理维护人员在我国的缺口较大，很难真正的实现对一些大型的复杂的弱电工程的管理及维护；而弱电工程管理维护需要的是在上述各方面均能够独立实施管理和维护的专业技术人才。
3弱电系统的管理维护策略
3.1完善弱电工程的自动化检测，提高弱电系统管理维护效率
为了更好的实现弱电工程的管理及维护，可以在各弱电系统的自动检测及控制方面下功夫，通过完善弱电系统自身的自动检测、控制功能，来提升弱电系统的管理及维护水平，提高管理维护效率和水平，降低弱电系统的工作故障发生的概率。笔者曾经参与过某科技展览馆的弱电系统改造及维护项目，结合实际，针对公共场馆各弱电系统的特点，可以从以下几个方面进行管理及维护：
空调系统。通过对空调控制系统进行传感检测，可以实现对冷冻机组、热泵、新风机组、送排风机组及风机盘管等的自动监视和控制，发生故障时能显示故障的位置及性质，使控制人员及时掌握情况。
给排水系统。通过对给排水系统安装弱电控制系统，使其能自动监视和控制生活水箱、各种水泵、污水池和污水处理装置的运行，自动计算水流量，自动与主机通信；当某处发生运行故障时，控制室会自动显示。
供配电系统。供配电系统的弱电管理维护，可以从自动显示并记录供配电设备的运行情况入手，包括电压、电流、功率因素等，并与管理系统联网；能在控制室实现对整个变配电系统的操作，当发生异常情况（如变压器高温）时自动报警；当二路进线中一路发生故障时能自动切换到另一路。
消防系统。通过加强对消防系统的弱电控制及其自动检测功能，使其能自动控制消防系统的各种设备，当火警发生时，能自动切断电源，打开排/抽风机，消防泵自动启动，消防喷头自动喷水灭火。
其他诸如照明系统、广播系统等，也都可以通过完善、提升弱电自动检测的手段实现对公共场馆内的弱电系统的有效管理及维护。
3.2实施弱电工程过程化管理，降低弱电系统故障维护概率
加强对弱电系统的管理维护，还可以从加强弱电工程施工管理的角度来降低弱电系统的故障发生概率，从而提高弱电系统的管理维护水平。按照弱电系统的施工环节，可以从以下几个方面进行弱电工程施工的过程化管理。
前期准备阶段。每一个弱电系统项目的开始都必须组建一个项目管理机构，安排以项目经理为核心的项目管理部进驻工地，根据项目的实际需求和情况，制定相关的管理制度，并编制初步的施工进度计划。
深化设计阶段。根据初步确认的系统功能，对整个弱电系统的初步方案进行深化，并与建筑设计、装潢设计及招标单位进行沟通协商，最终确认深化设计方案及图纸。
工程安装阶段。同施工单位落实相关预埋管、箱、盒的现场协调，按照制定的按照进度计划和现场管理制度，对系统的供货、安装、接线等各阶段工作全面的监督、协调、管理，以确保弱电工程的施工质量。
调试、测试及试运行阶段。编制系统调试方案，分步落实系统的单体调试和总体联调，编制系统试运行方案，合理地实施系统试运行，并对试运行中出现的问题及时反馈、总结、整改，以完善和提升弱电系统的管理，降低维护工作量，确保弱电系统的可靠工作。
3.3弱电系统的防雷接地维护
公共场馆内弱电系统的防雷接地是非常重要的，如果对防雷接地的设计没有足够重视，那么最终整套弱电系统的工作也无法得到可靠的保障。总的说来，防雷接地主要需要考虑以下几个方面：
防雷接地应采用专用接地干线。由外在的本体系统引入接地体，专用接地干线采用铜芯绝缘导线或电缆。
弱电系统的接地线不能与强电交流的地线以及电网零线短接或混接，接地线不能形成封闭回路。
弱电系统中的监控系统及其专业设备的接地线，应选用铜芯绝缘软线。
弱电系统中三芯电源插座的接地端，应与系统的接地端相连（保护地线）
公共场馆弱电系统的传输线路(与环境、土壤有关)要求单端接地，在调度室室屏蔽层接地(接到机柜上)，干扰信号通过屏蔽层隔开，两端都接地，有浮点；在特殊情况下，要两端都接地。有些地方控制线会受到干扰(杂波信号导致信号不良)，应将位置移动。干扰无论大小都会表现出来，导致弱电系统控制不灵敏。另一方面，在布线时，由于现场要布很多线，且一般是由多人来布线，容易错接，因此建议在布线时要做好标识，以提高效率。
结语：
与其它设备维护一样，弱电系统的管理维护也离不开问题的主动发现与处理，这样能够将故障消除于无形之中，大多故障会有一段时间的预兆，因而要主动去发现问题，解决问题；不仅需要在弱电系统的施工过程中进行质量管理，更重要的是在后期的维护中，要多动脑筋，多与相关技术人员交流合作，辅以现代化的检测设备，活学活用，归纳总结，提高弱电系统管理维护的水平。
参考文献
[1]金红峰.浅谈弱电系统管理及维护的一点心得[J].艺术科技,2007,(3):30-32.
[2]王名杰,钟苏丽.一种社区智能控制系统设计[J].电气应用,2008,(11):23-24.
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一、原油含水率的检测方法
对于原油含水率进行测量的方法包括，离线测量以及在线测量。
1.离线测量
进行离线测量主要是通过离线分析法进行的，主要分离出原油中的水分，再通过体积比形式表示出来。还能够再利用油水密度值，得出重量含水率。此种方法能够针对油水分离手段的不同选择相应的方法，方法主要包括：蒸馏法，离心法，点脱法以及卡尔-费休法。其中卡尔-费休法主要是在滴定卡尔-费休溶液时，使得水与卡尔费休溶液反应，从而对水分进行测定。通过原油含水分析能够可分析含水率为0.02%～0.2%原油，具有操作简单，误差小，原油乳化程度较小干扰测量结果，精度较高，具有广泛应用前景的特点。但是其不具有实时性，不能够及时对变化的数值进行反映，成为离线方法最大的缺陷。同时离线方法测量的缺点还包括：（1）测量结果会受到取样方式的影响。（2）处理的不够彻底的。（3）操作较为繁琐，效率较低，其中原油的乳化还会对分离效果造成一定的影响。（4）含水率不断改变的过程中，很难只能够依据取样的方式进行检验
2.在线测量
对原油含水率进行在线测量主要，控制原油中水分脱出，在运用一套微机化系统进行分析测量。在传感器的作用下实时采收样本。在线分析测量还包括直接或间接测量。在直接测量中，依据水和油的种种物理性质和化学性质的不同，应用相应的测量原理进行测量。现主要有电容法，短波法，密度法以及中子水分测试法等。运用在线测量的方法测量原油含水率的主要缺点是很难保障进行长期稳定测量。同时其缺点还包括：（1）采油期间，油水的比例在不断变化，整个流程中的一次表不能够及时标定。（2）仪器会使得测量结果中参数修正不修。（3）由于原油成分较多，会在一次表上附着，易发生死油的情况。（4）由于微机处理系统中仪表精度教高，常常会在现场应用油田检测的仪表，很难达到这种精度。（5）位置较为固定，难以对其他层面含水率进行测定。
二、测量原理
沉降罐自动检测系统的具体情况如图所示，检测作业的实现是通过油管在垂直运动中，传感器进行移动检测。传感器中发射体和接收体都能够在原油为介质基础上，原油含水率不断变化时，会吸收到能量不同的短波。在一个具体的采样中，传感器会自动返回上升，到达油水乳化带的同时就会以95%的含水率作为界限，分辨出油水界面的具置。同时传感器可等间隔的对是油罐中油层含水率等参数进行检测。
针对储罐油量动态计量方法的研究中，在联合站脱水工艺过程中，沉降罐油量呈现动态变化。主要是由于（1）沉降罐中油水界面变化不一。（2）原油的含水率使得油层高度不一。（3）油层温度不断改变，使得原油密度随着变化。其中输入液量含水率是能够影响油水界面的主导原因，同时温度和密度也有重要关系。温度上升则密度下降，温度下降则密度增加。
三、系统设计和误差分析
沉降罐中油水密度的自动检测和原油动态计量装置如下：
在图中选择使用电动的差压变送器，沉筒式液位电动变送器以及电动温度变送器。这些变送器将压力，高度和电动温度都转化为4～20mA的信号，并实时反映到计算机中，得出油水密度，含水量以及原油的重量。原油重量时要按照联合站脱水防水形式进行处理。含水量在正常标准时，将原油输送到用户处。通过以上两种状况可知，这种系统能够实时了解对油量计量作业。通常状况下，沉降罐内的含水原油的液位应尽量保持在10m左右。并选择量程为10m的的沉筒式液位变送器。
四、结语
对于装置中部件均为防爆型安全有效的。在敞口容器内游离的气体较少，并具有一定的含水率测定在0～100%，其误差为±0.5%。这种装置经过多年应用，在下层联合站中测定沉降罐油水的参数以及原油的计量。这种装置应用差压和液位变送器对油水混合物密度进行测定。其中包括油田集输过程中对混合液密度的测定，含水量以及含油量的测定，这种方式具有一定的推广价值。
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碰撞干涉检测问题是确定不同的物体在空间是否占有相同区域的问题。该问题可描述如下:“给定N 个物体s1 ， s2 ，… ， sn ，它们在空间中的位置是由定义在时间域[t 0 ， t 1 ] 上的函数f 1 ，f 2 ，… ， f n 来确定的，判定在这个时间域内相同时刻是否存在任何一对物体占有公共空间”。该问题的描述说明了这样的意义，物体占有的空间决定于时间，由此又引出静态干涉和动态干涉检测的定义。
静态干涉检测: 物体在空间中的位置是可移动的，但不随时间变化，位置的变化是由其它参数定义的，判别是否有任何一对物体占有公共空间。空间布局和装配干涉检测等即属于此类问题。
动态干涉检测: 动态干涉检测与时间相关，即碰撞检测。物体在空间中的位置是随时间变化的，它可分为二种情况: ( 1) 运动空间中只有一个物体是运动的。例如一个机器人在车间里运动，机器人是运动的，车间里的其它障碍物是静止的；( 2) 一对物体都必须是运动的，例如车间里两个运动的机器人。无论是静态干涉检测还是动态干涉检测，目的都是要求避免物体间的碰撞。
2碰撞干涉检测技术
2.1二维平面碰撞检测
Tetsuya，Toshiaki和Mario等人提出了一种称为空间占有的方法，即物体在目标空间移动，当试图占有相同的球体时来检测它们的碰撞。这种算法基于这样一条原理没有任何物体和其它物体占有同一个球体，也不需要特殊的计算来检测碰撞。并且，在它们的方法中，每个物体连同它们所占有的球体在三维空间中都被赋予一个名字，因而其它物体知道它们和哪个物体发生碰撞。
chin和wang研究了两个多边形的相交和最小距离问题。利用可视边链和凸的顶点相对于其内部点的单调性，提出了判别凸一边形和一个简单非凸m-边形的相交问题的最优算法，并且研究了当两个多边形相交时一个多边形是否被另一个多边形完全包含的问题，其时间复杂度都为o(m+n)。
汪嘉业利用单调折线研究了在一个多边形的凸包和另一个多边形不相交的条件下，确定两个多边形是否碰撞，并在碰撞时确定全部碰撞部位的问题，提出了时间复杂度为o(m+n)的最优算法，并且其算法还可推广到确定包含有圆弧边的多边形之间的最初碰撞部位。
李辉利用最大最小坐标的顶点子集的方法研究了一个凸多边形沿一给定方向移动时是否与另一凸多边形发生碰撞，并且利用斜支撑线的方法来研究一个凸多边形相对于另一个凸多边形的可移动区域问题，提出了时间复杂度为o(log(n+m))和o(m+n)的算法，在常数意义下，它们都是最优的。
2.2三维空间碰撞检测
三维空间碰撞检侧干涉有两大类静态干涉和动态碰撞检测。动态碰撞检测就是沿特定轨迹移动的物体的干涉检测。动态碰撞检测算法又可分为两大类①判断移动的物体之间是否发生碰撞亦即可碰撞问题②检测到碰撞的存在并采取措施进行规避，也就是碰撞规避问题。根据所用实体表示模型的不同，静态干涉检测算法大致可分成两类。一类算法主要基于B-rep模型，提高算法效率的关键是如何减少被测元素的数量。在这方面Ganter利用空间分割技术作出了新的尝试。另一类算法是以层次模型为基础的，如八叉树干涉检验算法和层次Sphere检验算法等。由于层次模型中相邻两层节点的检测过程之间缺乏直接联系，即一个层次上的干涉检验结果并没有反映出下一个层次节点的状态信息，因此无法对检验过程进行优化，以减少不必要的运算。
动态碰撞检测先后利用到两类技术。第一类技术是基于给定轨迹反复利用静态干涉检测被称为“单步检测”的方法，即当物体移动过程中将轨迹划分为很多时间步，在每一个时间步都进行静态干涉检测，来判定运动的物体之间是否发生碰撞。Maruyama介绍了多面体之间的静态干涉检测的第一种一般方法，提出了一种递归空间分割算法和一种一般的面对面相交算法然而，提出了第一种可用的单步检测系统，。计算几何领域对许多其它相交测试技术进行了规范化和分类。其中有许多技术是二维相交技术的延伸和扩展。第二类技术是基于产生称之为“扫描实体”的物体。这些物体代表了物体在给定轨迹上移动过程中所占有的体积空间。如果环境中的物体在它们各自的轨迹上行进时会发生碰撞，那么它们各自的扫描体将会发生静态干涉。因而，扫描体可用简单的静态干涉检查来对动态碰撞进行测试，这些扫描体的产生是运动学和实体模型的结合。由于实体模型具有多种表示方式，因此，多种形式的扫描体被提出。
虽然扫描体可用于许多有趣的工程问题，但在现在的计算机图形硬件条件下，单步检测方法更适合于实时计算机图形显示。并且扫描体方法也没有单步检测方法所具有的决定碰撞时间的灵活性。而且用扫描体来进行碰撞检测需要利用一个独立的步骤来产生扫描实体。和发展了单步检测方法，提出了一种空间分割技术的方法，这种空间分割技术将包含物体的空间划分为一个个子空间，将所有的测试限制在两个物体的重叠局部区域来进行。并且在重登区域内的所有的子空间都按照它们的最小、最大值来排序。然而在空间分割技术中，子空间的个数将影响到检侧结果的正确性和算法的效率。
Hahn采用层次包围盒技术来加速多面体场景的碰撞检测。Moore则提出了两个有效的碰撞检测算法，其一是用来处理三角剖分过的物体表面。由于任一表面均可表示成一系列三角面片，因而该碰撞检测算法具有普遍性该算法的缺点是当景物为一复杂的雕塑曲面时，三角剖分可能产生大量的三角片，这会大大影响算法的效率。而另一算法则用来处理多面体环境的碰撞检测。Moore和Wilhelems根据Cyrus-Beck裁剪算法提出了一种凸多面体碰撞检测算法，即通过检测多面体顶点是否相互包含来判定它们是否发生碰撞。对于具有n个凸多面体、每个多面体有m个顶点的问题，此算法的时间复杂度为o(n2m2)；对于凹多面体则分解为多个凸多面体来处理Ganter和Isarankura提出了一种空间分割的方法，即将给定物体所占有的空间划分成一系列子空间，将碰撞测试限定在两物体的重叠子空间中进行，并且在重叠子空间里的元素都按最大、最小来排序，从而进一步减少了测试时间。Alonso，Serrano和Flaquer采用定义碰撞影响矩阵及体元的数据结构等一些优化策略来加快碰撞检测，它们的算法分四步来检测两个物体的干涉①检测碰撞影响矩阵②计算每对容器之间的干涉③计算体元之间的干涉④计算面与面之间的干涉。算法的基本思想是每一步都比它的下一步快，因而，假如在某一步发现两个物体不会碰撞，就不必进行下面的测试，从而可节省计算时间。
3碰撞干涉在超声自动检测中的应用
和数控加工、产品装配一样，超声自动检测过程中可能存在碰撞干涉，如探头和工件的碰撞、工件夹具和探头的碰撞等。在实际检测过程中如果发生了碰撞，不仅可能造成工件的报废、探头和设备的损坏，严重时还可能威胁到操作者的人身安全。因此有必要在实际检测之前对扫描路径进行校验，找出发生碰撞干涉的运动点位，重新进行路径规划，避免碰撞带来的损失。
超声检测的曲面工件一般具有复杂的外形，碰撞干涉检测时运算量很大，同时对检测的精度和效率都有较高的要求。尽管现有碰撞干涉检测的方法很多，但针对超声自动检测过程中碰撞干涉检测的性能有限，如包围盒算法计算简单，容易实现快速碰撞检测，但该方法的精确性不高；空间分解法将整个虚拟空间划分成相等体积的小单元格，然后对占据同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试，精确性高但运算复杂。
参考文献：
[1]张旭辉，马宏伟.超声无损检测技术的现状和发展趋势，机械制造，2002，40（7）：24-26
篇11
近年来，航空技术发展迅猛，与之配套的通信导航设备也愈发复杂。因此，通信导航设备的检测工作也越来越复杂、困难。而由于民航产业的特殊性，其飞行的安全性非常重要，故对其配套的通信导航设备的稳定性与可靠性要求异常的高，从而对通信导航设备的检测工作尤为重要。
传统的手工测试效率低，且由于测试人员的个体差异，测试效果的准确性并不稳定。显然传统的手工测试工作已无法满足要求。随着计算机技术和电子技术的发展，以及设备检测工作日益困难，自动检测技术应运而生。利用自动测试系统对通信导航设备进行测试，可极大提高检测工作的效率及可靠性。发展并完善通信导航设备的自动测试系统是一项势在必行的工作。
二、自动测试设备构成
自动测试系统分为自动测试设备（ATE）、测试程序集（TPS Test Program Set）两部分，如图1所示：
1、自动测试设备（ATE）：
自动测试设备由IPC（工控机）、接口总线（如GPIB、PXI、VXI、RS232等）、各式测量、激励仪器构成。IPC根据测试程序通过接口总线向各仪器发送命令，控制仪器完成相应的测量动作，同时也从这些仪器中读取数据，并分析处理这些数据，生成报告。
2、测试程序集（TPS）：
测试程序集分为三部分，即测试程序（TP）、测试单元适配器（TUA）、测试程序集文档。
测试程序是为被测单元开发的一组能由测试设备执行的代码序列，用来完成对被测单元进行功能及各项指标的测试，并输出测试结果。
接口适配器称为测试单元适配器，是自动测试系统的重要组成部分，主要实现自动测试系统的通用测试接口向被测单元特定接口的转换，即用与实现计算机与测试仪器、被测单元之间的电气和机械连接。
测试程序集文档。测试程序集文档的作用是提供自动测试设备完成对被测单元自动检测的各类文字信息，例如测试指南、接口适配器文档、测试程序说明等内容。
三、硬件平台设计
3.1 GPIB总线简介
GPIB（General Purpose Interface Bus）总线是一种并行的与可程控测量仪器件相连接的小型标准接口总线系统。GPIB的硬件规格和软件协议已纳入国际工业标准 ― IEEE488.1和IEEE488.2[1]。
GPIB器件与控制器的连接方式有三种：线型连接、星形连接以及混合型。
3.2 PXI总线简介
PXI（PCI extensions for Instrumentation）总线是PCI总线的相仪器领域的扩展，由NI于1997年，是一种开放性、模块化仪器总线规范。
PXI规范包括3个方面：机械性能、电气性能、软件性能[3]。
3.3 硬件平台总体结构
自动测试系统的硬件资源通过GPIB、PXI、SCXI与IPC（工控机）进行通信。
（1）以GPIB为接口总线的仪器通过GPIB卡与工控机进行通信。（2）以PXI作为接口总线的仪器插在PXI机箱中，在机箱的主板中通过PXI总线与PXI机箱的0槽的控制器相连，PXI机箱的0槽的控制器通过MXI-4与工控机相连，从而实现通信。（3）SCXI机箱中的设备在SCXI机箱主板中通过SCXI总线与机箱的控制器通信，SCXI机箱的控制器与工控机通过USB总线通信，从而实现了通信。
硬件平台的结构图如图2 所示：
四、基于自动化测试系统的例程
系统的软件平台的设计所用的开发工具是LabWindows/CVI 2010。
LabWindows/CVI是NI推出的一套面向测控领域的软件开发平台，其功能强大，可以容易地设计出符合实际要求的仪表操作界面，并对采集到的实时数据进行各种数学处理和运算。它的集成化开发平台，交互式编程方法，丰富的控件和库函数大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发人员建立检测系统，自动测量环境，数据采集系统，过程监控系统等提供了一个理想的软件开发环境[5]。
本例程以ATE中的硬件资源――GNS743A作为被测单元。
GNS743A是导航卫星模拟器，可产生GLONASS和GPS在L1子带上的卫星射频信号，用于对GLONASS和GPS接收机进行工程测试。
GLONASS是俄罗斯开发的卫星导航系统，以前苏联地心坐标系（PE-90）作为坐标系，采用频分多址技术，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。其L1自带上的信号频率分别是1602.0000+K*0.5625 MHZ（K=1 to 24）。
本例程的测试内容是GNS743A所合成产生的GLONASS的信号，如表1所示。
本例程是用HP8596E频谱仪对GNS743A的部分频率进行测试，并将结果输出至“*.ar”文件。
程序将先对相关硬件初始化，然后在使GNS743A输出不同频率的信号。HP8596E接收到信号后，由控制平台对所接受的信号频率与相应的标称值进行比较，若在容差范围内，则判断为正确，否则错误。
五、结论
本论文根据通信导航设备的实际测试工作需求做了深入分析，并以此为出发点，对自动测试系统的硬件及软件设计进行了规划。
硬件平台设计方面：总线选用GPIB、PXI作为系统的主要总线，辅以SCXI总线。硬件资源主要采用了安捷伦、R&S公司、惠普、艾法斯等公司所生产的测量仪器，这些测量仪器在工控机的带动下，可完成对通信导航设备的精确、可靠的测量。
软件平台设计方面：以LabWindows/CVI作为开发工具，实行了模块化设计，是的软件平台的维护、升级变得更加方便。此外，系统也定义了平台专用的编程指令，简化了TPS开发人员的编程工作。
成功实现了对GNS743A输出GLONASS不同频率信号的测试。针对不同的通信导航设备，可设计出相应的接口和测试子程序集，随着未来测试仪器仪表的不断完善，应可逐渐达到实现本通信导航设备自动测试系统的设计目标。
参 考 文 献
[1] 杨乐平，李海涛，肖凯. 虚拟仪器技术概论[M]. 北京：电子工业出版社，2002：7
[2] 曹东，徐向民. 基于 GPIB 总线结构的航空电子设备自动测试系统[J]. 科学技术与工程，2010，（32）：7951-7955
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目前主流硬盘的接口主要有三种。分别为SCSI接口、PATA（并行）接口和SATA（串行）接口。由于SCSI接口硬盘主要用于大型服务器的数据存储，有着稳定的性能和完善的数据存储保护机制，由专业人员维护，与我们普通用户的关系不大，故这里不作探讨。其中PATA接口就是我们所说的IDE接口，目前SATA接口硬盘以其更高的数据传输速度和良好的电气性能有逐渐取代传统的PATA接口硬盘成为主流的趋势，而一些早期的主板平台并不支持SATA接口，所以传统的IDE接口硬盘还将在一定范围和时间内长期存在。综上，现就IDE硬盘、SATA硬盘和SATA＋IDE硬盘经常出现的故障分别作一些探讨。
IDE硬盘常见故障及维修方法：
1开机不能识别硬盘
故障现象：系统从硬盘无法启动，从软盘或光盘引导启动也无法访问硬盘，使用CMOS中的自动检测功能也无法发现硬盘的存在。
故障分析：这类故障可能有两种情况，一种是硬故障，一种是软故障。硬故障包括磁头损坏、盘体损坏、主电路板损坏等故障。磁头损坏的典型现象是开机自检时无法通过自检，并且硬盘因为无法寻道而发出有规律的“咔嗒、咔嗒”的声音；相反如果没有听到硬盘马达的转动声音，用手贴近硬盘感觉没有明显的震动，倘若排除了电源及连线故障，则可能是硬盘电路板损坏导致的故障；软故障大都是出现在连接线缆或IDE端口上。
故障排除：针对硬故障，如果是硬盘电路板烧毁这种情况一般不会伤及盘体，只要能找到相同型号的电路板更换（运气好的话只需更换电路板上的某个元件），硬盘修复的可能性应在80%以上，一般修复后数据都还在。否则建议直接换新硬盘；针对软故障，可通过重新插接硬盘线缆或者改换IDE接口及电缆等进行替换试验，就会很快发现故障的所在。如果新接上的硬盘也不被接受，常见的原因就是硬盘上的主从跳线设置问题，如果一条IDE硬盘线上接两个设备，就要分清主从关系。可按路线设置说明，将硬盘设为一主一从，将数据线一端连接主板IDE接口，另一端连接主盘，中间的端口连接从盘。
2硬盘能够正确识别，但无法访问所有分区
故障现象：开机自检能够正确识别出硬盘型号，但不能正常引导系统，屏幕上显示：“Invalidpartitiontable”，可从软盘启动，但不能正常访问所有分区。
故障分析：造成该故障的原因一般是硬盘主引导记录中的分区表有错误，当指定了多个自举分区（只能有一个自举分区）或病毒破坏了分区表时将有上述提示。
故障排除：用可引导的软盘或光盘启动到DOS系统，用FDISK/MBR命令重建主引导记录，然后用Fdisk或者其它软件进行分区格式化。不过对于主引导记录损坏和分区表损坏这类故障，推荐使用DiskGenius软件来修复，便于操作。启动后可在“工具”菜单下选择“重写主引导记录”项来修复硬盘的主引导记录。选择“恢复分区表”项需要以前做过备份，如果没有备份过，就选择“重建分区表”项来修复硬盘的分区表错误，一般情况下经过以上修复后就可以让一个分区表遭受严重破坏的硬盘得以在Windows下看到正确分区。
3硬盘无法读写或不能正确识别故障现象：启动时出现Adiskreaderroroccurred、Non-Systemdiskordiskerror，Replaceandpressanykeywhenready或Errorloadingoperatingsystem等提示。
故障分析：这种故障一般是由于CMOS设置故障引起的。CMOS中的硬盘类型正确与否直接影响硬盘的正常使用。现在的机器都支持“IDEAutoDetect”的功能，可自动检测硬盘的类型。当硬盘类型错误时，有时干脆无法启动系统，有时能够启动，但会发生读写错误。另外，由于目前的IDE都支持逻辑参数类型，硬盘可采用“Normal、LBA、Large”等读写模式，如果在一般的模式下安装了数据,而又在CMOS中改为其它的模式，则会发生硬盘的读写错误故障，因为其映射关系已经改变，将无法读取原来的正确硬盘位置。
故障排除：可在BIOS中选择HDDAUTODETECTION(硬盘自动检测)选项，自动检测出硬盘类型参数，并将IDE通道和硬盘读写模式（Accessmode）等选项设置成ATUO，按F10保存退出即可。
4硬盘出现坏道
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当今社会，弱电系统作为一个独立的建筑安装系统，越来越多地被应用于一些新建的大厦、智能社区的建设中，为了保障弱电系统的正常工作，及其可靠的服务寿命周期，专业的弱电系统管理及维护也显得越来越必不可少。但是目前而言，对于弱电系统的专业维护及系统管理，缺乏有效的可操作性的管理维护措施及建议，因此，结合自身的工作内容，浅谈对弱电系统的管理及维护，以期和同行共享。
二 弱电系统的构成及管理维护分析
1 弱电系统的构成
结合自己的工作内容，将酒店、超市等公共场所的弱电系统按照不同的功能来划分，主要包含安全防范系统和自动控制系统两个方面。
1.1 安全防范系统
安全防范系统以空间来分，可分为室内部分和室外部分。室内的部分是由若干子系统构成的，它们共同保障了公共场所内的安全防范，并将场馆内的所有信息连接到公共场所的指挥调度中心。具体而言，通常由安全防盗系统、室内场馆摄像监控系统、消防报警系统、紧急救助等构成。室外部分主要负责整个场馆的闭路电视监控及周边安全，主要由场馆摄像监控系统、周界红外报警系统等构成。
1.2 自动控制系统
在公共场所，除了需要安防系统外，还需要很多自动控制系统，实现对各种主要设备系统的全面自动化控制。通常说来，公共场馆需要控制的范围包括空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、消防系统、广播系统等。
2 弱电系统管理维护中的问题
在实际的弱电工程中存在着较多的问题，概括起来，主要表现在以下几个方面：
管理维护缺乏系统性和科学性。目前对于一个集成度较高的弱电工程系统，实施的管理维护方案是沿袭传统的设备维护方案而进行的，将各个弱电系统相互割裂开来，彼此单独进行管理和维护，并且对弱电系统的维护也基本遵循着没有问题不维护，小问题小维护，大问题大维修的思路进行管理维护，致使整个建筑物或者社区的弱电工程管理维护缺乏系统性和科学性。
管理维护缺乏专业检测设备。目前，很多弱电工程或项目的管理维护，都依靠技术人员的手工进行管理维护，发现问题，查找根源，提出解决措施，实现系统正常工作，这样的管理维护效率较低，缺乏高效的管理维护方案，同时在具体的管理维护检测设备方面，大多还依赖于万用表等传统的检测设备，无法真正实现对大型的弱电工程进行系统的专业化的管理和维护。
管理维护缺乏专业人才。弱电控制技术在我国起步较晚，但是发展非常快，因而专业的弱电管理维护人员在我国的缺口较大，很难真正的实现对一些大型的复杂的弱电工程的管理及维护；而弱电工程管理维护需要的是在上述各方面均能够独立实施管理和维护的专业技术人才。
三 弱电系统的管理维护策略
1 完善弱电工程的自动化检测，提高弱电系统管理维护效率。
为了更好的实现弱电工程的管理及维护，可以在各弱电系统的自动检测及控制方面下功夫，通过完善弱电系统自身的自动检测、控制功能，来提升弱电系统的管理及维护水平，提高管理维护效率和水平，降低弱电系统的工作故障发生的概率。公共场馆各弱电系统的特点，可以从以下几个方面进行管理及维护：
空调系统。通过对空调控制系统进行传感检测，可以实现对冷冻机组、热泵、新风机组、送排风机组及风机盘管等的自动监视和控制，发生故障时能显示故障的位置及性质，使控制人员及时掌握情况。
给排水系统。通过对给排水系统安装弱电控制系统，使其能自动监视和控制生活水箱、各种水泵、污水池和污水处理装置的运行，自动计算水流量，自动与主机通信；当某处发生运行故障时，控制室会自动显示。
供配电系统。供配电系统的弱电管理维护，可以从自动显示并记录供配电设备的运行情况入手，包括电压、电流、功率因素等，并与管理系统联网；能在控制室实现对整个变配电系统的操作，当发生异常情况（如变压器高温）时自动报警；当二路进线中一路发生故障时能自动切换到另一路。
消防系统。通过加强对消防系统的弱电控制及其自动检测功能，使其能自动控制消防系统的各种设备，当火警发生时，能自动切断电源，打开排/抽风机，消防泵自动启动，消防喷头自动喷水灭火。
2 实施弱电工程过程化管理，降低弱电系统故障维护概率
加强对弱电系统的管理维护，还可以从加强弱电工程施工管理的角度来降低弱电系统的故障发生概率，从而提高弱电系统的管理维护水平。按照弱电系统的施工环节，可以从以下几个方面进行弱电工程施工的过程化管理。
前期准备阶段。每一个弱电系统项目的开始都必须组建一个项目管理机构，安排以项目经理为核心的项目管理部进驻工地，根据项目的实际需求和情况，制定相关的管理制度，并编制初步的施工进度计划。
深化设计阶段。根据初步确认的系统功能，对整个弱电系统的初步方案进行深化，并与建筑设计、装潢设计及招标单位进行沟通协商，最终确认深化设计方案及图纸。
工程安装阶段。同施工单位落实相关预埋管、箱、盒的现场协调，按照制定的按照进度计划和现场管理制度，对系统的供货、安装、接线等各阶段工作全面的监督、协调、管理，以确保弱电工程的施工质量。
调试、测试及试运行阶段。编制系统调试方案，分步落实系统的单体调试和总体联调，编制系统试运行方案，合理地实施系统试运行，并对试运行中出现的问题及时反馈、总结、整改，以完善和提升弱电系统的管理，降低维护工作量，确保弱电系统的可靠工作。
3.3 弱电系统的防雷接地维护
