智能仪表软件开发自动化技术分析

于洋深

(大庆油田天然气分公司工程技术大队，黑龙江 大庆 163000）

随着仪器仪表的改革和不断发展，智能仪表软件产生，而实现智能仪表软件开发的自动化技术研究，能够摆脱传统手动操作的束缚，使仪表操作更加灵活。同时，计算机技术和微电子技术的应用，使得智能仪表软件开发中加入了新的技术手段，这些新手段的加入，促进了智能仪表相关工作效率的提升，极大地降低了智能仪表开发的成本和实践，对推动仪表领域的发展等起到了重要的促进作用。

1 智能仪表的发展历史

仪表从初始至今经历了3代发展，第一代具有代表性的是模拟式仪表，第二代具有代表性的是数字式仪表，第三代具有代表性的是智能仪表。智能仪表在七十年代时就已经出现了，主要的工作原理是将人工智能理论应用到仪表当中去，赋予仪表类似于人的特有的功能。在智能仪表中一般情况下应用的是嵌入式的微处理器芯片，数字信号器或者硅晶体软件等，这样能够为仪表软件的后期开发提供便利。智能仪表受功能的限制，其软件结构也是不同的，所以不同软件结构之间的共同应用被称之为软件系统，而软件系统是在智能高低方向起决定作用的新型仪表。

2 智能仪表软件开发的自动化问题

智能仪表软件开发是一项系统性和专业性较强的软件系统，一般包括了信号处理软件、交互界面软件以及其他的通讯软件系统，针对于不同的领域有专门的算法和数据结构。因此，目前我们在智能仪表软件开发的自动化技术探究上仍面临着一些难题，主要体现在以下几个方面。

对应领域理论和硬件体系结构问题。智能仪表软件开发的自动化技术是对应专门领域的一种计算机系统，在具体的应用过程中不能够应用通用的智能仪表理论进行解决，以免影响软件开发自动化工具优势的发挥，进而无法实现完全的自动化处理。同时，现阶段正在应用的智能仪表系统硬件体系结构也无法很好地与现今的软件开发自动化工具所契合。

对应仪表软件开发自动化工具问题。智能仪表软件的开发的自动化实现的是用户与系统之间的交互，但目前能够实现的是面向工程师的交互，并不是面向相关人员的，这就会导致工具与具体领域之间的出现脱轨的问题。

3 智能仪表软件开发的自动化技术及CASE技术

3.1 智能仪表软件开发的自动化技术

（1）对智能仪表软件开发自动化技术的理解。从广义上来说，智能仪表的能够实现人工开发到完全自动化开发，将以往人工处理的内容全部转移给计算机系统进行处理，极大地减轻了人工操作的负担。智能仪表软件开发中的自动化技术主要指的是专门的软件开发系统，对自动化特征进行了相对化地反应。从狭义上来讲，智能仪表软件开发从功能、规格、说明等方面全部都实现了自动化的操作。

（2）智能仪表软件开发自动化的方法。目前智能仪表软件开发的自动化方法主要有以下3种：首先，在软件开发自动化中应用新的设计方法，比如Agent将程序编制模块化、构建化等，这样能够减少软件开发中的工作流程。其次，将人工操作流程转换成为半自动或者全自动操作，高层工件可以根据已经设置好的模式自动转换位低层工件。利用新的集成方法对现有的软件开发工具进行二次自动化操作。

3.2 智能仪表CASE技术研究

CASE技术能够提高软件各个阶段的开发效率和技术水平，所以可以将其简单地定义为软件开发自动化技术。在具体的应用过程中，其能够为软件的开发与维护提供自动化的操作原理，主要包括自动化的结构方法、面向对象的方法以及自动化工具等。

信号处理CASE技术研究。首先，层次结构分析。不同职能仪表的信号也是不同的，但具体信号是有限的，是由相对稳定的信号处理单元所构成的，而每一个信号处理单元又被是作为一系列的数据管理与决策活动，在特定的算法下这些都是可以相互验证和细化的。智能仪表中的信号处理主要包括信息的收集、存储、加工和传递，这些稳定的单元组成了一些稳定的系统，而这些单元又是按照层次进行划分的，最终为传感器采集数据所服务。在软件系统的设计中，可以根据不同层次的需求进行模块的单独开发，利用低层次模块对整个智能仪表的信号处理系统进行重构，以此来提高智能仪表信号处理软件开发的效率。其次，层次构件连接及接口绑定。在智能仪表信号处理系统当中，每个层次的任务都是通过构件连接的，不同层次上构件的目标、范围与功能等都是不同的。构件在结构上来看，是语义描述和接口代码的复合体。从功能上来看，是为了实现某种实用体目的的算法。在智能仪表信号处理系统当中，构件的连接一般分为并联、串联、混联几种连接方式。在构件接口绑定时，不同接口要保证能够与统一的接口规约相符合。接口绑定能够建立内部接口与外部接口的对应关系，这种关系主要分为一对一、一对多、多对一和多对多的关系。

交互界面CASE技术研究。随着信息技术的发展，智能仪表交互界面软件的发展也到了新的时期，目前智能仪表交互界面软件开发的发展主要体现在以下两个方面.首先，机械交互界面。这是在信息技术发展早期形成的，智能仪表的交互界面是机械式的，不可操作的界面，其与人之间的交互涉及内容较少，只是完成了界面功能的提示和显示的作用。其次，图形式的交互。主要表现为图形、图像技术形成了交互界面，这种形式与人们对事物现象的认识相符合。目前，绝大多数的计算机系统上显示的都是图形式交互界面，已经成为了极为普遍界面操作系统了。

交互界面CASE技术的应用，使得人们对于智能仪表界面的需求得到了满足，所以这种类型的交互界面已经成为了智能仪表交互界面的主导，为此对这一类型的交互界面进行研究，是决定其能否成为智能仪表交互界面CASE技术的关键，对此应该从以下两个方面进行具体研究。一是根据软件工程原理，对智能仪表交互界面软件的各个生存期阶的开发方法进行重新的构建，其中包括分析、设计、文档、代码等软件自动化技术。二是在现有的CASE工具和环境的基础上，用新的手段或者方法进行智能仪表交互界面CASE技术的开发。

在对交互界面进行开发之后分析可以得出，在交互界面开发中首先要对已知的交互界面模型或者未来要建立什么样的交互界面模型进行确定，然后在此基础上进行交互界面软件方法的研究和开发。从相关实践中可以看出，模型的构建是建立在理论基础之上的，这是实现模型构建的方法。基于控制驱动的交互界面模型主要分为Seeheim模型、MVC模型、PAC模型等。

4 结语

综上所述，计算机技术和微电子技术的发展，大规模集成化电路技术迅速发展，仪表系统经历了模拟到数字再到智能化的飞跃。但是目前我国智能仪表系统的开发仍然存在一系列制约性的问题，这将极大地限制智能仪表系统开发的效率和效果。因此，在智能仪表软件开发的自动化技术研究过程中，要对概念、方法及技术进行深入地探究，并在此基础上对CASE的概念及相关技术要深入的研究。CASE技术是一项复杂的系统工程，其在仪表开发与生产中的应用具有重大的意义。本文对此方法进行了简要地探析，但其在具体的应用当中还有很多值得借鉴之处，需要我们对此不断地研究。