Достаточное, доступное энергообеспечение лежит в основе функционирования любого производства, а вместе с ним и человеческой цивилизации. Сегодня мы уже не мыслим свою жизнь без тех технических достижений, которые сегодня имеем, но не задумываемся над тем, что все эти достижения стали возможны только за счет освоения новых видов энергии, новых способов добычи первичных энергоносителей, а также освоения новых месторождений полезных ископаемых и территорий.

ВВЕДЕНИЕ

Внимание!

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Достаточное, доступное энергообеспечение лежит в основе функционирования любого производства, а вместе с ним и человеческой цивилизации. Сегодня мы уже не мыслим свою жизнь без тех технических достижений, которые сегодня имеем, но не задумываемся над тем, что все эти достижения стали возможны только за счет освоения новых видов энергии, новых способов добычи первичных энергоносителей, а также освоения новых месторождений полезных ископаемых и территорий.

Конечно же, добыча энергии во все больших количествах, требуемых нашей непрерывно возрастающей потребностью улучшить свой быт, не может не сказываться на экологическом состоянии планеты. Выбросы тепловых электростанций состоят в основном из углекислого газа, который вызывает парниковый эффект и глобальное потепление климата. Другие выбросы включают оксиды серы, азота, которые, соединяясь в атмосфере с водой, вызывают кислотные дожди. Повышенная кислотность почвы приводит к снижению плодородия почвы, засыханию лесов, уменьшению рыбных запасов. Токсичные тяжелые металлы легче растворяются в кислой воде и могут попадать в питьевую воду и продукты питания.

Применение атомных электростанций не решает проблемы экологической чистоты. При работе АЭС в атмосферу во всем мире выбрасывается до 26 тонн радиоактивных отходов в день. Кроме того, эксплуатация атомных станций связана с известной опасностью, так как авария на АЭС может вызвать крупную экологическую катастрофу.

Но дело не только в этом. Проблема заключается в том, что запасы энергетических ресурсов, главными из которых по-прежнему остаются нефть, уголь и газ, далеко не бесконечны. Эти ресурсы относят к невозобновляемым. Согласно отчету экспертной комиссии Института мировых ресурсов (ИМР) в Вашингтоне, запасы нефти начали истощаться с 2007 года. ИМР не разделяет широко распространившееся оптимистическое мнение о том, что при сохранении современных темпов потребления нефти хватит еще на 50 лет, так как заявления многих нефтедобывающих компаний о своих запасах вызывают большие сомнения. По оценкам некоторых зарубежных экспертов мировые запасы нефти составляют 1800-2300 млрд. баррелей. Как только ресурсы нефти начнут снижаться, повышение себестоимости и трудоемкость добычи неизбежно приведут к сокращению объема добываемого сырья. Это произойдет между 2007 и 2014 годом. Запасы урана на данный момент оцениваются приблизительно в 2760 тыс. тонн. При современном потреблении запасов урана хватит не более чем на 50 лет.

Следует обратить внимание на цены. В настоящее время ни в одной стране мира общие затраты на производство электроэнергии не отражены в тарифах, а распределяются на затраты всего общества. Затраты вследствие загрязнения окружающей среды также не включаются в тарифы, хотя некоторые страны пытаются ввести «экологический налог». Такое положение фактически означает жизнь в кредит у будущего поколения, которому придется учитывать все затраты и ликвидировать последствия. Поскольку цены остаются все еще низкими, правительства не особенно готовятся к предстоящему экономическому потрясению. Экологическая проблема, а также проблема исчерпаемости ресурсов, актуальная сегодня для всех стран мира, актуальна и для Республики Казахстан [1].

Введение в хозяйственную деятельность энергии ветра и солнца путем преобразования ее в электрическую энергию является глобальной задачей, в полной мере соответствующей программе индустриально — инновационного развития Республики Казахстан. Это отражено в программных документах, выдвинутых Президентом Республики Казахстан, Постановлениях Правительства Республики Казахстан.

Задача по использованию возобновляемых и неисчерпаемых энергий решается в двух направлениях — политическом и экономическом — с применением соответствующих технологий.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

К политическим технологиям относятся мероприятия, проводимые в глобальном масштабе на международном уровне. Они проводятся под эгидой международных организаций — Программы развития Организации Объединенных Наций, Глобального экологического фонда, ЮНЕСКО. Эти мероприятия сопровождаются принятием международных соглашений — Рамочной конвенции по изменению климата, Киотского протокола, Алматинской декларации региональной конференция ЮНЕСКО на уровне министров «Стратегическая роль возобновляемой энергии для устойчивого развития в Центральной Азии».

К экономическим технологиям относятся мероприятия, проводимые странами на национальном уровне — принятие соответствующих законов, постановлений правительств, способствующих введению в энергобаланс стран неисчерпаемой энергии. Они сопровождаются созданием благоприятных в экономическом отношении условий для деятельности научных и производственных организаций, учебных заведений, а также для потребителей «экологически чистой» энергии.

Немаловажным стимулом к развитию возобновляемой энергетики является проблема энергоснабжения отдаленных потребителей и небольших населенных пунктов, особенно по местным сетям, где потери электроэнергии могут составить 25-30%. В этих условиях частичная децентрализация энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии может стать экономически состоятельной, а во многих случаях и альтернативой централизованному энергоснабжению (особенно в районах, где имеется дефицит энергии).

Среди большого перечня возобновляемых к использованию и вновь используемых энергий наиболее освоенными на сегодняшний день являются:

неисчерпаемые энергии (НИЭ) — энергия ветра, Солнца, тепла Земли, энергия водотоков. Они являются постоянными, вне зависимости от воли человека, потоками механической, световой и тепловой энергий;

возобновляемые энергетические ресурсы (ВЭР) — появляющаяся и используемая в промышленности биомасса, бытовые и сельскохозяйственные отходы.

При использовании возобновляемых источников решается проблема ограниченности ресурсов энергии. В таблице 1 приведены значения потенциальной энергии таких источников (в триллионах тонн условного топлива в год). Ресурсы любого из этих источников энергии достаточны для удовлетворения потребностей человечества в настоящем и будущем. Их повсеместное использование позволит решать и проблемы экологии.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Таблица 1 — Потенциальная энергия возобновляемых и невозобновляемых источников энергии

 

В связи с этим актуальность развития солнечной энергетики в Республике Казахстан и, соответственно, необходимых технических средств фотоэлектрических систем обуславливаются следующими факторами:

Казахстан занимает территорию свыше 2,7 млн. кв. км с благоприятными географическими и климатическими условиям для использования фотоэлектрических систем. Количество солнечных часов составляет 2200-3000 часов в год, а суммарная дневная радиация при реальных условиях облачности в республике составляет 3,8-5,2 кВт*ч/м2. Для сравнения: среднее количество солнечных часов во Вьетнаме 2200 ч. (2,4-5,9 кВт*ч/кв.м.), Китае — 2500 ч. (4,5-6 кВт*ч/кв.м.), в Германии, Великобритании, Норвегии, Японии — менее 1000 ч в год [2].

наличие большого числа объектов сельского хозяйства, ферм, поселков, кочевий, лишенных электроэнергии. Количество населенных пунктов, не имеющих электроснабжения, по данным журнала «Ветровая энергия в Казахстане» составляет порядка 5 000.

большая протяженность нефте- и газопроводов, автомобильных трасс в местах лишенных электроэнергии, необходимость электрификации национальных парков, мест туризма.

международные обязательства Казахстана по улучшению экологической обстановки и сокращению выбросов парниковых газов.

Алматинский университет энергетики и связи занимается разработкой учебно-научной лаборатории «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии», в состав которой входят: автоматизированная система экспериментальных исследований (АСЭИ) фотоэлектрической станции (ФЭС), АСЭИ солнечной теплогенерирующей установки (СТУ), мультипрограммной системы управления гелионавигационной установкой (ГНУ), АСЭИ тригенерационной установки (ТГУ).

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Данная диссертация выполняется в рамках этой работы и связана с исследованием возможностей применения дистанционного управления АСЭИ вышеперечисленных установок.

В подготовке специалистов для различных отраслей, прежде всего для энергетики, в учебно-исследовательском процессе большое внимание необходимо уделять методам дистанционного управления экспериментом.

В настоящее время в связи с интенсивной разработкой методик использования в учебном процессе технологий дистанционного обучения все большее значение приобретает автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом (АЛП УД), который проводится на реальном физическом оборудовании для условий эксперимента, индивидуально задаваемых самими обучающимися. Другие его названия, часто используемые в литературе — лаборатория удаленного доступа (ЛУД), система автоматизированного лабораторного практикума, Интернет-лаборатория. Важно отметить, использование ЛУД предполагается не только в рамках дистанционного и открытого образования, но и при использовании традиционных очных технологий проведения учебного процесса.

Указанное обстоятельство связано также и с тем, что выделяемые в 80-90х годах 20-го столетия для развития материально-технической базы вузов средства оказались явно недостаточными не только для оснащения лабораторий современными приборами и оборудованием, но и для поддержания в рабочем состоянии тех стендов, которые уже имелись для обеспечения учебного процесса в высших учебных заведениях. Поэтому задача создания и последующего коллективного использования ЛУД с целью существенного повышения уровня практической подготовки студентов является весьма актуальной для большинства вузов РК. В связи с постоянно расширяющимся использованием глобальной сети Интернет практически для любых учебных заведений открываются возможности доступа не только к лабораторным установкам и новейшим методикам ведущих университетов РК, но и к уникальным стендам академических и отраслевых научных организаций, что позволяет включить их в активное проведение учебного процесса [3].

Также наряду с традиционными формами лабораторных практикумов в перспективе возможно использование сетевого доступа к учебным стендам других университетов и, наоборот, для проведения экспериментов.

Удаленный компьютерный доступ — такой режим функционирования системы автоматизированного лабораторного практикума, при котором работа с физическим объектом осуществляется с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта.

ЛУД дают возможность использовать технологии удаленного доступа к уникальным научно-учебным стендам, расположенным на значительном расстоянии от учебных классов, в том числе оборудование, непосредственный контакт с которым является небезопасным, для проведения лабораторных практикумов и учебно-исследовательской работы по общеинженерным и специальным дисциплинам.

Целью данной работы является разработка программных средств, обеспечивающих дистанционное управление экспериментом на учебно научном оборудовании фотоэлектрической станции в учебно-научной лаборатории АУЭС «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» с применением технологий National Instruments. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

— изучить лабораторную установку «Фотоэлектрическая станция»;

разработать систему управления экспериментом ЛУД ФЭС АУЭС, в рамках этой задачи:

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

изучить вопросы технологии удаленного доступа;

провести аналитический обзор существующих ЛУД;

исследовать технические средства сетевого управления оборудованием ЛУД;

исследовать программные средства сетевого управления оборудованием ЛУД;

разработать программное обеспечение ЛУД ФЭС АУЭС в среде графического программирования LabVIEW с применением WEB-технологий.

ГЛАВА 1. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА «ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ»
1.1 Фотоэлектрическая станция (ФЭС)

В настоящее время фотоэлектрические станции (ФЭС) имеют большое применение для выработки электроэнергии. В больших объемах выпускаются фотоэлектрические станции различной установленной мощности, для работы автономно и в энергосистемах. Совершенствованием систем преобразования солнечной энергии в электрическую успешно занимаются в странах Европы, Америки, в Китае, Индии. В мире параллельно с разработкой новых фотопанелей идет и разработка новых схем и блоков управления по автоматическому управлению локальной энергосистемой, включающей фотоэлектрическую панель, контроллер, аккумуляторную батарею, инвертор.

В Республике Казахстан имеются коллективы, занимающиеся разработкой фотоэлектрических систем и входящего в их состав электрооборудования, однако работы не доведены до публикуемых результатов, поэтому сведений о показателях работоспособности этих систем мы не имеем.

1.1.1 Фотопанели

Солнечные фотопанели являются вполне реальной технически и экономически выгодной альтернативой ископаемому топливу в ряде применений. Солнечный элемент (фотопанель) может напрямую превращать солнечное излучение в электричество без применения каких-либо движущихся механизмов. Благодаря этому, срок службы солнечных генераторов довольно продолжителен. Фотоэлектрические системы хорошо зарекомендовали себя с самого начала промышленного применения фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы служат основным источником питания для спутников на околоземной орбите с 1960-х годов. В отдаленных районах фотоэлементы обслуживают автономные энергоустановки с 1970-х.

В 1980-х годах производители серийных потребительских товаров начали встраивать фотоэлементы во многие устройства: от часов и калькуляторов до музыкальной аппаратуры.

Модули солнечной батареи наземного применения, как правило, конструируются для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12В. При этом последовательно соединяются 36 солнечных элементов, и далее собираются в модуль. Полученный пакет, как правило, обрамляют в алюминиевую раму, облегчающую крепление к несущей (опорной) конструкции. Мощность модулей солнечной батареи может достигать 10-300Вт. Электрические параметры таких модулей отражаются в вольтамперной характеристике, определенной при стандартных условиях (т.е. когда мощность солнечной радиации равняется 1000 Вт/м2, температура элементов — 25°С и солнечный спектр — на широте 45°) (рисунок 1.1). Точка пересечения кривой с осью напряжения называется напряжением холостого хода Vх.х., а с осью тока — током короткого замыкания Iк.з. На этом же графике приведена кривая мощности, получаемой от солнечных элементов в зависимости от нагрузки. Номинальная мощность модуля определяется как наибольшая мощность при стандартных условиях. Значение напряжения, соответствующее максимальной мощности именуется рабочим напряжением Vр, а соответствующий ток — рабочим током Iр. Значение рабочего напряжения для модуля, состоящего из 36 элементов примерно равно 16-17В (0,45-0,47В/элемент) при 25°С. Такой запас по напряжению нужен для того, чтобы компенсировать уменьшение рабочего напряжения при разогреве модуля солнечным излучением. Температурный коэффициент напряжения холостого хода для кремния составляет — минус 0,4%/градус. Температурный коэффициент тока — плюс 0,07 %/градус. Напряжение холостого хода солнечного модуля мало меняется при изменении освещенности, в то время как ток короткого замыкания прямо пропорционален. КПД солнечного модуля определяется как отношение максимальной мощности модуля к общей мощности излучения, падающей на его поверхность при стандартных условиях, и составляет 15-40%.

С целью получения требуемой мощности и рабочего напряжения модули соединяют последовательно или параллельно. Так получают солнечную батарею[3]. Мощность солнечной батареи всегда ниже, чем сумма мощностей модулей — из-за потерь, обусловленных различием в характеристиках однотипных модулей (потерь на рассогласование). Чем тщательнее подобраны модули в батарее (то есть, чем меньше различие в характеристиках модулей), тем ниже потери на рассогласование. К примеру, при последовательном соединении десяти модулей с разбросом характеристик 10% потери составляют примерно 6%, а при разбросе 5% — снижаются до 2%.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

В случаи затенения одного модуля, или части элементов в модуле, в солнечной батарее при последовательном соединении появляется «эффект горячего пятна» — затененный модуль (или элемент) начинает рассеивать всю производимую освещенными модулями (или элементами) мощность, стремительно нагревается и выходит из строя. Для устранения этого эффекта параллельно с каждым модулем (или его частью) устанавливают шунтирующий диод. Диод нужен при последовательном соединении более двух модулей. К каждой линейке (последовательно соединенных модулей) также подключается блокирующий диод для выравнивания напряжений линеек. Все эти диоды, как правило, размещаются в соединительной коробке самого модуля.

Вольтамперная кривая солнечной батареи имеет тот же вид, что и единичного модуля. Рабочая точка батареи, подключенной к нагрузке, не всегда совпадает с точкой максимальной мощности (тем более, что положение последней зависит от условий освещенности и температуры окружающей среды). Подключение таких нагрузок, как, например, электродвигатель, может сдвинуть рабочую точку системы в область минимальной или даже нулевой мощности (и двигатель просто не запустится). Вследствие этого следующий важный компонент солнечной батареи — преобразователи напряжения, способные согласовывать солнечную батарею с нагрузкой.

1.1.2 Аккумуляторные батареи

Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии. Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими основными параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. А его состояние оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации «у разбитого корыта». По электрохимической системе в настоящее время для питания устройств и оборудования наиболее широко распространены свинцово-кислотные SLA аккумуляторы, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) и литий — ионные аккумуляторы (Li-ion) и литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы.

В качестве компонента солнечной энергетической установки, аккумулятор выполняет три задачи:

. Покрывает пиковую нагрузку, которую не могут покрыть сами фотоэлектрические модули (резервный     запас).

. Дает энергию в ночное время (кратковременное хранение).

. Компенсирует периоды плохой погоды или слишком высокого энергопотребления (среднесрочное хранение).

Емкость аккумулятора указывается в ампер-часах. К примеру, аккумулятор на 100 А*ч и 12 В может сохранять 1200 Вт*ч (12 В х 100 А*ч). Однако емкость зависит от продолжительности процесса зарядки или разрядки. Период подзарядки указывают как индекс емкости С, например, «С 100» для 100 часов. Отметим, что производители могут изготавливать аккумуляторы для разных базовых периодов. При хранении энергии в аккумуляторе определенное ее количество в процессе хранения теряется. Эффективность автомобильных батарей составляет около 75%, тогда как солнечные аккумуляторы имеют несколько лучшие показатели.

Для переносных и, периодически, демонтируемых ФЭС важным параметром оказывается компактность и герметичность. Этому требованию удовлетворяют АКБ, выполненные по технологии AGV (гелеобразный электролит, абсорбированный в пористый наполнитель). Они характеризуются отсутствием необходимости обслуживания на протяжении всего срока службы, отсутствием газовыделения, способностью работать в любом положении относительно горизонтального. Правильные заряд и разряд АКБ является одним из наиболее важных условий, позволяющих обеспечить длительный срок службы АКБ. Чрезмерный заряд не только уменьшает количество электролита, но может вывести аккумуляторную батарею из строя.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Между количеством запасенного в АКБ заряда и напряжением на ней существует надежно установленное соотношение (при температуре 20оС):

При изменении температуры электролита напряжение, характеризирующее полный заряд, изменяется на 0,03 В/градус (таблица 1.1).

Таблица 1.1 — Изменение полного заряда АКБ в зависимости от температуры

 

Для продления срока службы следует не допускать и глубокого разряда. Разряды АКБ выше уровня 70% резко снижают количество циклов заряда-разряда. Несоблюдение этого условия приводит к необходимости более частой замены АКБ, что удорожает систему.

Аккумуляторы являются химическими источниками электрической энергии многоразового действия. Они состоят из двух электродов (положительного и отрицательного), электролита и корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы.

Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные аккумуляторы соединяются между собой последовательно или в батареи. Существует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24, 48, 120 В. В солнечных системах до 1Квт используется напряжение 12 или 24В, до 5 кВт 48 или 120В, свыше 5 кВт — более 120В.

Под отдаваемой емкостью следует понимать максимальное количество электричества в кулонах (ампер часах), которое аккумулятор отдает при разряде до выбранного конечного напряжения. В условном обозначении типа аккумулятора приводится номинальная емкость, т.е. емкость при нормальных условиях разряда (при разряде номинальным током и, обычно, при температуре 20°С).

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Для облегчения выбора соответствующего потребителю энергии аккумулятора сравним некоторые характеристики в таблице 1.2[4].

Таблица 1.2 — Зависимость удельной энергии от температуры окружающей среды и стоимость энергии

Весовая удельная энергия серебряно-цинковых аккумуляторов в значительно большей степени зависит от температуры. Примерно так же зависит от температуры объемная удельная энергия аккумуляторов.

Очень важной характеристикой аккумуляторов является ориентировочная относительная стоимость 1 Вт*ч энергии, полученной от различных типов аккумуляторов одинаковой емкости. Дороже всего обходится энергия, получаемая от серебряно-цинковых и кадмиевых аккумуляторов, и дешевле от свинцово-кислотных, принятых в данном случае за единицу.

В большинстве фотоэлектрических систем применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Нужно сразу подчеркнуть, что аккумуляторы, специально предназначенные для солнечных батарей (и других подобных систем), существенно отличаются от стартерных автомобильных аккумуляторов, пусть даже имеющих в основе туже технологию.

Известно, что аккумулятор состоит из положительного и отрицательного электродов, раствора серной кислоты (27…39%-ный раствор) и сепаратора, разделяющего положительные и отрицательные пластины.

Применяются два типа электродов: поверхностные и пастированные. Поверхностный электрод состоит из свинцовой пластины, на поверхности которой электрохимическим способом формируется слой активной массы. Пастированные электроды подразделяются на решетчатые, коробчатые и панцирные. В решетчатых электродах активная масса удерживается в решетке из свинцово-сурьмяного сплава толщиной 1…4мм. В коробчатых пластинах решетки с активной массой закрываются с двух сторон перфорированными свинцовыми листами.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Панцирные пластины состоят из свинцово-сурьмяных штырей, которые помещаются внутри пластмассовых перфорированных трубок, заполненных активированной массой. Для отрицательных электродов используются намазные и коробчатые пластины, для положительных — поверхностные, намазные и панцирные. В качестве сепараторов применяют микропористые пластины из вулканизированного каучука (мипор), поливинилхлорида (мипласт) и стекловолокна.

Свинцовые аккумуляторы обычно помещают в моноблок из эбонита, термопласта, полипропилена, полистирола, полиэтилена, асфальтопековой композиции, керамики или стекла. Аккумуляторы емкостью до 200А*ч обычно соединяют последовательно по 3 или 6 штук для получения напряжения 6 или 12В и помещают в единый моноблок. Аккумуляторы большей емкости соединяют при установке до получения необходимого напряжения.

Главными условиями по выбору аккумуляторов являются:

• стойкость к циклическому режиму работы;

• способность переносить без последствий глубокий разряд;

• низкий саморазряд аккумулятора;

• некритичность к нарушению условий зарядки и разрядки;

• долговечность;

• простота в обслуживании;

• компактность и герметичность (важный критерий для переносных или периодически демонтируемых солнечных батарей).

Этим требованиям в полной мере удовлетворяют аккумуляторы, изготовленные по технологиям «dryfit» и AGM (адсорбированный электролит) или рекомбинационной технологии. Они характеризуются отсутствием эксплуатационных затрат и перекрывают диапазон емкостей 1-12000 А•ч, что позволяет удовлетворять требованиям всех потребителей. Эти аккумуляторы отличаются пониженным газовыделением и рекомбинацией кислорода. Вследствие этого вода электролита не электролизуется и не испаряется, и такие аккумуляторы не требуют доливки электролита. К примеру, аккумуляторы одной из фирм с трубчатыми положительными пластинами, имеют следующие характеристики:

• большой срок службы -15 лет;

• стойкость к циклическому режиму — более 1200 циклов;

• отсутствие необходимости обслуживания в течение всего срока службы;

• минимальное газовыделение (благодаря применению сплава без сурьмы и использованию технологии внутренней рекомбинации газа);

• саморазряд — примерно 3% в месяц.

Вследствие высокой стоимости таких аккумуляторов, появляется желание использовать обычные стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (автомобильный аккумулятор). Срок службы таких аккумуляторов в составе солнечной батареи — не более 3-5 лет. Вследствие этого за срок использования солнечной батареи (15-20 лет и более) необходимо будет менять аккумуляторы (к этому добавятся затраты на обслуживание аккумуляторов и оборудование помещений).

С целью получения требуемого рабочего напряжения аккумуляторы или аккумуляторные батареи соединяют последовательно. При этом следуют определенным правилам:

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

• используют аккумуляторы только одного типа, произведенные одним изготовителем;

• эксплуатируют все аккумуляторы одновременно, не делая отводов от отдельных аккумуляторов составляющих аккумуляторную батарею;

• не объединяют аккумуляторы с разницей в дате выпуска более чем на месяц в одну аккумуляторную батарею;

• обеспечивают разницу температур отдельных аккумуляторов не более 3°С.

Ради продления срока службы аккумуляторов при циклическом режиме работы в солнечных батареях важно не допускать глубокого разряда. Уровень разряда характеризуется глубиной разряда, которая выражается в процентах от номинальной емкости аккумулятора. На рисунке 1.5 изображена зависимость емкости аккумулятора (в процентах от номинальной) от количества отработанных циклов при различной глубине разряда (аккумуляторы FIAMM GS). Таким образом, эксплуатация аккумуляторов при глубоком разряде ведет к их более частой замене и, соответственно, к удорожанию системы. Глубину разряда аккумуляторов солнечных батарей стараются ограничить на уровне 30-40%, что достигается отключением нагрузки (или снижением мощности) либо использованием аккумуляторов большей емкости.

Вследствие этого, для управления процессом зарядки и выбора оптимального режима, в состав солнечной электростанции обязательно включают контроллеры зарядки-разрядки аккумуляторной батареи.

1.1.3 Инверторы

Солнечный генератор (каким бы сложным и большим он не был) может вырабатывать лишь постоянный ток. К счастью, имеется много потребителей, использующих именно постоянный ток (зарядка аккумуляторов, освещение, радиоаппаратура и т.д.), но потребителей переменного напряжения 220В ни меньше. Для преобразования постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный синусоидальной формы, нужен инвертор.

Инверторы — полупроводниковые приборы. Они могут быть поделены на два типа в соответствии с типом фотоэлектрических систем:

·        инверторы для автономных систем солнечных батарей;

·        инверторы для сетевого использования.

Выходной каскад у обоих типов во многом похож, а основное отличие в схеме управления. Первый тип имеет генератор частоты, а второй должен работать синхронно с промышленной сетью (и в качестве генератора частоты использует саму сеть).

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Для всех типов ключевой параметр — КПД (который должен быть более 90%). Выходное напряжение автономных инверторов как правило составляет 220В (50/60 Гц), а в инверторах мощностью 10-100кВт можно получать трехфазное напряжение 380В. Все автономные инверторы трансформируют постоянный ток аккумуляторных батарей. Вследствие этого входное напряжение выбирается из ряда 12, 24, 48 и 120В. Чем больше входное напряжение, тем проще инвертор и тем выше его КПД. При больших напряжениях существенно меньше потери на передачу энергии от солнечного генератора к аккумуляторной батарее, регулятору зарядки и инвертору, однако при этом усложняется конструкция солнечной электростанции и ее эксплуатация при опасных напряжениях (выше 40 В). К форме выходного сигнала автономных инверторов предъявляются менее жесткие требования. В ряде случаев (если позволяет нагрузка) возможно использование инверторов с трапециевидным выходным сигналом. Такие инверторы стоят в 2-3 раза дешевле инверторов с синусоидальным выходным сигналом. Важный параметр автономных инверторов — зависимость КПД от мощности подключенной нагрузки. КПД не должен значительно снижаться при подключении нагрузки в десять раз меньшей (по потребляемой мощности), чем номинальная мощность инвертора. Вместе с тем инвертор должен выдерживать перегрузки в выходных цепях (при подключении электродвигателей и прочих динамичных нагрузок). Таким образом, к автономному инвертору предъявляются следующие требования:

·        способность переносить без последствий перегрузки (как кратковременные, так и длительные);

·        маленькие потери при малых нагрузках и на холостом ходу;

·        стабилизация выходного напряжения;

·        низкий коэффициент гармоник;

·        высокий КПД;

·        отсутствие помех на радиочастотах.

Иностранные фирмы предлагают широкий ассортимент инверторов, специально разработанных для солнечных батарей. Такие инверторы уже имеют блок регулятора отбора максимальной мощности, блок регулятора заряда, а также дополнительный вход подключения дизель — генератора (для экстренной подзарядки аккумуляторной батареи).

К выходному сигналу сетевых инверторов предъявляются наиболее жесткие требования. Для понижения потерь на преобразование такие инверторы работают при высоких входных напряжениях. Поскольку их входные цепи запитываются напрямую от солнечной батареи, инверторы имеют регулятор отбора максимальной мощности (встроенный в инвертор). Сетевые инверторы имеют также блок контроля мощности солнечной батареи (и включаются автоматически, как только мощность солнечной батареи становится достаточной для формирования переменного сигнала).

1.1.4 Контроллер и программное обеспечение

Контроллер компании National Instruments (NI) Compact Field Point (cFP-2020) представляет собой программируемый контроллер автоматизации (РАС), разработанный для решения задач автономного промышленного управления, сбора данных и их передачи по сети. Данная система обладает надежностью и возможностями, присущими ПЛК, дополненными функциональностью, гибкостью настройки и простотой программирования, свойственными обычным персональным компьютерам.

Благодаря LabVIEW Real-Time, cFP-2020 нашли применение в приложениях, требующих промышленного уровня надежности и комбинации аналогового и цифрового управления, например регистраторы, аналоговые регуляторы, взаимодействие с внешними последовательными устройствами, анализ в реальном времени, статистическое управление процессами и моделирование. Подобные системы «жесткого» реального времени распространены в нефтегазовой, полупроводниковой, целлюлозно-бумажной промышленностях, в водном хозяйстве и промышленном производстве.

Обмен данных между компьютером и целевой платформой происходит посредством сетевого протокола Ethernet.FieldPoint состоит из самого контроллера cFP-2020 (левый крайний) и модулей, расположенные на одной шасси.

— Модуль PWM-520 — (Pulse Width Modulation Output Module) широтно-импульсный модуль, используется для управления двигателями гелионавигационной установки [4].

— Модуль TC-120 — (Thermocouple Input Module (TC, mV)) Температурный модуль, для получения сигналов с термопар.

1.2 Описание лабораторной установки «Фотоэлектрическая станция» АУЭС
1.2.1 Структурная схема ФЭС

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Разработанная установка для экспериментальных исследований параметров ФЭС включает в себя солнечную батарею, аккумулятор, инвертор, систему сбора данных (Compact Field Point), гелиостат и компьютер.

На основе приведенного выше описания лабораторной установки ФЭС была разработана структурная схема ФЭС

Рассматриваемая в данной работе лаборатория «ФЭС» имеет 2 фотоэлектрической панели мощностью до 100 Вт (Ф), гелионавигационная установка (Г), контроллер FieldPoint (К), инвертор (И), три аккумулятора 12В и емкостью 150А*ч, система управления и сбора информации — персональный компьютер (БУ).

В данной лаборатории используется Compact Field Point 2020 c Flash модулем памяти, для ведения наблюдений и записи этих наблюдений в не зависимости от того включен ли компьютер или нет, так как данная модель контроллера позволяет вести запись на сменный носитель.

В установке ФЭС используется три автомобильных аккумулятора, 12В емкостью 150А*ч, так как они способны выдерживать высокую пиковую нагрузку в отличие от солнечных аккумуляторов.

В рассматриваемой лабораторной установке используется инвертор синусоидального тока мощностью 300Вт (рисунок 1.6). Так как инверторы прямоугольной формы не предназначены для всех видов электрооборудования.

На лицевой панели установлены ручки регуляторов тока ФЭС, аккумулятора и нагрузки (электрическая лампа накаливания). Справа на стенде закреплен Compact Field Point — система сбора данных (рисунок 1.7).

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Данная ФЭС разработана для лабораторных испытаний, а также для проведения лабораторных работ по возобновляемым источникам энергии. Принцип работы ФЭС: на крыше здания АУЭС установлено две солнечные батареи на общей турели, передающие управляющие сигналы в контроллер. На компьютере данные сигналы проходят обработку и масштабирование, после чего выводятся на операторский пункт. Также на стенде есть регуляторы сопротивления для солнечной батареи, аккумуляторов и нагрузки. С помощью данных регуляторов появляется возможность управления нагрузкой солнечных панелей для построения вольтамперной характеристики.

Данная программа собирает данные с объектов исследования (ФЭС), производит масштабирование сигналов (по току), рассчитывает мощность каждого элемента стенда (ФЭС, аккумулятор, нагрузка), производит необходимые математические вычисления (накопление мощности) и сохраняет полученные вычисления параметров в файлы.

Программа выводит на виртуальные приборы значения напряжений, токов и мощностей всех элементов стенда (см. рисунок 1.11), что мы можем наблюдать на панели: желтый фон выделяет приборы, показывающие параметры солнечной батареи; зеленый фон — аккумуляторной станции; красный фон — нагрузки.

Рисунок 1.11 — Фронт панель интерфейса операторного пункта

Пример записи данных по мощности в текстовый файл представлен на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 — Пример записи данных по мощности

Записанные данные можно открыть с помощью Microsoft Excel. Перезапись данных в файл Excel реализуется средой LabVIEW. Пример перезаписи данных в файл Excel приведен на рисунке 1.13.

Рисунок 1.13 — Пример перезаписи данных в файл Excel

1.2.2 Гелионавигационная установка

Гелионавигационная установка (гелиостат) — устройство для поворота солнечных панелей к солнцу под определенным углом по тангажу и азимуту. Схема гелиостата представлена на рисунке 1.13. Обозначения на рисунке:

— опора;

— поворотная траверса;

— турель;

— корзина солнечной панели;

ИМ — 1 — исполнительный механизм поворотной траверсы;

ИМ — 2, ИМ — 3 — исполнительные механизмы поворота турелей (по горизонту);

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

ИМ — 4, ИМ — 5 — исполнительные механизмы поворота корзины (по тангажу).

ИМ — 1, ИМ — 2, ИМ — 3 поворачивают турели по азимуту.

Устройство состоит из пяти двигателей с несущей траверсой. Первый основной двигатель ИМ-1 осуществляет поворот всей траверсы по отношению к солнцу. Два двигателя ИМ-2 и ИМ-3 вращаются вокруг своей оси относительно траверсы, и служат для поворота солнечных панелей по азимуту. Азимут — это часовой угол в градусах. Каждый час изменяется на 15° от начала отсчета 12 часов дня. Так как движение солнца параболическое, то относительно 12ти часов углы будут равны, с различием в знаке, это отображено на схеме движения солнца (рисунок 1.15) [5]. На рисунке 1.15 приведен график движения солнца для 44° северной широты — для города Алматы. Так с пяти утра до 12 дня, каждый час соответствует отрицательному углу, а после 12 до семи вечера — положительному. В данной работе ведем отсчет от пяти утра до семи вечера, так как это является солнечным днем лета, т.е. в это время мы видим солнце

Рисунок 1.15 — График движения солнца для 44° северной широты

Зимой данное время сокращается на 2-3 часа, но так как зимнее время входит в диапазон летнего, то составляем расчеты по летнему времени.

Двигатели ИМ-4 и ИМ-5 установлены на двух азимутальных двигателях, и вращаясь на них, служат для поворота солнечных панелей по тангажу. Так как наивысшая высота солнца над горизонтом в широте города Алматы не превышает 70°, то максимальный угол поворота по тангажу принят за 90°. В нашем случае при помощи гелиостата мы сможем менять угол наклона солнечных панелей и вычислить наилучший угол к солнцу, при котором повысится КПД.

ИМ — 1, ИМ — 2 и ИМ — 3 двигаются по представленной на рисунке 1.16 схеме. Каждый исполнительный механизм может не зависимо друг от друга, в зависимости от выбранного режима управления, двигаться в радиусе от -120° с утра до обеда, так как солнце поднимается с северо-востока, то начальный угол поворота задан на северо-востоке.

Рисунок 1.16 — Схема поворота траверсы и азимутальных двигателей

Рисунок 1.17 — Схема поворота тангажных двигателей

Конечный угол +120° задан на северо-западе. Таким образом, исполнительные механизмы должны повернуть траверсу и турели в течение дня от северо-востока утром до северо-запада вечером. ИМ — 4 и ИМ — 5 двигаются по представленной схеме на рисунке 1.17. Движение данных исполнительных механизмов осуществляется ограничено от +90° до -90°, так как данные двигатели поворачивают солнечные панели к солнцу под нужным углом [6]. Так как максимальная высота в широтах г. Алматы примерно 70°, то именно по этой причине действует ограничение двигателей на поворот ±90° к солнцу.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

1.2.2.1 Функциональная схема автоматизации системы автоматического регулирования гелионавигационной установкой

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации (в том числе телемеханики и вычислительной техники).

В работе [14] разработана функциональная схема автоматизации системы регулирования исполнительным механизмом — двигателем (рисунок 1.19). Выходной величиной объекта регулирования является положение ротора двигателя.

По приведенной схеме управление положением ротора двигателя происходит по следующему контуру: от элемента PNT — датчика указателя положения (ДУП), установленного внутри двигателя, передается сигнал на модуль AI-110 контроллера cFP-2020, где происходит аналоговое преобразование значения ДУП (мА) в проценты. Положение отображается, регистрируется в интерфейсе пользователя TIRQ. После преобразования осуществляется автоматическое регулирование положения (на контроллере) AI. Контроллер вырабатывает сигнал воздействия согласно заданию на положение HD (1-2) с интерфейса пользователя и после дискретного преобразования NS попадает на исполнительный механизм — двигатель [7].

Рисунок 1.19 — Функциональная схема автоматизации системы регулирования гелионавигационной установкой

1.2.2.2 Режимы управления гелионавигационной установки ФЭС АУЭС

Гелионавигационная установка согласно методике проведения экспериментальных исследований ФЭС должна обеспечить несколько режимов работы, связанных с различными положениями турелей относительно друг — друга, а также относительно Земли. Ниже приведены интерфейсы программ управления гелиостатом в следующих режимах [14]:

.        Ручной режим управления турелями гелионавигационной установки: управление углами турелей ФЭС осуществляется оператором с лицевой панели программы с помощью нажатия клавиш «Б» — больше и «М» — меньше. Значения заданных углов отображается в соответствующих окнах индикаторов. На стрелочных индикаторах отображаются углы поворота двигателей (красные стрелки) и углы, рассчитанные подпрограммой «Углы амплитуд» (синие стрелки).

.        Управление с задающего устройства ЗУ-50: управление углами турелей ФЭС осуществляется оператором с лицевой панели задающего устройства ЗУ-50 поворотом тумблеров.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Данный режим возможен только в лаборатории, так как управление производится со стенда.

На стрелочных индикаторах отображаются углы поворота двигателей (красные стрелки) и углы, рассчитанные подпрограммой «Углы амплитуд» (синие стрелки).

.        Автоматический режим управления турелями гелионавигационной установки: управление углами турелей ФЭС осуществляется автоматически программой по отношению к системному времени.

.        Режим DIV — режим постоянной разницы между углами турелей: управление углами турелей ФЭС осуществляется в автоматическом режиме, причем выставляются разницы между тангажными и азимутальными углами турелей, разницы углов по тангажу и азимуту задаются с лицевой панели программы.

.        Режим HARD — жесткий режим: неподвижное положение турелей относительно Земли в течение всего дня. Значения углов по тангажу и азимуту задаются с задающего устройства ЗУ-50 и фиксируются с лицевой панели программы.

.        Режим SF (SunFlower) — режим «Подсолнух»: свободное движение 1-ой турели и автоматическое движение относительно солнца 2-ой турели. Значения углов по тангажу и азимуту для 1-ой турели задаются с задающего устройства ЗУ-50.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОМ НА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ АУЭС В РЕЖИМЕ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА

Лаборатория удаленного доступа — комплекс технических, программных и методических средств, обеспечивающих автоматизированное проведение лабораторных и экспериментальных исследований непосредственно на физических объектах и (или) математических моделях с использованием удаленного компьютерного доступа.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Удаленный компьютерный доступ — режим функционирования ЛУД, при котором управление физическим объектом осуществляется с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта.

Таким образом, для создания ЛУД требуются, во-первых, применение специальных технических средств, как для автоматизации экспериментального стенда, так и для связи управляющего компьютера с удаленным пользователем, проводящим эксперимент в режиме сетевого управления, во-вторых, разработка прикладного программного обеспечения (ПО) или использование в отдельных случаях специализированных пакетов программ и, в-третьих, методическая поддержка лабораторных учебно-научных экспериментов

2.1 Обзор лабораторий удаленного доступа (ЛУД)

Одной из важнейших составляющих подготовки студентов в университетах естественнонаучного и технического профиля, способствующих выработке у обучаемых практических навыков, является лабораторный практикум, проводимый в соответствии с учебным планом как по общим, так и по специальным дисциплинам.

Исходя из того, что лабораторные установки, особенно дорогостоящие, располагаются в главном корпусе вуза, то подход к проведению лабораторных работ с удаленным компьютерным доступом дает возможность использования этих же установок и многочисленным филиалам вуза. Кроме того, этот способ способствует приобщению студентов к новым компьютерным технологиям, при этом сама лабораторная работа выполняется на реальной установке. В этом случае подсистема телекоммуникаций размещается на Web-сервере и работа с удаленным пользователем осуществляется в сети Internet/Intranet по протоколу TCP/IP. Web-сервер связан с управляющим компьютером локальной сетью, а обмен здесь осуществляется с использованием другого протокола. Все операции обмена со стендом происходят через специальную резидентную программу. При случайном разрыве связи удаленного клиента с сервером управляющий компьютер продолжает выполнение эксперимента по условиям, заданным пользователем, и режим работы стенда не нарушается

Задача создания и последующего коллективного использования практикума ЛУД является весьма актуальной также при разработке концепции исследовательского университета и формировании его информационного пространства. Целевое использование ресурсов глобальной сети Интернет существенно расширяет кругозор и исследовательские навыки специалистов в процессе обучения. При подготовке специалистов для ключевых наукоемких отраслей последнее обстоятельство является особенно важным, т.к. крупные уникальные установки требуют весьма больших капиталовложений и создаются только в единичных экземплярах.

Проведем классификацию лабораторного практикума технического вуза, подразделив его на традиционные лабораторные работы, виртуальные и лабораторные работы с удаленным доступом. Традиционные лабораторные работы представляют собой практическое занятие, проводимое в реальных условиях с функционирующей лабораторной установкой. Виртуальные лабораторные работы, иначе тренажеры, представляют собой имитационную компьютерную модель реальной лабораторной установки, заменяющей натурный эксперимент. Лабораторные работы с удаленным компьютерным доступом к реальным объектам представляют собой такой режим функционирования системы автоматизированного лабораторного практикума, при котором работа с объектом осуществляется с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта. Анализ описанных выше типов лабораторных работ представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Анализ типов лабораторных работ

В целом ряде направлений науки и техники (физика частиц высоких энергий, ядерная техника, физика плазмы и др.) с учетом особых условий работы на уникальных стендах и наличием ряда опасных для человека факторов (высокие напряжения, СВЧ — и рентгеновское излучение, нейтронные потоки и т.п.) пультовая, оснащенная сложными дистанционными системами управления и диагностики, вынесена на достаточно большое расстояние от установки и отгорожена от нее различными защитными сооружениями. Методы измерения большинства параметров в таких системах являются бесконтактными.

В этих условиях сбор информации о протекающих процессах и управление таким сложным устройством производятся практически всегда дистанционно. Поэтому в подготовке специалистов для различных отраслей, и прежде всего, для энергетики, в учебно-исследовательском процессе должно большое внимание уделяться методам дистанционного управления экспериментом. Они, безусловно, должны применяться в сочетании с лабораторными и учебно-исследовательскими работами, проводимыми традиционным способом, но желательно, чтобы освоение новых информационных технологий в этом направлении не было какой-то кампанией, а шло целенаправленно, начиная с общих и общетехнических (или общефизических) дисциплин. Именно на это и направлено применение автоматизированного лабораторного практикума с удаленным доступом.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

.1.1 Автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа МГТУ им. Н. Э. Баумана

Создание ЛУД, позволяющих использовать через сеть Интернет использовать уникальные научно-учебные экспериментальные стенды МГТУ им. Н.Э. Баумана, проводилось, начиная с 2000г. На сайте #»551458.files/image008.gif»>

Рисунок 2.4 — Структура программного комплекса ДИОРАМА для поддержки удаленного доступа МГТУ им. Н.Э. Баумана

В 2005 г. по заданию Федерального агентства по образованию МГТУ им. Н.Э. Баумана и МЭИ (ТУ) создали специализированный сервер АЛП УД на котором размещены описания и демо-версии более чем 50 автоматизированных практикумов, созданных различными университетами РФ. Там же размещены и методические материалы, призванные помочь разработчикам и пользователям в применении сетевых практикумов удаленного доступа в учебном процессе.

Проведенный анализ разработанных АЛП УД обусловливает ряд весьма высоких требований к профессорско-преподавательскому и вспомогательному персоналу высших учебных заведений, где разрабатываются и будут внедряться автоматизированные практикумы с удаленным доступом.

Эксплуатация АЛП УД в системе ИНДУС студентами как МГТУ им. Баумана, так и других университетов, продемонстрировала в течение пяти лет заметный интерес студентов к данной форме проведения лабораторного практикума, индивидуализацию условий проводимого эксперимента и повышение его эффективности. Кроме того, ряд обучающихся принял активное участие и в разработке новых лабораторных практикумов с удаленным доступом.

Опыт работы студентов, преподавателей и научных работников технического университета на автоматизированных комплексах в режиме удаленного компьютерного доступа уверенно демонстрирует практическую пользу данной технологии для обеспечения эффективности учебного процесса и научных исследований.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

2.1.2 Сетевая лаборатория центров коллективного пользования с удаленным доступом Сибирского федерального округа

В рамках реализации проекта «Развитие системы центров коллективного пользования с удаленным доступом» вопрос о форме организации сетевого доступа к системе лабораторного практикума и его информационно-методической поддержки однозначно решился в виде Интернет-ресурса (портала). Такой портал (www.alpsib.ru) получил название «Сетевая лаборатория центров коллективного пользования с удаленным доступом Сибирского федерального округа». Опыт показал, что наиболее эффективной организацией контента лаборатории является обеспечение его доступности для всех пользователей с одновременным использованием авторизации для доступа к специализированным интерфейсам. Фактически это комплекс интерфейсов, интерактивных форм и инструментов управления учебным процессом, связанных между собой на основе системы управления базами данных посредством телекоммуникаций и позволяющий получить доступ к лабораторным практикумам по сети Internet/Intranet.

В ходе разработки сетевой лаборатории был реализован следующий перечень сервисов:

получение актуальной информации по вопросам работы системы лабораторных практикумов;

непосредственное выполнение доступных для каждого студента лабораторных работ;

получение общей информации о доступных для выполнения лабораторных работах в зависимости от выбранной специальности и дисциплины;

получение доступа к мультимедийным электронным образовательным ресурсам;

осуществление виртуального общения преподавателей, студентов и административного персонала;

организация централизованной технической и методической поддержки преподавателей, студентов и администраторов по вопросам работы лабораторного практикума.

Структура сетевой лаборатории в соответствии с проектируемыми возможностями по организации учебного процесса состоит из открытых интерфейсов (групп ресурсов), доступных для всех пользователей (посетителей), и закрытых интерфейсов (групп ресурсов), доступных только для авторизованных пользователей определенных категорий.

Основная сложность состоит в определении баланса между открытыми и закрытыми ресурсами. На выбор влияет ряд факторов: строгость регистрации участников и особенности организации образовательного процесса, организация учета Интернет — трафика, наличие и организация работы административного персонала, а также ряд других факторов.

Таблица 2.2 — Распределение основных ресурсов сетевой лаборатории

 

Представленное в таблице 2.2 распределение ресурсов созданной сетевой лаборатории, позволяет оперативно управлять учебным процессом, строго регламентировать возможности пользователей каждого учебного заведения, разграничить Интернет — трафик, административные и образовательные ресурсы, сделать их персонифицированными.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Формирование персонифицированных групп ресурсов сетевой лаборатории наложило определенные требования к выбору ее технологической платформы. Возникла необходимость обеспечить высокую функциональность и гибкость программных средств, а также простую модернизацию уже написанного программного кода. Было принято решение использовать платформу ASP.NET фирмы Microsoft, которая является единой платформой для разработки web-приложений и содержит службы, необходимые для построения web-приложений, отвечающие поставленным задачам. Технология ASP.NET упрощает техническую реализацию доступа к базам данных и содержит простую модель для написания логической структуры программы, запускаемой на уровне приложения. При создании сетевой лаборатории были использованы Web Forms и веб-службы XML, а также их комбинации. Каждая из форм или служб поддерживается одной и той же инфраструктурой, что позволяет использовать схемы проверки подлинности, кэшировать часто используемые данные или настраивать конфигурацию приложения.

Фактически, каждый зарегистрированный в сетевой лаборатории центр коллективного пользования получает возможность доступа к лабораторному практикуму в соответствии со своими направлениями подготовки специалистов и изучаемыми дисциплинами. Реализация сервисов сетевой лаборатории дает возможность организовать индивидуальную работу студентов, которая заключается в независимом выполнении лабораторных работ с удаленным доступом.

Открытая группа ресурсов сетевой лаборатории обеспечивает общее информационное сопровождение пользователей, находится в режиме «только для чтения» и, решает частные задачи: освещение наиболее значимых событий и изменений в работе сетевой лаборатории и системы лабораторных практикумов, публикация перечня доступных лабораторных работ, обеспечение обратной связи, организация расписания работы, а также авторизация пользователей.

Закрытая группа ресурсов сетевой лаборатории распределяется между следующими категориями пользователей: администратор центрального узла (ЦУ) аппаратно-программных комплексов с удаленным доступом, администратор центра коллективного пользования с удаленным доступом, преподаватель (тьютор), студент. Каждая категория пользователей получает доступ к персонифицированным управляемым укрупненным группам ресурсов в виде специализированных интерфейсов.

В сетевой лаборатории реализованы следующие специализированные интерфейсы (рисунок 2.7):

. Рабочий стол студента.

. Кабинет преподавателя.

. Интерфейс администратора ЦКП УД.

. Интерфейс администратора ЦУ АПК УД.

Авторизовавшись как «Студент», пользователь получает доступ к виртуальному рабочему столу студента. Основная работа студента в сетевой лаборатории заключается в изучении методических материалов и выполнении лабораторного практикума по своей специальности в составе учебной группы. Для всех лабораторных работ, размещенных в сетевой лаборатории, разработано методическое обеспечение в соответствии со следующей структурой: «Название лабораторной работы»; «Цель, задачи лабораторной работы»; «Краткие теоретические сведения»; «Описание аппаратно-программного комплекса»; «Задание на лабораторную работу»; «Требования к оформлению отчета»; «Контрольные вопросы»; «Ход выполнения работы»; «Список литературы и Internet-ресурсов». Все разделы структуры методического обеспечения каждой лабораторной работы представлены в сетевой лаборатории в виде гипертекстовых документов, адаптированных для использования внутри сетевого пространства.

Авторизовавшись как преподаватель, пользователь получает доступ к кабинету преподавателя. Кабинет преподавателя является специализированным интерфейсом, позволяющим осуществлять мониторинг и установку статуса выполнения лабораторных работ студентами в составе учебных групп с помощью электронного журнала. Электронный журнал в табличной форме содержит Ф. И. О. студентов, номер зачетной книжки в составе учебных групп. В этой же области приведены номера лабораторных работ и показан статус их выполнения.

Студент, выполнив лабораторную работу, оформляет отчет о проведенных измерениях и полученных результатах. Отчет рецензируется преподавателем и при достигнутых положительных результатах лабораторная работа переводится в статус зачтенной.

Авторизовавшись как «Администратор», пользователь получает доступ к специализированному интерфейсу администратора ЦКП УД. Интерфейс позволяет управлять списками преподавателей, студентов и учебных групп.

Администратор центрального узла АПК УД сетевой лаборатории имеет возможность управлять любыми модулями сетевой лаборатории для всей сети ЦКП.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Таким образом, в сетевой лаборатории реализованы полностью функциональные интерфейсы на современной технологической платформе, позволяющие обеспечить в полной мере организацию учебного процесса на базе центров коллективного пользования с удаленным доступом. В качестве основных направлений развития сетевой лаборатории является развитие в ней модуля электронного тестирования в сетевом режиме и блока моделирования, позволяющего сравнить работу реальных лабораторных макетов с их математическими моделями.

2.1.3 АЛП УД Российского университета дружбы народов
2.1.3.1 Назначение и состав автоматизированного лабораторного практикума удаленного доступа (АЛП УД)

Современная тенденция в сфере автоматизации и визуализации измерений заключается в использовании виртуальных измерительных технологий (виртуальных приборов — ВП) взамен традиционных, часто архаичных и малофункциональных приборов и систем. Структурной единицей АЛПУД, разрабатываемых в РУДН, является автоматизированный лабораторный стенд.

В состав автоматизированного лабораторного стенда входят исследуемый объект, устройства ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов, подключенные к персональному компьютеру, программное обеспечение, задающее алгоритм работы ВП и его пользовательский интерфейс (лицевая панель ВП). При таком подходе технические характеристики измерительного оборудования определяются многофункциональными устройствами ввода/вывода, а функциональные и пользовательские особенности могут быть настроены программно в зависимости от конкретной задачи, поставленной в работе. Таким образом, реализуется принцип открытой архитектуры, позволяющий расширять функциональные возможности создаваемых приложений не разрушая, а лишь надстраивая их. Кроме того, использование виртуальных измерительных технологий (ВИТ) позволяет повысить степень автоматизации и гибкость измерительной системы, а также организовать дистанционный доступ к измерительным ресурсам через современные телекоммуникационные сети.

При разработке и построении АЛП УД на основе ВИТ выбор устройств ввода/вывода осуществляется с учетом следующих факторов:

)        функциональное назначение устройства (тип подключаемых источников сигналов; измерение аналоговых сигналов; генерация аналоговых сигналов; ввод/вывод дискретных сигналов и т.д.);

2)   технические характеристики (количество каналов; максимальная частота дискретизации и обновления; разрядность АЦП и ЦАП и т.д.);

3)      функциональные возможности (возможность одновременного ввода/вывода данных, возможность синхронизации измерительных процессов по сигналам внешних устройств и т.д.);

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

)        совместимость с существующими средами программирования;

)        фирма производитель (стоимость; сроки поставок; гарантия; техническая поддержка и т.д.).

При создании систем дистанционного управления (СДУ), как правило, решаются следующие основные задачи:

·    автоматизация и проведение измерений на локальном уровне;

·        первичная математическая обработка измерительной информации средствами автоматизированного стенда;

·        создание архива измеренных данных и организация работы с базами данных;

·        создание гибкого, эргономичного и интуитивно понятного интерфейса пользователя;

·        организация передачи данных по телекоммуникационным сетям (запросов на измерения, ответов на эти запросы и результатов измерений в виде лабораторных отчетов).

В качестве средства для разработки ПО в РУДН была выбрана среда LabVIEW, являющаяся де-факто международным стандартом при создании систем автоматизации измерений. Предпочтение при выборе фирмы-производителя было отдано National Instruments в силу функциональных возможностей и надежности измерительного оборудования, а также вследствие его гармоничной интеграции с другими программными платформами.

2.1.4 Всемирная студенческая лаборатория WWSL — World Wide Student Laboratory

Рассмотренные схема проведения АЛП УД и типовая методика относятся к практикумам, разработанным в образовательных учреждениях Российской Федерации. Однако можно представить себе и значительно более глобальное обобщение автоматизированных лабораторных ресурсов при международной кооперации в этой области. Идея Всемирной студенческой лаборатории (WWSL — World Wide Student Laboratory) была впервые предложена А.А. Ародзеро. Она в большей мере ориентирована на открытое образование, хотя может использоваться для расширения учебно-научных экспериментальных ресурсов и при традиционных технологиях обучения. Главные цели WWSL сформулированы следующим образом: увеличить эффективность практической подготовки студентов на современной базе экспериментальных исследований, стимулировать интерес студентов к науке и обеспечить расширение лабораторных ресурсов преподавателям.

На начальном этапе World Wide Web (WWW — всемирная паутина) прежде всего, использовалась в образовательных целях тремя основными способами:

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

для обеспечения студентов более широким доступом к информации;

как инструмент связи при традиционных формах образования, с целью роста эффективности взаимодействия между преподавателями и студентами;

как «виртуальная классная комната», «виртуальная лаборатория», как обобщенный интерфейс для обучения на расстоянии.

В основу проекта WWSL положены новые образовательные технологии, который дополняют традиционные методы и поднимают стандарт учебного экспериментального исследования на качественно новый уровень. Эти технологии существенно расширяют пределы лабораторной техники, доступной для практической подготовки студентов во всем мире. WWSL — это динамичное международное сотрудничество, основанное на совместном использовании через сеть Интернет экспериментальных ресурсов университетов, учреждений, исследовательских центров и компаний.

В соответствии с концепцией WWSL можно отметить следующие основные преимущества такого подхода:

возможность исследования явлений, ненаблюдаемых в традиционных условиях лаборатории. В качестве примеров можно привести исследования, которые требует проведения одновременных опытов в различных географических точках мира, в различных окружающих средах, в течение длительных интервалов времени и т.д.;

в результате обобщения экспериментальных данных, полученных на целом ряде стендов, возможно, изучить «тонкие» процессы и/или процессы, которые требуют очень большого объема данных;

появляется возможность управлять экспериментальными проектами параллельно с математическим моделированием, что способствует более глобальному пониманию явлений;

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

любой студент, имеющий доступ к Интернету, независимо от местоположения может участвовать в WWSL, что делает WWSL совершенным образовательным инструментом на любом расстоянии;

студенты имеют круглосуточный доступ к экспериментальным установкам (24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году) и возможность работать на них в соответствии с собственным графиком;

преподаватели имеют возможность использовать данные экспериментов, проводимых в режиме on-line, для чтения лекций;

используя WWSL, студенты могут иметь доступ к данным «профессиональных» научных экспериментов, а преподаватели могут использовать эти данные для учебного процесса;

отдельные студенческие проекты могут быть объединены в виде заключительного доклада по исследовательским работам — участие в создании такого доклада научит студентов этике совместных исследований, повысит мотивацию и значимость их работ;

разработка и реализация новых WWSL-блоков программного обеспечения может хорошо быть хорошим стимулом для студентов при изучении информатики;

элементы WWSL могут быть доступны не только студентам университетов, но также и обучающимся в колледжах и средних школах.

Для реализации проекта WWSL в США организована компания DiscoverLab Corporation, президентом которой является А.А. Ародзеро. Результатом первой ее разработки явилось «объединение» через сеть Интернет двух лабораторий по изучению космических лучей, одна из которых расположена в РФ (МГТУ им. Н.Э. Баумана), а другая — в США (Университет штата Орегон)..

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

2.1.5 Сравнительный анализ ЛУД

Сравнительный анализ технических характеристик достоинств и недостатков вышеописанных ЛУД приведен в таблице 2.3.

Исходя из табличных данных, можно сделать вывод о том, что используемая технология ASP.NET предназначена для лабораторий преимущественно виртуальных без использования оборудования. Этот факт показывает невозможность использования данной технологии для разработки ЛУД ФЭС АУЭС.

В АЛП УД Российского университета дружбы народов отсутствует возможность использования реального оборудования, что исключает возможность использования их опыта в создании ЛУД ФЭС АУЭС.

Технология DiscoverLab Corporation используемая во Всемирной студенческой лаборатории WWSL — World Wide Student Laboratory представляет экономические и технические затруднения для ее использования как основной при создании ЛУД ФЭС АУЭС.

На основании проведенного сравнительного анализа для разрабатываемой ЛУД ФЭС АУЭС в качестве аналога используют автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа МГТУ м.Н.Э. Баумана [8], так как используется наиболее доступная технология National Instruments, совместимая с используемым оборудованием в лаборатории АУЭС «Энергосбережение и возобновляемые нетрадиционные источники энергии».

Таблица 2.3 — Сравнительный анализ ЛУД

2.2 Лаборатория удаленного доступа ФЭС АУЭС   .2.1 Программные средства сетевого управления оборудованием ЛУД

В АУЭС для проведения автоматизированных лабораторных практикумов с удаленным доступом разработана структура подсистем автоматизированного лабораторного практикума ФЭС АУЭС на примере системы ИНДУС МГТУ им. Н.Э.Баумана. При ее создании задача с самого начала ставилась так, чтобы удаленный пользователь не только получал данные эксперимента, но и мог активно изменять условия его проведения, а режимы эксперимента были индивидуальными для каждого студента. В ней предусмотрены также тестирование пользователей перед допуском к удаленному пульту управления стендом и возможность контроля правильности обработки данных преподавателем, который находится вместе со студентом на удаленном рабочем месте пользователя.

Для проведения удаленного лабораторного практикума система включает наглядные и простые в усвоении методические пособия, необходимые как для подготовки к выполнению лабораторной работы, так и для написания отчета после проведения эксперимента и обработки данных.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

В рамках системы автоматизации лабораторного практикума ФЭС АУЭС методическая поддержка обеспечивается обучающей подсистемой АОС, а контроль усвоения изложенных теоретических материалов, описания стенда и методики эксперимента реализуется с помощью подсистемы тестирования.

Рассматриваются следующие подсистемы программного обеспечения ЛУД:

) Подсистема телекоммуникаций.

) Обучающая подсистема

) Подсистема тестирования

) Справочная подсистема

) Подсистема идентификации пользователя

) Подсистема программирования условий эксперимента

) Подсистема имитации эксперимента

) Подсистема визуализации данных эксперимента

) Подсистемы управления и измерения

) Объектовая подсистема и подсистема измерений — стендовая часть лабораторной установки.

Назначение подсистем ЛУД:

) Подсистема телекоммуникаций обеспечивает связь удаленного пользователя с Web-сервером и Web-сервера с управляющим компьютером. Эта связь может осуществляться по различным протоколам в зависимости от оборудования и системного программного обеспечения.

) Обучающая подсистема содержит полную информацию об экспериментальном стенде (оборудование, измерительные приборы и т.п.), краткие теоретические положения, методику измерения и т.д. в объеме, достаточном для подготовки к проведению лабораторной работы и написания отчета.

) Подсистема тестирования предназначена для контроля усвоения знаний о стенде, физических принципах и методике эксперимента, без которого студент не допускается к активному проведению опытов.

) Справочная подсистема содержит текстовые, табличные и графические данные, необходимые для обработки результатов эксперимента.

) Подсистема идентификации пользователя проверяет, имеет ли пользователь право на управление установкой в настоящий момент, и обеспечивает проведение эксперимента в данное время только одним пользователем.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Рисунок 2.10 — Подсистемы ЛУД ФЭС АУЭС

) Подсистема программирования условий эксперимента позволяет в интерактивном режиме настроить стенд на требуемые условия проведения опытов. При этом производится текущий контроль допустимых параметров эксперимента.

) Подсистема имитации эксперимента позволяет до проведения активных экспериментов знакомиться с пультом управления стендом и имитировать элементарные операции настройки условий эксперимента, чтобы снизить затраты времени на реальный эксперимент.

) Подсистема визуализации данных эксперимента позволяет наглядно представить результаты эксперимента в форме, удобной для их дальнейшей обработки.

) Подсистемы управления и измерения позволяют перенастраивать лабораторный стенд и осуществлять его функционирование в заданном пользователем режиме работы, а также осуществлять измерение заданных параметров.

) Объектовая подсистема и подсистема измерений представляет собой стендовую часть лабораторной установки.

Для решения поставленных задач построена структурная схема автоматизированного лабораторного стенда и сетевой лаборатории АУЭС.

В качестве исследуемого объекта в лаборатории удаленного доступа ФЭС АУЭС используется солнечные батареи. Связь исследуемого объекта с операторским пунктом осуществляется посредством устройства ввода/вывода информации, роль которого выполняет Comact field point cFP-2020.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Операторский пункт — включает в себя персональный компьютер, с установленной операционной системой семейства Windows NT и выше, и программное обеспечение LabVIEW Real Time.

На рисунке 2.11 представлена структурная схема сетевой лаборатории ФЭС АУЭС. Администратор данной лаборатории производит запуск серверов, тем самым подключая оборудование к серверу, что позволяет ЛУД использовать это оборудование в сети.

Пользователь имеет возможность проводить эксперименты в ЛУД ФЭС АУЭС после получения необходимого на то разрешения у администратора. Для получения доступа к эксперименту пользователю необходимо пройти тестирование.

После получения доступа у администратора, пользователю необходимо ознакомиться с методической частью, описывающей проведение эксперимента на ФЭС.

2.2.1 Принципы построения и структура ЛУД системы управления учебным экспериментом

Разработанные в АУЭС автоматизированные лабораторные практикумы оснащены в большинстве своем оборудованием, в котором традиционные измерительные приборы и средства автоматизации заменяются их цифровыми аналогами, измерительная часть и диспетчерские функции которых реализованы посредством устройств ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов, а пользовательский интерфейс — программно (виртуальный прибор — ВП). Для сохранения общности построения традиционной измерительной техники и ее виртуального аналога интерфейс ВП выполнен в виде лицевой панели обычного прибора. Использование коммуникационных возможностей применяемых программно-аппаратных решений позволило обеспечить удаленный доступ к разработанным ресурсам, сохраняя традиционную форму проведения лабораторных занятий. Сохранение аналогии дистанционного лабораторного практикума с реальным необходимо для обеспечения полноценности дистанционных лабораторных работ в учебно-методическом плане.

·        В рамках диссертационной работ был создан лабораторный практикум по возобновляемым источникам энергии на базе АУЭС. К настоящему времени интегрирован комплексный автоматизированный лабораторный практикум «Изучение фотоэлектрических станций»

Основными компонентами системы являются:

удаленный пользователь;

главный сервер;

лабораторная установка ФЭС;

Вычислительные центры ВУЗа и компьютерные классы.

Основу ЛУД составляет лабораторный сервер, подключение лабораторных установок к которому осуществляется посредствам устройства ввода-вывода, либо устанавливаемых на его системных шинах, либо подключаемых посредствам соответствующих портов (COM,USB).Под лабораторным сервером понимается обычный персональный компьютер (ПК), который в сочетание с устройством ввода-вывода и соответствующим программным обеспечением (ПО) реализует функции различных измерительных приборов и позволяет автоматизировать процессы измерения и управления.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Функционирование ЛУД осуществляется по принципу клиент-сервер. Доступ удаленных пользователей (студент или преподаватель) к лабораторным ресурсам осуществляется через глобальную сеть интернет. Задействованные в системе лабораторные ресурсы носят распределенный характер, так как не требуют локализации в рамках одного помещения, а могут являться отдельными лабораториями, расположенными как в одном, так и в разных учебных заведениях ВУЗа, соединенными локальной сетью. Таким образом необходимо реализовать передачу данных между удаленным пользователем и лабораторной установкой. Передача данных должна быть обеспечена по двум участкам

)        глобальная сеть интернет (удаленный пользователь- глобальный сервер системы),

)        локальная сеть ВУЗа (сервер системы- лабораторные ресурсы).

Система дистанционного образования строится на основе интеграции широко применяемых интернет -технологий, таких кА РНР, СУБД и решений на базе LabVIEW. Эти технологий на сегодняшний день широко распространены и являются фактически стандартов для разработки WEB-серверов. Поэтому интеграция LabVIEW- решений именно с этими технологиями считается наиболее перспективной.

В состав измерительной системы входит:

·        многофункциональная плата ввода/вывода NI cFP-2020, модули ввода/вывода ТС-120, RTD-120, DO-403.

Как уже было замечено, особенностью созданного АЛП УД является использование принципа открытой архитектуры, который позволяет увеличивать количество доступных лабораторных работ.

Аппаратно-программный комплекс средств доступа к удаленному лабораторному оборудованию предназначен для дистанционного выполнения работ лабораторных практикумов по физико-математическим, инженерным и техническим специальностям с осуществлением реальных измерений и управлением реальными лабораторными установками через телекоммуникационные сети общего пользования (локальные вычислительные сети, Интернет). Работа на лабораторных стендах и установках осуществляется в реальном масштабе времени по компьютерной сети в последовательном многопользовательском режиме доступа к каждому объекту исследования. Также возможно параллельное выполнение учащимися лабораторных работ в режиме моделирования при запуске демо-версии приложений. Однако и в этом случае виртуальные приборы в демо-версии полностью сохраняют функциональные особенности своих реальных аналогов. Таким образом, предпочтительным является вариант, при котором студенты сначала тренируются работать на так называемом виртуальном тренажере лабораторной установки и только после приобретения определенного навыка смогут получить доступ к управлению реальным лабораторным стендом.

Комплекс работает под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows® и представляет собой набор программ и аппаратных модулей, использующих технологии, компоненты и средства корпорации National Instruments®. Управляющие программные оболочки лабораторных установок созданы в программной среде LabVIEW и представляют собой виртуальные панели, отображающие на экране персонального компьютера все необходимые ручки управления, органы контроля и визуального отображения хода экспериментального исследования. Для выполнения лабораторных работ установка программной среды LabVIEW не обязательна.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ лаборатория удаленного доступа фотоэлектрической станции АУЭС

Для разработки программного обеспечения в лаборатории удаленного доступа «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» использовалась среда графического программирования LabVIEW.

.1 Описание среды графического программирования LabVIEW

Instruments LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. LabVIEW сочетает в себе гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией экспресс ВП, которая включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников при конфигурировании измерений, шаблоны приложений и настраиваемые экспресс ВП. Благодаря этим особенностям и новички, и эксперты могут легко и быстро создавать приложения в LabVIEW. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет уделять больше внимания решению проблем, связанных с измерениями и управлением, а не программированию.

Современные средства разработки прикладного программного обеспечения предоставляют широкий выбор инструментов, как для опытных программистов, так и для не искушенных в программировании пользователей. Эти средства позволяют создавать пользовательские программы непосредственно на стандартных языках программирования, например C/C++, Basic, а также с помощью специальных библиотек, являющихся основой ряда инструментальных программных средств. Пакеты для разработки прикладного программирования для систем автоматизации по своему основному назначению разделяются на следующие группы:

пакеты программ LabVIEW, Measurement Studio, LabWindows/CVI, Agilent VEE и т.п. ориентированы, в основном, на использование в системах автоматизации лабораторного эксперимента и испытаний, хотя могут применяться и при создании других приложений, не связанных с взаимодействием с измерительно — управляющим оборудованием;

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

пакеты LabVIEW/DSC, Lookout, InTouch, «Трейс Моуд» предназначены для создания прикладного программного обеспечения в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) и промышленной автоматики (системы SCADA-Supervisory Control And Data Acquisition). По способу программирования эти пакеты делятся на следующие:

текстовые или текстово — графические (Pascal, Delphi, LabWindows/CVI, Measurement Studio, Visual Basic, Visual C/C++), использующие элементы визуального текстового программирования для создания пользовательского интерфейса приложения и ориентированные в первую очередь на опытных программистов;

— графические объектно-ориентированные (InTouch, «Трейс Моуд»), основанные на применении графических образов объектов АСУТП в качестве элементов программирования;

— графические функционально-ориентированные (LabVIEW, LabVIEW/DSC, Agilent VEE), использующие функционально-логический принцип конструирования (рисования) и графического представления алгоритмов программ.

Система LabVIEW включает в себя:

ядро, обеспечивающее работоспособность программных процессов, разделение аппаратных ресурсов между процессами;

компилятор графического языка программирования «G»;

интегрированную графическую среду разработки, выполнения и отладки программ;

набор библиотек элементов программирования в LabVIEW, в том числе библиотеки графических элементов пользовательского интерфейса, библиотеки функций и подпрограмм, библиотеки драйверов, библиотеки программ для организации взаимодействия с измерительно-управляющими аппаратными средствами и т.п.;

развитую справочную систему;

— обширный набор программ-примеров с возможностью как тематического, так и алфавитного поиска.

Программирование в системе LabVIEW максимально приближено к понятию алгоритм. После того, как вы продумаете алгоритм работы своей будущей программы, вам останется лишь нарисовать блок-схему этого алгоритма с использованием графического языка программирования «G». Не потребуется думать о ячейках памяти, адресах, портах ввода-вывода, прерываниях и иных атрибутах системного программирования. Данные будут передаваться от блока к блоку по «проводам», обрабатываться, отображаться, сохраняться в соответствии с вашим алгоритмом. Мало того, сам поток данных будет управлять ходом выполнения вашей программы. Ядро LabVIEW может автоматически использовать эффективные современные вычислительные возможности, такие как многозадачность, многопоточность и т.п. Процесс программирования в LabVIEW похож на сборку какой-либо модели из конструктора. Программист формирует пользовательский интерфейс программы — «мышкой» выбирает из наглядных палитр-меню нужные элементы (кнопки, регуляторы, графики и т.д.) и помещает их на рабочее поле программы. Аналогично «рисуется» алгоритм — из палитр-меню выбираются нужные подпрограммы, функции, конструкции программирования (циклы, условные конструкции и прочее). Затем также мышкой устанавливаются связи между элементами — создаются виртуальные провода, по которым данные будут следовать от источника к приемнику. Если при программировании случайно будет сделана ошибка, например какой-то провод, будет подключен «не туда», то в большинстве случаев LabVIEW сразу обратит на это внимание программиста. После того, как алгоритм — блок-схема нарисован, программа готова к работе. Помимо библиотек, входящих в состав комплекта поставки системы LabVIEW, существует множество дополнительно разработанных программ. Многие из них свободно доступны через Internet. Собственные разработки пользователей, накопленные в процессе работы, могут размещаться в новых библиотеках и могут быть многократно использованы в дальнейшем.

Система программирования LabVIEW имеет встроенный механизм отладки приложений. В процессе отладки разработчик может назначать точки остановки программы, выполнять программу «по шагам», визуализировать процесс исполнения программы и контролировать любые данные в любом месте программы. Система LabVIEW позволяет защитить программы от несанкционированного изменения или просмотра их исходного кода. При этом разработчик может либо использовать пароли на доступ к приложениям, либо вовсе удалить исходный код из работающего приложения.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Созданную в среде LabVIEW прикладную программу принято называть Виртуальным прибором (ВП).

В состав прикладной программы на LabVIEW входят две основные составляющие:

лицевая панель виртуального прибора (Front Panel);

функциональная панель или блок-диаграмма (Diagram).

Лицевой панелью (Front panel) (рисунок 3.2) называется окно, через которое пользователь взаимодействует с программой.

Лицевая панель (Front Panel) представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора, имитирующий лицевую панель традиционного прибора. На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы и другие элементы управления (controls), которые являются средствами ввода данных со стороны пользователя, и элементы индикации (indicators) — средства вывода данных из программы. Лицевая панель в основном состоит из совокупности элементов управления (controls) и индикаторов (indicators).

Элементы управления позволяют пользователю ввести данные: они передают данные в блок-диаграмму виртуального прибора. Индикаторы отображают выходные данные, являющиеся результатами выполнения программы.

Блок-диаграмма (Block Diagram) является исходным программным кодом ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW. Блок-диаграмма представляет собой реально исполняемое приложение. Компонентами блок-диаграммы являются: виртуальные подприборы, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления. Объекты лицевой панели представлены на блок-диаграмме в виде соответствующих терминалов (terminals), через которые данные могут поступать от пользователя в программу и обратно.

Окно блок-диаграммы содержит исходный графический код виртуального прибора LabVIEW (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 — Пример графического кода блок-диаграммы

Блок-диаграмма LabVIEW соответствует строкам текста в обычных языках программирования вроде С или Basic — это такой же реально исполняемый код [9].

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

3.2 Разработка WEB-страницы ЛУД ФЭС АУЭС

Программное обеспечение лаборатории «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» выполнено на LabVIEW версии 8.5 и имеет возможность установки сервера .vi, что позволяет выполненным и исполняемым файлам доступ в сети. На нынешнем этапе тестирование программ выполнялась в локальной сети, в дальнейшем планируется выход в глобальную сеть. Блок-схема алгоритма программы управления экспериментом в ЛУД ФЭС АУЭС предоставлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 — Блок-схема алгоритма программы управления экспериментом в ЛУД ФЭС АУЭС

Описание блок — схемы

Блок 1 является началом программы.

Блок 2 представляет интерфейс главной страницы ЛУД ФЭС АУЭС, представленной на рисунке 3.6.

Блок 3 является методической частью, в которой описана методика выполнения работы и эксперимента.

Блоки 4, 5 представляет собой программу АОС, которую необходимо скачать и установить на месте проведения эксперимента.

Блок 6 является интерфейсом программы проведения эксперимента.

В блоках 7, 8 предлагается скачать программу для обработки результатов эксперимента и обработать их по стандартной методике обработки данных.

Блок 9 предлагает вернуться в начало программы или перейти к блоку 10 — завершение программы.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Блоки 11-18 является описанием проведения эксперимента в блоке 6.

В блоке 11 проверяется правильность сбора схемы.

Блоки 12-17 являются блоками выбора режима управления гелионавигационной установкой.

В блоке 18 производится сбор и архивация данных с ФЭС.

3.2.1 Разработка программы ЛУД ФЭС АЭУС

На начальной странице (рисунок 3.6) предоставлена информация об университете и кафедрах принимавших участие в разработке лаборатории «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии». После ознакомления с данной информацией нажимается кнопка перехода к следующей странице «Далее».

На следующей странице предоставлена информация о том, как правильно выполнять работу и проводить эксперименты.

Для получения информации о проведении работы служит кнопка «Методика выполнения работы», а для получения информации об эксперименте кнопка «Методика проведения эксперимента». После ознакомления с информацией выполняется переход на следующую страницу по нажатию кнопки «Далее», либо переход на начальную страницу нажатием кнопки «Назад».

Следующей страницей является «Тестирование» (рисунок 3.8), на данной странице предоставлена информация о тестировании и программе тестирования, которую можно скачать нажатием кнопки «Скачать архив». Кнопка «Обновить» необходима для обновления информации о программе тестирования. По окончанию тестирования и получения результатов, пользователю предоставляется пароль для перехода к проведению эксперимента. Данный пароль вводится в окно ввода пароля с последующим нажатием кнопки «Далее», что приведет к переходу к эксперименту. В случае если пользователь решил вновь ознакомиться с методической частью следует нажать на кнопку «Назад».

По окончанию тестирования пользователю откроется доступ к эксперименту, посредством получения пароля, и возможность перейти к проведению эксперимента, предварительно введя полученный пароль в поле ввода пароля. После перехода откроется страница проведения эксперимента.

Первой страницей откроется Сбор схемы (рисунок 3.9), где пользователю необходимо собрать схему установки. У пользователя есть возможность использования установки отдельными частями, в зависимости от того, какая поставлена цель. В случае если пользователь выбрал все компоненты установки, то следует перейти к странице управления гелиостатом, нажав на кнопку «Гелиостат». Если же первый элемент установки не выбран, можно пропустить этот пункт.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

На странице управления гелиостатом пользователь выбирает, в каком режиме будет работать установка, режимы работы описаны в пункте 1.2.2.2 данной работы.

На странице «Снятие данных с ФЭС» пользователю необходимо выбрать место для сохранения результатов измерения и вести наблюдение за параметрами установки.

На странице «Видеонаблюдение» можно наблюдать за движением гелиостата. На данном этапе работы видео отсутствует из-за отсутствия необходимых камер слежения.

После проведения всех измерений пользователь должен перейти на страницу обработки данных нажатием кнопки «Далее». Выполнив необходимые расчеты, пользователь должен нажать кнопку «Стоп». Либо перейти в начало для выполнения всех операции заново.

3.2.1 Описание блок-диаграмм ПО ЛУД ФЭС АУЭС

Код программы представлен на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 — Блок-диаграмма программы

Информационная часть загружается в браузер внутри программы, элемент Active X, для того, чтобы показать пользователю всю информацию в более наглядном виде с изображениями и формулами. Это позволяет пользователю получить более полную информацию без скачивания дополнительных файлов, что экономит время и трафик, так как для большинства пользователей трафик на интернет довольно сильно ограничен. На рисунке 3.15 показана часть кода программы, выполняющая загрузку информационной части в браузер программы. Для этого используется Invoke Method — Navigate (рисунок 3.15 — 1) элемента ActiveX — Web Browser.

Функция Concatenate Strings (рисунок 3.15 — 2) объединяет имя файла и адрес сервера (рисунок 3.15 — 3). Это выполнено для более удобной отладки и настройки программы, а также удобство при переносе сервера. На данном рисунке указан локальный адрес компьютера, так как программа находится на стадии отладки, в дальнейшем предусмотрено выполнение перехода на расширенные адреса в сети интернет с возможностью использования лаборатории не только в сети одного университета, но и для использования желающими по всему миру, где есть доступ в интернет.

Рисунок 3.15 — Часть блок-диаграммы программы «Открытие информационной части программы»

На рисунке 3.16 представлен основной код программы ЛУД ФЭС АУЭС. Он состоит из цикла While Loop и Event Structure. Цикл While Loop позволяет программе выполняться до того как пользователь не завершит работу, а Event Structure обрабатывает события такие как нажатия на кнопки внутри программы, что позволяет экономить процессорное время компьютера. Это значит что программа, выполняясь, ждет событие и позволяет компьютеру произвести, какое либо действие помимо программы, что не оказывает влияния на быстродействие компьютера. На рисунке 3.17 показано количество обрабатываемых событий.

Рисунок 3.16 — Блок-диаграмма основной код

Рисунок 3.17 — Блок-диаграмма «Количество обрабатываемых событий»

3.2.2 Подпрограмма «Структурная схема»

На странице «Собрать схему» используется подпрограмма «Структурная схема». Данная подпрограмма позволяет пользователю в зависимости от цели исследования собрать схему ФЭС. Переключением рубильников пользователь может выбрать исследуемую часть установки, либо, включив все рубильники исследовать полностью установку. Если включить только элемент «Фотоэлемент на турелях» пользователь исследует характеристики только солнечных панелей. Если включить только аккумуляторную станцию, то пользователь исследует аккумуляторы. Так же с инвертором. Если включить только его, то исследуется только инвертор, посредством изменения нагрузок на него.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

Блок-диаграмма подпрограммы представлена на рисунке 3.19. Она довольно проста, обусловлено это тем, что данная подпрограмма выполняет роль включателя или выключателя структурной схемы ФЭС. Данная подпрограмма посредством контроллера управляет переключателями, установленными на промежутках между элементами установки.

Рисунок 3.19 — Блок-диаграмма подпрограммы Структурная схема

.2.3 Программа тестирования ЛУД ФЭС АУЭС

Окно запуска

Окно «Запуска» это первое окно, которое появляется перед преподавателем или студентом при запуске программы тестирования. Оно содержит три кнопки, выбор, которых соответствует переходу на соответствующее окно, либо выходу из программы.

Данная блок-диаграмма отображает принцип работы программы при нажатии на кнопку «Выход». Кнопка «Выход» на лицевой панели, соответствует кнопка «stop» на блок-диаграмме (1). При нажатии на эту кнопку происходит остановка всей программы «Тест» и окна закрываются, закрытие происходит при помощи блока (2) [10].

На этой блок-диаграмме представлены события, которые происходят при нажатии на кнопку «Запустить тест», такие как, открытие подпрограммы «Тест» и «Чтение файла вопросов». Программа «Тест» появляется перед пользователем в открытом режиме (Standard), а программа «Чтение файла вопросов» в скрытом режиме (Hidden).

Блок- диаграмма показывает, что при выборе кнопки «Запуск настроек», происходит запрос по вводу пароля (1-подпрограмма «Вода пароля»), если введенный пароль совпадает с паролем известным только преподавателю, то открывается «Окно настроек», в противном случае программа останавливается.

Подпрограмма «Тест»

Окно «Тест» появляется, если в программе «Окно запуска» была нажата кнопка «Запустить тест». В этом окне студент может выбрать режим, в котором будет тестироваться, нажав на соответствующую кнопку, либо кнопу «Стоп» и перейти в «Окно запуска».

В зависимости от выбранного режима, вопроса, ответа, нажатия той или иной кнопки происходит переключения между событиями (1) и выполняется программа, написанная внутри данного события. Блок-диаграмма соответствует выбору вопроса (выбор вопроса доп) и ответа (выбор прав ответа доп), она запоминает ответ на этот вопрос, записывая в массив (dop otv).

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Подпрограмма «Ввод пароля»

Подпрограмма «Ввод пароля» предназначена для защиты от несанкционированного доступа к просмотру результатов прохождения теста и доступа к настройкам.

На блок-диаграмме изображено событие по нажатию кнопки «ОК» в окне «Ввод пароля».

Подпрограмма «Окно Настроек»

Подпрограмма «Окно Настроек» предназначена для того, чтобы преподаватель задал необходимые настройки для соответствующих режимов, а также для просмотра результатов тестирования и просмотра неправильных ответов.

На блок-диаграмме показано, что параметры (время, количество вопросов, файл сохранения результатов, файл сохранения неправильных ответов) вводимые в окне «Настройки» записываются в глобальные переменные [11].

Регистрация

Программа «Регистрация» необходима для контроля студентов проходящих тестирование.

При помощи этой подпрограммы берутся данные о пользователе, проходящем тестирование, эти данные отображаются при тестировании, а после сохраняются с результатами.

В случае если при регистрации пользователь не заполнит все поля, появится сообщение. Перейти к тестированию невозможно, пока регистрация не будет завершена.

Тест в режиме «Обучение»

На данной блок — диаграмме происходит обнуление некоторых параметров (1) и создание массива неповторяющихся вопросов (2) из базы вопросов (3), заданных преподавателем в настройках теста.

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

На блок-диаграмме происходит обращение к подпрограмме «Чтение вопроса для режима обучения», запоминание выбранного ответа и соответствующего ему вопроса, проверка на возможность появления Кнопки «Справка».

Программа соответствующая выбору ответа в режиме обучения. В ней сравнивается правильный ответ и ответ выбранный пользователем, накапливается количество попыток ответов, выдается сообщение, если ответ не правильный и появляется кнопка «Справка».

При нажатие на кнопку «Завершить тест» в режиме обучения выводится сообщение, формирующееся в данной блок-диаграмме. «Завершить тест» — кнопка на лицевой панели, ей соответствует кнопка «стоп обуч» на блок диаграмме.

С помощью данной подпрограммы происходи разделение вопросов, ответов, номера правильного ответа, номера справки, которые распределяются в необходимом порядке на лицевой панели, во время работы программы «Тест».

Тест в режиме «Допуск»

Блок — диаграмма аналогична подпрограмме «выбора вопроса в режиме обучения».

Тест в режиме «Защита»

По окончанию тестирования в любом режиме есть возможность просмотра результатов.

Окно появления результатов, если было выбрано перейти в просмотр «Результатов».

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Описание методики работы АОС

АОС разработана в графической среде программирования LabView. Автоматизированный комплекс представляет собой программу проверки и оценки знаний студентов в виде тестовой оболочки, и является дополнением к ФЭС АУЭС, разработанным также в среде LabView.

Первый этап работы в АОС заключается в шифрование тестовых вопросов при помощи специальной программы «Шифрования». С помощью этой программы преподаватель может на любом компьютере зашифровать вопросы, набранные с помощью программы «Блокнот», с расширением *.txt, придерживаясь структуры приведенной ниже. Зашифрованный документ может находиться в любом месте, даже доступном для студентов, так как расшифровать его можно только при помощи специальной программы [12].

Структура вопросов в блокноте:

@ номер вопроса) Вопрос ;первый вариант ответа; второй вариант ответа; третий вариант ответа; четвертый вариант ответа; пятый вариант ответа; номер правильного варианта ответа; номер справки для этого вопроса (если это вопросы для режима обучения)

Пример 1:

@ 1) Закон <Об обеспечении единства измерений> был принят в; 1993 году; 1963 году; 1994 году; 1964 году; 1961 году; 1; 5

Структура справки:

Справка создается в папке «Справка» на локальном диске D:/, в документе с названием и расширением соответствующим примеру.

Пример 2:

«Справка 1.mht», «Справка 2.mht» и т.д.

После зашифровки файл необходимо разместить в любом месте на компьютере, где будет проходить тестирование.

На компьютере необходимо установить, тест и запустить файл Тест.exe. Поле чего появится «Окно запуска» (рисунок 3.20).

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

При выборе кнопки «Настройки» и правильном вводе пароля, можно задать параметры тестирования или внести изменения, такие как: файл с вопросами в соответствии режиму, количество вопросов для определенного режима, время, отведенное на данный режим тестирования, файл для сохранения результатов, файл для сохранения неправильных ответов (этот файл необходим для анализа, на какие вопросы чаще всего отвечают неправильно), общее количество вопросов. В окне «Настройки» преподаватель может просмотреть результаты тестирования и неправильные ответы, которые хранятся в зашифрованном файле и расшифровываются только при запуске этого окна.

Если нажата кнопка «Запустить тест», появляется окно выбора режима тестирования. Данная АОС включает в себя три режима тестирования:

1.   Обучение

2.      Допуск

.        Защита

При выборе необходимого режима студенту необходимо пройти регистрацию, заполнить поля: Фамилия, Имя, Группа, Номер зачетной книжки. Только после этого пользователь может приступить к тестированию.

В режиме «Обучения» пользователю задаются общие вопросы об установке ФЭС АУЭС. При неправильном ответе появляется сообщение (рисунок 3.46) и возможность ответить еще раз на этот же вопрос, если ответ опять неправильный, появляется это сообщение второй раз, а на третий раз пользователю предлагается воспользоваться справкой и появляется кнопка «Справка» (рисунок 3.47).

Рисунок 3.46 — Сообщение в режиме «Обучение»

Рисунок 3.47- Появление кнопки «Справка»

При нажатии на эту кнопку появляется окно с информацией по данному вопросу (рисунок 3.48).

Рисунок 3.48- «Справка» в режиме «Обучения»

Пользователь может ознакомиться с информацией и попробовать ответить еще раз. По окончанию тестирования в этом режиме не ставится оценка, а выдается информация о том, сколько правильных ответов из общего количества, сколько неправильных набрал пользователь, сколько было попыток ответить и сколько раз воспользовался справкой (рисунок 3.49).

Рисунок 3.49 — Результаты в режиме «Обучения»

Все результаты шифруются в файл для сохранения результатов. Их можно просмотреть в окне «Настройки».

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

Если пользователь выбирает режим «Допуск», ему так же необходимо пройти регистрацию, после чего ответить на предложенные вопросы. Вопросы в данном режиме ориентированы на проверку готовности пользователя к проведению эксперимента. Пользователь отвечает на вопросы в течение заданного времени. По истечению времени или нажатию на кнопку «Завершить тест», выдается сообщение с количеством правильных ответов (рисунок 3.50) и допущен ли пользователь к выполнению эксперимента или нет.

Рисунок 3.50 — Результаты в режиме «Допуск»

Если правильных ответов больше, чем 70% пользователь допускается, если меньше, не допускается. Результаты шифруются и сохраняются в файл для хранения. После просмотра сообщения, пользователю предлагается просмотреть (рисунок 3.51) вопросы на, которые он отвечал, и ответы которые он дал на них.

Рисунок 3.51 — Переход в режим «Просмотра результатов»

В режиме «Просмотра результатов» (рисунок 3.21) появляются индикаторы, напротив каждого вопроса, если индикатор не горит, значит, ответ на этот вопрос был неправильный. Поменять ответ в этом режиме нельзя. По нажатию кнопки «Завершить просмотр результатов», появляется окно выбора режима тестирования.

Рисунок 3.52- Режим «Просмотра результатов»

Все данные о прохождении тестирования поступают на сервер лаборатории ФЭС АУЭС. После обработки данных пользователю автоматически будет выслан пароль для доступа к эксперименту [13].

3.2.4 Программа «Обработка данных»

На странице «Обработка данных» пользователю предложено скачать программу для обработки данных, предназначенная для проведения стандартной статистической обработки результатов измерения.

В измерительной практике для повышения качества измерений часто обращаются к измерениям с многократными наблюдениями, т.е. к повторению одним и тем же оператором однократных наблюдений в одинаковых условиях с использованием одного и того же средства измерения. В результате соответствующей обработки полученных данных удается уменьшить влияние случайной составляющей погрешности на результат измерений. При этом могут быть использованы различные процедуры обработки результатов наблюдений. Ниже описана стандартная методика обработки результатов прямых измерений с многократными, независимыми наблюдениями и основные положения по оцениванию погрешностей результатов измерений. Эта методика соответствует рекомендациям действующего ГОСТ 8.207-76 «Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений».

В соответствии с методикой обработку ряда наблюдений следует выполнять в следующей последовательности:

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

а) исключить известные систематические погрешности из результатов наблюдений;

б) вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения;

в) вычислить оценку среднего квадратического отклонения результатов наблюдения;

г) вычислить оценку среднего квадратического отклонения результатов измерения;

д) исключить грубые погрешности и промахи из результатов наблюдений;

е) в случае обнаружения грубых погрешностей и промахов после их исключения, повторить б)-г);

ж) проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению;

з) вычислить доверительные границы случайной составляющей погрешности результата измерения;

и) вычислить границы неисключенной систематической погрешности результата измерения;

к) вычислить доверительные границы погрешности результата измерения;

л) представить результат измерения в соответствии с установленными требованиями.

При выполнении этой последовательности действий руководствуются следующими правилами:

— проверку гипотезы о принадлежности результатов наблюдений нормальному распределению проводят с уровнем значимости , выбираемым в диапазоне от 0.02 до 0.1;

при определении доверительных границ погрешности результата измерения доверительную вероятность Р принимают равной 0.95;

в тех случаях, когда измерение нельзя повторить, помимо границ, соответствующих доверительной вероятности Р=0.95, допускается указывать границы для Р=0.99.

Рисунок 3.53 — Интерфейс программы «Обработка данных»

Рисунок 3.54 — Часть блок — диаграммы программы «Обработка данных»

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

На рисунке 3.53 показан интерфейс устанавливаемой программы обработки данных. Расчеты проводятся по нажатию кнопки «Имитационный эксперимент».

На рисунке 3.54 показан код программы, выполняющий статистическую обработку данных при нажатии кнопки «Имитационный эксперимент». В данном коде используется подпрограмма «Статистическая обработка» (рисунок 3.55).

Рисунок 3.55 — Блок-схема подпрограммы «Статистическая обработка»

В данной подпрограмме выполняется стандартная обработка результатов многократных измерений, что позволяет использование данной подпрограммы в других программах, где необходимо выполнить расчеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Среди большого перечня возобновляемых к использованию и вновь используемых энергий наиболее освоенными на сегодняшний день являются:

неисчерпаемые энергии (НИЭ) — энергия ветра, Солнца, тепла Земли, энергия водотоков. Они являются постоянными, вне зависимости от воли человека, потоками механической, световой и тепловой энергий;

возобновляемые энергетические ресурсы (ВЭР) — появляющаяся и используемая в промышленности биомасса, бытовые и сельскохозяйственные отходы.

При использовании возобновляемых источников решается проблема ограниченности ресурсов энергии. Ресурсы любого из этих источников энергии достаточны для удовлетворения потребностей человечества в настоящем и будущем. Их повсеместное использование позволит решать и проблемы экологии.

Нужна работа? Есть решение!

Более 70 000 экспертов: преподавателей и доцентов вузов готовы помочь вам в написании работы прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

В связи с актуальностью использования и изучения возобновляемых источников энергии, была выбрана тема данной диссертационной работы «Разработка системы управления экспериментом на лабораторной установке фотоэлектрической станции в режиме удаленного доступа на основе web-технологий». В разработанной системе управления экспериментом предоставляется возможность исследовать характеристики ФЭС в шести режимах управления гелионавигационной установкой, что обеспечивает исследовательский характер данной диссертации.

В данной работе достигнута поставленная цель: разработка программных средств, обеспечивающих дистанционное управление экспериментом на учебно-научном оборудовании фотоэлектрической станции в учебно-научной лаборатории АУЭС «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» с применением технологий National Instruments, и решены следующие задачи:

. Изучены технологии удаленного доступа при построении автоматизированного лабораторного практикума;

. Проведен аналитический обзор ЛУД: АЛП УД МГТУ им. Н. Э. Баумана, Сетевая лаборатория центров коллективного пользования с удаленным доступом Сибирского федерального округа, АЛП УД Российского университета дружбы народов, Всемирная студенческая лаборатория WWSL — World Wide Student Laboratory;

. Разработана лаборатория удаленного доступа ФЭС АУЭС. В рамках этой задачи:

изучена лабораторная установка ФЭС АУЭС;

изучена функциональная схема автоматизации гелионавигационной установкой в шести режимах управления;

исследованы технические и программные средства сетевого управления оборудования ФЭС АУЭС с применением технологий NI

разработана блок-схема алгоритма и структура ПО;

разработано ПО ЛУД ФЭС АУЭС в среде графического программирования Lab VIEW, включающее в себя:

Закажите работу от 200 рублей

Если вам нужна помощь с академической работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

·  программу WEB-сайта

·        программу «Структурная схема»

·        программу АОС;

·        программу «Обработка данных».

— результаты внедрены в лабораторию «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» АУЭС (имеется акт о внедрении);

результаты работы могут быть использованы при проведении лабораторных работ на ФЭС студентами АУЭС и пользователями других ВУЗов в режиме удаленного доступа;

практические результаты работы были доложены на следующих конференциях и опубликованы в 4 статьях:

·  X, XI научно-технические студенческие конференции-конкурсы на лучшую научно-исследовательскую студенческую работу АИЭС. (2008 год, диплом третьей степени, 2009 год, диплом первой степени);

·        Республиканский конкурс на лучшую работу в технических, социально-гуманитарных и экономических науках (2008 год, диплом III степени);

·        VI, VII научно-практические конференции «Образовательные, научные приложения в среде LabVIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (2007, 2008 год, г. Москва);

·        VIII научно-практические конференции «Образовательные, научные приложения в среде LabVIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (2009 год, г. Москва);

·        IX научно-практическая конференция «Образовательные, научные приложения в среде LabVIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (2010 год, г. Москва);

·        Международная научно-практическая конференция «Роль университетов в создании инновационной экономики» (2008 год, г. Усть-Каменогорск);

·        Международная конференция «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (2008 год, Казахский национальный университет имени Аль-Фараби).

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

фотоэлектрический станция дистанционный

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Интернет ресурсы: http://1kz.biz/battery/artiklsfe.htm

2.     Н.В. Харченко “Индивидуальные солнечные установки” — М. Энергоатом Издат 1991 г.

3.      Интернет ресурс: http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2009/04/22/345049

4.      Интернет ресурс: www.ni.com

5.      Журнал Photon International №54, 2008 год.

6.      Интернет ресурс: www.mzta.ru

7.      Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования, издание третье, исправленное. Москва, издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1975.

8.      Зимин A.M. «Лаборатории удаленного доступа в практической подготовке инженеров XXI века». — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. — 64с.

9.      Lab VIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н.А. — М.: ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. — 544с.

10.    Син В.Ф., Хан С.Г. Разработка автоматизированной обучающей системы в среде графичекого программирования LabVIEW. — Сб. докладов VI региональной научной конференции студентов, магистрантов и молодых ученных ВУЗов Алматинского региона, Алматы, 2009-3с.

11.    Син В.Ф., Хан С.Г. Разработка в среде LabVIEW АОС по дисциплине «Метрология и измерения» кафедры «Инженерная кибернетика». — Сб. материалов межведомственной научно-теоретической конференции «Формирование профессионально значимых качеств военного специалиста. Опыт и перспективы военного образования», Алматы, 2009-3с.

12.    Син В.Ф., Хан С.Г. Разработка автоматизированной обучающей ситемы по дисциплине «Метрология и измерения» в среде графичекого программирования LabVIEW. — Сб. трудов XV международной конференции «Современное образование: содержание технологии, качество», Санкт-Питербург, 2009-3с.

Скидка 100 рублей на первый заказ!

Акция для новых клиентов! Разместите заказ или сделайте расчет стоимости и получите 100 рублей. Деньги будут зачислены на счет в личном кабинете.

Узнать стоимость Гарантии Отзывы

13.    Хан С.Г., Син В.Ф. Автоматизированный лабораторный практикум «Фотоэлектрическая станция АУЭС» в режиме удаленного даступа. — Сб. труд. IX междун. науч-практ.конф. «Образоват., науч. и инж. приложения в среде LABVIEW и технологии National Instruments», Москва, 2010 — 5с.

14.    Стояк В.В., Рахимов К.Е., Янбулатов И.А., «Технологии National Instruments и возобновляемые источники энергии» — Материалы Межд. Науч прак. конф. «Роль университетов в созд. инновац-ной экономики», Усть Камен.: ВКГТУ, 2008.-Т1.-5с