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随着高性能计算技术的飞速发展,通过将能量最小多尺度模型与离散粒子模拟方法相结合,中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室提出了虚拟过程工程(Virtual Process Engineering,VPE)的构想,其目标是实现对工业装置内流体流动与传递过程的三维实时高精度模拟。在VPE中,使用专用的监控系统实现对实验装置的高精度测量与控制。
本论文以VPE监控系统为研究对象,对其进行了设计与实现,主要工作包括以下内容:
(1)对VPE监控系统进行了设计与实现。在底层,首先设计了VPE协议作为监控系统与VPE其它系统间进行数据交换时的应用层通信协议;然后针对VPE实验数据的特点,设计了相关数据库表用于存储实验所产生的各类实时数据;并开发了A/D转换和D/A转换的底层功能模块。在上述工作的基础上,设计实现了对实验装置的多种物理量以及基于DDE技术对提升段横截面浓度分布数据的实时采集、存储与显示;采用手动和自动两种控制模式,实现了对实验参数的调节;设计实现了VPE实验历史数据的查询与显示;采用基于角色的用户权限管理技术,可对VPE中的实验及实验用户进行有效的管理,增强了VPE中数据的安全性。
(2)为监控系统设计实现了MS Windows程序风格的图形用户界面。为便于用户掌握VPE实验的即时状态,在界面上以多种方式实时显示和刷新实验的各物理量数据,并能根据用户需求浏览历史数据;通过对界面上阀门对象的操作可实现对VPE实验参数的实时调节;界面上可显示通信监控信息,使用户及时了解监控系统与VPE其它系统的通信状况。
本论文所设计实现的监控系统是VPE的一个重要组成部分,可实现对VPE实验过程的实时监测与控制,现已成功投入运行,为VPE提供了坚实的功能支撑。