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摘要:本文以智能仪表软件开发的自动化技术为研究对象，针对相关问题进行了研究。文章回顾了智能仪表的发展历史、总结了智能仪表发展现状，阐述了对于软件开发的自动化技术的理解，并分析了智能仪表软件开发的自动化问题。希望本文的研究能够为相关领域提供一些参考和借鉴。
关键词:智能仪表；软件开发；自动化技术；
Smart meter software development automation technology Analysis Meng Qingli Abstract: In this paper, the smart meter software development automation technology for research and related issues. The article reviews the history of the development of intelligent instruments, summarizes the development status of the intelligent instrument, elaborated understanding of automation technology for software development and analysis of smart meter software development automation. I hope this study can provide some references and related fields. Keywords: intelligent instruments; software development; automation technology;
一、智能仪表的发展历史
仪器仪表就发展过程来说，已经经历了三代。第一代仪器仪表是模拟式仪表；第二代仪器仪表是数字式仪表；第三代仪器仪表即为智能仪表。智能仪表是70年代初以来出现的新型仪表，通常我们所说的智能仪表是将人工智能的理论方法和技术应用于仪表，使其具有类似人的智能特性或功能的仪表，仪表使用嵌入式微处理器系统芯片，或数字信号处理器(DSP)及专用的电路，这些芯片及电路里包含有“softwareonsilicon”(硅晶体上软件)，这样确保了快捷、方便地仪表应用软件开发。智能仪表功能不同，其相应的软件也不相同，我们将这些不同功能软件统称为软件系统。仪表已经不再是硬件实体，而是硬件、软件相结合的，软件系统在智能高低方向起决定作用的新型仪表。
二、智能仪表的发展现状
最近30年来，随着微电子技术和大规模集成电路技术的迅速发展，仪表与微处理器的结合，取代了许多笨重的硬件，内部结构和前面板大为改观，节省了许多开关和调节的旋钮。微处理器通过键盘或遥控接口接收命令和信号，并用来控制仪表的运行，执行常规测量，对数据进行智能分析和处理，数字显示或传送，而传统的模拟方法是很難做到的。现在的智能仪表与传统仪器仪表相比，出现了一些新的变化。
在功能方面，智能仪表具有以下功能特点：
1、操作自动化。仪表的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。
2、具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。
3、具有数据处理功能，这是智能仪表的主要优点之一。智能仪表由于采用了单片机或控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。
4、具有友好的人机对话能力。智能仪表使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪表还通过显示屏将仪器的运行情况，工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪表的操作更加方便直观。
5、具有可程控操作能力。一般智能仪表都配有RS232、RS485或现场总线等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。
在硬件方面，一些新技术普遍应用，如EDA、CAM、CAT、DSP、专用集成电路(ASIC)技术。目前，在系统开发与生产中国外很多厂家注重系统集成，不仅着眼于单机，更注重系统、系统软件化。以美国德州仪器公司提出的“DSPS”概念为例，以DSP芯片为核心，配合先进的混合信号电路、ASIC电路、元件及开发工具等提供整个应用系统的解决方案。仪器仪表中采用了大量的超大规模集成(VLSI)的新器件、表面贴装技术、多层线路板印刷、圆片规模集成和多芯片模块等新工艺。CAD，CAM， CAPP， CAT等计算机辅助手段在现代仪表中得到了广泛应用。在软件方面，由于先前受智能仪表MCU内存的限制，目前广泛流行的智能仪表软件系统的开发方法仍然是“手工作坊”模式，即从单片机结构原理、指令系统、操作协议到系统的直接设计方法。因此，急需一种新的软件开发方法来提高智能仪表的软件开发。
三、软件开发的自动化技术理解
1、广义理解指的是，将传统开发过程的人力活动尽可能自动化直至完全自动化，尽可能多地把困难、复杂的工作留给计算机系统处理，尽可能地减轻开发人员的负担；
这里的计算机系统，除了泛指一般计算机系统外，重要的是指主要用于软件开发的系统，特别是软件自动化系统，而尽可能一词反映了自动化的相对性。
2、狭义理解指的是，从形式化的软件功能规格说明到可执行的程序代码这一过程的自动化。在这里，可执行的程序代码既可指低级语言程序代码如汇编代码，也可指高级语言程序代码如C51语言等。
国外学者在数十年的研究中，已提出了许多软件开发自动化方法，如：面向对象的应用设计(OODA)、面向对象的分析和面向对象的设计(OOA／OOD)、对象建模技术(OMT)、面向对象的系统分析(OOSA)等等。同时，他们也开发出了许多成熟的软件自动化工具，如：BOCS、Rational、Rose、Software Through Pictures、Graphical Designer等等。针对仪表等领域的实时性嵌入式系统软件自动化工具，其中最突出的成熟商品是Rational Software Corporation的Rational Rose RealTime和I-Logix的Rhapsody等。
四、智能仪表软件开发的自动化问题
智能仪表软件系统是一种领域专用的软件系统，它一般包括信号处理软件系统、交互界面软件系统以及其它一些诸如系统通讯等软件系统，并且它还具有针对其领域的专用算法及数据结构。因此，现今的软件开发自动化工具在其上的直接应用还面临着复杂的困难，主要表现在以下方面：
1、面向领域的理论及硬件体系结构问题
智能仪表系统是面向特定领域的一种专用计算机系统，采用通用的智能仪表理论结构无法有效地体现现有软件开发的自动化工具优势，只能实现智能仪表软件系统的部分自动化。同时现有的智能仪表系统的硬件体系结构并不能很好地支持现今的软件开发自动化工具。
2、面向软件开发的自动化工具问题
智能仪表系统是一个需要与用户直接交互的系统，而现在的软件开发自动化工具的目标是面向软件领域工程师的，并不是面向以智能仪表产品相关的所有人员的，这导致了工具与应用问题领域的细节相互脱离。
参考文献
1、Chen Zhan Based on data driven component service framework [J ]. Computer engineering and applications 2010 ( 18).
2、Wang Chieh. The status and development of fieldbus technology [ J]. Electric drive automation Vol 2010 (03 ).
3、顾莹莹,高建华.从UML类图到关系数据库表的代码生成方法[J]. 计算机工程. 2007(10)
4、林冰玉,彭四伟,汪须忠.软件开发自动化平台的研究与应用[J]. 计算机工程与应用. 2009(09)
关键词:智能仪表；软件开发；自动化技术；
Smart meter software development automation technology Analysis Meng Qingli Abstract: In this paper, the smart meter software development automation technology for research and related issues. The article reviews the history of the development of intelligent instruments, summarizes the development status of the intelligent instrument, elaborated understanding of automation technology for software development and analysis of smart meter software development automation. I hope this study can provide some references and related fields. Keywords: intelligent instruments; software development; automation technology;
一、智能仪表的发展历史
仪器仪表就发展过程来说，已经经历了三代。第一代仪器仪表是模拟式仪表；第二代仪器仪表是数字式仪表；第三代仪器仪表即为智能仪表。智能仪表是70年代初以来出现的新型仪表，通常我们所说的智能仪表是将人工智能的理论方法和技术应用于仪表，使其具有类似人的智能特性或功能的仪表，仪表使用嵌入式微处理器系统芯片，或数字信号处理器(DSP)及专用的电路，这些芯片及电路里包含有“softwareonsilicon”(硅晶体上软件)，这样确保了快捷、方便地仪表应用软件开发。智能仪表功能不同，其相应的软件也不相同，我们将这些不同功能软件统称为软件系统。仪表已经不再是硬件实体，而是硬件、软件相结合的，软件系统在智能高低方向起决定作用的新型仪表。
二、智能仪表的发展现状
最近30年来，随着微电子技术和大规模集成电路技术的迅速发展，仪表与微处理器的结合，取代了许多笨重的硬件，内部结构和前面板大为改观，节省了许多开关和调节的旋钮。微处理器通过键盘或遥控接口接收命令和信号，并用来控制仪表的运行，执行常规测量，对数据进行智能分析和处理，数字显示或传送，而传统的模拟方法是很難做到的。现在的智能仪表与传统仪器仪表相比，出现了一些新的变化。
在功能方面，智能仪表具有以下功能特点：
1、操作自动化。仪表的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。
2、具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。
3、具有数据处理功能，这是智能仪表的主要优点之一。智能仪表由于采用了单片机或控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。
4、具有友好的人机对话能力。智能仪表使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪表还通过显示屏将仪器的运行情况，工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪表的操作更加方便直观。
5、具有可程控操作能力。一般智能仪表都配有RS232、RS485或现场总线等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。
在硬件方面，一些新技术普遍应用，如EDA、CAM、CAT、DSP、专用集成电路(ASIC)技术。目前，在系统开发与生产中国外很多厂家注重系统集成，不仅着眼于单机，更注重系统、系统软件化。以美国德州仪器公司提出的“DSPS”概念为例，以DSP芯片为核心，配合先进的混合信号电路、ASIC电路、元件及开发工具等提供整个应用系统的解决方案。仪器仪表中采用了大量的超大规模集成(VLSI)的新器件、表面贴装技术、多层线路板印刷、圆片规模集成和多芯片模块等新工艺。CAD，CAM， CAPP， CAT等计算机辅助手段在现代仪表中得到了广泛应用。在软件方面，由于先前受智能仪表MCU内存的限制，目前广泛流行的智能仪表软件系统的开发方法仍然是“手工作坊”模式，即从单片机结构原理、指令系统、操作协议到系统的直接设计方法。因此，急需一种新的软件开发方法来提高智能仪表的软件开发。
三、软件开发的自动化技术理解
1、广义理解指的是，将传统开发过程的人力活动尽可能自动化直至完全自动化，尽可能多地把困难、复杂的工作留给计算机系统处理，尽可能地减轻开发人员的负担；
这里的计算机系统，除了泛指一般计算机系统外，重要的是指主要用于软件开发的系统，特别是软件自动化系统，而尽可能一词反映了自动化的相对性。
2、狭义理解指的是，从形式化的软件功能规格说明到可执行的程序代码这一过程的自动化。在这里，可执行的程序代码既可指低级语言程序代码如汇编代码，也可指高级语言程序代码如C51语言等。
国外学者在数十年的研究中，已提出了许多软件开发自动化方法，如：面向对象的应用设计(OODA)、面向对象的分析和面向对象的设计(OOA／OOD)、对象建模技术(OMT)、面向对象的系统分析(OOSA)等等。同时，他们也开发出了许多成熟的软件自动化工具，如：BOCS、Rational、Rose、Software Through Pictures、Graphical Designer等等。针对仪表等领域的实时性嵌入式系统软件自动化工具，其中最突出的成熟商品是Rational Software Corporation的Rational Rose RealTime和I-Logix的Rhapsody等。
四、智能仪表软件开发的自动化问题
智能仪表软件系统是一种领域专用的软件系统，它一般包括信号处理软件系统、交互界面软件系统以及其它一些诸如系统通讯等软件系统，并且它还具有针对其领域的专用算法及数据结构。因此，现今的软件开发自动化工具在其上的直接应用还面临着复杂的困难，主要表现在以下方面：
1、面向领域的理论及硬件体系结构问题
智能仪表系统是面向特定领域的一种专用计算机系统，采用通用的智能仪表理论结构无法有效地体现现有软件开发的自动化工具优势，只能实现智能仪表软件系统的部分自动化。同时现有的智能仪表系统的硬件体系结构并不能很好地支持现今的软件开发自动化工具。
2、面向软件开发的自动化工具问题
智能仪表系统是一个需要与用户直接交互的系统，而现在的软件开发自动化工具的目标是面向软件领域工程师的，并不是面向以智能仪表产品相关的所有人员的，这导致了工具与应用问题领域的细节相互脱离。
参考文献
1、Chen Zhan Based on data driven component service framework [J ]. Computer engineering and applications 2010 ( 18).
2、Wang Chieh. The status and development of fieldbus technology [ J]. Electric drive automation Vol 2010 (03 ).
3、顾莹莹,高建华.从UML类图到关系数据库表的代码生成方法[J]. 计算机工程. 2007(10)
4、林冰玉,彭四伟,汪须忠.软件开发自动化平台的研究与应用[J]. 计算机工程与应用. 2009(09)