CC BY
7УДК 004
Victoria I. Khalimon, Yury P.Yulenets, Oleg V. Prostitenko, Alexander Yu. Rogov
DISTANCE-TYPE EDUCATION PROGRAM SYSTEM TO MANAGE STUDY AND RESEARCH TECHNOLOGIES
St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University), Moskovsky Pr., 26, St Petersburg, 190013, Russia e-mail: vo@nm.ru
The problem how to develop a distance-type algorithmic and program system is considered. The system is realized in the clientserver application. The program server interacts with a plasma generation setup in real time and carries out the collection of online data, i.e. plasma temperature, automatic regulator setting, additional parameters. The on-line data are transferred to the client according to the TCP/IP protocol and are displayed in the form of tables and graphs. The client's interface allows him to apply methods of interpolation, approximation, and convolution, and also to perform post-processing of the data and save them in other software packages.
Keywords: distant education, program and algorithmic system, study and research laboratory
.422.8
В.И. Халимон1, Ю.П. Юленец2, О.В. Проститенко3, А.Ю.Рогов4
РАЗРАБОТКА ДИСТАНЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СФЕРЕ ОРГАНИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр. 26, Санкт-Петербург, 190013, Россия e-mail: vo@nm.ru
Данная работа посвящена разработке дистанционного образовательного программно-алгоритмического комплекса. Комплекс реализован в виде клиент-серверного приложения. Серверная часть программы взаимодействует с установкой генерации плазмы в реальном времени, осуществляет сбор оперативных данных: текущая температура плазмы, задание автоматическому регулятору, дополнительные параметры. Оперативные данные передаются клиентам по протоколу TCP/IP и отображаются в табличной и графической форме. Интерфейс клиента позволяет применять методы интерполяции, аппроксимации, свертки, осуществлять постобработку данных и сохранять их в другие, сторонние, прикладные пакеты
Ключевые слова: дистанционное образование, программно-алгоритмический комплекс, лабораторный практикум, микропроцессорная техника, телекоммуникационные технологии, клиент-сервер
В дистанционном обучении находят применение традиционные и инновационные методы, средства и формы обучения, базирующиеся на компьютерных и телекоммуникационных технологиях. Под средствами новых информационных технологий понимают [1]: «... программно-аппаратные устройства, функционирующие на базе микропроцессорной техники, современных средств и систем телекоммуникаций информационного обмена, аудио-видеотехники и т.п., обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации».
В ряду технических средств дистанционного обучения своей спецификой выделяются лабораторные дистанционные практикумы (лабораторные практикумы удаленного доступа). Актуальность этих средств обучения трудно переоценить при подготовке специалистов для различных отраслей промышленности. В самом деле, уровень подготовки специалиста определяется не только теоретическими знаниями, но и конкретными
практическими навыками проведения лабораторных исследований [2]. Решение этой образовательной задачи возможно двумя путями. Первый путь - это разработка и доставка к обучаемому специально разработанного мобильного комплекта. Второй путь заключается в обеспечении дистанционного доступа к лабораторным установкам. Однако кардинальным решением является реализация концепции дистанционного лабораторного практикума, удовлетворяющего одновременно требованиям практикума для традиционных и дистанционных форм обучения [3].
Сущность дистанционного лабораторного практикума заключается в следующем. Применительно к конкретному прикладному тематическому направлению создается единый универсальный научно-дидактический комплекс, предназначенный как для обучения студентов (или переподготовки специалистов), так и для проведения научных исследований. Коллективное использование этого комплекса разными клиентами, рас-
1 Халимон Виктория Ивановна, д-р техн. наук, профессор, каф. системного анализа и информационных технологий, e-mail: vih123@newmail.ru Victoria I. Khalimon, Dr Sci (Eng.), Professor, department of the system analysis and information technologies
2 Юленец Юрий Павлович, Д-р техн. наук, профессор, каф. системного анализа и информационных технологий, e-mail: sa@sa.lti-gti.ru Yury P. Yulenets, Dr Sci (Eng.), Professor, department of the system analysis and information technologies
3 Проститенко Олег Владимирович, канд. техн. наук, доцент, каф. системного анализа и информационных технологий, e-mail: vo@nm.ru Oleg V. Prostitenko, PhD (Eng.), Associate Professor, department of the system analysis and information technologies
4 Рогов Александр Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, каф. системного анализа и информационных технологий, e-mail: alex.rogov.spb@yandex.ru Alexander Yu. Rogov, PhD (Eng.), Associate Professor, department of the system analysis and information technologies
Дата поступления - 24 июня 2016 года
пложенными на сколь угодно большом от него расстоянии, выполняется с помощью телекоммуникационных технологий. Показания измерительных приборов отображаются на виртуальном пульте удаленного клиента. Оперативное управление ходом эксперимента реализуется автоматически - с помощью многоканальной подсистемы регулирования - по программам от удаленных компьютеров, которые являются рабочими местами пользователей. Таким образом создается виртуальное отображение, позволяющее воспроизводить с максимально возможным приближением реальное оборудование стенда. Программное обеспечение рабочего места дополняет комплексную компьютерную поддержку всего лабораторного практикума.
Исходя из описанных требований на кафедре системного анализа разрабатывается и проходит опытную проверку лабораторный практикум по
дисциплине «Автоматизированные системы управления технологическими процессами». Лабораторный комплекс включает в себя технологическую установку, управляющий вычислительный комплекс и программно-алгоритмическое обеспечение (ПАО). ПАО получает данные с датчиков технологической установки, передает их на сервер (центральный компьютер), расположенный рядом с установкой, и далее пересылает (по запросу через сеть Интернет) локальным пользователям (учащимся или исследователям) для обработки и дистанционного управления экспериментом. Система способна функционировать как в режиме советчика оператора, так и в супервизорном режиме. Общая структура системы показана на рисунке 1.
Рисунки 2 и 3 иллюстрируют функциональные схемы взаимодействия программных модулей (на стороне сервера и на стороне клиентов).
Рисунок 1. Общая структура аппаратного обеспечения лабораторного комплекса
Рисунок 2. Функциональная схема взаимодействия программных модулей на серверной части системы
Рисунок 3. Функциональная схема взаимодействия программных модулей на клиентской части системы
Удаленные клиенты обрабатывают
поступающие от объекта данные в реальном времени (эти модули окрашены в зеленый цвет) и работают с данными, полученными ранее (окрашены в красный цвет). Это позволяет пользователям (студентам) выполнять лабораторные работы в режиме имитации, а исследователям - осуществлять дополнительный анализ ранее полученных зависимостей.
Система является открытой, методы, алгоритмы и программы, в зависимости от специфики и свойств технологического объекта, могут модифицироваться. Предусмотрен импорт полученных данных для обработки в другие программные пакеты.
При реализации дистанционного лабораторного практикума система позволяет в ходе учебного занятия исследовать работу технологической установки, расположенной на удалении от компьютерного класса; при этом студенты получают возможность осуществлять обработку и анализ данных по изучаемой дисциплине.
На рисунках 4 и 5 представлены интерфейсы сервера и клиента в рабочем режиме системы стабилизации температуры газоразрядной плазмы.
Объектом исследования является
плазмохимическии реактор высокочастотного емкостного разряда, подключенный к ВЧ-генератору (частота ЭМ-колебаниИ f = 29,0 МГц). Температура газоразрядной плазмы T в реакторе измеряется с помощью термопары. Микроконтроллер усиливает сигнал термопары и реализует двухпозиционный релейный закон регулирования. Отклонение температуры плазмы от заданного значения (величины уставки Туст) отрабатывает исполнительный механизм - реверсивный электродвигатель, изменяющий в ту или в другую сторону емкость первичного колебательного контура генератора, а через нее - активную мощность плазмы.
Рисунок 4 показывает, как сервер получает от микроконтроллера оперативные данные об измеряемом параметре, отображает их на графике и осуществляет передачу по протоколу TCP/IP.
Клиент, в свою очередь, получает переданные сервером данные, представляет их в табличной и графической форме и реализует методы постобработки (рисунок 5). Функционал интерфейса клиента позволяет передавать управляющие команды на сервер и осуществлять дистанционное управление объектом (путем изменения величины уставки).
ii. информационные системы. автоматизация и системы управления
Известия СПбГТИ(ТУ) № 35 2016
Рисунок 4. Интерфейс сервера
Рисунок 5. Интерфейс клиента
Заключение
Рассмотрен дистанционный образовательный программно-алгоритмический лабораторный комплекс, содержащий в своем составе объект исследования (плаз-мохимический реактор), управляющий вычислительный комплекс и программно-алгоритмическое обеспечение. Лабораторный комплекс позволяет проводить удаленный мониторинг состояния объекта и дистанционное управление параметром технологического процесса (температурой газоразрядной плазмы).
Литература:
1. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании М.: Школа-Пресе, 1994. С. 205.
2. Арбузов Ю.В., Леньшин В.Н., Маслов С.И., Поляков А.А., Свиридов В.Г. Новое в концепции дистанционного образования. Дистанционный лабораторный практикум. Проблемы информатизации высшей школы. Бюллетень 1-2 (7-8). М.: ГосНИИСИ, 1997. С. 50-58.
3. Андреев А.А., Солдаткин В.И. Дистанционное обучение: сущность, технология, организация. М.: МЭСИ, 1999. 196 с.
