Организация лабораторных практикумов с удаленным доступом Батоврин В.К., Бессонов А.С., Мошкин В.В. Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (ТУ) Кафедра информационных систем

Некоторые рекомендации ISO/IEC 15288:2002(E) по проектированию систем При проектировании систем всегда выполняется анализ требований. Цель процесса анализа требований состоит в трансформации требований, основанных на представлении заинтересованных лиц о возможностях, которые должны быть предоставлены, в технически обоснованные требования к системе, как продукту человеческой деятельности, с помощью которого эти возможности обеспечиваются. Заинтересованные лица (stakeholders) – пользователи, разработчики, производители, приверженцы, владельцы, распорядители, инструктора, заказчики, поставщики и т.д.

Два подхода к разработке компьютерных ЛП, основанных на измерениях Разработка сложных, уникальных лабораторных комплексов, используемых группой вузов Разработка недорогих, пригодных для тиражирования решений, для использования при изучении типовых естественно-научных и общетехнических дисциплин

Требования к компьютерному ЛП по типовой дисциплине Функциональность, простота и дешевизна Типовая архитектура Формирование типового интерфейса пользователя Использование при разработке программной среды, ориентированной на поддержку измерительных процессов и процедур. Использование типовых виртуальных приборов, модулей-моделей и типовых лабораторных макетов

Архитектура сетевого ЛП

Архитектура простейшего сетевого ЛП

Основные преимущества среды LabVIEW Широкие функциональные возможности, включая поддержку необходимых измерительных процессов и процедур Поддержка удаленного доступа Простота программирования в сочетании с удобством распространения разработанных программ Хорошие возможности по подключению аппаратных средств от разных производителей Наличие поддержки со стороны компании разработчика

Примерный перечень виртуальных приборов Универсальный 2-х канальный осциллограф Генератор сигналов специальной формы (2-х канальный) Мультиметр Стоимость аппаратных средств от 550 у.е. до 2500 у.е.

Примеры виртуальных приборов Универсальный осциллограф Мультиметр Генератор сигналов

Примерный перечень программных модулей-моделей Электромеханический ампервольтметр. Электронный ампервольтметр. Цифровой мультиметр. Универсальный электронный осциллограф. Генератор сигналов специальной формы. Цифровой частотомер. Цифровой фазометр. Потенциометр постоянного тока. Измерительный мост постоянного тока. Магазины R, L, C. Универсальный источник питания.

Примеры моделей измерительных приборов

Лабораторный практикум по основам измерительных технологий Создан на основе компьютерных моделей Обработка и представление результатов измерений – 6 работ Поверка средств измерений – 2 работы Измерение электрических величин – 8 работ

Лабораторный практикум по электронике и микропроцессорной технике Создан на основе виртуального прибора (плата ввода-вывода NI PCI-6024, коммутационная панель (адаптер) NI SX-2075) 5 комплексных работ по основам аналоговой и цифровой электроники

Обеспечение практикумов ПК, аппаратные средства, средства измерений со стандартными интерфейсами Лицензионные программные средства компании NI (среда разработки) Программное обеспечение практикумов собственной разработки (зарегистрировано в Роспатенте) Методические указания по выполнению лабораторных работ в печатной и электронной формах Учебное пособие по основам измерительных технологий (CD с практикумом прилагается)

Опыт практического использования Практикумы были опробованы в 2001/2002 уч. году Регулярное использование в учебном процессе начато в 2003/2004 уч. году Предпочтение следует отдавать технологии виртуальных приборов Требуется доработка системы допуска к работам и интерфейса пользователя

Затраты на разработку Минвуз р. 7,4% МИРЭА р. 37,0% Кафедра р. 55,6% Аппаратные средства р. 37% Измерит. приборы р. 7% ПЭВМ р. 11% Зарплата разработчиков р. 30% Лицензионные программные средства р. 15% Затраты на разработку составили примерно 1350 тыс. рублей

Что дальше? Формирование среды открытой системы на основе развивающихся, общедоступных, общепризнанных стандартов Переносимость Масштабируемость Интероперабельность Использование при формировании ИТ-служб технологии виртуальных приборов Служба сбора и обработки данных (ССОД) Доступ к удаленной ССОД Удаленный вызов ССОД

Разработка компьютерного ЛП, как открытой системы Эталонная модель среды Архитектура высокоуровневых служб системы, архитектура ИТ-служб Функциональный стандарт (профиль) ЛП. Выбор типовых технологических компонентов и разработка набора унифицированных технологических решений. Тиражирование.

Разработка функционального стандарта Пользователи Проект стандарта Разработчики Производители На утверждение Государство – генеральный заказчик Аккредитованная организация WORKSHOP Достижение консенсуса Стандарты (профили)

Выводы Отдельно взятой кафедре затруднительно вести разработку компьютерных ЛП, основанных на измерениях Компьютерные ЛП должны разрабатываться с использованием технологии открытых систем LabVIEW после некоторой доработки может быть принят в качестве стандартной программной среды разработки Требуется разработать отечественные адаптеры

Запасные слайды

Образовательные Ресурсы в Открытых Системах Открытых Системах

ИТ-архитектура (технические процессы) Информационная архитектура архитектура (процессы предприятия) Бизнес–архитектура (бизнес-процессы) ИТ-технологии (базовые ИТ-стандарты и профили) Технологии организации учебного процесса (модели и стандарты процессов обучения) Технологии подготовки специалистов в интересах заказчиков (нормативные документы министерства, стандарты ВПО) Пирамида согласования управляет поддерживается посредством

Стандартизация технологий компьютерного обучения Глобальный образовательный консорциум IMS (IMS Global Learning Consortium). Комитет по стандартизации образовательных технологий института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE Learning Technology Standards Committee – LTSC). Комитет по технологиям компьютерного обучения авиационной отрасли (Aviation Industry CBT Committee – AICC). Инициатива прогрессивного распределенного обучения (Advanced Distributed Learning initiative – ADL). ГосНИИСИ (г. Москва).

Модель образовательных технологических систем (IEEE P 1484) (IEEE P 1484)

Принципы открытых систем Формирование среды открытой системы, в которой обеспечены: Переносимость и функциональная совместимость приложений и данных. Мобильность пользователя. Масштабируемость. Прозрачность реализации. Использование развивающихся, общедоступных, общепризнанных стандартов и спецификаций на продукты информационных технологий.

Заказчик Пользователь Поставщик Как есть. Развитие информационного пространства по единым принципам. Защиту инвестиций, сделанных в информационную инфраструктуру. Облегчение взаимопонимания между пользователями, заказчиками и поставщиками. Облегчение интеграции и улучшение функциональной совместимости. Облегчение комплектования и независимость от поставщика. Что мы получим? Заказчик ПользовательПоставщик Как будет!

Модель среды открытой системы ISO/IEC и я С л у ж б ы и н т е р н а ц и о н а л и з а ц и и Д р у г и е с к в о з н ы е с л у ж б ы Интерфейс коммуникационных служб Интерфейс информационных служб Интерфейс взаимодействия человек-компьютер С л у ж б ы И Т

Декомпозиция сущностей в технической эталонной модели Информационная служба Служба интеграции данных Служба обмена данными Форматы данных XML XLINK Типы данных Схемы XML Текст Службы технической эталонной модели Категория служб Службы ИТ Стандарты на службу ИТ Namespaces Графика Видео Аудио Возрастание уровня детализации

Состояние с разработкой компьютерных ЛП В сети имеется около 50 лабораторных работ. Разработки выполняются 4-5 вузами. Подходы к разработке между ними не согласованы. 2/3 ресурсов – компьютерные модели, 1/3 – виртуальные приборы.

Характеристики некоторых плат ввода-вывода

Характеристики некоторых инструментальных сред