Автоматизированные системы научных исследований реферат

Министерство
образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение

высшего
профессионального образования.

Московский
государственный технологический
университет «Станкин»

Егорьевский
технологический институт (филиал)

Реферат

по
дисциплине «Информационные технологии»

Тема:
АСНИ – средство повышения эффективности
исследования.

Работу выполнил:
Работу
проверил:

студент группы
БА-121 ст.
преподаватель

__________ Лазарев
В.С. __________ Фролова
Г.А.

Егорьевск
2013

План:

1)………………………………………………………………………

1)Введение 3

2)Назначение
и применение руководящих материалов 6

3)Цели
создания АСНИ 6

4)Определение
АСНИ 7

5)Функции
АСНИ 8

6)Структура
АСНИ 9

7)
Основные принципы создания АСНИ 11

8)
Заключение 17

  1. Введение

Повышение
эффективности фундаментальных и
прикладных научных исследований
становится важным фактором ускорения
научно-технического прогресса. Особое
значение для повышения эффективности
науки приобретает автоматизация научных
исследований, позволяющая получать
более точные и полные модели исследуемых
объектов и явлений, ускорять ход научных
исследований и снижать их трудоемкость,
изучать сложные объекты и процессы,
исследование которых традиционными
методами затруднительно или невозможно.

Применение
автоматизированных систем научных
исследований и комплексных испытаний
образцов новой техники (АСНИ) наиболее
эффективно в тех современных областях
науки и техники, которые имеют дело с
использованием больших объемов
информации. К ним прежде всего относятся:

  • ядерная физика (сбор
    и обработка экспериментальных данных,
    получаемых на реакторах, ускорителях
    и установках термоядерного синтеза);

  • физика плазмы и
    твердого тела;

  • радиофизика и
    электроника;

  • астрономия и
    радиоастрономия;

  • космические
    исследования (обработка информации,
    получаемой с искусственных спутников
    для нужд народного хозяйства);

  • геология и геофизика
    (разведка полезных ископаемых);

  • исследования Мирового
    океана, экологические исследования,
    прогнозирование погоды и стихийных
    бедствий;

  • биология и медицина
    (исследования в области молекулярной
    биологии, микробиологического синтеза,
    диагностики заболеваний);

  • химическая технология
    (моделирование технологических
    процессов, получение материалов с
    заданными свойствами);

  • исследования сложных
    технологических процессов в промышленности;

  • исследования и
    разработки в области энергетики
    (электростанции, сети электропередачи,
    энергетические системы);

  • исследования и
    разработки в области транспортных
    коммуникаций, сетей связи и сетей
    вычислительных машин;

  • натурные и стендовые
    испытания сложных технических объектов
    (летательных аппаратов, транспортных
    устройств, машин, сооружений);

  • экономика, социальные
    исследования, право и языкознание.

Автоматизированные
системы научных исследований и комплексных
испытаний образцов новой техники
обеспечивают повышение производительности
труда в исследовательских и испытательных
подразделениях, улучшения
технико-экономических характеристик
разрабатываемых объектов на основе
получения и использования более точных
моделей этих объектов, сокращения
дорогостоящих натурных испытаний,
исключения некоторых стадий
опытно-конструкторских работ, что в
конечном счете приводит к снижению
затрат на разработку объектов новой
техники.

АСНИ отличаются
от других типов автоматизированных
систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером
информации, получаемой на выходе системы.
Прежде всего – это обработанные или
обобщенные экспериментальные данные,
но главное – полученные на основе этих
данных математические модели исследуемых
объектов, явлений или процессов.
Адекватность и точность таких моделей
обеспечивается всем комплексом
методических, программных и других
средств системы. В АСНИ могут использоваться
также и готовые математические модели
для изучения поведения тех или иных
объектов и процессов. АСНИ поэтому
являются системами для получения,
корректировки или исследования моделей,
используемых затем в других типах
автоматизированных систем для управления,
прогнозирования или проектирования.

Как правило,
все типы АСНИ должны создаваться на
базе серийных средств вычислительной
техники широкого применения (процессоров,
устройств памяти на магнитных лентах
и дисках, печатающих устройств, дисплеев
и т.п.). Однако, в АСНИ может примениться
и специальная аппаратура для сопряжения
ЭВМ с исследуемыми объектами. Эта
аппаратура должна обеспечивать
разнообразные функции предварительной
обработки информации, иметь гибкую
структуру и максимальную взаимозаменяемость
модулей и блоков.

Поэтому создание
аппаратуры сопряжения ЭВМ с объектами
является одним из важнейших направлений
работ, обеспечивающих эффективную
разработку и развитие различных типов
АСНИ. Блоки и модули аппаратуры сопряжения
должны выпускаться серийно в соответствии
с международными стандартами.

При разработке
Общеотраслевых руководящих методических
материалов по созданию автоматизированных
систем научных исследований и комплексных
испытаний образцов новой техники были
учтены Государственные стандарты и
общеотраслевые руководящие методические
материалы по созданию автоматизированных
систем различного назначения.

Обновлено: 27.04.2023

Тема: АСНИ – средство повышения эффективности исследования.

Работу выполнил: Работу проверил:

студент группы БА-121 ст. преподаватель

__________ Лазарев В.С. __________ Фролова Г.А.

2)Назначение и применение руководящих материалов 6

3)Цели создания АСНИ 6

4)Определение АСНИ 7

5)Функции АСНИ 8

6)Структура АСНИ 9

7) Основные принципы создания АСНИ 11

8) Заключение 17

Введение

Повышение эффективности фундаментальных и прикладных научных исследований становится важным фактором ускорения научно-технического прогресса. Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно.

Применение автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники (АСНИ) наиболее эффективно в тех современных областях науки и техники, которые имеют дело с использованием больших объемов информации. К ним прежде всего относятся:

ядерная физика (сбор и обработка экспериментальных данных, получаемых на реакторах, ускорителях и установках термоядерного синтеза);

физика плазмы и твердого тела;

радиофизика и электроника;

астрономия и радиоастрономия;

космические исследования (обработка информации, получаемой с искусственных спутников для нужд народного хозяйства);

геология и геофизика (разведка полезных ископаемых);

исследования Мирового океана, экологические исследования, прогнозирование погоды и стихийных бедствий;

биология и медицина (исследования в области молекулярной биологии, микробиологического синтеза, диагностики заболеваний);

химическая технология (моделирование технологических процессов, получение материалов с заданными свойствами);

исследования сложных технологических процессов в промышленности;

исследования и разработки в области энергетики (электростанции, сети электропередачи, энергетические системы);

исследования и разработки в области транспортных коммуникаций, сетей связи и сетей вычислительных машин;

натурные и стендовые испытания сложных технических объектов (летательных аппаратов, транспортных устройств, машин, сооружений);

экономика, социальные исследования, право и языкознание.

Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники обеспечивают повышение производительности труда в исследовательских и испытательных подразделениях, улучшения технико-экономических характеристик разрабатываемых объектов на основе получения и использования более точных моделей этих объектов, сокращения дорогостоящих натурных испытаний, исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ, что в конечном счете приводит к снижению затрат на разработку объектов новой техники.

АСНИ отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. Прежде всего – это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное – полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов. Адекватность и точность таких моделей обеспечивается всем комплексом методических, программных и других средств системы. В АСНИ могут использоваться также и готовые математические модели для изучения поведения тех или иных объектов и процессов. АСНИ поэтому являются системами для получения, корректировки или исследования моделей, используемых затем в других типах автоматизированных систем для управления, прогнозирования или проектирования.

Как правило, все типы АСНИ должны создаваться на базе серийных средств вычислительной техники широкого применения (процессоров, устройств памяти на магнитных лентах и дисках, печатающих устройств, дисплеев и т.п.). Однако, в АСНИ может примениться и специальная аппаратура для сопряжения ЭВМ с исследуемыми объектами. Эта аппаратура должна обеспечивать разнообразные функции предварительной обработки информации, иметь гибкую структуру и максимальную взаимозаменяемость модулей и блоков.

Поэтому создание аппаратуры сопряжения ЭВМ с объектами является одним из важнейших направлений работ, обеспечивающих эффективную разработку и развитие различных типов АСНИ. Блоки и модули аппаратуры сопряжения должны выпускаться серийно в соответствии с международными стандартами.

При разработке Общеотраслевых руководящих методических материалов по созданию автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники были учтены Государственные стандарты и общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию автоматизированных систем различного назначения.

АСНИ и комплексных испытаний образцов новой техники обеспечивают получение максимального народнохозяйственного эффекта, который образуется от повышения производительности труда в исследовательских подразделениях, увеличения технико-экономических характеристик разрабатываемых объектов, уменьшения дорогостоящих натурных испытаний, исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ, что ведет к снижению затрат на разработку объектов новой техники

Содержание работы

1. Введение 3
2. Определение АСНИ 4
3. Цели создания АСНИ 4
4. Составные части АСНИ 5
5. Типовая структура АСНИ 6
6. Функции АСНИ 7
7. Принципы построения АСНИ 8
8. Литература 10

Файлы: 1 файл

реферат.docx

Государственное общеобразовательное учреждение

Приднестровский Государственный Университет

им. Т. Г. Шевченко

Кафедра прикладной информатики

Реферат на тему:

Студентка 1-го курса 105 гр.

Калуцкая Алла В.

Саломатина Елена Васильевна

  1. Введение 3
  2. Определение АСНИ 4
  3. Цели создания АСНИ 4
  4. Составные части АСНИ 5
  5. Типовая структура АСНИ 6
  6. Функции АСНИ 7
  7. Принципы построения АСНИ 8
  8. Литература 10

Один из важных факторов ускорения научно-технического прогресса является повышение эффективности прикладных и фундаментальных научных исследований. Автоматизация научных исследований имеет особое значение в повышения эффективности науки, так как получаются более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, изучаются сложные объекты и процессы, ускоряется ход научных исследований и снижает их трудоемкость.

Наиболее эффективно применение автоматизированных систем научных исследований(АСНИ) в тех областях науки и техники, в которых используются большие объемы информации. К ним относятся: ядерная физика; радиофизика и электроника; физика твердого тела и плазмы; космические исследования; астрономия и радиоастрономия; геология и геофизика; биология и медицина; экологические исследования, прогнозирование погоды и стихийных бедствий, исследования Мирового океана; исследования сложных технологических процессов в промышленности; химическая технология; исследования и разработки в области энергетики; экономика, право и языкознание, социальные исследования; натурные и стендовые испытания сложных технических объектов; исследования и разработки в области транспортных коммуникаций, сетей вычислительных машин и сетей связи.

АСНИ и комплексных испытаний образцов новой техники обеспечивают получение максимального народнохозяйственного эффекта, который образуется от повышения производительности труда в исследовательских подразделениях, увеличения технико-экономических характеристик разрабатываемых объектов, уменьшения дорогостоящих натурных испытаний, исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ, что ведет к снижению затрат на разработку объектов новой техники.

От других типов автоматизированных систем, АСНИ отличаются характером информации, получаемой на выходе системы: обработанные или обобщенные экспериментальные данные и полученные на их основе математические модели исследуемых объектов. Точность и адекватность этих моделей обеспечивается комплексом программных и методических средств системы. Для изучения поведения объектов и явлений в АСНИ могут использоваться готовые математические модели. АСНИ это системы получения или исследования моделей, которые используются в других типах автоматизированных систем для управления, проектирования или прогнозирования.

2. Определение АСНИ

Автоматизированная система научных исследований это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для получения, уточнения и апробации математических моделей исследуемых объектов, явлений, процессов.

Для АСНИ характерно:

– ключевая роль средств вычислительной техники;

– единство программных и аппаратных средств;

– ориентация АСНИ на получение математических моделей в виде формул, таблиц, графиков.

Программно-аппаратный комплекс АСНИ включает средства методического, программного, технического, организационно-правового, информационного обеспечения.

Через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного комплекса осуществляется взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с АСНИ .

Средствами организационно- правового обеспечения системы регламентируется взаимодействие подразделений научно- исследовательской организации или предприятия с АСНИ .

3. Цели создания АСНИ

В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях:

  • обеспечения высоких темпов НТП;
  • получения математических моделей исследуемых объектов и применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления и повышения на этой основе эффективности и качества научных исследований;
  • сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных;
  • повышения эффективности разрабатываемых объектов и уменьшения затрат на их создание;
  • получения качественно новых научных результатов.

Достижение целей создания АСНИ обеспечивается путем:

  • систематизации и совершенствования процессов научных исследований на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
  • повышения качества управления научными исследованиями;
  • применения эффективных математических методов организации и планирования экспериментов;
  • комплексной автоматизации исследовательских работ в научно-исследовательской организации;
  • автоматизации трудоемких работ;
  • использования методов обработки и представления результатов научных в виде математических моделей;
  • замены натурных испытаний математическим моделированием.

4. Составные части АСНИ

К числу составных частей АСНИ относят:

1. Техническое обеспечение АСНИ, которое включает комплекс используемых технических средств: измерительную аппаратуру, ЭВМ, устройства связи с объектом и другие устройства, экспериментальную установку.

2. Научно-методическое обеспечение включает в себя различные методы, методики, способы и алгоритмы проведения эксперимента, обработки и представления экспериментальных данных.

3. Информационное обеспечение АСНИ – справочные и обучающие системы, информационно-поисковые системы, базы данных, программные средства, которые обеспечивают работу с имеющейся и поступающей информацией.

4. Программное обеспечение АСНИ – документы с текстами программ, различные эксплуатационные документы, программы на машинных носителях, эффективное взаимодействие пользователей с техническими ресурсами АСНИ.

5. Методическое обеспечение АСНИ – дополнительная аппаратура, методические инструкции и материалы, которые обеспечивают необходимые методические характеристики системы, достоверность и точность измерительной информации.

6. Организационно-правовое обеспечение – методические и руководящие материалы, приказы, положения, квалификационные требования, инструкции для пользователей, регламентирующие порядок эксплуатации и развития АСНИ, взаимодействие пользователей с системой, способы организации доступа исследователей к ресурсам коллективного пользования.

5. Типовая структура АСНИ

Для исследования разных элементов необходимы и разные технические базы в рамках АСНИ. Для реализации самых трудоемких элементов исследований при рациональных затратах на создание АСНИ современные системы строятся по многоуровневому принципу. Структура АСНИ содержит 3 уровня: объектный, инструментальный и сервисный.

Для объектного уровня характерно связь с объектом исследований.

Его назначение состоит в управлении экспериментальной установкой, регистрации данных, их оперативной обработки, накопления и представления основных результатов исследователю. На этот уровень возлагают операции, связанные с регистрацией и документированием данных, проверкой экспериментального оборудования.

Инструментальный уровень предназначен для проведения сложной обработки экспериментальных данных и научных расчетов, не требующих больших мощностей вычислительного оборудования. На этом уровне осуществляется отработка различных алгоритмов и программ, составленных пользователем, накопление и длительное хранение информации, которая была получена в результате исследований.

Сервисный (базовый) уровень используется для осуществления

сложных научных расчетов, обработки и представления информации, моделирования, формирования баз данных.

Трехуровневая организация АСНИ позволяет предоставить исследователю необходимые средства вычислительной техники на всех этапах исследования и сократить затраты на создание системы.

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов научных исследований путем автоматизированной обработки экспериментальных данных, планировании и управлении экспериментом, получении и исследовании моделей объектов, процессов и явлений на основе математических методов и автоматизированных процедур.

Автоматизированные процедуры в АСНИ состоят в том, что путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога осуществляются исследования объектов, процессов, явлений, а также исследуются математические модели.

В АСНИ применяются процедуры планирования и управления экспериментом. При этих процедурах использование моделирования корректирует условия эксперимента. Экспериментальная информация используется для выбора математической модели из некоторого множества таких моделей.

Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение документов, которые содержат результаты научных исследований и рекомендации по использованию этих результатов для проектирования, управления, прогнозирования.

Подтверждение или отклонение гипотез или совокупность законченных математических моделей, которое удовлетворяет заданным требованиям является результатом функционирования АСНИ.

7. Принципы построения АСНИ

При создании АСНИ применяются следующие принципы:

  1. Комплексность – направленность АСНИ на решение

комплекса задач, стоящих перед исследователем; обеспечение возможности применения АСНИ на различных этапах исследований; реализация основных функций, возлагаемых на такого рода системы.

  1. Последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований – внедрение средств автоматизации в те области, где получение значительных результатов невозможно без использования средств автоматизации; расширение контингента пользователей АСНИ.
  2. Многоуровневая организация – при построении современных АСНИ выделяется несколько структурных уровней, ориентированных на решение однородных по сложности исследовательских задач, требующих соответствующих технических средств и организации режимов работы.
  3. Применение единой методологии создания и развития АСНИ – методология должна учитывать достижения в связанных областях науки и техники и использовать влияние тенденций развития технологии, техники, производства, и автоматизации научных и производственных экспериментов.
  4. Системный подход к проектированию – предполагает проведение проектирования на основе системного анализа, который включает решение комплекса экономических, технических, и организационных вопросов, решение которых в совокупности обеспечит создание АСНИ оптимальным способом.
  5. Коллективность использования – АСНИ строятся как системы коллективного пользования, т. е. организацию коллективного доступа к наиболее сложным системам АСНИ и объединение усилий при создании и использовании АСНИ, когда отдельные удачные разработки становятся общедоступными и могут применяться всеми пользователями системы.
  6. Адаптивность – предполагает легкую приспособляемость АСНИ к изменению решаемых с ее помощью задач, достижение большей гибкости АСНИ.
  7. Разработка критериев эффективности АСНИ – должна позволить дать объективную оценку экономического эффекта, получаемого от внедрения АСНИ.
  8. Интеграция АСНИ – включающая в себя использование технических ресурсов АСНИ для решения задач иного характера (организационно-управленческих , учебных , фоновых, расчетных) и тесное взаимодействие с другими автоматизированными системами ( АСУТП, САПР, АСУП).
  9. Типизация АСНИ: в качестве основы для создания АСНИ должны использоваться типовые, специализированные измерительно-вычислительные или проблемно-ориентированные комплексы. Особое внимание должно быть уделено созданию типовых программно-управляемых модульных систем для управления сложными объектами и сбора информации, типовой аппаратуре сопряжения ЭВМ с объектом исследования.

АСНИ получили широкое распространение в молекулярной химии, биохимии, физике элементарных частиц, минералогии, астрономии и др. науках. Таким образом в результате применения АСНИ: уменьшается время проведения исследования; усиливается контроль за ходом эксперимента; увеличивается достоверность и точность результатов; повышается качество и информативность эксперимента; сокращается количество участников эксперимента и др.

Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно. Применение автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники (АСНИ) наиболее эффективно в тех современных областях науки и техники, которые имеют дело с использованием больших объемов информации. К ним прежде всего относятся: ядерная физика (сбор и обработка экспериментальных данных, получаемых на реакторах, ускорителях и установках термоядерного синтеза);физика плазмы и твердого тела; радиофизика и электроника; астрономия; космические исследования (обработка информации, получаемой с искусственных спутников для нужд народного хозяйства); биология и медицина (исследования в области молекулярной биологии, микробиологического синтеза, диагностики заболеваний); АСНИ обеспечивает получение значительного народнохозяйственного эффекта.

Определение АСНИ

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) – это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых объектов, явлений и процессов. Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного и организационно-правового обеспечения.

Из определения следует, что для АСНИ характерно три существенных момента:

ключевая роль вычислительной техники

Единство программных и аппаратных средств

Ориентация АСНИ на получение математических моделей виде формул, таблиц, графиков.

Взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного комплекса.

Создание модели осуществляется сопоставлением теории и эксперимента. Это сопоставление носит, как правило, итерационный характер, что можно отобразить в виде алгоритма (рис. 1). На каждом шаге итерации происходит уточнение модели, что ведет обычно к ее усложнению. [2]

Рисунок 1-Алгоритм создания модели

Цели создания АСНИ

В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях:

обеспечения высоких темпов научно-технического прогресса;

повышения эффективности и качества научных исследований на основе получения или уточнения с помощью АСНИ математических моделей исследуемых объектов,а также применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления;

повышения эффективности разрабатываемых с помощью АСНИ объектов, уменьшения затрат на их создание;

получения качественно новых научных результатов

сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники.

Достижение этих целей создания АСНИ обеспечивается путем:

систематизации и совершенствования процессов научных исследований и испытаний на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

комплексной автоматизации исследовательских работ с перестройкой ее структуры и кадрового состава;

повышения качества управления научными исследованиями;

использования методов обработки и представления результатов научных исследований и испытаний в виде математических моделей, имеющих заданную форму;

замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием. [2]

Составные части АСНИ

К числу составных частей АСНИ относят:

Техническое обеспечение, которое включает комплекс используемых тех.средств: измерительную аппаратуру, ЭВМ, устройства связи с объектом, экспериментальную установку.

Научно-методическое обеспечение, включающее в себя различные методы, методики, способы и алгоритмы проведения эксперимента, обработки и представления экспериментальных данных.

Информационное обеспечение – справочные и обучающие системы, информационно-поисковые системы, базы данных.

Программное обеспечение- документы с текстами программ, эксплуатацией, программы на машинных носителях, эффективное взаимодействие пользователей с тех ресурсами АСНИ.

Метрологическое обеспечение АСНИ и Организационно-правовое обеспечение. [5]

Типовая структура АСНИ

Различные элементы исследования требуют и различной технической базы в рамках АСНИ. Например, разработка теоретических вопросов часто сопровождается проведением

громоздких расчетов, моделированием, поиском научной информации, что требует значительной мощности и объема памяти ЭВМ. С другой стороны, обращение к этим ресурсам АСНИ производится относительно редко и необязательно с высокой оперативностью. Вместе с тем, операции, связанные с проведением автоматизированного эксперимента, всегда осуществляются в масштабе реального времени, и нет необходимости в значительных вычислительных мощностях. [5]

Рисунок 2 – Структура АСНИ

Для реализации самых разных элементов исследований современные системы строятся по многоуровневому принципу. Наиболее целесообразна структура, содержащая три уровня: объектный, инструментальный и сервисный (базовый).

Объектный уровень характеризуется связью с объектом исследований. Его назначение состоит в организации процесса экспериментирования, т.е. реализации управления экспериментальной установкой, регистрации данных, их оперативной обработки, накопления и представления первичных результатов исследователю, в том числе и оказание ему помощи в интерпретации результатов эксперимента и принятии решения о дальнейшем проведении исследований. На объектный уровень также возлагают операции, связанные с проверкой и тестированием экспериментального оборудования, текущей регистрацией и документированием данных.

Инструментальный уровень предназначен для проведения достаточно сложных видов обработки экспериментальных данных, научных расчетов и моделирования, если они не требуют слишком больших мощностей вычислительного оборудования. Здесь осуществляется накопление и длительное хранение информации, полученной в результате исследований, формируются архивы и банки данных по отдельным проблемам исследований. На инструментальном уровне осуществляется отработка различных алгоритмов и программ, составленных пользователем, в том числе и программ, используемых на объектном уровне.

Базовый (или сервисный) уровень используется для осуществления наиболее сложных и громоздких научных расчетов, моделирования, обработки и представления информации, формирования крупных банков и баз данных, создания информационно-поисковой системы.[2]

Нужно обратить внимание на то, что для АСНИ наиболее важным является объектный уровень, так как именно на этом уровне фигурирует исследователь, роль которого является ключевой. Именно на объектном уровне в первую очередь регистрируется новая информация об изучаемом явлении или объекте. Поэтому АСНИ, являясь многоуровневыми системами, не относятся к категории иерархических систем. Можно считать, что верхние этажи этой организации – инструментальный и базовый уровни – являются вспомогательными, оказывающими дополнительные услуги при извлечении полезной информации, разработке и проверке теоретических положений на основе экспериментальных данных.

Функции АСНИ

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов научных исследований (комплексных испытаний) путем автоматизированной обработки экспериментальных данных и другой информации, получения и исследования моделей объектов, явлений и процессов, автоматизированных процедур, планирования и управления экспериментом.

Автоматизированные процедуры в АСНИ состоят в том, что исследования (испытания) объектов осуществляется путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога.

В АСНИ могут осуществляться автоматические процедуры, при которых обработка данных, идентификация или построение математических моделей производятся без участия человека.

В АСНИ также могут применяться процедуры планирования и управления экспериментом, при которых использование моделирования корректирует условия эксперимента, а экспериментальная информация используется для выбора математической модели из некоторого заданного множества таких моделей.

Результатом функционирования АСНИ является подтверждение (отклонение) гипотез или совокупность законченных математических моделей, удовлетворяющая заданным требованиям. Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение выходных документов, содержащих результаты исследований, а также рекомендации по использованию этих результатов для прогнозирования, управления или проектирования.[1]

Принципы построения АСНИ

Современные АСНИ строятся с использованием определенных основополагающих принципов, наиболее существенные представлены ниже:

1. Комплексность, т.е. изначальная направленность АСНИ на решение всего комплекса задач, стоящих перед исследователем; обеспечение возможности применения АСНИ на различных этапах исследований.

2. Многоуровневая организация. В соответствии с этим принципом при построении современных АСНИ выделяется несколько структурных уровнейе. Подобная организация позволяет реализовать принцип комплексности в условиях ограничения возможных затрат на создание и эксплуатацию АСНИ.

3. Расширяемость (модульный принцип построения), т.е. использование при создании АСНИ таких технических решений, которые бы делали возможным дальнейшее быстрое развитие системы, увеличение количества пользователей, развитие функциональных возможностей системы без переделок и изменений принципиального характера.

4. Адаптируемость, которая означает достижение большей гибкости АСНИ, возможности ее подстройки и модернизации с учетом конкретной задачи.

5. Коллективность использования. Это означает, с одной стороны, организацию коллективного доступа к наиболее сложным и дорогостоящим системам АСНИ, а с другой – объединение усилий при создании и последующем использовании АСНИ, когда отдельные удачные разработки и результаты исследований становятся общедоступными и могут применяться всеми пользователями системы.

6. Интеграция АСНИ, включающая в себя два аспекта:

– использование технических ресурсов АСНИ для решения задач иного характера (учебных, организационно-управленческих, расчетных, фоновых и т.п.);

– тесное взаимодействие с автоматизированными системами других

типов (САПР, АСУТП, АСУП).

7. Типизация инженерных решений при создании АСНИ означает разработку таких компонентов систем, которые могут найти применение при автоматизации основной массы научно-технических исследований в самых разных предметных областях. Такие решения способствуют проведению единой технической политики при построении АСНИ в отдельных отраслях науки.[1]

Особенности научных исследований как объекта автоматизации

Для того чтобы автоматизировать тот или иной объект, необходимо ясно представить его основные особенности. Для автоматизации научных исследований целесообразно выделить некоторые их главные черты. К ним относят следующие:

1. Многогранность исследовательской деятельности. Научные исследования включают в себя элементы разного характера: постановка научной задачи, разработка теории, проведение научных расчетов, моделирование, проведение эксперимента, обработка, накопление и отображение информации, принятие решений и т.д. Различные стороны научной деятельности в неодинаковой степени поддаются формализации и реализации в рамках АСНИ. Сравнительно просто автоматизируются процедуры, связанные с проведением эксперимента (регистрация, обработка, накопление, отображение информации ит.п.). Вместе с тем, такие стороны научной деятельности, как постановка задачи исследования, разработка теории, требуют обязательного творческого участия человека-исследователя.

2. Существенная роль человеческого фактора. С точки зрения разработчика АСНИ, это означает необходимость создания максимальных удобств пользователю при работе с системой. Как следствие, в современных АСНИ наблюдается широкое использование диалогового режима работы, средств графического представления информации.

3. Высокий уровень неопределенности хода и результатов исследования. Научные исследования всегда проводятся для получения некоторой новой информации о свойствах объекта исследований. Разработчики АСНИ вынуждены работать при дефиците заранее известной информации. Это одно из принципиальных отличий АСНИ от автоматизированных систем других классов (АСУТП, АСУП, САПР). Данная особенность требует таких технических решений при создании АСНИ, которые позволяют сделать систему максимально гибкой, легко модернизируемой с учетом новой информации об объекте исследования, полученной в ходе отработки системы автоматизации.

4. Непрерывность процесса научного исследования. Исследовательская деятельность носит, как правило, непрерывный характер, так как любой исследователь по завершении некоторого этапа работ обычно намечает их дальнейшее развитие, формулируя новую программу работ (новую цель, задачу и т.п.) для того же или другого объекта. Это означает необходимость непрерывного развития, совершенствования соответствующей АСНИ.

5. Уникальность научного исследования. Каждое научное исследование имеет определенные особенности, отличающие его от других аналогичных исследований. Их присутствие обязательно, ведь иначе такое исследование уже не может относиться к категории научного. В связи с этим каждая АСНИ, как правило, обладает специфическими чертами, присущими только данной системе в части ее технического, программного или научно-методического обеспечения.[5]

Анализ перечисленных основных черт научных исследований с позиций создания АСНИ свидетельствует об их сложности как объекта автоматизации. Поэтому целесообразно выделять классы научных исследований по совокупности определенных однотипных свойств, например, по отраслям наук.

Задачи, стоящие перед АСНИ.

Одной из важных задач является оптимальное распределение аппаратных, программных, стоимостных и временных ресурсов в системе. Ошибки при пред-проектном распределении ресурсов неизбежно приведут к излишним затратам при проектировании, создании и эксплуатации АСНИ, что вызовет снижение их эффективности.[3]

Поэтому пред-проектный анализ и рациональное распределение ресурсов АСНИ является важной народно-хозяйственной задачей, обеспечивающей повышение технико-экономической эффективности автоматизации научных исследований. Кроме того, решение этой задачи способствует сокращению времени и затрат при техническом проектировании систем автоматизации, т.к. позволяет уже на пред-проектной стадии значительно сузить область проектных проработок, отбросить явно неэффективные варианты организации компонентов АСНИ. Необходимость анализа эффективности АСНИ требует разработки системы новых показателей, с помощью которых можно производить оценку ресурсов и их распределения.

Так как задачей настоящего исследования является анализ эффективности на пред-проектной стадии, то разрабатываемая система показателей должна быть в значительной мере неизменна к конкретному воплощению системы автоматизации. Такому требованию отвечают безразмерные показатели, на основе которых можно достоверно сузить область допустимых проектных решений АСНИ.

Необходимо также разработать метод, который позволял бы выявить наиболее рациональные способы распределения ресурсов, обеспечивающие повышение эффективности АСНИ. Так как распределяемые в АСНИ ресурсы взаимосвязаны и взаимозависимы, то для их анализа необходимо представить АСНИ системой зависимостей в некоторых координатах, отражающих эти связи. Такие характеристики должны обеспечивать выбор наиболее эффективных вариантов организации структурных компонентов АСНИ.[4]

Таким образом, основные задачи автоматизированных систем научных исследований — это планирование, организация и проведение научного эксперимента и в результате получение точных результатов в минимально короткое время и с наименьшей стоимостью. Итогом работы АСНИ обычно является проверка научных гипотез. Областям техники и науки, имеющим дело с использованием большого количества информации, наиболее эффективно применять именно АСНИ. Они отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. Прежде всего это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное – полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов.

Список литературы

Фомичев Н.И. Автоматизированные системы научных исследований: Ярославль:ЯрГУ,2013-с.3-10

Музгин С.С. Автоматизированная система научных исследований в горном деле: Алма-Ата :Наука 2012.-127с

Гост

ГОСТ

Автоматизированные системы научных исследований — это программный и аппаратный комплекс на основе средств вычислительной техники, который предназначен для выполнения научно-исследовательских работ или испытания новых технических образцов.

Введение

Важным условием повышения эффективности работы научных институтов является автоматизация научных исследований. Она позволяет формировать наиболее точные и совершенные модели объектов исследования и явлений, понижать исследовательскую трудоёмкость, изучать сложные процессы и объекты. Автоматизированные системы научных исследований эффективно применяются в следующих областях:

  1. В сфере ядерной физики, а именно, при сборе и обработке информационных данных экспериментов, проводимых на ядерных реакторах, ускорителях и других подобных установках.
  2. В области физики плазмы и твёрдых тел.
  3. В области радиофизики и электроники.
  4. В астрономических исследованиях.
  5. В сфере космических исследований, то есть, при обработке информации, поступающей с искусственных спутников для народнохозяйственных потребностей.
  6. В сфере биологии и медицины, а именно, осуществление исследований в молекулярной биологии, микробиологическом синтезе, диагностике заболеваний.

Автоматизированные системы научных исследований

Автоматизированной системой научных исследований (АСНИ) является программный и аппаратный комплекс на основе средств вычислительной техники, который предназначен для выполнения научных исследований или проведения испытаний новых образцов техники на базе формирования и применения моделей объектов исследований, явлений и процессов.

Программно-аппаратный комплекс формируется из методических, программных, технических, информационных, организационных и правовых средств обеспечения.

В автоматизированных системах научных исследований следует выделить следующие моменты:

  1. Определяющая роль принадлежит вычислительной технике.
  2. Наличие единения аппаратного и программного обеспечения.
  3. Система ориентирована на формирование математических моделей в формате формул, таблиц или графиков.

Информационный обмен объекта исследований с АСНИ выполняется при помощи аппаратуры сопряжения, которая входит в состав программно-аппаратного обеспечения. Реализация модели выполняется путём сопоставления теории и эксперимента. Данное сопоставление имеет обычно итерационный характер, что может быть отображено в форме алгоритма, приведённого на рисунке ниже:

Готовые работы на аналогичную тему

Алгоритм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Алгоритм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

С каждым шагом итерации осуществляется уточнение модели, что конечно её усложняет.

На промышленных предприятиях и других организациях реализация АСНИ преследует следующие цели:

  1. Обеспечить высокие темпы научно-технического прогресса.
  2. Повысить эффективность и качество научных исследований на базе формирования или уточнения при помощи АСНИ математических моделей объектов исследования, а также использование полученных моделей для выполнения проектов, составления прогнозов и управления.
  3. Повысить эффективность проектируемых при помощи АСНИ объектов, снижение стоимости их реализации.
  4. Получить качественно новые научные результаты.
  5. Сократить сроки, уменьшить трудоёмкость научных исследований и комплексных испытаний новых технических образцов.

Достигнуть данные цели реализации АСНИ возможно при выполнении следующих условий:

  1. Необходимо систематизировать и совершенствовать процессы научных исследований и испытаний на базе использования математических методик и средств вычислительной техники.
  2. Осуществление комплексной автоматизации исследовательской деятельности с модернизацией её структурной организации и кадрового состава.
  3. Повышение качественного уровня управления процессом научных исследований.
  4. Применение методик переработки и отображения итоговых результатов научных исследований и испытаний в форме математических моделей, которые имеют заданный формат.
  5. Подмена натурных испытаний и макетов математическими моделями.

В состав автоматизированных систем научных исследований входят следующие компоненты:

  1. Аппаратное обеспечение, состоящее из комплекта применяемых технических средств, таких как, измерительная аппаратура, электронная вычислительная машина, модули связи с объектом, экспериментальная установка.
  2. Научное и методическое обеспечение, которое включает в свой состав разные методы и методики, способы и алгоритмические структуры реализации эксперимента, работы с экспериментальными данными и их отображения.
  3. Информационным обеспечением являются справочные и обучающие системы, системы информационного поиска, информационные базы данных.
  4. Программным обеспечением является документация с текстом программ, программные приложения на машинных носителях.

Разные компоненты исследовательских работ должны обеспечиваться и разной технической базой в границах автоматизированной системы научных исследований. К примеру, проработка теоретических вопросов часто должна сопровождаться выполнением значительных вычислительных операций, построением моделей, нахождением требуемых научных данных. Всё это может потребовать существенных вычислительных мощностей и объёмов памяти компьютера. Но при этом, АСНИ обращается к данным ресурсам сравнительно нечасто и не всегда, при этом, необходима оперативность. Кроме того, процедуры, сопряжённые с реализацией автоматизированных экспериментов, всегда выполняются в реальном масштабе времени, что не требует значительных вычислительных мощностей. Возможная структура АСНИ изображена на рисунке ниже:

Структура АСНИ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Структура АСНИ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Чтобы реализовать самые разные компоненты исследований современные АСНИ формируются на многоуровневом принципе. Самой целесообразной является структура, которая содержит следующие уровни:

Читайте также:

      

  • Кәсіпкерліктің түрлері нысандары және жіктелуі реферат
  •   

  • 1 права человека как педагогическое явление реферат
  •   

  • Реферат информационные средства обучения
  •   

  • Камиль сен санс реферат
  •   

  • Надмолекулярные структуры полимеров реферат


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

Введение

Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно. Применение автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники (АСНИ) наиболее эффективно в тех современных областях науки и техники, которые имеют дело с использованием больших объемов информации. К ним прежде всего относятся: ядерная физика (сбор и обработка экспериментальных данных, получаемых на реакторах, ускорителях и установках термоядерного синтеза);физика плазмы и твердого тела; радиофизика и электроника; астрономия; космические исследования (обработка информации, получаемой с искусственных спутников для нужд народного хозяйства); биология и медицина (исследования в области молекулярной биологии, микробиологического синтеза, диагностики заболеваний); АСНИ обеспечивает получение значительного народнохозяйственного эффекта.

Определение АСНИ

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) – это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых объектов, явлений и процессов. Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного и организационно-правового обеспечения.

Из определения следует, что для АСНИ характерно три существенных момента:

ключевая роль вычислительной техники

Единство программных и аппаратных средств

Ориентация АСНИ на получение математических моделей виде формул, таблиц, графиков.

Взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного комплекса.

Создание модели осуществляется сопоставлением теории и эксперимента. Это сопоставление носит, как правило, итерационный характер, что можно отобразить в виде алгоритма (рис. 1). На каждом шаге итерации происходит уточнение модели, что ведет обычно к ее усложнению. [2]

Рисунок 1-Алгоритм создания модели

Цели создания АСНИ

В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях:

обеспечения высоких темпов научно-технического прогресса;

повышения эффективности и качества научных исследований на основе получения или уточнения с помощью АСНИ математических моделей исследуемых объектов,а также применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления;

повышения эффективности разрабатываемых с помощью АСНИ объектов, уменьшения затрат на их создание;

получения качественно новых научных результатов

сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники.

Достижение этих целей создания АСНИ обеспечивается путем:

систематизации и совершенствования процессов научных исследований и испытаний на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

комплексной автоматизации исследовательских работ с перестройкой ее структуры и кадрового состава;

повышения качества управления научными исследованиями;

использования методов обработки и представления результатов научных исследований и испытаний в виде математических моделей, имеющих заданную форму;

замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием. [2]

Составные части АСНИ

К числу составных частей АСНИ относят:

Техническое обеспечение, которое включает комплекс используемых тех.средств: измерительную аппаратуру, ЭВМ, устройства связи с объектом, экспериментальную установку.

Научно-методическое обеспечение, включающее в себя различные методы, методики, способы и алгоритмы проведения эксперимента, обработки и представления экспериментальных данных.

Информационное обеспечение – справочные и обучающие системы, информационно-поисковые системы, базы данных.

Программное обеспечение- документы с текстами программ, эксплуатацией, программы на машинных носителях, эффективное взаимодействие пользователей с тех ресурсами АСНИ.

Метрологическое обеспечение АСНИ и Организационно-правовое обеспечение. [5]

Типовая структура АСНИ

Различные элементы исследования требуют и различной технической базы в рамках АСНИ. Например, разработка теоретических вопросов часто сопровождается проведением

громоздких расчетов, моделированием, поиском научной информации, что требует значительной мощности и объема памяти ЭВМ. С другой стороны, обращение к этим ресурсам АСНИ производится относительно редко и необязательно с высокой оперативностью. Вместе с тем, операции, связанные с проведением автоматизированного эксперимента, всегда осуществляются в масштабе реального времени, и нет необходимости в значительных вычислительных мощностях. [5]

Рисунок 2 – Структура АСНИ

Для реализации самых разных элементов исследований современные системы строятся по многоуровневому принципу. Наиболее целесообразна структура, содержащая три уровня: объектный, инструментальный и сервисный (базовый).

Объектный уровень характеризуется связью с объектом исследований. Его назначение состоит в организации процесса экспериментирования, т.е. реализации управления экспериментальной установкой, регистрации данных, их оперативной обработки, накопления и представления первичных результатов исследователю, в том числе и оказание ему помощи в интерпретации результатов эксперимента и принятии решения о дальнейшем проведении исследований. На объектный уровень также возлагают операции, связанные с проверкой и тестированием экспериментального оборудования, текущей регистрацией и документированием данных.

Инструментальный уровень предназначен для проведения достаточно сложных видов обработки экспериментальных данных, научных расчетов и моделирования, если они не требуют слишком больших мощностей вычислительного оборудования. Здесь осуществляется накопление и длительное хранение информации, полученной в результате исследований, формируются архивы и банки данных по отдельным проблемам исследований. На инструментальном уровне осуществляется отработка различных алгоритмов и программ, составленных пользователем, в том числе и программ, используемых на объектном уровне.

Базовый (или сервисный) уровень используется для осуществления наиболее сложных и громоздких научных расчетов, моделирования, обработки и представления информации, формирования крупных банков и баз данных, создания информационно-поисковой системы.[2]

Нужно обратить внимание на то, что для АСНИ наиболее важным является объектный уровень, так как именно на этом уровне фигурирует исследователь, роль которого является ключевой. Именно на объектном уровне в первую очередь регистрируется новая информация об изучаемом явлении или объекте. Поэтому АСНИ, являясь многоуровневыми системами, не относятся к категории иерархических систем. Можно считать, что верхние этажи этой организации – инструментальный и базовый уровни – являются вспомогательными, оказывающими дополнительные услуги при извлечении полезной информации, разработке и проверке теоретических положений на основе экспериментальных данных.

Функции АСНИ

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов научных исследований (комплексных испытаний) путем автоматизированной обработки экспериментальных данных и другой информации, получения и исследования моделей объектов, явлений и процессов, автоматизированных процедур, планирования и управления экспериментом.

Автоматизированные процедуры в АСНИ состоят в том, что исследования (испытания) объектов осуществляется путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога.

В АСНИ могут осуществляться автоматические процедуры, при которых обработка данных, идентификация или построение математических моделей производятся без участия человека.

В АСНИ также могут применяться процедуры планирования и управления экспериментом, при которых использование моделирования корректирует условия эксперимента, а экспериментальная информация используется для выбора математической модели из некоторого заданного множества таких моделей.

Результатом функционирования АСНИ является подтверждение (отклонение) гипотез или совокупность законченных математических моделей, удовлетворяющая заданным требованиям. Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение выходных документов, содержащих результаты исследований, а также рекомендации по использованию этих результатов для прогнозирования, управления или проектирования.[1]

Принципы построения АСНИ

Современные АСНИ строятся с использованием определенных основополагающих принципов, наиболее существенные представлены ниже:

1. Комплексность, т.е. изначальная направленность АСНИ на решение всего комплекса задач, стоящих перед исследователем; обеспечение возможности применения АСНИ на различных этапах исследований.

2. Многоуровневая организация. В соответствии с этим принципом при построении современных АСНИ выделяется несколько структурных уровнейе. Подобная организация позволяет реализовать принцип комплексности в условиях ограничения возможных затрат на создание и эксплуатацию АСНИ.

3. Расширяемость (модульный принцип построения), т.е. использование при создании АСНИ таких технических решений, которые бы делали возможным дальнейшее быстрое развитие системы, увеличение количества пользователей, развитие функциональных возможностей системы без переделок и изменений принципиального характера.

4. Адаптируемость, которая означает достижение большей гибкости АСНИ, возможности ее подстройки и модернизации с учетом конкретной задачи.

5. Коллективность использования. Это означает, с одной стороны, организацию коллективного доступа к наиболее сложным и дорогостоящим системам АСНИ, а с другой – объединение усилий при создании и последующем использовании АСНИ, когда отдельные удачные разработки и результаты исследований становятся общедоступными и могут применяться всеми пользователями системы.

6. Интеграция АСНИ, включающая в себя два аспекта:

– использование технических ресурсов АСНИ для решения задач иного характера (учебных, организационно-управленческих, расчетных, фоновых и т.п.);

– тесное взаимодействие с автоматизированными системами других

типов (САПР, АСУТП, АСУП).

7. Типизация инженерных решений при создании АСНИ означает разработку таких компонентов систем, которые могут найти применение при автоматизации основной массы научно-технических исследований в самых разных предметных областях. Такие решения способствуют проведению единой технической политики при построении АСНИ в отдельных отраслях науки.[1]

Особенности научных исследований как объекта автоматизации

Для того чтобы автоматизировать тот или иной объект, необходимо ясно представить его основные особенности. Для автоматизации научных исследований целесообразно выделить некоторые их главные черты. К ним относят следующие:

1. Многогранность исследовательской деятельности. Научные исследования включают в себя элементы разного характера: постановка научной задачи, разработка теории, проведение научных расчетов, моделирование, проведение эксперимента, обработка, накопление и отображение информации, принятие решений и т.д. Различные стороны научной деятельности в неодинаковой степени поддаются формализации и реализации в рамках АСНИ. Сравнительно просто автоматизируются процедуры, связанные с проведением эксперимента (регистрация, обработка, накопление, отображение информации ит.п.). Вместе с тем, такие стороны научной деятельности, как постановка задачи исследования, разработка теории, требуют обязательного творческого участия человека-исследователя.

2. Существенная роль человеческого фактора. С точки зрения разработчика АСНИ, это означает необходимость создания максимальных удобств пользователю при работе с системой. Как следствие, в современных АСНИ наблюдается широкое использование диалогового режима работы, средств графического представления информации.

3. Высокий уровень неопределенности хода и результатов исследования. Научные исследования всегда проводятся для получения некоторой новой информации о свойствах объекта исследований. Разработчики АСНИ вынуждены работать при дефиците заранее известной информации. Это одно из принципиальных отличий АСНИ от автоматизированных систем других классов (АСУТП, АСУП, САПР). Данная особенность требует таких технических решений при создании АСНИ, которые позволяют сделать систему максимально гибкой, легко модернизируемой с учетом новой информации об объекте исследования, полученной в ходе отработки системы автоматизации.

4. Непрерывность процесса научного исследования. Исследовательская деятельность носит, как правило, непрерывный характер, так как любой исследователь по завершении некоторого этапа работ обычно намечает их дальнейшее развитие, формулируя новую программу работ (новую цель, задачу и т.п.) для того же или другого объекта. Это означает необходимость непрерывного развития, совершенствования соответствующей АСНИ.

5. Уникальность научного исследования. Каждое научное исследование имеет определенные особенности, отличающие его от других аналогичных исследований. Их присутствие обязательно, ведь иначе такое исследование уже не может относиться к категории научного. В связи с этим каждая АСНИ, как правило, обладает специфическими чертами, присущими только данной системе в части ее технического, программного или научно-методического обеспечения.[5]

Анализ перечисленных основных черт научных исследований с позиций создания АСНИ свидетельствует об их сложности как объекта автоматизации. Поэтому целесообразно выделять классы научных исследований по совокупности определенных однотипных свойств, например, по отраслям наук.

Задачи, стоящие перед АСНИ.

Одной из важных задач является оптимальное распределение аппаратных, программных, стоимостных и временных ресурсов в системе. Ошибки при пред-проектном распределении ресурсов неизбежно приведут к излишним затратам при проектировании, создании и эксплуатации АСНИ, что вызовет снижение их эффективности.[3]

Поэтому пред-проектный анализ и рациональное распределение ресурсов АСНИ является важной народно-хозяйственной задачей, обеспечивающей повышение технико-экономической эффективности автоматизации научных исследований. Кроме того, решение этой задачи способствует сокращению времени и затрат при техническом проектировании систем автоматизации, т.к. позволяет уже на пред-проектной стадии значительно сузить область проектных проработок, отбросить явно неэффективные варианты организации компонентов АСНИ. Необходимость анализа эффективности АСНИ требует разработки системы новых показателей, с помощью которых можно производить оценку ресурсов и их распределения.

Так как задачей настоящего исследования является анализ эффективности на пред-проектной стадии, то разрабатываемая система показателей должна быть в значительной мере неизменна к конкретному воплощению системы автоматизации. Такому требованию отвечают безразмерные показатели, на основе которых можно достоверно сузить область допустимых проектных решений АСНИ.

Необходимо также разработать метод, который позволял бы выявить наиболее рациональные способы распределения ресурсов, обеспечивающие повышение эффективности АСНИ. Так как распределяемые в АСНИ ресурсы взаимосвязаны и взаимозависимы, то для их анализа необходимо представить АСНИ системой зависимостей в некоторых координатах, отражающих эти связи. Такие характеристики должны обеспечивать выбор наиболее эффективных вариантов организации структурных компонентов АСНИ.[4]

Заключение

Таким образом, основные задачи автоматизированных систем научных исследований — это планирование, организация и проведение научного эксперимента и в результате получение точных результатов в минимально короткое время и с наименьшей стоимостью. Итогом работы АСНИ обычно является проверка научных гипотез. Областям техники и науки, имеющим дело с использованием большого количества информации, наиболее эффективно применять именно АСНИ. Они отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. Прежде всего это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное – полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов.

Список литературы

Фомичев Н.И. Автоматизированные системы научных исследований: Ярославль:ЯрГУ,2013-с.3-10

Автоматизированные системы научных исследований – [Электронный ресурс].URL:https://studbooks.net/1386372/menedzhment/avtomatizirovannye_sistemy_upravleniya (дата обращения – 12.10.2019).

Музгин С.С. Автоматизированная система научных исследований в горном деле: Алма-Ата :Наука 2012.-127с

Методы и средства анализа эффективности автоматизированных систем научных исследований на предприятиях стадии – [Электронный ресурс].URL: https://www.dissercat.com/content/metody-i-sredstva-analiza-effektivnosti-avtomatizirovannykh-sistem-nauchnykh-issledovanii-na (дата обращения 12.10.2019)

Автоматизированная система научных исследований – [Электронный ресурс].URL: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=578565#text (дата обращения 11.10.2019)

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Федотова Д.М.

1


1 Самарский государственный технический университет

Повышение эффективности фундаментальных и прикладных научных исследований становится важным фактором ускорения научно-технического прогресса. Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований. Автоматизированные системы научных исследований предназначены для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невозможно. Главным итогом работы автоматизированных систем научных исследований обычно является подтверждение или отклонение научных гипотез. Автоматизированные системы научных исследований позволяет получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно. Применение автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники (АСНИ) наиболее эффективно в тех современных областях науки и техники, которые имеют дело с использованием больших объемов информации. В работе рассматриваются цели создания автоматизированных систем научных исследований и ее составные части, а также функции и структура. Также приводятся примеры таких систем и их основные особенности, как объекта автоматизации.

автоматизированные системы научных исследований

автоматизация

научно-технический процесс

принципы работы асни

примеры асни

1. Фомичев Н.И. Автоматизированные системы научных исследований: Ярославль:ЯрГУ,2013-с.3-10

2. Автоматизированные системы научных исследований – [Электронный ресурс].URL:https://studbooks.net/1386372/menedzhment/avtomatizirovannye_sistemy_upravleniya (дата обращения – 12.10.2019).

3. Музгин С.С. Автоматизированная система научных исследований в горном деле: Алма-Ата :Наука 2012.-127с

4. Методы и средства анализа эффективности автоматизированных систем научных исследований на предприятиях стадии – [Электронный ресурс].URL: https://www.dissercat.com/content/metody-i-sredstva-analiza-effektivnosti-avtomatizirovannykh-sistem-nauchnykh-issledovanii-na (дата обращения 12.10.2019)

5. Автоматизированная система научных исследований – [Электронный ресурс].URL: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=578565#text (дата обращения 11.10.2019)

6. Зачем нужна и сколько стоит автоматизированная микроскопия? – [Электронный ресурс]. URL: http://masters.donntu.org/2005/kita/kapustina/library/micro.pdf (дата обращения 11.10.2019)

Введение

Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, с ее помощью можно производить более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, снижать трудоемкость исследований, исследовать сложные объекты и процессы. Автоматизированные системы научных исследований эффективно применяют в : ядерной физике (сбор и обработка экспериментальных данных, получаемых на реакторах, ускорителях и установках термоядерного синтеза);физике плазмы и твердого тела; радиофизике и электронике; астрономии; космических исследованиях (обработка информации, получаемой с искусственных спутников для нужд народного хозяйства); биологии и медицине (исследования в области молекулярной биологии, микробиологического синтеза, диагностики заболеваний); автоматизированные системы научных исследований обеспечивает получение значительного народнохозяйственного эффекта.

Определение АСНИ

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) – это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых объектов, явлений и процессов. Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного и организационно-правового обеспечения.

Из определения следует, что для АСНИ характерно три существенных момента:

  • ключевая роль вычислительной техники
  • Единство программных и аппаратных средств
  • Ориентация АСНИ на получение математических моделей виде формул, таблиц, графиков.

Взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного комплекса.

Создание модели осуществляется сопоставлением теории и эксперимента. Это сопоставление носит, как правило, итерационный характер, что можно отобразить в виде алгоритма (рис. 1). На каждом шаге итерации происходит уточнение модели, что ведет обычно к ее усложнению. [2]

Рисунок 1-Алгоритм создания модели

Цели создания АСНИ

В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях:

  • обеспечения высоких темпов научно-технического прогресса;
  • повышения эффективности и качества научных исследований на основе получения или уточнения с помощью АСНИ математических моделей исследуемых объектов, а также применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления;
  • повышения эффективности разрабатываемых с помощью АСНИ объектов, уменьшения затрат на их создание;
  • получения качественно новых научных результатов
  • сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники.

Достижение этих целей создания АСНИ обеспечивается путем:

  • систематизации и совершенствования процессов научных исследований и испытаний на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
  • комплексной автоматизации исследовательских работ с перестройкой ее структуры и кадрового состава;
  • повышения качества управления научными исследованиями;
  • использования методов обработки и представления результатов научных исследований и испытаний в виде математических моделей, имеющих заданную форму;
  • замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием. [2]

Составные части АСНИ

К числу составных частей АСНИ относят:

1. Техническое обеспечение, которое включает комплекс используемых тех.средств: измерительную аппаратуру, ЭВМ, устройства связи с объектом, экспериментальную установку.

2. Научно-методическое обеспечение, включающее в себя различные методы, методики, способы и алгоритмы проведения эксперимента, обработки и представления экспериментальных данных.

3. Информационное обеспечение – справочные и обучающие системы, информационно-поисковые системы, базы данных.

4. Программное обеспечение- документы с текстами программ, эксплуатацией, программы на машинных носителях, эффективное взаимодействие пользователей с тех ресурсами АСНИ.

Метрологическое обеспечение АСНИ и Организационно-правовое обеспечение. [5]

Типовая структура АСНИ

Различные элементы исследования требуют и различной технической базы в рамках АСНИ. Например, разработка теоретических вопросов часто сопровождается проведением

громоздких расчетов, моделированием, поиском научной информации, что требует значительной мощности и объема памяти ЭВМ. С другой стороны, обращение к этим ресурсам АСНИ производится относительно редко и необязательно с высокой оперативностью. Вместе с тем, операции, связанные с проведением автоматизированного эксперимента, всегда осуществляются в масштабе реального времени, и нет необходимости в значительных вычислительных мощностях. [5]

Рисунок 2 – Структура АСНИ

Для реализации самых разных элементов исследований современные системы строятся по многоуровневому принципу. Наиболее целесообразна структура, содержащая три уровня: объектный, инструментальный и сервисный (базовый).

Объектный уровень характеризуется связью с объектом исследований. Его назначение состоит в организации процесса экспериментирования, т.е. реализации управления экспериментальной установкой, регистрации данных, их оперативной обработки, накопления и представления первичных результатов исследователю, в том числе и оказание ему помощи в интерпретации результатов эксперимента и принятии решения о дальнейшем проведении исследований. На объектный уровень также возлагают операции, связанные с проверкой и тестированием экспериментального оборудования, текущей регистрацией и документированием данных.

Инструментальный уровень предназначен для проведения достаточно сложных видов обработки экспериментальных данных, научных расчетов и моделирования, если они не требуют слишком больших мощностей вычислительного оборудования. Здесь осуществляется накопление и длительное хранение информации, полученной в результате исследований, формируются архивы и банки данных по отдельным проблемам исследований. На инструментальном уровне осуществляется отработка различных алгоритмов и программ, составленных пользователем, в том числе и программ, используемых на объектном уровне.

Базовый (или сервисный) уровень используется для осуществления наиболее сложных и громоздких научных расчетов, моделирования, обработки и представления информации, формирования крупных банков и баз данных, создания информационно-поисковой системы.[2]

Нужно обратить внимание на то, что для АСНИ наиболее важным является объектный уровень, так как именно на этом уровне фигурирует исследователь, роль которого является ключевой. Именно на объектном уровне в первую очередь регистрируется новая информация об изучаемом явлении или объекте. Поэтому АСНИ, являясь многоуровневыми системами, не относятся к категории иерархических систем. Можно считать, что верхние этажи этой организации – инструментальный и базовый уровни – являются вспомогательными, оказывающими дополнительные услуги при извлечении полезной информации, разработке и проверке теоретических положений на основе экспериментальных данных.

Функции АСНИ

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов научных исследований (комплексных испытаний) путем автоматизированной обработки экспериментальных данных и другой информации, получения и исследования моделей объектов, явлений и процессов, автоматизированных процедур, планирования и управления экспериментом.

Автоматизированные процедуры в АСНИ состоят в том, что исследования (испытания) объектов осуществляется путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога.

В АСНИ могут осуществляться автоматические процедуры, при которых обработка данных, идентификация или построение математических моделей производятся без участия человека.

В АСНИ также могут применяться процедуры планирования и управления экспериментом, при которых использование моделирования корректирует условия эксперимента, а экспериментальная информация используется для выбора математической модели из некоторого заданного множества таких моделей.

Результатом функционирования АСНИ является подтверждение (отклонение) гипотез или совокупность законченных математических моделей, удовлетворяющая заданным требованиям. Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение выходных документов, содержащих результаты исследований, а также рекомендации по использованию этих результатов для прогнозирования, управления или проектирования.[1]

Принципы построения АСНИ

Современные АСНИ строятся с использованием определенных основополагающих принципов, наиболее существенные представлены ниже:

1. Комплексность, т.е. изначальная направленность АСНИ на решение всего комплекса задач, стоящих перед исследователем; обеспечение возможности применения АСНИ на различных этапах исследований.

2. Многоуровневая организация. В соответствии с этим принципом при построении современных АСНИ выделяется несколько структурных уровнейе. Подобная организация позволяет реализовать принцип комплексности в условиях ограничения возможных затрат на создание и эксплуатацию АСНИ.

3. Расширяемость (модульный принцип построения), т.е. использование при создании АСНИ таких технических решений, которые бы делали возможным дальнейшее быстрое развитие системы, увеличение количества пользователей, развитие функциональных возможностей системы без переделок и изменений принципиального характера.

4. Адаптируемость, которая означает достижение большей гибкости АСНИ, возможности ее подстройки и модернизации с учетом конкретной задачи.

5. Коллективность использования. Это означает, с одной стороны, организацию коллективного доступа к наиболее сложным и дорогостоящим системам АСНИ, а с другой – объединение усилий при создании и последующем использовании АСНИ, когда отдельные удачные разработки и результаты исследований становятся общедоступными и могут применяться всеми пользователями системы.

6. Интеграция АСНИ, включающая в себя два аспекта:

– использование технических ресурсов АСНИ для решения задач иного характера (учебных, организационно-управленческих, расчетных, фоновых и т.п.);

– тесное взаимодействие с автоматизированными системами других

типов (САПР, АСУТП, АСУП).

7. Типизация инженерных решений при создании АСНИ означает разработку таких компонентов систем, которые могут найти применение при автоматизации основной массы научно-технических исследований в самых разных предметных областях. Такие решения способствуют проведению единой технической политики при построении АСНИ в отдельных отраслях науки.[1]

Особенности научных исследований как объекта автоматизации

Для того чтобы автоматизировать тот или иной объект, необходимо ясно представить его основные особенности. Для автоматизации научных исследований целесообразно выделить некоторые их главные черты. К ним относят следующие:

1. Многогранность исследовательской деятельности. Научные исследования включают в себя элементы разного характера: постановка научной задачи, разработка теории, проведение научных расчетов, моделирование, проведение эксперимента, обработка, накопление и отображение информации, принятие решений и т.д. Различные стороны научной деятельности в неодинаковой степени поддаются формализации и реализации в рамках АСНИ. Сравнительно просто автоматизируются процедуры, связанные с проведением эксперимента (регистрация, обработка, накопление, отображение информации ит.п.). Вместе с тем, такие стороны научной деятельности, как постановка задачи исследования, разработка теории, требуют обязательного творческого участия человека-исследователя.

2. Существенная роль человеческого фактора. С точки зрения разработчика АСНИ, это означает необходимость создания максимальных удобств пользователю при работе с системой. Как следствие, в современных АСНИ наблюдается широкое использование диалогового режима работы, средств графического представления информации.

3. Высокий уровень неопределенности хода и результатов исследования. Научные исследования всегда проводятся для получения некоторой новой информации о свойствах объекта исследований. Разработчики АСНИ вынуждены работать при дефиците заранее известной информации. Это одно из принципиальных отличий АСНИ от автоматизированных систем других классов (АСУТП, АСУП, САПР). Данная особенность требует таких технических решений при создании АСНИ, которые позволяют сделать систему максимально гибкой, легко модернизируемой с учетом новой информации об объекте исследования, полученной в ходе отработки системы автоматизации.

4. Непрерывность процесса научного исследования. Исследовательская деятельность носит, как правило, непрерывный характер, так как любой исследователь по завершении некоторого этапа работ обычно намечает их дальнейшее развитие, формулируя новую программу работ (новую цель, задачу и т.п.) для того же или другого объекта. Это означает необходимость непрерывного развития, совершенствования соответствующей АСНИ.

5. Уникальность научного исследования. Каждое научное исследование имеет определенные особенности, отличающие его от других аналогичных исследований. Их присутствие обязательно, ведь иначе такое исследование уже не может относиться к категории научного. В связи с этим каждая АСНИ, как правило, обладает специфическими чертами, присущими только данной системе в части ее технического, программного или научно-методического обеспечения.[5]

Анализ перечисленных основных черт научных исследований с позиций создания АСНИ свидетельствует об их сложности как объекта автоматизации. Поэтому целесообразно выделять классы научных исследований по совокупности определенных однотипных свойств, например, по отраслям наук.

Задачи, стоящие перед АСНИ.

Одной из важных задач является оптимальное распределение аппаратных, программных, стоимостных и временных ресурсов в системе. Ошибки при пред-проектном распределении ресурсов неизбежно приведут к излишним затратам при проектировании, создании и эксплуатации АСНИ, что вызовет снижение их эффективности.[3]

Поэтому пред-проектный анализ и рациональное распределение ресурсов АСНИ является важной народно-хозяйственной задачей, обеспечивающей повышение технико-экономической эффективности автоматизации научных исследований. Кроме того, решение этой задачи способствует сокращению времени и затрат при техническом проектировании систем автоматизации, т.к. позволяет уже на пред-проектной стадии значительно сузить область проектных проработок, отбросить явно неэффективные варианты организации компонентов АСНИ. Необходимость анализа эффективности АСНИ требует разработки системы новых показателей, с помощью которых можно производить оценку ресурсов и их распределения.

Так как задачей настоящего исследования является анализ эффективности на пред-проектной стадии, то разрабатываемая система показателей должна быть в значительной мере неизменна к конкретному воплощению системы автоматизации. Такому требованию отвечают безразмерные показатели, на основе которых можно достоверно сузить область допустимых проектных решений АСНИ.

Необходимо также разработать метод, который позволял бы выявить наиболее рациональные способы распределения ресурсов, обеспечивающие повышение эффективности АСНИ. Так как распределяемые в АСНИ ресурсы взаимосвязаны и взаимозависимы, то для их анализа необходимо представить АСНИ системой зависимостей в некоторых координатах, отражающих эти связи. Такие характеристики должны обеспечивать выбор наиболее эффективных вариантов организации структурных компонентов АСНИ.[4]

Примеры АСНИ

Развитие техники микроскопии идет по направлениям повышения качества изображений объектов, автоматизации операций управления микроскопом и автоматизации анализа изображений препарата. Выбор микроскопов на рынке весьма разнообразен , например существуют автоматизированные микроскопы. Их встроенная моторизованная автоматика упрощает выбор условий наблюдения, контролирует перемещение и фокусировку препарата, смену объективов, фильтров, освещения и др. К автоматизированным микроскопам подключаются видеокамера и фрейм-граббер для ввода изображений в компьютер и компьютер, через который они могут управляться. Их программное обеспечение выполняет следующие функции: проход по заданным траекториям, возврат препарата в заданные точки, визуализация траектории просмотра, фиксация изображения поля зрения в базе данных, автофокусировка, управление микроскопом на расстоянии (для телемедицины).[6] АМ могут выполнять характерные для диалоговых систем виды анализов, автоматизируя операции по выбору условий наблюдения, но сохраняя за врачом ответственность за сбор выборки объектов анализа. С помощью АМ можно исследовать большое количество многообразных форм и структур клеток и других биоматериалов, также незаменимый источник получения новой диагностической информации.

К другим примерам АСНИ относятся:

  • MathCAD интегрированная система программирования ориентированная на проведение математических, инженерно-технических, статистических и экономических расчетов.
  • Система MATLAB область применения : математика и вычисления; вычислительный эксперимент, имитационное моделирование, макетирование; анализ данных; исследование и визуализация результатов; научная графика.
  • EPICS- программная среда для разработки и запуска распределенных систем управления для научных и экспериментальных установок, таких, как ускорители частиц, телескопы и других больших установок. Среда EPICS создана с целью разработки больших систем, которые часто включают в себя большое число объединенных в сеть компьютеров. Так же это система управления для экспериментальной физики и промышленности.
  • Wolfram Mathematica – программное обеспечение, широко используемое в научных, инженерных и математических областях. Оно может применяться не только для математических вычислений, но и для моделирования и симуляции, визуализации и документации.

Заключение

Таким образом, основные задачи автоматизированных систем научных исследований — это планирование, организация и проведение научного эксперимента и в результате получение точных результатов в минимально короткое время и с наименьшей стоимостью. Итогом работы АСНИ обычно является проверка научных гипотез. Областям техники и науки, имеющим дело с использованием большого количества информации, наиболее эффективно применять именно АСНИ. Они отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. Прежде всего это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное – полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов.


Библиографическая ссылка

Федотова Д.М. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ // Международный студенческий научный вестник. – 2019. – № 6.
;

URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=19841 (дата обращения: 28.04.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Автоматизированная система научных исследований

Содержание

Введение

.        Структура двухуровневой
АСНИ

.        Поле рассеяния данных
нестационарных процессов

.        Управляющая аппаратура
АСНИ. Управляющие реле

.        Программно-аппаратная
цепочка прохождения интерфейсной
команды

Введение

Автоматизированная система научных исследований
и комплексных испытаний образцов новой техники (АСНИ) – это
программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники,
предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний
образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых
объектов, явлений и процессов.

Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из
средств методического, программного, технического, информационного и
организационно-правового обеспечения.

Взаимодействие исследуемого объекта, явления или
процесса с АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав
программно-аппаратного комплекса. Взаимодействие подразделений
научно-исследовательской организации или предприятия с АСНИ регламентируется
средствами организационно-правового обеспечения системы.

1. Структура двухуровневой АСНИ

Этап 1.

Процесс эксперимента.

Управление приборами. Сбор данных.Простейшая
первичная обработка данных.Запись на магнитный носитель для последующей
обработки.

Здесь от ЭВМ требуется только способность
управлять приборами в реальном времени. Но объем памяти и быстродействие для
большинства экспериментов на этом этапе не критичны. Продуктивная активность
ЭВМ сводится к посылке на прибор команды запуска процесса измерения, ожиданию
готовности данных и, наконец к приему от прибора уже готовых данных.

Этап 2.

Вторичная обработка данных.

Выработка математических моделей. Описание
опытных данных формулами. Создание базы данных. Использование данных в
разработке теоретических моделей изучаемого процесса.

Здесь от ЭВМ уже не требуется способность
управлять приборами. Однако появляется необходимость в высоком быстродействии и
достаточном объеме памяти.

Чтобы снять указанное противоречие, на разных
этапах эксперимента надо использовать разные ЭВМ. В результате образуется
двухуровневая структура АСНИ.

. Поле рассеяния данных нестационарных процессов

автоматизированный рассеяние реле
интерфейсный

Особенность нестационарных процессов – в числе
факторов всегда находится текущее время процесса. Обработка данных производится
по ансамблю реализаций. Не касаясь специфики сбора данных для нестационарных
процессов, рассмотрим уже готовый ансамбль реализаций.

3. Управляющая аппаратура АСНИ

ЦАП цифро-аналоговый преобразователь.

Предназначен для выдачи электрических сигналов
управляемой величины, изменяющихся во времени по любому закону в соответствии с
программой управления объектом.

Максимальному коду входного двоичного регистра
соответствует напряжение калибровки Uк на выходе ЦАП.

Разрешающая способность дельта U=
Uк/(Макс.код) зависит от разрядности ЦАП

Дискретность значений входного регистра приводит
к ступенчатой форме выходного напряжения для заведомо гладкой функции.

Степень приближенности к форме гладкой кривой
зависит от интервала квантования (шага по времени) и от разрядности ЦАП.

Для сглаживания сигнала применяется электронная
фильтрация.

Управляющие реле.

Коммутаторы управляющих сигналов, актуаторы.
Предназначены для создания дискретного управления типа (вкл /откл).

Модули могут включать 8,16 и др. число реле.

Переключаемый ток до 1 А и более, зависит от
типа реле.

. Программно-аппаратная
цепочка прохождения интерфейсной команды

Информационную связь программы пользователя с
аппаратурой, подключенной к приборному интерфейсу (ПИ), можно представить в
виде цепочки.

Литература

. АСНИ в энергитике. Конспект
лекций по курсу ” Автоматизированные системы научных исследований”.
Кафедра ИТФ,МЭИ.Разработка материала и создание PDF версии: доц. Ковалев.С.И.
Версия 1.3 Московский энергетический институт, 2002.

2. Кузьмичев Д.А., Радкевич И.А.,
Смирнов А.Д. Автоматизация экспериментальных исследований. М.:Наука, 1983. 392
с.

. Мирский Г.Я. Электронные
измерения. М.: Радио и связь, 1986. 304 с.

. Виноградова Н.А., Есюткин А.А.,
Филаретов Г.Ф. Научно-методические основы построения АСНИ. М.:МЭИ, 1989. 84 с.

. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка
погрешностей результатов измерений. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.:
Энергоатомиздат.Ленингр.отд-ние, 1991. 304 с.

. Ковалев С.И, Свиридов В.Г.,
Соколов В.М. Автоматизация теплофизического лабораторного эксперимента. М.:
МЭИ, 1994. 64 с.