ПЗ (1204320)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Естественно-научный институт

Кафедра «Вычислительная техника и компьютерная графика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

______Ю.В. Пономарчук

«_____»___________2017

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Выпускная квалификационная работа

ВКР.09.03.01.ИВТ.13.00.943–ПЗ

Студент 943 гр.________________________________________ Е.В. Фадеев

Руководитель

к.т.н., доцент __________________________________________ А.А. Панченко

Нормоконтролер

к.т.н., доцент __________________________________________ Е.В. Буняева

Хабаровск 2017

Содержание

Введение 3

1 Обзор предметной области 5

1.1 Компания и цель ВКР 5

1.2 Основная информация о вагонных весах 6

1.3 Теория бинарных деревьев 11

2 Аппаратная часть весов 14

2.1 Тензометрические датчики 14

2.2 Устройство сопряжения 17

2.3 Аналогово-цифровой преобразователь 18

2.3.1 АЦП последовательного приближения 19

2.3.2 АЦП ЛА-20USB 20

3 Программные средства и алгориты 23

3.1 Алгоритм работы программного комплекса 23

3.1.1 Алгоритм работы сбора данных 23

3.1.2 Алгоритм работы анализа данных 24

3.2 Выбор языка программирования 25

3.2.1 Java 27

3.2.2 Python 28

3.2.3 Ruby 30

3.2.4 С++ 32

3.3 Выбор IDE 33

3.3.1 NetBean 33

3.3.2 Qt 34

3.3.3 Visual Studio 35

4 Разработка программы 37

4.1 Выделение классов 37

4.2 Основная структура данных 37

4.3 Разработка интерфейса 38

4.4 Создание модуля сбора данных 41

4.5 Создание модуля отображения данных 43

4.6 Создание модуля анализа данных 45

4.7 Технико-экономическое обоснование 47

5 Результаты выполненой работы 49

Заключение 50

Список использованных источников 51

Приложение А – Исходный код 54

Введение

Ввиду резкого увеличения грузопотока, связанного с увеличением производства сырья и товаров, развитием железных дорог, проблема учета грузов, распознавания и регистрации вагонов стала первостепенной. Развитие промышленности выдвинуло в последнее время ряд новых задач, связанных с созданием автоматизированных систем учёта товарно-материальных запасов и управления производством [2-3].

Весовое оборудование в рамках рыночных отношений является важнейшим инструментом для построения рациональной экономики любого предприятия. Весы являются основными средствами количественного учета сырья и готовой продукции, используются в качестве технологического оборудования в промышленности, сельском хозяйстве, в сфере потребления и обслуживания при проведении научных следований. Поэтому понятны повышенные требования заказчиков к техническим характеристикам весов и, в первую очередь, к точности взвешивания, быстродействию, надежности, уровню автоматизации.

Актуальность данной работы заключается в повышении доступности взвешивания вагонных составов и автоматизации этого процесса.

Целью выполнения выпускной квалификационной работы является разработка программного комплекса, осуществляющего сбор и анализ данных собираемых электронными мобильными вагонными весами. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– изучить предметную область: существующие типы вагонных весов, датчиков, теории бинарных деревьев и фильтрации данных.

– ознакомиться с аппаратной частью весов;

– произвести выбор программных средств разработки, разработать алгоритмы сбора и анализа данных;

– разработать интерфейс и реализовать модули комплекса.

Результатом выпускной квалификационной работы является программный комплекс выполняющий сбор данных с аппаратной части весов и производящий их анализ.

В первом разделе рассматриваются сфера деятельности компании заказчика, существующие типы вагонных весов, теория бинарных алгоритмов и скользящего среднего. Во втором разделе рассматривается аппаратная часть весов, которая будет связана с программным комплексом. В третьем разделе производится сравнение и обоснование выбора языка и среды программирования, а также формулировка алгоритмов сбора и анализа данных. Четвёртый раздел полностью посвящена разработке модулей приложения с рассмотрением примеров исходного кода.

1. Обзор предметной области

   1. Компания и цель ВКР

Деятельность компании ООО «Балк-ДВ» направлена на оказание консалтинговых услуг в сфере железнодорожных перевозок. Основными услугами, которые предоставляет компания являются:

– оказание услуг по взаимодействию с ОАО «РЖД» и её структурными подразделениями;

– оказание услуг по оптимизации работы предприятий с железнодорожными организациями, в части договорных отношений;

– организация перевозочного процесса;

– работа с железнодорожными станциями;

– услуги по разработки и согласованию технической документации (инструкция о порядке обслуживания и организации движения на железнодорожном подъездном пути необщего пользования, паспорт железнодорожного пути необщего пользования);

– услуги по разработки и согласованию схем погрузки грузов на железнодорожном подвижном составе (Эскиз, НТУ, МТУ).

По заказу предприятия необходимо создать программный комплекс для мобильных вагонных весов динамического сбора данных и последующего анализа этих данных с возможностью вывода отчётной информации. Для сбора используются:

­– аналогово-цифровой преобразователь;

– датчики изгиба тензометрические;

– устройство сопряжения.

Требования к программному комплексу:

– сбор данных в непрерывном режиме (без остановки состава);

– визуальный интерфейс;

– возможность просмотра графиков по собранным данным;

– экспорт результатов анализа в виде таблиц или документа.

Данный программный комплекс будет сопровождать аппаратную часть. Компания заказавшая программный комплекс планирует выполнять поставки комплекта весов своим клиентам.

1. Основная информация о вагонных весах

Вагонные весы являются основными измерительными приборами для количественного учета сырья, готовой продукции и других грузов, перевозимых железнодорожным транспортом. Поэтому заказчики предъявляют повышенные требования к техническим характеристикам весов, в первую очередь к точности взвешивания, надежности, дополнительным сервисным возможностям. От правильного выбора весов в условиях современного производства зависит эффективность работы предприятия и возможность внедрения автоматизированных методов учета.

Вагонные весы обеспечивают [8]:

– автоматический весовой контроль и выявление при движении поезда общего, продольного и поперечного перегруза вагонов сверх установленной грузоподъемности, а также нормативов загрузки по тележкам и осям;

– автоматическую регистрацию результатов контроля;

– температурную компенсацию по введённым коэффициентам;

– определение направления движения состава;

– распознавание и исключение локомотива;

– определение скорости движения при взвешивании с регистрацией недопустимого режима скорости;

– выдачу в процессе работы на экран дисплея диагностических сообщений;

– вычисление значений перегруза или недогруза вагона относительно массы, указанной в документах, или маркированного значения его грузоподъемности, вводимого оператором;

– определение нагрузки на каждое колесо, ось и тележку взвешиваемого вагона;

– определение распределения массы по бортам взвешиваемого вагона.

По принципу действия весы разделяются на механические (рычажные), электромеханические и тензометрические [4-7].

Механические весы применяются для статического взвешивания и активно выходят из обихода подвергаясь замене на тензометрические, либо проходя через модернизацию до электромеханических. В числе основных преимуществ следует назвать высокие эксплуатационные характеристики, простоту управления и хорошую надёжность. Но всё это во многом нивелируется тем, что рычаги больших габаритов, входящие в конструкцию, изготовить можно исключительно на крупных специализированных предприятиях. На рисунке 1 показана рычажная система 150-тонных механических весов которая включает в себя четыре грузоприёмных рычага, передаточные продольные рычаги и рычаги выходящие, которые соединены указательным устройством.

Рисунок 1 – Схема рычажной системы 150-тонных механических весов

Принцип действия электронных тензометрических весов основан на преобразовании силы тяжести взвешиваемого груза в аналоговый сигнал на выходе силоизмерительных датчиков, на которых устанавливается грузоприемная платформа, и дальнейшей цифровой обработке контроллером (измерительным тензометрическим прибором) с выдачей результата на табло индикации и выходной разъем для связи с внешними устройствами или ПЭВМ по стандартному интерфейсу RS-232 [10].

По конструкции грузоприемного устройства разделяют весы платформенные (одна, две, три и более платформ) и безплатформенные (с установкой датчиков веса под рельс ж/д пути или встройкой непосредственно в неразрезной рельс).

По воздействию нагрузки выделяют весы статического и динамического взвешивания, причем последние разделяются на весы поосного, потележечного и повагонного взвешивания.

Железнодорожные весы статического взвешивания (рисунок 2) предназначены для проведения учетных операций по отпуску и приемке разнообразного груза предприятиями различных отраслей промышленности. Основу весов статического действия составляют два узла – грузоприемное устройство и весоизмерительный прибор. Грузоприемное устройство имеет секционное строение и может быть одно, двух или трех секционным. В отдельных случаях монтируется и промежуточная секция. Тензорные датчики, на которые установлено грузоприемное устройство, передают суммарный сигнал на весоизмерительный прибор.

Рисунок 2 – Железнодорожные весы статического взвешивания

Железнодорожные весы статического действия, в зависимости от модификации, дают возможность осуществлять потележечное или повагонное взвешивание. При этом можно проводить взвешивание вагонов в расцепленном или сцепленном состоянии.

Динамические железнодорожные весы (рисунок 3) предназначены для взвешивания вагонов или груженых составов в движении [21]. Основными элементами конструкции железнодорожных весов динамического действия составляют грузоприемное устройство и вторичный преобразователь. Такие железнодорожные весы имеют модульную конструкцию грузоприемного устройства, которая встраивается в полотно железной дороги. При помощи вторичного динамического преобразователя результаты замеров передаются на компьютерное устройство. Такие железнодорожные весы могут осуществлять поосное или потележечное взвешивание вагонов любого вида.

Рисунок 3 – Весы вагонные динамические

Важным вопросом при взвешивании в движении являются способы взвешивания – повагонный, потележечный и поосный [22].

Тот или иной способ взвешивания на вагонных весах выбирается в зависимости от максимально возможной скорости движения состава во время взвешивания, исходя из необходимой точности взвешивания, а также из условия капитальных затрат на установку весоизмерительных систем. Наиболее перспективными являются потележечный и поосный способы.

При вагонном взвешивании длина платформы вагонных весов такова, что вагон помещается на ней полностью и происходит взвешивание вагона целиком.

Потележечное взвешивание железнодорожных вагонов производится в два приема. Сначала взвешивается первая тележка и её масса запоминается измерительным устройством затем взвешивается вторая тележка, после чего измерительное устройство производит суммирование результатов, эта сумма принимается равной массе вагона. Масса вагона выводится на табло и запоминается в компьютере [9].

Поосное взвешивание вагонов в движении основано на том, что взвешивается каждая ось вагона и после суммирования массы всех осей результат выводится на табло и передается в компьютер.

Повагонный метод теоретически обладает наилучшей точностью взвешивания по сравнению с другими, так как при движении вагона на весовой платформе вагонных весов и подъездном пути может происходить перераспределение массы на тележках и осях вагона. В результате такого перераспределения массы могут возникать погрешности.

Недостаток повагонного принципа взвешивания заключается в сравнительно большой платформе вагонных весов, которая позволяет взвешивать вагоны только одного типа. Вагоны других типов, если их габариты значительно отличаются, практически не могут быть взвешены повагонным методом в движении в сцепленном состоянии. При взвешивании в расцепленном состоянии на горке длина платформы определяется габаритами большого вагона.

В этом отношении от повагонного взвешивания выгодно отличается потележечное, которое может обеспечить взвешивание большинства вагонов. Однако и при этом методе длина весовой платформы достигает значительных размеров (до 7-8 м). Платформа для поосного взвешивания значительно меньше, поэтому, учитывая, что минимальное расстояние между осями вагонов различных типов практически одинаково, она позволит взвешивать весь парк вагонов.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР