Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза icon

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза



НазваОрганизация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза
Дата конвертації15.01.2013
Розмір69.14 Kb.
ТипДокументи
скачать >>>

УДК 004.738.5:378.147.88

Г.Г. Маклакова, аспирантка

Севастопольский национальный технический университет

Студгородок, г. Севастополь, Украины, 99053

root@sevgtu.sebastopol.ua

ОРГАНИЗАЦИЯ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА К ОБОРУДОВАНИЮ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ПРИ ДИСТАНЦИОННОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА


Рассматриваются методы удаленного управления робототехническим оборудованием с целью оптимизации процесса дистанционного обучения студентов технического ВУЗа.


Обычно сеть Интернет при традиционных системах дистанционного обучения используется как информационная среда (осуществляется обмен цифровых данных в различных формах – аудио, видео, графика, текст). Развитие технологии компьютерных сетей, повышение их пропускной способности, а также развитие теории управлении позволяют использовать сеть Интернет для дистанционного управления промышленными системами. Такой подход позволяет поставить систему дистанционного обучения на качественно новый уровень путем организации виртуальных лабораторий, в которых возможно проводить промышленные и лабораторные эксперименты, используя производственное оборудование.

В настоящее время в промышленности широко применяется оборудование с использованием самых современных компьютерных технологий (станки с ЧПУ, робототехнические системы, автоматизированные технологические линии и т.п.). Стоимость такого уникального оборудования достаточно высока. Далеко не все учебные заведения имеют возможность приобретения дорогостоящего оборудования, а ВУЗы, имеющее такое оборудование, заинтересованы в рациональном его использовании. Поэтому задача оптимизации использования в учебных заведениях дорогостоящего уникального оборудования является достаточно актуальной. Представляет практический интерес разработка методов удаленного доступа к высокотехнологичному промышленному оборудованию для более эффективного его использования.

Севастопольский национальный технический университет, обладающий уникальными робототехническими комплексами, совместно с международным концерном «FESTO», Московским энергетическим институтом, Омским государственным техническим университетом, Балтийским государственным университетом «Военмех» в рамках международного проекта разрабатывает систему коллективного доступа к робототехническим системам.

В качестве объектов удаленного управления виртуальной лаборатории приняты [1]:

  • модульная производственная система MPS-205 (модифицированный вариант);

  • робототехнический комплекс на базе токарного станка EMCO Concept TURN 55.

При реализации этого международного проекта принята концепция двухуровневого подхода к созданию системы коллективного доступа к ресурсам виртуальной лаборатории. Первый уровень доступа – доступ к оборудованию виртуальной лаборатории через локальную сеть университета, второй – через сеть Интернет.

При разработке программного обеспечения, реализующего такого подхода, была принята концепция быстрого прототипа [2]. В качестве первой очереди реализации такого подхода создан комплекс программ, позволяющих дистанционно управлять самыми минимальными функциями управлениями оборудованием (имитируется нажатие клавиш “Start”, “Stop”, “Reset” и др.). При этом поведение объекта, фиксируется телекамерой (в качестве телекамеры в работе использовалась Web-камера «VideoCam GF112» фирмы Genius). Модель дистанционного управления оборудованием реализована в виде структуры «удаленный клиент – сервер».

Рассмотрим модель удаленного управления модульной производственной системы MPS-205. Эта система представляет собой робототехнический комплекс, состоящий из 5 модулей («распределяющий», «тестирующий», «обрабатывающий», «манипуляционный», «буферный») и позволяет исследовать технологические параметры каждого модуля в реальном режиме времени.

Подсистема «Удаленный клиент» реализует функцию удаленного управления каждым модулем (имитирует нажатие клавиш “Start”, “Stop”, “Reset” и др.) и движением телекамеры, которая отображает работу соответствующего модуля MPS-205. В качестве телекамеры используется Web-камера «VideoCam GF112» фирмы Genius.

Подсистема «Сервер», осуществляет непосредственное управление модулем MPS-205, выполняя указания, полученные от подсистемы «Удаленный клиент». Связь с MPS-205 осуществляется через параллельный порт компьютера. Гальваническая развязка между цепью управления и коммутирующими элементами модулей MPS-205 осуществляется с помощью герконовых реле фирмы «MEDER electronic». Управление телекамерой осуществляется при помощи программы MSN Messenger.

Аналогично осуществляется доступ к робототехническому комплексу на базе токарного станка EMCO Concept TURN 55 (имитируется нажатие клавиш “Start”, “Stop”, “Reset” на пульте управления станком)

Опытная эксплуатация разработанного программного обеспечения показала, что при некоторых способах доступа в Интернет со стороны подсистемы «Удаленный клиент», система управления может функционировать крайне неустойчиво. Так, например, практически не удалось получить устойчивого передачи изображения с доступом в сеть по технологии «Dial-Up». Даже при использовании технологии высокоскоростного цифрового абонентского доступа (технологии хDSL) наблюдалась определенная задержка в передачи изображения. Использование технологий хDSL достаточно дорогостоящее мероприятие (дорогой трафик, большая стоимость модема), что, естественно, затруднит широкое использование удаленного доступа к виртуальной лаборатории студентов при дистанционной форме их обучения. В связи с этим с целью минимизации затрат удаленного доступа к виртуальной лаборатории при допустимом качестве управления оборудованием, было принято решение проводить работы по совершенствованию программного обеспечения в двух направлениях (названия условные): “информационно-программное” и “программно-дидактическое”.

Направление “информационно-программное” предусматривает разработку методов оптимизации передачи изображения по низкоскоростным каналам связи, при этом предусматривается использование специальные методов помехоустойчивого кодирования и приемы оптимального сжатия видеоинформации. В настоящее время такие такое программное обеспечение находится на стадии отладки с целью выбора оптимальных математических методов передачи видеоинформации.

Подход к разработке программ, реализующий “программно-дидактическое” направление был назван методом “управляемого сценария”. Сущность его заключается в том, что в подсистему «Удаленный клиент» вводится набор видео-файлов, которые отражаю работу определенного оборудования при воздействии на вход этого оборудования различных факторов. Другими словами, предварительно видеокамерой записываются работа промышленного оборудования при различных технологических режимах. Эти файлы переносятся заранее в подсистему «Удаленный клиент», где они хранятся в закодированном (зашифрованном) виде, что исключает их несанкционированное использование студентом. В зависимости от выбранного студентом режима работы, закодированная последовательность управляющих сигналов пересылается в подсистему «Сервер». Далее возможна работа по трем вариантам.

Первый вариант – промышленная остановка отрабатывает систему команд, посланную с подсистемы «Удаленный клиент» и в ответ передается сигнал, инициализирующий соответствующий видео-файл, который отображает ход реального технологического процесса на удаленном оборудовании.

Второй вариант – прежде чем промышленная установка начнет отрабатывать команды удаленного пользователя, происходит анализ файла сценария, составленного преподавателем, в котором может вводиться некоторая дополнительная последовательность действий изменяющий режим работы оборудования. Например, может вводиться имитация аварийного режима работы (поломка инструмента, отказ в работе компрессора или определенно пневмопривода, отказ какого-либо датчика и т.п.). В этом случае задача студента адекватно среагировать на возникшую ситуацию.

Третий вариант – отличается от второго тем, что промышленная установка не отрабатывает команды удаленного пользователя (она вообще может быть отключена), а сразу происходит анализ файла сценария, в котором содержатся некоторый этапы развития событий на оборудовании. Студенту передается последовательность сигналов, инициирующих определенный видео-файл, имитирующий отклик системы на последовательность управляющих команд, введенных удаленным пользователем. В этом случае подсистема «Сервер» работает в режиме тренажера. Программное обеспечение, реализующий третий вариант было названо «тренажер с управляемым сценарием».

Следует отметить, что транспортная задержка управляющих сигналов, передаваемых по каналу связи, практически отсутствует, что позволяет осуществить надежную работу оборудования в реальном режиме времени.

Следует отметить еще одну возможность использование метода “управляемого сценария”. Дело в том, что уникальное оборудования в учебном заведении, как правило, находится в единичном экземпляре. Использовать такое оборудование эффективно в учебном процессе достаточно сложно (трудность обеспечения индивидуальной работы каждого студента на оборудовании, необходимость выполнения жестких требований техники безопасности, возможность поломки отдельных узлов из-за небрежной работы студента и т.п.).

Тренажер с управляемым сценарием прошел опытную апробацию при проведении лабораторного практикума дисциплины «Современные методы теоретических и экспериментальных исследований», которая читалась магистрам специальности 8.0915.01 «Компьютерные системы и сети». При этом доступ к подсистеме «Сервер» осуществлялся через локальную сеть университета. В частности проводилась лабораторная работа «Исследование методов математического планирования эксперимента на модульной производственной системе MPS-205». Целью работы являлось изучение методов факторного анализа и ортогональных латинских квадратов при расчете оптимальной производительности системы MPS-205.

Проведенные исследования подтверждают предположение, что хорошо отработанная система виртуальных лабораторий в значительной степени компенсирует отсутствие прямого контакта с промышленным оборудованием за счет использования широкого спектра возможностей виртуальных лабораторий. Развитие средств дистанционного обучения работы в виртуальных лабораториях даст возможность проведения экспериментов с реальным оборудованием для университетов и других учебных заведений, не имеющих такого оборудования. При этом весьма важна кооперация ВУЗов, как внутри страны, так и с зарубежными учебными и производственными центами. Сторонние ВУЗы, не имеющие такого оборудования, получат возможность изучать сложные промышленные системы путем выполнения на них производственных операций через сеть Интернет.


Библиографический список

  1. Conde R. Introduction to Statement List Programming: Manual. Festo Corporation New York 11788, USA, 1992 // www.festo.com

  2. Маклаков Г.Ю. Основы теории прикладных систем искусственного интеллекта: Учебн. пособие. Севастополь. Изд-во СНИЯЭиП, 2002. – 152 с.



Схожі:

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconГрафик консультаций для студентов дневной формы обучения кафедры ис

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconМетодические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине: «Гражданская оборона» для студентов всех специальностей дневной формы обучения
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине: «Гражданская оборона» (для студентов всех специальностей...
Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconГрафик консультаций для студентов заочной формы обучения по кафедре информационных систем

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconРасписание экзаменов и консультаций студентов дневного обучения в весеннем семестре 2012 2013 уч г

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconРасписание экзаменов и консультаций студентов дневного обучения в весеннем семестре 2012 2013 уч г

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconРасписание экзаменов и консультаций студентов дневного обучения в весеннем семестре 2007 2008 уч г

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconРасписание экзаменов и консультаций студентов дневного обучения в осеннем семестре 2012 2013 уч г

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза icon3 февраля 2010 г г. Киев, Бизнес-центр «ліга» Программа обучения
Правильная организация кассовой работы. Как правильно и без штрафов пройти проверку налоговой
Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconГрафикконсультаци й преподавателей кафедры тк для студентов дневной формы обучения (весна) 2012/2013 уч год

Организация удаленного доступа к оборудованию виртуальной лаборатории при дистанционной форме обучения студентов технического вуза iconПеречень вопросов по дисциплине «Основы стандартизации, метрологии и управления качеством» для проведения зачетов и аттестации студентов дневной и заочной форм обучения на 2004-2005 учебный год
Перечень вопросов по дисциплине «Основы стандартизации, метрологии и управления качеством» для проведения зачетов и аттестации студентов...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©sm.znaimo.com.ua 2000-2015
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи

Разработка сайта — Веб студия Адаманов