CN106020800A - 一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，该方法包括以下步骤：（1）将训练人员实际接触到的部件分解为输入部件和输出部件两类；（2）形成操作逻辑数据库，操作逻辑数据库包括字典表和逻辑表两类；（3）编写逻辑驱动软件，使其可接收训练人员操作输入，索引操作逻辑数据库、判断和执行逻辑、驱动输出部件响应；（4）通过逻辑驱动软件加载操作逻辑数据库。（5）实施模拟训练，训练人员按流程操作输入，设备根据操作逻辑的结果进行响应输出。本发明基于数据库技术，根据训练业务流程形成操作逻辑数据库，与可重用的逻辑驱动软件分离，提高了模拟训练系统的易维护性、通用性和可移植性，降低开发成本和维护成本。

Description

一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法

技术领域

本发明涉及模拟训练领域，特别适合用于半实物模拟训练系统，也可用于虚拟模拟训练系统。

背景技术

半实物模拟训练系统是对日常操作训练流程的仿真，其目的在于使受训者掌握某个或某套设备的操作使用方法和流程。其属于人在回路仿真模式，对人机交互下的设备的操作逻辑规则和正确的设备响应提出了较高的要求。

当前模拟训练系统中，由于一般不采用实装硬件，而是自行开发一套驱动系统，诸如PC机加装板卡或者设计嵌入式系统等，所以研制者需对设备内在逻辑描述开展较为复杂和细致的工作，以保证模拟训练系统的操作流程和响应与实装基本一致。当前，操作逻辑开发的主要的手段是通过源代码编程的模式将各种装设备和各类型部件通过编程的模式嵌入到软件中。这种模式给系统的研发、修正、维护和升级带来了较大困难，并且驱动软件的可重用性也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，用来解决传统模拟训练系统开发过程中，采用源代码编程的模式实现操作逻辑带来的系统开发周期长、维护性差、可移植性差，驱动软件可重用性差等问题。

本发明是通过下述技术方案实现的：

1、规整模拟训练的输入和输出

具体是将模拟训练操作过程中训练人员实际接触到的部件分解为输入部件和输出部件两类。在模拟训练实际操作过程中，训练人员实际接触到的部件主要是包括各类型按钮、旋钮、按键、软件菜单等，反馈给训练人员的主要是各类型指示灯、仪表、软件界面等。前者可以认为是用户的输入，后者可以认为是设备的响应输出。在模拟训练中，两类部件在部件抽象与规整的前提下，最终统一到一个整体的框架中。

2、形成操作逻辑数据库

操作逻辑数据库包括字典表和逻辑表两大类，字典表包括：台位字典、面板字典、机械装置字典、部件类型字典、部件字典和逻辑类型字典；逻辑表包括：总逻辑表、分支逻辑表和逻辑状态表。台位字典是将各训练人员负责设备和装置进行标识；面板字典是将各机柜上的面板进行标识；机械装置字典是将非机柜类型的设备进行标识；部件类型字典是将所有输入输出部件进行类型归纳标识；部件字典是将设备上各种部件进行分解并标识；逻辑类型字典是将逻辑分为总逻辑和分支逻辑两类型进行标识；总逻辑表是将操作逻辑主体流程及相互关系进行标识；分支逻辑表是将分支流程的输入和条件进行标识；逻辑状态表是将每次操作后的部件和逻辑状态进行更新及保存。结合装备组成和具体训练业务流程进行整理，得到上述数据表。

3、编写逻辑驱动软件

逻辑驱动软件的功能是接收用户操作输入，根据操作逻辑数据库进行索引、判断和执行逻辑、驱动输出部件响应，达成“激励-响应”的效果。

逻辑驱动软件的工作流程具体为：

(1)接收训练人员输入的部件操作信息，即当操作人员影响到某个部件状态改变时，搜索部件字典，得到该部件的索引；

(2)结合当前输入部件索引和总逻辑表，查找当前逻辑状态，判断并执行分支逻辑；

(3)根据分支逻辑更新逻辑状态，发出驱动信号，使输出部件响应变化。

逻辑驱动软件定型后，无需再进行开发，可适应不同设备的操作逻辑数据库。

4、加载操作逻辑库

当逻辑驱动软件初始化时，将操作逻辑数据库中所有的数据表通过数据库接口载入内存，并建立相应的索引，比如部件索引、逻辑索引等。这种索引手段可提高系统运行效率。

5、实施模拟训练

操作逻辑驱动软件加载操作逻辑库后，在计算机系统内存中已经实例化，等待训练人员的输入。训练人员触发某些部件后，软件自动索引内存片段并判别出响应的响应信号，送达响应部件，形成训练设备的反馈效果。训练人员按流程操作输入，可触发所有内在逻辑分支，设备根据操作逻辑的结果进行响应输出，最终形成完整的训练流程。

本发明提供的上述基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，能够完成训练业务中数量众多的设备部件和纷繁复杂的逻辑转换的抽象、录入、驱动与管理，将训练业务流程与逻辑驱动软件分离，从而提高模拟训练系统的维护性、通用性和可移植性，降低模拟训练系统的开发成本和维护成本。

附图说明

图1基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法流程图；

图2某检测设备加电检测过程流程图；

图3逻辑表结构图；

图4操作逻辑数据库结构图；

图5逻辑驱动软件加载操作逻辑数据库流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

具体实施例选取某陀螺仪检测设备加电检测过程为例。其涉及的主要设备有：抗干扰交流净化电源、打印机、综合机箱、测试主机和测试主机显示器。

其正确操作流程是：

(1)打开抗干扰交流净化电源；

(2)打开测试主机的显示器和打印机；

(3)打开综合机箱，置于“测试”状态；

(4)打开测试主机；

(5)打印测试结果。

其正确操作流程如图2所示。

利用本发明提供的操作逻辑建模与驱动方法进行上述实施例的模拟，具有分为以下步骤：

步骤一：规整模拟训练的输入和输出

根据实际训练装备按照机柜、面板、部件类型三层进行分解，将训练人员实际接触到的部件分解为输入部件和输出部件两类，形成以下两类表格(见表1和表2)。同时注明设备名称、面板名称、部件类型、值范围、初始值，中文名等信息。

表1输入部件表

表2输出部件表

步骤二：形成操作逻辑数据库

(1)形成字典表

将表1输入部件表和表2输出部件表的内容统一汇总到部件字典表中。在部件字典表形成之前，部件类型字典表可以通过统计归纳并固化；台位字典、面板字典、机械装置字典可根据训练人员规划、实际装备情况进行修改。在本例中，台位字典应包含1号台位(负责操作抗干扰交流净化电源、打印机、测试主机和测试主机显示器)和2号台位(负责操作综合机箱)；面板字典应包含抗干扰交流净化电源、打印机、综合机箱、测试主机和测试主机显示器各自的面板，如一个设备有多个面板，应全部列出；机械装置字典应包含非机柜类的设备，本例中无机械装置；逻辑类型字典应包括总逻辑、分支逻辑两类型。

(2)形成逻辑表

按照某陀螺仪检测设备加电开机检测正确操练流程形成总逻辑表、分支逻辑表和逻辑状态表。

总逻辑表描述了操作逻辑过程中的总体逻辑条目及关联关系；

分支逻辑表是将训练流程和条件进行分解，描述了一次输入操作逻辑具体对应的输入条件；本实施例中分支逻辑表如图3所示。

逻辑状态表描述了一条逻辑执行后部件的状态变化和逻辑状态迁移。

三种逻辑表和上述的相关字典表共同形成操作逻辑库，以数据库的形式存储下来，在本例中是以Microsoft Access(.mdb)的格式存储的。

操作逻辑库中各表之间的关系如图4所示。

步骤三：编写逻辑驱动软件

使用Microsoft Visual Studio等常用软件开发环境，使用C++等面向对象语言，编写逻辑驱动软件的数据库加载接口模块、操作输入信号接口、部件索引模块、逻辑索引模块、逻辑状态更新模块、响应输出信号接口。若逻辑驱动软件已经开发完毕，可跳过此步骤。

步骤四：在步骤一和步骤二完成的前提下，由逻辑驱动软件加载操作逻辑库文件，进入操作等待状态。具体流程图如图5所示。

4.1在通过数据库接口打开逻辑库阶段，有创建连接实例、创建数据集实例、设置数据源和连接时间、打开连接和打开数据集等子步骤。

4.2在加载并检查部件字典表阶段，判断各个条目是否有缺少名称、缺少类型、缺少初始值、定义错误等问题出现。

4.3在加载并检查逻辑表阶段，判别各个条目是否有缺少逻辑编号、总逻辑名称、缺少节点ID、缺少条件机器名称、缺少条件面板名称、缺少条件部件名称、缺少条件逻辑值、缺少状态值、逻辑记录错误等问题出现。

4.4在上述三步正确的情况下，在内存中建立检测设备加电检测过程的部件索引、逻辑索引等。

步骤五：在步骤四完成的前提下，操作人员可以开始模拟训练操作。

5.1打开抗干扰交流净化电源。操作人员将抗干扰交流净化电源的二态开关置于开的位置，逻辑驱动软件将获取其部件ID和当前值，通过遍历当前逻辑库，找到当前逻辑条目，执行对应逻辑迁移，并且根据逻辑表将抗干扰交流净化电源的电源指示灯置为1，即点亮的状态，硬件接收到该信号后，点亮此灯。同时，将该电源的电压表的状态值置于220V和将电流表的状态值置于2A。

5.2打开测试主机的显示器。操作人员将测试主机的显示器开关按钮按下，逻辑驱动软件将获取其部件ID和当前值，通过遍历当前逻辑库，找到当前逻辑条目，执行对应逻辑迁移，并且根据逻辑表将测试主机的显示器的电源指示灯置为1，即点亮的状态，硬件接收到该信号后，点亮此灯。打开打印机的操作与打开测试主机的显示器属于并行逻辑，在此步骤中两者没有先后顺序关系，可以先打开打印机再打开测试主机的显示器。

5.3打开测试主机。操作人员将测试主机的电源二态开关按下，逻辑驱动软件将获取其部件ID和当前值，通过遍历当前逻辑库，找到当前逻辑条目，执行对应逻辑迁移，并且根据逻辑表将测试主机的电源指示灯和硬盘指示灯置为1，即点亮的状态，硬件接收到该信号后，点亮两个灯。同时模拟自动加载测试软件。

5.4打开综合机箱。操作人员将综合机箱的档位旋钮旋转至“测试”档，即档位旋钮的值置为2，逻辑驱动软件将获取其部件ID和当前值，通过遍历当前逻辑库，找到当前逻辑条目，执行对应逻辑迁移，并且根据逻辑表将综合机箱的指示灯置为1，即点亮的状态，将液晶屏置为27.8，即27.8V，硬件接收到该信号后，分别将指示灯点亮和液晶屏显示27.8。

5.5打印测试结果。综合机箱测试过程完毕后，将模拟测试结果发送测试主机，测试主机显示器在软件界面上以列表形式显示结果。操作人员在测试主机上点击“打印结果”菜单，逻辑响应接口将获取其菜单部件ID和当前值，通过遍历当前逻辑库，找到当前逻辑条目，执行对应逻辑迁移，并且根据逻辑表将打印机置于打印状态，打印机将模拟测试结果以纸质形式打印出来。

通过以上步骤，说明了某陀螺仪检测设备加电检测过程的建模和驱动过程，在此基础上其它模拟训练内容也是按照上述方法进行，仅需要扩充操作逻辑库即可，逻辑驱动软件无需重复开发。

综上所述，基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法对模拟训练系统的开发有一定的通用性。在逻辑驱动软件完成的情况下，开发人员仅仅需要规划、整理和填充操作逻辑表即可快速实现多个模拟训练设备的研制，具有训练业务与驱动软件分离的特点，可提高该类系统的易维护性、通用性和可移植性，降低开发成本和维护成本。

Claims (4)

1.一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)规整模拟训练的输入和输出，具体是将模拟训练操作过程中训练人员实际接触到的部件分解为输入部件和输出部件两类；

(2)根据装备组成和具体训练业务流程形成操作逻辑数据库，所述操作逻辑数据库包括字典表和逻辑表两类；

(3)编写逻辑驱动软件，用于接收训练人员操作输入、索引操作逻辑数据库、判断和执行逻辑、驱动输出部件响应；

(4)通过逻辑驱动软件加载操作逻辑数据库；

(5)实施模拟训练，训练人员按流程操作输入，设备根据操作逻辑的结果进行响应输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，其特征在于，步骤(2)中的字典表包括：台位字典、面板字典、机械装置字典、部件类型字典、部件字典和逻辑类型字典；逻辑表包括：总逻辑表、分支逻辑表和逻辑状态表。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，其特征在于，步骤(3)中逻辑驱动软件的工作流程具体为：

(31)接收训练人员输入的部件操作信息，并搜索部件字典，得到该部件的索引；

(32)结合当前输入部件索引和逻辑表，查找当前逻辑状态，判断并执行分支逻辑；

(33)根据分支逻辑更新逻辑状态，发出驱动信号，使输出部件响应变化。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于数据库的模拟训练设备操作逻辑建模与驱动方法，其特征在于，步骤(4)的具体方法为：逻辑驱动软件初始化时，将操作逻辑数据库中所有的数据表通过数据库接口加载到内存，并建立相应的索引。