針對訊息通用與聯合的儀器裝置脈絡
儀器裝置脈絡的研究及應用脈絡技術將高速互聯網、高性能計算機、大型數據庫、傳感器、貴重儀器裝置等訊息融為一體,提供協同式的科學研究基礎設施平臺,即構成所謂儀器裝置脈絡,這已在若干領域產生并顯示出了強大的生命力和優越性。
國外開展儀器裝置脈絡研究大致始于1999年,美國國家科學基金會支持的GeorgeE.BrownJr.地震工程和模擬學網絡計劃NEES,旨在通過建立儀器裝置脈絡推進地震工程研究,以更有效地降低地震造成的生命和財產損失。正在構建的NEES脈絡的核心功能之一,就是對儀器裝置的集成將分布在不同地理位置的地震測試儀器(包括裝置站點的振動臺、離心機、造波水池及各種傳感器、遙現裝置和遠程觀測裝置等)集成到脈絡基礎設施中,使研究人員無需親自到實驗現場就可以遠程地設計、執行和監控地震的模擬實驗。NEESGrid不僅是實驗裝置、監測儀器的網絡化連接,它能使全美的地震工程研究人員協同工作,通用工程研究裝置和科學儀器,有可能引發地震研究領域中的變革,解決現今非脈絡環境中未曾解決的問題。
文獻[8,9]提出了一種基于仿真建模使用儀器裝置脈絡的技術,并對脈絡的體系結構、儀器裝置的仿真建模、訊息調度和安全機制等進行了探討。圖4所示為儀器裝置仿真脈絡的體系結構。為利用這樣的儀器裝置脈絡,用戶首先需了解遠程儀器裝置的功能、操作流程并進行業務建模,然后選擇合適的建模工具,根據業務模型建立可視化的仿真模型,并將可視化仿真模型存儲到仿真脈絡的裝置模型訊息庫中。當用戶需要使用遠程儀器裝置時,需先通過仿真脈絡交互界面提交一份儀器裝置使用申請單,仿真脈絡系統接收到該申請單后,通知任務代理模塊依據就近原則進行訊息調度,確定可通用的遠程裝置以及脈絡中相應的仿真模型后,將信息反饋回儀器裝置使用申請者。用戶操作仿真脈絡中的儀器裝置仿真模型,基于脈絡接口協議實現對遠程儀器裝置的操作和監控。此項技術為儀器裝置訊息通用的實現提供了一種可行且高效的解決方案,并已在全國高校儀器裝置和優質訊息通用系統中得到初步應用。
體系結構脈絡體系結構是脈絡的骨架,它表征脈絡系統的組成,描述各組成部分的功能、目的和特點,同時還要給出脈絡各組成部分之間的關系,以及如何將各組成部分有機結合在一起,以形成完整的脈絡系統等。只有建立合理的脈絡體系結構,才能設計和構建出好的脈絡。目前比較重要的脈絡體系結構有兩種,即五層沙漏結構和開放脈絡服務結構。五層沙漏結構以協議為中心,強調訊息通用;而OGSA則以服務為中心,強調服務的通用。
儀器裝置脈絡是建立在互聯網之上的基礎設施,因此,它必然在很大程度上采用成熟的互聯網和儀器裝置的標準協議。但應該意識到,構建儀器裝置脈絡也需要對標準協議和服務進行新的定義,建立多層次的橫向技術標準和平臺,以滿足不同層次儀器裝置訊息和應用集成的需要。一項標準的出臺意味著一次打破現有格局的機會。目前已有很多發達國家為制定脈絡的相關標準而投入大量資金,我國要抓住這次難得的發展契機,在盡量利用已有先進技術的同時,要堅持自己的創新,積極參與儀器裝置脈絡國際標準的制定,這樣才有機會在儀器裝置脈絡技術方面盡快達到世界先進水平,切實提高我國現代儀器儀表和測量技術的國際競爭力。
儀器裝置脈絡已不再是簡單意義上的訊息互聯和單一使用,它破除了傳統的強加在儀器裝置上的種種限制,通過互聯、組合來聯合解決用戶需要解決的日益復雜的測量或測控問題,產生具有附加值的新服務、新數據和新信息等,是儀器裝置領域的一次重大革新。在更多領域構建儀器裝置脈絡,是現代計量測試與儀器儀表技術領域又一新的發展趨勢。研究針對訊息聯合和通用的儀器裝置脈絡,不僅能進一步豐富和完善脈絡理論,而且對于科學研究、教育和為企業服務等均具有十分積極的意義。
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