計算機技術在機械能源中的應用

李雪萌

摘 要：互聯網、軟件工程、物聯網、數據庫等計算機技術的快速普及和發展，其在機械能源生產制造中得到廣泛應用，利用軟件工程技術開發了生產監控系統、機械加工和設計系統、能源勘探開采系統、OA系統，接著使用交換機、路由器、數據庫、Web服務器等構建了一個拓撲結構，基于互聯網實現了信息共享，并且引入了RFID、傳感器等物聯網技術采集機械能源開采設備的運行狀態信息，進一步提升了機械能源的生產制造效率。

關鍵詞：互聯網；軟件工程；物聯網；機械能源

中圖分類號：TP321 文獻標識碼：A

0.引言

隨著互聯網、數據庫、云計算等計算機技術的快速普及和改進，其已經在電子政務、電子商務、教育科研、工業控制等領域得到了廣泛應用。機械設計與制造、能源勘探與開采作為支持國民經濟發展的基礎，工程規模越來越大并且復雜，因此亟需引入先進的信息技術開發自動化系統，為機械能源生產提供集成化、共享化、虛擬化、智能化處理工具，進一步提高機械能源生產效率和水平。

1.計算機技術在機械能源中的應用

1.1 互聯網在機械能源應用

隨著光線通信、4G移動通信技術的快速普及和發展，人們已經進入到“互聯網+”時代，機械設計與制造、能源勘探與開采等過程中引入了互聯網技術，基于互聯網實現了機械能源的遠程通信功能。目前，許多機械能源生產企業組建了強大的網絡系統，引入了3層交換機、路由器、Web服務器、防火墻等軟硬件設施，構建了一個健全的網絡系統，該系統能夠實現數據共享功能?；ヂ摼W在機械能源應用過程中的系統架構如圖1所示。

（1）客戶端?？蛻舳酥饕≒C和筆記本等電腦終端設備，這些設備可以使用互聯網集成在一起，實現信息訪問、傳輸、共享。

（2）Web服務器。Web服務器可以實現信息加工服務，能夠實現機械能源信息請求、解析、數據處理和應用結果整合功能，進一步提高機械能源的信息加工功能。

（3）交換機。一般情況下，交換機布置在機械能源企業的局域網環境中，利用交換機可以實現各個PC、筆記本終端的互聯互通，能夠訪問局域網內部信息資源。

（4）路由器。路由器可以將局域網內部的終端設備與Internet上的終端設備進行互聯互通，可以為用戶提供互聯網遠程接入、數據轉發、路由傳輸服務。

（5）防火墻。防火墻可以根據互聯網需求配置訪問控制規則，保證互聯網的安全性，保證系統信息安全，避免黑客、病毒、木馬侵襲系統。

1.2 軟件系統在機械能源制造應用

軟件系統在機械能源制造過程中，可以利用分布式管理系統實現機械能源制造自動化、信息化、共享化和智能化。軟件系統在機械能源制造系統中的功能包括以下幾個方面：

（1）生產監控系統。機械能源制造生產過程中，為了保證生產效率和質量，引入了攝像頭、機器學習等技術開發了生產監控系統，該系統可以利用先進的遺傳算法、支持向量機、BP神經網絡等發現機械能源制造的優勢和缺陷，提高系統執行水平。

（2）機械加工和設計系統。機械加工和設計系統利用先進的數據庫、軟件工程技術，可以構建機械圖紙管理、機械設計管理、機械加工管理、機械檔案庫管理等功能，進一步提高了機械加工和設計的效率，共享機械制造資源。

（3）能源勘探開采系統。能源勘探開采系統可以利用UML建模技術、結構化流程技術進行需求分析和設計，導出系統的邏輯業務功能，分別是能源勘探功能、能源開采功能等，提高能源勘探開采的效率。能源勘探可以針對能源的儲量、經緯度位置、開采指標進行加工和分析，將勘探結果信息化，實現勘探人員、開采人員共享信息資源。能源開采功能可以針對開采數量、開采日期、開采人員、能源剩余儲量進行處理，保存相關的開采數據結果到數據庫中，供人們進行訪問。

（4）OA系統。OA系統可以應用于機械能源制造過程中，梳理OA系統的邏輯業務流程，針對企業信息、企業公文、企業新聞、職工管理、培訓教育、績效管理、財務管理、倉庫管理等流程進行建模，提出一個功能完善的OA系統，實現企業人員職工、財務管理、設備管理功能。

1.3 物聯網在機械能源中的應用

機械能源生產制造過程中涉及的設備較多，比如在能源勘探時許多設備深入到很深的地底，因此一般的監控模式無法獲取設備信息，可以引入傳感器技術實時的采集設備的狀態信息，并且能夠將這些信息發送至防丟失設備控制系統中，使用人員可以掌握設備的位置信息、狀態信息等。傳感器擁有發射機和接收機兩個關鍵模塊。發射機是傳感器的一個關鍵模塊，其可以采集勘探開采設備的相關信息，這些信息包括電量信息、溫度信息、濕度信息、深度信息等，系統可以針對這些信息進行加工、處理和分析，以便系統能夠發送相關的控制命令。接收機可以接收防機械能源控制系統發送的命令，并且將這些控制命令轉換為電信號，控制傳感器設備執行動作。傳感器節點應用過程中，其主要利用無線傳輸協議完成數據發送和接收，目前最常用的無線傳輸協議為ZigBee協議、WiFi網絡等。ZigBee協議是一種先進的網絡通信機制，該協議引入了先進的網絡碰撞檢測機制，能夠避免多個數據信號競爭帶寬資源、時隙資源等，ZigBeeMAC層采用完全確認的傳輸機制，每一個數據包在接收端收發送確認接收數據包之后再次發送數據。ZigBee協議開發工作時間少并且短暫，因此系統的開發成本非常低。WiFi是一種無線傳輸網絡，其可以利用無線介質傳輸傳感器采集的信息，并且只要設備處于WiFi網內，就可以自由地進行移動，享受以太網有線網絡的接入工作，實現一棟傳感器數據通信。

1.4 其他輔助信息化工具應用

目前，在機械能源制造過程中，應用的信息化工具較多，比如虛擬化技術、數據遷移技術、數據和程序隔離技術等，以便保證機械能源制造應用的性能。

（1）虛擬化技術。機械能源系統開發與實現過程中最為關鍵的技術是虛擬化，虛擬化可以提高硬件利用率，并且能夠降低硬件的購買容量，把應用程序及其運行所需的數據獨立出來，按照不同的分配策略賦予用戶邏輯存儲空間，這樣就可以均衡應用服務器和存儲服務器負載，實時地監控數據資源的使用狀態，改進數據中心的利用率。

（2）數據和程序隔離。機械能源系統承載的應用程序和用戶數量數以千萬計，不同的用戶需要訪問關聯的數據，因此亟需采用先進的應用程序和數據隔離技術，以保證用戶信息的完整性、邏輯獨立性，保證應用進程、動態鏈接庫、應用內容能夠獨立運行，不會影響其他服務器或應用程序的執行。

（3）數據遷移技術。機械能源系統保存的信息量非常多，為了能夠提高用戶服務水平和門戶網使用的經濟效率，機械能源系統的硬件存儲空間劃分為不同的訪問優先級，建設的成本也不同。一般來講，機械能源系統可以判斷用戶程序和數據的訪問頻次，根據訪問頻次實現動態遷移，將訪問頻次較高的數據放置在優先級較高的位置，同時也可以將訪問頻次減少的數據遷移到優先級較低的位置。

結語

機械能源生產流程較多，涉及的人員包括設計人員、制圖人員、勘探人員和開采人員等，這些人員負責不同的工作，信息共享與處理流程也比較復雜，因此可以利用互聯網、傳感器、數據庫、軟件工程、云計算等技術實現集成化系統，為機械能源生產制造提供支撐，提高業務流程協作、數據共享能力。

參考文獻

[1]向明上.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J].信息系統工程，2015，13（11）：94-94.

[2]李勝權.淺談計算機技術在機械教學中的應用[J].中國機械，2014，16（12）：290-291.

[3]羅安軍.淺析油田地質勘探開發中的計算機軟件技術應用[J].信息系統工程，2016，14（6）：11-14.

[4]王繼業，孟坤，曹軍威，等.能源互聯網信息技術研究綜述[J].計算機研究與發展，2015，52（5）：1109-1126.

[5]曹軍威，王繼業，明陽陽，等.軟件定義的能源互聯網信息通信技術研究[J].中國電機工程學報，2015，35（14）：3649-3655.