Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор, сравнение и анализ зарубежных программных продуктов, применяемых для построения виртуальных тренажеров 10
1.1. Обзор зарубежных программных продуктов 10
1.1.1. Текстовое программирование виртуальных тренажеров 10
1.1.2. Графическое программирование виртуальных тренажеров 15
1.2. Сравнение системных характеристик зарубежных программных продуктов 28
1.3. Сравнение функциональных и потребительских параметров зарубежных программных продуктов 31
1.4. Основные ограничения и недостатки зарубежных программных продуктов 33
1.5. Выводы 35
Глава 2. Разработка типового программного обеспечения виртуальных тренажеров 38
2.1. Разработка требований к программному обеспечению типового виртуального тренажера 38
2.2. Разработка структур программного обеспечения типовой виртуальной модели тренажера 43
2.3. Разработка алгоритмического обеспечения типовой виртуальной модели тренажера 49
2.4. Выводы 58
Глава 3. Разработка виртуального тренажера системы идентификации говорящего 60
3.1. Постановка задачи идентификации и верификации говорящего по ключевой фразе 60
3.2. Разработка метода распознавания говорящего на основе нейронной сети 62
3.3. Регистрация голосового сигнала 64
3.3.1. Получение данных от ацп 64
3.3.2. Алгоритм регистрации сигнала 65
3.3.3. Цифровой запуск 66
3.4. Синтез оптимальной структуры нейронной сети 72
3.5. Разработка программного обеспечения виртуального тренажера для идентификации и верификации говорящего 75
3.6. Исследование влияния разрядности ацп на точность бпф на компьютерной модели 77
3.7. Исследование влияния разрядности ацп на распознавание сигналов нейронной сетью 79
3.8. Выводы 84
Глава 4. Разработка виртуального тренажера железнодорожных весов 86
4.1. Назначение виртуального тренажера железнодорожных весов 88
4.2. Разработка дополнительных требований к программному обеспечению виртуального тренажера железнодорожных весов 89
4.3. Алгоритмическое обеспечение виртуального тренажера железнодорожных весов 90
4.4. Разработка структуры программного обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов 95
4.5. Типовые экранные изображения, возникающие при работе с виртуальным тренажером железнодорожных весов 101
4.6. Выводы 102
Список использованных источников 109
Приложения 119
- Сравнение функциональных и потребительских параметров зарубежных программных продуктов
- Разработка структур программного обеспечения типовой виртуальной модели тренажера
- Исследование влияния разрядности ацп на распознавание сигналов нейронной сетью
- Разработка структуры программного обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов
Введение к работе
Работа посвящена созданию элементов перспективной информационной технологии - проектированию виртуальных тренажеров, решению ряда важных вопросов разработки математического и программного обеспечения новых технологий проектирования виртуальных тренажеров, применяемых для целей обучения.
Предложены типовые структуры программ и алгоритмическое обеспечение, сформулированы функциональные, системные и потребительские требования к таким тренажерам.
Рассматриваются разработанные и апробированные автором виртуальные тренажеры громоздких приборов для механических измерений на примере тренажера железнодорожных весов, а также виртуальный тренажер для изучения нового метода и системы распознавания говорящего по ключевой фразе, реализованных на основе нейронной сети.
Актуальность темы диссертации обусловлена тем, что в настоящее время, в результате широкого распространения компьютерной техники с высокими показателями по быстродействию, памяти, графическим возможностям, доступом к глобальной сети, растет степень применения измерительных приборов, реализованных на основе персональных компьютеров, и в еще большей степени, моделей приборов и их тренажеров.
Это предопределяет возможность широкого применения, так называемых, виртуальных (или компьютерных) тренажеров в учебных целях. Любой специалист по работе с аттестованными приборами не может считаться квалифицированным специалистом, если он не прошел соответствующую практику в ходе своей подготовки или переподготовки.
В то же время, конструкция, размеры и стоимость некоторых приборов не позволяют разместить их в лаборатории институтов или где-нибудь поблизости. Более того, многие разновидности громоздких приборов установлены в отдаленных от образовательных центров регионах. Для прохождения практики, между тем, собирается группа специалистов, организуется выезд на объект, проводятся практические занятия с каждым обучаемым. В процессе обучения также может возникнуть необходимость в организации повторных практических занятий.
Учитывая все это, а так же трудное финансовое положение бюджетных учреждений, очевидно, что использование виртуальных тренажеров в учебном процессе в целом ряде случаев экономически оправдано.
Целями настоящей диссертационной работы являются:
Организация подготовки и переподготовки профессиональных кадров на современном международном уровне с применением виртуальных тренажеров и без использования дорогостоящей или громоздкой аппаратуры и приборов.
Разработка математического и программного обеспечения новых технологий проектирования виртуальных тренажеров, применяемых для целей обучения и предназначенных:
для организаций и специалистов в области разработки программного обеспечения, которые смогут использовать результаты данной работы в целях проектирования эффективных структур программных продуктов, а также для создания эффективных и удобных пользовательских интерфейсов виртуальных тренажеров;
для пользователей (обучаемых), которые смогут сокращать временные затраты при работе с виртуальными тренажерами, а также лучше усваивать изучаемые приборы, методы измерений и поверки;
для преподавателей, обучающих пользователей с помощью виртуальных тренажеров, которые смогут более эффективно контролировать полученные ими знания благодаря наличию встроенных средств контроля и проведения тестирования.
Разработка функциональных, системных, потребительских требований к виртуальным тренажерам, а также требований к текстовой обучающей среде таких тренажеров.
Разработка типовых структур программного обеспечения виртуальных тренажеров.
Разработка рекомендуемого алгоритмического обеспечения, как для разработчиков, так и пользователей виртуальных тренажеров.
Разработка и апробация виртуальных тренажеров.
Для достижения указанных целей в диссертационной работе решены следующие задачи:
разработки и обобщения структур программного обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов и виртуального тренажера системы распознавания говорящего по ключевой фразе;
разработки и обобщения алгоритмического обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов и виртуального тренажера системы распознавания говорящего по ключевой фразе;
разработки программного обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов;
разработки программного обеспечения виртуального тренажера системы распознавания говорящего по ключевой фразе;
исследования влияния разрядности АЦП на ошибку вычисления БПФ и на ошибку обучения нейронной сети, применяемой в системе распознавания говорящего по ключевой фразе.
Методы исследования, применяемые в диссертационной работе, основаны на использовании элементов искусственного интеллекта, нейросетевых технологий, компьютерного моделирования и техники.
Новизна диссертационной работы обусловлена следующими факторами:
синтезированы типовые структуры программного обеспечения виртуальных тренажеров;
разработаны рекомендуемые алгоритмы разработки и использования виртуальных тренажеров;
предложен оригинальный метод распознавания говорящего по ключевой фразе, реализованный на основе нейронной сети и имеющий лучшие показатели по достоверности, повторяемости и стабильности по сравнению с аналогами;
синтезирована структура нейронной сети обратного распространения, применяемая в системе распознавания говорящего по ключевой фразе и оптимальная по критерию минимума ошибки обучения.
Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, найдут свое широкое применение:
в организациях и у специалистов в области разработки программного обеспечения, которые смогут использовать результаты данной работы в целях проектирования эффективных структур программных продуктов, а также для создания эффективных и удобных пользовательских интерфейсов виртуальных тренажеров;
у пользователей (обучаемых), которые смогут сокращать временные затраты при работе с виртуальными тренажерами в режиме аудиторного, дистанционного и самостоятельного обучения, а также лучше усваивать изучаемые приборы, методы измерений и поверки.
Экспериментальные данные, полученные с использованием разработанного математического и программного обеспечения виртуальной модели железнодорожных весов, а также разработанный программный продукт использованы при проведении лабораторных работ на кафедре «Механические измерения» в Государственной академии сертификации, метрологии и стандартизации Госстандарта РФ. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования были апробированы в Московской государственной академии приборостроения и информатики на кафедре ИТ-7 и в Московском энергетическом институте (техническом университете) на кафедре Информационно-измерительной техники, а также в Екатеринбургском филиале московской академии стандартизации, метрологии и сертификации.
Основные результаты работы докладывались на научной сессии МИФИ-2001 (Москва, 2001 г.), IV всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии» (Москва, МГАПИ, 2001 г.) и на VII всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные
технологии в научных исследованиях и образовании» (Рязань, РГРТА, 2002 г.).
По результатам исследования опубликовано 9 печатных работ. На разработанное программное обеспечение «Виртуальный тренажер железнодорожных весов» и «Виртуальная реализация системы распознавания говорящего» получены свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ) № 2002610355 от 14.03.2002 и № 2002612042 от 05.12.2002 соответственно.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 111 наименований (в том числе 31 ссылка на ресурсы Internet) и содержит 107 страниц машинописного текста, 43 рисунка, 3 таблицы и приложения на 29 страницах.
Сравнение функциональных и потребительских параметров зарубежных программных продуктов
Номенклатура вычислительных компонент, в т.ч. для цифровой обработки сигналов, которые применяются для построение физических моделей приборов в Lab View заметно шире, чем в HP VEE.
К достоинствам же программного продукта HP VEE следует отнести поддержку обмена данными с другими приложениями на основе технологии ActiveX. Анализ данных программных продуктов с точки зрения скорости обработки данных моделями приборов, позволяет сделать вывод, что оба продукта проявляют себя одинаково. В табл. 1.1 и 1.2 приведено сравнение данных двух продуктов, а также аналогичной системы визуального программирования SoftWIRE компании ComputerBoards. Последний продукт реализован в виде некоторой надстройки для Visual Basic компании Microsoft. Недостатком программного продукта SoftWIRE можно считать необходимость текстового программирования сколько-нибудь сложных задач. В табл. 1.2 представлены функциональные и потребительские параметры некоторых программных продуктов. Как видно из таблицы, большинство наиболее распространенных функций поддерживается данными программными продуктами, однако, некоторая специфическая функциональность поддерживается не всеми программными продуктами или поддерживается ограничено [82,83,86,87,96]. Основные ограничения и недостатки зарубежных программных продуктов следующие. Большинство современных программных продуктов проектирования виртуальных тренажеров, которые ориентированы на создание моделей практически любых измерительных приборов (среди них следует особенно отметить LabVIEW компании National Instruments), не могут быть использованы при создании тренажеров специализированных приборов, а также их адекватных моделей с требуемым уровнем детализации и с учетом специфики той или иной прикладной области. Вследствие своей универсальности, такие программные средства не способны и не могут учитывать все особенности и тонкости конкретных прикладных приборов и задач измерений. Программные продукты, обладающие подобной универсальностью также очень сложны в освоении и использовании, имеют большую стоимость и ограниченный лицензионный рынок в РФ. Использование подобных программных продуктов сопряжено со значительными трудностями для людей, как не владеющими основами программирования, так и слабо знакомыми с нюансами работы в операционных средах. Программные продукты, приведенные в обзоре, не имеют средств разработки модулей, обеспечивающих текстовую поддержку изучения тех или иных приборов, необходимую для конечных пользователей тренажеров. В данных программных продуктах отсутствуют средства разработки модулей для контроля знаний и для других методических нужд. Отсутствуют встроенные средства создания инсталляторов для синтезируемых тренажеров. Следует отметить, что проведенный обзор специальной периодики не позволил обнаружить программные продукты, разработанные в РФ. Основываясь на всем вышесказанном, можно с уверенностью сказать, что работы в направлении разработки математического и программного обеспечения новых технологий проектирования виртуальных тренажеров, являются, безусловно, актуальными. Обзор, сравнение и анализ зарубежных программных продуктов для построения виртуальных тренажеров, проведенные в ходе диссертационного исследования и представленные в первой главе, позволили сформулировать следующие выводы. 1. Обзор показал, что в результате широкого распространения компьютерной техники с высокими показателями по быстродействию, памяти, графическим возможностям, доступом к глобальной сети, растет степень применения виртуальных тренажеров, реализованных при использовании и на основе ПК. 2. Обзор программных продуктов свидетельствует, что для программирования виртуальных тренажеров используются методы как текстового, так и графического программирования. При этом, первые дают возможность реализовывать различные нюансы приборов и их моделей, а вторые - заметно облегчать процесс создания тренажеров, снижать трудоемкость и временные затраты. 3. Проведенный обзор не позволил обнаружить относительно распространенные программные продукты, разработанные в РФ. 4. Сравнение системных характеристик коммерческих программных продуктов, выпускаемых за рубежом, позволило установить, что подавляющее большинство из них ориентировано на IBM-совместимые ПК, среду Microsoft Windows и предназначены для создания виртуальных тренажеров сложных цифровых и громоздких измерительных приборов, измерительных приборов с новыми возможностями и характеристиками, панелей управления технологическими процессами, моделей, вскрывающих механизм явлений, в т.ч. и для дистанционного обучения. 5. Сравнение и анализ функциональных и потребительских параметров программных продуктов дали возможность установить, что безусловными лидерами среди них являются, имеющие в основном сходные показатели, Lab VIEW компании National Instruments и HP VEE компании Hewlett-Packard (Agilent Technologies). При этом, первый обладает несколько большей номенклатурой вычислительных и визуальных компонент, а второй - обеспечивает поддержку обмена данных с другими приложениями на основе технологии Active-X. 6. Анализ основных ограничений и недостатков программных продуктов позволил установить что они: не способны и не могут учитывать все особенности и тонкости конкретных прикладных приборов и задач измерений.
Разработка структур программного обеспечения типовой виртуальной модели тренажера
В ходе диссертационного исследования разработан и исследован виртуальный тренажер железнодорожных весов, реализованный с помощью программного обеспечения и предназначенный для эксплуатации на персональных компьютерах в среде Microsoft Windows. Виртуальный тренажер железнодорожных весов, отвечает существующим международным стандартам в области программного обеспечения и требованиям, предъявляемым к современным коммерческим программным продуктам.
Виртуальный тренажер могут использоваться для повышения качества профессиональной подготовки специалистов-метрологов при проведении, как аудиторных занятий, так и дистанционного или самостоятельного обучения.
Тренажер прошел апробацию в Московской государственной академии приборостроения и информатики Минобразования РФ, а также в учебном процессе в 3-х организациях высшего профессионального образования Минобразования РФ и Госстандарта РФ: 1. В Московском энергетическом институте (техническом университете), МЭИ (ТУ) на кафедре Информационно-измерительной техники; 2. В Московской академии стандартизации, метрологии и сертификации (учебной) Госстандарта РФ на кафедре Механических измерений для послевузовской и дополнительной подготовки слушателей (специалистов-метрологов) из регионов; 3. В Екатеринбургском филиале Московской академии стандартизации, метрологии и сертификации. Получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ (РОСПАТЕНТ) «Виртуальный тренажер железнодорожных весов» № 2002610355 от 14.03.2002 г. Потенциальными потребителями разработанных виртуальных тренажеров являются учебные заведения в регионах, в т.ч. подведомственные Минобразования РФ и Госстандарту РФ, а также предприятия приборостроительного комплекса и МПС. Виртуальный тренажер железнодорожных весов экспонировался на выставке «Эврика-2002» в ВЦ «Сокольники» и вызвал большую заинтересованность среди специалистов. Основная область применения виртуального тренажера железнодорожных весов - профессиональная подготовка и переподготовка персонала и специалистов-метрологов эксплуатации, обслуживанию и поверке весов. Многообразие существующих типов и моделей железнодорожных весов, многообразие применяемых МПС железнодорожных вагонов, предопределяют следующие функции программного обеспечения [7], характеризующие функциональную полноту виртуального тренажера. 1. Предоставление возможности работы с основными типами и моделями железнодорожных вагонных весов; 2. Моделирование всех возможных ситуаций, реально возникающих при эксплуатации и поверке вагонных железнодорожных весов; 3. Установка способа взвешивания вагона (3 способа); 4. Установка типа взвешиваемого вагона (2-, 4-, 6-, 8-осные вагоны); 5. Установка массы порожнего вагона и массы груженого вагона; 6. Установка количества и разных видов вагонов в железнодорожном составе; 7. Установка шкалы делений весов; 8. Внесение в модель весов погрешностей различных видов; 9. Осуществление поверки весов. 10. Программные средства виртуального тренажера должны иметь способность расширения базы данных о существующих типах весов и используемых МПС типов вагонов без дополнительной перекомпиляции программы. Многозадачность среды Microsoft Windows, и других подобных ей, несколько усложняет реализацию методических задач, стоящих перед разработчиками виртуальных тренажеров. Действительно, обучаемый полностью свободен в выборе последовательности тех или иных действий и операции в процессе работы за компьютером - он может осуществить нажатие на любые видимые управляющие элементы экрана, по своему усмотрению войти в произвольные режимы работы виртуального тренажера, равно как и задействовать любые приложения, не относящиеся к работе тренажера. Это обстоятельство заметно осложняют методическую задачу, стоящую перед разработчиками компьютерных тренажеров. В этих целях разработаны типовые рекомендуемые алгоритмы работы с программных обеспечением, позволяющие сократить временные затраты на освоение и получение навыков работы с изучаемым устройством. Данный рекомендуемый алгоритм, безусловно, можно использовать при разработке заданий на практические и лабораторные занятия, а также заданий для дистанционного и самостоятельного обучения. Рекомендуемый алгоритм работы с виртуальным тренажером железнодорожных весов представлен на рис. 4.1. Отдельные, наиболее важные участки типового алгоритма представлены на рис. 4.2. - 4.4. На рис. 4.2. более подробно представлен участок программы, связанный с инициализации программных средств. На рис. 4.3. представлен фрагмент программы, реализующий ожидание реакции пользователя. На рис. 4.4. проиллюстрирован фрагмент программы, осуществляющий необходимые операции, связанные с завершением работы программы.
Таким образом, разработанное алгоритмическое обеспечение виртуального тренажера железнодорожных весов позволяет сформулировать рекомендуемый порядок работы с виртуальным тренажером с целью сокращения временных затрат обучаемого на освоение изучаемого устройства и получения знаний и навыков, необходимых для квалифицированного проведения взвешивания и поверки железнодорожных весов.
Исследование влияния разрядности ацп на распознавание сигналов нейронной сетью
В результате проведения диссертационных исследований автором получены следующие основные результаты.
Обзор, сравнение и анализ зарубежных программных продуктов для построения виртуальных тренажеров, проведенные в ходе диссертационного исследования и представленные в первой главе, показал, что в результате широкого распространения компьютерной техники с высокими показателями по быстродействию, памяти, графическим возможностям, доступом к глобальной сети, растет степень применения виртуальных тренажеров, реализованных при использовании и на основе ПК.
Обзор программных продуктов свидетельствует, что для программирования виртуальных тренажеров используются методы как текстового, так и графического программирования. При этом, первые дают возможность реализовывать различные нюансы приборов и их моделей, а вторые - заметно облегчать процесс создания тренажеров, снижать трудоемкость и временные затраты.
Проведенный обзор не позволил обнаружить относительно распространенные программные продукты, разработанные в РФ. 4. Сравнение системных характеристик коммерческих программных продуктов, выпускаемых за рубежом, позволило установить, что подавляющее большинство из них ориентировано на IBM-совместимые ПК, среду Microsoft Windows и предназначены для создания виртуальных тренажеров сложных цифровых и громоздких приборов, приборов с новыми возможностями и характеристиками, панелей управления технологическими процессами, моделей, вскрывающих механизм явлений, в т.ч. и для дистанционного обучения. 5. Сравнение и анализ функциональных и потребительских параметров программных продуктов дали возможность установить, что безусловными лидерами среди них являются, имеющие в основном сходные показатели, Lab VIEW компании National Instruments и HP VEE компании Hewlett-Packard (Agilent Technologies). При этом, первый обладает несколько большей номенклатурой вычислительных и визуальных компонент, а второй - обеспечивает поддержку обмена данных с другими приложениями на основе технологии Active-X. 6. Анализ основных ограничений и недостатков программных продуктов позволил установить, что они имеют следующие недостатки и ограничения: не способны и не могут учитывать все особенности и тонкости конкретных прикладных приборов и задач измерений; не предусматривают текстовую поддержку изучения тех или иных приборов; не обладают средствами разработки модулей, предназначенных для контроля знаний и других методических нужд; требуют от пользователя с техническим образованием дополнительных знаний по программированию, а также знаний о нюансах работы со сложными программными системами; не имеют встроенных средств создания инсталляторов для синтезируемых тренажеров; сложны в освоении и использовании, имеют большую стоимость и ограниченный лицензионный рынок в РФ. 7. Проведенный анализ ограничений и недостатков коммерческих программных продуктов, свидетельствует о невозможности или нецелесообразности их использования в целом ряде случаев, особенно при создании виртуальных тренажеров измерительных приборов, обладающих значительной спецификой той или иной прикладной области и требующих реализации адекватных моделей с высоким уровнем детализации. 8. Анализ, проведенный в Главе 1, позволил сформулировать необходимые эксплуатационные свойства и характеристики типового виртуального тренажера: функциональные требования, требования к полноте модели, требования к текстовой (информационной) среде и потребительские требования к программному обеспечению тренажера. 9. Проведенный обзор и анализ основных зарубежных программных продуктов позволил сформулировать основные режимы работы виртуальных тренажеров: «свободного» изучения прибора, выполнения заданий лабораторного практикума, установки индивидуальных заданий обучаемому и инсталляции виртуального тренажера. 10. Разработанные структуры программного обеспечения моделей и тренажеров могут считаться типовыми и также могут быть рекомендованы разработчикам виртуальных тренажеров систем различного назначения. 11. Разработанные структуры программного обеспечения показывают, какие следует использовать стандартные API Windows-компоненты, компоненты сторонних разработчиков, доступные в Internet и на CD-дисках, а какие компоненты следует разрабатывать для создания виртуальных тренажеров различного назначения. 12. Применение разработанного типового алгоритмического обеспечения виртуальных тренажеров предусматривается на следующих направлениях. Организации и специалисты в области разработки программного обеспечения могут использовать данное рекомендуемое алгоритмическое обеспечение в целях проектирования оптимальных структур программных продуктов, а также для создания эффективного и удобного пользовательского интерфейса виртуальных тренажеров. Пользователи виртуальных тренажеров могут использовать данное рекомендуемое алгоритмическое обеспечение в целях сокращения временных затрат при работе с тренажером, а также наилучшего усвоения изучаемых приборов и систем. 13. Таким образом, в результате проведения диссертационных исследований, в целом, положена основа для организации подготовки и переподготовки профессиональных кадров в регионах на современном международном уровне с применением виртуальных тренажеров и без использования дорогостоящей аппаратуры и приборов. 14. Проведены экспериментальные исследования базового программного обеспечения тренажеров, что позволило разработать виртуальный тренажер железнодорожных весов, а также сформулировать требования и рекомендации по построению структур и алгоритмов программ виртуальных тренажеров. 15. Виртуальный тренажер прошли апробацию в учебном процессе МГАПИ и в 3-х других организациях высшего профессионального образования Минобразования РФ и Госстандарта РФ. 16. На программные продукты «Виртуальный тренажер железнодорожных весов» и «Программное обеспечение распознавания говорящего, реализованное на основе нейронной сети. VOICE-2002» получены свидетельства в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). 17. В связи с тем, что разработанный виртуальный тренажер железнодорожных весов представляет собой программный продукт, ограничений на его тиражирование (количество инсталляций) практически нет. 18. Разработанный модуль программного обеспечения регистрации голосового сигнала позволил обеспечить цифровой запуск алгоритма распознавания устойчивый к случайному срабатыванию при появлении на входе голосового сигнала.
Разработка структуры программного обеспечения виртуального тренажера железнодорожных весов
Разработана структура программного обеспечения виртуальной модели железнодорожных весов, удовлетворяющая требованиям пп. 2.1. и 4.2.Ядром программного средства виртуального тренажера является модель-объект железнодорожных весов как таковых - абстрактный объект. Сам по себе этот абстрактный объект не может быть использован в виде реального экземпляра, он инкапсулирует лишь некоторые базовые свойства и методы, присущие весам. Большинство методов этого класса, также как и он сам, являются абстрактными и, тем самым, их реализация возложена на классы-потомки. К этим методам относятся, в основном, методы, отвечающие за прорисовку данного типа весов на экране монитора, а также методы связанные с реализацией учета некоторых видов погрешностей весов. Помимо различных возможностей по графической интерпретации процесса взвешивания, модель инкапсулирует средства и методы, позволяющие производить различные настройки начальных условий работы модели.
Рассмотрим ряд важнейших этапов функционирования железнодорожных весов, которые были учтены при разработке структуры программного обеспечения виртуальной модели тренажера.
Блок программы, отвечающий за реализацию функций формирования и погрузки железнодорожного состава должен предоставлять удобный интерфейс с пользователем, позволять выбирать не только возможные типу вагонов, но и локомотивов, а также осуществлять погрузку установленных в составе вагонов с учетом максимальной грузоподъемности конкретного типа вагона.
Должны быть предусмотрены удобные средства и широкие возможности по манипулированию со сформированными составами, в том числе сохранение сформированного состава в отдельном файле с возможностью продолжить испытания состава в любое удобное время.
Часть программы, отвечающая за реализацию этого функционального элемента, должна также максимально реалистично отображать процесс проведения взвешивания железнодорожного состава. Обязательным требованием является присутствие на экране как железнодорожного состава, так и самих весов, точнее их циферблата. Блок должен позволять производить взвешивание в реальном времени, т.е. должно визуально отображаться движение состава со всеми вагонами, при попадании какого либо из вагонов, весы должны адекватно реагировать на это событие, подобно своему реальному прототипу. Желательным является наличие также цифрового табло, для снятия более точных показаний весов.
Процесс взвешивания также должен быть управляемым, т.е. должна существовать возможность прервать, ускорить или замедлить его протекание.Процесс поверки железнодорожных весов должен быть реализован с особой точностью, так как, по сути, это основная часть программного средства виртуального тренажера, которая призвана обучить пользователя процессу поверки железнодорожных весов, а также производить проверку знаний и оценивать корректность выполняемых пользователем действий.
Процесс поверки весов заключается в выполнении следующих действий. На весоповерочную тележку или весоповерочныи вагон устанавливается груз определенной массы. Затем, весосповерочная тележка или весоповерочныи вагон ставится на весы и оценивается мера отклонения показаний весов от истинного веса поставленного на них груза. У каждого типа весов и вообще измерительных приборов имеется понятие допустимой погрешности. Если погрешность весов не превышает границ допустимой погрешности, то весы признаются годными к использованию. Чтобы реализовать множество возможных ситуаций, в программном средстве виртуального тренажера предусмотрена возможность искусственного ввода различных величин погрешностей. Таким образом, можно моделировать любые погрешности, которые могут иметь место в реальном прототипе железнодорожных весов. Для достижения наибольшей реалистичности необходимо предусмотреть полноценное графическое изображения этого процесса.
Для реализации возможности установки груза различной массы на весоповерочную тележку (весоповерочныи вагон), должно быть предусмотрено наличие эталонных грузов установленной массы (50, 100, 200,500, 1000,2000 кг.).
Также стоит отметить вопросы безопасности и обеспечения прав доступа не только к базе данных, но, в основном, к установки численных значений величин погрешностей.
