Методическая разработка «Учебное пособие «Информационные технологии в профессиональной деятельности»



страница1/4
Дата06.02.2017
Размер0.79 Mb.
Просмотров533
Скачиваний0
ТипМетодическая разработка
  1   2   3   4
Министерство образования Рязанской области

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Ряжский дорожный техникум»


«Утверждаю»

Заместитель директора по учебной работе

________________________В.Ф. Овчинников

«___»____________2015 г.



МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
«Учебное пособие «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для студентов специальности 190629 «Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования»»

Выполнил преподаватель: Л.В. Суетина

Рассмотрена на заседании цикловой комиссии «Общепрофессиональных дисциплин» и рекомендована для использования в учебном процессе

«13» мая 2015г. Протокол №9

Председатель цикловой комиссии ____________________________________Л.В. Суетина

(Подпись председателя)

г.Ряжск 2015 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Методическая разработка «Учебное пособие «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для специальности 190629 техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования» предназначена для помощи студентам в самостоятельной подготовке к учебным занятиям при изучения теоретического материала учебной дисциплины.

Учебное пособие содержит все шесть тем дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности». Учебный материал сопровождается иллюстрациями, рисунками и графиками, что способствует лучшему усвоению дисциплины.

После каждой темы приведены вопросы для самоконтроля. Это даёт возможность студентам самостоятельно проверить степень усвоения материала и при необходимости повторить изученное.

Министерство образования Рязанской области

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Ряжский дорожный техникум»

учебное пособие

«Информационные технологии в профессиональной деятельности»

для студентов специальности 190629 «Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования»

Преподаватель: Л.В. Суетина



г.Ряжск 2015 г.

ВВЕДЕНИЕ

Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники.
В настоящее время, под информационными технологиями, чаще всего, понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. Специалистов по компьютерной технике и программированию часто называют ИТ-специалистами.

Информационные технологии - совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных технологическим процессом и обеспечивающих сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.

Совокупность методов и производственных процессов экономических информационных систем определяет принципы, приемы, методы и мероприятия, регламентирующие проектирование и использование программно-технических средств для обработки данных в предметной области. 

Цель применения информационных технологий - снижение трудоемкости использования информационных ресурсов. Под информационными ресурсами понимается совокупность данных, представляющих ценность для организации (предприятия) и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся файлы и базы данных, документы, тексты, графики, знания, аудио- и видеоинформация.

Процесс обработки данных невозможен без использования технических средств, которые включают компьютер, устройства ввода-вывода, оргтехнику, линии связи, оборудование сетей. Становясь более мощным, компьютер одновременно стал менее дорогим, но пригодным для все более широкого круга приложений. Из инструмента больших организаций компьютер стал орудием каждого. Компьютеры оснащаются встроенными коммуникационными средствами, скоростными модемами, большими объемами памяти, устройствами ввода-вывода изображений, позволяющими воспроизводить высококачественное видео, устройствами распознавания голоса и рукописного текста. Уже реализуется компьютерное телевидение, карманный офис на базе сотовых телефонов, предоставляющий широкий спектр услуг от видеоконференций до пересылки денежных сумм.

Информационные технологии используются практически везде, в том числе и в транспорте.

  1. ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ, СПОСОБЫ ЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКЕ



    1. Общая характеристика систем транспортной телематики

Непрерывный рост мирового автотранспортного парка в последние десятилетия сопровождается активной разработкой и совершенствованием разнообразных интегрированных и автономных информационных систем, улучшающих функциональные, экономические, эргономические показатели, а также экологическую и персональную безопасность автомобильного транспорта. Одним из наиболее динамично развивающихся звеньев всего комплекса автотранспортной телематики являются системы, обеспечивающие сбор, преобразование и передачу информации. Эти системы предназначены:

  • для получения и первичного преобразования сигналов, количественно характеризующих контролируемые параметры объектов автотранспорта;

  • формирования каналов связи, реализации физических процессов преобразования и передачи данных, организации протоколов обмена данными между бортовыми или внешними по отношению к транспортному средству абонентами;

  • приведения сигналов к виду, пригодному для дальнейшего использования в устройствах автотранспортной телематики.

Отдельную категорию технических и программных средств образуют устройства отображения и хранения информации, которые также получили мощное и многообразное развитие в настоящее время. При описании информационных систем используются фундаментальные понятия теории информации:

информация – совокупность сведений, способствующих реализации поставленной задачи;

сообщение – форма представления информации, т.е. определенным образом организованная совокупность символов 4 (букв, цифр, знаков, звуков, изображений и др.), содержащих информацию;

сигнал – физический процесс (электромагнитные, акустические волны, постоянный электрический ток, напряжение и др.), несущий передаваемое сообщение.

Процесс трансформации данных в информационных системах можно охарактеризовать следующим образом:



Сбор информации – аппаратная и алгоритмическая реализация выбранных методов первичного преобразования физических величин, количественно характеризующих контролируемые параметры, с целью получения сигналов, пригодных для дальнейшего использования, в нашем случае – электрических сигналов. На этом этапе основная роль отводится первичным измерительным преобразователям, которые в конструктивно завершенном виде называются датчиками. Кроме того, процесс сбора информации во многих случаях сопровождается нормированием сигналов датчиков, т.е. приведением их к уровням, принятым в конкретных информационно-измерительных системах и устройствах. Часто при сборе информации осуществляется групповой опрос датчиков, а также начальная статистическая обработка сигналов датчиков, выполняемая с целью повышения достоверности первичных данных. Надо отметить, что в ряде случаев определение тех или иных параметров может осуществляться без применения соответствующих датчиков, а косвенными методами на основе сопутствующих доступных сигналов или данных.

Преобразование информации – т.е. изменение формы представления информации при условии максимально возможного сохранения её содержания. Данные преобразования могут быть многоступенчатыми по структуре и многообразны по физическим принципам. Цель их заключается в обеспечении наилучшего согласования звеньев, образующих цепи функциональных устройств конкретных информационно-измерительных систем, а также в достижении необходимой надежности этих цепей и минимизации времени циклов преобразования. Преобразования могут касаться:

  • физической формы существования сигналов (электрические, оптические, акустические и пр.);

  • их количественных значений (амплитуда, длительность и т.д.); формы изменения сигналов во времени (прерывистые, непрерывные);

  • формата передаваемых сообщений (последовательные, параллельные, равномерные, неравномерные);

  • используемых систем счисления (двоичные, десятичные и др.);

  • кодовых цифровых эквивалентов сигналов (простые, корректирующие и др.).

Передача информации – это комплекс алгоритмических процедур, а также программных и аппаратных средств, обеспечивающих обмен данными между абонентами, с удовлетворением конкретных требований по верности, скорости, экономичности и безопасности этого обмена. Направленность обмена данными определяет выбор между симплексным, дуплексным или полудуплексным режимами. Определяющее значение для организации передачи информации имеет линия связи - физическая среда между передающими и приемными устройствами, по которой осуществляется передача сигналов. Это могут быть электропровода, коаксиальные кабели, СВЧ-волноводы, механические соединения, открытые или закрытые оптические, электромагнитные, акустические, гидравлические среды и пр. Совокупность приемопередающих устройств и линии связи образуют каналы связи. Это означает, что с использованием одной линии связи может быть образовано множество каналов связи.


К а н а л с в я з и



Линия связи

Приемно-передающее

устройство



Приемно-передающее

устройство





Источник (приемник) сообщения

Приемник (источник) сообщения

ПОМЕХИ



Рис.1.1.1. Схема передачи сообщений

Минимизация аппаратных средств и повышение их эффективности, во многих случаях достигаются путем организации систем группового обмена данными, на основе мультиплексирования сообщений, в соответствие с выбранной топологией (звезда, шина, гибрид). На рис.1.1.1 показана обобщенная схема передачи сообщений. В процессе передачи сигналов по линии связи на них действуют помехи – любые случайные воздействия, ухудшающие верность передаваемых сообщений. Источники помех могут быть как естественного (грозовые разряды, атмосферные осадки, радиоизлучение и пр.), так и искусственного происхождения (промышленные электроаппараты, линии электропередачи, бортовая коммутационная аппаратура и пр.). Следует различать помехи и разного рода искажения сигналов, которые возникают в приемной и передающей аппаратуре и также снижают верность передаваемых сообщений.



    1. Информационные массивы, виды сигналов и способы их разделения

Информационные массивы автотранспортной телематики формально можно сгруппировать по функциональному назначению устройств и систем, контролируемые параметры которых образуют эти массивы.

Прежде всего, это параметры, непосредственно характеризующие техническое состояние и режимы функционирования агрегатов транспортных средств: температура жидкостей и газов, уровень топлива и технологических жидкостей, давление в газовых и жидкостных магистралях, режимы работы устройств защиты и комфорта, частота вращения и мгновенное положение коленчатого вала, разного рода диагностические данные и т.д.

Следующий массив может быть составлен из данных, характеризующих состояние и функционирование специализированного и вспомогательного оборудования: строительного, монтажного, холодильного, генерирующего, медицинского, ремонтного и др.

Отдельный массив образуют данные, характеризующие водителя транспортного средства: алкогольное и наркотическое опьянение, индивидуальные реакции, персонифицирующие признаки и т.д.

В массив, объединяющий данные, связанные с организацией дорожного движения и стоянки транспортных средств, входят данные о скорости и местонахождении единиц автотранспорта, рекомендуемых маршрутах и заторах, наличии свободных мест парковки, метеоусловиях, режимах безопасного движения, препятствиях впереди и позади автомобиля и т.д.

В массив данных, требуемых для оптимизации и повышения эффективности грузовых и пассажирских перевозок, могут входить данные о массе перевезенных грузов, средней скорости на маршруте, пробеге с грузом и без груза, времени простоя и работе двигателя на холостом ходу и т.п.

Естественно, что структура и информационное наполнение отмеченных выше массивов главным образом определяются типом транспортных средств. В индивидуальных транспортных средствах большее внимание уделяется безопасности и комфортности движения, в грузовых автоперевозках первое место занимают экономическая эффективность и надежность. При этом все автотранспортные средства составляют общий транспортный поток и подчиняются общим правилам организации дорожного движения.

Как уже отмечалось, данные в информационных системах передаются в виде сигналов. В общем случае различают аналоговые (непрерывные) и дискретные (прерывистые) сигналы.



а) б)

Рис.1.2.1. Рис.1.2.2.

На рис.1.2.1 показан условный вид аналогового сигнала, т.е. сигнала, который присутствует в любой момент времени t и может принимать любое количественное значение А в допустимом диапазоне его изменения. На рис.1.2.2 показан условный вид дискретного сигнала. Здесь а - сигнал, дискретный по уровню и аналоговый по времени, т.е. сигнал, который присутствует в любой момент времени, но может количественно принимать только строго определенные значения; б – сигнал, аналоговый по величине, но присутствующий только в строго определенные моменты времени.

Если любому определенному количественному значению сигнала ставится в соответствие некоторый численный эквивалент, выраженный в цифровой, как правило, двоичной системе счисления, то этот эквивалент, существующий в виде физического сигнала, называется цифровым сигналом.

Сигналы характеризуются следующими параметрами:



  • длительностью – интервалом времени, в пределах которого сигнал существует;

  • динамическим диапазоном – отношением наибольшей мгновенной мощности сигнала к той номинальной мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи;

  • шириной спектра – диапазоном частот, в котором сосредоточена основная энергия сигнала.

Вид обрабатываемых сигналов определяет схемотехнику устройств и систем, которые подразделяются на цифровые и аналоговые. В первом случае необходимо учитывать тип линии связи, скорость передачи данных, разрядность сообщений, расстояние между абонентами и др. При обработке аналоговых сигналов следует учитывать их минимальное и максимальное значение, скорость изменения, уровень помех и пр. Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую и обратно осуществляется специализированными устройствами, соответственно аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями.

Ограничение числа каналов связи для конкретной линии связи во многом определяется её физическим взаимодействием с выбранным типом сигнала. Возможно следующее разделение сигналов: временное, частотное, кодовое, амплитудное.

При временном разделении для передачи каждого сигнала или сообщения предоставляется фиксированный интервал времени.

Частотное разделение основано на выделении для каждого сигнала или сообщения собственной несущей частоты, а приемник должен иметь возможность селекции каждой несущей частоты.

Разделение по амплитуде осуществляется изменением амплитуды характерного параметра (ток, напряжение и др.) при переходе к следующему сигналу или сообщению. На приемной стороне идентификация сигналов или сообщений может быть выполнена с помощью амплитудных дискриминаторов.

Кодовое разделение заключается в дополнении передаваемой кодовой комбинации несколькими разрядами, содержащими адрес получателя данного сообщения. Выделение конкретного сообщения осуществляется с помощью схем совпадения.



Вопросы для самоконтроля:

  1. Приведите определение ИТ.

  2. Дайте общую характеристику систем автотранспортной телематики.

  3. Приведите определения таких понятий как: информация, сообщение, сигнал, сбор информации, преобразование информации, передача информации?

  4. Изобразите схему передачи сообщений.

  5. Приведите примеры информационных массивов.

  6. Опишите типы сигналов.

  7. Назовите параметры, характеризующие сигналы?

  8. Приведите способы разделения сигналов.



  1. ДАТЧИКИ В СИСТЕМАХ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ



    1. Классификация датчиков

Назначение датчиков – реакция на определенное внешнее воздействие и преобразование его в определенный электрический сигнал, совместимый с электрическими схемами.

Понятие датчик следует отличать от понятия преобразователь. Преобразователь конвертирует один вид энергии в другой, тогда как датчик обеспечивает преобразование любого типа энергии внешнего воздействия в параметр электрического сигнала. Датчик такого типа будем называть датчиком прямого действия. Одни датчики прямого действия под влиянием входных воздействий могут непосредственно вызывать электрический сигнал – ток, напряжение. Такие датчики будем называть генераторными.

Другие датчики, изменяя свои электрические параметры и будучи включенными в соответствующие схемы, изменяют параметры электрического сигнала – напряжение, ток, частоту, фазу. Такие датчики являются параметрическими и по своему изменяемому параметру могут являться резистивными, индуктивными, емкостными.

В ряде случаев входное воздействие проходит многократное превращение, прежде чем станет электрическим сигналом; например, давление газа превращается в перемещение поршня или штока, который изменяет положение сердечника в катушке индуктивности, а изменение индуктивности, включенной в колебательный контур, в свою очередь, изменяет частоту генератора. Такой датчик давления следует отнести к классу составных датчиков (так как несколько преобразователей), а по способу превращения входного воздействия в параметр электрического сигнала – к индуктивным датчикам. Если же усилие штока приложить к пьезоэлектрическому преобразователю, то на выходе его будет генерироваться электрическое напряжение. Тогда такой составной датчик будет генераторным пьезоэлектрическим датчиком.

В состав, например, химического датчика могут входить два преобразователя, один из которых конвертирует энергию химических реакций в тепло, а другой – термоэлемент – преобразовывает тепло в электрический сигнал. Это будет генераторный датчик с термоэлементом. Оптоэлектронные составные датчики включают в себя источник и приемник излучения, связанные оптической средой. Внешнее воздействие может изменять параметры любой части этого датчика, а вид выходного сигнала зависит от типа фотоприемника: или изменяемая проводимость фоторезистора или фототок (фотоЭДС) фотодиода.

Еще одним примером составных датчиков могут служить различные ультразвуковые датчики, состоящие из источника и приемника колебаний, связанных упругой средой (твердое тело, жидкость, газ). Развитие микромеханики и нанотехнологий вызвало появление новых типов составных датчиков, которые можно назвать активными в отличие от перечисленных выше – пассивных. В активных составных датчиках в чувствительном элементе искусственно возбуждается некоторый физический процесс, а измеряемое воздействие изменяет параметры этого процесса и по этому изменению оценивают величину (значение) воздействия. Примером могут служить так называемые резонансные датчики. В этих датчиках в объеме, принимающем измеряемые воздействия определенным образом возбуждаются колебания на резонансной частоте (механические или оптические). При внешнем воздействии условия резонанса изменяются, и это изменение является мерой входного воздействия. На этом принципе могут работать датчики: давления, деформации, температуры, ускорения. Современное развитие электроники и нанотехнологий позволило создавать в едином технологическом цикле комбинацию первичных преобразователей и схем обработки полученных сигналов, что нашло отражение в появлении так называемых интеллектуальных датчиков. В качестве примеров назовем датчик координат на основе GPS-приемника, радар для определения скорости движущихся объектов и т.д. и т.п.

Рассмотренная классификация датчиков иллюстрируется рис. 2.1.1




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал