基于可穿戴計算的企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助系統(tǒng)及關鍵技術研究.pdf

1、可穿戴計算機的思想早在上世紀60年代就已出現(xiàn)，而形態(tài)化的可穿戴計算機則問世于80年代，其突破了傳統(tǒng)桌面計算的束縛，為人們勾畫了一種全新的，追求“以人為本，人機合一”目標的計算方式。 進入90年代中期，在以美國國防高級研究計劃局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA)為首的一批機構帶動下，可穿戴計算技術得到了軍方、工業(yè)界、大學等多方面研究力量的關注和重視。國際上主要的發(fā)達國家都有相

2、關的著名大學和研究機構成立了專門的研究中心或實驗室，專注于可穿戴計算技術的研究，其在工業(yè)、軍事等重要領域的研究成果不斷見諸報道，國內也有多個大學、科研院所逐步進入了該研究領域。 近年來，隨著電路材料、計算機制作工藝、結構設計等技術的飛速發(fā)展，可穿戴計算機在工業(yè)、軍事領域的應用逐步走向實用化階段，在可穿戴計算軟件研究領域中則面臨了較多的困難和挑戰(zhàn)，主要反映在傳統(tǒng)桌面計算模式下設計、開發(fā)的軟件無法滿足可穿戴計算應用需求，而移動計算、

3、普適計算模式一方面和可穿戴計算模式存在特征差異，另一方面自身的軟件支撐技術很多方面也還處于探索階段，不能很好的為可穿戴計算軟件研究提供支持。 鑒于上述分析，本文針對可穿戴計算技術在工業(yè)領域的應用，特別是針對企業(yè)工程技術人員作業(yè)任務輔助方面的應用，提出構建基于可穿戴計算的企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助系統(tǒng)(EnterpriseOn—siteTaskAssistantSystem，EOTAS)，并圍繞其開展可穿戴計算軟件支撐關鍵技術研究。主要研究

4、內容和創(chuàng)新之處可概況如下： 1．知曉車間實驗原型的構建與上下文信息服務研究企業(yè)移動作業(yè)的工程技術人員面臨企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的復雜性和多變性，以及目標設備的技術復雜性等實際問題，其作業(yè)輔助需求同樣存在復雜性和多變性等特征，給EOTAS構建帶來了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文從企業(yè)現(xiàn)場信息空間基礎結構入手，提出了一種新的概念——“知曉車間”，構建實驗原型，歸納了企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助領域中的典型上下文類型，研究基于知曉車間的上下文信息服務，力圖為實現(xiàn)上

5、下文驅動的EOTAS構建模式提供高效的信息服務支持。重點研究了適合知曉車間應用需求的上下文知識表示和演化方法。 2．EOTAS結構描述和自主構建方法研究知曉車間上下文驅動的EOTAS構建模式帶來了EOTAS在結構上的特殊性，使得傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結構描述方法不能很好的為EOTAS結構描述提供支持。本文針對典型的現(xiàn)場作業(yè)輔助應用需求開展原型軟件系統(tǒng)研究，歸納出EOTAS典型的結構特征，研究EOTAS結構形式化描述方法，提出了一種新的擴

6、展分層有色Petri網形式，進而以其為基礎，提出了一種結合模型驅動架構、開放式服務平臺規(guī)范和Petri網標識語言等的EOTAS自主構建方法。 3．EOTAS動態(tài)調度方法研究為了避免EOTAS頻繁的應用功能重構對系統(tǒng)實時性能和計算資源開銷等的影響，需要在一定程度上擴展所構建的EOTAS功能集合，從而帶來了現(xiàn)場輔助應用中的EOTAS動態(tài)調度需求。本文開展了EOTAS動態(tài)調度方法的相關研究，首先針對可穿戴計算所具備的自然人機交互形式基

7、礎，提出了一種基于多通道人機自然交互的可穿戴人機協(xié)同概念形式，并圍繞其應用，提出了一種基于擴展模糊有色Petri網的EOTAS動態(tài)調度方法，從而能有效的應對動態(tài)調度過程面臨的來自企業(yè)現(xiàn)場的不確定性和非結構化因素等的影響。 4．EOTAS應用實例研究針對典型的企業(yè)現(xiàn)場設備測試、診斷和維修任務，構建EOTAS應用系統(tǒng)?？偨Y了圍繞EOTAS應用實例構建開展的上下文獲取方法、上下文知識本體具體實現(xiàn)方法、EOTAS自主構建中的MEHCPN