智能化汽油氧化安定性測定儀的設(shè)計與研發(fā)

聶一帆，王佳健，康佩

（長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北荊州，434000）

1 研究背景以及意義、目的

智能化油品分析儀器和系統(tǒng)的研究工作目前主要是大的廠商在進(jìn)行，例如國外的ABB、西門子、松下、三菱等公司，其研究內(nèi)容主要體現(xiàn)在現(xiàn)場實驗儀器的智能控制系統(tǒng)上，硬件和軟件都集中在各自廠家的系統(tǒng)上，國內(nèi)的信捷、和利時、浙大中控等廠商其工作主要體現(xiàn)在大型自動控制系統(tǒng)上，在實驗分析儀器的開發(fā)與研究工作上缺少智能化和數(shù)據(jù)應(yīng)用在線服務(wù)的推進(jìn)，科研院所的用戶很難有數(shù)據(jù)在線服務(wù)。其主要原因是石油分析儀器、油品分析設(shè)備市場規(guī)模還沒有引起各大廠商的興趣，研發(fā)資金的投入也不如其他大型自動化控制系統(tǒng)，而對于國內(nèi)或國外的油品分析用戶還是需要互聯(lián)網(wǎng)的在線數(shù)據(jù)服務(wù)，這是未來儀器設(shè)備行業(yè)的研究與設(shè)計趨勢。

近年來，各大工具軟件都向著智能化的方向發(fā)展，該項目致力于能夠解決儀器的設(shè)計、制造、應(yīng)用、維護(hù)等問題。同時，在測定儀的測定過程中，可以有效收集各類測定數(shù)據(jù)，并且提供給各類用戶使用，有助于改進(jìn)測定過程，準(zhǔn)確有效的提高汽油氧化安定性的測定水平，也是更好的為廣大用戶服務(wù)。智能化也是檢測儀器儀表未來革新和發(fā)展的趨勢，將各類儀器儀表準(zhǔn)確的“上網(wǎng)”是重要的一步，將數(shù)據(jù)有效存儲和分析是保證制造行業(yè)進(jìn)步的有效思路。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)原理

首先，底層設(shè)備在鏈接服務(wù)器時，服務(wù)器留下底層設(shè)備的唯一標(biāo)識。WEB端訪問服務(wù)器獲取這個唯一標(biāo)識，從而綁定頁面與實驗設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)通路。實驗開始時，實驗設(shè)備通過MINA實時給服務(wù)器傳遞消息，服務(wù)器通過webSocket想獲取了唯一標(biāo)識的WEB頁面推送數(shù)據(jù)消息，然后經(jīng)過解析之后將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在WEB的頁面上。在實驗過程中監(jiān)控頁面通過相應(yīng)的按鈕給服務(wù)端發(fā)送指令，并且將之前獲得的唯一標(biāo)識一同發(fā)送到服務(wù)端，服務(wù)端通過這個唯一標(biāo)識找到對應(yīng)的會話之后，將指令下發(fā)給實驗設(shè)備，如此便完成了一次指令的下發(fā)。指令下發(fā)之后，web會根據(jù)之后設(shè)備返回的回饋指令進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)，從而完成一次完整的遠(yuǎn)程操作。

圖1 軟件運行步驟時序圖

圖2 終端設(shè)備遠(yuǎn)程控制模式圖

3 技術(shù)要點分析

PLC控制系統(tǒng)與終端Raspberry Pi系統(tǒng)的指令處理，讓測定儀能夠執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)送的指令，同時控制系統(tǒng)能夠得到測定儀測試的各項數(shù)據(jù)。制定控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)的通信接口，完成數(shù)據(jù)的傳輸功能，在硬件和軟件上保證數(shù)據(jù)通信質(zhì)量，達(dá)到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不丟包，傳輸時延可控的效果。搭建基于分布式技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠解決多設(shè)備同時并發(fā)的問題，也可以有效存儲實時數(shù)據(jù)，為后期的改進(jìn)工作提供依據(jù)和條件。制定統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)開放接口，解決用戶大規(guī)模應(yīng)用問題，應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以快速接入第三方終端設(shè)備。

底層的實驗設(shè)備是通過串口與Android通信的，串口與Android之間實現(xiàn)了全雙工，保證PLC的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的被接收到。在Android與服務(wù)器之間通過Mina進(jìn)行通信。在WEB與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信是通過webSocket以及HTTP請求協(xié)同完成的。

參考文獻(xiàn)

[1]楊傳輝.大規(guī)模分布式存儲系統(tǒng)原理解析與架構(gòu)實踐[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]Andrew S.Tanenbaum 著,辛春生,陳宗斌譯.分布式系統(tǒng)原理與泛型（第二版）[M].清華大學(xué)出版社.

[3]Eben Upton Gareth Halfacree著,張靜軒,郭東,許金超,王偉譯.樹莓派用戶指南[M].人民郵電出版社.

[4]宋伯生編著.PLC編程實用指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[5]Paul DuBois 著,楊曉云,王建橋譯.MySQL技術(shù)內(nèi)幕（第四版）[M].人民郵電出版社.