CN112949095A - 一种工业液压***工作动态远程监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业液压***工作动态远程监控方法,采用电脑组态软件MCGS模拟仿真真实工业液压***环境和运作逻辑,再通过MCGS与SQL数据库的连接,将组态软件的仿真数据导出;最后搭建后端服务器,将SQL数据库的存储数据实时传输给移动前端,实现远程数据监看;并在远程客户端添加控制逻辑函数,利用Websocket建立前后端长连接,实现双向数据传送,然后通过ODBC数据库函数,实现通过SQL反向控制MCGS组态软件的功能,实现远程控制。本发明实现了移动端随时随地对工业现场液压***工作动态远程监视、报警和控制的功能。
Description
技术领域
本发明属于工业液压***远程监控技术领域,尤其涉及一种工业液压***工作动态远程监控方法。
背景技术
当前的液压***有着燃油能力差,对温度压强要求高,容易泄露等缺点。需要定期检测维护。然而现有的液压***工作检测方式难以对整个***进行实时监测,只能定期到现场读取有限的测量表值。但现场读表数据分析不够及时,且液压***周围常会存在燃油蒸汽,会对人体造成众多不可逆伤害。此外还有一些特殊环境内的液压***,如高温,密闭,可燃环境等,现场读数更为困难。同时,液压***中的燃油介质一旦发生泄露,可能产生较大事故,因此检测***还应有预警的功能。
首先建立合适的液压***模型,选取各部分元件型号,然后利用MCGS软件模拟真实***工作,在此之上建立动态可视化监控界面,最后加入预警算法,最终开发成可下载的互联网APP。
MCGS是一套基于Windows平台,用于快速构造和生成上位机监控***的组态软件。该***通过可视化操控,对数据进行现场采集、监测、分析处理与控制,具有操作简便、可视性好、可靠性高等特点,广泛应用于自动化领域,向用户提供解决实际工程问题的方案。MCGS软件中提供了多种不同功能、且各自独立的构件,在组态环境中,通过配置各种参数,像搭积木一样就能构造出一个功能丰富、可实际应用的工程***。利用该软件可以实现对实际液压***情况的模拟仿真。
但是,现有技术中,MCGS服务器端和客户端处在同一个局域网内,客户端访问MCGS服务器的方式为内网访问。网络拓扑结构如图1。或者MCGS服务器端和客户端不处在同一个局域网内,客户端访问MCGS服务器的方式为外网访问。其中一种网络拓扑结构如图2。
术语解释:
SQL server数据库:美国Microsoft公司推出的一种关系型数据库***,是一个可扩展的、高性能的、为分布式客户机/服务器计算所设计的数据库管理***。其具有易用性、适合分布式组织的可伸缩性等特性较强;同时SQL Server数据库用于决策支持的数据库功能具有明显优势;具有与其他服务器软件紧密关联的特性,它的性价比也比较高。第二,在数据挂目录与分析中,对于原始数据转化为商业智能信息具有非常重要的意义。对于MCGS组态软件,SQL server数据库是一种方便与之连接并实现双向数据传送的数据库,同时也方便服务器进行数据访问。
液压***:液压***的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压***由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。液压***可分为两类:液压传动***和液压控制***。液压传动***以传递动力和运动为主要功能。液压控制***则要使液压***输出满足特定的性能要求(特别是动态性能),通常所说的液压***主要指液压传动***。
数据可视化:数据可视化,是关于数据视觉表现形式的科学技术研究。其中,这种数据的视觉表现形式被定义为,一种以某种概要形式抽提出来的信息,包括相应信息单位的各种属性和变量。它是一个处于不断演变之中的概念,其边界在不断地扩大。主要指的是技术上较为高级的技术方法,而这些技术方法允许利用图形、图像处理、计算机视觉以及用户界面,通过表达、建模以及对立体、表面、属性以及动画的显示,对数据加以可视化解释。与立体建模之类的特殊技术方法相比,数据可视化所涵盖的技术方法要广泛得多。
远程监控:远程监控从字面上理解可以分为“监”和“控”两部分,其中“监”是指通过网络获得信息为主:而“控”是指通过网络对远程计算机进行操作的方法,对远程计算机进行重新启动、关机等操作,还包括对远端计算机进行日常设置的工作。
发明内容
针对目前对MCGS网络版的监控只能通过电脑端实现,而不能通过移动端APP实现,操作人员可以实现远程控制,但是无法实现随时可操作性。本发明提供一种工业液压***工作动态远程监控方法。
本发明的一种工业液压***工作动态远程监控方法,包括以下步骤:
步骤1:采用电脑组态软件MCGS模拟仿真真实工业液压***环境和运作逻辑。
在此基础上设计关键测量点测得数据参数的数据处理函数、设计动态变量、绘制数据表格,添加报警参数。
步骤2:将MCGS与SQL数据库连接,将仿真数据导出。
基于MCGS内部参数组对象,将组链接到数据库中的不同表格,将组对象中的不同对象链接到表中的不同列;此时,MCGS产生的仿真数据已经实时存储在SQL数据库。
步骤3:搭建移动后端服务器,与SQL数据库连接。
引入“mssql”包,将操作SQL数据库的sql语句移至后端,实现后端对SQL数据库中数据的增删改查功能,将最新的参数数据调取出来,以供移动前端实时显示。
步骤4:建立移动前端与后端服务器的联系。
利用websocket函数建立前端与后端的联系,从而获得各个状态的值并将它们赋给前端定义的数组,用于图表的建立以及预警功能所需的参数的输入。
步骤5:在移动前端远程监控工业液压***工作动态。
通过ODBC数据库函数,实现通过SQL server反向控制组态软件MCGS的功能,实现远程控制。
步骤6:监测模拟液压***工作的MCGS产生的数据是否超过正常值,是则在移动前端产生报警信号。
进一步的,远程控制具体为:在MCGS中将每一ODBC函数赋予每一应控物理量,并取相反值,随后通过在后端编写查表/删表语句,将该语句链接给移动前端的button,实现按钮控制功能。
进一步的,后端开发环境为Node.js,将SQL数据库中MCGS的变量与移动前端连接。
进一步的,利用花生壳内网穿透软件,把内网IP的端口映射到外网,实现局域网IP端口与公网域名绑定,从而达到远程访问局域网的目的。
本发明的有益技术效果为:
本发明依托MCGS网络版组态软件搭建了流量、温度、压力等数据具有完整算法,流量计、电磁换向阀等设备非常完善的液压***。可以通过移动前端APP,远程监控工业现场液压***工作,具有监视、报警和控制功能。将监测人员的工作环境移至相对安全的监控室,实现远程监控,大大降低了测试人员的劳动强度,同时也增强了数据共享性、透明性、及时性。对于燃油***检测的应用也具有广泛前景。
附图说明
图1为现有MCGS服务器端和客户端处在同一个局域网内网络拓扑结构。
图2为现有MCGS服务器端和客户端不处在同一个局域网内网络拓扑结构。
图3为本发明远程监控方法数据流程示意图。
图4为本发明采用电脑组态软件MCGS模拟仿真真实工业液压***环境。
图5为本发明APP前端主界面、控制界面以及压力监控界面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种工业液压***工作动态远程监控方法数据流程如图3所示,包括以下步骤:
1、采用电脑组态软件MCGS模拟仿真真实工业液压***环境和运作逻辑。如图4所示,模拟仿真真实液压***的结构和设备功能,搭建出一个完整的液压***,并添加各个功能部件,如电机、溢流阀、电磁换向阀等元件,完善其对应的功能逻辑函数,使***接近真实液压***的控制连接逻辑。在此基础上设计关键测量点测得数据参数的数据处理函数、设计动态变量、绘制数据表格,添加报警参数。
2、将MCGS与SQL数据库连接,将仿真数据导出。
在MCGS中选择数据库连接设置,与SQL server数据库中已有数据库相连接。基于MCGS内部参数组对象,将组链接到数据库中的不同表格,如流量组、温度组、压力组、***环境参数组等,将组对象中的不同对象链接到表中的不同列。此时,MCGS产生的数据已经实时存储在数据库,方便后端服务器调用数据和前端客户端处理数据
3、搭建移动后端服务器,与SQL数据库连接。
在后端开发中,用到的开发环境是Node.js。引入“mssql”包,将操作SQL数据库的sql语句移至后端,实现后端对SQL数据库中数据的增删改查功能,将最新的参数数据调取出来,以供移动前端实时显示。
Node.js是基于Chrome V8引擎的JavaScript运行,使用高效、轻量级的事件驱动、非阻塞I/O模型,它的包生态***npm是目前世界上最大的开源库生态***。Node.js使JavaScript不仅可以应用在浏览器端,也可以运行在服务器端。目前,Node.js凭借其优秀的性能受到全球各大公司的重视,如eBay、Microsoft、PayPal、Uber、Yahoo等,国内阿里巴巴、百度、腾讯等也在很多项目中应用,可见Node.js的发展已经成熟,它能快速创建大规模的网络应用,处理高吞吐量的实时连接。使用Nodejs开发服务器后台,相应的设计API数据传输接口,将数据传输给前端。
4、建立移动前端与后端服务器的联系。
要实现移动前端APP对于电脑端模拟的液压***的监视(如图5所示为前端主界面、控制界面以及压力监控界面),就要实现前端对于后端的数据访问,如何实现前后端的联系是首要问题。利用websocket函数建立前端与后端的联系,从而获得各个状态的值并将它们赋给前端定义的数组,用于图表的建立以及预警功能所需的参数的输入。
5、在移动前端远程监控工业液压***工作动态。
前面我们已经利用websocket函数建立了前后端的连接,但是前端发出的数据请求传送给后端后,无法改变数据库数据和MCGS组态软件数据,即无法控制实际液压元件。
利用ODBC数据库函数,此函数通过判断SQL sever数据库中表格数据来发送-1/0的信号。我们在MCGS中将每一ODBC函数赋予每一应控物理量,并取相反值(因为MCGS中开关变量只有0和1,没有负数值,所以需要取相反值来实现开关对应),随后通过在后端编写查表/删表语句,将该语句链接给前端的button,实现按钮控制功能(按下button改变应控物理量的0/-1状态)。
移动前端的功能的实现,前端采用hbuilderx开发工具设计APP的具体界面,后端则采用vscode设计工具建立与前端以及数据库的联系。
采用hbuilderx开发工具设计远程可监控的动态可视化APP前端具体界面,结合使用HTML语言搭建界面框架、CSS语言设计界面样式、Javascript语言设计页面处理脚本。对于可视化表格的设计主要通过引用echart表格图像处理第三方包,设计所需的压力、流量、温度数据显示折线图。采用hbuilderx开发工具设计远程可监控的动态可视化APP前端具体界面,并利用WebSocket函数建立起主界面与后端的联系,获得各个状态的值并将它们赋给定义的yDataArr1等。获得各状态的数值后,利用if语句进行判断,并利用toast函数进行弹窗警告。采用hbuilderx开发工具设计远程可监控的动态可视化APP前端具体界面,也是利用WebSocket函数获得与后端关系的建立通过JavaScript脚本添加按键函数,使其在按下按键时,可以发送控制信号给后端,然后传输给MCGS,实现远程控制。
同时,利用花生壳内网穿透软件进行域名绑定,具体的:利用花生壳内网穿透软件,把内网IP的端口映射到外网,实现局域网IP端口与公网域名绑定,从而达到远程访问局域网的目的。由此远程可监控的动态可视化APP前端便可以脱离局域网的束缚在公网上使用。
最终本发明可实现三功能:
(1)监视功能,移动前端获得后端数据后,移动前端能够把模拟液压***工作的MCGS软件工程项目产生的数据进行可视化;
(2)报警功能,当模拟液压***工作的MCGS软件工程项目产生的数据超过正常值时,移动前端即产生报警显示弹窗;
(3)控制功能,当电脑服务器允许移动前端进行改变液压***工作时,移动前端便可以通过控制界面按钮实现远程控制。
Claims (5)
1.一种工业液压***工作动态远程监控方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采用电脑组态软件MCGS模拟仿真真实工业液压***环境和运作逻辑;
在此基础上设计关键测量点测得数据参数的数据处理函数、设计动态变量、绘制数据表格,添加报警参数;
步骤2:将MCGS与SQL数据库连接,将仿真数据导出;
基于MCGS内部参数组对象,将组链接到数据库中的不同表格,将组对象中的不同对象链接到表中的不同列;此时,MCGS产生的仿真数据已经实时存储在SQL数据库;
步骤3:搭建移动后端服务器,与SQL数据库连接;
引入“mssql”包,将操作SQL数据库的sql语句移至后端,实现后端对SQL数据库中数据的增删改查功能,将最新的参数数据调取出来,以供移动前端实时显示;
步骤4:建立移动前端与后端服务器的联系;
利用websocket函数建立前端与后端的联系,从而获得各个状态的值并将它们赋给前端定义的数组,用于图表的建立以及预警功能所需的参数的输入;
步骤5:在移动前端远程监控工业液压***工作动态;
通过ODBC数据库函数,实现通过SQL server反向控制组态软件MCGS的功能,实现远程控制。
2.根据权利要求1所述的一种工业液压***工作动态远程监控方法,其特征在于,还包括步骤6:监测模拟液压***工作的MCGS产生的数据是否超过正常值,是则在移动前端产生报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种工业液压***工作动态远程监控方法,其特征在于,所述远程控制具体为:在MCGS中将每一ODBC函数赋予每一应控物理量,并取相反值,随后通过在后端编写查表/删表语句,将该语句链接给移动前端的button,实现按钮控制功能。
4.根据权利要求1所述的一种工业液压***工作动态远程监控方法,其特征在于,所述步骤3中,后端开发环境为Node.js,将SQL数据库中MCGS的变量与移动前端连接。
5.根据权利要求1所述的一种工业液压***工作动态远程监控方法,其特征在于,还包括利用花生壳内网穿透软件,把内网IP的端口映射到外网,实现局域网IP端口与公网域名绑定,从而达到远程访问局域网的目的。
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