機(jī)械設(shè)備故障診斷云服務(wù)研究

時(shí)間:2022-09-10 02:50:42

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機(jī)械設(shè)備故障診斷云服務(wù)研究

摘要:為了提高工廠(chǎng)效率,對(duì)設(shè)備測(cè)點(diǎn)故障進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的診斷,利用故障診斷云系統(tǒng)完成故障信息的檢測(cè)與收集,實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家資源共享。用MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建,形成若干測(cè)點(diǎn)設(shè)備、車(chē)間、工廠(chǎng)和云端的數(shù)據(jù)共享;利用Java進(jìn)行前后端的搭建,建立人機(jī)交互,遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),獲取數(shù)據(jù)及診斷故障。設(shè)計(jì)一套基于JavaWeb的故障診斷云服務(wù)系統(tǒng),該系統(tǒng)主要特點(diǎn)是將傳統(tǒng)故障診斷與云平臺(tái)相聯(lián)系,將設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在云數(shù)據(jù)庫(kù),并通過(guò)云平臺(tái)以圖形化形式呈現(xiàn)給用戶(hù),從而實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞:故障診斷;云數(shù)據(jù)庫(kù);專(zhuān)家系統(tǒng);設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷中心;診斷架構(gòu)

1研究?jī)?nèi)容

研究在適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+的新生態(tài)下的云端儲(chǔ)存,本文研究的主要內(nèi)容是機(jī)械設(shè)備的云診斷系統(tǒng)的搭建。研究的對(duì)象包括:設(shè)計(jì)基于云存儲(chǔ)的智能設(shè)備故障診斷系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)的所有分析和存儲(chǔ)任務(wù)將在云端完成。然后,云端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將處理后的結(jié)果返回給用戶(hù),這種方法具有低成本和強(qiáng)大的可擴(kuò)展性?xún)蓚€(gè)特點(diǎn)。系統(tǒng)傳感器用作數(shù)據(jù)輸入,以將所有數(shù)據(jù)同步到云平臺(tái),包括振動(dòng)、溫度和其他收集的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和顯示,并提供被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)。設(shè)計(jì)云端數(shù)據(jù)庫(kù)并實(shí)現(xiàn)與云端數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。通過(guò)登錄本系統(tǒng)的云平臺(tái)主界面,用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查看某一測(cè)點(diǎn)的時(shí)域波形、頻域波形、包絡(luò)時(shí)域波形、包絡(luò)頻域波形,以及該測(cè)點(diǎn)振動(dòng)烈度值及其超標(biāo)時(shí)的報(bào)警信息,同時(shí)還可以查看系統(tǒng)的報(bào)警歷史記錄。

2目的意義

隨著故障診斷技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,故障診斷與云計(jì)算的結(jié)合勢(shì)必成為未來(lái)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。如今,隨著企業(yè)設(shè)備的管理逐漸智能化,故障診斷技術(shù)在設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和企業(yè)安全生產(chǎn)中具有很高的地位。其中,故障診斷行業(yè)的數(shù)據(jù)越來(lái)越復(fù)雜,傳統(tǒng)的診斷方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足故障診斷行業(yè)的效率要求。傳統(tǒng)的故障診斷方法存在很多缺點(diǎn),如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率低、存儲(chǔ)不容易、容易出錯(cuò)、數(shù)據(jù)共享不便、故障檢測(cè)不及時(shí)等。因此,開(kāi)發(fā)基于Ja-vaWeb的故障診斷云系統(tǒng)具有符合現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求。

3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)

3.1研究現(xiàn)狀。不同于局限于有限資源的個(gè)人電腦,云計(jì)算為用戶(hù)提供了一種全新的模型來(lái)使用計(jì)算資源。云計(jì)算使人們可以輕松,快速地使用遠(yuǎn)程即云端服務(wù)器。計(jì)算資源的位置稱(chēng)為云,輸入/輸出設(shè)備稱(chēng)為云終端。終端是我們控制云的工具,云位于“遠(yuǎn)處”(與實(shí)際所在地?zé)o關(guān),需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制),兩者通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。云終端與云之間是標(biāo)準(zhǔn)的C/S模式,即客戶(hù)端/服務(wù)器模式———客戶(hù)端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向云發(fā)送請(qǐng)求消息,然后云處理該請(qǐng)求并將結(jié)果返回給客戶(hù)端[1]。隨著科技的不斷進(jìn)步,互聯(lián)網(wǎng)迎來(lái)了快速發(fā)展的時(shí)代,企業(yè)為滿(mǎn)足用戶(hù)的全新需求提出了新的考驗(yàn)。以Amazon在2006年3月13日的S3服務(wù)為起點(diǎn),到2008年“云計(jì)算”的概念被Google提出來(lái),如今其發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)個(gè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展浪潮,從鮮為人知到被人們所接受,再到大眾的積極傳播,它正經(jīng)歷著如日問(wèn)中天的發(fā)展。此前,當(dāng)云計(jì)算的概念還未被大眾熟知和認(rèn)可時(shí),其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)效應(yīng)已經(jīng)成為了IT業(yè)界、媒體傳播渠道,乃至所有涉及IT信息化、政府宏觀(guān)規(guī)劃、國(guó)民生計(jì)的各大行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時(shí),一些基于云服務(wù)的商業(yè)模式與解決方案應(yīng)運(yùn)而生[2]。中國(guó)在云計(jì)算的部署規(guī)模,技術(shù)創(chuàng)新及商業(yè)模式中得以迅猛發(fā)展的三大因素在于:其一,中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的數(shù)量龐大,信息終端普及率很高;其二,企業(yè)和消費(fèi)者對(duì)IT技術(shù)的理解和接受度很高;其三,政府對(duì)云計(jì)算行業(yè)的大力支持以及帶寬中國(guó)戰(zhàn)略的大力發(fā)展。各種“云計(jì)算”應(yīng)用程序服務(wù)的范圍正在擴(kuò)大,對(duì)大數(shù)據(jù)處理的需求也在擴(kuò)大。目前國(guó)內(nèi)外的很多企業(yè)都開(kāi)發(fā)了關(guān)于“云”的服務(wù)平臺(tái)。比如,國(guó)外有國(guó)際商業(yè)機(jī)器中心(IBM)的“IBMCloud”、Amazon的“(EC2、S3)”、Salesforce的“CRM”等等,國(guó)內(nèi)的云平臺(tái)有阿里巴巴公司的“阿里云OSS”,騰訊公司的“CEE”、華為公司的“華為云”等等。美國(guó)加州大學(xué)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的導(dǎo)師們帶領(lǐng)他們的組員們開(kāi)發(fā)研究“Amazon”的“EC2”和“S3”出來(lái)的“Eucalyptus”,澳大利亞墨爾本大學(xué)的Buyya教授帶來(lái)的團(tuán)隊(duì)中研究的“云計(jì)算技術(shù)仿真模擬器C1oudSim”。這種類(lèi)似的研究極大地促進(jìn)了云技術(shù)的發(fā)展,并成功地將云計(jì)算方法與醫(yī)療、衛(wèi)生、教育、制造業(yè)、政府、模塊、金融業(yè)、交通和農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域相結(jié)合,從而促進(jìn)了云計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展。隨著Internet技術(shù)的快速發(fā)展,大量新技術(shù)已開(kāi)始用于遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。例如,歐洲開(kāi)發(fā)的DAME系統(tǒng)將網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷,為了使系統(tǒng)更快地發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)信號(hào),系統(tǒng)將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的數(shù)據(jù)快照與模型進(jìn)行比較。國(guó)內(nèi)的合肥工業(yè)大學(xué)對(duì)網(wǎng)格技術(shù)和遠(yuǎn)程故障診斷相結(jié)合的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了深入的分析和研究,并提出了故障診斷網(wǎng)格中的任務(wù)調(diào)度架構(gòu)。通過(guò)仿真軟件驗(yàn)證了該方法的可行性;上海交通大學(xué)對(duì)基于服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究,并開(kāi)發(fā)了一套基于SOA的在線(xiàn)故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有的故障診斷系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足各種要求。樣品設(shè)備的診斷要求已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各種診斷資源的結(jié)合。該項(xiàng)目利用云計(jì)算的構(gòu)架來(lái)設(shè)計(jì)基于云端的故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)。云計(jì)算技術(shù)被應(yīng)用于機(jī)械故障診斷系統(tǒng),以提高故障診斷的穩(wěn)定性。3.2分析及評(píng)價(jià)。在IT行業(yè)中,也存在著和摩爾定律相似的現(xiàn)象,存在一個(gè)以15年為的周期現(xiàn)象。從1966年到可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),它可以分為6個(gè)周期。每個(gè)周期的熱門(mén)技術(shù)如下:1966~1980是大型機(jī)時(shí)代,1981~1995是個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代,1996~2010是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,2011~2025是云計(jì)算時(shí)代,2025~2040是人工智能時(shí)代。每個(gè)周期都是基于前一個(gè)周期的產(chǎn)品。可以看出,在21世紀(jì),技術(shù)熱點(diǎn)的迭代是非常迅速的,但這并不意味著前一個(gè)周期的產(chǎn)品將消失。當(dāng)前的云計(jì)算正處于蓬勃發(fā)展的時(shí)代。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不同,云計(jì)算引入了一種使用云端資源進(jìn)行計(jì)算的新模式,該模式可以快速響應(yīng),所需的管理工作較傳統(tǒng)模式少了許多,與傳統(tǒng)客戶(hù)相比交互最少。云計(jì)算的概念是較難定義的,但其在基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)級(jí)別的應(yīng)用更加具體和生動(dòng),即云存儲(chǔ)。云存儲(chǔ)是使用云計(jì)算技術(shù)來(lái)部署和部署可用計(jì)算資源的新一代計(jì)算模型。

4研究技術(shù)路線(xiàn)及基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1研究的技術(shù)路線(xiàn)。系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分,硬件部分主要實(shí)現(xiàn)振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。本系統(tǒng)通過(guò)傳感器來(lái)采集振動(dòng)信息,然后利用LabVIEW對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域、包絡(luò)分析及振動(dòng)烈度計(jì)算,并把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云服務(wù)器。軟件部分就是利用Java進(jìn)行Web前端開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、服務(wù)器端與瀏覽器端數(shù)據(jù)通信方式設(shè)計(jì)、在瀏覽器端呈現(xiàn)從云端數(shù)據(jù)庫(kù)獲取的各個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),以及云服務(wù)器的搭建等。采集的數(shù)據(jù)可以作為大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),用于歷史查詢(xún)故障診斷。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1云服務(wù)故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)云終端是整個(gè)故障診斷云服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究的重點(diǎn)。它負(fù)責(zé)與客戶(hù)和云服務(wù)中心建立聯(lián)系。云終端與企業(yè)設(shè)備之間的通信通過(guò)作為轉(zhuǎn)移站的云數(shù)據(jù)庫(kù)完成。傳感器實(shí)時(shí)收集企業(yè)設(shè)備的振動(dòng)數(shù)據(jù),并將其實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆茢?shù)據(jù)庫(kù)。云終端實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的最新振動(dòng)數(shù)據(jù),并以圖形形式在云終端上顯示;云終端與云服務(wù)中心之間的通信通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接。該設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是云終端的設(shè)計(jì)。云終端將客戶(hù)請(qǐng)求發(fā)送給云服務(wù)中心,并根據(jù)用戶(hù)請(qǐng)求的內(nèi)容進(jìn)行處理,并將處理后的結(jié)果返回給瀏覽器。云終端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。云服務(wù)故障診斷系統(tǒng)具有以下功能:1)故障診斷功能。振動(dòng)強(qiáng)度值用作設(shè)備故障的量度。傳感器測(cè)量軸承診斷數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行處理后,使用振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO2732)確定軸承的安全狀態(tài)。當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度值異常時(shí),啟動(dòng)報(bào)警功能,并及時(shí)通知用戶(hù)。對(duì)于故障診斷,用戶(hù)可以根據(jù)振動(dòng)趨勢(shì)分析圖上的國(guó)際振動(dòng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),在頁(yè)面上調(diào)整報(bào)警線(xiàn)。診斷完成后,診斷人員將上載診斷報(bào)告,并且可以通過(guò)云終端修改傳感器參數(shù)。客戶(hù)可以下載診斷報(bào)告,了解故障原因,并根據(jù)診斷報(bào)告積累診斷經(jīng)驗(yàn)。用戶(hù)還可以實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)監(jiān)視點(diǎn)的原始信號(hào),包絡(luò)時(shí)域信號(hào)和包絡(luò)頻域信號(hào)圖。2)系統(tǒng)權(quán)限管理。系統(tǒng)身份認(rèn)證包括普通用戶(hù)和管理員,其中管理員包括診斷人員。普通用戶(hù)登錄系統(tǒng)時(shí)需要驗(yàn)證其身份,并且可以登錄系統(tǒng)進(jìn)行操作。管理員還需要驗(yàn)證身份,以確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定,以防止外部用戶(hù)登錄到系統(tǒng)。管理員用戶(hù)可以在后端系統(tǒng)中添加、刪除和修改操作,例如工廠(chǎng)、車(chē)間、設(shè)備和監(jiān)視點(diǎn)。3)歷史報(bào)警記錄查詢(xún)功能。云終端提供歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能,根據(jù)用戶(hù)的查詢(xún)條件,可以從云數(shù)據(jù)庫(kù)中提取滿(mǎn)足要求的數(shù)據(jù)并顯示給用戶(hù)。具體來(lái)說(shuō),云終端需要完成系統(tǒng)管理、后臺(tái)系統(tǒng)管理和診斷管理三個(gè)功能。具體功能模塊圖如圖3所示。安裝在設(shè)備上的傳感器采集振動(dòng)的信息,然后由LabVIEW設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻域等的分析處理,把數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。云終端實(shí)時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)拉取最新的數(shù)據(jù),顯示在客戶(hù)端,用戶(hù)可通過(guò)云終端與云服務(wù)中心交互,完成各種操作,比如查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及歷史數(shù)據(jù)等。本項(xiàng)目在整體系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)上主要完成軟件部分設(shè)計(jì)。云終端負(fù)責(zé)與企業(yè)設(shè)備和云服務(wù)中心通信,客戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中心與云服務(wù)中心通信。云服務(wù)中心負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的共享,并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云服務(wù)中心不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。本項(xiàng)目的重點(diǎn)在于云終端的設(shè)計(jì),云終端把客戶(hù)請(qǐng)求發(fā)送到云服務(wù)中心并且根據(jù)用戶(hù)請(qǐng)求的內(nèi)容,進(jìn)行相應(yīng)的處理。云服務(wù)中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中心與機(jī)械設(shè)備相連,用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云服務(wù)中心交互。4.2基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)哪些功能,如果選對(duì)方法則事半功倍。期間不僅要考慮預(yù)期過(guò)程,還要考慮預(yù)期結(jié)果,以及這種方法帶來(lái)的副作用,比如數(shù)據(jù)傳輸,采用哪種通信方式、哪種數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)怎么顯示出來(lái)、數(shù)據(jù)怎么存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)怎么設(shè)計(jì)等等,一系列問(wèn)題都要考慮進(jìn)去。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)是基于云服務(wù)的機(jī)械故障診斷,云平臺(tái)界面的開(kāi)發(fā)是基于Java進(jìn)行Web開(kāi)發(fā)的,采用的框架是SSH,整體思路是MVC模式,該框架的好處就是開(kāi)發(fā)過(guò)程層層分明,功能模塊與顯示模塊既分離又相互耦合,而且程序有很強(qiáng)的擴(kuò)展移植性,系統(tǒng)Ajax技術(shù)進(jìn)行服務(wù)器與客戶(hù)端的數(shù)據(jù)傳輸。Eclipse是目前使用Java進(jìn)行Web開(kāi)發(fā)最好的一款開(kāi)發(fā)環(huán)境,由于其容易糾正編程錯(cuò)誤、進(jìn)行代碼自動(dòng)裝配快等特點(diǎn),一經(jīng)推出就廣受歡迎。數(shù)據(jù)庫(kù)選擇的是MySQL,其開(kāi)源,適合中小型企業(yè),與MySQL相關(guān)的開(kāi)發(fā)工具也是開(kāi)源。數(shù)據(jù)傳輸格式采用的是JSON格式,JSON擁有簡(jiǎn)介清晰的數(shù)據(jù)格式,易于解析也容易生成,有利于提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率,并且數(shù)據(jù)可視化插件Echart通常數(shù)據(jù)輸入的也是JSON格式。本文為數(shù)據(jù)庫(kù)使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)二維數(shù)據(jù)表,每個(gè)二維表是一個(gè)關(guān)系。關(guān)系數(shù)據(jù)模型具有清晰,簡(jiǎn)單和易于理解的數(shù)據(jù)關(guān)系的特征。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的,簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)庫(kù)建立的復(fù)雜過(guò)程,因此可以在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中快速?gòu)V泛地使用。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為六個(gè)階段。第一階段是執(zhí)行系統(tǒng)需求分析。需求分析是為了弄清用戶(hù)的需求,清楚地了解要處理的各種對(duì)象,并進(jìn)行細(xì)分,充分了解系統(tǒng)的工作概況,并定義系統(tǒng)的需求。在設(shè)計(jì)需求時(shí),我們不僅要考慮當(dāng)前用戶(hù)的需求,還要考慮當(dāng)前用戶(hù)的需求。未來(lái)用戶(hù)需求的擴(kuò)展。因此,我們必須考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的長(zhǎng)期設(shè)計(jì),以便將來(lái)可以根據(jù)用戶(hù)的新需求修改數(shù)據(jù)庫(kù);第二階段是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段。所謂的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)的過(guò)程。通常,ER圖用于概念設(shè)計(jì)。每個(gè)表都被抽象為實(shí)體和屬性之間的關(guān)系。屬性已關(guān)聯(lián)。例如,本文數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的車(chē)間表(wkshop)通過(guò)屬性(fid)和工廠(chǎng)表(wkshop)建立了兩者之間的關(guān)系;第三階段是邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);第四階段是物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選擇最適合數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序環(huán)境。在設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)時(shí),必須考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)存以及以后的維護(hù)成本。但是,這三個(gè)方面是相互制約的。例如,當(dāng)添加數(shù)據(jù)的描述信息時(shí),數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間會(huì)縮短,但是數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間會(huì)變大。因此,在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),請(qǐng)專(zhuān)注于數(shù)據(jù)庫(kù)并根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需求選擇合理的設(shè)計(jì);第五階段是數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際實(shí)現(xiàn),即將數(shù)據(jù)組織到數(shù)據(jù)庫(kù)中并執(zhí)行功能測(cè)試;第六階段是數(shù)據(jù)庫(kù)的定期維護(hù)[3]。本文根據(jù)云服務(wù)故障診斷系統(tǒng)的需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)表實(shí)體類(lèi),然后設(shè)計(jì)E-R關(guān)系圖,創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)表,最后形成數(shù)據(jù)表。在用戶(hù)登錄界面中,需要提供用戶(hù)名和密碼字段,并將用戶(hù)分為普通用戶(hù)和超級(jí)用戶(hù),并且需要設(shè)計(jì)兩個(gè)用戶(hù)表:用戶(hù)表和adminuser表。在主頁(yè)菜單中,有工廠(chǎng)、車(chē)間、設(shè)備和測(cè)量點(diǎn),因此分為工廠(chǎng)表(factory)、車(chē)間表(wkshop)、設(shè)備表(device)、測(cè)量點(diǎn)表(cat-egorys)、數(shù)據(jù)表(chart)、歷史警報(bào)信息表(hisy)。工廠(chǎng)表和車(chē)間表是一對(duì)多關(guān)系,車(chē)間表和設(shè)備表是一對(duì)多關(guān)系,設(shè)備表和測(cè)量點(diǎn)表是一對(duì)多關(guān)系關(guān)系,測(cè)量點(diǎn)表和數(shù)據(jù)表以及歷史報(bào)警信息表是一對(duì)多和多對(duì)一的關(guān)系。通過(guò)在數(shù)據(jù)表中設(shè)置外鍵來(lái)建立數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)表如表1所示。本系統(tǒng)Web端采用的是SSH框架和JSP技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)Web端的開(kāi)發(fā),Struts2是一個(gè)Web層的框架,主要用來(lái)處理JSP頁(yè)面用戶(hù)的請(qǐng)求,如果該請(qǐng)求涉及到業(yè)務(wù)層的話(huà),再把該請(qǐng)求傳到Action,由控制層處理。Struts2采用MVC模式進(jìn)行處理。Hibernate用來(lái)管理實(shí)體類(lèi)對(duì)象,并把實(shí)體類(lèi)對(duì)象映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的表中。很大程度上簡(jiǎn)化了很多數(shù)據(jù)庫(kù)操作的步驟,使開(kāi)發(fā)變得更簡(jiǎn)單。控制層細(xì)分的話(huà)分為action、service、Dao層,其中action中調(diào)用相應(yīng)的service,service再調(diào)用相應(yīng)的Dao,而Spring就是把這種調(diào)用關(guān)系的注入交給配置文件,通過(guò)這種方式把Web頁(yè)面顯示、業(yè)務(wù)層、Dao層和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系在一起,并且層次分明,各部分相互耦合,有利于后期系統(tǒng)的維護(hù)。故障診斷云服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)功能需求分為用戶(hù)登錄、注冊(cè)模塊、個(gè)人信息管理、歷史報(bào)警數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊、異常報(bào)警和后臺(tái)系統(tǒng)管理模塊。其中用戶(hù)登錄流程圖如圖4所示。在數(shù)據(jù)顯示模塊,使用圖像化顯示工具把原始振動(dòng)數(shù)據(jù)、包絡(luò)時(shí)域信號(hào)、包絡(luò)頻域信號(hào)、振動(dòng)烈度以圖表的形式呈現(xiàn)給用戶(hù)。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示是通過(guò)實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到的,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用的是JSON數(shù)組的形式,同時(shí),數(shù)據(jù)是以JSON數(shù)據(jù)格式存在云服務(wù)器中,數(shù)據(jù)庫(kù)中存的是文件所在的位置,這樣可以充分利用云服務(wù)器的優(yōu)勢(shì),解決了數(shù)據(jù)傳輸緩慢、消耗數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存、降低查詢(xún)速率等問(wèn)題。其中,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與歷史報(bào)警查詢(xún)的流程圖如圖5所示。

5結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一套基于JavaWeb的故障診斷云服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是將傳統(tǒng)故障診斷與云平臺(tái)鏈接起來(lái)。設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在云數(shù)據(jù)庫(kù)中,并通過(guò)云平臺(tái)以圖形形式呈現(xiàn)給用戶(hù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。與傳統(tǒng)的物理服務(wù)器相比,云服務(wù)器具有以下優(yōu)勢(shì):1)快速靈活。云服務(wù)器支持靈活分配資源,即用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求自主增加或減少CPU、內(nèi)存等資源。例如,在一定時(shí)間段內(nèi),并發(fā)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)的數(shù)量很大,則開(kāi)發(fā)人員可以增加云量。服務(wù)器的CPU、內(nèi)存和其他資源可以減少此時(shí)間段后的資源投入,并且只需要花費(fèi)一定的時(shí)間即可。幾個(gè)小時(shí)即可完成云服務(wù)器資源的增加或減少。傳統(tǒng)服務(wù)器受單個(gè)服務(wù)器限制。如果要增加服務(wù)器資源,則需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)增加物理服務(wù)器中的內(nèi)存,此過(guò)程將花費(fèi)更多時(shí)間。2)成本低。用戶(hù)可以根據(jù)需要購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器的特定配置。有多種計(jì)費(fèi)方法,例如根據(jù)某些類(lèi)型的資源(例如內(nèi)存、CPU、存儲(chǔ)設(shè)備等)的使用情況和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi),或者可以根據(jù)每次使用情況進(jìn)行計(jì)費(fèi)。用戶(hù)根據(jù)并發(fā)用戶(hù)數(shù)購(gòu)買(mǎi)具有一定內(nèi)存量的服務(wù)器,以避免浪費(fèi)資源。傳統(tǒng)服務(wù)器還需要支付額外的帶寬成本、托管成本等。3)無(wú)需維護(hù)。云服務(wù)器由云服務(wù)器提供商維護(hù),不需要用戶(hù)。傳統(tǒng)服務(wù)器需要專(zhuān)業(yè)維護(hù)和額外費(fèi)用。4)安全可靠。云服務(wù)器使用分布式存儲(chǔ),具有良好的可擴(kuò)展性和安全性。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障,其他節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)工作而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)服務(wù)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)。一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障,數(shù)據(jù)安全就會(huì)受到威脅,并且可能無(wú)法檢索。例如,阿里云為所有數(shù)據(jù)中心提供災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃。5)高穩(wěn)定性。云中的集中監(jiān)視和部署使控制病毒、惡意軟件和黑客變得更加容易。

作者:張寶霖 苑宇 高園園 張典 單位:大連交通大學(xué)機(jī)車(chē)車(chē)輛工程學(xué)院