基于云平台的舞台设备远程监控系统的研究与开发

摘要

在更注重精神文明建设的今天，舞台作为人们精神世界的寄托，越来越被人们所重视。为达到更加炫丽、生动的舞台效果，现代舞台中使用的机械设备种类越来越多，舞台系统越来越复杂，与此同时，也让舞台设备的运行维护变得越来越困难。一个舞台技术公司往往在全国各地都有较多舞台设备，如何利用现代化技术手段实现在公司内部对全国各地剧院舞台设备的远程监控、远程诊断，以便对舞台设备进行维护，是当前舞台行业面临的问题之一。此外，在舞台设备控制过程中起着关键作用的编码器，常常因为断码故障难以及时发现而酿成舞台事故。 鉴于以上问题，本文以某舞台技术公司的项目为背景，对远程数据交互技术和编码器故障诊断算法展开研究，在此基础上开发了一套基于云平台的舞台设备远程监控系统，并加入对编码器故障在线诊断的功能，主要工作如下： 首先，对某剧院的舞台机械设备配置和本地舞台控制系统及其功能和性能要求进行阐述和分析，在此基础上，对远程监控系统软件的功能和性能需求进行分析，明确软件系统将要实现的功能和系统应具备的性能指标。并对比了C/S和B/S模式的系统架构，结合系统实际需求，选择优势明显的B/S模式的架构。 其次，对远程数据交互技术和编码器故障诊断算法进行研究。本地PLC与本地上位机采用过程映象方法实现数据交互，并在此基础上实现本地PLC与远程客户端的数据交互。本地PLC与远程客户端的数据交互以云平台为桥梁，通过本地计算机中的应用程序实现本地PLC与云平台之间的数据交互，云平台与远程客户端则是通过调用Web Service接口实现。编码器故障诊断算法选择处理过程相对简单且实用的自适应多尺度形态学分析算法，并基于Matlab进行研究，根据仿真分析结果，该算法对不同类型的编码器故障具有较强的适应性和有效性。 接着，为了提高系统的稳定性、实时性、安全性，选择基于阿里云平台对系统进行开发。在云服务器中安装并开发SQL Server数据库，并以此为基础，利用C#编程语言和ASP.NET技术，依托Visual Studio集成开发环境进行系统的软件开发，其中系统的软件包括Web Service服务端、系统登录模块、设备在线监控模块、数据管理模块、设备数据分析模块等，并将自适应多尺度形态学分析算法应用到编码器故障诊断模块中，从而实现编码器故障远程诊断功能，紧接着将开发好的系统在云服务器中发布。 最后，对系统的功能和性能进行测试，结果表明，系统各模块的功能已实现，且系统性能良好，满足系统要求。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1.1 课题来源

1.1.2 选题背景及意义

1.2 课题及相关技术国内外发展和研究现状

1.2.1 舞台设备控制及远程监控系统的国内外发展现状

1.2.2 云平台的国内外发展现状

1.2.3 故障诊断技术的发展及研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文结构

第2章 舞台机械设备组成及远程监控系统需求分析

2.1.1 舞台机械的组成及概况

2.1.2 舞台机械设备控制系统

2.2 舞台设备远程监控系统软件需求分析

2.2.1 远程监控系统功能需求

2.2.2 远程监控系统性能需求

2.2.3 远程监控系统的架构选择

2.3 本章小结

第3章 系统数据交互技术与编码器故障诊断算法研究

3.1 系统数据交互技术

3.1.1 本地上位机与本地PLC的数据交互

3.1.2 本地PLC与云平台数据交互技术

3.1.3 云平台与远程客户端的数据交互

3.2 编码器故障诊断算法研究

3.2.1 编码器故障分析

3.2.2 故障诊断算法选择

3.2.3 自适应多尺度形态学分析的研究

3.2.4 基于自适应多尺度形态学分析的编码器故障诊断流程

3.2.5 仿真研究分析

3.3本章小结

第4章 云平台中远程监控系统软件设计与开发

4.1 舞台设备远程监控系统总体结构设计

4.2云平台技术的应用

4.2.1 云服务器的选择

4.2.2 云服务器的配置

4.2.3 云服务器数据库的选择

4.2.4 云服务器数据库的设计

4.3Web Service服务端开发

4.4 Web应用程序开发

4.4.1 系统登录模块

4.4.2 设备在线监控模块

4.4.3 数据管理模块

4.4.4 用户管理模块

4.4.5 设备数据分析模块

4.5 编码器故障远程诊断模块开发

4.6 舞台远程监控系统在云服务器上的发布

4.7 本章小结

第5章 舞台设备远程监控系统的运行与调试

5.1 本地系统测试

5.2.1 系统跨平台测试

5.2.2 远程在线监测功能测试

5.2.3 远程在线控制功能测试

5.3 编码器故障在线诊断模块测试

5.4 系统实时性测试

5.5本章小结

总结及展望

总结

展望

参考文献

致谢

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