高压远程测量云技术应用研究及系统研制

摘要

在电气安全规范测量等领域中，高电压的在线检测有着广泛的需求和应用。传统的高电压测量需要检测人员在现场操作相应设备，在高压条件下，设备及人身的安全保护困难、操作不便。针对该现状，研究高压远程测量系统，将检测人员与高压现场分离，解决高电压测量的安全保护和实时采集难题，将具有十分重要的意义。
　　本学位论文紧密结合南京某仪器有限公司委托研发项目“高压远程测量云技术应用研究及系统研制”展开工作，采用一种基于云计算的新颖高压远程测量系统方案。综合利用阿里云基础设施服务(IaaS)、智能手机App、Web技术实现数据采集和云存储，测试人员远程通过Android客户端或者Web网页进行系统测试、校准和数据分析，实现仪器的远程测量和分析功能。
　　本学位论文重点对ECS云服务器、云存储等云技术在高压远程测量系统中进行应用研究，并完成整个高压远程测量系统的系统研制。主要内容包括:(1)设计基于BLE（蓝牙4.0）、以太网的高压远程测量的数据通信电路，制定SCPI、网络通信协议，实现现场数据的远程传输;(2)完成基于阿里云的云平台服务器系统设计，实现现场仪器和手机APP的RESTful API服务接口和信息管理系统的Web后台服务;(3)完成基于Android的远程测量移动客户端设计，实现用户通过BLE与现场仪器通信，能够直接在智能手机上进行仪器的无线测量与管理操作;(4)完成基于B/S架构的高压远程测量信息化管理系统，实现通过Web浏览器查看实时数据、历史数据、数据统计分析和后台管理功能。
　　本学位论文各章节内容如下:第一章为绪论，主要介绍本课题的项目背景、国内外现状、课题来源和论文的主要工作;第二章通过分析项目需求，完成高压远程测量系统的总体架构设计和关键技术研究;第三章为远程通信接口设计，主要包括基于蓝牙BLE和以太网通信接口的硬件设计和软件设计;制定一套基于标准SCPI的通信协议和网络通信协议;第四章为云平台服务器系统设计，实现高压测量仪器和手机APP的RESTfulAPI服务接口和信息管理系统的Web后台服务，具体包括Nginx接入服务器、负载均衡、静态服务器、应用服务器和数据库系统;第五章为移动客户端设计，完成基于Android客户端的BLE通信、网络通信和App应用软件功能设计;第六章讨论远程信息化管理系统的浏览器客户端设计，讨论通过Web浏览器访问云平台，实现高压测量仪器实时测量、系统校准、历史数据查看和测量结果的统计分析;第七章是系统测试和运行，介绍了高压远程测量系统的整体测试和运行情况，并对测试中遇到的问题和解决措施进行了详细讨论。
　　本学位论文工作研发的高压远程测量系统已通过委托单位全面功能和性能测试，运行状况稳定。全面达到技术合同规定的功能和性能指标，目前已交付委托单位试用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题来源及研究内容

1．4 论文章节安排

1．5 本章小结

第2章 高压远程测量系统总体方案设计

2．1 高压远程测量系统需求分析

2．1．1 高压远程测量云平台服务器需求分析

2．1．2 手机客户端需求分析

2．1．3 无线通信方案需求分析

2．1．4 高压远程测量信息化系统需求分析

2．2 系统总体设计方案

2．2．1 系统整体架构

2．2．2 云平台服务器设计

2．2．3 移动客户端设计

2．2．4 通信接口与协议

2．2．5 远程信息化管理系统

2．3 本章小结

第3章 高压远程测量通信接口设计与实现

3．2 通信接口硬件设计

3．2．1 蓝牙4．0通信硬件设计

3．2．2 以太网通信硬件设计

3．2．3 扩展接口等其他硬件电路设计

3．3 通信接口软件设计

3．3．1 蓝牙4．0通信接口软件设计

3．3．2 以太网通信接口软件设计

3．4 自定义通信协议

3．4．1 SCPI通信协议制定

3．4．2 网络通信协议制定

3．5 本章小结

第4章 高压远程测量云平台服务器设计与实现

4．1 高压远程测量云平台总体架构

4．2 云技术应用研究

4．2．1 阿里云服务器ECS

4．2．2 云存储

4．3 相关技术方案

4．3．1 Nginx服务器

4．3．2 Flask框架

4．3．3 RESTful架构

4．4 云服务器设计与实现

4．4．1 ECS云服务器

4．4．2 接入服务器设计

4．4．3 静态资源服务器设计

4．4．4 应用服务器设计

4．4．5 服务器部署发布

4．5 云存储系统设计

4．5．1 数据E-R图设计

4．5．2 数据表设计

4．6 本章小结

第5章 高压远程测量移动客户端设计与实现

5．1 移动客户端架构设计

5．2 相关技术方案研究

5．2．1 Android开发技术

5．2．2 手机蓝牙BLE技术

5．2．3 HTTP通信服务

5．3 软件功能设计与实现

5．3．1 主界面模块设计

5．3．2 蓝牙功能模块设计

5．3．3 注册登录模块设计

5．3．4 实时测量模块设计

5．3．5 参数校正模块设计

5．3．6 分选统计模块设计

5．3．7 系统设置模块设计

5．4 本章小结

第6章 信息化管理系统浏览器客户端设计与实现

6．1 远程信息化管理系统客户端总体架构

6．2 技术方案研究

6．2．1 前端JS／CSS框架

6．2．2 AJAX技术

6．3 软件功能设计与实现

6．3．1 登录安全管理设计

6．3．2 实时测量展示功能设计

6．3．3 统计分析功能设计

6．3．4 后台管理设计

6．4 本章小结

第7章 高压远程测量系统测试与运行

7．1 高压远程测量系统功能测试

7．1．1 通信模块安装调试

7．1．2 移动客户端测试运行

7．1．3 云平台信息化系统和整机测试运行

7．2 压力测试

7．3 系统设计调试过程中遇到的问题及解决方案

7．4 本章小结

结束语

致谢

研究生阶段研究成果及发表学术论文情况

参考文献