一、概述
結構健康監(jiān)測(Structural Health Monitoring,SHM)是利用安裝在結構中的傳感器,通過對結構的物理力學性能進行無損檢測,在線實時地獲取與結構健康狀況相關的結構信息(應力、溫度、振動特性等),結合信號處理和損傷識別,對結構的安全狀況做出評估,提出使用和維護意見。
作為健康監(jiān)測的實現(xiàn)載體,它涉及多個交叉領域,包括現(xiàn)代檢測技術、計算機技術、網絡技術、通信技術、信號分析技術和人工智能技術等,隨著這些技術的迅速發(fā)展,結構健康監(jiān)測系統(tǒng)正向自動化、實時化、網絡化的趨勢發(fā)展。目前,測試上具有快速大容量的信息采集與通信能力,力求用各種可能的傳感器對結構行為進行實時監(jiān)控和結構狀態(tài)的智能化評估的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)已經成為監(jiān)測技術發(fā)展的前沿結構健康監(jiān)測系統(tǒng)。
二、云計算相關理論及技術
“云計算”(Cloud Computing)是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發(fā)展,或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。
1.云計算的特點
云計算的特點如下:
1)超大規(guī)模。
2)虛擬化。
3)高可靠性。
4)通用性。
5)高可擴展性。
6)按需服務。
7)極其廉價。
2.云的分類
從部署類型或者說從“云”的歸屬來看,云計算主要分為私有云、公有云和混合云三種形態(tài)。
1)公有云。在此種模式下,應用程序、資源、存儲和其他服務都由云服務供應商來提供給用戶,這些服務多半都是免費的,也有部分按需按使用量來付費,這種模式只能使用互聯(lián)網來訪問和使用。同時,這種模式在私人信息和數(shù)據(jù)保護方面也比較有保證。這種部署模型通常都可以提供可擴展的云服務并能高效設置。公有云環(huán)境如圖1所示。
圖1 公有云環(huán)境
2)私有云。這種云基礎設施專門為某一個企業(yè)服務,不管是自己管理還是第三方管理,自己負責還是第三方托管,都沒有關系。只要使用的方式沒有問題,就能為企業(yè)帶來很顯著的幫助。不過這種模式所要面臨的是,糾正、檢查等安全問題則需企業(yè)自己負責,否則出了問題也只能自己承擔后果,此外,整套系統(tǒng)也需要自己出錢購買、建設和管理。這種云計算模式可非常廣泛地產生正面效益,從模式的名稱也可看出,它可以為所有者提供具備充分優(yōu)勢和功能的服務。私有云環(huán)境如圖2所示。
圖2 私有云環(huán)境
3)混合云。混合云融合了公有云和私有云,是近年來云計算的主要模式和發(fā)展方向。我們已經知道私有云主要是面向企業(yè)用戶,出于安全考慮,企業(yè)更愿意將數(shù)據(jù)存放在私有云中,但是同時又希望可以獲得公有云的計算資源,在這種情況下混合云被越來越多地采用,它將公有云和私有云進行混合和匹配,以獲得最佳的效果,這種個性化的解決方案達到了既省錢又安全的目的。混合云環(huán)境如圖3所示。
圖3 混合云環(huán)境
3.云計算的關鍵技術
1)虛擬化技術
虛擬化技術是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行,它可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程,減少軟件虛擬機相關開銷和支持更多的操作系統(tǒng)。通過虛擬化技術可實現(xiàn)軟件應用與底層硬件相隔離,它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的分裂模式,也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。
2)分布式海量數(shù)據(jù)存儲技術
云計算系統(tǒng)由大量服務器組成,同時為大量用戶服務,因此云計算系統(tǒng)采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù),用冗余存儲的方式(集群計算、數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲)保證數(shù)據(jù)的可靠性。冗余的方式通過任務分解和集群,用低配機器替代超級計算機的性能來保證低成本,這種方式保證了分布式數(shù)據(jù)的高可用、高可靠和經濟性,即為同一份數(shù)據(jù)存儲多個副本。
3)海量數(shù)據(jù)管理技術
云計算需要對分布的、海量的數(shù)據(jù)進行處理、分析,因此,數(shù)據(jù)管理技術必需能夠高效地管理大量的數(shù)據(jù)。云計算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術主要是Google的BT(BigTable)數(shù)據(jù)管理技術和Hadoop團隊開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。
4)MapReduce編程方式
云計算提供了分布式的計算模式,客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計算采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型MapReduce。MapReduce是一種編程模型,用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集(大于1TB)的并行運算。概念Map(映射)和Reduce(歸約)是它們的主要思想,都是從函數(shù)式編程語言里借來的,還有從矢量編程語言里借來的特性。它極大地方便了編程人員在不會分布式并行編程的情況下,將自己的程序運行在分布式系統(tǒng)上。當前的軟件實現(xiàn)是指定一個Map(映射)函數(shù),用來把一組鍵值對映射成一組新的鍵值對,指定并發(fā)的Reduce (歸約)函數(shù),用來保證所有映射的鍵值對中的每一個共享相同的鍵組。
5)云計算平臺管理技術
云計算資源規(guī)模龐大,服務器數(shù)量眾多并分布在不同的地點,同時運行著數(shù)百種應用,如何有效地管理這些服務器,保證整個系統(tǒng)提供不間斷的服務是巨大的挑戰(zhàn)。云計算系統(tǒng)的平臺管理技術能夠使大量的服務器協(xié)同工作,方便地進行業(yè)務部署和開通,快速發(fā)現(xiàn)和恢復系統(tǒng)故障,通過自動化、智能化的手段實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運營。
4.云計算架構的服務模式
一般來說,目前大家比較公認的云架構是劃分為基礎設施層、平臺層和軟件服務層三個層次的,對應名稱為IaaS、PaaS和SaaS,如圖4所示。
圖4 云架構的三層服務模式
三、起重裝備健康監(jiān)測一體化系統(tǒng)
健康監(jiān)測系統(tǒng)集智能傳感元件、數(shù)據(jù)無線采集和實時處理、結構損傷識別、健康診斷與可靠性預測以及遠程通信與數(shù)據(jù)管理等硬軟件系統(tǒng)于一體,是工程理論發(fā)展與實際綜合的象征、高新技術開發(fā)與集成的標志,同時也是現(xiàn)代化健康監(jiān)測系統(tǒng)未來發(fā)展的一種主流模式。
1.系統(tǒng)總體設計
起重機健康監(jiān)測硬件系統(tǒng)包括傳感模塊、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)中心以及云平臺。傳感模塊采用多種傳感器來測量相關信息,在起重機上根據(jù)分析結果確定傳感器的布設位置,多種傳感器信息通過各自的解調儀器進行分別采集,最終匯總至監(jiān)控室內的工控機。處理器收到數(shù)據(jù)后進行統(tǒng)計分析并以不同形式顯示出來,然后數(shù)據(jù)通過GPRS模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實時接收并存儲GPRS模塊傳輸過來的數(shù)據(jù),用戶可以通過云平臺提供的服務訪問經過處理后的診斷結果。
圖5 系統(tǒng)總體架構圖
2.數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)集成
數(shù)據(jù)采集,是指從傳感器和其他待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中按照設定的頻率和約定規(guī)則進行采集信息的過程。這里數(shù)據(jù)采集的目的是測量電壓、電流、溫度、壓力或振動等物理量?;赑C的數(shù)據(jù)采集,通過模塊化硬件、應用軟件和計算機的結合,進行測量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號、傳感器、激勵器、信號調理、數(shù)據(jù)采集設備和應用軟件。這里的一體化系統(tǒng)中的通信電路主要采用常用的以太網接口與上位機相連,同時也將232接口作為備用,這樣可以通過網絡形式來對多種設備進行同時數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)集成是最基本的集成,主要方法包括數(shù)據(jù)的整理和加工、規(guī)則的描述和數(shù)據(jù)格式的定義。數(shù)據(jù)集成的目的是將不同的數(shù)據(jù)源統(tǒng)一到一致的視圖中,將不同數(shù)據(jù)庫中的內容進行統(tǒng)籌規(guī)劃。網絡集成是其硬基礎,而作為信息資源載體的數(shù)據(jù)是軟基礎,也是該系統(tǒng)的首要任務。數(shù)據(jù)集成能夠為監(jiān)測系統(tǒng)集成搭建平臺基礎,沒有數(shù)據(jù)集成,監(jiān)測系統(tǒng)集成就不會合理地存在,其內部一定是雜亂無章的,是信息孤島,這時監(jiān)測系統(tǒng)集成就沒有辦法為企業(yè)管理者提供科學有效的數(shù)據(jù)信息,達到健康監(jiān)測的目的。所以數(shù)據(jù)集成之前一定要對數(shù)據(jù)結構進行分析。
一般來說,數(shù)據(jù)結構可以分成結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)。結構化數(shù)據(jù)也稱作行數(shù)據(jù),是由二維表結構來邏輯表達和實現(xiàn)的數(shù)據(jù),嚴格地遵循數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范,主要通過關系型數(shù)據(jù)庫進行存儲和管理。與結構化數(shù)據(jù)相對的是不適于由數(shù)據(jù)庫二維表來表現(xiàn)的非結構化數(shù)據(jù),包括所有格式的辦公文檔、XML、HTML、各類報表、圖片和音頻、視頻信息等。
針對起重裝備服役健康監(jiān)測云平臺中的實時采集的應力、振動以及視頻圖像等多源異構數(shù)據(jù),需要基于結構化(數(shù)字、文本)和非結構化(圖像、視頻)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)建模方法和數(shù)據(jù)存儲技術研究,利用關系型數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫聯(lián)合解決結構化數(shù)據(jù)存儲問題,而非結構化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫采用多值字段、子字段和變長字段機制進行數(shù)據(jù)項的創(chuàng)建和管理,也可以通過事前處理將非結構化數(shù)據(jù)轉換成便于存儲和查詢的結構化數(shù)據(jù)。
3.數(shù)據(jù)傳輸技術
針對健康監(jiān)測系統(tǒng)搭建,無線傳輸方式相對于傳統(tǒng)的有線傳輸方式具有以下顯著優(yōu)點:
1)組建監(jiān)測系統(tǒng)的成本更低。有線傳輸必須通過各種方式鋪置電纜,不僅需要大量的企業(yè)資源而且浪費大量自然資源;而無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需要在每個無線終端配置相關無線模塊接入無線網絡就可以,且安裝周期短,相比之下節(jié)約了投資、提高了系統(tǒng)安裝效率。
2)環(huán)境適應性好。傳統(tǒng)的有線傳輸受客觀應用環(huán)境的限制太多,在起重機上的應用極其不便,布線工程不易實施,而無線數(shù)據(jù)傳輸方式則可以適用。
3)更易于監(jiān)測系統(tǒng)將來可能的擴展。在用戶安裝好一個監(jiān)測系統(tǒng)之后,會因新監(jiān)測點的布置或者新功能需要而增加新的監(jiān)測設備。如果采用有線傳輸,需要重新設計網絡、布線,加大了工程難度,而且還可能影響舊的監(jiān)測設施;若使用無線方式,只需將新增監(jiān)測點進行相關配置添加入原有無線網絡即可,更新系統(tǒng)簡單易行。
4)更容易實現(xiàn)多點式監(jiān)測系統(tǒng)的維護。采用有線傳輸方式的系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障必須逐段篩查,而無線通信方式下設備較少,易于高效檢測,系統(tǒng)維護效率較高。
5)更適于組成多點式監(jiān)測系統(tǒng)。有線傳輸布線繁多,不適合組建多點式系統(tǒng),而采用無線傳輸方式簡潔方便,可以很容易實現(xiàn)大范圍的多點式監(jiān)測,也便于實現(xiàn)缺陷定位,提高監(jiān)測效率。
無線監(jiān)測系統(tǒng)是監(jiān)測技術和無線傳輸技術的結合,它可以將不同地點的現(xiàn)場監(jiān)測信息實時通過無線傳輸手段傳送到無線監(jiān)測中心,然后由各個監(jiān)測客戶端同時讀取數(shù)據(jù),這大大加快了工業(yè)自動化的腳步,所以工業(yè)領域的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)傳輸逐步向無線方向發(fā)展。這里的起重機健康監(jiān)測系統(tǒng)是通過融入無線傳輸技術提高系統(tǒng)性能。
無線廣域網絡是移動電話及數(shù)據(jù)服務所使用的通信網絡,覆蓋范圍可以達到十幾千米乃至上百千米,無線廣域網主要有2G、2.5G及3G等,主要采用GSM、GPRS、CDMA等技術。GPRS無線網絡技術是2.5代移動網絡技術,它具有以下優(yōu)點:安裝方便;成本低;監(jiān)控不受距離、地域、時間的限制;運行可靠;數(shù)據(jù)采集實時性強;漏碼、誤碼極少;硬件模塊體積小、功耗低等。綜合考慮各種應用條件,這里選擇基于GPRS技術的無線傳輸手段。
同步數(shù)據(jù)在異構數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)分發(fā)策略需要依據(jù)用戶對數(shù)據(jù)傳輸量、傳輸穩(wěn)定性和傳輸安全性等方面的要求進行設計。Web Service是基于應用層HTTP的應用程序通信方式,具有跨平臺的優(yōu)勢,而且成熟框架較多易于開發(fā),但是相比位于傳輸層之上的Socket、Web Service的傳輸方式在高負載和高并發(fā)的情況下容易出現(xiàn)消息阻塞和丟失的現(xiàn)象。這里采用性能較穩(wěn)定、傳輸數(shù)據(jù)量較大的Socket通信方式進行更新數(shù)據(jù)在客戶端和服務器端之間的傳輸。
異構數(shù)據(jù)庫之間傳送的數(shù)據(jù)包按照<數(shù)據(jù)包頭>+<數(shù)據(jù)包體>+<數(shù)據(jù)包尾>的格式進行封裝。數(shù)據(jù)包體為JSON格式的更新數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)包頭的開始標識與包尾的結束標識用于判斷數(shù)據(jù)包的合法性。
XML和JSON都能形成標準的數(shù)據(jù)格式,但是XML相比于JSON比較冗長而且不易生成與解析,因此這里采用JSON格式表示傳輸數(shù)據(jù)。同步程序服務器端從哈希影子表中讀取到增量數(shù)據(jù)變化,將其轉化成JSON格式的字符串,然后將序列化的數(shù)據(jù)轉化為字節(jié)數(shù)組進行封包傳輸,到達客戶端后程序執(zhí)行解包操作并將數(shù)據(jù)還原成JSON字符串,再通過反序列化獲得更新數(shù)據(jù)。
4.系統(tǒng)軟件設計
起重機健康監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場應用軟件將分成五大功能模塊,即初始化設置模塊、傳感器設置模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲模塊和數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊,各個功能模塊下面又分別有不同的子功能模塊,如圖6所示。
圖6 健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能模塊
1)初始化設置模塊:該模塊由采集方式設置與數(shù)據(jù)庫存儲設置組成。采集方式設置用于設定采集的采集控制方式與采集頻率。數(shù)據(jù)庫存儲設置包括本地存儲及服務器的相關參數(shù)設置。
2)傳感器設置模塊:主要是查看、添加、刪除和修改傳感器的相關信息,包括傳感器基本參數(shù)、安裝位置、測量類型,以及計算相應物理量所需系數(shù)。
3)數(shù)據(jù)顯示模塊:用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的不同形式的展示,主要是界面設計和圖像繪制。
4)數(shù)據(jù)采集與存儲模塊:該模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和保存,主要工作是建立線程進行后臺操作。
5)數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊:對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理,并制定相應數(shù)據(jù)傳輸格式,最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器。
四、基于健康監(jiān)測的起重裝備云平臺
1.云平臺基礎架構設計
通過對起重機各種數(shù)據(jù)源和起重機健康管理特性分析,需要對起重機特征工程數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、實時業(yè)務監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他應用數(shù)據(jù)進行采集和分析處理。利用大數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、挖掘技術,從起重機采集到的海量數(shù)據(jù)中挖掘、提煉關鍵信息,建立安全、故障信息關聯(lián)分析監(jiān)測模型,及時洞察和響應起重機運行狀態(tài),實現(xiàn)起重機安全、健康和故障預測。經過以上分析,滿足分布式計算、實時流計算、非結構化數(shù)據(jù)處理的大數(shù)據(jù)平臺可以分為四層,分別是應用層、接口層、分析層和存儲層,它們的關鍵技術和技術特征如圖7所示。
圖7 基于健康監(jiān)測的起重裝備云平臺整體架構圖
2.云平臺功能模塊劃分
根據(jù)系統(tǒng)需求分析,該系統(tǒng)平臺可以分成六大子系統(tǒng),具體功能劃分如圖8所示。
圖8 平臺功能劃分
1)綜合管理系統(tǒng)
綜合管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對資源、角色及用戶的分配與管理,系統(tǒng)能夠根據(jù)實際需要動態(tài)調整用戶的角色及權限。為保障起重機系統(tǒng)平臺的安全運行,對不同管理者提供不同的權限,對用戶身份進行驗證,所提供的功能有查看、檢索、修改、增加和刪除等不同操作。
系統(tǒng)管理員進入系統(tǒng)之后,可以查看所有起重機分布情況及監(jiān)控設備的實時狀態(tài),為企業(yè)設備管理人員對設備維護提供了科學的數(shù)據(jù)基礎,便于綜合管理。
2)安全監(jiān)控系統(tǒng)
起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)由硬件和軟件組成,其單元構成應包括信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲單元、信息顯示單元、信息導出接口單元等,并根據(jù)遠程控制要求預留遠程傳輸單元。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)對安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造和遠程數(shù)據(jù)的傳輸、接收和顯示等遠程管理功能。
3)健康監(jiān)測系統(tǒng)
本系統(tǒng)提供對起重機的電動機、減速機、制動器及支撐機構四個關鍵部位進行監(jiān)測,各個監(jiān)測技術已經在前面章節(jié)做了詳細介紹,采集和集成技術在上一節(jié)也有了相關說明,平臺上面的健康監(jiān)測系統(tǒng)這里考慮監(jiān)測數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式。
綜合各個監(jiān)測系統(tǒng)的特點,這里主要采用矢量圖的方式進行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。矢量圖又稱電圖,是把要顯示的模擬量按照時間的順序顯示在屏幕上。矢量圖是基于X-Y模式顯示,X(水平)軸表示數(shù)據(jù)出現(xiàn)的實際順序,Y(垂直)軸表示被顯示數(shù)值,刻度將根據(jù)實測值進行自動調整,每個物理量在屏幕上形成一個點,這些點分布在屏幕上組成一幅幅變化的圖形,這些圖形就是物理量的變化軌跡。
4)狀態(tài)診斷系統(tǒng)
根據(jù)起重機電動機的結構特點,采用振動加速度傳感器,對其機座、軸承的垂直徑向、水平徑向和軸向三個方向進行振動監(jiān)測。同時針對電動機轉軸安裝相應的轉速傳感器,為振動信號的分析提供基頻參考信息。通過實時監(jiān)測采集電動機機座、軸承的振動信號以及轉軸的轉速信號,做時域、頻譜等相關分析并提取振動信號的時頻域故障特征參數(shù),能夠準確判斷電動機的振動故障發(fā)生。
減速機軸承的振動信號以及高速軸轉速中含有豐富的減速機運行狀態(tài)信息,監(jiān)測其軸承的振動加速度信號是提取減速箱內部運行狀態(tài)信息最常用而有效的方法,而其高速軸的轉速可為振動信號的分析提供基頻參考信息。采用有效的方式對軸承的振動信號以及高速軸轉速進行監(jiān)測,并對數(shù)據(jù)進行放大、濾波整形、檢波處理,最后采用包絡分析、倒譜分析,從而預報減速機早期的故障狀態(tài)。
通過分析制動器位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間變化曲線,應用特征處理方法,擬合制動器的制動曲線,進而可以判斷制動器的制動性能,為設備管理人員提供設備維修的技術支持。
5)故障預測系統(tǒng)
故障預測系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)有的機電設備故障/失效預測的方法預測是否在未來時間發(fā)生故障,本系統(tǒng)主要采用時間序列模型與灰色模型綜合以后進行故障預測。因為兩種模型在數(shù)列預測中各有所長:灰色模型適用于描述具有確定性指示函數(shù)規(guī)律的過程,而時間序列模型適用于分析平穩(wěn)的隨機性信號。采用組合模型發(fā)揮二者的優(yōu)勢,會有效提高數(shù)據(jù)的預測精度與速度。
6)預知維修系統(tǒng)
通過對在役起重機故障模式進行歸納整理,并對故障的產生原因、檢測方式進行系統(tǒng)的分析。通過綜合整理起重機的故障模式、故障原因及其故障影響,采用風險優(yōu)先數(shù)(RPN)分析方法,考慮故障模式的發(fā)生度、檢測度以及故障影響的嚴酷度,確定故障模式危害度。針對起重機重要功能產品,依據(jù)規(guī)范化的邏輯決斷方法,確定其故障的預防性維修對策,并通過現(xiàn)場的故障統(tǒng)計、專家評估以及定量化建模等手段,在保證安全性和完好性的前提下,以維修停機損失最小為目標,優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略,為起重機的維護保養(yǎng)及設備管理提供決策依據(jù)。
3.業(yè)務流程分析與數(shù)據(jù)庫設計
1)業(yè)務流程分析
總體業(yè)務流程是為達到特定的價值目標而由不同的人分別共同完成的一系列活動?;顒又g不僅有嚴格的先后順序限定,而且活動的內容、方式、責任等也都必須有明確的安排和界定,以使不同活動在不同崗位角色之間進行轉手交接成為可能。在本系統(tǒng)中,根據(jù)系統(tǒng)用戶角色活動定義畫出系統(tǒng)總體業(yè)務圖,如圖9所示。
圖9 系統(tǒng)總體業(yè)務圖
從圖9可知起重裝備安全健康管理云平臺的參與者分別是超級管理員、特檢機構管理員、特檢機構普通用戶、廠家管理員、廠家用戶一類/二類。五種參與者的具體功能如下:
a.超級管理員在本系統(tǒng)中進行廠家設備管理、特檢機構管理、用戶管理以及對主頁設備相關信息進行查看。
b.特檢機構管理員在本系統(tǒng)中負責對項目參與人和項目下的文件進行管理。
c.特檢機構普通用戶在本系統(tǒng)中負責對主頁設備相關信息進行查看。
d.廠家管理員在本系統(tǒng)中負責對主頁設備相關信息進行查看和對廠家用戶進行管理。
e.廠家用戶在本系統(tǒng)中負責對主頁設備相關信息進行查看,根據(jù)類別不同定制不同的責任范圍。
2)數(shù)據(jù)庫設計
將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結構的過程就是概念結構設計,概念結構設計階段的目標是通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象,形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。
起重裝備健康管理云平臺系統(tǒng)包含廠家信息、設備信息、鋼數(shù)據(jù)參數(shù)、傳動系統(tǒng)參數(shù)、制動系統(tǒng)參數(shù)、電控系統(tǒng)參數(shù)、儀器、傳感器、特檢機構、環(huán)境數(shù)據(jù)、安全運行數(shù)據(jù)。這些實體之間的聯(lián)系如下:
a.一個廠家對應多個設備,一個設備對應一個廠家。
b.一個設備對應多條鋼數(shù)據(jù)參數(shù),一條鋼數(shù)據(jù)參數(shù)對應一個設備。
c.一個設備對應多條制動系統(tǒng)參數(shù),一條制動系統(tǒng)參數(shù)對應一個設備。
d.一個設備對應多條傳動系統(tǒng)參數(shù),一條傳動系統(tǒng)參數(shù)對應一個設備。
e.一個設備對應多條電控系統(tǒng)參數(shù),一條電控系統(tǒng)參數(shù)對應一個設備。
f.一個設備對應一個起重機,一個起重機對應一個設備。
g.一個設備對應多個儀器,一個儀器對應一個設備。
h.一個儀器對應多個傳感器,一個傳感器對應一個儀器。
l.一個設備對應一條環(huán)境數(shù)據(jù),一條環(huán)境數(shù)據(jù)對應一個設備。
m.一個設備對應一條安全運行數(shù)據(jù),一條安全運行數(shù)據(jù)對應一個設備。
按照上述的設計劃分出來的實體有廠家實體、起重機實體、監(jiān)測系統(tǒng)實體、傳感器實體和無線傳輸模塊實體等。實體間關系的E-R圖如圖10所示。
本系統(tǒng)使用的是PostgreSQL數(shù)據(jù)庫, PostgreSQL是一種幾乎可以運行在各種平臺上的免費的開放源碼的對象關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),擁有與企業(yè)級數(shù)據(jù)庫相媲美的特性,如完善的SQL標準支持、多版本并發(fā)控制、時間點恢復、表空間機制、異步復制、嵌套事務、在線/熱備份、一個復雜的查詢優(yōu)化器、預寫日志容錯技術。它支持國際字符集、多字節(jié)字符編碼、Unicode,并且對格式化、排序、大小寫敏感提供本地化支持。PostgreSQL在管理大數(shù)據(jù)量方面有良好的可擴展性,對并發(fā)用戶管理具有自適應性?,F(xiàn)在已經出現(xiàn)具有管理超過40 000億字節(jié)數(shù)據(jù)能力的實用版本產品。
圖10系統(tǒng)實體關系圖
責任編輯:gt
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