云技术在液压缸试验台测控系统中的应用

2019-11-05蔡晓燕胡娜

现代计算机 2019年27期

蔡晓燕，胡娜

（武汉科技大学城市学院机电学部，武汉430083）

0 引言

液压缸试验台作为液压缸性能指标检测的主要设备，对液压缸的质量控制起到非常重要的作用，乃至在整个液压行业有着举足轻重的地位。随着我国制造业的发展，液压缸试验台也取得了长足的进展，计算机已经被大量应用到了试验台的测控系统中，试验台的自动化程度也不断提高，并且呈现出智能化、信息化、网络化的发展趋势。但是由于我国起步相对较晚，相比于国外的先进水平还有一定的差距，大多数液压缸试验并不能真正意义上的可靠、自动完成，在数据的处理和分析方面也有所欠缺，而这也正是我们需要不断改进和完善的关键点。

伴随着计算机技术、网络通信技术的不断发展，信息化时代已经悄然来临，信息化的大环境正潜移默化地改变着人们的生活方式、工作方式，甚至生产方式。为了完善当前液压缸试验台的数据处理和分析能力，适应信息化社会的大环境，在测控系统中引入信息化技术不愧为一种好的解决办法，也一定是大势所趋。

1 云计算技术

云计算技术是在计算机互联网技术的基础上衍生发展起来的一个新概念，它对计算机运算和存储都具有划时代的意义，也是我国进入信息化时代的重要标志。云计算是一种基于网络的新的运算方式，它通过虚拟化、分布式处理、在线软件等技术将数据中心的计算、存储、网络等IT 基础设施，配合相应的开发平台、软件等服务抽象出可运营、可管理的IT 资源，利用互联网动态提供给个人或者企业用户，用户可以根据实际使用的数量进行付费。

1.1 云技术的分类

云技术的最终是要为用户服务，提供数据信息共享的，根据用户的需求不同通常可以把云分为公有云和私有云，它们的主要区别在于是否能够通过网络进行数据的共享。对于大型的、有实力的企业，可以建立企业内部的数据中心，数据中心的内容仅供企业内部使用，即建立的是私有云。与此相对的，如果用户只是“租用”公共的数据中心来满足自身的需求，这种数据中心即为公有云。对于提供云服务的公司通常既有公有云，也有私有云，能够提供混合模式的云服务。

1.2 云技术的特点及优势

云计算是基于互联网，通过虚拟化等技术手段实现计算机软、硬件资源和信息的整合、共享，从而满足用户需求的新型计算方式。它在一组集群服务器上虚拟出多个近似独立的服务器，硬件上采用了冗余技术，一定程度上能够提高数据存储的可靠性；另外，在每个服务器上都建立有云服务器镜像，当服务器故障或误操作时，丢失的数据信息还可以根据镜像还原，保证了数据不会丢失。在软件上可以实时按需更改云服务器配置，充分利用云服务器资源，保证了灵活性和可扩展性外，还能按需提供服务，满足不同用户的不同需求；云端服务器能够将原本分散的计算机和数据资源通过网络统一整合、集中管理，可以在短时间内实现对海量数据的并行处理，既能够保证资源的利用率，又能提升计算机的计算效率。相比于传统的服务器，云服务器不仅处理数据能力更强，而且可靠性、安全性、经济性和灵活性都大大提高，是信息化时代下数据处理与分析的一种重要的解决方案。

1.3 云技术的应用

目前国内提供云平台服务的已经有应用比较成熟的，例如阿里云、百度云、腾讯云、新浪云等。云计算技术的使用，丰富了人们的信息化生活，满足了个人和企业的个性化需求，提供了更加便捷、多样的服务式体验。虽然这项新技术的使用也会带来一些问题，例如网络信息的安全问题，相应计算机专业人才的培养问题等，相信在云技术的不断发展和实践中，这些问题都可以得迎刃而解。计算机云技术的应用规模正呈不断扩大的趋势发展，涉及到的领域也在逐渐增加，这些都为社会各领域的生产方式变革和技术创新创造了良好的环境与条件。

2 液压缸试验台数据处理的方法

在试验台的日常工作中，会产生大量的试验数据信息，这些数据都是液压缸试验台性能指标的重要参数，需要长期保存，实时显示，并做一些实时的处理分析。传统的试验台测试中，很多数据都需要手动填至相应的表格进行存储，这种方式不仅效率低，而且人为因素大，容易出现差错。目前，虽然多数利用计算机辅助控制的试验台都是引入了数据的自动保存功能，但是数据基本上是通过文本文件或者数据库文件直接保存在现场的计算机硬盘上，这种处理方式不仅对电脑的配置要求较高，而且存在安全隐患，一旦电脑硬盘出现故障，所有的试验数据都可能有丢失的危险。

利用云计算技术将大量的试验数据信息上传至云端，通过云端平台的统一的管理和运行，可以很好地解决数据丢失的问题，而且高效、经济、灵活，虽然使用云平台会增加一定的费用，但是对企业来说，不需要配置高额的服务器，系统运行效率高，也可以降低后期的维护费用，是一种比较理想的方案。

3 液压缸试验台测控系统中云技术应用

笔者以之前设计的液压缸试验台为基础，对其数据处理与分析系统作信息化改进设计。原试验台采用PLC 作为控制器控制执行对象，与上位机之间通过串口互联，数据采集卡选用研华的PCI-8333，上位机监控平台为VB 开发的人机界面，试验数据自动保存在上位机上建立的MySQL 数据库中，传感器的输出有数字式动态显示、曲线显示等形式，也有经过分析后的设备状态或报警信息的提示。采用云技术改进后的试验台上位机监控平台原理图如图1 所示，考虑到现场的试验台的新增，这里给每个试验台编号处理，每个试验台的上位机新增了数据传送功能，需要将试验数据发送至本地统一的客户端。

图1 上位机监控平台示意图

3.1 本地客户端与上位机之间的通信

本地客户端的作用主要是集中处理和分析现场的所有试验台测试数据，并在汇总后统一发送至云端服务器。虽然每台上位机的测试数据可以用U 盘进行拷贝后汇总，但是这种方式不仅信息化程度低，还有可能让上位机通过U 盘感染病毒，影响整个试验台的正常运行。为了解决这个问题，可以利用无线通信进行数据的传输。

由于本地客户端一般离现场的距离较近，可以采用适用于短距离的无线通信方式，例如常用的蓝牙、Wi-Fi、IrDA、ZigBee 等。综合这几种传输技术的特点，可以选择应用成熟、传输稳定可靠、成本低，且能够实现一对多通信的蓝牙技术，硬件上只需要在每台上位机和客服端电脑上安装蓝牙通信模块即可实现。测控系统的数据传送原理图如图2 所示。

图2 测控系统的数据传送原理图

3.2 本地客户端与云服务器之间的通信

本地客户端通过路由设备与Internet 互联后，就可以实现本地数据的上传，进行试验数据的备份和处理分析。通常情况下由于试验现场环境的复杂性，通过有线连接互联网多有不便，可以考虑使用无线接入。随着我国5G 商用牌照的发放，标志着我国已经正式进入5G 时代。5G 通信利用高频无线电波“毫米波”进行信号的传输，具有高速率、大容量、低时延的特性，虽然目前还在试用阶段，大多数用户还是手机，但是后续与生活、生产相融合已经在排兵布阵当中。将5G 通信技术和工业大数据传送相融合，为工业数据信息化提供了一种灵活、可靠的解决方案。本地客户端与云服务器之间的通信可以选用5G 通信的方式进行，示意图如图2 所示。

在联网的情况下，外地客户端利用客户端软件，根据服务器的IP 地址和端口号以及数据库的用户名及密码，就可以远程访问云端数据库，对试验台的测试数据进行分析。