基于B/S三层架构的实验室器材智能管理系统设计①
2020-10-26杨磊
杨 磊
(安徽财经大学，安徽 蚌埠 233000)
0 引 言
随着智能实验室的广泛应用，实验室器材的越来越多，需要建立实验室器材的智能管理系统，根据实验室器材的信息分布进行优化管理，提高实验室器材智能管理能力，相应的实验室器材智能管理系统设计方法研究受到人们的极大重视。对实验室器材智能管理是建立在实验室器材的信息挖掘和特征分析基础上，采用人工智能模型进行实验室器材智能管理系统构架，采用数据库模型进行实验室器材智能管理的优化设计[1]，根据采集的实验室器材管理数据进行集成信息处理，采用大数据信息处理和专家系统诊断方法，实现实验室器材管理。本文提出基于B/S三层架构的实验室器材智能管理系统设计方法。系统总体设计包括用户管理模块、实验室器材智能管理资源管理模块、实验室器材的网络学习模块、上位机控制模块以及人机交互模块等，首先进行系统的总体构架分析，然后进行实验室器材智能管理系统的功能模块分析，在B/S三层架构体系下实现实验室器材智能管理系统的软件开发设计，最后进行仿真测试分析，得出有效性结论。
1 系统总体设计构建
1.1 实验室器材管理的原理和总体结构分析
采用嵌入式ARM寻址技术进行实验室器材管理系统设计，结合大数据信息分析和的总线调度方法，进行实验室器材管理系统的控制模块设计和嵌入式软件设计，采用B/S模式及SOA架构技术进行实验室器材管理的总体架构设计[2]，采用SIP用户服务器(User Server，US)进行实验室器材管理系统的网络构架体系设计，结合RFID标签识别技术，进行实验室器材管理系统的三层构架体系如图1所示。
图1 区域实验室器材
系统的底层模块包括控制指令传输模块、人机交互模块和总线模块等构成，设定实验室器材管理系统的输出总线协议，结合交叉编译控制技术，进行实验室器材管理系统的编译控制和人工智能设计，构建实验室器材管理系统的总体结构模型，系统总体设计包括用户管理模块、实验室器材智能管理资源管理模块、实验室器材的网络学习模块、上位机控制模块以及人机交互模块等[3]，采用上位机通信方法进行实验室器材管理过程中的网络设计。
图2 系统的总体结构构架
根据图2的总体构架，考虑到实验室器材管理系统的工作特性，采用数据库调度的方法，进行实验室器材管理系统的输出转换控制设计，用ITU-656 PPI模式识别方法进行实验室器材管理系统的总线开发设计[4]。
1.2 系统的功能模块构成
实验室器材管理系统控制系统的核心处理芯片采用PLC设计，构建实验室器材管理系统控制系统的AD信息采样模块, 在B/S架构模式下进行实验室器材的整合控制，采用DS18B20作为实验室器材管理系统的外围器，采用32位嵌入式设计方法进行实验室器材管理系统的输出总线控制，采用嵌入式Linux系统构建实验室器材智能管理系统的核心控制模块，实现控制程序的加载[5]，采用B/S模式及SOA架构进行实验室器材智能管理系统的底层控制，在嵌入式Linux内核下进行实验室器材智能管理系统的交叉编译，采用C模式进行实验室器材管理的驱动程序编写[6]，交叉编译程序定义如下：
static struct LABORATORY EQUIPMENT INTELLIGENT MANAGEMENT SYSTEM = {
.minor = MISC_ ABORATORY EQUIPMENT
.name = DEVICE_ ADOPTING THE B/ S FRAMEWORK
.fops = & EDGE SYSTEM COMPRISES //数据加载和程序加载
在B/S模式及SOA架构体系下采用VXI总线技术进行实验室器材管理资源调度，建立MYSQL数据库进行实验室器材管理的信息存储和输出转换控制，构建HP E1485A/B多模信息控制模块，进行实验室器材管理的程序加载，执行“Make menuconfig ”，根据上述分析，得到系统的功能模块构成如图3所示。
图3 系统的功能模块构成
2 系统模块化设计与实现
基于Co-training训练模式，进行实验室器材智能管理系统构建，采用的交叉编译方法构建实验室器材管理网络结构模型，对实验室器材管理资源进行融合处理，在应用层中进行实验室器材智能管理的人机交互，实现实验室器材管理的资源检索和访问控制，通过专用芯片可以实现实验室器材智能管理的完整性控制[7]，采用PCI主控模块进行实验室器材智能管理的输出转换设计，在实验室器材智能管理系统的大数据信息处理过程中，通过调用设备驱动程序进行实验室器材智能管理的大数据信息处理。采用逻辑ADSP-BF537作为核心处理器，进行实验室器材智能管理系统的指令读写和编译操作。在ARM嵌入式微处理器环境下进行实验室器材智能管理系统的硬件模块化设计，系统的结构模块如图4所示。
图4 系统的结构模块构成
设计的实验室器材智能管理系统支持8个全双工的I2S通道，满足多线程的实验室器材智能管理控制指令加载功能，采用模糊总线PIC调度方法，进行实验室器材智能管理的输出控制和寻优，在逻辑单元设计中[8]，有2个32KBSRAM的Bank，实现实验室器材智能管理系统的高速信息加载，采用8个32位定时器/计数器进行实验室器材智能管理系统的时间控制，系统的控制器设计如图5所示。
图5 系统的控制器设计
采用ISA/EISA/Micro Channel扩充总线进行实验室器材智能管理的指令加载，采用ADSP-BF537BBC-5A实现实验室器材智能管理系统集成总线设计，采用如下4线进行接口设计实验室器材智能管理系统的总线接口设计：TMS、 TCK、TDI、TDO。通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器，PPI采用1个专用时钟引脚实现AD/DA转换，采用ITU-656 PPI模式和通用PPI模式作为实验室器材智能管理系统的自启动模式[9]，实现实验室器材智能管理的多样化程序调度，得到系统接口设计如图6所示。
图6 系统的接口设计
采用16位的196.608KSa/Sec/Chan数字化仪HP E1433A进行实验室器材管理系统的模块化设计，在Micro Channel扩充总线中进行实验室器材管理系统智能控制的指令加载，用AD/DA转换器进行实验室器材管理系统的自动化控制，在MCU控制单元进行实验室器材管理系统APP控制，综上分析，实现实验室器材管理系统的总线集成控制[10]。
3 仿真测试分析
为了测试本方法在实现实验室器材的智能管理中的应用性能，进行实验测试分析，采用有4个传感器节点进行实验室器材管理系统的信息采样，系统的工作频率设定为50KHz，采用4线SPI方式进行实验室器材采样和信息融合，得到实验室器材管理系统的指令写入程序如图7所示。
图7 实验室器材管理系统的指令写入程序
根据实验室器材管理系统的指令写入，进行程序编译，实现实验室器材的智能管理，输出的系统管理界面如图8所示。
图8 系统管理输出
分析图8得知，本方法进行实验室器材智能管理的人机交互性较好。
4 结 语
提出一种基于BS三层架构的实验室器材智能管理系统设计方法。系统总体设计包括用户管理模块、实验室器材智能管理资源管理模块、实验室器材的网络学习模块、上位机控制模块以及人机交互模块等，采用上位机通信方法进行实验室器材管理过程中的网络设计，构建实验室器材管理的网络组网模型，采用B/S构架体系进行实验室器材管理过程中的底层软件开发，采用三层构架体系进行实验室器材智能管理系统的总线设计，系统的传输总线协议采用UDP协议进行网络开发，在B/S三层架构体系中实现实验室器材智能管理系统的软件开发设计。测试结果表明，设计的实验室器材智能管理系统稳定性较好，人机交互能力较强。
