基于四點彎曲梁試驗儀的監控與分析云平臺開發研究

周星光　費愛萍　淘澤　盧青　李思圖　張琦晗

摘 要：針對本單位實驗室的獨立伺服四點彎曲梁試驗儀進行了拓展功能程序的開發，以物聯網的思想實現獨立伺服四點彎曲梁試驗儀遠程監控和記錄試驗數據的功能。應用C#、.Net、SQL語言編制程序將獨立試驗儀與云端、手機終端連接起來，解決了大量試驗數據自動存儲問題及實現試驗過程中人員遠程監控接收數據信息的需求，為高校實驗室物聯網實現提供可行參考。

關鍵詞：四點彎曲梁試驗儀;物聯網;云平臺;遠程監控

一、引言

隨著信息化、物聯網及計算機技術的快速發展，高校實驗室的智能化和物聯化需求不斷提高。特別在有毒、噪音大、實驗時程長的實驗項目中實現云平臺數據存儲、傳輸、分析及遠程監控是十分必要的。李孟瑋[1]對物聯網在高校智慧校園建設中的應用案例進行了歸類總結;周娟[2]等人依據物聯網技術對高校實驗室設備管理系統進行了研究開發，解決了試驗設備的信息化管理;針對學校信息管理的特殊要求，夏平平[3]開發了學校私有的存儲系統——云盤系統，為實現更好的校園資源管理提供了案例;學校之外有更多的企業應用物聯網、云平臺等技術對其生產管理工作進行優化和探索：李江恒，趙燕熙[4]將物聯網、云數據技術和無線通訊技術引入到半連續剝采工藝中，實現了實時監控生產數據和遠程調試維護控制系統的運行;黎志，唐智，馮彥春[5]將物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術應用到直流電源設備監測系統中，對直流電源設備的實際運行情況進行全方位的監控，提高了電力運行可靠性，降低了運維人員的工作效率和運營成本。目前，信息化、云平臺等技術手段正逐漸應用到高校實驗教學和科研工作當中。

道橋實驗室的獨立伺服四點彎曲梁試驗儀采用電液伺服閥及計算機數字控制先進技術，能夠精確的測量和控制試驗加荷、卸荷等試驗過程是大專院校和科研單位不可缺少的試驗設備。盡管我國的試驗設備的自動化程度較高，但由于疲勞試驗的特殊性仍需要試驗人員長時間守在儀器旁查看試驗數據和檢測設備運行狀態。而物聯網和微信小程序的興起為解決試驗人員的束縛問題提供了可行方案。四點彎曲梁試驗監控與分析云平臺是Winform窗體程序、云服務器和微信小程序組成的一套可以遠程監控疲勞試驗進程系統。本系統具有操作簡單，可隨時隨地查詢試驗進程以及歷史數據，并且可以在線查詢試驗室其他儀器的使用情況，能夠極大的提高科研人員的工作效率。

二、系統基本組成

1.系統架構

本系統是基于YX-DT型獨立伺服四點彎曲梁試驗儀開發的試驗輔助程序，其中包括試驗機、上位機、數據采集上傳程序、云端數據庫、移動端數據查詢程序。

2 ?系統的軟件設計

2.1 ?系統的總體框架

整個系統分為三部分，PC端、云服務器端和移動端。其中PC端是指與上位機一同工作的，云服務器端用來儲存試驗數據，移動端為試驗人員的移動設備查詢試驗數據。

2.2 ? 系統功能說明

（1）數據讀取功能：數據讀取程序將試驗數據從上位機程序提取出，篩選出試驗人員所需的數據存入臨時內存數據表內，主要由C#編程實現。

（2）數據上傳功能：得到數據讀取功能寫入的數據表后，將數據表轉化為特定的數據結構上傳到云端，同時將試驗機狀態也上傳到云端，主要API接口技術實驗。

（3）數據存儲功能：在云服務器利用MySQL2008儲存上位機上傳的試驗數據及儀器工作狀態。

（4）數據查詢功能：微信小程序不受限于硬件環境，只要能夠安裝微信便能運行，試驗人員可以利用個人手機隨時隨地查詢歷史試驗數據及工作中試驗機產生的數據。

2.3 ?開發技術簡介

（1）PC端程序開發——C#（winform窗體程序）編程技術

（2）云端數據庫——MSSQL2008數據庫

（3）云端應用程序接口—基于C#語言的WebAPI編程技術

（4）移動端數據查詢程序——微信小程序開發技術

2.4 ?軟件工作流程

三、系統運行及數據分析

3.1 ?系統運行及實驗結果

實驗儀器連接正確后，通電，啟動上位機程序，設置試驗參數。將試件固定于四支點彎曲夾具，安裝位移傳感器，放入環境箱內特定位置。運行試驗數據讀取與上傳程序，設置軟件參數設置，主要為：設置數據上傳周期;APIURL路徑設置;設置試驗儀器ID 注：PC端程序的系統參數安裝時設置一次即可，系統參數若無變動，不需重復設置）。

當軟件提示注冊成功時即可正常使用，若提示注冊失敗檢查APIURL路徑設置是否正確及網絡通信是否正常。

當試件在環境箱內規定溫度下養生4小時以上便可以進行試驗。

數據查詢程序是試驗人員查詢試驗數據的終端程序。因為微信小程序不需要下載和安裝即可使用，根植與微信中，避免了跨平臺（Android/IOS）問題，操作簡單，無需試驗人員學習便可使用，因此可作為搭建數據查詢程序的方案。

數據查詢程序不僅能夠查詢試驗數據，同時內置了實驗室資產管理，在線設備查詢等功能，為試驗管理人員可以供試驗室管理的一種方案。

四、結束語

通過實際試驗和測試，本系統達到了預期效果，實現了YX-DT型獨立伺服四點彎曲梁試驗儀信息數據實時監控和采集傳輸的功能，并減輕了試驗人員進行瀝青混合料四點彎曲疲勞壽命試驗的工作量。本系統應用物聯網的設計思想，借助用云平臺技術，可將試驗儀器通過傳感器或者相應的程序然后由互聯網將數據傳輸到移動端，實現了人與儀器的分離。

本系統應用物聯網的思想，在實驗室試驗儀器的物聯化做出一點探索，或可為以后智能實驗室、智能校園等物聯網項目提供參考。

基金項目：遼寧科技大學省級大學生創新創業項目（201810146107）

參考文獻

[1]李孟瑋.淺談物聯網在高校智慧校園建設中的應用[J].研究探討，2019.12：180;

[2]周娟等.物聯網技術在高校試驗設備管理中的應用研究[J].技術平臺，2017（12）：1-4;

[3]夏平平.基于云平臺技術的校園云盤的設計與實現[J].現代工業經濟和信息化，2019（11）：39-40;

[4] 李江恒，趙燕熙.基于云平臺的大型露天礦半連續廢石輸送系統遠程監控應用[J].中國礦業，2020（1）：75-80;

[5]黎志，唐智，馮彥春.基于智能云平臺的直流電源設備監測系統在重慶鋼鐵的應用[J].冶金動力，2020（1）：64-67.

（作者單位：遼寧科技大學土木工程學院）