[發(fā)明專利]一種遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102722108A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 黃文斌;滕詣迪;戚湧;孫瑜;方賡;朱長林
• 申請（專利權）人: 南京理工大學常熟研究院有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于自動控制和電子技術領域，更具體地涉及一種遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)。

背景技術

遠程實驗室是隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展而產生的，它是網(wǎng)絡技術與自動化技術結合的產物。目前，對于遠程實驗室技術的研究正處于積極的探索中，國內外都展開了積極的研究。

國外一些大學已經組建遠程實驗室，例如，美國的田納西州大學為控制系的學生建立的在線實驗室可以提供包括脈沖輸入響應、按比例反饋系統(tǒng)等15個控制系統(tǒng)；德國哈恩大學基于Java構建的遠程實驗室同樣也是用于“控制理論”教學的，世界各地的學生可以通過網(wǎng)絡為該實驗室的控制器選擇控制算法和改變控制參數(shù)；還有其它類型的遠程實驗室，比如研究晶體管特性的微電子實驗，電子顯微鏡的遠程實驗室，遠程示波器和壓力容器實驗室等。

在國內，各高校也開始了遠程實驗室的研究。浙江海洋學院、浙江大學、上海交通大學電子信息學院等都研制出了基于C/S構架的遠程實驗室。

浙江海洋學院設計的網(wǎng)絡實驗室系統(tǒng)，網(wǎng)絡實驗室作為網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡組網(wǎng)以及校企合作的實驗平臺，在做實驗、課題研究的同時，也可充分利用其自身優(yōu)勢，提供社會服務，為校內乃至校外的各種網(wǎng)絡愛好者提供更多的學習機會和實踐展示的機會。

浙江大學電氣工程學院設計的遠程實驗室系統(tǒng)，將一系列真實實驗設備連入互聯(lián)網(wǎng)而組成遠程實驗室，達到了遠程實驗和實驗設備共享的目的。遠程實驗室系統(tǒng)由服務器、控制器、實驗設備、客戶端和網(wǎng)絡5個部分組成，客戶端和服務器間采用C/S模式，服務器和客戶端軟件采用Java語言實現(xiàn)的?？蛻舳送ㄟ^網(wǎng)絡訪問系統(tǒng)的主服務器，主服務器處理所有的請求，并根據(jù)用戶的請求向控制器發(fā)送命令,并存貯所有和實驗以及用戶相關的數(shù)據(jù)。

上海交通大學電子信息學院研制了一套機器人遠程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于C/S模型的遠程控制，實現(xiàn)了對機器人的運動以及產品加工過程的控制?？蛻舳撕头掌饕宰远xRPC（遠程過程調用）作為通訊協(xié)議基礎?？蛻舳税l(fā)出請求調用RPC存根函數(shù)，通過存根函數(shù)將請求轉換，并且為調用請求和變元進行網(wǎng)絡傳輸，服務器接收到數(shù)據(jù)后再調用RPC存根函數(shù)轉換控制命令，進而實現(xiàn)對設備的遠程控制。

以上遠程實驗室都在某個課題滿足了用戶的要求，但是無法滿足綜合性的實驗需求。

發(fā)明內容

發(fā)明的目的是為了避免不同的仿真實驗需采用不同的實驗室仿真系統(tǒng)，并且受地點時間的限制，使用起來不方便而提出了一種遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)，為教師與學生之間提供一個學習和交流的平臺，可以綜合地通過網(wǎng)絡遠程管理實驗室、遠程控制實驗過程。

本發(fā)明所采用的技術方案為：

遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)總體設計包括硬件結構設計和軟件結構設計，遠程實驗室系統(tǒng)的硬件結構分為兩層：遠程網(wǎng)絡、實驗室網(wǎng)絡。

遠程網(wǎng)絡由接入Internet的遠程客戶端以及相應的網(wǎng)絡器件組成，實驗室網(wǎng)絡分為服務器層、控制層、監(jiān)控層和設備層。

在軟件結構設計中，包括視頻監(jiān)控設計、網(wǎng)站設計和數(shù)據(jù)庫設計、仿真控制系統(tǒng)設計。

服務器層主要由Web服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、Web?Navigator服務器、視頻監(jiān)控服務器組成。

Web?Navigator服務器，是WinCC實現(xiàn)Web功能的組件；視頻監(jiān)控服務器提供現(xiàn)場實驗設備的實時視頻監(jiān)控圖像；數(shù)據(jù)庫服務器存放實驗設備運行的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；Web服務器采用Tomcat軟件來搭建Web服務器，在Web服務器中運行遠程實驗室網(wǎng)站。

遠程實驗服務器是整個遠程實驗系統(tǒng)中重要的組成部分，主要作為WinCC?Web?Navigator發(fā)布遠程實驗的平臺，接受遠程客戶的命令和參數(shù)，并為用戶提供過程監(jiān)控畫面，并把必要的數(shù)據(jù)歸檔存入數(shù)據(jù)庫，生成過程數(shù)據(jù)趨勢圖。

遠程網(wǎng)絡模塊劃分為新聞發(fā)布模塊、注冊登錄模塊、用戶管理模塊、資料上傳與下載模塊、網(wǎng)上答疑模塊、實驗查詢模塊、預定實驗模塊、遠程實驗模塊。

本發(fā)明產生的有益效果為：遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)將實驗室通過網(wǎng)絡與操作界面連接，以實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)采集、分析以及遠程監(jiān)控的一個系統(tǒng)。它是一個無墻實驗室，通過計算機網(wǎng)絡遠程控制與交互系統(tǒng)，研究人員或學生將不受時空限制，使其能夠利用遠程網(wǎng)絡，進行實驗的預習，了解相關的實驗和儀器資料，隨時隨地與同行協(xié)作、共享或獨占儀器設備、共享數(shù)據(jù)和計算機資源、并利用計算機模擬仿真軟件對實驗進行模擬仿真，還可以通過遠程網(wǎng)絡得到教師的遠程指導。

附圖說明

圖1為遠程實驗室總體設計流程圖。

圖2為遠程實驗室仿真控制系統(tǒng)軟件結構圖。