基于四点弯曲梁试验仪的监控与分析云平台开发研究

周星光　费爱萍　淘泽　卢青　李思图　张琦晗

摘 要：针对本单位实验室的独立伺服四点弯曲梁试验仪进行了拓展功能程序的开发，以物联网的思想实现独立伺服四点弯曲梁试验仪远程监控和记录试验数据的功能。应用C#、.Net、SQL语言编制程序将独立试验仪与云端、手机终端连接起来，解决了大量试验数据自动存储问题及实现试验过程中人员远程监控接收数据信息的需求，为高校实验室物联网实现提供可行参考。

关键词：四点弯曲梁试验仪;物联网;云平台;远程监控

一、引言

随着信息化、物联网及计算机技术的快速发展，高校实验室的智能化和物联化需求不断提高。特别在有毒、噪音大、实验时程长的实验项目中实现云平台数据存储、传输、分析及远程监控是十分必要的。李孟玮[1]对物联网在高校智慧校园建设中的应用案例进行了归类总结;周娟[2]等人依据物联网技术对高校实验室设备管理系统进行了研究开发，解决了试验设备的信息化管理;针对学校信息管理的特殊要求，夏平平[3]开发了学校私有的存储系统——云盘系统，为实现更好的校园资源管理提供了案例;学校之外有更多的企业应用物联网、云平台等技术对其生产管理工作进行优化和探索：李江恒，赵燕熙[4]将物联网、云数据技术和无线通讯技术引入到半连续剥采工艺中，实现了实时监控生产数据和远程调试维护控制系统的运行;黎志，唐智，冯彦春[5]将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术应用到直流电源设备监测系统中，对直流电源设备的实际运行情况进行全方位的监控，提高了电力运行可靠性，降低了运维人员的工作效率和运营成本。目前，信息化、云平台等技术手段正逐渐应用到高校实验教学和科研工作当中。

道桥实验室的独立伺服四点弯曲梁试验仪采用电液伺服阀及计算机数字控制先进技术，能够精确的测量和控制试验加荷、卸荷等试验过程是大专院校和科研单位不可缺少的试验设备。尽管我国的试验设备的自动化程度较高，但由于疲劳试验的特殊性仍需要试验人员长时间守在仪器旁查看试验数据和检测设备运行状态。而物联网和微信小程序的兴起为解决试验人员的束缚问题提供了可行方案。四点弯曲梁试验监控与分析云平台是Winform窗体程序、云服务器和微信小程序组成的一套可以远程监控疲劳试验进程系统。本系统具有操作简单，可随时随地查询试验进程以及历史数据，并且可以在线查询试验室其他仪器的使用情况，能够极大的提高科研人员的工作效率。

二、系统基本组成

1.系统架构

本系统是基于YX-DT型独立伺服四点弯曲梁试验仪开发的试验辅助程序，其中包括试验机、上位机、数据采集上传程序、云端数据库、移动端数据查询程序。

2  系统的软件设计

2.1  系统的总体框架

整个系统分为三部分，PC端、云服务器端和移动端。其中PC端是指与上位机一同工作的，云服务器端用来储存试验数据，移动端为试验人员的移动设备查询试验数据。

2.2   系统功能说明

（1）数据读取功能：数据读取程序将试验数据从上位机程序提取出，筛选出试验人员所需的数据存入临时内存数据表内，主要由C#编程实现。

（2）数据上传功能：得到数据读取功能写入的数据表后，将数据表转化为特定的数据结构上传到云端，同时将试验机状态也上传到云端，主要API接口技术实验。

（3）数据存储功能：在云服务器利用MySQL2008储存上位机上传的试验数据及仪器工作状态。

（4）数据查询功能：微信小程序不受限于硬件环境，只要能够安装微信便能运行，试验人员可以利用个人手机随时随地查询历史试验数据及工作中试验机产生的数据。

2.3  开发技术简介

（1）PC端程序开发——C#（winform窗体程序）编程技术

（2）云端数据库——MSSQL2008数据库

（3）云端应用程序接口—基于C#语言的WebAPI编程技术

（4）移动端数据查询程序——微信小程序开发技术

2.4  软件工作流程

三、系统运行及数据分析

3.1  系统运行及实验结果

实验仪器连接正确后，通电，启动上位机程序，设置试验参数。将试件固定于四支点弯曲夹具，安装位移传感器，放入环境箱内特定位置。运行试验数据读取与上传程序，设置软件参数设置，主要为：设置数据上传周期;APIURL路径设置;设置试验仪器ID 注：PC端程序的系统参数安装时设置一次即可，系统参数若无变动，不需重复设置）。

当软件提示注册成功时即可正常使用，若提示注册失败检查APIURL路径设置是否正确及网络通信是否正常。

当试件在环境箱内规定温度下养生4小时以上便可以进行试验。

数据查询程序是试验人员查询试验数据的终端程序。因为微信小程序不需要下载和安装即可使用，根植与微信中，避免了跨平台（Android/IOS）问题，操作简单，无需试验人员学习便可使用，因此可作为搭建数据查询程序的方案。

数据查询程序不仅能够查询试验数据，同時内置了实验室资产管理，在线设备查询等功能，为试验管理人员可以供试验室管理的一种方案。

四、结束语

通过实际试验和测试，本系统达到了预期效果，实现了YX-DT型独立伺服四点弯曲梁试验仪信息数据实时监控和采集传输的功能，并减轻了试验人员进行沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验的工作量。本系统应用物联网的设计思想，借助用云平台技术，可将试验仪器通过传感器或者相应的程序然后由互联网将数据传输到移动端，实现了人与仪器的分离。

本系统应用物联网的思想，在实验室试验仪器的物联化做出一点探索，或可为以后智能实验室、智能校园等物联网项目提供参考。

基金项目：辽宁科技大学省级大学生创新创业项目（201810146107）

参考文献

[1]李孟玮.浅谈物联网在高校智慧校园建设中的应用[J].研究探讨，2019.12：180;

[2]周娟等.物联网技术在高校试验设备管理中的应用研究[J].技术平台，2017（12）：1-4;

[3]夏平平.基于云平台技术的校园云盘的设计与实现[J].现代工业经济和信息化，2019（11）：39-40;

[4] 李江恒，赵燕熙.基于云平台的大型露天矿半连续废石输送系统远程监控应用[J].中国矿业，2020（1）：75-80;

[5]黎志，唐智，冯彦春.基于智能云平台的直流电源设备监测系统在重庆钢铁的应用[J].冶金动力，2020（1）：64-67.

（作者单位：辽宁科技大学土木工程学院）