基于云平台的舞台设备远程监控系统的研究与开发

发布时间：2020-07-13 23:41

【摘要】：在更注重精神文明建设的今天,舞台作为人们精神世界的寄托,越来越被人们所重视。为达到更加炫丽、生动的舞台效果,现代舞台中使用的机械设备种类越来越多,舞台系统越来越复杂,与此同时,也让舞台设备的运行维护变得越来越困难。一个舞台技术公司往往在全国各地都有较多舞台设备,如何利用现代化技术手段实现在公司内部对全国各地剧院舞台设备的远程监控、远程诊断,以便对舞台设备进行维护,是当前舞台行业面临的问题之一。此外,在舞台设备控制过程中起着关键作用的编码器,常常因为断码故障难以及时发现而酿成舞台事故。鉴于以上问题,本文以某舞台技术公司的项目为背景,对远程数据交互技术和编码器故障诊断算法展开研究,在此基础上开发了一套基于云平台的舞台设备远程监控系统,并加入对编码器故障在线诊断的功能,主要工作如下:首先,对某剧院的舞台机械设备配置和本地舞台控制系统及其功能和性能要求进行阐述和分析,在此基础上,对远程监控系统软件的功能和性能需求进行分析,明确软件系统将要实现的功能和系统应具备的性能指标。并对比了C/S和B/S模式的系统架构,结合系统实际需求,选择优势明显的B/S模式的架构。其次,对远程数据交互技术和编码器故障诊断算法进行研究。本地PLC与本地上位机采用过程映象方法实现数据交互,并在此基础上实现本地PLC与远程客户端的数据交互。本地PLC与远程客户端的数据交互以云平台为桥梁,通过本地计算机中的应用程序实现本地PLC与云平台之间的数据交互,云平台与远程客户端则是通过调用Web Service接口实现。编码器故障诊断算法选择处理过程相对简单且实用的自适应多尺度形态学分析算法,并基于Matlab进行研究,根据仿真分析结果,该算法对不同类型的编码器故障具有较强的适应性和有效性。接着,为了提高系统的稳定性、实时性、安全性,选择基于阿里云平台对系统进行开发。在云服务器中安装并开发SQL Server数据库,并以此为基础,利用C#编程语言和ASP.NET技术,依托Visual Studio集成开发环境进行系统的软件开发,其中系统的软件包括Web Service服务端、系统登录模块、设备在线监控模块、数据管理模块、设备数据分析模块等,并将自适应多尺度形态学分析算法应用到编码器故障诊断模块中,从而实现编码器故障远程诊断功能,紧接着将开发好的系统在云服务器中发布。最后,对系统的功能和性能进行测试,结果表明,系统各模块的功能已实现,且系统性能良好,满足系统要求。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP277;TP393.09
【图文】：

舞台机械,舞台表演,话剧,戏曲

远程监控系统，就必须充分考虑舞台机械构成、运行机制、配合模，并在此基础上整体分析舞台设备远程监控系统的功能及性能需求择合适的架构，为后文开发舞台设备远程监控系统做好铺垫。舞台机械设备组成及其控制系统舞台机械的组成及概况台机械作为承载和配合演员演出的重要道具，具有推动故事发展、、塑造人物性格等多种艺术功能，是艺术与科学完美结合的产物。机械由台上、台下两个部分组成，台上机械主要以卷扬类为主，包台口、灯光吊笼以及各种类型舞台吊杆等设备。台下机械以升降、为主，主要包括升降台、车台、转台、乐池等设备。其中，台上吊下升降台类设备和车台类设备是舞台表演空间的主要设备[38]。为本课题研究对象之一的某剧院是典型的品字形结构舞台，由主舞成。该剧场的部分舞台机械实物如图 2.1 所示。

舞台,硬件组成,控制系统,全自动控制

台设备控制系统的控制方式可分为计算机全自动和手动半自动两种全自动控制方式可以控制舞台机械设备按照预先设定的程序自动种相关动作，它是舞台机械设备主要的控制方式。因为此方式动作显示直观、完整，而且数据存储量大，操作简单方便，自动化程度舞台基本都采用全自动控制方式。而手动半自动控制方式，顾名思手动操作来控制舞台机械设备动作的方式，同时也是作为全自动控方式。剧院的控制系统则采用计算机全自动控制方式和手动半自动控制方。计算机全自动控制操作方式由主操作台中的上位机完成，使舞台剧院舞台操作人员预先设定的动作运行。作为全自动控制方式备用自动控制方式，依靠移动操作器来完成，移动式操作盘通过以太网连接，可以使现场操作员在视野相对开阔的地方对舞台设备进行操舞台设备控制。移动式操作盘的人机交互界面与主操作台相同，可控制，管理员可通过设定密码对其操作范围进行限制。该剧院的舞下图 2.2 所示。

设备组态,变频器,吊杆

图 2.4 PLC 与变频器设备组态图以舞台设备中的吊杆为例，进行说明现场舞台设备是如何通过 PLC 来进行控制和监测的，在 PLC 的 DB 块中对吊杆的状态信息进行定义和分配，包括运行模式、位置、速度等，吊杆变量的具体定义和分配如表 2.2 所示。表 2.2 吊杆变量数据块定义和分配表吊杆变量偏移名称数据类型说明0x00 Mode int 运行模式: 2:位置模式,3 速度模式0x02 ActualPosition int 当前位置: 范围[-30000,30000],单位 mm0x04 TargetPosition int 目标位置: 范围[-30000,30000], 单位 mm0x06 ActualSpeed int 当前速度:[0..1500], 单位 rpm0x08 TargetSpeed int 目标速度:[0..1500], 单位 rpm0x0A ActualLoad int 当前负载:[0..230] 单位 0.1A0x0C IoValueL word 设备 Io 数据低位位 0:上限位, 0 正常,1 断开

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