面向新工科教育的工业互联网在线实验平台设计与实现

发布时间：2020-07-17 23:10

【摘要】：随着工业互联网的迅猛发展,相关专业人才需求日渐旺盛,高等院校相关专业教育随之迅速发展。教育部也适时推出了新工科教育建设。工业互联网是一个需要融合机械制造、工业工程、计算机与电子通信等交叉学科知识的新工科领域。工业互联网人才的培养强调面向实际问题,培养工程思维和动手实践能力。融合交叉学科知识的新技术学习将改变现有的传统教学模式,需要高校学生通过一种实践引导的自学模式开展项目式实训,因此需要在线实验平台和工具的支撑。市场上面向工业互联网应用场景的相关教学实验工具还比较匮乏。因此,本论文提出面向新工科教育的工业互联网在线实验平台的解决方案,为工业互联网专业学生提供一站式的教学、实验服务平台。本论文基于软件工程思想和方法,对面向新工科教育的工业互联网在线实验平台进行了需求分析与系统设计、系统实现与测试。系统设计上,通过分析工业互联网专业特点和新工科教育对人才的要求,明确系统的功能需求,设计了PHM实验模块,计算机教程和练习模块,学习社区模块三大功能模块。首先,PHM(Prognostic and Health Management),即故障预测和健康管理,是综合利用现代信息技术而提出的一种管理设备健康状态的解决方案,广泛应用于工业互联网各个领域。PHM实验模块,封装了 PHM技术常用算法,并将PHM实际案例整理成实验,用户在实验过程中学习相关技术。其次,计算机教程和练习模块包含一系列的计算机各领域教程和相应的练习工具。最后,学习社区模块,支持用户在不同的板块发帖和评论。系统实现上,后台实现采用Spring+SpringMVC+Mybtis框架,将表示层,业务逻辑层和数据访问层分离,加强了系统的可维护性。系统采用MySQL关系型数据库存储数据,采用Nginx进行负载均衡,提高系统并发效率;使用Redis缓存数据和解决session一致性问题;使用weka和scikit-learn作为算法引擎。本论文对系统进行了功能测试和性能测试。功能测试结果证明平台各模块可以稳定运行,达到预期效果;性能测试结果表明,平台可用性基本满足需求。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.09
【图文】：

模块图,框架,模块组成,架构

Ｂｅａｎ邋ｃｏｎｔａｍｅｒ逡逑图２－１邋Ｓｐｒｉｎｇ框架模块图逡逑Ｓｐｒｉｎｇ框架是一个分层架构，由７个定义良好的模块组成，如图２－１所示。逡逑Ｓｐｒｉｎｇ模块构建在核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理ｂｅａｎ的方逡逑式。组成Ｓｐｒｉｎｇ框架的每个模块都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联逡逑合实现。每个模块的功能如下：逡逑（１）

框架图,运行原理,框架,模块

Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ邋ｕｔｉｌｅｓ逡逑Ｂｅａｎ邋ｃｏｎｔａｍｅｒ逡逑图２－１邋Ｓｐｒｉｎｇ框架模块图逡逑Ｓｐｒｉｎｇ框架是一个分层架构，由７个定义良好的模块组成，如图２－１所示。逡逑Ｓｐｒｉｎｇ模块构建在核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理ｂｅａｎ的方逡逑式。组成Ｓｐｒｉｎｇ框架的每个模块都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联逡逑合实现。每个模块的功能如下：逡逑（１）

用例图,用例图,模块

实洰习者逦健少一＾娜博逡逑图３－１邋ＰＨＭ实验模块用例图逡逑２、计算机教程和练习模块需求分析逡逑工业互联网飞速发展的背景下，学生不单单要学习工业互联网ＰＨＭ相关领逡逑域知识，也要对计算机各学科的技术有相应的了解，培养学生跨专业解决负责复逡逑杂问题的能力，适应新工科背景下对工科人才的要求。传统的计算机专业的教材逡逑更专注于底层原理的教学，缺乏对上层高级编程语言，框架和软件的讲解，造成逡逑很多计算机专业的学生懂得计算机原理但是不会编程的窘境。本平台的计算机教逡逑程和练习模块主要针对上层应用开发，整理了一系列编程语言，协议和软件教程，逡逑并提供了相应的练习测试工具。用户可以边学边练，也减少了用户编程环境的安逡逑装成本。计算机教程和练习模块用例图如下图３－２所示。逡逑0逡逑图３－２计算机教程与练习模块用例图逡逑３、学习社区模块需求分析逡逑对于教育平台来说，激发学生之间的交流沟通十分重要。因此平台提供一个逡逑供用户提问和答疑的社区环境。社区按照讨论内容划分为不同的模块

【参考文献】