基于Web组态的实验室安全实时监测系统设计与实现
发布时间：2021-03-30 08:14
随着物联网技术的蓬勃发展,物联网在智能家居、环境监测等诸多领域得到了广泛推广与应用。LoRa技术作为国内外热度极高的物联网通信技术之一,在环境监测领域得到广泛重视。实验室安全监测属于室内环境监测的一类,监测系统需将终端采集的烟雾异常、水浸异常等预示险情的参数及时告警到管理人员,避免灾情进一步扩大。但因受限于现有应用方案（低功耗要求）和开源代码,在实现基于LoRa技术的监测系统时,现有方案的告警实时性较差。设计并实现具有较高实时通信性能的监测系统是目前需要解决的问题之一。物联网应用领域的快速扩张引发应用系统软件需求的激增。传统的软件开发形式是“一个应用,一次开发”。组态软件可以有效地解决这种低效率的开发形式,但其存在价格昂贵、安装条件苛刻以及操作复杂等诸多弊端。结合目前蓬勃发展的Web技术,以组态形式开发基于浏览器端使用的监测系统,可以提高系统的普适性与灵活性,实现用户对监测区域的便捷化管理。针对上述需求,本文设计并实现了一种基于Web组态的实验室安全实时监测系统。完成的主要工作内容如下:（1）研究基于LoRa技术的监测系统解决方案,重点分析其通信架构在延时性上的弊端,提出了采用MQTT...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１组态软件Ｗｅｂ发布系统架构图??于些组上
的一一对应关系，也可是一对多，即存在多个订阅者同时订阅某一主题对象。发布??者在自身状态变化时，会通过代理服务器将变化消息通知到所有订阅者。其具体表??示如图２．１所示。??＂Ｎ＼??：（调Ｓ？心）??图２．１订阅发布模式模型??ＭＱＴＴ协议是基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的，提供可靠、有序与双向的数据传输机制［５（）］。??它作为一种轻量级通信技术，主要应用于物联网领域。ＭＱＴＴ信息的消息体由固定??报头、可变报头和有效载荷三个主要部分构成，具体格式如表２．１所示。??表２．１固定报头格式??ｂｉｔ?７?６?５?４?３?２?１?０??ｂｙｔｅｌ?ＭＱＴＴ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｐａｃｋｅｔ?Ｔｙｐｅ?ＤＵＰ?Ｆｌａｇ?ＱＯＳ?ｌｅｖｅｌ?Ｒｅｔａｉｎ?Ｆｌａｇ??ｂｙｔｅ２?Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?Ｌｅｎｇｔｈ??其中，第一个Ｂｙｔｅ的４？７ｂｉｔ用于设置消息类型，共有１４种类型可供选择；ＱｏＳ??ｌｅｖｅｌ用于服务质量等级的设定，它提供三种等级设定：（１）Ｑ〇ＳＯ，代表“至多一次”，??表示消息的只传输一次，存在消息丢失或者重复的可能；（２）?ＱｏＳｌ，代表“至少一??次”，该设置下，消息将确定被送达，但存在消息重复接收的可能；（３）?ＱｏＳ２，代??１１??
２．３．２?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ?通信协议??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ协议在单个ＴＣＰ连接上实现全双工通信，其工作机制基于订阅－发??布模式［５１］。如图２．２所示，ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信在连接建立之初利用ＨＴＴＰ协议完成ＴＣＰ??连接握手阶段。使用ＨＴＴＰ连接中携带的Ｕｐｇｒａｄｅ字段，与服务端协商升级协议为??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ，双方随即建立连接。ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信在握手过程中，服务器与浏览器间??传输的数据包请求头仅２个字节，大大减少了网络资源带宽占用量。??ＧＥＴ?／ＨＴＴＰ／１．１?ｒｅｑｕｅｓｔ?＾??Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ｕｐｇｒａｄｅ?７??Ｕｐｇｒａｄｅ?ｒｗｅｂｓｏｃｋｅｔ??客?月Ｓ??户?＾?／ＨＴＴＰ／１．１?Ｓｗｉｔｈｃｉｎｇ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ?务??、山?＾?Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ｕｐｇｒａｄｅ?、山??兩?Ｕｐｇｒａｄｅ：ｗｅｂｓｏｃｋｅｔ?■??＜?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ?＞??图２．２?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信流程图??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信过程中，数据以数据帧的形式进行传输。帧格式如下图２．３所??示。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]多元共治视角下的高校实验室安全管理路径探索[J]. 张奇峰. 实验技术与管理. 2019(03)
[2]基于“智慧校园”的高校实验室安全管理平台建设[J]. 王虹,王军. 实验技术与管理. 2019(02)
[3]高校实验室危险化学品安全管理实践[J]. 孟令军,李臣亮,姜丹,刘艳. 实验技术与管理. 2019(02)
[4]智能监测技术在高校实验室安全管理中应用[J]. 孙淑强,张乐,周磊,樊冰,林海旦. 实验室研究与探索. 2019(01)
[5]基于物联网和组态软件的医院环境监测系统[J]. 史照选,郭本振,高梦华. 工业控制计算机. 2018(12)
[6]实时Web技术在辐射监测系统中的应用[J]. 吴丽梅,韩利峰,黄文博,李嘉曾,李丹清,张立园,陈永忠. 计算机应用. 2018(S2)
[7]基于组态王的燃煤电厂超低排放颗粒物浓度监测系统[J]. 惠立锋. 工业仪表与自动化装置. 2018(06)
[8]物联网架构研究综述[J]. 李冬月,杨刚,千博. 计算机科学. 2018(S2)
[9]独立学院化学实验室安全管理初探[J]. 卢佳,陈步云. 实验室研究与探索. 2018(11)
[10]组态软件技术现状与发展[J]. 宁毅,陈显军,陈金龙. 电脑知识与技术. 2018(08)
硕士论文
[1]基于WebSocket与SVG的在线组态监控系统开发[D]. 樊天威.南京大学 2018
[2]基于WebSocket的水泥厂动设备的全平台状态监测系统的研究[D]. 万可达.浙江大学 2018
[3]基于Ajax和SVG的监控系统人机界面设计与实现[D]. 张文硕.华北电力大学 2018
[4]基于Vue.js的WebGIS开发研究[D]. 黄佛辉.重庆交通大学 2017
[5]电能质量监测组态软件设计与开发[D]. 杨敬敏.郑州大学 2017
[6]基于NodeJS的自适应浏览器高性能Web应用平台研究[D]. 张静.杭州电子科技大学 2017
[7]Web前端工程组件化的分析与改进[D]. 戴翔宇.吉林大学 2016
[8]基于Web的测控系统图形组态软件研究[D]. 侯凡博.东北大学 2015
[9]基于B/S架构的物联网应用组态平台研发[D]. 董纪国.南京大学 2015
[10]工控组态软件Web发布系统的设计与实现[D]. 田春伟.上海交通大学 2015
本文编号：3109195
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１组态软件Ｗｅｂ发布系统架构图??于些组上
的一一对应关系，也可是一对多，即存在多个订阅者同时订阅某一主题对象。发布??者在自身状态变化时，会通过代理服务器将变化消息通知到所有订阅者。其具体表??示如图２．１所示。??＂Ｎ＼??：（调Ｓ？心）??图２．１订阅发布模式模型??ＭＱＴＴ协议是基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的，提供可靠、有序与双向的数据传输机制［５（）］。??它作为一种轻量级通信技术，主要应用于物联网领域。ＭＱＴＴ信息的消息体由固定??报头、可变报头和有效载荷三个主要部分构成，具体格式如表２．１所示。??表２．１固定报头格式??ｂｉｔ?７?６?５?４?３?２?１?０??ｂｙｔｅｌ?ＭＱＴＴ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｐａｃｋｅｔ?Ｔｙｐｅ?ＤＵＰ?Ｆｌａｇ?ＱＯＳ?ｌｅｖｅｌ?Ｒｅｔａｉｎ?Ｆｌａｇ??ｂｙｔｅ２?Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?Ｌｅｎｇｔｈ??其中，第一个Ｂｙｔｅ的４？７ｂｉｔ用于设置消息类型，共有１４种类型可供选择；ＱｏＳ??ｌｅｖｅｌ用于服务质量等级的设定，它提供三种等级设定：（１）Ｑ〇ＳＯ，代表“至多一次”，??表示消息的只传输一次，存在消息丢失或者重复的可能；（２）?ＱｏＳｌ，代表“至少一??次”，该设置下，消息将确定被送达，但存在消息重复接收的可能；（３）?ＱｏＳ２，代??１１??
２．３．２?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ?通信协议??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ协议在单个ＴＣＰ连接上实现全双工通信，其工作机制基于订阅－发??布模式［５１］。如图２．２所示，ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信在连接建立之初利用ＨＴＴＰ协议完成ＴＣＰ??连接握手阶段。使用ＨＴＴＰ连接中携带的Ｕｐｇｒａｄｅ字段，与服务端协商升级协议为??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ，双方随即建立连接。ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信在握手过程中，服务器与浏览器间??传输的数据包请求头仅２个字节，大大减少了网络资源带宽占用量。??ＧＥＴ?／ＨＴＴＰ／１．１?ｒｅｑｕｅｓｔ?＾??Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ｕｐｇｒａｄｅ?７??Ｕｐｇｒａｄｅ?ｒｗｅｂｓｏｃｋｅｔ??客?月Ｓ??户?＾?／ＨＴＴＰ／１．１?Ｓｗｉｔｈｃｉｎｇ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ?务??、山?＾?Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ｕｐｇｒａｄｅ?、山??兩?Ｕｐｇｒａｄｅ：ｗｅｂｓｏｃｋｅｔ?■??＜?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ?＞??图２．２?ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信流程图??ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ通信过程中，数据以数据帧的形式进行传输。帧格式如下图２．３所??示。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]多元共治视角下的高校实验室安全管理路径探索[J]. 张奇峰. 实验技术与管理. 2019(03)
[2]基于“智慧校园”的高校实验室安全管理平台建设[J]. 王虹,王军. 实验技术与管理. 2019(02)
[3]高校实验室危险化学品安全管理实践[J]. 孟令军,李臣亮,姜丹,刘艳. 实验技术与管理. 2019(02)
[4]智能监测技术在高校实验室安全管理中应用[J]. 孙淑强,张乐,周磊,樊冰,林海旦. 实验室研究与探索. 2019(01)
[5]基于物联网和组态软件的医院环境监测系统[J]. 史照选,郭本振,高梦华. 工业控制计算机. 2018(12)
[6]实时Web技术在辐射监测系统中的应用[J]. 吴丽梅,韩利峰,黄文博,李嘉曾,李丹清,张立园,陈永忠. 计算机应用. 2018(S2)
[7]基于组态王的燃煤电厂超低排放颗粒物浓度监测系统[J]. 惠立锋. 工业仪表与自动化装置. 2018(06)
[8]物联网架构研究综述[J]. 李冬月,杨刚,千博. 计算机科学. 2018(S2)
[9]独立学院化学实验室安全管理初探[J]. 卢佳,陈步云. 实验室研究与探索. 2018(11)
[10]组态软件技术现状与发展[J]. 宁毅,陈显军,陈金龙. 电脑知识与技术. 2018(08)
硕士论文
[1]基于WebSocket与SVG的在线组态监控系统开发[D]. 樊天威.南京大学 2018
[2]基于WebSocket的水泥厂动设备的全平台状态监测系统的研究[D]. 万可达.浙江大学 2018
[3]基于Ajax和SVG的监控系统人机界面设计与实现[D]. 张文硕.华北电力大学 2018
[4]基于Vue.js的WebGIS开发研究[D]. 黄佛辉.重庆交通大学 2017
[5]电能质量监测组态软件设计与开发[D]. 杨敬敏.郑州大学 2017
[6]基于NodeJS的自适应浏览器高性能Web应用平台研究[D]. 张静.杭州电子科技大学 2017
[7]Web前端工程组件化的分析与改进[D]. 戴翔宇.吉林大学 2016
[8]基于Web的测控系统图形组态软件研究[D]. 侯凡博.东北大学 2015
[9]基于B/S架构的物联网应用组态平台研发[D]. 董纪国.南京大学 2015
[10]工控组态软件Web发布系统的设计与实现[D]. 田春伟.上海交通大学 2015
本文编号：3109195
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