智能儀器設備后臺管理系統研究

導語：智能儀器設備后臺管理系統研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

儀器儀表行業是為國民經濟各部門提供計量、檢測、調節、控制等技術裝備的一個重要行業。當前人類社會正在從信息化、數字化時代邁向智能化時代，我們已經能夠感受到智能交通、智慧醫療、智慧教育、智慧金融等等所帶來的更加主動、貼心、便利的生活體驗。因此儀器儀表行業也急需朝著智能化方向發展。儀器儀表設備自身的高性能、高精度、高穩定、高環保、高智能固然是我們首先需要追求的，同時對于儀器儀表設備智能高效的管理也是不可忽視的。當前企業、工廠、學校以及科研院所對儀器設備的管理還存在設備數量龐大、設備種類繁多、設備分級管理不明確、設備維護報修不及時等一系列問題。因此急需一套智能高效的儀器儀表后臺管理系統來進行管理。本系統后端基于SSM框架進行開發，可以有效解決上述問題。

1SSM框架簡介

SSM框架是當前應用比較廣泛的JavaEE企業級開發框架，由Spring+SpringMVC+MyBatis三部分組成，適合用于搭建各種大型的企業級應用系統。1.1Spring框架。Spring是于2003年興起的一個輕量級的Java開發框架，是為了解決企業應用開發的復雜性而創建的。以IOC和AOP為內核，在實際開發中，通常服務器端采用三層體系架構，分別為表現層、業務邏輯層、持久層。（1）IOC控制反轉：IOC是一種設計思想，是指在程序開發中，對象的創建不再由調用者管理，而是由Spring容器創建。將對象之間的相互依賴關系交給IOC容器進行管理，并由IOC容器完成對象的注入。當我們需要創建一個對象時，只需配置好配置文件或相關注解即可，不用再考慮對象具體是如何創建的，這樣可以把應用從復雜的依賴關系中解放出來。這就是Spring的IOC思想。（2）AOP面向切面：面向切面是指面向切面的編程思想，就是將那些與具體業務無關，卻為眾多模塊所共同調用的邏輯或功能，例如：事務管理、日志管理、權限控制等，把這些抽取并封裝起來，形成單獨的切面。用到的時候，將這些切面切入到業務流程相關的位置，減少了系統的重復代碼，降低了模塊間的耦合度，提高了內聚性，有利于以后的維護與擴展。1.2SpringMVC框架。SpringMVC是Spring提供給Web應用的框架設計，其使用的靈活度比較高，開發起來也比較方便。SpringMVC框架主要的組成部分如下。（1）DispatcherServlet：前端控制器。用戶發送請求交給前端控制器，前端控制器是整個流程控制的核心，由前端控制器調用其他組件處理用戶請求。（2）HandlerMapping：處理器映射器。HandlerMapping負責根據用戶請求找到合適的Handler處理器，SpringMVC提供了多種不同的映射器實現不同的映射方式，例如：配置文件方式，實現接口方式，注解方式等。（3）HandlerAdapter：處理器適配器。將各種Controller適配成DispatcherServlet可以使用的Handler，通過特定規則去執行Handler。（4）Handler：處理器。處理器是后端控制器。它在前端控制器的控制下對用戶請求進行處理，Handler涉及業務需求，所以需要程序員針對用戶需求進行具體開發，最終返回業務數據。（5）ViewResolver：視圖解析器。進行視圖解析，根據邏輯視圖名解析成真正的視圖View，然后對View進行渲染，將處理結果通過頁面展示給用戶。（6）View：視圖。View是一個接口，實現類支持不同的類型，例如：JSP、HTML等。1.3Mybatis框架MyBatis是一款優秀的持久層框架，它支持定制化SQL、存儲過程以及高級映射。MyBatis可以使用簡單的XML或注解來配置和映射原生信息，將接口和普通的Java對象映射成數據庫中的記錄。MyBatis具有以下的特點：（1）MyBatis把連接數據庫的信息都寫在配置文件中，因此不存在硬編碼問題，方便后期維護。（2）MyBatis執行的sql語句都是通過配置文件進行配置，不需要寫在java代碼中。（3）MyBatis的連接池管理、緩存管理等讓連接數據庫和查詢數據效率更高。

2系統設計

本系統是基于B/S模式進行開發的，使用IDEA作為代碼開發工具，使用Maven進行項目管理，使用MySQL數據庫進行數據存儲，系統部署在Tomcat服務器上。在使用的技術棧方面，后端使用當前運用比較廣泛的SSM框架以及SpringBoot、Shiro等技術；前端頁面使用JS、JQuery、Thymeleaf、Ajax等技術。系統總體方案圖如圖1所示。系統整體劃分為八個模塊：系統管理、用戶管理、角色管理、部門管理、人員管理、設備管理、數據顯示、統計中心?；A模塊在實現其增刪改查的基礎上還要實現模塊間的關聯，例如儀器儀表設備與部門、類別、人員的關聯。點擊任一模塊均可以得到與之關聯的其他模塊的信息。數據顯示模塊可以實時顯示在線設備的數據，當數據出現異常時及時報警。統計中心模塊可以統計出設備的歷史數據，并對其進行分析得到給定時間區間內的最大值、最小值、平均值等信息。還可以統計出設備的在線時長、故障信息等，均以圖表的方式進行直觀顯示。系統提供接口和查詢鏈表給具備權限的設備維護管理人員，例如設備維護管理人員可以通過掃描設備上的二維碼進入系統，進行相關文檔資料的查詢，同時可以反饋故障信息、報修申請等信息給后臺系統，后臺系統接收到反饋信息后隨即進行相關轉發處理，提醒相關負責人員等。系統模塊劃分示意圖如圖2所示。

3系統與設備的通訊

系統與設備之間采用MQTT協議進行通訊。MQTT由IBM公司開發，是一個即時通訊協議，也是一個物聯網傳輸協議，主要用于輕量級的訂閱/式的消息傳輸。其設計目的主要是為低帶寬和網絡環境不穩定情況下的物聯網設備提供通訊服務。它的核心設計思想是輕量、簡單、開放和易于實現，具有以下幾項主要特性：（1）一字節固定報頭，兩字節心跳報文，最小化傳輸開銷和協議交換，有效減少網絡流量；（2）開放消息協議，簡單易實現；（3）訂閱模式，一對多消息；（4）異常連接斷開發生時，能通知到相關各方；（5）消息傳輸不需要知道負載的內容；（6）支持三種不同消息傳遞等級，消息QoS支持，可靠傳輸保證：至多一次，可能會出現丟包的情況，使用在對實時性要求不高的情況，例如，將此服務質量與通信環境傳感器數據一起使用。對于是否丟失個別讀取或是否稍后立即新的讀取并不重要。至少一次，保證包會到達目的地，但是可能出現重包。剛好一次，保證包會到達目的地，且不會出現重包的現象。MQTT協議廣泛應用于物聯網、移動互聯網、智能硬件、車聯網、電力能源等領域。例如：物聯網M2M通信、物聯網大數據采集、Android消息推送、WEB消息推送、移動即時消息、智能硬件、智能家具、智能電器、車聯網通信、智慧城市、遠程醫療、遠程教育、電力、石油與能源等行業市場。

4系統主要模塊

4.1用戶管理。用戶管理模塊主要對有權限登陸該系統的公司所有用戶進行統一管理。系統開發人員為超級管理員，超級管理員先為各個公司創建公司賬號，公司賬號的權限是每個公司最高的。然后由各個公司賬號為該公司的人員分配員工賬號，不同角色的賬號登錄系統之后所能瀏覽的模塊和所能進行的操作各不相同。4.2角色管理。不同級別用戶的操作權限設置是基于角色管理模塊實現的。角色管理模塊通過Apacheshiro設置各個角色的權限。在用戶管理中進行角色綁定，使得該用戶擁有對應角色的操作權限。4.3設備管理。設備管理模塊主要對公司的所有設備進行統一管理。在模塊中實現儀器設備與部門、類別、人員的關聯。點擊任一模塊均可以得到與之關聯的其他模塊的信息。解決了公司設備數量龐大、種類繁雜、管理責任不明確等相關問題。4.4設備數據。設備數據模塊主要顯示當前在線設備的實時數據，設備通過MQTT協議與后臺服務器完成通訊，后臺實時解析數據存入MySQL數據庫中，每隔三秒刷新頁面顯示最新的數據。4.5統計中心。統計中心模塊可以統計出設備的歷史數據，并對其進行分析得到給定時間區間內的最大值、最小值、平均值等信息。還可以統計出設備的在線時長、故障信息等，均以echart圖表的方式進行直觀顯示?？偨Y：本系統基于SSM框架進行開發，系統部署在Tomcat服務器上，數據存儲在MySQL數據庫中，系統與設備之間通過MQTT協議就行數據傳輸。解決了傳統儀器設備管理方法中的諸多問題，實現了智能化、科學化、便捷化的設備管理?？梢詮V泛應用在企業、工廠、學校、科研院所等各種場合。

作者:闞寶 單位:合肥工業大學儀器科學與光電工程學院