CN108756962A - 一种基于mvc设计模式的液压支架监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于MVC设计模式的液压支架监测方法及系统,包括用于供电的电源,安装在液压支架前梁、前柱和后柱的压力传感器,A/D转换器,PLC控制器,PLC控制器通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPC Server上,OPC Server与SQL Server 2012相连,还包括安装有基于MVC框架设计的上位机软件的地面监测主机,地面监测主机与SQL Server 2012相连。本发明采用MVC框架,大大降低逻辑层和数据层的耦合性,便于系统的长期使用和升级,提高了系统的智能化水平。通过实验结果显示,支架的压力状态、历史数据、报表生成等功能都能通过所述监测系统实现,传感器采集到的压力数据为分析支架的初撑力、工作阻力以及周期来压规律提供了很大的数据支持,在一定程度上促进了煤矿的安全开采。
Description
技术领域
本发明涉及井下液压支架压力监测领域,特别是一种基于MVC设计模式的液压支架监测方法及系统。
背景技术
在最初的煤矿井下监测软件中,是没有单独的数据库查询的数据层代码和HTML的表示层代码的,所有逻辑代码混合在一起,封装性比较强,固定的模块拼接在一起实现功能这一特点使得组态的开发繁琐不已,而MVC模式从根本上将它们强制分开,这样给我们带来的好处是毋庸置疑的。MVC设计模式就是模型-控制器-视图,三者相互联系,又相互独立。
一、多个视图能共享一个模型。同一个Web应用程序会提供多种用户界面,比如用户希望既能通过浏览器来收发电子邮件,还希望通过手机来访问电子邮箱,这就需要Web网站同时提供Internet和WAP界面。在MVC中,模型响应用户请求并返回响应数据,视图负责格式化数据并把它们呈现给用户,业务逻辑和表示层分离,同一个模型可以被不同的视图重用,所以大大提高了代码的可重用性。
二、模型是自包含的,与控制器和视图保持相对独立,所以可以方便地改变应用程序的数据层和业务规则。如果把数据库从MySQL移植到Oracle,或者把RDBMS改变成LDAP数据源,只需改变模型即可。一旦正确实现了模型,不管数据来自数据库还是LDAP服务器,视图都会正确地显示它们。由于MVC的三个模块相互独立,改变其中一个不会影响其它,所以依据这种设计思想能构造良好的松耦合的构件。
三、控制器提高了应用程序的灵活性和可配置性。控制器可以用来连接不同的模型和视图去完成用户的需求,也可以为构造应用程序提供强有力的手段。给定一些可重用的模型和视图,控制器可以根据用户的需求选择适当的模型进行处理,然后选择适当的视图将处理结果显示给用户。
现有的煤矿井下监测软件大多都是采用组态的方式开发的,封装性比较强,不适合二次开发以及系统后期的维护升级,而且组态软件一直处在变化之中,执行标准尚未统一,也不利于加入智能算法来对液压支架进行智能化研究。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足,提供一种基于MVC设计模式的液压支架监测方法及系统。
为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:
一种基于MVC设计模式的液压支架监测方法,该方法具体步骤如下:通过压力传感器将液压支架前梁、前柱和后柱的压力值转化为电压信号,电压信号经A/D转换成数字信号后发送至PLC控制器,通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPC Server上,所述OPC Server与SQL Server 2012相连,SQL Server 2012作为服务器存储数据,并将数据上传到地面监测主机上;通过安装在地面监测主机内的基于MVC框架设计的上位机软件实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息,首先通过MVC框架的控制器接收用户的请求,然后由MVC框架的控制器进行决策,选取相应的MVC框架的模型层来处理用户请求,再由MVC框架的模型层对用户的请求进行逻辑处理,从数据库中读取数据,并通过MVC框架的视图层显示到地面监测主机的界面上显示给用户;当监测到有异常信息出现,地面监测主机发出明显的报警画面,同时向PLC控制器发出信号,记录下故障发生的时间和位置,然后保存在数据库中。
进一步的技术方案为,为了能对工作面监测信息给予全面的分析和评价,所述监测系统采用报表的形式对传感器采集到的压力信息进行显示,所述MVC框架的视图层采用报表的形式对传感器采集到的压力信息进行显示,所述报表主要由以下部分组成:各测量部分液压支架阻力的大小、当前时间、用户等级、传感器状态、备注、导出表格、打印。
另外,本发明还提供了一种基于MVC设计模式的液压支架监测系统,包括用于供电的电源,安装在液压支架前梁、前柱和后柱的用于采集液压支架前梁、前柱和后柱的压力数据的压力传感器,与压力传感器连接用于将压力传感器采集的压力数据转换成数字信号的A/D转换器,与A/D转换器连接的用于处理压力压力数据的PLC控制器,PLC控制器通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPC Server上,所述OPC Server与SQL Server 2012相连,还包括安装有基于MVC框架设计的上位机软件的地面监测主机,地面监测主机与SQLServer 2012相连,用于实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息。
进一步的技术方案为,所述压力传感器的型号为AYX-401,监测压力范围为0-16Mpa,精度0.1级。
进一步的技术方案为,所述电源为矿用本安型电源。
与现有技术相比,本发明采用MVC框架,大大降低逻辑层和数据层的耦合性,便于系统的长期使用和升级,提高了系统的智能化水平。通过实验结果显示,支架的压力状态、历史数据、报表生成等功能都能通过所述监测系统实现,传感器采集到的压力数据为分析支架的初撑力、工作阻力以及周期来压规律提供了很大的数据支持,在一定程度上促进了煤矿的安全开采。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明的MVC框架示意图。
图3为本发明的MVC框架的请求模型。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
如图1所示,本实施例的一种基于MVC设计模式的液压支架监测系统,包括用于供电的矿用本安型电源(图中为画出),安装在液压支架1前梁、前柱和后柱的用于采集液压支架前梁、前柱和后柱的压力数据的压力传感器2,压力传感器2的型号为AYX-401,监测压力范围为0-16Mpa,精度0.1级,与压力传感器2连接用于将压力传感器采集的压力数据转换成数字信号的A/D转换器3,与A/D转换器3连接的用于处理压力压力数据的PLC控制器4,PLC控制器通过CAN总线(图中为画出)将数据传输到与PLC控制器4通讯的OPC Server5上,所述OPC Server5与SQL Server 20126相连,还包括安装有基于MVC框架设计的上位机软件的地面监测主机7,地面监测主机7与SQL Server20126相连,用于实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息。通过基于MVC框架设计的上位机软件直接调用查看,能够同时显示3组压力数据。所述监测系统具有便于操作的人性化界面,实时监测液压支架的工作状态和各压力值,便于工作人员及时处理各种突发情况和故障;而且,该系统在上位机软件的支持下,可以对数据进行实时地显示、查询、生成报表、打印输出等。
监测系统通过SQL Server调取来自OPC Server存储到的传感器监测到的数据等信息,通过得到的数据,在系统界面上显示支架的压力状态,一旦有异常信息出现,系统立刻发出明显的报警画面,同时向PLC控制器发出信号,记录下故障发生的时间和位置,自动保存在数据库中,便于用户对历史数据进行查询,分析故障产生的原因。
上位机软件以Visual Studio 2013作为开发环境,选择C#4.0作为服务器后台的编程语言,采用SQL 2012作为服务器存储数据。软件构架方面采用MVC的设计模式,主要有三大模块,在模块中只允许实现业务领域的操作;View层是最终呈现给用户的界面,只对Controller层保留接口,由Controller层处理业务的一系列相关流程。而Model层根据业务的不同可分以为两个层次:数据模型层和业务模型层。所述数据层主要是对数据库中的数据进行增删改查,所述业务层主要是对业务进行逻辑处理。所述MVC框架如图2所示,框架主要分三部分:视图层、控制层和模型层。这三个模块为此构架的技术核心。在使用MVC框架处理一个事件时,如图3所示,首先通过控制器接收用户的请求,然后由控制器进行决策,选取相应的模型层来处理用户请求,再由模型层对用户的请求进行逻辑处理,从数据库中读取数据,并通过视图层显示到界面上显示给用户。为了能对工作面监测信息给予全面的分析和评价,所述监测系统采用报表的形式对传感器采集到的压力信息进行显示,所述报表主要由以下部分组成:①各测量部分支架阻力的大小;②当前时间;③用户等级;④传感器状态;⑤备注;⑥导出表格;⑦打印。
采用上述的基于MVC设计模式的液压支架监测系统对液压支架监测系统进行实时监测时:首先通过压力传感器将液压支架前梁、前柱和后柱的压力值转化为电压信号,电压信号经A/D转换成数字信号后发送至PLC控制器,通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPC Server上,所述OPC Server与SQL Server 2012相连,SQL Server 2012作为服务器存储数据,并将数据上传到地面监测主机上;通过安装在地面监测主机内的基于MVC框架设计的上位机软件实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息,首先通过MVC框架的控制器接收用户的请求,然后由MVC框架的控制器进行决策,选取相应的MVC框架的模型层来处理用户请求,再由MVC框架的模型层对用户的请求进行逻辑处理,从数据库中读取数据,并通过MVC框架的视图层显示到地面监测主机的界面上显示给用户;当监测到有异常信息出现,地面监测主机发出明显的报警画面,同时向PLC控制器发出信号,记录下故障发生的时间和位置,然后保存在数据库中。
通过上述监测方法,当预测到液压支架顶板来压时间和压力值超限时,可提前采取人为干预措施,保证工作人员的安全;例如想要查看某一个液压支架时,其前柱、后柱和前梁的压力值实时显示在地面监测主机屏幕上,通过选择时间,可以查询支架压力的历史记录,还可以精确地选择某一支架的某一传感器,并将该传感器采集到的数据直观地显示在地面监测主机屏幕上。如果出现液压支架某一部位的压力异常的情况的话,会在地面监测主机屏幕上显示以提醒工作人员,然后通过导出表格功能,可以将具体时间段的压力值导出,分别提供了条形图,折线图和Excel表格三种形式以便选择,方便进行数据的分析,同时还提供了打印功能,便于将表格打印出来进行详细的分析讨论。
综述,本发明的监测系统主要具备以下几个功能:
1、数据采集:传感器将采集到的压力信息通过模数转换存入OPC Server中,OPCServer与SQL Server相连接,实现数据的互通;用户在客户端进行操作,Model从数据库中取得所需要的信息并通过View进行相应的显示。
2、用户界面:系统提供人性化的界面,便于操作和学习,同时不同等级的用户给予不同的权限,分工明确,各司其职。
3、实时监控:自动监测液压支架立柱和前梁的压力,并且实时显示在监控界面上,便于操作人员观察。
4、报警功能:系统有自动报警的功能,并能记录故障时间、原因等信息,当有异常信息发生时,监控界面上相应的位置会出现红色的闪烁,提醒操作人员有故障产生,操作人员要及时进行处理,解决问题,防止发生事故。
5、打印输出:系统能实时打印故障信息,提供实时数据表和历史数据报表,有树状图、表格、条形图三种形式。
通过服务器可以将压力监测数据上传至企业网内部,各个部门通过自己的账号(包括用户名、密码)便可查看工作和各个支架压力数值;地面主机放在调度室,实时显示与分析井下支架压力数值的变化。通过井上部分与井下部分的设计,监控人员便可全面掌握井下工作面液压支架压力的变化情况。
按照MVC框架:视图层、控制层和模型层。所述三个模块为此构架的技术核心。在MVC框架中也加入了一些封装好的类和系统配置文件来进行组装。框架说明如下:
(1)视图层
所述视图层就是一个静态的HTML文件,主要包含一些引用的图片、样式表,要显示的字段,没有业务逻辑,也不包含模型信息。为了减少对代码的敲写工作,一些常用的页面标签已经被封装,如一些文本框、下选框、按钮等,这些标签被放在通用模块中供页面进行调用。在视图层中,使用者如果对封装的模块和封装类不熟悉,完全可以使用HTML代码进行编码,这大大简化了作业过程,不必对框架进行重新培训。
(2)控制器
所述控制器是整个系统的控制中心。它的主要功能如下:接收用户的请求,根据请求和需要执行的业务逻辑进行相关的操作指令,进行数据调取,并将从数据库中返回的内容组织成视图文件在界面上显示,部分代码如下:
(3)模型层
所述模型层主要包含业务数据和业务逻辑两个部分,一个模型可以为多个视图提供数据,减少了工作量,提高了模型的应用率。
(4)图片及样式表
所述图片及样式表即对页面内容进行样式的渲染。
(5)配置文件
所述配置文件即对系统文件进行组装和相关资源的配置。
(6)封装的共同类
所述共同类主要有:常量类、封装类、日志类等,其中大多为静态方法,可以直接调用。
(7)封装的异常类
所述异常类是专为MVC构架而设计,提倡把系统产生的所有异常传递到控制层进行统一的处理。在这些异常类中,视图层和模型层的异常最多。这些异常类明确指出了异常产生的原因,并将这些异常信息上传到了故障日志中,便于操作人员进行查看等。
液压支架是井下开采的重要支护设备,根据井下的环境、支架位置摆放的特点,设计了基于MVC模式的液压支架压力监测系统,该监测系统能够准确实时的实现对支架的前柱、后柱和前梁的压力值的检测和显示。有效解决了现有井下支架压力值采集不方便带来的困难,提高了支架运行的可靠性。有助于掌握工作面顶板的运动状态和来压规律,便于对顶板来压做出预报,防范顶板事故,对于未来液压支架的自动化、智能化研究具有重大意义。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于MVC设计模式的液压支架监测方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:通过压力传感器将液压支架前梁、前柱和后柱的压力值转化为电压信号,电压信号经A/D转换成数字信号后发送至PLC控制器,通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPCServer上,所述OPC Server与SQL Server 2012相连,SQL Server 2012作为服务器存储数据,并将数据上传到地面监测主机上;通过安装在地面监测主机内的基于MVC框架设计的上位机软件实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息,首先通过MVC框架的控制器接收用户的请求,然后由MVC框架的控制器进行决策,选取相应的MVC框架的模型层来处理用户请求,再由MVC框架的模型层对用户的请求进行逻辑处理,从数据库中读取数据,并通过MVC框架的视图层显示到地面监测主机的界面上显示给用户;当监测到有异常信息出现,地面监测主机发出明显的报警画面,同时向PLC控制器发出信号,记录下故障发生的时间和位置,然后保存在数据库中。
2.根据权利要求1所述的基于MVC设计模式的液压支架监测方法,其特征在于:所述MVC框架的视图层采用报表的形式对传感器采集到的压力信息进行显示,所述报表主要由以下部分组成:各测量部分液压支架阻力的大小、当前时间、用户等级、传感器状态、备注、导出表格、打印。
3.一种如权利要求1或2所述的基于MVC设计模式的液压支架监测系统,其特征在于:包括用于供电的电源,安装在液压支架前梁、前柱和后柱的用于采集液压支架前梁、前柱和后柱的压力数据的压力传感器,与压力传感器连接用于将压力传感器采集的压力数据转换成数字信号的A/D转换器,与A/D转换器连接的用于处理压力压力数据的PLC控制器,PLC控制器通过CAN总线将数据传输到与PLC控制器通讯的OPC Server上,所述OPC Server与SQLServer 2012相连,还包括安装有基于MVC框架设计的上位机软件的地面监测主机,地面监测主机与SQL Server 2012相连,用于实时监测液压支架的工作状态和各压力传感器的压力信息。
4.根据权利要求3所述的基于MVC设计模式的液压支架监测系统,其特征在于:所述压力传感器的型号为AYX-401,监测压力范围为0-16Mpa,精度0.1级。
5.根据权利要求3所述的基于MVC设计模式的液压支架监测系统,其特征在于:所述电源为矿用本安型电源。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Guo Wei Inventor after: Li Yuankai Inventor after: He Haitao Inventor after: Jia Gaoxiang Inventor after: Zhang Wu Inventor before: Guo Wei Inventor before: Li Yuankai Inventor before: Jia Gaoxiang Inventor before: Zhang Wu |
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CB03 | Change of inventor or designer information | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181106 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |