CN109100440A - 基于网络服务器的在线色谱控制分析系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网络服务器的在线色谱控制分析系统及其使用方法，通过设立系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块和辅助功能模块四大模块，使用者通过浏览器访问，对色谱数据进行远程监控分析，本系统根据互联网技术的发展，迎合色谱分析领域最新的需求，按照分布式系统实现架构，极大提高了程序的兼容性，实现了系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块等核心功能，提高色谱分析的效率。
Description
技术领域
本发明涉及软件开发技术领域，具体涉及基于网络服务器的在线色谱控制分析系统及其使用方法。
背景技术
色谱分析技术是分析化学、生物化学中发展最快、应用最广的一种技术，而色谱工作平台是进行色谱分析实验时必不可少的专业工具。色谱工作平台通过监控设备采集数据，处理数据后得到定量计算的结果。目前国内外色谱工作平台一般搭建在单机平台上，采用的是C/S架构，需要专门的客户端安装程序，这样不能够实现用户需求的快速部署安装和配置；同时，由于专门的客户端必然对使用载体和使用环境有所要求，因而现有单机平台上的色谱分析仪器及平台兼容性差，对使用者来说开发维护的成本也较高。
考虑到现有色谱分析技术的飞速发展及行业需求，设计一种基于网络服务器的在线色谱控制分析系统就变得十分必要和异常迫切了。
发明内容
本发明正是针对现有技术中色谱分析平台无法满足客户远程操控，兼容性差及效率低下的问题，提供了一种基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，通过设立系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块和辅助功能模块，使用者通过浏览器访问，对色谱数据进行远程监控分析，本系统根据互联网技术的发展，迎合色谱分析领域最新的需求，按照分布式系统实现架构，极大提高了程序的兼容性，实现了系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块等核心功能，提高色谱分析的效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，包括系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块和辅助功能模块，
所述系统权限模块用于使用者的身份权限管理、使用日志的存储与读取；
所述系统监控模块用于数据的实时采集与显示、和对扩展设备的添加删除与配置管理，所述对扩展设备的配置管理包括设备控制命令的发送、设备运行状况监视与报警；
所述色谱分析模块用于数据的色谱分析；
所述辅助功能模块用于数据的导入导出、检测报告生成及在线帮助。
作为本发明的一种改进，所述系统基于B/S结构，使用者通过浏览器访问，远程实现对色谱仪器的控制和色谱数据分析。
作为本发明的一种改进，所述系统监控模块中，系统与设备之间使用异步串行接口，采用RS232标准，传输波特率为9600bps，使用了PySerial模块扩展实现通信，并将通信进程与主进程分离。
作为本发明的又一种改进，所述色谱分析模块至少包括对数据的滤波、基线校准、色谱峰识别和重叠峰解析、手动调整与计算、色谱信号的定性计算和定量分析。
作为本发明的又一种改进，所述系统使用Celery分布式任务队列设计服务器，灵活调度各模块中的任务，通过多进程的方式充分利用CPU计算资源。
作为本发明的另一种改进，所述系统使用MySQL作为长期存储数据管理，使用MemCached作为服务器高速缓存。
作为本发明的另一种改进，所述系统中的色谱分析模块通过使用并发的生产者—消费者模式开发，所述生产者-消费者模式具体为，服务器后台负责将采集到的数据压入缓冲队列容器，即进行生产，色谱分析模块下的算法模块直接监听当前数据队列容器，负责取出数据进行计算，即进行消费。
作为本发明的更进一步改进，所述系统利用uWSGI处理动态请求，并使用Ngnix作为反向代理服务器处理静态请求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于网络服务器的在线色谱控制分析系统的使用方法，使用者通过浏览器访问，经系统权限模块认可后登陆系统并输入色谱数据，系统监控模块对设备运行进行控制和监视，将实时采集到的检测数据传递给色谱分析模块，经分析后通过辅助功能模块导出，检测报告生成。
与现有技术相比，本发明所产生的有益效果：
（1）本发明使用B/S架构进行设计，用户只需使用浏览器就可以访问和使用本系统，极大提高了程序的兼容性，实现了系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块等核心功能；
（2）本发明设计了一个适合色谱分析的服务器，选择合适的服务器框架，利用uWSGI处理动态请求，并使用Ngnix作为反向代理服务器处理静态请求，提高了系统的请求处理速度和高并发下的负载能力，提高了软件的鲁棒性。
（3）本发明采用Celery作为分布式任务调度，对采集数据、数据分析、数据显示等任务进行灵活调度，通过多进程的方式充分利用CPU计算资源。
（4）本发明采用静态与动态相结合的数据存储方式，静态数据存放在Mysql数据库，动态数据通过消息队列MemCached高速缓存区实现快速存取。
（5）本发明采用高效的生产者-消费者模型，使采集、滤波、识峰、定量计算等算法通过任务调度的方式同时进行，提高了数据分析算法的效率，也方便之后的算法种类扩展。
附图说明
图1为本发明的系统模块结构图；
图2为本发明中使用的B/S架构图；
图3为本发明中的分布式任务队列流程图；
图4为本发明中服务器应用视图与数据库交互图；
图5为本发明中的生产-消费模式图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
实施例1
基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，如图1所示，包括系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块和辅助功能模块，系统权限模块用于使用者的身份权限管理、使用日志的存储与读取，在使用者登陆时负责用户的登录验证、设定用户的权限管理以及对用户进行增加和删除，从而保证该系统的有序使用；系统监控模块用于数据的实时采集与显示、和对扩展设备的添加删除与配置管理，其中对扩展设备的配置管理包括设备控制命令的发送、设备运行状况监视与报警；系统监控模块采集数据后，数据进入色谱分析模块，色谱分析模块用于数据的色谱分析，至少包括对数据的滤波、基线校准、色谱峰识别和重叠峰解析、手动调整与计算、色谱信号的定性计算和定量分析，随后在分析完成后，可利用辅助功能模块进行数据的导入导出、检测报告生成及在线帮助。
该系统基于B/S结构，如图2所示，用户可以使用手机、电脑或者平板电脑等连接设备，通过浏览器访问进行互联网连接，网络服务器收到连接设备的请求后进行应答，将数据交付数据库进行数据交付，同时进行下位机的通讯，在远端实现对色谱仪器的控制和色谱数据分析。使用B/S架构进行设计，用户只需使用浏览器就可以访问和使用本系统，克服以往单机平台使用的局限性，极大提高了程序的兼容性，实现了系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块等核心功能，迎合了色谱分析领域的最新发展及用户需求，大大提高了色谱分析效率。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：所述系统监控模块中，系统与设备之间使用异步串行接口，采用RS232标准，传输波特率为9600bps，使用了PySerial模块扩展实现通信。
用户在使用本系统控制仪器时，使用了PySerial模块扩展实现与下位机仪器的通信，并采用RS232标准。通信模块与服务器主进程分开，通信模块负责与下位机仪器进行数据交互，主进程负责对用户请求进行响应和控制，从而防止网络和服务器负载对数据读取和操作造成的影响，也避免与下位机通信失误导致的服务器崩溃。
同时，用户在使用本系统时，可能同时存在发送指令、采集数据、绘制波形等多个任务同时进行，因而本系统使用Celery分布式任务队列设计服务器，可以对采集数据、数据分析、数据显示等任务进行灵活调度，如图3所示，当多个用户进行多个操作时，Celery就将用户请求置于任务队列中，Celery包含有预先建立的进程池，每个进程即对应一个职程(即Worker)。当其任务队列中包含有未完成的任务时，就将该任务分配给进程池中已经建立好的职程，从而提高了响应速度，并且可以多个任务同时进行，在任务完成之后，将结果保存在缓存中返回给用户，通过多进程的方式充分利用CPU计算资源。
用户在使用本系统进行色谱分析实验时，需要进行相应数据的存取。因此，本系统使用MySQL作为长期存储数据管理。除此之外，由于本系统涉及大规模的数据存取过程，直接使用MySQL存在响应过慢的问题，因此还使用了MemCached作为服务器高速缓存，从而提升网站访问速度。用户在发出指令或是进行数据存取时，并不是直接在MySQL中进行操作，而是将数据放入高速缓存Memcached，在用户操作结束确认之后再一并存入MySQL中。MemCached以守护程序的方式运行于服务器中，提供了在不同视图函数中传递信息的途径，使得相应逻辑得到执行。逻辑执行完毕后将会将持久储存的数据等存入MySQL，并返回结果给请求网页前端，其中还使用到了序列化和反序列化技术，作为对象的传递和存储方式。服务器应用视图与数据库交互图如图4所示。
实施例3
本实施例与实施例1和2的不同之处在于：用户在使用本系统时，需要在采集数据的同时进行分析的操作，为了提高效率，本系统使用并发的生产者—消费者模式开发色谱分析功能模块，生产-消费模式如图5所示，提供资源数据的进程/线程称为生产者 ,而消耗资源的进程/线程称为消费者。在本系统中，下位机仪器将采集到的数据发送给服务器，服务器将这些数据放入一个队列中，即进行生产；算法模块直接监听当前数据队列，取出数据进行相应计算，即进行消费的过程。生产和消费的过程可以同时进行，使采集、滤波、识峰、定量计算等算法通过任务调度的方式同时进行，提高了数据分析算法的效率，也方便之后的算法种类扩展。
所述系统选择了适合的服务器框架，利用uWSGI处理动态请求，并使用Ngnix作为反向代理服务器处理静态请求，提高了系统的请求处理速度和高并发下的负载能力，提高了软件的鲁棒性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：包括系统权限模块、系统监控模块、色谱分析模块和辅助功能模块，
所述系统权限模块用于使用者的身份权限管理、使用日志的存储与读取；
所述系统监控模块用于数据的实时采集与显示、和对扩展设备的添加删除与配置管理，所述对扩展设备的配置管理包括设备控制命令的发送、设备运行状况监视与报警；
所述色谱分析模块用于数据的色谱分析；
所述辅助功能模块用于数据的导入导出、检测报告生成及在线帮助。
2.根据权利要求1所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统基于B/S结构，使用者通过浏览器访问，远程实现对色谱仪器的控制和色谱数据分析。
3.根据权利要求2所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统监控模块中，系统与设备之间使用异步串行接口，采用RS232标准，传输波特率为9600bps，使用了PySerial模块扩展实现通信，并将通信进程与主进程分离。
4.根据权利要求2所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述色谱分析模块至少包括对数据的滤波、基线校准、色谱峰识别和重叠峰解析、手动调整与计算、色谱信号的定性计算和定量分析。
5.根据权利要求3或者4所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统使用Celery分布式任务队列设计服务器，灵活调度各模块中的任务，通过多进程的方式充分利用CPU计算资源。
6.根据权利要求5所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统使用MySQL作为长期存储数据管理，使用MemCached作为服务器高速缓存。
7.根据权利要求5所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统中的色谱分析模块通过使用并发的生产者—消费者模式开发，所述生产者-消费者模式具体为，服务器后台负责将采集到的数据压入缓冲队列容器，即进行生产，色谱分析模块下的算法模块直接监听当前数据队列容器，负责取出数据进行计算，即进行消费。
8.根据权利要求6或7所述的基于网络服务器的在线色谱控制分析系统，其特征在于：所述系统利用uWSGI处理动态请求，并使用Ngnix作为反向代理服务器处理静态请求。
9.一种基于网络服务器的在线色谱控制分析系统的使用方法，其特征在于：使用者通过浏览器访问，经系统权限模块认可后登陆系统并输入色谱数据，系统监控模块对设备运行进行控制和监视，将实时采集到的检测数据传递给色谱分析模块，经分析后通过辅助功能模块导出，检测报告生成。
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