CN111443397B - 一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核磁共振探测地下水领域，尤其涉及一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，是由管理与使用终端及其它用户终端通过Internet网络与运维平台连接，运维平台通过WiFi或者4G网络与远程的核磁共振探测装置连接，各核磁共振探测装置通过WiFi或者4G网络进行通讯连接，通过WiFi/4G网络实现远程客户端对核磁共振探测装置进行参数设置，故障检测，实验监控及数据采集、回收、处理等，各个核磁共振探测装置之间通过WiFi/4G网络建立数据中转服务器，实现各装置之间数据通讯与传输。本发明实提高仪器使用与故障检测的安全性，数据存储与反演解释的效率，以及长期实验数据管理能力。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振探测地下水领域，尤其涉及一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统。
背景技术
随着核磁共振探测地下水应用范围的扩展，核磁共振方法在矿井、隧道、灾害水源探测等方面得到了广泛应用，其应用环境也越来越复杂，有些环境是人员难以靠近进行工作，更恶劣的环境对施工人员的人身安全具有一定的危害性。
随着核磁共振系统的应用次数增多，在野外实验中会出现仪器故障问题，经常需要技术人员进行现场检测与维修，耗费了大量的人力和财力资源。
核磁共振探测地下水方法在全国多个地区进行了应用与实践，在云南、青海、新疆、内蒙古等地区均取得了较好的实验结果，但是对于每次的实验数据，地下水的反演结果并没有统一回收和集中显示，这造成了一种数据浪费，影响了资源共享。
目前随着云计算、云存储等云端网络技术的快速发展在污水处理、发电站等领域均出现了运维管理系统。
中国专利CN106982262A公开了一种物联网污水处理集中运维平台,包括：数据中心和多个现场污水处理监控设备,数据中心包括远程服务器及分别与远程服务器电连接的PC机和短信报警网关,短信报警网关与多个智能移动设备无线连接；任一现场污水处理监控设备通过GPRS/3G数据采集终端与远程服务器无线连接,用于将现场工控机或可编程逻辑控制器PLC发送的污水处理设备工作状态数据转发给远程服务器。该发明的技术方案,能够实现对污水处理的实时智能监控。然而本系统只适用于污水处理领域，在核磁共振探测地下水领域中远程运维管理系统平台处于空白状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，针对核磁共振地下水探测仪器的远程操作、故障诊断及数据回收及长期保存等问题，提高了仪器的管理效率及安全性，降低了仪器的运维成本。
为达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，包括：管理与使用终端、用户终端、运维平台以及核磁共振探测装置，其中：
管理与使用终端，为进行Web浏览器上网的设备终端，通过Internet网络与运维平台进行交互操作，对运维平台进行管理与维护，以及对运维平台数据进行查看与使用；
用户终端，进行Web浏览器上网的设备终端，通过运维平台的身份识别对运维平台的数据进行浏览、查看与下载；
运维平台，通过WiFi/4G网络与核磁共振探测装置连接，用于设置核磁共振探测装置的参数、查看运行状态，对核磁共振探测装置采集数据进行存储及反演解释，对核磁共振探测装置进行远程的故障诊断及数据长期存储及运行维护，以及分别与管理与使用终端、用户终端连接，使得管理人员查看与使用以及对核磁共振数据的浏览及下载；
核磁共振探测装置，通过WiFi/4G网络与运维平台连接，接收运维平台的控制指令，运行状态实时传递给运维平台，接收数据自存储同时传送给运维平台，以及核磁共振探测装置之间通过WiFi或者4G网络构建起连接通讯，使得核磁共振探测装置之间的数据互传以及状态共享。
进一步地，所述的运维平台，包括：显示控制器、核心控制器以及处理控制器，其中，
显示控制器，连接核心控制器，接收核心控制器指令进行数据显示；
核心控制器，连接显示控制器与处理控制器，控制运维平台进行显示或者进行后台数据处理；
处理控制器，连接核心控制器，接收核心控制器命令选择进行故障诊断或是进行身份验证。
进一步地，所述的运维平台还包括：
故障诊断模块，接收处理控制器命令后向核磁共振探测装置发故障诊断控制命令；
身份验证模块，接收处理控制器命令执行身份验证；
数据获取模块，经过所述身份验证模块的身份验证后进入数据获取；
数据分析显示模块，将数据获取模块的数据进行分析显示后进行数据压缩，和/或将数据解压后的数据进行数据分析显示；
数据压缩/解压模块，将数据压缩后存储数据库，和/或将数据库中数据解压后给显示模块显示，供管理及普通用户检测及浏览下载；
数据库，将压缩后的数据存入数据库进行长久保存，数据解压后用于再次浏览及下载。
进一步地，所述的运维平台软件层面包括三级管理层，包括主界面层，一级界面层及下一级界面层，通过主界面层进入一级界面，在一级界面中选择故障诊断界面，装置连接及设置界面，实验过程监控界面及数据处理界面；当一级界面层中选择不同界面后会进入下一级界面层，当选择故障诊断界面后进入故障诊断模块，发起模块自诊断命令，接收反馈信息，显示诊断结果；当选择数据处理，处理控制器进行数据叠加处理，数据反演处理，地下水含水量显示；当选择实验监控，则择开始工作命令，装置参数显示，接收波形观测，叠加后噪声观测；当选择装置连接设置，则选择发出连接指令，接收反馈信息，发射参数设置，接收参数设置。
进一步地，所述的核磁共振探测装置包括主控制器、通讯模块、GPS授时定位模块、数据存储模块、发射系统以及接收系统，所述主控制器通过RS485总线连接通讯模块，GPS授时定位模块，数据存储模块，主控制器通过RS485总线经发射系统连接发射线圈像发射线圈发射电流，经接收系统连接接收线圈采集接收线圈感应到的核磁共振信号。
进一步地，所述通讯模块与所述运维平台通讯以及核磁共振探测装置之间通讯，包括WiFi通讯模块、以太网接口、GPRS通讯模块、4G模块，分别通过RS485总线与主控制器连接，其中4G模块连接4G网卡，在WiFi网络信号不畅时直接通过4G网络建立通讯模块。
进一步地，所述的核磁共振探测装置的发射系统包括电源模块经储能电容模块、发射桥路模块连接配谐电容模块，发射系统的各模块均是独立的，各模块中内置单片机通过RS485总线与主控制器连接，实现模块级集成与检测。
进一步地，所述的核磁共振探测装置的接收系统包括高压隔离保护经放大器模块，滤波器模块连接数据采集模块，接收系统的各模块均是独立的，各模块中内置单片机通过RS485总线与主控制器连接，实现模块级集成与检测；
进一步地，所述的主控制器内置有控制程序，
开始工作，进入休眠模式；
如果没有命令时继续休眠；
如果有命令到则按运维平台发送的指令选择通讯方式：WiFi通讯模块，GPRS通讯模块，4G通讯模块，选择完毕后启动相应的通讯模块，进行仪器互连；
启动GPS授时定位模块，之后进入相应指令；
如果是测量指令，则开始测量模式，主控制器设置发射系统参数，设置接收系统参数，然后接收测试数据，进行数据存储并上传数据至运维平台；
如果是故障检测指令则进行分模块故障检测，检测后返回测试结果上传至运维平台；
如果是查看状态指令则发送系统时间位置信息，发送系统设置的参数，发送系统测试状态，发送系统测试数据，然后等待60S是否无连接指令，如果否则执行相关指令，如果是则进入休眠状态。
进一步地，故障检测包括对核磁共振探测装置的电源模块、储能电容模块、发射桥路模块、配谐电容模块、数据采集模块、滤波器模块以及放大器模块的检测。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明针对核磁共振探水方法的施工环境恶劣、施工人员安全隐患、仪器故障现场诊断繁琐及核磁共振数据流失等一系列问题，提供了一种基于云端技术的核磁共振探测地下水装置的远程运维平台系统，可实现远程操作多台核磁共振探测装置进行工作，完成模块级故障诊断，实现探测数据的仪器内存储与云端存储双备份，实现探测数据远程显示处理、分析解释；形成仪器日志，对实验进行的时间、地点、采集数据等长期保存与分类。本发明首次将云端技术引入到地学领域的核磁共振探水方向，实现了核磁共振探测装置的远程管理维护与数据的长期存储等问题，增加了施工安全性，减少了施工人力与财力资源浪费，利于资源的分类与共享，节约成本的同时提高了效率，管理模式也更智能化、规范化。
附图说明
图1为本发明实施例的运维平台系统的总体框图；
图2为本发明实施例提供的核磁共振探测装置的结构框图；
图3为发明实施例提供的运维平台的界面设计框架；
图4为核磁共振探测装置中主控制器的程序流程图；
图5为发明实施例提供的运维平台的模块框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，包括管理与使用终端、其它用户终端、运维平台、多个核磁共振探测装置；所述的运维平台通过Internet网络和管理与使用终端、其它用户终端建立网络连接，通过WiFi/4G网络与多个核磁共振探测装置建立联系，多个核磁共振探测装置之间通过WiFi或者4G网络建立通讯连接。
管理与使用终端包括计算机，手机终端，平板电脑等可以进行Web浏览器上网的设备终端，通过Internet网络与运维平台进行交互操作，既可以对运维平台进行管理与维护，也可对运维平台数据进行查看与使用；
其它用户终端包括计算机，手机终端，平板电脑等可以进行Web浏览器上网的设备终端，通过运维平台的身份识别可实现对运维平台的数据进行浏览、查看与下载等功能；
运维平台通过WiFi/4G网络与核磁共振探测装置连接，用于设置核磁共振探测装置的参数、查看其运行状态，对其采集数据进行存储及反演解释，实现远程的故障诊断及数据长期存储及运行维护功能，同时分别与管理与使用终端、其他用户终端连接，供管理人员的查看与使用，供其他终端对核磁共振数据的浏览及下载；
多个核磁共振探测装置通过WiFi/4G网络与运维平台连接，接收运维平台的控制指令，运行状态实时传递给运维平台，接收数据自存储同时传送给运维平台双重备份，同时各个核磁共振探测装置之间通过WiFi或者4G网络构建起连接通讯，可实现各核磁共振探测装置之间的数据互传，状态共享等功能。
参见图5所示：其中运维平台主要由处理控制器经过核心控制器连接显示控制器，经身份验证，数据获取，数据分析显示，数据压缩/解压连接数据库，另外处理控制器直接连接故障诊断控制器。具体包括：
显示控制器，连接核心控制器，主要是接收核心控制器指令进行数据显示。
核心控制器，连接显示控制器与处理控制器，控制运维平台进行显示或者是进行后台处理；
处理控制器，连接核心控制器，故障诊断控制器，身份验证模块，接收核心控制器命令选择进行故障诊断或是进行身份验证；
故障诊断控制模块，连接处理控制器，接收命令后向核磁共振探测装置发故障诊断控制命令；
身份验证模块，连接处理控制器与数据获取模块，接收处理控制器命令执行身份验证，验证通过后连接数据获取模块进行数据获取，本模块通过对用户的IP验证，保证运维平台的安全性；
数据获取模块，连接身份验证模块与数据分析显示，经过身份验证后才能进入数据获取，数据获取后将数据进行分析显示；
数据分析显示模块，连接数据获取与数据压缩/解压模块，可以将数据获取模块的数据进行分析显示后进行数据压缩，也可以将数据解压后的数据进行数据分析显示；
数据压缩/解压模块，连接数据分析显示模块与数据库，可将数据压缩后存储数据库，也可以将数据库中数据解压后给显示模块显示，供管理及普通用户检测及浏览下载等；
数据库，连接数据压缩/解压模块，数据压缩后存入数据库进行长久保存，也支持数据解压后再次浏览及下载等。
如图3所示，运维平台软件层面包括三级管理界面层，包括主界面层，一级界面层及下一级界面层，通过主界面层可以进入一级界面层，在一级界面层中可选择故障诊断界面层，装置连接及设置界面层，实验过程监控界面层及数据处理界面层；当一级界面层中选择不同界面层后会进入下一级界面层，当选择故障诊断界面后进入故障诊断模块，可发起模块自诊断命令，接收反馈信息，显示诊断结果；当选择数据处理模块，可进行数据叠加处理，数据反演处理，地下水含水量显示；当选择实验监控模块可选择开始工作命令，装置参数显示，接收波形观测，叠加后噪声观测；当选择装置连接设置模块可选择发出连接指令，接收反馈信息，发射参数设置，接收参数设置。
如图2所示为核磁共振探测装置的组成，包括主控制器、通讯模块、GPS授时定位模块、数据存储模块、发射系统、发射线圈、接收系统、接收线圈，所述的通讯模块包括WiFi通讯模块、以太网接口、GPRS通讯模块、4G模块连接4G网卡，可在WiFi网络信号不畅时直接通过4G网络建立通讯模块，各模块均通过RS485总线与主控制器连接，所述的发射系统包括电源模块经储能电容模块、发射桥路模块连接配谐电容模块，各模块均通过RS485总线连接主控制器，所述的接收系统包括高压隔离保护经放大器模块、滤波器模块连接数据采集模块，各模块内置单片机通过RS485总线与主控制器连接，实现模块级集成与检测。
如图4所示，为一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台中核磁共振探测装置中主控制器的软件流程图，包括：开始工作，进入休眠模式，如果没有命令时继续休眠，如果有命令到则按运维平台发送的指令选择通讯方式：WiFi通讯模块，GPRS通讯模块，4G通讯模块，选择完毕后启动相应的通讯模块，进行仪器互连，接着启动GPS授时定位模块，之后进入相应指令，如果是测量指令，则开始测量模式，主控制器设置发射系统参数，设置接收系统参数，然后接收测试数据，进行数据存储，上传数据至运维平台，如果是故障检测指令则进行分模块故障检测，同时检测：电源模块、储能电容模块、发射桥路模块、配谐电容模块、数据采集模块、滤波器模块、放大器模块，检测后返回测试结果上传至运维平台，如果是查看状态指令则发送系统时间位置信息，发送系统设置的参数，发送系统测试状态，发送系统测试数据，然后等待60S是否无连接指令，如果否则执行相关指令，如果是则进入休眠状态。
下面以具体实例来阐明本发明的技术方案：
实施例一
(1)作为实验在长春市农安县烧锅镇实验基地布设好核磁共振探测装置a，将发射线圈a和接收线圈a铺设好之后分别连接到核磁共振探测装置a，在距离探探测装置a约1千米的地方布设好核磁共振探测装置b，将发射线圈b和接收线圈b铺设好之后分别连接到核磁共振探测装置b；
(2)作为管理与使用终端，用笔记本电脑打开运维平台网络地址，通过身份验证后，进入主界面后点击装置连接及设置界面，同时向核磁共振探测装置a，b发出连接指令，然后接收两台装置的反馈信息，当接收到反馈后对两台装置进行发射参数设置，接收参数设置，点击进入实验监控模块，点击开始工作命令，核磁共振探测装置开始工作；
(3)核磁共振探测装置接收到运维平台发送的连接指令后，按指令选择通讯方式，启动相应通讯模块，之后开启装置a和装置b仪器连接，启动GPS授时定位模块，进入到测量模式，设置发射系统参数，接收系统参数后开始接收测试数据，接收完毕后进行数据存储，上传至服务器；
(4)此时运维平台可以进行接收波形观测和叠加后噪声观测；
(5)若管理与使用终端人员想看本次的测试结果反应的地下水情况则通过运维平台进入数据处理界面，点击数据反演处理，等待后反演结果后可观测本次实验地下水含水量显示；
(6)若管理与使用终端人员想本次实验结束后进行仪器故障诊断，则通过运维平台进入故障诊断界面，点击发起模块自诊断命令，接收核磁共振探测装置的反馈信息；
(7)此时核磁共振探测装置接收到连接故障诊断指令则进入故障诊断命令，进行分模块故障检测，同时检测：电源模块、储能电容模块、发射桥路模块、配谐电容模块、数据采集模块、滤波器模块、放大器模块，检测后返回测试结果上传至服务器。
(8)此时运维平台点显示诊断结果，可以进行看到核磁共振探测装置的各模块故障诊断情况。
(9)如果核磁共振探测装置a的工作人员想看核磁共振探测装置b的参数等状态则通过装置a发送状态查看指令，装置b接收到指令后则发送系统时间位置信息，发送系统设置的参数，发送系统测试状态，发送系统测试数据。
(10)实验完毕后核磁共振探测装置a,b检测60秒没有指令后则均进入休眠状态。
(11)当运维平台中有数据存储后，其它用户终端可通过Internet网络进入运维平台界面对探测数据进行流程下载等。
Claims (4)
1.一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，其特征在于，包括：管理与使用终端、用户终端、运维平台以及核磁共振探测装置，其中：
管理与使用终端，为进行Web浏览器上网的设备终端，通过Internet网络与运维平台进行交互操作，对运维平台进行管理与维护，以及对运维平台数据进行查看与使用；
用户终端，进行Web浏览器上网的设备终端，通过运维平台的身份识别对运维平台的数据进行浏览、查看与下载；
运维平台，通过WiFi/4G网络与核磁共振探测装置连接，用于设置核磁共振探测装置的参数、查看运行状态，对核磁共振探测装置采集数据进行存储及反演解释，对核磁共振探测装置进行远程的故障诊断及数据长期存储及运行维护，以及分别与管理与使用终端、用户终端连接，使得管理人员查看与使用以及对核磁共振数据的浏览及下载；
核磁共振探测装置，通过WiFi/4G网络与运维平台连接，接收运维平台的控制指令，运行状态实时传递给运维平台，接收数据自存储同时传送给运维平台，以及核磁共振探测装置之间通过WiFi或者4G网络构建起数据中转服务器进行通讯，使得核磁共振探测装置之间的数据互传以及状态共享;
所述的核磁共振探测装置包括主控制器、通讯模块、GPS授时定位模块、数据存储模块、发射系统以及接收系统，所述主控制器通过RS485总线连接通讯模块，GPS授时定位模块，数据存储模块，主控制器通过RS485总线经发射系统连接发射线圈像发射线圈发射电流，经接收系统连接接收线圈采集接收线圈感应到的核磁共振信号;
所述的核磁共振探测装置的发射系统包括电源模块经储能电容模块、发射桥路模块连接配谐电容模块，发射系统的各模块均是独立的，各模块中内置单片机通过RS485总线与主控制器连接，实现模块级集成与检测；
所述的核磁共振探测装置的接收系统包括高压隔离保护经放大器模块，滤波器模块连接数据采集模块，接收系统的各模块均是独立的，各模块中内置单片机通过RS485总线与主控制器连接，实现模块级集成与检测；
所述的主控制器内置有控制程序，
开始工作，进入休眠模式；
如果没有命令时继续休眠；
如果有命令到则按运维平台发送的指令选择通讯方式：WiFi通讯模块，GPRS通讯模块，4G通讯模块，选择完毕后启动相应的通讯模块，进行仪器互连；
启动GPS授时定位模块，之后进入相应指令；
如果是测量指令，则开始测量模式，主控制器设置发射系统参数，设置接收系统参数，然后接收测试数据，进行数据存储并上传数据至运维平台；
如果是故障检测指令则进行分模块故障检测，检测后返回测试结果上传至运维平台；
如果是查看状态指令则发送系统时间位置信息，发送系统设置的参数，发送系统测试状态，发送系统测试数据，然后等待60S是否无连接指令，如果否则执行相关指令，如果是则进入休眠状态;
所述的运维平台还包括：
故障诊断模块，接收处理控制器命令后向核磁共振探测装置发故障诊断控制命令；
身份验证模块，接收处理控制器命令执行身份验证；
数据获取模块，经过所述身份验证模块的身份验证后进入数据获取；
数据分析显示模块，将数据获取模块的数据进行分析显示后进行数据压缩，和/或将数据解压后的数据进行数据分析显示；
数据压缩/解压模块，将数据压缩后存储数据库，和/或将数据库中数据解压后给显示模块显示，供管理及普通用户检测及浏览下载；
数据库，压缩后的数据存入数据库进行长久保存，数据解压后用于再次浏览及下载；
所述的运维平台软件层面包括三级管理层，包括主界面层，一级界面层及下一级界面层，通过主界面层进入一级界面，在一级界面中选择故障诊断界面，装置连接及设置界面，实验过程监控界面及数据处理界面；当一级界面层中选择不同界面后会进入下一级界面层，当选择故障诊断界面后进入故障诊断模块，发起模块自诊断命令，接收反馈信息，显示诊断结果；当选择数据处理，处理控制器进行数据叠加处理，数据反演处理，地下水含水量显示；当选择实验监控，则择开始工作命令，装置参数显示，接收波形观测，叠加后噪声观测；当选择装置连接设置，则选择发出连接指令，接收反馈信息，发射参数设置，接收参数设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，其特征在于，所述的运维平台，包括：显示控制器、核心控制器以及处理控制器，其中，
显示控制器，连接核心控制器，接收核心控制器指令进行数据显示；
核心控制器，连接显示控制器与处理控制器，控制运维平台进行显示或者进行后台数据处理；
处理控制器，连接核心控制器，接收核心控制器命令选择进行故障诊断或是进行身份验证。
3.根据权利要求1所述的一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，其特征在于，所述通讯模块与所述运维平台通讯以及核磁共振探测装置之间通讯，包括WiFi通讯模块、以太网接口、GPRS通讯模块、4G模块，分别通过RS485总线与主控制器连接，其中4G模块连接4G网卡，在WiFi网络信号不畅时直接通过4G网络建立通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于云端技术的远程核磁共振运维平台系统，其特征在于，故障检测包括对核磁共振探测装置的电源模块、储能电容模块、发射桥路模块、配谐电容模块、数据采集模块、滤波器模块以及放大器模块的检测。
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