pobierz plik referatu

Transkrypt

Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008
Rozdział 28
w
Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego
monitorowania i diagnostyki maszyn*
w
1 Wstęp
da
.b
w
Streszczenie. W rozdziale omówiono koncepcję termowizyjnego systemu
ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn oraz zaproponowano strukturę
relacyjnej bazy danych wchodzącej w jego skład. W trakcie projektowania
bazy danych zwrócono uwagę na możliwość łączenia zasobów z innymi
bazami danych diagnostycznych poprzez zastosowanie plików w formacie
XML. Do celów realizacji bazy danych posłużono się oprogramowaniem
MySQL Community Server. Obsługę bazy danych zapewnia aplikacja
przygotowana w blokowym języku programowania LabView, natomiast
dostęp do danych i ich podgląd zapewniono zarówno z poziomu stacji
roboczej, na której zainstalowano system monitorowania jak również poprzez
przeglądarkę internetową. Zaproponowane rozwiązanie stanowi niezależny
moduł bazodanowy, który po niewielkiej adaptacji może zostać zintegrowany
z istniejącymi diagnostycznymi bazami danych obiektów technicznych.
pl
s.
Rozwój termowizji przyczynił się do powszechnego stosowania urządzeń obrazowania
podczerwieni w zadaniach monitorowania i diagnostyki maszyn i urządzeń [11].
Urządzenia tego typu pozwalają na przedstawienie rozkładu temperatury na powierzchni
obserwowanego obiektu w postaci obrazów. Stwarza to możliwości ich zastosowania do
ciągłego monitorowania i oceny stanu technicznego maszyn i urządzeń.
Zaproponowano koncepcję systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn
bazującego na obrazach termowizyjnych. Proponowane rozwiązanie pozwoli na
nieprzerwaną obserwację obiektu w czasie trwania jego eksploatacji i jednoczesne
wyznaczanie parametrów diagnostycznych, których przebiegi funkcyjne pozwalałyby na
wczesną identyfikację zmian stanu technicznego obiektu w trakcie eksploatacji jak również
prognozowanie czasu bezpiecznej eksploatacji, podczas którego możliwe byłoby
zaplanowanie działań naprawczych lub remontowych. Opracowując omawiany system
monitorowania i diagnostyki, starano się zapewnić jak największą elastyczność jego
zastosowania
w
odniesieniu
do
różnej
klasy
maszyn
i
urządzeń.
Marek Fidali, Wojciech Jamrozik
Politechnika Śląska, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Konarskiego 18a 44-100 Gliwice,
Polska
email:{marek.fidali, wojciech.jamrozik}@polsl.pl
*Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2007-2009 jako projekt badawczy.
(c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008
M.Fidali, W. Jamrozik
Na rys. 1. zaprezentowano schemat blokowy opisujący strukturę i koncepcję działania
proponowanego termowizyjnego systemu monitorowania i diagnostyki.
w
Serwer
a
eż k
Wilgotność
Ciś nienie atm .
Temperatura
otoczenia
Diagnoza
w
w
ś ci
wa
iar o
po m
ADC
da
.b
Dodatkowe parametry
(np. Wibroakustyczne)
Operator
Sterowanie
Rys. 1. Koncepcja termowizyjnego systemu monitorowania i diagnostyki maszyn
pl
s.
Podstawowym elementem pomiarowym systemu monitorowania jest kamera termowizyjna,
która umożliwia obserwację rozkładu temperatury na powierzchni maszyny w zakresie
ustawionego pola widzenia kamery. W celu oceny wpływu otoczenia maszyny i warunków
zewnętrznych na ilość promieniowania podczerwonego docierającego do kamery
termowizyjnej przewidziano zainstalowanie dodatkowych elementów, takich jak kamera
wizyjna, oraz tory pomiarowe parametrów opisujących zewnętrzne warunki, takie jak
temperatura otoczenia, ciśnienie, wilgotność itp.
Kamera wizyjna ma za zadanie dostarczyć obrazy w świetle widzialnym przedstawiające
obiekt i jego otoczenie. Na podstawie tych obrazów będzie możliwa ocena wpływu zmian
w otoczeniu obiektu (przechodzący ludzie, identyfikacja poruszających się źródeł ciepła) i
zmian oświetlenia obiektu na wartości wyznaczanych cech obrazów termowizyjnych.
Pomiar parametrów otoczenia ma na celu ocenę ich wpływu na ścieżkę transmisji
promieniowania podczerwonego od obiektu do kamery. Pozwoli to, podobnie jak w
przypadku kamery wizyjnej, na rozróżnienie zmian wartości cech obrazów
spowodowanych wystąpieniem uszkodzenia od zmian wywołanych zakłóceniami w ścieżce
pomiarowej.
Uwzględniając założenie o elastyczności proponowanego rozwiązania, zaplanowano
możliwość pozyskiwania przez układ dodatkowych danych pochodzących np. z fabrycznie
zainstalowanych na obiekcie czujników lub istniejących układów monitorowania. Pozwoli
to na podniesienie skuteczności w zakresie formułowanych decyzji diagnostycznych.
Obrazy z kamer oraz sygnały z czujników poprzez moduły kondycjonowania i akwizycji
trafiają do serwera systemu, w którym realizowane są zadania rejestracji, przetwarzania i
320
Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn
w
analizy. Na podstawie wyznaczonych cech, moduł wnioskowania diagnostycznego
zaimplementowany w układzie monitorowania formułuje diagnozy dotyczące stanu
technicznego obiektu. Informacje, wygenerowane przez układ, stanowią przesłanki dla jego
operatora oraz układu sterowania do podjęcia odpowiednich działań eksploatacyjnych.
Uwzględniając prototypowy charakter proponowanego rozwiązania oraz konieczność
zapewnienia dużej elastyczności w zakresie modyfikacji i rozbudowy systemu
monitorowania, zdecydowano, że jego aplikacja kliencka zostanie zrealizowana w
środowisku programistycznym LabVIEW, zapewniającym duże możliwości w obsłudze
różnego rodzaju aparatury pomiarowej i standardów komunikacyjnych oraz baz danych.
Mając na uwadze konieczność zarządzania i zapisywania dużej ilości różnorodnych
danych pojawiających się w układzie monitorowania, zaproponowano zastosowanie
modułu bazy danych diagnostycznych.
w
2 Baza danych termowizyjnego systemu monitorowania i diagnostyki
w
da
.b
W dziedzinie diagnostyki technicznej problemy dotyczące gromadzenia i zarządzania
zasobami danych rozwiązywane są skutecznie od wielu lat. Stosowane rozwiązania
charakteryzują się ogromną różnorodnością, począwszy od bazy danych obsługujących
jednostkowe obiekty i dostępne z poziomu ściśle określonego oprogramowania poprzez
komercyjne systemy bazodanowe, a skończywszy na systemach zunifikowanych [8].
Pomimo istnienia różnych interesujących projektów prowadzących do unifikacji obsługi
baz danych np. projekt MIMOSA [10], do dnia dzisiejszego nie uzgodniono ogólnie
akceptowalnego formatu diagnostycznych baz danych.
W rozważaniach dotyczących możliwości unifikacji gromadzenia danych
diagnostycznych formułowane są następujące wymagania, które powinny być
uwzględniane podczas projektowania baz danych dla diagnostyki technicznej [8]:
− istnieje potrzeba gromadzenia dużej liczby danych, aktualizowanych w krótkich
odstępach czasu, co prowadzi do dużego natężenia strumieni danych wymagających
gromadzenia;
− struktura zasobów danych powinna umożliwiać ich jednolite prowadzenie dla
zbiorów różnych obiektów (np. dla obiektów posiadających wspólnego właściciela
lub użytkownika);
− struktura zasobów powinna zapewniać możliwość łączenia danych dla podobnych
obiektów;
− stosowane sposoby gromadzenia danych powinny umożliwiać równoczesny dostęp
wielu użytkownikom w środowisku rozproszonym;
− wskazane jest zastosowanie zróżnicowanych, indywidualnych praw dostępu do
określonych podzbiorów danych dla różnych grup użytkowników;
− niezbędne są odpowiednie zabezpieczenia przed przypadkową utratą danych;
− istnieje potrzeba ograniczania liczności gromadzonych danych.
Projektując bazy danych, można korzystać z wielu istniejących oryginalnych rozwiązań,
które częściowo odpowiadają wymaganiom stawianym diagnostycznym bazom danych. Do
ciekawszych pomysłów należą [8]:
− stosowanie struktury hierarchicznej w celu ograniczenia ilości danych opisujących
obiekty techniczne i historię ich eksploatacji;
− wprowadzanie słowników nazw w celu unifikacji baz danych oraz umożliwienia
łączenia fragmentów baz zakładanych przez różnych użytkowników;
pl
s.
321
w
− częściowe globalne zarządzanie wartościami identyfikatorów w celu umożliwienia w
prosty sposób stosowania baz rozproszonych i przystosowania ich do wzajemnej
wymiany fragmentów swoich zasobów;
− specyficzny zapis czasu wystąpienia zdarzeń rejestrowanych w bazie i celowe
ograniczenie stopnia szczegółowości zapisanych danych w celu ograniczenia
redundancji danych wynikającej z istnienia długich ciągów wartości niezmiennych w
czasie będących efektem cyklicznych pomiarów i analiz;
− integracja środowisk komputerowych poprzez stosowanie specyfikacji COM,
COBRA;
− stosowanie wielowarstwowych struktur oprogramowania w celu ujednolicenia
sposobów komunikowania się końcowego użytkownika z oprogramowaniem, np.
poprzez przeglądarkę internetową;
− reprezentacja danych w postaci dokumentów, których treść zapisano za pomocą
specjalnych języków, np. SGML, XML;
− unifikacja słowników stosowanych nazw poprzez wprowadzenie przez W3C
możliwości równoczesnego stosowania wielu słowników, gdzie globalny charakter
mają wyłącznie ich nazwy.
w
w
2.1 Założenia ogólne
da
.b
pl
s.
Utworzenie bazy danych diagnostycznych dla termowizyjnego systemu monitorowania i
diagnostyki maszyn wymagało przeanalizowania różnych aspektów działania
projektowanego systemu, jak również uwzględnienia konieczności komunikacji i
przesyłania danych do otoczenia. Na podstawie przemyśleń autorów oraz zamieszczonych
w literaturze [1][2][3][4][8] wskazówek zdecydowano się przyjąć założenia omówione
poniżej.
Baza danych powinna umożliwić gromadzenie danych zmiennych, zawierających
wyniki pomiarów i analiz, zmienne eksploatacyjne i uwagi (odpowiedzi na pytania)
wprowadzane bezpośrednio przez użytkownika, a także danych stałych informujących o
strukturze obiektu i jego stanie. Dane te mogą być aktualizowane okresowo na podstawie
danych zmiennych. Aby ułatwić budowę tablic, dane podzielono na kilka kategorii,
mianowicie:
− dane o obserwowanych obiektach,
− dane o zarejestrowanych sygnałach i obrazach,
− dane o nastawach pomiarowych,
− wartości cech sygnałów,
− dane procesowe i eksploatacyjne (w tym remontowe),
− dane o parametrach toru pomiarowego,
− dane konfiguracyjne,
− decyzje diagnostyczne,
− dane prognozowane.
Z racji stosowania urządzeń obrazowania (kamer), umożliwiających obserwowanie
jednocześnie kilka obiektów, przyjęto założenie, że baza pozwoli na gromadzenie danych o
wielu obiektach technicznych. Uwzględniając istnienie innych systemów monitorowania i
diagnostyki maszyn mogących działać równolegle z proponowanym układem,
zdecydowano się na wprowadzenie mechanizmów wysyłania i pobierania danych z innych
baz. Przykładem bazy, dla której zaplanowano możliwość udostępniania danych, jest
opracowana w Katedrze Podstaw Konstrukcji Maszyn, Baza Danych Uczących (BDU) [2]
322
w
będąca modułem systemu doradczego DiaDyn [5]. Wymiana danych z tą bazą odbywa się
za pomocą odpowiednio przygotowanych plików XML, co wymagało opracowania modułu
generującego takie pliki. Celem komunikowania się z BDU jest rozszerzenie możliwości
systemu monitorowania o możliwość wnioskowania na podstawie sieci przekonań [6],
zaimplementowanej w systemie DiaDyn.
Proponowany układ monitorowania i diagnostyki zapewnia nieprzerwaną obserwację
maszyn(y) w długim okresie czasu porównywalnym z czasem życia monitorowanych
obiektów (miesiące , lata). W trakcie obserwacji pomiary odpowiednich parametrów
realizowane są cyklicznie z doświadczalnie przyjętym interwałem czasowym. Taka
sytuacja wymusiła przyjęcie założeń dotyczących obsługi systemu, administracji oraz
pielęgnacji bazy w sposób zdalny poprzez infrastrukturę sieciową, jak również ograniczenie
objętości zapisywanych danych. W celu podglądu danych zdecydowano się na
przygotowanie modułu pozwalającego na wysyłanie zapytań, prezentację i przeglądanie
bieżących oraz archiwalnych danych za pomocą przeglądarki internetowej. Do tego celu
przygotowano dynamiczną witrynę napisaną w języku PHP.
Ograniczanie objętości zapisywanych informacji dotyczy dwóch kategorii danych:
sygnałów i obrazów oraz wartości wyznaczanych cech. Wyznaczane wartości cech
zapisywane są bezpośrednio w bazie danych natomiast rozważono dwie koncepcje
przechowywania sygnałów i obrazów:
− bezpośredni zapis w bazie danych, w polu typu BLOB,
− w postaci plików w przestrzeni dyskowej, przy jednoczesnym zapisie w bazie danych
informacji o nazwach i lokalizacji plików w przestrzeni dyskowej oraz datach ich
utworzenia.
Zdecydowano się na wdrożenie drugiego rozwiązania. Podyktowane to było wieloma
względami. Decydujący wpływ miał prototypowy charakter systemu, którego testowanie
wymagało ciągłego dostępu do obrazów termowizyjnych w celu ich podglądu,
przetwarzania i analizy za pomocą zewnętrznego oprogramowania przystosowanego do
pracy z niestandardowym formatem plików, w których zapisywane były obrazy
termowizyjne. Bezpośrednie gromadzenie obrazów w bazie wymagałoby implementacji
mechanizmów eksportu danych. Aktualnie prowadzone są działania mające na celu
implementację mechanizmów podglądu zarejestrowanych danych w aplikacji klienckiej.
Zaletą zapisu obrazów i sygnałów poza bazą było ograniczenie objętości bazy danych, a co
za tym idzie, zapewnienie lepszej wydajności bazy pod względem szybkości działania oraz
optymalne zarządzanie przestrzenią dyskową. Obrazy gromadzone bezpośrednio w bazie
zajmują większą przestrzeń dyskową niż odpowiednio zarządzane i kompresowane pliki
zapisywane pod wskazaną lokalizacją na dysku. W razie próby zmiany wykorzystywanego
systemu bazodanowego mogłyby pojawić się problemy z przenoszeniem danych typu
BLOB. Dodatkowo mogą wystąpić przypadki niemożności przywracania zawartości bazy
wówczas, gdy zawiera ona kolumny z danym binarnymi [16].
W odniesieniu do wartości cech obrazów i sygnałów wyznaczanych w wyniku ich
analizy zaproponowano mechanizm dynamicznej zmiany cyklu zapisu wartości cech w
bazie w zależności od decyzji modułu wnioskowania diagnostycznego. Idea
proponowanego mechanizmu polega na tym, że w trakcie eksploatacji obiektu badany jest
na bieżąco jego stan techniczny. Jeśli stan obiektu uznawany jest za dobry w granicach
przyjętego pola tolerancji, czas trwania cyklu pomiarowego jest długi. Jeżeli mechanizm
wnioskowania diagnostycznego wykryje znaczącą zmianę wartości którejkolwiek z
wyznaczanych cech, wtedy automatycznie uruchamiana jest procedura skracająca cykl
pomiarów w celu dokładniejszej identyfikacji powstałej anomalii.
Uwzględniając przyjęte założenia, zdecydowano się na realizację bazy danych
o strukturze relacyjnej zaimplementowanej w darmowym systemie bazodanowym MySQL.
da
.b
w
w
pl
s.
323
Obsługa bazy danych realizowana jest poprzez moduł oprogramowania wchodzący w skład
aplikacji głównej proponowanego systemu monitorowania. Moduł obsługi wykonano z
zastosowaniem oprogramowania LabVIEW wraz z odpowiednimi bibliotekami funkcji w
tym biblioteką pozwalającą na obsługę i komunikację z bazami danych.
2.2 Struktura bazy danych
w
da
.b
w
w
Na podstawie przyjętych założeń zaproponowano strukturę relacyjnej bazy danych,
przedstawioną na diagramie relacji encji (rys. 2). Baza składa się z następujących tablic
połączonych relacjami:
− Objects - tablica przechowująca informacje o obserwowanych obiektach
technicznych.
− Devices – tablica przechowująca dane dotyczące elementów wchodzących w skład
torów pomiarowych przyłączonych do systemu monitorowania.
− Settings – tablica pozwalająca na przechowywanie nastaw torów pomiarowych,
informacji o położeniu i lokalizacji czujników, usytuowaniu kamer, częstotliwości
próbkowania, dane o użytkownikach i ich prawach dostępu do systemu, itp.
− Signals – tablica zawierająca wyniki pomiarów, przy czym realizacje sygnałów
reprezentowane w postaci wektorów lub macierzy wartości zapisywane są do plików,
a w bazie umieszczane są wskaźniki do przestrzeni pamięci masowej. Wskaźnikami
mogą być ścieżki dostępu. W tablicy zamieszczone są również informacje o statusie
plików, a mianowicie czy został on zarchiwizowany i/lub skompresowany.
− Images – tablica gromadząca wskaźniki do plików w przestrzeni dyskowej, w
których zapisane są obrazy. Tablica zawiera dodatkowe informacje o formacie zapisu
obrazu i podobnie jak w wypadku sygnałów, bieżący status plików.
− Features – tablica zwierająca wartości cech sygnałów i obrazów, a także pojedyncze
wartości liczbowe będące wynikiem pomiarów, np. wartości temperatury otoczenia
czy wilgotności.
− States – tablica z identyfikatorami stanów technicznych.
− Decisions – tablica do przechowywania możliwych decyzji diagnostycznych, jakie
mogą być wygenerowane przez układ wnioskujący na podstawie wartości cech.
− Prognosis – tablica zawierająca prognozowane wartości wybranych cech.
− Maintenance – tablica do przechowywania danych eksploatacyjnych odnoszących
się do obiektów.
Wszystkie zarejestrowane obrazy i realizacje sygnałów zapisywane są na dysku
lokalnym serwera systemu w katalogach o odpowiedniej strukturze. Na dysku lokalnym
utworzono folder główny o nazwie CurrentData, w którym zapisywane są pliki z danymi
pozyskiwanymi podczas pomiarów. Dane z każdego pomiaru zapisywane są w podfolderze,
którego nazwa tworzona jest w sposób automatyczny na podstawie danych zawartych w
bazie i informacji przekazywanych przez system monitorowania. Nazwa podkatalogu
wskazuje na czas, w którym rozpoczęto pomiar. W podkatalogu znajdują się jeszcze dwa
subfoldery o nazwach Images i Signals, w których gromadzone są pliki. Strukturę
katalogów przedstawiono na rys. 3. Nazwa każdego z plików zapisanych w odpowiednim
podkatalogu składa się z identyfikatora urządzenia pomiarowego i identyfikatora czasu
opisującego chwilę zapisu danych do pliku.
pl
s.
324
w
da
.b
w
w
pl
s.
Rys. 2. Diagram relacji encji w projektowanej bazie danych
Rys. 3. Przykładowe drzewo katalogów, w których zapisywane są pliki z danymi
325
Ze względu na znaczny rozmiar i liczbę plików, jakie mogą być zapisywane dla każdego z
urządzeń pomiarowych (rejestrujących), zasadne jest ich kompresowanie. W tym celu w
aplikacji klienckiej obsługującej bazę zaimplementowano procedurę automatycznego
zastępowania podkatalogów z pomiarami (Snap_Id) ich wersjami skompresowanymi.
Kompresowanie może następować w stałych, określonych przez użytkownika, odstępach
czasowych (np. odpowiedni dzień miesiąca, każdego dnia o określonej godzinie itp.) i
dotyczyć podkatalogów historycznych z ustalonego okresu.
w
2.3 Zarządzanie danymi
da
.b
w
w
Dla opracowanej bazy danych zaproponowano dwa sposoby przeglądania i zarządzania
zgromadzonymi w niej danymi:
− Z poziomu aplikacji głównej systemu monitorowania zainstalowanej na serwerze, w
której wyodrębniono moduł przeznaczony do zarządzania i komunikowania się z
bazą danych oraz przeglądanie jej zawartości za pomocą opracowanego interfejsu
użytkownika. Moduł ten jest również odpowiedzialny za wymianę danych z innymi
systemami bazodanowymi.
− Z poziomu przeglądarki internetowej poprzez strony WWW, generowane przez
odpowiednią aplikację zainstalowaną na serwerze systemu monitorowania. Do
budowy serwisu internetowego posłużono się językiem PHP, zapewniającym dużą
elastyczność w obsłudze baz danych. Serwis internetowy umożliwia przeglądanie
bieżących informacji o stanie technicznym oraz danych archiwalnych włącznie z
podglądem obrazów i przebiegów sygnałów.
3
Implementacja bazy danych
pl
s.
Uwzględniając powszechnie znane wymagania dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa
danych, w projektowanej bazie zaproponowano dwa sposoby sporządzania kopii
bezpieczeństwa. Pierwszy z nich polega na zapisie kopii bazy w zewnętrznej pamięci
masowej przyłączonej do serwera systemu monitorowania. Drugi sposób polega na
okresowym tworzeniu kopii bezpieczeństwa na dodatkowej partycji dysku serwera i jej
transferze poprzez sieć Internet na inny dedykowany do tego serwer. Ze względu na
rozdzielenie sposobu przechowywania obrazów i sygnałów od pozostałych danych
zaproponowano rozwiązanie polegające na dołączaniu tych danych do kopii zapasowej.
Przed dołączeniem wszystkie pliki są kompresowane i w postaci jednego pliku (zip) zostają
przeniesione do folderu zawierającego pliki z kopią bezpieczeństwa bazy danych.
Sporządzanie kopii zapasowej bazy danych może się odbywać na dwa sposoby:
− zgodnie ze zdefiniowanym harmonogramem, np. każdego dnia,
− wymuszony przez użytkownika w dowolnym momencie.
Do wykonywana kopii zapasowych bazy wykorzystano program mysqldump [9].
Jak wspomniano wcześniej, bazę danych utworzono w darmowym systemie MySQL.
Wybierając ten system, kierowano się m.in. dużą popularnością oprogramowania
bazującego na języku zapytań SQL również w aplikacjach bazodanowych stosowanych w
diagnostyce maszyn, co stanowi zaletę pod względem możliwości integracji omawianej
bazy z innymi.
326
w
Moduł aplikacji głównej odpowiedzialny za obsługę omawianej bazy danych
zaimplementowano w języku G, który jest udostępniany przez graficzne środowisko
programistyczne LabVIEW [12]. Duża elastyczność w obsłudze różnych urządzeń
kontrolno-pomiarowych i bogaty zbiór modułów ułatwiających akwizycję i przetwarzanie
sygnałów, obrazów oraz zestawy funkcji obsługujących bazy danych i różne technologie
informatyczne (np. XML) były główną przesłanką zastosowania LabVIEW. Inną ważną
cechą środowiska jest możliwość wykonania w nim interfejsu użytkownika w sposób znany
z narzędzi RAD (Rapid Application Development) typu Borland C++ Builder.
Podczas implementacji aplikacji obsługującej bazę danych poza standardowymi
funkcjami dostępnymi w oprogramowaniu LabVIEW posłużono się darmową bibliotekę
sql_LV [13], zawierającą zbiór tzw. wirtualnych instrumentów, które pozwalają na dostęp
do funkcji biblioteki DLL komunikującej się z serwerem bazy danych poprzez interfejs
ODBC. Zastosowanie biblioteki sql_LV pozwoliło na bezpośrednie wykonywanie
skryptów SQL z poziomu środowiska LabVIEW, a co za tym idzie:
− otwieranie i zamykanie połączenia z serwerem,
− wyświetlenie listy tabel,
− przeglądanie zawartości tabel,
− zapis i odczyt danych z bazy,
− kasowanie rekordów z bazy.
Do poprawnego działania biblioteki wymagany jest OpenG Toolkit [14], który zapewnia
obsługę zmiennych wariantowych i klastrów danych.
Na rys 4 przedstawiono fragment kodu języka G, realizującego usuwanie danych z bazy
danych na serwerze MySQL.
Obsługę formatu XML w pakiecie LabVIEW zapewniono, stosując biblioteki libXML
[15]. Jest to zestaw bezpłatnych funkcji umożliwiających wykorzystanie własności formatu
XML i prostą pracę ze znacznikami. Strukturę plików XML, generowanych przez system
dla potrzeb Bazy Danych Uczących (BDU), przedstawiono w [2].
da
.b
w
w
pl
s.
Rys. 4. Fragment kodu w języku G realizującego kasowanie danych z bazy na serwerze
MySQL
3.1 Interfejs użytkownika
Obsługa bazy danych odbywa się z poziomu graficznego interfejsu użytkownika całego
systemu monitorowania oraz z poziomu przeglądarki internetowej. Graficzny interfejs
użytkownika pozwala na intuicyjne wprowadzanie danych do bazy danych oraz
327
przeglądanie i zarządzanie bazą danych, w stopniu pozwalającym na zapewnienie
prawidłowego działania całej aplikacji. Na rys. 5 przedstawiono okno aplikacji systemu
monitorowania z aktywną zakładką menadżera danych. Zakładka pozwala na przeglądanie
zawartości bazy danych
w
da
.b
w
w
Rys. 5. Okno menadżera danych systemu monitorowania
4 Podsumowanie
pl
s.
Witryna internetowa, dająca dostęp do bazy danych, nie posiada możliwości
administrowania bazą. Pozwala ona jedynie na przeglądanie zawartości bazy. W celu
umożliwienia przeglądania bazy użytkownikowi nieznającemu składni języka SQL
opracowano zestaw predefiniowanych zapytań pozwalających na wyszukiwanie
monitorowanych obiektów w bazie, kiedy znany jest jeden z atrybutów opisujących go
(nazwa, lokalizacja, nr seryjny), a następnie wyświetlenie:
− pełnej informacji o obiekcie, łącznie z danymi eksploatacyjnymi,
− danych dotyczących elementów toru pomiarowego,
− wykresów historii zarejestrowanych parametrów.
Witryna ma również przeglądarkę obrazów termowizyjnych i wizyjnych.
W rozdziale przedstawiono opis bazy danych wchodzącej w skład termowizyjnego systemu
monitorowania i diagnostyki maszyn. Zaproponowano relacyjną bazę danych
zaimplementowaną w systemie MySQL. Baza pozwala na gromadzenie różnych kategorii
danych, począwszy od danych o obserwowanych obiektach, urządzeniach pomiarowych
poprzez sygnały i obrazy oraz ich cechy, a skończywszy na wartościach cech stanów
technicznych i decyzjach podejmowanych przez układ wnioskowania diagnostycznego. Ze
328
w
względu na konieczność rejestracji obrazów i sygnałów zdecydowano się na zapis tych
danych w plikach w przestrzeni dyskowej, w bazie danych zapisując jedynie informacje
o położeniu i nazwie pliku. Utworzenie dodatkowych procedur kompresji danych
archiwalnych pozwoliło na utworzenie bazy danych o dużej szybkości i wydajności.
Obsługa omawianej bazy danych zrealizowana jest z poziomu aplikacji głównej systemu
monitorowania opracowanej z zastosowaniem oprogramowania LabVIEW oraz z poziomu
przeglądarki internetowej, zapewniającej możliwość śledzenia działania systemu
monitorowania z dowolnego miejsca na świecie. Do tworzenia stron internetowych
zastosowano język PHP, a fragmenty treści stron w tym języku generowane są
automatycznie z poziomu aplikacji opracowanej w programie LabVIEW. Wykorzystanie
klasycznych bibliotek LabVIEW oraz darmowej biblioteki sql_LV pozwoliło na prostą i
szybką obsługę i komunikację z bazą danych. Dodatkowo zapewniono możliwość
automatycznego generowania zawartości plików XML niezbędnych w komunikacji z
zewnętrzną bazą danych uczących (BDU). Interfejs użytkownika dostępny z poziomu
aplikacji głównej oraz aplikacji internetowej pozwala na przeglądanie i edycję danych w
bazie. Dodatkowo aplikacja główna zaopatrzona została w procedury automatycznej
archiwizacji, kompresji i odtwarzania danych.
Prototypowy charakter termowizyjnego systemu monitorowania i diagnostyki maszyn
oraz ciągle trwające prace nad jego rozwojem mogą mieć wpływ na ostateczny wygląd i
postać zaprezentowanej bazy oraz aplikacji dostępowych.
W prezentowanym rozwiązaniu bazy danych starano się uwzględnić różne zalecenia
projektowe dotyczące baz danych dla diagnostyki maszyn. Z punktu widzenia autorów
dużą elastyczność i szybkość w budowie omawianej bazy zapewnia zastosowanie
oprogramowania LabVIEW.
1.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Cholewa A., Cholewa W., Chrzanowski P., Psiuk K.: Baza danych systemu DT200-1.
Modelowanie i diagnostyka oddziaływań mechanicznych, aerodynamicznych i magnetycznych
w turbozespołach energetycznych. Pod redakcją J. Kicińskiego. Wydaw. Instytutu Maszyn
Przepływowych Polskiej Akademii Nauk, Gdańsk 2005, s. 1229-1234
Cholewa A.: Baza danych uczących. Materiały seminaryjne, Warsztaty DIADYN’07, Katedra
Podstaw Konstrukcji Maszyn. Politechnika Śląska, Gliwice 2007-11-06, s. 91-102.
Cholewa A.: Struktura ogólnej bazy danych. Modelowanie i diagnostyka oddziaływań
mechanicznych, aerodynamicznych i magnetycznych w turbozespołach energetycznych. Pod
redakcją J. Kicińskiego. Wydaw. Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk,
Gdańsk 2005, s. 1235-1238
Cholewa A.: Zastosowanie standardu XML w diagnostycznych bazach danych. V krajowa
konferencja naukowo-techniczna „Diagnostyka procesów przemysłowych” Łagów Lubuski, 1719 września 2001. . s. 245-248,
Cholewa W. (red.):Warsztaty DIADYN’07. Materiały seminaryjne. Katedra Podstaw
Konstrukcji Maszyn. Politechnika Śląska, Gliwice 2007-11-06.
Cholewa W.: Statement networks In export systems for condition monitoring. W ramach pracy
zbiorowej pod redakcją J. Korbicza, K. Patana, M. Kowala: Fault Diagnosis and Fault Tolerant
Control. Warszawa, 2007. Academic Publishing Mouse EXIT, s. 231-238.
Cholewa W.: Zbiory danych. Modelowanie i diagnostyka oddziaływań mechanicznych,
aerodynamicznych i magnetycznych w turbozespołach energetycznych. Pod redakcją J.
Kicińskiego. Wydaw. Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk, Gdańsk 2005,
s. 1227-1260,
Cholewa W.: Bazy danych w diagnostyce technicznej. Międzynarodowy Kongres Diagnostyki
Technicznej Diagnostyka 2000, Warszawa 19-22.09.2000
pl
s.
2.
da
.b
w
w
Literatura
329
w
9. dev.mysql.com
10. MIMOSA. http://www.mimosa.org
11. Madura H. (red.): Pomiary termowizyjne w praktyce. Praca zbiorowa. Agencja wydawnicza
PAK, Warszawa 2004.
12. ni.com/LabVIEW/
13. performancemicrowave.com
14. sourceforge.net/projects/opengtoolkit/
15. http://labxml.sourceforge.net/
16. http://bugs.mysql.com
da
.b
w
w
pl
s.
330

pobierz plik referatu

Transkrypt

Podobne dokumenty

Rozdział monografii: `Bazy Danych: Struktury, Algorytmy