pobierz plik referatu
Transkrypt
pobierz plik referatu
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 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 M.Fidali, W. Jamrozik 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 M.Fidali, W. Jamrozik 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 M.Fidali, W. Jamrozik 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 M.Fidali, W. Jamrozik 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 Baza danych termowizyjnego systemu ciągłego monitorowania i diagnostyki maszyn 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008 Rozdział monografii: 'Bazy Danych: Rozwój metod i technologii', Kozielski S., Małysiak B., Kasprowski P., Mrozek D. (red.), WKŁ 2008 M.Fidali, W. Jamrozik 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 (c) Copyright by Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice 2008