【摘要】：在更注重精神文明建設(shè)的今天,舞臺(tái)作為人們精神世界的寄托,越來越被人們所重視。為達(dá)到更加炫麗、生動(dòng)的舞臺(tái)效果,現(xiàn)代舞臺(tái)中使用的機(jī)械設(shè)備種類越來越多,舞臺(tái)系統(tǒng)越來越復(fù)雜,與此同時(shí),也讓舞臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)變得越來越困難。一個(gè)舞臺(tái)技術(shù)公司往往在全國(guó)各地都有較多舞臺(tái)設(shè)備,如何利用現(xiàn)代化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)在公司內(nèi)部對(duì)全國(guó)各地劇院舞臺(tái)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷,以便對(duì)舞臺(tái)設(shè)備進(jìn)行維護(hù),是當(dāng)前舞臺(tái)行業(yè)面臨的問題之一。此外,在舞臺(tái)設(shè)備控制過程中起著關(guān)鍵作用的編碼器,常常因?yàn)閿啻a故障難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)而釀成舞臺(tái)事故。鑒于以上問題,本文以某舞臺(tái)技術(shù)公司的項(xiàng)目為背景,對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互技術(shù)和編碼器故障診斷算法展開研究,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一套基于云平臺(tái)的舞臺(tái)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),并加入對(duì)編碼器故障在線診斷的功能,主要工作如下:首先,對(duì)某劇院的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備配置和本地舞臺(tái)控制系統(tǒng)及其功能和性能要求進(jìn)行闡述和分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能和性能需求進(jìn)行分析,明確軟件系統(tǒng)將要實(shí)現(xiàn)的功能和系統(tǒng)應(yīng)具備的性能指標(biāo)。并對(duì)比了C/S和B/S模式的系統(tǒng)架構(gòu),結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際需求,選擇優(yōu)勢(shì)明顯的B/S模式的架構(gòu)。其次,對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互技術(shù)和編碼器故障診斷算法進(jìn)行研究。本地PLC與本地上位機(jī)采用過程映象方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)本地PLC與遠(yuǎn)程客戶端的數(shù)據(jù)交互。本地PLC與遠(yuǎn)程客戶端的數(shù)據(jù)交互以云平臺(tái)為橋梁,通過本地計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)本地PLC與云平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互,云平臺(tái)與遠(yuǎn)程客戶端則是通過調(diào)用Web Service接口實(shí)現(xiàn)。編碼器故障診斷算法選擇處理過程相對(duì)簡(jiǎn)單且實(shí)用的自適應(yīng)多尺度形態(tài)學(xué)分析算法,并基于Matlab進(jìn)行研究,根據(jù)仿真分析結(jié)果,該算法對(duì)不同類型的編碼器故障具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和有效性。接著,為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、安全性,選擇基于阿里云平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。在云服務(wù)器中安裝并開發(fā)SQL Server數(shù)據(jù)庫,并以此為基礎(chǔ),利用C#編程語言和ASP.NET技術(shù),依托Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開發(fā),其中系統(tǒng)的軟件包括Web Service服務(wù)端、系統(tǒng)登錄模塊、設(shè)備在線監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)分析模塊等,并將自適應(yīng)多尺度形態(tài)學(xué)分析算法應(yīng)用到編碼器故障診斷模塊中,從而實(shí)現(xiàn)編碼器故障遠(yuǎn)程診斷功能,緊接著將開發(fā)好的系統(tǒng)在云服務(wù)器中發(fā)布。最后,對(duì)系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,系統(tǒng)各模塊的功能已實(shí)現(xiàn),且系統(tǒng)性能良好,滿足系統(tǒng)要求。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP277;TP393.09
【圖文】：

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，就必須充分考慮舞臺(tái)機(jī)械構(gòu)成、運(yùn)行機(jī)制、配合模，并在此基礎(chǔ)上整體分析舞臺(tái)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能及性能需求擇合適的架構(gòu)，為后文開發(fā)舞臺(tái)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)做好鋪墊。舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備組成及其控制系統(tǒng) 舞臺(tái)機(jī)械的組成及概況臺(tái)機(jī)械作為承載和配合演員演出的重要道具，具有推動(dòng)故事發(fā)展、、塑造人物性格等多種藝術(shù)功能，是藝術(shù)與科學(xué)完美結(jié)合的產(chǎn)物。機(jī)械由臺(tái)上、臺(tái)下兩個(gè)部分組成，臺(tái)上機(jī)械主要以卷揚(yáng)類為主，包臺(tái)口、燈光吊籠以及各種類型舞臺(tái)吊桿等設(shè)備。臺(tái)下機(jī)械以升降、為主，主要包括升降臺(tái)、車臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、樂池等設(shè)備。其中，臺(tái)上吊下升降臺(tái)類設(shè)備和車臺(tái)類設(shè)備是舞臺(tái)表演空間的主要設(shè)備[38]。為本課題研究對(duì)象之一的某劇院是典型的品字形結(jié)構(gòu)舞臺(tái)，由主舞成。該劇場(chǎng)的部分舞臺(tái)機(jī)械實(shí)物如圖 2.1 所示。

臺(tái)設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方式可分為計(jì)算機(jī)全自動(dòng)和手動(dòng)半自動(dòng)兩種全自動(dòng)控制方式可以控制舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)種相關(guān)動(dòng)作，它是舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備主要的控制方式。因?yàn)榇朔绞絼?dòng)作顯示直觀、完整，而且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度舞臺(tái)基本都采用全自動(dòng)控制方式。而手動(dòng)半自動(dòng)控制方式，顧名思手動(dòng)操作來控制舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作的方式，同時(shí)也是作為全自動(dòng)控方式。劇院的控制系統(tǒng)則采用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制方式和手動(dòng)半自動(dòng)控制方。計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制操作方式由主操作臺(tái)中的上位機(jī)完成，使舞臺(tái)劇院舞臺(tái)操作人員預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作運(yùn)行。作為全自動(dòng)控制方式備用自動(dòng)控制方式，依靠移動(dòng)操作器來完成，移動(dòng)式操作盤通過以太網(wǎng)連接，可以使現(xiàn)場(chǎng)操作員在視野相對(duì)開闊的地方對(duì)舞臺(tái)設(shè)備進(jìn)行操舞臺(tái)設(shè)備控制。移動(dòng)式操作盤的人機(jī)交互界面與主操作臺(tái)相同，可控制，管理員可通過設(shè)定密碼對(duì)其操作范圍進(jìn)行限制。該劇院的舞下圖 2.2 所示。

圖 2.4 PLC 與變頻器設(shè)備組態(tài)圖以舞臺(tái)設(shè)備中的吊桿為例，進(jìn)行說明現(xiàn)場(chǎng)舞臺(tái)設(shè)備是如何通過 PLC 來進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)的，在 PLC 的 DB 塊中對(duì)吊桿的狀態(tài)信息進(jìn)行定義和分配，包括運(yùn)行模式、位置、速度等，吊桿變量的具體定義和分配如表 2.2 所示。表 2.2 吊桿變量數(shù)據(jù)塊定義和分配表吊桿變量偏移 名稱 數(shù)據(jù)類型 說明0x00 Mode int 運(yùn)行模式: 2:位置模式,3 速度模式0x02 ActualPosition int 當(dāng)前位置: 范圍[-30000,30000],單位 mm0x04 TargetPosition int 目標(biāo)位置: 范圍[-30000,30000], 單位 mm0x06 ActualSpeed int 當(dāng)前速度:[0..1500], 單位 rpm0x08 TargetSpeed int 目標(biāo)速度:[0..1500], 單位 rpm0x0A ActualLoad int 當(dāng)前負(fù)載:[0..230] 單位 0.1A0x0C IoValueL word 設(shè)備 Io 數(shù)據(jù)低位位 0:上限位, 0 正常,1 斷開

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