一种基于BS架构的水面显控系统

技术领域

本发明涉及水下潜水器，具体的说是用于全海神有缆无人潜水器的水面显控系统及方法。

背景技术

随着水下潜水器和水下科考的不断发展，需要接入的设备越来越多。不同设备的数据协议不同，通讯速率不同，采集频率不同，通讯方式也不同。这使得业务变得越来越复杂。对于水面控制系统的要求越来越高。以往的水面显控系统采用单机程序和CS架构的程序，客户端同时只能启动一个，且运行在一个特定电脑。无法进行灵活的组网，也无法同时多个客户端进行监控。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种基于BS架构的水面显控系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于BS架构的水面显控系统，包括：前台、WEB服务器、以及实时数据库；

前台，用于为用户提供操作界面，用户通过前台页面，进行数据监控和设备操作；

WEB服务器，用于与前台、实时数据库通讯，它将实时数据库中的数据传递给前台，同时为前台提供操作水面设备和水下潜器的接口；

实时数据库，用于与水下潜器、水面设备和WEB服务器通讯，以及储存水下潜器和水面设备的实时数据。

所述WEB服务器包括文件服务模块、海图模块、后台数据模块、前台通讯模块以及实时数据通讯模块；

文件服务模块，用于记录前台的日志数据和配置数据，水下潜器的实时数据和水面设备的实时数据；

海图模块，用于记录实时数据库中水面设备实时数据中的航迹数据，将航迹数据传送给前台并进行航迹的显示；

后台数据模块，用于将水面设备和水下设备的实时数据存储在后台数据模块；

前台通讯模块，用于前台和后台的文件服务模块、海图模块、后台数据模块、实时数据通讯模块之间传递数据；

实时数据通讯模块，用于与实时数据库通信，从实时数据库中获取水下潜器和水面设备的实时数据，并将获取的实时数据储存在后台数据模块。

所述实时数据库包括ICE服务器、实时数据库模块、配置模块；

ICE服务器，用于与水下潜器、水面设备和WEB服务器通讯；

实时数据库模块，用于提供数据服务，通过ICE服务器模块提供的数据链路，储存水下潜器的实时数据；

配置模块，用于实时数据库的配置。

所述WEB服务器与前台通过WebSocket协议通讯。

所述水面设备包括水面铱星、无线电、超短基线、遥控盒、相机及字符叠加器、控制台PLC中的至少一项。

所述前台连有地图服务器，用于为前台提供包含地理信息的图片。

所述水面显控系统支持多个客户端同时进行控制和数据监视。

所述后台为分布式架构，整个水面显控系统可以部署在多台计算机上。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.基于BS架构的水面显控系统，可以同时接入多个用户，进行监控。而过去的架构下，只能接入一个客户。这更加符合现实中的需要。

2.基于BS架构的水面显控系统可不预先安装客户端，用户只需通过浏览器就可接入，无需部署。

3.基于BS架构的水面显控系统中的各个程序不必安装在同一台电脑，可以通过网络进行连接，组网更加灵活。

附图说明

图1是水面显控系统架构图；

图2是WEB服务器内部模块图；

图3是实时数据库内部模块图。

具体实施方式

一种基于BS架构的水面显控系统支持多个客户端同时进行控制和数据监视是此系统的特点。水面显控系统一方面与水下潜器进行通讯，一方面与水面设备连接，比如无线电，差分式GPS，USBL，遥控盒，PLC等等；另一方面可以与水下潜器进行相连。

一种基于BS架构的水面显控系统，可以水下潜器进行数据传输，控制水下潜水器。

后台为分布式架构。系统针对不同业务都有单独的服务程序，整个系统可以部署在多台计算机上，减轻单台计算机的压力，提升系统的整体性能。

一种基于BS架构的水面显控系统，可以同水面GPS设备进行通讯，获取潜器位置。

一种基于BS架构的水面显控系统，可以通过USBL潜器，定位潜器的经纬度和深度。

一种基于BS架构的水面显控系统，可以连接PLC，获取水面控制台的输入，并能通过PLC控制水面控制台的IO输出。

所有数据都记录在实时数据库中。实时数据库是整个系统的中心，为各部分程序提供高速的数据服务。

一种基于BS架构的水面显控系统，运行稳定，响应速度快，能够满足高频率的通讯需求。

如图1所示为水面显控系统架构图，主要包括以下部分：

1.WEB服务器：使用NODEJS提供WEB服务，这种BS架构，使多客户端同时接入，同时监控成为可能。

2.WEBSOCKET：前台与后台之间使用WEBSOCKET进行数据交互。WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。他使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

3.实时数据库：实时数据库是整个系统的数据中心，潜器和设备收集到的数据，全部存储在实时数据库。实时数据库提供高效的数据服务和设备操作接口。无论是访问数据还是操作设备，都通过实时数据库完成。整个后台为分步式系统，业务程序可能处于不同计算机，他们都通过实时数据库连接在一起，完成业务解耦的同时，也摒除了语言与操作系统的差异。

4.分布式后台：每个设备都对应一个驱动程序，每个驱动程序都可以单独运行，与设备进行通讯，获取设备数据，并且可以控制设备。这样的设计减轻了服务器的压力，将业务解耦，降低服务器的复杂度。不同的程序可以部署在其他的计算机，以降低WEB服务器的压力。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

一.后台设备通讯程序

首先以PLC控制程序为例，介绍后台驱动程序。

PLC控制程序他使用MODBUS协议，与WAGO的PLC进行通讯。它从PLC上获取控制台上按钮和旋钮的信息，发送给实时数据库。

实时数据库又将这些数据传送给WEB服务器，最后显示在WEB页面中。

当需要点亮控制台的显示灯时，WEB服务器会通过实时数据库，控制PLC控制程序向控制台的PLC发送命令。

除此之外，还开发了声通讯机，遥控盒，无线电，铱星GPS，超短基线等设备的控制程序。原理类似，不再累述。

二.WEB服务器

WEB服务器有五个模块最为重要。如图2所示

1.文件服务模块，此模块的功能是，

本地文件读写和FTP文件上传和下载。他将前台的日志数据和配置数据，水下潜器的运行数据，和水面设备的运行数据，记录在本地文件中。

2.海图模块，记录惯导，超短基线，长基线，无线电，铱星等数据源提供的航迹数据，将航迹数据传送给前台，进行实时和历史航迹的显示。

3.后台数据模块，它负责将所有接入设备的实时数据存储在内存中，供其他模块使用。

4.前台通讯模块，它负责在前台和后台之间传递数据，将后台数据模块中的数据，传递给前台。前台也通过他对水面设备和水下潜水器进行控制。

5.实时数据库模块，它负责与实时数据库通信，从实时数据库中获取数据，并将数据暂存在后台数据模块，实时数据等同于运行数据，实时数据包括航迹，潜器的高度，姿态，速度，CTD等。

三.实时数据库

水面显控系统很复杂不同设备的协议不同，不同通讯的速率不同，不同程序的开发语言也不同，将他们连接在一起就是实时数据库。

其中有三个模块最重要，如图3所示

1.ICE服务器模块，使用通讯中间件，将异构系统组合在一起。他负责与水下潜器，水面设备和WEB服务器通讯，当这些程序需要进行数据传输的时候，ICE服务器模块负责这些数据的中转。

2.实时数据库模块提供数据服务。通过ICE服务器模块提供的数据链路，它将潜水器的实时数据，暂存起来。当其他程序需要这些数据时，它们通过ICE服务器模块可以访问到实时数据库模块中的数据。

3.配置模块，负责实时数据库的配置，可以灵活的配置，接入哪些设备，设置通讯速率。