基于云计算的电熔镁砂生产过程远程能源监视软件平台设计与开发

摘要

电熔镁砂是一种优良的高温电气绝缘材料，被广泛的应用于冶金、化工、航空、航天等各大行业领域。辽宁省拥有丰富的镁资源，以及大量的电熔镁生产企业。目前辽宁省所具有的电熔镁炉大部分属于高耗能而且产量质量较低的低技术水平镁炉。所以进行电熔镁熔炼过程的能源远程监视研究，帮助企业提高能源管理水平，同时提供数据辅助实验室研究人员开发新技术、新工艺，对于电熔镁行业的节能减排都有重要的意义。如果直接将现有的能源监视软件运用于电熔镁行业，则存在软件设计没有考虑到电熔镁炉工艺的特定领域需求，软件兼容性与开放性不好，软件对远程监视支持不好等缺陷。
　　本文针对现有不足开展以下工作:
　　(1)分析了国内外能源监视软件的特点与电熔镁企业的能源管理方式。在此基础上研究了将现有能源监视软件应用于电熔镁行业所存在的不足与缺陷。然后提出了适合电熔镁行业的本地监视与远程监视相结合的基于云计算技术的电熔镁生产过程远程能源监视软件平台设计方案。根据企业管理者的能源监视要求与实验室研究需要，对该软件平台进行了详细的功能需求分析。并根据远程监视运行的环境，对系统的安全性需求进行了分析。
　　(2)根据需求分析的结果，首先将软件平台的数据类型划分为实时数据与历史数据两类，并设计了基于Zookeeper技术的采用发布-通知模式的实时数据传输方案与采用RabbitMQ消息队列技术的历史数据传输方案，从而在保障远程监视系统实时性的同时处理了网络连接的中断。然后进行了总体架构的设计，将软件平台分为企业本地能源监视与远程能源监视两部分，并对数据采集、数据远程传输、企业本地监视、远程监视等组件进行了详尽的设计。然后为了存储远程监视系统中大量的历史数据，设计了采用HBase分布式数据库的历史数据存储方案。最后根据远程监视软件的安全性需求，设计了SSL双向认证加用户名密码的双重认证方式。
　　(3)按照设计的技术路线与实现方案，采用VisualStudio开发平台，C#与JavaScript编程语言，RabbitMQ消息队列、Zookeeper等技术，对整个软件平台进行了实现。
　　(4)将实现后的程序分别部署到了企业内部能源监视服务器与阿里云上，并对其功能进行了验证，证明了软件平台的有效性与安全性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 能源监视软件的国内外研究应用现状

1．3 电熔镁砂生产企业能源管理现状

1．4 本文主要研究工作

第2章 远程能源监视软件平台需求分析

2．1 引言

2．2 电熔镁砂生产工艺描述

2．3 远程能源监视软件平台功能需求分析

2．4 远程能源监视软件平台安全性需求分析

2．5 本章小结

第3章 远程能源监视软件平台设计

3．1 引言

3．2 云计算技术简要介绍

3．3 能源监视软件平台数据类型与通讯方案设计

3．4 能源监视平台硬件结构设计

3．5 能源监视平台软件架构设计

3．6 企业端能源本地监视软件设计

3．6．1 数据采集组件设计

3．6．2 实时数据远程传输组件设计

3．6．3 企业端能源本地监视组件设计

3．7 远程能源监视软件设计

3．7．1 数据接收功能设计

3．7．2 监视、报警、统计、维护功能设计

3．7．3 外部接口设计

3．8 数据库设计

3．8．1 本地监视与远程监视关系型数据库设计

3．8．2 云端非关系型历史数据库设计

3．9 远程能源监视软件安全性设计

3．10 本章小结

第4章 远程能源监视软件平台实现

4．1 引言

4．2 开发运行环境及相关技术介绍

4．2．1 开发语言与开发工具

4．2．2 运行环境介绍

4．3 数据采集组件实现

4．4 实时数据远程传输组件实现

4．5 企业端能源本地监视组件实现

4．5．1 历史数据远程传输

4．5．2 运行监视

4．5．3 报警查询与设置

4．6 远程能源监视软件实现

4．6．1 实时数据接收

4．6．2 历史数据接收

4．6．3 运行监视

4．6．4 报表查询

4．6．5 报警查询

4．6．6 外部接口

4．6．7 用户管理

4．7 Hadoop群集与HBase数据库配置

4．8 本章小结

第5章 远程能源监视软件平台应用验证

5．1 引言

5．2 软件应用验证环境

5．2．1 软件应用企业简介

5．2．2 软件应用硬件环境

5．3 软件功能验证

5．3．1 数据采集

5．3．2 实时数据远程传输

5．3．3 历史数据远程传输

5．3．4 企业端能源本地监视

5．3．5 远程能源监视

5．3．6 外部接口

5．4 远程能源监视安全性测试

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要工作