一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E‑Laboratory平台制造技术

一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E‑Laboratory平台，属于物联网及智能教学技术领域。采用Linux+Apache+MySQL+PHP的Web框架以及B/S和C/S混合结构，将LAMP移植到ARM处理器上，基于Android操作系统开发了一款APP，采用C/S模型通信模式与AChartEngine图形库，允许用户在无线网络环境下进行“移动实验”。本发明专利技术实现了“课堂课外一体化教学”，将有限的实验室资源及时分享给更多需要的人，使得E‑Laboratory平台具有低功耗、低成本和便携性好的特点，可实现多种实验装置的网络化控制，此外还便于更新、维护和使用，提高实验室资源的使用率。

A kind of embedded Web control terminal of mobile networking platform Laboratory E

A kind of embedded Web control terminal of mobile networking E Laboratory platform, which belongs to the technical field of networking and intelligent teaching. Using Linux+Apache+MySQL+PHP Web framework and the B/S and C/S hybrid structure, LAMP will be ported to the ARM processor, Android operating system is developed based on a APP model, using C/S communication mode and AChartEngine graphics library, allows users to \mobile experiments in wireless network environment\. The invention realizes \classroom teaching and extracurricular integration\, will limited laboratory resources timely sharing to more people in need, the E Laboratory platform with low power consumption, low cost and good portability features, network control can achieve a variety of experimental equipment, in addition to update, maintain and use, improve the laboratory rate of resources.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台
本专利技术涉及一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台，尤其涉及一种利用“物联网”技术可以在移动端或网页端登录便捷的“课堂课外一体化”教学的远程控制实验室，属于物联网、智能校园及智能教学领域。
技术介绍
E-Laboratory平台的研究现状:关于E-Laboratory平台的研究早已在世界范围内展开，1999年日本东京工科大学的YasuhiroOhyama等人使用简单的B/S模型搭建了一个网络实验系统的雏形。2001年，悉尼科技大学的DavidLowe等人开始搭建RemoteLaboratory，用于教育工作，并已经在世界范围内开放。2006年，北京理工大学的戴亚平等人基于MATLAB搭建了混合结构的远程控制实验室，2008年，中科院的袁克亚和刘国平使用嵌入式技术搭建了一个NetCon网络化控制系统。远程网络化实验室主要用于教学领域，能够让学生或老师不用因为实验资源紧缺或实验时间安排不方便等原因继续进行相关课程的实验；与本专利技术相关的论文共两篇，下文分别对其进行剖析：[1]呼玉东,武凯博,闫明朝.基于Web的实验室管理系统设计与实现[J]淮海工学院学报.2016.03:20-25.此文揭示了对高校实验室管理系统进行分析、设计和开发,采用B/S架构和socket通讯方法，利用PHP网络编程语言设计出一套实验室管理系统，通过实际操作，验证了该实验室管理系统的准确性与高效性；然而，文中只是实现了B/S架构，对于目前广泛使用的C/S架构并没有实现；只是实现了实验管理系统，但依然解决不了目前大多数高校因实验资源缺乏而不能进行有效实验的弊端；存在对服务器的依耐性大、功耗高等技术缺陷；[2]陆霞，田地.LA-ICP-MS网络虚拟实验室的研究与开发[J]实验室研究与探索.2015.11：120-123.此文揭示了为了方便人们学习仪器的原理和分析方法，熟悉实验操作，采用PHP+MySQL+Apache技术构建基于B/S应用的网络模式，针对LA-ICP-MS仪器的特点，开发了网络虚拟实验室；然而，文中只是提供了可以网上学习的虚拟实验室，并不可以让实验者对实验进行实时的操作，实验者会缺乏对实验的深度学习与认识；文中只是实现了B/S架构，对于目前广泛使用的C/S架构并没有实现；对服务器有很强的依耐性，所有信息都需要经过服务器中转，造成延时增加，存在服务器工作压力大、功耗高等技术缺陷；目前上述远程实验室系统或多或少存在着以下技术的不足：(1)部分设计仅采用了单一的B/S模式，使得实验的操作过程比较复杂，同时系统的更新和维护成本较高；(2)对服务器有很强的依耐性，所有信息都需要经过服务器中转，造成延时增加，同时服务器工作压力大、功耗大；(3)部分设计采用了微软公司的.NET架构，即WindowsServer+IIS(InternetInformationServices，互联网服务)+SQLServer+ASP组合，使得系统的成本很高，不适合大面积的推广；(4)进行实验的方式有限，用户大部分只能使用传统的计算机通过在宽带通信技术下进行实验，而很难使用移动智能终端进行实验。需要解决的问题：(1)用B/S与C/S混合模式在移动端APP或网页端登录后便捷的进行远程网络化实验；(2)基于Linux+Apache+MySQL+PHP(LAMP)的Web框架，相对于.NET架构而言，所有组成软件均是开源的，降低了成本，并搭建低功耗、低成本和便携性好三大特点的嵌入式控制终端EWC_T，实现多种实验装置的网络化控制；(3)Web架构在ARM处理器上应用，相对于应用在传统的X86处理器上，系统占用空间更小、成本更低以及功耗也更低。总之，上述已有的远程网络化实验与虚拟实验室技术虽然都具有实验者对实验学习的效果，然而，在要求对实验操作实时性、便捷性与低成本等情况下，以及对服务器与登录模式等性能的改进，都还存在很大的优化空间；本专利技术的目的是致力于解决上述高成本、低效率、便捷性差与登录方式单一的技术缺陷，提出一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决大多数高校实验设备资源缺乏、现有的远程网络化实验平台成本高和模式单一化、以及教学实验时间安排不方便等主要因素导致无法有效的进行课程实验的技术问题，提出了一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台。一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台，包括物联网移动E-Laboratory平台系统和基于LAMP架构搭建嵌入式EWC_T的方法两部分；其中，物联网移动E-Laboratory平台系统，简称本系统，包括感知传感层模块、传输网络层模块、服务应用层模块、嵌入式EWC_T以及数据库服务器；其中，嵌入式EWC_T的硬件模块包括：ARM处理器、SDRAM存储器、外部设备RS-485串行通信接口以及外接网络协议芯片HR911103A和RJ-445标准的以太网通信接口；其中，ARM处理器选择的是三星公司的32位嵌入式中央处理器S3C2440A；本系统中也可根据实际情况增加一台或多台数据库服务器，主要用于对一些共有的用户信息、实验记录和复杂实验算法进行存储；各模块的功能是：感知传感层模块在本系统中有以下功能：(1)通过有线网络或无线网络技术与n个被控对象组成小型网络，并对该网络内的设备进行控制；(2)作为一个精简版的Web服务器，通过传输网络层与服务应用层的用户通信并提供Web服务；(3)与另一台EWC_T进行通信，实现在无人干预情况下，感知传感层模块间的相互感知和信息的收集；传输网络层模块在本系统中的功能：通过有线网络或无线网络的两种方式对实验室的本地局域网、校园网和互联网进行网络传输；服务应用层模块在本系统中的功能：服务应用层的用户既可通过传统的个人计算机，也可通过现在生活中随处可见的移动智能终端，实现B/S模型，即浏览器/服务器模型，和C/S模型，即客户端/服务器端，登录EWC_T进行MobileExperiment；物联网移动E-Laboratory平台系统中各模块的连接关系是：感知传感层模块与传输网络层模块相连，传输网络层模块与服务应用层模块相连；服务应用层模块与数据库服务器相连；基于LAMP架构搭建嵌入式EWC_T的方法，通过以下步骤实现：步骤1、EWC_T引入开源的Web开发平台LAMP架构中的各个组成软件；其中，LAMP架构包含Linux操作系统、Apache服务器、MySQL数据库管理系统和PHP超级文本预处理语言；步骤2、基于LAMP架构搭建嵌入式EWC_T；步骤3、EWC_T依次移植LAMP框架的各个组成部分，具体为：步骤3.1、移植Linux操作系统，具体又包括：步骤3.1.1、Linux操作系统移植时先引导加载程序Bootloader；步骤3.1.2、移植Linux操作系统的Linux内核；步骤3.1.3、基于Linux操作系统移植文件系统；步骤3.1.4、基于Linux操作系统移植应用程序；步骤3.2、移植Linux操作系统后，基于LAMP架构移植Apache服务器；步骤3.3、移植Apache服务器后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E‑Laboratory平台，包括物联网移动E‑Laboratory平台系统和基于LAMP架构搭建嵌入式EWC_T的方法两部分；其中，物联网移动E‑Laboratory平台系统，简称本系统，包括感知传感层模块、传输网络层模块、服务应用层模块、嵌入式EWC_T以及数据库服务器；其中，嵌入式EWC_T的硬件模块包括：ARM处理器、SDRAM存储器、外部设备RS‑485串行通信接口以及外接网络协议芯片HR911103A和RJ‑445标准的以太网通信接口；其中，ARM处理器选择的是三星公司的32位嵌入式中央处理器S3C2440A；本系统中也可根据实际情况增加一台或多台数据库服务器，主要用于对一些共有的用户信息、实验记录和复杂实验算法进行存储；其特征在于：各模块的功能是：感知传感层模块在本系统中有以下功能：(1)通过有线网络或无线网络技术与n个被控对象组成小型网络，并对该网络内的设备进行控制；(2)作为一个精简版的Web服务器，通过传输网络层与服务应用层的用户通信并提供Web服务；(3)与另一台EWC_T进行通信，实现在无人干预情况下，感知传感层模块间的相互感知和信息的收集；传输网络层模块在本系统中的功能：通过有线网络或无线网络的两种方式对实验室的本地局域网、校园网和互联网进行网络传输；服务应用层模块在本系统中的功能：服务应用层的用户既可通过传统的个人计算机，也可通过现在生活中随处可见的移动智能终端，实现B/S模型，即浏览器/服务器模型，和C/S模型，即客户端/服务器端，登录EWC_T进行Mobile Experiment；物联网移动E‑Laboratory平台系统中各模块的连接关系是：感知传感层模块与传输网络层模块相连，传输网络层模块与服务应用层模块相连；服务应用层模块与数据库服务器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台，包括物联网移动E-Laboratory平台系统和基于LAMP架构搭建嵌入式EWC_T的方法两部分；其中，物联网移动E-Laboratory平台系统，简称本系统，包括感知传感层模块、传输网络层模块、服务应用层模块、嵌入式EWC_T以及数据库服务器；其中，嵌入式EWC_T的硬件模块包括：ARM处理器、SDRAM存储器、外部设备RS-485串行通信接口以及外接网络协议芯片HR911103A和RJ-445标准的以太网通信接口；其中，ARM处理器选择的是三星公司的32位嵌入式中央处理器S3C2440A；本系统中也可根据实际情况增加一台或多台数据库服务器，主要用于对一些共有的用户信息、实验记录和复杂实验算法进行存储；其特征在于：各模块的功能是：感知传感层模块在本系统中有以下功能：(1)通过有线网络或无线网络技术与n个被控对象组成小型网络，并对该网络内的设备进行控制；(2)作为一个精简版的Web服务器，通过传输网络层与服务应用层的用户通信并提供Web服务；(3)与另一台EWC_T进行通信，实现在无人干预情况下，感知传感层模块间的相互感知和信息的收集；传输网络层模块在本系统中的功能：通过有线网络或无线网络的两种方式对实验室的本地局域网、校园网和互联网进行网络传输；服务应用层模块在本系统中的功能：服务应用层的用户既可通过传统的个人计算机，也可通过现在生活中随处可见的移动智能终端，实现B/S模型，即浏览器/服务器模型，和C/S模型，即客户端/服务器端，登录EWC_T进行MobileExperiment；物联网移动E-Laboratory平台系统中各模块的连接关系是：感知传感层模块与传输网络层模块相连，传输网络层模块与服务应用层模块相连；服务应用层模块与数据库服务器相连。2.根据权利要求1所述的一种嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴亚平，马俊杰，杨国赛，王园，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11