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造纸行业中,从原料准备、蒸煮、漂白到打浆、造纸等过程中,需要分析检测的参数与性质指标很多,分析的方法与流程也是复杂多样,导致实验室每时每刻都会产生大量的信息,这些复杂海量的数据信息在记录、传输、分析、储存过程中需要大量的人力和物力来维护,效率十分低下,同时数据又容易出错。随着实验室认证和造纸企业信息化的要求,造纸行业实验室传统运作模式的弊端越来越明显。正是在这样背景下,提出了造纸实验室信息管理系统(LIMS)的研究。
造纸实验室信息管理系统是个综合的系统,不仅包括软件系统部分,还包括硬件系统部分。硬件系统的关键部分为采用何种网络通信控制技术、选择何种通信介质。本文通过分析对比现场总线控制技术与Ethernet工业以太网技术,由于各现场总线协议之间相互兼容性差,现场总线通信协议标准难于统一,不利于不同厂商仪器之间互联;而Ethernet是基于TCP/IP的一种标准的开放式网络技术,不仅保证实现现场测量仪器与Internet的数字式互连而且保证网络的传输实时性、可靠性等。Ethernet更适合于现场仪器互连。
在造纸国家重点实验室中,测量仪器大部分的仪器接口为RS-232接口,本文对串行通信协议进行分析,用Visual C++调用Windows API函数对仪器串行通信进行软件编程开发,利用本研究开发的通信控制软件对仪器通信进行管理控制。接着并进一步进行“仪器网络化”设置,让仪器真正成为网络仪器。
本论文对造纸实验室信息管理系统的数据库系统进行了详细的分析与设计。用现今大型的数据库管理系统SQL Server对系统进行设计,包括数据库系统的需求分析、概念设计、逻辑设计等,开发出具有造纸行业特点的数据库系统。
本研究完成对造纸实验室信息管理系统的服务平台设计。本服务平台的软件体系架构采用现今应用最为广泛的B/S(浏览器/服务器)架构,利用微软开发的ASP编程技术,对信息管理系统的服务平台进行详细的规划与设计,实现了对后台数据库的查询、修改、管理、分析等。而且设计的系统平台界面美观、实用,使用方便、界面友好。
数据分析是信息管理系统的一个组成部分,本部分利用Vbscipt、Javescipt脚本语言,对实验室测试数据进行预处理,并调用专业的数据分析与数据挖掘工具SPSS,实现对数据库系统中的数据进行分析。
本系统在华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室经过调试测试,系统成功实现不同厂商仪器之间互连,数据采集速度快、传输准确无误。充分利用了造纸实验室现有的以太网络资源,无须架设现场总线,实验仪器网络化、测试自动化。