论文题目：空间站高温柜地基实验远程操控系统
摘要：随着逐步突破和掌握载人飞船、航天员太空出舱、飞行器空间交会对接等核心技术,我国载人航天工程已经进入到了“三步走”战略的空间站阶段。未来,我国将在空间站开展一系列科学实验,其中,空间材料科学实验是毋庸置疑的重要研究方向。高温材料实验柜作为空间材料科学的综合实验平台,未来将承担至少数百个样品的科学实验。为保证将来空间科学实验的成功,每一个空间实验都需要反复地进行地基匹配实验。那么,面对如此高频次开展的地基匹配实验,如何提高地基实验系统使用效率,使其得到更加高效的利用成为了目前亟待解决的问题。结合上述背景及实际应用情况,本文给出了在空间站高温柜地基实验中远程操控的设计方案。方案基于Web开发,利用B/S架构,采取MVC模型,设计开发远程操控系统。同时,本文阐述了基于上述方案的具体实现。前端基于Vue.js辅以Element-UI实现;服务端基于Spring Boot实现,使用Maven进行项目管理,采用物联网平台作为通信媒介完成数据上传与下发;数据存储引入My SQL关系型数据库以及Redis缓存数据库。本文不仅介绍了功能实现的关键技术,还对系统稳定性、安全性进行了着重考虑。该系统应用于我国空间站高温材料实验柜地基实验过程,可以让分布在全国各地及国外的材料科学家通过互联网的方式,远程查看材料科学匹配实验过程的运行数据并在授权后进行远程操控,有效解决现场技术专家匮乏,数据获取效率低下,实验成本较高等实际问题,在大幅降低实验过程监测成本的同时为智能化、高效化的地基实验提供有效保障。本文还对系统部署后的各项功能进行了逐一测试验证,验证表明,系统实现了各项预定功能。文章最后也给出了后续本课题可以继续改进的方向,为我国未来空间材料科学实验提供更加完善的技术方案。除了应用领域的创新性,在系统的设计开发中,也进行了多项创新性工作,例如:针对上传的每个数据包中参数的数量、种类均不同的情况,处理方式为在Mapper文件中调用一个处理类中的方法,再在该方法中对每个参数进行逐一判断,若存在则进行拼接,实现了“动态SQL”,与传统在Mapper文件中直接拼接SQL语句的方式相比较,更加清晰直观,避免了Mapper文件臃肿的情况;针对运行参数上传量较大、上传频次较高的情况,处理方式为存入基于内存的缓存数据库,再开启多线程去缓存中取出进行解析,与传统的收到数据包后直接进行解析存储的过程相比较,极大地减轻了服务端的压力;系统内服务端与设备端通信引入了Io T平台,与使用传统的TCP或者UDP通信相比较,避免了内网穿透、数据格式转换等繁琐操作;此外,系统还从服务端设置安全组、SQL注入攻击预防、关系型数据库性能提升、缓存数据库击穿、穿透、雪崩的预防、数据持久化等多维度进行稳定性和安全性的保障。
关键词：空间材料科学实验;远程操控;前端;后端;数据库;Web开发
学科专业：计算机应用技术
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.3 研究内容
1.4 本文结构
第2章 地基实验远程操控系统需求分析
2.1 概述
2.2 系统用户特征分析
2.3 系统功能性分析
2.4 系统非功能性分析
2.5 本章小结
第3章 地基实验远程操控系统方案设计
3.1 概述
3.2 整体技术方案
3.2.1 系统整体技术方案
3.2.2 软件平台技术方案
3.3 前端技术方案
3.3.1 前端框架方案Vue.js
3.3.2 桌面组件库方案 Element-UI
3.4 后端技术方案
3.4.1 后端整体方案
3.4.2 后端框架方案SpringBoot
3.5 数据库技术方案
3.5.1 关系数据库方案
3.5.2 缓存数据库方案
3.6 数据通信技术方案
3.7 方案可行性分析
3.8 本章小结
第4章 地基实验远程操控系统软件具体实现
4.1 概述
4.2 前端实现
4.2.1 界面实现
4.2.2 功能实现
4.2.3 关键技术实现
4.2.4 本地调试
4.3 后端实现
4.3.1 与前端通信实现
4.3.2 与设备端通信实现
4.3.3 关键技术实现
4.3.4 本地调试
4.4 数据库实现
4.4.1 关系数据库实现
4.4.2 缓存数据库实现
4.4.3 关键技术实现
4.5 本章小结
第5章 地基实验远程操控系统测试验证
5.1 概述
5.2 测试验证准备
5.3 测试验证实施
5.3.1 前端打包部署
5.3.2 后端打包部署
5.3.3 系统联调
5.4 功能测试验证
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录A 缩略词表
附录B 部分代码
致谢