[发明专利]针对低带宽远程链接的实验装置控制系统及方法

权利要求书

1.一种针对低带宽远程链接的实验装置控制系统，其特征在于，包括：设置于远端的主服务器及实验控制电脑，以及设置于近端的从服务器；

所述从服务器负责同步主服务器的数据，以及转发用户的操作指令到主服务器；主服务器与从服务器之间的通信采用WebSocket协议进行最少数据量的数据同步以及操作指令的发送；

所述主服务器根据接收到的操作指令，通过实验控制电脑对实验装置的各个硬件进行控制；所述主服务器及实验控制电脑上部署了EPICS框架，通过EPICS框架使用通讯接口与实验装置的各个硬件通信；

所述远端设有局域网，远端的用户设备、主服务器及实验控制电脑均接入局域网；实验控制电脑通过设备通讯接口和实验装置连接并进行控制，通过局域网，主服务器能够访问实验控制电脑，远端的用户设备能够访问主服务器；

所述主服务器的软件分为3层，自底向上分别为设备控制层、综合控制层与用户界面层；其中：

所述设备控制层，通过EPICS框架对实验装置进行控制操作，不涉及具体的业务流程；

综合控制层，使用Python Tornado WEB服务器结合PyEpics将实验装置的控制封装成HTTP服务，其中涉及到操作日志、实验数据的存储以及自动操作流程；同时，还负责接收从服务器的连接请求，并将HTTP协议升级至WebSocket协议；

用户界面层是网页界面，与从服务器中用户界面内容相同，供远端的用户设备对实验装置进行操控。

2.根据权利要求1所述的一种针对低带宽远程链接的实验装置控制系统，其特征在于，所述近端设有带宽高于一定值的通信网络，近端的用户设备与从服务器均接入该通信网络；

所述从服务器上部署Python Tornado Web服务器以及用户界面；近端的用户设备通过访问Python Tornado Web服务器请求网页静态资源，从而在近端的用户设备呈现出相应的用户界面，并通过用户界面发送操作指令。

3.根据权利要求1所述的一种针对低带宽远程链接的实验装置控制系统，其特征在于，所述主服务器上部署了Python Tornado WEB服务器实现远端的用户设备对主服务器的访问，同时Python Tornado WEB服务器作为EPICS框架的客户端。

4.根据权利要求1所述的一种针对低带宽远程链接的实验装置控制系统，其特征在于，所述通讯接口包括：串口、TCP/IP网络，和/或USB接口。

5.根据权利要求1所述的一种针对低带宽远程链接的实验装置控制系统，其特征在于，从数据的角度而言，从服务器作为主服务器的一个镜像，主服务器实时将最新的消息更新推送给从服务器；

从设备操作角度而言，从服务器则起到一个反向代理的作用，为近端的用户设备屏蔽了设备控制的网络通信细节，提供了透明的设备控制平台。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述系统实现实验装置控制的方法，其特征在于，包括：

从服务器启动Python Tornado WEB服务器以监听近端的用户设备发送的请求，同时，将向主服务器请求建立连接；当接收到近端的用户设备发送的自动控制的请求时，通过WebSocket协议将操作指令的请求发送给主服务器；当回应用户设备对于数据的请求时，从服务器会先检查自己是否拥有数据，若否，则再对主服务器发送请求；同时，从服务器实时监控与主服务器的连接状态，当断开连接的情况时重新向主服务器请求建立连接；

所述主服务器接收到从服务器转发的近端的用户设备对实验装置自动控制的请求时，生成自动操作流程的确定有限状态自动机并且进入该确定有限状态自动机开始运行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从服务器同步的数据都按时间先后顺序保存，对于用户设备每次的数据请求操作，从服务器先检查自己是否拥有完整的数据，若有则直接发送给用户，否则再向主服务器发送请求以同步数据；同时，用户设备也能够通过从服务器，调取主服务器数据库存储的历史日志及数据。