ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ предметной области - технологии удаленного доступа посредством
мобильных устройств 6
1.1 Удаленный доступ, основные понятия и определения 6
1.2 Программы и мобильные приложения для создания виртуальных
рабочих мест 7
1.3 Обзор известных решений по управлению лабораторными стендами 13
1.3.1 Система удаленного доступа НИЯУ ВШЭ 13
1.3.2 Удаленный доступ к стендам СибГУТИ 14
1.3.3 Виртуальные лаборатории ТПУ 15
1.3.4 Роботизированные линии удаленного доступа С-Петербурского
политехнического университета им. П. Великого 16
1.4 Инструментальные средства разработки мобильных приложений для
сетевого доступа 17
1.5 Выводы по разделу 1 19
2 Разработка мобильного приложения для тестирования сетевого соединения
и режима удаленного доступа к оборудованию 20
2.1 Анализ задания на проектирование 20
2.1.1 Описание средств разработки 20
2.1.2 Архитектура аппаратных средств 21
2.1.3 Организация сетевого взаимодействия 24
2.2 Общие требования к архитектуре мобильного приложения 25
2.3 Мобильное приложение разработчика 26
2.4 Выводы по разделу 2 30
3 Разработка мобильного приложения для организации удаленного доступа к
лабораторному оборудованию 31
3.1 Разработка архитектуры мобильного приложения и создание программного кода 31
3.1.1 Архитектурный паттерн 31
3.1.1.1 Элемент DataProvider 31
3.1.1.2 Элемент ViewController 32
3.2 Вспомогательные классы 32
3.2.1 HTTP-менеджер 32
3.2.2 Модули расширения 33
3.2.3 CodableHelper 33
3.3 Модели данных 34
3.4 Базовые классы 34
3.5 Процесс разработки модулей 35
3.6 Трансляция видеоизображения 35
3.7 Загрузка файла 37
3.8 Диаграммы классов 38
3.9 Выводы по разделу 3 38
4 Тестирование полученных технических решений 40
4.1 Режим авторизации 40
4.2 Тестирование списка сессий 41
4.2.1 Управление сессиями 41
4.2.2 Мои сессии 42
4.2.2 Подключиться к сессии 43
4.3 Создание сессии 45
4.4 Экран взаимодействия с оборудованием 46
4.4.1 Тестирование видео 47
4.4.2 Тестирование элементов управления 48
4.4.2.1 Тестирование кнопок 48
4.4.2.2 Тестирование переключателей 49
4.4.2.3 Тестирование аналогового ввода 49
4.4.3 Тестирование сообщений 50
4.4.4 Тестирование режима программирования оборудования 50
4.4.5 Тестирование очистки оборудования 52
4.4.6 Отображение дополнительной информации 53
4.7 Выводы по разделу 4 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
В современном процессе обучения немалая часть занятий выделяется на работу с лабораторным оборудованием. В ходе лабораторных работ студенты все чаще работают с персональными компьютерами и стендами, установленными в аудиториях. Часто количество оборудования для обучения не может покрыть спрос студентов на работу с ним.
Помимо этого, у студента не всегда есть возможность присутствовать в аудитории для выполнения лабораторной работы в установленный срок. Также нельзя исключать и поломку оборудования. Процесс обслуживания стенда или ПК может надолго приостановить возможность проведения занятий, связанных с ними. Каждое рабочее место необходимо подготовить, настроить и адаптировать для работы с ним.
Для упрощения взаимодействия студента и преподавателя с лабораторным оборудованием актуальна задача предоставления удаленного доступа.
Особенно востребованной является реализация мобильных приложений удаленного доступа для тех случаев, когда нет возможности воспользоваться персональным компьютером или ноутбуком.
В процессе реализации проекта поэтапно решались определенные по результатам анализа задания на ВКР задачи. На начальном этапе были рассмотрены известные программные и аппаратные решения по удаленному доступу к лабораторному оборудованию. Это позволило из прочих выбрать принцип организации доступа, примененный в НИЯУ ВШЭ, расширив его возможностью подключения различного оборудования. Также на основании анализа программных инструментов для реализации выбран программный пакет AnyDesk, как обладающий наибольшими функциональными возможностями среди прочих аналогов. На втором этапе, при создании ПО для удаленного тестирования рассмотрена разработанная общая архитектура и организация сетевого взаимодействия аппаратных средств, а также предложен способ взаимодействия мобильного приложения с аппаратурой. Это позволило перейти к разработке модулей взаимодействия пользователя с лабораторным оборудованием в режиме симуляции. При этом разработана архитектура взаимодействия элементов тестового ПО, общие алгоритмы, функции и режимы тестирования. На этом этапе было реализовано ПО для мобильной операционной системы IOS, предназначенное для использования при дальнейшей разработке, например подключения новых устройств к системе (станка с ЧПУ или стационарного робота). Это ПО предназначено для разработчика и позволяет с минимальными изменениями исходного кода тестировать сетевые соединения и визуально наблюдать за функционированием новых устройств при взаимодействии с пользователем. Полученные решения позволили перейти к разработке ПО пользователя и тестированию комплекса в лабораторных условиях. На третьем этапе была разработана архитектура, принципы взаимодействия программных компонентов и реализованы основные модули. Переработан архитектурный паттерн для модулей приложения, добавлены методы, классы и необходимые сторонние библиотеки. При этом стандартные классы расширены дополнительными методами. При разработке
исходных кодов реализована связь с сервером, методы для авторизации, создания и удаления сессии, методы взаимодействия с лабораторным
оборудованием и модули для взаимодействия с сессиями. Полученные результаты третьего этапа позволили перейти к тестированию ПО на лабораторном оборудовании STK500, STM-32 и DE1-SoC. На заключительном этапе работ выполнено тестирование пользовательского ПО на базе созданного рабочей группой лабораторного комплекса доступа к оборудованию. Выполнялось тестирование всех основных режимов: авторизации, сессий, трансляции потокового видео, элементов управления, выдачи сообщений, режимов программирования, очистки оборудования и других. Результаты тестирования показали нормальное функционирование разработанного ПО во всех режимах, определенных заданием на ВКР. Тем не менее, тестирование показало некоторые недочеты в работе оборудования, а именно: задержку трансляции и отклика, случайные сбои в работе управляющей платы и недостаточную информативность при передаче видео. Полученные результаты тестирования можно использовать при разработке дальнейшего плана модификации лабораторного комплекса.
Таким образом, все поставленные задачи ВКР решены, что позволяет сделать вывод о достижении цели работы.
