計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)探索

李禮

摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該對其總體方案進(jìn)行規(guī)劃，搭建好硬件平臺(tái)，選擇C/S的通信模式，再設(shè)計(jì)出系統(tǒng)工作的流程，并根據(jù)流程對系統(tǒng)功能模塊劃分為基于服務(wù)器平臺(tái)的系統(tǒng)管理模塊、分析診斷模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，以及基于客戶端平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊、檢測資源模塊和檢測執(zhí)行模塊。最后再對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件程度的數(shù)據(jù)庫、組件之間的通信、服務(wù)器和客戶端程序分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)；軟件開發(fā)；C/S模型

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）26-0034-02

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，因此有必要對其開發(fā)設(shè)計(jì)，特別是系統(tǒng)軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的總體方案

1.1 總體結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)，首先需要對其總體方案的進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。在此，其總體結(jié)構(gòu)采用圖一的組網(wǎng)方式，通過就不同地區(qū)的檢測設(shè)備用戶端采集其所在的單元對象的相關(guān)數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器，再由服務(wù)器對用戶數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理后傳遞給相關(guān)用戶。

系統(tǒng)在自動(dòng)檢測的過程中，需要整個(gè)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)協(xié)同工作，設(shè)備用戶端負(fù)責(zé)用戶接口處理，同時(shí)控制對應(yīng)檢測單元；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是檢測單元，它通過相關(guān)接口與被檢測單元先連，以此來采集輸入信號，并輸出激勵(lì)信號；檢測控制系統(tǒng)的核心是服務(wù)器端，它需要對用戶端收集到的客戶信息進(jìn)行分析處理，并將結(jié)果返回給客戶端；連接客戶端與服務(wù)器端的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，這就需要二者支持同一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，確保在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中能進(jìn)行通信；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)中還有一個(gè)重要的組成部分就是數(shù)據(jù)庫，它用戶儲(chǔ)存用戶信息、設(shè)備信息及檢測記錄等，由服務(wù)器來進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫工作。

1.2 硬件平臺(tái)

設(shè)計(jì)好整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之后，就要搭建相應(yīng)的硬件平臺(tái)。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)及性能要求，硬件平臺(tái)包括五個(gè)部分：開關(guān)系統(tǒng)、檢測控制器、檢測總線、檢測儀器資源和信號接口裝置。當(dāng)前，基于PXI和VXI的總線檢測系統(tǒng)的檢測范圍和檢測能力都得到了很大的拓展。因此，在硬件選擇上通常采用基于PXI總線的NI模塊集成的機(jī)箱檢測設(shè)備作為主體平臺(tái)，再基于該主體平臺(tái)設(shè)計(jì)出對應(yīng)的公共接口裝置、接口適配器、測試探筆和探針、UUT即可。

1.3 通信模式

在通信模式的選擇上，選擇當(dāng)前最為常見的C/S模式。在C/S通信模式當(dāng)中，不同的計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行不同的功能，實(shí)現(xiàn)不同的用戶與服務(wù)器角色，從而通過服務(wù)器為客戶端的虛擬儀器應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。

2 系統(tǒng)軟工作流程及其功能模塊分析

2.1 系統(tǒng)軟件工作流程的分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)對軟件設(shè)計(jì)的基本要求是安全、可靠、有效、開放、實(shí)時(shí)和可維護(hù)。其軟件的具體工作流程為：第一步，客戶端用戶登錄測試體系統(tǒng)；第二步用戶驗(yàn)證后啟動(dòng)并請求連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；第三步，遠(yuǎn)程服務(wù)器連接成功后，用戶即登錄成功；第四步，用戶完成被測試對象與測試設(shè)備的對應(yīng)接口連接；第五步，用戶配置檢測激勵(lì)信號控制系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)的檢測操作；第六步，系統(tǒng)自動(dòng)將檢測數(shù)據(jù)通過已經(jīng)連接的網(wǎng)絡(luò)通道傳送給遠(yuǎn)程服務(wù)器；第七步，遠(yuǎn)程服務(wù)器調(diào)用檢測診斷程序?qū)z測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；第八步，遠(yuǎn)程服務(wù)器向客戶端返回已經(jīng)做好的數(shù)據(jù)處理結(jié)果；最后，客戶端顯示出檢測的診斷結(jié)果。該工作流程涉及的主要部分為遠(yuǎn)程服務(wù)器、檢測用戶端和檢測設(shè)備，其所需的功能模塊包括服務(wù)器的運(yùn)算模塊、客戶端的檢測模塊和實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

2.2 系統(tǒng)軟件功能模塊分析

根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的功能需求情況，可以將軟件功能模塊劃分為基于服務(wù)器平臺(tái)的系統(tǒng)管理模塊、分析診斷模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，以及基于客戶端平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊、檢測資源模塊和檢測執(zhí)行模塊幾個(gè)部分。

1） 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊包括設(shè)備管理、操作管理、操作人員管理、檢測任務(wù)管理和檢測診斷程序管理五個(gè)部分。設(shè)備管理的功能為對設(shè)備用戶端的配置狀況進(jìn)行記錄，當(dāng)變更和刪除廢除客戶端信息；操作管理的具體功能為接收、分析和診斷用戶的遠(yuǎn)程登錄請求命令，并調(diào)用相關(guān)的程序執(zhí)行對應(yīng)的請求命令；操作人員管理的功能是管理系統(tǒng)操作人員的相關(guān)信息；檢測任務(wù)管理的功能是對每項(xiàng)分析診斷結(jié)果和檢測記錄進(jìn)行管理，同時(shí)完成相關(guān)信息在數(shù)據(jù)庫中的保存；檢測診斷程序管理的功能為對檢測分析診斷程序進(jìn)行管理。

2） 分析診斷模塊

分析診斷模塊的主要功能是對客戶端存在的故障提供在線支持診斷服務(wù)，幫助實(shí)現(xiàn)檢測控制系統(tǒng)的故障定位與隔離，還可以提供對應(yīng)的專家系統(tǒng)支持功能。

3） 網(wǎng)絡(luò)通信模塊

網(wǎng)絡(luò)通信模塊包括網(wǎng)絡(luò)通信的連接和數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收三個(gè)部分。通信連接服務(wù)器與客戶端之間數(shù)據(jù)傳送提供通信通道。數(shù)據(jù)分析與接收除了要具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，還要建立緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)接收時(shí)將用戶端傳送的數(shù)據(jù)放入對應(yīng)的緩沖區(qū)以等待分析處理；數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，則將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶端中。

4） 檢測資源模塊

檢測資源模塊通過適配器的模塊文件來儲(chǔ)存適配器的描述和信息。用戶能夠?qū)ε渲媚Ｐ臀募?、適配器文件和器件配置文件進(jìn)行修改，同時(shí)處理適配器模型文件，綜合適配器模型中的文件信息，連接數(shù)據(jù)庫，從而完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的校驗(yàn)與檢測工作。

5） 檢測執(zhí)行模塊

檢測執(zhí)行模塊包括檢測控制和激勵(lì)信號配置兩個(gè)部分。檢測控制負(fù)責(zé)各檢測系統(tǒng)及其資源的控制，借助于輸入的激勵(lì)信號采集的輸出響應(yīng)信號來完成相關(guān)檢測任務(wù)。激勵(lì)信號配置的功能則是在軟件平臺(tái)當(dāng)中根據(jù)檢測任務(wù)對配置檢測設(shè)備的激勵(lì)信號。endprint

3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分就是數(shù)據(jù)庫，因此對檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是非常重要的。對此可以采用數(shù)據(jù)庫VItest管理檢測控制信息。當(dāng)中包括的信息表格包括設(shè)備信息表、用戶信息表和服務(wù)程序列表。如用戶信息表應(yīng)該包含用戶標(biāo)識ID、用戶名、密碼、注冊時(shí)間、真實(shí)姓名和用戶類型六個(gè)字段。系統(tǒng)需要維護(hù)用戶登錄退出和增減用戶等信息。

3.2 組件之間的通信實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組件之間的通信可以采用DSTP協(xié)議來完成，它支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，因此可以根據(jù)不同的URL來按段不同的協(xié)議。數(shù)據(jù)收發(fā)通信是相互獨(dú)立，因此可以只分析某一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的設(shè)計(jì)。

3.3 服務(wù)器設(shè)計(jì)

服務(wù)器程序的設(shè)計(jì)包括多線程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)中可能面臨同時(shí)處理多個(gè)用戶的請求，因此需要采用并發(fā)處理的方式來解決多任務(wù)的工作方式，并發(fā)處理比循環(huán)處理的執(zhí)行效率更高，響應(yīng)速度更快。VI服務(wù)器利用并發(fā)處理方式可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和用戶管理等功能，其主要的線程包括處理用戶請求線程、服務(wù)程序管理線程、設(shè)備管理線程、連接用戶客戶端、初始化VI服務(wù)器。線程之間通過內(nèi)存交換參數(shù)來完成通訊，多線程間的同步工作則由事件觸發(fā)來控制實(shí)現(xiàn)。

多線程的實(shí)現(xiàn)需要完成四個(gè)功能：初始化系統(tǒng)；建立通信連接，等待登錄；驗(yàn)證用戶身份；根據(jù)請求分配對應(yīng)的處理線程。

3.4 客戶端設(shè)計(jì)

根據(jù)檢測控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及需求情況，客戶的程序采用多線程技術(shù)的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。它能夠確保不同的激勵(lì)信號的同時(shí)輸入、采集及完成數(shù)據(jù)通信?？蛻舳顺绦虻墓ぷ髁鞒虨椋河脩舻卿洝矸蒡?yàn)證→系統(tǒng)控制界面→選擇對應(yīng)的程序（包括用戶管理、遠(yuǎn)程連接、信號采集、模擬輸入、模擬輸出、信號配置和結(jié)果發(fā)布）。在面板設(shè)計(jì)上，可以利用多面板的人機(jī)界面，這樣可以確保操作界面的簡潔方便。同時(shí)各功能VI的動(dòng)態(tài)載入則采用LabVIEW的SubPanel方法節(jié)點(diǎn)，這樣可以降低系統(tǒng)的內(nèi)存占用，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

客戶端程序主要包括激勵(lì)信號配置VI模塊、響應(yīng)信號采集VI模塊、用戶登錄VI模塊和用戶管理VI模塊四個(gè)模塊設(shè)計(jì)。激勵(lì)信號配置VI模塊采用條件結(jié)構(gòu)和事件結(jié)構(gòu)的程度設(shè)計(jì)，用戶能夠通過系統(tǒng)的信號配置面板來修改激勵(lì)信號的相關(guān)參數(shù)；響應(yīng)信號采集VI模塊通過電流電壓測量程序、模擬信號測量程序、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集程序和信號采集程度五個(gè)模塊分別對靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，這五個(gè)模塊程序之間相互獨(dú)立；用戶登錄VI模塊是獨(dú)立功能的一個(gè)模塊，它將信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，只要訪問用戶信息數(shù)據(jù)庫就能完成對用戶身份的驗(yàn)證，如果驗(yàn)證值為真，則可以登錄啟動(dòng)系統(tǒng)；用戶管理VI模塊采用的條件結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，主要用于增加用戶、刪除用戶、密碼修改等用戶信息的管理。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該對其總體方案進(jìn)行規(guī)劃，搭建好硬件平臺(tái)，選擇C/S的通信模式，再設(shè)計(jì)出系統(tǒng)工作的流程，并根據(jù)流程對系統(tǒng)功能模塊劃分為基于服務(wù)器平臺(tái)的系統(tǒng)管理模塊、分析診斷模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，以及基于客戶端平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊、檢測資源模塊和檢測執(zhí)行模塊。最后再對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件程度的數(shù)據(jù)庫、組件之間的通信、服務(wù)器和客戶端程序分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，檢測控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成后還需要對其進(jìn)行測量，通?？梢圆捎貌ㄐ挝募臏y量方式來進(jìn)行。

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