測控網絡技術論文

　　隨著科技的不斷進步,測控網絡技術已經廣泛應用到了各個領域,這是學習啦小編為大家整理的測控網絡技術論文，僅供參考!

　　測控網絡技術論文篇一

　　網絡化測控系統關鍵技術研究

　　摘要：為實現遠距離測控和硬件測試資源共享，將計算機網絡技術引入到軍事裝備單元測試系統中，構成網絡化測控系統。介紹了系統的組成、結構和軟件模型，分析了信息共享模型和硬件共享策略技術難點，提出了基于XML的測試診斷信息統一模型，研究了硬件測試資源的共享策略和基于優先級的任務調度方法，對于構建網絡化單元測試測控系統具有重要意義。

　　關鍵詞：網絡化測控;遠程測控;信息共享策略

　　DOIDOI：10.11907/rjdk.151220

　　中圖分類號：TP393

　　文獻標識碼：A 文章編號：16727800(2015)006015703

　　基金項目基金項目：

　　作者簡介作者簡介：劉耀崇(1988-)，男，北京人，中國航天二院研究生院碩士研究生，研究方向為計算機網絡應用、系統任務調度;巢翌(1967-)，女，北京人，碩士，北京控制與電子技術研究所所長、碩士生導師，研究方向為計算機應用;高艷華(1971-)，女，北京人，碩士，北京控制與電子技術研究所軟件研發中心主任、碩士生導師，研究方向為計算機應用、軟件工程;王曉林(1979-)，女，北京人，碩士，北京控制與電子技術研究所軟件研發中心高級工程師，研究方向為計算機應用。

　　0 引言

　　信息化時代戰場，單一武器的決勝作用逐漸弱化，體系與體系的對抗已成為高技術戰爭的重要特點。武器系統特別是高技術武器系統，只有通過各種信息的引導，采取網絡化聯通，才能成為密切配合、運轉靈活的打擊力量，從而發揮最大效能和潛能。

　　近年來，以計算機網絡為核心的網絡化測控技術與網絡化數據共享得到越來越多的應用，尤其是在航空航天等國防科技領域。新一代控制系統軟件以網絡為中心實現各種復雜的分布式應用。隨著測控任務日趨復雜以及大范圍測控要求的日益增多，組建遠程測控、網絡化測控系統非常必要[1]。隨著彈載數據鏈和信息化發射平臺等技術的深入應用，導彈武器中的飛行控制系統、測試發射控制系統、瞄準系統將是數據鏈網中的一個節點;而隨著導彈武器作戰保障系統的信息化，導彈的綜合測試與維修保障系統都將網絡化[23]。網絡化測控系統體系結構分為三級，分別為管理級(服務器端)、用戶級(客戶端)、過程級(現場測控系統)。網絡化測控系統實現基于三層體系結構。系統的網絡化涉及硬件資源共享，硬件資源在使用中容易產生需求沖突，需要研究合理的共享策略避免沖突產生;不同測試流程、不同設備產生的信息類型可能不同，使得信息之間的交互很難實現，需要構建統一的信息模型來實現信息共享[4]。

　　1 網絡化測控系統設計

　　網絡化測控系統是一種分布式網絡化的實時閉環反饋控制系統。網絡的工作方式有兩種，分別為B/S和C/S模式。B/S模式下，數據采集、處理等操作均在服務器端進行，將測試數據通過Internet發布，用戶可以通過瀏覽器發出任務請求和查看數據;C/S模式下，服務器直接將測試結果通過TCP/IP協議發送到客戶端，數據的處理操作集中在客戶端。與C/S模式相比，B/S模式簡化了客戶端的開發和系統維護，簡化了用戶操作，適合網上發布;而C/S模式交互性強、安全性高，降低了網絡通信量，提高了速度[56]。本系統選擇客戶端、服務器端軟件均需自行設計的C/S模式。

　　圖1描述了網絡化單元測試系統進行的單元測試工作。其中，客戶端為控制器、慣性測量組合(簡稱慣組)及配電器單元測試。測試過程中，客戶端發送測試指令給服務器端，服務器端接收不同客戶端的測試指令并將測試指令分配給不同的測控設備，測試完成后，測控設備將測試數據返回給服務器端，服務器端將測試數據分析處理后將結果返回給不同的客戶端，并以標準數據格式保存各個單機設備的測試數據。不同的客戶端均能隨時通過服務器讀取不同單機不同時段的數據，實現數據共享。圖1運行場景中實線箭頭表示網絡化單元測試系統的測試指令流，虛線箭頭表示測試結果數據流[7]。

　　軟件模型較為固定，根據體系結構同樣分為三部分，分別為網絡服務器、客戶端和現場測控系統。本系統中的軟件模型如圖2所示。

　　2 網絡化測控系統關鍵技術

　　測控軟件是為了有效運用硬件資源、實現各種測控功能而提供的程序系統及有關資料的集合。網絡化測控軟件與傳統測控軟件的不同之處在于增加了網絡功能，實現了遠程測控。不同于傳統的測控軟件，在遠程測控系統中：①服務器、客戶端和現場測控設備需要用網絡連接起來;②共享的硬件設備需要合理調度使用，避免請求使用上的沖突;③不同測試設備間信息共享，需要構建統一的信息模型。

　　2.1 測試診斷信息統一模型

　　信息模型是一種標準的表達方式，是一系列用于描述系統測試診斷知識和功能特性的抽象定義，提供一個用于測試診斷的信息框架，在測試的不同階段、不同維修級別、不同測試手段、不同診斷方式和不同診斷要素中共享。

　　在網絡化單元測試中，數據采集是一個重要環節，且要對采集的數據進行分析處理。如果沒有一致的信息模型定義，數據的交互和重用難度會很大，這就需要構建合理的測試診斷信息模型。測試診斷信息模型要求創建一致的信息模型和信息接口，把與測試診斷相關的數據模型化，消除不同領域內數據和信息的表達差異，實現測試診斷數據共享和信息的有效融合。圖3 為數據采集過程。

　　測試診斷信息的統一模型設計如圖4所示。測試診斷信息包括5種模型，具體信息包含在5種模型中，如在輔助信息模型中包括測試時間、測試陣地、測試地點、測試濕度、測試人員等具體信息，見圖5。

　　信息模型結構設計采用數據結構中的樹形結構。測試診斷信息為樹的根節點，項目名稱、被測對象模型、測試設備模型等項為孩子節點，具體到每一個孩子節點又有具體的測試信息為其子節點。采用這種模型主要考慮以下兩點：①信息內容、格式種類較多，比較復雜。如采用一對多的單一模型，信息在數據庫中的存儲會非常冗雜，讀取數據庫中某一具體信息的時間復雜度較大;②測試人員在對測試結果進行處理時，可以快速在數據列表中找到需要的信息。 　　信息模型采用XML技術實現。XML語言格式簡單，具有很好的擴展性[8]。XML純文本格式可以在不同操作系統之間實現通信，解決數據格式不統一的問題[9]。

　　2.2 測試資源共享策略

　　測試資源網絡共享模式主要有兩類：①遠程計算機通過網絡直接同共享儀器設備相連。這種模式需要儀器設備上有自己的擴展網卡和IP地址。這種共享方式實時性較好，但只適用于一些控制器上有擴展網卡的設備;②遠程計算機通過網絡連接異地計算機來控制儀器設備，這是目前設備共享普遍采用的一種方式，實時性不如第一種，但有較好的擴展性。

　　本系統中的測試資源網絡共享采用第二種共享模式，接入網絡的下位機可以通過現場總線與多臺設備相連進行控制。

　　作業調度問題涉及用戶、測試資源和管理員。管理員雖然具有最高權限，但其側重共享系統的宏觀調控和共享環境的建設，一般不干涉作業調度，所以作業調度的對象主要是用戶和測試資源。用戶的目標是在合適的時間、地點使用合適的設備，測試資源的管理目標是在滿足用戶需求的基礎上，使測試資源的利用率達到最大化，兩者相互依賴，測試資源必須被用戶使用才能實現設備共享。用戶請求使用資源流程如圖6所示。

　　任務請求有4種狀態，分別為阻塞、就緒、執行和掛起，如圖7所示，類似操作系統中進程的狀態。在進程調度中，有一種高優先級搶占式輪轉調度算法，本任務調度策略與該算法類似，但本策略是一種宏觀調度，并非以時間片為單位，所以不同任務資源不沖突時可以看作同時執行[1011]。阻塞隊列中任務有兩種，分別為新加入任務和資源被占用任務，新到的任務請求要優先級處理，就緒隊列中的任務會轉換到阻塞狀態。處于就緒、阻塞和掛起狀態的任務請求均采用隊列(FIFO)結構存儲。本策略中任務的調度過程符合隊列的先進先出原則。任務級別分為低、中、高3個等級。普通請求均為低級;高優先級特指急需測試結果的任務請求;由掛起態進入就緒態任務優先級為中。就緒態的任務隊列按照優先級從高到低排序，依次進入執行態[12]。如A、B、C三個任務，A、B為低優先級，C為高優先級。假如A和B 為先到的任務并且資源不沖突，A、B已經在并行執行狀態，當C發出任務請求時，因為優先級高于A 、B，且占用了B的資源，所以B 轉換到掛起態然后進入阻塞隊列，優先級由低變為中，當C完成時，B進入就緒態，并且排在低優先級任務前等待。具體任務調度示例如圖8所示。

　　3 結語

　　本文利用單元測試測控資源組建了一種由網絡服務器(包括數據庫)、客戶端和現場測控系統構成的網絡化單元測試測控試驗系統，針對實際中硬件測試資源緊缺現狀，研究了測試診斷信息的統一模型和測試資源共享策略等關鍵技術，實現了現場測試系統的網絡化控制以及對被測對象的分布式測試與診斷，并完成了測量信息、測試數據的資源共享，體現了網絡化測控技術的優越性。

　　參考文獻：

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　　測控網絡技術論文篇二

　　網絡化智能測控技術初探

　　摘要：網絡化智能測控技術是計算機網絡、自動化理論交互融合的技術，它有力地推動了工業測控理論、技術、體系的革新，從而使得這種因糅合了多種技術而新誕生的領域也不斷取得進步，給我國的工業生產模式帶來了巨大的變革。本文對網絡化智能測控領域的一些關鍵技術進行了分析，希望對推動工業測控領域的發展和進步能夠提供一些參考和借鑒。

　　關鍵詞：網絡化智能測控 嵌入式系統 多智能體

　　中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2016)06-0231-01

　　1 引言

　　隨著計算機技術、信息網絡技術以及智能信息處理技術的快速發展和廣泛應用，使得我國的科技發展水平和工業生產模式都較過去有了天翻地覆的改變。對于工業測控領域而言，也因為糅合了信息網絡技術以及智能信息處理技術，從而也推動誕生了一個新的子領域，即網絡化智能測控領域。現階段，因為信息網絡技術以及智能化技術的相關理論還在不斷推進和發展，從而使得這種因糅合了多種技術而新誕生的領域也不斷取得進步，這給我國的工業生產模式帶來了巨大的變革。筆者根據自己多年的研究實踐，對網絡化智能測控領域的一些關鍵技術進行了分析，希望對推動工業測控領域的發展和進步能夠提供一些參考和借鑒。

　　2 嵌入式Internet的關鍵技術

　　隨著工業控制技術的發展，當前的控制系統正朝著小型化、嵌入式的方向發展，這種嵌入式控制系統的一個最大優點就是可以實現就近安裝和本地控制，具有控制響應快的特點，缺點則是系統對包括網絡接入協議在內的各類信息的支持能力較弱，這主要受嵌入式系統的軟、硬件性能制約。為了解決該問題，國內外研究學者提出了嵌入式Internet的接入技術、Web服務器技術以及安全技術，下面將對這些關鍵技術進行簡要介紹。

　　2.1 嵌入式Internet接入技術

　　當前實現嵌入式的Internet接入主要有以下兩種模式：(1)網關模式。這種模式的一個優點是可以充分利用現有的專用控制網絡協議，通過建立專用網關就可以很好地實現Internet的接入。顯而易見，因為這種模式能夠很好地兼容當前的網絡，所以其實現成本較低，穩定性也較好，因而擁有比較廣泛的應用市場。(2)獨立節點模式。這種模式不需要通過網關實現對Internet的接入，而是將嵌入式系統本身就作為一個獨立節點來接入網絡。因為在這種模式下系統和網絡處于直接互聯的狀態，所以信息傳輸速度會得到足夠好的保障;缺點則是需要系統本身就能夠很好地來支持TCP/IP 網絡協議，因而對嵌入式系統本身的軟、硬件性能都有著比較高的要求。

　　2.2 嵌入式Internet的Web服務器技術

　　Web服務器技術可以說是當前人們訪問Internet時使用最多的技術之一，其在基于Internet的嵌入式系統的遠程測控領域也有著比較大的應用潛力。技術人員可以通過瀏覽器來實現遠程測控，這是當前遠程測控領域發展的一個主要趨勢。當然，受限于嵌入式控制系統的軟、硬件性能，使得采用該技術進行遠程測控時，無法支持當前Internet上的龐大Web服務器，所以如何設計實現比較“瘦”的Web服務器以便于嵌入式系統可以順利運行就成為了關鍵技術之一。

　　2.3 嵌入式Internet安全技術

　　Internet的一個顯著特點就是它的開放性，任何人都可以通過使用桌面電腦、手機等終端設備來接入，這一方面方便了人們的信息交流和資源共享，但同時也帶來了一定程度的安全問題。雖然當前人們對網絡安全問題的重視度日益提高，也研究發展出了一系列的安全保障技術，但這些技術因為受到嵌入式系統體系結構、系統性能等方面的影響，往往無法直接應用到嵌入式系統當中，這就給接入Internet的嵌入式系統帶來了很大的安全威脅。對于該問題，必須從以下兩個方面進行解決：第一，根據當前網絡的分層結構來重新對嵌入式系統的體系結構進行規劃，力求二者在體系結構方面能盡量實現兼容;第二，通過應用加密等技術來確保系統的安全。

　　3 基于多智能體的網絡化智能測控

　　分布式智能控制是當前人工智能以及工業控制領域的一個主要發展趨勢。其中，多智能體系統(multi-agent system，MAS)作為90年代初才被提出來的一項技術，已經成為了分布式智能控制領域的一個研究熱點。MAS的一個最大特點就是它由多個 Agent組成，這些Agent不僅可以單獨完成比較簡單的任務，而且還可以通過互相協作來解決那些比較復雜的現場任務。因為Agent之間具有較為松散和相對獨立的分布式關系，從而使得MAS非常適應當前工業測控系統的網絡化、分布式以及可互操作性的發展需求，將其應用到工業測控系統中具有天然優勢。現階段，雖然將MAS應用到工業測控系統中的研究還大多停留在理論層面，即使是一些實際應用案例也只支持不多的Agent，但筆者堅信，隨著MAS的不斷發展和完善，未來復雜工業過程的智能測控必將朝著基于Multi-Agent的網絡化智能測控的方向發展。

　　4 結語

　　總之，網絡化智能測控技術是計算機網絡、自動化理論交互融合的技術，它有力地推動了工業測控理論、技術、體系的革新，應該引起我們充分的重視。

　　參考文獻

　　[1]王巖.嵌入式internet技術原理及其實現[J].煤炭技術，2012，31(11)：219-220.

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　　[4]李旺彥.燃氣采暖無線分布式智能測控系統的設計[J].計算機測量與控制，2013，21(3)：608-610.