基于网络的远程时统设备监控系统

2011-03-06刘宪秋何新华

通信技术 2011年7期

刘宪秋，何新华

（①装甲兵工程学院信息工程系，北京 100072；②西昌卫星发射中心，四川西昌 615000）

0 引言

“时统设备”是现代航天试验靶场、电力电信系统的关键设备之一，为飞行试验中各参试设备或通信设备提供标准时间信号和频率基准信号。目前，一个靶场或系统内多个时统站以并存分散管理，资源独占的方式存在，每个时统站需配备至少一个专业维护人员，如无人值守就无法及时获得设备运行状况。随着通信能力的增强，对一个靶场或一个系统内的多个时统设备实现集中控制成为可能。监控是一个计算机应用系统，在计算机硬件平台的支持下，通过计算机应用软件的指挥调度，完成监控的全部功能[1]。在时统设备无人值守时对其进行远程监控，实时了解设备的运行情况和控制设备状态的转换，对出现的故障能及时发现、处理和修复。

1 时统设备的一般组成

一套标准的时统设备的基本组成如图1所示。由图可见，除定时校频接收机外，各靶场根据需求不同而不同，一般由频率标准、频标隔离放大器、时码产生器、控制器、时码区分放大器、切换器以及监控微机组成。这里的远程监控系统的建立是基于原有的时统工作站设备和现有的网络基础上，将设备上的监控微机功能转换为远程监控系统中的监控终端，除对原有的监控程序进行必要的改动之外，再加入数据通信处理软件，即可完成对多个时统设备的集中管控。

图1 时统设备的基本组成

2 系统结构和功能设计

采用网络连接的远程监控系统，其系统硬件除了远程监控微机、时统设备、监控终端微机外、为了实现数据的远程传输，还包括网络接口和网络本身。

远程监控分系统采用主动查询和轮流查询方式同时监视控制几个时统设备。远程监控分系统是各个时统工作站的远端管理中心，也是远程监控检测信息中心，通过网络与监控终端进行通信，它接收监控终端上报的设备状态、运行参数，并通过监控终端控制设备的运行完成状态监视、时钟对时与同步操作、参数设置、设备切换、设备加/去电控制、数据的实时存储和打印输出等工作。系统结构如图2所示。

图2 系统结构

应用软件分别安装在远程监控端和监控终端。远程监控分系统上应用软件共有两个：远程监控管理软件、数据通信应用软件。监控管理软件是远程监控分系统应用软件的前台处理软件，对接收到信息进行处理和显示，数据通信应用软件为后台处理软件，完成与监控终端通信软件之间的通信过程，负责接收和输出各种信息。每个监控终端上应用软件也有两个，一个是监控终端管理软件，另一个是监控终端通信软件。监控终端管理软件收集设备状态信息和工作参数完成设备各功能模块的时钟同步和对时操作、参数预置、主备切换和状态设置等工作，对设备各功能模块进行状态巡检和故障诊断，对通信过程和设备工作状态进行显示和存储，实现计算机程序加去电功能；监控终端通信软件接收远程监控分系统的操作命令并发送给监控终端监控应用软件，向远程监控分系统上报设备状态，完成时统设备的设备监控。

3 系统实现

3.1 系统硬件设计

根据航天试验靶场内现有的时统设备和网络设施条件，利用已有的局域网来组建系统的网络。各时统工作站通过配置一定的网络接口和交换机，将设备自身的监控微机以监控终端形式接入局域网，另外需配置一台作为远程监控管理的工控机。

3.2 系统软件设计

3.2.1 软件开发环境和接口定义

该系统的软件设计是远程监控管理端软件基于 Windows 2000 Server 操作平台，监控终端软件是基于 Windows NT操作平台，采用Visual C++编程语言作为开发工具，数据库采用SQL Server，远程监控管理端和监控终端间的通信方式是基于UDP/IP网络的Winsock通信传输方式[2]，采用组广播方式进行传输。以监控终端的 IP地址区分不同的时统工作站。整个监控系统由远程监控管理软件、数据通信处理软件、监控终端管理和监控终端通信四个部分组成，各应用程序之间的接口如图3所示。应用软件设计采用面向对象、单进程多线程的程序设计方法，根据不同的功能划分单元，以提高系统可维护性和可读性。

传输数据的基本格式如表1所示。

表1 帧格式

帧字段的意义：

IP地址用来标识网络发送者的网络地址，用long表示。

类型表示通信类型是查询还是应答，或者为拒绝应答，用BYTE表示，其中0X01表示查询，0X02表示应答，0X10表示拒绝应答。

时间指当前系统时间，表示帧发出时间的本机系统时间，在远程监控分系统发向监控终端的查询帧用于校对监控终端机的系统时间，用time_t表示，即精确到秒级。

数据长度用来表示后跟数据的总长（字节，不包括长度本身以及以前数据），用long表示[3]。

数据是指具体的数据，其组成及解释类型不同而变换。

3.2.2 远程监控管理软件

监控管理软件包括控制管理、显示处理、数据处理、通道管理部件，如图4所示。

显示处理部件接收数据处理部件送来的各类显示信息，将实时的设备状态、时间信息进行分类显示，对操作错误进行告警提示，对与监控终端的通信过程进行显示。

控制管理部件处理键盘、鼠标输入的信息，主备切换、同步、对钟、时间信息的预置等信息送通道管理部件去处理。

图4 远程监控分系统的监控管理软件

数据处理部件接收通道管理部件送来的信息，分类处理，后通知显示部件进行更新显示。

通道管理部件管理监控管理软件和数据通信与处理软件之间的通道的建立和连接、监视信道的链路状态，中断时自动重建，接收数据处理部件送来的信息送数据通信与处理软件去处理、接受数据通信与处理软件送来的信息送数据处理部件去处理。通信管理部件管理数据通信软件和各个通信口（如网络、串口、通道）之间的通信。通信管理部件实现与外部接口的通信，通信管理部件接收外部接口数据，并将接口数据送往数据处理部件；通信管理部件接收数据处理部件送来的数据，送往相应的外部接口设备。

①创建通道对象实现与监控管理软件之间的数据通信；

②创建网络接口套接字实现与监控终端之间的数据通信；

③将监控管理软件送来的信息送监控终端；

④将数据处理部件送来的信息送监控管理软件；

⑤将所有上述的通信信息都分类送存盘处理部件相应的存盘单元。

存盘处理部件将从数据处理部件及通信管理部件送来的信息分类存储viod 。

3.2.3 数据通信处理软件

数据通信处理软件包括显示处理部件、数据处理部件、通信管理部件、存盘处理部件，如图5所示。

显示处理部件提供显示人机界面，接收通信管理部件送来的输入输出信息原码数据实时显示。

数据处理部件处理从通信管理部件接收到数据信息进行处理。对接收来的数据按照接口协议进行分类；将需要存盘的数据发送到数据存盘模块；将需要转发的数据按照类别送给数据发送模块；监控管理软件与数据通信处理软件之间的通道，数据通信处理软件为服务器方，监控管理软件为客户方。两个计算机数据通信处理软件之间的管道，A机上的通信软件为服务器，B机上的通信软件为客户方。