关于通信管理机软件系统设计与实现的研究

2021-10-21王垒

科学与信息化 2021年26期

王垒

天津津普利环保科技股份有限公司天津 300000

引言

通信管理机需要具有完善的工作系统，这样才能实现通信管理功能，保障通信管理机能够稳定地工作。通信管理机软件系统设计时需要遵守一定的原则，合理地对设计方案进行制定，使软件系统能够正常运行，使其配置状况更加合理，进而提高通信管理机的工作水平，使其能够更好地发挥通信管理作用。

1 通信管理机软件系统设计原则

1.1 可靠性高

通信管理机软件需要具有较强的可靠性，能够稳定地进行工作，需要具有较强的容错机制，对错误具有自我调节能力，能够在错误中迅速恢复过来，保障通信管理机能够稳定运行[1]。

1.2 功能完善

通信管理软件需要具有完善的功能，能够对通信数据进行有效管理，使软件系统具有良好配置情况，提高软件的工作性能，进而保障通信管理机能够正常发挥作用，提高软件功能设计的合理性。

1.3 易于使用

通信管理软件需要具有使用便捷性，需要具有友好的界面，便于用户对其进行操作，对通信状况进行管控，进而实现良好的人机交互功能，使通信管理软件更加具有应用价值。

1.4 便于维护

通信管理软件采用分层设计方式，可以有效地对功能模块进行划分，进而实现模块化编程。通过这种方式，可以使软件功能易于进行维护，当需要进行功能修改时，对相应的部分进行修改即可。

1.5 移植性强

通信管理软件需要具有可移植性，能够跨平台进行管理，使其具有良好的跨平台工作稳定性。为此，需要使用便于移植的编程语言，使软件能够在不同的平台上运行，使软件的运行环境更加的广泛。

2 通信管理机软件系统的设计方案

2.1 PC侧软件设计

2.1.1 工程项目配置。工程项目需要采用树状结构进行配置，通过节点对相应的功能项进行展开，如图1所示。通过这种方式，可以有效地实现功能归类，便于对串口、设备等进行管理，使功能配置更加清晰。在树状结构中，将m（m≥0）个元素分为互相相交的集合T1，T2...Tm，每个集合Ti（1≤i≤m）则为子树，子树可以作为一个类进行处理。以串口1节点为例，其下共有3个元素，分别为设备1、设备2、设备3，组成3个设备集作为一类，通过这种方式，更加便于对设备进行管理，使项目配置更加完善。在通信规约管理方面，该软件可以支持72个参数配置，使项目配置过程更加灵活，进而使软件的功能更加完善[2]。为了提高项目配置速度，可以为项目设置配置模板，通过对模板的调用可以提高配置速度，使项目配置过程更加方便，进而实现项目模板的导入和导出。

图1 工程项目树状结构

2.1.2 系统在线维护。为了保障系统能够正常运行，需要增加在线维护功能，能够自动对系统运行状况进行记录，保障系统能够稳定运行。系统在线维护功能主要包含以下几个方面：第一，在线文件下载功能，能够对指定的文件进行查看，并且对过期文件进行删除，避免无用文件对空间进行占用，进而保障通信管理机的运行速度，使系统得到有效的维护。第二，系统日志查看功能，由系统日志对管理机软件工作状态进行判断，分析系统运行过程中是否存在故障，使系统具有良好的通信管理效果。一旦系统运行发生错误，可以通过日志对问题进行分析，对问题形成精准地判断。第三，需要设计在线时钟功能，定时对系统状态进行采集，进而实现在线维护的功能。

2.1.3 通信规约调试。通信规约是实现通信管理的关键，需要建立有效地规约机制，对通信状况进行约束。通信规约调试主要内容如下：第一，需要构建监视区域，将监视数据存储进历史数据库中，对通信报文进行筛选，进而实现通信规约功能，对系统运行进行全面监视。第二，需要对主站测试设备进行规约，使设备能够严格按照设定进行操作，保障设备具有良好的工作状态，进而提高通信管理软件的控制水平。第三，模拟设备主站侧规约，对规约的有效性进行验证，使软件对通信具有良好的控制效果。通信规约对通信具有识别作用，能够准确地对通信状况进行分析与判断，进而对通信数据进行操作，使规约调试效果能够顺利地实现。

2.2 装置侧软件设计

2.2.1 关键管理结构。装置侧管理结构主要包括以下几个部分：第一，监视守护进程。对系统起到监视作用，能够对系统的工作状态进行判断，保障系统能够稳定地运行，使系统状态信息能够得到有效的记录。第二，规约应用进程。用于实现通信规约功能，使通信过程能够得到有效限制，进而实现良好的通信效率，使装置侧具有良好的软件设计结果。第三，核心动态库。用于对接口函数进行处理，对系统功能能够得到有效封装，使通信机管理软件的功能更加强大，并且使功能更加易于维护。第四，历史动态库。对系统运行的历史数据进行存储，对系统运行状态进行监测，将监测结果保存在历史数据库中，用于对系统运行状态进行分析，保障系统能够稳定地运行。

2.2.2 主要功能组件。主要功能组件方法如下：第一，监视守护进程。由共享内存对系统进行监视，由定时功能实现周期性监测，使进程得到全面地守护。进程监视一般采取发送心跳包的形式，一旦被监视进程未能及时地进行应答，则说明进程已经中断，需要对其进行重启。第二，规约应用进程。需要对核心动态库进行加载，使规约功能能够顺利实现，进而使通信管理机具有良好的通信管理功能。规约应用进程需要加载规约动态库进行实现，对接口中的功能函数进行调用，形成良好的规约条件，进而提高通信规约的效率。第三，核心动态库。对各个功能模块进行构建，如日志采集、时钟管理等，使系统的功能更加健全，便于对功能进行管理。第四，历史动态库。由MySQL数据库进行数据存储，将系统运行数据存储进数据库中，保障历史动态库能够准确地对数据进行记录。当需要对历史数据进行分析时，需要通过SQl语句从数据库中进行调取，进而对数据进行有效分析。

3 通信管理机软件系统的技术实现

3.1 规约转换

规约转换主要由两种方式进行实现：第一种为规约数据流，具有较强的实时控制效果，可以对通信数据进行监测，进而实现数据控制功能。通常情况下，不同通信端口数据传输速度是不同的，为了对数据进行有效监测，需要采用异步方式对数据流进行转换，这样可以消除端口速度不匹配的影响，保障数据流转换过程能够顺利地进行。另一种为规约控制流，由消息机制实现控制过程，将控制命令发送给对应设备，进而实现通信的管理。设备接收到控制消息后，需要将其保存在消息队列中，逐条对消息进行处理，进而实现良好的控制效果。另外，控制消息需要具有一定的优先级，保障重要控制过程能够优先执行，使控制消息能够得到有序处理[3]。

3.2 历史库构建

历史库由MySQL数据库进行构建，用于对系统运行数据进行存储，进而对历史数据进行准确的记录。MySQL数据库应用较为广泛，属于主流数据库的一种，对操作系统具有良好的兼容性，有助于跨平台数据存储的实现。例如：主流操作系统包括Windows、Linux等，可以将MySQL数据库安装在上述操作系统中，可以有效地与系统进行兼容。若是需要对数据库进行移植，只需要对数据库文件进行替换即可，操作方法较为方便且易于实现。通过MySQL数据库可以实现复杂的数据事务处理，提高数据处理的效率，保障数据处理功能能够顺利地实现。例如：在对历史数据进行排序时，可以通过SQL语句进行实现，通过“order by”命令实现排序，进而提高历史数据事务处理水平，使历史库能够更好地发挥作用。因此，采用MySQL构建数据库可以使历史数据的管理更加灵活，使通信管理机软件功能更加完善。

3.3 跨平台实现

通信管理系统需要具有良好的跨平台能力，为此，需要采用跨平台的设计方式，在软件设计方面为跨平台做好准备。为了保障软件的跨平台实现，需要注意以下几点：第一，需要做好功能的封装工作，保障功能在各个平台上能够被顺利地调用。而且，需要采用统一的接口名称，使接口能够得到准确地调用，使功能更加易于移植。第二，需要采用POSIX标准接口函数进行实现，保障接口函数能够被不同操作系统调用，使接口具有良好的可移植性。以链接库调用为例，需要保证接口函数的名称相同，由同一份代码在不同环境中进行编译，这样便可以实现跨平台操作。如Windows操作系统下，链接库扩展名以“.dll”作为后缀，而在Linux操作系统下，链接库扩展名以“.so”作为后缀，进而跨平台实现功能移植。第三，需要使用可移植的编程语言，如C++、Python等，可以在不同操作系统上进行编译，进而提高程序对系统的适应性。以C++编程语言为例，在Windows系统上，通过Windows C++编译器进行实现，而在Linux系统上，采用gcc编译器进行实现，这两种编译方式都可以实现C++程序的编译，并且具有较高的编译效率。