??? 摘 要: 針對(duì)無線電臺(tái)構(gòu)建了基于DataSocket的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制" title="遠(yuǎn)程控制">遠(yuǎn)程控制、測(cè)試以及測(cè)試數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，使操作人員可以在遠(yuǎn)端進(jìn)行故障診斷" title="故障診斷">故障診斷。
??? 關(guān)鍵詞: DataSocket? 網(wǎng)絡(luò)化? LabVIEW? 遠(yuǎn)程測(cè)控

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??? 現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)電子通信設(shè)備的依賴程度越來越高，通信設(shè)備的可靠性和維修保障是提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的重要方面。然而現(xiàn)代通信電臺(tái)的技術(shù)含量越來越高，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，使得電臺(tái)的測(cè)試和維修難度不斷加大。因此，很有必要構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程測(cè)控" title="遠(yuǎn)程測(cè)控">遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，以提高裝備的可靠性和保障水平。DataSocket是一項(xiàng)基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、高效的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享與發(fā)布，它面向測(cè)量和自動(dòng)化，把測(cè)控領(lǐng)域常用的數(shù)據(jù)通信技術(shù)集成在一起，極大提高了網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)的高效性與靈活性。本文基于DataSocket和虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建了電臺(tái)的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，極大地提高了電臺(tái)的測(cè)試和維修保障效率。
1 DataSocket技術(shù)組成
??? DataSocket實(shí)質(zhì)上是一種用于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)編程與通信工具，它為底層通信協(xié)議提供統(tǒng)一的編程接口，極大地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)編程。DataSocket技術(shù)主要由兩部分組成：DataSocket應(yīng)用編程接口（DataSocket API）和DataSocket服務(wù)器（DataSocket Server）。
??? DataSocket API提供統(tǒng)一的編程接口，與協(xié)議、語言和平臺(tái)無關(guān)，可以通過LabVIEW 的子VI、LabWindows/CVI的C函數(shù)庫(kù)或者Active控件實(shí)現(xiàn)，能夠在多種開發(fā)環(huán)境中使用。DataSocket API主要包括4個(gè)基本操作：打開、讀、寫和關(guān)閉，使用非常簡(jiǎn)單。
??? DataSocket Server通過管理TCP/IP通信為用戶提供并簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)通信。它是一種輕量級(jí)的、獨(dú)立的服務(wù)器組件，它通過DataSocket應(yīng)用編程接口將測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播，為遠(yuǎn)程客戶提供高速并發(fā)的訪問服務(wù)。
??? DataSocket使用類似于Web中的統(tǒng)一資源定位器（URL）來定位數(shù)據(jù)源，URL用來表明數(shù)據(jù)通信使用的協(xié)議和地址。不同的URL前綴表示不同的數(shù)據(jù)類型，dstp表示數(shù)據(jù)來自DataSocket服務(wù)器，ftp表示來自文件傳輸協(xié)議服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，http是超文本傳輸數(shù)據(jù)，file是在本機(jī)或網(wǎng)絡(luò)中直接操作的數(shù)據(jù)。
2 基于DataSocket的電臺(tái)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)模型
??? 跟據(jù)不同的測(cè)試需求，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)主要采用客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）、瀏覽器/服務(wù)器（B/S）以及C/S和B/S混合三種網(wǎng)絡(luò)模型。與B/S 模型相比C/S模型具有交互性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、安全性高的特點(diǎn)，故本系統(tǒng)采用C/S模型。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)以帶有GPIB接口的無線電綜合測(cè)試儀" title="無線電綜合測(cè)試儀">無線電綜合測(cè)試儀為中心，外加工控機(jī)、適配器、電臺(tái)接口板構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備，如圖2所示。與PXI或VXI總線技術(shù)構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)大大降低了硬件投資和維護(hù)費(fèi)用，而且無線電綜合測(cè)試儀集高頻信號(hào)源、低頻信號(hào)源、示波器、調(diào)制分析儀、功率計(jì)、失真度儀等儀器于一體，可以滿足電臺(tái)所有性能指標(biāo)的測(cè)試，體積小、重量輕、可靠性高。與計(jì)算機(jī)連接構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)十分靈活，組建迅速、方便。

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??? 主控計(jì)算機(jī)帶有GPIB接口板卡，負(fù)責(zé)整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的控制與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和顯示，并與服務(wù)器交互連接到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無線電綜合測(cè)試儀選用2955B，通過GPIB電纜與計(jì)算機(jī)相連，接受計(jì)算機(jī)命令進(jìn)行測(cè)試并傳回?cái)?shù)據(jù)。
??? 適配器用于測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)電臺(tái)的電氣連接，并接受計(jì)算機(jī)的命令，控制測(cè)試儀和電臺(tái)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)接、切換等。
??? 電臺(tái)接口板通過串口與計(jì)算機(jī)連接，另一端連接到電臺(tái)的控制端口和自檢數(shù)據(jù)端口。它的作用有兩個(gè)，一方面把計(jì)算機(jī)送來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能被電臺(tái)識(shí)別的控制信號(hào)，送入電臺(tái)以改變電臺(tái)的頻率、波道等工作參數(shù)，同時(shí)將電臺(tái)的工作狀態(tài)信息傳回計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；另一方面通過程序控制把電臺(tái)自檢得到的一些電臺(tái)內(nèi)部關(guān)鍵點(diǎn)的電壓、電流或溫度數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，作為故障診斷的重要信息。
4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4.1? 系統(tǒng)測(cè)控軟件的實(shí)現(xiàn)
??? 系統(tǒng)測(cè)控軟件使用圖形化編程語言LabVIEW開發(fā)平臺(tái)編寫。采用模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思想，軟件主要包括主控模塊、系統(tǒng)自檢模塊、性能測(cè)試模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、故障診斷模塊、儀器驅(qū)動(dòng)模塊，模塊之間按層次化結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來。如圖3所示。

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??? 主控模塊起到整個(gè)軟件調(diào)度、協(xié)調(diào)作用，調(diào)用各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)測(cè)控功能。
??? 系統(tǒng)自檢模塊在系統(tǒng)上電后完成硬件資源檢測(cè)、系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，做出提示，以確保系統(tǒng)工作正常。自檢通過后用戶登錄進(jìn)入系統(tǒng)，然后選擇測(cè)試類型，登錄被測(cè)設(shè)備編號(hào)，開始進(jìn)行測(cè)試。
??? 測(cè)試管理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的參數(shù)，設(shè)置測(cè)控設(shè)備的工作狀態(tài)，根據(jù)測(cè)試需要，確定測(cè)試項(xiàng)目，并通過儀器驅(qū)動(dòng)模塊控制無線電綜合測(cè)試儀，完成儀器設(shè)置、觸發(fā)和數(shù)據(jù)采集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理并顯示出來。
??? 數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)庫(kù)、測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)和專家知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)操作和管理。系統(tǒng)參數(shù)庫(kù)包括綜合測(cè)試儀和電臺(tái)等設(shè)備在不同測(cè)試任務(wù)下所需要的參數(shù)，以及在進(jìn)行被測(cè)電臺(tái)的診斷時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行必要的初始化所需的參數(shù)。測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)測(cè)得的電臺(tái)性能參數(shù)和工作狀態(tài)，以及歷史測(cè)試數(shù)據(jù)，作為故障診斷的依據(jù)。專家知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)電臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)和異常狀態(tài)時(shí)的故障信息，作為故障判斷的標(biāo)準(zhǔn)。
??? 故障診斷模塊的功能是對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、分析，與診斷知識(shí)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判斷電臺(tái)的性能狀態(tài)和故障類型。如果是一般的性能偏差，提示用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)試，同時(shí)給出相應(yīng)的調(diào)試內(nèi)容、方法和步驟。如果性能偏差比較大，則將測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)合電臺(tái)內(nèi)部自檢測(cè)送來的數(shù)據(jù)、專家知識(shí)庫(kù)的信息進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而找到發(fā)生故障的可更換模塊，最后提示用戶維修的方法。
4.2?網(wǎng)絡(luò)通信功能的實(shí)現(xiàn)
??? 遠(yuǎn)程測(cè)控的主要任務(wù)是將測(cè)試所得的數(shù)據(jù)結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳送到客戶端" title="客戶端">客戶端，而且客戶端的控制信息和測(cè)試指令能夠傳送到遠(yuǎn)端的測(cè)試服務(wù)器，控制現(xiàn)場(chǎng)儀器進(jìn)行測(cè)控，并得到信息反饋。因此網(wǎng)絡(luò)通信非常關(guān)鍵，是軟件設(shè)計(jì)的核心。本設(shè)計(jì)采用DataSocket技術(shù)作為客戶端和測(cè)試服務(wù)器端連接的中間件，基于C/S模式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程測(cè)控平臺(tái)。
??? 在C/S模式中, 客戶機(jī)向測(cè)試服務(wù)器發(fā)出連接請(qǐng)求以及測(cè)試和控制信息，處于休眠狀態(tài)的服務(wù)器收到連接請(qǐng)求后，喚醒服務(wù)程序并響應(yīng)客戶機(jī)的請(qǐng)求, 實(shí)現(xiàn)特定的控制和測(cè)試任務(wù), 并將結(jié)果信息返回客戶機(jī)。遠(yuǎn)程測(cè)控的通信流程如圖4所示。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程的關(guān)鍵是請(qǐng)求服務(wù)和響應(yīng)服務(wù)，即客戶端遠(yuǎn)程控制功能和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能的實(shí)現(xiàn)。

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??? 遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)，就是使客戶端前面板的控件與測(cè)試服務(wù)器前面板的控件同步，操作客戶端軟件時(shí)就像操作遠(yuǎn)端測(cè)試軟件一樣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。這個(gè)同步的過程通過DataSocket數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)。本軟件要實(shí)現(xiàn)無線電綜合測(cè) 試儀和被測(cè)電臺(tái)工作參數(shù)的控制。每一個(gè)參數(shù)使用一個(gè)控件，為了節(jié)省URL資源，可以將這些控件放在LabVIEW的一個(gè)簇中，然后分別設(shè)置客戶端和服務(wù)器前面板簇的連接屬性。這時(shí)只需要設(shè)置一個(gè)相同的URL地址和各自的讀寫屬性，這些控件就可以通過網(wǎng)絡(luò)同步起來，實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作參數(shù)的遠(yuǎn)程控制。
??? 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集就是把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的電臺(tái)性能數(shù)據(jù)傳送到客戶端，數(shù)據(jù)傳輸原理和遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)是一樣的，只是改為服務(wù)器端的寫操作和客戶端的讀操作，使用dstp數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。在服務(wù)器端，儀器測(cè)得的電臺(tái)性能數(shù)據(jù)通過GPIB接口傳送到工控機(jī)，再經(jīng)過DataSocket Write操作將數(shù)據(jù)送到DataSocket Server；在客戶端通過DataSocket Read從DataSocket Server上讀出數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理后在前面板上顯示出來。
5 遠(yuǎn)程測(cè)控示例及結(jié)果分析
??? 以電臺(tái)發(fā)射功率的遠(yuǎn)程測(cè)試為例，如圖5所示，分別為測(cè)試服務(wù)器端和客戶端程序。服務(wù)器端主要包括GPIB讀寫程序和DataSocket Write。GPIB RW1.VI子程序負(fù)責(zé)與測(cè)試儀器通信，將發(fā)射功率測(cè)試指令寫入儀器，儀器響應(yīng)此命令將測(cè)得的功率值送入計(jì)算機(jī)。再通過DataSocket Write寫入服務(wù)器，地址為dstp://192.168.0.1,即完成功率數(shù)據(jù)的發(fā)布?？蛻舳送ㄟ^DataSocket Read從地址dstp://192.168.0.1讀取功率值，經(jīng)過Variant To Data模塊轉(zhuǎn)換成LabVIEW可以讀取的數(shù)據(jù)，送到前面板控件顯示出來。

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??? 測(cè)試的時(shí)候客戶機(jī)和服務(wù)器端都需要安裝并運(yùn)行DataSocket Server，設(shè)置DataSocket 服務(wù)器的客戶端允許同時(shí)連接個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)緩存、訪問權(quán)限等。服務(wù)器正常工作后，進(jìn)行初始化，等待客戶端連接。把服務(wù)器程序和客戶端程序放在兩個(gè)通過網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行后成功實(shí)現(xiàn)了連接，控制命令傳輸可靠，兩端的功率數(shù)據(jù)顯示保持同步。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測(cè)控的目的。
??? 本系統(tǒng)采用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)了測(cè)控儀器的網(wǎng)絡(luò)化，使得處在異地的技術(shù)人員能夠遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)儀器進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行故障診斷，給裝備的維修保障提供了一種方便快捷的方法。另外利用GPIB接口的臺(tái)式儀器構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，組建靈活方便，節(jié)省成本，使現(xiàn)有儀器資源得到了充分發(fā)揮，具有良好的應(yīng)用前景。
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