基于網絡的遠程時統設備監控系統

劉憲秋，何新華

（①裝甲兵工程學院 信息工程系，北京 100072；②西昌衛星發射中心，四川 西昌 615000）

0 引言

“時統設備”是現代航天試驗靶場、電力電信系統的關鍵設備之一，為飛行試驗中各參試設備或通信設備提供標準時間信號和頻率基準信號。目前，一個靶場或系統內多個時統站以并存分散管理，資源獨占的方式存在，每個時統站需配備至少一個專業維護人員，如無人值守就無法及時獲得設備運行狀況。隨著通信能力的增強，對一個靶場或一個系統內的多個時統設備實現集中控制成為可能。監控是一個計算機應用系統，在計算機硬件平臺的支持下，通過計算機應用軟件的指揮調度，完成監控的全部功能[1]。在時統設備無人值守時對其進行遠程監控，實時了解設備的運行情況和控制設備狀態的轉換，對出現的故障能及時發現、處理和修復。

1 時統設備的一般組成

一套標準的時統設備的基本組成如圖1所示。由圖可見，除定時校頻接收機外，各靶場根據需求不同而不同，一般由頻率標準、頻標隔離放大器、時碼產生器、控制器、時碼區分放大器、切換器以及監控微機組成。這里的遠程監控系統的建立是基于原有的時統工作站設備和現有的網絡基礎上，將設備上的監控微機功能轉換為遠程監控系統中的監控終端，除對原有的監控程序進行必要的改動之外，再加入數據通信處理軟件，即可完成對多個時統設備的集中管控。

圖1 時統設備的基本組成

2 系統結構和功能設計

采用網絡連接的遠程監控系統，其系統硬件除了遠程監控微機、時統設備、監控終端微機外、為了實現數據的遠程傳輸，還包括網絡接口和網絡本身。

遠程監控分系統采用主動查詢和輪流查詢方式同時監視控制幾個時統設備。遠程監控分系統是各個時統工作站的遠端管理中心，也是遠程監控檢測信息中心，通過網絡與監控終端進行通信，它接收監控終端上報的設備狀態、運行參數，并通過監控終端控制設備的運行完成狀態監視、時鐘對時與同步操作、參數設置、設備切換、設備加/去電控制、數據的實時存儲和打印輸出等工作。系統結構如圖2所示。

圖2 系統結構

應用軟件分別安裝在遠程監控端和監控終端。遠程監控分系統上應用軟件共有兩個：遠程監控管理軟件、數據通信應用軟件。監控管理軟件是遠程監控分系統應用軟件的前臺處理軟件，對接收到信息進行處理和顯示，數據通信應用軟件為后臺處理軟件，完成與監控終端通信軟件之間的通信過程，負責接收和輸出各種信息。每個監控終端上應用軟件也有兩個，一個是監控終端管理軟件，另一個是監控終端通信軟件。監控終端管理軟件收集設備狀態信息和工作參數完成設備各功能模塊的時鐘同步和對時操作、參數預置、主備切換和狀態設置等工作，對設備各功能模塊進行狀態巡檢和故障診斷，對通信過程和設備工作狀態進行顯示和存儲，實現計算機程序加去電功能；監控終端通信軟件接收遠程監控分系統的操作命令并發送給監控終端監控應用軟件，向遠程監控分系統上報設備狀態，完成時統設備的設備監控。

3 系統實現

3.1 系統硬件設計

根據航天試驗靶場內現有的時統設備和網絡設施條件，利用已有的局域網來組建系統的網絡。各時統工作站通過配置一定的網絡接口和交換機，將設備自身的監控微機以監控終端形式接入局域網，另外需配置一臺作為遠程監控管理的工控機。

3.2 系統軟件設計

3.2.1 軟件開發環境和接口定義

該系統的軟件設計是遠程監控管理端軟件基于 Windows 2000 Server 操作平臺，監控終端軟件是基于 Windows NT操作平臺，采用Visual C++編程語言作為開發工具，數據庫采用SQL Server，遠程監控管理端和監控終端間的通信方式是基于UDP/IP網絡的Winsock通信傳輸方式[2]，采用組廣播方式進行傳輸。以監控終端的 IP地址區分不同的時統工作站。整個監控系統由遠程監控管理軟件、數據通信處理軟件、監控終端管理和監控終端通信四個部分組成，各應用程序之間的接口如圖3所示。應用軟件設計采用面向對象、單進程多線程的程序設計方法，根據不同的功能劃分單元，以提高系統可維護性和可讀性。

傳輸數據的基本格式如表1所示。

表1 幀格式

幀字段的意義：

IP地址用來標識網絡發送者的網絡地址，用long表示。

類型表示通信類型是查詢還是應答，或者為拒絕應答，用BYTE表示，其中0X01表示查詢，0X02表示應答，0X10表示拒絕應答。

時間指當前系統時間，表示幀發出時間的本機系統時間，在遠程監控分系統發向監控終端的查詢幀用于校對監控終端機的系統時間，用time_t表示，即精確到秒級。

數據長度用來表示后跟數據的總長（字節，不包括長度本身以及以前數據），用long表示[3]。

數據是指具體的數據，其組成及解釋類型不同而變換。

3.2.2 遠程監控管理軟件

監控管理軟件包括控制管理、顯示處理、數據處理、通道管理部件，如圖4所示。

顯示處理部件接收數據處理部件送來的各類顯示信息，將實時的設備狀態、時間信息進行分類顯示，對操作錯誤進行告警提示，對與監控終端的通信過程進行顯示。

控制管理部件處理鍵盤、鼠標輸入的信息，主備切換、同步、對鐘、時間信息的預置等信息送通道管理部件去處理。

圖4 遠程監控分系統的監控管理軟件

數據處理部件接收通道管理部件送來的信息，分類處理，后通知顯示部件進行更新顯示。

通道管理部件管理監控管理軟件和數據通信與處理軟件之間的通道的建立和連接、監視信道的鏈路狀態，中斷時自動重建，接收數據處理部件送來的信息送數據通信與處理軟件去處理、接受數據通信與處理軟件送來的信息送數據處理部件去處理。通信管理部件管理數據通信軟件和各個通信口（如網絡、串口、通道）之間的通信。通信管理部件實現與外部接口的通信，通信管理部件接收外部接口數據，并將接口數據送往數據處理部件；通信管理部件接收數據處理部件送來的數據，送往相應的外部接口設備。

①創建通道對象實現與監控管理軟件之間的數據通信；

②創建網絡接口套接字實現與監控終端之間的數據通信；

③將監控管理軟件送來的信息送監控終端；

④將數據處理部件送來的信息送監控管理軟件；

⑤將所有上述的通信信息都分類送存盤處理部件相應的存盤單元。

存盤處理部件將從數據處理部件及通信管理部件送來的信息分類存儲viod 。

3.2.3 數據通信處理軟件

數據通信處理軟件包括顯示處理部件、數據處理部件、通信管理部件、存盤處理部件，如圖5所示。

顯示處理部件提供顯示人機界面，接收通信管理部件送來的輸入輸出信息原碼數據實時顯示。

數據處理部件處理從通信管理部件接收到數據信息進行處理。對接收來的數據按照接口協議進行分類；將需要存盤的數據發送到數據存盤模塊；將需要轉發的數據按照類別送給數據發送模塊；監控管理軟件與數據通信處理軟件之間的通道，數據通信處理軟件為服務器方，監控管理軟件為客戶方。兩個計算機數據通信處理軟件之間的管道，A機上的通信軟件為服務器，B機上的通信軟件為客戶方。

圖5 遠程監控分系統的數據通信處理軟件

部分關鍵函數：

3.2.4 監控終端管理軟件

監控終端管理軟件接收監控命令，實現時統設備工作參數設置、目標選擇和自動檢測等監控功能；采集設備工作狀態，進行顯示并存儲；監控終端管理軟件的數據流圖請見圖6所示。

圖6 監控終端管理軟件和通信軟件數據流圖

管理軟件處理設備參數設置命令，將參數發給設備；采集設備返回的設備狀態，定時向設備發送狀態查詢命令，了解設備工作是否正常；響應數據通信及處理軟件送來的狀態查詢命令，回報設備狀態。按照功能將設備管理部件分為：參數設置單元、狀態輪詢單元、狀態提取單元、狀態上報。

設備管理部件實現以下功能：

①處理參數設置命令，按照硬件接口協議，將參數發給設備[4]；

②定時向設備發送狀態查詢命令，實現設備狀態輪詢；

③處理設備狀態上報數據，得到設備的所有狀態；

④處理參數設置響應；

⑤響應數據通信及處理軟件送來的狀態查詢命令，回報設備狀態。

部分關鍵函數：

3.2.5 監控終端通信軟件

終端通信軟件實現與遠程數據通信處理軟件之間的數據通訊，接收時統設備參數設置命令并分別將數據送往時統設備管理部件。終端通信軟件實現以下功能：

①建立與遠程數據通信處理軟件之間的通道；

②通過通道接收和發送數據；

③通道出現異常后負責告警和重新建立；

④對目的地址不是本監控終端的數據進行過濾；

⑤分類將操作指令送設備管理軟件，立即進行處理；

⑥接收設備管理模塊送來的設備狀態及發令響應信息；

⑦生成設備狀態數據送數據通信及處理軟件。

部分關鍵函數：

GetComputerName((LPTSTR)n,&len);//從網絡數據中識別本機網絡地址和物理地址

BOOL FaceConnectComm(void);//遠程監控管理和通信管理的連接函數；

Viod FacePipePacketMsg(char* pc,int iLen);//遠程監控管理打包函數；

BOOL ReadClientPipe();//讀通道內容；

BOOL CommSendToFaceMsg();//遠程監控管理發送消息；

BOOL FaceErrorProcess(int tError,int tErrCode);//監控管理通道錯誤處理；

BOOLTerSendToFaceMsg();//終端發送消息到監控管理。

4 結語

這里為現代的航天試驗靶場中的時統設備提出了一套遠程監控系統的設計方案，對在遠程監控端和時統監控終端的應用軟件進行了詳細設計。這套遠程監控系統符合現代通信技術的發展趨勢，能有效地提高管理維護的效率。

[1] 錢華.通信機房遠程監控系統的設計研究[J].電腦知識與技術,2009(09):2223-2224.

[2] 方忠進,周舒,葛化敏.遠程數據中心監控與管理方法研究[J].通信技術,2009,42(08):129-131.

[3] 王勿英,林耀榮,戴俊,等.基于 USSD的遠程微波設備監控系統[J].通信技術,2009,42(05):128-130.

[4] 柳秀山.現代家居遠程通信控制系統的研制[J].通信技術,2009,42(08):126-128.