基于LabVIEW的遠(yuǎn)程測控方法

分類：解決方案日期：2009-06-08 11:07:17 來源：

摘要：文章對利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)測控的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并比較了以C／S和B／S方式實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程測控。

1 遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)的組成
　　根據(jù)遠(yuǎn)程測控?cái)?shù)據(jù)流量狀況及不同的測試需求可采用基于Client／Server（簡寫為C／S）和Browser／Server（簡寫為B／S）兩種網(wǎng)絡(luò)模型組建遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)。C／S模式適合數(shù)據(jù)傳送量大的情況，而且具有效率高，數(shù)據(jù)可靠完整、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。而對于數(shù)據(jù)傳送量不大，需要遠(yuǎn)程模擬仿真的情況可以采用B／S模式，這樣對于客戶端的需求會很低，不需在客戶端上安裝相應(yīng)的客戶端軟件，只需要瀏覽器便可登陸服務(wù)器對遠(yuǎn)程測試進(jìn)行監(jiān)控。遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中測控服務(wù)器作為測量發(fā)布節(jié)點(diǎn)，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布以及將采集的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的功能。Web服務(wù)器主要提供基本的網(wǎng)站功能，客戶端通過訪問該網(wǎng)站，可以獲得數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的實(shí)時作業(yè)信息和歷史數(shù)據(jù)。另外，客戶端利用虛擬儀器應(yīng)用程序（C／S方式）或者通過瀏覽器監(jiān)控遠(yuǎn)程面板（B／S方式）建立與服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)通信，監(jiān)測和控制服務(wù)器端的作業(yè)，接收來自服務(wù)器端的作業(yè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的存儲與顯示、生成數(shù)據(jù)報(bào)表以及數(shù)據(jù)或波形打印等。

2 遠(yuǎn)程測控實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　 2．1基于C／S模式的DataSocket技術(shù)

　 DataSocket控件能根據(jù)具體的數(shù)據(jù)傳輸要求轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。DataSocket由DataSocket Server、DataSocket Pub－lisher、DataSocket Subscriber、Data Item組成。

　 DataSocket Publisher和DataSocket Subscriber是DataSocket Server的客戶端，通過DataSocket Server進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和交換，三者可以運(yùn)行在同一臺機(jī)器上或三臺各自的機(jī)器上（視具體情況而定），如圖2所示。但把服務(wù)器同發(fā)布者和接收者分離則可以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。數(shù)據(jù)交換的雙方無需直接對話，而是向第三方DataSocket Server讀取或者寫入數(shù)據(jù)，因此DataSocket簡化了應(yīng)用程序和計(jì)算機(jī)之間的通訊，應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)接口變得非常簡單，數(shù)據(jù)類型也無需轉(zhuǎn)換。

　　利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化虛擬試驗(yàn)具有許多優(yōu)越性。首先是安全性高。利用DataSocket ServerManager可以設(shè)定客戶端連接數(shù)目、數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目，創(chuàng)建用戶組和用戶，設(shè)置用戶讀／寫以及創(chuàng)建數(shù)據(jù)項(xiàng)的權(quán)限（未設(shè)定權(quán)限的用戶對服務(wù)器不可訪問）。另外，DataSocket傳輸數(shù)據(jù)的端口使用3015，此端口已經(jīng)通過IANA（Internet地址分配機(jī)構(gòu)）注冊為DSTP協(xié)議專用端口，因此可以在防火墻外部的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行DataSocket服務(wù)器，同時可保證在防火墻內(nèi)部的計(jì)算機(jī)上安全的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)布等應(yīng)用程序，如圖3所示。DataSocket傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身包含很小的頭文件，因此，數(shù)據(jù)傳輸速度快，適合于在網(wǎng)絡(luò)上大量實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸。

　　為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，利用DataSocket技術(shù)采取如下方案：利用網(wǎng)絡(luò)上的單獨(dú)的一臺計(jì)算機(jī)作為DataSocketServer；測控服務(wù)器完成數(shù)據(jù)采集和發(fā)布數(shù)據(jù)的功能，即測控服務(wù)器作為DataSocketPublisher；連接到網(wǎng)絡(luò)上的客戶計(jì)算機(jī)作為DataSocketSubscriber。由測控服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，利用DataSocketPublisher把采集的數(shù)據(jù)發(fā)布到DataSocketServer中，客戶端便可以利用DataSocketSubscriber從DataSocketServer中接收數(shù)據(jù)，這樣可保證客戶端原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。應(yīng)用DataSocket技術(shù)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目驁D程序如圖4所示。

　　在需要同時進(jìn)行多個信號的采集時，采集的數(shù)據(jù)跟時間是密切相關(guān)的，因此，通道、時間信息需要和采集的實(shí)時數(shù)據(jù)一起進(jìn)行傳遞。這種情況可以采取在發(fā)布端發(fā)送多個數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法解決，即把實(shí)時數(shù)據(jù)、通道值、時間分別建立各自的數(shù)據(jù)項(xiàng)，之后經(jīng)采集服務(wù)器端的DataSocket Publisher分別發(fā)布給DataSocket Server，再由客戶端分別接收。但經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，會產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)現(xiàn)象。為保證客戶端接收數(shù)據(jù)的一致性，采用數(shù)據(jù)屬性方法，把通道、時間作為數(shù)據(jù)屬性同實(shí)時數(shù)據(jù)綁定后再進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。這樣在服務(wù)器和客戶端之間傳遞的是實(shí)時數(shù)據(jù)、通道和時間的綁定整體，所有的傳遞信息同時到達(dá)數(shù)據(jù)接收端，之后再由接收端利用數(shù)據(jù)屬性來提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。采用這種措施后即使傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，丟失的也只能是綁定的數(shù)據(jù)包，并不會對下次傳來的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，實(shí)驗(yàn)的偽數(shù)據(jù)就不會產(chǎn)生了，從而避免了因某一項(xiàng)數(shù)據(jù)丟失而無法匹配或匹配錯誤情況的發(fā)生。

2．2　基于B／S模式的遠(yuǎn)程面板技術(shù)

　基于B／S網(wǎng)絡(luò)模型的遠(yuǎn)程測控可以通過遠(yuǎn)程面板技術(shù)實(shí)現(xiàn)。測控服務(wù)器把虛擬儀器應(yīng)用程序的前面板發(fā)布到Web頁面上，客戶端的用戶便可以通過瀏覽器對服務(wù)器端的遠(yuǎn)程面板進(jìn)行監(jiān)控。遠(yuǎn)程面板容易配置，能夠跨平臺，無需ActiveX控件、Java Applet或者是CGI腳本，而且可以多同步連接監(jiān)控；控制是動態(tài)的，客戶端在瀏覽器中看到的監(jiān)測畫面同服務(wù)器端完全一致。另外的一個特點(diǎn)是完全服務(wù)器端管理。

　遠(yuǎn)程面板技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是借助于LabVIEW內(nèi)置的Web Server技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。服務(wù)器端利用LabVIEWWeb Publishing Tool把虛擬儀器應(yīng)用程序的前面板嵌入到Web頁面中，并借助LabVIEW Web Server提供的虛擬儀器Web服務(wù)，只要服務(wù)器端的應(yīng)用程序載入內(nèi)存，客戶端便可以通過瀏覽器對遠(yuǎn)程的虛擬儀器應(yīng)用程序進(jìn)行監(jiān)控。但在同一時刻，只有一個用戶具有控制權(quán)限，其余用戶只能對遠(yuǎn)程面板進(jìn)行監(jiān)測。客戶端控制的權(quán)限可以通過遠(yuǎn)程面板的Request／ReleaseCon－trol VI獲得或釋放，服務(wù)器端擁有絕對的控制權(quán)限。

2．3　基于C／S和B／S開發(fā)模式的比較

　無論是基于C／S還是B／S網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，其核心技術(shù)主要是DataSocket。它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，詳情參見表1。

3 結(jié)束語

　虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，及其在測控領(lǐng)域中的應(yīng)用，是對傳統(tǒng)測控方式的一場革命。應(yīng)用abVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，為開發(fā)高性能的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)提供了極大的便利。測控方式的網(wǎng)絡(luò)化，是未來測控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，通過建立分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，能夠充分利用現(xiàn)有資源和網(wǎng)絡(luò)帶來的種種好處，實(shí)現(xiàn)各種資源最有效合理的配置。應(yīng)用分布網(wǎng)絡(luò)測控，可以進(jìn)行多點(diǎn)測量，多點(diǎn)分析處理。這樣既可以充分發(fā)揮服務(wù)器控制測試儀器的接口能力，又能發(fā)揮客戶機(jī)數(shù)據(jù)處理能力，而且便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

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