開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。屬于軟件工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)程監(jiān)控是相比傳統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控模式，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)和信息處理技術(shù)而新興的一種技術(shù)方式，在航天航空、工業(yè)控制、食品、教育、智能家居等，特別是在一些不便于或不安全現(xiàn)場監(jiān)控的領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用市場，具有安全可靠、便于觀測、利于處理等優(yōu)點。
[0003]由于國家航空航天事業(yè)的發(fā)展，船載測控設(shè)備擔(dān)負(fù)著海上測控的重要任務(wù)，正是由于這種背景，測控設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)僅能依靠船上技術(shù)人員進(jìn)行實施，一旦設(shè)備發(fā)生問題，就缺乏后方廠所人員強有力的支持，而且無法便利協(xié)調(diào)其它船進(jìn)行配合檢查。鑒于此，急需開發(fā)一種船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，通過監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)和測試設(shè)備戰(zhàn)技指標(biāo)來遠(yuǎn)程判斷系統(tǒng)性能，從而更好地保障任務(wù)。
[0004]2012年I月昆明理工大學(xué)碩士論文《設(shè)備遠(yuǎn)程在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究》公開了一種鐵路局機(jī)務(wù)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測的方法，該方法以設(shè)備監(jiān)測項目為背景，以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和軟件體系結(jié)構(gòu)為理論基礎(chǔ)，對設(shè)備遠(yuǎn)程在線狀態(tài)監(jiān)測軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，使用Labvi ew和C#2010開發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]2015年6月內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士論文《工業(yè)遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)系統(tǒng)研究》公開了一種城市管網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)方法，該方法運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探索研究如何在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)物(設(shè)備)與人的互聯(lián)、互動的方式，旨在讓設(shè)備維修人員和生產(chǎn)調(diào)度人員無論在何地、何時都能及時了解生產(chǎn)線的運行狀態(tài)，并參與維護(hù)、控制和管理。
[0006]這些研究共性優(yōu)點為針對項目背景，結(jié)合待監(jiān)控設(shè)備特性，充分利用現(xiàn)行技術(shù)的優(yōu)勢，綜合各種成熟技術(shù)，完成了項目開發(fā)。這些研究需要在現(xiàn)場級配備硬件設(shè)施，并開發(fā)配套軟件，投入較大;對數(shù)據(jù)傳輸采用UDP方式，缺乏驗證機(jī)制，數(shù)據(jù)安全性得不到保障；由于設(shè)備類型多樣、參數(shù)、格式均不相同，給技術(shù)支持系統(tǒng)擴(kuò)展帶來很大難度，管理和維護(hù)也較為困難。
[0007]本發(fā)明綜合多項技術(shù)設(shè)計了一種開放式遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計方法，為解決這一問題提供一種實用、簡便的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，通過系統(tǒng)層次化頂層設(shè)計完成框架構(gòu)建，采用開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議設(shè)計通信方式，采用XML技術(shù)實現(xiàn)信息幀的結(jié)構(gòu)化描述，采用端口驗證提取密鑰方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)加/解密，采用任務(wù)宏模式實現(xiàn)測試指令的高效傳輸，不僅降低了成本和軟件開發(fā)難度，而且系統(tǒng)擴(kuò)展性得到極大地提高。
[0009]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)監(jiān)控對象為各個采集設(shè)備，需要在監(jiān)控中心實現(xiàn)對采集設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和指標(biāo)測試，具體過程為:
第一步、設(shè)計二層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框架，實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的強開放性、好可擴(kuò)展性將整個技術(shù)支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為二層，包括監(jiān)控現(xiàn)場任務(wù)層和監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層，監(jiān)控現(xiàn)場任務(wù)層由集控中心和各個采集設(shè)備組成，其中采集設(shè)備包含各個設(shè)備和自動測試設(shè)備，對設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時采集，并進(jìn)行跟蹤反饋，一方面能夠接收來自監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層的控制指令，控制設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，并及時反饋執(zhí)行情況;另一方面能夠接收來自監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層的測試指令，通過設(shè)置儀器和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測試，并反饋測試結(jié)果，將設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，按照約定協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；
監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層由監(jiān)測服務(wù)器組成，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和控制:一方面發(fā)送設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)控制指令，改變設(shè)備狀態(tài);及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀態(tài)，便于人員及早處理；另一方面發(fā)送測試指令，并對測試結(jié)果進(jìn)行評估;對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲，便于事后處理；第二步、設(shè)計開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議，實現(xiàn)通信雙方報文的管理高效開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議框架主要包括監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)、監(jiān)控參數(shù)信息庫和開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議組成，監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)用于表征各個采集設(shè)備的標(biāo)識，用于定義開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議數(shù)據(jù)單元和技術(shù)支持系統(tǒng)中管理對象的格式，從而區(qū)分多個設(shè)備;監(jiān)控參數(shù)信息庫是對監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行定義；
開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議的數(shù)據(jù)報文主要由傳輸報頭、開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議首部、Order首部以及變量部分組成，傳輸報頭包括IP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包;開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議首部首部包括版本號、組合變量數(shù)、監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)編碼和時間戳，版本號為I字節(jié)的協(xié)議版本編號，組合變量數(shù)為2字節(jié)的變量個數(shù)，SMEI編碼為3字節(jié)的設(shè)備編碼，時間戳為2字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)生時間編碼;Order首部包括類型標(biāo)識、差錯校驗和長度，類型標(biāo)識為I字節(jié)的指令編碼，差錯校驗為2字節(jié)的變量部分CRC校驗結(jié)果，長度為2字節(jié)的變量部分長度；
第三步，設(shè)計二層安全機(jī)制，實現(xiàn)通信雙方的信息交互安全
采用二層數(shù)據(jù)加密方法，第一層為用戶登錄校驗，集控中心本地產(chǎn)生隨機(jī)密鑰，按照開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議編制握手信息幀，集控中心不停發(fā)送此握手信息幀；監(jiān)控中心接收到握手信號，按照遠(yuǎn)控端口號對監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析得到密鑰，再以密鑰解析版本號，如正確返回應(yīng)答幀;集控中心收到應(yīng)答幀，并判斷正確后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，監(jiān)控中心收到驗證后返回原幀作為應(yīng)答幀，依次循環(huán);第二層為數(shù)據(jù)加密，對于需要進(jìn)行加密的參數(shù)使用隨機(jī)密鑰加密，形成變量部分，再對整個變量部分進(jìn)行CRC校驗、長度計算和組合變量數(shù)賦值，形成完成數(shù)據(jù)包，其中加密參數(shù)的判斷通過監(jiān)控參數(shù)信息庫編碼確定;在解析中，監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)可以確定采集設(shè)備類型，類型標(biāo)識可以確定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型，CRC校驗、長度計算和組合變量數(shù)決定了變量部分的組成形式，通過簡單循環(huán)、利用監(jiān)控參數(shù)信息庫就可以解析出全部變量；
第四步，設(shè)計協(xié)議描述方式，實現(xiàn)信息幀的結(jié)構(gòu)化編排
(I )、利用可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML，實現(xiàn)對開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議的描述，通過讀取定義好的XML文件，來獲取用于形成數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)信息，并用于數(shù)據(jù)解析處理用，采用按照系統(tǒng)分類，對應(yīng)的子系統(tǒng)分別用不同的XML文件來表示，XML文件名與監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)編碼一一對應(yīng)，XML文件中對應(yīng)的參數(shù)屬性定義為監(jiān)控參數(shù)信息庫； (2)、采用任務(wù)宏方式將所有測試項目以一種編碼形式進(jìn)行傳輸，用監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)表示測試項目，在集控中心有對應(yīng)的XML文件，其文件名對應(yīng)監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)，通過讀取XML文件可以得到設(shè)備的配置信息和儀器參數(shù)設(shè)置信息，再編排對應(yīng)的設(shè)置命令，下達(dá)給設(shè)備進(jìn)行執(zhí)行，并返回測試結(jié)果上報;測試結(jié)果分為數(shù)值型和頻譜型。
[0010]優(yōu)選地，步驟二中的開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議采用“逆向”確認(rèn)方式進(jìn)行判斷，即集控中心為起始端，集控中心與采集設(shè)備間是由采集設(shè)備主動上報數(shù)據(jù)，集控中心根據(jù)IP和端口進(jìn)行數(shù)據(jù)識別，并將數(shù)據(jù)放入緩存，集控中心與監(jiān)控中心間分為單項指令和雙向指令，雙向指令是由集控中心發(fā)送數(shù)據(jù)包，等待監(jiān)控中心應(yīng)答，一旦收到應(yīng)答幀，進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗，正確則發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)包，如果等待30秒沒有收到應(yīng)答，則進(jìn)行重新發(fā)送，在連續(xù)6次發(fā)送數(shù)據(jù)幀，沒有返回應(yīng)答情況，發(fā)送報警信息，數(shù)據(jù)停發(fā);而單項指令為設(shè)置或測試指令，是由監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)包，通過返回包進(jìn)行確認(rèn)。
[0011]優(yōu)選地，步驟四中對于測試結(jié)構(gòu)的處于分為兩種:對于數(shù)值型數(shù)據(jù)，直接編排上報;對于頻譜型的數(shù)據(jù)，采用“重疊分段”數(shù)據(jù)采集方法，是根據(jù)頻譜為左右相似的特點，在設(shè)置好頻譜儀的帶寬，按照帶寬分為6段，左右各為3段，對于左側(cè)頻譜，先提取底噪數(shù)據(jù)，SP對第一段的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得到一個數(shù)值和一個斜率;再提取雜散數(shù)據(jù)，通過對第二段數(shù)據(jù)提取最大點得到峰值，峰值可有可無，在有峰值的情況下，數(shù)據(jù)左右平移找到最近的最小點，則得到三點數(shù)據(jù);再提取主瓣數(shù)據(jù)，對第三段數(shù)據(jù)尋找最大點，向左向?qū)ふ易罱钚↑c；對于右側(cè)頻譜，僅對第一和第二段數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，均為先判斷峰值與左側(cè)是否相同，如相近則不發(fā)送，不相近則發(fā)送。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明設(shè)計的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)具有“高內(nèi)聚，低耦合”的特點。
[0013](2)本發(fā)明設(shè)計的ORMMP協(xié)議具有高擴(kuò)展性和開放性特點。
[0014](3)本發(fā)明設(shè)計的數(shù)據(jù)驗證方式具有簡單隱蔽的特點。
[0015](4)本發(fā)明設(shè)計的XML解析協(xié)議方式具有高效可靠的特點。
[0016](5)本發(fā)明兼顧考慮了數(shù)據(jù)占用帶寬的設(shè)計問題。
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