??? 摘 要: 針對無線電臺構建了基于DataSocket的網絡化測控系統，實現設備的遠程控制" title="遠程控制">遠程控制、測試以及測試數據的網絡傳輸，使操作人員可以在遠端進行故障診斷" title="故障診斷">故障診斷。
??? 關鍵詞: DataSocket? 網絡化? LabVIEW? 遠程測控
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??? 現代戰爭對電子通信設備的依賴程度越來越高，通信設備的可靠性和維修保障是提高部隊戰斗力的重要方面。然而現代通信電臺的技術含量越來越高，結構越來越復雜，使得電臺的測試和維修難度不斷加大。因此，很有必要構建一個網絡化遠程測控" title="遠程測控">遠程測控系統，以提高裝備的可靠性和保障水平。DataSocket是一項基于工業標準TCP/IP的網絡傳輸技術，實現了簡單、高效的現場數據實時共享與發布，它面向測量和自動化，把測控領域常用的數據通信技術集成在一起，極大提高了網絡化測控系統開發的高效性與靈活性。本文基于DataSocket和虛擬儀器技術構建了電臺的遠程測控系統，極大地提高了電臺的測試和維修保障效率。
1 DataSocket技術組成
??? DataSocket實質上是一種用于動態數據傳輸的網絡編程與通信工具，它為底層通信協議提供統一的編程接口，極大地簡化了網絡編程。DataSocket技術主要由兩部分組成：DataSocket應用編程接口（DataSocket API）和DataSocket服務器（DataSocket Server）。
??? DataSocket API提供統一的編程接口，與協議、語言和平臺無關，可以通過LabVIEW 的子VI、LabWindows/CVI的C函數庫或者Active控件實現，能夠在多種開發環境中使用。DataSocket API主要包括4個基本操作：打開、讀、寫和關閉，使用非常簡單。
??? DataSocket Server通過管理TCP/IP通信為用戶提供并簡化網絡通信。它是一種輕量級的、獨立的服務器組件，它通過DataSocket應用編程接口將測量的現場數據在網絡上進行廣播，為遠程客戶提供高速并發的訪問服務。
??? DataSocket使用類似于Web中的統一資源定位器（URL）來定位數據源，URL用來表明數據通信使用的協議和地址。不同的URL前綴表示不同的數據類型，dstp表示數據來自DataSocket服務器，ftp表示來自文件傳輸協議服務器上的數據，http是超文本傳輸數據，file是在本機或網絡中直接操作的數據。
2 基于DataSocket的電臺遠程測控系統模型
??? 跟據不同的測試需求，網絡化測控系統主要采用客戶機/服務器（C/S）、瀏覽器/服務器（B/S）以及C/S和B/S混合三種網絡模型。與B/S 模型相比C/S模型具有交互性強、實時性好、安全性高的特點，故本系統采用C/S模型。系統的結構框圖如圖1所示。
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3 系統的硬件設計
??? 系統以帶有GPIB接口的無線電綜合測試儀" title="無線電綜合測試儀">無線電綜合測試儀為中心，外加工控機、適配器、電臺接口板構成現場測控設備，如圖2所示。與PXI或VXI總線技術構成的測控系統相比，該系統大大降低了硬件投資和維護費用，而且無線電綜合測試儀集高頻信號源、低頻信號源、示波器、調制分析儀、功率計、失真度儀等儀器于一體，可以滿足電臺所有性能指標的測試，體積小、重量輕、可靠性高。與計算機連接構成自動測試系統十分靈活，組建迅速、方便。
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??? 主控計算機帶有GPIB接口板卡，負責整個現場測控系統的控制與監視，實現測試數據的采集、處理、存儲和顯示，并與服務器交互連接到網絡進行數據傳輸。無線電綜合測試儀選用2955B，通過GPIB電纜與計算機相連，接受計算機命令進行測試并傳回數據。
??? 適配器用于測試系統與被測電臺的電氣連接，并接受計算機的命令，控制測試儀和電臺之間的信號轉接、切換等。
??? 電臺接口板通過串口與計算機連接，另一端連接到電臺的控制端口和自檢數據端口。它的作用有兩個，一方面把計算機送來的數字信號轉換成能被電臺識別的控制信號，送入電臺以改變電臺的頻率、波道等工作參數，同時將電臺的工作狀態信息傳回計算機實現監控；另一方面通過程序控制把電臺自檢得到的一些電臺內部關鍵點的電壓、電流或溫度數據傳給計算機，作為故障診斷的重要信息。
4 系統的軟件設計
4.1? 系統測控軟件的實現
??? 系統測控軟件使用圖形化編程語言LabVIEW開發平臺編寫。采用模塊化、通用化的設計思想，軟件主要包括主控模塊、系統自檢模塊、性能測試模塊、數據管理模塊、故障診斷模塊、儀器驅動模塊，模塊之間按層次化結構關聯起來。如圖3所示。
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??? 主控模塊起到整個軟件調度、協調作用，調用各個功能模塊實現測控功能。
??? 系統自檢模塊在系統上電后完成硬件資源檢測、系統狀態檢測。及時發現系統故障，做出提示，以確保系統工作正常。自檢通過后用戶登錄進入系統，然后選擇測試類型，登錄被測設備編號，開始進行測試。
??? 測試管理模塊根據數據庫的參數，設置測控設備的工作狀態，根據測試需要，確定測試項目，并通過儀器驅動模塊控制無線電綜合測試儀，完成儀器設置、觸發和數據采集，然后進行數據的分析處理并顯示出來。
??? 數據管理模塊實現對系統參數庫、測試數據庫和專家知識庫的數據操作和管理。系統參數庫包括綜合測試儀和電臺等設備在不同測試任務下所需要的參數，以及在進行被測電臺的診斷時，系統進行必要的初始化所需的參數。測試數據庫存儲實時測得的電臺性能參數和工作狀態，以及歷史測試數據，作為故障診斷的依據。專家知識庫存儲電臺標準的性能指標和異常狀態時的故障信息，作為故障判斷的標準。
??? 故障診斷模塊的功能是對測得的數據進行融合、分析，與診斷知識庫中的標準參數進行對比，判斷電臺的性能狀態和故障類型。如果是一般的性能偏差，提示用戶進行簡單的調試，同時給出相應的調試內容、方法和步驟。如果性能偏差比較大，則將測試數據結合電臺內部自檢測送來的數據、專家知識庫的信息進行綜合分析，進而找到發生故障的可更換模塊，最后提示用戶維修的方法。
4.2?網絡通信功能的實現
??? 遠程測控的主要任務是將測試所得的數據結果通過網絡傳送到客戶端" title="客戶端">客戶端，而且客戶端的控制信息和測試指令能夠傳送到遠端的測試服務器，控制現場儀器進行測控，并得到信息反饋。因此網絡通信非常關鍵，是軟件設計的核心。本設計采用DataSocket技術作為客戶端和測試服務器端連接的中間件，基于C/S模式構建網絡化遠程測控平臺。
??? 在C/S模式中, 客戶機向測試服務器發出連接請求以及測試和控制信息，處于休眠狀態的服務器收到連接請求后，喚醒服務程序并響應客戶機的請求, 實現特定的控制和測試任務, 并將結果信息返回客戶機。遠程測控的通信流程如圖4所示。實現這個過程的關鍵是請求服務和響應服務，即客戶端遠程控制功能和遠程數據采集功能的實現。
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??? 遠程控制功能的實現，就是使客戶端前面板的控件與測試服務器前面板的控件同步，操作客戶端軟件時就像操作遠端測試軟件一樣，進而實現對現場測控設備的遠程控制。這個同步的過程通過DataSocket數據傳輸實現。本軟件要實現無線電綜合測 試儀和被測電臺工作參數的控制。每一個參數使用一個控件，為了節省URL資源，可以將這些控件放在LabVIEW的一個簇中，然后分別設置客戶端和服務器前面板簇的連接屬性。這時只需要設置一個相同的URL地址和各自的讀寫屬性，這些控件就可以通過網絡同步起來，實現設備工作參數的遠程控制。
??? 遠程數據采集就是把現場測得的電臺性能數據傳送到客戶端，數據傳輸原理和遠程控制的實現是一樣的，只是改為服務器端的寫操作和客戶端的讀操作，使用dstp數據傳輸協議。在服務器端，儀器測得的電臺性能數據通過GPIB接口傳送到工控機，再經過DataSocket Write操作將數據送到DataSocket Server；在客戶端通過DataSocket Read從DataSocket Server上讀出數據。經過處理后在前面板上顯示出來。
5 遠程測控示例及結果分析
??? 以電臺發射功率的遠程測試為例，如圖5所示，分別為測試服務器端和客戶端程序。服務器端主要包括GPIB讀寫程序和DataSocket Write。GPIB RW1.VI子程序負責與測試儀器通信，將發射功率測試指令寫入儀器，儀器響應此命令將測得的功率值送入計算機。再通過DataSocket Write寫入服務器，地址為dstp://192.168.0.1,即完成功率數據的發布。客戶端通過DataSocket Read從地址dstp://192.168.0.1讀取功率值，經過Variant To Data模塊轉換成LabVIEW可以讀取的數據，送到前面板控件顯示出來。
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??? 測試的時候客戶機和服務器端都需要安裝并運行DataSocket Server，設置DataSocket 服務器的客戶端允許同時連接個數、數據緩存、訪問權限等。服務器正常工作后，進行初始化，等待客戶端連接。把服務器程序和客戶端程序放在兩個通過網絡連接的計算機上，運行后成功實現了連接，控制命令傳輸可靠，兩端的功率數據顯示保持同步。實現了遠程測控的目的。
??? 本系統采用DataSocket技術實現了測控儀器的網絡化，使得處在異地的技術人員能夠遠程控制現場儀器進行測試，并進行故障診斷，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接口的臺式儀器構建現場測試系統，組建靈活方便，節省成本，使現有儀器資源得到了充分發揮，具有良好的應用前景。
參考文獻
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