徐 麗 厲 力 馬尉鵬 俞 達 王丹

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，中國 北京 100076）

0 前言

在設(shè)計長期加電工程項目的測試系統(tǒng)時，要求長期加電測試期間由操作人員進行遠程控制，完成數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、故障預(yù)警及事后數(shù)據(jù)處理分析與判讀，為此數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)需處于持續(xù)工作狀態(tài)。

長期加電過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，其中重要的測試數(shù)據(jù)需存儲在數(shù)據(jù)庫中。以往數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計多基于Intel芯片、Windows系統(tǒng)及Oracle數(shù)據(jù)庫。本項目采用基于龍芯CPU的計算機，使用Linux操作系統(tǒng)以及達夢數(shù)據(jù)庫。使用雙機熱備方式進行數(shù)據(jù)接收、處理、存儲、監(jiān)測、分析和預(yù)警。除常規(guī)測試的數(shù)據(jù)處理、分析與判讀功能外，還具備長期連續(xù)加電的智能監(jiān)測與預(yù)警能力。對應(yīng)處理與監(jiān)控不同信息來源的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)軟件模塊間的無縫切換。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要用于對整個測試系統(tǒng)中的重要參數(shù)、指令等進行接收處理、保存，從而全面掌握系統(tǒng)狀態(tài)，并進行故障預(yù)警及記錄?；趪a(chǎn)計算機芯片的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)功能要求，主要由四個軟件模塊實現(xiàn)，分別為：數(shù)據(jù)實時處理軟件、數(shù)據(jù)存儲及管理軟件、數(shù)據(jù)分析及判讀軟件、智能監(jiān)測及診斷軟件。

1.1 系統(tǒng)內(nèi)部接口

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測、存儲等功能由各軟件功能模塊組合完成，各軟件模塊間的主要數(shù)據(jù)交互有：

1）數(shù)據(jù)存儲及管理軟件接收數(shù)據(jù)實時處理軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)處理結(jié)果并保存；

2）智能監(jiān)測及診斷軟件接收數(shù)據(jù)實時處理軟件組播的數(shù)據(jù)處理結(jié)果并進行監(jiān)測；

3）數(shù)據(jù)分析及判讀軟件讀取數(shù)據(jù)存儲及管理軟件數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果與指令信息，進行判讀分析。

各軟件模塊間的接口關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件模塊接口關(guān)系

1.2 系統(tǒng)外部接口

1）數(shù)據(jù)存儲及管理軟件對外接口

數(shù)據(jù)存儲及管理軟件可同時接收外部多個設(shè)備采集發(fā)送的參數(shù)信息并進行存儲，接收數(shù)據(jù)實時處理軟件數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

2）數(shù)據(jù)實時處理軟件的外部接口

測量數(shù)據(jù)實時處理軟件與外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互主要包括：接收外部測控軟件控制指令、接收外部設(shè)備組播發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。另外還具有數(shù)據(jù)挑路轉(zhuǎn)發(fā)功能，將特殊數(shù)據(jù)挑路并發(fā)送給特定的設(shè)備進行處理。

數(shù)據(jù)存儲及管理軟件與外系統(tǒng)的接口如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)存儲及管理軟件對外接口圖

測量數(shù)據(jù)實時處理軟件的對外接口關(guān)系圖見圖3。

圖3 測量數(shù)據(jù)實時處理軟件對外接口關(guān)系圖

2 關(guān)鍵軟件模塊設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)存儲及管理

測試系統(tǒng)長期加電狀態(tài)下，會持續(xù)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，其中重要的測試數(shù)據(jù)，包括測量數(shù)據(jù)、控制信息等均會集中存儲在數(shù)據(jù)庫中。由于測試系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)頻率高、容量大，造成實時處理軟件無法將數(shù)據(jù)直接實時存入數(shù)據(jù)庫中，通過運行在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的存儲軟件，先將數(shù)據(jù)處理軟件組播的參數(shù)處理結(jié)果進行緩沖，然后定時批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，達到減少數(shù)據(jù)庫接口的調(diào)用次數(shù)，提高存儲效率的效果。

數(shù)據(jù)存儲及管理軟件運行在麒麟Linux操作系統(tǒng)的服務(wù)器上，為提高系統(tǒng)可靠性，操作系統(tǒng)不啟動圖形界面，軟件采用后臺服務(wù)方式運行，數(shù)據(jù)接收、存儲等信息通過配置文件進行配置。

軟件分為數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)庫管理兩部分，數(shù)據(jù)存儲部分運行在數(shù)據(jù)服務(wù)器上，為測試系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)處理提供達夢數(shù)據(jù)庫存儲接口，數(shù)據(jù)庫管理部分為客戶端/服務(wù)器模式，可以運行在任意Linux圖形客戶端，通過網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器并進行管理。

數(shù)據(jù)存儲及管理軟件通過FTP獲取測試參數(shù)配置XML文件，保存了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議及參數(shù)配置信息，可接收各測試設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)信息并進行存儲。

2.2 智能監(jiān)測及診斷

為解決長期加電測試狀態(tài)下系統(tǒng)監(jiān)測問題，需要通過智能監(jiān)測及診斷軟件實時接收各測試設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)解析、參數(shù)監(jiān)測、故障報警等功能對采集的數(shù)據(jù)進行處理分析，并將異常狀態(tài)信息進行記錄，統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)的安全狀況和工作狀態(tài)。

智能監(jiān)測及診斷模塊還提供對故障模式的分析功能，可針對多個參數(shù)狀態(tài)的不同組合預(yù)先定義多種故障模式，軟件在運行過程中，根據(jù)不同的故障模式對當(dāng)前參數(shù)的狀態(tài)進行分析，如滿足故障模式條件，則進行預(yù)警及記錄，也可以通過預(yù)先設(shè)定方式直接向測控系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送控制指令，達到智能監(jiān)測的目的。

智能監(jiān)測及診斷軟件需要監(jiān)測的參數(shù)眾多，無法在界面上展現(xiàn)全部的參數(shù)，可以通過配置文件定義的方式根據(jù)需要加載顯示不同的參數(shù)，達到界面元素參數(shù)組態(tài)可配置的效果。

2.3 數(shù)據(jù)實時處理

數(shù)據(jù)實時處理軟件需完成多類數(shù)據(jù)的處理及數(shù)據(jù)發(fā)送功能，根據(jù)功能要求軟件可劃分為多個小模塊，功能模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 測量數(shù)據(jù)實時處理軟件功能結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)實時處理軟件是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要功能是對系統(tǒng)接收到的各類參數(shù)進行實時處理，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果以組播方式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，供智能監(jiān)測及診斷軟件和數(shù)據(jù)存儲及管理軟件使用。

數(shù)據(jù)實時處理軟件模塊運行狀態(tài)中對人機交互功能要求不高，為提高軟件可靠性，操作系統(tǒng)可在非圖形化的基本模式運行，軟件所需要的參數(shù)配置文件可通過FTP從服務(wù)器獲取，軟件提供遠程控制功能，可通過測控軟件進行控制。

2.4 數(shù)據(jù)分析及判讀軟件

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中多個軟件將測試數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)分析及判讀軟件為存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的瀏覽界面，通過客戶端/服務(wù)器模式提供對數(shù)據(jù)庫中測量參數(shù)結(jié)果的瀏覽、查詢、分析功能。數(shù)據(jù)庫中需要通過數(shù)據(jù)分析及判讀軟件查看的數(shù)據(jù)包括：各設(shè)備發(fā)送的參數(shù)信息與控制指令數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析及判讀軟件使用數(shù)據(jù)存儲及管理軟件的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，讀取數(shù)據(jù)存儲及管理軟件在數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

3 總結(jié)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)方案采用基于龍芯CPU架構(gòu)的計算機為硬件環(huán)境，系統(tǒng)軟件采用Linux操作系統(tǒng)和達夢數(shù)據(jù)庫，首次開展基于國產(chǎn)計算機芯片及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究，并應(yīng)用國產(chǎn)化的軟硬件運行環(huán)境進行測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計，實現(xiàn)高可靠的數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理流程和內(nèi)存管理方案，可滿足長時間持續(xù)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲及故障預(yù)警。對應(yīng)處理與監(jiān)控不同信息來源的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)監(jiān)測狀態(tài)無縫切換，有效的實現(xiàn)了遠程控制的工作模式。

本數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已在測試系統(tǒng)試驗中得到了驗證，為后續(xù)測試系統(tǒng)長時間加電狀態(tài)下實時監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計奠定了堅實基礎(chǔ)，其軟硬件架構(gòu)可推廣應(yīng)用于長期加電要求的測試數(shù)據(jù)處理設(shè)計。