張焱 段浩杰 王昺翔

摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和診斷，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別，并將所發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行隔離，從而避免影響網(wǎng)絡(luò)正常工作。文章對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)中的主要環(huán)節(jié)及各功能模塊進(jìn)行了分析與討論。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);自動(dòng)檢測(cè);控制系統(tǒng);軟件開發(fā)

中圖法分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Software development and design of automatic detectioncontrol system for computer network

ZHANG Yan，DUAN Haojie，WANG Bingxiang

（Inner Mongolia Kunming Cigarette Limited Liability Company，Hohhot 010030，China）

Abstract：The automatic detection and control system of the computer network enables remotedetection and diagnosis of the control system， automatic detection and identification in case of systemfailure， and isolation of the detected faults so as not to affect the normal operation of the wholenetwork. The article analyzes and discusses the main aspects and functional modules in the softwaredevelopment and design of the automatic detection and control system.

Key words： computer，automatic detection， control system，software development

21世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展下取得了巨大突破。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依附于巨大的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)無(wú)法依靠現(xiàn)存的人工能力來(lái)解決計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的問題（包括其影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定因素），傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工作已無(wú)法滿足計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。因此，針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的研究就非常有意義。

1整體設(shè)計(jì)

1.1整體結(jié)構(gòu)

整體方案的設(shè)計(jì)關(guān)系到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的走向，檢測(cè)裝置的用戶分布的區(qū)域范圍廣，是不受控制的，經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器，再經(jīng)過分析和處理后，最終將其發(fā)送給用戶。在與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的互相配合下，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶界面的處理，并對(duì)特定的探測(cè)單元進(jìn)行有效控制。檢測(cè)單元是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，在相應(yīng)的接口的支持下，將被檢測(cè)的部件與接收端相連，然后進(jìn)行信號(hào)的采集和輸出。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)以服務(wù)端為中心，分析并處理用戶數(shù)據(jù)，并向客戶反饋?zhàn)罱K的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信連接了客戶端和服務(wù)端，它的適用性確保了網(wǎng)絡(luò)規(guī)范和通信的一致性。數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)是其核心功能，數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的續(xù)寫需要通過服務(wù)器完成。

1.2硬件平臺(tái)

在系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)中，硬件平臺(tái)的搭建是必不可少的。硬件平臺(tái)上所涵蓋的內(nèi)容很多，如開關(guān)系統(tǒng)，檢測(cè)控制器等。在實(shí)際運(yùn)行中，PXI，VXI 等總線測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛。在選擇硬件時(shí)要注意考慮多種因素，確保其科學(xué)性和合理性，并滿足系統(tǒng)的工作需要。

1.3通信模式

最常用的通信模式是 C/S，與其他通信模式相比，它具有比較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在塑造多個(gè)用戶與服務(wù)器角色的同時(shí)，在客戶端虛擬設(shè)備的運(yùn)行操作中，其也起到了關(guān)鍵作用;多個(gè)計(jì)算機(jī)完成各自的功能，承擔(dān)不同的服務(wù)器和使用者的角色，通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和處理。

1.4 PID 控制算法

PID 控制算法具有實(shí)際應(yīng)用周期長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、便捷、適用功能強(qiáng)等特點(diǎn)[1]?；诋?dāng)前的實(shí)際應(yīng)用狀況，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中，PID 控制算法得到了很好的應(yīng)用，使有關(guān)問題得以快速高效的解決，極大的提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作效率。利用外部傳感器進(jìn)行參數(shù)采集，采用 A/D 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，并將其發(fā)送至控制器，以達(dá)到高效的接收效果。傳統(tǒng)計(jì)算方法有一定的局限性，會(huì)對(duì)運(yùn)算精度造成一定的負(fù)面影響。在實(shí)際應(yīng)用中，控制算法的使用會(huì)受到很多因素的影響，因此需要有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行周期性調(diào)節(jié)，以確保其正常使用。為提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用 PB 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與常規(guī)控制方法相結(jié)合，既可以提高運(yùn)算精度，又可以調(diào)節(jié)參數(shù)。

1.5 BP 神經(jīng)算法

神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型算法受到了重視，經(jīng)過有關(guān)專家和學(xué)者的不懈努力，它在很多方面得到了廣泛應(yīng)用。在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的飛速發(fā)展下，在具體實(shí)踐中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上升速度加快，但由于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制方式存在諸多問題，無(wú)法滿足當(dāng)代高效、精準(zhǔn)、快速的要求，因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用于行業(yè)發(fā)展中，是智能技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和社會(huì)應(yīng)用的要求。BP 神經(jīng)算法具體模式由前向式和反向式兩個(gè)階段構(gòu)成。其具體算法表現(xiàn)形式為：首先，計(jì)算已經(jīng)收集好的數(shù)據(jù);其次，將已收集處理好的信息通過系統(tǒng)做進(jìn)一步的傳輸;再次，通過加權(quán)法計(jì)算后的數(shù)據(jù)會(huì)在下一步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基礎(chǔ)上有一定的改變[2]。將其與相應(yīng)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，得到整體誤差，并將其反向傳播。在信號(hào)反饋之后，通過反復(fù)學(xué)習(xí)和修正相關(guān)數(shù)據(jù)，即可以迅速、精確地調(diào)節(jié)輸出，盡量減小外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響。

1.6數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

在此系統(tǒng)的 E?R 圖設(shè)計(jì)完成后，必須將其轉(zhuǎn)換為一種相互關(guān)聯(lián)的模式，這就要求在數(shù)據(jù)庫(kù)中專門設(shè)計(jì)表格。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，以使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為主。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各數(shù)據(jù)間的關(guān)系形式呈現(xiàn)更為清晰和準(zhǔn)確，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)原理如下：（1）對(duì)數(shù)據(jù)信息有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)過多的重復(fù);（2）數(shù)據(jù)庫(kù)表格在降低數(shù)據(jù)的重復(fù)率上效果可以達(dá)到最優(yōu);（3）在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，為方便編寫程序，通常將操作和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相融通，常常會(huì)產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)。雖然這和第二個(gè)條件有些矛盾，但考慮到設(shè)備的等級(jí)和型號(hào)，這些數(shù)據(jù)并不會(huì)影響內(nèi)存，它可以有效地減少程序的工作量，這個(gè)方法經(jīng)常被用于設(shè)計(jì)[3]。

2工作過程與功能模塊

2.1系統(tǒng)軟件工作過程

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中，應(yīng)滿足安全、高效的要求，對(duì)工作過程進(jìn)行了詳細(xì)分析：（1）用戶登陸被測(cè)系統(tǒng);（2）對(duì)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，并與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行連接;（3）成功登陸;（4）將被測(cè)對(duì)象成功地與試驗(yàn)裝置的相應(yīng)界面進(jìn)行連接;（5）對(duì)激勵(lì)信號(hào)控制進(jìn)行檢測(cè);（6）將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器;（7）通過檢測(cè)診斷程序?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理;（8）通過檢測(cè)診斷程序?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果返回到上一層;（9）將檢測(cè)診斷程序診斷的結(jié)果顯示在客戶端上。

2.2系統(tǒng)軟件功能模塊

（1）系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊的主要作用是記錄用戶端的配置狀況，若客戶端的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，系統(tǒng)管理模塊便會(huì)對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。系統(tǒng)管理模塊可以通過操作管理方法遠(yuǎn)程檢測(cè)用戶的請(qǐng)求，并對(duì)用戶的請(qǐng)求進(jìn)行詳細(xì)分析和計(jì)算。只有完全使用系統(tǒng)管理模塊相關(guān)程序，才能確保用戶的請(qǐng)求命令有序進(jìn)行。系統(tǒng)數(shù)據(jù)是操作人員管理的主要工作，檢測(cè)任務(wù)管理的主要作用是檢測(cè)系統(tǒng)故障診斷，并將檢測(cè)故障結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。檢測(cè)、診斷、分析、存儲(chǔ)等多個(gè)流程共同構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行與系統(tǒng)管理模塊的流程緊密相連。根據(jù)系統(tǒng)功能特點(diǎn)，軟件功能模塊如圖1所示。

（2）分析診斷模塊

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，分析診斷模塊的主要功能是對(duì)故障進(jìn)行在線診斷，并進(jìn)行故障定位和隔離，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。分析診斷模塊具有在線診斷功能，以及具有高效、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況進(jìn)行故障定位，防止產(chǎn)生更大的影響，并具有專家系統(tǒng)的輔助功能。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信模塊

可通過多種方式使用網(wǎng)絡(luò)通信模塊的功能，網(wǎng)絡(luò)通信連接、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接收是網(wǎng)絡(luò)通信模塊應(yīng)用最為廣泛的方式。服務(wù)器與客戶端成功連接可以完成數(shù)據(jù)輸送，必須先完成數(shù)據(jù)傳送，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和接收，然后建立緩沖區(qū)，從用戶端傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，可以放到緩沖中，作為后續(xù)工作的輔助[4]。當(dāng)數(shù)據(jù)資料傳送時(shí)，用戶端會(huì)接收從緩沖中傳送來(lái)的數(shù)據(jù)資料。不管是服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信功能還是客戶端平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信功能，都具有相似的特定功能，它們都是基于網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)相互通信而建立起可靠、穩(wěn)定的聯(lián)系，可以通過發(fā)送和接收信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。

（4）檢測(cè)資源模塊

在計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)過程中，檢測(cè)適配器模塊的文件，并將檢測(cè)到的適配器相關(guān)信息進(jìn)行儲(chǔ)存是檢測(cè)資源模塊的主要作用，檢測(cè)資源模塊實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)檢查。對(duì)配置模型文件、適配器文件進(jìn)行修改，整合適配器模型中的資料信息可以滿足用戶的個(gè)人需要。

（5）檢測(cè)執(zhí)行模塊

檢測(cè)模塊集中了設(shè)備的各種功能和控制方式，通過與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證。檢測(cè)執(zhí)行模塊包含對(duì)控制和激勵(lì)信號(hào)的檢測(cè)。利用檢測(cè)控制方法探測(cè)系統(tǒng)資源，由所述輸入激勵(lì)信號(hào)獲得相應(yīng)的輸出信號(hào)，為所述激勵(lì)信號(hào)所獲取的輸出對(duì)應(yīng)信號(hào)提供了支撐。

3軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要涵蓋通信設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、客戶端設(shè)計(jì)和服務(wù)器設(shè)計(jì)。協(xié)議選擇室系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素，其中 DSTP 協(xié)議是應(yīng)用中最被認(rèn)可的系統(tǒng)。多線程技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的客戶端中設(shè)計(jì)了登錄界面，只有在通過客戶端系統(tǒng)登陸界面的驗(yàn)證后才可進(jìn)入功能界面，從而進(jìn)行下一步操作。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，還設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程操作、信號(hào)設(shè)置、用戶管理、結(jié)果發(fā)布、模擬輸入與輸出等程序。

3.1通信設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中，通信設(shè)計(jì)在各組件之間的聯(lián)系起到了重要作用，DSTP 協(xié)議能夠達(dá)到這個(gè)目的，它的功能非常強(qiáng)大，可以支持各種數(shù)據(jù)傳送協(xié)議、分析 URL、確保協(xié)議的使用。數(shù)據(jù)接收與傳輸通信不受干擾，從而可以對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是無(wú)可替代的。利用 VItest 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制信息通過 VItest 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效管理，設(shè)備信息表、用戶信息表等其他信息表都包含在數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理中，因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)中需要注重對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，以及對(duì)系統(tǒng)維護(hù)與使用者的相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

3.3客戶端設(shè)計(jì)

通過客戶端設(shè)計(jì)可對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行分析，多線程技術(shù)是客戶端檢測(cè)用戶程序設(shè)計(jì)的有效方法之一，與其他技術(shù)相比，多線程技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)滿足多種激勵(lì)信號(hào)的輸入和采集需求，以及滿足數(shù)據(jù)通信的要求?？蛻舳斯ぷ髁魇呛車?yán)謹(jǐn)?shù)模璋凑沼脩舻卿?、身份?yàn)證、系統(tǒng)控制界面選擇相應(yīng)程序的步驟來(lái)進(jìn)行。

在控制面板的設(shè)計(jì)上，建議使用多個(gè)面板，這樣操作會(huì)更加快捷和方便。利用 LabVIEW 中的 SubPanel 方法進(jìn)行 VI 的動(dòng)態(tài)加載，這節(jié)省了系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

在客戶端設(shè)計(jì)中，通過條件結(jié)構(gòu)與事件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)組態(tài) VI 模塊的設(shè)計(jì)，使用者的信號(hào)配置可以使激發(fā)信號(hào)發(fā)生改變。采用電壓測(cè)量程序、模擬信號(hào)測(cè)量程序等對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行采集，這些程序彼此之間是不會(huì)互相影響運(yùn)行的。用戶登錄 VI 模塊的功能是獨(dú)立的，用戶登錄后將信息保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，在進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，只要登陸用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后登陸系統(tǒng)。在用戶管理模塊中使用了有條件結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，包括添加用戶和刪除用戶等。

3.4服務(wù)器設(shè)計(jì)

服務(wù)器程序設(shè)計(jì)涉及的問題很多，所以其設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)面對(duì)的使用者是數(shù)以萬(wàn)計(jì)的，為了使用戶需求都能得到實(shí)現(xiàn)，采用并發(fā)處理的方法是最具有實(shí)施效果的，并發(fā)處理方法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)中的實(shí)際反應(yīng)和效率占具優(yōu)勢(shì)地位。并發(fā)處理方式包含用戶請(qǐng)求線程的處理、服務(wù)程序的管理。并發(fā)處理方式采用事件觸發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)各個(gè)程序之間的協(xié)同。

4系統(tǒng)檢測(cè)軟件檢驗(yàn)

通過對(duì)波形的測(cè)試和分析，我們對(duì)所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。兩個(gè)客戶端將所獲得的模擬信號(hào)分別傳送給服務(wù)器端，由服務(wù)器端對(duì)所測(cè)得的波形進(jìn)行分析，再將測(cè)試結(jié)果反饋給客戶端。數(shù)據(jù)分析如表1所列。

5結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要求越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分。整體方案的設(shè)計(jì)和硬件平臺(tái)的構(gòu)建對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)起到了輔助作用。實(shí)時(shí)和精確的數(shù)據(jù)傳送是決定系統(tǒng)使用效果的關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)將在今后的一段時(shí)間里繼續(xù)完善。

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作者簡(jiǎn)介：

張焱（1986—），本科，工程師，研究方向：信息化。段浩杰（1987—），本科，研究方向：信息化。

王昺翔（1990—），碩士，工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全。