网络测控数据管理系统设计【参考】.docVIP

1 绪论 1．1 网络测控技术研究的意义 随着科学技术的飞速发展，在国防、通信、航空、航天、气象、环境监测、制造等领域，要求测试和处理的信息量愈来愈大、速度愈来愈高。因测试对象的空间位置分散，测试任务复杂，测试系统庞大，需要大量的测试基本单元，加之，测试系统中各测试点之间以及测试点与中央管理计算机之间的信息交换量越来越大，配合也越来越密切，为此，提出了测试和控制的现场化、远程化、网络化要求。 传统的单机仪器已远远不能适应大规模、高质量的信息采集要求，它们正在被由计算机控制的自动测控系统所取代。现在，实现分布式测控系统的方法是将测控系统中地域分散的基本功能单元（计算机、测试仪器、测试模块或智能传感器、控制模块）通过网络互联起来，构成一个分布式的自动测控系统。由于这种测控系统基于计算机网络通信，因此我们将其称为网络化测控系统[1]。该系统分布的地域范围可在一个大型设备、一栋楼房、一个工厂或一个实验现场之中，有时甚至可在几公里范围之内，若实时性要求不高，还可以跨地区甚至跨国。可见，网络化测控系统在军用和民用领域有着非常广阔的应用前景。 当今随着计算机技术、网络化技术和通信技术的高速发展和广泛应用，出现了将自动测控技术、计算机技术和通信技术相结合的时机。网络技术和软件工程技术的快速发展，使得建立开放的、互操作的、模型化的、可扩展的网络化测控系统成为可能。目前，遍布全球的Internet已比较成熟，随着其信息容量的增大，网络速度不再成为网络应用的障碍。充分利用遍布全球的Internet设施进行网络化测控，不仅能降低组建系统的费用，还能实现测试设备和测试信息的共享。测试现场的普通仪器测得被测对象的数据（信息）后，通过网络传输给异地的精密测试仪器或高档微机化仪器去分析处理，提高了贵重和复杂设备的利用率。在Internet上进行测试和数据采集，可以远程监测/控制实验过程和数据而不必亲临现场，不但节约了人力物力，而且实时性好。网络化测控使测试和控制技术跨越了空间和时间上的界限，与传统仪器和测控系统相比，是一个质的飞跃。 1．2 测控网络与信息网络 测控网络技术与信息网络技术有很多共同点，同时也有各自的特点，两者相互关联构成整个网络测控数据管理系统。 测控网络特别强调系统响应的实时性和时间准确性。工业控制对实时性的要求是“硬”的，因为它往往涉及安全，所以必须在任何时间都能及时响应，不允许有不确定性。实时性包括两方面的要求：一是传输速度要快，即网络通信速率要高；二是响应时间要短。 测控网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、可靠性和安全性，能在高温、潮湿、振动及电磁干扰等工业环境中可靠地传送数据，并能抗工业电网的浪涌、跌落和尖峰干扰，具有本质安全感。 测控网络传送的信息多为短帧信息，且信息交换频繁，要求网络协议简单实用、效率高。 组建测控系统网络以前使用的多为现场总线，但现场总线的种类繁多，多种现场总线技术并存、现场总线技术标准不统一的局面在某种程度上削弱了现场总线技术的优点，给用户带来了不便。 由于低成本和高性能，作为信息网络的Ethernet已经渗透到工业控制中。速度的迅速提高是Ethernet因碰撞而引起的信息传输时间的随机性已被大大减弱，能够适应工业控制系统中的实时性要求，加上高速现场总线技术发展缓慢，现场总线技术已与Ehernet技术相结合，从而是Ethernet有可能取代高速现场总线成为现场总线的高速网段。因此，近几年测控领域又提出将Ethernet作为现场级测控网络。这一思路的提出主要是由于目前用得比较广泛的Ethernet是一种非常经济有效的测控新技术、新理论也正在被引入到控制网络中来，带动着测控网络的发展。例如：（1）客户/服务器模式和Web/Browser模式。客户/服务器模式是分布式应用程序之间通信的一种有效方式，可完成不同平台、不同操作系统的服务器和客户之间的通信。Internet上流行的Web/Browser模式是客户/服务器模式的一种衍生，它以HTTP浩瀚的信息海洋中查找、提取有用信息：同时，将应用程序集成于浏览器中，浏览器作为简洁实用的客户端构成“瘦客户”的网络计算模式。（2）JDBC(Java Database Connectivity)是执行SQL语句的Java语言应用程序编程接口API，它包括了一系列用Java语言编写的类和接口，为数据库的应用开发提供了标准的应用程序编程接口。JDBC可以很容易地用SQL语句访问任何商用数据库，而且由于采用Java语言，不需要为不同的平台编写不同的应用程序。(3)CORBA9公共对象请求代理结构）规范是一种面向对象的技术，它支持异构应用间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用性。（4）Java最初被用来开发网络化的商务实时系统，它具有紧凑、高效、易于移植的特点，能安全地