許愛強(qiáng)，李 佳，陳育良，王小華

（1.海軍航空工程學(xué)院 科研部，山東 煙臺 264001；2.海軍航空工程學(xué)院研究生管理大隊，山東 煙臺 264001；3.兵器科學(xué)與技術(shù)系，山東 煙臺 264001）

在信息化時代全面到來的今天，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與人們的日常生活和工作密不可分，人們利用局域網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)這種廉價高效的手段得到了大量有價值的信息和數(shù)據(jù)。對于測量自動化領(lǐng)域的研究人員來說，同樣如此。人們希望通過Web瀏覽器遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場的測試儀器和對象，以提高交互性、方便性和實時性。這樣就可以在最短的時間內(nèi)調(diào)動故障診斷資源，對機(jī)器系統(tǒng)故障作出快速、及時、準(zhǔn)確的診斷，從而解決維修時間長、成本高的問題。文中主要對美國NI公司DataSocket技術(shù)在遠(yuǎn)程測試與診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究[1]。

1 DataSocket簡介

1.1 DataSocket技術(shù)

DataSocket是美國NI公司提供的一個網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)開發(fā)工具，借助它可以在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間共享數(shù)據(jù)。DataSocket可以訪問本地文件以及FTTP和FTP服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。DataSocket為底層通信協(xié)議提供了統(tǒng)一的API函數(shù)。編程人員無需為不同的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議編寫具體的程序代碼。

DataSocket使用一種增強(qiáng)數(shù)據(jù)類型來交換儀器類型的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)類型包括數(shù)據(jù)特性（如采樣率、操作者姓名、時間及采樣精度等）和實際測試數(shù)據(jù)。

DataSocket用類似于Web的統(tǒng)一資源定位器（URL）定位數(shù)據(jù)源，URL不同的前綴表示了不同的數(shù)據(jù)類型，F(xiàn)ILE表示本地文件，HTTP為超文本傳輸資源，F(xiàn)TP為文件傳輸協(xié)議，OPC表示訪問的資源是 OPC服務(wù)器，DSTP（DataSocket Transfer Protocol）則說明數(shù)據(jù)來自DataSocket服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)[2]。圖1描述了DataSocket的體系結(jié)構(gòu)。

圖1 DataSocket體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of DataSocket

由圖可以看出，對于采用DataSocket技術(shù)的遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)，其客戶端可以是用戶瀏覽器、LabWindows/CVI和LabVIEW平臺軟件。DataSocket技術(shù)有如下特點[2]：

1）良好的安全性 DataSocket技術(shù)提供了兩種方法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕篋ataSocket服務(wù)器管理程序允許用戶設(shè)定是否有權(quán)限在DataSocket服務(wù)器上讀、寫以及創(chuàng)建項目的計算機(jī)。此外，DataSocket技術(shù)使用TCP/IP 3015端口傳輸數(shù)據(jù)，此端口已通過IANA（Internet地址分配機(jī)構(gòu)）注冊為DSTP協(xié)議專用端口，因此用戶可以在防火墻外部的計算機(jī)上運行DataSocket服務(wù)器，同時可保證在防火墻內(nèi)部的計算機(jī)上安全地運行應(yīng)用程序。

2）傳輸速度快 DataSocket本身包含很小的頭文件，在10M的以太網(wǎng)內(nèi)，其傳輸速度可達(dá)到320Kb/s。由于DataSocket建立在TCP/IP的頂層，當(dāng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)時，傳輸速度要受到網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)流量等因素的影響，其中網(wǎng)絡(luò)帶寬是最主要的因素，只要能提供一定的帶寬，就能滿足遠(yuǎn)程測控所要求的實時性。

3）用于動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸 雖然有多種技術(shù)都支持在不同的應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)，包括TCP/IP、DDE等，但這些工具中的大部分都不是用來傳輸動態(tài)數(shù)據(jù)的，而DataSocket技術(shù)是專門用來在測量與自動化應(yīng)用中傳輸或發(fā)布動態(tài)數(shù)據(jù)的。

1.2 DataSocket的工作原理

DataSocket由DataSocket API和DataSocket Server兩部分組成。DataSocket API提供了多語言訪問、多種數(shù)據(jù)類型的單一接口[3]。DataSocket Server通過管理TCP/IP通信為用戶提供并簡化Internet通信。采用DataSocket Server發(fā)布數(shù)據(jù)需要3個部分：發(fā)布者、服務(wù)器和接收者。發(fā)布者和接收者都是客戶端，發(fā)布者用于發(fā)布數(shù)據(jù)，接收者用于接收數(shù)據(jù)。一個DataSocket Server最多可以支持1 000個接收者和發(fā)布者。在DataSocket Server Manager中可以定義最大連接數(shù)、最大數(shù)據(jù)對象個數(shù)，以及哪些計算機(jī)可以作為數(shù)據(jù)發(fā)布者，哪些計算機(jī)可以作為數(shù)據(jù)接收者，這也就規(guī)定了數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限。DataSocket服務(wù)器和服務(wù)器管理器的界面如圖2和圖3所示。

圖2 DataSocket服務(wù)器圖Fig.2 DataSocket Server

DataSocket API包括 4 個基本 動作：open、read、write 、close，用它們可以從HTTP服務(wù)器、FTP服務(wù)器、OPC服務(wù)器、DST服務(wù)器和本地文件獲取數(shù)據(jù)[5]。

DataSocket支持 5 種訪問模式（AccessMode ）：Read/Write、ReadAutoUpdate/WriteAutoUpdate、ReadWriteAutoUpdate，其中前兩個引發(fā)單次操作，此時用DS_Update函數(shù)可以再次引發(fā)底層的讀或者寫操作。它通過檢測數(shù)據(jù)是否更新，來控制讀寫操作是否執(zhí)行，從而實現(xiàn)同步效果。后三種模式是在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時自動引發(fā)讀/寫操作。DataSocket以數(shù)據(jù)特性的形式同時傳輸多種參數(shù)，它可以包括采樣率、操作者姓名、時間、數(shù)據(jù)量等信息。DataSocket通過統(tǒng)一資源定位URL來定位數(shù)據(jù)源和目標(biāo)，它支持幾種URL前綴方式，以下是幾個符合DataSocket規(guī)定的URL的實例[4-6]：

圖3 DataSocket服務(wù)器管理器Fig.3 DataSocket Server Manager

1）“dstp：//localhost/data1.txt”；

2）“dstp：//202.116.30.13/data2”；

3）“http//www.natinst.com/DataSocket/chirp.dsd”；

4）“ftp//ftp.natinst.com/support/datasocket/tone.wave”。

這些實例中第1部分定義了傳輸協(xié)議，第2部分為主機(jī)名或主機(jī)的IP地址，第部分為存儲傳輸數(shù)據(jù)所在區(qū)域的名稱，該名稱由傳輸雙方自行定義。

2 遠(yuǎn)程測試診斷數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)

現(xiàn)在以一個具體的應(yīng)用實例說明如何使用DataSocket來實現(xiàn)遠(yuǎn)程測控的方法。為了簡單起見，本例中只介紹多種參數(shù)的傳輸和實時接收并顯示。數(shù)據(jù)的寫入者是一個遠(yuǎn)程測試儀器，該儀器采集被測裝備的指標(biāo)參數(shù)并傳入上位機(jī)，在上位機(jī)的虛擬儀器面板上進(jìn)行相關(guān)運算和顯示，如圖4所示。當(dāng)參數(shù)值發(fā)生變化時，會自動寫入到DataSocket服務(wù)器，而網(wǎng)絡(luò)上的其他測試人員（即與其連接的客戶端）可以同步看到這個值的變化，就如身在測試現(xiàn)場一樣。遠(yuǎn)程客戶端虛擬儀器面板及顯示情況如圖5所示。

圖4 參數(shù)的采集和發(fā)送Fig.4 Parameters of the acquisition and delivery

圖5 參數(shù)的接收和同步顯示Fig.5 Receive and display parameters simultaneously

從圖4和圖5上可以看出，該系統(tǒng)同時傳遞6組數(shù)據(jù)（2個波形、3個參數(shù)和1個人工輸入數(shù)據(jù)）。其中一個以主值形式，其余都以屬性形式，通過DataSocket函數(shù)面板的write函數(shù)寫入DataSocket Server。URL為負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的計算機(jī)IP地址，在運行程序前必須先打開DataSocket Server，否則會報錯。實現(xiàn)此傳輸功能的部分程序代碼為：

位于客戶端的DataSocket數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)寫入過程相似，只要把write函數(shù)換成read函數(shù)，URL不變。不設(shè)置讀取的數(shù)據(jù)類型時，顯示控件為變體類型；設(shè)置數(shù)據(jù)類型時，讀取的數(shù)據(jù)類型必須與發(fā)送的數(shù)據(jù)類型一致，例如發(fā)送的數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，則讀取的標(biāo)準(zhǔn)格式同樣為數(shù)組，如把讀取的格式定為字符串則將讀不到任何信息。但可以通過其他函數(shù)把讀取的數(shù)組轉(zhuǎn)換為字符串，以便后面的程序方便使用。實現(xiàn)該接收功能的部分程序代碼為：

3 結(jié)束語

實際應(yīng)用證明整個系統(tǒng)運作良好，多參數(shù)、多類型、實時數(shù)據(jù)傳輸并顯示等期望功能均已實現(xiàn)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，獲取方式靈活方便。系統(tǒng)使用DataSocket技術(shù)，實現(xiàn)了診斷中心客戶端遠(yuǎn)程獲取測試端的各種類型參數(shù)，并大大簡化了數(shù)據(jù)通信程序的開發(fā)。使用Lab/WindowsCVI界面化編程，整個系統(tǒng)的構(gòu)建極其方便和直觀。

[1]宋宇峰.LabWindowsCVI逐步深入開發(fā)實例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]劉君華，白鵬，湯曉君.基于LabWindowsCVI的虛擬儀器設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

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[4]寇小明，楊高科，杜麗.DataSocket技術(shù)及其應(yīng)用[J].測控技術(shù)，2002（12）：15-19.

KOU Xiao-ming， YANG Gao-ke， DU Li.DataSocket technology and its applications[J].Measurement and Control Technology，2002（12）：15-19.

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