C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集在雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)中的應(yīng)用

趙文濤，丁 益

（中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司 試驗(yàn)裝備分公司，廣州 510300）

C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集在雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)中的應(yīng)用

趙文濤，丁 益

（中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司 試驗(yàn)裝備分公司，廣州 510300）

針C-S（客戶(hù)-服務(wù)器）結(jié)構(gòu)是一種大家都熟知的軟件體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)將不同的任務(wù)合理分配到Client端和Server端，可以降低系統(tǒng)的通訊開(kāi)銷(xiāo)，充分利用系統(tǒng)的硬件優(yōu)勢(shì)。就C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集在雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用的情況進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)。

雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)；C-S架構(gòu)；數(shù)據(jù)采集

前言

當(dāng)前的試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備正朝著高度集成、高度自動(dòng)的方向發(fā)展。本著開(kāi)源節(jié)流，降本增效的宗旨，雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)設(shè)備在設(shè)計(jì)之初，就使用大系統(tǒng)和小系統(tǒng)兩套檢測(cè)設(shè)備共用一套電氣控制及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的方案。為了解決兩套閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)能夠相互獨(dú)立、穩(wěn)定地進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，因此采用了C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式。即就是將硬件數(shù)據(jù)采集部分作為獨(dú)立的一套的程序，用作采樣數(shù)據(jù)服務(wù)端（Server），將大系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)程序和小系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)程序兩套程序分別作為客戶(hù)端（Client），然后通過(guò)C-S模式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

1 雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)是按照Q/ZSH 012-2010《家用和類(lèi)似用途電磁四通換向閥》，JB/T 7230《熱泵用四通電磁換向閥》，JB/T 8592-1997《家用和類(lèi)似用途電磁四通換向閥》，鷺宮、中國(guó)蘭柯四通閥容量標(biāo)準(zhǔn)，JISB 8619《熱力膨脹閥試驗(yàn)方法》，JB/T 10212《制冷空調(diào)用直動(dòng)式電子膨脹閥》[1,2,3,4,5]等各種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為設(shè)計(jì)依據(jù)的測(cè)試熱力膨脹閥、電子膨脹閥和四通換向閥標(biāo)稱(chēng)容量（能力）的檢測(cè)系統(tǒng)。該設(shè)備分為大系統(tǒng)（設(shè)計(jì)容量為4～24日本冷噸）和小系統(tǒng)（設(shè)計(jì)容量為0.75～4日本冷噸）兩套測(cè)試系統(tǒng)。

2 C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式應(yīng)用的背景

傳統(tǒng)的設(shè)備檢測(cè)試驗(yàn)軟件，是一個(gè)將硬件通訊，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理集成在一體的單機(jī)測(cè)量程序。雖然此類(lèi)程序，針對(duì)測(cè)量目標(biāo)比較單一，結(jié)構(gòu)比較集成的檢測(cè)設(shè)備，具有安裝簡(jiǎn)單，使用方便的優(yōu)點(diǎn)，但是隨著檢測(cè)設(shè)備的集成性不斷提高，復(fù)雜度不斷增大，單系統(tǒng)向多系統(tǒng)發(fā)展等檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，單機(jī)程序的缺點(diǎn)便慢慢顯露出來(lái)。

1）單機(jī)程序?qū)⒂布?shù)據(jù)采集和試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程集中在一起，大大增加了測(cè)試電腦硬件負(fù)擔(dān)，對(duì)測(cè)試電腦的配置要求比較高；

2）單機(jī)程序無(wú)法針對(duì)多系統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備作出靈活的設(shè)計(jì)更改。要同時(shí)滿(mǎn)足多臺(tái)檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)要求，單機(jī)程序容易出現(xiàn)邏輯混亂，測(cè)試?yán)щy的情況；

3）單機(jī)程序?qū)⒂布?shù)據(jù)采集和試驗(yàn)過(guò)程集成在一起，如果硬件采集部分出錯(cuò)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序崩潰退出，不利于設(shè)備整體測(cè)試的安全、穩(wěn)定。

引入的C-S架構(gòu)模式數(shù)據(jù)采集方式的檢測(cè)系統(tǒng)，可以輕松地將硬件采集和測(cè)試系統(tǒng)分離出來(lái)。并且該模式具有以下單機(jī)程序所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。

1）C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式，將硬件采集系統(tǒng)與大、小兩套檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立的分離開(kāi)來(lái)，形成一套服務(wù)器端(Server)的硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和兩套客戶(hù)端（Client）的大小檢測(cè)系統(tǒng)，共三套程序，獨(dú)立并行的運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)，大大減輕了測(cè)試電腦的硬件負(fù)擔(dān)，降低了測(cè)試電腦的硬件配置；

2）C-S架構(gòu)模式數(shù)據(jù)采集的檢測(cè)系統(tǒng)，可自由擴(kuò)展檢測(cè)系統(tǒng)的功能，并且檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，不相互影響，邏輯清晰，操作簡(jiǎn)便；

3）檢測(cè)系統(tǒng)和硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分離，各自獨(dú)立運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)因檢測(cè)系統(tǒng)出錯(cuò)或者硬件采集系統(tǒng)出錯(cuò)而導(dǎo)致整個(gè)程序崩潰的情形，程序運(yùn)行安全穩(wěn)定；

4）C-S架構(gòu)模式數(shù)據(jù)采集的檢測(cè)系統(tǒng)，可方便地共同運(yùn)行于同一臺(tái)測(cè)試電腦，也可獨(dú)自運(yùn)行在不同的測(cè)試電腦之上，可移植性比較強(qiáng)。

C-S架構(gòu)模式數(shù)據(jù)采集的檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。

圖1 C-S架構(gòu)模式數(shù)據(jù)采集的檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖

圖2 硬件數(shù)據(jù)采集程序的運(yùn)行界面

3 C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式在閥件容量檢測(cè)中的實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件數(shù)據(jù)采集程序

在C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式的閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)中，硬件數(shù)據(jù)采集程序是其中最核心的一部分，也就是C-S架構(gòu)模式中的服務(wù)器端（Server），所有的電氣設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的采樣全部都由此部分完成。

硬件采集程序從邏輯層面分為兩部分功能，一部分為硬件數(shù)據(jù)采樣功能，另一部分是作為C-S架構(gòu)模式中的服務(wù)器部分的功能。

3.1.1 硬件數(shù)據(jù)采樣功能

硬件數(shù)據(jù)采集程序的運(yùn)行界面如圖2所示。

界面上有記錄儀狀態(tài)和連接狀態(tài)兩種，記錄儀狀態(tài)指的是數(shù)據(jù)采集程序與電氣控制柜上的數(shù)據(jù)記錄儀的連接狀態(tài)，如連接正常，則MW-1～MW-3的指示狀態(tài)點(diǎn)亮。連接狀態(tài)指示的是數(shù)據(jù)采集程序的通訊狀態(tài)（Comm.）和客戶(hù)端（閥件容量測(cè)試程序）與服務(wù)器的連接指示狀態(tài)。如客戶(hù)端與服務(wù)器端連接正常，則Small和Big指示狀態(tài)點(diǎn)亮。

硬件數(shù)據(jù)采樣功能是通過(guò)構(gòu)建上位機(jī)與檢測(cè)設(shè)備電氣控制儀表之間的通訊連接，如RS-232/485串口通訊連接，或者TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)連接等，從設(shè)備的測(cè)量?jī)x表上獲取實(shí)時(shí)的測(cè)量采樣數(shù)據(jù)。

3.1.2 硬件數(shù)據(jù)服務(wù)功能

數(shù)據(jù)服務(wù)器程序?qū)脑O(shè)備測(cè)量?jī)x表上采樣獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)自建的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，發(fā)送給連接到服務(wù)器的客戶(hù)端，供客戶(hù)端程序計(jì)算、分析和處理。

自建網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，就是開(kāi)發(fā)者自行規(guī)定在服務(wù)器與客戶(hù)端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的一些關(guān)鍵字或者規(guī)則。服務(wù)器和客戶(hù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，就是依靠這些關(guān)鍵字和規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的打包，分發(fā)和解析。

3.1.3 硬件數(shù)據(jù)服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)服務(wù)器程序使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，引入3個(gè)Winsock控件，一個(gè)負(fù)責(zé)與客戶(hù)機(jī)建立連接的服務(wù)，一個(gè)負(fù)責(zé)偵聽(tīng)的服務(wù)，最后一個(gè)負(fù)責(zé)服務(wù)端的總體響應(yīng)[6]。

程序初始化之初，根據(jù)客戶(hù)端的數(shù)量，加載相應(yīng)數(shù)量的客戶(hù)服務(wù)端Winsock控件。本程序加載兩個(gè)客戶(hù)服務(wù)端控件，即大系統(tǒng)和小系統(tǒng)客戶(hù)服務(wù)控件。然后負(fù)責(zé)偵聽(tīng)的Winsock控件負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)偵聽(tīng)服務(wù)端口，如有客戶(hù)端訪問(wèn)服務(wù)器端，則建立客戶(hù)端與服務(wù)器端的連接。

當(dāng)客戶(hù)端與服務(wù)器成功建立連接后，硬件采集程序界面上的Small（小系統(tǒng)狀態(tài)）或者Big（大系統(tǒng)狀態(tài)）就會(huì)高亮顯示，表示相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)成功與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序建立了網(wǎng)絡(luò)連接。此時(shí)，硬件數(shù)據(jù)服務(wù)器程序會(huì)將從電氣控制設(shè)備儀表上獲取的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)連接下發(fā)給相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)（Client），供測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)檢測(cè)使用。

3.2 閥件容量檢測(cè)程序

閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)分為小系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)和大系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)兩套系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)為雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)。閥件容量檢測(cè)程序就是根據(jù)系統(tǒng)所測(cè)量的實(shí)時(shí)壓力值、溫度值及各種電參數(shù)值，依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行相關(guān)的分析、計(jì)算，檢測(cè)系統(tǒng)中所安裝的熱力膨脹閥或者四通換向閥的標(biāo)稱(chēng)容量（能力，單位為W）。

大、小系統(tǒng)的閥件容量檢測(cè)程序在C-S架構(gòu)中，是作為整個(gè)架構(gòu)的客戶(hù)端（Client）。程序啟動(dòng)時(shí)，首先啟動(dòng)硬件數(shù)據(jù)采集程序，用以進(jìn)行設(shè)備硬件數(shù)據(jù)采集和服務(wù)。閥件容量檢測(cè)程序啟動(dòng)時(shí)，就向服務(wù)端（Server）發(fā)送連接的請(qǐng)求，當(dāng)服務(wù)端偵聽(tīng)到客戶(hù)端的連接請(qǐng)求時(shí)，就分配一個(gè)Winsock與其進(jìn)行連接。當(dāng)連接建立成功后，服務(wù)端與客戶(hù)端即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換了。其工作原理如圖3所示。

閥件容量檢測(cè)程序的運(yùn)行界面如圖4所示。

4 項(xiàng)目總結(jié)

本文基于在雙系統(tǒng)閥件容量檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)際碰到的數(shù)據(jù)采集和交互的問(wèn)題，對(duì)如何采用C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集方式予以解決進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。

圖3 工作原理

圖4 閥件容量檢測(cè)程序的運(yùn)行界面

C-S架構(gòu)模式的數(shù)據(jù)采集及交互方式，相較于傳統(tǒng)的單機(jī)集成硬件采集和數(shù)據(jù)管理的方式，系統(tǒng)硬件成本更低，邏輯性、擴(kuò)展性更強(qiáng)，測(cè)試程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性也更高，值得在后面的項(xiàng)目中推廣使用。

［1］Q/ZSH 012-2010，家用和類(lèi)似用途電磁四通換向閥 ［S］.

［2］JB/T 7230，熱泵用四通電磁換向閥 ［S］.

［3］JB/T 8592-1997，家用和類(lèi)似用途電磁四通換向閥 ［S］.

［4］JIS B 8619，熱力膨脹閥試驗(yàn)方法 ［S］.

［5］JB/T 10212，制冷空調(diào)用直動(dòng)式電子膨脹閥 ［S］.

［6］求是科技.Visual Basic 6.0 程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù) ［M］.北京：人民郵電出版社，2004，09.

The Application of C-S Architecture Pattern for Data Acquisition in the Testing for Dual System Values Capacity

ZHAO Wen-tao，DING Yi
（China Electric Apparatus Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou 510300）

CS （client - server） structure is a well-known software architecture.Through the rational allocation of different tasks to Client-side and Server-side，the users can reduce the communication overhead of the system，the full advantage of the hardware system.In this paper，the case of the application architecture pattern of data collection in C-S dual system valves capacity detection system will be briefly summarized.

dual system valves capacity test system；C-S architecture；data acquisition

TP399

B

1004-7204（2015）06-0058-04

趙文濤（1981-），男，中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司試驗(yàn)裝備公司，工學(xué)學(xué)士，工程師，從事軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。

丁 益（1988-），男，中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司試驗(yàn)裝備分公司，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，從事電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。