基于移動(dòng)Agent的井下網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)系統(tǒng)的研究

趙承濱++劉玉利++徐俊+呂中志

摘 要：為了保證井下設(shè)備的正常工作，本文通過分析現(xiàn)有設(shè)備檢測(cè)的方式，提出了一種基于移動(dòng)Agent的網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)系統(tǒng)，利用Agent的實(shí)時(shí)性技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)設(shè)備檢測(cè)的不足。通過理論和系統(tǒng)仿真表明，該系統(tǒng)是可行的，并且能降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)Agent；實(shí)時(shí)性；可靠性；井下網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在井下測(cè)定空氣中瓦斯?jié)舛?、濕度等都需要用到傳感器，如果在使用過程中設(shè)備出現(xiàn)故障，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則會(huì)帶來(lái)無(wú)法估量的后果，在正常的設(shè)備維護(hù)中，都是出現(xiàn)后果才來(lái)進(jìn)行維修，雖然有定期檢測(cè)，但是也不能做到出現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告。由于Agent有主動(dòng)性，可以攜帶一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，所以在井下故障檢測(cè)中引入移動(dòng)Agent，具有及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和及時(shí)報(bào)警的功能。

1.井下網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)系統(tǒng)模型

基于移動(dòng)Agent的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)模型如圖1所示，該系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、基站、地面監(jiān)控主站和移動(dòng)Agent組成。

（1）傳感器節(jié)點(diǎn)。由于需要監(jiān)測(cè)許多數(shù)據(jù)指標(biāo)，如瓦斯?jié)舛取穸鹊?，這些數(shù)據(jù)的獲得都要安裝適量的傳感器，所以在系統(tǒng)中要檢測(cè)傳感器工作是否正常。

（2）基站。由于井下地形復(fù)雜，對(duì)于信號(hào)的屏蔽比較嚴(yán)重，為了保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，安裝一定量的固定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分批管理是必要的，根據(jù)井下實(shí)際情況，固定基站位置，可以保證傳輸信號(hào)的強(qiáng)度，保證信號(hào)傳輸通暢。基站也是傳感器節(jié)點(diǎn)和地面監(jiān)控主站的連接樞紐。

（3）地面主監(jiān)控站。主要完成移動(dòng)Agent的創(chuàng)建，檢測(cè)路線的制定和回收。Agent本身帶有一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)比較。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以直接接管系統(tǒng)的控制，解決系統(tǒng)問題。

2.系統(tǒng)工作流程

（1）在每次下井工作之前，先啟動(dòng)故障檢測(cè)系統(tǒng)，由主監(jiān)控站創(chuàng)建移動(dòng)Agent，發(fā)送給每個(gè)基站，每個(gè)基站再通過自己規(guī)定的檢測(cè)線路對(duì)自己區(qū)域內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。

（2）每個(gè)基站對(duì)于自己范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，通過順次逐一進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)測(cè)一些必要的指標(biāo)和傳感器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

（3）在遷移的過程中，都要記錄下自己遷移過的節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)，在基站中會(huì)保存一個(gè)規(guī)定好檢測(cè)路線的數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)移動(dòng)Agent從最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)返回到基站時(shí)，它的記錄要和規(guī)定好的檢測(cè)線路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果一致則基站返回主監(jiān)控站一切正常的信息，如果在規(guī)定的時(shí)間沒有數(shù)據(jù)返回，則發(fā)送第二個(gè)監(jiān)測(cè)Agent來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，這時(shí)第二個(gè)監(jiān)測(cè)Agent要經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)返回的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中有兩個(gè)連續(xù)一樣的節(jié)點(diǎn)信息時(shí)，說(shuō)明按照規(guī)定的線路中，這一節(jié)點(diǎn)和下一節(jié)點(diǎn)之間設(shè)備出現(xiàn)問題，發(fā)出設(shè)備故障信息給主監(jiān)控站并報(bào)警提示。第二個(gè)移動(dòng)Agent工作流程如圖2所示。

（4）在初次監(jiān)測(cè)完之后，井下進(jìn)行正常的工作時(shí)，每隔一段時(shí)間由基站發(fā)送一個(gè)監(jiān)測(cè)Agent來(lái)檢測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否正常工作。如正常則不再返回主站信息，如果出現(xiàn)異常則把信息傳回給主站，并及時(shí)報(bào)警。

3.移動(dòng)Agent技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

（1）與傳統(tǒng)設(shè)備檢測(cè)方式相比

傳統(tǒng)的設(shè)備檢測(cè)方式是每隔一段時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)間間隔比較長(zhǎng)，人員需要每個(gè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試一遍，而且在大多數(shù)情況下是設(shè)備出現(xiàn)了異常引起了一定的后果之后才進(jìn)行維修檢測(cè)。而基于移動(dòng)Agent的設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)可以每一時(shí)刻都對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并且可以具體知道是哪里出了問題，對(duì)設(shè)備的檢修和對(duì)井下事故的預(yù)防起到了一定的作用。

（2）與傳統(tǒng)C/S模式相比

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模式采用C/S模式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要和基站建立聯(lián)系進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量可以用下面的式子（1）表示：

CS=n（C1+C2+C3） （1）

其中CS表示數(shù)據(jù)的總流量，n表示節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，C1表示節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)的流量，C2表示完成一次請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流量，C3表示完成一次響應(yīng)的數(shù)據(jù)流量。

本文工作方式的數(shù)據(jù)流量可以用下面的式子（2）表示：

（2）

其中CM表示移動(dòng)Agent總的數(shù)據(jù)流量，Mi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)Agent采集數(shù)據(jù)的流量，Mag表示移動(dòng)Agent本身遷移的數(shù)據(jù)流量，Mb為返回響應(yīng)的數(shù)據(jù)流量。

根據(jù)在實(shí)際的有線網(wǎng)絡(luò)中的模擬測(cè)試結(jié)果，隨著節(jié)點(diǎn)n的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量會(huì)不斷地增大，并且本文中采用的移動(dòng)Agent的方法的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間會(huì)低于傳統(tǒng)C/S模式，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量大大低于傳統(tǒng)模式。

（3）實(shí)現(xiàn)的可能性

現(xiàn)在很多論文已經(jīng)提出在煤礦系統(tǒng)中使用移動(dòng)Agent來(lái)進(jìn)行人員定位，瓦斯監(jiān)測(cè)等，也為本文移動(dòng)Agent的引入提供了可以實(shí)現(xiàn)的空間。

結(jié)語(yǔ)

本文將移動(dòng)Agent技術(shù)引入到井下網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)系統(tǒng)中，充分考慮了移動(dòng)Agent的技術(shù)特點(diǎn)，可以有效地克服傳統(tǒng)的設(shè)備檢修時(shí)間間隔長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)問題不及時(shí)等缺點(diǎn)，利用移動(dòng)Agent的實(shí)時(shí)性縮短發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)間，提高避免事故發(fā)生的頻率。

參考文獻(xiàn)

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