計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)與設(shè)計

張焱 段浩杰 王昺翔

摘要：計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)進行遠程檢測和診斷，在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠自動檢測和識別，并將所發(fā)現(xiàn)的故障進行隔離，從而避免影響網(wǎng)絡(luò)正常工作。文章對計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測與控制系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計中的主要環(huán)節(jié)及各功能模塊進行了分析與討論。

關(guān)鍵詞：計算機;自動檢測;控制系統(tǒng);軟件開發(fā)

中圖法分類號：TP311文獻標識碼：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世紀以來，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展下取得了巨大突破。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依附于巨大的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系，計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)無法依靠現(xiàn)存的人工能力來解決計算機在運行中產(chǎn)生的問題（包括其影響計算機運行的不穩(wěn)定因素），傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工作已無法滿足計算機技術(shù)的發(fā)展。因此，針對計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的研究就非常有意義。

1整體設(shè)計

1.1整體結(jié)構(gòu)

整體方案的設(shè)計關(guān)系到計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的走向，檢測裝置的用戶分布的區(qū)域范圍廣，是不受控制的，經(jīng)由計算機網(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。在與計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的互相配合下，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對用戶界面的處理，并對特定的探測單元進行有效控制。檢測單元是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它直接影響整個系統(tǒng)的運行，在相應(yīng)的接口的支持下，將被檢測的部件與接收端相連，然后進行信號的采集和輸出。計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)以服務(wù)端為中心，分析并處理用戶數(shù)據(jù)，并向客戶反饋最終的數(shù)據(jù)。計算機網(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)庫在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，存儲和讀取數(shù)據(jù)是其核心功能，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的續(xù)寫需要通過服務(wù)器完成。

1.2硬件平臺

在系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計中，硬件平臺的搭建是必不可少的。硬件平臺上所涵蓋的內(nèi)容很多，如開關(guān)系統(tǒng)，檢測控制器等。在實際運行中，PXI，VXI 等總線測試系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛。在選擇硬件時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，它具有比較強的優(yōu)勢。在塑造多個用戶與服務(wù)器角色的同時，在客戶端虛擬設(shè)備的運行操作中，其也起到了關(guān)鍵作用;多個計算機完成各自的功能，承擔不同的服務(wù)器和使用者的角色，通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對數(shù)據(jù)進行遠程檢測和處理。

1.4 PID 控制算法

PID 控制算法具有實際應(yīng)用周期長、應(yīng)用范圍廣、便捷、適用功能強等特點[1]?；诋斍暗膶嶋H應(yīng)用狀況，在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(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，極大的提高了計算機網(wǎng)絡(luò)的工作效率。利用外部傳感器進行參數(shù)采集，采用 A/D 技術(shù)進行數(shù)據(jù)變換，并將其發(fā)送至控制器，以達到高效的接收效果。傳統(tǒng)計算方法有一定的局限性，會對運算精度造成一定的負面影響。在實際應(yīng)用中，控制算法的使用會受到很多因素的影響，因此需要有經(jīng)驗的技術(shù)人員進行周期性調(diào)節(jié)，以確保其正常使用。為提高系統(tǒng)的實時性，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。在當今世界經(jīng)濟與技術(shù)的飛速發(fā)展下，在具體實踐中，計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上升速度加快，但由于傳統(tǒng)計算機控制方式存在諸多問題，無法滿足當代高效、精準、快速的要求，因此計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)應(yīng)用于行業(yè)發(fā)展中，是智能技術(shù)發(fā)展的趨勢和社會應(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階段構(gòu)成。其具體算法表現(xiàn)形式為：首先，計算已經(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)做進一步的傳輸;再次，通過加權(quán)法計算后的數(shù)據(jù)會在下一步傳輸?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)值進行比較，得到整體誤差，并將其反向傳播。在信號反饋之后，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)境對系統(tǒng)的影響。

1.6數(shù)據(jù)表設(shè)計

在此系統(tǒng)的 E?R 圖設(shè)計完成后，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)庫中專門設(shè)計表格。在本系統(tǒng)的設(shè)計工作中，以使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為主。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對各數(shù)據(jù)間的關(guān)系形式呈現(xiàn)更為清晰和準確，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原理如下：（1）對數(shù)據(jù)信息有一定的標準要求，可以避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)過多的重復(fù);（2）數(shù)據(jù)庫表格在降低數(shù)據(jù)的重復(fù)率上效果可以達到最優(yōu);（3）在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中，為方便編寫程序，通常將操作和結(jié)構(gòu)設(shè)計相融通，常常會產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)。雖然這和第二個條件有些矛盾，但考慮到設(shè)備的等級和型號，這些數(shù)據(jù)并不會影響內(nèi)存，它可以有效地減少程序的工作量，這個方法經(jīng)常被用于設(shè)計[3]。

2工作過程與功能模塊

2.1系統(tǒng)軟件工作過程

在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)中，應(yīng)滿足安全、高效的要求，對工作過程進行了詳細分析：（1）用戶登陸被測系統(tǒng);（2）對用戶進行身份認證，并與遠程服務(wù)器進行連接;（3）成功登陸;（4）將被測對象成功地與試驗裝置的相應(yīng)界面進行連接;（5）對激勵信號控制進行檢測;（6）將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器;（7）通過檢測診斷程序?qū)z測數(shù)據(jù)進行分析和處理;（8）通過檢測診斷程序?qū)z測數(shù)據(jù)處理的結(jié)果返回到上一層;（9）將檢測診斷程序診斷的結(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)管理模塊便會對其各項數(shù)據(jù)進行詳細記錄。系統(tǒng)管理模塊可以通過操作管理方法遠程檢測用戶的請求，并對用戶的請求進行詳細分析和計算。只有完全使用系統(tǒng)管理模塊相關(guān)程序，才能確保用戶的請求命令有序進行。系統(tǒng)數(shù)據(jù)是操作人員管理的主要工作，檢測任務(wù)管理的主要作用是檢測系統(tǒng)故障診斷，并將檢測故障結(jié)果數(shù)據(jù)存儲起來。檢測、診斷、分析、存儲等多個流程共同構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的正常運行與系統(tǒng)管理模塊的流程緊密相連。根據(jù)系統(tǒng)功能特點，軟件功能模塊如圖1所示。

（2）分析診斷模塊

在對系統(tǒng)進行檢測的過程中，分析診斷模塊的主要功能是對故障進行在線診斷，并進行故障定位和隔離，以確保系統(tǒng)正常運行。分析診斷模塊具有在線診斷功能，以及具有高效、準確等特點，該系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場實際狀況進行故障定位，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)，從用戶端傳輸來的數(shù)據(jù)，可以放到緩沖中，作為后續(xù)工作的輔助[4]。當數(shù)據(jù)資料傳送時，用戶端會接收從緩沖中傳送來的數(shù)據(jù)資料。不管是服務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)通信功能還是客戶端平臺的網(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，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的通信。

（4）檢測資源模塊

在計算機自動檢測過程中，檢測適配器模塊的文件，并將檢測到的適配器相關(guān)信息進行儲存是檢測資源模塊的主要作用，檢測資源模塊實現(xiàn)了計算機對系統(tǒng)的自動檢查。對配置模型文件、適配器文件進行修改，整合適配器模型中的資料信息可以滿足用戶的個人需要。

（5）檢測執(zhí)行模塊

檢測模塊集中了設(shè)備的各種功能和控制方式，通過與數(shù)據(jù)庫連接，可對系統(tǒng)進行檢測和驗證。檢測執(zhí)行模塊包含對控制和激勵信號的檢測。利用檢測控制方法探測系統(tǒng)資源，由所述輸入激勵信號獲得相應(yīng)的輸出信號，為所述激勵信號所獲取的輸出對應(yīng)信號提供了支撐。

3軟件設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要涵蓋通信設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、客戶端設(shè)計和服務(wù)器設(shè)計。協(xié)議選擇室系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的一個關(guān)鍵因素，其中 DSTP 協(xié)議是應(yīng)用中最被認可的系統(tǒng)。多線程技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的客戶端中設(shè)計了登錄界面，只有在通過客戶端系統(tǒng)登陸界面的驗證后才可進入功能界面，從而進行下一步操作。在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，還設(shè)計了遠程操作、信號設(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

在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)中，通信設(shè)計在各組件之間的聯(lián)系起到了重要作用，DSTP 協(xié)議能夠達到這個目的，它的功能非常強大，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，從而可以對數(shù)據(jù)項目進行設(shè)計和分析。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是無可替代的。利用 VItest 數(shù)據(jù)庫對計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制信息通過 VItest 數(shù)據(jù)庫進行有效管理，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)庫信息管理中，因此在計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)中需要注重對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，以及對系統(tǒng)維護與使用者的相關(guān)信息進行存儲。

3.3客戶端設(shè)計

通過客戶端設(shè)計可對計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)的功能要求進行分析，多線程技術(shù)是客戶端檢測用戶程序設(shè)計的有效方法之一，與其他技術(shù)相比，多線程技術(shù)具有很多優(yōu)勢，可以同時滿足多種激勵信號的輸入和采集需求，以及滿足數(shù)據(jù)通信的要求?？蛻舳斯ぷ髁魇呛車乐?shù)?，需按照用戶登錄、身份驗證、系統(tǒng)控制界面選擇相應(yīng)程序的步驟來進行。

在控制面板的設(shè)計上，建議使用多個面板，這樣操作會更加快捷和方便。利用 LabVIEW 中的 SubPanel 方法進行 VI 的動態(tài)加載，這節(jié)省了系統(tǒng)的存儲空間，保證系統(tǒng)正常運行。

在客戶端設(shè)計中，通過條件結(jié)構(gòu)與事件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)激勵信號組態(tài) VI 模塊的設(shè)計，使用者的信號配置可以使激發(fā)信號發(fā)生改變。采用電壓測量程序、模擬信號測量程序等對激勵信號進行采集，這些程序彼此之間是不會互相影響運行的。用戶登錄 VI 模塊的功能是獨立的，用戶登錄后將信息保存至數(shù)據(jù)庫，在進行身份認證時，只要登陸用戶的數(shù)據(jù)庫，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)計來實現(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

服務(wù)器程序設(shè)計涉及的問題很多，所以其設(shè)計相對復(fù)雜。計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)面對的使用者是數(shù)以萬計的，為了使用戶需求都能得到實現(xiàn)，采用并發(fā)處理的方法是最具有實施效果的，并發(fā)處理方法在計算機網(wǎng)絡(luò)檢測中的實際反應(yīng)和效率占具優(yōu)勢地位。并發(fā)處理方式包含用戶請求線程的處理、服務(wù)程序的管理。并發(fā)處理方式采用事件觸發(fā)機制實現(xiàn)各個程序之間的協(xié)同。

4系統(tǒng)檢測軟件檢驗

通過對波形的測試和分析，我們對所設(shè)計的測試系統(tǒng)進行了測試。兩個客戶端將所獲得的模擬信號分別傳送給服務(wù)器端，由服務(wù)器端對所測得的波形進行分析，再將測試結(jié)果反饋給客戶端。數(shù)據(jù)分析如表1所列。

5結(jié)語

隨著人們對計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制技術(shù)成為計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分。整體方案的設(shè)計和硬件平臺的構(gòu)建對系統(tǒng)設(shè)計起到了輔助作用。實時和精確的數(shù)據(jù)傳送是決定系統(tǒng)使用效果的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)將在今后的一段時間里繼續(xù)完善。

參考文獻：

[1]劉曜碩，郭昱瑩.計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計分析[J].中國新通信，2021，23（15）：91?92.

[2]李禮.計算機網(wǎng)絡(luò)自動檢測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計探索[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（26）：34?35.

[3]高昕.計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在檢測數(shù)據(jù)自動處理方面的應(yīng)用[J].中外交流，2020（23）：28.

[4]任鈞，張竹欣，張文斌.計算機網(wǎng)絡(luò)安全自動檢測控制系統(tǒng)軟件設(shè)計[J].數(shù)字化用戶，2019，25（21）：121.

作者簡介：

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。