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网络化计量校准方法研究_TCP/IP

时间:2012-03-01  作者:秩名

论文导读::从计量角度论证了通过Internet进行网络化远程校准的可行性。分析远程网络化计量校准实现条件、网络接入方法。针对各种总线式计量校准仪器和独立的网路功能仪器,提出详细具体的系统网络接入改造方式。采用C/S、B/S、CB/S等混合模式构建网络化计量模型,详细论述了实现网络化计量校准的技术手段和实现方法,为实现网络化校准提供依据。
论文关键词:远程计量校准,系统构架,TCP/IP,网络化改造

 

0引言

随着计算机网络技术和虚拟仪器技术的发展,传统仪器校准方式向着与互联网相结合的方向发展。为充分利用网络媒介,实现专家资源共享。突破时间、空间限制组建远程校准系统,成为计量校准领域研究热点。远程校准技术正是一种适合完善我国计量保障体系的新技术[1-2]

1.传统校准与网络化远程校准比较

传统校准方式存在着校准周期长、不确定度高、溯源链过长、管理难度大,效率低等缺点。计量校准领域出现了跨单位、跨地域的远程网络化校准。通过校准系统的网络化接入,借助计算机网络实现校准参数异地、远程标定。相对于传统计量校准方法来说,在某种意义上来说网络化计量校准方法是对传统校准方法的拓展,缩小了空间的距离,减少标准传递时间,上级计量机构能够垂直监控下级机构计量校准水平,及时发现下级实验室在校准中存在的问题和弊端。

2. 网络化远程计量实现条件分析

实现网络化远程计量校准,需要对网络化校准条件、接入方式、网络结构、及实现技术等方面进行系统研究,才能构建合理有效的实现方案。

2.1 网络化校准仪器分析

现有的计量校准设备应该分为两类:一种是具有完善的网络通信接口TCP/IP,方便进行网络接入,受检仪器与计量校准仪器通信容易,自动化程度高,检定过程无需外界协助。另一种是需要人为干涉,网络接入功能弱的系统。需要通过开发网络测试接口、适配器等测试节点使其具备网络校准功能[2-3]

2.2 计量校准节点网络接入改造方法

计量校准节点应包括计算机、独立计量校准功能模块、网络化仪器、数字化采集装置和大型计量校准系统等小论文。无论是独立计量系统还是分立的计量校准仪器模块都应该作为计量校准节点接入网络。

计量校准系统设计通常采用不同的总线标准,因此在考虑网络计量校准网络接入方式时应该按照总线方式分类进行改造。

(1)针对GPIB和RS232总线的计量校准系统,可以使用测量接口服务器将该类系统接入网络。TCS-714X等测量接口服务器可以实现网络计量校准系统的TCP/IP协议转换器,实现了通过网络来控制GPIB/RS232总线仪器,此类计量校准系统可以通过此种模式接入网络。

(2)针对由PXI总线机箱组成的校准系统(TDS3000B)以及采用嵌入式控制方式的VXI计量校准系统,系统本身嵌入有以太网接口,可以直接连入网络。该类设备远程操作简便,网络化功能强大。

(3)针对以计算机为核心的校准系统。在测试服务器中插入GPIB控制卡,通过GPIB总线连接各个GPIB仪器模块,然后将整套系统通过测试服务器接入网络。

(4)具有网络接入功能的独立仪器可以直接通过网络接口接入网络。

2.3. 网络校准功能结构模型

从网络连接方式来看现存网络分局域网络,专线网络,广域网,互联网。从网络访问结构方式来看,一般分为三种:C/S模式、B/S模式和CB/S模式。各种网络连接和访问结构方式各有优缺点。无论是C/S、B/S还是CB/S模式,从计量校准功能和任务看,要想实现网络化计量校准应该包括计量校准网络数据发布端,远程计量校准部分,校准信息技术支持服务部分,数据存储和检定证书发布部分,网络通信部分等。任何子系统,均包含其中的一部分或全部。在组建网络化计量校准系统的时候不可能单独采用某一种孤立模式TCP/IP,只可能是交错使用。系统构建不可避免的采用混合结构,各种校准系统通过改造,作为计量校准节点接入网络。图1给出了网络化远程计量校准结构示意图。任何网络接入点都可以作为客户端提供计量校准技术支持,或者进行计量校准数据发布。

图1网络化远程计量校准结构示意图

3网络化计量校准数据通信实现技术

计量校准系统中多采用虚拟仪器的实现方式,以虚拟仪器为基础扩展远程网络通信能力,组建网络化虚拟仪器就是实现网络化远程计量校准的关键。为此,如何扩展虚拟仪器,使其具有网络通信能力就成为网络化计量校准实现的关键。目前比较成熟的远程数据传输技术有Datasocket、VI Server、Web服务器技术、COM/DCOM技术、Internet Developers Toolkit等。

(1)Datasocket技术

DataSocket技术是专门针对仪器的网络数据传输而发展起来的一种开放性的软件技术。它包括了DataSocket服务器管理程序、DataSocket服务器和DataSocket函数库等工具软件,以及基于TCP/IP的DSTP(DataSocketTransfer Protocol)协议、通

用资源定位符URL(Uniform Resource Locator)和文件格式等技术规范。通过它可

以实现不同应用程序和数据源之间的读写和共享数据。DS技术对外提供DSServer

和DS API。发布者通过DS API将测试数据转化成可在网上传输的字节流发给Server,客户方通过DS API从Server读取数据,转化成相应的原始数据,这一机制完全屏蔽了通信细节,简化了系统实现。

(2)VI Server技术

LabVIEW中,主要通过应用对象(Application object)和VI对象(VIobject)小论文。首先,对这两个对象中的某一个建立引用[4],然后就能从函数中对对象进行操作,引用完后,释放该对象。开发人员可以在远端对对象进行引用,就像从本地主机上引用对象一样。缺点是远程调用不能在被调用本地机上显示,须借助其它工具进行编程实现。

(3)Web服务器技术

在LabVIEW的环境下,使用其内置的Web服务器,可以很容易地发布文档和VI图像。LabVIEW Web服务器提供一种简单的方式控制Internet用户的访问,可以通过Web服务器设置远程控制权限,用户可以很简单地直接在本地打开并操作位于远程网络的VI。因此,我们采用其它通用软件VC、C++Builder、Delphi开发数据库TCP/IP,利用LabVIEW开发计量校准模块,进行混合编程组成系统。通过LabVIEW远程面板发布能力可以实现网络化计量校准系统。

(4)Internet Developers Toolkit[

Internet Developers Toolkit(因特网开发工具包),是NI的面向G语言应用环境的网络应用开发工具包,包括FTP VIs(FileTransfer Protocol,简称FTP),EmailVIs(又称为SMTP,即Simple Mail Transfer Protocol),TelnetVIs,URL VIs和HTTP Server。IDT提供了G环境下的虚拟仪器与Internet连接的手段,无需分发客户端软件,用户可随时加入,从而实现在Internet上存取数据或将虚拟仪器的前面板(Front Panel)发布到Internet上。可以实时将计量校准数据传输到任意网络接入点除了以上几种方式,还有利用Java、.net等进行网络应用开发。由于篇幅限制这里就不再详述。

4 结论

实现远程网络化计量校准的关键在于数据传输的快速,准确,安全。随着网络技术和虚拟仪器技术的更加完善,会有更加合适的网络数据传输通道为构建网络化计量校准服务[5]。网络化远程计量校准必将提高我军计量保障水平,对我军后勤保障产生重大影响[7-8]


参考文献
[1]杨鸿梅,程延礼,陈振宇.远程计量技术在计量保障体系中的应用研究[J].计量与测试技术, 2008,35(11):3-6.
[2]中国人民解放军总装备部,GJB5109-2004,装备计量保障通用要求――检测和校准,北京,总装备部军标出版发行部,2004-03-10
[3]苏昌林,邱东利.远程校准技术纵览[J].中国测试技术,2006,32(3) :l- 6.
[4]Mihaela M.Albu, Alessandro Ferrero,Florin Mihai, et al. Remote Calibration Using Mobile Multiagent Technology[J]. IEEE instrumentation and Measurement,2005,154(1) ,24-30.
[5]刘民,曾令儒,蒋方亮.远程计量校准研究[J].电子测量与仪器学报,2005,19(3):1-4.
[6]姜华,殳伟群.用LabVIEW实现远程校准[J]电子技术,2004,(9):55-56.
[7]张婵,丛敏.自动化测试技术的发展趋势[J].飞行导弹,2002.5:31-36
[8]黄种荣,胡水才,ATE技术发展简介,海军航空工程技术,2005,96(2):43-54
 

 

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