基于嵌入式节点的分布测控系统

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现代化的武器装备在性能提高的同时,其复杂性也在日益增加,出现故障时的修复工作复杂性很高。武器的应用场景是战场,一旦出现故障,需要能够在现场及时修复。而战场环境中武器分布极其分散,技术维修支援人员很难及时到达现场。利用计算机技术开发远程装备的自动测控系统,对分散的装备进行实时测量,并经过通信链路汇总到后方,进行自动和人工的分析推理,找出合理的维修方案,反馈回前线指导使用人员,实现战时的远程支援。 文中论述的远程测控系统由后方测控平台、大量分散的测量节点和前后方通信链路组成。测量节点是采用μC/OS-Ⅱ操作系统的32位ARM嵌入式系统,根据所连接的装备不同,分别用不同的传感器,按照测控平台的要求对装备参数实时测量,并传回测控平台:测控平台运行在标准服务器上,拥有专家数据库,在前线装备发生问题时,按照专家库信息指令测量节点进行数据采样,经逻辑推理自动形成故障报告和维修方法,反馈给测量节点。为了保证通信的可靠性,采用了TCP/IP协议,并通过数据加密机进行传输,保证通信安全,并可以在多种有线和无线连路上承载。 前端装备的很多复杂故障会导致逻辑推理无法自动诊断出故障原因及维修方案,需要技术人员在测控平台上进行手工测试。由于远程连接,检测指令不方便发送,返回的监测数据也不直观,影响操作人员作出正确判断。在测控平台上针对各种装备开发了虚拟仪器组,通过通信链路与前线的测量节点耦合,向技术人员提供了快速的控制手段和直观的反馈信息,实现了准确快速的故障诊断。并进一步开发了基于上下文的测控界面,实现相关的电路原理图和实物部件图片的自动显示,进行决策支持。 推理机和虚拟仪器采用Delphi进行开发,在保证系统功能和性能的前提下实现了快速开发,满足了列装进度要求。采用了Access作为系统支持数据库,除了保存推理专家库、设备信息等静态数据之外,还实时保存各前线测量节点的检测状态数据,在战时通信不连贯的情况下,能够保证测量的连续性和诊断效率。 针对如何提高系统的并发性,本文探讨了使用Petri网对系统模型进行分析与设计,以及Petri网模型精细化的问题。提出了一种精细化方法,并从结构性质上证明这种方法的正确性。 经过大量的测试,整个系统的功能达到了部队的需求,解决了原来只能现场测试诊断的缺陷,保证了在训练和实战环境下的装备检测速度和准确度,提高了装备的完好率和快速恢复能力。
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