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随着计算机技术的飞速发展,数据通信、网络工程和信息管理等系统性能的巨大改进,出现了将自动化监测技术、计算机技术和通信技术相结合的局面。监测系统正沿着计算机化、标准化和网络化三大趋势发展。
远程监测系统已经不是简单的仪器网络,更是控制网络和Internet网络的结合。远程监测系统结构复杂,对于可靠性的要求很高。远程监测系统的可靠性不同于一般的计算机网络,由于仪器网络的加入,对于实时性的要求比一般的计算机网络系统要高。同时仪器网络本身的延迟增加了系统设计的复杂度。远程监测系统对系统的稳定性和准确性要求很高,如何提高系统可靠性是远程监测系统领域亟待解决的难题。
由于远程监测系统是一个庞大的信息系统,不仅涉及到B/S系统(浏览器-服务器系统)、C/S系统(客户-服务器系统)等网络技术,还涉及到多层应用软件的嵌入和仪器控制,因此,如何保证各个子系统协调运作以及如何充分利用各个软件平台的功能,是提高系统可靠性的关键因素。线程切换、保证线程同步、内存垃圾处理、服务器和客户端通信控制和异常情况处理等都是影响系统可靠性的技术难点。
本文首先分析了远程监测系统的结构,由此得出了监测网络和一般计算机网络的不同之处。结合软件可靠性概念,提出了远程监测系统可靠性的基本特征,即可程序控制的设备网络处理机制、用户软件与操作系统的无缝嵌入以及符合系统要求的实时性指标。其次阐述了Windows,DCOM,.NET这些平台在线程调度、线程同步以及内存管理方面的工作机制,提出了远程监测系统在这些平台上开发的性能要求。从仪器网络的调度和多线程角度分析了鑫诺卫星通信系统设计方法,在可靠性优化设计中,从满足远程监测系统可靠性的三个基本特征出发,进行了数据通信可靠性、实时性和稳定性的优化设计,并据此提出了远程监测系统可靠性设计原则。
本论文结合远程监测系统的网络和硬件特点,从多线程和内存管理两个方面对鑫诺卫星地球站的远程监测系统的可靠性问题进行了研究,并针对实际应用提出了较为合理的解决方法。
1.本论文分析了相关测试仪器的延迟特点,总结了系统对仪器的访问方式,构建了适当的仪器控制系统结构。
2.在多线程设计中,针对多用户的复杂软件系统,服务器采用软件锁方法,解决了对共享资源的访问冲突问题。
3.客户端采用.net的自动垃圾回收机制回收内存,如果使用不当,将会引起系统不稳定和系统运行速度下降。本文从内存使用和线程调度的角度分析了引起这种错误的原因,并提出了正确使用垃圾回收器的方法,解决了频繁使用垃圾回收器而引起的系统不稳定问题。
4.针对windows平台和实际应用中出现的问题,本文提出了远程监测系统可靠性设计的基本原则。
5.根据本文提出的可靠性设计原则对鑫诺卫星监测系统进行了可靠性优化设计。设计结果在满足系统运行速度要求的前提下,保证了通信数据完整与准确,进而增强了系统的稳定性和可靠性。目前,本系统已经在鑫诺卫星通信公司正式投入使用,运行稳定,顺利完成了鑫诺卫星通信公司提出的各项任务。