分布式仪器开发环境LabScene客户端设计与实现

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随着计算机技术、电子技术、网络通信技术的进步和不断拓展,21世纪的仪器概念将是一个开放的系统概念。计算机和现代仪器已相互包容,计算机网络也就是通用的仪器网络。如果在测控系统中有更多不同类型的智能设备也像计算机和工作站一样成为网络的节点联入网络,比如各种智能仪器、虚拟仪器等,它们充分利用目前己比较成熟的Internet网络的设施,不仅能实现更多资源的共享、降低组建系统的费用,还可提高测控系统的功能,并拓宽其应用的范围。计算机技术、传感器技术、网络技术与测量、测控技术的结合,使网络化、分布式测控系统的组建更为方便。以Internet为代表的计算机网络技术的迅猛发展及相关技术的不断完善,使得计算机网络的规模更大,应用更广。虚拟仪器是利用现有的个人计算机配上适当的仪器硬件,借助计算机专用软件来实现仪器测量功能的新型仪器。虚拟仪器是当今计算机辅助测控领域的一项重要技术,它是虚拟现实技术在仪器业中的一种应用。虚拟仪器系统开发和应用的灵活性,功能的可重构性,以及它与微机测控系统结构的相似性,都可以使它和微机测控系统紧密结合,对系统本身的开发和对外设参数的测量及控制水平都有所提高。在虚拟仪器中引入分布式测控系统的概念,就形成分布式虚拟仪器(Distribute virtual instrument 简称DVI)测控系统。分布式虚拟仪器是指一个虚拟仪器被分裂程两个相对独立的部分,通过网络通信系统实现信息交换。LABSCENE的是一种虚拟仪器的网络化集成软件平台,它的实现基础是虚拟仪器与因特网,关键则是图形化代理流程。由于CORBA具有跨平台跨操作系统等诸多优点,并且CORBA是对等式的分布计算环境,允许灵活的客户机/服务器关系:当某一对象产生服务请求时就被称为客户方,而当它接受服务请求时就被称为服务方。在LABSCENE中,各部分有时是客户方,有时是服务方,因此就采用了CORBA技术作为整个平台的底层框架。在系统中我们采用了代理的方式,即当网络资源加入系统后,在客户端给相应的网络设置一个图形代理,通过对代理的操作实现对远程网络资源的控制,并且在客户端通过代理与代理的连接形成流程,从而组合成不同的测控系统。我们希望,任何可以与计算机通讯的仪器,都可以成为我们的网络资源,但不同网络设备的控制参数是不同的,设备采集的数据或者向设备发送的数据格式也是不同的。<WP=53>我们要在客户端实现对远程网络资源的控制,但不可能为所有的仪器编写客户端的参数控制界面,特别是有新的设备添加时,我们采取需要时动态产生控制界面的方法。定义网络资源时,我们往一个自定义数据结构添加数据其中包含网络资源的名字,位置,参数类型,端口序列,希望在客户端产生的界面等信息。网络资源向服务器注册时,把这些信息同时传输,当在客户端产生代理的时候,根据端口序列,产生输入,输出端口。点击代理,进行参数设置时,则是根据这些信息,动态产生控制窗体的界面,当然每个网络资源的控制界面是不同的。我们希望以一种灵活的方式来实现测控系统,所以我们借鉴分布式工作流的思想,设计了流程的方式,来组合成各种测控系统。LABSCENE客户端实现流程的定义部分,其中流程的节点,我们采用了图形代理的方式,流程的定义就是通过划线在各个图形代理的输入输出端口之间建立连接,使数据流以连线的走向流动。这种方式直观明了,又保证了各种资源之间关系和数据交换的正确性。在本系统中,我们可以同时定义多条流程,使用户可同时操纵多个设备。系统的主要的任务是实现网络化仪器的操作,但有些网络设备是需要多人协作完成实验操作的,为了更好的实现这个功能,我们添加一些协作功能,即文件传输,文本、音频、视频通信等。另外,在系统的基础上,给出了一个远程数据采集,频谱分析和显示的例子。详细的说明了代理是如何实现的,以及如何定义、执行流程等。在论文的最后,进行了全文总结,并提出了系统下一步需要做的工作。
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