开放式船载远程技术支持系统的实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法，该系统监控对象为各个采集设备，需要在监控中心实现对采集设备的状态监视和指标测试，具体过程为：第一步、设计二层结构系统框架，实现体系结构的强开放性、好可扩展性；第二步、设计开放式远程监控协议，实现通信双方报文的管理高效；第三步，设计二层安全机制，实现通信双方的信息交互安全；第四步，设计协议描述方式，实现信息帧的结构化编排。不仅降低了成本和软件开发难度，而且系统扩展性得到极大地提高。

Method for realizing open ship remote technical support system

The invention relates to a method for realizing open ship remote technical support system, the monitoring system for each object acquisition equipment, state monitoring and testing indicators of need acquisition equipment in the monitoring center, the specific process is as follows: first, the design of two layer structure system frame, strong openness, system structure good scalability; the second step, the design of open remote monitoring protocol, realize communication message management; the third step, the design of two layer security mechanism, realize the communication security of information exchange; the fourth step, the design of the protocol description, structural arrangement of implementation of information frame. It not only reduces the cost and the difficulty of software development, but also greatly improves the expansibility of the system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法。属于软件工程

技术介绍
远程监控是相比传统的现场监控模式，结合现代通信技术和信息处理技术而新兴的一种技术方式，在航天航空、工业控制、食品、教育、智能家居等，特别是在一些不便于或不安全现场监控的领域有广泛的应用市场，具有安全可靠、便于观测、利于处理等优点。由于国家航空航天事业的发展，船载测控设备担负着海上测控的重要任务，正是由于这种背景，测控设备的维护保养仅能依靠船上技术人员进行实施，一旦设备发生问题，就缺乏后方厂所人员强有力的支持，而且无法便利协调其它船进行配合检查。鉴于此，急需开发一种船载远程技术支持系统，利用现代化技术手段，通过监视设备运行状态和测试设备战技指标来远程判断系统性能，从而更好地保障任务。2012年1月昆明理工大学硕士论文《设备远程在线状态监测系统的研究》公开了一种铁路局机务设备远程监测的方法，该方法以设备监测项目为背景，以设备状态监测和软件体系结构为理论基础，对设备远程在线状态监测软件体系结构进行了深入研究，使用Labview和C#2010开发了远程监测系统。2015年6月内蒙古科技大学硕士论文《工业远程故障诊断与维护系统研究》公开了一种城市管网设备的远程诊断和维护方法，该方法运用物联网技术，探索研究如何在工业控制网络上实现物（设备）与人的互联、互动的方式，旨在让设备维修人员和生产调度人员无论在何地、何时都能及时了解生产线的运行状态，并参与维护、控制和管理。这些研究共性优点为针对项目背景，结合待监控设备特性，充分利用现行技术的优势，综合各种成熟技术，完成了项目开发。这些研究需要在现场级配备硬件设施，并开发配套软件，投入较大；对数据传输采用UDP方式，缺乏验证机制，数据安全性得不到保障；由于设备类型多样、参数、格式均不相同，给技术支持系统扩展带来很大难度，管理和维护也较为困难。本专利技术综合多项技术设计了一种开放式远程技术支持系统的设计方法，为解决这一问题提供一种实用、简便的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法，通过系统层次化顶层设计完成框架构建，采用开放式远程监控协议设计通信方式，采用XML技术实现信息帧的结构化描述，采用端口验证提取密钥方式实现数据加/解密，采用任务宏模式实现测试指令的高效传输，不仅降低了成本和软件开发难度，而且系统扩展性得到极大地提高。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法，该系统监控对象为各个采集设备，需要在监控中心实现对采集设备的状态监视和指标测试，具体过程为：第一步、设计二层结构系统框架，实现体系结构的强开放性、好可扩展性将整个技术支持系统的体系结构分为二层，包括监控现场任务层和监控管理业务层，监控现场任务层由集控中心和各个采集设备组成，其中采集设备包含各个设备和自动测试设备，对设备的状态参数进行实时采集，并进行跟踪反馈，一方面能够接收来自监控管理业务层的控制指令，控制设备进行相应操作，并及时反馈执行情况；另一方面能够接收来自监控管理业务层的测试指令，通过设置仪器和设备状态参数进行测试，并反馈测试结果，将设备的状态参数进行格式转换，按照约定协议进行数据收发；监控管理业务层由监测服务器组成，对采集的数据进行集中管理和控制：一方面发送设备状态和参数控制指令，改变设备状态；及时发现设备异常状态，便于人员及早处理；另一方面发送测试指令，并对测试结果进行评估；对数据进行数据库存储，便于事后处理；第二步、设计开放式远程监控协议，实现通信双方报文的管理高效开放式远程监控协议框架主要包括监控设备信息结构、监控参数信息库和开放式远程监控协议组成，监控设备信息结构用于表征各个采集设备的标识，用于定义开放式远程监控协议数据单元和技术支持系统中管理对象的格式，从而区分多个设备；监控参数信息库是对监控参数进行定义；开放式远程监控协议的数据报文主要由传输报头、开放式远程监控协议首部、Order首部以及变量部分组成，传输报头包括IP数据包和UDP数据包；开放式远程监控协议首部首部包括版本号、组合变量数、监控设备信息结构编码和时间戳，版本号为1字节的协议版本编号，组合变量数为2字节的变量个数，SMEI编码为3字节的设备编码，时间戳为2字节的数据发生时间编码；Order首部包括类型标识、差错校验和长度，类型标识为1字节的指令编码，差错校验为2字节的变量部分CRC校验结果，长度为2字节的变量部分长度；第三步，设计二层安全机制，实现通信双方的信息交互安全采用二层数据加密方法，第一层为用户登录校验，集控中心本地产生随机密钥，按照开放式远程监控协议编制握手信息帧，集控中心不停发送此握手信息帧；监控中心接收到握手信号，按照远控端口号对监控设备信息结构进行解析得到密钥，再以密钥解析版本号，如正确返回应答帧；集控中心收到应答帧，并判断正确后，开始发送数据帧，监控中心收到验证后返回原帧作为应答帧，依次循环；第二层为数据加密，对于需要进行加密的参数使用随机密钥加密，形成变量部分，再对整个变量部分进行CRC校验、长度计算和组合变量数赋值，形成完成数据包，其中加密参数的判断通过监控参数信息库编码确定；在解析中，监控设备信息结构可以确定采集设备类型，类型标识可以确定数据业务类型，CRC校验、长度计算和组合变量数决定了变量部分的组成形式，通过简单循环、利用监控参数信息库就可以解析出全部变量；第四步，设计协议描述方式，实现信息帧的结构化编排（1）、利用可扩展标记语言XML，实现对开放式远程监控协议的描述，通过读取定义好的XML文件，来获取用于形成数据帧的数据信息，并用于数据解析处理用，采用按照系统分类，对应的子系统分别用不同的XML文件来表示，XML文件名与监控设备信息结构编码一一对应，XML文件中对应的参数属性定义为监控参数信息库；（2）、采用任务宏方式将所有测试项目以一种编码形式进行传输，用监控设备信息结构表示测试项目，在集控中心有对应的XML文件，其文件名对应监控设备信息结构，通过读取XML文件可以得到设备的配置信息和仪器参数设置信息，再编排对应的设置命令，下达给设备进行执行，并返回测试结果上报；测试结果分为数值型和频谱型。优选地，步骤二中的开放式远程监控协议采用“逆向”确认方式进行判断，即集控中心为起始端，集控中心与采集设备间是由采集设备主动上报数据，集控中心根据IP和端口进行数据识别，并将数据放入缓存，集控中心与监控中心间分为单项指令和双向指令，双向指令是由集控中心发送数据包，等待监控中心应答，一旦收到应答帧，进行数据校验，正确则发送下一帧数据包，如果等待30秒没有收到应答，则进行重新发送，在连续6次发送数据帧，没有返回应答情况，发送报警信息，数据停发；而单项指令为设置或测试指令，是由监控中心发送数据包，通过返回包进行确认。优选地，步骤四中对于测试结构的处于分为两种：对于数值型数据，直接编排上报；对于频谱型的数据，采用“重叠分段”数据采集方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法，其特征在于：该系统监控对象为各个采集设备，需要在监控中心实现对采集设备的状态监视和指标测试，具体过程为：第一步、设计二层结构系统框架，实现体系结构的强开放性、好可扩展性将整个技术支持系统的体系结构分为二层，包括监控现场任务层和监控管理业务层，监控现场任务层由集控中心和各个采集设备组成，其中采集设备包含各个设备和自动测试设备，对设备的状态参数进行实时采集，并进行跟踪反馈，一方面能够接收来自监控管理业务层的控制指令，控制设备进行相应操作，并及时反馈执行情况；另一方面能够接收来自监控管理业务层的测试指令，通过设置仪器和设备状态参数进行测试，并反馈测试结果，将设备的状态参数进行格式转换，按照约定协议进行数据收发；监控管理业务层由监测服务器组成，对采集的数据进行集中管理和控制：一方面发送设备状态和参数控制指令，改变设备状态；及时发现设备异常状态，便于人员及早处理；另一方面发送测试指令，并对测试结果进行评估；对数据进行数据库存储，便于事后处理；第二步、设计开放式远程监控协议，实现通信双方报文的管理高效开放式远程监控协议框架主要包括监控设备信息结构、监控参数信息库和开放式远程监控协议组成，监控设备信息结构用于表征各个采集设备的标识，用于定义开放式远程监控协议数据单元和技术支持系统中管理对象的格式，从而区分多个设备；监控参数信息库是对监控参数进行定义；开放式远程监控协议的数据报文主要由传输报头、开放式远程监控协议首部、Order首部以及变量部分组成，传输报头包括IP数据包和UDP数据包；开放式远程监控协议首部首部包括版本号、组合变量数、监控设备信息结构编码和时间戳，版本号为1字节的协议版本编号，组合变量数为2字节的变量个数，SMEI编码为3字节的设备编码，时间戳为2字节的数据发生时间编码；Order首部包括类型标识、差错校验和长度，类型标识为1字节的指令编码，差错校验为2字节的变量部分CRC校验结果，长度为2字节的变量部分长度；第三步，设计二层安全机制，实现通信双方的信息交互安全采用二层数据加密方法，第一层为用户登录校验，集控中心本地产生随机密钥，按照开放式远程监控协议编制握手信息帧，集控中心不停发送此握手信息帧；监控中心接收到握手信号，按照远控端口号对监控设备信息结构进行解析得到密钥，再以密钥解析版本号，如正确返回应答帧；集控中心收到应答帧，并判断正确后，开始发送数据帧，监控中心收到验证后返回原帧作为应答帧，依次循环；第二层为数据加密，对于需要进行加密的参数使用随机密钥加密，形成变量部分，再对整个变量部分进行CRC校验、长度计算和组合变量数赋值，形成完成数据包，其中加密参数的判断通过监控参数信息库编码确定；在解析中，监控设备信息结构可以确定采集设备类型，类型标识可以确定数据业务类型，CRC校验、长度计算和组合变量数决定了变量部分的组成形式，通过简单循环、利用监控参数信息库就可以解析出全部变量；第四步，设计协议描述方式，实现信息帧的结构化编排（1）、利用可扩展标记语言XML，实现对开放式远程监控协议的描述，通过读取定义好的XML文件，来获取用于形成数据帧的数据信息，并用于数据解析处理用，采用按照系统分类，对应的子系统分别用不同的XML文件来表示，XML文件名与监控设备信息结构编码一一对应，XML文件中对应的参数属性定义为监控参数信息库；（2）、采用任务宏方式将所有测试项目以一种编码形式进行传输，用监控设备信息结构表示测试项目，在集控中心有对应的XML文件，其文件名对应监控设备信息结构，通过读取XML文件可以得到设备的配置信息和仪器参数设置信息，再编排对应的设置命令，下达给设备进行执行，并返回测试结果上报；测试结果分为数值型和频谱型。...

【技术特征摘要】
1.一种开放式船载远程技术支持系统的实现方法，其特征在于：该系统监控对象为各个采集设备，需要在监控中心实现对采集设备的状态监视和指标测试，具体过程为：
第一步、设计二层结构系统框架，实现体系结构的强开放性、好可扩展性
将整个技术支持系统的体系结构分为二层，包括监控现场任务层和监控管理业务层，监控现场任务层由集控中心和各个采集设备组成，其中采集设备包含各个设备和自动测试设备，对设备的状态参数进行实时采集，并进行跟踪反馈，一方面能够接收来自监控管理业务层的控制指令，控制设备进行相应操作，并及时反馈执行情况；另一方面能够接收来自监控管理业务层的测试指令，通过设置仪器和设备状态参数进行测试，并反馈测试结果，将设备的状态参数进行格式转换，按照约定协议进行数据收发；
监控管理业务层由监测服务器组成，对采集的数据进行集中管理和控制：一方面发送设备状态和参数控制指令，改变设备状态；及时发现设备异常状态，便于人员及早处理；另一方面发送测试指令，并对测试结果进行评估；对数据进行数据库存储，便于事后处理；
第二步、设计开放式远程监控协议，实现通信双方报文的管理高效
开放式远程监控协议框架主要包括监控设备信息结构、监控参数信息库和开放式远程监控协议组成，监控设备信息结构用于表征各个采集设备的标识，用于定义开放式远程监控协议数据单元和技术支持系统中管理对象的格式，从而区分多个设备；监控参数信息库是对监控参数进行定义；
开放式远程监控协议的数据报文主要由传输报头、开放式远程监控协议首部、Order首部以及变量部分组成，传输报头包括IP数据包和UDP数据包；开放式远程监控协议首部首部包括版本号、组合变量数、监控设备信息结构编码和时间戳，版本号为1字节的协议版本编号，组合变量数为2字节的变量个数，SMEI编码为3字节的设备编码，时间戳为2字节的数据发生时间编码；Order首部包括类型标识、差错校验和长度，类型标识为1字节的指令编码，差错校验为2字节的变量部分CRC校验结果，长度为2字节的变量部分长度；
第三步，设计二层安全机制，实现通信双方的信息交互安全
采用二层数据加密方法，第一层为用户登录校验，集控中心本地产生随机密钥，按照开放式远程监控协议编制握手信息帧，集控中心不停发送此握手信息帧；监控中心接收到握手信号，按照远控端口号对监控设备信息结构进行解析得到密钥，再以密钥解析版本号，如正确返回应答帧；集控中心收到应答帧，并判断正确后，开始发送数据帧，监控中心收到验证后返回原帧作为应答帧，依次循环；第二层为数据加密，对于需要进行加密的参数使用随机密钥加密，形成变量部分，再对整个变量部分进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘高峰，瞿元新，谢勇，李红艳，梁盛，李培，王强，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六八六部队，
类型：发明
国别省市：江苏;32