摘 要：針對電子產(chǎn)品的故障維修問題，設(shè)計了基于TCP/IP協(xié)議的C/S（客戶機/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)模式電路在線維修遠程監(jiān)控系統(tǒng)。利用電路板故障檢測卡和虛擬儀器技術(shù)監(jiān)測電子產(chǎn)品線路，將電路的波形、數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻等信號采集到計算機上，經(jīng)處理后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠程的客戶端，客戶端接收到信號后進行反饋和發(fā)送遠程控制命令，從而實現(xiàn)電路在線維修遠程監(jiān)控的目的。為電子線路遠程維修提供了一種切實可行的方法，可有效降低監(jiān)控系統(tǒng)運營成本。

　　1 引 言

　　涉密電子設(shè)備由于自身構(gòu)成的復(fù)雜性和應(yīng)用的局限性，其產(chǎn)品用戶和維修技術(shù)人員、維修設(shè)備很可能處于兩個或者多個城市，儀器一旦出現(xiàn)故障而得不到及時解決將會給用戶造成很大的經(jīng)濟損失。因此如何能夠即時有效地解決儀器的故障問題，保障設(shè)備的正常運行，降低故障延誤時間，減少經(jīng)濟損失已成為設(shè)備用戶關(guān)心的問題之一，故而硬件設(shè)備的在線維修遠程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成為研究的熱點之一。

　　目前故障檢測與診斷方法主要有：1）基于信號處理的方法。這是一種傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)，通常利用信號模型直接分析可測信號，提取方差、均值、幅值、相位、散度、頻譜等特征值，從而識別和評價機器設(shè)備所處的狀態(tài)。2）基于解析模型的方法。這種方法要求得到較為的系統(tǒng)模型，解決了基于信號處理方法所不能解決的越來越復(fù)雜的工業(yè)實際需要，但在實際工程中往往難以建立系統(tǒng)的模型或模型不，這就限制了這種診斷方法在實際中的使用范圍。3）基于知識的診斷方法。這種方法不需要對象的模型，因此得到了迅速發(fā)展。

　　本文將信號處理的方法和基于知識的診斷方法相結(jié)合，避免了抽取對象數(shù)學(xué)模型的難點，將就Intel 9xx系列主板的維修設(shè)計了一種基于虛擬儀器和TCP/IP協(xié)議的C/S通信結(jié)構(gòu)模式在線維修遠程監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件實現(xiàn)方案。

　　2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

　　本系統(tǒng)由4個模塊組成，模塊結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

　　系統(tǒng)檢測與數(shù)據(jù)采集模塊：它是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其具體任務(wù)是：通過PCI插槽監(jiān)測被維修的電路板的信息，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得出故障類型；采集被維修電路板的相關(guān)數(shù)據(jù)；將檢測分析結(jié)果和采集的數(shù)據(jù)傳送給作為服務(wù)器的工控機。

　　數(shù)據(jù)采集設(shè)置與控制單元模塊：它是整個系統(tǒng)的部分。該模塊實現(xiàn)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集模塊硬件部分的各種設(shè)置操作，包括輸入通道的選擇、采樣頻率的設(shè)置、增益調(diào)整、采樣點數(shù)的設(shè)置等；分析系統(tǒng)監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集模塊上傳的數(shù)據(jù)并決定是否啟動報警；判斷是否向終端發(fā)送數(shù)據(jù)；收到遠程終端的連接和控制請求后調(diào)用相應(yīng)應(yīng)答模塊。

　　用戶接口模塊：操作友好的主控界面，包括多功能數(shù)字示波器、高清視頻顯示器、直觀清晰的文本顯示器，以及形式多樣的數(shù)據(jù)管理單元與報警指示燈等。

　　通信模塊：分別負責連接請求和數(shù)據(jù)通信。利用Winsock技術(shù)，采用面向?qū)ο蟮摹⒛K化的設(shè)計，實現(xiàn)了C/S模式的遠程監(jiān)控機和本地機之間的遠程通信。本地機作為服務(wù)器負責實時采集、發(fā)送和上傳數(shù)據(jù)；遠程監(jiān)控機作為客戶機，遠程控制本地機的數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)上傳，如果發(fā)現(xiàn)異常，可及時報警，從而達到了遠程監(jiān)控的目的。

　　3 硬件方案總體設(shè)計

　　硬件部分即系統(tǒng)監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊，主要包括主板故障檢測卡、多功能數(shù)據(jù)采集卡、68pinI/O接線盒、電纜與服務(wù)器PC部分。

　　先將主板故障檢測卡安裝到待檢測的電路主板上，使被檢測的電路主板處于通電運行狀態(tài)，通過主板故障檢測卡將監(jiān)測的主板信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，系統(tǒng)再通過多功能數(shù)據(jù)采集卡實時采集該數(shù)字信號和被監(jiān)測主板設(shè)備上各模塊和元器件的運行情況數(shù)據(jù)，然后通過軟件將采集到的所有數(shù)據(jù)以及操作者的操作信息處理后，通過網(wǎng)絡(luò)打包發(fā)送給客戶端，再通過軟件將數(shù)據(jù)解包處理成技術(shù)工程師容易辨識的信息，這樣技術(shù)工程師就可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控設(shè)備的運行狀況。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就啟動報警，技術(shù)工程師根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷具體故障，利用系統(tǒng)平臺進行人工協(xié)同故障診斷，使設(shè)備及時得到維修。系統(tǒng)硬件部分工作流程示意圖，如圖2所示。

　　4 軟件方案設(shè)計

　　根據(jù)用戶要求，本設(shè)計選擇相較于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，交互性更強、安全性更高、可以靈活解決突發(fā)問題、有完整應(yīng)用程序的C/S（客戶機/服務(wù)器）模式來設(shè)計系統(tǒng)。C/S模式是指2個邏輯（一般為物理的）系統(tǒng)（客戶機和服務(wù)器）及其應(yīng)用程序邏輯組件之間復(fù)雜關(guān)系的協(xié)同。該模式即是將一個系統(tǒng)應(yīng)用分為2個部分：客戶端和服務(wù)器端。

　　本系統(tǒng)是基于LabVIEW 平臺開發(fā)，利用其已發(fā)布的TCP VI及相關(guān)函數(shù)實現(xiàn)TCP通信。此前，需要在通信的PC正確安裝TCP/IP協(xié)議簇，同時保證通信所需的源端口/目標端口的開放。

　　4.1 設(shè)計流程圖

　　本系統(tǒng)的基本原理是：客戶端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)上，通過遠程訪問的客戶程序發(fā)送客戶身份驗證信息和與遠程機連接的請求，遠程主機的服務(wù)器端程序驗證客戶身份，如果驗證通過，客戶端就與服務(wù)器建立連接，客戶端開始接收并處理數(shù)據(jù)，同時向服務(wù)器發(fā)送連接成功反饋。

　　在本設(shè)計中，服務(wù)器端主要是負責響應(yīng)客戶端的服務(wù)請求，通過多功能數(shù)據(jù)采集卡對被維修的電路主板信息進行采集，并通過相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)進行傳輸，同時本地實時顯示和保存?？蛻舳藙t主要是負責向服務(wù)端發(fā)出網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)監(jiān)控的請求，把從服務(wù)端傳送過來的數(shù)據(jù)進行接收、分析，并在本地實時顯示和保存。由此實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)協(xié)議遠程監(jiān)控。服務(wù)器端和客戶端的運行流程圖如圖3和圖4所示。

　　4.2 軟件模塊的設(shè)計

　　本系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集是通過硬件實現(xiàn)的，系統(tǒng)通過調(diào)用LabVIEW 函數(shù)庫中DAQ助手從多功能數(shù)據(jù)采集卡上獲得數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進行分類、編碼、打包發(fā)送和本地顯示。

　　4.2.1 視頻圖像采集模塊

　　在Windows中，許多應(yīng)用程序并不是一個完整的可執(zhí)行文件，它們被分割成一些相對獨立的動態(tài)鏈接庫，即DLL文件，放置于系統(tǒng)中。當執(zhí)行某一個程序時，相應(yīng)的DLL文件就會被調(diào)用。一個應(yīng)用程序可有多個DLL文件，一個DLL文件也可能被幾個應(yīng)用程序所共用，這樣的DLL文件被稱為共享DLL文件。通過使用DLL,程序可以實現(xiàn)模塊化，由相對獨立的組件組成，也可以更為容易地將更新應(yīng)用于各個模塊，而不會影響該程序的其他部分。

　　Nivissvc.dll是由C語言代碼在VC++環(huán)境中集成，而后形成的后綴為dll的文件。在LabVIEW 中調(diào)用它可以完成AVI格式視頻的創(chuàng)建、幀寫入、視頻保存等功能。

　　本系統(tǒng)中調(diào)用“視覺獲取”控件實現(xiàn)視頻圖像的采集，調(diào)用封裝了Nivissvc.dll文件的子VI實現(xiàn)視頻的創(chuàng)建、幀寫入和本地保存。

　　4.2.2 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

　　數(shù)據(jù)的發(fā)送可以直接調(diào)用LabVIEW 函數(shù)庫中編寫完整且已封裝好的TCP系列子VI中的TCP監(jiān)聽、TCP寫、TCP關(guān)閉連接等子VI.

　　由于數(shù)采卡和攝像頭是在不間斷地采集信息，加上要發(fā)送文件的內(nèi)容、報警信號、控制信號、即時文字信息等數(shù)據(jù)，容易因為發(fā)送的數(shù)據(jù)太多而造成堵塞，數(shù)據(jù)包解碼混亂等故障。因此，本系統(tǒng)采用隊列方式發(fā)送信息。并且把不同的信息分別打上“標簽”,先發(fā)送“標簽”再發(fā)送監(jiān)控數(shù)據(jù)，客戶端接收到數(shù)據(jù)包后先解碼“標簽”,再解碼相應(yīng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)，這樣就避免了數(shù)據(jù)混亂和堵塞。圖5為該模塊的工作示意圖。

　　4.2.3 數(shù)據(jù)接收模塊

　　數(shù)據(jù)的接收也直接調(diào)用LabVIEW 函數(shù)庫中編寫完整且已封裝好的TCP系列子VI中的TCP 開啟連接、TCP讀、TCP關(guān)閉連接等子VI來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、顯示和保存。圖6為該模塊的工作示意圖。

　　5 系統(tǒng)功能調(diào)試

　　系統(tǒng)主要通信程序框圖，如圖7所示，服務(wù)器端各個模塊運行測試界面分別如圖8所示，客戶端界面與服務(wù)器端界面相仿。

　　經(jīng)測試，該系統(tǒng)整體功能運行良好，監(jiān)測波形數(shù)據(jù)準確，監(jiān)控畫面清晰，數(shù)據(jù)保存及時、有條理，用戶界面友好。

　　6 結(jié) 論

　　本文提出的電路在線維修遠程監(jiān)控系統(tǒng)將分散的電子設(shè)備維修過程通過網(wǎng)絡(luò)來整合，實現(xiàn)了遠程故障診斷和維修監(jiān)控的目的，具有靈活性、高效性等優(yōu)點。該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用不僅能使用戶的涉密電子設(shè)備得到及時有效的技術(shù)服務(wù)與技術(shù)支持，也能使設(shè)備的生產(chǎn)廠家降低技術(shù)服務(wù)的成本，提高服務(wù)的檔次與水平。