孙福安,郭亚坤,刘君辉

(中国卫星海上测控部,江苏 江阴214431)

1 引 言

我国某船载USB系统(S频段统一载波测控系统)拥有多套多功能综合数字基带设备,它们依据IP地址及基带设备号以主备机组合方式分为多组,在全模式测控任务下,将分别工作在标准TT&C模式、扩频TT&C模式和FM遥测模式下。在测控任务中,若主用模式的基带主机发生故障,则需要进行应急切换,即由非主用模式的基带备机替代故障机。

假设某任务中主用模式为扩频,则扩频TT&C模式主用基带异常处置步骤为:

(1)扩频TT&C基带主备切换,故障机关机;

(2)系统监控台将上行切换为备份基带;

(3)基带岗位将标准TT&C模式基带备机配置为扩频TT&C模式基带备机(包括数据网IP地址、监控网IP地址、监控软件配置文件);

(4)系统监控台配置基带输入信号为扩频信号。

不难发现,实现过程中涉及的操作较多,切换过程大约需要2 min。其中步骤3对基带岗位人员来说,在实际测控任务中完成难度较大。岗位人员需要对数据网IP地址、监控网IP地址和监控软件配置文件等内容进行修改,进入每一个操作界面都需要多次点击鼠标,修改内容大多为IP地址,需要岗位人员准确记忆熟练操作,而任务中时间紧迫,极易发生遗忘或误操作。

目前的应急切换自动化程度低,需要岗位人员按部就班完成。在任务中,任何人为的决策、操作延迟或失误都可能产生严重的后果。基带远程切换的设计目标是,将切换操作由基带设备转移到远程监控系统中,通过监控系统软件来实现基带主备机的远程应急切换。在软件界面中应尽可能包含所有切换操作,对IP地址、配置文件的更改通过在界面中更改与之关联的计算机名来完成。

2 基带远程切换的设计与实现

基带远程切换软件系统利用XML(可扩展标记语言)配置文件实现对工作环境的可扩展配置,并在.NET环境下利用WMI(Windows管理规范)技术实现对计算机的远程控制。下面对软件设计与实现过程进行介绍。

2.1 工作环境配置系统设计与管理

在工作环境配置系统中,目标计算机的连接信息配置以软件配置文件的形式保存,文件采用XML进行计算机连接信息的记录、存储。远程控制软件通过读取XML文件,获取目标计算机连接信息,进而实现对目标计算机的配置修改。

每个目标计算机的连接信息包括:目标计算机名称、目标计算机的IP地址、目标计算机的MAC地址、目标计算机的网络名称、目标计算机的用户名、目标计算机的密码。XML文件基本框架举例如下:

工作环境配置系统的维护和管理,主要是对XML文件存储的计算机连接信息进行显示、修改等操作。ADO.NET可以提供应用程序与XML文件之间的通信和管理功能,而且ADO.NET数据访问技术连接较少,应用程序连接到数据库的时间只用于获取或更新数据并且带来很大的便利[1]。因此,本文采用XML与ADO.NET集成的方法来实现数据管理。

ADO.NET与XML集成的结构如图1所示,DataSet是断开连接数据存储的核心类,经由Table属性来添加、删除和管理DataTable对象。Tables属性获取DataTable对象,并将DataSet中的表绑定到DataGridView控件中,即可完成计算机连接信息的界面显示。XmlDataDocument类继承于 XmlDocument类,通过构造函数将DataSet封装为XmlDataDocument对象,实现与DataSet进行同步的功能。

图1 ADO.NET与XML集成的结构Fig.1 The compositive framework of ADO.NET and XML

图2为计算机连接信息显示与修改界面,点击“显示连接信息”按钮即可显示所有计算机的连接信息。双击界面中的数据框进入修改状态,修改完成后点击“保存修改信息”,DataSet将会从DataGridView控件中获取数据信息,并保存到XML文件里。

图2 计算机连接信息界面Fig.2 The interface of computer link information

2.2 远程切换的软件设计与实现

WMI提供了一套内置在Windows操作系统中的丰富的系统管理服务,作为Windows操作系统的一个组件,允许通过编程方式访问企业环境中的管理信息[2-4]。System.Management命名空间是.NET框架中管理元素的对象模型,在该命名空间包含.NET框架中的WMI类,基于WMI可以远程获得目标计算机的信息,并对其进行远程控制。

基带远程切换的软件程序流程如图3所示。远程切换软件代码首先获取目标计算机名称,判断该计算机是否已经连接,若未连接则返回。然后获取故障基带的计算机名称,如果目标计算机与故障计算机名称相同,则拒绝继续操作而直接返回;如果两个名称不同,则开始工作环境配置的修改,即获取故障计算机数据网IP、监控网IP和配置文件,并修改目标计算机数据网IP、监控网IP和配置文件。

图3 基带远程切换软件程序流程Fig.3 The long-range switch program flow of baseband

在已连接计算机中通过目标计算机名称查询是否已经连接,并通过该名称获取目标计算机的ComputerInfoClass对象实例,用以操作目标计算机和获取其各种监控信息数据。在ComputerConnectInfosClass类中创建计算机连接信息数据结构查询字典,该字典同样以目标计算机的名称为键值。ComputerConnectInfosClass类获取XMLComputerLinkInfo.xml文件中的计算机连接信息,对数据结构查询字典进行初始化。

在远程控制代码中首先创建连接远程计算机的连接选项ConnectionOptions对象,用于指定生成WMI连接所需的所有设置,然后利用远程计算机名称或IP地址以及ConnectionOptions对象创建ManagementScopes类的实例,调用ManagementScopes的Connect()方法连接到远程计算机。创建查询类Object-Query对象,查询目标计算机上 Win32-NetworkAdapterConfiguration类,调用数据网网卡及监控网网卡Win32-NetworkAdapterConfiguration实例的EnableStatic方法,设置新的IP地址。最后通过Copy-To()方法将故障基带配置文件拷贝到目标计算机的配置文件目录下来修改模板计算机的配置文件。

基带应急切换的远程控制软件界面如图4所示。目标工控机下拉列表框中显示了已在系统控制下的基带工控机,用户选中目标工控机后,程序会实时获取目标基带工控机的工作环境配置情况以及工作在该工控机上的基带模式软件,并将信息实时显示在下拉列表框中。

图4 基带应急切换远程控制界面Fig.4 The long-range emergent switch interface of baseband

如用户需要将基带1#工控机配置为基带3#,并启动扩频TT&C模式一监控软件,则首先在目标工控机中选中基带1#,然后在配置为下拉列表框中选中基带3#,在模式软件中选中扩频TT&C模式一,点击“执行”和“启动”按钮,则系统自动完成基带主备机的重新组合。通过在设备联调过程中的测试,整个切换过程仅需几秒,速度提高了10倍以上,且发生误操作的可能性很小,达到了预期的设计目标。

3 结束语

本文针对目前船载USB系统基带设备应急切换中存在的问题,设计并实现了应急切换的远程控制软件。相对于目前的应急处置过程,该软件所用时间更短,操作更便捷,能够有效地应对测控任务中主用模式基带发生故障的问题。后续将考虑应用到监控系统软件中,以期实现基带应急切换智能化、快捷化,提高系统的安全性和可靠性。

[1]康莉.Visual C#2008程序设计[M].北京:电子工业出版社,2009.KANG Li.Visual C#2008 program designing[M].Beijing:Publishing House of Electronic Industry,2009.(in Chinese)

[2]Marcin Polich.WMI技术指南[M].北京:机械工业出版社,2002.Marcin Policht.WMI technology guide[M].Beijing:Machine Industry Press,2002.(in Chinese)

[3]曹文.WMI编程在服务器监控软件开发中的应用[J].福建电脑,2008(3):115-116.CAO Wen.Application of WMI in the development of server monitoring software[J].Fujian Computer,2008(3):115-116.(in Chinese)

[4]唐忠,何慧敏,苏飞.基于WMI技术服务器网管软件设计和实现[J].桂林电子科技大学学报,2008(12):461-465.TANG Zhong,HEHui-min,SU Fei.Design and implementation of server monitoring software based on WMI[J].Journal ofGuilin University of Electronic Technology,2008(12):461-465.(in Chinese)