智能仪器监控程序设计研究

论文摘要

当前,智能仪器的发展方向是微型化、多功能化、网络化,许多工程应用场合往往要求仪器具有网络传输、远程控制以及实时监控的功能。仪器必须确保数据的安全性,仪器应该具有可靠的抗干扰能力、数据自恢复能力以克服干扰造成的数据丢失现象。有些仪器还工作在第三方提供的工作平台(如GPRS, CDMA等无线网络平台)上,第三方平台的短时故障或维修,都可能导致仪器数据丢失、进程中止等问题,影响智能仪器正常工作。可靠的仪器设计还应当为调试人员提供跟踪仪器内部的工作状态的手段。这些都为仪器设计提出了新的更高的要求。为此,本文在仔细分析智能仪器监控程序原理和智能仪器系统普遍特点后,提出并探讨了一种基于“功能点”的智能仪器监控程序设计方法,并在仪器设计与调试工程中,成功应用,效果良好。1)引入功能点的概念。功能点是一个仪器总体功能集合的元素,仪器功能则是功能点的有序集合。仪器的功能点具有相对独立的功能,可以裁剪,可以结合。在此基础上,探讨了功能点、仪器功能与用户作业三者之间的关系,以及它们的表示方法。2)应用功能点的概念,针对实际仪器系统,设计了多进程、并发执行的运行模式,合理调度和利用系统资源。3)建立了基于优先级的系统实时作业执行模式,作业的响应时间是可以确定的,并可以通过优化功能点设计,进一步提高仪器实时性。4)实现了智能仪器进程追踪、进程恢复,使调试/监控人员可以掌握仪器内部运行状态。基于“功能点”的智能仪器监控程序设计方法已经在基于GPRS的无线抄表系统的监控程序中成功应用,装置已经在重庆渝中区电力公司电度计量柜现场安装,试用结果实现了预期设计要求。该方法可以推广应用于各种监控类小型智能仪器系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题背景与意义
• 1.1.1 什么是智能仪器监控程序
• 1.1.2 采用监控程序的意义
• 1.2 智能仪器监控程序现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 监控程序思想与实现
• 2.1 功能点的概念
• 2.1.1 引入功能点的目的
• 2.1.2 智能仪器的功能
• 2.1.3 仪器功能与功能点的关系
• 2.2 功能点的性质
• 2.2.1 相对独立性
• 2.2.2 可裁剪性
• 2.3 功能点的作用
• 2.3.1 仪器功能与用户作业之间关系
• 2.3.2 如何用功能点表示作业流程
• 2.4 智能仪器系统功能点分析
• 2.4.1 智能仪器系统结构分析
• 2.4.2 如何选取功能点
• 2.4.3 系统功能点与硬件模块的关系
• 2.5 监控程序数据结构设计
• 2.5.1 功能调用表（FCT）
• 2.5.2 进程信息块
• 2.5.3 进程表和PB 指针
• 2.6 内存空间的划分
• 2.7 中断与进程调度分析
• 2.8 监控主循环结构分析
• 2.9 进程分类和运行分析
• 2.9.1 第一类进程执行过程分析
• 2.9.2 第一类进程并发执行的探讨
• 2.9.3 第一类进程并发执行方式的建立
• 2.9.4 第二类进程执行过程分析
• 2.9.5 非剥夺型软实时系统
• 2.10 进程恢复方法的建立
• 2.10.1 进程遇干扰后恢复的方法
• 2.10.2 进程被高优先级进程中断后恢复的方法
• 2.11 保证系统实时性的措施
• 3 实例应用
• 3.1 基于GPRS 的无线抄表系统介绍
• 3.1.1 项目背景介绍
• 3.1.2 系统功能介绍
• 3.1.3 系统硬件结构介绍
• 3.1.4 系统中断安排
• 3.2 原系统的不足之处
• 3.3 系统功能分析
• 3.4 功能点设计
• 3.5 系统数据结构的实现
• 3.6 监控程序和部分任务的设计
• 3.6.1 监控程序任务和结构
• 3.6.2 部分任务的设计
• 3.7 系统测试
• 3.7.1 测试环境介绍
• 3.7.2 程序模块测试
• 3.7.3 进程恢复测试
• 3.7.4 第二类进程实时性测试
• 3.7.5 新增参数设置程序介绍及测试
• 3.7.6 新增短信命令介绍及测试
• 3.8 系统安装和运行
• 3.9 软件抗干扰措施
• 4 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录