【正文】 用戶組和用戶；設(shè)置用戶創(chuàng)建和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)項(xiàng)的權(quán)限；限制身份不明的客戶對(duì)服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)和攻擊。例如，將 Manager 中的Default Reader 設(shè)置為 everyhost，則網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)客戶計(jì)算機(jī)都可以讀取服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。Manager 對(duì) DataSocket Server 的配置必須在本地計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，而不能遠(yuǎn)程配置或通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)配置。DataSocket Server 是一個(gè)必須運(yùn)行在服務(wù)器端的程序，負(fù)責(zé)監(jiān)管 Manager 中所設(shè)定的具有各種權(quán)限的用戶組和客戶端程序之間的數(shù)據(jù)交換。DataSocket Server 通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)自描述格式對(duì) TCP/IP 進(jìn)行優(yōu)化和管理，簡(jiǎn)化 Internet 通信方式，提供自由的數(shù)據(jù)傳輸，可以直接傳送虛擬儀器程序所采集到的布爾型、數(shù)字型、字符串型、數(shù)組型和波形等常用類型的數(shù)據(jù)。它可以和測(cè)控應(yīng)用程序安裝在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以分裝在不同的計(jì)算機(jī)上，以便用防火墻進(jìn)行隔離來(lái)增加整個(gè)系統(tǒng)的安全性。DataSocket Server 不會(huì)占用測(cè)控計(jì)算機(jī) CPU 的工作時(shí)間，測(cè)控應(yīng)用程序可以運(yùn)行得更快。使用 DataSocket 技術(shù)進(jìn)行通信時(shí)服務(wù)器和客戶端的計(jì)算機(jī)上必須都運(yùn)行 DataSocket ServerDataSocket 對(duì)外提升資源定位接口和功能調(diào)用接口，通過(guò)同意資源定位符（URL）對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸目的地進(jìn)行定位，讀數(shù)據(jù)時(shí)為源地址，寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)為宿地址。在資源定位符中標(biāo)明數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)變量。DataSocket 支持多種數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，不同的 URL 前綴表示不同的協(xié)議或數(shù)據(jù)類型。主要包括：（1）dstp（DataSocketTransfer Protocol）：DataSocket 的專門通信協(xié)議，可以傳輸各種類型的數(shù)據(jù)，當(dāng)使用這個(gè)協(xié)議時(shí)，VI 與 DataSocket Server 連接，用戶必須為數(shù)據(jù)提供一個(gè)附加到 URL 的標(biāo)識(shí)Tag，DataSocket 連接利用 Tag 在 DataSocket Server 上為一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)項(xiàng)目指定地址，目前應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)組建的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)大多采用該協(xié)議；（2）（Hyper Text TransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議）；（3）ftp（File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議）；（4）opc（OLEfor Process Control，操作計(jì)劃和控制）；特別為實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)而涉及，例如工業(yè)自動(dòng)化操作而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。要使用該協(xié)議，必須首先運(yùn)行一個(gè) OPC Server；（5）fieldpoint，logos，lookout：分別為 NI FieldPoint 模塊，LabVIEW 數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控（DSC）模塊及 NI Lookout模塊的通信協(xié)議；（6）file（local file servers，本地文件服務(wù)器）；可提供一個(gè)到包含數(shù)據(jù)的本地文件或網(wǎng)絡(luò)文件的連接。 遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的組成根據(jù)遠(yuǎn)程測(cè)控?cái)?shù)據(jù)流量狀況及不同的測(cè)試需求可采用基于Client/Server（簡(jiǎn)寫(xiě)為C/S）和Browser/Server（簡(jiǎn)寫(xiě)為B/S）兩種網(wǎng)絡(luò)模型組建遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)。本課題采了C/S模式，其適合數(shù)據(jù)傳送量大的情況，而且具有效率高，數(shù)據(jù)可靠完整、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖13所示。其中測(cè)控服務(wù)器作為測(cè)量發(fā)布節(jié)點(diǎn)，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布以及將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的功能。Web服務(wù)器主要提供基本的網(wǎng)站功能，客戶端通過(guò)訪問(wèn)該網(wǎng)站，可以獲得數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的實(shí)時(shí)作業(yè)信息和歷史數(shù)據(jù)。另外，客戶端利用虛擬儀器應(yīng)用程序建立與服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)通信，監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器端的作業(yè)，接收來(lái)自服務(wù)器端的作業(yè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的存儲(chǔ)與顯示、生成數(shù)據(jù)報(bào)表以及數(shù)據(jù)或波形打印等。客戶機(jī)（C/S）客戶機(jī)（C/S）客戶機(jī)（C/S）網(wǎng)關(guān)測(cè)控服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器web服務(wù)器Internet瀏覽器瀏覽器圖13 遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 基于C/S模式的DataSocket技術(shù)在基于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程測(cè)控中，雖然目前已經(jīng)有TCP/IP、DDE等多種用于兩個(gè)應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)的技術(shù)，但這些技術(shù)都不是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（LiveData）傳輸?shù)?。只有DataSocket（DS）是一項(xiàng)在測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用中用于共享和發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的技術(shù)。DataSocket技術(shù)是一種簡(jiǎn)單易用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，它封裝了TCP/IP編程細(xì)節(jié)（如選擇端口號(hào)、定義協(xié)議、創(chuàng)建連接、字節(jié)流處理、錯(cuò)誤處理等），使測(cè)試工程師不用了解底層的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，就可以方便的搭建網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。LabView開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝后就會(huì)在Windows的程序菜單中增加NationalInstrumentsDataSocket條目，包括DS的兩個(gè)組件DatasocketServerManager和DataSocketServer。其中，DataSocketServer是一個(gè)小巧、獨(dú)立運(yùn)行的程序，利用DS技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)必須在發(fā)布數(shù)據(jù)的機(jī)器上打開(kāi)DataSocketServer。發(fā)布數(shù)據(jù)的程序通過(guò)它進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。輸入數(shù)據(jù)的程序找到它才能接收數(shù)據(jù)。DataSocketServer的面板如圖14。DatasocketServerManager和DataSocketServer主要功能是設(shè)置DSServer可連接的客戶數(shù)目和可創(chuàng)建的數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)、設(shè)置用戶權(quán)限、預(yù)定義數(shù)據(jù)項(xiàng)等。圖14 DS服務(wù)器面板DataSocketAPI提供了一個(gè)用于多樣編程語(yǔ)言、多種數(shù)據(jù)類型通訊的單一接口，它在LabView中的形式之一是兩個(gè)函數(shù)DataSocketRead和DataSocketWrite。發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)用DataSocketWrite函數(shù)自動(dòng)地將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的字節(jié)流，接收數(shù)據(jù)時(shí)用DataSocketRead將字節(jié)流還原到它原始的形式。DataSocket傳遞數(shù)據(jù)的3個(gè)部分，即發(fā)布數(shù)據(jù)程序、DataSocket服務(wù)器和接收數(shù)據(jù)的程序，可以放在同一臺(tái)機(jī)器上，但更有普遍意義的是將發(fā)布數(shù)據(jù)程序和DS服務(wù)器放在一臺(tái)機(jī)器上，將其作為測(cè)控服務(wù)器，而接收數(shù)據(jù)的程序在另一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行，將其作為客戶機(jī)。本課題便是采用了后者的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控的。由測(cè)控服務(wù)器首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)布到DataSocketServer中，客戶端便可以同步地從DataSocketServer中接收數(shù)據(jù)，這樣可保證客戶端數(shù)據(jù)與原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。應(yīng)用DataSocket技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目驁D例程如圖15所示。DataSocket服務(wù)器URL數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集VTs控制單元數(shù)據(jù)輸出過(guò)濾數(shù)據(jù)合成采集模塊Cahannel狀態(tài)值屬性值屬性數(shù)據(jù)名稱 (a) DataSocket的數(shù)據(jù)發(fā)布DataSocket服務(wù)器URL數(shù)據(jù)分析處理VTs狀態(tài)Cahannel參數(shù)分析結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析控制模塊預(yù)處理屬性值時(shí)間命令 (b) DataSocket的數(shù)據(jù)接收?qǐng)D15 DataSocket的數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)接收程序框圖（a為發(fā)布b為接收）利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控具有許多優(yōu)越性。突出的一點(diǎn)就是安全性高。利用DataSocketServerManager可以設(shè)定客戶端連接數(shù)目、數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目，創(chuàng)建用戶組和用戶，設(shè)置用戶讀/寫(xiě)以及創(chuàng)建數(shù)據(jù)項(xiàng)的權(quán)限（未設(shè)定權(quán)限的用戶對(duì)服務(wù)器不可訪問(wèn)）。另外，DataSocket傳輸數(shù)據(jù)的端口使用3015，此端口已經(jīng)通過(guò)IANA（Internet地址分配機(jī)構(gòu)）注冊(cè)為DSTP協(xié)議專用端口，因此可以在防火墻外部的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行DataSocket服務(wù)器，同時(shí)可保證在防火墻內(nèi)部的計(jì)算機(jī)上安全地運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)布等應(yīng)用程序DataSocket傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身包含很小的頭文件，因此，數(shù)據(jù)傳輸速度快，適合于在網(wǎng)絡(luò)上大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。 數(shù)據(jù)傳送與接收的一致性問(wèn)題在進(jìn)行信號(hào)的采集時(shí)，采集的各數(shù)據(jù)跟時(shí)間是密切相關(guān)的，因此，時(shí)間信息及其它相關(guān)信息需要和采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行傳遞?？梢圆扇≡诎l(fā)布端發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法解決，即把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)間、及其他信息分別建立各自的數(shù)據(jù)項(xiàng)，之后經(jīng)采集服務(wù)器端的DataSocketPublisher分別發(fā)布給DataSocketServer，再由客戶端分別接收。但經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)現(xiàn)象。為保證客戶端接收數(shù)據(jù)的一致性，采用數(shù)據(jù)屬性方法，把時(shí)間等信息作為數(shù)據(jù)屬性同實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綁定后再進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。這樣在服務(wù)器和客戶端之間傳遞的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)間等內(nèi)容的綁定整體，所有的傳遞信息同時(shí)到達(dá)數(shù)據(jù)接收端，之后再由接收端利用數(shù)據(jù)屬性來(lái)提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。采用這種措施后即使傳輸過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，丟失的也只能是綁定的數(shù)據(jù)包，并不會(huì)對(duì)下次傳來(lái)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，實(shí)驗(yàn)的偽數(shù)據(jù)就不會(huì)產(chǎn)生了，從而避免了因某一項(xiàng)數(shù)據(jù)丟失而無(wú)法匹配或匹配錯(cuò)誤情況的發(fā)生。測(cè)控服務(wù)器端在采集、分析的同時(shí)，要求客戶端能夠正確、同步地實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果。如果僅用DataSocket中的DataSocketDataSocket，往往會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：發(fā)送數(shù)據(jù)和接受的數(shù)據(jù)并不同步，并且會(huì)接收到許多的無(wú)用數(shù)據(jù)，如DataSocket，會(huì)再次返回上一次的接收數(shù)據(jù)或讀不到數(shù)據(jù)，返回“0”值等，這些都是與測(cè)控過(guò)程無(wú)關(guān)的偽數(shù)據(jù)，反而導(dǎo)致接收端顯示的混亂。為解決這個(gè)問(wèn)題，即要保證客戶端接收數(shù)據(jù)的一致性，可采用上面提出的數(shù)據(jù)屬性方法，把標(biāo)識(shí)號(hào)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綁定、打包后后再進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。具體是將每個(gè)數(shù)據(jù)包分為兩項(xiàng)：數(shù)據(jù)項(xiàng)和屬性項(xiàng)，分別存放采集數(shù)值和本次發(fā)送的標(biāo)記—序號(hào)Q，然后發(fā)包給DataSocket。接收方也建立一個(gè)接收標(biāo)記—序號(hào)P（初值與序號(hào)Q同），由于每個(gè)包都有一個(gè)唯一的序號(hào)，因此接收方每次讀到數(shù)據(jù)包時(shí)，只按序號(hào)P與序號(hào)Q的一致性來(lái)判斷是否接收包并存放到顯示數(shù)組中，之后將序號(hào)P自動(dòng)加1（即預(yù)置為下一個(gè)接收包的序號(hào)）為下次傳送做準(zhǔn)備。如果某次從DataSocket，就會(huì)與當(dāng)前序號(hào)P中的值不一致，表明此數(shù)據(jù)包無(wú)效，客戶端不予接收并循環(huán)等待讀取下一個(gè)數(shù)據(jù)包。圖16為程序流程：圖16 收發(fā)數(shù)據(jù)流程隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入，虛擬儀器技術(shù)漸漸向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，很多測(cè)試任務(wù)也提出了遠(yuǎn)程測(cè)試的要求。于是，網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器成了虛擬儀器技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合及其在測(cè)控領(lǐng)域中的應(yīng)用，是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)控方式的一場(chǎng)革命。應(yīng)用LabVIEW作為虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為開(kāi)發(fā)高性能的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)提供了極大的便利。測(cè)控方式的網(wǎng)絡(luò)化，是未來(lái)測(cè)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，通過(guò)建立分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，能夠充分利用現(xiàn)有資源和網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的種種好處，實(shí)現(xiàn)各種資源最有效合理的配置。應(yīng)用分布網(wǎng)絡(luò)測(cè)控，可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，多點(diǎn)分析處理。這樣既可以充分發(fā)揮服務(wù)器控制測(cè)試儀器的接口能力，又能發(fā)揮客戶機(jī)數(shù)據(jù)處理能力，而且便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。第二章 整體方案 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要目的是為用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控提供便利的系統(tǒng)環(huán)境，依據(jù)DataSocket遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，我們需要進(jìn)行以下幾方面的設(shè)計(jì)：振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。（1）振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖21 所示客戶端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集卡 服 務(wù) 器 計(jì) 算 機(jī) 恒流源傳感器客戶端計(jì)算機(jī)激振器功率放大器客戶端計(jì)算機(jī)圖21 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)頻率連續(xù)變化的正弦激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后輸出，經(jīng)功率放大器送到激振器，是被測(cè)構(gòu)件產(chǎn)生受迫振動(dòng)。用壓電加速度傳感器拾取被測(cè)構(gòu)件的振動(dòng)信號(hào)。采用外接電荷放大器，將對(duì)應(yīng)振動(dòng)加速度的電荷量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)并放大后傳遞到數(shù)據(jù)采集卡。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以是校園網(wǎng)的一部分，要求它在邏輯上是一種總線型結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室中任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)出的消息都能被所有的計(jì)算機(jī)收到。這樣當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行振動(dòng)測(cè)試服務(wù)程序，采集被測(cè)對(duì)象加速度信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以后，客戶端只要在本地的振動(dòng)測(cè)試程序中準(zhǔn)確填寫(xiě)服務(wù)器計(jì)算機(jī)的IP地址或網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)名，就可以像自己的機(jī)器采集數(shù)據(jù)一樣完成振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。（2）振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖22。圖（a）為服務(wù)器端得程序結(jié)構(gòu)。信號(hào)發(fā)生器模塊產(chǎn)生正弦掃頻信號(hào)。數(shù)據(jù)采集模塊采集到反映振動(dòng)加速度的電壓信號(hào)通過(guò)DataSocket傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，同時(shí)監(jiān)控振動(dòng)的頻率。如圖（b）為客戶端實(shí)驗(yàn)程序結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)通信使用DataSocket從網(wǎng)絡(luò)上接收加速度信號(hào)。 正弦信號(hào)由DAQ卡輸出 網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)采集數(shù)字濾波信號(hào)發(fā)生器 加速度信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布 加窗頻譜分析（a） 服務(wù)器端軟件結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)字濾波加窗頻譜分析 加速度信號(hào) 振動(dòng)頻率 消除趨勢(shì)項(xiàng)積分消除趨勢(shì)項(xiàng)積分 速度 位移 （b） 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖22 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)字濾波部分采用“信號(hào)處理