計算機監控軟件程序設計方法

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摘要：現代工業自動化水平的逐漸提高，計算機被廣泛應用到工業領域中，人們對工業自動化的需求不斷增加，實現了面向對象計算機監控軟件程序的設計。對軟件的設計思想進行全面分析，對系統設計特點進行分析，包括智能化報警管理設計、可視化的順控流程、關系型的歷史數據庫、光字顯示等，實現面向對象的計算機監控軟件程序的設計，包括設備對象及功能需求的收集、對象模板的設計、區域模型的設計、安全模型的設計、驅動程序的設計、實時數據庫的設計等，希望由此能夠提高系統的運行能力。

關鍵詞：面向對象；計算機；監控軟件；程序設計

0引言

系統的分析和設計屬于工業自動化軟件設計過程中具有較強實用性及系統性的工作，在二十世紀九十年代之前，系統分析還是使用傳統從上到下的順序結構方法，此方法要求數據實體屬性，但是并不重視其操作及功能，所以面向對象就成為軟件設計的主要發展趨勢。面向對象屬于對事物進行認知的全面方法，其能夠實現問題空間解概念模擬人類的自然思維，以此到軟件解空間中實現映射，從而能夠保證人類對于問題分析、求解與軟件的開發過程相互一致。面向對象是將系統作為利用對象相互影響的集合，其的每個對象都具有自身的行為，利用此行為能夠有效實現類對象的交互。面向對象方法還包括多態性、繼承性及封裝性的特點，此特點能夠促進面向對象的發展。因為面向對象思想的多種優勢，使面向對象技術能夠朝著軟件領域有效發展，并且還應用到軟件設計、分析及測試等過程中。

1軟件的設計思想

本文實現煤礦監控軟件的設計，其主要包括傳感器、電力設備、通訊傳輸接口及監控分站構成，其中的電力設備主要包括刀閘、開關、斷電儀、傳送機和升降機等。其中的檢測信息利用傳感器收集之后到監控分站中傳送，分站能夠保證數據傳輸到通訊接口設備中，通過通訊傳輸接口將數據都到工業控制計算機中傳輸。系統的監控控制主要包括專門電力控制設備，其中的監控分站檢測控制設備具有一定的相似性，以實際的使用出現一定的變化。監控系統對煤礦中的實際對象都有另外和其相互對應的對象，對于每個系統對象監控都能夠利用監控對象實現。監控軟件的構成主要包括監控系統、維護系統、數據庫系統與用戶界面，其和系統中的監控對象進行聯系，從而創建完善的監控管理系統［1］。計算機監控軟件的組成關系。或者刪除，還能夠對其進行修改，其還能夠通過監控對象實現實際受控系統中相應監控對象的監控。其中的用戶界面能夠將監控對象監控信息進行充分的展現，從而有效實施人機的交互處理。數據庫系統能夠實現監控對象狀態信息的存儲，監控對象是監控系統的主要內容，能夠對煤礦系統進行監控。假如系統維護過程中實現監控對象的創建，其是維護內容，能夠對系統進行維護。在監控系統及維護系統用戶界面中，其中的監控對象是界面元素，能夠進行人機交互。利用面向對象技術，能夠有效實現軟件維護，而且還能夠實現系統擴展的便捷性。在系統要添加全新類型的時候，能夠利用新類的添加實現，新類還能夠對原本類的屬性特征進行集成，不需要調整軟件。系統監控對象及數據庫具有良好的對應關系，監控對象狀態信息能夠存儲，用戶能夠對監控功能對象狀態信息進行隨時的查看。對監控對象信息數據進行分析和處理，以此全面統計各種類型報表。在監控對象異常工作的時候，系統就能夠實現自動報警，并且對相應的設備進行自動控制，以此對工業生產安全進行有效的保證［2］。

2系統設計的特點

2．1智能化報警管理設計

要求系統具備智能化管理的功能，比如：具備不同類型事件的報警記錄，并且能夠實現用戶登錄的顯示、復歸記錄、控制操作記錄等顯示，主要的事件類型為故障、事故、越線等。另外，還要具備優先級語音報警及自動退出故障的處理；能夠對所有報警信息的屬性進行有效查看；具備是那種報警確認的方法，分別為根據對象、全部及逐條等確認方式。

2．2可視化的順控流程

在煤礦控制過程中，要使用順序控制的方式。在實現系統過程中，能夠利用預編譯順序控制流程，保證流程在工作過程中能夠高效且正確的實現。在流程比較復雜的時候，可以利用大步標示框。在正常執行的過程中，要根據大步顯示，如果發現問題，可以利用切換按鈕將流程詳細的執行過程進行顯示。在執行流程之后，還能夠實現回放功能，方便事后的分析。并且，還能夠實現流程加鎖和解鎖，在執行出現異常的過程中還能夠對其進行處理［3］。

2．3關系型的歷史數據庫

以無人值守作為設計的主要目標，通過歷史數據庫將現場的維護、運行及管理人員對故障的分析和處理等數據進行充分的展現，利用SQL作為數據庫平臺，根據開放接口標準開發關系型歷史數據庫，從而對此需求進行有效的滿足。

2．4光字顯示

本文所研究的系統要求具備光字查詢和顯示的功能，比如：不同光字或者故障能夠實現不同顏色的定義，極為顯眼；具備多光字牌確認的方式，根據對象進行確認，或者全屏、逐個進行確認；能夠根據類型、對象對光字進行查詢；具備對象光字報警功能，也就是利用對象樹圖標的顏色對此對象是否具有光字報警進行區分［4］。

3計算機監控軟件程序的設計

3．1設備對象及功能需求的收集

在使用面向對象技術實現軟件系統設計的過程中，要對此軟件系統涉及的對象進行分析，包括對象功能及屬性，從而能夠方便系統設計。比如，在煤礦控制系統中具有大量的電動閥門，閥門中還具有大量的輸入輸出控制點，并且部分閥門還具有開度等屬性，此就是需要收集的數據。

3．2對象模板的設計

針對工業自動化系統對象類型和特點提供相應應用模板，比如Boolean、AnalogDevice、String等，將此模塊充分使用面向對象技術封裝性，使對象中的數據及操作都在此模板中進行封裝，并且還要提供機制，使對象中的私有數據具備私有操作，并且還使模板可重用性進行提高，以此使系統開發過程中能夠降低重復的操作。利用分析設備對象及系統的需求，尋找同種類型的設備共同屬性及相同功能，就能夠抽象系統部分應用模板，此應用模板能夠通過面向對象繼承性特點再添加個性化需求。在此設計過程中，主要包括對象結構及應用基礎模板的設計，其中的對象結構設計是以對象屬性特點實現的［5］。

3．3區域模型的設計

在實現監控系統中應用模板設計之后，就要以系統需求實現實例的生成，并且實現系統區域模型的設計。區域模型屬于應用邏輯組合，表示了此系統的層次結構。此模型能夠以物理位置、用戶及動作為基礎設計邏輯參數。區域模型的結構，此模型中添加了關鍵結構，對于部署、報警及執行實現了對象分組機制的設計.

3．4安全模型的設計

工業自動化監控系統制的實現現場信息在線檢測及控制，要求不同操作人員的授權也各不相同，比如系統管理人員能夠實現全系列系統的維護及配置，系統工程師能夠實現局部控制系統配置。以此要求監控系統具備一定的安全控制策略，不僅能夠實現配置界面操作控制，還能夠實現某對象控制的單獨授權。在傳統監控系統設計過程中，都是利用簡單腳本語言在控制對象中進行簡單授權。因為操作人員的不同分工，要求更加良好和具有維護性的安全策略，并且還要求監控系統能夠和操作系統控制系統進行集成。操作系統是利用角色、組與用戶實現安全策略，此種策略便于維護和理解，并且還能夠有效實現復雜安全授權［6］。安全模型的設計結構。

3．5驅動程序的設計

驅動程序和設備之間數據的交換使用串行通訊方式、板卡、DDE方式等實現，驅動程序體系結構的設計。在設備驅動程序設計過程中，使用動態鏈接庫方式實現，其工作流程為：首先，將硬件設備和動態鏈接庫相互對應，之后為硬件設備設置不同設備序列，在系統接收設備刷新消息的時候，系統就會實現通信子程序的創建，之后利用設備接口實現參數的設置，并且對相應動態鏈接庫進行調用，然后實現數據解析，從而能夠得出設備讀寫指令，最后以設備參數的設置，從而實現底層通信動態鏈接庫的調用，實現設備數據傳輸。監控組態軟件封裝通信功能，能夠實現底層通信動態鏈接庫文件的創建。以此，驅動程序開發工作人員只需要實現和通信協議相互對應的設備驅動程序文件就行。一般的串行通信包括三種方法，分別為串行API函數、MSComm及標準通信函數［7］。

3．6實時數據庫的設計

實時數據庫的設計思想也是使用面向對象編程設計技術，使實時數據庫定義類，從而能夠便于數據庫擴展及維護。在實施數據查詢及更新的過程中，報警響應等都是利用實時數據庫功能及管理程序進行實現。實施數據庫管理程序功能都是在專用實時數據庫管理類中進行封裝，利用對類成員函數進行調用，從而實現數據庫操作及管理。實施數據庫的主要模塊為：其一，管理模塊。此模塊的主要目的就是實現事務調度，時間管理及系統安全管理。事務調度數據實時數據庫系統的核心內容，其和系統穩定性及高效性具有密切的聯系。因為實時數據庫系統中的事務具備一定的時限性，那么時間管理就非常重要，假如時間管理出現問題，那么就會導致出現災難性的后果。其二，數據存取模塊。數據存取效率與系統實時性具有密切的聯系，其與整個系統的穩定性具有密切的聯系。在數據過時的時候要求存盤，根據系統存儲策略，使用歷史數據庫到歷史數據庫中進行存儲。其三，圖形顯示與報警操作模塊。以歷史數據庫數據實現計算統計之后，能夠有效實現歷史及實時趨勢的顯示。在出現事務的時候，此模塊就會將報警窗口控件進行觸發，從而出現報警記錄。其四，讀取設備操作模塊。通信設備的管理能夠對設備目前工作狀態進行有效的讀取，對于指定設備實現操作［8］。

4總結

在計算機技術、控制技術、通信技術不斷發展的過程中，工業自動化技術也在不斷的發展。監控軟件是現代工控領域中研究的主要內容。本文以滿足工業領域發展需求及軟件開發為基礎，實現監控軟件的設計與開發，能夠滿足設計的目標，為監控軟件的研究及開發提供了基礎。本文基于軟件工程角度，為了便于監控軟件的開發，以軟件系統、結構實現基于面向對象的計算機監控軟件程序設計，開發獨立基本功能模塊，最后形成了較為實用的軟件。

參考文獻

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［3］楊小健，許瀟瓏，李榮雨．多途徑遠程監控報警系統的設計與應用［J］．自動化與儀表，2015，30（1）：55－59．

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［5］唐明，郭偉，蔣淵，等．基于組件的電動汽車充電站監控系統通信軟件［J］．計算機應用與軟件，2015（2）：330－333．

［6］范瑾，郭歌，牛利濤，等．智能電子設備面向對象的軟件設計方法［J］．電力系統及其自動化學報，2015，27（3）：87－91．

［7］童艷，朱丹．測控數據實時監測軟件設計方法研究［J］．計算機測量與控制，2017，25（1）：101－104．

［8］王洋，魏洪峰，姜明波，等．基于LabVIEW面向對象編程的溫度自動檢定校準系統設計與實現［J］．計算機測量與控制，2017，25（2）：54－56

作者：毛開梅 黃曉明 鄒星 單位：西安鐵路職業技術學院