（计算机应用技术专业论文）基于corba的电视调频发射机监控系统.pdf

摘要 随着网络技术和计算机技术的快速发展，计算机监控系统在社会生活中应用 越来越广泛，包括电力、电信、能源、交通、环保等领域。在广播电视领域，管 理操作和节目播出的自动化要求越来越高。许多电视调频发射台一般都位于高山， 传统的人工监控操作方式管理不方便，一旦发生故障，许多参数不能及时保存， 给维护工作带来了难度。实现对电视调频发射机的计算机自动监控，能够有效提 高工作效率和管理水平，对节目的安全播出具有重要意义。本文主要对电视_ 调频 发射机的计算机监控进行了研究，针对远程监控系统存在的异构性，提出了利用 c o r b a 技术的解决方案。 论文首先介绍了发射机本机监控系统的组成和工作原理，及其与本地监控服 务端的连接与通信方式；介绍了c o r b a 的原理以及o r b 体系结构，通过与其他 几种中间件产品的比较，分析了o d r b a 在电视，调频发射机监控领域的应用优点。 电视调频发射机监控系统在运行状态下，最频繁的工作是对发射机各单元的 数据轮询。轮询得到发射机各部分的原始数据，通过对原始数据的整理与计算可 以判断出当前整个系统的运行状态。当出现故障的时候，这些数据就可以作为故 障诊断的依据和发射机切换的条件。发射机数据轮询是整个系统运行的基础。 论文分析了电视调频发射机监控的特点，根据监控系统的需求设计了系统的 功能结构模型，并针对各个功能模块的分类给出了对应的i d l 接口。对监控系统 中用到的c o r b a 命名服务和用于报警功能的事件服务做了比较详细的描述。根 据系统的设计，以发射机的数据采集整理、控制管理、数据查询为例，给出了具 体的实现流程，并在模拟环境下对系统的功能和性能做了测试，主要测试了系统 在正常运行期间和发生故障时的反应时间。最后对系统的进一步完善提出了自己 的看法。 关键词：电视，调频发射机，监控系统，c o r b a ，数据轮询 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t ht h en e t w o r ka n dc o m p u t e rt e c h n i c a lf a s td e v e l o p m e n t ，t h ec o m p u t e r s u p e r v i s i o ns y s t e mi sa p p f i e de x t e n s i v e l ym o r ea n dm 0 i nt h e s ef i e l d ss u c h 舔 e l e c t r i c a lp o w e r , t e l e c o m , e n e r g y , t r a f f i c e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n ds oo n i nt h e f i e l do ft e l e v i s i o na n dr a d i o , t h ea u t o m a t i o no fm a n a g e m e n to p e r a t i o na n dp r o g r a m b r o a d c a s t i n gh a sr e c e i v e dm o i ea n dm o r er e q u i r e m e n t m a n yt e l e v i s i o n s f r e q u e n c y m o d u l a t i o n sl a u n c h i n gp a d sa r el o c a t e do nh i g hm o u n t a i n sg e n e r a l l y , t h et r a d i t i o n a l a r t i f i c i a ls u p e r v i s i o no p e r a t i o ni si n c o n v e n i e n lo u o dt h eo c c u r r e n c eo fb r e a k i n gd o w n , m a n yd a t ac a n tb es a v e di nt i m ea n dm a i n t e n a n c ew o r ki sd i f f i c u l t t h ea u t o m a t i o no f t v f mt r a n s m i t t e rs u p e r v i s i o na n dc o n t r o l 啪i m p r o v et h ew o r ke f f i c i e n c ya n dt h e m a n a g e m e n tl e v e le f f e c t i v e l y , a n di ti si m p o r t a n tt ot h es a f e t yo ft h ep r o g r a mb r o a d c a s t t h r o u g har e s e a r c ho nt h ec o m p u t e rs u p e r v i s i o na n dh e t e r o g e n e i t yi nt h er e m o t ec o n t r o l s y s t e m , a k i n d o f s o l u t i o n w i t h t h e c o r b a t e c h n i q u e i s p u t f o r w a r d 一 f i r s t l y , ag e n e r a li n t r o d u c t i o no ff o r ma n de l e m e n t so fl o c a lm a c h i n e ss u p e r v i s i o n i sg i v e n , a n dt h ec o m m u n i c a t i o n so fc o m p u t e rw i t ht r a n s m i t t e ra r ei n t r o d u c e d a n dt h e n , t h e a r c h i t e c t u r eo fc o r b ai si n t r o d u c e d w i t ht h ec o m p a r i s o no fo t h e raf e wo f p r o d u c t s ，t h et h e s i sm a k e sa na n a l y s i so ft h ea d v a n t a g eo fc o r b a o ns u p e r v i s i o na n d c o n t r o lf i e l do f t v 枞 d a t ap o l l i n go nt r a n s m i t t e r si sh i g h l yf r e q u e n tw o r ki nt h es u p e r v i s i o no ft v f i v i t h es t a t eo fs u p e r v i s i o ns y s t e mc a nb ed e c i d e df r o mt h el a wd a t ao b t a i n e df r o mt h e p o l l i n g w h i l eo t 。c u r r e u c eo fb r e a k i n gd o w n , t h e s ed a t aa r eu s e dt om a k em a l f u n c t i o n j u d g m e n ta n dd e v i c es w i t c h d a t ap o l l i n gi st h eb a s eo fs u p e r v i s i o ns y s t e m t h et v f mt r a n s m i t t e rs u p e r v i s i o ns y s t e mh a sb e e nd e s i g n e da n di m p l e m e n t e di n t h et h e s i s t h r o u g ha n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs u p e r v i s i o ns y s t e m ，t h ef u n c t i o n s r e q u i r e db yi i s c i a l eo b t a i n e d t h ei d li n t e r f a c e st ot h ef u n c t i o nm o d u l e sa r eg i v e n , c o r b a n a m i n gs e r v i c ea n de v e n ts e r v i c ea r ed e s c n b e d a c c o r d i n gt ot h ed e s i g no f t h es y s t e m ，s o m ef l o wp r o c e s s e sa b o u td a t ac o l l e c t i o n , t h ec o n t r o lm a n a g e m e n ta n dt h e d a t as e a r c ha r eg i v e n s o m et e s t so nt h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c eo ft h es y s t e ma r e a b s 仃a c t d o n e t h ef u r t h e rw o r kt ot h es y s t e mi sp u tf o r w a r d k e y w o r d s ：t v f mt r a n s m i t t e r , s u p e r v i s i o ns y s t e m ，c o r b a , d a t ap o l l i n g i n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 f 乍及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 躲丕垒瞧卿，佣吕日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 盟 日期：硎年厂1 月锣e l 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 计算机技术的飞速发展推动监控技术进入数字化、智能化阶段，而机械、电 子以及监控技术有机的结合形成机电一体化技术。同时随着计算机网络迅速发展， 网络基础设施不断完善，网络性能提高、价格下降，利用网络服务社会变的可能 而且迫切。利用网络实现远程监控和管理将大大方便工作人员、减轻劳动强度、 降低劳动成本、提高工作效率、节约社会资源、创造社会财富。 监控系统在社会生活中有很广泛的应用领域。从监控对象来看，对移动的对 象，如移动通话终端、移动探测器终端、移动视频终端等；也有固定的对象，如 电力设备、化工设备、医学设备等。从通信传输信道来看，有无线通信和有线通 信。从规模上看，有大规模的系统，如电信网的移动网元管理系统，其管理对象 可能有数千个基站；中等规模的系统，如某个城市的电视发射机监控系统；小规 模的系统，如智能小区。从浏览方式来看，有基于胖客户端的系统，如用户开发 的各种浏览工具；基于瘦客户端的系统，如基于p c 的m 浏览，嵌入式的w e b 浏 览。如果能开发出相应领域的软件系统将会大大提高该领域的自动化程度，并使 得管理简单化。 监控系统在多个行业中已经有了各种各样的应用，并且仍然有很多工程尚处 于研发状态，产生了巨大的经济效益和社会效益。从监控系统的应用行业来看， 包括供水、供电、供热、石油、铁路、环保、矿山、交通、医药、教育、通信、 农业、物流、安全、工厂等领域【n 。从监控系统的应用效果来看，监控系统在行业 中的应用，带动了该行业自动化水平的提高；从较早的现场监控系统，发展到基 于局域网的监控系统，到现在的基于广域网的监控系统，都在各自领域发挥了巨 大作用【2 】。 网络技术特别是i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展，给监控系统带来了新的变 革。在当前信息时代，i n t e m e t i n t r a n e t 技术已经走进了人们的工作和生活中，网上 浏览、电子邮件、文件传输、电子商务等让人们了解和交换信息变得容易而简单。 远程监控的意义在于给予技术人员灵活、安全的方式在远程对信息点加以操作与 控制，而i n t e m e t i n t r a n e t 为分布距离远、实现现场操作困难的控制系统，如无人 看守水文站，无人看守广播站等提供了实现远程监控的手段。可以说 电子科技大学硕士学位论文 i n t e m e t i n t r a n e t 为监控系统提供了一个信息通道，借助于这个通道，人们可以实现 远程的监视和操控，因此控制系统也出现了由现场控制向基于i n t e m e t i n t r a n e t 的 远程控制发展的趋势。 1 2 计算机监控系统的发展与应用 1 2 1 传统的计算机监控系统 传统的计算机监控系统的发展经历了如下几个阶段1 3 1 ： 1 ) 传统监控系统。传统监控系统是单片机、p c 、工控机为核心的多个分散单 元的集合体。早期的监控系统稳定性差，抗干扰能力较弱，难以实现大规模的有 效监控。 2 ) 集散控制系统。集散控制系统由多台微处理机分散在现场的不同位置，彼 此之间可以以高速数据通信互相连接。 3 ) 现场总线网络。现场总线网络是一种由网络集成的自动化系统。现场总线 是一种工业总线，是自动化领域中计算机通信体系最低层的低成本网络。 现场总线控制系统是当前阶段的主流系统，现场总线的使用是其最大特点， 相比较以前的系统具有以下改进： ( 1 ) 采用数字化信号传输。在现场底层传感器、执行器、控制器及上层工作站 之间的传输全部为数字信号，在网络传输中采用的防止碰撞、检察纠错等措施。 ( 2 ) 把输入、输出控制站的功能融合到现场仪表中，成为智能仪表。每个智能 仪表能进行测量、调节、诊断、输出等功能的操作。 ( 3 ) 强调“互联”和“互操作性”，不同厂家的现场总线产品可以互联组成统一 的系统。 1 2 。2 基于中间件技术的计算机监控系统 中间件技术是解决分布式计算机监控系统的又一种方案。 面对网络技术的发展，一些单位开始重新组织他们的应用系统以便连接以前 孤立系统。多数单位有大量异构的硬件设备，包括p c 机、工作站、大型机。这些 设备有不同的体系结构和联网方式、运行不同的操作系统，其结果是难以集成。 为了实现异构连接和分布式应用，一些开发商开始提出带有标准编程接口和标准 协议的分布式系统服务，它们位于操作系统和网络软件之上，在具体的应用软件 2 第一章绪论 之下，这些服务称为中间件服务。 中间件技术解决了分布异构环境下的计算机监控系统所存在的问题 4 1 。对于用 户来说不需要增加硬件投资，就能解决系统的异构问题、系统的扩展及应用软件 的可重用等问题。 1 2 3 计算机监控系统的应用领域 计算机监控系统的应用领域已经非常广泛嘲，下面列举一些： 1 ) 水厂生产过程控制 2 ) 电力输配远程测控 3 ) g p s 车辆监控 4 ) 信息家电网络监控 5 ) 远程机电控制 6 ) 污水处理长控制 7 ) 油田油井的遥测遥控 8 ) 电视广播发射机实时监控 9 ) 供热管网遥测遥控 以上领域，在国内外均有较广泛的应用，因此也出现了一批提供分布式监控 解决方案的厂商在工业自动化领域，美国i n t e l l u t i o n 公司是自动化解决方案的主 要供应商，另外如w o n d e r w a r e 公司的i n t o u c h ，g e 公司的c i m p l i c i t y 以及s i e m e n s 公司的w i n c c 都是不错的产品；在电信网监控方面，有爱立信、华为、中兴等著 名公司；在网络视频传输监控方面有华航天元公司；在电力监控方面有苏州智能 配电公可；在城市道路监控系统方面，有德特信息公司；在高速公路监控系统方 面，有创想电脑公司等。 从以上介绍来看，可以得出两个结论，第一，监控系统应用非常广泛，应用 到了社会生活得各个领域嘲；第二，大量社会资本投入到监控领域，产生了很多厂 商，并研发了其有代表性的监控系统产品。 1 3 电视调频发射机监控系统的特点与意义 电视和调频广播发射机都是由多个功能模块组成的复杂的无线传输系统，这 些功能模块的性能、参数及关键元器件的工作状态均直接影响整机的传输效果。 因此，实时监控发射机主机和各功能模块的参数及工作状态，准确判定并及时排 3 电子科技大学硕士学位论文 除设备出现的故障，对于节目安全播出具有非常重要的意义。 传统的发射传输总台是人工监控发射机操作的全天候值班方式，不仅耗费人 力物力，而且只能监控发射机的少数参数，一旦发生故障，当时的故障参数及故 障前的参数不能及时保存，给维护工作带来了许多不便。同时许多电视调频广播 发射机一般都位于高山嗍，值班人员工作强度大，长期值班容易产生麻痹和疏忽； 播出质量与值班人员的主观性关系很大，管理不方便。实现对电视调频广播发射 机的计算机自动监控，能有效地提高工作效率和管理水平，减轻值班人员的工作 强度，减少人为责任事故。 1 4 本文选题及其主要内容 1 4 1 选题背景 自动化技术是当代发展最快，应用最广泛，最引人注目的技术之一，是推动 新技术革命的核心技术，在某种意义上，可以说自动化是现代化的同义词。计算 机和网络技术的飞速发展和在广播电视领域得到的广泛应用，推动着电视广播发 射台工作与管理的自动化。 大功率的电视，调频发射机一般具有变化工作频率频繁，倒频时间短，工作频 率范围宽，很难保证在全频段内任意频率稳定工作等特点。同时发射杌机房的值 班人员常年在高频、高温和高噪声环境下高度紧张地昼夜轮班，生活不规律、容 易疲劳；周而复始地频繁操作、巡机、抄表等不仅劳动强度大，易产生操作差错， 而且不能实时反映并记录机器设备的运行状态同；值班人员技术水平参差不平，往 往不能准确判断、及时处理设备故障而延长停播时间，因此，对自动化提出了迫 切要求。同时电视，调频发射机系统设备多样、种类繁多，软、硬件平台也具有不 同程度的异构性。 基于c o r b a 的电视调频发射机监控系统可以较好地解决上述问题。提高操 作准确性、监测的准确度和精确度、判断处理故障的能力水平和自动化程度；屏 蔽不同设备与平台的差异【8 】；提高工作效率和管理水平，为“有人留守、无人值班” 创造了必要条件。 1 4 2 论文主要内容 本文主要研究基于c o r b a 技术的电视调频发射机监控系统的构成及系统的 4 第一章绪论 设计开发。根据成都凯腾发射机设备有限公司的产品和峨眉山7 0 3 台搬迁项目的 特点对本控和远控功能进行了分析。整个系统由本地监控、远程监控和数据库服 务器组成，利用c o r b a 技术实现远程通信与传统的发射机监控系统相比较， 本文利用c o r b a 技术可以屏蔽发射机硬件的差异，只要提前设计好的i d l 接口 足够完备，发射机硬件的变化不会造成接口定义的变化。例如当系统中的激励器 换为其他厂商的产品，且与计算机之间的协议发生变化，只需要修改对应接口的 具体实现即可，而不会影响到整个监控系统的框架。这一点对电视调频发射机系 统来说非常重要，因为客户有权利要求使用自己规定的硬件产品，由于硬件产品 的不同为每种系统设计和开发特定的监控系统是不实际且不划算的，本文研究的 基于c o r b a 的电视，凋频发射机监控系统可以实现不同厂家不同发射机设备之间 的集成。另外本文采用了c o r b a 事件服务实现发射机故障的报警，利用其异步 通信机制使报警功能能够及时有效的传送到远程客户端。论文共由七章组成。第 二章介绍了电视调频发射机的发展历程，并从技术指标、功能上对发射机的本机 监控系统做了比较详细的介绍。第三章介绍了中间件技术及其几种产品，并对 c o r b a 体系结构傲了比较详细的描述。从电视，调频发射机系统的自身特点和 c o r b a 技术的特性提出了基于c o r b a 的监控系统方案。第四章为监控系统的设 计。主要论述了本地监控系统的功能设计；c o r b a 环境下监控的实现以及所提供 和使用的c o r b a 服务和接口。第五章为监控系统的实现。第六章为监控系统的 功能与性能测试。第七章总结完成的工作及改进思路。 5 电子科技大学硕士学位论文 第二章电视调频发射机的发展与本机监控系统 2 1 电视调频发射机的发展历程 1 、调频发射机的发展 用调频方式传送广播节目发明于2 0 世纪3 0 年代末，4 0 年代初解决了调频发 送和接收的实际问题，1 9 4 1 年美国出现了调频广播电台。7 0 年代立体声调频广播 进入实用阶段，调频广播成为音乐节目的主要传播媒介，调频广播电台的数量猛 增。早期的发射机都是电子管式，随着晶体管的发展，实现发射机的前级的晶体 管化，出现了单管发射机。2 0 世纪7 0 年代末，日本和西德的发射机制造公司开发 了千瓦功率等级的固态调频发射机。随着1 0 k w 级的设备相继出现，更多的厂家 陆续推出固态f m 发射机，固态机的价格逐步下降，从性能、技术指标、可靠性 和价格来比较，现已占绝对优势例。 2 、电视发射机的发展 早期电视发射机为电子管式，工作在米波段，采用高电平调制，在末前级进 行栅极调制，末级为直线放大，这种调制方式的残留边带特性很难做得精确。2 0 世纪7 0 年代初出现了中频调制技术，其优点是中频载波的频率较低且固定，便于 实现优质调制和用声表面波滤波器( s a w f ) 来精确形成残留边带特性，此中频组 件可通用于各个频道和各种功率等级的发射机，同时，也提供了在中频进行信号 处理的可能性，并发展到今天的数字预校正技术。2 0 世纪7 0 年代末出现了固态电 视发射机，大功率晶体管技术的发展，使固态电视发射机的功率随之提高。固态 机以其可靠性高、维护简单，得到用户的欢迎。至于固态机防雷电等电压浪涌问 题已同时得到很好的解决1 9 】。 2 2 发射机的本机监控系统 发射机的本机监控系统是整个监控系统的基础，它不但是最底层的发射机监 控实体，也是发射机与计算机监控端之间的“桥梁”。本文中的发射机本机监控系 统由主控单元和模块监控单元两部分组成。主控单元采用功能较强的1 6 位总线 8 0 1 9 6 单片计算机系统，完成对整机模拟参量和状态量实时采集，并产生控制发射 6 第二章电视调频发射机的发展与本机监控系统 机所需的模拟和状态控制信号，另外还完成显示驱动、键盘读取和上位机、下位 机通信。模块监控单元采用性价比较高的8 0 5 1 单片计算机系统，完成各功放单元 的模拟参量和状态量实时采集，以及显示驱动、键盘读取和上位机通信。系统中 实时监控的主机和各功放单元参量有输出功率、反射功率、不平衡功率、温度、 电压和电流，以及激励器的工作频率、输出功率、调制度、音频信号电平、温度 等。系统实时读取发射机的风机、电源、天线和主备激励器的状态信息，并实时 控制发射机的工作频率、输出功率和开关机。系统留有与上位计算机的通信接口， 以实现发射机的本地和远程遥测、遥控。 2 2 1 主要技术指标和功能 一、主控单元 1 模拟参量( 0 5 v 直流电压) ：主机总输出功率、主机总反射功率、合成器 不平衡功率、机内工作温度、工作电压。 2 状态量( 1 儿电平) ：风机正常、电源正常、天线正常、假负载正常、主激 励正常、备激励正常。 3 控制状态量( t r l 电平) ：风机启动、电原启动、驻波比过荷保护。 4 单片计算机系统：i n t e l 8 0 1 9 6 十六位总线单片机。 5 模，数、数模变换及精度：十二位a d ，1 2m v 电压分辨率；八位d a ，2 0 m v 电压分辨率。 6 通信方式及速率：与上位计算机通信为r s 4 8 5 总线，单工方式。与功放模 块监控单元通信为r s 4 8 5 总线，单工方式。与激励器通信为r s 2 3 2 c 总线，双工 方式。通信速率为1 2 0 0 b p s 1 9 2 0 0 b p s 可选。 7 人机接口：8 x 2 2 液晶显示，“过载”指示灯，e s e 、f i f 6 菜单操作键，“本 控遥控”、“背光”、“开关”机控制键。 8 功能 实时采集整机的模拟参量和状态量，通过单片计算机系统实时运算，根据设 定产生控制状态量，完成对发射机的实时控制。轮询各功放单元和激励器，收集 各功放单元和激励器的参数，根据设定完成对各功单元和激励器的控制。在液晶 屏上显示整机、各功放单元和激励器的参数及工作状态信息，读取菜单操作键， 完成各级菜单显示。读取控制键完成整机的控制。接收上位计算机的轮询，向上 位机传递发射机的全部参数和工作状态信息。 7 电子科技大学硕士学位论文 二、模块监控单元 1 模拟参量( 0 5 v 直流电压) ：功放单元输出功率、功放单元反射功率、功 放单元内工作温度、功放单元工作电压、前级放大器电流、中间级放大器电流、 末级放大器电流。 2 状态量( 1 1 几电平) ：过温保护状态、驻波比过荷保护状态。 3 控制状态量( 1 1 阻电平) ：降低射频功率。 4 单片计算机系统：a t m8 0 5 1 八位总线单片机。 5 模数变换及精度：八位a d ，2 0m v 电压分辨率。 6 通信方式及速率：与上位主控单元通信为r s 4 8 5 总线，单工方式。通信速 率为1 2 0 0 b p s 1 9 2 0 0 b p s 可选。 7 人机接口：2 8 液晶显示，上、下菜单操作键。 8 功能 实时采集功放单元的模拟参量和状态量，通过单片计算机系统实时运算，根 据设定产生控制状态量，完成对功放单元的实时控制。在液晶屏上显示功放单元 的参数及工作状态信息，读取菜单操作键完成各级菜单显示。接收主控单元的轮 询，向主控单元传递功放单元的全部参数和工作状态信息。 2 2 2 本机监控系统结构和工作原理 本机监控系统是电视调频广播发射机监控系统的一个组成部分，本机监控系 统分主控单元和模块监控单元两部分，其组成见图2 - 1 、2 - 2 。 图2 - 1 中，8 0 1 9 6 为i n t e l 公司生产的高性能1 6 位单片机，它有4 个8 位i o 口，内部集成了时钟发生器、a d 转换器、脉宽调制( p w m ) 、串行口、定时，计 数器、监视定时器、高速输入输出器和2 3 2 字节内部寄存器，速度可达2 0 m h z 。 9 1 3 是w a f e r s c a l e 公司生产的可编程外围接口芯片，该芯片功能强大，内部集 成了1 m 字节f l a s h 存储空间、1 6 k 字节s r a m 、1 6 路g p l d 阵列，并可实现 在线编程。9 1 3 芯片包含了单片机所需的所有的外围接口电路，如程序存储空间、 数据存储空间、译码电路、的口，该芯片的使用不仅大大减小了体积，而且强化 了功能，提高了系统可靠性。主控单元采用点阵式液晶显示器。 8 第二章电视，调频发射机的发展与本机监控系统 模拟量输入状态量输入状态量输出 r 淌 连接本地 监控系统 r s 4 8 5 连接模块 控制单元 r s 2 3 2 连接激励 器 图2 - 1 主控单元的组成 图2 - 2 中，a t m 8 0 5 1 是a t m e l 公司生产的8 位f l a s h 单片机，与i n t e l s 0 5 1 系列单片机兼容，它内部带有4 k 字节f l a s h 程序存储空间和1 2 8 字节r a m 数 据空间，有4 个8 位加口。 主控单元和模块监控单元组合构成了发射机本机监控系统，其工作原理如下。 模块监控单元实时采样发射机功放单元的模拟量和读取功单元的状态量，经 a t m 8 0 5 1 运算和判断后将结果存入数据表中，并显示在液晶屏上。同时，朋眦8 0 5 l 还要通过i o 口接收键盘的翻屏信息，并通过r s 4 8 5 通信总线接收主控单元的上 传数据指令，上传数据。主控单元实时判断面板上的控制键，并根据“本控遥控” 键决定是将开关机控制权交本机还是交本地监控系统，确定控制权利后，再根据 开关机指令或开关机键执行开关机过程。开机后，主控单元实时采集发射机的模 拟量和读取发射机的状态量，经8 0 1 9 6 运算、判断后存入数据表中，通过r s 2 3 2 口读取激励器的参数和状态，通过r s 4 8 5 读取功放单元的参数和状态，并存入数 9 电子科技大学硕士学位论文 据表中，显示在液晶屏上。8 0 1 9 6 还实时地读取菜单操作键，完成菜单操作，并 通过r s 4 8 5 通信总线接收本地监控系统的指令，完成数据的上传和发射机控制。 状态量输出 图2 - 2 模块监控单元组成 2 3 发射机与计算机本地监控端的连接 发射机与本地监控端通过r s 4 8 5 总线连接。r s 4 8 5 总线为两线半双工串口总 线，使用双绞线以平衡差分方式传送数据。其主要特点有：传送速率快，最快达 1 吣伯i t s ；传送距离远，最远达1 2 0 0 m ；抗干扰能力强，在噪声环境下可长距离驱 动3 2 个节点i 埘 u l 。如果系统中只有一台发射机，而且监控主机与发射机的距离不 远，可以不使用r s 4 8 5 ，使用计算机自带的r s 2 3 2 串口直接连接。 发射机本机监控系统的主控单元都有m 设置来标明各自的地址。n 台发射机 并行连接到本地系统，监控主机通过d 可以具体地监视和控制各台发射机的状态。 工作时，监控主机通过串口轮流分时发送和接收数据，监控各台发射机。发射机 本机监控系统与本地监控系统的连接如图片2 - 3 所示。 篙蓑 入输量拟 模 第二章电视，调频发射机的发展与本机监控系统 发射机1 发射机n 图2 - 3 发射机本机监控系统与本地监控系统的连接图 下面以调频发射机5 + 1 系统为例，描述发射机系统的正常工作情况和出现故 障切换的情况。调频发射机5 + 1 系统由系统服务器、开关控制器、音频切换器、 同轴转换开关、调频3 v _ 备发射机、假负载、多工合成器和宽带发射天线组成。 正常情况下，如图2 - 4 所示，1 5 号工作主机的输出经同轴开关和多工合成 器连接到天线，备机( 6 号机) 的输出连接到假负载。备机通常处于待机状态，无 音频输入和射频输出。 1 1 电子科技大学硕士学位论文 图2 45 + 1 系统正常工作状态图 图2 - 55 + 1 系统2 号机故障切换工作状态图 在主机没有故障时，系统服务器不发出倒机指令，备机处于待机状态。当2 号主机出现故障时，如图2 - 5 所示，系统服务器告警并发出倒机指令，同时关断2 号故障机，转换2 号故障机对应的同轴开关：设置备机的工作频率；选择备机的 第二章电视 局频发射机的发展与本机监控系统 播出节目；调整备机的音频时延和射频相位；然后启动备机。上述转换过程的时 间应小于3 0 秒( 不包括故障判断时间) 。此时2 号故障机的输出连接到假负载， 备机的输出经同轴开关和多工合成器连接到天线，各机的工作频率和播出的节目 与原2 号机相同。同理，当其它主机出现故障时，其倒换程序类似。 2 。4 小结 电视，调频发射机的本机监控一方面为本地监控提供发射机状态的原始数据、 接受来自本地监控的控制命令；另一方面提供了最原始的人机界面，使得用户在 无其他监控条件的情况下可以对发射机的重要参数和状态进行操控。本章主要介 绍了本机监控的组成和工作原理以及发射机系统正常情况和故障发生时的系统工 作状态。 电子科技大学硕士学位论文 第三章c o r b a 体系结构及其在发射机监控系统中的应用 3 1 中间件及典型中间件 中间件是一类独立的系统软件，是位于操作系统和应用软件之间的一个软件 层。它管理着计算机资源和网络通信，分布式应用软件借助它可在不同技术之间 实现沟通。 中间件具有以下特点：满足大量应用的需要；运行于多种硬件和o s 平台；支 持分布式计算；提供跨网络、硬件和o s 平台的透明性的应用或服务的交互功能； 支持标准协议和接口。 中间件提供客户机与服务器之间的连接服务，这些服务具有标准的程序接口 和协议【1 2 】。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有负荷接口和协议规范的 多种实现。在分布式的客户和服务之间，中间件扮演着承上启下的角色。程序员 调用中间件提供大量a p i ，实现异构环境的通信，从而屏蔽异构系统中复杂的操作 系统和网络协议。 3 1 1 中间件的定义及分类 图3 - 1 中问件定义 国外学术界明确地给出了中间件的定义：中间件是一种软件，它能使处于应 1 4 第三章c o r b a 体系结构及其在发射机监控系统中的应用 用层中的各应用成分之间能实现跨网络的协同工作( 也就是互操作) ，这时允许各 应用成分之下所涉及的“系统结构、操作系统、通信协议、数据库和其它应用服 务”各不相同。这一定义可形象地表示成图3 - 1 所示。 中间件的产品种类很多，根据中间件在系统中所起的作用和采用的技术不同， 大致划分为以下四种： 1 基于r p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l s ) 的中间件 r p c 是传统程序设计中过程调用的扩展，被调用的对象可以在分布系统中的 任何物理平台上。o s f 的d c e 和s u n s o f t 的o n c + 等均属此类中间件。 2 面向消息的中间件 支持基于消息传递的进程间通信方式。这种中间件既适用于客户朋匣务器模型， 又适用于对等网模型，一般比基于r p c 的中间件具有更高的运行效率。典型的系 统有：s u n s o f t 的t o o l t a l k 、p e e r l o g i c 的p i p e s 和t a l a r i a n 的s m a r t s o c k e t s 。 一3 基于软件总线的中间件 。 代表技术是o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ，此类中间件是面向对象应用程序 的首选。消息通过o r b 进行路由选择，o r b 同时处理集成和安全方面的问题。 m i c r o s o f t 的o u v c o m d c o m 和o m g 的c o r b a 均属此类中间件。 4 数据库中间件( d m ，d a t a b a s em i d d l e w a r e ) 支持对异构的传统关系数据库的透明访问。现有的此类系统包括s y s b a s e 的 o p e ns e r v e r 、o r a c l e 的s q l c o n n e c t 等。 3 1 2 典型中间件产品比较 三种主流的分布式对象模型分别是c o r b a 、d c o m c o m + 与e i b ，下面分别 进行简要的介绍与比较。 1 o m g 的c o r b a 公共对象请求代理体系结构c o r b a 是由对象管理组织o m g 制定的一个工业 规范。o m g 是一个非盈利性的组织，由八个著名的计算机公司发起，成立于1 9 8 9 年。迄今为止，o m g 目前已拥有8 0 0 多个成员，覆盖了通信、计算机制造、软件 业等各大公司以及最终用户。 c o r b a 的核心是o r b ，其主要甚标是提供一种机制，在此基础上，对象可 电子科技大学硕士学位论文 以透明地发出请求和获得应答。o m g 的最终目的是基于采用的对象技术，建立一 个体系结构和一组规范，在分布式环境下实现应用的集成，使得具有对象模型的 软件成员在分布式异构环境下可重用、可移植和可互操作。o m g 目前已制定了 c o r b a l 0 2 0 3 0 规范。 2 微软的分布式对象模型d c o m c o m + 微软是唯一未参加o m g 的大软件公司，它提出了自己的分布式对象模型规 范。微软在公共对象模型c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) f l 嗟础上进行了分布式扩 展，形成了d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 技术，它是在r p c 基础上 开发的。目前d c o m 主要适用于w i n d o w s 环境，在其它平台上的应用受到很多限 制。 d c o m 的远程对象访问机制是通过“注册配置分发”实现的。其优点是具有 很多工具可以帮助用户方便地创建c o m 和d c o m 构件，也有大量商品化的构件 供用户选择。其缺点是仅能够有效地运行在m sw i n d o w s 系列操作系统平台上， 目前还没有能够支持其它操作系统的商品化成熟解决方案。c o m + 是在 c o m d c o m 的基础上进一步扩充，主要是充实、完善了对事务处理、负载均衡等 技术的支持。 3 s u n 公司为首提出的分布式对象模型e j b ( e n t e r p r i s ej a v ab e a n ) s u n 公司在j a v a 技术发展的基础上提出了名为j a v ab e a n 的软件构件方案， b e a n 是能够在构造工具中进行可视化操作的可重用软件。由于j a v a 本身的跨平台 特性，j a v ab e a n 可以很好的实现跨平台应用。e j b 是在j a v ab e a n 的基础上提出的， 是个完全基于软件构建模型的分布式对象计算体系，它是在s u n 公司引导下， 由众多著名厂商联合提出的规范。 4 三者之间的简单比较 c o r b a 的优点主要在于其与开发语言无关的语言独立性，与开发者无关的厂 商独立性以及与操作系统无关的平台独立性。目前，o r b 在几乎所有主流操作系 统上均有成熟的商品化实现。其缺点主要在于：其技术规范十分复杂，不同版本 的c o r b a 产品互不相同，带来互操作性与移植性的大量问题。另外，c o r b a 专 用地开发工具相对比较缺乏，开发难度较大。 d c o m 的优点在于开发容易、商品化构件多和易于使用，主要缺点则在于其 技术为微软专用，技术上的垄断带来的结果就是使用d c o m 技术只能在w i n d o w s 第三章c o r b a 体系结构及其在发射机监控系统中的应用 平台上实现，代码的可重用和跨平台性能相对较差。 e j b 和c o r b a 在某种程度上来看，可以互为补充，目前一些厂商正致力于研 究二者的结合。目前来看，实际的企业级应用主要应用了j a v ab e a n e j b 技术，很 多成功的企业级分布式应用均采用c o r b a 实现网络位置透明性，用j a v a 技术完 成实现透明性，这也是o b j e c tw e b 技术的发展方向。 3 1 2 c o r b a 目前，应用最广泛的中间件是基于0 m g 的c o r b a 规范的产品。o m g 的目 标是，推动对象技术( o t ：o b j e c tt e c h n o l o g y ) 的理论和实践在软件行业中的使 用，特别是在开发分布式计算机系统方面。为了达到这一目标，o m g 所采用的方 法是，为面向对象的应用提供一个公共框架，如果符合这一框架，就可以在多种 硬件平台和操作系统上建立一个异质的分布式应用环境。c o r b a 的主要目标是提 供一种通用总线机制，在此基础上，对象可以透明地发出请求和获得应答。c o r b a 是o m a ( o b j e c tm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ) 的一个重要组成部分，所以在对c o r b a 进行详细地讨论之前，首先介绍一下o m a 。 3 2 1 对象模型体系结构( o m a ) o m a 包括两部分：对象模型和参考模型。对象模型定义如何描述分布式异构 环境中的对象；参考模型描述对象之间的交互。对o m gr v l ( r e q u e s tf o rp r o p o s a l ) 提交的建议必须符合这两个标准，否则将不予采用【1 3 l 。在o m a 对象模型中，对 象是一个被封装的实体，它具有一个不可改变的标识，并能给客户提供一个或多 个服务。客户只能通过已经定义好的接口才能访问对象。客户向对象发出请求，通 过上述接口以获得某些服务。请求信息包括目标对象、所请求的操作、零个或多 个实际参数和可选的请求上下文。请求上下文定义有关交互的额外信息，它以 ( n a m e ，v a l u e ) 对的方式描述有关客户和环境的信息。每个对象的实现和位置， 对客户都是透明的。 图3 2 描述了o m a 参考模型的各个组成部分，其中o r b 的主要任务是负 责客户与服务器之间的交互。可以通过四种类型的接口使用o r b 部分，它们分别 是：对象服务 o b j e c ts e r v i c e ) 、公共设施( c o m m o nf a c i l i t y ) 、域接口( d o m a i n i n t e r f a c e ) 和应用接口( a p p l