2.4.2 嵌入式TCP/IP技术
由于本系统的用户要求其可以在任意地点的通过web浏览器接入网络,实时查询各液化气站工作点储运数据,同时通过客户端可任意对实现工作点远程控制和管理,实现大范围的互联,因此数据的远程传输成了必须解决的问题。
嵌入式TCP/IP技术是一种设备接入技术,主要解决如何通过Web和嵌入式技术实现从不同子网、不同物理区域对接入到Internet的设备和异类子网进行监控、诊断、管理及维护等操作,使用户对接入到Internet上的各种设备或其他类型的子网具有远程监控、诊断和管理的能力。嵌入式系统由于其自身硬件资源有限,不同于通用计算机系统,因此由通用计算机操作系统内核实现的存储器管理、设备管理、文件系统、网络通信等功能模块不可能在嵌入式操作系统的内核中全部实现。传统的TCP/IP通信传输七层结构模式不再适用于嵌入式系统,必须根据实际传输数据的需求合理简化协议。本系统采用图2所示TCP/IP的四层结构子协议集。

其中应用层负责实现HTTP协议;传输层负责数据采集现场与信息中心间可靠性的数据通信;互联网层完成寻址、定址、数据打包和安排路径,同时判断网络是否连通;数据链路层把帧送到线路中去,同时可以把需接收的帧从线路中取出来。
2.4.3 应用软件结构
我们将应用软件结构分为3层(如图3所示),即:客户端、信息中心、现场。其中信息中心由Web服务器和应用服务器构成;数据库设计考虑了位于信息中心层的本地数据库服务器和客户端的虚拟服务器;现场控制系统包括各类现场仪表,传感器的控制系统软件。我们可以将上述系统理解为一个较为复杂的B/S体系机构的软件系统。

本系统采取这样复杂的体系结构是由系统的功能设计及网络结构决定的,这意味着一台机器要与其他系统进行协作,它既提供服务,同时也需要其他系统的服务。该3层结构是指合理的利用系统资源,不同层次分工协作,使某项任务在多台机器之间进行匹配,其中客户机(Client)用来运行提供用户接口和前端处理的应用程序,应用服务器及Web服务器用于发布信息、数据及指令的传达。现场完成数据实时采集传输,并最终执行控制指令、实现控制目标和性能指标。
3.系统的可靠性设计
在保障功能的前提下,系统的可靠性是评价其性能的重要指标。石油液化气储运实时数据采集管理系统采用无人值守方式,为提高嵌入式远程数据采集系统的可靠性,我们从硬件、软件两个方面进行系统设计。
3.1 硬件抗干扰措施
系统中所采用的嵌入式主机是为工业现场研制开发的。本身的机械和电气特性足以在恶劣环境条件下的连续运行,但为防止其它电磁干扰对开关电源的输出或数字系统的信号线造成冲击,从而导致嵌入式系统异常运行或死机。只有提高系统的电磁兼容性才能提高其可靠性。仔细分析造成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。抑制电磁干扰的方式也从这3方面着手:抑制干扰源;消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;提高受扰设备的抗干扰能力,降低其对噪声的敏感度。目前电子设备大多采用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道对电磁干扰进行抑制,常用的方法包括屏蔽、接地和滤波。本系统采用了下述3种措施降低或消除电磁干扰所造成的影响:(1)电源采用本安电源供电,直接消除电源干扰的可能性。普通电源当接的负载过多时,电压降的现象很厉害,而本安电源的避免了这种情况;(2)嵌入式计算机主机外放置金属屏蔽外壳,且整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体;(2)在电源输入端加接由铁氧体磁性材料加工成的电磁干扰吸收元件,改善系统的滤波特性。