時(shí)間：2023-04-13 17:08:43
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1．1概述文成臺(tái)改建的高清非編網(wǎng)絡(luò)采用多通道NAS集群技術(shù)的集中存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)解決方案，采用“萬兆主干+千兆桌面”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并結(jié)合“緩存技術(shù)”實(shí)現(xiàn)高清素材高效率編輯。系統(tǒng)分為4個(gè)子網(wǎng)，通過獨(dú)立的通道與中心存儲(chǔ)體實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的共享編輯。多通道NAS網(wǎng)絡(luò)是對(duì)非編網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)和傳輸采用優(yōu)化策略和均衡調(diào)度，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率和增強(qiáng)素材存儲(chǔ)陣列的吞吐率，這樣既大大提高了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬又解決了素材的備份問題。多通道NAS集群很好地解決了10GbNAS網(wǎng)絡(luò)帶寬的瓶頸問題，這種架構(gòu)方式越來越多地運(yùn)用到中小型高清非編網(wǎng)絡(luò)中。
1．2網(wǎng)絡(luò)帶寬計(jì)算NAS的瓶頸目前主要在外部以太口，所以在系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)就要充分考慮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬問題。設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)首先要做的就是計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需要的總帶寬，總帶寬是存儲(chǔ)設(shè)備選型的重要參考因素。這次改建我們共架設(shè)14臺(tái)非編工作站和2臺(tái)配音工作站(都按非編工作站計(jì)算)，按照全網(wǎng)非編工作站都采用100Mb的高清碼流進(jìn)行3層網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)視頻編輯，則每臺(tái)編輯工作站占用300Mb/s帶寬。整個(gè)系統(tǒng)所需要的總帶寬為:16×300=4800Mb/s，4800/8=600Mb/s，考慮到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要有80%的帶寬冗余，那么存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該至少能夠提供750Mb/s的帶寬。因此我們選擇萬兆存儲(chǔ)中心(單臺(tái)存儲(chǔ)體的實(shí)測帶寬能達(dá)到600Mb/s以上)，為滿足750Mb/s的帶寬需求，特配置兩臺(tái)DS－S01T024萬兆存儲(chǔ)中心互為主備，系統(tǒng)總帶寬將達(dá)到1200Mb/s，不但能支撐目前的編輯需求，而且還能滿足未來的擴(kuò)容需求。
1．3系統(tǒng)構(gòu)架原理為了提高高清非編網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)編輯性能，防止網(wǎng)絡(luò)堵塞，我們特采用“萬兆主干+千兆桌面”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，中心交換機(jī)配置4個(gè)萬兆以太網(wǎng)端口，分別接入2臺(tái)中心存儲(chǔ)的萬兆網(wǎng)口，其他客戶端站點(diǎn)通過千兆網(wǎng)口與中心交換機(jī)的千兆以太網(wǎng)口相連。文成臺(tái)高清非編網(wǎng)絡(luò)主要由以下設(shè)備組成:11臺(tái)高清有卡工作站、3臺(tái)無卡工作站、2臺(tái)配音工作站、2臺(tái)中心存儲(chǔ)、2臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、1臺(tái)Web服務(wù)器、1臺(tái)后臺(tái)合成服務(wù)器。下面結(jié)合圖1，簡述文成臺(tái)高清非編網(wǎng)NAS集群的工作原理。我們采用多網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，主備陣列各插4塊網(wǎng)卡，多IP地址組成多通道NAS/NAS集群，將數(shù)據(jù)分流。也就是把系統(tǒng)分為4個(gè)子網(wǎng)，通過獨(dú)立的通道與中心存儲(chǔ)體實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的共享編輯。我們將每4臺(tái)非編的IP地址設(shè)成1個(gè)網(wǎng)段，共4個(gè)IP段(即新聞制作組為A網(wǎng)段、專題制作組為B和C網(wǎng)段、廣告/配音制作組為D網(wǎng)段)，磁盤陣列的4個(gè)網(wǎng)卡分別對(duì)應(yīng)非編工作站的這4個(gè)IP網(wǎng)段。根據(jù)參數(shù)的配置，“新聞制作組”和“專題制作組1”分別通過主存儲(chǔ)陣列的A、B段網(wǎng)卡讀取/寫入;“專題制作組2”和“廣告/配音制作組”分別通過備存儲(chǔ)陣列的C、D段網(wǎng)卡讀取/寫入。主存儲(chǔ)陣列出現(xiàn)故障時(shí)，“新聞制作組”和“專題制作組1”自動(dòng)選擇路徑，從備存儲(chǔ)陣列的A、B段網(wǎng)卡讀取/寫入。同理，當(dāng)備存儲(chǔ)陣列出現(xiàn)故障時(shí)，“專題制作組2”和“廣告/配音制作組”自動(dòng)選擇路徑，從主存儲(chǔ)陣列的C、D段網(wǎng)卡讀取/寫入。由于主備存儲(chǔ)陣列多網(wǎng)段分流，正常工作時(shí)，系統(tǒng)的總帶寬拓展了1倍，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫比對(duì)，實(shí)現(xiàn)主備數(shù)據(jù)完全鏡像。
1．4“緩存映像”技術(shù)所謂“緩存映像”技術(shù)就是將中心存儲(chǔ)陣列的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)映射到網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)非編上。系統(tǒng)素材采用分布式采集上載方式，編輯工作站實(shí)現(xiàn)素材的采集上載，素材上載到中心存儲(chǔ)陣列的同時(shí)在工作站本地“緩存映像”文件夾中產(chǎn)生相同的鏡像數(shù)據(jù)。據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的優(yōu)先路徑策略，編輯工作站進(jìn)行素材編輯時(shí)，先采用本地存儲(chǔ)中的素材進(jìn)行編輯，本地若無此素材，再根據(jù)策略選擇網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中的素材實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編輯，本地編輯在編輯過程中不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，這樣既可以減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力也能做到數(shù)據(jù)冗余。我們?cè)谌粘＞庉嬛校夭脑诠ぷ髡旧陷d完成后隨即進(jìn)行粗編，此時(shí)系統(tǒng)直接讀取本地素材進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯，這樣大大提高了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，在系統(tǒng)所有工作站繁忙的時(shí)段這個(gè)效果是顯而易見的。
210GbNAS構(gòu)架方式的優(yōu)勢
我們選用10GbNAS技術(shù)組建高清非編網(wǎng)，是結(jié)合實(shí)際經(jīng)過對(duì)上述幾種構(gòu)架方式分析比對(duì)后確定的方案，我們發(fā)現(xiàn)10Gb以太網(wǎng)架構(gòu)在中小網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中有諸多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2．1成本低，網(wǎng)速快FC－SAN的建造成本最高，F(xiàn)C－SAN不僅需要價(jià)格高昂的光纖存儲(chǔ)和光纖連接設(shè)備，還需要以太設(shè)備來做源數(shù)據(jù)交換，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享還需要另外購買價(jià)格不菲的SAN管理軟件。IP－SAN比FC－SAN的硬件成本低了不少，不需要光纖連接設(shè)備，但它有SAN的特性，也需要另外購買價(jià)格不菲的SAN管理軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享訪問管理。以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)最簡單，只有NAS存儲(chǔ)和以太交換機(jī)組成。隨著10Gb以太網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，10Gb的存儲(chǔ)和連接設(shè)備的成本大大降低。10Gb以太網(wǎng)架構(gòu)早已在大型的數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算領(lǐng)域運(yùn)用，打破了長期被4GbFC和8GbFC獨(dú)占的局面。
2．2故障環(huán)節(jié)少從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以看出SAN實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫共享訪問需要3個(gè)環(huán)節(jié)，終端發(fā)起讀/寫請(qǐng)求到SAN共享管理軟件進(jìn)行源數(shù)據(jù)交換，得到源數(shù)據(jù)信息后再對(duì)存儲(chǔ)進(jìn)行讀/寫訪問，這種情況不管是共享管理軟件出問題，還是存儲(chǔ)出問題都會(huì)影響數(shù)據(jù)安全，另外FC－SAN雙網(wǎng)還要多一個(gè)環(huán)節(jié)，以太網(wǎng)出問題也要影響數(shù)據(jù)安全。NAS只有兩個(gè)環(huán)節(jié)，不需要中間環(huán)節(jié)，直接對(duì)存儲(chǔ)進(jìn)行讀/寫操作，它不會(huì)因?yàn)榈谌降膯栴}而造成數(shù)據(jù)的損失。顯而易見環(huán)節(jié)越多出問題的幾率就會(huì)越高，采用簡單的萬兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的非編制作網(wǎng)，是減少故障的基礎(chǔ)。
2．3管理和維護(hù)簡單網(wǎng)絡(luò)建成后，方便的管理和簡單的維護(hù)才能使網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行得到保障。SAN網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多的特點(diǎn)就決定了它的管理和維護(hù)比較復(fù)雜，技術(shù)維護(hù)人員不僅要懂以太網(wǎng)和光纖網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，還要會(huì)SAN共享軟件的維護(hù)。SAN網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)關(guān)閉需遵守嚴(yán)格的順序，給一些應(yīng)急處理帶來了操作復(fù)雜和等待時(shí)間過長的安全隱患。以太網(wǎng)絡(luò)是大家熟悉的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，NAS各個(gè)服務(wù)的啟動(dòng)不需要既定的順序，如果服務(wù)器重新啟動(dòng)，只要網(wǎng)絡(luò)正常連通就可以開始工作，在應(yīng)急操作中不容易出錯(cuò)，這給網(wǎng)絡(luò)整體維護(hù)帶來方便。
2．4兼容能力強(qiáng)，平滑過渡目前各電視臺(tái)的以太網(wǎng)路設(shè)備以千兆居多，因此在新建網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候必須考慮新老網(wǎng)絡(luò)的兼容性，以保證新的網(wǎng)絡(luò)和原有的網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。10Gb以太網(wǎng)絡(luò)可以和各個(gè)階段的以太網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而且不需要額外增加設(shè)備，也可以根據(jù)資金情況靈活搭配組合，可以先主干建成10Gb的以太網(wǎng)架構(gòu)，分支用1000Mb以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，然后分支根據(jù)業(yè)務(wù)需求逐步過渡到10Gb。
2．5互聯(lián)互通方便，數(shù)據(jù)交互電視臺(tái)內(nèi)部各個(gè)業(yè)務(wù)板塊間資源共享，板塊間節(jié)目交換需要互聯(lián)互通。以太網(wǎng)只要網(wǎng)絡(luò)連接上就可以進(jìn)行連通，這使電視臺(tái)在構(gòu)架整體網(wǎng)絡(luò)時(shí)變得比較簡單。相比之下，光纖網(wǎng)就顯得比較復(fù)雜，因?yàn)檫@是個(gè)專用的網(wǎng)絡(luò)，所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和設(shè)備都是專有的，不能和通用的設(shè)備互聯(lián)，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，這就大大增加了互聯(lián)的難度和成本，數(shù)據(jù)交換效率也大幅度降低。采用10Gb以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的高清制作網(wǎng)，為電視臺(tái)各業(yè)務(wù)板塊的互聯(lián)互通帶來了便利，降低了難度，節(jié)約了成本，它的優(yōu)勢是顯而易見的。
3結(jié)束語
1.1星型結(jié)構(gòu)具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，網(wǎng)絡(luò)易于擴(kuò)展，故障的檢測和隔離方便．但也存在著一些缺點(diǎn)，如網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)過重，一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，可能會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓．根據(jù)實(shí)際情況，化學(xué)化工學(xué)院機(jī)房面積約為120m2，現(xiàn)有38臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，其中1臺(tái)配置較高，作為教師機(jī)；另外的37臺(tái)配置相對(duì)低一點(diǎn)，但都是相同型號(hào)．網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括2臺(tái)24換機(jī)．綜合上述條件考慮，決定采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示．
1.2網(wǎng)絡(luò)硬件
1.2.1網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器與客戶機(jī)的選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇客戶機(jī)－服務(wù)器系統(tǒng)，該技術(shù)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一次革命，它與集中式平臺(tái)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)不同，它以系統(tǒng)成本低、功能強(qiáng)大、用戶可以自由實(shí)現(xiàn)各種各樣的客戶機(jī)與服務(wù)器的聯(lián)網(wǎng)組合等顯著優(yōu)點(diǎn)，被廣大用戶所采用［4］．這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：服務(wù)器能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的控制和管理，對(duì)于沒有取得安全機(jī)制授權(quán)和鑒別的客戶，不允許其對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行非法訪問，充分保證了系統(tǒng)地安全性能．客戶機(jī)是具有獨(dú)立性能的智能化微機(jī)，它既可以單獨(dú)運(yùn)行存儲(chǔ)在其中的應(yīng)用程序，也可以通過網(wǎng)絡(luò)享受服務(wù)器提供的服務(wù)．網(wǎng)絡(luò)最重要的作用是資源共享和信息傳遞．對(duì)于共享的資源來說，絕大多數(shù)都存在于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，因此，作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的微機(jī)應(yīng)具有大容量、高速度、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)．根據(jù)機(jī)房現(xiàn)有機(jī)器的特點(diǎn)，選擇PIV3．0GHz的處理器，1GB的內(nèi)存，160GB的硬盤作為基本配置的高檔微型計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器．客戶機(jī)有37臺(tái)同樣檔次的微機(jī)組成，PIV2．6GHz的處理器，520MB的內(nèi)存，80GB的硬盤作為基本配置．
1.2.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（Interconnection）就是根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的技術(shù)和設(shè)備將相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)連接起來，從而達(dá)到數(shù)據(jù)交換和資源共享的目的．一般來說，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方式主要有如下兩種：一是通過中繼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；二是通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)．考慮到機(jī)房的具體情況，將采用第一種互聯(lián)方式．目前常用的中繼設(shè)備有中繼器、集線器、交換機(jī)、路由器和網(wǎng)關(guān)．本系統(tǒng)將采用TPLink24端口的智能交換機(jī)，配以3COM公司及D－LINK10M／100M自適應(yīng)網(wǎng)卡．具體連接過程是從其中一臺(tái)交換機(jī)的一個(gè)下方端口引出一條線接入另一臺(tái)交換機(jī)的上方端口，即可實(shí)現(xiàn)將37臺(tái)客戶機(jī)全部連接．
1.2.3通信介質(zhì)傳輸介質(zhì)是指連接計(jì)算機(jī)的通訊線路，一般分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩類．雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的3種有線傳輸介質(zhì)．無線電通信、微波通信、紅外線通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸介質(zhì)．雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)．由于它具有性能好、成本低、抗干擾作用強(qiáng)的特點(diǎn)，因此在機(jī)房組建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用了非屏蔽雙絞線作為通信介質(zhì)．如圖3所示．它是由兩根絞在一起的導(dǎo)線來形成傳輸電路．兩根導(dǎo)線絞在一起主要是為了防止干擾（線對(duì)上的差分信號(hào)具有共模抑制干擾的作用），利用RJ－45水晶頭連接在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備上．
2網(wǎng)絡(luò)軟件
完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件共同組成的．要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能，必須在具備了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件的同時(shí)，配備完善的網(wǎng)絡(luò)軟件．而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件，又分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件．
2.1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)［5］網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源共享功能的操作系統(tǒng)，它是負(fù)責(zé)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源和方便網(wǎng)絡(luò)用戶的軟件的集合．由于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是運(yùn)行在服務(wù)器之上的，所以有時(shí)我們也把它稱之為服務(wù)器操作系統(tǒng)．工作站服務(wù)器型網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器所使用的操作系統(tǒng)是每個(gè)組網(wǎng)者都需要考慮的．目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中主要存在以下幾類網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：Windows、NetWare、Unix、Linux等幾類．而微軟公司的Windows系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中是最常見的．一般常用到的操作系統(tǒng)有Win－dowsNTServer4．0，Windows2000Server等．本系統(tǒng)主要采用Windows2000server操作系統(tǒng)．Windows2000server是為服務(wù)器開發(fā)的多用途操作系統(tǒng)，與以往的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)相比，Windows2000Server在安全性、可靠性、可操作性、適應(yīng)性和網(wǎng)絡(luò)性能等方面的功能都得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)．可為部門工作小組或中小型公司用戶提供諸如Web服務(wù)、文件打印服務(wù)以及軟件應(yīng)用服務(wù)等．Windows2000Server對(duì)系統(tǒng)配置要求較高，具體如下：CPU為Pentium133MHz或更快的中央處理器，每臺(tái)計(jì)算機(jī)最多支持4個(gè)CPU；內(nèi)存容量建議最少256MB（最小支持64MB，最大支持4GB）；需要的最少硬盤空間大約為1GB．為了發(fā)揮Windows2000Server的性能，特別是承擔(dān)關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)器在硬件上應(yīng)該選擇更高的．在Windows2000Server中，F(xiàn)AT16、FAT32、NTFS是最常見的3種磁盤文件系統(tǒng)．可以將服務(wù)器的主分區(qū)設(shè)置成NTFS格式，用來安裝操作系統(tǒng)．其他分區(qū)設(shè)置成FAT32格式，用來安裝必要的應(yīng)用軟件，方便學(xué)生進(jìn)行作業(yè)的收發(fā)．在具備了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)后，要想使具有不同操作系統(tǒng)、不同類型的計(jì)算機(jī)之間能夠互相通信，就必須有一組共同遵守的通信標(biāo)準(zhǔn)，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議．協(xié)議本質(zhì)上無非是一種網(wǎng)上交流的約定，目前，全球最大的網(wǎng)絡(luò)———因特網(wǎng)（Internet），它所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是TCP／IP，它是因特網(wǎng)的核心技術(shù)．其中傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP是兩個(gè)最基本、最核心的協(xié)議，是目前被各方面遵從的網(wǎng)際互聯(lián)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．在開通校園網(wǎng)后，由網(wǎng)絡(luò)中心分配唯一的IP地址，并配置相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼后，機(jī)房內(nèi)所有計(jì)算機(jī)就可以通過校園網(wǎng)服務(wù)器連入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行暢游了．
2.2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件根據(jù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)課程的要求，為機(jī)房內(nèi)計(jì)算機(jī)安裝必要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件．比如學(xué)生在查閱文獻(xiàn)資料時(shí)，要登錄網(wǎng)頁，因此需要安裝WWW服務(wù)；有時(shí)候可能需要校內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行作業(yè)的暫存，資源的下載，就需要FTP服務(wù)的支持．
3結(jié)束語
1.1系統(tǒng)網(wǎng)路總體設(shè)計(jì)方案ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)組成。北斗通信與Zigbee網(wǎng)絡(luò)圖像監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)框架如圖2所示。結(jié)合該系統(tǒng)的具體使用環(huán)境場合，可以多種形式組網(wǎng)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要節(jié)點(diǎn)，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建立與管理、環(huán)境數(shù)據(jù)收集管理及連接北斗終端發(fā)送數(shù)據(jù)。其它路由、支路節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)環(huán)境數(shù)據(jù)采集并發(fā)送數(shù)據(jù)至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)[5]。該系統(tǒng)內(nèi)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)還有一個(gè)重要任務(wù)，就是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)第一次與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，如果出現(xiàn)該通信節(jié)點(diǎn)不在其路由列表中,此時(shí)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)依據(jù)不同路徑情況，將選擇最佳匹配的網(wǎng)絡(luò)路由路徑。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中由路由與終端節(jié)點(diǎn)所采集的圖像信息最終匯總到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，通過與其相連接的北斗終端模塊發(fā)送給北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在通過地面接收站接收，在監(jiān)控中心就可以清晰的看到相關(guān)圖像信息。該系統(tǒng)具有直觀、便捷、信息實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從而將被在監(jiān)控、海洋生產(chǎn)、運(yùn)輸、電信和勘探等領(lǐng)域廣泛使用。
1.2北斗通信模塊選擇系統(tǒng)采用北斗通信模塊與GPS雙系統(tǒng)模塊SUN-BGR，它是一種自動(dòng)測報(bào)通用型模塊，采用USB接口方式，與其它器件連接方便，能夠在惡劣的環(huán)境指標(biāo)下工作，完成單系統(tǒng)定位和雙系統(tǒng)混合定位。可根據(jù)用戶要求進(jìn)行靈活的改進(jìn)，在32通道內(nèi)通信。該北斗雙模系統(tǒng)，兼顧了GSP定位系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、船舶等交通工具的調(diào)度組網(wǎng)，完成監(jiān)控和短報(bào)文發(fā)送工作。對(duì)不利于派人駐守和勘測的地方有著獨(dú)有的特點(diǎn)，也可與多種傳感器相連實(shí)現(xiàn)水文、氣象、地質(zhì)、森林防火等各類大型管線行業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有定位、通信、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)接口、遙閉和單雙向停機(jī)等功能，在對(duì)黑龍江林場監(jiān)控中得到應(yīng)用，性能得到很好證明。模塊主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。
1.3ZigBee路由及終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集視頻圖像數(shù)據(jù)、壓縮編碼視頻圖像數(shù)據(jù)、傳送壓縮視頻圖像數(shù)據(jù)至控制中心等功能。整個(gè)硬件系統(tǒng)可分為嵌入式主控模塊、ZIGBEE模塊、顯示模塊、圖像采集模塊、供電模塊及FLASH模塊六大部分。本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。嵌入式主控模塊采用S3C2440處理器，主頻可達(dá)400MHz，主要是面向終端設(shè)備及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用，負(fù)責(zé)對(duì)ZigBee模塊數(shù)據(jù)的處理和控制。在主控模塊上運(yùn)行嵌入式Linux系統(tǒng)，而嵌入式Linux操作系統(tǒng)的主要作用是管理程序模塊進(jìn)程并調(diào)度進(jìn)程等。ZigBee模塊主要用于接收?qǐng)D像信息，并以特定的格式發(fā)送給ZigBee協(xié)調(diào)器模塊。圖像采集模塊完成視頻的采集和壓縮功能，由USB攝像頭和視頻采集壓縮卡兩部分構(gòu)成。視頻采集壓縮卡采取模擬圖像輸入，JPEG壓縮圖像格式輸出。圖像的采集和壓縮都由硬件實(shí)現(xiàn)，這樣監(jiān)控終端自身就可以不需要配大容量的緩存，從而降低了成本，減少了ARM處理器的工作負(fù)擔(dān)。視頻采集壓縮卡還支持圖像偵測功能，在圖像偵測狀態(tài)下，壓縮卡連續(xù)捕捉圖像。圖像偵測靈敏度以及異物面積大小均可由ARM處理終端設(shè)定。有快速的圖像捕捉速度和較強(qiáng)的數(shù)字圖像處理能力。配以改進(jìn)的圖像偵測算法，取得了較好的圖像偵測效果。顯示模塊采用3.5寸TFT帶觸摸屏的LCD，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制面板。FLASH模塊將存儲(chǔ)一些尚未傳輸?shù)膱D像信息。供電模塊主要為系統(tǒng)正常工作提供電源。整個(gè)北斗視頻圖像采集終端依照客戶端/服務(wù)端模式設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)將集的圖像信息傳送到監(jiān)控中心。系統(tǒng)工作時(shí)，先由主控模塊啟動(dòng)視頻圖像采集和壓縮過程，啟動(dòng)USB攝像頭對(duì)現(xiàn)場圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由視頻采集壓縮卡處理后存儲(chǔ)為JPEG格式，根據(jù)使用環(huán)境的不同，由主控模塊或用戶指令控制圖像的壓縮率,北斗發(fā)起與遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的視頻圖像數(shù)據(jù)的傳送連接，監(jiān)控中心以服務(wù)器模式運(yùn)行，經(jīng)監(jiān)控中心確認(rèn)后，北斗模塊將視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)包將開始無線傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)監(jiān)控需要完成視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)包的接收和圖像顯示等操作。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件的設(shè)計(jì)分為兩部分，包括ZigBee引導(dǎo)程序軟件設(shè)計(jì)和終端處理程序軟件設(shè)計(jì)。ZigBee引導(dǎo)程序軟件設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是整個(gè)終端程序的一個(gè)子模塊，完成對(duì)ZigBee的初始參數(shù)設(shè)置。包括關(guān)閉看門狗計(jì)時(shí)器，初始化串口配置，關(guān)閉中斷，初始化系統(tǒng)時(shí)鐘；打開網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示LED燈,并使系統(tǒng)運(yùn)行于管理模式下；配置與串口相連的引腳為輸出狀態(tài)，同時(shí)，初始化I/O口。對(duì)于ZigBee控制采用AT通用命令完成，如果使用AT+CPOWD=1能夠關(guān)閉ZigBee模塊。這個(gè)命令可以使模式從網(wǎng)絡(luò)中退出并允許進(jìn)入安全狀態(tài)，在斷電之前保存數(shù)據(jù)。ZigBee初始化流程如圖4所示。終端處理程序主要解決控制圖像采集壓縮卡采集JPEG圖像，通過LCD觸摸屏發(fā)出的控制命令。采用AT命令控制ZigBee模塊接入北斗無線網(wǎng)絡(luò)，并將圖像上傳至北斗網(wǎng)絡(luò)。本部分采取C++和C編寫，采用動(dòng)態(tài)圖像的傳輸方式，也就是說，一旦連接成功后，LCD控制端發(fā)送命令給終端采集JPEG圖像或設(shè)置終端的狀態(tài)、圖像的壓縮比例、圖像幅度大小等動(dòng)作。終端處理程序流程圖如圖5所示在圖中的圖像處理中，從采集到識(shí)別采用Y、U和V三個(gè)分量算法進(jìn)行，其中獲取到處理采用原語進(jìn)行，主要算法如下：UTL_stsStart(stsDispTime);//開啟顯示時(shí)間計(jì)時(shí)inBuf[0]=pMsgBuf->bufY;//獲取Y分量nBuf[1]=pMsgBuf->bufU;//獲取U分量inBuf[2]=pMsgBuf->bufV;//獲取V分量outBuf[0]=disFrameBuf->frame.iFrm.y1;//存儲(chǔ)處理后火焰圖像Y分量outBuf[1]=disFrameBuf->frame.iFrm.cb1;//存儲(chǔ)處理后火焰圖像U分量outBuf[2]=disFrameBuf->frame.iFrm.cr1;//存儲(chǔ)處理后火焰圖像V分量yuv420to422(inBuf,outBuf,720,480);//將YUV4:2:0的格式轉(zhuǎn)換YUV4:2:2UTL_stsStop(stsDispTime);//顯示時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束通過上述設(shè)計(jì)方案，結(jié)合圖像識(shí)別壓縮算法，與硬件系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星多點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像的傳輸和顯示。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖6是當(dāng)嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控終端工作時(shí)，linux系統(tǒng)的啟動(dòng)信息。當(dāng)系統(tǒng)工作后，圖7是系統(tǒng)服務(wù)器終端顯示的圖像監(jiān)控終端采集的實(shí)時(shí)圖像，圖像的分辨率為320*200的彩色圖像。
4結(jié)束語
（一）CAN總線在汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的架構(gòu)CAN總線在汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的架構(gòu)主要分成兩部分：一個(gè)是面向地層電子控制單元的CA節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)高低速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享以及網(wǎng)絡(luò)管理目的的網(wǎng)關(guān)。現(xiàn)代汽車的電子控制單元主要包括有主控制器，發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、制動(dòng)防抱死、牽引力控制系統(tǒng)，以及儀表管理、故障診斷、中央門鎖、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，把這些子控制系統(tǒng)連接在一起組成一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，必須要保證由各個(gè)控制單元發(fā)出的指令能夠在一定時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)，不然就非常有可能造成重大事故的發(fā)生。在汽車的實(shí)際運(yùn)行中，多數(shù)節(jié)點(diǎn)間的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是需要進(jìn)行交換的，如果汽車的所有節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行通信時(shí)全都通過一條CAN總線，信息管理稍微出現(xiàn)一點(diǎn)配置不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，就會(huì)容易造成總線的超負(fù)荷使用，進(jìn)而降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度。這種情況在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中是不允許發(fā)生的，所以需要在分析汽車上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性后，以各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求為根據(jù)，為CAN通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)高、低不同的兩個(gè)速率，把其余對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低的節(jié)點(diǎn)連接組成一個(gè)低速的CAN通信網(wǎng)絡(luò)，并且在架設(shè)網(wǎng)關(guān)時(shí)，把兩個(gè)不同速率的通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，達(dá)到所有節(jié)點(diǎn)間共享數(shù)據(jù)的目的。
（二）CAN總線接口的設(shè)計(jì)CAN總線的控制單元，除了需要承擔(dān)總線上和其它智能設(shè)備的聯(lián)絡(luò)通信，還需要采集和控制連接到基本單元上的儀器設(shè)備數(shù)據(jù)，因此控制單元應(yīng)該設(shè)置成為帶有微處理器的智能單元。在選擇CAN總線的智能控制單元時(shí)，需要選用如PCA82C200，SJA1000等獨(dú)立的CAN控制器。但是，獨(dú)立的CAN控制器需要在外部CPU的控制下才能運(yùn)行，這就使得其芯片需要外接一個(gè)微處理器。由于汽車的工作環(huán)境是非常特殊的，所以在選擇單片機(jī)時(shí)必須要考慮到汽車的溫度范圍以及性價(jià)比，這種單片機(jī)的芯片可以通過CAN控制器簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)的可靠性起到了促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟是軟件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程需要使用MPLABIDE開發(fā)軟件、ICD2仿真器以及簡便靈活的C語言。在運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)思想時(shí)，為了使控制單元的可靠性和可理解性增強(qiáng)，可以把整個(gè)程序劃分為四個(gè)部分：由系統(tǒng)初始化程序和監(jiān)控程序組成的主程序；由報(bào)文發(fā)送以及接收程序和CAN出錯(cuò)管理程序等組成的CAN通信程序；包括：接口芯片的驅(qū)動(dòng)程序、開關(guān)信號(hào)識(shí)別程序等的接口程序；還有中斷服務(wù)調(diào)用程序。在設(shè)計(jì)過程中，CAN接口的初始化程序是一個(gè)需要特別關(guān)注的重點(diǎn)，若是設(shè)計(jì)的不合理，系統(tǒng)很有可能無法正常工作。
二、CAN總線在汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中的前景展望
汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景的大致趨勢是網(wǎng)絡(luò)化。主節(jié)點(diǎn)眾多、架構(gòu)屬于開放式、以及能夠檢測錯(cuò)誤和具有自我恢復(fù)能力等優(yōu)點(diǎn)，使CAN總線成為汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的焦點(diǎn)。CAN總線是一個(gè)由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及應(yīng)用層組成的三層網(wǎng)絡(luò)。在二十世紀(jì)九十年代初，CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范才開始逐步標(biāo)準(zhǔn)化。在現(xiàn)階段的CAN應(yīng)用層上，根據(jù)應(yīng)用場合的不同，出現(xiàn)了一些如針對(duì)載重汽車應(yīng)用而提出的J1939等著名協(xié)議。在國外，CAN總線技術(shù)在汽車上的應(yīng)用得到了快速普及，支持CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的公司也在逐漸增多，使其成為一個(gè)汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。目前我國也正研究和制訂在通訊協(xié)議編碼方面的CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)我國的CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用起到了一定的促進(jìn)作用。
三、結(jié)語
1.1標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的選擇
CAN2.0包括A部分和B部分，即CAN2.0A與CAN2.0B。其中，CAN2.0A是按CAN1.2規(guī)范定義的CAN報(bào)文格式的說明，規(guī)定CAN控制器必須有一個(gè)11位的標(biāo)識(shí)符。CAN2.0B是對(duì)CAN報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的說明，CAN控制器的標(biāo)識(shí)長度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B協(xié)議的CAN控制器，可以發(fā)送和接收11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀或29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展幀。如果禁止CAN2.0B，則CAN控制器只能發(fā)送和接收11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀，而忽略擴(kuò)展格式的報(bào)文結(jié)構(gòu)，但不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀如圖2所示。標(biāo)準(zhǔn)幀理論上最多可以標(biāo)識(shí)211（2048）個(gè)數(shù)據(jù)類型。由于協(xié)議規(guī)定標(biāo)識(shí)符最高7位不能同時(shí)全是隱性位，所以最多可以標(biāo)識(shí)211-24（2032）個(gè)數(shù)據(jù)類型。擴(kuò)展幀使用29位標(biāo)識(shí)符，最多可標(biāo)識(shí)5億多個(gè)數(shù)據(jù)類型。當(dāng)采用CAN2.0B傳輸報(bào)文時(shí)，需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀進(jìn)行選擇。從延遲的角度分析，它用于表示網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，延遲越少，響應(yīng)越快，性能越好。CAN最高位速率可達(dá)1Mbps，此時(shí)每位的傳輸時(shí)間是1μs。總線競爭獲勝的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文在傳輸不被中斷的情況下，長度為最大值的報(bào)文總線訪問時(shí)間只有111μs，加填充位為134μs；擴(kuò)展幀格式最大長度報(bào)文的總線訪問時(shí)間為131μs，加填充位為159μs。從總線吞吐量分析，它在數(shù)值上等于網(wǎng)絡(luò)或信道在單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)目傂畔⒘俊?biāo)準(zhǔn)格式信息幀的長度為47+8×DLC，數(shù)據(jù)域在一幀報(bào)文中所占比率為（8×DLC）（/47+8×DLC），在1Mbps位速率時(shí)的總線吞吐量為（8×DLC）（/47+8×DLC）×1Mbps。擴(kuò)展格式信息幀的長度為67+8×DLC，數(shù)據(jù)域在一幀報(bào)文中所占比率為（8×DLC）（/67+8×DLC），在1Mbps位速率時(shí)的總線吞吐量為（8×DLC）/（67+8×DLC）×1Mbps。當(dāng)數(shù)據(jù)域長度為8字節(jié)時(shí)，若不考慮填充位，則標(biāo)準(zhǔn)幀的總線吞吐量為577kbps，而擴(kuò)展幀的總線吞吐量為488kbps。從以上分析可見，雖然擴(kuò)展幀格式可以表示的數(shù)據(jù)類型比標(biāo)準(zhǔn)幀格式多得多，但在總線訪問時(shí)間和總線吞吐量方面，標(biāo)準(zhǔn)幀格式明顯優(yōu)于擴(kuò)展幀格式，所以在滿足節(jié)點(diǎn)數(shù)量要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式。
1.2標(biāo)識(shí)符分配和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析
1）標(biāo)識(shí)符分配。CAN只提供與物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)的協(xié)議，并沒有制定與特定應(yīng)用相關(guān)的應(yīng)用層的內(nèi)容。因此，根據(jù)具體應(yīng)用的特點(diǎn)，在總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，定義詳細(xì)的標(biāo)識(shí)符分配及網(wǎng)絡(luò)配置管理的具體方式是開發(fā)基于CAN的客車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的前提。標(biāo)識(shí)符分配可以通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一是用戶自定義；二是采用CAN的高層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如SAEJ1939、CANOpen等。無論采用哪種方式，都必須保證與安全性相關(guān)的高實(shí)時(shí)性的信息能夠獲得高優(yōu)先級(jí)。如SAEJ1939中，信息優(yōu)先級(jí)順序?yàn)榭刂茀?shù)、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)系控制、驅(qū)動(dòng)系配置參數(shù)、信息參數(shù)、信息狀態(tài)參數(shù)等。2）網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析。客車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，許多任務(wù)具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)性和硬實(shí)時(shí)性，信息傳輸與控制必須滿足任務(wù)截止期要求。客車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性可以通過信息的響應(yīng)時(shí)間來衡量，典型的理論方法有Worst-case、Actual-case、Average和Maximum等。Actual-case同時(shí)考慮到周期性信息和非周期性信息，Worst-case考慮到信息傳輸過程中的最壞情況，一般將兩者結(jié)合進(jìn)行實(shí)時(shí)性分析。位速率是網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析的一個(gè)重要參數(shù)，它的確定必須考慮到通信距離，尤其在高速通信的情況下，距離的增加帶來的傳輸延遲是不可忽略的。表3為通訊位速率與總線兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間最大距離的關(guān)系。
2典型的電動(dòng)客車整車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制策略優(yōu)化
隨著客車電子控制單元的增多和信息通訊性能要求的不同，單總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)引發(fā)網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)載大、通信效率低、實(shí)時(shí)性能差和通信距離與網(wǎng)絡(luò)性能矛盾突出等問題。因此，一般采用多網(wǎng)段結(jié)構(gòu)來構(gòu)建基于CAN的客車整車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。一個(gè)典型純電動(dòng)客車的整車網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D見圖3。多網(wǎng)段結(jié)構(gòu)適合于連接功能相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)段，信息交換通過網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是：同一網(wǎng)段的節(jié)點(diǎn)通過總線方式連接；不同網(wǎng)段之間通過網(wǎng)關(guān)連接，并實(shí)現(xiàn)相互通信；網(wǎng)絡(luò)管理和集中控制的功能由網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。如采用低速總線連接低實(shí)時(shí)性要求的車身控制單元，增加通信傳輸距離，提高抗干擾能力；采用高速總線連接動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，以滿足與行駛安全相關(guān)信息的高實(shí)時(shí)性要求；采用帶雙通道CAN控制器的微處理器，實(shí)現(xiàn)兩條CAN總線信息的通信和控制功能。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層可以采用靜態(tài)地址分配機(jī)制，可以參照SAEJ1939通訊協(xié)議為公路設(shè)備定義地址分配表。
2.1整車控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
根據(jù)電動(dòng)汽車整車網(wǎng)絡(luò)的特性，整車運(yùn)行、安全性、經(jīng)濟(jì)性等整車控制策略主要是由整車控制器（VMU）完成。整車控制器VMU的結(jié)構(gòu)圖見圖4。整車控制器一般采用兩路CAN總線（參照商用車SAEJ1939協(xié)議）：CAN1為VehicleCAN與電池管理系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、儀表等設(shè)備相連，接收車身系統(tǒng)相關(guān)信息；CAN2為MCUCAN，只與驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器相連，專用的MCU內(nèi)部CAN2的設(shè)置會(huì)使整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度更快、實(shí)時(shí)性更高、性能更穩(wěn)定可靠。
2.2整車控制器控制策略與優(yōu)化方向
2.2.1整車控制器VMU整車控制器VMU是純電動(dòng)車輛的主要管理單元，與車輛的牽引系統(tǒng)及車上的其他主要部件的相互通訊。整車控制器讀取并識(shí)別駕駛員的輸入信號(hào)（踏板、換檔器、按鈕等），并確保駕駛的舒適性。扭矩控制（TorqueManagement）是整車控制器驅(qū)動(dòng)控制的最關(guān)鍵的策略，成熟的轉(zhuǎn)矩管理算法編程時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)為可進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)配置軟體，以滿足整車集成時(shí)不同參數(shù)的需求，如踏板傳感器參數(shù)、扭矩轉(zhuǎn)化斜率、最大速度（正向和反向）等。扭矩控制需要滿足以下幾個(gè)方面功能：1）扭矩過渡處理平滑，以確保乘客的舒適性。2）科學(xué)有效地管理掛檔器（DriveSelector），以防止因掛檔器誤操作帶來的安全隱患。3）超速保護(hù)（OverSpeed）功能。4）駐坡功能（HillHolder）、跟車功能（Creep）等增值功能。5）能量回饋與電制動(dòng)策略管理，基于不同回饋能量需求及電制動(dòng)限值條件，如防抱死（ABS）及客戶指令需求時(shí)，可以自動(dòng)切斷電制動(dòng)。
2.2.2優(yōu)化管理整車控制器除了常規(guī)的行車控制及保護(hù)功能外，在以下這些方面也可以做針對(duì)性的優(yōu)化管理：上下高壓電安全控制；行車動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測及安全行車管理；節(jié)電模式及動(dòng)力電池管理等。整車控制器控制策略的智能控制方法有遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制和學(xué)習(xí)控制等[10]。
3結(jié)束語
在今天，我國科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域有不同程度的進(jìn)步和發(fā)展。煤礦行業(yè)之所以能夠有很大程度的進(jìn)步，與科學(xué)技術(shù)的有效運(yùn)用分不開。目前應(yīng)用于煤礦開采中的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)就是最好的證明，其合理而有效的運(yùn)用，大大提高了煤礦開采的安全性。但煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)并沒有達(dá)到非常完美的程度，其也存在多想不可忽視的問題。具體表現(xiàn)為。
1.1傳感器質(zhì)量和性能較差
傳感器作為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，保證其質(zhì)量和性能是高效運(yùn)用安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。但事實(shí)上，目前我國大多數(shù)煤礦開采中所應(yīng)用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)就存在傳感器質(zhì)量和性能較差的情況，傳感器質(zhì)量和性能較差具體表現(xiàn)為載體催化元件的應(yīng)用效果差，容易影響傳感器的正常使用；傳感器制作工藝技術(shù)比較落后，會(huì)降低傳感器的使用性等。因各種因素而促使傳感器的質(zhì)量和性能降低是安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前存在的問題之一，需要通過有效的措施來調(diào)整和優(yōu)化，才能夠保證傳感器合理而有效的應(yīng)用。
1.2通信協(xié)議不規(guī)范
所謂的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范是指其缺乏符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議幾乎都采用各自專用的，互不兼容。此種情況的存在使得我國安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議表現(xiàn)出不規(guī)范這一特點(diǎn)。而通信協(xié)議不規(guī)范的情況將會(huì)無法實(shí)現(xiàn)資源貢獻(xiàn)，相應(yīng)的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的更新和升級(jí)就會(huì)受到一定的影響和阻礙，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效果受到一定程度的抑制。所以說，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范也是導(dǎo)致此系統(tǒng)無法高效運(yùn)用的因素之一。
2增強(qiáng)煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果的有效措施
煤礦開采是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較大的工作，在進(jìn)行煤礦開采作業(yè)的過程中存在很多危險(xiǎn)因素，一旦危險(xiǎn)因素未得到有效的控制，很容易導(dǎo)致安全事故發(fā)生，不僅影響煤礦正常開采，還會(huì)導(dǎo)致人身受損。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)合理而有效的運(yùn)用能夠大大改善此種現(xiàn)狀，當(dāng)然是是以保證安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)用為前提。如何才能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)用？作者結(jié)合相關(guān)的資料，提出以下幾點(diǎn)建議。
2.1研發(fā)高質(zhì)量、高性能的傳感器
傳感器作為煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分之一，其合理而有效的應(yīng)用能夠提高安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效果。而我國目前所應(yīng)用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器質(zhì)量和性能不佳，直接影響安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用。針對(duì)此種情況，作者建議應(yīng)當(dāng)充分利用不斷創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)來研發(fā)高質(zhì)量，高性能的傳感器，將其安裝在安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，以此來提高監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用性，為安全高效的煤礦開采創(chuàng)造條件。
2.2統(tǒng)一化規(guī)范化通信協(xié)議
上文中已經(jīng)充分說明當(dāng)下我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范，通信協(xié)議不規(guī)范將造成設(shè)備重復(fù)購置、系統(tǒng)補(bǔ)套受制于人和不能隨意進(jìn)行軟硬件升級(jí)改造等后果。為了盡量避免此種情況出現(xiàn)在安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整和約束，促使其規(guī)范化和統(tǒng)一化，從而保證我國所應(yīng)用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，升級(jí)安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)，使其合理而有效的應(yīng)用。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議統(tǒng)一化和規(guī)范化并不是非常容易的，需要我國推出很多規(guī)范性規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行規(guī)范化處理。只有推出統(tǒng)一的。規(guī)范的通信協(xié)議，才能夠保證安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一的升級(jí)模式、統(tǒng)一的系統(tǒng)資源，促使煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠更加高效的應(yīng)用。
2.3專家診斷、決策系統(tǒng)的優(yōu)化
盡管目前應(yīng)用于煤礦開采中的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用性，但同時(shí)它也存在不可忽視的問題，只有有效的處理安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，才能夠真正意義上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，促使其性能更強(qiáng)，應(yīng)用效果更好。如何才能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化？作者建議有此方面的專家對(duì)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的、深入的、全面的診斷，準(zhǔn)確的診斷出煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)存在的質(zhì)量問題，并針對(duì)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，制定合理的改善措施，改變系統(tǒng)功能單一、簡單的情況，使其性能、質(zhì)量等方面得到良好的優(yōu)化，更加合理的應(yīng)用于煤礦開采中。
3結(jié)束語
在《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程總體設(shè)計(jì)思路上，也就是在課程教學(xué)計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，我們要充分考慮應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，在校園網(wǎng)上建立計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)，將課程學(xué)習(xí)的進(jìn)程和學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)在校園網(wǎng)精品課程資源平臺(tái)上，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)只要校園網(wǎng)覆蓋的地方，就可以學(xué)習(xí)。這滿足了絕大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在課堂教學(xué)法上，發(fā)揮校園網(wǎng)的作用，教學(xué)時(shí)充分利用網(wǎng)上的圖書館資料和服務(wù)器上的學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行生動(dòng)活潑的教學(xué)，同時(shí)向?qū)W生展示如何使用的問題。由于本校教學(xué)采用大教室教學(xué)，一共可容納200名學(xué)習(xí)同時(shí)學(xué)習(xí)。為了讓大多數(shù)學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)環(huán)境，我們?cè)跈C(jī)房內(nèi)建成了局域網(wǎng)，通過共享資源等方式，達(dá)到學(xué)習(xí)目的。
二、搞好課程教學(xué)方法、教學(xué)手段設(shè)計(jì)活躍課堂氣氛
為了活躍計(jì)算機(jī)課堂學(xué)習(xí)氣氛，在教學(xué)方法上，注重采取網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)等多種教學(xué)方法，讓學(xué)生在生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)環(huán)境中愉快學(xué)習(xí)。本校教學(xué)系統(tǒng)中安裝有相關(guān)的在線互動(dòng)軟件，可以組建小范圍的局域網(wǎng)，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行互動(dòng)比賽、相互討論，也可以進(jìn)行師生交流，形成活躍的課堂氛圍。如為了培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，在課堂上進(jìn)行小組范圍的打字比賽，看看誰能最終勝出。再如，可以進(jìn)行PPT教學(xué)內(nèi)容與制作的展示，讓學(xué)生做裁判員，結(jié)果并不重要，重要的是學(xué)生都參與其中。
三、利用考試測試方法設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)
考試是教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，不僅是因?yàn)橐o學(xué)生一個(gè)可信的成績，而且是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的肯定，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在考試測試的方法上，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，也能起到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。在設(shè)計(jì)上，采用校園網(wǎng)提交作業(yè)方式，讓學(xué)生完成平時(shí)作業(yè)，記為平時(shí)成績。在教室內(nèi)，通過考試系統(tǒng)隨機(jī)抽題，讓學(xué)生現(xiàn)場答題，保證學(xué)生考試的公平性，因?yàn)檫@樣做，盡管相鄰兩位同學(xué)坐得很近，彼此都能看到對(duì)方的答題，但是由于是隨機(jī)抽題，考試內(nèi)容是不一樣的，避免相互抄襲的情況發(fā)生，讓學(xué)生考出真實(shí)的成績。
四、結(jié)語
隨著氣象業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，氣象應(yīng)用系統(tǒng)越來越多，各項(xiàng)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴性也越來越大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過綜合分析、處理接收到的氣象衛(wèi)星資料，提供準(zhǔn)確的氣象預(yù)測數(shù)據(jù)。氣象資料是氣象信息資源的重要組成部分，它包括過去和現(xiàn)在所有的信息數(shù)據(jù)，龐大的信息量是人工作業(yè)所不能完成的，而應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)大大提高了對(duì)氣象衛(wèi)星資料的計(jì)算、處理能力，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了更全面的數(shù)據(jù)服務(wù)。氣象預(yù)報(bào)分析系統(tǒng)是在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的互交功能、較強(qiáng)的使用性和自動(dòng)化水平，它的使用推動(dòng)了氣象預(yù)報(bào)朝著更加準(zhǔn)確的方向發(fā)展，并利用“計(jì)算機(jī)自動(dòng)接收信息—自動(dòng)分析信息—自動(dòng)處理信息”的模式提高了氣象通信的處理效率。
2氣象局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面臨的不安全因素
2.1操作系統(tǒng)存在安全漏洞任何軟件的使用都是由操作系統(tǒng)控制運(yùn)行的，軟件自身存在的缺陷和漏洞就成為了病毒攻擊的目標(biāo)，而大量病毒的傳播也是通過這種方式運(yùn)行的。錯(cuò)誤的操作也會(huì)使網(wǎng)絡(luò)受到威脅，一些工作人員技術(shù)不夠或錯(cuò)誤地設(shè)置軟件服務(wù)器端等就會(huì)引發(fā)安全漏洞，比如常見的有用戶權(quán)限設(shè)置失誤、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置不完整、服務(wù)器端口錯(cuò)誤等，這些都是引發(fā)漏洞的不安全因素。
2.2氣象網(wǎng)絡(luò)管理工作者水平較低由于各級(jí)氣象局在網(wǎng)絡(luò)管理制度上都存在一些問題，基于氣象局的工作性質(zhì)，很難長期聘請(qǐng)高能力的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員，甚至有些基層的氣象站沒有專職的網(wǎng)絡(luò)管理人員，即便有，也是專業(yè)水平較低，不具備監(jiān)督、維修、管理能力的人，再加上機(jī)房的設(shè)備落后，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行極為不利。
2.3管理制度不夠完善基層氣象局部分管理員工作態(tài)度散漫，對(duì)氣象網(wǎng)絡(luò)安全不夠重視。在某些時(shí)刻，為了自己便利，管理員就把密碼告訴別人，并交由非工作人員操作，這樣由外人隨意操作就可能會(huì)丟失數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，還會(huì)暴露數(shù)據(jù)，為黑客入侵提供通道。
2.4網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)病毒屢見不鮮，曾有氣象局遭遇“熊貓燒香”病毒的入侵。電腦中毒后，出現(xiàn)藍(lán)屏、頻繁啟動(dòng)和硬盤數(shù)據(jù)丟失或被破壞等現(xiàn)象，大多數(shù)病毒具有感染性、變種、傳播速度快等特性，最終會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。計(jì)算機(jī)是病毒的直接受害者，因此，氣象工作人員要養(yǎng)成良好的上網(wǎng)習(xí)慣，不要隨意打開來歷不明的文件，要定期升級(jí)殺毒軟件，進(jìn)行有效的防控。
3維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行的措施
3.1建立必要的安全管理制度有效的管理制度可以在一定程度上約束管理員的工作，提高氣象相關(guān)工作人員的技術(shù)水平和職業(yè)道德。對(duì)重要的工作項(xiàng)目要提出明確的要求，實(shí)行員工工作責(zé)任制。在氣象計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)這方面，要制訂有關(guān)網(wǎng)絡(luò)操作使用規(guī)程和人員出入機(jī)房重地的簽到管理制度，嚴(yán)格做好開機(jī)殺毒工作，綠色上網(wǎng)，并養(yǎng)成及時(shí)備份的好習(xí)慣。
3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的冗余備份計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端操控是人為的，盡管已經(jīng)采取了各種防護(hù)手段，但是，難免會(huì)出現(xiàn)意外。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)的冗余性就顯得十分重要。冗余備份技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊中被廣泛應(yīng)用，它在提高系統(tǒng)工作效率的同時(shí)，還對(duì)通訊線路、通訊設(shè)備、電力設(shè)備的冗余等進(jìn)行管理，大大縮短了故障存在的時(shí)間，有效維護(hù)了系統(tǒng)的正常工作。
