1.2 Системы управляемого дистанционного эксперимента

Развитие распределенных систем сбора и обработки информации привело к созданию программных комплексов управляемого дистанционного эксперимента (УДЭ). Такие комплексы взаимодействуют с удаленными физическими объектами и источниками информации. Эффективный обмен информацией на основе удаленного доступа обеспечивается с помощью компьютерной программы, реализующей новую вычислительную среду в рамках концепции создания УДЭ. Перспективными направлениями УДЭ являются интенсивно развиваемые технологии виртуального инструмента и виртуальных измерительных лабораторий. 

Виртуальный инструмент представляет собой набор аппаратных и программных средств, подключенных к компьютеру для обеспечения взаимодействия оператора с системой как с обычным измерительным прибором. Специальный графический интерфейс выполняет роль органов управления и реализуется на основе имитационной модели передней панели реального прибора в виде графических объектов на экране монитора. Дальнейшее развитие концепции УДЭ связано с технологией распределенных виртуальных лабораторий. Такие лаборатории характеризуются распределенной информационной средой, обеспечивающей возможность удаленного доступа к источникам информации в виде распределенных промышленных установок, лабораторных комплексов, научно-исследовательских центров и др. Важной особенностью виртуальных лабораторий является возможность получения первичной информации и правильная организация ее передачи между отдельными подсистемами и потребителями. 

Практическая реализация рассмотренного подхода нашла воплощение при создании систем УДЭ - информационной технологии, ориентированной на управление распределенными техническими объектами и системами (рис.3). Комплекс ориентирован на решение широкого спектра задач сбора, обработки, передачи и представления информации в условиях удаленного доступа к ее источникам. Управление распределенными элементами комплекса обычно осуществляется управляющими серверами через среду вычислительных сетей Internet. 

  Рис.3. Структурная схема управляемого дистанционного эксперимента.

Основным элементом организации среды УДЭ служит специализированный сервер, осуществляющий наряду с традиционными задачами сетевых взаимодействий функции сбора, обработки и передачи измерительной информации. Построение такого сервера непосредственно связано с решением задач функционирования комплекса и определяется в рамках компоненты единой информационной среды. При этом важное значение имеет модель эксперимента. Эта модель рассматривается как сложный информационный процесс, представленный иерархией взаимосвязанных процессов сбора, обработки, передачи и представления информации, разнесенных во времени и пространстве (рис.4). 

  Рис.4. Модель эксперимента

Здесь:

• драйверы низкого уровня для работы с измерительными платами (NI-DAO) D11,:,D15,D21,:,D23;

• подпрограммы получения первичных необработанных данных (LabVIEW, Lab Windows/CV1) - P11, P12;

• подпрограммы, выдающие на объект управляющие воздействия - P21,P22;

• подпрограммы метрологической обработки результатов эксперимента М1;

• алгоритмы формирования внешних управляющих сигналов - М2;

• накопление информации в компьютере;

• представление результатов эксперимента на экране и вывод на печать;

• сетевое взаимодействие по протоколам НТТР, ТСР/IР, DataSocket, FTP, e-mail.

Это позволяет рассматривать УДЭ-сервер как систему управления иерархией информационных процессов. Структура такой системы может претерпевать изменения в зависимости от решаемой задачи. 

При функционировании системы УДЭ обеспечивается возможность удаленного доступа к объекту из любой точки локальной сети и сети Internet. Отображение динамически меняющихся данных достигается за счет организации доступа многих пользователей к динамически меняющимся данным в реальном масштабе времени и созданием динамического графического интерфейса.