计算机监控软件程序设计方法

摘要：现代工业自动化水平的逐渐提高，计算机被广泛应用到工业领域中，人们对工业自动化的需求不断增加，实现了面向对象计算机监控软件程序的设计。对软件的设计思想进行全面分析，对系统设计特点进行分析，包括智能化报警管理设计、可视化的顺控流程、关系型的历史数据库、光字显示等，实现面向对象的计算机监控软件程序的设计，包括设备对象及功能需求的收集、对象模板的设计、区域模型的设计、安全模型的设计、驱动程序的设计、实时数据库的设计等，希望由此能够提高系统的运行能力。

关键词：面向对象；计算机；监控软件；程序设计

0引言

系统的分析和设计属于工业自动化软件设计过程中具有较强实用性及系统性的工作，在二十世纪九十年代之前，系统分析还是使用传统从上到下的顺序结构方法，此方法要求数据实体属性，但是并不重视其操作及功能，所以面向对象就成为软件设计的主要发展趋势。面向对象属于对事物进行认知的全面方法，其能够实现问题空间解概念模拟人类的自然思维，以此到软件解空间中实现映射，从而能够保证人类对于问题分析、求解与软件的开发过程相互一致。面向对象是将系统作为利用对象相互影响的集合，其的每个对象都具有自身的行为，利用此行为能够有效实现类对象的交互。面向对象方法还包括多态性、继承性及封装性的特点，此特点能够促进面向对象的发展。因为面向对象思想的多种优势，使面向对象技术能够朝着软件领域有效发展，并且还应用到软件设计、分析及测试等过程中。

1软件的设计思想

本文实现煤矿监控软件的设计，其主要包括传感器、电力设备、通讯传输接口及监控分站构成，其中的电力设备主要包括刀闸、开关、断电仪、传送机和升降机等。其中的检测信息利用传感器收集之后到监控分站中传送，分站能够保证数据传输到通讯接口设备中，通过通讯传输接口将数据都到工业控制计算机中传输。系统的监控控制主要包括专门电力控制设备，其中的监控分站检测控制设备具有一定的相似性，以实际的使用出现一定的变化。监控系统对煤矿中的实际对象都有另外和其相互对应的对象，对于每个系统对象监控都能够利用监控对象实现。监控软件的构成主要包括监控系统、维护系统、数据库系统与用户界面，其和系统中的监控对象进行联系，从而创建完善的监控管理系统［1］。计算机监控软件的组成关系。或者删除，还能够对其进行修改，其还能够通过监控对象实现实际受控系统中相应监控对象的监控。其中的用户界面能够将监控对象监控信息进行充分的展现，从而有效实施人机的交互处理。数据库系统能够实现监控对象状态信息的存储，监控对象是监控系统的主要内容，能够对煤矿系统进行监控。假如系统维护过程中实现监控对象的创建，其是维护内容，能够对系统进行维护。在监控系统及维护系统用户界面中，其中的监控对象是界面元素，能够进行人机交互。利用面向对象技术，能够有效实现软件维护，而且还能够实现系统扩展的便捷性。在系统要添加全新类型的时候，能够利用新类的添加实现，新类还能够对原本类的属性特征进行集成，不需要调整软件。系统监控对象及数据库具有良好的对应关系，监控对象状态信息能够存储，用户能够对监控功能对象状态信息进行随时的查看。对监控对象信息数据进行分析和处理，以此全面统计各种类型报表。在监控对象异常工作的时候，系统就能够实现自动报警，并且对相应的设备进行自动控制，以此对工业生产安全进行有效的保证［2］。

2系统设计的特点

2．1智能化报警管理设计

要求系统具备智能化管理的功能，比如：具备不同类型事件的报警记录，并且能够实现用户登录的显示、复归记录、控制操作记录等显示，主要的事件类型为故障、事故、越线等。另外，还要具备优先级语音报警及自动退出故障的处理；能够对所有报警信息的属性进行有效查看；具备是那种报警确认的方法，分别为根据对象、全部及逐条等确认方式。

2．2可视化的顺控流程

在煤矿控制过程中，要使用顺序控制的方式。在实现系统过程中，能够利用预编译顺序控制流程，保证流程在工作过程中能够高效且正确的实现。在流程比较复杂的时候，可以利用大步标示框。在正常执行的过程中，要根据大步显示，如果发现问题，可以利用切换按钮将流程详细的执行过程进行显示。在执行流程之后，还能够实现回放功能，方便事后的分析。并且，还能够实现流程加锁和解锁，在执行出现异常的过程中还能够对其进行处理［3］。

2．3关系型的历史数据库

以无人值守作为设计的主要目标，通过历史数据库将现场的维护、运行及管理人员对故障的分析和处理等数据进行充分的展现，利用SQL作为数据库平台，根据开放接口标准开发关系型历史数据库，从而对此需求进行有效的满足。

2．4光字显示

本文所研究的系统要求具备光字查询和显示的功能，比如：不同光字或者故障能够实现不同颜色的定义，极为显眼；具备多光字牌确认的方式，根据对象进行确认，或者全屏、逐个进行确认；能够根据类型、对象对光字进行查询；具备对象光字报警功能，也就是利用对象树图标的颜色对此对象是否具有光字报警进行区分［4］。

3计算机监控软件程序的设计

3．1设备对象及功能需求的收集

在使用面向对象技术实现软件系统设计的过程中，要对此软件系统涉及的对象进行分析，包括对象功能及属性，从而能够方便系统设计。比如，在煤矿控制系统中具有大量的电动阀门，阀门中还具有大量的输入输出控制点，并且部分阀门还具有开度等属性，此就是需要收集的数据。

3．2对象模板的设计

针对工业自动化系统对象类型和特点提供相应应用模板，比如Boolean、AnalogDevice、String等，将此模块充分使用面向对象技术封装性，使对象中的数据及操作都在此模板中进行封装，并且还要提供机制，使对象中的私有数据具备私有操作，并且还使模板可重用性进行提高，以此使系统开发过程中能够降低重复的操作。利用分析设备对象及系统的需求，寻找同种类型的设备共同属性及相同功能，就能够抽象系统部分应用模板，此应用模板能够通过面向对象继承性特点再添加个性化需求。在此设计过程中，主要包括对象结构及应用基础模板的设计，其中的对象结构设计是以对象属性特点实现的［5］。

3．3区域模型的设计

在实现监控系统中应用模板设计之后，就要以系统需求实现实例的生成，并且实现系统区域模型的设计。区域模型属于应用逻辑组合，表示了此系统的层次结构。此模型能够以物理位置、用户及动作为基础设计逻辑参数。区域模型的结构，此模型中添加了关键结构，对于部署、报警及执行实现了对象分组机制的设计.

3．4安全模型的设计

工业自动化监控系统制的实现现场信息在线检测及控制，要求不同操作人员的授权也各不相同，比如系统管理人员能够实现全系列系统的维护及配置，系统工程师能够实现局部控制系统配置。以此要求监控系统具备一定的安全控制策略，不仅能够实现配置界面操作控制，还能够实现某对象控制的单独授权。在传统监控系统设计过程中，都是利用简单脚本语言在控制对象中进行简单授权。因为操作人员的不同分工，要求更加良好和具有维护性的安全策略，并且还要求监控系统能够和操作系统控制系统进行集成。操作系统是利用角色、组与用户实现安全策略，此种策略便于维护和理解，并且还能够有效实现复杂安全授权［6］。安全模型的设计结构。

3．5驱动程序的设计

驱动程序和设备之间数据的交换使用串行通讯方式、板卡、DDE方式等实现，驱动程序体系结构的设计。在设备驱动程序设计过程中，使用动态链接库方式实现，其工作流程为：首先，将硬件设备和动态链接库相互对应，之后为硬件设备设置不同设备序列，在系统接收设备刷新消息的时候，系统就会实现通信子程序的创建，之后利用设备接口实现参数的设置，并且对相应动态链接库进行调用，然后实现数据解析，从而能够得出设备读写指令，最后以设备参数的设置，从而实现底层通信动态链接库的调用，实现设备数据传输。监控组态软件封装通信功能，能够实现底层通信动态链接库文件的创建。以此，驱动程序开发工作人员只需要实现和通信协议相互对应的设备驱动程序文件就行。一般的串行通信包括三种方法，分别为串行API函数、MSComm及标准通信函数［7］。

3．6实时数据库的设计

实时数据库的设计思想也是使用面向对象编程设计技术，使实时数据库定义类，从而能够便于数据库扩展及维护。在实施数据查询及更新的过程中，报警响应等都是利用实时数据库功能及管理程序进行实现。实施数据库管理程序功能都是在专用实时数据库管理类中进行封装，利用对类成员函数进行调用，从而实现数据库操作及管理。实施数据库的主要模块为：其一，管理模块。此模块的主要目的就是实现事务调度，时间管理及系统安全管理。事务调度数据实时数据库系统的核心内容，其和系统稳定性及高效性具有密切的联系。因为实时数据库系统中的事务具备一定的时限性，那么时间管理就非常重要，假如时间管理出现问题，那么就会导致出现灾难性的后果。其二，数据存取模块。数据存取效率与系统实时性具有密切的联系，其与整个系统的稳定性具有密切的联系。在数据过时的时候要求存盘，根据系统存储策略，使用历史数据库到历史数据库中进行存储。其三，图形显示与报警操作模块。以历史数据库数据实现计算统计之后，能够有效实现历史及实时趋势的显示。在出现事务的时候，此模块就会将报警窗口控件进行触发，从而出现报警记录。其四，读取设备操作模块。通信设备的管理能够对设备目前工作状态进行有效的读取，对于指定设备实现操作［8］。

4总结

在计算机技术、控制技术、通信技术不断发展的过程中，工业自动化技术也在不断的发展。监控软件是现代工控领域中研究的主要内容。本文以满足工业领域发展需求及软件开发为基础，实现监控软件的设计与开发，能够满足设计的目标，为监控软件的研究及开发提供了基础。本文基于软件工程角度，为了便于监控软件的开发，以软件系统、结构实现基于面向对象的计算机监控软件程序设计，开发独立基本功能模块，最后形成了较为实用的软件。

参考文献

［1］王昱峰，张新磊，张功，等．飞行仿真转台的软件控制系统设计［J］．计算机测量与控制，2017，25（6）：104－106．

［2］张兴隆，于磊，侯雪梅，等．面向对象程序蜕变关系构造方法［J］．计算机科学，2017，44（b11）：485－489．

［3］杨小健，许潇珑，李荣雨．多途径远程监控报警系统的设计与应用［J］．自动化与仪表，2015，30（1）：55－59．

［4］曹烨，姚敏，郭航宇．基于Qt的车载设备上位机监控系统的设计［J］．电子测量技术，2015，38（3）：139－143．

［5］唐明，郭伟，蒋渊，等．基于组件的电动汽车充电站监控系统通信软件［J］．计算机应用与软件，2015（2）：330－333．

［6］范瑾，郭歌，牛利涛，等．智能电子设备面向对象的软件设计方法［J］．电力系统及其自动化学报，2015，27（3）：87－91．

［7］童艳，朱丹．测控数据实时监测软件设计方法研究［J］．计算机测量与控制，2017，25（1）：101－104．

［8］王洋，魏洪峰，姜明波，等．基于LabVIEW面向对象编程的温度自动检定校准系统设计与实现［J］．计算机测量与控制，2017，25（2）：54－56

作者：毛开梅 黄晓明 邹星 单位：西安铁路职业技术学院