RMON (Remote Monitoring - удаленное наблюдение) - средство работы с оборудованием, предназначенным для выполнения сложных функций управления сетью. RMON - это протокол для сбора информации обо всей сети из единственного узла, применение которого позволяет отказаться от услуг специалиста, непосредственно наблюдающего за объектом, который подозревается в неисправности, и анализирует сетевые данные. Вместо этого центрального узла можно активировать удаленный монитор и поручить ему направлять информацию об определенном сегменте на центральную консоль. Единственное ограничение здесь то же самое, что и в случае применения протокола SNMP: наблюдаемое устройство должно иметь установленный агент RMON.

Хотя в обоих протоколах RMON и SNMP используются файлы MIB, это вовсе не одна и та же вещь. Оба они - средства управления сетями, но RMON обеспечивает поддержку расширенного набора файлов MIB, позволяющих собирать больше информации, чем SNMP. Основная функция SNMP заключается в получении подтверждения о том, что все части сети работают нормально. RMON предназначен для большего - он фактически является сетевым анализатором, используемым для измерения трафика данных в определенном сегменте локальной сети с целью определения его структуры и причины появления сколько-нибудь существенных узких мест. В определенных случаях RMON может использоваться не только для чтения данных, но и для записи, в зависимости от того, имеет ли какой-либо смысл задание значений параметров отдельного объекта. Как и при использовании протокола SNMP не следует наблюдать за процессом сбора данных в реальном масштабе времени.

Первая версия протокола RMON позволяла собирать информацию только на канальном уровне. Но в версии RMON2, стандартизованной в июне 1997 г., предусмотрен сбор информации уже на сетевом уровне, вплоть до уровня портов, если это необходимо. RMON2 также поддерживает работу с некоторыми (специфическими для глобальных сетей) типами данных и позволяет идентифицировать ситуации, возникшие из-за каких-либо проблем на сетевом уровне, например, обрыва кабеля. RMON не фиксирует ошибки в пакетах на канальном уровне, поскольку данные из MIB-файла позволяют идентифицировать их только путем "разборки" кадра и его последующего чтения. Если на канальном уровне имеются ошибки, объем получаемой полезной информации будет относительно невелик. Однако на сетевом и вышележащих уровнях RMON может идентифицировать ошибки протокола и сообщать о них.

Данные, собираемые с помощью RMON, могут быть получены от одного из следующих источников.

Каталог протокола. Список имеющихся протоколов, которые удаленный монитор в состоянии отслеживать.

Распространенность протокола. Процентная доля пакетов, созданных в сегменте с помощью каждого из протоколов.

Установление соответствия адресов. Списки установленного соответствия адресов канального уровня адресам сетевого вместе с информацией о том, где это соответствие отслеживалось в последний раз.

Сервер Internet (host) сетевого уровня. Управляет величиной трафика между каждой парой сетевых адресов, определенных с помощью зонда (probe).

Матрица сетевого уровня. Подсчитывает величину трафика между каждой парой сетевых адресов, определенных с помощью исследования.

Сервер Internet (host) прикладного уровня. Управляет величиной трафика между каждой парой сетевых адресов, определенных с помощью исследования, распределяя результаты в соответствии с протоколом.

Матрица прикладного уровня. Подсчитывает величину трафика между каждой парой сетевых адресов, определенных с помощью исследования, распределяя результаты в соответствии с протоколом.

«Прикладной уровень» в стандарте RMON не обязательно относится к протоколу, функционирующему на 7-м уровне модели OSI. Это может быть любой протокол, функционирующий на уровнях выше сетевого. Поэтому он включает протоколы транспортного, сеансового, представления данных или прикладного уровней.

Предыстория пользователя. Собирает данные по каждому пользователю сети.

Конфигурация зонда. Управляет способом, с помощью которого средства Удаленного наблюдения могут быть запрограммированы с главной консоли.

Совместимые с RMON устройства не обязаны поддерживать обработку всех этих категорий данных, но если уж они поддерживают какую-либо категорию, то должны делать это полностью. Совместимое с RMON устройство может и не предоставлять некоторую часть информации о сервере Internet (host) на сетевом уровне из всего определенного в стандарте набора. К тому же некоторые группы зависят от других групп. Также совместимые с RMON устройства не могут использовать файлы MIB, связанные с матрицей прикладного уровня, если они не применяют матрицу сетевого уровня. Может и не получится подсчитать трафик между узлами в соответствии с протоколом, если не в состоянии подсчитать трафик между узлами, независимо от транспортного протокола.

RMON важен не только потому, что позволяет собирать разнообразные данные, но также и потому, что обеспечивает непрерывный процесс сбора данных, независимо от того, функционирует ли в данный момент времени соединение между средствами удаленного наблюдения и главной консолью. Такой непрерывный поток собираемых данных поддерживает систему в состоянии, максимально соответствующем текущему моменту.

Например, нельзя гарантировать, что удаленно управляемое устройство будет всегда соединено с главной консолью наблюдения. В случае прерывания такого соединения, как по причине сбоя, так и вследствие запланированного отключения (что особенно вероятно, если монитор и главная консоль отделены друг от друга глобальной сетью WAN), будет наблюдаться разрыв связи между главной консолью и наблюдаемым устройством. Но использование файлов MIB для сбора данных означает, что удаленная система может быть сконфигурирована для сбора своих данных даже в случае, если она не находится в данный момент в контакте с главной консолью.

Протокол RMON можно использовать для осуществления непрерывной диагностики неисправностей, сбора информации, не отслеживаемой в данный момент, с целью ее последующего использования. Даже если сеть начинает отказывать, удаленный монитор будет записывать все параметры состояния системы, которые привели к возникновению проблемы - вплоть до момента полного прекращения работы сети. Когда появится такая возможность, с главной консоли можно будет просмотреть эту информацию для идентификации условий, приведших к сбою в работе сети. Поддерживающие RMON устройства могут также быть запрограммированы для записи определенных параметров системы. Устройства будут постоянно собирать информацию. Когда значения записываемых данных превысят заданные границы, монитор может распознать проблему и уведомить об этом главную консоль. Все эти данные весьма полезны, поскольку облегчают работу сетевого администратора. Чем больше данных будет получено, тем легче будет изолировать проблему в случае, когда сервер Internet (host), генерирующий большее число ошибок трафика, чем какой-либо другой сервер, пришлет последнее сообщение и остановит работу части сети.

Единственным недостатком RMON являются проблемы совместимости с другими устройствами. RMON не полностью согласован, поскольку отдельные производители добавляют различные новые средства к протоколу. Эти средства предоставляют расширенные возможности получения информации с помощью протокола, однако делают несовместимыми между собой различные реализации RMON. Перед покупкой устройств RMON следует удостовериться, совместимы ли они друг с другом и можно ли контролировать их состояние с помощью уже имеющихся средств наблюдения.

2.3 Другие средства наблюдения за сетью

А что если в сети не используются не один из вышеперечисленных протоколов? Это не такая уж большая беда - есть и другие возможности. Есть возможность выбрать инструмент из поистине неисчерпаемого множества средств управления. Два описываемых далее средства предназначены для решения важных задач: отслеживание содержимого пакетов плюс выявление и определение местонахождения разрывов кабелей.

2.3.1 Анализаторы

Анализатор (sniffer) (в сетях TCP/IP его также называют анализатором пакетов (packet sniffer)) - это компьютер или устройство, которое отслеживает данные, перемещающиеся по сети, путем перехвата пакетов, которые посылаются не только к ним самим. Такое функционирование называют работой в смешанном режиме (promiscuous mode).

Анализаторы являются весьма популярными инструментами взлома, поскольку они способны читать содержимое закрытых пакетов. Они могут также использоваться на законных основаниях для анализа данных сетевого трафика, в том числе различных типов широковещательной передачи, пересылаемой через сеть, для определения компьютера, пославшего данные, и по какому адресу, и т.д. Это та самая информация, которая нужна для эффективного руководства и проверки функционирования сети. Нет необходимости читать всю информацию, поэтому можно устанавливать фильтры для захвата только того трафика, который необходимо увидеть.

Короче говоря, анализаторы один из методов отслеживания трафика, если сеть не поддерживает RMON. Приложение Network Monitor (Сетевой монитор) фирмы Microsoft, входящее в состав Windows NT, является примером коммерческого анализатора. Имеются и другие анализаторы, как коммерческие, так и доступные на сетевых узлах с различной степенью легитимности.

2.3.2 Доменные рефлектометры

Доменные рефлектометры (TDR - Time Domain Reflectometer) функционируют подобно локатору и позволяют определить все «узкие места» в сети. Устройство выполняет широковещательную передачу сигнала, называемого зондирующим импульсным сигналом (fast rize time pulse), распространяемым по сети через регулярные интервалы, и ждет отраженного сигнала. Промежуток времени, прошедший до момента получения отраженного импульса, записывается и отображается в виде функции длины кабеля. Допустим, по результатам аудита оборудования известно, что данный кабель имеет длину 20 футов (6 м), а результаты теста TDR покажут длину кабеля 15 футов. Это позволит определить наличие разрыва кабеля на отметке 15 футов. Устройства TDR ранее использовались только для проволочных соединений (коаксиальных кабелей и типа «витая пара»), но теперь они стали доступными также и для оптоволоконных сетей (рисунок 2.6).

Устройства TDR, мягко говоря, недешевы: TDR для проводных кабелей стоят несколько тысяч долларов, а для оптоволоконных - 20 000 $ и выше. Это может заставить подумать о применении других методов выявления проблем с кабелями, если только работа не производится с крупной сетью, что позволит оправдать такие расходы.

2.3.3 Ping - дешевый способ выявления разрывов сети

Если в сети используется протокол TCP/IP, то не стоит начинать поиск неисправностей в сетевых связях с применения устройства TDR. Сначала попробуйте использовать всегда доступный программный кабельный детектор, управляемый с помощью клавиатуры. В наборе средств TCP/IP имеется диагностический инструмент «Ping», который просто посылает пакеты по указанным адресам и ждет ответов, подтверждающих прием пакетов в пунктах назначения. Если невозможно подсоединиться к какому-либо адресу, следует попытаться использовать указанную ниже процедуру для сужения местонахождения неисправности.

1. В компьютере, который не может подсоединиться к другому компьютеру, введите ping 127.0.0.1 для отправки сообщения самому себе. Если эта процедура сработает, значит, компьютер подключен к сети и сетевая плата функционирует нормально.

2. Выполните тест Ping для стандартного шлюза вашею сегмента. Если это сработает, значит, проблема лежит вне сегмента.

3. Запустите тест Ping для сервера DNS. Если сработает, значит, проблема заключается не в определении имен.

4. Выполните тест Ping для сервера Internet (host) в другом сегменте. Если сработает, значит, проблема не связана с протоколом TCP/IP.

И только после выявления вызвавшего несрабатывание сегмента воспользуйтесь устройством TDR для нахождения обрыва, если подозревается его наличие, но нет возможности обнаружить.

Тест Ping может выполнять и другие диагностические функции, например, показывать время, затрачиваемое пакетом на прохождение определенною расстояния, но эти возможности зависят от конкретной реализации средств протокола TCP/IP. Простейший Ping проще в эксплуатации (и дешевле) приобретения специализированных аппаратных средств для определения местонахождения разрывов кабеля.

2.4 Средства диагностики неисправностей

В хорошо ли, плохо ли документированной, в удаленно управляемой или нет, но рано или поздно в какой-то части локальной сети произойдет сбой. Часто наиболее сложной частью работы с локальной сетью является не само восстановление работоспособности, а выявление и определение компонента, вызвавшего нарушение. С этой точки зрения требуется:

- знать свою сеть и все относящиеся к ней данные;

- уметь локализовать неисправности, возникающие в сети;

- иметь доступ к данным отчетов по ранее возникавшим неисправностям, чтобы не пришлось повторно решать одни и те же задачи.

Наилучшим инструментом в арсенале средств диагностики неисправностей должна быть не дорогостоящая аппаратура, а информация.

Далее описываются методы сбора информации о сети и данных.

2.4.1 Источники диагностической информации

Сеть сама по себе может предоставить только часть требуемых данных. Эти данные расскажут о характерных особенностях сети, структуре трафика, оборудовании и т.д. Другую часть информации предоставят внешние данные. Следует знать, что происходит в сети, а также необходимо определить характеристики аппаратных и программных средств, которые должны работать в сети совместно.

Текущая поддержка. Наиболее актуальную информацию по интересующим операционным системам и оборудованию, вероятно, можно найти в бюллетенях с перечнями отдельных вопросов. Используя такую книгу в качестве онлайнового руководства, можно получить некоторые советы, а также просмотреть и другие бюллетени.

Другими источниками текущей информации являются бюллетени, выпускаемые производителями продуктов, которые или рассылаются по электронной почте, или находятся на Web-узлах компаний.

Выводы

В данном разделе описаны средства управления, диагностики, наблюдения и тестирования сетей самых различных конфигураций. Так же рассмотрены различные средства диагностики и тестирования протоколов сетей. В нем предоставлено описание методов поиска, локализации и устранения сбоев в работе сети аппаратными средствами. Дан краткий обзор подобных аппаратных средств, а также описаны их возможности. Также были рассмотрены достоинства и недостатки различных протоколов, и аппаратных средств диагностики сетей.

3 Виртуальные Измерительные Системы (ВИС)

Под Виртуальными Измерительными Системами понимается средство измерений, построенные на базе персональных компьютеров (ПК), встраиваемых в компьютер многофункциональных и многоканальных АЦ - плат, внешних программно-управляемых модулей предварительной обработки сигналов и приборов и специализированных измерительных интегрированных программных оболочек для сбора, обработки и визуального представления измерительной информации.

В отличие от традиционных средств, их функции, пользовательский интерфейс, алгоритмы сбора и обработки информации определяются пользователем а не производителем. Эти средства называются Виртуальными по двум основным причинам:

- с помощью одного и того же аппаратного и программного обеспечения можно сконструировать систему, выполняющую совершенно различные функции и имеющую различный пользовательский интерфейс;

- управление такими системами, как правило, осуществляется через графический пользовательский интерфейс (Graphics User Interface - GUI) при помощи технологии Drag-and-Drop (“Перенес и бросил”) с использованием манипулирования мышью через виртуальные элементы управления, расположенные на виртуальных приборных панелях.

Такие системы компонуются с помощью Графического Программирования:

ВИС строятся на следующих типах аппаратного обеспечения.

1. Плат сбора данных (встраиваемые). Характерно наличие нескольких входов: 2-24, выходов: 2-4, счётчиков/таймеров: 1-2. Такие платы имеют программно управляемые коэффициенты усиления по различным каналам, частоте, напряжению и т.д.

2. Процессоров сбора данных: DAP - boards - те же платы, но со встроенными процессорами.

3. Собственных процессоров (Intel 80486, Intel Pentium).

4. Сигнальных процессоров.

5. Внешних программно-управляемых модулей предварительной обработки сигналов - SCXI-модули (обмен данными по шинам ISA, EISA).

6. Законченных программно-управляемых приборов, работающих в различных интерфейсах:

- RS-232;

- IEEE488(2);

- VXI;

- VME;

- Q-bus;

7. Кабели, терминалы и другие сетевое и вспомогательное оборудование.

8. Персональные компьютеры.

3.1 Программные компоненты ВИС

Ниже перечислены программные компоненты ВИС

Сетевые суперсреды - для функционирования на распределённых ИС.

Интегрированные измерительные оболочки. Их основные функции - сбор, обработка и визуальное представление информации. Существуют оболочки большой, средней и малой мощности.

Проблемно-ориентированные оболочки - для решения ограниченного круга измерительных задач.

Прикладные проблемно-ориентированные пакеты. Для расширения функциональных возможностей программных оболочек в конкретной предметной области.

Инструментальные пакеты - для расширения функциональных возможности виртуальных инструментов в той же среде.

Библиотеки драйверов. Часто поставляются в виде расширения обычных языков программирования.

Экспертные системы и БД.

Интерактивные проблемно-решающие средства (например - Math Lab).

Демонстрационно-обучающие программы.

Автоматизированные проектировщики ИС(DAQ Designer).

Необходимо отметить, что большим недостатком ВИС является то, что эти системы не оценивают погрешности. Проблема метрологического сопровождения не решена на сегодняшний день, но может быть реализована при помощи программных средств.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workshop) - это система программирования, разработанная фирмой National Instruments (США) и ориентированная на создание приложений в области автоматизации научных исследований, управления производством и промышленными установками и т.п. LabVIEW по своим возможностям приближается к системам программирования общего назначения, например к Delphi. Тем не менее, между ними существует ряд важных различий. Система LabVIEW является проблемно-ориентированной; она поддерживает программирование множества действий, специфичных для АСНИ, АСУ ТП и АСУП и реализует концепцию виртуальных приборов.

Программа, написанная в среде Lab VIEW, называется виртуальным прибором (ВП). ВП симулируют реальные физические приборы, например, осциллограф или мультиметр. LabVIEW содержит полный набор инструментов для сбора, анализа, представлении и хранения данных. В LabVIEW интерфейс пользователя - лицевая панель создается с помощью элементов управления (кнопки, переключатели и др.) и отображении (графики, светодиоды и др.). После этого на блок-диаграмме ВП осуществляется программирование с использованием графических представлений функций для управления объектами па лицевой панели. LabVIEW используется для программирования различных DAQ-успройств, систем контроля изображения и движения, аппаратных средств, имеющих интерфейсы типа GPIB, VX1, PXI, RS-232 и RS-485. LabVIEW имеет встроенные возможности для работы в компьютерных сетях Интернет, используя LabVIEW Web Server и программные стандарты TCP/IP и Active X. С помощью программной среды LabVIEW можно разрабатывать программно-аппаратные комплексы для тестирования, измерения, ввода данных, анализа и управления внешним оборудованием. LabVIEW - это 32-х разрядный компилятор, который создает как автономные модули (-ЕХЕ), так и совместно используемые динамические библиотеки (.DLL)

LabVIEW - универсальная система программирования, но также включает библиотеки функций и средств проектирования, разработанных для сбора данных и инструментов управления и обработки данных. Программы LabVIEW названы виртуальными приборами (VIs), потому что их действия и внешний вид может имитировать реальные приборы. В тоже время, VIs подобны функциям стандартных языков программирования. Однако VIs имеют ряд преимуществ перед функциям стандартных языков программирования:

- VIs более наглядны,

- просты для конструирования измерительных модулей и взаимодействия с оператором,

- внутренняя структура VIs является для пользователя “чёрным ящиком” с известными входами и выходами, что упрощает применение VIs и обеспечивает автоматическую совместимость различных VIs. Однако в этом можно обнаружить существенный недостаток. Из за того, что неизвестна внутренняя структура VIs, то не известны и погрешности, возникающие внутри VIs. Соответственно, в случае если погрешности не документированы их приходится принимать равными нулю.

3.1.1 Структура VI

VI состоит из интерактивного интерфейса пользователя, диаграммы прохождения данных, которая служит исходным текстом, и пиктограммы соединения (входы и выходы), которые позволяют VI быть вызванными из VIs более высокого уровня.

Более определенно, проектируемый VI структурирован следующим образом:

- интерактивный интерфейс пользователя VI назван Передней Панелью, потому что он моделирует панель реального прибора. Передняя панель может содержать кнопки, переключатели, индикаторы, диаграммы, графики, и другие средства отображения и управления. Вы вводите данные, используя мышь и клавиатуру (имитируя действия с реальной передней панелью) , и затем просматриваете результаты на экране компьютера.

- VI получает команды от блок-схемы, (состоящей из VIs более низкого уровня и примитивов), которую Вы создаете в языке визуального проектирования “G”. Блок-схема - это иллюстрированный алгоритм действий VI, одновременно являющийся исходным текстом VI.

- Пиктограммы соединений VI и связи между ними работают подобно разъёмам и соединяющей шине в реальных приборах, и необходимы для того, чтобы VIs могли обмениваться данными друг с другом. Пиктограммы соединений и связи между ними позволяют Вам использовать свои VIs как модули в других VIs.

При наличии всех этих свойствами, LabVIEW однозначно является средством визуального модульного проектирования. Прикладной алгоритм разбивается на ряд субалгоритмов, которые также можно разбить ещё раз, до тех пор, пока сложный прикладной алгоритм не превратиться в ряд простых подзадач. VI формируется, чтобы выполнить каждую подзадачу, а затем объединять эти VIs на другой блок-схеме, чтобы выполнить глобальную задачу. В заключение, основной VI содержит совокупность субVIs, которые являются совокупностями функций LabVIEW.

Отладка алгоритма намного облегчается тем, что можно выполнять каждый субVI отдельно от остальной части прикладной задачи. Кроме того, многие субVIs низкого уровня часто выполняют типовые действия, общие для различных прикладных задач, так, что Вы можете разработать специализированный набор субVIs хорошо подходящий для нужных вам задач.

Интерфейс пользователя VI подобен интерфейсу пользователя реального прибора. Передняя панель VI может выглядеть примерно так, как на рисунке 3.1:

Рисунок 3.1 - Возможный вариант передней панели VI.

Передняя панель VI - прежде всего комбинация средств управления и индикаторов. Средства управления моделируют реальные устройства ввода данных и обеспечивают их поступление в блок-схему VI. Индикаторы, моделируют реальные устройства вывода, которые отображают данные, полученные на выходе блок-схемы VI.

Средства управления и индикаторы добавляются на переднюю панель, выбираясь их из т.н. «всплывающей палитры средств управления» (из списка имеющихся в наличии компонент), показанной на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - «Всплывающая палитра компонент LabVIEW»

Можно изменять размер, форму, и позицию переключателей или индикаторов. Кроме того, каждый переключатель или индикатор имеет всплывающее меню, которое можно использовать, чтобы изменить различные свойства или выбрать различные параметры редактируемого объекта.

Для использования созданною виртуального прибора внутри другого ВП в диаграммы, необходимо оформить иконку и настроить соединительную панель (область полей вввод/вывода данных). Подпрограмма ВП соответствует подпрограмме в текстовых языках программирования. Каждый ВП имеет показанную слева иконку в верхнем правой углу лицевой панели и блок-диаграммы. Иконка - графическое представление ВП. Она может содержать текст и/или рисунок. Если ВП используется в качестве подпрограммы, иконка идентифицирует его на блок-диаграмме другого ВП.

Необходимо также настроить показанную слева соединительную панель (область полей ввода/вывода данных), чтобы использовать ВП в качестве подпрограммы. Соединительная панель - это набор нолей, соответствующий элементам ввода/вывода данных этого ВП. Поля ввода/вывода аналогичны списку параметров вызываемой функции в текстовых языках программирования. Область полей ввода/вывода данных позволяет использовать ВП в качестве подпрограммы. ВП получает данные через поля ввода данных и передает их на блок-диаграмму через элементы Управления лицевой панели. Результаты отображаются в его полях вывода данных посредством элементов Отображения лицевой панели.

Преимущество LabVIEW заключается и иерархической структуре ВП. Созданный виртуальный прибор можно использовать в качестве подпрограммы на блок-диаграмме ВП более высокого уровня. Количество уровней в иерархии не ограничено. Использование подпрограммы ВП помогает быстро изменять и отлаживать блок-диаграмму. При создании ВП следует обратить внимание на то, что некоторые операции многократно повторяются. Для выполнения таких операций необходимо использовать подпрограммы ВП или циклы. Возможно многократное использование подпрограммы ВП в другом виртуальном приборе. Инструментальная панель используется для запуска и редактирования ВП.

Окно диаграммы содержит блок-схему VI, которая является графическим исходным текстом VI для LabVIEW. Блок-схема создается путем объединения вместе объектов, которые выдают или принимают данные, выполняют необходимые функции, и управляют процессом выполнения задачи.

На рисунке 3.3 приведены передняя панель и блок-схема простого VI, который вычисляет сумму и разность между двумя числами. На блок-схеме приведены базисные объекты, необходимые для решения задачи - узлы, выходы элементов управления и набора исходных данных, входы индикаторов, и провода.

Каждому элементу управления и набора исходных данных, или индикатор на передней панели соответствует пиктограмма входа/выхода на блок-схеме. Пиктограмма входа/выхода, которая принадлежит элементу управления или индикатору не может быть удалена. Пиктограмма исчезнет сама тогда, когда удаляется элемент управления или индикатор.

Функции Add (Добавить) и Subtract (Уменьшить) также имеют пиктограммы входа/выхода. Их можно воспринимать как порты (разъёмы) выхода и входа. Данные, которые вводятся в элементах управления на передней панели (в данном случае это «a» и «b») передаются через пиктограммы входа/выхода в блок-схему. Затем данные поступают в функции Add и Subtract. Когда функции Add и Subtract завершают свои внутренние вычисления, они выдают обработанные данные в свои пиктограммы выхода. Данные поступают на пиктограммы входа у индикаторов и повторно выводятся на переднюю панель.

Узлы - это выполнимые элементы программы. Они аналогичны инструкциям, операторам, функциям, и подпрограммам в стандартных языках программирования. Функции Add и Subtract являются одним и тем же типом узла. LabVIEW имеет мощную библиотеку функций для математических вычислений, сравнений, преобразований, Ввода/вывода, и других действий.

Другой тип узлов - структура. Структуры - это графические представления циклов и операторов выбора традиционных языков программирования, которые повторяют блоки исходного текста или выполняют их в зависимости от условия. LabVIEW также имеет специальные узлы для компоновки с внешним текстово-основанным кодом и для обработки текстово-основанных формул.

Провода - линии данных между источником и приемником. Нельзя присоединить пиктограмму выхода к другой пиктограмме выхода, или пиктограмму входа к пиктограмме входа. Возможно только присоединять один источник к нескольким приемникам. Каждый провод имеет различный вид или цвет, в зависимости от типа данных, которые передаются по этому проводу. Предыдущий пример показывает вид провода для числового скалярного значения - тонкая, сплошная линия.

Принцип, который управляет выполнением программы LabVIEW, назван Принципом Передачи Данных:

- Узел выполняется только тогда, когда все на все его входы поступили данные;

- Узел выдаёт данные на все выходы, только тогда, когда заканчивает выполняться заложенный в нем алгоритм;

- Данные передаются от источника к приёмнику без задержки.

Этот принцип заметно отличается от методов выполнения стандартных программ, в которых команды выполняются в той последовательности, в который они написаны.

3.1.2 Пиктограммы и Разъемы входа/выхода

Когда пиктограмма VI «A» помещена в диаграмму VI «B», то VI «A» становится субVI, (в LabVIEW аналог подпрограммы). Элементы управления и индикаторы субVI получают и возвращают данные из/в VIs, которые произвели их вызов.

Разъём входа/выхода - набор пиктограмм, через который происходит присоединение VI к элементам управления или индикаторам. Пиктограмма - это иллюстрированное представление алгоритма VI, или текстовое описание этого VI.

Каждый VI имеет заданную по умолчанию пиктограмму, которая отображается в области «Окна Пиктограммы» в верхнем правом углу «Окна блок-схемы» и «Окна передней панели». Такая пиктограмма приведена на рисунке 3.4.:

Рисунок 3.4 - Пример пиктограммы VI

Каждый VI также имеет разъем входа/выхода, который можно найти выбрав, «Show Connector» в области окна пиктограммы на передней панели. Когда разъём входа/выхода определяется впервые, LabVIEW предлагает образец такого разъёма. Можно выбрать необходимое число входов и выходов в разъёме.

3.1.3 Создание нового ВП

После нажатия кнопки New появляется диалоговое окно New. Также для открытия этого окна можно ныбрагь File»New. После выбора шаблона из списка Create New (создание нового ВП) лицевая панель будет отображена в секции Front Panel Preview (предварительного просмотра лицевой панели), блок-диаграмма будет отображена в секции Block Diagram Preview (предварительного просмотра блок-диаграммы), описание шаблона будет отображено в секции Description.

Выберите шаблон и нажмите кнопку ОК для создания BП или другого документа LabVlEW. Kнопки <Ctrl-N> используют для отказа от данного диалогового окна и создания пустого ВП.

Рисунок 3.5 - Окно создания нового виртуального прибора

Среда LabVIEW также позволяет эмулировать компьютерные сети с различной конфигурацией. Для поставленной в данном дипломном проекте задачи соберем в LabVIEW два виртуальных прибора, Simple Data Client.vi и Simple Data Server.vi.

Прибор Simple Data Server.vi эмулирует сервер TCP, на выходе которого имеется 3 вида сигнала: Random - произвольный сигнал, Sine Wave - синусоидальный сигнал, Chirp Pattern - образец звуковой волны. На сервере задается: номер порта записи, тип генерируемого сигнала и количество точек в сигнале.

Прибор Simple Data Client.vi эмулирует чтение данных из порта TCP, генерируемых сервером. На нем представлен осциллограф для отображения прочтенного сигнала.

Ниже на рисунках 3.6 (а,б) и 3.7 (а,б) представлены лицевые панели и блок-диаграммы примеров.

а

б

Рисунок 3.6 - Лицевая панель (а) и блок-диаграмма (б) прибора Simple Data Server.vi

а

б

Рисунок 3.7 - Лицевая панель (а) и блок-диаграмма (б) прибора Simple Data Client.vi

Рассмотрим подробно элементы, из которых состоят блок-диаграммы приборов:

TCP Listen.vi прибор для прослушивания порта TCP.

net address - сетевой адрес;

port - номер порта для соединения;

timeout ms - задержка ожидания соединения в миллисекундах, если указать параметр -1 - задержка будет бесконечной;

error in - ошибка, произошедшая перед этим прибором, если на входе ничего нет, значит ошибок не обнаружено;

connection ID - однозначная идентификация соединения TCP;

remote address - адрес удаленной системы, с которой производится соединение;

remote port - указывает адрес удаленного порта для установления соединения;

error out - выдает идентификатор ошибки, которая либо подавалась на вход, либо произошла во время выполнения данного прибора.

Chirp Pattern.vi - генерирует массив, содержащий образец звука.

samples - количество кадров в массиве (128 по умолчанию);

amplitude - амплитуда звука (1.0 по умолчанию);

f1 - начальная частота образца звука, в кадрах массива;

f2 - конечная частота образца звука, в кадрах массива;

Chirp Pattern - выходной массив, состоящий из кадров звука;

error - сигнализатор ошибок.

Type Cast - преобразователь данных. Преобразует входные данные к указанному типу.

type - Тип данных, в который необходимо преобразовать;

x - данные для преобразования;

*(type*)&x - преобразованные данные.

Длина строки - возвращает длину строки.

Запись TCP.

connection ID - однозначная идентификация соединения TCP;

data in - данные для передачи во время соединения;

timeout ms - если в течение указанного промежутка времени не происходит запись в порт, прибор завершает работу и выдает сообщение об ошибке;

error in - приемник внешних ошибок, произошедших перед данным прибором;

connection ID out - однозначная идентификация соединения TCP;

bytes written - количество переданных во время соединения байтов;

error out - источник ошибок, происходивших во время выполнения прибора.

Задержка в миллисекундах.

Закрыть соединение TCP.

connection ID - однозначная идентификация соединения TCP;

connection ID out - однозначная идентификация соединения TCP;

abort (F) - зарезервировано для последующего использования

error in, error out - приемник и источник ошибок;

Приемник ошибок, переводящий их в сообщения для пользователя

Контейнер возможных ошибок.

Содержит в себе описание возможных ошибок, возникающих при работе ВП. Если произошла ошибка, данный ВП позволяет детально описать ее.

Открыть соединение TCP.



address - адрес удаленной машины, с которой устанавливается соединение, также можно указать ее имя. Если на вход ничего не подается, то устанавливается соединение на локальной машине;

remote port - указывает адрес удаленного порта для установления соединения;

timeout - задержка времени, в течение которой происходят попытки открыть соединение, если соединение не удалось - прибор завершает работу, и выводит сообщение об ошибке;

error in, error out - приемник и источник ошибок;

local port - локальный порт соединения. Некоторые серверы допускают соединение с клиентами, адреса которых определены на сервере. При значении 0 для соединения резервируется первый неиспользуемый порт;

connection ID - однозначная идентификация соединения TCP;

Также в приборе в качестве источников данных используются:

String - строка.

Numeric - цифровые данные.

Array constant - массив констант.

Chart - диаграмма. Используется для отображения поступивших данных.

Логическое «или»

Булева константа

Рассмотрим алгоритм работы прибора Simple Data Server.vi.

На вход TCP Listen подается номер порта для установления соединения и задержка прослушивания канала. В блоке «Case structure» в зависимости от заданной функции генерируется сигнал в виде массива кадров, которые затем преобразуются в строку для отправки. Затем отсылаем данные в порт TCP при установлении соединения. Числовые данные представлены в виде строк и посылаются через элемент «Запись TCP». Первый элемент «Запись TCP» суммирует данные, чтобы послать и второй элемент «Запись TCP» их отсылает. Проверка на ошибки, производящаяся в цикле остановит цикл, если происходит ошибка. Элемент «Закрыть TCP соединение» закрывает канал после сеанса связи. Если в процессе выполнения прибора произошли ошибки, то о них будет выведено сообщение на экран.

Рассмотрим алгоритм работы прибора Simple Data Client.vi.

Элемент «Открыть TCP» соединение открывает канал связи по указанному адресу порта. Если соединения не произошло в течение указанного промежутка времени, то прибор останавливается, и выводится сообщение об ошибке. Первый элемент «Чтение TCP» находит длину принятых данных, второй элемент «Чтение TCP» их читает. Далее происходит преобразование данных в понятный для диаграммы формат, и они выводятся на экран диаграммы. Далее происходит закрытие канала связи элементом «Закрыть TCP» соединение. Если в результате работы прибора происходят какие-либо ошибки, то о них выводится сообщение на экран.

3.1.4 Пример запуска прибора

Для демонстрации работы примера запустим сначала Simple Data Server, а затем Simple Data Client. Номер порта оставим без изменения, будем менять только передаваемый сигнал. Для этого на Сервере щелкните на переключателе «Функция».

Если значение этого переключателя указано «Chirp Pattern», то на клиенте принимается следующий сигнал:

Если значение этого поля указано «Random», то на клиенте принимается следующий сигнал:



Если значение этого поля указано «Sine wave», то на клиенте принимается следующий сигнал:

На диаграмме наглядно демонстрируется, что сигнал с сервера принят и имеет заданную на сервере форму. Сервер в это время контролирует соединение и доставку данных и, если клиент завершит работу, по истечение таймаута - остановится сам и выдаст сообщение об ошибке соединения.

ВИС являются подклассом так называемых Интеллектуальных Измерительных Систем (ИИС). Ниже приведена таблица с перечислением характерных для ИИС и ВИС признаков и возможностей:

Характеристика	Есть ли в ИИС?	Есть ли в ВИС?
Возможность восприятия и активного использования априорной и текущей информации об измеряемом объекте в процессе измерения величины.	Да	Да
Возможность выполнения предварительной идентификации объекта, процесса или величины с целью выбора адекватной измерительной процедуры и соответствующих аппаратных и программных средств.	Да	Да
Предварительное автоматическое планирование измерительного эксперимента путём оптимизации заданных показателей качества результатов измерений при заданных ограничениях.	Да	Нет
Возможность автотестирования, самокалибровки и метрологического автосопровождения результатов измерений, т.е. оценки их погрешности в реальном масштабе времени с учётом реализованного алгоритма измерений	Да	Нет
Возможность параметрической адаптации выбранного измерительного алгоритма к условиям внешней и внутренней ситуации.	Да	Нет
Способность к самообучению.	Да	Нет
Наличие интеллектуального пользовательского интерфейса между системой и оператором.	Да	Да
Возможность сжатия информации, содержащейся в результатах измерений и представление её пользователю в компактном и наглядном виде. Возможно также принятие некоторых решений.	Да	Да

Выводы

В разделе 3 данного дипломного проекта были рассмотрены реальные аппаратные комплексы тестирования и анализа компьютерных сетей. Т.к. реальное оборудование для тестирования сетей довольно дорого, была рассмотрена возможность создания программной эмуляции приборов с помощью программного комплекса LabVIEW. Реальные приборы имеют свойство изнашиваться и выходить из строя. Программные модели приборов не имеют подобных недостатков. Данные виртуальные приборы возможно использовать для наглядной демонстрации процессов внутри эмулированной сети, а также позволяют с наименьшими затратами времени и материальных средств вносить любые коррективы в свою структуру. Использование программного комплекса LabVIEW значительно ускорит процесс освоения и изучения структур сетей самых различных конфигураций и назначения, а также методов их тестирования.

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ опасных и вредных факторов в помещении

При работе на персональном компьютере опасными и вредными факторами являются:

– Возможность возникновения пожара электросети, оборудования, мебели;

– Опасность поражения электрическим током от электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть с номинальным напряжением 220 В компьютеры, осветительные приборы;

– Статическое электричество от монитора, системного блока;

– Электромагнитное излучения от монитора компьютера;

– Непостоянный шум на рабочем месте от вентиляторов в системных блоках компьютеров, жестких дисков, дисководов и принтера.

4.2 Общие мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности в помещении

Рабочее место оператора ЭВМ находится в помещении общей площадью 30 м2, высотой 3,6 м и общим объемом 108 м3. Помещение имеет два окна общей площадью 12,5 м2.

В рабочем помещении находится 4 компьютера и сетевой принтер. Расстояние между компьютерами в среднем составляет 1,2 м. Окна оснащены вертикальными жалюзи. Высота столов 750 мм, рабочие стулья являются подъемно-поворотными и регулируются по высоте от 400 до 550 мм, по углу наклона спинки в пределах 90-120. Расстояние от дисплея до оператора составляет 0,6 м. Все параметры помещений и рабочих мест соответствуют ГОСТ 12.2.032_78; 22269-76; 21829-76.

Безопасность эксплуатации вычислительной техники:

– компьютеры подключены в сеть напряжением 220 В через сетевые фильтры, что обеспечивает их защиту от перепадов напряжения;

– для защиты от электростатического поля, способного нанести вред микросхемам компьютера, используется покрытие технологических полов однослойным поливинилхлоридным антистатическим линолеумом, местное увлажнение воздуха.

Для уменьшения влияния на операторов рентгеновского излучения и электромагнитного поля, они находятся не ближе 1,22 м от задних стенок соседних дисплеев. Экран располагается на расстоянии 0,6-0,7 м от глаз пользователя.

При работе на ПК рекомендуется делаются перерывы на 10-15 мин каждые 1,5-2 часа работы в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96.

Создание нормального микроклимата на рабочих местах.

Температура, относительная влажность воздуха и скорость его движения соответствуют рекомендуемым значениям, представленным в табл. 4.1.

Таблица 4.1- Параметры микроклимата

Период года	Категория работ	Температура воздуха С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха
холодный	Легкая - 1Б	21-23	40-60	0,1
теплый	Легкая - 1Б	22-24	40-60	0,2

Данные соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005-88 и СН 245-71.

Для обеспечения нормальных условий микроклимата предусмотрена система центрального водяного отопления и кондиционирования воздуха. Применяется также естественная вентиляция - система канальной аэрации.

Производственное освещение.

На предприятии применяется смешанное освещение. Оконные проемы расположены слева от рабочих мест операторов.

При искусственном освещении применяется лампы дневного света типа ЛБ-80.

Уменьшение влияния шума, вибрации.

Уровень шума не превышает требований ГОСТ 12.1.003-76, то есть 50 дБА, это обеспечивает покрытие стен пористым поливинилхлоридом. Поскольку вблизи рабочего места нет постоянных источников вибрации, то воздействие вибрации на оператора носит случайный характер.

Электромагнитное и рентгеновское и другие виды излучения.

Дисплеи с электронно-лучевыми трубками монитора являются потенциальными источниками рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, электромагнитного излучений.

Для снижения влияния этих излучений на персонал все современные мониторы оснащены соответственной внутренней защитой, требования к которой утверждены принятыми международными стандартами MPR 2, ТСО'95 и др.

4.3 Мероприятия по обеспечению электробезопасности

ЭВМ представляют собой большую потенциальную опасность для человека: в процессе эксплуатации или профилактических работ человек может коснуться оголенных проводов, находящихся под напряжением, что может привести к поражению электрическим током. Для предотвращения электротравматизма большое значение имеет правильная организация обслуживания действующих ЭВМ, проведение ремонтных, монтажных и профилактических работ. Под правильной организацией обслуживания подразумевается строгое выполнение ряда организационных и технических мероприятий.

При выполнении электромонтажных и ремонтных работ выполняются следующие правила техники безопасности:

– все виды обслуживания ЭВМ производятся одновременно не менее чем двумя специалистами;

– наладчик стоит на резиновом коврике и проверяет электрическую схему не касаясь корпуса и токоведущих цепей;

Наряду с предписанными организационными защитными мерами используются следующие технические средства защиты:

– электрическую изоляцию токоведущих частей;

– защитное заземление;

– зануление;

– выравнивание потенциалов;

– защитное отключение;

– электрическое разделение сети;

– малое напряжение;

– двойная изоляция.

Использование этих средств в различных сочетаниях обеспечивает защиту людей от прикосновения к токоведущим частям и предотвращает возможный травматизм.

4.4 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности на объекте

Степень огнестойкости зданий и сооружений зависит от сопротивляемости материалов зданий к огню. Данное помещение относится ко II-й категории (сновные элементы выполнены из несгораемых материалов).

В целях обеспечения пожарной безопасности приняты следующие меры:

– В служебных помещениях вывешены «Планы эвакуации людей при пожаре», регламентирующие действия персонала в случае возникновения очага возгорания и указывающий места расположения противопожарной техники.

– В рабочем помещении размещены ручной огнетушитель ОУ-8 - 1шт.

– Помещение оборудовано средствами обнаружения и оповещения о пожаре (автоматические противопожарные датчики-сигнализаторы типа ДТП, реагирующие на повышение температуры).

– определены и оборудованы места для курения;

– определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня;

– определены порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму, а также назначены лица, ответственные за их проведение.

4.5 Расчет искусственного освещения

Расчет его осуществляется по методу светового потока с учетом потока, отраженного от стен и потолка.

Нормами для данных работ установлена необходимая освещенность рабочего места Ен=300лк (средняя точность работы по различению деталей размером от 1 до 10 мм).

Общий световой поток определяется по формуле:

где Ен - нормированная освещенность ( Ен=300лк );

S - площадь помещения;

z1 - коэффициент, учитывающий старение ламп и загрязнение светильников ( z1=1.5 );

z2 - коэффициент,учитывающий неравномерность освещения помещения (z2=1.1 );

V - коэффициент использования светового потока; определяется в зависимости от коэффициентов отражения от стен, потолка, рабочих поверхностей, типов светильников и геометрии помещения.

Площадь помещения S = А * В = 5 * 6 = 30 м

Выберем из таблицы коэффициент использования светового потока по следующим данным:

– коэффициент отражения побеленного потолка Rп=70%;

– коэффициент отражения от стен, окрашенных в светлую краску Rст=50%;

– коэффициент отражения от пола, покрытого линолеумом темного цвета Rp=10%;

– индекс помещения

Найденный коэффициент V=0.34.

Определяем общий световой поток:

лм

Для организации общего искусственного освещения выбраны лампы типа ЛБ-80.

Люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания: их спектр ближе к естественному; они имеют большую экономичность ( больше светоотдача ) и срок службы (в 10-12 раз).

Световой поток одной лампы ЛБ-80 составляет не менее Fл=5459 лм. Число N ламп, необходимых для организации общего освещения определяется по формуле:

В качестве светильников выбираем ПВЛ-1, 2х40 Вт. Таким образом, чтобы обеспечить световой поток Fобщ=43677 лм надо использовать 4 светильника по 2 лампы ЛБ-80 в каждом (План размещения светильников см. на рис. 4.1). Электрическая мощность одной лампы ЛБ80 Wл=80 Вт. Мощность всей осветительной системы:

Wобщ = Wл * N = 80Вт * 8 = 640 Вт.

Рисунок 4.1 - План размещения светильников в помещении

Выводы

В разделе «Безопасность жизнедеятельности» проведен анализ вредных и опасных факторов на предприятии. Рассмотрены меры, улучшающие микроклимат помещения, уменьшающие влияние электромагнитного и рентгеновского излучения на оператора. Приведены меры по электро- и пожарной безопасности Проведен расчет искусственного освещения в помещении.

5. Технико-экономическая эффективность проекта

5.1 Определение трудоемкости выполненных работ

Технико-экономическое обоснование проекта информационной системы (подсистемы) проводится для того, чтобы:

– доказать целесообразность инвестиционного проекта по внедрению информационной системы (подсистемы);

– рассчитать и дать оценку составляющим денежного потока для рассматриваемого срока службы информационной системы (подсистемы);

– сопоставить затраты на создание и функционирование информационной системы (подсистемы) с результатами, получаемыми от ее внедрения, оценить прибыль, определить сроки окупаемости затрат.

В процессе проектирования информационной системы проектировщик может разработать несколько вариантов технологических процессов, среди которых ему необходимо выбрать наилучший.

Основные требования, предъявляемые к выбираемому технологическому процессу:

– обеспечение пользователя своевременной и достоверной информацией;

– обеспечение высокой степени достоверности получаемой информации;

– обеспечение минимальности трудовых и стоимостных затрат, связанных с обработкой данных.

Трудоемкость разработки программного обеспечения в чел.-часах определяется по формуле:

(5.1)

где - затраты труда на описание задачи;

- затраты на исследование предметной области;

- затраты на разработку блок схемы;

- затраты на программирование;

- затраты на отладку программы;

- затраты на подготовку документации.

Определение затрат труда на описание задачи затруднено, так как этот труд связан с творческим характером работы. Допустим, что = 60 чел.-часов и то, что работу выполняет инженер-программист с окладом 15000 руб. в месяц и коэффициентом квалификации (определяется в зависимости от стажа работы и составляет: для работающих до 2-х лет - 0,8; от 2-х до 3-х - 1,0; от 3-х до 5 - 1,1...1,2; от 5 до 7 - 1,3...1,4; свыше семи лет - 1,5...1,6) .

Затраты труда на исследование предметной области с учетом уточнения описания и квалификации программистов определяются по формуле (5.2).

(5.2)

где D - общее число операторов, ед; - коэффициент увеличения затрат труда, вследствие недостаточного описания задачи (= 1,2...1,5); - количество операторов, приходящееся на 1 чел.-час (для данного вида работ = 75...85 ед./чел.-ч).