针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其存储介质与流程

1.本发明涉及仪器仪表自动化控制领域，尤其涉及仪器仪表远程控制领域，具体是指一种针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质。


背景技术：

2.当前很多高端的制造行业需要进行自动化检测产品的性能指标，在不断的更新换代中各种带有网络功能的仪器仪表被带到产线上，在一个局域网环境中添加进来的仪器仪表需要手动进行添加到整个自动化的系统中，这使得自动化的系统增加许多人力成本。
3.mdns(rfc6762)即multicastnds，mdns主要实现了在没有传统dns服务器的情况下使局域网内的主机实现相互发现和通信。
4.dns-sd(rfc6763)即基于dns的服务发现，是一种使用标准dns编程接口、服务器和数据包格式来浏览网络服务的方法。
5.lan extensions for instrumentation(lxi)是由lxi consortium开发的标准。lxi标准定义了使用以太网的仪器和数据采集系统的通信协议。
6.scpi可编程仪器标准命令,定义了一套用于控制可编程测试测量仪器的标准语法和命令。
7.hislip(高速lan仪器协议)是一种基于tcp/ip的协议，用于远程控制基于lan的测试和测量仪器。
8.通过发现仪器仪表的ip地址，对接仪器仪表支持的协议进行通信，从而进行远程控制仪器和监测仪器的运行状态。针对于高端的仪器仪表基本上都支持scpi指令集的控制，可以通过标准的hislip或者socket协议进行仪器远程指令的控制。


技术实现要素：

9.本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足效率高、成本低、适用范围较为广泛的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质。
10.为了实现上述目的，本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：
11.该针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统，其主要特点是，所述的系统包括服务器和仪器仪表，所述的仪器仪表和服务器在同一个局域网内，所述的仪器仪表设置动态分配ip，启动时局域网内组播该仪器仪表的信息，所述的服务器在局域网内搜索并发现在线的仪器仪表，通过dns-sd服务发送请求获取仪器仪表的ip信息。
12.较佳地，所述的仪器仪表通过mdns服务开启组播服务。
13.较佳地，所述的dns-sd服务在请求过程中采用4种dns类型记录，即ptr记录、srv记
录、txt记录和a记录，所述的ptr记录标识服务实例名称和服务类型之间的对应关系；所述的srv记录标识服务实例名称对应的主机名和端口号；所述的txt记录标识某个服务实例提供的附加信息；所述的a记录标识主机名称和ipv4之间的对应关系。
14.较佳地，所述的仪器仪表采用的远程控制协议包括socket协议和hislip协议，所述的服务器获取仪器仪表的ip信息后，通过hislip协议或socket协议连接至仪器仪表，并通过发送scpi指令来控制仪器仪表的工作状态和工作模式。
15.较佳地，所述的系统还包括核心交换机和路由器，所述的核心交换机分别与服务器和仪器仪表连接，用于进行服务器和仪器仪表间的数据传输，所述的路由器与核心交换机相连，还与外部的防火墙相连。
16.较佳地，所述的系统还包括上位机，与所述的仪器仪表相连接，由wpf技术构建开发，实时采集仪器仪表的数据进行分析，并可视化展示仪器仪表的状态。
17.该利用上述系统实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
18.(1)仪器仪表开机上电，启动mdns的组播服务；
19.(2)仪器仪表通过udp数据包将其dns类型记录信息从端口组播；
20.(3)服务器通过dns-sd服务发送请求获取局域网中符合的仪器仪表的ip信息。
21.该用于针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
22.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
23.存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
24.该用于针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
25.该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
26.采用了本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质，在产线有新的仪器仪表接入系统后，服务端可以自动发现仪器仪表，避免了人工设置，节约人力成本和运维成本，可以监控整个系统中各个仪器仪表的状态信息，能够迅速下发指令控制整个自动化测试流程，节约时间成本提升效率，提升系统数据采集的效率。
附图说明
27.图1为本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统的网络拓扑图。
28.图2为本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统的mdns及dns-sd的请求应答过程示意图。
29.图3为本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统的架构示意图。
30.图4为本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统的基于scpi指令的仪器远程控制整体架构示意图。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
32.本发明的该针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统，其中包括服务器和仪器仪表，所述的仪器仪表和服务器在同一个局域网内，所述的仪器仪表设置动态分配ip，启动时局域网内组播该仪器仪表的信息，所述的服务器在局域网内搜索并发现在线的仪器仪表，通过dns-sd服务发送请求获取仪器仪表的ip信息。
33.作为本发明的优选实施方式，所述的仪器仪表通过mdns服务开启组播服务。
34.作为本发明的优选实施方式，所述的dns-sd服务在请求过程中采用4种dns类型记录，即ptr记录、srv记录、txt记录和a记录，所述的ptr记录标识服务实例名称和服务类型之间的对应关系；所述的srv记录标识服务实例名称对应的主机名和端口号；所述的txt记录标识某个服务实例提供的附加信息；所述的a记录标识主机名称和ipv4之间的对应关系。
35.作为本发明的优选实施方式，所述的仪器仪表采用的远程控制协议包括socket协议和hislip协议，所述的服务器获取仪器仪表的ip信息后，通过hislip协议或socket协议连接至仪器仪表，并通过发送scpi指令来控制仪器仪表的工作状态和工作模式。
36.作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括核心交换机和路由器，所述的核心交换机分别与服务器和仪器仪表连接，用于进行服务器和仪器仪表间的数据传输，所述的路由器与核心交换机相连，还与外部的防火墙相连。
37.作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括上位机，与所述的仪器仪表相连接，由wpf技术构建开发，实时采集仪器仪表的数据进行分析，并可视化展示仪器仪表的状态。
38.本发明的该利用上述系统实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法，其中包括以下步骤：
39.(1)仪器仪表开机上电，启动mdns的组播服务；
40.(2)仪器仪表通过udp数据包将其dns类型记录信息从端口组播；
41.(3)服务器通过dns-sd服务发送请求获取局域网中符合的仪器仪表的ip信息。
42.本发明的该用于针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的装置，其中，所述的装置包括：
43.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
44.存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
45.本发明的该用于针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器
执行时，实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
46.本发明的该计算机可读存储介质，其中，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的实现针对产线仪器设备的自动发现和自动化测试的方法的各个步骤。
47.本发明的具体实施方式中，提供了mdns/dns-sd局域网服务发现的机制，仪器本机的局域网内的消息组播，并在组播中带有仪器本身的设备信息，远程的服务器在局域网内搜索设备时能实时发现在线的仪器设备。本发明自主实现了hislip协议的仪器服务端，能够高效进行指令接收下发和底层数据的采集上传。远程服务器通过对接仪器的网络通信协议(hislip/socket)可以通过scpi指令进行远程的仪器控制和状态监控。上位机程序使用wpf技术进行开发，能实时采集仪器仪表数据进行分析，能可视化展示仪器仪表的状态。
48.在具体的实施过程中，首先要保证在局域网的环境中各个终端设备和服务器之间能进行正常网络通信，如图1所示。图1是整个系统的网络拓扑图，所有的仪器和服务器都在同一个局域网内，仪器可以设置动态(dhcp)分配ip，在启动时会向局域网内广播自己的信息。
49.应用层的上位机采用wpf作为的开发框架，通过图表等形式来可视化展示整个系统的运行情况和底层采集数据的实时分析。仪器在开机上电时启动mdns的组播服务，通过udp包将自己的ptr、srv、txt信息在5353端口组播出去，远程服务器端通过dns-sd服务发送请求来获取到当前局域网内符合的仪器仪表的ip信息，如图2所示。
50.图2是mdns/dns-sd在发现服务时的请求应答过程，通过ptr的请求来获取实例服务名，通过srv请求和txt请求来获取主机名和端口号，最后通过a请求来获取设备的ip信息。最终完成局域网内设备自动发现。
51.dns-sd在请求过程中会主要用到4种dns类型记录(record type)ptr、srv、txt、a：
52.ptr记录：标识服务实例名称和服务类型之间的对应关系，一般在查询具有相同服务类型的实例时使用。
53.srv记录：标识服务实例名称对应哪一个主机名和端口号。
54.txt记录：对某个服务实例提供的附加信息按照key/value形式给出。
55.a记录：主机名称和ipv4之间的对应关系。
56.如图3所示是整个系统的软件架构图，采用分层理念进行设计。分为应用层、传输层、业务层、数据层，以及使用的数据库和系统运行环境。如图4所示是基于scpi指令的仪器远程控制整体架构图，其中包含vxi-11、hislip、socket三种通信方式。
57.常用的仪器仪表的远程控制协议包括vxi-11、socket、hislip，其中hislip对比传统的vxi-11协议会可以更有效地利用任何速度的局域网传输。vxi-11建立在开放网络计算远程过程调用协议onc/rpc之上。由于hislip直接在visa和tcp/ip层之间进行通信，因此它消除了对onc/rpc消息的开销和握手的需要。使用hislip的消息传递通信被简化，并提供了更好的性能，其三者之间的差别如表1所示。
58.表1
[0059][0060][0061]
在仪器端自主实现了hislip的服务端和socket服务端，在获取到仪器仪表的ip信息后，通过上位机通过hislip或者socket协议连接仪器仪表，通过发送scpi指令来控制仪器仪表的工作状态和工作模式，也可以进行数据的高速采集上传。
[0062]
在产线的生产环境中新增仪器仪表通过网络接入局域网环境中，系统会自动发现新的仪器仪表设备并加入到整个测试环境中，用户通过主服务器客户端就可以远程设置仪器仪表参数读取仪器仪表的检测数据，同时可以根据不同测试流程协同各种仪器仪表联动工作，从而完成复杂的自动化测试流程。
[0063]
本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
[0064]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0065]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0066]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0067]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0068]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0069]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以
软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0070]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0071]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0072]
采用了本发明的针对产线仪器设备实现自动发现和自动化测试的系统、方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质，在产线有新的仪器仪表接入系统后，服务端可以自动发现仪器仪表，避免了人工设置，节约人力成本和运维成本，可以监控整个系统中各个仪器仪表的状态信息，能够迅速下发指令控制整个自动化测试流程，节约时间成本提升效率，提升系统数据采集的效率。
[0073]
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。