M&CVIEW：基于LabVIEW的地面监测与控制系统

Author(s):
G. Rozera - TELESPAZIO

Industry:
Government/Defense

Products:
Real-Time, Software

The Challenge:
为卫星跟踪遥测与指令工作站建立室内监视与控制应用程序，使它能够符合客户需求，同时不依赖于第三方可配置的监视与控制系统。

The Solution:
使用LabVIEW图形化编程环境建立应用程序，采用PXI-RT作为设备前端以及LabVIEW数据记录与监控模块处理数据库。

典型的TT&C天线

M&CVIEW 是由Telespazio 为满足监视和控制需求而开发的，适用于客户以及Telespazio所有的跟踪遥测和控制（TT&C）工作站。

在过去的几年中，Telespazio 用于配置第三方软件系统，建立监视和控制系统。

第三方可配置系统在需要完成的工作对于各个系统而言相似时是可以接受的；但是如果需要满足某些客户的其他需求就可能会导致问题的发生。每次添加功能都会带来更高的成本、更多的测试，需要更多时间。

Telespazio并不是单纯的软件公司，但懂得如何对卫星地面站系统进行管理；LabVIEW 并不是传统的编程语言，但具有很强的易用性，并且包含许多易于发布的设备控制工具。这是两者的契合点。M&CVIEW可以对复杂的卫星地面站进行中央式管理，并且具有控制大量设备的功能，其应用也不局限于卫星地面站。

M&CVIEW 软件体系结构划分成三个主要功能：

● 前端

● 中央管理器

● HMI（人机界面）

这三个功能相互协同功能，并且可以分布于不同的硬件平台上。

前端
前端协助与设备之间来回进行指令发送和状态信息获取。它将多种仪器通信协议翻译成在M&CVIEW中采用的通用数据格式。它将监视数据发送到中央管理器中，将指令数据发送到设备上。前端与中央管理器独立运行。它能够动态地打开所有连接设备的通信线路，载入工作所需的驱动程序，同时实时维护被检测数据，对设备进行连续轮询。

在这项工作中，前端连续地检查设备连接状态，并在出现链接失败时，开始恢复操作。前端可以与一个或多个中央管理器进行连接，获取监视数据；但是只允许一个中央管理器对设备发送指令。前端可以与许多接口进行协同工作，其中包括：数字I/O；串行总线（RS232，RS422，RS4852/4 线）；以及TCP/IP、UDP/IP和SNMP，前端可以作为SNMP浏览器和陷阱接收器进行使用。

中央管理器
中央管理器通过TCP/IP 与前端进行连接，对来自一个或多个前端的数据采集进行集中管理，使采集到的数据可以用于HMI显示。一个中央管理器可以连接更多前端。中央处理器包含数据库（数据记录与监控模块），所有来自前端的信息都存储在这个数据库中；每一条信息都称为一个“标签”。

在系统启动的时候，中央管理器载入包含所有需要监视和控制的标签的数据库，检测对于每一个点而言，哪个前端管理这些数值，并且为所有需要访问的前端打开监视器和指令客户端连接。中央管理器从前端连续接收标签数值的变化。

中央管理器通过相关的前端，接收需要发送到设备的HMI指令。它对采集到的数据完成附加处理（例如细节描述、模拟数据的图形化显示等等）。

人机界面
HMI功能让操作员可以通过常见的通用接口与仪器进行交互。HMI是一组图形化页面，带有弹出菜单可以在M&C系统内部进行浏览。操作员经过验证才能使用系统工作，与仪器的交互根据操作员权限的不同而会不一样。HMI使操作员可以进行快速的异常诊断，找出导致工作站工作异常的设备或状态；对图形界面中的设备符号进行高亮可以降低故障分析的难度。还可以显示现有警报的列表，以便让操作员进行确认。HMI还可以在操作员要求的情况下，显示模拟变量趋势。

                                     人机界面

硬件体系结构
M&CVIEW 运行在多个硬件平台上——前端、中央管理器和HMI可以安装在一个平台上，也可以分步在多个平台上。中央管理器和HMI要求数据记录与监控模块的运行时引擎存在，并且能够运行在Microsoft 操作系统中。前端可以运行在所有支持LabVIEW 的平台上。M&CVIEW 可以配置为冗余方式或非冗余方式。

目前的安装以及进行中的配置
M&CVIEW已经根据一个用于地球观测的欧洲卫星项目，对遥测跟踪和控制工作站管理进行了安装和配置。Telepazio 负责核心地面系统集成。M&CVIEW完成标准设备监视，并实现自动工作台配置，允许在卫星经过的时候进行跟踪和遥测接收。

M&CVIEW目前在为一个安全军事通信的国家卫星项目进行配置。系统基于创新科技，使卫星可以立刻根据紧急状态变化而进行调整。Telespazio 负责卫星控制中心，M&CVIEW 被用来控制五个TT&C 工作站——包括主要工作站和备份工作站。

M&CVIEW还在为SARC项目（用于道路控制的卫星访问）进行配置。SARC是国家公路的基于TCP/IP数字视频的强大监视系统；利用了电信、视频采集与分析的高级技术。它基于一个固定单元与移动单元网络进行工作，这些网络通过光纤、无线以及移动电话系统和卫星进行连接。

Telespazio 是SARC 的主要承包商，M&CVIEW 允许控制中心的操作员管理发布在网络节点中的SARC 设备。