基于移动Agent的远程监控系统的设计与实现.pdf
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1、基于移动 A g e n t 的远程监控系统的设计与实现 彭 勇(江南大学信息工程学院,无锡 2 1 4 0 3 6)E ma i l:P y_w x 1 6 3 c o m 摘 要 该文在分析 了引入移动代理计算模型的远程监控 系统所具有的优势的基础上,提出了一种基于移动代理的现 场 总线与 I n t e r n e t 集成 架构 网络 环境 下的远 程监 控 系统模 型 结构,详 细讨论 了 系统设 计和 实现 的 关键技 术,并给 出 了系 统代理的设计和关键代码。系统在应用中显示了良好的控制效果和运行稳定性。该方案充分利用了移动代理计算的优 点,为大范围的协作的生产过程远程监控的时
2、实和可靠的实现提供 了一种新途径。关键 词 远程监控 移 动代 理A g l e t L o n Wo r k s 文章编号 1 0 0 2 8 3 3 1 一(2 0 0 5)0 5 0 2 2 4-0 5 文献标识码 A 中图分类号 T P 3 9 A S t u d y o f Re m o t e M o n i t o r i n g S y s t e m Ba s e d o n M o b i l e Ag e n t s Pe n g Yo n g (S c h o o l o f I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g,J i
3、a n g n a n U n i v e r s i t y,Wu x i 2 1 4 0 3 6)Ab s t r a c t:By a n a l y z i n g t h e a d v a n t a g e s o f a r e mo t e mo n i t o ri n g s y s t e m t h a t i n t e g r a t e s wi th mo b i l e age n t s,a r e mo t e mo n i t o ri n g s y s t e m b a s e d o n mo b i l e ag e n t s b y c
4、o mb i n i n g fi e l d b u s a n d I n t e me t i s p r o p o s e d i n thi s p a p e r Th e k e y t e c h n o l o g y i n d e s i g n a n d i mp l e me n t a t i o n o f the s y s t e m a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l,a s we l l a s the d e s i gn a n d s o me k e y c o d e s o f ag e n t
5、s o f t h e s y s t e m a re g i v e n I t i s p rov e d i n t h e a p p l i c a t i o n tha t the s y s t e m i s o f a s o u n d c o n t r o l e ff e c t i v e n e s s a n d s t a b i l i t y i n o p e r a t i o n Th i s mo d e l t h a t t a k e s a d v a n t age s o f mo b i l e age n t s p r e s
6、 e n d s a n e w me thod t o i mp l e me n t o n-l i n e a n d r e l i a b l e remo t e mo n i t o ri n g i n a l a r g e are a a n d c o o p e r a t i o n Ke y wo r d s:remo t e mo n i t o rin g,mo b i l e a g e n t,Ag l e t,I n Wo r k s 1 引言 随着 I n t e r n e t 和现场总线技术的迅速发展和使用,I n t e me t 和现场总线集成基
7、于 B s或 C S计算模式的实时远程监控系 统,在控制领域得到了广泛应用。这种在远程监控主机和本地 监控 系统之间基于 B s或 C S计 算模 式的实时远程监控系 统,比较适合稳定的和快速响应的网络连接环境。然而,随着目 前 I n t e me t 的迅速发展,网络环境 日益复杂,网络响应 的时延 和连接的不稳定性,使得 目前这种架构于 I n t e me t 上,基于 B s 或 C S计算模式 的实时远程监控系统的缺点也 日益 明显,难 以满足时实远程交互和高可靠性的系统工作要求。尤其对时实 性要求高,在远程监控主机与本地监控主机间的数据交换频繁 或数据处理量大的监控任务,系统的远
8、程时实监控和可靠性得 不到保障,并且系统的流程和功能固定实现,缺少可扩展性、灵 活性和智能性。移动代理(MA)是能够在网络上移动并完成相应任务的智 能体,具有移动性、智能性、并行性、自治性和持续性等特点,可 应用于众多领域_ l I。将移动代理技术应用于远程监控系统 中,在 远程监控主机和本地监控系统之间采用移动代理计算模式,利 用其高智能性和强大的远程数据处理能力,能很好地解决上述 系统的缺点,为系统提供更好的远程时实交互性、扩展性、灵活 性和可靠性。文章首先分析了基于移动代理计算模型的远程监 控系统的特点和优势,详细讨论了基于移动代理的现场总线与 I n t e me t 集成架构 网络环
9、境下的设备远程监控系统的组成和设 计技术,并在此基础上给出了系统的实现。作者简介:彭勇,男,讲师,硕士,研究方向:计算机测控,分布式系统。2 2 4 2 0 o 5 5 计算机工程与应用 2 基于移 动代理的远程监控 系统的特点 移动代理2 I 是一个代替人或其它程序执行某种任务的,具 有移动性、自治性、智能性、并行性、灵活性、交互性和持久性等 特点的软件实体。它能够携带着 自己的代码、数据、甚至其执行 状态,在网络系统 中自主地从一台主机移动到另一台主机,在 移动过程中,可 以根据要求挂起其运行,然后移动到网络的其 它节点重新开始或继续其执行,最后返 回结果和消息。移动代 理的这些特点和能力
10、,使得移动代理计算模型具有很大的动态 性、智能性、灵活性、高效性和可靠性 4 1。因此,使用移动代理机 制来构造整个远程监控系统,在远程监控主机和本地监控系统 之间采用移动代理计算模式,不仅具有克服上述传统实时远程 监控系统缺点的潜力,而且赋予系统诸多优点。主要体现在下 面几 方 面:(1)面向应用:由于移动代理是一个 自治的软件实体,用以 完成一项特定的监控任务。因此系统执行某项任务时,只需移 动相关的代理即可。(2)协作性:远程监控主机与现场监控主机及各现场监控 主机之间可利用移动代理间的交互能力,自主制定协作工作计 划,以实现某种共同的监控 目标。尤其实用于大范围的协作的 生产过程的远程
11、监控。如设备的远程诊断、动态联盟企业及大 范围协作的城市交通的远程监控。(3)时实性和可靠性:监控系统基本要求是数据交换 的时 实性和可靠性。由于移动代理能将计算移动到数据,而不是数 据移动到计算,且执行完任务后 只将结果通报创建地,不需要 维普资讯 http:/ 携带着它的所有代码返回其创建地。因此,与传统系统相比,远 程监控主机可将时实性要求高、处理频繁或数据处理量大的监 控任务,如设备控制系统的远程调试和配置、过程优化、研究和 分析设备运行状态和优化配置、信号统计量的计算和时间序列 分析、神经网络和专家系统等,做成移动代理的形式传送到各 本地监控主机,在本地监控主机执行,使得对设备 的监
12、控可以 在带宽充分,而且便宜、可靠的本地进行。这种发送代理程序实 施远端的本地监控处理的能力,减少了远程监控主机与本地监 控主机间的数据交换,避免 了网络延时带来 的监控延时,降级 了应用对网络连接可靠性和稳定性的要求。在 I n t e me t 带宽和 可靠性难 以保证的情况下,克服了传统系统中为执行一个单独 的监控进程,需要在远程监控主机和本地监控主机之间传输大 量的数据而带来大的监控延迟和低可靠性的缺点,极大地提高 了系统的远程时实交互性和可靠性;同时又提高了进程处理的 分布程度,不仅减轻 了远程监控主机的负载量,降低 了系统运 行风险,而且提高了系统工作效率和可靠性。(4)灵活性和可
13、扩充性:在传统系统中,系统流程和功能在 设计时就已定义并固定下来,系统运行时很难进行修改,因此,难 以实现一些临时性和突发性 的监控任务以及控制现场智能 设备的动态加入和删除。而在系统中,代理执行环境与代理对 象是脱离的,它可以根据用户监控需要和对周围环境的感觉,在系统运行时修改、创建和加载代理,新的监控任务可动态加 入,实现客户和服务器监控行为的动态配置。同时,远程监控主 机可创建并派遣某一特定的代理(如巡视代理)在各本地监控 主机间进行巡视,通过对各本地监控 主机的访问,可动态地获 取整个系统的设备的信息,并向远程监控主机报告。远程监控 主机的代理执行环境利用该信息 自动创建、加载或清除相
14、应代 理,完成智能设备的动态加入或删除。(5)异步并行性:移动代理的自治性,使其能够以异步并行 方式工作。如果监控系统是一个由多个范围分布广泛的本地监 控主机构成的系统,远程监控主机可把监控任务加载到移动代 理并发送到各本地监控主机,这些移动代理在不同本地监控主 机上的并行执行可实现远程监控 主机 的多任务并行监控;同 时,移动代理独立于发送程序动态异步的执行,特别适合采用 移动设备作为远程监控主机的移动用户。这种异步并行操作是 传统方法难以实现的。3 远程监控 系统结构和工作流程 3 1 系统结构 基于移动代理 的现场总线与 I n t e me t 集成架构 网络环境 下的设备远程监控系统
15、结构如图 1。系统 由现场总线控制网 络一 本地局域网(企业 网)一 I n t e me t 网三层结构组成:底层 现场总线监控 网络 由与通信介质相连的设备节点和 主机节点(现场监控主机)组成,构成现场级分布测控网络(F C S)。设备节点包含控制和通信处理单元,实现现场底层信号的采 集、状态监测、时实控制以及节点间的数据通信。现场监控主机 包含有监控应用程序及现场总线控制网络管理工具和接 口模 块。它一方面通过现场总线控制网络接口与设备节点进行时实 数据通信,实现现场级监控,并将现场时实数据存入信息数据 库;另一方面实现与运行在移动代理服务器中的代理的时实数 据通信,接受实现控制函数运算
16、的远程监控代理产生的控制参 数和命令,并传递给设备节点控制程序,同时也将代理所需的 现场数据传递给代理。远程监控主机 图 1 基于移动 A g e n t 远程监控系统结构图 中间层 由通过局域网互连的移动代理服务器和数据库服 务器组成。移动代理服务器运行了移动代理运行平台和代理代 码库,它与远程监控主机构成了基于 I n t e me t 的移动代理计算 模型。移动代理运行平台基于代理传输协议(A T P)实现代理在 主机间的移动,并为其分配执行环境和服务接 口,为实现本地 监控系统与远程监控主机间基于移动代理计算模式的时实远 程监控,以及本地监控主机间基于移动代理计算模式的为实现 某种共同
17、的监控 目标的协作,提供代理运行平台。信息数据库 存放设备节点信息及实时测控数据和历史数据。现场监控主机 和移动代理服务器可通过数据库访 问接 口,实现信息数据库的 访 问。I n t e me t 网络与远程监控主机构成了远程监控层。远程监 控主机包含有移动代理运行平台和代理代码库,为远程监控主 机实现基于移动代理计算模式 的远程监控,提供了运行环境。3 2 代理分类和工作流程 系统移动代理计算 由远程监控主机代理子系统和移动代 理服务器代理子系统组成,采用多 A g e n t 协同的工作方式。远 程监控主机代理子系统使用 Ma s t e r S l a v e 计算模式,其代理代 码库
18、 由一 个执 行管理任务 的静态 代理 Mast e r A g e n t(Ma n a g e r A g e n t)和一个由执行不同监控任务的移动代理构成的 S l a v e A g e n t 组成。移动代理服务器代理子系统 的代理代码库由一个执行服 务任务和一组执行数据传送任务的静态代理组成。如图 1。远 程监控主机和移动代理服务器的信息交换,是通过它们 A g e n t 间的基于消息传递方式传递消息对象来实现的。根据系统远程 监控功能的需要,远程监控主机和移动代理服务器的代理分类 和功 能如 下:(1)Mana g e r A g e n t(管理代理)。执行系统管理任务的静
19、态 代理。负责启动系统代理计算,管理 S l a v e A g e n t 及生成主图形 用户界面和监控图形界面。它根据用户的输入请求、执行环境 或其它 A g e n t 传递的消息对象的信息,通过创建和加载远端移 动代理服务器的 S e r v i n g A g e n t,启动远端移动代理服务器的代 理计算;创建、加载 S l a v e A g e n t中相应的移动代理,为移动代理 提供执行任务的参数,并委派及发送移动代理至远端移动代理 计算机工程与应用2 0 0 5 5 2 2 5 维普资讯 http:/ 服务器执行任务。同时,S l a v e Ag e n t 返回的执行结
20、果及远端 A g e n t 传递来的消息对象均由 Ma n a g e r A g e n t 负责接收、显示和 处理。(2)I n i t A g e n t(初始化代理)。执行系统初始化任务的移动 代理。它将 M a n a g e r A g e n t 的 Ag e n t I D码、C o n t e x t 地址和用户 设置的刷新率传递给远端移动代理服务器 的 S e r v i n g A g e n t;同 时,将 S e r v i n g A g e n t 的 A g e n t I D码和通过对信息数据库的访问 所收集到的由各现场监控主机存入信息数据库的设备节点 和
21、网络变量等信息返回给 Ma n a g e r Ag e n t。Ma n a g e r A g e n t 根据返回 的信息生成监控图形界面。(3)Mo n l t o r i n g Ag e n t(监控代理)。执行时实监控任务的移动 代理。一个系统包含有多个监控代理,每一个监控代理执行一 项任务。Ma n a g e r A g e n t 根据用户的输入请求、执行环境或其它 A g e n t 传递的消息对象的信息,创建、加载和发送相应 的 Mo n i t o r i n g Ag e n t 至远端移动代理服务器执行任务。M o n i t o r i n g A g e n
22、t 在远端移动代理服务器端,根据对信息数据库的访问所获取的 现场设备节点运行状态的实时和历史数据,实现其控制函数运 算,并将运算结果的控制数据通过现场监控主机传递给节点控 制程序,实现对节点的控制。同时,Mo n i t o r i n g Ag e n t 还要将执行 结果返回给远程监控主机的 Ma n a g e r A g e n t 处理,以实现高层 的决策。(4)I t i n e r a n t A g e n t(巡视代理)。执行设备节点信息搜寻任 务 的移动代理。它不断地在各远端移动代理服务器间进行巡 视,巡视到某一个地点,通过对本地信息数据库的访问,动态地 获 取整个 系统
23、的设 备节点 信息,并 向 Ma n a g e r A g e n t报告。Ma n a g e r A g e n t 利用该信息 自动或在用户的管理下,创建、加载 或清除相应代理,完成设备节点的动态加入或删除。(5)C o o p e r a t i n g A g e n t(协作代理)。执行协作任务的移动代 理。Ma n a g e r A g e n t 通过向各远端移动代理服务器发送 C o o p e r-a t i n g A g e n t。利用 C o o p e r a t i n g Ag e n t 间的交互能力,自主制定协 作工作计划,实现共同的监控 目标。(6)
24、S e r v i n g Ag e n t(服务代理)。负责接收、显示和处理 Ma n a g e r A g e n t 传递的消息对象,生成图形用户界面,以及创建、加 载 U p d a t i n g Ag e n t 和 Wa r n i n g Ag e n t,并为之提供监控数据刷新 率及 Ma n a g e r A g e n t的 A g e n t I D码和 C o n t e x t 地址 等执行参数 的静态代理。(7)U p d a t i n g Ag e n t(数据刷新代理)。由 S e r v i n g A g e n t 创建、加载的静态代理。它根据监控
25、数据刷新率参数,定期访问本地 信息数据库,获取现场设备节点运行状态的数据信息,并通过 消息对象传送给 Ma n a g e r A g e n t,实时刷新各设备节点信息。(8)Wa r n i n g Ag e n t(数据报警代理)。由Ser v i n g A g e n t 创建、加载的静态代理。它通过消息对象,将报警信息实时传送给 Ma n a g e r Ag e n t,实现远程实时故障报警。系统 工作 流程如 下:(1)启动 Ma n a g e r A g e n t,并通过主图形用户界面输入远端 目标移动代理服务器地址及数据刷新率等数据。Ma n a g e r A g e
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