装备远程协同诊断服务共享框架及其关键技术研究

设备管理与维修２００６№３一、引言信息化条件下装备的故障维修变得更加复杂化和专家化。

远程故障诊断技术可以在短时间内调动各种故障诊断资源，实现对复杂装备系统的快速、及时、正确的诊断［１］。

我军各军种及相关维修保障机构，联合地方科研力量相继针对某些主战装备，如直升机、舰艇等设计开发了一系列远程故障诊断系统，这些系统已经证明可以在一定领域发挥重要作用。

但总的来说还存在以下问题：一方面，不同部门建设的孤岛式的故障诊断系统侧重于不同的武器装备，系统的开放性还很不够，系统间不能进行知识共享，严重影响了系统应用的效能和广度；另一方面，各诊断系统在技术实现上采用的平台、协议、体系结构各不相同，对于某一种可以通用的服务，由于各系统平台之间不能互连、互通、互操作，导致开发人员常常创建大量的冗余逻辑，造成了人力、财力的巨大重复性投入。

因此，借助于信息技术和网络技术，将专家经验、装备基础信息乃至信号分析算法等资源进行收集和整理，以松散的服务形式提供出来，通过计算机协同运作，建立多个异构诊断系统工作的服务网络，是解决上述问题的根本途径。

对于我军来说，只有及时转变系统构建观念，充分利用互联网提供的信息共享和实时交互能力，建立基于广域网的远程诊断服务共享环境，完成协同式的诊断运行，才能保证复杂装备快速、准确、灵活的维修诊断要求。

二、远程协同诊断服务共享框架的一般结构装备远程协同诊断服务共享框架的结构可以定义两个部分，首先定义“服务”的内涵，其次定义服务间的网络关系，给出服务共享框架的全貌。

一般意义上的诊断资源可归纳为以下三类：信息资源（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｏｕｒｃｅｓ）：ｅ－ｆｉｌｅｓ、结构化和半结构化对象；知识资源（ＫｎｏｗｌｅｄｇｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓ）：概念，公理，规则，方法；服务资源（ＳｅｒｖｉｃｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓ）：用于求解问题、处理信息和知识资源的可复用过程。

在装备远程协同诊断服务共享框架中，将所有上述意义上的资源都定义为一个个独立的服务，即将服务的概念空间进行外延，建立一个适用于协同诊断运作的服务空间，定义为：远程协同诊断服务空间（图１）是一个三维空间ＲＳ（ｘ１，ｘ２，ｘ３），其中每个点都唯一确定了一个服务或一组相关的服务。

其中，ｘ１轴为服务类型轴，主要用于规定服务的类别及本质属性。

ｘ２轴为服务功能轴，该轴确定服务所能完成的功能范围，而且此轴根据各种相关技术的发展还可以扩展。

ｘ３轴为服务的网络位置，由该轴可以在整个服务共享平台上唯一确定一个服务单元的所处的ＵＲＬ地址。

利用该定义就可以在整个协同诊断环境中，唯一确定一个服务以及与其相关的一系列操作。

定义好服务的具体范畴后，还需要进一步定义服务之间交联的网络形式。

对于装备维修诊断整体环境来说，由于各单位科研力量，主攻方向，专家支持等各方面技术实力都不尽相同，所以，建立如图２所示的服务共享框图２装备远程协同诊断服务共享总体框架图装备远程协同诊断服务共享框架及其关键技术研究多丽华杨拥民摘要信息化时代复杂装备的远程故障诊断要求充分发挥多系统协同诊断效能，针对当前异构诊断应用系统间资源共享和服务协同需求，提出一种以ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅｓ技术体系为核心的远程协同诊断服务共享框架，通过对该框架理论的构建和关键技术的研究推动远程异构系统协同诊断环境的建立。

关键词服务ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ远程协同诊断中图分类号ＴＰ２７７文献标识码Ａ图１远程协同诊断服务空间诊断技术!"架来满足基于广域态势的远程诊断需求。

该框架主要有以下几个组成部分：１．服务单元（图２中圆圈，包括加粗和不加粗的）系指松散的分布在各基层维修单位，科研院所的诊断资源服务，以完整的信息实体形式存在。

这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程。

这些服务都满足服务空间的范式要求的。

２．局域服务网系指各单位内部的服务耦接网络。

该网络通常是紧耦合的，服务和服务之间通过特定的接口进行信息交互和通信。

３．诊断中心调度系统（图２中黑色实心圆）它负责整体的诊断资源和服务调度，同时也是诊断服务的注册中心。

服务通过该中心注册后就可以被其他应用系统找到，发挥其应有的作用。

可以看出，诊断中心调度系统的设定也可以是分布式的。

４．广域服务网系指本单位内可以与其他单位共享的服务单元（图２中加粗圆圈），通过指定的接口形式将其包装，以松耦合的方式在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上注册到诊断中心调度系统。

这样就可以将传统的诊断服务单元，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ延伸到可不计任何异构状态进行远程调用的远程诊断服务单元中去，形成全军诊断服务共享的态势。

可以看出，远程协同诊断服务共享框架的主要特征是：协作性。

每个合作伙伴都将精力集中在其核心能力上，并互补合作伙伴之间的能力，满足装备诊断要求是所有合作伙伴的共同目标。

虚拟化。

采用动态联盟的方法，通过构建虚拟诊断协同联盟来完成对装备的诊断服务。

诊断过程将跨越装备所在具体的管理实体边界，在广域范围内运作。

敏捷化。

系指远程协同诊断服务共享环境能够以最快的速度、最低的成本、最好的柔性调整其诊断组织结构，以响应诊断需求的变化。

为了建立敏捷化的企业协同，要求远程诊断协同各方有很强的自适应能力，可以根据诊断需求的变化迅速完成自我调整，并迅速与合作者之间形成新的合作诊断流程，迅速把各方形成的知识体系转化为诊断实效，应用于诊断对象。

松散性。

充分体现了面向服务的思想，对于用户提供一个获取诊断服务的统一平台，用户看到的就是一个诊断服务的集合。

用户根据自己的需要来选择不同的服务。

而这些诊断服务可以在不同的平台上实现，可以通过不同的通信协议来访问，但对外都是提供一个统一的服务接口。

这样，实现了服务的实现与访问的分离，使用户对诊断资源的访问不再依赖具体的平台，用户只需要了解服务的接口，而不用关心服务具体的实现和访问的方式。

三、基于ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的服务单元构建远程协同诊断服务共享框架本身是如何将装备故障诊断软硬件资源组织在一起的抽象概念。

它依赖于服务组织模式的确立以及以软件的形式存在的更加具体的观念和技术。

此外，它还需要安全性、策略管理以及可靠消息传递的支持，从而有效地工作。

ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ技术体系提供了服务间交互和通信的具体指导原则。

因而，从本质上讲，ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ是实现服务共享框架的具体方式之一。

１．ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ技术体系简介ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ目前还没有统一的定义。

可以从以下几个方面对其加以描述：（１）ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ是用标准的、规范的ＸＭＬ概念描述的，称为ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的接口描述。

这一描述囊括了与服务交互需要的全部细节，包括消息格式（详细描述操作）、传输协议和位置。

（２）ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ是部署在Ｗｅｂ上的程序集，它通过Ｗｅｂ接口提供某个功能程序段。

该接口由ＷＳＤＬ（ＷｅｂｓｅｒｖｉｃｅｓＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ）描述；服务请求者使用ＳＯＡＰ格式的消息来调用服务接口。

通过标准的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ通信协议（如ＨＴＴＰ）客户机，将请求Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ并接受返回消息的响应。

这些在客户机和服务器之间传递的消息是基于ＸＭＬ编码的ＳＯＡＰ格式的消息。

ＳＯＡＰ协议定义的框架既是可扩展的又是模块化的，使之成为一个功能强大且灵活的消息传输系统。

正是ＳＯＡＰ、ＸＭＬ、ＷＳＤＬ等协议构成了ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的协议栈基础。

ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ从根本上说是一个分布式解决方案，是建立可互操作分布式应用的技术平台。

其实大多数分布式计算技术（如ＣＯＭ／ＤＣＯＭ，ＣＯＲＢＡ等）在软件功能复用和跨平台开发上都很成功，但这些技术的致命缺点是不能跨语言或跨语言调用，ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ为解决上述异构系统集成问题提供了良好的解决方案。

使用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ技术的主要优点是：①实现真正的系统互操作性；②平台无关性，任何能够访问Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的平台都能访问ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ；③服务的中立性，ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的接口是基于标准的，所开发ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ与程序语言和操作系统软件无关。

可以看出，ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅｓ能够统一地封装信息、行为、数据以及业务流程，而无需考虑应用所在的环境是使用何种系统和设备。

通过使用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅｓ来包装各科研院所或相关单位拥有的各种诊断资源和诊断系统，使不同的故障诊断功能单元，分别以ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的形式加以发布，就能够通过将各种ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅｓ进行组合和集成来创建新的远程故障诊断应用，并最终形成动态灵活的装备远程协同诊断服务共享态势。

２．基于ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ远程协同诊断服务共享框架的设计与实现（１）总体架构装备远程协同诊断服务共享框架是一个架构在现设军网和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ之上，由分布在异地的诊断资源组成的一种复杂而松散的广域分布式计算环境。

利用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ技术，这种系统能将网络中各处众多的诊断分析程序进行集成，大大增强系统的功能。

为了满足松散耦合的环境架设要求，选择采用基于ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ技术的Ｂ／Ｓ三层结构模型来建立原型系统。

客户层。

可以是浏览器或客户端应用程序，使用ＨＴＴＰ协议通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ向中间层ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ提交请求与显示返回结果；或者使用ＳＯＡＰ协议通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ跨防火墙访问中间层中ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ提供的服务。

中间层（服务层）。

分为ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ和应用服务器两部分，前者可以提供ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ服务，或作为Ｂ／Ｓ中的站点服务器；后者则提供构件服务。

诊断技术!"设备管理与维修２００６№３设备管理与维修２００６№３数据层。

包括提供分布式数据服务的数据库管理系统及专家知识库系统。

系统体系结构见图３。

（２）开发工具选择及技术难点系统开发工具包括两个方面，一个是各种远程诊断信号分析ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的开发，一个是装备远程协同诊断服务共享ＵＤＤＩ注册中心的构建。

Ｖｉｓｕａｌｓｔｕｄｉｏ．Ｎｅｔ是微软公司最新推出的一套完整的开发工具，该框架可将现有的业务逻辑方便地转换为可重复使用的ＸＭＬＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ，从而成为能够用于任何平台的应用程序。

所以本系统中ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的开发采用在．Ｎｅｔ平台下进行。

ＵＤＤＩ４Ｊ是由ＩＢＭ公司赞助的较为流行的开放源码项目之一。

它是一个Ｊａｖａ类库，提供可以用来与ＵＤＤＩ注册表交互的ＡＰＩ。

所以，本文确定最终系统开发工具为．Ｎｅｔ＋ＵＤＤＩ４Ｊ＋ＤＢ２。

由于故障诊断系统中数据分析是系统的重要功能单元，常用的数据分析ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ如表１所示。

其中，Ｗｅｂ服务器上的ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ是数据分析服务的提供者（ＳｅｒｖｉｃｅＰｒｏｖｉｄｅｒ），客户端应用是服务的请求者（ＳｅｒｖｉｃｅＲｅｑｕｅｓｔｅｒ），两者之间的通信采用ＳＯＡＰ消息实现。