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摘要：文章提出了一个针对战场环境分布式系统的集中、动态交互数据采集系统，介绍了该数据采集系统的模块化设计过程，详细介绍了该数据采集系统主要功能的实现方法。该系统的建立提高了分布式系统的数据综合分析能力。
关键词：数据采集；MVC；模块化
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0013-03
1 概述
计算机技术和网络技术的发展使得军事领域广泛采用分布式系统方式实现战场环境模拟。利用网络优势可以将散布在不同地点的真实武器设备以及武器模拟器连接起来，实现大范围的分布式交互仿真，从而实现大规模军事协同作战。而对于分布式系统仿真过程中各节点产生的数据需要进行采集分析，并将获得的信息反馈给指控人员，实现对仿真过程的监控。数据采集系统正是针对分布式系统开发的对仿真数据进行集中采集处理的软件，通过获取分布式系统不同节点产生的数据，实现对模拟战场状况的综合掌控。数据采集系统采集的数据可以用于事后对仿真过程的分析，实现仿真过程的重演；可以对仿真过程中重要状况进行分析；可以对仿真细节进行重点关注，得出相关结果文件；可以实现对系统总体可信度评价；可以对系统性能进行验证，改进系统的不足；还可将获得的数据进行存储。数据采集系统主要分布式系统运行中不同节点传输的数据，并对数据进行处理，以实现数据的集中管理，适合在仿真过程中和仿真结束后对数据进行分析。以独立系统方式实现数据采集系统，免去了子系统对数据采集处理工作，易于实现对分布式系统增设的新设备的控制。目前，数据采集系统还未达到良好的灵活性，可扩展性和可靠性。本文针对以上问题提出了数据采集系统的模块化设计方法，重点阐述了系统数据采集的实现。
2 数据采集系统的总体设计
数据采集系统应实现同时从多个子系统采集数据功能，而且具备灵活的可扩展性，以适应要增加与之相连的设备情况，同时，不同系统间通信涉及不同专业领域的融合，因此，在系统设计过程中，系统框架应设计通用性通信接口，保证系统的集成性。数据采集系统各功能模块应充分解耦，实现各模块的独立运行调试，对系统中容易变动的功能进行封装实现，以保证系统某模块的修改不会对其他模块造成太大影响，实现系统结构的灵活性。考虑到数据采集系统的功能升级，对系统的内部实现和对外提供的功能，均要预留扩展空间。因此，在本数据采集系统的设计过程中，根据可集成性、可扩展性、易维护性和灵活性设计原则将系统功能分为对用户呈现的视图部分，封装数据信息的实体部分，控制业务逻辑的控制部分和接收数据的网络通信模块。各部分通过接口进行单向访问，使各部分高度内聚，降低了模块间的耦合性，同时各模块提供信息输入接口，输出参数验证等模块辅助验证功能，可完成各模块功能的单独测试，并且系统各功能模块以信息传递驱动，可以方便的应用到其它以数据流联系的系统中。
根据以上要求，本系统总体架构以MVC设计模式为依据，将系统对外显示界面作为视图，将数据实体信息作为模型，用控制器将这两部分连接，根据模型的更新控制视图的变动。数据采集系统中通信部分单独作为功能模块实现，保证通信方式改变不影响上层功能模块。系统实现了软件模块化的设计思想，保证了系统的可扩展性和与其它系统易于融合的特性。系统总体框架图如图1所示：
图1 系统框架图
3 数据采集系统的实现
依据数据采集系统的设计框架以及各模块间的关系，在软件的实现过程中，各部分功能采用独立实现方式，各部分通过设计良好的通信接口联系，降低了外界变化对系统功能模块的影响，提高了系统的可复用性。
数据采集系统网络通信模块通过网络获取其它子系统的数据信息，并实时更新数据封装模块的信息。将该模块单独实现，可以方便软件对通信方式进行修改，而且对该通信模块进行扩展时，不会对其它功能模块产生影响。在数据采集系统中，网络通信模块只是对其它仿真节点传递的数据信息进行初步的分析处理，判断数据信息产生地址，系统的其它上层功能部分对数据进行详细分析，该部分活动图如图2所示。
图2 接收消息用例活动图
我们将系统网络通信部分功能分为服务、消息和系统调用三部分实现。网络通信模块部分类图如图3。
图3 系统网络通信模块部分类图
服务部分是控制数据信息的关键，是数据信息处理的初始部分，该部分的实现由Inne rMessage Adapter，Inner Message Factory组成。Inner Message Thread用于在数据采集系统启动运行时构建线程，并调用具有私有性构造函数的Inner Message Adapter类生成的唯一实例。InnerMessageAdapter类的实例是服务部分完成其应用的关键部分，它通过缓冲区采用FIFO的原则对接收数据情况进行控制。此外，可以通过Inner Message Factory类对服务部分进行功能扩展。在系统中需要添加新的功能时，可以利用在Create Message方法添加新业务处理来实现，同时用过Produc eMessage来初始化添加的事物操。
消息部分为各种数据信息提供统一控制方法。数据信息是网络通信模块中消息部分的关键部分。系统中的所有据信息类都通过Cmessage基类继承实现。当系统要添加新的数据信息时，可以通过继承CMessage中的共有属性，以及对数据的通用操作，并对特定数据的特有要求进行修改即可实现。
系统调用部分实现对网络数据信息的访问。为避免产生同一组数据多次接收的情况，我们采用缓存最近接收的数据包，并对比接收的数据和缓存的数据的类型、数据包大小、生成时间等属性来检查数据是否重复接收。数据采集系统通过RS_SOCKETInner中提供的API方法来实现网络数据的接收。
数据采集系统中实体模块部分控制系统数据信息、业务规则。该部分实时更新数据信息，并返回视图请求的最终的数据信息。同一个实体模块可以对应不同视图，避免了代码重复设计，降低了工作量。该部分实现了一个实体基类，通过派生新类来实现不同数据实体，方便实现该部分功能的扩展。所有实体类的基类为CEntityObject，该类中SetEntityCode（…）函数实现了对实体类的编码，对不同实体类设定特定标志，Notify（…）接口完成更新的通知；CCodeEntity用于实现对索引节点删除、添加、判断等操作；CEntitiesFacade主要完成在系统退出时释放所有运用SingletonPattern的类的实例指针；该部分还实现了各不同数据信息对应的实体类，用于记录各仿真节点的数据信息。 数据采集系统的控制模块作为分发器控制实体与视图匹配一致，将用户对视图的操作请求作为实体模块的触发事件来调用相应封装数据并在视图中呈现。该部分实现的所有控制功能都继承自基类controller，需要增设新的数据控制过程时，可以添加新的派生类并根据控制流程增加功能，并控制相应视图，调用对应实体，即可实现功能扩展。CAddMessage用于读取缓冲区的数据信息。
视图模块是数据采集系统对外显示部分，实现与用户的信息交互。本系统能正确读取其它仿真节点的数据信息并能根据规定方式对数据进行处理，具备良好信息采集效率，达到了设计要求。MainFrame构建系统显示视图的总框架，系统通过CZongHeViewCMainView实现了数据详细信息的表页显示界面。CParserView用于显示各类数据信息解析后内容。视图提供数据文件解析、数据接收控制、文件操作、数据存储、数据操作功能。
数据文件解析：将通过网络接收到的数据文件的主要信息以表页的形式进行显示，同时可实现对数据解析过程进行如开始解析、选择解析文件和删除数据文件解析内容的控制管理的功能；
图4 过滤器作用协作图
数据接收控制：提供可设置过滤条件功能，并根据过滤需求提取数据文件；
文件操作：实现将接收到的数据信息导出功能（CDaoChuDlg），并以文本文件格式保存，同时也可回放已保存的数据文件；
数据存储：将接收到的数据信息保存到数据库；
数据操作：完成对数据信息仿真的开始和结束控制，实现系统运行状况的复现。
数据库处理模块将数据信息存储到数据库，数据表名可由用户自定义，也可以以数据类型标示和运行开始时间命名。该模块还可将数据库中信息导出实现数据重演。该部分在实现时利用CsqlServerDaoChu将数据存储到数据库中，通过connect（Server，DataBase，UID，PWD）命令连接数据库，CsqlServerGetData负责从数据库中导出数据并将数据显示在视图中，用SqlServerApi该模块对外接口，提供该模块操作方法，实现模块信息封装，方便实现模块功能扩展。
4 结语
本文介绍了针对战场环境分布式系统开发的数据采集系统的设计与实现。采用模块化的设计实现方法，将数据采集系统中的界面实现与网络通信功能分离，同时根据MVC设计模式将界面功能进行划分，并独立实现各部分，提高了系统的开发效率，保证系统的良好地灵活性、方便实现功能扩展等，可以快速适应不同的设备间通信，以及对于不同设备产生的数据的集中处理分析的需求。
参考文献
[1] 任中方，张华，闫明松等.MVC模式研究的综述
[J].计算机应用研究，2004.21（10）.
[2] 夏明忠，夏以轩，李兵元.软件模块化设计和模块
化管理[J].中国信息界，2012.
[3] 江澍，左春荣.基于.NET信息采集系统的设计与
实现[J].微计算机信息，2008.
[4] 郭斌，范文慧，熊光楞.基于HLA的协同仿真数
据采集及分析框架研究[J]，系统仿真学报.2006.
作者简介：刘娜（1985—），女，河北衡水人，江南机电设计研究所助理工程师，硕士，研究方向：制导控制系统仿真。
关键词：数据采集；MVC；模块化
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0013-03
1 概述
计算机技术和网络技术的发展使得军事领域广泛采用分布式系统方式实现战场环境模拟。利用网络优势可以将散布在不同地点的真实武器设备以及武器模拟器连接起来，实现大范围的分布式交互仿真，从而实现大规模军事协同作战。而对于分布式系统仿真过程中各节点产生的数据需要进行采集分析，并将获得的信息反馈给指控人员，实现对仿真过程的监控。数据采集系统正是针对分布式系统开发的对仿真数据进行集中采集处理的软件，通过获取分布式系统不同节点产生的数据，实现对模拟战场状况的综合掌控。数据采集系统采集的数据可以用于事后对仿真过程的分析，实现仿真过程的重演；可以对仿真过程中重要状况进行分析；可以对仿真细节进行重点关注，得出相关结果文件；可以实现对系统总体可信度评价；可以对系统性能进行验证，改进系统的不足；还可将获得的数据进行存储。数据采集系统主要分布式系统运行中不同节点传输的数据，并对数据进行处理，以实现数据的集中管理，适合在仿真过程中和仿真结束后对数据进行分析。以独立系统方式实现数据采集系统，免去了子系统对数据采集处理工作，易于实现对分布式系统增设的新设备的控制。目前，数据采集系统还未达到良好的灵活性，可扩展性和可靠性。本文针对以上问题提出了数据采集系统的模块化设计方法，重点阐述了系统数据采集的实现。
2 数据采集系统的总体设计
数据采集系统应实现同时从多个子系统采集数据功能，而且具备灵活的可扩展性，以适应要增加与之相连的设备情况，同时，不同系统间通信涉及不同专业领域的融合，因此，在系统设计过程中，系统框架应设计通用性通信接口，保证系统的集成性。数据采集系统各功能模块应充分解耦，实现各模块的独立运行调试，对系统中容易变动的功能进行封装实现，以保证系统某模块的修改不会对其他模块造成太大影响，实现系统结构的灵活性。考虑到数据采集系统的功能升级，对系统的内部实现和对外提供的功能，均要预留扩展空间。因此，在本数据采集系统的设计过程中，根据可集成性、可扩展性、易维护性和灵活性设计原则将系统功能分为对用户呈现的视图部分，封装数据信息的实体部分，控制业务逻辑的控制部分和接收数据的网络通信模块。各部分通过接口进行单向访问，使各部分高度内聚，降低了模块间的耦合性，同时各模块提供信息输入接口，输出参数验证等模块辅助验证功能，可完成各模块功能的单独测试，并且系统各功能模块以信息传递驱动，可以方便的应用到其它以数据流联系的系统中。
根据以上要求，本系统总体架构以MVC设计模式为依据，将系统对外显示界面作为视图，将数据实体信息作为模型，用控制器将这两部分连接，根据模型的更新控制视图的变动。数据采集系统中通信部分单独作为功能模块实现，保证通信方式改变不影响上层功能模块。系统实现了软件模块化的设计思想，保证了系统的可扩展性和与其它系统易于融合的特性。系统总体框架图如图1所示：
图1 系统框架图
3 数据采集系统的实现
依据数据采集系统的设计框架以及各模块间的关系，在软件的实现过程中，各部分功能采用独立实现方式，各部分通过设计良好的通信接口联系，降低了外界变化对系统功能模块的影响，提高了系统的可复用性。
数据采集系统网络通信模块通过网络获取其它子系统的数据信息，并实时更新数据封装模块的信息。将该模块单独实现，可以方便软件对通信方式进行修改，而且对该通信模块进行扩展时，不会对其它功能模块产生影响。在数据采集系统中，网络通信模块只是对其它仿真节点传递的数据信息进行初步的分析处理，判断数据信息产生地址，系统的其它上层功能部分对数据进行详细分析，该部分活动图如图2所示。
图2 接收消息用例活动图
我们将系统网络通信部分功能分为服务、消息和系统调用三部分实现。网络通信模块部分类图如图3。
图3 系统网络通信模块部分类图
服务部分是控制数据信息的关键，是数据信息处理的初始部分，该部分的实现由Inne rMessage Adapter，Inner Message Factory组成。Inner Message Thread用于在数据采集系统启动运行时构建线程，并调用具有私有性构造函数的Inner Message Adapter类生成的唯一实例。InnerMessageAdapter类的实例是服务部分完成其应用的关键部分，它通过缓冲区采用FIFO的原则对接收数据情况进行控制。此外，可以通过Inner Message Factory类对服务部分进行功能扩展。在系统中需要添加新的功能时，可以利用在Create Message方法添加新业务处理来实现，同时用过Produc eMessage来初始化添加的事物操。
消息部分为各种数据信息提供统一控制方法。数据信息是网络通信模块中消息部分的关键部分。系统中的所有据信息类都通过Cmessage基类继承实现。当系统要添加新的数据信息时，可以通过继承CMessage中的共有属性，以及对数据的通用操作，并对特定数据的特有要求进行修改即可实现。
系统调用部分实现对网络数据信息的访问。为避免产生同一组数据多次接收的情况，我们采用缓存最近接收的数据包，并对比接收的数据和缓存的数据的类型、数据包大小、生成时间等属性来检查数据是否重复接收。数据采集系统通过RS_SOCKETInner中提供的API方法来实现网络数据的接收。
数据采集系统中实体模块部分控制系统数据信息、业务规则。该部分实时更新数据信息，并返回视图请求的最终的数据信息。同一个实体模块可以对应不同视图，避免了代码重复设计，降低了工作量。该部分实现了一个实体基类，通过派生新类来实现不同数据实体，方便实现该部分功能的扩展。所有实体类的基类为CEntityObject，该类中SetEntityCode（…）函数实现了对实体类的编码，对不同实体类设定特定标志，Notify（…）接口完成更新的通知；CCodeEntity用于实现对索引节点删除、添加、判断等操作；CEntitiesFacade主要完成在系统退出时释放所有运用SingletonPattern的类的实例指针；该部分还实现了各不同数据信息对应的实体类，用于记录各仿真节点的数据信息。 数据采集系统的控制模块作为分发器控制实体与视图匹配一致，将用户对视图的操作请求作为实体模块的触发事件来调用相应封装数据并在视图中呈现。该部分实现的所有控制功能都继承自基类controller，需要增设新的数据控制过程时，可以添加新的派生类并根据控制流程增加功能，并控制相应视图，调用对应实体，即可实现功能扩展。CAddMessage用于读取缓冲区的数据信息。
视图模块是数据采集系统对外显示部分，实现与用户的信息交互。本系统能正确读取其它仿真节点的数据信息并能根据规定方式对数据进行处理，具备良好信息采集效率，达到了设计要求。MainFrame构建系统显示视图的总框架，系统通过CZongHeViewCMainView实现了数据详细信息的表页显示界面。CParserView用于显示各类数据信息解析后内容。视图提供数据文件解析、数据接收控制、文件操作、数据存储、数据操作功能。
数据文件解析：将通过网络接收到的数据文件的主要信息以表页的形式进行显示，同时可实现对数据解析过程进行如开始解析、选择解析文件和删除数据文件解析内容的控制管理的功能；
图4 过滤器作用协作图
数据接收控制：提供可设置过滤条件功能，并根据过滤需求提取数据文件；
文件操作：实现将接收到的数据信息导出功能（CDaoChuDlg），并以文本文件格式保存，同时也可回放已保存的数据文件；
数据存储：将接收到的数据信息保存到数据库；
数据操作：完成对数据信息仿真的开始和结束控制，实现系统运行状况的复现。
数据库处理模块将数据信息存储到数据库，数据表名可由用户自定义，也可以以数据类型标示和运行开始时间命名。该模块还可将数据库中信息导出实现数据重演。该部分在实现时利用CsqlServerDaoChu将数据存储到数据库中，通过connect（Server，DataBase，UID，PWD）命令连接数据库，CsqlServerGetData负责从数据库中导出数据并将数据显示在视图中，用SqlServerApi该模块对外接口，提供该模块操作方法，实现模块信息封装，方便实现模块功能扩展。
4 结语
本文介绍了针对战场环境分布式系统开发的数据采集系统的设计与实现。采用模块化的设计实现方法，将数据采集系统中的界面实现与网络通信功能分离，同时根据MVC设计模式将界面功能进行划分，并独立实现各部分，提高了系统的开发效率，保证系统的良好地灵活性、方便实现功能扩展等，可以快速适应不同的设备间通信，以及对于不同设备产生的数据的集中处理分析的需求。
参考文献
[1] 任中方，张华，闫明松等.MVC模式研究的综述
[J].计算机应用研究，2004.21（10）.
[2] 夏明忠，夏以轩，李兵元.软件模块化设计和模块
化管理[J].中国信息界，2012.
[3] 江澍，左春荣.基于.NET信息采集系统的设计与
实现[J].微计算机信息，2008.
[4] 郭斌，范文慧，熊光楞.基于HLA的协同仿真数
据采集及分析框架研究[J]，系统仿真学报.2006.
作者简介：刘娜（1985—），女，河北衡水人，江南机电设计研究所助理工程师，硕士，研究方向：制导控制系统仿真。