В статье автор описывает предложенную структуру программно-аппаратного комплекса архивирования и обработки гидроакустической измерительной информации.
Ключевые слова: сервер, архивирование, программно-аппаратный комплекс.
Одним из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса в той или иной научной отрасли является измерительная техника.
Всевозможные акустические, пространственные и временные, механические, магнитные и электрические величины используются при описании свойств материальных тел, физических явлений и процессов.
Относится это и к гидроакустике — области физики, изучающей процессы возникновения и особенности распространения, отражения и затухания звуковых волн в реальной водной среде (морях, океанах и пр.).
Современные измерительные приборы, такие как комбинированные гидроакустические (векторные) приёмники (КГП) и гидрофоны, а тем более измерительные системы и комплексы, разработанные на их базе, в процессе проведения измерений предъявляют собственные специальные требования к системе хранения и обработки информации. Размер данных, получаемых с гидроакустического измерительного оборудования с каждым годом становится всё больше и массивней, в частности из-за повсеместного усовершенствования гидрофонов и КГП, применения и развития цифровых технологий. При этом наличие нескольких различных систем хранения данных снижает эффективность их использования. Отсутствие централизованного хранилища приводит к нарушению целостности измеренных и обработанных величин, неимению возможности доступа к данным нескольких исследователей, уменьшению удобства использования при дальнейшем анализе и векторно-фазовой обработке измерений.
Значительно более эффективным является так называемое консолидированное решение. В основе консолидации данных лежит процесс сбора и организации хранения информации в виде, оптимальном с точки зрения их обработки на конкретной платформе или решения конкретных задач. Консолидированная система хранения представляет собой многофункциональное хранилище, ориентированное на различные классы нагрузки. Оно наиболее полно удовлетворяет требованиям: обеспечивает высокую скорость доступа к данным, автоматически поддерживает целостность структуры данных, контролирует непротиворечивость хранящейся информации.
Для решения вышеперечисленных проблем было принято решение разработать программно-аппаратный комплекс архивирования и обработки измерительной информации, представленный на рисунке 1:
Рис. 1. Структурная схема программно-аппаратного комплекса архивирования и обработки гидроакустической измерительной информации
При проектировании комплекса способ, выбранный для компьютерного соединения, называется «звезда».
Данное техническое решение имеет такие важные плюсы, как относительно простая настройка, отсутствие нанесения ущерба работе подключенной технике при выходе из строя одной из рабочих станций, хорошая масштабируемость, высокая производительность и гибкие возможности администрирования.
Разрабатываемый комплекс состоит из следующих компонентов: файл-сервер, являющийся централизованным хранилищем измерительных данных; рабочая станция главного оператора; стенд анализа тонкой спектральной структуры и векторно-фазовых измерений; коммутатор.
В качестве серверной операционной системы была выбрана ОС Astra Linux, входящая в Единый реестр Российских программ Минкомсвязи России.
На сервере во время эксплуатации комплекса будет храниться большое количество различных измерительных данных, поэтому высокие требования к надежности и безопасности предъявляются не только аппаратной составляющей серверной станции, но и программной. Astra Linux, механизмы безопасности которой проектировались и реализовывались с нуля, основываясь на многолетних научных разработках в области контроля информационных потоков, является крайне надёжной и защищенной операционной системой, удовлетворяющей требованиям.
Как было сказано выше, измерительная информация будет поступать в централизованное хранилище данных — базу данных, неотъемлемым атрибутом которого является удобный доступ ко всем хранящимся данным. Для обеспечения этого доступа используются так называемые системы управления базами данных или просто СУБД, представляющие собой особые приложения на базе определенной программной архитектуры. В разрабатываемом комплексе для этой цели была выбрана одна из самых популярных на сегодняшний день СУБД — PostgreSQL, имеющая обширный функционал, масштабируемость, производительность и простоту в использовании.
Для взаимодействия оператора комплекса со всем необходимым комплектом инструментов на базе компьютерной техники используются рабочие станции, также называемые автоматизированные рабочие места.
В разрабатываемом комплексе архивирования и обработки гидроакустической измерительной информации рабочая станция ориентируется на управление настройкой текущего режима измерения, отображения текущего процесса измерения и его результатов, составление и формирование протоколов измерений и отправку их на хранение на сервер. Также рабочие станции предназначены для дальнейшей работы с хранимыми данными: обработки гидроакустической информации, анализа спектральной структуры и векторно-фазовой обработки.
В качестве рабочей станции главного оператора используется моноблок «Темпест М-10». «Темпест М-10» является защищенным средством вычислительной техники, предназначенным для обработки защищаемой информации, использования в информационных автоматизированных системах, АРМ и информационно-вычислительных центрах.
Для взаимодействия программно-аппаратного комплекса архивирования и обработки и измерительного комплекса используется блок питания и управления.
БПУ предназначен для обеспечения электропитанием измерительного комплекса с векторным приёмником, лебёдки кабельной, электронных модулей во всех режимах работы измерительного гидроакустического комплекса, управления основными режимами работы.
Заключение
Таким образом, предложенная структура программно-аппаратного комплекса архивирования и обработки гидроакустической измерительной информации не только позволит решить проблему хранения и доступа данных, но и упростит взаимодействие операторов с массивами измерительных данных, помогает избежать нарушения целостности измерений, централизует всю хранящуюся информацию, увеличивает скорость информационного обмена.
Литература:
- Лосев Г. И., Некрасов В. Н. Векторно-фазовые алгоритмы выделения источников акустического загрязнения на фоне естественных шумов акватории.
- Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. — М.: Форум, 2018. — 256 c.
- Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2013. — 944 с
- Б. Шварц, П. Зайцев, В. Ткаченко, Д. Заводны, А. Ленц, Д. Боллинг. MySQL. Оптимизация производительности, 2-е издание. — Пер. с англ. — СПб.: Символ-Плюс, 2010. — 832 с., ил.
