基于移動Agent的井下網絡故障檢測系統的研究

趙承濱++劉玉利++徐俊+呂中志

摘 要：為了保證井下設備的正常工作，本文通過分析現有設備檢測的方式，提出了一種基于移動Agent的網絡故障檢測系統，利用Agent的實時性技術優勢，解決傳統設備檢測的不足。通過理論和系統仿真表明，該系統是可行的，并且能降低網絡數據傳輸量，縮短系統響應時間。

關鍵詞：移動Agent；實時性；可靠性；井下網絡

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

在井下測定空氣中瓦斯濃度、濕度等都需要用到傳感器，如果在使用過程中設備出現故障，不能及時發現，則會帶來無法估量的后果，在正常的設備維護中，都是出現后果才來進行維修，雖然有定期檢測，但是也不能做到出現問題及時報告。由于Agent有主動性，可以攜帶一些簡單數據，具有實時性的特點，所以在井下故障檢測中引入移動Agent，具有及時發現故障和及時報警的功能。

1.井下網絡故障檢測系統模型

基于移動Agent的網絡檢測系統模型如圖1所示，該系統由傳感器節點、基站、地面監控主站和移動Agent組成。

（1）傳感器節點。由于需要監測許多數據指標，如瓦斯濃度、濕度等，這些數據的獲得都要安裝適量的傳感器，所以在系統中要檢測傳感器工作是否正常。

（2）基站。由于井下地形復雜，對于信號的屏蔽比較嚴重，為了保證信號傳輸的質量，安裝一定量的固定節點進行分批管理是必要的，根據井下實際情況，固定基站位置，可以保證傳輸信號的強度，保證信號傳輸通暢。基站也是傳感器節點和地面監控主站的連接樞紐。

（3）地面主監控站。主要完成移動Agent的創建，檢測路線的制定和回收。Agent本身帶有一些簡單的數據，可以進行基本的數據比較。當出現緊急情況時，可以直接接管系統的控制，解決系統問題。

2.系統工作流程

（1）在每次下井工作之前，先啟動故障檢測系統，由主監控站創建移動Agent，發送給每個基站，每個基站再通過自己規定的檢測線路對自己區域內的設備進行檢測。

（2）每個基站對于自己范圍內的節點，通過順次逐一進行檢測，監測一些必要的指標和傳感器節點個數。

（3）在遷移的過程中，都要記錄下自己遷移過的節點標號，在基站中會保存一個規定好檢測路線的數據記錄，當移動Agent從最后一個節點返回到基站時，它的記錄要和規定好的檢測線路中的數據進行比較，如果一致則基站返回主監控站一切正常的信息，如果在規定的時間沒有數據返回，則發送第二個監測Agent來進行檢測，這時第二個監測Agent要經過一個節點返回一個節點數據，當返回的節點數據中有兩個連續一樣的節點信息時，說明按照規定的線路中，這一節點和下一節點之間設備出現問題，發出設備故障信息給主監控站并報警提示。第二個移動Agent工作流程如圖2所示。

（4）在初次監測完之后，井下進行正常的工作時，每隔一段時間由基站發送一個監測Agent來檢測各個節點是否正常工作。如正常則不再返回主站信息，如果出現異常則把信息傳回給主站，并及時報警。

3.移動Agent技術優勢分析

（1）與傳統設備檢測方式相比

傳統的設備檢測方式是每隔一段時間對系統的設備進行檢測，時間間隔比較長，人員需要每個設備進行測試一遍，而且在大多數情況下是設備出現了異常引起了一定的后果之后才進行維修檢測。而基于移動Agent的設備檢測系統可以每一時刻都對設備進行網絡監測，可以及時發現問題，并且可以具體知道是哪里出了問題，對設備的檢修和對井下事故的預防起到了一定的作用。

（2）與傳統C/S模式相比

傳統網絡數據傳輸模式采用C/S模式，每個節點都要和基站建立聯系進行數據傳輸。

傳統的數據流量可以用下面的式子（1）表示：

CS=n（C1+C2+C3） （1）

其中CS表示數據的總流量，n表示節點的個數，C1表示節點收集數據的流量，C2表示完成一次請求的數據流量，C3表示完成一次響應的數據流量。

本文工作方式的數據流量可以用下面的式子（2）表示：

（2）

其中CM表示移動Agent總的數據流量，Mi表示第i個節點移動Agent采集數據的流量，Mag表示移動Agent本身遷移的數據流量，Mb為返回響應的數據流量。

根據在實際的有線網絡中的模擬測試結果，隨著節點n的不斷增加，網絡中的數據流量會不斷地增大，并且本文中采用的移動Agent的方法的系統響應時間會低于傳統C/S模式，系統數據流量大大低于傳統模式。

（3）實現的可能性

現在很多論文已經提出在煤礦系統中使用移動Agent來進行人員定位，瓦斯監測等，也為本文移動Agent的引入提供了可以實現的空間。

結語

本文將移動Agent技術引入到井下網絡故障檢測系統中，充分考慮了移動Agent的技術特點，可以有效地克服傳統的設備檢修時間間隔長，發現問題不及時等缺點，利用移動Agent的實時性縮短發現故障的時間，提高避免事故發生的頻率。

參考文獻

[1]王春玲，唐超禮.基于移動Agent的煤礦瓦斯監測系統研究與實現[J].煤炭工程，2013（8）：130-132.

[2]蘇舉端，高春艷，謝殿榮.煤礦瓦斯監測系統的分析與研究[J].工業安全與環保，2009（10）：30-32.