基于設(shè)備和場(chǎng)景模擬的協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及面向工業(yè)應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具體地說是一種基于設(shè)備和場(chǎng)景模擬的協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境具備高可靠、硬實(shí)時(shí)、高安全特征的無線網(wǎng)絡(luò)被稱為工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)。無線技術(shù)低成本、易使用、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，使得以較低投資和使用成本實(shí)現(xiàn)“泛在感知”和“全流程優(yōu)化控制”的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)成為可能，具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為工業(yè)測(cè)控和無線領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。美國能源部(DOE)在2004年發(fā)布的“未來工業(yè)計(jì)劃”(10F)中指出:這種基于工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的低成本測(cè)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)到2020年美國工業(yè)整體能耗降低5%目標(biāo)的主要手段，代表著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向，將在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低工業(yè)生產(chǎn)過程中的跑冒滴漏、提高能源效率等方面發(fā)揮重要作用，在石油天然氣開采、石化、冶金、污水處理等高耗能、高污染行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]WIA-PA(Wireless networks for Industrial Automat1n-Process Automat1n)是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的用于工業(yè)過程測(cè)量、監(jiān)視與控制的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過采用WIA-PA技術(shù)，用戶可以以較低的投資和使用成本實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)全流程的“泛在感知”，獲取傳統(tǒng)由于成本原因無法在線監(jiān)測(cè)的重要工業(yè)過程參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)施優(yōu)化控制，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的目標(biāo)。目前，具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)，成為與WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)并列的IEC國際標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]目前針對(duì)WIA-PA協(xié)議的一致性測(cè)試方法鮮有報(bào)道。重慶郵電大學(xué)的王泉等人申請(qǐng)的專利CN101808355B“工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法”，采用多個(gè)獨(dú)立的無線數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信道中所有信道，每個(gè)無線數(shù)據(jù)采集模塊分別監(jiān)聽一個(gè)獨(dú)立信道，獲取網(wǎng)絡(luò)中所有信道的數(shù)據(jù)，并送入一致性測(cè)試模塊，根據(jù)被測(cè)試設(shè)備的協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說明文件和協(xié)議實(shí)現(xiàn)附加說明文件確定協(xié)議的實(shí)現(xiàn)聲明對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，生成測(cè)試報(bào)口 ο
[0005]然而，上述方法存在以下問題:1)未針對(duì)WIA-PA的各類設(shè)備類型設(shè)計(jì)具體相關(guān)的一致性測(cè)試方法；2)未給出具體建議的測(cè)試集及測(cè)試集的生成方法，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)WIA-PA的所有功能測(cè)試，且不同測(cè)試順序會(huì)導(dǎo)致重復(fù)操作和重復(fù)測(cè)試增多，影響測(cè)試效率；3)采用多個(gè)無線數(shù)據(jù)采集模塊分別監(jiān)聽每個(gè)信道，測(cè)試的成本較高，集成度較低，無法模擬不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多設(shè)備之間的靈活切換與交互過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試方法研究剛剛起步，且現(xiàn)有方法存在測(cè)試不完備、測(cè)試成本較高且集成度較低的問題，本發(fā)明提出了一種基于設(shè)備和場(chǎng)景模擬的協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)與方法，為檢驗(yàn)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)和工程應(yīng)用提供了有效測(cè)試系統(tǒng)和方法，為工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品認(rèn)證和多個(gè)不同廠家不同協(xié)議實(shí)現(xiàn)之間的設(shè)備互聯(lián)提供了保證。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種基于設(shè)備和場(chǎng)景模擬的協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)試設(shè)備、被測(cè)設(shè)備和手持設(shè)備；其中測(cè)試設(shè)備包括測(cè)試主機(jī)和測(cè)試收發(fā)設(shè)備；
[0008]所述測(cè)試主機(jī)，用于按照用戶需求生成相應(yīng)的測(cè)試集，并按照所生成測(cè)試集中的測(cè)試用例生成并發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)包或命令包；然后根據(jù)串口傳回的被測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)包或命令包判斷被測(cè)設(shè)備行為是否正確；最后自動(dòng)生成一致性測(cè)試結(jié)果報(bào)告；
[0009]所述測(cè)試收發(fā)設(shè)備，與所述測(cè)試主機(jī)通過串口連接，用于測(cè)試主機(jī)與被測(cè)設(shè)備之間通信的無線收發(fā)設(shè)備；
[0010]所述被測(cè)設(shè)備，為WIA-PA設(shè)備，用于在測(cè)試過程中接收所述測(cè)試主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包或命令包并作出相應(yīng)的響應(yīng)，或者按照協(xié)議規(guī)定向所述測(cè)試設(shè)備主動(dòng)發(fā)出數(shù)據(jù)包或命令包；
[0011]所述手持設(shè)備，用于為所述被測(cè)設(shè)備配置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符ID、加入密鑰。
[0012]所述測(cè)試收發(fā)設(shè)備由四部分組成:串口收發(fā)部分、串口射頻橋接模塊、系統(tǒng)支持層和RF收發(fā)物理層:
[0013]所述串口收發(fā)部分:用于根據(jù)串口收發(fā)協(xié)議，負(fù)責(zé)測(cè)試主機(jī)與測(cè)試收發(fā)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；
[0014]所述串口射頻橋接模塊:用于解析并處理所述串口收發(fā)部分與RF收發(fā)物理層之間的數(shù)據(jù)交換；
[0015]所述系統(tǒng)支持層:用于驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)備；
[0016]所述RF收發(fā)物理層:用于將所述串口收發(fā)部分讀取的數(shù)據(jù)發(fā)射給被測(cè)設(shè)備和收取被測(cè)設(shè)備發(fā)來報(bào)文后傳輸給串口。
[0017]所述測(cè)試用例是為某個(gè)目標(biāo)而編制的一組測(cè)試輸入、執(zhí)行條件以及預(yù)期結(jié)果，以便測(cè)試某個(gè)程序路徑或合適是否滿足該目標(biāo)。
[0018]所述測(cè)試結(jié)果報(bào)告包括:1)測(cè)試系統(tǒng)接收和發(fā)送的全部報(bào)文以及報(bào)文的具體時(shí)間；2)每一次報(bào)文交互是否通過，如果未通過，則給出未通過的具體原因；3)測(cè)試系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)文與標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文的比對(duì)結(jié)果。
[0019]所述被測(cè)設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、路由設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備中的一種；
[0020]所述被測(cè)設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，測(cè)試設(shè)備模擬網(wǎng)關(guān)設(shè)備和路由設(shè)備；
[0021]所述被測(cè)設(shè)備為網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí)，測(cè)試設(shè)備模擬路由設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；
[0022]所述被測(cè)設(shè)備為路由設(shè)備時(shí)，測(cè)試設(shè)備模擬網(wǎng)關(guān)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
[0023]所述測(cè)試設(shè)備包括用戶交互模塊，測(cè)試集內(nèi)部解釋執(zhí)行模塊，測(cè)試前端交互模塊以及測(cè)試集支持模塊:
[0024]所述用戶交互模塊:用于測(cè)試人員定義測(cè)試相關(guān)的人機(jī)交互功能；
[0025]所述測(cè)試集內(nèi)部解釋執(zhí)行模塊:用于執(zhí)行測(cè)試集，并根據(jù)被測(cè)設(shè)備的表現(xiàn)，進(jìn)行一致性分析；
[0026]所述測(cè)試前端交互模塊:用于和被測(cè)設(shè)備進(jìn)行RF信息交互，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試主機(jī)與被測(cè)設(shè)備之間的信息傳遞；
[0027]測(cè)試集支持模塊:包括規(guī)則庫和一致性測(cè)試集，提供WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)支持。
[0028]所述測(cè)試集具體包括:
[0029]所述被測(cè)設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí):
[0030]非安全測(cè)試部分:加入過程測(cè)試集、運(yùn)行過程測(cè)試集、離開過程測(cè)試集；
[0031]安全測(cè)試部分:安全加入、安全傳輸、密鑰管理過程測(cè)試、安全告警；
[0032]所述被測(cè)設(shè)備為路由設(shè)備時(shí):
[0033]非安全測(cè)試部分:加入過程測(cè)試集、運(yùn)行過程測(cè)試集、離開過程測(cè)試集；
[0034]安全測(cè)試部分:安全加入、安全傳輸、密鑰管理過程測(cè)試、安全告警；
[0035]所述被測(cè)設(shè)備為網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí):
[0036]非安全測(cè)試部分:加入網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)行過程測(cè)試集、離開過程測(cè)試集；
[0037]安全測(cè)試部分:安全加入、密鑰管理過程測(cè)試。
[0038]一種基于設(shè)備和場(chǎng)景模擬的協(xié)議一致性測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0039]啟動(dòng)測(cè)試設(shè)備，用戶選擇被測(cè)設(shè)備類型、測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、安全性測(cè)試或非安全性測(cè)試,從而由測(cè)試主機(jī)確定具體的測(cè)試集；
[0040]啟動(dòng)被測(cè)設(shè)備，被測(cè)設(shè)備初始化為符合測(cè)試要求的狀態(tài)；
[0041]被測(cè)設(shè)備或測(cè)試設(shè)備根據(jù)測(cè)試類型加入網(wǎng)絡(luò)；
[0042]測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè)備執(zhí)行測(cè)試集中的測(cè)試用例；
[0043]顯示測(cè)試結(jié)果，將測(cè)試結(jié)果輸出到屏幕并進(jìn)行一致性分析；
[0044]分析測(cè)試結(jié)果，生成測(cè)試報(bào)告，并給出具體修改意見。
[0045]所述測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備-現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備-路由設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備-路由設(shè)備-現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備-路由設(shè)備-路由設(shè)備。
[0046]所述測(cè)試類型包括路由設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)