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　　【摘要】为了测试多个传感器存在时系统运行稳定性的情况。基于已有的性能测试方法，模拟客户端与服务器端的交互操作来实现多个客户端的性能测试，提出了传感器的模拟性能测试方法，研究了一种方法为纯软件模拟传感器的测试，另外一种通过修改1个传感器的二次仪表程序，使其中与系统通信部分的数据参数化，根据服务器的请求反馈服务器需要的正确的结果。结果表明：对传感器二次仪表程序进行修改，能够实现模拟多个传感器在系统中运行的性能测试。

　　【关键词】传感器,交互,模拟,性能测试

　　1.引言

　　在实际某系统（矿用或非矿用无分站的监测系统）中，会接入大量（60个以上）的传感器使用，对此类系统进行性能测试时，需要找到能够接入的最大数量的传感器或者确认系统在最大容量（255个传感器）下能够正常运行。其在煤矿行业或金属非金属地下矿山的推广应用，对避免或降低气体爆炸等事故发生具有十分重要的意义。

　　2.系统性能测试要求

　　系统主要功能是监测各类气体传感器实时值，通过传输通道直接传给监控主机，由监控主机处理和分析数据，显示实时值、报警和各项历史查询数据，同时，系统中还有监控备机，当主机出现问题或网络故障时，监控备机自动升级为主机。

　　经调研：参照性能测试和压力测试的测试要求[1]，需要确认系统在常用的容量下能够正常运行，如一般的用户使用接入的传感器最大不超过90个；需要参照煤炭行业标准中要求的连续运行800h（约34天）[2-3]，还要确认系统在最大负载情况下的情况，可以测试系统在最大容量（255个传感器）下运行30天的情形。

　　3.测试方法选择

　　3.1传输通道选择

　　此次测试需要优先考虑接入几个传输通道，确定接入10个通道，有两种方案，方案1：接入一个真实的KJJ14A传输接口，其他9个通道为VSPM串口，通过电脑虚拟产生；方案2：10个通道全部使用真实的通道，使用多个KJJ14A传输接口、KJJ32矿用本安型环网接入器、MOXA转换模块等实现。

　　其次系统中每个通道下都需要接入传感器，每个通道最大能接入30个，需要保证总数为90个或者255个。

　　3.2测试难点

　　因传感器的探头在测试过程中易损耗，实验室环境中使用90或255个传感器，生产无法提供，一旦提供如有损耗成本较高。测试时考虑单个通道下满负荷30个传感器必须使用真实的，其余的开始使用模拟程序实施，发现模拟程序在不接入真实的设备下无法实现模拟传感器收发数据且数据有变化的测试。

　　考虑借用性能测试实现原理：将敏捷法则应用到自动化上，保持简单[4]，模拟客户端与服务器的交互动作-请求和回复来实施。如果一个通道下只接入1个传感器如氧气传感器，但在传输接口进行巡检时，每次巡检其他地址的同类型传感器时，该氧气传感器会根据请求变更自身的地址，进行数据反馈，如需要类型多一点，就可以接入几种不同类型的传感器，就能实现30个传感器运行的效果。

　　4.测试实施过程

　　4.1测试用例设计

　　用例1：系统中共10个传输通道，9个VSPM串口（PC的虚拟串口），1个KJJ14A，每个VSPM串口模拟接入25个传感器，KJJ14A上接入30个真实传感器，种类覆盖系统中的常用的传感器种类：如氧气传感器、风速传感器、矿压传感器、二氧化碳传感器、温度传感器等。模拟传感器值在取值范围内随机变化，5分钟变化10次。系统连续运行7天。

　　用例2：与用例1类似，只是传输通道都是真实的通道，模拟出来的传感器和实际接入的传感器数量共为255个，模拟程序的数值为量程范围内的随机值，系统中同时存在报警数在160个左右，系统连续运行30天。

　　测试过程中，无相对的客户端，对系统的设置操作等是在监控主机上实施，都需要确认系统中报警信息显示正常，系统中测点信息和通信数据显示正常，系统能够进行正常查询功能操作，监控主机的性能在性能指标范围内。

　　4.2测试环境部署

　　用例2的测试环境部署图可以参照图1测试环境网络构成图，底色为红色的传感器为真实的传感器，每类只有一个，但运行程序的程序为模拟程序，地址可变。系统安装程序部署在监控主机和监控备机上。

　　4.3传感器模拟测试

　　用例1测试时发现出现问题：运行不到一天时间，主机中测点个数显示为0个，测点列表为空，各项功能不能使用，通道显示通讯正常但查看通道数据时提示程序异常等。网络不可用，减少传感器数量，总数由255个降至155个再到90个，进行测试，仍然有同样的问题，经调查，怀疑是使用虚拟串口进行测试的原因。故调整测试环境，使用真实的通道，按照用例2进行测试。

　　因真实的通道上无法直接运行软件模拟的传感器程序，考虑可以接入一个真实的传感器，将传感器与上位机通信的地址设置为参数化的变量，实施自动化测试。

　　将传输通道的IP地址修改为并测试主备机为同一网段的。每个COM口上接入一个真实的传感器，二次仪表中刷入模拟程序，地址为可变（若为1～8）的，每次从监控主机获取。即监控主机给通道地址5（在1～8范围内均可）的瓦斯传感器发送数据请求，实际接入的地址1的瓦斯传感器会接收数据，并将自身的地址号更换为5，返回地址5的数据给监控主机。地址设定可事先通过第三方串口调试工具下发命令的方式实现，命令格式如表1：

　　表格中示例00号命令将氧气传感器的地址设置为01，02号命令将氧气传感器的地址设置为01～08，02号命令将氧气传感器的地址设置为01～08、开停传感器的地址设置为11。4.4测试操作步骤

　　（1）将KJJ32、KJJ14A接入网络环境中，将传感器的电源和485接入到传输接口等设备中；

　　（2）使用软件修改KJJ32、KJJ14A的IP地址，将MOXA模块程序更新为本系统用固件；

　　（3）在系统的主备机中分别运行“NetworkEnablerAdministrator”配置虚拟串口；

　　（4）运行主机系统服务，全局设置中将主机的IP地址配置为主机，备机的IP地址配置为备机；在系统设置中添加通道设置，分别对应每一个已经配置好的虚拟串口，如图2通道配置图；

　　（5）停止主机服务，运行备机该系统的服务，在系统设置中添加通道设置，分别对应每一个已经配置好的虚拟串口；

　　（6）将主备机服务全部启动。环境配置完成，性能测试开始。运行时在主机上运行Spot-light系统资源监视工具监视主机的资源。

　　5.分析测试结果

　　调整后使用用例2进行了测试，分别进行了148个传感器运行7天和255个传感器运行30天的性能测试。不再出现用例1中的问题。148个为找到的保证系统达到性能指标的一般经常接入的传感器数量。7天长时间测试时CPU使用率在85%以下，在指标范围内。30天长时间测试时系统中有255个传感器，CPU时间曲线中显示CPU时间始终处于45%和100%之间。“当前报警、断电、馈电异常”进程占用率在30%以上，此进程的显示的数据量为160条左右报警记录，信息量并不多，建议优化。

　　同时监视到的监控主机中物理内存剩余不足200M。sqlserver使用内存在400M以上，服务控制（CariSystemServiceControl）使用内存在150M以上。建议优化。

　　6.结语

　　本篇主要讲解了用真实的传感器模拟多个传感器的测试方法，进行系统中满负荷传感器和一般业务的性能测试，通过更改传感器二次仪表程序，使得一个传感器充当多个传感器来实现。按照通用的性能测试流程进行测试，最终能够实现对系统进行性能评价的目标，依此矿压监测系统以及其他涉及到传感器或分站的煤矿安全监测系统可借用该方法来进行性能测试，使得性能测试在矿用领域有了较新的运用，对安全生产和提高工作效率有着重大的意义。

　　参考文献

　　[1]段念.软件性能测试过程详解与案例剖析[M].北京：清华大学出版，2006，8：52-80.

　　[2]国家发展和改革委员会.MT-T1008-2006——煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件[S].北京：煤炭工业出版社，2006：5.

　　[3]国家安全生产监督管理总局.AQ6201-2006——煤矿安全生产监控系统通用技术要求[S].北京：煤炭工业出版社，2006：8-18.

　　[4]LisaCrispin，JanetGregory敏捷软件测试：测试人员与敏捷团队的实践指南[M].孙伟峰，崔康，译.清华大学出版社，2010：176-223.