本發(fā)明屬于船舶與海洋工程領(lǐng)域，涉及系統(tǒng)指令權(quán)的切換方法，具體涉及一種基于多客戶端節(jié)點的系統(tǒng)指令權(quán)切換方法。

背景技術(shù)：
船舶與海洋工程設(shè)備上的系統(tǒng)種類繁多，需要進行實時監(jiān)控的包括航行安全、設(shè)備安全、貨物安全以及生活安全等方面，未來趨勢是逐漸形成監(jiān)控一體化。伴隨著船舶與海上作業(yè)監(jiān)控要求的提高，船舶、海洋平臺等各類運輸與作業(yè)平臺上監(jiān)控終端設(shè)備的種類與數(shù)量也在不斷增加。近年來，冗余技術(shù)在船舶與海洋工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使得作業(yè)平臺上的設(shè)備與系統(tǒng)的運行可靠性、安全性、生存性得到極大幅度提升?？紤]到船舶本身的結(jié)構(gòu)特殊性與運行監(jiān)控要求，往往會在不同的船艙位置配備多個操作終端，以供船上各類操作與維護工作人員使用，而冗余技術(shù)的應(yīng)用，特別是結(jié)構(gòu)上的冗余或儲備使得船上的操作節(jié)點種類與數(shù)量大大增加。對于像船舶與海洋工程這種涉及多種操作終端應(yīng)用的行業(yè)，安全切換特別是系統(tǒng)指令權(quán)的切換研究還很少見到公開的報道。文獻《一種雙冗余計算機高可靠切換方案》利用對繼電器電路的開關(guān)控制來實現(xiàn)雙機冗余計算機的切換，與本專利所述的功能范疇以及方法有本質(zhì)區(qū)別。專利《雙機安全切換裝置》(申請?zhí)朇N201020626703.2，公開號CN201946003U)中所述的安全切換模塊由軟、硬件輸入、輸出設(shè)備同時組成，主要應(yīng)用在雙機的切換上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多客戶端節(jié)點的系統(tǒng)指令權(quán)切換方法，該方法無需對已有終端的應(yīng)用配置作較大更改，指令權(quán)切換可結(jié)合實際應(yīng)用系統(tǒng)的配置進行移植。本發(fā)明的具體步驟如下：步驟1、客戶端節(jié)點配置與組網(wǎng)。將需要指令權(quán)來獲得實際操作權(quán)利的各個操作終端設(shè)備組建成一個以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，每個操作終端設(shè)備等同于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的一個客戶端節(jié)點。所述的客戶端節(jié)點根據(jù)自身網(wǎng)卡配置情況通過路由器組成單網(wǎng)絡(luò)或冗余網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成冗余網(wǎng)絡(luò)需要每個客戶端節(jié)點配置兩塊網(wǎng)卡。所述的步驟1可以進一步包括如下步驟：(1)服務(wù)器對客戶端節(jié)點實施時間同步；服務(wù)器端功能由以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的主控制器節(jié)點或單獨的服務(wù)器實現(xiàn)；(2)各客戶端節(jié)點之間相互報告各自的狀態(tài)，該狀態(tài)包括節(jié)點標識和時間戳；(3)各客戶端節(jié)點之間相互傳輸數(shù)據(jù)包內(nèi)容，該數(shù)據(jù)包內(nèi)容包括應(yīng)用數(shù)據(jù)和指令權(quán)狀態(tài)標識。步驟2、各客戶端節(jié)點的指令權(quán)狀態(tài)標識，包括指令權(quán)的獲取和指令權(quán)的給出。指令權(quán)狀態(tài)矢量(t,Ct,Cg,C)，t表征當前時刻，Ct表征指令權(quán)獲取狀態(tài)，Cg表征指令權(quán)給出狀態(tài)，C表征指令權(quán)最終狀態(tài)；所述的Ct、Cg及C均用兩種狀態(tài)或值來表示指令權(quán)在當前客戶端節(jié)點的狀態(tài)。在當前時刻t，如果一個客戶端節(jié)點獲取指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點的Ct為1或真，指令權(quán)最終狀態(tài)C由0變?yōu)?或假變?yōu)檎?；之后該客戶端?jié)點如果給出指令權(quán)，其它客戶端節(jié)點接收該指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點的Cg為1或真，Ct由1變?yōu)?或真變?yōu)榧?，該客戶端?jié)點的指令權(quán)最終狀態(tài)C也由1變?yōu)?或真變?yōu)榧?，其它客戶端?jié)點的狀態(tài)標識與該客戶端節(jié)點一致。步驟3、指令權(quán)切換，太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的各客戶端節(jié)點根據(jù)實際操作需要進行指令權(quán)的請求與轉(zhuǎn)移。所述的步驟3可以進一步包括以下步驟：(1)對于當前無指令權(quán)的客戶端節(jié)點，在其它客戶端節(jié)點未主動給出指令權(quán)的情況下，可通過人機界面上的按鍵先獲得指令權(quán)，該客戶端節(jié)點才可以被有效操作；在其它客戶端節(jié)點給出指令權(quán)的情況下，該客戶端節(jié)點可同樣通過人機界面上的按鍵獲得指令權(quán)；(2)只有具備指令權(quán)的客戶端節(jié)點，才可以給出指令權(quán)；如果在設(shè)定的時間閾值內(nèi)，其它客戶端節(jié)點未通過按鍵操作來獲得指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點仍然具備指令權(quán)；如果在設(shè)定的時間閾值內(nèi)，其它客戶端節(jié)點接收該指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點失去指令權(quán)；(3)對于當前已具備指令權(quán)的客戶端節(jié)點，如果其它客戶端節(jié)點無指令權(quán)要求，可以選擇給出指令權(quán)或繼續(xù)保留該指令權(quán)；當該客戶端節(jié)點主動給出指令權(quán)時，重復步驟(2)；當該客戶端節(jié)點未主動給出指令權(quán)，而其它客戶端節(jié)點通過按鍵操作獲取指令權(quán)時，重復步驟(1)；(4)當同一時刻有兩個或多個客戶端節(jié)點同時要求獲取指令權(quán)時，根據(jù)預先設(shè)定的各客戶端節(jié)點的優(yōu)先級順序?qū)嵤﹥?yōu)先獲??；(5)當具備指令權(quán)的客戶端節(jié)點出現(xiàn)故障時，相關(guān)客戶端節(jié)點會根據(jù)預先設(shè)定的邏輯進行指令權(quán)自動接管，之后可重復步驟(3)進行指令權(quán)切換。所述的操作終端設(shè)備可以是操作臺、顯控臺、控制臺或操作面板；所述的操作終端設(shè)備包括其冗余配置。本發(fā)明具有的有益效果是：1、本發(fā)明在算法上保留了船舶上普遍采用的客戶機-服務(wù)器軟件體系架構(gòu)特性，使用指令權(quán)按狀態(tài)標識，避免指令權(quán)的誤切換，提高了多操作節(jié)點系統(tǒng)指令權(quán)切換的安全性。2、本發(fā)明通過對每個客戶端節(jié)點實施指令權(quán)狀態(tài)標識，使得指令權(quán)在各個客戶端節(jié)點間的轉(zhuǎn)移明確，因此指令權(quán)切換過程安全、方便。3、本發(fā)明無需對已有終端應(yīng)用配置作較大更改，指令權(quán)切換可結(jié)合實際應(yīng)用系統(tǒng)配置進行移植，因此算法簡單、高效。附圖說明圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明中各客戶端節(jié)點的數(shù)據(jù)包內(nèi)容示意圖；圖3為本發(fā)明的第一種指令權(quán)切換模式示意圖；圖4為本發(fā)明的第二種指令權(quán)切換模式示意圖；圖5為本發(fā)明的第三種指令權(quán)切換模式示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。一種基于多客戶端節(jié)點的系統(tǒng)指令權(quán)切換方法，具體步驟如下：步驟1、客戶端節(jié)點配置與組網(wǎng)。如圖1所示，將不同區(qū)域(Area)內(nèi)需要指令權(quán)的各個客戶端節(jié)點組成一個雙重冗余環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，每個客戶端節(jié)點處于同等地位，圖1中各個客戶端節(jié)點的實線與虛線表示雙重冗余線路，虛線是備份線路。每個客戶端節(jié)點配備兩塊網(wǎng)卡，兩塊網(wǎng)卡的IP地址均與該客戶端節(jié)點的標識n對應(yīng)，分別為a.b.p.2n-1和a.b.p.2n，其中，n為大于0的整數(shù)，a、b和p均為整數(shù)，且可取0～255中的任一值，每個客戶端節(jié)點的IP地址的a、b和p相同,確保各個客戶端節(jié)點間的指令權(quán)切換在該環(huán)形網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行。例如，標識為2的客戶端節(jié)點，對應(yīng)兩塊網(wǎng)卡的IP地址分別為a.b.p.3和a.b.p.4。所有客戶端節(jié)點進行時間同步后，各客戶端節(jié)點的數(shù)據(jù)包內(nèi)容如圖2所示，包括本機標識、時間戳、指令權(quán)獲取、指令權(quán)給出、指令權(quán)最終狀態(tài)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。步驟2、系統(tǒng)啟動后，進行初始指令權(quán)狀態(tài)標識，系統(tǒng)內(nèi)的一個客戶端節(jié)點默認上電就獲取指令權(quán)。所有客戶端節(jié)點的指令權(quán)狀態(tài)矢量(t,Ct,Cg,C)中的變量Ct、Cg和C取值均為0或1，且初始化值均為0，上電默認獲取指令權(quán)的客戶端節(jié)點標識為1，獲取指令權(quán)后指令權(quán)狀態(tài)矢量變?yōu)?t1,1,0,1)，t1為上電的時刻。步驟3、指令權(quán)切換。如圖3所示，對于當前無指令權(quán)的客戶端節(jié)點(除標識為1的客戶端節(jié)點以外的任一節(jié)點)，在標識為1的客戶端節(jié)點未主動給出指令權(quán)的情況下，可通過人機界面上的按鍵先獲得系統(tǒng)指令權(quán)。如果在t2時刻，標識為2的客戶端節(jié)點通過人機界面上的按鍵獲得指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點的指令權(quán)狀態(tài)矢量變?yōu)?t2,1,0,1)；此時，標識為1的客戶端節(jié)點指令權(quán)狀態(tài)矢量變?yōu)?t2,0,0,0)。如果在t2時刻，標識為1的客戶端節(jié)點主動給出指令權(quán)，其它有需要的客戶端節(jié)點可同樣通過人機界面上的按鍵獲得指令權(quán)。圖3、4和5中，標有(C)代表獲得了指令權(quán)的客戶端節(jié)點。如圖4所示，如果在t2時刻，標識為1的客戶端節(jié)點主動給出指令權(quán)，標識為k的客戶端節(jié)點在t3時刻接收指令權(quán)，此時標識為1的客戶端節(jié)點經(jīng)歷的指令權(quán)狀態(tài)矢量變更過程為：(t1,1,0,1)→(t2,0,1,1)→(t3,0,0,0)，標識為k的客戶端節(jié)點經(jīng)歷的指令權(quán)狀態(tài)矢量變更過程為：(t1,0,0,0)→(t3,1,0,1)；k為整數(shù)，且0<k≤n。如圖5所示，對于具備指令權(quán)的客戶端節(jié)點，可以選擇主動給出指令權(quán)；在預定的時間閾值tmax＝0.5s內(nèi)，其它客戶端節(jié)點未通過操作來獲得，則該客戶端節(jié)點仍然具備指令權(quán)；圖5中，t2時刻與t3時刻的時間間隔為時間閾值tmax，所以標識為1的客戶端節(jié)點還具備系統(tǒng)指令權(quán)；如果其它客戶端節(jié)點在時間閾值tmax內(nèi)接收該指令權(quán)，則該客戶端節(jié)點失去指令權(quán)，指令權(quán)切換過程如圖4所示。當該客戶端節(jié)點未主動給出指令權(quán)，而其它操作節(jié)點根據(jù)實際操作需要獲取指令權(quán)時，指令權(quán)切換過程如圖3所示。當同一時刻有兩個或多個客戶端節(jié)點同時要求獲取指令權(quán)時，根據(jù)預先設(shè)定的各客戶端節(jié)點的優(yōu)先級順序?qū)嵤﹥?yōu)先獲取。當具備指令權(quán)的客戶端節(jié)點出現(xiàn)故障時，相關(guān)客戶端節(jié)點會根據(jù)預先設(shè)定的邏輯進行指令權(quán)自動接管，之后可按圖3、4和5所示的邏輯進行指令權(quán)切換。