專利名稱：Scada系統(tǒng)網(wǎng)狀關(guān)系數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SCADA系統(tǒng)平臺(tái)所應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋電力監(jiān)控、水利監(jiān)控、油氣化工、軌道交通、煤炭礦井等需要實(shí)施實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和環(huán)境設(shè)備監(jiān)控業(yè)務(wù)的工控行業(yè)。同時(shí)由于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、多節(jié)點(diǎn)冗余策略特別是主備冗余機(jī)制的廣泛業(yè)務(wù)需求，且具有組件在設(shè)計(jì)模式上與系統(tǒng)的低耦合性，也可推廣到功能需求類似的專業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)?？蓮V泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、水利監(jiān)控系統(tǒng)、石油、化工、軌道交通等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)各類運(yùn)行環(huán)境、多種運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)、各類信號(hào)報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等各項(xiàng)功能。以主備冗余的商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫為主要數(shù)據(jù)管理手段，統(tǒng)一管理歷史和配置數(shù)據(jù) (系統(tǒng)參數(shù)、開關(guān)量狀態(tài)、模擬量值、脈沖累計(jì)量、計(jì)算結(jié)果，報(bào)警/事件記錄，故障報(bào)告等)的存儲(chǔ)、維護(hù)，以支撐查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、歷史曲線、追憶重演等上層業(yè)務(wù)應(yīng)用，是各類SCADA系統(tǒng)不可或缺的重要模塊。為保證數(shù)據(jù)一致性和完整性，不可避免地要實(shí)現(xiàn)冗余雙機(jī)的歷史 /配置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)同步，即使在配置了共享磁盤陣列的系統(tǒng)構(gòu)架中，作為完整SCADA 系統(tǒng)的功能模塊之一，仍需提供該項(xiàng)功能。除主備雙機(jī)冗余的結(jié)構(gòu)外，越來越多的行業(yè)應(yīng)用將子業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從“胖而全”的集中歷史數(shù)據(jù)庫中分離出來，以滿足運(yùn)營和監(jiān)控人員對(duì)查詢實(shí)時(shí)性、特定數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)管理責(zé)任劃分等定向的業(yè)務(wù)需求，如軌道交通中的設(shè)備維修管理數(shù)據(jù)、用電管理數(shù)據(jù)等。因此要求數(shù)據(jù)同步模塊既能滿足雙機(jī)數(shù)據(jù)的完備同步，又能有效地實(shí)現(xiàn)按既定條件進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到其他機(jī)器節(jié)點(diǎn)上，形成類似網(wǎng)狀的多個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)自由復(fù)制流動(dòng)。目前節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步設(shè)計(jì)主要包括兩種方式
1.絕大多數(shù)SCADA系統(tǒng)平臺(tái)采用的是同步模塊和系統(tǒng)緊密結(jié)合的高耦合方式，即依據(jù)運(yùn)行操作系統(tǒng)、采用的商用數(shù)據(jù)庫平臺(tái)及特點(diǎn)、系統(tǒng)內(nèi)模塊間的交互設(shè)計(jì)模式等設(shè)計(jì)、開發(fā)、優(yōu)化適應(yīng)自身系統(tǒng)運(yùn)行的同步模型。此種設(shè)計(jì)方式能較好地滿足自身SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行需求，但存在一定局限性，對(duì)跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)缺少支持；對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的部分分離存儲(chǔ)需要重新設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用程序；僅限于行業(yè)內(nèi)應(yīng)用。2.采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫自身的發(fā)布訂閱機(jī)制，設(shè)定發(fā)布服務(wù)器、分發(fā)服務(wù)器、訂閱服務(wù)器，然后選擇某種訂閱方式實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)同步。主流商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫一般都提供此項(xiàng)功能，如MS SQLServer的發(fā)布訂閱；Oracle的高級(jí)復(fù)制、流技術(shù)；Sybase的RSM復(fù)制管理，MySQL的同步復(fù)制機(jī)制等等。此種方式利用商用數(shù)據(jù)庫內(nèi)置一體化的成熟數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，通過配置方式代替了絕大部分專用程序的開發(fā)測(cè)試工作，節(jié)省了系統(tǒng)實(shí)施的工作量，具有較好的適應(yīng)性。但面向 SCADA平臺(tái)數(shù)據(jù)的實(shí)際使用過程中需要較多的限制條件，如賬戶要求、故障還原模型、數(shù)據(jù)表建立的主鍵要求、服務(wù)器名稱限制等；配置較為繁瑣，節(jié)點(diǎn)越多，復(fù)雜度越高；對(duì)數(shù)據(jù)表增加了很多額外字段和同步專用數(shù)據(jù)量，對(duì)同步過程中新建數(shù)據(jù)表的處理不佳；對(duì)于特殊的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求，較難實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)自由流動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)1.根據(jù)廠家自身SCADA平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)的同步模塊缺少跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的支持，一般是專庫專系統(tǒng)專用；對(duì)用戶指定的部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)則需要較多的額外開發(fā)測(cè)試工作量；
2.采用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫類似發(fā)布訂閱的復(fù)制機(jī)制配置較為復(fù)雜，需要較多的額外磁盤空間開銷；很難滿足SCADA平臺(tái)特定節(jié)點(diǎn)間的特殊數(shù)據(jù)復(fù)制需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明從現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新的同步組件 Sycom，包括跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)同步支持；與SCADA系統(tǒng)平臺(tái)的低耦合性；支持多個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交互；通過界面組態(tài)的友好方式設(shè)定數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)終點(diǎn)、發(fā)布過濾條件，并細(xì)化到記錄級(jí)。目的是通過簡單易用的配置界面表達(dá)用戶的多樣化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)制需求，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、多機(jī)間更為靈活的數(shù)據(jù)同步和發(fā)布復(fù)制工作，以適應(yīng)SCADA平臺(tái)在多個(gè)行業(yè)里越來越細(xì)化的市場(chǎng)和用戶需求。本發(fā)明有益效果本發(fā)明支持多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)狀的數(shù)據(jù)交互模型，滿足SCADA用戶對(duì)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自由分離、合并的同步分發(fā)需求，適應(yīng)運(yùn)營管理流程優(yōu)化和專業(yè)分工精細(xì)化需求和發(fā)展趨勢(shì)；采用組態(tài)方式確定及控制節(jié)點(diǎn)關(guān)系、同步過程實(shí)現(xiàn)，減少了開發(fā)工作量和使用復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)對(duì)多類需求的適應(yīng)性；通過對(duì)跨操作系統(tǒng)、主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的支持，與SCADA系統(tǒng)平臺(tái)低耦合性的設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)相比較現(xiàn)有技術(shù)具有較高的開發(fā)效率、適用性和設(shè)計(jì)彈性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主要構(gòu)成和數(shù)據(jù)流原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的路徑標(biāo)簽原理圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)調(diào)度周期時(shí)間劃分示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步詳細(xì)說明。系統(tǒng)采用相對(duì)SCADA平臺(tái)獨(dú)立的組件設(shè)計(jì)模式，降低系統(tǒng)與組件模塊間的耦合程度，支持主站和子站組成分布式網(wǎng)絡(luò)。主要構(gòu)成和數(shù)據(jù)流原理如圖1所示。同步網(wǎng)絡(luò)模型
如上圖所示，Sycom支持形如網(wǎng)狀的多節(jié)點(diǎn)同步模型，著力解決以下三類網(wǎng)絡(luò)模型 1)雙機(jī)模型
常用于控制中心(主站)的主備數(shù)據(jù)庫同步。考慮服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)運(yùn)行的核心，通常SCADA系統(tǒng)都會(huì)配置冗余主備IO處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史存儲(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。即便配置了共享磁盤陣列，基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整性和普適性考慮，仍然需要設(shè)計(jì)主備庫的同步策略，目的是將發(fā)生冗余切換后分離存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行并集式整合，再差異復(fù)制到雙方數(shù)據(jù)庫中，以保證主備節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致性、完整性和對(duì)外部查詢利用的透明性。2)分布式模型
常用于子站和主站間的數(shù)據(jù)交互，通過骨干的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。適應(yīng)子站有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的工程應(yīng)用，如軌道交通的多專業(yè)綜合監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)，每個(gè)車站都需要支持一段時(shí)間內(nèi)的獨(dú)立數(shù)據(jù)磁盤存儲(chǔ)，且相互之間無交集，并要求將所有數(shù)據(jù)最終匯集到中央數(shù)據(jù)中心。3)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分發(fā)模型
面向用戶管理流程的優(yōu)化和專業(yè)分工的精細(xì)化，對(duì)數(shù)據(jù)的利用已經(jīng)不僅僅局限于條件查詢及各類HMI顯示(報(bào)表、曲線)，越來越多的面向行業(yè)的高級(jí)應(yīng)用被提出，如歷史數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用、DSS、預(yù)期提醒報(bào)警、歷史重演等等；有些還需要較高的查詢效率，因此把符合需求的數(shù)據(jù)復(fù)制到專門的業(yè)務(wù)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)并保持同步，不僅滿足了應(yīng)用也方便了業(yè)務(wù)擴(kuò)展。此外，在若干跨廣域網(wǎng)的商業(yè)模型上，也可具體分析數(shù)據(jù)流向及存儲(chǔ)需求，定制同步模型。同步規(guī)則組態(tài)
同步組態(tài)通過HMI的方式接受用戶的同步需求，形成.INI配置文件，進(jìn)而形成同步規(guī)則；規(guī)則用于定制Sycom的實(shí)際數(shù)據(jù)流向、數(shù)據(jù)選擇、同步機(jī)制等同步關(guān)鍵項(xiàng)。組態(tài)配置包含如下元素(主要部分) 0RuleID 規(guī)則唯一性標(biāo)識(shí)
0Source 數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)，提供數(shù)據(jù)的機(jī)器節(jié)點(diǎn)，可以是各種節(jié)點(diǎn)； 0Login&Password(S)源節(jié)點(diǎn)安全登錄信息，包括訪問用戶名密碼等訪問控制信息； Destination 數(shù)據(jù)目的節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)復(fù)制的目的地，可以是各種節(jié)點(diǎn)； 0Login&Password(D)目的節(jié)點(diǎn)安全登錄信息，包括訪問用戶名密碼等訪問控制信
息；
Directory 同步文件目錄，同步文件臨時(shí)存放目錄； 0
0Login&Password(D)目的節(jié)點(diǎn)安全登錄信息，包括訪問用戶名密碼等訪問控制信
息；
Directory 同步文件目錄，同步文件臨時(shí)存放目錄； 0Log:日志文件目錄；
0DBName 數(shù)據(jù)庫名，同步涉及的數(shù)據(jù)庫，允許多個(gè)數(shù)據(jù)庫項(xiàng)，限定同步庫級(jí)范圍； TableName:二維數(shù)據(jù)表名，同步涉及的數(shù)據(jù)庫二維表，允許多個(gè)表項(xiàng)，限定同步表級(jí)范圍；由于歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的長期性和累積性，不可避免地涉及到數(shù)據(jù)分割和二維表的動(dòng)態(tài)建立，因此表名支持字符串的模式匹配和正則表達(dá)式，能滿足有既定規(guī)律命名的表集合；
0Filter:過濾器，設(shè)定表中記錄的過濾條件，限定記錄級(jí)的同步范圍；不設(shè)定則為全同步模式；支持通用SQL語句的輸入設(shè)定；
0Comment 描述，執(zhí)行此項(xiàng)同步必要的功能描述； 0同步性能參數(shù)設(shè)置PatchSize 批處理大小，每次同步數(shù)據(jù)包大小，以記錄行數(shù)為依據(jù)；
SyncType 調(diào)度類型，
1 一次，僅一次性同步
4每天，每天固定時(shí)刻同步
8每周，每周固定時(shí)刻同步
16每月，每月固定時(shí)刻同步
32間隔，按固定間隔同步，可精確到秒
SyncInterval 調(diào)度頻率，根據(jù)調(diào)度類型設(shè)定頻率數(shù)值。規(guī)則的編寫基于對(duì)數(shù)據(jù)分發(fā)需求的邏輯分析，進(jìn)行合理的拆分或合并。同時(shí)需要考慮規(guī)則設(shè)計(jì)給系統(tǒng)效率帶來的影響。如多個(gè)節(jié)點(diǎn)向主備服務(wù)器上送節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可將部分站點(diǎn)配置成與主服務(wù)器同步，剩余站點(diǎn)與備服務(wù)器同步，依靠兩臺(tái)服務(wù)器自身同步完成最終數(shù)據(jù)整合；以此減少單臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)所有任務(wù)帶來的節(jié)點(diǎn)壓力。規(guī)則配置主要由程序員來完成。同步過程設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)
1)節(jié)點(diǎn)編號(hào)。網(wǎng)絡(luò)中所有機(jī)器節(jié)點(diǎn)的唯一邏輯編碼，以“編號(hào)+IP地址(組)+描述”的記錄方式存放在配置文件中，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)加載該文件信息以完全掌握自身及其他節(jié)點(diǎn)的編號(hào)及網(wǎng)絡(luò)連接信息。需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中涉及的所有機(jī)器節(jié)點(diǎn)作邏輯上的節(jié)點(diǎn)編碼，并保證唯一性。形如表1
表1節(jié)點(diǎn)配置文件示例
權(quán)利要求
1. SCADA系統(tǒng)網(wǎng)狀關(guān)系數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步組件，包括跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)同步支持； 與SCADA系統(tǒng)平臺(tái)的低耦合性；支持多個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交互；通過界面組態(tài)的友好方式設(shè)定數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)終點(diǎn)、發(fā)布過濾條件，并細(xì)化到記錄級(jí)，其特征在于同步組件支持形如網(wǎng)狀的多節(jié)點(diǎn)同步模型，在雙機(jī)模型、分布式模型、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分發(fā)模型上定制同步模型；同步組態(tài)通過HMI的方式接受用戶的同步需求，形成.INI配置文件，進(jìn)而形成同步規(guī)則；規(guī)則用于定制同步組件的實(shí)際數(shù)據(jù)流向、數(shù)據(jù)選擇等同步過程；同步過程由組態(tài)規(guī)則決定，定制同步組件的實(shí)際數(shù)據(jù)流向、數(shù)據(jù)選擇等過程，每個(gè)機(jī)器節(jié)點(diǎn)都根據(jù)需要配置本地應(yīng)參與的同步規(guī)則集合，所有機(jī)器節(jié)點(diǎn)作邏輯上的唯一性節(jié)點(diǎn)編碼，對(duì)所有的同步任務(wù)都有同步刻度的記錄，數(shù)據(jù)同步采用批處理方式；通過對(duì)跨操作系統(tǒng)、主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的支持，同步組件與SCADA系統(tǒng)平臺(tái)的低耦合性。
全文摘要
本發(fā)明公開了SCADA系統(tǒng)網(wǎng)狀關(guān)系數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步組件，它從現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新的同步組件Sycom，包括跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺(tái)同步支持；與SCADA系統(tǒng)平臺(tái)的低耦合性；支持多個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交互；通過界面組態(tài)的友好方式設(shè)定數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)終點(diǎn)、發(fā)布過濾條件，并細(xì)化到記錄級(jí)。通過簡單易用的配置界面表達(dá)用戶的多樣化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)制需求，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、多機(jī)間更為靈活的數(shù)據(jù)同步和發(fā)布復(fù)制工作，以適應(yīng)SCADA平臺(tái)在多個(gè)行業(yè)里越來越細(xì)化的市場(chǎng)和用戶需求。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102360357SQ20111029532
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者包德梅, 朱超, 翁元, 賈志敏 申請(qǐng)人:南京國電南自軌道交通工程有限公司