基于面向?qū)ο蟮慕M態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

彭瑩

摘 要：本文通過結(jié)合筆者自身從事組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計開發(fā)的經(jīng)驗，向讀者介紹基于面向?qū)ο蠼M態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思想以及實現(xiàn)設(shè)計的方法。根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的特征，提出了相應(yīng)的方法，使用設(shè)計模式對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，可大大提升訪問效率；除此之外，還提出了數(shù)據(jù)模型與其他應(yīng)用機制的通信方式和實現(xiàn)的方法，此種實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立，在傳遞數(shù)據(jù)時會更加及時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο螅唤M態(tài)軟件；實時數(shù)據(jù)庫；設(shè)計模式；XML

一、實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1.實時數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過通信的程序系統(tǒng)，組態(tài)軟件可以搜集到現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并將這些實時數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，經(jīng)過必要加工后，在計算機屏幕上即可顯示圖形形式的數(shù)據(jù)，觀察時會更加直觀。另外，依循組態(tài)軟件的要求以及現(xiàn)場操作人員發(fā)放的指令，控制數(shù)據(jù)會傳輸至I/O設(shè)備，以便控制實施設(shè)備或者對參數(shù)進(jìn)行控制或調(diào)整。

2.實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

實時數(shù)據(jù)的管理是組態(tài)軟件的關(guān)鍵，也是其核心部分，組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫要在一定的基礎(chǔ)上建立，如，數(shù)據(jù)的及時采集、歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的管理和儲存等功能都是組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫的模塊組成部分。它向用戶提供了接口，現(xiàn)場的控制系統(tǒng)以及人工輸入的相關(guān)數(shù)據(jù)能夠呈現(xiàn)在用戶面前，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。另外，可以對控制系統(tǒng)情況提出反饋，并控制輸出。在生產(chǎn)工程中，可以為實現(xiàn)控制、優(yōu)化以及其他應(yīng)用提出先進(jìn)的實時數(shù)據(jù)輸出輸入服務(wù)。

（1）實時數(shù)據(jù)庫的存儲策略。實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計在實際情況下需要對時空矛盾進(jìn)行處理。要對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男室筮M(jìn)行思考。想要保障組態(tài)軟件的實時性，需要將與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、內(nèi)存緩沖區(qū)以及文件管理系統(tǒng)三個存儲系統(tǒng)相結(jié)合，將多種存儲介質(zhì)結(jié)合并加以有效利用，構(gòu)建成為實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實時數(shù)據(jù)在進(jìn)行存儲時，主要依照以下幾個原則：①采集其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。②采集內(nèi)存緩沖區(qū)中經(jīng)常變化的實時數(shù)據(jù)以及訪問較頻繁的數(shù)據(jù)。

（2）組態(tài)軟件參數(shù)數(shù)據(jù)的模型。組態(tài)軟件參數(shù)是系統(tǒng)開發(fā)與系統(tǒng)安穩(wěn)運行的橋梁和紐帶，對工程設(shè)備、數(shù)據(jù)采集點以及工程的圖形、變量等信息進(jìn)行描述，以供運行系統(tǒng)的識別和加載，最終形成現(xiàn)場的監(jiān)控畫面的相關(guān)數(shù)據(jù)。

二、實時數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)方式

1. XML

組態(tài)軟件中的開發(fā)和運行系統(tǒng)存在獨立運行的可能性，組態(tài)軟件參數(shù)定義于開發(fā)系統(tǒng)，是開發(fā)和運行的橋梁和紐帶。XML系統(tǒng)靈活、擴展性好，為計算機的文檔提供了標(biāo)準(zhǔn)的模板格式，對數(shù)據(jù)之間的交換和信息之間的共享起到關(guān)鍵性作用。由此可見，組態(tài)軟件參數(shù)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲時可采用XML。

2. Timer定時器

在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集時需要定時，如果采集點的采集算法中融入了定時執(zhí)行算法，采集算法難度就大大增加了，并且對軟件的重復(fù)使用性和可維護性都會有所影響。綜上可見，在采集數(shù)據(jù)時，可以采用面向?qū)ο驤ava語言內(nèi)的Timer來對定時器管理類進(jìn)行創(chuàng)建，在采集數(shù)據(jù)定時執(zhí)行的過程中，可以分離開定式算法和采集數(shù)據(jù)算法。

3.Web Service

實時數(shù)據(jù)庫與其他系統(tǒng)需要進(jìn)行相互通信，因此，需要向其提供系統(tǒng)整合途徑。Web Service可以實現(xiàn)跨平臺操作，基于XML等與軟件供應(yīng)商和平臺的獨立標(biāo)準(zhǔn)，搭建了可以相互操作、分布式的新平臺，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的相互交換。將Web服務(wù)定義于應(yīng)用程序和實時數(shù)據(jù)庫的接口，遠(yuǎn)程操控，這樣在很大程度上提高了實時數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)及開放性。

綜上所述，組態(tài)軟件數(shù)據(jù)的處理關(guān)鍵和基礎(chǔ)是實時數(shù)據(jù)，因此，在實時數(shù)據(jù)的設(shè)計過程中，需要考慮到實時數(shù)據(jù)庫的時效性、開放性和獨立性。將面向?qū)ο蟮乃季S應(yīng)用于組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中，采用XML存儲組態(tài)軟件參數(shù)讀取參數(shù)，將參數(shù)緩存在內(nèi)存處，不斷提升訪問數(shù)據(jù)的效率；采用Timer將定式算法和采集數(shù)據(jù)算法相分離；采用Web Service對實時數(shù)據(jù)庫接口定義，讓實時數(shù)據(jù)庫具備更強大的分布式能力。

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