[發(fā)明專(zhuān)利]開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)跨進(jìn)程訪問(wèn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110298293.2
• 申請(qǐng)日: 2011-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102298648A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金舒;包德梅;賈志敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京國(guó)電南自軌道交通工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/30
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/30
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 張?zhí)K沛

技術(shù)領(lǐng)域

數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集系統(tǒng)(SCADA)是構(gòu)建眾多供電、配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，作為SCADA系統(tǒng)功能的核心組成部分，即基于內(nèi)存的進(jìn)程間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的中介，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的性能直接決定了整個(gè)SCADA系統(tǒng)的綜合效能。隨著自動(dòng)化應(yīng)用的日趨復(fù)雜，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備、自動(dòng)化子系統(tǒng)被接入SCADA系統(tǒng)，直接對(duì)其所采用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的配置靈活性、可用性、容量、數(shù)據(jù)吞吐率都提出了更高的要求。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)高效地對(duì)于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、計(jì)算、處理和分發(fā)，SCADA系統(tǒng)通常都提供一個(gè)基于內(nèi)存的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)。通訊規(guī)約模塊(進(jìn)程/線(xiàn)程)將從受控系統(tǒng)、設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)中的其他功能模塊根據(jù)需求獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)及變化信息并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，在必要時(shí)還可以將結(jié)果寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，供其他功能模塊訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)以?xún)?nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介的SCADA功能模塊/進(jìn)程間數(shù)據(jù)交換。

按照數(shù)據(jù)的組織方式，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常可以分為三類(lèi)：(1)專(zhuān)用型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，即內(nèi)存中的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均采用領(lǐng)域相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存，該類(lèi)型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于特定領(lǐng)域問(wèn)題具有存儲(chǔ)利用率較高、性能較好的特點(diǎn)，但通常因缺乏通用性，僅能支持領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用；(2)受限的面向?qū)ο髮?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以部分或全部面向?qū)ο蟮姆绞剑凑者m用領(lǐng)域的需求定義內(nèi)存中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，該類(lèi)型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于需求類(lèi)似的自動(dòng)化應(yīng)用具有一定的可擴(kuò)展性，但通常仍然不適用于其領(lǐng)域外的自動(dòng)化監(jiān)控應(yīng)用；(3)通用型面向?qū)ο髮?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以面向?qū)ο蟮姆绞蕉x和組織內(nèi)存中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)提供開(kāi)放式的數(shù)據(jù)定義和訪問(wèn)機(jī)制，使用此種設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有較好的通用性和功能可擴(kuò)展性，可以支持各種自動(dòng)化監(jiān)控應(yīng)用。

按照SCADA系統(tǒng)中具有數(shù)據(jù)耦合的功能模塊間的通信方式來(lái)看，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常可以分為如下兩類(lèi)：(1)單體(Monolithic)式系統(tǒng)，即SCADA系統(tǒng)的各功能模塊如通訊規(guī)約、報(bào)警、計(jì)算、HMI等均整合為一個(gè)單一進(jìn)程，各功能模塊間均為一對(duì)一的直接交互，采用此種設(shè)計(jì)的SCADA系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與其他功能模塊高度耦合，雖性能相對(duì)較高但靈活性極差，系統(tǒng)的功能擴(kuò)展也受限；(2)基于IPC(Inter?Process?Communication，跨進(jìn)程通訊)機(jī)制的微內(nèi)核式系統(tǒng)，在采用此種設(shè)計(jì)的SCADA系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程/線(xiàn)程運(yùn)行并向其他功能模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，各功能模塊通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)這一中介交換數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)監(jiān)控及系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)功能，在該設(shè)計(jì)下，各功能模塊通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)而不必直接耦合，有效地提高了系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)如DCOM/CORBA也被看作一種進(jìn)程間(宿主機(jī)器透明)通信機(jī)制，不再單獨(dú)進(jìn)行分類(lèi)。

傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)多采用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫膬?nèi)存數(shù)據(jù)組織方式，以存儲(chǔ)優(yōu)化及提高訪問(wèn)性能為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，較老式的系統(tǒng)還采用單進(jìn)程+運(yùn)行在同一進(jìn)程空間的功能模塊DLL的設(shè)計(jì)單體(Monolithic)式系統(tǒng)設(shè)計(jì),系統(tǒng)的可擴(kuò)展性及對(duì)不同應(yīng)用需求的適應(yīng)性都較差。設(shè)計(jì)上的缺陷帶來(lái)的各SCADA功能模塊間的邏輯、數(shù)據(jù)的深度耦合也直接導(dǎo)致了系統(tǒng)可靠性的下降。面對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)日益復(fù)雜的功能需求及各種跨專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化子系統(tǒng)的接入，靈活性、開(kāi)放性及可擴(kuò)展性正成為新一代SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重心。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出的開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)跨進(jìn)程訪問(wèn)技術(shù)采用基于POSIX?IPC機(jī)制實(shí)現(xiàn)的微內(nèi)核式架構(gòu)，其所依附的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用通用的獨(dú)立于具體問(wèn)題領(lǐng)域的純面向?qū)ο笫降臄?shù)據(jù)描述方式。開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)跨進(jìn)程訪問(wèn)技術(shù)的程序?qū)崿F(xiàn)基于申請(qǐng)人先期研發(fā)的高性能面向?qū)ο髮?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)ChRDB。在該技術(shù)的支持下，ChRDB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠向系統(tǒng)中運(yùn)行的各用戶(hù)進(jìn)程提供通用、開(kāi)放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)(DDL、DML),并支持SCADA系統(tǒng)中的各功能模塊、用戶(hù)進(jìn)程高效地修改和訪問(wèn)內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)控信息交互及邏輯聯(lián)動(dòng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)跨進(jìn)程訪問(wèn)方法，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)總線(xiàn)、數(shù)據(jù)管理層與接口層三層構(gòu)成，數(shù)據(jù)總線(xiàn)、數(shù)據(jù)管理層分別負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)間的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步及對(duì)面向?qū)ο蟮膬?nèi)存數(shù)據(jù)池進(jìn)行管理，接口層為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與各SCADA應(yīng)用間的接口，為依靠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用模塊提供開(kāi)放式的跨進(jìn)程實(shí)時(shí)庫(kù)訪問(wèn)支持，其特征在于，