CN101023398A - 用于运行技术设备的配置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有用于技术设备的计算机支持的配置，包括：带有操作界面的表示层，包含所有应用的应用层，用于为所有应用和操作界面提供信息的实时基本处理层，以及用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器。为了这样设计这种配置，使得其具有带有高可用性的、有利于扩展的实施方式，在所述实时基本处理层(ED)中，将应用分别概括为应用束，其中，每个应用束的应用通用同一个数据模型；各个应用束的数据存储在一个设计为共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的应用束库中。在一种用于运行配置的方法中，在所述实时基本处理层(ED)中，将数据存储在一个设计为共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的应用束库中。

Description

用于运行技术设备的配置和方法

技术领域

本发明涉及一种带有用于技术设备的层结构的计算机支持的配置，其包括：带有用于运行和工程的操作界面的表示层，包含所有应用的应用层，用于为所有应用和操作界面提供关于技术设备的信息的实时基本处理层，以及用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器。在此，在本发明的意义之下，“层”被理解为提供所定义的功能的层，即，用作数据的处理和/或表示。例如，可以将表示层构造为带有可视化界面的图像编辑器。在本发明的意义下，技术设备是各种其运行收到控制和监视的电气过程和处理技术设备，例如，电压电网导线装置(Spannungsnetzleitanordnung)或者生化生产设备。

背景技术

例如，由西门子出版物“Spectrum PowerCC Produkt-bersicht”，版本：04/03 SPC-AS-AV-03.01.00-DE中的配置公开了本发明意义下的一种技术设备。这种用于供电网络以及供气和供水网络的运行管理的公知的配置，包括带有用于运行以及工程的操作界面的表示层，其中，工程表示系统管理和数据库维护等等。此外，该公知的配置具有一个包含所有应用的应用层。例如，属于这些应用的有所谓的历史信息系统、能量计算(Energieabrechnung)以及负载管理。此外，为该公知的配置设置了用于为所有应用和操作界面提供关于供应网络的信息的实时基本处理层。此外，该公知的配置具有用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，这样构造计算机支持的配置，使得其具有带有高可用性的、有利于扩展或调整的实施方式。

为了解决上述技术问题，在一种本文开始部分给出类型的计算机支持的配置中，根据本发明，在所述实时基本处理层中，将应用分别概括为应用束，其中，每个应用束的应用通用同一个数据模型；分别将各个应用束的数据存储在一个设计为共享存储器映象文件的应用束库中。在此，一个应用束是多个仅仅采用一种应用类型的应用、例如SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition，监控和数据获取)应用。在此，共享存储器映象文件被理解为一种例如在“Solaris Internals”(Jim Mauro，RichardMcDougall Prentice Hall PTR，2000)中举例说明的存储器结构。

也就是说，在本发明的配置中，将应用综合为也被称为应用套件(Application Suite)的应用束。在此，每个应用束表示具有共同的数据模型的应用的一个逻辑组。在此，数据模型可以最佳地与在具体情况中的要求和希望相匹配。此外，不同的应用束以及共享存储器映象文件可以被安装在一个单独的服务器中，或者可以分布在多个服务器上。即，可以对于不同大小的单元使用相同的结构。这种分组/模块化提供了在不同应用束之间没有/极少依赖性的条件下并行开发的可能性，这点还极大地简化了测试。

在实时基本处理层中，将应用分别概括为应用束，其中，每个应用束分别以一个数据模型为基础。分别将各个应用束的数据根据所基于的数据模型存储在一个设计为共享存储器映象文件的应用束库中。实时基本处理层的应用束的数据模型借助于一个对应函数与工程数据库的数据模型对应，其中，借助于该对应函数产生该数据库的数据并且将其传输到各自的应用束。通过按照本发明的配置可以在数据库的数据模型和各自的应用之间进行类别上的对应，其中数据模型本身同样是例如按照诸如CIM(Common Information Model，公用信息模型)数据模型的标准数据模型的形式进行归类的。

优选地，分别由一个辅助管理器将该数据库的数据配设给各自的共享存储器映象文件，其中，借助于变更记录文件保证了对应函数。

在所述数据库和变更记录文件之间存在数据整理单元，其根据所述对应函数将工程变更数据按照其数据模型与各自的工程变更数据要在其中起作用的应用束的数据结构相匹配。

在一种优选的实施方式中，所述数据整理单元仅仅在所述数据库中的数据状态改变时才产生所述变更记录文件，并且将其传递到相关的辅助管理器上。

此外，根据本发明，所述变更记录文件仅仅包含在所述数据库中的数据状态的改变，其中，将所述数据库中的数据状态的改变作为对于相关的辅助管理器直接控制命令出现在所述变更记录文件中。

所述辅助管理器在所述变更记录文件的完全读入结束之后，才改变所述应用束。由此，保证了在读入过程中断或者在辅助管理器中仅仅部分地读入变更记录文件的条件下，防止对技术设备的不一致的配置或者控制。在这种情况下，完全地维持起始的设备配置。只有在所有所希望的改变完全地出现在所有相关的辅助管理器中，才控制技术设备。

本发明的配置的另一个优点在于，在服务器启动时，在已经进行的配置运行期间应用束已经是局部可用的，从而系统可以极其迅速地对其调用；根据各自的应用束的大小如何以及为了可靠和无故障地运行技术设备而对应用束提出的要求，这点可以在不到一秒的时间内或者在数秒内实现。

此外，按照本发明的配置的特征在于高度的可用性，因为应用束通过向该配置的通常多个服务器上的“局部的”网络分布而允许每个单个服务器的特别高的独立性。即使一个服务器停机，另一个服务器也可以单独地继续工作。

按照本发明的配置的另一个优点在于，可以针对运行数据流以及处理流程对应用束的数据模型进行优化。

在按照本发明的配置中，分别通过一个辅助管理器为各个共享存储器映象文件配设可以加载来自数据管理器的工程变更数据的变更记录文件。变更记录文件被理解为，在其中一方面可以写入工程变更数据而另一方面可以根据命令调出工程变更数据的装置。由此，按照优选的方式也提供了如下的可能性：在正在执行的运行期间，以工程变更数据的形式对工程数据的增量改变在所述配置中在极其短暂的时间内实现。也就是说，这种实施方式允许独立于正在执行的运行“离线”地产生工程变更数据，并且与其它工程数据分开地存放在数据管理器中；在需要时可以将其(在辅助管理器的控制之下)通过变更记录文件输入到共享存储器映象文件中。

在按照本发明的配置中，辅助管理器优选地也可以加载运行数据，以及受调整地保持共享存储器映象文件。

优选地，为辅助管理器在作用方向上预先设置瘦型客户机接口，通过该接口可以输入运行数据。在此，瘦型客户机接口被理解为，使得最佳地执行分布过程和应用更新过程的单元。通过这种实施方式加快了运行数据向辅助管理器的输入。

按照本发明的配置以优选的方式允许这样一种结构，即，其中所述辅助管理器如下构成主控管理器：为其配设一个与其有效连接的常设的其它辅助管理器作为冗余的辅助管理器；为所述其它辅助管理器在作用方向上前接其它变更记录文件作为冗余的变更记录文件，以及在作用方向上后接其它共享存储器映象文件作为冗余的共享存储器映象文件。在按照本发明的配置的这种结构中，以优选的方式在冗余计算机启动时，在所述其它共享存储器映象文件中接收该共享存储器映象文件的内容，这在极其短暂的时间内实现。也就是说，在故障检测中在最短的时间内进行转换。

为了尽可能迅速地实现转换，辅助管理器与起动机构有效连接，该起动结构可以由所述配置的基本系统的起动管理器控制；该起动管理器直接地作用于数据管理器。

为了在正在执行的运行期间按照简单的方式实现在配置中的工程数据的增量改变，将工程变更数据单独地存放在数据管理器的存储工程数据和工程变更数据的数据库中。

同样的目的要求按照本发明的配置的这样的一种结构，其中，在所述数据库和变更记录文件之间存在数据整理单元，所述数据整理单元将工程变更数据按照其数据模型与各工程变更数据应该在其中起作用的应用束相匹配。

此外，本发明还涉及一种用于运行计算机支持的配置的方法，该配置具有：带有用于运行和工程的操作界面的表示层，包含所有应用的应用层，用于为所有应用和操作界面提供关于供应网络的信息的实时基本处理层，以及用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器；并且为了实现高可用性而建议，按照本发明在所述实时基本处理层中，将各个由具有相同数据模型的应用概括而成的应用束的数据存储在一个设计为共享存储器映象文件的应用束库中。

也就是说，在本发明的方法中，将应用概括为也被称为应用套件的应用束。在此，每个应用束表示一个具有共同的数据模型的应用的逻辑组。在此，数据模型可以最佳地与在具体情况中的要求和希望相匹配。此外，应用束以及共享存储器映象文件可以被安装在一个单个的服务器中，或者可以分布在多个服务器上。即，可以对于不同大小的单元使用相同的结构。此外，测试变得更容易。

本发明的方法的另一个优点在于，在服务器启动时，在已经进行的装置的运行期间，应用束已经是局部可用的了，从而系统可以极其迅速地对其调用；根据各自应用束的不同大小，这可以在不到一秒的时间内或者在数秒内实现。

此外，按照本发明的方法的特征在于高度的可用性，因为通过将应用束向该配置的通常多个服务器上的“局部的”网络分布而允许每个单个服务器的特别高的独立性。即使一个服务器停机，另一个服务器也可以单独地继续工作。

按照本发明的方法的另一个优点在于，可以针对运行数据流以及处理流程对应用束的数据模型进行优化。

在本发明方法的一种优选的实施方式中，将运行数据直接输入给设计为共享存储器映象文件的应用束库的一个辅助管理器，该应用束库用于存储各个数据模型的每个要分别被概括为应用束的应用，而工程数据和工程变更数据则通过前接于该辅助管理器的变更记录文件输入。因为由此可以独立于正在执行的运行“离线”地准备工程数据或工程变更数据，所以这点首先是优选的。

如果将所述运行数据直接地或者通过瘦型客户机接口输入到所述辅助管理器，则可以是更优选的。

优选地，所述辅助管理器加载有起动机构的控制信号，该起动结构由所述配置的基本系统的起动管理器控制。由此，可以在需要情况下受控地对工程变更数据进行增量改变。

此外，为了实现冗余运行的方法，在本发明方法中优选的是：在故障情况下，由一侧与对应于变更记录文件的其它变更记录文件相连接、而另一侧与对应于共享存储器映象文件的其它共享存储器映象文件相连接的其它辅助管理器读出其它变更记录文件，并且将所读出的数据加载到所述其它共享存储器映象文件。

为了提供在执行的运行中进行工程变更数据的增量改变，优选的是，所述工程变更数据在配置的运行中独立于其流程地单独地存放在工程单元一个数据库中，接着将所存放的数据独立于配置的运行这样进行整理，使得其与应用束的数据结构匹配并随后存储在所述变更记录文件中。

本发明方法的该实施方式类型的一个基本优点在于，可以在不对配置的运行产生影响的条件下进行对工程变更数据相对费时的验证，也就是说，在一定程度上并行于实际的运行或者在实际的运行之外进行。同样，可以对应地“离线”进行对工程变更数据的整理，以便随后将其传输至共享存储器映象文件。在变更记录文件中的存储也按照这种方式进行，使得在通过起动机构起动辅助管理器时工程变更数据可以被迅速地接收到共享存储器映象文件或配置的运行引导系统中。

附图说明

为了进一步说明本发明，

图1中示出了带有其发明基本元件的本发明的配置的一种实施方式，而

图2中示出了一种包括变更记录文件、辅助管理器和应用束库的冗余设计的单元。

具体实施方式

如在图1中可以看出的那样，按照本发明的配置具有一个属于上面提到的如开头所述的配置的数据管理器的工程单元EA。在该工程单元EA中有一个数据库DB，其包含工程数据、即涉及到系统管理和域数据/数据库维护的数据。工程单元EA为用户提供了将其数据变更成要在数据库中进行分组/存储的逻辑上分开的任务的可能性。关于任务的功能以及目的后面还要更详细地说明。工程单元EA通过数据整理单元DA与一个其余部分没有示出的实时基本处理层的实时基本数据处理单元ED的应用组件AB1、AB2、AB3的变更记录文件CL1、CL2、CL3和CL4连接。每个应用组件AB1至AB3具有一个构造为共享存储器映象文件的应用束库SMMF1、SMMF2以及SMMF3，其数据模型一致的应用S1至S3和P1至P3以及C1至C3分别与这些应用束库通信。

在此，应用S1至S3是作为SCADA公知的系统起始应用(Systemanlaufanwendungen)。其被理解为过程数据处理和计算、报警处理、显示和包括网络拓扑开关操作的控制。应用P1至P3涉及能量计算以及对能量计数值的采集、处理和存储。应用C1至C3用来将远距离作用设备连接到所述配置上。

此外，实时基本处理单元ED还包含一个基于RDBMS Oracle(RelationalDatabase Management System，关系数据库管理系统)的文档的文档组件AV。

如图1还示出的那样，在每个应用组件AB1至AB3以及在文档组件AV中设置了一个辅助管理器HM1、HM2、HM3以及HM4，它们分别建立了与前接的变更记录文件CL1至CL4以及与后接的应用束库SMMF1至SMMF3以及与文档组件AV的RDBMS服务RS的连接。每个应用组件AB1至AB3的辅助管理器HM1至HM3可以通过数据线(参见图2的数据线DL1)加载运行数据。在此，可以将这些运行数据直接地送至各自的辅助管理器，或者分别通过所谓的瘦型客户机接口TC1送入，该瘦型客户机接口也可以构成为共享存储器映象文件。

辅助管理器HM1至HM3通过数据线DL1至DL3与其它对应的应用组件ABw连接；对应地适用于RDBMS服务RS，其通过另一条数据线DL4与其它应用组件通信。

在按照本发明的配置中在工程单元EA的数据库DB中除了其它的之外存放了任务，其作为工程变更数据用作对工程数据的增量改变。这些离线地独立于该配置的运行地编制的并且存储在数据库DB中的任务，在起动时通过一个未示出的起动管理器在数据整理单元DA中这样变换，使得其在其数据结构方面与各自的应用组件AB1至AB3的数据模型匹配。这样变换后的工程变更数据被存放在变更记录文件CL1至CL3。为了使得这些工程变更数据在应用组件AB1至AB3中起作用，采用了一个通过上面提到的起动管理器控制的起动机构AA。该起动机构AA与辅助管理器HM1至HM3连接，并且在其控制中起作用，使得辅助管理器HM1至HM3允许在变更记录文件CL1至CL3中存放的工程变更数据起作用；由此，工程变更数据在一定程度上突然地传输至共享存储器映象文件SMMF1至SMMF3中。在此，仅仅必须相当短时间地中断对运行数据的处理，因为该工程变更数据已经按照准备过的数据结构出现。

在图2中根据图1的应用组件AB1示出了一种实施方式，其中为该应用组件AB1并行配设了另一个应用组件AB1′。该另一个应用组件AB1′具有另一个辅助管理器HM1′、另一个变更记录文件CL1′和另一个共享存储器映象文件SMMF1′。两个变更记录文件CL1和CL1′输入端均与在此仅仅示意性示出的工程单元连接。由此实现了一种通过其保证了两个应用组件AB1和AB1′同步运行的冗余结构，其中，通过变更记录文件CL1和CL1′的双重实施又形成了离线地进行工程数据的变更并且将其以适当的数据结构存储在这些变更记录文件CL1和CL1′中的可能性。

可以针对根据图1应用组件AB2和AB3采用对应的冗余结构。由此，给出了按照本发明的配置的高度的可靠性。

Claims (20)

1.一种带有用于技术设备的计算机支持的配置，该配置具有：

-带有用于运行和工程的操作界面的表示层，

-包含所有应用的应用层，

-用于为所有应用和操作界面提供关于技术设备的信息的实时基本处理层，以及

-在工程单元中用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器，

其特征在于，

-在所述实时基本处理层(ED)中，将应用分别概括为应用束，其中，每个应用束分别以一个数据模型为基础，其中，

-将各个应用束的数据根据所基于的数据模型存储在一个设计为共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的应用束库中，以及

-借助于一个对应函数将所述实时基本处理层(ED)的应用束的数据模型与数据库(DB)的数据模型对应，其中，对应于该对应函数地将该数据库(DB)的数据传输至各自相关的应用束。

2.根据权利要求1所述的配置，其特征在于，

-分别由一个辅助管理器(HM1至HM3)为各自的共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)配设该数据库(DB)的各自的数据，其中，借助于变更记录文件(CL1至CL3)保证了数据模型之间的对应函数。

3.根据权利要求2所述的配置，其特征在于，

-在所述数据库(DB)和变更记录文件(CL1至CL3)之间设置数据整理单元(DA)，其根据所述对应函数将工程变更数据按照其数据模型与各自的工程变更数据在其中起作用的应用束相匹配。

4.根据权利要求2或3所述的配置，其特征在于，所述数据整理单元(DA)仅仅在所述数据库(DB)中的数据状态改变时才产生所述变更记录文件(CL1至CL3)并将其传递到相关的辅助管理器(HM1至HM3)上。

5.根据权利要求4所述的配置，其特征在于，所述变更记录文件(CL1至CL3)仅仅包含在所述数据库(DB)中的数据状态的改变。

6.根据权利要求4或5所述的配置，其特征在于，所述数据库(DB)中的数据状态的改变作为对于相关的辅助管理器(HM1至HM3)直接可读的控制命令出现在所述变更记录文件(CL1至CL3)中。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的配置，其特征在于，所述辅助管理器(HM1至HM3)在所述变更记录文件(CL1至CL3)的完全读入结束之后，才改变所述应用束。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的配置，其特征在于，

-所述辅助管理器(HM1至HM3)也可以加载运行数据，以及

-所述辅助管理器(HM1至HM3)受调整地保持所述共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的配置，其特征在于，

-为所述辅助管理器在作用方向上前接瘦型客户机接口，通过该接口可以输入运行数据。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的配置，其特征在于，

-所述辅助管理器(HM1至HM3)通过为其配设在作用方向上与其常设在一起的其它辅助管理器(HM1′至HM3′)作为冗余的辅助管理器而构成主控管理器，以及

-为所述其它辅助管理器(HM1′至HM3′)在作用方向上前接其它变更记录文件(CL1′至CL3′)作为冗余的变更记录文件，并在作用方向上后接其它共享存储器映象文件(SMMF1′至SMMF3′)作为冗余的共享存储器映象文件。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的配置，其特征在于，

-所述辅助管理器(HM1至HM3)与起动机构(AA)有效连接，该起动结构可以由所述配置的基本系统的起动管理器控制，以及

所述起动管理器直接地作用于工程单元(EA)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的配置，其特征在于，

-所述工程变更数据单独地存放在所述工程单元(EA)的一个存储工程数据和工程变更数据的数据库(DB)中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的配置，其特征在于，所述技术设备是供应网络，特别是高压供电、供气或供水网络。

14.一种用于运行带有用于供应网络的层结构的计算机支持的配置的方法，该配置包括：

-带有用于运行和工程的操作界面的表示层，

-包含所有应用的应用层，

-用于为所有应用和操作界面提供关于该供应网络的信息的实时基本处理层，以及

-用于建立和维护对于运行和系统功能的数据模型的数据管理器，

其特征在于，

-在所述实时基本处理层(ED)中，将各个由具有同一数据模型的应用概括而成的应用束的数据存储在一个设计为共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的应用束库中。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

-将运行数据直接输入给设计为共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的应用束库的一个辅助管理器(HM1至HM3)，该应用束库用于存储各个数据模型的每个要被概括为应用束的应用，而工程数据和工程变更数据则通过为该辅助管理器(HM1至HM3)前接的变更记录文件(CL1至CL3)输入。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，

-所述运行数据直接地或者通过瘦型客户机接口输入到所述辅助管理器(HM1至HM3)。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，

-所述辅助管理器(HM1至HM3)加载有起动机构(AA)的控制信号，该起动结构由所述配置的基本系统的起动管理器控制。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，

-在故障情况下，一侧与对应于变更记录文件(CL1至CL3)的其它变更记录文件(CL1′至CL3′)相连接，而另一侧与对应于共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)的其它共享存储器映象文件(SMMF1′至SMMF3′)相连接的其它辅助管理器(HM1′至HM3′)，读出其它变更记录文件(CL1′至CL3′)，并且为其它共享存储器映象文件(SMMF1′至SMMF3′)加载所读出的数据。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，

-所述工程变更数据在配置的运行期间独立于其流程地单独存放在工程单元(EA)的一个数据库中，

-然后将所存放的数据独立于配置的运行地这样进行整理，使得其与应用束的数据结构匹配，以及

-然后将其存储在所述变更记录文件(CL1至CL3)中。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述

-在起动所述辅助管理器(HM1至HM3)时，读出在所述变更记录文件(CL1至CL3)中存储的数据并将其输入到共享存储器映象文件(SMMF1至SMMF3)。

Images