CN101741616B - 一种数据采集系统及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数据采集系统及其设备，涉及通信领域；为解决现有技术中数据采集系统中主备服务器切换次数过多，造成系统稳定性差的问题。所述数据采集系统，包括至少两台数据采集服务器，其中所述至少两台数据采集服务器构成至少两个服务器组，所述至少两个服务器组在所述系统中均处于工作状态，并对管理范围内控制站的数据进行采集。本发明提供的技术方案可应用于对可靠性要求高的通信系统。

Description

一种数据采集系统及其设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据采集系统及其设备。 

背景技术

在现有规模较大的数据采集系统中，为保证系统在某些服务器出现故障时仍能正常工作，所述系统通过采用容错技术。所述容错技术可以采取如下实现方式：在系统中部署有两个功能相同的服务器，分别为主服务器和备用服务器。当检测到所述主服务器不能正常工作时，进行主备切换，将所述备用服务器切换为新的主服务器，在系统中继续运行。但随着系统规模不断扩大，主服务器需要处理的任务不断增多，处理压力变大，更容易出现故障，从而主备服务器的切换次数增多，造成系统稳定性降低，这样将不能应用于某些高可靠性要求的领域。 

发明内容

本发明提供的数据采集系统及其设备，减少服务器出现故障的次数。 

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案： 

一种数据采集系统，所述系统包括至少两台数据采集服务器，其中所述至少两台数据采集服务器构成至少两个服务器组，所述至少两个服务器组在所述系统中均处于工作状态，并对各自管理范围内控制站的数据进行采集；，对各自管理范围内的控制站进行管理。 

进一步地，所述系统还可具有如下特点： 

当其中一组服务器从工作状态切换为非工作状态时，所述系统中的其他服务器组对所述出现故障的服务器组管理范围内的控制站进行数据采集和管理。 

进一步地，所述系统还可具有如下特点： 

所述服务器组与所述系统中操作员站通过配置的与所述操作员站进行 直接通信的操作员站接口进行通信，具体包括： 

所述服务器组通过所述操作员站接口从所述操作员站接收请求消息，和/或，通过所述操作员站接口发送所述控制站对所述请求消息的应答消息。 

进一步地，所述系统还可具有如下特点： 

操作员站发送请求消息，携带所述操作员站对服务器组管理范围内多个控制站的管理信息； 

所述服务器组向管理范围内的多个控制站发送所述请求消息。 

进一步地，所述系统还可具有如下特点： 

当所述请求消息包括向所述控制站订阅数据的信息时，所述服务器组判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据； 

如果是周期性发送所述订阅的数据，从本地已采集的应答消息中获取所述订阅的数据；否则，向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据； 

向所述操作员站发送所述订阅的数据。 

进一步地，所述系统还可具有如下特点： 

所述系统中时钟源通过所述时钟源配置的串口发送的校时请求； 

所述服务器组根据所述校时请求，对本服务器组和管理范围内的控制站进行校时。 

本发明提供一种服务器组，包括至少一台数据采集服务器，适用于上述的数据采集系统，包括： 

操作员站处理模块，用于通过配置的与操作员站进行直接通信的操作员站接口，从所述操作员站接收请求消息以及发送所述控制站对所述请求消息的应答消息； 

控制站处理模块，用于向所述控制站发送所述请求消息以及接收所述控制站对所述请求消息的应答消息。 

进一步地，所述服务器组还可具有如下特点： 

所述请求消息包括所述操作员站对服务器组管理范围内多个控制站的 管理信息。 

进一步地，所述服务器组还可具有如下特点： 

所述操作员站处理模块包括： 

接收单元，用于从所述操作员站接收向所述控制站订阅数据的请求消息； 

判断单元，用于判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据； 

获取单元，用于在所述判断单元确定是周期性发送时，从本地采集后的应答消息中获取所述订阅的数据；或者，在所述判断单元确定不是周期性发送时，向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据； 

发送单元，用于向所述操作员站发送获取单元获取的所述订阅的数据。 

进一步地，所述服务器组还可具有如下特点：所述系统还包括： 

时钟源接收模块，用于接收所述系统中时钟源通过所述时钟源配置的串口发送的校时请求，携带对所述控制站进行校时的信息； 

所述控制站处理模块，还用于根据所述时钟源接收模块接收的校时请求，对本服务器组和管理范围内的控制站进行校时。 

本发明实施例提供的数据采集系统及其设备，将系统中的IO服务器划分成多个服务器组，并启动所述服务器组，将一个IO服务器处理的任务分配到多个服务器组，降低了系统中每个IO服务器的处理压力，减少了故障的发生次数，保证系统的稳定性；同时系统无需增加IO服务器的个数，降低了系统的运营成本；时钟源通过串口直接向服务器组发送校时消息，缩短了时钟源的传输路径，提高了系统的校时精度。 

附图说明

图1为本发明实施例提供一种分布式控制系统的结构示意图； 

图2为实施例一提供服务器组对操作员站请求控制站周期性上报数据的处理方法流程图； 

图3为实施例二提供服务器组对操作员站修改控制站配置信息的处理方法流程图； 

图4为实施三提供服务器组对操作员站订阅控制站数据的处理方法流程图； 

图5为实施例四提供服务器组对时钟源请求控制站进行校时的处理方法流程图； 

图6为本发明实施例提供的服务器组的结构示意图； 

图7为图6所示实施例中操作员站处理模块的结构示意图； 

图8为图6所示实施例中服务器组的另一结构示意图。 

具体实施方式

本发明提供的技术方案可应用于分布式控制系统(Distributed ControlSystem，DCS)、核电站的电站计算机系统(Superior Information System，核电称KIT)以及轨道交通中使用的大型监督控制与数据采集系统(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)。每个系统中的处理流程相似，此处以分布式控制系统中用于采集数据的IO服务器(IOServer，数据采集服务器)的应用为例进行说明。 

如图1所示，本发明实施例提供一种分布式控制系统，如图1所示，所述系统包括操作员站101、IO服务器组102、RT服务器103、历史服务器104和控制站105。 

其中所述操作员站用于对控制站进行管理； 

所述IO服务器组用于对所述操作员站与所述控制站之间通信的消息进行转发，并将所述消息转发给RT服务器； 

RT服务器(Real-time Database Server，实时数据服务器)，用于接收IO服务器发送的消息，对所述消息进行处理，如产生报警、记录日志等，发送给历史服务器； 

历史服务器，用于从RT服务器接收所述消息，并长时间存储实时数据的值、质量信息及采集时间，以便操作员随时进行历史数据查询。 

在系统初始化时，网络管理员预先将所述至少两台IO服务器构成至少两个服务器组，并配置所述至少两个服务器均处于工作状态以及每个服务器组管理的控制站。 

例如，系统中有四台IO服务器，编号分别为1、2、3、4，有20台编号依次为1～20的控制站。网络管理员可以配置编号为1和2的IO服务器为服务器组A，编号为3和4的IO服务器为服务器组B，服务器组A管理编号为1～10的控制站，服务器B管理编号为11～20的控制站。上述配置信息可通过包括如下参数的程序实现，所述参数包括：工作组总数，每个工作组管理控制站的总数，管理范围内控制站的编号以及所述控制站的网络地址。 

在系统初始化后，所述系统中配置的服务器组均处于工作状态，与现有技术中只有其中一台服务器组处于工作状态相比，将一台IO服务器的处理压力均衡到多个IO服务器，降低了服务器的处理压力，同时也提高了服务器的处理速度，提高了系统的运行性能。 

当系统运行过程中，其中一个服务器组从工作状态切换到非工作状态时，如下线或出现故障，所述系统中的其他服务器组代替所述出现故障的服务器组，对其管理范围内的控制站进行管理，具体包括：转发所述出现故障的服务器组管理范围内控制站的消息以及所述操作员站的消息，并将所述消息转发给RT服务器。 

例如，如图1所示，当所述服务器组2在规定时间内未接收到所述服务器组1的交互消息，所述服务器组2确定所述服务器组1处于下线状态，或确定所述服务器组1出现故障。所述服务器组2将代替所述服务器组1管理编号为1～10的控制站。 

当所述出现故障的服务器组恢复工作后，接替所述出现故障的服务器组工作的服务器组将属于所述出现故障的服务器组管理范围的控制站归还给所述恢复工作的服务器组。 

例如，如图1所示，当所述服务器组1恢复工作后，所述服务器组2接收到服务器组1发送的上线消息，确定所述服务器组1恢复工作。所述服务器组将所述编号1～10的控制站的管理权归还给服务器组1。 

下面对服务器组处于工作状态时在不同应用场景的处理流程进行详细说明，为了便于描述，以下以一个服务器组进行说明： 

实施例一 

以操作员站请求控制站周期性上报数据的应用场景为例进行说明，具体过程如图2所示： 

步骤201、服务器组通过预先配置的RT服务器接口从RT服务器获取周期性数据上传的管理信息，所述管理信息包括周期表的长度以及周期上报数据的详细信息。 

其中所述操作员站接口可实现直接从所述操作员读/写数据的功能。在本实施例中，所述操作员站实现的功能是读数据的功能，其中实现所述读功能需为所述服务器组配置如下参数： 

参数名	用途	类型	描述信息
				RequestBuf	请求参数	输入	点数，站号，点名，项名，  项值类型，项长度
ReplyBuf	应答参数	输出	返回存储区地址
				QualityBuf	质量参数	输出	返回数据的质量信息
timeOut	超时参数	输入	最长等待时间
				destServerType	控制站节点类型	输入	控制站的节点类型
iDomainNo	域号	输入	无
				iServerID	服务器组序号	输入	无

上述参数中RequestBuf、ReplyBuf为必选的参数，其他参数为可选参数。除上述参数之外，还可以进一步对上述参数的返回值进行配置，如下所示： 

FLRPCERR_OK＝0                RPC调用成功(Remote Procedure Call，远程过程调用) 

SERVICEERR_INVAILID_DOMAINNO＝-1     域号非法 

FLRPCERR_INVAILID_PARAMETER＝3       参数非法 

FLRPCERR_RESOURCE_BUSY＝1            无可用服务线程 

FLRPCERR_OUTOF_MEMORY＝5           内存空间不足 

FLRPCERR_UNKWONERROR＝6            未知错误 

步骤202、所述服务器组向管理范围内的控制站发送所述周期性数据上传的管理信息。 

步骤203、所述控制站根据所述周期性上传的管理信息，对本地的周期性数据上传进行相应配置。 

步骤204、所述控制站发送配置完成的消息。 

步骤205、所述服务器组向所述控制站发送上传周期性数据的请求。 

步骤206、所述服务器组接收所述控制站发送的周期性数据。 

步骤207、所述服务器组通过所述操作员站接口发送所述消息。 

其中所述操作员站接口在本步骤中实现写功能，为实现所述写功能，所述操作员站接口包括如下参数： 

参数名	用途	类型	描述信息
				RequestBuf	请求参数	输入	点数，站号，点名，项  名，项值类型，项长度
QualityBuf	质量参数	输入	返回存储区地址
				timeOut	超时参数	输入	最长等待时间
destServerType	控制站节点类型	输入	返回数据的质量信息
				iDomainNo	域号	输入	无
iServerID	服务器组序号	输入	无

除上述参数之外，还可以进一步对上述参数的返回值进行配置，如下所示： 

FLRPCERR_OK＝0                             RPC调用成功 

SERVICEERR_INVAILID_DOMAINNO＝-1           域号非法 

FLRPCERR_INVAILID_PARAMETER＝3             参数非法 

FLRPCERR_RESOURCE_BUSY＝1                  无可用服务线程 

在实施例一中，将系统中的IO服务器划分成多个服务器组，并启动所 述服务器组，将一个IO服务器处理的任务分配到多个服务器组，降低了系统中每个IO服务器的处理压力，减少了故障的发生次数，保证系统的稳定性；同时系统无需增加IO服务器的个数，降低了系统的运营成本；通过操作员站接口与操作员站进行数据的收发，缩短了数据的传输路径，提高了数据的传输速度。 

实施例二 

以操作员站请求对控制站修改配置信息的应用场景为例进行说明，具体过程如图3所示： 

步骤301、操作员站发送请求消息，携带所述操作员站对服务器组管理范围内多个控制站的管理信息。 

步骤302、所述服务器组向管理范围内的多个控制站发送所述请求消息。 

在步骤301和步骤302中，所述操作员站向服务器组发送所述修改请求，实现对所述服务器组管理范围内多个控制站配置信息的修改，与现有技术中对一个控制站配置信息进行修改的方式相比，单次对多个控制站配置信息进行修改，提高了系统的工作效率。 

步骤303、所述服务器组向管理范围内的控制站发送所述修改请求； 

步骤304、所述服务器通过所述操作员站接口通知所述操作员站已发送所述修改请求。 

可选的，在步骤203还包括通知所述RT服务器所述修改请求已发送。 

在实施例二中，将系统中的IO服务器划分成多个服务器组，并启动所述服务器组，将一个IO服务器处理的任务分配到多个服务器组，降低了系统中每个IO服务器的处理压力，减少了故障的发生次数，保证系统的稳定性；同时系统无需增加IO服务器的个数，降低了系统的运营成本；通过操作员站接口与操作员站进行数据的收发，缩短了数据的传输路径，提高了数据的传输速度；操作员站按照服务器组对多个控制站进行管理，提高了单次处理的工作效率。 

实施例三 

以操作员站向控制站订阅数据的应用场景为例进行说明，具体过程如图4所示： 

步骤401、服务器组通过操作员站接口接收操作员站向控制站订阅数据的订阅请求。 

步骤402、所述服务器组判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据；如果是，执行步骤403；否则，执行步骤404。 

步骤403、所述服务器组从本地采集后的应答消息中获取所述订阅的数据，执行步骤403后，执行步骤406。 

步骤404、所述服务器组向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，执行步骤404后，执行步骤405。 

步骤405、所述服务器组从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据，执行步骤405后，执行步骤406。 

步骤406、所述服务器组向所述操作员站发送所述订阅的数据。 

在实施例三中，将系统中的IO服务器划分成多个服务器组，并启动所述服务器组，将一个IO服务器处理的任务分配到多个服务器组，降低了系统中每个IO服务器的处理压力，减少了故障的发生次数，保证系统的稳定性；同时系统无需增加IO服务器的个数，降低了系统的运营成本；通过操作员站接口与操作员站进行数据的收发，缩短了数据的传输路径，提高了数据的传输速度；操作员站按照服务器组对多个控制站进行管理，提高了单次处理的工作效率；通过判断操作员站订阅的数据是否是周期性数据，确定是否要求控制站上报所述订阅的数据，有效控制站上报的数据总量，降低传输带宽的传输压力。 

实施例四 

以时钟源对控制站进行校时的应用场景为例进行说明，具体过程如图5所示： 

步骤501、服务器组接收所述系统中的时钟源通过所述时钟源配置的串口发送的校时请求，携带对所述控制站进行校时的指示信息。 

在本步骤中，与现有技术中时钟源通过RT服务器转发所述校时请求， 本发明中时钟源通过配置的串口发送校时请求，减少了所述校时请求的发送时间，实现服务器组及时转发所述校时请求，使控制站完成校时，保证系统时间的准确性。 

步骤502、所述服务器组使用所述校时请求对本服务器组进行校时。 

步骤503、所述服务器组向管理范围内的控制站发送所述校时请求。 

需要说明的是，如果任何一个环节校时失败，会产生报警和日志，不影响系统正常运行。 

在实施例三中，将系统中的IO服务器划分成多个服务器组，并启动所述服务器组，将一个IO服务器处理的任务分配到多个服务器组，降低了系统中每个IO服务器的处理压力，减少了故障的发生次数，保证系统的稳定性；同时系统无需增加IO服务器的个数，降低了系统的运营成本；时钟源通过串口直接向服务器组发送校时消息，缩短了时钟源的传输路径，提高了系统的校时精度。 

如图6所示，本发明实施例提供一种服务器组，包括至少一台采集服务器，包括： 

操作员站处理模块601，用于通过配置与操作员站进行直接通信的操作员站接口的操作员站接口从所述操作员站接收请求消息以及发送所述控制站对所述请求消息的应答消息； 

控制站处理模块602，用于向所述控制站发送所述请求消息以及接收所述控制站对所述请求消息的应答消息。 

进一步的，所述请求消息是所述操作员站对所述控制站采用服务器组的管理方式进行发送的。 

可选的，如图7所示，所述操作员站处理模块601可以进一步包括： 

接收单元6011，用于从所述操作员站接收向所述控制站订阅数据的请求消息； 

判断单元6012，用于判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据； 

获取单元6013，用于在所述判断单元6012确定是周期性发送时，从本地采集后的应答消息中获取所述订阅的数据；或者，在所述判断单元6012 确定不是周期性发送时，向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据； 

发送单元6014，用于向所述操作员站发送获取单元6013获取的所述订阅的数据。 

可选的，如图8所示，所述服务器可以进一步包括： 

时钟源接收模块603，用于接收所述系统中时钟源通过所述时钟源配置的串口发送的校时请求，携带对所述控制站进行校时的信息； 

所述控制站处理模块602，还用于根据所述时钟源接收模块接收的校时请求，对本服务器组和管理范围内的控制站进行校时。 

本发明实施例提供的服务器组，通过操作员站接口与操作员站进行数据的收发，缩短了数据的传输路径，提高了数据的传输速度；操作员站按照服务器组对多个控制站进行管理，提高了单次处理的工作效率；通过判断操作员站订阅的数据是否是周期性数据，确定是否要求控制站上报所述订阅的数据，有效控制站上报的数据总量，降低传输带宽的传输压力；时钟源通过串口直接向服务器组发送校时消息，缩短了时钟源的传输路径，提高了系统的校时精度。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。 

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。 

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。 

Claims (8)

1.一种数据采集系统，其特征在于，所述系统包括至少两台数据采集服务器，其中所述至少两台数据采集服务器构成至少两个服务器组，所述至少两个服务器组在所述系统中均处于工作状态，并对各自管理范围内控制站的数据进行采集，对各自管理范围内的控制站进行管理；其中：

所述服务器组从操作员站接收向所述控制站订阅数据的请求消息；并判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据；

如果是周期性发送所述订阅的数据，从本地已采集的应答消息中获取所述订阅的数据；否则，向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据；

向所述操作员站发送所述订阅的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

当其中一组的服务器从工作状态切换为非工作状态时，所述系统中的其他服务器组对出现故障的服务器组管理范围内的控制站进行数据采集和管理。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述服务器组与所述系统中操作员站通过配置的与所述操作员站进行直接通信的操作员站接口进行通信，具体包括：

所述服务器组通过所述操作员站接口从所述操作员站接收请求消息，和/或，通过所述操作员站接口发送所述控制站对所述请求消息的应答消息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

操作员站发送请求消息，携带所述操作员站对服务器组管理范围内多个控制站的管理信息；

所述服务器组向管理范围内的多个控制站发送所述请求消息。

5.根据权利要求 3所述的系统，其特征在于， 

所述系统中时钟源通过所述时钟源配置的串口发送校时请求；

所述服务器组根据所述校时请求，对本服务器组和管理范围内的控制站进行校时。

6.一种服务器组，包括至少一台数据采集服务器，其特征在于，适用于如权利要求1所述的数据采集系统，包括：

操作员站处理模块，用于通过配置的与操作员站进行直接通信的操作员站接口，从所述操作员站接收请求消息以及发送所述控制站对所述请求消息的应答消息；

控制站处理模块，用于向所述控制站发送所述请求消息以及接收所述控制站对所述请求消息的应答消息；其中：

所述操作员站处理模块包括：

接收单元，用于从所述操作员站接收向所述控制站订阅数据的请求消息；

判断单元，用于判断所述控制站是否周期性发送所述订阅的数据；

获取单元，用于在所述判断单元确定是周期性发送时，从本地采集后的应答消息中获取所述订阅的数据；或者，在所述判断单元确定不是周期性发送时，向所述控制站发送包括向所述控制站订阅数据的信息的请求消息，从所述控制站发送的应答消息中获取所述订阅的数据；

发送单元，用于向所述操作员站发送获取单元获取的所述订阅的数据。

7.根据权利要求6所述的服务器组，其特征在于，所述请求消息包括所述操作员站对服务器组管理范围内多个控制站的管理信息。

8.根据权利要求6所述的服务器组，其特征在于，还包括：

时钟源接收模块，用于接收所述系统中时钟源通过所述时钟源配置的串口发送的校时请求，携带对所述控制站进行校时的信息；

所述控制站处理模块，还用于根据所述时钟源接收模块接收的校时请求，对本服务器组和管理范围内的控制站进行校时。 

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