CN103581119B - 一种生产过程数据高速显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生产过程数据高速显示系统及方法，该系统包括数据通讯模块、数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块，所述的数据通讯模块收到数据后发送给数据缓存模块并通过刷新通知模块告知画面局部刷新模块进行画面的刷新绘制；由于其客户端数据缓存技术，因此避免了大数据量的高频率的数据发送导致的使用Socket通讯技术接收数据后，对数据的处理时间过长导致的阻塞问题。同时由于其画面局部刷新技术，通过生产过程数据与画面绑定的方法，避免了大数据量的客户端画面在被动刷新时的全面刷新而导致的画面响应速度变慢的问题。

Description

一种生产过程数据高速显示系统及方法

技术领域

本发明涉及冶金过程控制领域，特别涉及计算机信息技术领域，具体指一种生产过程数据高速显示系统及方法。

背景技术

在冶金行业的生产过程中，对生产过程数据的管理，是其中非常重要的一个环节，是对整个冶金过程的监督与控制的基础，保证操作人员通过采集的数据以及基于原始数据生成的过程数据能对整个冶金过程的掌控。而高效且实时的数据显示能让操作人员在第一时间准确的知道冶金过程中的各个数据。在较为常见的冶金过程控制系统中，一般都采用客户端/服务器模式的软件架构。其数据一般为在通过仪器采集后，经过服务端的应用程序处理之后，存放入数据库中，客户端从数据库中获取数据并展示给操作人员。这样的实现方式的缺点在于：1、实时性差，在数据存入数据库之后，一般比较常见处理方式是用户操作获取数据、客户端轮询获取数据或者服务端发送数据刷新通知之后由客户端获取数据显示，以上的各种方法在实现时均会产生数据的延迟；2、数据量过大，通过上述方式实现的系统，在客户端从数据库获取数据时，无法准确的最近数据，需要在查询后进行筛选；3、画面刷新慢，在生产过程管理系统中，画面数据量较大，使用以往的数据刷新方式，会对整个画面-进行刷新，而人机界面的刷新通常都是比较消耗计算机性能的。

检索发现，中国专利申请号为01813815.2的发明专利，名称:控制应用软件用户界面显示的系统，该发明涉及“控制应用软件用户界面显示的系统(10)。该系统(10)包括根据请求执行至少一个应用软件的应用服务器(14.1)和通过互连网传送给用户至少一个应用软件显示界面的显示输出装置。该系统(10)也包括带有连接到通信网络的通信接口以接收用户界面显示的客户机终端(12.2)和显示用户界面显示的显示装置。该系统(10)也包括转换装置，它将用户界面显示从第一客户机终端(12.2)转换到第二客户机终端(12.3)而不使至少一个应用软件的操作中断。本发明还涉及控制应用软件用户界面显示的方法。”

上述专利技术与本发明技术要点比较：

1.数据推送：本发明针对过程控制系统的高实时性要求，通过数据推送方式实现高实时性。

2.高效刷新：本发明针对大数据量、实时性要求极高的情况作了优化，通过环形队列与局部刷新提高了数据显示的速度与效率。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种结构简单的应用范围广泛的能够有效的实现实时数据的高速显示，局部数据的刷新的系统和方法。

为了实现上述的目的，本发明的一种生产过程数据高速显示系统，该系统包括数据通讯模块、数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块，所述的数据通讯模块收到数据后发送给数据缓存模块并通过刷新通知模块告知画面局部刷新模块进行画面的刷新绘制；其中：

所述数据通讯模块获得生产过程数据，并在解析数据之后将所述的生产过程数据送至数据缓存模块；

所述数据缓存模块将生产过程数据缓存至数据缓存队列中，发出生产过程数据接收事件；

所述刷新通知模块在接收到生产过程数据接收事件后，判断是否需要执行数据刷新操作，并发出刷新通知；

所述画面局部刷新模块接收到数据刷新通知后，从数据缓存队列中读取数据，过滤数据并将数据显示在画面上。

进一步的，所述的数据通讯模块包括Socket通讯组件和原始数据管理组件，所述的Socket通讯组件通过向服务器注册，将客户端信息通知到服务器端，并在本地客户机启动Socket侦听线程，所述的Socket通讯组件与原始数据管理组件连接。所述的原始数据管理组件在接收到Socket通讯组件的数据后，需要将数据从字符串形式的XML文档解析成可读的数据实体格式。

进一步的，所述的数据缓存模块包括数据缓存队列组件和数据队列控制器组件，所述的数据队列控制器组件在接受到通讯模块的数据后，查找当前的数据缓存队列池将数据送入缓存并触发数据接受事件。数据缓存队列使用环形队列以实现了大数据量的高速缓存，提高数据缓存效率。

进一步的，所述的刷新通知模块包括数据刷新通知控制器组件，数据刷新通知控制器组件通过接收到数据缓存模块发出的数据接收事件，并通过画面上的数据区域注册的数据关键字向各个画面发送数据刷新通知。

进一步的，所述的画面局部刷新模块包括TextBox、Combobox、GridView、Chart等常用的画面显示控件及画面刷新控制器组件。所述的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行显示。

进一步的，所述的数据通讯模块包含Socket通讯组件，通过Socket通讯组件与以太网相连接。

本发明提供一种生产过程数据高速显示方法，包括以下步骤：

(1)数据通讯模块的Socket通讯组件获取客户机网络信息并将其注册至服务器，然后开启Socket侦听，等待服务器端生产过程数据的发送；

(2)数据通讯模块的原始数据管理组件将接收到的生产过程数据从字符串形式的XML文档解析成数据实体，便于在客户端中使用与阅读；

(3)数据缓存模块的数据队列控制器组件与数据通讯模块的原始数据管理组件连接，由原始数据管理组件将需要刷新的生产过程数据送到数据队列控制器组件，数据队列控制组件将数据送到数据缓存队列组件并向外发送接收到生产过程数据的事件通知；

(4)数据缓存模块的数据缓存队列组件用于存放生产过程数据，数据缓存队列组件由数据队列控制器组件创建、管理并使用；

(5)数据刷新通知模块的数据刷新控制器组件在接收到数据缓存模块的数据队列控制器组件发送的接收到生产过程数据的事件的通知后，进行是否执行数据刷新操作的判定，再从数据队列控制器中获取当前数据，并在客户端中查找与当前接收到的数据相关的画面数据区域；

(6)画面局部刷新模块的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行显示；

(7)画面局部刷新模块通过对画面实现了数据绑定封装，由画面刷新控制组件过滤了垃圾数据后，将有效数据显示与画面上。

采用本发明上述技术方案，由于其客户端数据缓存技术，因此避免了大数据量的高频率的数据发送导致的使用Socket通讯技术接收数据后，对数据的处理时间过长导致的阻塞问题；同时由于其画面局部刷新技术，通过生产过程数据与画面绑定的方法，避免了大数据量的客户端画面在被动刷新时的全面刷新而导致的画面响应速度变慢的问题。

附图说明

图1为本发明的一种生产过程数据的高速显示系统模块结构示意图。

图2为本发明的一种生产过程数据的高速显示系统架构示意图。

图3为本发明的一种生产过程数据的高速显示方法中各模块的数据交换方式的示意图。

图4为本发明的一种生产过程数据的高速显示方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1及图2所示，为本发明所提供的一种生产过程数据的高速显示方法的一种实施方式。其中，图1为该系统的功能模块结构示意图，图2为该系统的系统架构示意图。

该系统包括数据通讯模块、数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块，所述的数据通讯模块通过以太网与服务器连接，与数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块进程内连接。

所述的数据通讯模块包括Socket通讯组件和原始数据管理组件，所述的Socket通讯组件通过向服务器注册，将客户端信息通知到服务器端，并在本地客户机启动Socket侦听线程，所述的Socket通讯组件与原始数据管理组件连接。所述的原始数据管理组件在接收到Socket通讯组件的数据后，需要将数据从字符串格式解析成可读格式。

所述的数据缓存模块包括数据缓存队列组件和数据队列控制器组件，所述的数据队列控制器组件在接受到通讯模块的数据后，查找当前的数据缓存队列池将数据送入缓存并触发数据接受事件。

所述的刷新通知模块包括数据刷新通知控制器组件，数据刷新控制组件通过接收到数据缓存模块发出的数据接收事件，并通过画面上的画面注册的数据关键字向各个画面数据区域发送数据刷新通知。

所述的画面局部刷新模块包括TextBox、Combobox、GridView、Chart等常用的画面显示控件及画面刷新控制器组件。所述的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行刷新。

如图3所示，所述的数据通讯模块、数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块之间均是进程内通讯，数据通讯模块通过Socket通讯组件与服务器之间通过以太网通讯。

请参阅图4所示，为本发明所提供的利用一种生产过程数据的高速显示方法，该方法包括以下步骤：

(1)数据通讯模块的Socket通讯组件获取客户机网络信息并将其注册至服务器，然后开启Socket侦听，等待服务器端生产过程数据的发送；

(2)数据通讯模块的原始数据管理组件将接收到的生产过程数据从字符串形式的XML文档解析成数据实体，便于在客户端中使用与阅读；

(3)数据缓存模块的数据队列控制器组件与数据通讯模块的原始数据管理组件连接，由原始数据管理组件将需要刷新的生产过程数据送到数据队列控制器组件，数据队列控制组件将数据送到数据缓存队列组件并向外发送接收到生产过程数据的事件通知；

(4)数据缓存模块的数据缓存队列组件用于存放生产过程数据，数据缓存队列组件由数据队列控制器组件创建、管理并使用；

(5)数据刷新通知模块的数据刷新控制器组件在接收到数据缓存模块的数据队列控制器组件发送的接收到生产过程数据的事件的通知后，进行是否执行数据刷新操作的判定，再从数据队列控制器中获取当前数据，并在客户端中查找与当前接收到的数据相关的画面数据区域；

(6)画面局部刷新模块的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行刷新。

(7)画面局部刷新模块通过对常用画面控件实现了数据绑定封装，由控件刷新控制组件过滤了垃圾数据后，将有效数据显示于画面上；

该生产过程数据高速显示方法中，所述的数据通讯模块包括Socket通讯组件与原始数据管理组件，所述的Socket通讯组件通过以太网与服务器连接，所述的画面局部刷新模块包括多个画面数据区域，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)Socket通讯组件通过以太网与服务器连接，在客户端启动时，收集客户端信息并向服务器注册客户端信息，客户端信息包括客户端IP地址、主机名、打开的页面号、需要刷新的数据键值；

(12)Socket通讯组件启动Socket侦听，等待服务器发送生产过程数据；

所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)Socket通讯组件接收到的生产过程数据是字符串形式的XML文档，原始数据管理组件从XML文档中读取具体数据信息，并按照指定的格式转换成数据实体对象；

(22)原始数据管理组件在转换好原始的生产过程数据之后，将数据送至数据缓存模块的数据队列控制器组件中；

所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

(31)数据队列控制器组件在接收到原始数据管理组件发送的数据实体对象之后，创建或获取一个数据缓存队列，并将数据放入数据缓存队列；

(32)数据在进入数据缓存队列后，将由数据队列控制器组件触发接收到数据刷新的事件，该事件将由数据刷新通知模块的数据刷新控制器组件接收并处理；

所述的步骤(4)具体包括以下步骤：

(41)数据缓存队列用于存放生产过程数据的数据实体对象，数据缓存队列存放的数据可设置其数据上限，以达到过滤或者抛弃过时数据以达到快速刷新的功能；

所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(51)数据刷新控制器组件在接收到生产过程数据刷新事件通知后，判断当前是否在执行数据刷新，如未执行，则启动数据刷新流程，如在执行中，则放弃数据刷新的执行，等待当前执行过程结束；

(52)数据刷新流程执行结束后通过数据队列控制器组件来判断数据缓存队列组件中是否有未被刷新的数据，如有数据在队列中则再次出发数据刷新流程；

(53)数据刷新流程启动时，先通过数据队列管理器组件获取数据缓存队列组件中的下一个刷新数据，并遍历在数据刷新控制器组件中注册的键值决定将该数据对象实体发送到画面刷新控制器组件；

所述的步骤(6)具体包括以下步骤：

(61)画面刷新控制器组件在接收到刷新通知以及数据对象实体后，根据画面的属性配置将数据对象实体中的数据进行筛选与过滤，确定是否需要重新绑定画面数据区域；

所述的步骤(7)具体包括以下步骤：

(71)画面数据区域自动数据绑定，将过滤后的数据绑定至画面上，并刷新画面；采用了该发明的一种生产过程数据的高速显示方法的系统，可以使操作工及时准确的知道冶炼过程中各个环节的具体数据及情况，避免了信息丢失、延迟等原因导致的生产事故。

如图2所示，是利用本发明的一种生产过程数据高速显示方法的过程控制系统的系统架构示意图。该实施方式中所提供的一种生产过程数据高速显示方法，其各功能模块及对应的功能如下表1所示：

表1基于一种生产过程数据高速显示方法的各模块功能表

其中，该系统的各功能模块构成如下：

一、数据通讯模块由两大部分构成：Socket通讯组件负责与服务器交互；数据格式转换组件负责将数据从XML格式转换成数据实体对象。

二、数据缓存模块由两大部分组成：数据队列控制器组件负责创建和管理数据缓存队列；数据缓存队列组件负责存储数据实体对象与控制数据实体对象数量。

三、数据刷新通知模块由一部分组成：数据刷新控制器组件负责接收数据事件的监控以及判断是否需要进行数据刷新。

四、画面局部刷新模块由两大部分组成：画面刷新控制器组件负责过滤数据实体对象中的垃圾数据；数据绑定画面负责将过滤后的数据判断差异后显示在用户界面上。

在本发明的应用中，首先，服务器端将生产过程数据通过客户端注册的客户端信息发送客户端的数据通讯模块中，数据通讯模块将原始数据解释成在客户端内部系统通用的数据实体对象的格式之后，将数据转发给数据缓存模块缓存数据并确定数据缓存队列允许的最大数据个数，如超出最大数据个数则需要移除最前端的数据以保证最新数据的实时性，当数据缓存后，数据缓存模块发出接收到生产过程数据的事件通知，由数据刷新通知模块判断当前数据刷新执行线程是否在启动中，如果未启动则数据刷新执行线程发出数据刷新通知。画面局部刷新模块被数据刷新执行线程调用启动刷新画面操作，先由画面刷新控制器组件过滤垃圾数据，然后由数据绑定到画面数据区域执行差异刷新。

采用本发明上述的生产过程数据的高速显示方法、系统，可以使操作工即使准确的知道冶炼过程中各个环节的具体数据及情况，避免了信息丢失、延迟等原因导致的生产事故。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种生产过程数据高速显示系统，其特征在于，该系统包括数据通讯模块、数据缓存模块、刷新通知模块和画面局部刷新模块，所述的数据通讯模块收到数据后发送给数据缓存模块并通过刷新通知模块告知画面局部刷新模块进行画面的刷新绘制；其中：

所述数据通讯模块获得生产过程数据，并在解析数据之后将所述的生产过程数据送至数据缓存模块；

所述数据缓存模块将生产过程数据缓存至数据缓存队列中，发出生产过程数据接收事件；

所述刷新通知模块在接收到生产过程数据接收事件后，判断是否需要执行数据刷新操作，并发出刷新通知；所述的刷新通知模块包括数据刷新通知控制器组件，数据刷新通知控制器组件通过接收到数据缓存模块发出的数据接收事件，并通过画面上的数据区域注册的数据关键字向各个画面发送数据刷新通知；

所述画面局部刷新模块接收到数据刷新通知后，从数据缓存队列中读取数据，过滤数据并将数据显示在画面上；

所述的数据通讯模块包括Socket通讯组件和原始数据管理组件，所述的Socket通讯组件通过向服务器注册，将客户端信息通知到服务器端，并在本地客户机启动Socket侦听线程，所述的Socket通讯组件与原始数据管理组件连接；所述的原始数据管理组件在接收到Socket通讯组件的数据后，将数据从字符串形式的XML文档解析成可读的数据实体格式。

2.根据权利要求1所述的一种生产过程数据高速显示系统，其特征在于，所述的数据缓存模块包括数据缓存队列组件和数据队列控制器组件，所述的数据队列控制器组件在接受到数据通讯模块的数据后，查找当前的数据缓存队列池将数据送入缓存并触发数据接收事件；数据缓存队列使用环形队列。

3.根据权利要求1所述的一种生产过程数据高速显示系统，其特征在于，所述的画面局部刷新模块包括画面显示控件及画面刷新控制器组件；所述的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行显示。

4.根据权利要求1所述的一种生产过程数据高速显示系统，其特征在于，所述的数据通讯模块包含Socket通讯组件，通过Socket通讯组件与以太网相连接。

5.一种采用权利要求1-4任一项所述系统的生产过程数据高速显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)数据通讯模块的Socket通讯组件获取客户机网络信息并将其注册至服务器，然后开启Socket侦听，等待服务器端生产过程数据的发送；

(2)数据通讯模块的原始数据管理组件将接收到的生产过程数据从字符串形式的XML文档解析成数据实体，便于在客户端中使用与阅读；

(3)数据缓存模块的数据队列控制器组件与数据通讯模块的原始数据管理组件连接，由原始数据管理组件将需要刷新的生产过程数据送到数据队列控制器组件，数据队列控制器组件将数据送到数据缓存队列组件并向外发送接收到生产过程数据刷新的事件通知；

(4)数据缓存模块的数据缓存队列组件用于存放生产过程数据，数据缓存队列组件由数据队列控制器组件创建、管理并使用；

(5)数据刷新通知模块的数据刷新控制器组件在接收到数据缓存模块的数据队列控制器组件发送的接收到生产过程数据的事件的通知后，进行是否执行数据刷新操作的判定，再从数据队列控制器中获取当前数据，并在客户端中查找与当前接收到的数据相关的画面数据区域；

(6)画面局部刷新模块的画面刷新控制器组件在接收到刷新通知模块的数据刷新通知以及数据之后，根据画面的属性配置过滤掉垃圾数据后，发送给画面进行显示；

(7)画面局部刷新模块通过对画面实现了数据绑定封装，由画面刷新控制器组件过滤了垃圾数据后，将有效数据显示于画面上。

6.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)Socket通讯组件通过以太网与服务器连接，在客户端启动时，收集客户端信息并向服务器注册客户端信息，客户端信息包括客户端IP地址、主机名、打开的页面号、需要刷新的数据键值；

(12)Socket通讯组件启动Socket侦听，等待服务器发送生产过程数据。

7.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)Socket通讯组件接收到的生产过程数据是字符串形式的XML文档，原始数据管理组件从XML文档中读取具体数据信息，并按照指定的格式转换成数据实体对象；

(22)原始数据管理组件在转换好原始的生产过程数据之后，将数据送至数据缓存模块的数据队列控制器组件中。

8.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

(31)数据队列控制器组件在接收到原始数据管理组件发送的数据实体对象之后，创建或获取一个数据缓存队列，并将数据放入数据缓存队列；

(32)数据在进入数据缓存队列后，将由数据队列控制器组件触发接收到生产过程数据刷新的事件，该事件将由数据刷新通知模块的数据刷新控制器组件接收并处理。

9.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：

(41)数据缓存队列用于存放生产过程数据的数据实体对象，数据缓存队列存放的数据可设置其数据上限，以达到过滤或者抛弃过时数据以达到快速刷新的功能。

10.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(51)数据刷新控制器组件在接收到生产过程数据刷新的事件通知后，判断当前是否在执行数据刷新，如未执行，则启动数据刷新流程，如在执行中，则放弃数据刷新的执行，等待当前执行过程结束；

(52)数据刷新流程执行结束后通过数据队列控制器组件来判断数据缓存队列组件中是否有未被刷新的数据，如有数据在队列中则再次触发数据刷新流程；

(53)数据刷新流程启动时，先通过数据队列管理器组件获取数据缓存队列组件中的下一个刷新数据，并遍历在数据刷新控制器组件中注册的键值决定将该数据对象实体发送到画面刷新控制器组件。

11.根据权利要求5所述的一种生产过程数据高速显示方法，其特征在于，所述的步骤(6)具体为：

(61)画面刷新控制器组件在接收到刷新通知以及数据对象实体后，根据画面的属性配置将数据对象实体中的数据进行筛选与过滤，确定是否需要重新绑定画面的数据区域。