CN104995570A - 一种工业监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的工业监控系统,包括:设备层、设备驱动层、数据共享层、数据路由层、数据调度层、业务层和呈现层;其中,数据共享层、数据路由层和数据调度层采用非关系型数据库进行组织,或采用非关系型数据库和关系型数据库进行混合组织。本发明所公开的工业监控系统可以实现大数据量的实时存储、共享、数据挖掘和检索等处理。

Description

一种工业监控系统
技术领域 本发明涉及工业领域, 特别是一种工业监控系统。
背景技术 目前的工业监控系统中,相关数据通常采用传统的关系型数据库,如 MSSQL, Oracle,
Mysql 等来进行存储。 这些关系型数据库较善于处理有复杂逻辑关系的数据的存储和访 问, 这些有复杂逻辑关系的数据基于最低冗余的原则以逻辑组合的方式存储在表中, 当 访问数据及进行复杂的数据分析时, 可能需要对多个表进行关联查询。 然随着工业监控 系统的规模增大化、 系统复杂化以及深层次的应用需求化, 有大量的采样数据需要添加 到数据库中供上层应用提取以用于数据挖掘、 科学计算、 以及生成报告和图像等。 对于 这类庞大的数据, 要一一存储到不同的关系型数据库报表中是很费时的, 并且从不同的 关系型数据库报表中提取这些数据也是不容易的。
基于此, 随着工业的联网与实时性需要, 产生了一些用于工业生产的实时型数据库 系统, 如 Wonderware公司的工业 SQL, OSlsoft公司的 PL, ASPEN公司的 InfoPlus.21. 等, 但这些实时型数据库系统对于一些中小型企业来说价格太昂贵了。
为此, 目前有必要开发一种新型的工业监控系统。
发明内容 有鉴于此, 本发明提出了一种工业监控系统, 用以使工业监控系统进行实时的数据 添加和高效的数据查询和处理。
本发明提出的工业监控系统, 包括: 设备层、 设备驱动层、 数据共享层、 数据路由 层、 数据调度层、 业务层和呈现层; 其中,
所述设备层包括至少两个工业设备;
所述设备驱动层包括与每个工业设备相对应的驱动模块, 每个驱动模块用于控制与 其对应的工业设备, 并采集所述工业设备的数据;
所述数据共享层包括至少两个分布式数据库节点, 每个分布式数据库节点用于接收 至少一个驱动模块采集的数据;
所述数据路由层包括至少一个路由寻址模块, 每个路由寻址模块用于根据数据调度 层的指示, 从数据共享层中路由寻址相应的数据, 并将寻址到的数据传输给调度层; 所述数据调度层包括至少一个数据调度模块, 用于根据业务层的数据提取请求, 指 示相应的路由寻址模块提取相应的数据, 并将所提取的数据传输给业务层;
所述业务层包括至少两个业务处理模块, 每个业务处理模块用于根据自身的业务处 理需要向所述数据调度层的数据调度模块发送数据提取请求, 并根据调度层上传的数据 进行相应的业务处理, 将处理结果根据呈现层相应呈现模块的呈现需求提供给相应的呈 现模块; 以及
所述呈现层包括至少两个呈现模块, 每个呈现模块用于根据用户的需求, 将业务层 相应业务处理模块的处理结果呈现出来, 其中,
所述数据共享层、 数据路由层和数据调度层采用非关系型数据库进行组织, 或采用 非关系型数据库和关系型数据库进行混合组织。
在本发明的其它实施方式中, 所述业务层采用领域驱动设计和面向服务的体系结构 模型实现。
在本发明的其它实施方式中, 所述数据路由层、 数据调度层和业务层中的至少一个 层的处理采用云处理。
在本发明的其它实施方式中, 所述驱动模块位于其所对应的工业设备的控制器中; 所述分布式数据库节点位于本地服务器设备中;
所述路由寻址模块和数据调度模块位于区域服务器设备中;
所述业务处理模块位于区域服务器设备或集中式服务器设备中;
所述呈现模块位于客户端设备中。
从上述方案中可以看出, 由于本发明实施例中设置了包括设备层、 设备驱动层、 数 据共享层、 数据路由层、 数据调度层、 业务层和呈现层的工业监控体系, 且数据共享层、 数据路由层和数据调度层采用非关系型数据库组织或非关系型数据库和关系型数据库的 混合组织, 使得该工业监控系统可以实现大数据量的实时存储、 共享、 数据挖掘和检索 等处理, 提高数据查询的效率。 进一步地, 通过采用领域驱动设计和面向服务的体系结构模型实现业务层, 可以使 得本申请中的工业监控系统能够解耦业务模型对数据层的依赖, 以便于更新业务模型或 改变数据层结构时, 不会发生较大的相互影响。
附图说明 下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例, 使本领域的普通技术人员更清 楚本发明的上述及其它特征和优点, 附图中:
图 1为本发明实施例中工业监控系统的示例性结构图。
具体实施方式 本发明中, 为了开发一种新型的工业监控系统架构, 使得工业监控系统能够进行实 时的数据添加和高效的数据查询和处理, 考虑设置一种包括设备层、 设备驱动层、 数据 共享层、 数据路由层、 数据调度层、 业务层和呈现层的工业监控体系。 在该工业监控体 系中, 采用非关系型数据库组织或非关系型数据库和关系型数据库的混合组织对数据共 享层、 数据路由层和数据调度层进行组织, 使得该工业监控系统可以实现大数据量的实 时存储、 共享、 数据挖掘和检索等处理。
为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚, 以下举实施例对本发明进一步详细 说明。
图 1为本发明实施例中工业监控系统的示例性结构图。 如图 1所示, 该系统包括: 设备层 10、 设备驱动层 20、 数据共享层 30、 数据路由层 40、 数据调度层 50、 业务层 60 和呈现层 70。
其中, 设备层 10包括至少两个工业设备 101。 图 1中示出了几个 PLC设备, 实际应 用中, 还可以根据需要包括 OPC 服务器、 数码摄像机 (DV) 、 照相机或音频采集器等 其他设备, 此处不再一一列举。
设备驱动层 20包括与每个工业设备 101相对应的驱动模块 201, 每个驱动模块 201 用于控制与其对应的工业设备 101, 并采集该工业设备 101 的数据。 例如, 对应图 1 中 的各 PLC设备, 可选择针对 COM接口或其它类型接口选择相应的 PLC驱动模块。 对应 其它的工业设备, 可相应选择适合该工业设备及相应接口的驱动模块, 此处不再一一列 举。
数据共享层 30包括至少两个分布式数据库节点 301, 每个分布式数据库节点 301用 于接收至少一个驱动模块 201 采集的数据。 具体实现时, 不同物理位置可设置不同的分 布式数据库节点 301, 同一物理位置也可以设置一个或多于一个的分布式数据库节点 301。
数据路由层 40包括至少一个路由寻址模块 401, 每个路由寻址模块 401可用于根据 数据调度层 50的指示, 从数据共享层 30中路由寻址相应的数据, 并将寻址到的数据传 输给调度层 50。 具体实现时, 针对不同物理位置可分别设置至少一个路由寻址模块 401。
数据调度层 50包括至少一个数据调度模块 501, 每个数据调度模块 501可用于根据 来自业务层 60的各业务处理模块 601的数据提取请求, 指示相应的路由寻址模块 40提 取相应的数据, 并将所提取的数据传输给业务层 60的相应业务处理模块 601。 具体实现 时, 针对不同物理位置可分别设置至少一个数据调度模块 501, 例如针对北京分区设置 一个数据调度模块 501, 或者也可设置多于一个的数据调度
业务层 60包括至少两个业务处理模块 601, 如业务逻辑处理模块, 数据分析业务模 块等,每个业务处理模块 601用于根据自身的业务处理需要向数据调度层 50的相应数据 调度模块 501发送数据提取请求, 并根据调度层 50上传的数据进行相应的业务处理, 将 处理结果根据呈现层 70相应呈现模块 701的呈现需求提供给相应的呈现模块 701。
呈现层 70包括至少两个呈现模块 701, 每个呈现模块 701用于根据用户的需求, 将 业务层 60相应业务处理模块 601的处理结果呈现出来。
本实施例中, 数据共享层 30、 数据路由层 40和数据调度层 50采用非关系型数据库 进行组织, 或采用非关系型数据库和关系型数据库进行混合组织。 例如, 该非关系型数 据库可采用 Hadoop分布式文件系统 (HDFS ) 的基础架构实现。
此外,本实施例中的业务层 60可采用领域驱动设计(DDD, Domain-Driven Design) 和面向服务的体系结构模型 (SOA, Service-Oriented Architecture) 实现。 这样, 可以解 耦业务模型对数据层的依赖, 以便于更新业务模型或改变数据层结构时, 不会发生较大 的相互影响。
本实施中,数据路由层 40至业务层 60中的至少一个层或所有层的处理可以采用云 计算技术, 如数据调度层 40的服务器可采用 IaaS方案, 业务层 60可建设 PaaS甚至通 过建设 SaaS, 直接为最终用户提供服务。
本实施例中, 具体实现时, 驱动模块 201可部署在其所对应的工业设备 101 的控制 器中。 分布式数据库节点 301可部署在本地服务器设备中。 路由寻址模块 401和数据调 度模块 501可部署在区域服务器设备中。 业务处理模块 601可部署在区域服务器设备或 集中式服务器设备中。 呈现模块 701可部署在客户端设备中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精神 和原则之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求 书
    1、 一种工业监控系统, 包括: 设备层、 设备驱动层、 数据共享层、 数据路由层、 数 据调度层、 业务层和呈现层; 其中,
    所述设备层包括至少两个工业设备;
    所述设备驱动层包括与每个工业设备相对应的驱动模块, 每个驱动模块用于控制与 其对应的工业设备, 并采集所述工业设备的数据;
    所述数据共享层包括至少两个分布式数据库节点, 每个分布式数据库节点用于接收 至少一个驱动模块采集的数据: 所述数据路由层包括至少一个路由寻址模块, 每个路由寻址模块用于根据数据调度 层的指示, 从数据共享层中路由寻址相应的数据, 并将寻址到的数据传输给调度层; 所述数据调度层包括至少一个数据调度模块, 用于根据业务层的数据提取请求, 指 示相应的路由寻址模块提取相应的数据, 并将所提取的数据传输给业务层;
    所述业务层包括至少两个业务处理模块, 每个业务处理模块用于根据自身的业务处 理需要向所述数据调度层的数据调度模块发送数据提取请求, 并根据调度层上传的数据 进行相应的业务处理, 将处理结果根据呈现层相应呈现模块的呈现需求提供给相应的呈 现模块; 以及
    所述呈现层包括至少两个呈现模块, 每个呈现模块用于根据用户的需求, 将业务层 相应业务处理模块的处理结果呈现出来, 其中,
    所述数据共享层、 数据路由层和数据调度层采用非关系型数据库进行组织, 或采用 非关系型数据库和关系型数据库进行混合组织。
    2、 根据权利要求 1所述的系统, 其特征在于, 所述业务层采用领域驱动设计和面向 服务的体系结构模型实现。
    3、 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 所述数据路由层、 数据调度层和业务 层中的至少一个层的处理采用云处理。
    4、 根据权利要求 1至 3中任一项所述的系统, 其特征在于, 所述驱动模块位于其所 对应的工业设备的控制器中;
    所述分布式数据库节点位于本地服务器设备中;
    所述路由寻址模块和数据调度模块位于区域服务器设备中;
    所述业务处理模块位于区域服务器设备或集中式服务器设备中;
    所述呈现模块位于客户端设备中。
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