CN105471926B - 基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，该系统包括服务器和终端，用户与服务器、终端与服务器分别构成了特定形式的泛映射嵌套HADS模型；系统的数据域包括终端数据域、服务器数据域和用户数据域，每层数据域由动态C/S架构通信网络实现；终端数据域可提供所有车载诊断数据共享终端和服务器簇之间的连接，服务器簇内的每个服务器个体可为终端数据域提供基于动态C/S架构的通信网络；服务器簇内部的数据域用于实现服务器之间诊断数据文件列表、服务器列表信息的共享。该系统实现了自律分散系统所要求的自律可控性和自律可协调性，该系统同时具备在线扩展、在线维护和容错能力，且可实施性和可移植性较强。

Description

基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统
技术领域
本发明属于交通运输工程技术领域，具体涉及一种基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统。
背景技术
截止目前，上海地铁已经开通线路14条，单条线路的车辆数目30列至50余列不等。此外，还规划有新线路4条、延伸线路6条，将于5年内陆续建设完毕投入使用。随着新线的陆续开通和既有线路的维护、车辆的更新换代，上海地铁的车辆的数量和车辆类型都将处于持续的变化之中。此外，各条线路分属不同的运营管理分公司，数据获取和管理的权限较为复杂。因此，车载诊断数据实时记录共享系统中的终端节点不仅数目庞大，而且节点的数目、节点的类型也处于不断的变化之中，系统需要经常面临节点数目的变更，需要支持较大数目节点的同时监控，这就对诊断数据云的系统架构提出了较高的要求。
因此，需要一种诊断数据云系统能够解决上述问题，城规车载数据云共享与在线诊断平台是面向地铁信号系统车载诊断数据的在线平台，主要用于提供地铁信号系统车载计算机诊断数据的采集、本地存储、实时共享与在线诊断服务。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的不便，本发明的目的是提出一种基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，该系统可实现多个诊断服务器、车载诊断数据采集终端和用户之间的连接，将所有列车的诊断数据实时采集、存储并上传至服务器，并提供用户的访问接口，将诊断数据和在线诊断结果提供给维保、运营工程师参考。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，包括服务器和终端，用户与服务器、所述终端与服务器分别构成了各自形式的泛映射嵌套HADS模型；所述系统的数据域包括终端数据域、服务器数据域和用户数据域，每层数据域由动态C/S架构通信网络实现；终端数据域可提供所有车载诊断数据共享终端和服务器簇之间的连接，服务器簇内的每个服务器个体可为终端数据域提供基于动态C/S架构的通信网络；服务器簇内部的数据域用于实现服务器之间诊断数据文件列表、服务器列表信息的共享；用户数据域可实现用户与服务器间的连接，用户与服务器之间的连接是动态的，客户端软件将实时维护服务器列表，由客户端根据服务器的工作状态和负载情况自行选择服务器，并由服务器实现非本地信息的传递，各数据域内部底层的信息交互均为基于动态C/S架构的节点间的通信，动态C/S连接由各节点的自律分散控制器(ADP)实现，通过各终端节点、服务器节点和用户节点的自律分散控制器，各节点实现动态的C/S连接，根据自身和服务器节点的工作状态、负载状态等信息对目标服务器进行自主的选择。
优选地，单台终端数据域寻求的服务对象不确定，由终端数据域根据服务器的工作状态和负载情况自行选择。
优选地，当单台服务器接收到非本地的离线诊断数据请求时，服务器之间的诊断数据传递通过服务器数据域实现，服务器数据域不存在C/S隶属关系。
优选地，服务器数据域的结构是单一的，服务器数据域内部的所有数据读写以组播的方式实现。
优选地，终端节点的动态C/S连接由终端节点的自律分散控制器(ADP)实现，所述终端节点用于采集数据并上传到服务器。
优选地，服务器节点的动态C/S连接由服务器节点的自律分散控制器(ADP)实现，所述服务器节点用于向来访客户提供本机工作状态，提供本地/跨服务器的在线诊断信息和历史诊断数据下载。
本发明，其突出效果为：该系统实现了自律分散系统所要求的自律可控性和自律可协调性，该系统同时具备在线扩展、在线维护和容错能力，且可实施性和可移植性较强，具有较强的应用前景。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明诊断数据云模型构建系统数据域示意图；
图2是本发明终端节点ADP工作流程图；
图3是本发明服务器节点ADP工作流程图(a)、工作流程图(b)；
图4泛映射嵌套HADS模型结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统包括服务器和终端，用户与服务器、所述终端与服务器分别构成了各自形式的泛映射嵌套HADS模型。
如图1所示，所述系统的数据域包括终端数据域、服务器数据域和用户数据域。每层数据域均由动态C/S架构通信网络实现。终端域服务器、用户域服务器分别构成了两组两层泛映射嵌套HADS(异构自律分散系统)。数量较为庞大的终端通过服务器映射到服务器数据域和用户数据域中，同样，用户也通过服务器映射到终端数据域和服务器数据域中。但是，由于任何一个终端或用户域服务器之间都不存在固定的隶属关系，终端与用户的分组是非固定的，每一个终端(用户)子系统之间也没有明确的界限。三层数据域的内部功能分别为：
1)终端数据域：提供所有车载诊断数据共享终端和服务器簇之间的连接。服务器簇内的每个服务器个体都可以为终端提供基于动态C/S架构的通信网络，单台终端寻求的服务对象并不确定，由终端根据服务器的工作状态、负载情况自行选择。
2)服务器数据域：服务器簇内部的数据域，用于实现服务器之间诊断数据文件列表、服务器列表信息的共享。当单台服务器接收到非本地的离线诊断数据请求时，服务器之间的诊断数据传递也通过服务器数据域实现。服务器数据域内部不存在C/S(Client/Server，客户/服务器)隶属关系，数据域的结构是单一的。内部的所有数据读写以组播的方式实现。
3)用户数据域：实现用户与服务器间的连接。与终端数据域类似，用户对与服务器的连接也是动态的，客户端软件将实时维护服务器列表、由客户端根据服务器的工作状态和负载情况自行选择服务器，并由服务器实现非本地信息的传递。
各数据域内部底层的信息交互均为基于动态C/S架构的节点间的通信，数据的流动有着确定的方向，而非传统自律分散系统数据域的扩散式。动态C/S连接由各节点的自律分散控制器(ADP)实现，通过各终端节点、服务器节点和用户节点的自律分散控制器，各节点实现动态的C/S连接，根据自身和服务器节点的工作状态、负载状态等信息对目标服务器进行自主的选择。当单个服务器节点出现异常或离线后，用户节点和终端节点可以自行选择其他服务器；当服务器簇面临扩展时，新进服务器可以通过服务器数据域内部的互动，融入服务器簇内，各节点的ADP功能将集成在软件之内，不设单独软硬件。
终端节点主要承担采集数据并上传到服务器的功能。终端节点的ADP则根据应用程序的需要，和终端数据域内的服务器簇建立动态C/S连接。终端设备在投入使用前本地存储有原始服务器列表，当终端新上线，或与服务器失去连接后，ADP将根据本地服务器列表的内容尝试与服务器建立连接并维护服务器列表。ADP将根据本地服务器列表的内容尝试与服务器建立连接并维护服务器列表。终端节点ADP的工作流程如图2所示。终端节点的应用程序主要负责车载诊断数据的采集、本地存储和上传，并根据服务器的要求存储的历史数据。
所述终端节点自律分散控制器(ADP)的工作流程，包括：当ADP有需要获取目标服务器这种需求时，它首先会先访问本地存储的服务器列表内一台未访问过的服务器，假设此后进行的工作为A，即假设从访问服务器列表内的一台未访问服务一直到返回并继续执行应用程序进行的工作为A，如服务器不在线，则移除此目标服务器，更新列表，然后再次访问服务器列表内没有访问过的另外一台服务器，并判断是否在线；如刚才访问的服务器在线，则首先获取对方负载信息，判断是否已存在目标服务器；如没有，则把当前访问对象设定为目标服务器；如已存在，则比较当前访问对象负载是否低于目标服务器，负载低的话就把当前访问对象设定为新的目标服务器且进行优选，选择负载小的作为最新的目标服务器，不管此时访问对象和目标服务器的负载谁高谁低，都进行下一步判断，即是否已经访问完列表内所有的服务器，如还有未完成的，则重复进行A工作，如已经全部完成，则直接与目标服务器建立连接，返回并继续执行应用程序。
多台服务器节点构成的服务器簇为用户和终端提供数据存储、采集和共享的服务功能。该功能表现为：
1)服务器簇向下接入终端数据域，接收各台终端的连接请求，向终端提供服务器的工作状态、负载状态等信息，并收集终端采集的车载诊断数据并存入本地数据库；
2)服务器簇内部接入服务器数据域，在所有服务器之间实时同步诊断数据列表和服务器列表，确保系统的在线可扩展、在线可维护和容错性以及用户可获取数据的全面性和有效性；
3)服务器簇向上接入用户数据域，接收维保、运营工程师的访问，提供在线诊断数据和在线诊断信息；当用户请求非本地信息时，通过服务器数据域向相应服务器请求详细数据。
服务器节点的自律分散控制器的功能包括：接收来自终端的连接请求并向车载终端提供本机的工作状态信息、服务器列表；接收来自用户端的连接请求并向车载终端提供本机的工作状态信息；通过服务器数据域，与服务器簇内的其它成员实时同步服务器列表、诊断数据列表信息。
服务器上线前，本地预存有原始服务器列表。当服务器上线后，将于原始列表内的目标逐一互动，更新服务器列表，实现列表的同步，服务器工作流程如图3(a)所示。一种服务器节点自律分散控制器(ADP)的工作流程，包括当服务器上线的时候，首先进行访问本地存储的服务器列表内的任一服务器，假设此后的工作为B，即假设从访问本地服务器列表内的一台服务器一直到服务器正式上线并开始执行应用程序为B。判断一下访问的服务器能否返回一个预期答复；如可以，则马上获取对方服务器列表，并合并服务器列表；如得不到预期的答复，就移除目标服务器并更新列表，不管能否得到预期答复，都进行判断是否已经访问完列表内的所有服务器；如已经完成所有访问，则服务器就可以正式上线，开始执行应用程序；如还有未访问的服务器则重复执行工作B；
服务器节点在执行应用程序时，随时可能接收到新上线服务器的访问，在这一过程中，服务器ADP将会自动执行更新列表的任务，工作流程如图3(b)所示。当收到新服务器上线访问的消息后，开始更新本地列表并添加目标服务器，然后向目标提供本地服务器列表，进而返回并继续执行应用程序。此外，服务器节点在执行应用程序的同时，将定期向按照服务器列表内容，通过服务器数据域轮询其它服务器，实时更新本地服务器列表。
用户节点主要功能是为维保、运管工程师们提供在线诊断信息、历史诊断数据的界面和平台。与终端节点ADP类似，用户节点的ADP则根据应用程序的需要，和终端数据域内的服务器簇建立动态C/S连接。用户程序在本地配置文件内存储有原始服务器列表。当用户程序启动或用户程序运行中与目标服务器断开连接后，用户节点ADP将将根据本地服务器列表的内容尝试与服务器建立连接并维护服务器列表。用户ADP工作流程与终端节点几乎相同，此处不再赘述。用户节点的应用程序功能基于PC端软件实现，主要用于实现诊断数据云与用户交流的人机界面。
建立在通信网络之上的新系统的客户端和服务器之间的连接不再局限于固定连接，连接的建立和断开可以随时变更，服务器与客户端之间的相互关系是动态的，即：在嵌套系统中，每一个节点在上层系统中的映射是柔性的，处于实时的变化之中。如图4所示，图中的Ai，Bi，Ci是该模型中的服务器，A1，B1，C1等节点是该模型中的客户端，对基于嵌套HADS(异构自律分散系统)的通信网络而言，上述节点都是客户端(普通节点)，都接收了通信网络内部服务器节点所提供的“跨系统信息交互”的服务。
本系统中的服务器端借调Ai，Bi，Ci的服务对象不再仅限于原先各自数据域A，B，C内的节点，客户端节点A1，B2，C1对服务器的选择也更加自由。当服务器Ai节点出现异常时，A1节点的自律分散控制器发现这一异常后，可以转而向节点Bi寻求服务。在这样的系统框架下，任意一个服务器节点的异常都不会造成整个系统功能的异常，也不会带来局部节点无法获取服务，只会造成其他服务器负载的增加。也就是说，上述系统框架将服务器节点异常的质变，转化成了其他服务器负载增加这样的系统层面的量变，该系统具备了自律可控性。
基于嵌套HADS架构的通信网络通过服务器列表的方式实现在线扩展性，所有的客户端节点和服务器节点在系统初始状态下的服务器列表，当新的服务器上线时，只需要人工初始化服务器的列表，则新服务器可以通过上层的通信网络与其他服务器实现信息交互，令所有服务器同步服务器列表；当客户端节点与任意一个服务器节点建立连接时，则更新本地的服务器列表，实现服务器列表在整个系统中的动态维护，通过运用实时维护的服务器列表系统具备了自律可协调性。
基于ADS的车载诊断数据云在互联网的背景下，通过应用层的再包装，用不同于传统的单一数据域的系列架构形式实现了自律分散系统所要求的自律可控性和自律可协调性。随着计算机网络技术的快速发展，互联网这一通信工具为更高效、低成本且同时具备在线扩展、在线维护和容错能力的自律分散喜用提供了实现方案。在互联网发展和应用的背景下，这一架构的可实施性和可移植性较强，具有较强的应用前景。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：包括服务器和终端，用户与所述服务器、所述终端与所述服务器分别构成了各自形式的泛映射嵌套HADS模型；所述系统的数据域包括终端数据域、服务器数据域和用户数据域，每层数据域由动态C/S架构通信网络实现；终端数据域可提供所有车载诊断数据共享终端和服务器簇之间的连接，服务器簇内的每个服务器个体可为终端数据域提供基于动态C/S架构的通信网络；服务器簇内部的数据域用于实现服务器之间诊断数据文件列表、服务器列表信息的共享；用户数据域可实现用户与服务器间的连接，用户与服务器之间的连接是动态的，客户端软件将实时维护服务器列表，由客户端根据服务器的工作状态和负载情况自行选择服务器，并由服务器实现非本地信息的传递，各数据域内部底层的信息交互均为基于动态C/S架构的节点间的通信，动态C/S连接由各节点的自律分散控制器实现，通过各终端节点、服务器节点和用户节点的自律分散控制器，各节点实现动态的C/S连接，根据自身和服务器节点的工作状态信息和负载状态信息对目标服务器进行自主的选择。
2.根据权利要求1所述的基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：单台终端数据域寻求的服务对象不确定，由终端数据域根据服务器的工作状态和负载情况自行选择。
3.根据权利要求1所述的基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：当单台服务器接收到非本地的离线诊断数据请求时，服务器之间的诊断数据传递通过服务器数据域实现，服务器数据域不存在C/S隶属关系。
4.根据权利要求1所述的基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：服务器数据域的结构是单一的，服务器数据域内部的所有数据读写以组播的方式实现。
5.根据权利要求1所述的基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：终端节点的动态C/S连接由终端节点的自律分散控制器实现，所述终端节点用于采集数据并上传到服务器。
6.根据权利要求1所述的基于自律分散系统的诊断数据云模型构建系统，其特征在于：服务器节点的动态C/S连接由服务器节点的自律分散控制器实现，所述服务器节点用于向来访客户提供本机工作状态，提供本地/跨服务器的在线诊断信息和历史诊断数据下载。
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