CN107678847A - 一种数据实时处理系统及其实时处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据实时处理系统及其实时处理方法，解决了现有的仪控系统配置在数据采集、处理和输出的可靠性以及响应时间上均达不到需求的问题。本发明包括前台任务发送指令到任务调度模块，任务调度模块获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，任务调度模块根据上述信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，通过该接口函数开启相应的智能板卡，并启动后台任务模块，后台任务模块启动后按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作，读写操作执行完成后，后台任务模块发送一个事件信号到任务调度模块，然后返回到前台任务中。本发明保证了采集、处理和输出对数据的可靠性，并有效提高了对数据的响应时间。

Description

一种数据实时处理系统及其实时处理方法

技术领域

本发明涉及核电厂铑自给能探测器信号的处理领域，具体涉及一种数据实时处理系统及其实时处理方法。

背景技术

随着“华龙一号”的正式落地福建福清，标志着我国已经具备自主知识产权的第三代核电技术。中国第三代核电技术大部分系统均要求国产化，其中仪控系统国产化是其中一个重要的部分。

现今，核电厂仪控系统均采用模块化的数字设计方法，以成熟和验证过的智能功能单元板卡为最小模块，根据功能需求可以快速搭建仪控系统配置，这样不仅提高了设计的效率，减少成本，同时大大提高了核电厂可维修性。

然而核电厂仪控系统的可靠性和安全性要求比较高，数据的采集、处理和输出对数据的可靠性和响应时间有很高的要求，而通常核电站采集的数据是比较多的，现有的仪控系统配置在数据采集、处理和输出的可靠性以及响应时间上均达不到需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的仪控系统配置在数据采集、处理和输出的可靠性以及响应时间上均达不到需求的问题，目的在于提供了一种数据实时处理系统及方法，其采用了一种大齿轮带动小齿轮的实时数据处理机制，不仅仅实现了核电厂仪控系统的模块化设计，提高了该系统的快速搭建效率，而且保证了数据采集、数据处理和数据输出时对数据的可靠性，并有效提高了对数据的响应时间，为核电厂的安全可靠运行奠定了基础。

本发明中将CPU板卡作为“大齿轮”其主要功能是负责访问各智能板卡驱动、任务调度和用户应用程序；智能板卡作为“小齿轮”主要功能是采集、接收和输出各种数据。

本发明通过下述技术方案实现：

一种数据实时处理系统，包括配置管理模块、智能板卡驱动模块、任务调度模块和后台任务模块。

配置管理模块包括板卡配置子模块和分时工作链路配置；板卡配置子模块，用于生成板卡配置表，该板卡配置表用于规定如何定义一块可供智能板卡驱动模块驱动使用的智能板卡；板卡配置表中包括定义智能板卡的名称，智能板卡的地址，用智能板卡驱动模块打开智能板卡以后的板卡内部标识，以及其它相关的参数等。将此部分设计为一个模块，提供各种接口，供外部模块使用。

分时工作链路配置包括用户设定的循环周期，以及在循环周期内执行的具有分时工作链路的时间链表，循环周期内除分时工作链路以外的时间为前台任务的工作时间；该分时工作链路是由多个时间片组成的数组，每个时间片代表一项工作。当后台任务在收到系统内部发送的“定时到”信号时，就从该分时工作链路的头部开始，依次执行该分时工作链路上的每个时间片代表的每项工作，直到该链的尾部结束。

本发明中，分时工作链路上时间片的数目可变可配置，分时工作链路上每个时间片所占用的工作时间长度可变可配置。由于后台任务在收到系统内部发送的下一个“定时到”信号之后又会重新执行新的分时工作链路，因而分时工作链路的执行必须在用户设定的循环周期之内完成，因而，分时工作链路上所有时间片所占用的工作时间长度之和应小于用户设定的循环周期的工作时长。

智能板卡驱动模块，用于为每个智能板卡生成一个工作实例，该工作实例中包括有用于启动相应智能板卡的接口函数，该接口函数包括智能板卡驱动模块提供的API接口功能，以及与相应智能板卡相关的数据。由于智能板卡驱动模块可以被多个智能板卡选用进而为其工作，本发明通过建立与每个智能板卡分别对应的工作实例的方式，虽然它们使用的是一个驱动的用户接口，但是其数据是隔离开的，可以保证智能板卡相互之间的数据独立性和数据安全。通过智能板卡驱动模块提供的“打开”用户接口操作，进而打开相应的智能板卡，并启动后台任务。

任务调度模块，用于获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，根据这些信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数打开相应的智能板卡，进而启动后台任务模块。当后台任务启动后，前台任务进入一个死循环，在死循环中前台任务一直等待后台任务发送的事件信号，没有收到事件信号时，前台任务则一直等待，当收到后台任务的事件信号后，继续进行前台任务，执行用户实现的读写等操作；

后台任务模块，用于按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作。

上述一种数据实时处理系统的实时处理方法，包括：

前台任务发送指令到任务调度模块，任务调度模块获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，任务调度模块根据上述信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，通过该接口函数开启相应的智能板卡，并启动后台任务模块，后台任务模块启动后按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作，读写操作执行完成后，后台任务模块发送一个事件信号到任务调度模块，然后返回到前台任务中。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明设计了一种大齿轮带动小齿轮的实时数据处理机制，不仅实现了核电厂仪控系统的模块化设计，提高了其系统的快速搭建效率，而且保证了数据采集、处理和输出对数据的可靠性和响应时间；

2、本发明用于ACP1000堆芯中子通量测量系统中时，实现了在1s时间周期内实时接收、发送和处理8Kb的数据，并且保证系统的稳定性；并使堆芯中子通量测量系统成功完成了功能性能、环境、电磁兼容、地震和长期稳定5项试验；

3、本发明适用范围更加广泛，适用于各种类型基于“CPU+智能板卡”硬件结构的系统，效果十分显著。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明中大齿轮带动小齿轮的实时数据处理机制的系统结构图。

图2为本发明中分时工作链路配置在CPU时间轴上的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种数据实时处理系统，包括配置管理模块、智能板卡驱动模块、任务调度模块和后台任务模块。

配置管理模块包括板卡配置子模块和分时工作链路配置；板卡配置子模块，用于生成板卡配置表，该板卡配置表用于规定如何定义一块可供智能板卡驱动模块驱动使用的智能板卡，该板卡配置表中包括：定义智能板卡的名称，智能板卡的地址，用智能板卡驱动模块打开智能板卡以后的板卡内部标识；分时工作链路配置包括用户设定的循环周期，以及在循环周期内执行的具有分时工作链路的时间链表，循环周期内除分时工作链路以外的时间为前台任务的工作时间；该分时工作链路是由多个时间片组成的数组，每个时间片代表一项工作；

智能板卡驱动模块，用于为每个智能板卡生成一个工作实例，该工作实例中包括有用于启动相应智能板卡的接口函数；

任务调度模块，用于获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，根据这些信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，进而启动后台任务模块；当后台任务启动后，前台任务进入一个死循环，在死循环中一直等待后台任务的事件信号，当收到后台任务的事件信号后，继续进行前台任务；

后台任务模块，用于按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作。

本发明针对ACP1000堆芯测系统的数据处理机箱，其硬件结构是“CPU+智能板卡”的方式，对本发明进行详细说明。

如本实施例中，如图1所示，采用三种智能板卡，三种智能板卡分别命名为通讯类智能板卡、输入类智能板卡、输出类智能板卡。分时工作链路配置中，假设用户设定的循环周期的工作时长的数值为100，分时工作链路中包括由五个时间片组成的数组，每个时间片代表一项工作。本实施例中在一个循环周期内，分时工作链路的工作时长的数值小于100，循环周期内除分时工作链路以外的工作时长即为前台任务的工作时间，如图2所示。

工作时，前台任务的应用程序将发送指令到任务调度模块，任务调度模块获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，任务调度模块根据上述信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，通过该接口函数开启相应的智能板卡，并启动后台任务模块，后台任务模块启动后按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作，读写操作执行完成后，后台任务模块发送一个事件信号到任务调度模块，然后返回到前台任务中。

实施例2

本实施例是将本发明的方法应用到用于福清5、6号核电机组的ACP1000堆芯中子通量测量系统中的具体实施方式，具体如下：

福清5、6号核电机组的ACP1000堆芯中子通量测量系统中，它包括4张CAN通讯模块、4个RS485通讯模块、2个以太网通讯模块、1个采集模块、1个AI模块和1个DO模块。其模块具体配置如下表1所示：

表1

工作时，CPU卡按照配置的工作模式和时间链，依次读写相应功能模块的双口RAM，获取相应模块采集的信息，而当不在相应时间链的模块则自行执行模块自由的功能，并将采集的数据写入到模块的双口RAM中。

通过检测得知，本发明实现了在1s时间周期内实时接收、发送和处理8Kb的数据的效果，并有效保证了系统的稳定性；并使ACP1000堆芯中子通量测量系统成功完成了功能性能、环境、电磁兼容、地震和长期稳定5项试验。

实施例3

本实施例是实施例2的对比实施例，本实施例公开的是现有技术中采用模块化的数字设计方法，以成熟和验证过的智能功能单元板卡为最小模块，根据功能需求快速搭建的仪控系统配置，具体设置如下：

智能功能单元板卡的处理流程为：首先对板卡的基本参数进行初始化后，然后根据存储在单元模块的内存中的CPU配置的参数，按实际应用的需求对板卡的参数进行初始化配置，配置成功后进行数据的采集或发送。采用这种技术，不能够根据用户的实际需求，通过组合各单元模块的部件和用户软件的配置，实现以成熟和验证过的智能功能单元板卡为最小模块，快速搭建的仪控系统的目标。在实时数据处理时实现“大小齿轮带动”机制的方法，提高数据处理的速度和效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数据实时处理系统，其特征在于，包括配置管理模块、智能板卡驱动模块、任务调度模块和后台任务模块；

配置管理模块包括板卡配置子模块和分时工作链路配置；板卡配置子模块，用于生成板卡配置表，该板卡配置表用于规定如何定义一块可供智能板卡驱动模块驱动使用的智能板卡；分时工作链路配置包括用户设定的循环周期，以及在循环周期内执行的具有分时工作链路的时间链表，循环周期内除分时工作链路以外的时间为前台任务的工作时间；该分时工作链路是由多个时间片组成的数组，每个时间片代表一项工作；

智能板卡驱动模块，用于为每个智能板卡生成一个工作实例，该工作实例中包括有用于启动相应智能板卡的接口函数；

任务调度模块，用于获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，根据这些信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，进而启动后台任务模块；当后台任务启动后，前台任务进入一个死循环，在死循环中一直等待后台任务的事件信号，当收到后台任务的事件信号后，继续进行前台任务；

后台任务模块，用于按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作。

2.根据权利要求1所述的一种数据实时处理系统，其特征在于，板卡配置表中包括：定义智能板卡的名称，智能板卡的地址，用智能板卡驱动模块打开智能板卡以后的板卡内部标识。

3.根据权利要求1或2所述的一种数据实时处理系统，其特征在于，所述分时工作链路的时间片数量，以及每个时间片所占用的工作时间长度可根据用户需求配置。

4.根据权利要求1或2所述的一种数据实时处理系统，其特征在于，所述分时工作链路上所有时间片所占用的工作时间长度之和小于用户设定的循环周期的工作时间长度。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种数据实时处理系统的实时处理方法，其特征在于，包括：

前台任务发送指令到任务调度模块，任务调度模块获得配置管理模块中的板卡配置表、时间链表和用户设定的循环周期，任务调度模块根据上述信息调用智能板卡驱动模块中的接口函数，通过该接口函数开启相应的智能板卡，并启动后台任务模块，后台任务模块启动后按照时间链表对相应的智能板卡执行读写操作，读写操作执行完成后，后台任务模块发送一个事件信号到任务调度模块，然后返回到前台任务中。