CN109446260B - 一种海量数据点实时数据的分布式管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海量数据点实时数据的分布式管理方法及系统，该方法以数据点所在的被采集设备为基础，通过对被采集设备进行分布式管理从而达到对海量数据点的分布式管理；通过分片集成数据采集、实时数据内存管理池和数据服务，对外提供高效的海量数据点实时数据服务。本发明有效的将海量物联网信息接入到智能平台，对数据点进行统一配置和管理，提供便捷接口和协议，支持数据的跨平台访问，能够以模块化、批量化的方式进行快速的部署；能够在各种应用现场适应不同型号的设备，实现物联网信息的高速接入和便捷管理。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，涉及一种海量数据点实时数据的分布式管理方法及系统，具体涉及一种基于内存数据库的海量数据点实时数据的分布式管理方法及系统。
背景技术
在工业控制、物联网等行业中，已广泛应用了各种传感器和智能设备，这些传感器和智能设备需要和PLC或计算机等设备连接，并将自身测量值或设定值和计算机通信，这些值在计算机系统中定义为数据点。
在广地域的大规模应用中，各种传感器和智能设备类型繁多，数据点类型和数量也很多，数量可达千万至上亿点，如何有效的管理、便捷的访问、高效实时的传输数据是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现物联网信息的高速接入、便捷管理、易扩展的海量数据点实时数据的分布式管理方法及系统。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种海量数据点实时数据的分布式管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建至少一个配置数据库节点，每个配置数据库节点中建立有若干关系表；所述关系表用于存储设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系，用于存储查询数据点集合ID和数据点的映射关系；
步骤2：标记所有数据点所属的设备节点，各设备节点之间通过一个字符串设备节点ID进行唯一识别；
在一个所述设备节点内，使用一个32位的数值标记数据点地址，该数值即为数据点地址；
步骤3：标记各个数据点，各数据点之间通过设备节点ID和数据点地址的组合进行唯一识别；
步骤4：建立至少一个数据节点，每个数据节点中包含一组分布集群中的设备节点以及设备节点的所有数据点；为各数据节点分配主机地址和访问端口，其中，每个主机地址对应至少一个数据节点，访问端口与所述数据节点一一对应；
步骤5：标记各个数据节点，各数据节点之间通过一个字符串数据节点ID进行唯一识别；
步骤6：标记数据节点、设备节点、数据点之间的映射关系以及查询数据点集合；
步骤7：所述数据节点向所述配置数据库节点发送查询所管理的设备节点及设备节点所有数据点的请求信息；
创建访问配置数据库节点的数据库查询组件，所述数据库查询组件用于从配置数据库节点中查询相关的配置信息；
步骤8：所述配置数据库节点根据所述请求信息，检索关系表后，反馈相应设备节点及数据点信息；
步骤9：根据所述配置数据库节点查询到的设备节点信息和数据点信息，数据节点建立实时数据管理池对查询到的数据点进行实时数据管理，并通过查询到的设备节点信息，连接对应设备节点，与这些设备节点进行相应数据点的信息传输；
实时数据管理池对所属的数据节点的所有数据点根据分片数据点上下限进行自动分片管理，包括新分片的创建、小分片的合并，通过分片式管理数据点的实时数据更新和访问；
步骤10：向所述配置数据库节点发送查询数据点的请求信息；
创建包括访问配置数据库节点的数据库查询组件和访问实时数据点统一接口的实时数据访问组件，所述数据库查询组件先从所述配置信息节点获取查询的数据点以及数据点所在数据节点的主机地址和访问端口号后，所述实时数据访问组件连接查询到的数据节点进行数据点信息的读写；
步骤11：所述配置数据库节点根据所述请求信息，检索关系表后，反馈相应数据点以及数据点所在的数据节点的主机地址和访问端口；
步骤12：根据所述配置数据库节点查询到的数据节点的主机地址和访问端口，连接对应数据节点，完成相应数据点的信息传输。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种海量数据点实时数据的分布式管理系统，其特征在于：包括至少一个数据平台服务器、配置数据服务器、配置管理工具以及客户端；
所述数据平台服务器，用于构建至少一个数据节点，每个数据节点中包含一组分布集群中的设备节点以及设备节点所有的数据点；所述数据平台服务器还用于分片式管理数据点，其中每个分片管理数据节点内的若干数据点，能根据实际情况进行分片的新增和合并；用于为各数据节点分配主机地址和访问端口，其中，每个所述主机地址对应至少一个数据节点，所述访问端口与所述数据节点一一对应；还用于与设备节点之间的数据交互，其中，数据节点能自动加载所管理的设备节点驱动与设备节点进行数据交互；
所述配置数据服务器，用于构建一个配置数据库节点，所述的配置数据库节点中有若干个关系表，所述关系表用于存储设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系和查询数据点集合信息；
所述配置管理工具，用于标记各个数据节点和设备节点，其中各个数据节点之间和各个设备节点之间通过字符串ID进行唯一识别；用于标记各个数据点，其中，各数据点之间通过设备节点ID和数据点地址的组合进行唯一识别；还用于向所述配置数据库节点写入关系表信息，这些信息包括设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系信息；还用于向所述配置数据节点写入查询数据点集合信息；
所述客户端，用于向所述配置数据库节点发送查询数据点的请求信息，所述请求信息中包括查询数据点集ID；还用于根据配置数据库节点查询到的数据点信息以及数据节点的主机地址和访问端口，连接对应数据节点，完成相应数据点的信息传输。
本发明有效的将海量物联网信息接入到智能平台，对数据点进行统一配置和管理，提供便捷接口和协议，支持数据的跨平台访问，能够以模块化、批量化的方式进行快速的部署；能够在各种应用现场适应不同型号的设备，实现物联网信息的高速接入和便捷管理。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图；
图2为本发明实施例中数据节点-设备节点-数据点地址架构图；
图3为本发明实施例的方法中数据访问流程图；
图4为本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种基于内存数据库的海量数据点实时数据的分布式管理方法，包括以下步骤：
步骤1：构建至少一个配置数据库节点db，每个配置数据库节点db中建立有若干关系表table，关系表table用于存储设备节点dev信息、数据点信息、数据节点DataPlatform信息以及设备节点dev、数据点、数据节点DataPlatform之间的映射关系；还用于存储查询数据点集合ID和数据点的映射关系，查询数据点集合ID通过用算法生成的一个32字节字符串来唯一标识。
步骤2：标记所有数据点所属的设备节点dev，各设备节点之间通过用算法生成的一个32字节字符串设备ID进行唯一识别，一个实际存在的设备可以标记出至少一个设备节点。
本实施例在一个设备节点dev内，使用一个32位的数值标记数据点地址，该数值即为数据点地址。每个数据点都属于一个指定的设备节点dev。
步骤3：标记各个数据点，各数据点之间通过设备节点ID和数据点地址的组合进行唯一识别。
步骤4：建立至少一个数据节点DataPlatform，每个数据节点DataPlatform中包含一组分布集群中的设备节点dev，为各数据节点DataPlatform分配主机地址和访问端口，其中，每个主机地址对应至少一个数据节点DataPlatform，访问端口与数据节点DataPlatform一一对应。
如图2、3所示，数据节点DataPlatform根据所管理的设备节点dev信息，与设备节点dev建立连接进行通信。数据节点DataPlatform提供了实时数据点地址、值等信息的采集、存储和访问服务，通过与DataPlatform的通信可以查询到相应的数据信息和数据读写状态，且一个数据节点DataPlatform中的多个设备节点dev的数据点地址能重合。
如图2、3所示，用户通过客户端与配置数据库节点2进行通信，访问到所需查询的数据节点的地址、端口的映射关系信息以及数据点信息，然后找到对应的数据节点DataPlatform2进行通信，访问得到所需数据点，每个数据点的信息中至少包括数据点的实时值以及数据点的状态信息。
步骤5：标记各个数据节点DataPlatform，各数据节点DataPlatform之间通过用算法生成的一个32字节字符串数据节点ID进行唯一识别。
步骤6：标记数据节点DataPlatform、设备节点dev、数据点之间的映射关系以及查询数据点集合。
步骤7：数据节点DataPlatform向配置数据库节点db发送查询所管理的设备节点dev及数据点的请求信息，请求信息中包括数据节点DataPlatform的ID。
步骤8：配置数据库节点db根据请求信息，检索关系表table后，反馈相应设备节点dev及数据点信息。
步骤9：根据配置数据库节点db查询到的设备节点dev信息和数据点信息，数据节点DataPlatform建立实时数据管理池RTDBMngPool对查询到的数据点进行实时数据管理，并通过查询到的设备节点dev信息，连接对应设备节点dev，与这些设备节点dev进行相应数据点的信息传输。
步骤10：向配置数据库节点db发送查询数据点的请求信息，请求信息中包括查询数据点集合ID。
本实施例构建数据库查询组件DBQuery，通过调用数据库查询组件DBQuery发送查询数据点的请求信息，查询数据点主机和对应端口信息。
步骤11：配置数据库节点db根据请求信息，检索关系表table后，反馈相应数据点以及数据点所在的数据节点DataPlatform的主机地址和访问端口。
步骤12：根据配置数据库节点db查询到的数据节点DataPlatform的主机地址和访问端口，连接对应数据节点DataPlatform，完成相应数据点的信息传输。
本实施例创建访问实时数据点统一接口的实时数据访问组件RTDataAccess，在接收到反馈的数据节点DataPlatform的主机地址、访问端口后，调用实时数据访问组件RTDataAccess读写待访问数据点中的信息。
具体的，通过调用实时数据访问组件RTDataAccess，为客户端提供访问实时数据点的统一接口，从而在人机界面、历史数据存储、数据智能分析等应用程序之间实现实时数据的访问。
如图2、3所示，在“数据节点-设备节点-实时数据”的三层分布式管理架构下访问某一实时数据具体流程如下：
(1)用户通过配置管理工具，选择要查询的数据，如“21:1,21:·100,25:2,25:190”，生成查询实时数据点集合ID，如“12121212121212121212121212121212”。
(2)客户端根据上述的查询实时数据点集合ID，访问“配置数据库节点”。
(3)从“配置数据库节点”中查询到该实时数据点集合中数据点“21:1,21:·100,25:2,25:190”以及数据点所在的设备节点dev，设备节点dev所在的数据节点DataPlatform主机IP地址和端口信息，连接访问对应的数据节点2，连接IP地址为192.168.1.91，端口号为8888。
(4)与数据节点2(DataPlatform2)进行通信，并读写数据。
如图4所示，本发明还提供一种基于内存数据库的海量数据点实时数据的分布式管理系统，包括至少一个配置管理工具、数据平台服务器、配置数据服务器和客户端。
配置管理工具，用于管理设备节点dev、数据节点DataPlatform以及数据点，每个数据节点DataPlatform包含一组分布集群的设备节点dev，每个设备节点包含一组分布集群中的数据点。还用于管理数据节点DataPlatform、设备节点dev、数据点之间的映射关系以及查询数据点集合ID和数据点之间的映射关系。其中，各设备节点dev之间、各数据节点DataPlatform之间以及查询数据点集合ID之间用算法生成的一个32位字节的字符串ID进行唯一识别；各数据点之间通过设备ID和数据点地址的组合进行唯一识别。
数据平台服务器用于构建至少一个数据节点DataPlatform，还用于为各数据节点DataPlatform分配主机地址和访问端口，其中，每个主机地址对应至少一个数据节点DataPlatform，访问端口与数据节点DataPlatform一一对应。
配置数据服务器用于构建一个配置数据库节点db，还用于为各配置数据库节点db分配主机地址和访问端口，其中，每个主机地址对应最多一个配置数据库节点db。
客户端，用于向配置数据库节点db发送查询数据点的请求信息，请求信息中包括查询数据点集合ID；还用于根据配置数据库节点db查询到的数据节点DataPlatform的主机地址、访问端口、数据点，连接对应数据节点DataPlatform，完成与相应数据点之间的信息传输。
具体的，通过配置管理工具，根据用户需求，构建设备节点dev、数据节点DataPlatform、数据点以及查询数据点集合，并将这些信息存放在配置数据库节点db中。数据节点通过从配置数据库节点db获取其配置的设备节点dev以及设备节点dev配置的数据点信息，与现场设备节点dev进行通信并通过其内存实时数据管理池RTDBMngPool管理数据点实时数据，为人机界面、数据存储服务器等其它应用提供信息交换服务。通过设备节点dev和数据点的从属关系，设备节点dev和数据节点DataPlatform的从属关系，确保用户通过客户端准确地访问到指定的海量物联网分布式数据点；采用“数据节点-设备节点-实时数据”的三层式管理架构，针对连接到分布式网络中的任一客户端，使用“设备ID:数据点地址”的方式访问实时数据，实现了实时数据的分布式管理。
在本实施例中：分布式管理，即将一组计算机通过网络相互连接组成分布式实时数据管理网络，然后将需要处理的大量数据根据设备进行分组，交由分散内的计算机组同时进行处理。
客户端还用于构建数据库查询组件DBQuery，客户端通过调用数据库查询组件DBQuery向配置数据服务器发送查询数据点的请求信息；通过调用数据库查询组件DBQuery，为人机界面、历史数据存储等应用程序提供查询数据点的主机、端口等信息功能。客户端还用于创建包含访问实时数据点统一接口的实时数据访问组件RTDataAccess，客户端在接收到配置数据服务器反馈的数据节点的主机地址、访问端口以及数据点后，调用实时数据访问组件RTDataAccess读写数据点中的信息，也就是通过调用实时数据访问组件RTDataAccess为人机界面、数据存储服务器等应用程序实现实时数据的访问。
如图3、4所示，用户通过客户端与配置数据服务器进行通信，访问到所需查询的数据点以及与数据点相关联的数据平台服务器的地址、端口信息，然后找到对应的数据平台服务器进行通信，访问得到所需数据点。
本发明应用于城市地下综合管廊、智慧城市、轨道交通、智能生产等基于物联网信息的大数据应用中，在运行过程中，能够依据需求动态变更、不停机扩展。
本实施例的设备驱动组件，支持Modbus、Siemens、OmronFins、SNMP、OPC等驱动，后期也能根据现场需求进行无缝扩展，从而能在各种现场适应不同型号的设备，实现物联网信息的迅速接入。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种海量数据点实时数据的分布式管理方法，采用海量数据点实时数据的分布式管理系统；
其特征在于：所述系统包括至少一个数据平台服务器、配置数据服务器、配置管理工具以及客户端；
所述数据平台服务器，用于构建至少一个数据节点，每个数据节点中包含一组分布集群中的设备节点以及设备节点所有的数据点；所述数据平台服务器还用于分片式管理数据点，其中每个分片管理数据节点内的若干数据点，能根据实际情况进行分片的新增和合并；用于为各数据节点分配主机地址和访问端口，其中，每个所述主机地址对应至少一个数据节点，所述访问端口与所述数据节点一一对应；还用于与设备节点之间的数据交互，其中，数据节点能自动加载所管理的设备节点驱动与设备节点进行数据交互；
所述配置数据服务器，用于构建一个配置数据库节点，所述的配置数据库节点中有若干个关系表，所述关系表用于存储设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系和查询数据点集合信息；
所述配置管理工具，用于标记各个数据节点和设备节点，其中各个数据节点之间和各个设备节点之间通过字符串ID进行唯一识别；用于标记各个数据点，其中，各数据点之间通过设备节点ID和数据点地址的组合进行唯一识别；还用于向所述配置数据库节点写入关系表信息，这些信息包括设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系信息；还用于向所述配置数据节点写入查询数据点集合信息；
所述客户端，用于向所述配置数据库节点发送查询数据点的请求信息，所述请求信息中包括查询数据点集ID；还用于根据配置数据库节点查询到的数据点信息以及数据节点的主机地址和访问端口，连接对应数据节点，完成相应数据点的信息传输；
所述方法包括以下步骤：
步骤1：构建至少一个配置数据库节点，每个配置数据库节点中建立有若干关系表；所述关系表用于存储设备节点信息、数据点信息、数据节点信息以及设备节点、数据点、数据节点之间的映射关系，用于存储查询数据点集合ID和数据点的映射关系；
步骤2：标记所有数据点所属的设备节点，各设备节点之间通过一个字符串设备节点ID进行唯一识别；
步骤3：标记各个数据点，各数据点之间通过设备节点ID和数据点地址的组合进行唯一识别；
步骤4：建立至少一个数据节点，每个数据节点中包含一组分布集群中的设备节点以及设备节点的所有数据点；为各数据节点分配主机地址和访问端口，其中，每个主机地址对应至少一个数据节点，访问端口与所述数据节点一一对应；
步骤5：标记各个数据节点，各数据节点之间通过一个字符串数据节点ID进行唯一识别；
步骤6：标记数据节点、设备节点、数据点之间的映射关系以及查询数据点集合；
步骤7：所述数据节点向所述配置数据库节点发送查询所管理的设备节点及设备节点所有数据点的请求信息；
步骤8：所述配置数据库节点根据所述请求信息，检索关系表后，反馈相应设备节点及数据点信息；
步骤9：根据所述配置数据库节点查询到的设备节点信息和数据点信息，数据节点建立实时数据管理池对查询到的数据点进行实时数据管理，并通过查询到的设备节点信息，连接对应设备节点，根据动态加载的设备驱动，获取设备节点的实时数据，更新数据管理池中数据点的实时数据；并下发写数据指令到设备节点；数据节点根据配置的对外实时数据服务机制，动态加载这些机制对外提供实时数据服务；
其中，实时数据管理池对所属的数据节点的所有数据点根据分片数据点上下限进行自动分片管理，包括新分片的创建、小分片的合并，通过分片式管理数据点的实时数据更新和访问；
步骤10：向所述配置数据库节点发送查询数据点的请求信息；
步骤11：所述配置数据库节点根据所述请求信息，检索关系表后，反馈相应数据点以及数据点所在的数据节点的主机地址和访问端口；
步骤12：根据所述配置数据库节点查询到的数据节点的主机地址和访问端口，主动连接对应数据节点，完成相应数据点的数据订阅、获取主动上报的实时数据和下发写数据指令。
2.根据权利要求1所述的海量数据点实时数据的分布式管理方法，其特征在于：步骤2中，在一个所述设备节点内，使用一个32位的数值标记数据点地址，该数值即为数据点地址。
3.根据权利要求1所述的海量数据点实时数据的分布式管理方法，其特征在于：步骤7中，创建访问配置数据库节点的数据库查询组件，所述数据库查询组件用于从配置数据库节点中查询相关的配置信息。
4.根据权利要求1所述的海量数据点实时数据的分布式管理方法，其特征在于：步骤12中，创建包括访问配置数据库节点的数据库查询组件和访问实时数据点统一接口的实时数据访问组件，所述数据库查询组件先从所述配置信息节点获取查询的数据点以及数据点所在数据节点的主机地址、访问端口号信息，所述实时数据访问组件主动连接查询到的数据节点，进行数据点的订阅，以及数据点信息的读写。
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