CN109733444B - 数据库系统和列车监控管理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种数据库系统和列车监控管理设备，该数据库系统包括数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于向客户端提供访问各监控节点的数据库服务，基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理；实时库服务器，用于对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，并将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至轨道交通综合监控系统的内存中。通过本发明能够有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

Description

数据库系统和列车监控管理设备

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种数据库系统和列车监控管理设备。

背景技术

轨道交通综合监控系统中各专业子系统均包括较多的下级设备，每个设备又包含若干的监控节点，例如，针对于闭路电视子系统的每个摄像头均需要监控其开关状态、方向等参数，因此，轨道交通综合监控系统需要采集各监控节点的实时的数据，并将实施的数据存储在数据库服务器中以供上层应用实时显示。

相关技术中，在轨道交通综合监控系统中常用的数据库服务器实现方式是利用OPC UA标准在服务器中利用地址空间管理模式建立数据库服务器。

这种方式下，在OPC UA标准的实际应用中，轨道交通综合监控系统管理过程中所涉及的地址空间的所有节点的资源项(例如订阅相关资源项、或者会话相关资源项)均存储在轨道交通综合监控系统的内存中，而订阅相对于节点会占用更多的内存，经验测算对于单一实时实时库服务器，当节点数较大(>＝50万)时会出现性能问题，而轨道交通综合监控系统由于涉及多个业务子系统，包括种类繁多的设备，通常会导致地址空间达到上百万节点数量，因此，在客户端订阅关系增多的情况下轨道交通综合监控系统的数据访问性能不佳。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种数据库系统，能够有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

本发明的另一个目的在于提出一种列车监控管理设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的数据库系统，包括：数据库服务器、实时库服务器，所述数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，所述数据库服务器，用于向客户端提供访问各监控节点的数据库服务，基于预设数据传输协议对所述各监控节点所采集到的数据进行实时地管理；所述实时库服务器，用于对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，并将所述关联的资源项中，除所述目标资源项之外的资源项，存储至轨道交通综合监控系统的内存中。

本发明第一方面实施例提出的数据库系统，通过配置数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理，并由实时库服务器对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，以及将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至系统的内存中，由于是将所管理数据关联的资源项中的目标资源项存储至外部的内存型数据库服务器中，而不是存储在系统内存，因此，在客户端订阅关系增多的情况下释放了部分内存，有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的列车监控管理设备，包括：客户端；网络服务器，所述网络服务器用于向所述客户端提供网络服务；以及本发明第一方面实施例提出的数据库系统。

本发明第二方面实施例提出的列车监控管理设备，通过配置数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理，并由实时库服务器对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，以及将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至系统的内存中，由于是将所管理数据关联的资源项中的目标资源项存储至外部的内存型数据库服务器中，而不是存储在系统内存，因此，在客户端订阅关系增多的情况下释放了部分内存，有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提出的数据库系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提出的数据库系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中数据库系统的应用架构示意图；

图4是本发明一实施例提出的列车监控管理设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本发明一实施例提出的数据库系统的结构示意图。

轨道交通综合监控系统中各专业子系统均包括较多的下级设备，每个设备又包含若干的监控节点，例如，针对于闭路电视子系统的每个摄像头均需要监控其开关状态、方向等参数，因此，轨道交通综合监控系统需要采集各监控节点的实时的数据，并将实施的数据存储在数据库服务器中以供上层应用实时显示。

相关技术中，在轨道交通综合监控系统中常用的数据库服务器实现方式是利用OPC UA标准在服务器中利用地址空间管理模式建立数据库服务器。

这种方式下，在OPC UA标准的实际应用中，轨道交通综合监控系统管理过程中所涉及的地址空间的所有节点的资源项(例如订阅相关资源项、或者会话相关资源项)均存储在轨道交通综合监控系统的内存中，而订阅相对于节点会占用更多的内存，经验测算对于单一实时实时库服务器，当节点数较大(>＝50万)时会出现性能问题，而轨道交通综合监控系统由于涉及多个业务子系统，包括种类繁多的设备，通常会导致地址空间达到上百万节点数量，因此，在客户端订阅关系增多的情况下轨道交通综合监控系统的数据访问性能不佳。

为了解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种数据库系统，包括：数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于向客户端提供访问各监控节点的数据库服务，基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理；实时库服务器，用于对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，并将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至轨道交通综合监控系统的内存中，由于是将所管理数据关联的资源项中的目标资源项存储至外部的实时库服务器中，而不是存储在轨道交通综合监控系统内存中，因此，在客户端订阅关系增多的情况下释放了部分内存，有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

在具体描述本发明实施例之前，为了便于理解，首先对本领域内的专业术语进行如下说明：

OPC UA协议，即Object Linking and Embedding for Process ControlUnifiedArchitecture，其是由OPC基金会提出的一套安全、可靠且独立于制造商和平台并用于通信工程的数据传输协议，该数据传输协议使得不同操作系统和不同制造商的设备之间可以进行数据传输。

HMI，即Human Machine Interface，人机界面(或者用户界面或使用者界面)，其是系统和用户之间进行交互的媒介。

内存型数据库服务器：将数据放在内存中直接操作的数据库，在内存型数据库服务器中存储数据，相对于在磁盘中存储数据，数据的读写速度较高，将数据保存在内存型数据库服务器中，能够有效提升数据访问类应用的性能。

参见图1，该数据库系统10，包括：数据库服务器101、实时库服务器102，数据库服务器101为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器101，用于向客户端提供访问各监控节点的数据库服务，基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理；实时库服务器102，用于对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，并将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至轨道交通综合监控系统的内存中。

本发明实施例中，通过采用内存型数据库服务器实现数据库服务器101，从数据库性能的角度实现提升数据访问性能。

可选地，其中的预设数据传输协议为OPC UA协议。

其中的监控节点可以例如为，轨道交通综合监控系统中，各专业子系统的下级设备的监控节点，具体例如，闭路电视子系统的每个摄像头，对此不作限制。

本发明实施例在具体执行的过程中，由于是将基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理，而不是在各专业子系统中设置数据库服务器101，因此，有效提升了数据的传输性能，使得数据存储集中化，从技术上便于数据的统一监测和管理。

本发明实施例在具体执行的过程中，还由实时库服务器102，对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，其中的关联的资源项可以例如为订阅相关的资源项、或者会话相关的资源项，对此不作限制。

其中的满足预设条件的资源项，可以被称为目标资源项。

本发明实施例中，若某种资源项所占用的存储资源大于阈值，则可以将该资源项作为目标资源项。即，预设条件可以为，所管理数据关联的资源项所占用的存储资源，大于该阈值，预设条件也可以设置为其它，对此不作限制。

相关技术中，轨道交通综合监控系统管理过程中所涉及的地址空间的所有节点的资源项(例如订阅相关资源项、或者会话相关资源项)均存储在轨道交通综合监控系统的内存中，而订阅相对于节点会占用更多的内存，而本发明实施例中，实现由实时库服务器102，对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，其中的关联的资源项可以例如为订阅相关的资源项、或者会话相关的资源项，有效地释放了轨道交通综合监控系统的内存资源消耗。

可选地，一些实施例中，参见图2，数据库系统10还可以包括：负载均衡控制器103，实时库服务器102为集群式实时库服务器102，其中，负载均衡控制器103，还用于在当前的实时库服务器102产生预设事件时，将当前的实时库服务器102中的数据迁移至备用实时库服务器102中，或者，对当前的实时库服务器102进行动态扩展。

其中的预设事件可以例如为：故障事件，或者，需要对实时库服务器102进行动态扩展的事件，对此不作限制。

例如，在当前的实时库服务器102产生故障事件时，可以将当前的实时库服务器102中的数据迁移至备用实时库服务器102中，或者，在当前的实时库服务器102产生需要对实时库服务器102进行动态扩展的事件时，对当前的实时库服务器102进行动态扩展。

本发明实施例中，还可以根据实际部署需求，利用负载均衡可以更大程度地提高系统整体性能。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102内置有地址空间管理单元1021，其中，

地址空间管理单元1021，用于管理多个虚拟节点以及各虚拟节点所对应的实际的监控节点的访问地址，以及各监控节点之间的引用关系，其中，每个虚拟节点与一个实际的监控节点相对应；

数据库服务器101，还用于生成各监控节点对应的访问地址，并将各访问地址映射至地址空间管理单元1021中对应的虚拟节点。

其中的实时库服务器102向数据库服务器101提供数据库服务，该实时库服务器102独立于系统侧的网络服务器(网络服务器用于向客户端提供网络服务)。

本发明实施例在具体执行的过程中，实时库服务器102是独立于系统侧的网络服务器而存在的，不受限于网络服务器自身资源的限制，因此，本发明实施例通过将会话、订阅、监控项和监控节点的管理从系统侧的网络服务器转移到实时库服务器102，能够实现最大程度上解决轨道交通综合监控的性能瓶颈问题。

本发明实施例在具体执行的过程中，数据库系统10可以是基于OPC UA协议创建的，其中的实时库服务器102向数据库服务器101提供数据库服务，实时库服务器102实现对存储功能的扩展与优化，并且，还可以综合监控各专业子系统的前置机与数据库服务器101的通信互联，数据库服务器101向客户端提供访问各专业子系统的前置机的数据库服务，获取各监控节点的实时数据，上层应用系统通过调用OPC UA协议的访问接口获取数据库服务器101中的数据或调用相应方法下发控制命令，系统中数据的传输协议依据OPC UA协议。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102中还包括：

视域管理单元1022，用于向客户端提供视域服务，以使客户端基于视域服务向用户提供监控视图中的各监控节点的浏览服务或者查询服务。

参见图3，图3为本发明实施例中数据库系统的应用架构示意图。包括客户端301、数据库服务器302、实时库服务器303，以及各专业子系统的下级设备的前置机304、网络服务器305。客户端是HMI与数据库系统直接交互的设备，其中的数据传输协议遵守OPC UA协议，各专业子系统的下级设备的前置机实现与下级设备以及上层应用实时数据访问服务的交互，从下级设备获取实时数据，并把实时数据传输到实时服务地址空间相应的虚拟节点，网络服务器，是实时服务与前置机直接交互的模块，数据访问协议遵守OPC UA协议，实时库服务器303为核心，将综合监控系统内所有设备监控节点的访问地址映射到地址空间管理单元，通过对地址空间管理单元的管理来完成对数据的管理。

本发明实施例中的客户端上设置有HMI，以使视域管理单元1022，经由该HMI向客户端提供视域服务，在用户操作客户端时，该客户端可以基于视域服务向用户提供监控视图中的各监控节点的浏览服务或者查询服务，并将浏览服务或者查询服务对应的数据，反馈至客户端，以在HMI侧进行显示。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102中还包括：

访问管理单元1023，用于对客户端与数据库服务器101之间的访问通道进行管理，能够有效保证数据交换的保密性和完整性。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102中还包括：

订阅管理单元1024，用于对客户端与数据库服务器101之间的订阅动作相关的信息进行管理，并周期性地向客户端发送通知消息。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102中还包括：

节点管理单元1025，客户端通过节点管理单元1025对地址空间管理单元1021内的各访问地址进行管理，能够提升各监控节点的访问地址管理的效果，实现对访问地址进行添加、修改、和删除管理。

本发明实施例在具体执行的过程中，数据库服务器101，还提供上述地址空间管理单元1021、视域管理单元1022、访问管理单元1023、订阅管理单元1024、节点管理单元1025等对应的实际的数据。例如，可以存储会话数据、节点数据、订阅数据，以及监视项数据等，会话数据，为实时服务与客户端创建的应用层连接；节点数据，为实时服务地址空间的基本管理对应的数据；订阅数据，由客户端创建，并存在于客户端与服务器之间的会话中；监视项数据，监视项用于监视变量、属性和事件通知器，并当探测到特定事件时产生通知，监视项数据存在于相应的订阅数据中。

可选地，一些实施例中，参见图2，实时库服务器102为单体式服务器，或者为集群式服务器。

本发明实施例中，还可以根据实际部署需求，实时库服务器102可以是单体式服务器，或者为集群式服务器，可以实现主备和冗余功能。

本实施例中，通过配置数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理，并对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储；实时库服务器，用于将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至系统的内存中，由于是将所管理数据关联的资源项中的目标资源项存储至外部的内存型数据库服务器中，而不是存储在系统内存，因此，在客户端订阅关系增多的情况下释放了部分内存，有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

图4是本发明一实施例提出的列车监控管理设备的结构示意图。

参见图4，该列车监控管理设备400包括：

客户端401；网络服务器402，网络服务器用于向客户端提供网络服务；以及如上述图1-图3实施例中所示的数据库系统10。

需要说明的是，前述图1-图3实施例中对数据库系统10实施例的解释说明也适用于该实施例的列车监控管理设备400，其实现原理类似，此处不再赘述。

本实施例中，通过配置数据库服务器、实时库服务器，数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，数据库服务器，用于基于预设数据传输协议对各监控节点所采集到的数据进行实时地管理，并对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储；实时库服务器，用于将关联的资源项中，除目标资源项之外的资源项，存储至系统的内存中，由于是将所管理数据关联的资源项中的目标资源项存储至外部的内存型数据库服务器中，而不是存储在系统内存，因此，在客户端订阅关系增多的情况下释放了部分内存，有效提升轨道交通综合监控系统的数据访问性能。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种数据库系统，其特征在于，包括：数据库服务器、实时库服务器，所述数据库服务器为内存型数据库服务器，其中，

所述数据库服务器，用于向客户端提供访问各监控节点的数据库服务，基于预设数据传输协议对所述各监控节点所采集到的数据进行实时地管理；

所述实时库服务器，用于对所管理数据关联的资源项中，满足预设条件的目标资源项进行存储，并将所述关联的资源项中，除所述目标资源项之外的资源项，存储至轨道交通综合监控系统的内存中。

2.如权利要求1所述的数据库系统，其特征在于，所述数据库系统还包括：负载均衡控制器，所述实时库服务器为集群式实时库服务器，其中，

所述负载均衡控制器，还用于在当前的实时库服务器产生预设事件时，将所述当前的实时库服务器中的数据迁移至备用实时库服务器中，或者，对所述当前的实时库服务器进行动态扩展。

3.如权利要求1所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器内置有地址空间管理单元，其中，

所述地址空间管理单元，用于管理多个虚拟节点，以及各虚拟节点所对应的实际的监控节点的访问地址，以及各监控节点之间的引用关系，其中，每个虚拟节点与一个实际的监控节点相对应；

所述数据库服务器，还用于生成各监控节点对应的访问地址，并将各访问地址映射至所述地址空间管理单元中对应的虚拟节点。

4.如权利要求3所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器中还包括：

视域管理单元，用于向客户端提供视域服务，以使所述客户端基于所述视域服务向用户提供所述监控视图中的各监控节点的浏览服务或者查询服务。

5.如权利要求3所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器中还包括：

访问管理单元，用于对所述客户端与所述数据库服务器之间的访问通道进行管理。

6.如权利要求3所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器中还包括：

订阅管理单元，用于对所述客户端与所述数据库服务器之间的订阅动作相关的信息进行管理，并周期性地向所述客户端发送通知消息。

7.如权利要求3所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器中还包括：

节点管理单元，所述客户端通过所述节点管理单元对所述地址空间管理单元内的各访问地址进行管理。

8.如权利要求3-7任一项所述的数据库系统，其特征在于，所述实时库服务器为单体式服务器，或者为集群式服务器。

9.如权利要求1-7任一项所述的数据库系统，其特征在于，所述预设数据传输协议为OPC UA协议。

10.一种列车监控管理设备，其特征在于，包括：

客户端；

网络服务器，所述网络服务器用于向所述客户端提供网络服务；以及

如上述权利要求1-9任一项所述的数据库系统。

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