CN112269337A - 一种用于运行scada系统的方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种用于运行scada系统的方法、系统及存储介质 Download PDF

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CN112269337A CN202011131345.2A CN202011131345A CN112269337A CN 112269337 A CN112269337 A CN 112269337A CN 202011131345 A CN202011131345 A CN 202011131345A CN 112269337 A CN112269337 A CN 112269337A
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Abstract

本申请涉及一种用于运行SCADA系统的方法、系统及存储介质，其中该方法包括：建立对象树，该对象树包括：中心节点、服务节点以及对象节点，服务节点作为中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法；建立对象树中服务节点与中心节点之间的MQ通道；使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，其中，数据交互消息携带的内容包括：消息类型、操作方法和操作路径，操作路径包括操作方法对应的属性和/或方法及其在对象树中的路径。通过本申请，通过对象树和MQ通道实现SCADA系统中节点的属性和/或方法的操作。

Description

一种用于运行SCADA系统的方法、系统及存储介质
技术领域
本申请涉及数据采集与监视控制(Supervisory Control And DataAcquisition，简称为SCADA)系统领域，尤其涉及一种用于运行SCADA系统的方法、系统及存储介质。
背景技术
在SCADA系统中，设备之间经常需要进行数据交互。随着工控行业不断标准化、专业化以及无人化，不同的设备可能由于地理上的隔离，导致数据交互也从最初的本地局域网内的本地设备之间进行交互，发展到本地设备与异地设备之间进行数据交互，并且要求不同设备之间可互相操作。当前大多数的工控系统仅支持本地局域网通讯，或者通过VPN实现和公网设备进行通讯。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种用于运行SCADA系统的方法、系统及存储介质。
第一方面，本申请提供了一种用于运行SCADA系统的方法，包括：建立对象树，其中，对象树包括：中心节点、多个服务节点以及一个或多个对象节点，其中，多个服务节点作为中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点为服务节点内的服务提供实体，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法；建立对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列(Message Queue，简称为MQ)通道；使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，其中，数据交互消息携带的内容包括：消息类型、操作方法和操作路径，操作路径包括操作方法对应的属性和/或方法及其在对象树中的路径。
在某些实施例中，使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，包括：对象树中的第一服务节点通过第一服务节点与中心节点之间的第一MQ通道向中心节点发送第一数据交互消息，其中，第一数据交互消息的消息类型为同步请求或异步请求；中心节点接收第一数据交互消息；根据第一数据交互消息中的操作路径确定第一数据交互消息对应的第二服务节点；通过中心节点与第二服务节点之间的第二MQ通道，向第二服务节点转发第一数据交互消息；第二服务节点接收第一数据交互消息；第二服务节点或第二服务节点内与操作路径对应的对象节点执行第一数据交互消息中的操作方法。
在某些实施例中，使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，包括：对象树中的第一服务节点或其第一对象节点订阅第二服务节点或其第二对象节点的事件，其中，事件与第二服务节点和/或第二对象节点的属性和/或方法相关；第二服务节点响应于事件的发生，通过第二服务节点与中心节点之间的第二MQ通道向中心节点发送第二数据交互消息，其中，第二数据交互消息的消息类型为事件通知，第二数据交互消息中携带的操作路径和操作方法与该事件相关；中心节点接收第二数据交互消息，通过中心节点与第二数据交互消息对应的第一服务节点之间的第一MQ通道，向第一服务节点转发第二数据交互消息；第一服务节点接收第二数据交互消息。
在某些实施例中，上述用于运行SCADA系统的方法，还包括：第二服务节点通过第二MQ通道向中心节点发送第三数据交互消息，其中，第三数据交互消息的消息类型为同步回复或异步回复，第三数据交互消息携带的内容还包括操作数据，第三数据交互消息中的操作路径与第一数据交互消息的操作路径相同；中心节点接收第三数据交互消息，根据第三数据交互消息中携带的操作路径确定对应的第一服务节点，通过中心节点与第一服务节点之间的第一MQ通道向第一服务节点发送第三数据交互消息；第一服务节点接收所述第三数据交互消息。
在某些实施例中，对象树还包括：次级中心节点，其中，次级中心节点作为中心节点的叶子节点，至少部分服务节点作为次级中心节点的叶子节点；其中，建立对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列MQ通道，包括：建立对象树中服务节点与次级中心节点之间的MQ通道，以及次级中心节点与中心节点之间的MQ通道；使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，包括：使用服务节点与次级中心节点之间的MQ通道、以及次级中心节点与中心节点之间的MQ通道，在服务节点之间传输数据交互消息。
在某些实施例中，上述用于运行SCADA系统的方法，还包括：建立对象树中同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或者远程过程调用(Remote Procedure Call，简称为RPC)通道；使用同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或RPC通道在同一局域网内的服务节点之间传输数据交互消息。
在某些实施例中，上述消息类型包括：同步请求和同步回复；上述操作方法指示请求进行的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用、查询属性数据的类型、查询属性数据的操作集、查询属性数据的大小；和/或，上述消息类型包括：异步请求和异步回复；上述操作方法指示所执行的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用、查询属性数据的类型、查询属性数据的操作集、查询属性数据的大小；和/或，上述消息类型包括：事件通知；上述操作方法指示事件对应的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用。
在某些实施例中，上述消息类型包括：同步请求和/或异步请求；操作方法包括：方法调用；上述数据交互消息携带的内容还包括：请求参数和/或数据筛选规则；和/或，上述消息类型包括以下至少之一或任意组合：同步请求、异步请求、同步回复、异步回复、事件通知；上述数据交互消息携带的内容还包括：操作数据。
第二方面，本申请提供了一种计算机系统，该计算机系统包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现用于运行SCADA系统的方法的步骤。
第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有用于运行SCADA系统的程序，用于运行SCADA系统的程序被处理器执行时实现用于运行SCADA系统的方法的步骤。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该方法，组成对象树的不同节点之间通过中心节点，利用MQ消息通道互相访问对方节点的属性和/或方法。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的对象树一个示例的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的对象树另一个示例的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法一种实施方式的流程图；
图4为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法另一种实施方式的流程图；
图5为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法又一种实施方式的流程图；
图6为本申请实施例提供的操作请求过程一个示例的流程图；
图7为本申请实施例提供的操作回复过程一个示例的流程图；
图8为本申请实施例中的事件通知过程一个示例的流程图；以及
图9为本申请实施例提供的计算机系统一种实施方式的硬件示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
在本申请实施例中，以对象树方式作为SCADA系统中设备互操作的结构。下面结合附图对本申请实施例的对象树的某些示例进行说明。
图1为本申请实施例提供的对象树一个示例的结构示意图，如图1所示，在该示例中，对象树包括：中心节点100和服务节点2001至200n。服务节点2001至200n具有可操作的属性和/或方法，如图1所示，服务节点2001具有可操作的属性2101和方法2102。服务节点200n具有可操作的属性210p和方法210q。服务节点2001至200n可位于同一局域网内，也可位于多个局域网内，其中，多个局域网通过公网互联。
图2为本申请实施例提供的对象树另一个示例的结构示意图，如图2所示，在该示例中，对象树包括：中心节点300、次级中心节点3101至310n，以及服务节点3201至320m。如图2所示，服务节点3201具有对象节点3301，服务节点320m具有对象节点330p。服务节点3201至320m可位于同一局域网内，也可位于多个局域网内，其中，多个局域网通过公网互联。
应当理解，本申请实施例，不限制中心节点、次级中心节点、服务节点、对象节点的数量，图1和图2仅作为示例性说明。其中，图1的示例未示出服务节点内的对象节点，但图1的示例可以在服务节点内设置对象节点；图2所示的示例未示出服务节点具有的属性和/或方法，但图2的示例可以将服务节点的属性和/或方法提供给其他服务节点或对象节点操作。
在本申请实施例中，服务节点可以是物理设备，如HMI人机界面(Human MachineInterface)、工控机(Industrial Personal Computer)；也可以是物理设备中的某个具体功能服务提供，如UI显示服务、实时数据库服务、历史数据库服务、驱动服务等。对象节点为服务节点的内部组织，如UI显示服务中具体的某个显示窗口或显示窗口内的具体构件、实时数据库中的数据对象、历史数据库中的历史数据对象、驱动服务中的具体数据通道等。
作为示例性说明，对象节点为服务节点内部的具体服务提供实体，一个对象节点对应一个服务节点，一个服务节点可具有多个对象节点。受实际硬件条件制约，单个服务节点的承载量是有限的，可通过建立多个服务节点的方式，承载更多的对象节点。
作为示例性说明，服务节点为具体的服务提供者，属于对象树中的叶子节点，连接一个中心节点，以提供服务和访问其他节点。一个服务节点对应一个中心节点，一个中心节点可对应多个服务节点。
作为示例性说明，中心节点属于对象树中服务节点的父节点。服务请求通过中心节点的来完成分派，一个中心节点与一个或多个服务节点连接形成一颗子树，在子树上级再次设立一级或多级中心节点(称为次级中心节点)，最终将所有次级中心节点和服务节点连接起来，不受接入的节点数量限制。
作为示例性说明，对象节点数量超过单个服务节点承载能力时，可通过增加服务节点规避。当服务节点数量超过单个中心节点承载能力时，通过增加中心节点数量，并在增加的中心节点上级再次建立中心节点，连接起来，最终完成服务请求分派。
作为示例性说明，中心节点为对象树中的中间连接节点，为每个服务节点的父节点，用来将数个独立的服务节点，组织成一个最小子树；也可将次级中心节点，连接起来组成一颗子树。服务请求，通过中心节点的来完成。
在某些示例中，中心节点及次级中心节点与服务节点通过MQ通道实现数据交互。同一局域网内的服务节点与服务节点之间通过MQ通道或RPC通道实现数据交互。
在某些示例中，MQ通道，用来支持节点间的事件订阅和通知，其通过中心节点统一管理和分派，可支持公网转发，该通道为双向，MQ通道传输数据交互消息，可采用OpenSSL进行加密。
在某些示例中，RPC通道，用来支持节点间的点对点同步请求，仅支持局域网，RPC通道为单向，RPC通道传输数据交互消息，可采用OpenSSL进行加密。
下面对本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法进行描述。
图3为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法一种实施方式的流程图，如图3所示，该方法包括步骤S302至步骤S306。
步骤S302，建立对象树，其中，对象树包括中心节点、多个服务节点和一个或多个对象节点，多个服务节点作为中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点为服务节点内的服务提供实体，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法。
步骤S304，建立对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列MQ通道。
步骤S306，使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法。
在步骤S306中，该数据交互消息携带的内容包括：消息类型(在本文中标记为type)、操作方法(在本文中标记为method)和操作路径(在本文中标记为path)，操作路径(path)包括操作方法对应的属性和/或方法及其在对象树中的路径。
在某些实施例中，上述方法还包括：建立同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或者RPC通道，使用同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或RPC通道在同一局域网内的服务节点之间传输上述数据交互消息。
在某些实施例中，上述消息类型包括以下至少之一或任意组合：同步请求(在文本中标记为request)、同步回复(在文本中标记为response)、异步请求(在文本中标记为asyncRequest)、异步回复(在文本中标记为asyncResponse)、事件通知(在文本中标记为event)。
在某些实施例中，上述操作方法包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据(在文本中标记为get)、修改属性数据(在本文中标记为set)、添加属性数据(在本文中标记为add)、删除属性数据(在本文中标记为delete)、方法调用(在本文中标记为invoke)、查询属性数据的类型(在本文中标记为get-type)、查询属性数据的操作集(在本文中标记为get-ops)、查询属性数据的大小(在本文中标记为get-count)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：请求参数(在本文中标记为arguments)。在某些实施例中，请求参数，可包括：参数类型(在本文中标记为arguments.type)和参数内容(在本文中标记为arguments.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：操作数据(在本文中标记为data)。在某些实施例中，操作数据(data)，设置为回复请求的操作方法数据，包括：数据类型(在本文中标记为data.type)和数据内容(在本文中标记为data.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：数据筛选规则(在本文中标记为filter)，其中，数据筛选规则包括筛选操作(在本文中标记为filter.op)和筛选数据(filter.value)。筛选操作可包括、小于(less)、大于(greater)、等于(equal)等逻辑判断，但不限于此。筛选数据可包括逻辑判断的阈值。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：回复代码(在本文中标记为code)，设置为返回请求的错误码；和/或，回复描述(在本文中标记为info)，设置为返回请求的错误描述。
在某些实施例中，上述用于运行SCADA系统的方法，还包括：通过加密协议对MQ通道和/或RPC通道进行加密。
图4为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法另一种实施方式的流程图，如图4所示，该方法包括步骤S402至步骤S408。
步骤S402，建立对象树，其中，对象树包括中心节点、一个或多个次级中心节点、多个服务节点和一个或多个对象节点，次级中心节点作为中心节点的叶子节点，服务节点作为次级中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点为服务节点内的服务提供实体，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法。
步骤S404，建立对象树中中心节点与次级中心节点之间的MQ通道。
步骤S406，建立对象树中次级中心节点与服务节点之间的消息队列MQ通道。
步骤S408，使用服务节点与次级中心节点之间的MQ通道、次级中心节点与中心节点之间的MQ通道，在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法。
在步骤S408中，该数据交互消息携带的内容包括：消息类型(在本文中标记为type)、操作方法(在本文中标记为method)和操作路径(在本文中标记为path)，操作路径(path)包括操作方法对应的属性和/或方法及其在对象树中的路径。
在某些实施例中，上述消息类型包括以下至少之一或任意组合：同步请求(在文本中标记为request)、同步回复(在文本中标记为response)、异步请求(在文本中标记为asyncRequest)、异步回复(在文本中标记为asyncResponse)、事件通知(在文本中标记为event)。
在某些实施例中，上述操作方法包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据(在文本中标记为get)、修改属性数据(在本文中标记为set)、添加属性数据(在本文中标记为add)、删除属性数据(在本文中标记为delete)、方法调用(在本文中标记为invoke)、查询属性数据的类型(在本文中标记为get-type)、查询属性数据的操作集(在本文中标记为get-ops)、查询属性数据的大小(在本文中标记为get-count)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：请求参数(在本文中标记为arguments)。在某些实施例中，请求参数，可包括：参数类型(在本文中标记为arguments.type)和参数内容(在本文中标记为arguments.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：操作数据(在本文中标记为data)。在某些实施例中，操作数据(data)，设置为回复请求的操作方法数据，包括：数据类型(在本文中标记为data.type)和数据内容(在本文中标记为data.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：数据筛选规则(在本文中标记为filter)，其中，数据筛选规则包括筛选操作(在本文中标记为filter.op)和筛选数据(filter.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：回复代码(在本文中标记为code)，设置为返回请求的错误码；和/或，回复描述(在本文中标记为info)，设置为返回请求的错误描述。
图5为本申请实施例提供的用于运行SCADA系统的方法又一种实施方式的流程图，如图5所示，该方法包括步骤S502至步骤S510。
步骤S502，建立对象树，其中，对象树包括中心节点、多个服务节点和一个或多个对象节点，服务节点作为中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点为服务节点内的服务提供实体，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法。
步骤S504，建立对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列MQ通道。
步骤S506，建立对象树中同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或者RPC通道。
步骤S508，使用服务节点与中心节点之间的MQ通道在不同局域网的服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法。
步骤S510，使用同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或RPC通道在同一局域网内的服务节点之间传输上述数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法。
在某些实施例中，上述步骤S502建立的对象树还包括：次级中心节点，其中，次级中心节点作为中心节点的叶子节点，至少部分服务节点作为次级中心节点的叶子节点。上述步骤S504包括：建立服务节点与次级中心节点之间的MQ通道，以及次级中心节点与中心节点之间的MQ通道。上述步骤S508包括：使用服务节点与次级中心节点之间的MQ通道、次级中心节点与中心节点之间的MQ通道，在不同局域网的服务节点之间传输上述数据交互消息。
在该实施例中，该数据交互消息携带的内容包括：消息类型(在本文中标记为type)、操作方法(在本文中标记为method)和操作路径(在本文中标记为path)，操作路径(path)包括操作方法对应的属性和/或方法及其在对象树中的路径。
在某些实施例中，上述消息类型包括以下至少之一或任意组合：同步请求(在文本中标记为request)、同步回复(在文本中标记为response)、异步请求(在文本中标记为asyncRequest)、异步回复(在文本中标记为asyncResponse)、事件通知(在文本中标记为event)。
在某些实施例中，上述操作方法包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据(在文本中标记为get)、修改属性数据(在本文中标记为set)、添加属性数据(在本文中标记为add)、删除属性数据(在本文中标记为delete)、方法调用(在本文中标记为invoke)、查询属性数据的类型(在本文中标记为get-type)、查询属性数据的操作集(在本文中标记为get-ops)、查询属性数据的大小(在本文中标记为get-count)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：请求参数(在本文中标记为arguments)。在某些实施例中，请求参数，可包括：参数类型(在本文中标记为arguments.type)和参数内容(在本文中标记为arguments.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：操作数据(在本文中标记为data)。在某些实施例中，操作数据(data)，设置为回复请求的操作方法数据，包括：数据类型(在本文中标记为data.type)和数据内容(在本文中标记为data.value)。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：数据筛选规则(在本文中标记为filter)，其中，数据筛选规则包括筛选操作(在本文中标记为filter.op)和筛选数据(filter.value)。筛选操作可包括、小于(less)、大于(greater)、等于(equal)等逻辑判断，但不限于此。筛选数据可包括逻辑判断的阈值。
在某些实施例中，上述数据交互消息携带的内容还包括：回复代码(在本文中标记为code)，设置为返回请求的错误码；和/或，回复描述(在本文中标记为info)，设置为返回请求的错误描述。
某些实施例中，上述用于运行SCADA系统的方法，还包括：通过加密协议(例如openSSL协议等)对MQ通道和/或RPC通道进行加密。
为了便于理解本申请上述方法，下面对本申请实施例的数据交互消息进行示例性说明。
一、对服务节点或对象节点的属性的操作
1、属性获取
同步请求格式为type+method+path+filter(可选)，具体示例如下：
Figure BDA0002735276180000131
2、属性设置
同步请求格式为type+method+path+data，具体示例如下：
Figure BDA0002735276180000132
Figure BDA0002735276180000141
同步回复的格式为type+method+path+code+info，具体示例如下：
Figure BDA0002735276180000142
3、属性添加
同步或异步请求的格式为type+method+path+data
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info
4、属性删除
同步或异步请求的格式为type+method+path+filter(可选)
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info
5、属性类型查询
同步或异步请求的格式为type+method+path
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info+data
6、属性操作集查询
同步或异步请求的格式为type+method+path
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info+data
7、属性大小查询
同步或异步请求的格式为type+method+path+filter(可选)
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info+data
二、对服务节点或对象节点的方法的操作
同步或异步请求的格式为type+method+path+arguments(可选)
同步或异步回复的格式为type+method+path+code+info+data
三、事件通知
1、属性事件的格式为type+method+path+data(可选)
2、对象事件的格式为type+method+path+data
3、计数通知的格式为type+method+path+data
4、离线通知的格式为type+method+path+data
下面对一些场景下数据交互及数据交互消息进行举例说明。
数据交互消息示例1
当使用叶子节点服务节点A订阅服务节点B的对象节点b1的属性b11的事件，服务节点B响应于事件的发生(例如，服务节点C修改服务节点B所属的对象节点b1的属性b11)，数据交互消息的内容如下：
Figure BDA0002735276180000151
Figure BDA0002735276180000161
数据交互消息示例2
当选择执行同步请求获取某节点属性，其数据格式为“type+method+path+filter”。如获取服务节点B的属性c1，数据交互消息为：
Figure BDA0002735276180000162
服务节点B在收到请求后，立即按照指定格式回复请求内容，数据格式为“type+method+path+code+info+data”，回复代码格式如下：
Figure BDA0002735276180000163
数据交互消息的传输过程
在本申请实施例中，作为示例性说明，对于消息类型为同步请求或异步请求的数据消息，数据交互消息的发送方(服务节点)向上级节点发送数据交互消息，上级节点根据操作路径判断接收方是否为该自身的叶子节点，如果是则向对应的叶子节点转发该数据交互消息，如果否则向更上级节点转发该数据交互消息，重复该过程直到到达中心节点。中心节点接收到数据交互消息后，根据操作路径判断接收方对应的下级节点，向对应的下级节点转发数据交互消息。下级节点接收该数据交互消息，根据操作路径判断接收方对的下级节点，并向下级节点转发数据交互消息，重复该过程直到达到接收方(服务节点)。
在本申请实施例中，作为示例性说明，对于消息类型为同步回复会异步回复的数据交互消息，根据其对应的消息类型的同步请求或异步请求的传输路径，向请求方回复该数据交互消息。对于消息类型为事件通知的数据交互消息，根据其对应的订阅过程的传输路径，向订阅方发送该数据交互消息。但本申请实施例并不限于此。
下面对数据交互消息的传输及对属性或方法的操作进行示例性说明。
图6为本申请实施例提供的操作请求过程一个示例的流程图，如图6所示，该过程包括步骤S602至步骤S612。
步骤S602，对象树中的第一服务节点通过第一服务节点与中心节点之间的第一MQ通道向中心节点发送第一数据交互消息。
在步骤S602中，第一数据交互消息的消息类型为同步请求或异步请求。
步骤S604，中心节点接收第一数据交互消息。
步骤S606，中心节点根据第一数据交互消息中的操作路径确定第一数据交互消息对应的第二服务节点。
步骤S608，中心节点通过中心节点与第二服务节点之间的第二MQ通道，向第二服务节点转发第一数据交互消息。
步骤S610，第二服务节点接收第一数据交互消息。
步骤S612，第二服务节点或第二服务节点内与操作路径对应的对象节点执行第一数据交互消息中的操作方法。
当第一服务节点与中心节点之间存在次级中心节点时，上述步骤S602中，第一服务节点通过第一服务节点与次级中心节点之间的MQ通道，向次级中心节点发送第一数据交互消息。次级中心节点接收第一数据交互消息，根据第一数据交互消息中的对象路径判断第二服务节点是否为其叶子节点，如果是，向其对应的叶子节点转发第一数据交互消息；如果否，向其父节点(包括上一层次级中心节点或中心节点)转发第一数据交互消息。
当中心节点与第二服务节点之间存在次级中心节点时，上述步骤S606中，中心节点根据操作路径判断对应的次级中心节点，向该次级中心节点转发第一数据交互消息。该次级中心节点进一步根据操作路径向第二服务节点转发第一数据交互消息。
图7为本申请实施例提供的操作回复过程一个示例的流程图，如图7所示，该过程包括：步骤S702至步骤S710。
步骤S702，第二服务节点通过第二MQ通道向中心节点发送第三数据交互消息。
在步骤S702中，第三数据交互消息的消息类型为同步回复或异步回复，第三数据交互消息携带的内容还包括操作数据，第三数据交互消息中的操作路径与第一数据交互消息的操作路径相同。
步骤S704，中心节点接收第三数据交互消息。
步骤S706，中心节点根据第三数据交互消息中携带的操作路径确定对应的第一服务节点。例如，预先记录操作路径与第一服务节点的路径的对应关系。
步骤S708，中心节点通过中心节点与第一服务节点之间的第一MQ通道向第一服务节点发送第三数据交互消息。
步骤S710，第一服务节点接收第三数据交互消息。
在某些实施例中，中心节点记录第一服务节点在对象树中的路径与第一数据交互消息中的操作路径之间的对应关系。上述第三数据交互消息携带(即回复)的操作路径与第一数据交互消息(即请求)的操作路径一致，中心节点根据该对应关系确定第三数据交互消息中携带的操作路径对应的第一服务节点。但本申请实施例并不限于此。
作为示例性说明，可记录第一数据交互消息的传输路径，从而得到第一服务节点在对象树中的路径与第一数据交互消息中的操作路径之间的对应关系。作为示例性说明，传输路径记录过程如下：第一服务节点发起请求(即上述第一数据交互消息)，其中携带目标操作路径。在第一服务器发起的请求的传输过程中，每经过1个节点(中心节点、次级中心节点)，该节点将经过的节点路径记录到本次请求内。第二服务节点在回复请求时，第二服务节点根据记录的传输路径回复请求。
作为示例性说明，中心节点或次级中心节点在接收到第一数据交互消息(即请求)时，根据操作路径与发送方(第一服务节点或其下级中心节点)与第一数据交互消息携带的操作路径的对应关系。以第一服务节点经过次级中心节点A、B、中心节点、次级中心节点C、D向第二服务节点发送第一数据交互消息为例，操作路径1为“中心节点.次级中心节点C.次级中心节点D.属性m.value”，第一服务节点发送的请求与第二服务节点发送的回复均携带操作路径1。请求发送过程中路径记录，如表1所示。
表1路径记录示例表
Figure BDA0002735276180000191
Figure BDA0002735276180000201
参考表1所示，第二服务节点将第三数据交互消息(携带操作路径1)发送给其上级节点(次级中心节点D)，次级中心节点D接收第三数据交互消息，根据路径记录确定得出应当向次级中心节点C转发第三数据交互消息。根据表1所示的路径记录，直到第三数据交互消息发送至第一服务节点。
图8为本申请实施例中的事件通知过程一个示例的流程图，如图8所示，事件通知过程包括步骤S802至步骤S808。
步骤S802，对象树中的第一服务节点或其第一对象节点订阅第二服务节点或其第二对象节点的事件，其中，事件与第二服务节点和/或第二对象节点的属性和/或方法相关。
步骤S804，第二服务节点响应于事件的发生，通过第二服务节点与中心节点之间的第二MQ通道向中心节点发送第二数据交互消息，其中，第二数据交互消息的消息类型为事件通知，第二数据交互消息中携带的操作路径和操作方法与该事件相关。
步骤S806，中心节点接收第二数据交互消息，通过中心节点与第二数据交互消息对应的第一服务节点之间的第一MQ通道，向第一服务节点转发第二数据交互消息。
步骤S808，第一服务节点接收第二数据交互消息。
下面对建立对象树的过程进行示例性说明。
建立对象树包括初始阶段和二次加入阶段。
在初始阶段：
1、初始阶段创建服务节点：(触摸屏)运行“节点网络服务模块”，该设备即是服务节点
2、对象节点：用户在服务节点中组态的具体功能实体(用于实现某种具体功能，如显示现场某个传感器数据)，就是对象节点。
3、初始阶段创建中心节点：(服务器)运行“中心服务器模块”，设备即是中心节点。
二次加入节点：
1、加入服务节点：在新设备(触摸屏)中运行“节点网络服务模块”，并将其通过网线接入希望加入的中心节点；
2、加入对象节点：重新组态目标服务节点中的工程，再次添加具体的功能实体(用于实现某种具体功能，如显示现场某个传感器数据)；
3、加入中心节点：新设备(服务器)中运行“中心服务器模块”，将其联接到指定的次级中心节点或服务节点。
本申请实施例提供主动和被动数据交互方式，包括事件订阅(被动)、异步请求(主动)、同步请求(主动)，数据实时性好，使用灵活；本申请以对象树的形式连接各个节点设备，支持目录查询、遍历操作、对象树操作，方便用户检索和查询数据；本申请实施例使用分布式框架结构，无节点数量限制，用户可通过增加服务节点和中心节点的方式，无限制的添加对象节点，无需额外架设多套系统，节省人力物力。
本申请实施例通过分布式框架结构，以单一服务节点为单位，将设备组成对象树的形式，支持对服务节点内对象节点的属性和方法进行访问。一个服务节点访问其他服务节点的方式分为2种：MQ通道和RPC通道。对于同一个对象树中存在网络隔离的服务节点，用户可以通过MQ通道对其进行事件监听、异步请求、同步请求；对于处于同一局域网内的服务节点，用户可以通过RPC快速通道对其发起同步请求；实现数据显示和后端逻辑分离。本申请对位于公网的服务节点和位于局域网的服务节点采取不同的数据请求方式，既满足了用户对公网设备接入的需要，又满足了用户局域网内设备快速完成数据交换的需要。
本实施例还提供一种计算机系统，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机系统20至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器21、处理器22，如图9所示。需要指出的是，图9仅示出了具有组件21-22的计算机系统20，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
本实施例中，存储器21(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器21可以是计算机系统20的内部存储单元，例如该计算机系统20的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器21也可以是计算机系统20的外部存储设备，例如该计算机系统20上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器21还可以既包括计算机系统20的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器21通常用于存储安装于计算机系统20的操作系统和各类应用软件，例如用于运行SCADA系统的方法的程序代码等。此外，存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器22在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器22通常用于控制计算机系统20的总体操作。本实施例中，处理器22用于运行存储器21中存储的程序代码或者处理数据，例如用于运行SCADA系统的程序代码，以实现用于运行SCADA系统的方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储用于运行SCADA系统的程序，被处理器执行时实现用于运行SCADA系统的方法的步骤。
本申请实施例中，提供主动和被动数据交互方式，包括事件订阅(被动)、异步请求(主动)、同步请求(主动)，数据实时性好，使用灵活；本申请实施例以对象树的形式连接各个节点设备，支持目录查询、遍历操作、对象树操作，方便用户检索和查询数据；本申请实施例使用分布式框架结构，无节点数量限制，用户可通过增加服务节点和中心节点的方式，无限制的添加对象节点，无需额外架设多套系统，节省人力物力。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于运行数据采集与监视控制SCADA系统的方法，其特征在于，包括：
建立对象树，其中，所述对象树包括：中心节点、多个服务节点以及一个或多个对象节点，其中，所述多个服务节点作为所述中心节点的叶子节点，对象节点为服务节点的叶子节点，对象节点为服务节点内的服务提供实体，对象节点和/或服务节点具有可操作的属性和/或方法；
建立所述对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列MQ通道；
使用所述服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，其中，所述数据交互消息携带的内容包括：消息类型、操作方法和操作路径，所述操作路径包括所述操作方法对应的属性和/或方法及其在所述对象树中的路径。
2.根据权利要求1所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，使用所述服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，包括：
所述对象树中的第一服务节点通过第一服务节点与中心节点之间的第一MQ通道向中心节点发送第一数据交互消息，其中，所述第一数据交互消息的消息类型为同步请求或异步请求；
所述中心节点接收所述第一数据交互消息；根据所述第一数据交互消息中的操作路径确定所述第一数据交互消息对应的第二服务节点；通过中心节点与所述第二服务节点之间的第二MQ通道，向所述第二服务节点转发所述第一数据交互消息；
所述第二服务节点接收所述第一数据交互消息；
所述第二服务节点或所述第二服务节点内与所述操作路径对应的对象节点执行所述第一数据交互消息中的操作方法。
3.根据权利要求1所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，使用所述服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，以操作对象节点和/或服务节点的属性和/或方法，包括：
所述对象树中的第一服务节点或其第一对象节点订阅第二服务节点或其第二对象节点的事件，其中，所述事件与所述第二服务节点和/或所述第二对象节点的属性和/或方法相关；
所述第二服务节点响应于事件的发生，通过第二服务节点与中心节点之间的第二MQ通道向中心节点发送第二数据交互消息，其中，所述第二数据交互消息的消息类型为事件通知，所述第二数据交互消息中携带的操作路径和操作方法与所述事件相关；
所述中心节点接收所述第二数据交互消息，通过中心节点与所述第二数据交互消息对应的第一服务节点之间的第一MQ通道，向所述第一服务节点转发所述第二数据交互消息；
所述第一服务节点接收所述第二数据交互消息。
4.根据权利要求2所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，还包括：
所述第二服务节点通过所述第二MQ通道向所述中心节点发送第三数据交互消息，其中，所述第三数据交互消息的消息类型为同步回复或异步回复，所述第三数据交互消息携带的内容还包括操作数据，所述第三数据交互消息中的操作路径与所述第一数据交互消息的操作路径相同；
所述中心节点接收所述第三数据交互消息，根据所述第三数据交互消息中携带的操作路径确定对应的第一服务节点，通过中心节点与第一服务节点之间的第一MQ通道向所述第一服务节点发送所述第三数据交互消息；
所述第一服务节点接收所述第三数据交互消息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，所述对象树还包括：次级中心节点，其中，所述次级中心节点作为所述中心节点的叶子节点，至少部分所述服务节点作为所述次级中心节点的叶子节点；其中，
建立所述对象树中服务节点与中心节点之间的消息队列MQ通道，包括：建立所述对象树中服务节点与次级中心节点之间的MQ通道，以及次级中心节点与中心节点之间的MQ通道；
使用所述服务节点与中心节点之间的MQ通道在服务节点之间传输数据交互消息，包括：使用服务节点与次级中心节点之间的MQ通道、以及次级中心节点与中心节点之间的MQ通道，在服务节点之间传输数据交互消息。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，还包括：
建立所述对象树中同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或者远程过程调用RPC通道；
使用所述同一局域网内的服务节点之间的MQ通道或所述RPC通道在同一局域网内的服务节点之间传输所述数据交互消息。
7.根据权利要求1所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，
所述消息类型包括：同步请求和同步回复；所述操作方法指示请求进行的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用、查询属性数据的类型、查询属性数据的操作集、查询属性数据的大小；和/或
所述消息类型包括：异步请求和异步回复；所述操作方法指示所执行的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用、查询属性数据的类型、查询属性数据的操作集、查询属性数据的大小；和/或
所述消息类型包括：事件通知；所述操作方法指示事件对应的操作，包括以下至少之一或任意组合：获取属性数据、修改属性数据、添加属性数据、删除属性数据、方法调用。
8.根据权利要求1所述的用于运行SCADA系统的方法，其特征在于，
所述消息类型包括：同步请求和/或异步请求；所述操作方法包括：方法调用；所述数据交互消息携带的内容还包括：请求参数和/或数据筛选规则；和/或
所述消息类型包括以下至少之一或任意组合：同步请求、异步请求同步回复、异步回复、事件通知；所述数据交互消息携带的内容还包括：操作数据。
9.一种计算机系统，其特征在于，所述计算机系统包括：
存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的用于运行数据采集与监视控制SCADA系统的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有用于运行数据采集与监视控制SCADA系统的程序，所述用于运行SCADA系统的程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的用于运行SCADA系统的方法的步骤。
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