CN114844876B - 一种功能集成化的scada系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开的功能集成化的SCADA系统，包括：用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层；与web前端网页层通信连接的功能驱动层；设于功能驱动层和web前端网页层之间的主控服务层；主控服务层用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；主控服务层中配置多级设备驱动节点，用以实现驱动执行指令的传输；与功能驱动层连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层；与集群数据层连接的接口配置层；以及与功能驱动层连接的后端设备层。本发明涉及的技术方案，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

Description

一种功能集成化的SCADA系统

技术领域

本申请涉及数据采集系统技术领域，更具体地说，尤其涉及一种功能集成化的SCADA系统。

背景技术

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，即数据采集与监视控制）系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，其被广泛应用于电力、水利、冶金、石油、化工、轨道交通等行业的数据采集与过程控制等领域。SCADA系统可以对各类运行环境、多种运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、参数调节、各类信号报警、历史数据存储等各项功能。

目前，对于传统SCADA系统的架构，一般仅包含数据采集、数据处理、储存以及监控功能，无法兼顾系统驱动、配置以及数据分析等功能，导致其无法直接适用各领域的特定场景，其应用范围受到极大限定。而对于某一特定领域的应用，都是需要软件开发商结合企业现有SCADA系统，针对固定需求应用场景进行系统再开发，所以便出现如下弊端：当应用场景中的设备、拓扑结构发生变化时，由于系统的重用性不高，使得系统开发以及运维的成本会大大提升，这无疑增大了企业的经济负担。

因此，如何提供一种功能集成化的SCADA系统，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种功能集成化的SCADA系统，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

本申请的技术方案：

本申请提供一种功能集成化的SCADA系统，包括：用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层；与所述web前端网页层通信连接，加载设备驱动程序的功能驱动层；设置于所述功能驱动层以及所述web前端网页层之间的主控服务层；所述主控服务层用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；所述功能服务包括设备配置、数据采集、日志服务和监控服务；所述主控服务层中配置多级设备驱动节点；所述设备驱动节点连接所述功能驱动层，用以实现驱动执行指令的传输；与所述功能驱动层连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层；与所述集群数据层连接，搭载第三方集成接口的接口配置层；以及与所述功能驱动层连接的后端设备层，所述后端设备层用以将终端设备接入系统。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述主控服务层包括：与所述web前端网页层连接的配置信息读取模块；

与所述信息读取模块连接的功能服务执行管理模块；

所述功能服务执行管理模块包括：与所述配置信息读取模块连接的设备配置执行单元；与所述设备配置执行单元并联设置的日志服务执行单元、数据采集执行单元以及设备监控执行单元；

不同的执行单元与不同所述设备驱动节点。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述功能驱动层包括：与所述设备驱动节点连接的驱动程序控制模块；与所述驱动程序控制模块通信连接的数据采集驱动模块、设备写入驱动模块和设备监控驱动模块；以及与所述数据采集驱动模块、设备写入驱动模块和设备监控驱动模块连接的设备日志驱动模块。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述数据采集驱动模块包括：与所述设备连接启动单元连接的数据采集请求写入单元；与所述数据采集请求写入单元连接的数据采集报文创建单元，所述数据采集报文创建单元用以新建采集报文并将其传输至所述后端设备层；

连接所述后端设备层，与所述数据采集报文创建单元并联设置的采集报文解析单元；以及与所述采集报文解析单元连接采集数据获取单元；

所述设备写入驱动模块包括：与所述设备连接启动单元以及所述集群数据层连接的数据配置请求写入单元；与所述数据配置请求写入单元连接的数据配置报文创建单元，所述数据配置报文创建单元用以新建配置报文并将其传输至所述后端设备层；

连接所述后端设备层，与所述数据配置报文创建单元并联设置的配置报文解析单元；以及与所述配置报文解析单元连接的配置进程获取单元；

所述设备监控驱动模块包括：与所述设备连接启动单元连接的数据监控请求写入单元；与所述数据监控请求写入单元连接线程定时监控单元；与所述线程定时监控单元连接的数据监控报文创建单元，所述数据监控报文创建单元用以新建监控报文并将其传输至所述后端设备层；

连接所述后端设备层，与所述数据监控报文创建单元并联设置的监控报文解析单元；以及与所述监控报文解析单元连接的监控数据获取单元。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述驱动程序控制模块包括：与所述设备驱动节点连接的驱动程序启动单元；与所述驱动程序启动单元连接，用以与终端设备建立会话连接的设备连接启动单元；以及与所述驱动程序启动单元并联设置的驱动程序停止单元。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述设备连接启动单元包括：与终端设备连接的心跳连接建立单元，所述心跳连接建立单元用以确保连接的有效性；以及与所述心跳连接建立单元并联设置的异常重连单元；

所述驱动程序停止单元包括：与所述设备驱动节点连接会话连接关闭单元；与所述会话连接关闭单元并联设置的定时器关闭单元；

以及连接所述会话连接关闭单元和所述定时器关闭单元的数据资源释放单元；所述数据资源释放单元用以释放驱动以及驱动正在处理的内存和数据。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述后端设备层包括：终端设备；与所述终端设备连接的设备控制器；连接所述设备控制器与所述功能驱动层的工业交换机；以及设于所述工业交换机和所述设备控制器之间，用以进行信号转化的转换器。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述web前端网页层包括：

用以登入系统的前端登录模块；与所述前端登录模块连接的web网页布局管理模块以及系统信息管理配置模块；

与所述系统信息管理配置模块并联设置的接口管理模块、设备可视化监控模块；所述设备可视化监控模块与所述集群数据层通信连接，用以通过web3D技术对终端进行建模，并将模型加载在web网页端；

以及与所述设备可视化监控连接的设备监控报警模块。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述系统信息管理配置模块包括：

用以配置设备数据采集标签的数据采集预设单元；与所述数据采集预设单元并联设置的数据写入预设单元以及设备监控预设单元；

连接所述数据采集预设单元、数据写入预设单元和数据监控预设单元的驱动程序预设单元以及设备控制预设单元；

所述设备监控预设单元包括：监控数据预设单元；与所述监控数据预设单元连接的设备运行状态监控单元、数据读写异常监控单元、设备控制器连接异常监控单元以及通讯日志异常监控单元；

所述驱动程序预设单元包括：驱动程序预选单元；与所述驱动程序预选单元连接驱动节点预选单元以及驱动属性预设单元；

所述设备控制预设单元包括：设备控制器预选单元；与所述设备控制器预选单元连接的设备控制器启闭单元；与所述设备控制器启闭单元连接的设备控制器型号维护单元以及设备控制器地址维护单元。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述集群数据层包括：与所述功能驱动层连接的redis数据库；与所述redis数据库连接的设备数据分析模块；所述设备数据分析模块包括：

设备通讯状态分析单元，所述设备通讯状态分析单元用以获取并解析终端设备的会话连接情况；

设备写入活动分析单元，所述设备写入活动分析单元与所述设备写入驱动模块通信连接，用以分析系统为终端设备写入配置信息的进程和频次统计；

设备读取活动分析单元，所述设备读取活动分析单元与所述设备监控驱动模块通信连接，用以对设备监控数据进行异常分析；

设备数据快照分析单元，所述设备数据快照分析单元连接所述redis数据库，通过预设数据集合追溯一时间段所述数据集合的状态；

以及与所述redis数据库连接的设备数据变化分析单元，所述设备数据变化分析单元用以通过采集设备数据并分析其变化曲线，获取数据波动节点。

本发明提供的一种功能集成化的SCADA系统，包括：用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层；与所述web前端网页层通信连接，加载设备驱动程序的功能驱动层；设置于所述功能驱动层以及所述web前端网页层之间的主控服务层；所述主控服务层用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；所述功能服务包括设备配置、数据采集、日志服务和监控服务；所述主控服务层中配置多级设备驱动节点；所述设备驱动节点连接所述功能驱动层，用以实现驱动执行指令的传输；与所述功能驱动层连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层；与所述集群数据层连接，搭载第三方集成接口的接口配置层；以及与所述功能驱动层连接的后端设备层，所述后端设备层用以将终端设备接入系统。本发明申请公开的功能集成化的SCADA系统，其系统架构分为六大层级：web前端网页层，所述web前端网页层为系统门户，通过前端登录模块登入系统，主要用以进行系统配置和对终端设备在网页建模，进行实时可视化动态监控；主控服务层，简单来说为系统指令控制层，所述主控服务层与所述web前端网页层通信连接，通过读取系统配置信息，以执行指令的方式选择数据采集、设备配置、日志服务和监控服务等功能的执行启动进程；功能驱动层，所述功能驱动层为执行层，利用所述数据采集驱动模块、设备写入驱动模块、设备监控驱动模块以及设备日志驱动模块具体控制数据采集功能、设备配置写入功能、设备数据监控以及日志记录功能的实施的具体操作；后端设备层，所述后端设备层用以将终端设备接入系统，与所述功能驱动层进行数据交互；而对于所述集群数据层和所述接口配置层，前者所述集群数据层为数据层，对系统功能驱动产生以及获取的信息数据进行集群化储存，并通过实际需求进行数据分析，后者所述接口配置层则搭载主流通讯接口，能够直接与外部第三方平台、系统对接，与其他各层级架构结合整合成一个整体系统，节约开发成本。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

有益效果：

1、读取与写入效率高：通过对设备配置、数据采集以及读取数据进行归类，并且创建批量读取、写入、采集与监控报文，实现快速解析，大大提高了读写效率；

2、读取与写入准确性：功能读写能够同步进行，进程并不冲突，实现设备读写同步准确性，杜绝了丢失数据以及读写异常；

3、综合性与便捷性：将配置、驱动、数据存储、数据分析、可视化、主流第三方集成接口合成一个系统，大大减少开发与运维成本。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的功能集成化的SCADA系统的结构示意框图；

图2为本发明实施例提供的系统信息管理配置模块的结构示意框图；

图3为本发明实施例提供的数据采集驱动模块的结构示意框图；

图4为本发明实施例提供的设备写入驱动模块的结构示意框图；

图5为本发明实施例提供的设备监控驱动模块的结构示意框图。

附图标记说明：

web前端网页层1；前端登录模块101；web网页布局管理模块102；系统信息管理配置模块103；接口管理模块104；设备可视化监控模块105；设备监控报警模块106；主控服务层2；配置信息读取模块201；功能服务执行管理模块202；设备驱动节点203；功能驱动层3；驱动程序控制模块301；数据采集驱动模块302；设备写入驱动模块303；设备监控驱动模块304；设备日志驱动模块305；后端设备层4；集群数据层5；redis数据库501；设备数据分析模块502；接口配置层6；设备配置执行单元7；日志服务执行单元8；数据采集执行单元9；设备监控执行单元10；数据采集请求写入单元11；数据采集报文创建单元12；采集报文解析单元13；采集数据获取单元14；数据配置请求写入单元15；数据配置报文创建单元16；配置报文解析单元17；配置进程获取单元18；数据监控请求写入单元19；线程定时监控单元20；数据监控报文创建单元21；监控报文解析单元22；监控数据获取单元23。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1至图5，本发明提供的一种功能集成化的SCADA系统，与现有技术相比，包括：用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层1；与所述web前端网页层1通信连接，加载设备驱动程序的功能驱动层3；设置于所述功能驱动层3以及所述web前端网页层1之间的主控服务层2；所述主控服务层2用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；所述功能服务包括设备配置、数据采集、日志服务和监控服务；所述主控服务层2中配置多级设备驱动节点203；所述设备驱动节点203连接所述功能驱动层3，用以实现驱动执行指令的传输；与所述功能驱动层3连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层5；与所述集群数据层5连接，搭载第三方集成接口的接口配置层6；以及与所述功能驱动层3连接的后端设备层4，所述后端设备层4用以将终端设备接入系统。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

在本发明公开的一种功能集成化的SCADA系统，具体包括：用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层1；与所述web前端网页层1通信连接，加载设备驱动程序的功能驱动层3；设置于所述功能驱动层3以及所述web前端网页层1之间的主控服务层2；所述主控服务层2用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；所述功能服务包括设备配置、数据采集、日志服务和监控服务；所述主控服务层2中配置多级设备驱动节点203；所述设备驱动节点203连接所述功能驱动层3，用以实现驱动执行指令的传输；与所述功能驱动层3连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层5；与所述集群数据层5连接，搭载第三方集成接口的接口配置层6；以及与所述功能驱动层3连接的后端设备层4，所述后端设备层4用以将终端设备接入系统。本发明申请公开的功能集成化的SCADA系统，其系统架构分为六大层级：web前端网页层1，所述web前端网页层1为系统门户，通过前端登录模块101登入系统，主要用以进行系统配置和对终端设备在网页建模，进行实时可视化动态监控；主控服务层2，简单来说为系统指令控制层，所述主控服务层2与所述web前端网页层1通信连接，通过读取系统配置信息，以执行指令的方式选择数据采集、设备配置、日志服务和监控服务等功能的执行启动进程；功能驱动层3，所述功能驱动层3为执行层，利用所述数据采集驱动模块302、设备写入驱动模块303、设备监控驱动模块304以及设备日志驱动模块305具体控制数据采集功能、设备配置写入功能、设备数据监控以及日志记录功能的实施的具体操作；后端设备层4，所述后端设备层4用以将终端设备接入系统，与所述功能驱动层3进行数据交互；而对于所述集群数据层5和所述接口配置层6，前者所述集群数据层5为数据层，对系统功能驱动产生以及获取的信息数据进行集群化储存，并通过实际需求进行数据分析，后者所述接口配置层6则搭载主流通讯接口，能够直接与外部第三方平台、系统对接，与其他各层级架构结合整合成一个整体系统，节约开发成本。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

具体地，在本发明的实施例中，所述web前端网页层1包括：用以登入系统的前端登录模块101；与所述前端登录模块101连接的web网页布局管理模块102以及系统信息管理配置模块103；与所述系统信息管理配置模块103并联设置的接口管理模块104、设备可视化监控模块105；所述设备可视化监控模块105与所述集群数据层5通信连接，用以通过web3D技术对终端进行建模，并将模型加载在web网页端；以及与所述设备可视化监控连接的设备监控报警模块106。

其中，所述前端登录模块101包括：系统后台登入单元以及人机界面登入单元；所述系统后台登入单元用以为用户提供数据维护、组态、数据查询与数据分析功能服务页面，所述人机界面登入单元用以为用户提供操作工日常操作、监控、诊断功能服务页面；

在所述web前端网页层1中，所述系统信息管理配置模块103用以为各个功能服务设置运行驱动参数，其中所述运行驱动参数包括设备数据写入参数，数据采集以及设备监控参数；所述接口管理模块104用以通过中心服务统一代理与授权与外部系统进行接口对接，并对接口日志进行归档；而对于所述设备可视化监控模块105通过所述集群数据层5获取执行设备监控功能服务的监控数据，通过监控数据以及各终端设备的地理位置信息，进行建模，随后加载在web前端网页，进行可视化监控；而所述设备监控报警模块106连接所述设备可视化监控模块105，通过阈值对比方式进行设备报警。

具体地，在本发明的实施例中，所述系统信息管理配置模块103包括：

用以配置设备数据采集标签的数据采集预设单元；与所述数据采集预设单元并联设置的数据写入预设单元以及设备监控预设单元；

连接所述数据采集预设单元、数据写入预设单元和数据监控预设单元的驱动程序预设单元以及设备控制预设单元；

所述设备监控预设单元包括：监控数据预设单元；与所述监控数据预设单元连接的设备运行状态监控单元、数据读写异常监控单元、设备控制器连接异常监控单元以及通讯日志异常监控单元；

所述驱动程序预设单元包括：驱动程序预选单元；与所述驱动程序预选单元连接驱动节点预选单元以及驱动属性预设单元；

所述设备控制预设单元包括：设备控制器预选单元；与所述设备控制器预选单元连接的设备控制器启闭单元；与所述设备控制器启闭单元连接的设备控制器型号维护单元以及设备控制器地址维护单元。

其中，在所述系统信息管理配置模块103中，所述数据采集预设单元、数据写入预设单元和设备监控预设单元分别对应系统中数据采集、终端设备的配置写入和设备监控三大服务功能的系统信息配置；而所述驱动程序预设单元以及所述设备控制预设单元，前者用以对驱动程序以及驱动节点进行选择，采用多程序多节点的布局方式，能够有效对各功能服务进行分类管理，避免通讯冲突以及提高功能执行效率；而对于所述设备控制预设单元，则用以控制执行各功能服务的所述设备控制器，能够对每个设备控制器进行单一控制，实现精准化控制。

具体地，在本发明的实施例中，所述主控服务层2包括：与所述web前端网页层1连接的配置信息读取模块201；与所述信息读取模块连接的功能服务执行管理模块202；所述功能服务执行管理模块202包括：与所述配置信息读取模块201连接的设备配置执行单元7；与所述设备配置执行单元7并联设置的日志服务执行单元8、数据采集执行单元9以及设备监控执行单元10；

不同的执行单元与不同所述设备驱动节点203。

其中，在本发明的实施例中，所述主控服务层2根据前端的配置信息或者前端用户的操作指令执行功能操作；所述功能服务执行管理模块202根据不同的执行指令加载不同的程序驱动执行指令。

具体地，在本发明的实施例中，所述功能驱动层3包括：与所述设备驱动节点203连接的驱动程序控制模块301；与所述驱动程序控制模块301通信连接的数据采集驱动模块302、设备写入驱动模块303和设备监控驱动模块304；以及与所述数据采集驱动模块302、设备写入驱动模块303和设备监控驱动模块304连接的设备日志驱动模块305。

具体地，在本发明的实施例中，所述数据采集驱动模块302包括：与所述设备连接启动单元连接的数据采集请求写入单元11；与所述数据采集请求写入单元11连接的数据采集报文创建单元12，所述数据采集报文创建单元12用以新建采集报文并将其传输至所述后端设备层4；连接所述后端设备层4，与所述数据采集报文创建单元12并联设置的采集报文解析单元13；以及与所述采集报文解析单元13连接采集数据获取单元14；

所述设备写入驱动模块303包括：与所述设备连接启动单元以及所述集群数据层5连接的数据配置请求写入单元15；与所述数据配置请求写入单元15连接的数据配置报文创建单元16，所述数据配置报文创建单元16用以新建配置报文并将其传输至所述后端设备层4；连接所述后端设备层4，与所述数据配置报文创建单元16并联设置的配置报文解析单元17；以及与所述配置报文解析单元17连接的配置进程获取单元18；

其中，关于写入设备数据，所述数据配置请求写入单元15接受到请求后，通过数据配置报文创建单元16创建对应正确的报文通过串口或者以太网的方式发送到设备终端，设备收到正确的报文后就会解析报文，获取要写入的值；然后更新到设备数字量或者模拟量，更新完成后设备会返回报文到所述配置报文解析单元17，随后所述置进程获取单元获取写入成功或者失败错误；

所述设备监控驱动模块304包括：与所述设备连接启动单元连接的数据监控请求写入单元19；与所述数据监控请求写入单元19连接线程定时监控单元20；与所述线程定时监控单元20连接的数据监控报文创建单元21，所述数据监控报文创建单元21用以新建监控报文并将其传输至所述后端设备层4；连接所述后端设备层4，与所述数据监控报文创建单元21并联设置的监控报文解析单元22；以及与所述监控报文解析单元22连接的监控数据获取单元23；

其中，关于读取设备数据，也就是进行设备监控功能或数据采集功能，在获取请求后，加载对应的设备驱动；在设备驱动中对要采集的数据进行轮询批量读取，所述数据监控报文创建单元21创建要批量读取的报文通过串口或者以太网的方式发送到设备，设备收到正确的报文后就会解析报文，并根据报文要求返回对应的带实时数据的报文到所述监控报文解析单元22，所述监控报文解析单元22接受到设备报文后进行解析报文，从而使所述监控数据获取单元23获取对应要求读取设备数据的实时值。

具体地，在本发明的实施例中，所述驱动程序控制模块301包括：与所述设备驱动节点203连接的驱动程序启动单元；与所述驱动程序启动单元连接，用以与终端设备建立会话连接的设备连接启动单元；以及与所述驱动程序启动单元并联设置的驱动程序停止单元。

具体地，在本发明的实施例中，所述设备连接启动单元包括：与终端设备连接的心跳连接建立单元，所述心跳连接建立单元用以确保连接的有效性；以及与所述心跳连接建立单元并联设置的异常重连单元；

所述驱动程序停止单元包括：与所述设备驱动节点203连接会话连接关闭单元；与所述会话连接关闭单元并联设置的定时器关闭单元；

以及连接所述会话连接关闭单元和所述定时器关闭单元的数据资源释放单元；所述数据资源释放单元用以释放驱动以及驱动正在处理的内存和数据。

具体地，在本发明的实施例中，所述后端设备层4包括：终端设备；与所述终端设备连接的设备控制器；连接所述设备控制器与所述功能驱动层3的工业交换机；以及设于所述工业交换机和所述设备控制器之间，用以进行信号转化的转换器。

具体地，在本发明的实施例中，所述集群数据层5包括：与所述功能驱动层3连接的redis数据库501；与所述redis数据库501连接的设备数据分析模块502；所述设备数据分析模块502包括：

设备通讯状态分析单元，所述设备通讯状态分析单元用以获取并解析终端设备的会话连接情况；

设备写入活动分析单元，所述设备写入活动分析单元与所述设备写入驱动模块303通信连接，用以分析系统为终端设备写入配置信息的进程和频次统计；

设备读取活动分析单元，所述设备读取活动分析单元与所述设备监控驱动模块304通信连接，用以对设备监控数据进行异常分析；

设备数据快照分析单元，所述设备数据快照分析单元连接所述redis数据库501，通过预设数据集合追溯一时间段所述数据集合的状态；

以及与所述redis数据库501连接的设备数据变化分析单元，所述设备数据变化分析单元用以通过采集设备数据并分析其变化曲线，获取数据波动节点。

由上所述，本发明实施例涉及的功能集成化的SCADA系统，其系统架构分为六大层级：web前端网页层1，所述web前端网页层1为系统门户，通过前端登录模块101登入系统，主要用以进行系统配置和对终端设备在网页建模，进行实时可视化动态监控；主控服务层2，简单来说为系统指令控制层，所述主控服务层2与所述web前端网页层1通信连接，通过读取系统配置信息，以执行指令的方式选择数据采集、设备配置、日志服务和监控服务等功能的执行启动进程；功能驱动层3，所述功能驱动层3为执行层，利用所述数据采集驱动模块302、设备写入驱动模块303、设备监控驱动模块304以及设备日志驱动模块305具体控制数据采集功能、设备配置写入功能、设备数据监控以及日志记录功能的实施的具体操作；后端设备层4，所述后端设备层4用以将终端设备接入系统，与所述功能驱动层3进行数据交互；而对于所述集群数据层5和所述接口配置层6，前者所述集群数据层5为数据层，对系统功能驱动产生以及获取的信息数据进行集群化储存，并通过实际需求进行数据分析，后者所述接口配置层6则搭载主流通讯接口，能够直接与外部第三方平台、系统对接，与其他各层级架构结合整合成一个整体系统，节约开发成本。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其架构中集成多种功能模块，能够将配置、驱动、数据存储、数据分析以及可视化功能集成一体，实现开箱即用，减少系统开发与运维成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种功能集成化的SCADA系统，其特征在于，包括：

用以进行系统配置以及可视化监控的web前端网页层；

与所述web前端网页层通信连接，加载设备驱动程序的功能驱动层；

设置于所述功能驱动层以及所述web前端网页层之间的主控服务层；

所述主控服务层用以读取前端配置信息，控制系统功能服务的执行；所述功能服务包括设备配置、数据采集、日志服务和监控服务；

所述主控服务层中配置多级设备驱动节点；所述设备驱动节点连接所述功能驱动层，用以实现驱动执行指令的传输；

与所述功能驱动层连接，用以进行数据存储与分析的集群数据层；与所述集群数据层连接，搭载第三方集成接口的接口配置层；以及与所述功能驱动层连接的后端设备层，所述后端设备层用以将终端设备接入系统；

其中，所述主控服务层包括：与所述web前端网页层连接的配置信息读取模块；

与所述配置信息读取模块连接的功能服务执行管理模块；

所述功能服务执行管理模块包括：与所述配置信息读取模块连接的设备配置执行单元；与所述设备配置执行单元并联设置的日志服务执行单元、数据采集执行单元以及设备监控执行单元；

不同的执行单元与不同所述设备驱动节点连接；

所述功能驱动层包括：与所述设备驱动节点连接的驱动程序控制模块；与所述驱动程序控制模块通信连接的数据采集驱动模块、设备写入驱动模块和设备监控驱动模块；以及与所述数据采集驱动模块、设备写入驱动模块和设备监控驱动模块连接的设备日志驱动模块；

所述驱动程序控制模块包括：与所述设备驱动节点连接的驱动程序启动单元；与所述驱动程序启动单元连接，用以与终端设备建立会话连接的设备连接启动单元；以及与所述驱动程序启动单元并联设置的驱动程序停止单元。

2.根据权利要求1所述的功能集成化的SCADA系统，其特征在于，所述设备连接启动单元包括：与终端设备连接的心跳连接建立单元，所述心跳连接建立单元用以确保连接的有效性；

以及与所述心跳连接建立单元并联设置的异常重连单元；

所述驱动程序停止单元包括：与所述设备驱动节点连接的会话连接关闭单元；与所述会话连接关闭单元并联设置的定时器关闭单元；

以及连接所述会话连接关闭单元和所述定时器关闭单元的数据资源释放单元；所述数据资源释放单元用以释放驱动以及驱动正在处理的内存和数据。

3.根据权利要求1所述的功能集成化的SCADA系统，其特征在于，所述后端设备层包括：终端设备；与所述终端设备连接的设备控制器；连接所述设备控制器与所述功能驱动层的工业交换机；以及设于所述工业交换机和所述设备控制器之间，用以进行信号转化的转换器。

4.根据权利要求3所述的功能集成化的SCADA系统，其特征在于，所述web前端网页层包括：用以登入系统的前端登录模块；与所述前端登录模块连接的web网页布局管理模块以及系统信息管理配置模块；

与所述系统信息管理配置模块并联设置的接口管理模块、设备可视化监控模块；所述设备可视化监控模块与所述集群数据层通信连接，用以通过web3D技术对终端进行建模，并将模型加载在web网页端；

以及与所述设备可视化监控模块连接的设备监控报警模块，所述设备监控报警模块与所述前端登录模块连接。

5.根据权利要求4所述的功能集成化的SCADA系统，其特征在于，所述系统信息管理配置模块包括：用以配置设备数据采集标签的数据采集预设单元；与所述数据采集预设单元并联设置的数据写入预设单元以及设备监控预设单元；

连接所述数据采集预设单元、数据写入预设单元和数据监控预设单元的驱动程序预设单元以及设备控制预设单元；

所述设备监控预设单元包括：监控数据预设单元；与所述监控数据预设单元连接的设备运行状态监控单元、数据读写异常监控单元、设备控制器连接异常监控单元以及通讯日志异常监控单元；

所述驱动程序预设单元包括：驱动程序预选单元；与所述驱动程序预选单元连接的驱动节点预选单元以及驱动属性预设单元；

所述设备控制预设单元包括：设备控制器预选单元；与所述设备控制器预选单元连接的设备控制器启闭单元；与所述设备控制器启闭单元连接的设备控制器型号维护单元以及设备控制器地址维护单元。

6.根据权利要求1所述的功能集成化的SCADA系统，其特征在于，所述集群数据层包括：与所述功能驱动层连接的redis数据库；与所述redis数据库连接的设备数据分析模块；

所述设备数据分析模块包括：

设备通讯状态分析单元，所述设备通讯状态分析单元用以获取并解析终端设备的会话连接情况；

设备写入活动分析单元，所述设备写入活动分析单元与所述设备写入驱动模块通信连接，用以分析系统为终端设备写入配置信息的进程和频次统计；

设备读取活动分析单元，所述设备读取活动分析单元与所述设备监控驱动模块通信连接，用以对设备监控数据进行异常分析；

设备数据快照分析单元，所述设备数据快照分析单元连接所述redis数据库，通过预设数据集合追溯一时间段所述数据集合的状态；

以及与所述redis数据库连接的设备数据变化分析单元，所述设备数据变化分析单元用以通过采集设备数据并分析其变化曲线，获取数据波动节点。