電廠異構系統數據交互的實現

摘 要:采取改進的有特色的數據倉庫方案，在三遙系統中建立整合數據庫，將兩系統的數據通過串口，網絡等方式整合到三遙系統中，采用雙層C/S的結構，設計門戶站作為各異構系統的整合交流站，并建立異構系統數據庫和數據管理服務等應用程序，在對各個數據進行服務的同時進行統一的管理，使數據能夠準確的為用戶服務#65377;

關鍵詞:異構系統;數據交互;數據共享;XML

中圖分類號:TP311.132文獻標識碼:A

1 引 言

越來越多的用戶需要同時訪問和處理不同網絡節點的多個異構數據庫的數據，希望屏蔽各個層次的異構特性，他們不必知道各物理數據庫系統的分布，也不必知道各物理數據庫的結構組成，不必自己去進行數據轉換和結果匯總，只需通過簡便的全局查詢便可得到一個綜合結果#65377;網絡的發展使企業逐漸從一個孤立的節點成為不斷與網絡交換信息#65380;傳遞信息的實體，企業數據共享也從企業內部共享走向了企業間共享#65377;現在的企業比以往任何時候都需要將內部數據進行發布和交換，這必然導致越來越多的企業應用需要訪問異構數據源，為了滿足這種需求，需要有一種系統能夠支持異構數據源的數據共享#65377;

2 系統需求分析

在該系統中，三遙系統主要采集該廠的電量參數，直流屏系統為該廠的已完成系統，主要采集直流數據信息，因此在系統的實現中，考慮直流屏的數據送入到三遙系統中;Honeywell系統為該廠已經完成的熱工系統，由多臺機器組成，主要監控廠區內的熱工系統，需要與三遙系統進行雙方面的數據交互，方便了解系統的實時數據;廠區各辦公室的主任#65380;廠長#65380;值長等希望在本地辦公室看到兩個系統的數據#65377;

針對廠方的需求我們提供以下方案:①直流屏系統為單片機系統，因此在系統的實現中，只考慮直流屏的數據送入到三遙系統中，而不考慮三遙系統的數據送入到直流屏中，同時，為二期工程考慮，在三遙系統門戶站上設置了直流屏數據庫系統，將直流屏的實時數據存儲在三遙系統的門戶站中，由于直流屏的數據量小，因此這樣的數據備份是可以實現的，同時不會對系統造成不良影響;②在Honeywell熱工系統的機器上安裝三遙系統的客戶端，并制作方便的快捷方式，使員工在不影響本地系統使用的情況下，可以方便的在兩個系統之間切換，了解雙方系統的實時數據;③三遙系統里將兩個系統集成為一個系統是比較可行的做法，同時利用局域網數據傳輸，把實時數據實時傳送到廠方的本地辦公室， 并且位高層用戶屏蔽兩個系統的異構性，為高層用戶提供一個統一的數據界面，以方便高層用戶的整體決策#65377;綜上所述，在韶關冶煉廠熱電分廠的三遙系統建設過程中，異構系統數據交互與共享需要解決的問題如下:①集成直流屏系統的數據;②集成honeywell系統的數據;③為honeywell系統提供三遙客戶端;④為廠區高層用戶提供統一的數據訪問界面;⑤為intranet用戶以及系統提供穩定可靠的安全機制#65377;

計算技術與自動化2007年6月第26卷第2期曾 強等:電廠異構系統數據交互的實現

3 系統總體設計

根據系統要求設計了如圖1所示的系統總體框圖，在圖1的系統框架中可以看出整個系統由四臺機器組成，一臺主站，兩臺子站，一臺門戶站，主站通過串口與三臺采集屏相連#65377;整體系統由三個獨立的子系統構成，一個為三遙電氣監控系統，一個為honeywell熱工系統，一個為直流屏單片機系統，三個系統內的數據需要交互并為intranet用戶提供全范圍的數據共享，由圖中可以看出，在設計三遙系統時，設計了系統的門戶站用來承擔系統的數據交互工作，門戶站為三遙系統與其他系統進行數據交互的門戶和中介，由門戶站主要集成直流屏系統，honeywell系統，三遙系統的數據，并為高層用戶的intranet應用提供服務支持，同時門戶站也

成為雙宿主主機，起到隔離的作用，將站內站外分開，對進出的數據包進行監視和控制，在提高系統擴展性的同時又保持一定的模塊性和獨立性，有效的保證系統的安全#65377;

4 異構系統數據交互軟件框架

如圖2所示的系統中，終端用戶其實分為兩類，一類為honeywell用戶，由于該類用戶已經習慣原有honeywell系統的操作，因此無需安裝整合后的系統，他們只具有查看三遙系統實時數據的權力;一類為intranet用戶，該類用戶具有查看三遙系統#65380;honeywell系統#65380;直流屏系統等所有實時系統的的權力，而且通過認證后可以遠程查詢這些數據或者在三遙網站上下載最新的客戶端或者最新的報表等資料#65377;門戶站上數據所提供的服務主要由數據庫#65380;門戶控制臺#65380;安全監視#65380;用戶管理#65380;客戶端管理#65380;數據庫注冊#65380;查詢分配#65380;結果集成等幾部分組成，其中，客戶端管理用來控制客戶端和本系統之間的所有數據流，如監視客戶端的數量，對于可疑的客戶端可以進行追蹤;對打包好的XML文檔進行連接并發送，記錄發送成功失敗的次數;對用戶發送的查詢請求進行初步解析，結合用戶管理判斷用戶是否擁有授權，并對查詢語法進行初步檢驗，是否有非法的請求等等，用戶管理則用來對系統的用戶信息進行管理，用戶可以修改自己的密碼，而系統管理員可以根據不同級別的用戶分別給予不同的授權，這些手段可以有效的保證系統的安全穩定運行#65377;

在上述軟件框圖中，由于時間同步#65380;安全審計#65380;網站服務器為完全獨立的部分，因此未在上述軟件框圖中畫出，但是是實際存在的模塊，其中，網站服務器主要提供網頁服務，用戶通過網頁可以查看或打印最新的報表，了解系統的相關信息，并且有系統的詳細操作指導書和最新客戶端下載，當系統進行變動時無需到每個辦公室進行客戶端部署，用戶只需要根據網頁上的指導一步一步進行操作，即可更新到最新的客戶端#65377;用戶授權機制用來對網絡用戶進行授權，防止非授權的用戶訪問系統，同時系統備有安全機制來保證系統和網絡用戶的安全#65377;XML數據標準化用來保證系統的完整性和可理解性，由于每次數據的格式都相同，因此可以預先定義數據的格式文檔，以保證數據對于機器的可讀性，同時，數據在門戶站上進行數據XML文檔的導入，可以保證數據的完整性，當數據傳輸到客戶端后進行效驗，效驗通過的數據可以展現給用戶，而效驗出錯的數據則丟棄#65377;再進行下一次的數據連接#65377;

5 系統實現

5.1 與直流屏數據交互

直流屏為建設時間較長的單片機采集系統，根據電力部頒發的CDT-91標準，直流屏提供的協議中其幀結構如下所示:

同步字控制字信息字1……信息字n

如圖3所示，每幀都以同步字開頭，隨后發送一個控制字和多個信息字，信息字的個數是可變的，其數值在控制字中有描述#65377;其中，同步字發送的先后順序為EB#65380;90#65380;EB#65380;90#65380;EB#65380;90#65377;控制字包含6個字節，包括控制字節#65380;幀類別碼#65380;信息字數#65380;源站址#65380;目的站址#65380;效驗碼#65377;對于串口的訪問和控制，可以利用moxa卡所配的pcomm.dll提供的串口訪問函數#65377;如在導入PCOMM.DLL后，調用sio_open(port:Longint)可以打開串口，調用sio_ioctl(port， baud， mode: Longint)可以設置串口數據格式#65377;

系統流程如圖4所示，首先需要打開串口，在打開串口成功后，設置串口監控線程對串口進行監視，在系統中設置了定義器用來定義接受串口數據的周期，同時由于系統只要求對AI量和報警量進行存儲和顯示，自定義了一個消息處理函數，用來判斷采集數據是否為AI量或報警量，是則調用存儲子過程進行數據存儲，否則只對數據進行打包及發送#65377;

5.2 與Honeywell的數據交互

由于Honeywell數據庫的特殊性，為異構系統數據的交互帶來了難度，在雙方的共同討論協商下，Honeywell方數據中心人員同意將采樣數據導出為文本文件，三遙系統只需讀取文本文件即可獲得采樣數據，并在本地建立Honeywell數據庫，此后，歷史數據的查詢，波形的生成等一系列操作便可以在本地進行#65377;為了讀取位于遠程主機上的文件，采取了網絡映射的方式，通過網絡將遠程主機映射為本地磁盤，以便文件的下載更新#65377;

在具體實現上如圖5所示首先通過ping遠程主機的方式判斷網絡是否暢通，網絡暢通則開始映射，映射成功后將遠程主機上的文本文件與本地的文本文件相比較，判斷是否有最新的數據，若無最新數據則返回，有則根據文本文件中文本的數量判斷文本是否完整，若文件為完整則將完整的最新文件下載到本地，并更新到數據庫并斷開網絡映射，以待下一個讀取周期時間的到來，獲取數據的整體程序流程圖如圖5所示:

獲取數據后，要對數據進行使用而且保證系統良好的數據接口，就必須要對數據進行轉換#65377;將文本文檔的數據轉換為XML文檔數據，在轉換的過程必需遵循XML-DB映射語言規范，形成格式良好的文檔#65377;DTD代表文檔類型定義，一項文檔類型定義應規定元素清單#65380;屬性#65380;標記#65380;文檔中的實體及其相互關系#65377;

系統中，首先根據映射機制和方法，由數據關系模式生成一系列DTD，按照XML-DB映射語言規范的語法，將映射關系描述成一系列映射文件，準確地定義數據庫如何生成符合目標DTD的XML文檔#65377;數據轉換便是要根據文檔類型定義文件(DTD)將數據進行轉換#65377;而XML文檔的讀取可以通過DOM對象，DOM是一套為合法的Well-Formed文件設計的API，它同時定義了這些文件的邏輯結構#65380;訪問及操作方法#65377;可以用DOM建立文件#65380;瀏覽文件結構以及增加或刪除文件的某些內容#65377;數據轉換的框圖如圖6所示:

數據轉換的輸入原始數據和映射文件外，還有選擇信息，因為一個映射文件可能包括許多棵對象樹映射信息，即數據庫中有多個根表被映射，一個根表又含有若干相關表，具體地說，一個映射文件中有多個元素就表示多個根表#65377;映射文件中的定義的表有兩種情況:一是表名，二是記錄集(Result Set)#65377;前者將表的所有列都映射，不能跟其它表聯合，沒有復雜的條件過濾，最多只有鍵值的限制:后者由SQL查詢得到，由于SQL語句的靈活性，可能得到復雜的查詢結果，如多個表聯合查詢，也可能有多種限制條件，那么SQL語句由外部輸入，因為不同情況下SQL語句可能不同#65377;總的來說，選擇信息可能是以下任何一種:①單表名和單鍵值;②多表名和多鍵值;③SQL語句#65377;鍵值也可以為空，即不需要條件限制#65377;輸出是DOM對象或XML數據流，DOM對象是目標XML文檔的DOM表示，XML數據流是XML文檔的文本流表示，由DOM對象序列化生成#65377;XML數據流可以進一步轉換成文件，或作為網絡流在Web上發布#65377;

6 結束語

本文基于韶關冶煉廠供電系統的建設，針對其中的異構系統數據交互與共享問題的研究，成功實現了在廠區內熱工系統，三遙系統，直流屏系統，等異構系統之間的數據交互與共享#65377;在解決與honeywell系統進行數據交互的過程中，由于各種方面的原因，直流與honeywell系統數據庫交互變得困難，因此需要一種簡便而有效的方法獲取系統數據，從而實現全局的數據交互與共享，在具體分析實際情況后，采取了改進的數據倉庫的方法#65377;在三遙系統的建設中，采用了較為標準的公開數據庫SQL Server，該數據庫的操作采用標準的SQL語言，非常有利于與上級系統的數據交互與整合#65377;因此采取了將非公開的honeywell數據庫轉換為標準的SQL數據庫的方法，這樣非常有利于在三遙系統內整合廠區兩個系統的數據#65377;

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。