基于面向對象的組態軟件實時數據庫的設計

摘 要：本文通過結合筆者自身從事組態軟件實時數據庫設計開發的經驗，向讀者介紹基于面向對象組態軟件實時數據庫的設計思想以及實現設計的方法。根據實時數據庫的特征，提出了相應的方法，使用設計模式對數據進行緩存，可大大提升訪問效率；除此之外，還提出了數據模型與其他應用機制的通信方式和實現的方法，此種實時數據庫系統的建立，在傳遞數據時會更加及時、準確、穩定。

關鍵詞：面向對象；組態軟件；實時數據庫；設計模式；XML

一、實時數據庫的設計

1.實時數據庫的系統結構

通過通信的程序系統，組態軟件可以搜集到現場設備的實時數據，并將這些實時數據進行加工，經過必要加工后，在計算機屏幕上即可顯示圖形形式的數據，觀察時會更加直觀。另外，依循組態軟件的要求以及現場操作人員發放的指令，控制數據會傳輸至I/O設備，以便控制實施設備或者對參數進行控制或調整。

2.實時數據庫的設計

實時數據的管理是組態軟件的關鍵，也是其核心部分，組態軟件實時數據庫要在一定的基礎上建立，如，數據的及時采集、歷史數據、實時數據以及統計數據的管理和儲存等功能都是組態軟件實時數據庫的模塊組成部分。它向用戶提供了接口，現場的控制系統以及人工輸入的相關數據能夠呈現在用戶面前，方便用戶進行數據分析。另外，可以對控制系統情況提出反饋，并控制輸出。在生產工程中，可以為實現控制、優化以及其他應用提出先進的實時數據輸出輸入服務。

（1）實時數據庫的存儲策略。實時數據系統設計在實際情況下需要對時空矛盾進行處理。要對數據傳輸的效率要求進行思考。想要保障組態軟件的實時性，需要將與其相關聯的數據庫系統、內存緩沖區以及文件管理系統三個存儲系統相結合，將多種存儲介質結合并加以有效利用，構建成為實時數據庫系統。實時數據在進行存儲時，主要依照以下幾個原則：①采集其相關聯的數據庫的數據。②采集內存緩沖區中經常變化的實時數據以及訪問較頻繁的數據。

（2）組態軟件參數數據的模型。組態軟件參數是系統開發與系統安穩運行的橋梁和紐帶，對工程設備、數據采集點以及工程的圖形、變量等信息進行描述，以供運行系統的識別和加載，最終形成現場的監控畫面的相關數據。

二、實時數據庫的實現方式

1. XML

組態軟件中的開發和運行系統存在獨立運行的可能性，組態軟件參數定義于開發系統，是開發和運行的橋梁和紐帶。XML系統靈活、擴展性好，為計算機的文檔提供了標準的模板格式，對數據之間的交換和信息之間的共享起到關鍵性作用。由此可見，組態軟件參數在對數據進行存儲時可采用XML。

2. Timer定時器

在進行相關數據采集時需要定時，如果采集點的采集算法中融入了定時執行算法，采集算法難度就大大增加了，并且對軟件的重復使用性和可維護性都會有所影響。綜上可見，在采集數據時，可以采用面向對象Java語言內的Timer來對定時器管理類進行創建，在采集數據定時執行的過程中，可以分離開定式算法和采集數據算法。

3.Web Service

實時數據庫與其他系統需要進行相互通信，因此，需要向其提供系統整合途徑。Web Service可以實現跨平臺操作，基于XML等與軟件供應商和平臺的獨立標準，搭建了可以相互操作、分布式的新平臺，實現了遠程數據的相互交換。將Web服務定義于應用程序和實時數據庫的接口，遠程操控，這樣在很大程度上提高了實時數據庫的標準及開放性。

綜上所述，組態軟件數據的處理關鍵和基礎是實時數據，因此，在實時數據的設計過程中，需要考慮到實時數據庫的時效性、開放性和獨立性。將面向對象的思維應用于組態軟件實時數據庫的設計中，采用XML存儲組態軟件參數讀取參數，將參數緩存在內存處，不斷提升訪問數據的效率；采用Timer將定式算法和采集數據算法相分離；采用Web Service對實時數據庫接口定義，讓實時數據庫具備更強大的分布式能力。

參考文獻：

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