實時數據庫系統及其在有軌電車弱電集成系統中的應用

蔣 帥 趙欣煬 鄭耀星 張熙林

1．西京學院，陜西 西安 710000；

2．山西工程技術學院，山西 陽泉 045000

對于組態軟件來說，實時數據庫系統是組成它的重中之重，它能夠在第一時間獲取現場的各項運行數據，有了它就意味著控制系統有了一個正常工作的基本前提。對于傳統關系的數據庫系統來說，數據存儲量的多少，其準確率的高低，都是評判一個系統優劣的重要指標，因此“實時性”的概念就會相對應的弱化。而實時數據庫的概念正好可以彌補這一缺陷，但設計這種概念也正是重難點。

一、實時數據庫系統設計

所有的數據存儲在實時數據庫中，都有其在現實世界相對應的映射，所以實時數據要根據外部的變化而實時更新。此外，實時數據庫系統中普遍的事物都存在著競爭與共享兩種關系，其中包括硬盤的存儲空間，CPU 運行時間以及數據庫中的各種數據等等。這種競爭式的資源共享也引起了許許多多的麻煩。實時數據庫系統采用的并發控制技術為鎖式控制協議，不僅是因為在實時數據庫系統中的事務以軟實時事物為主，故障處理事務只是偶爾出現，而且還是由于計算機內部資源十分有限造成的。

實時數據庫的接口溝通了用戶程序與實時數據庫中的聯系，它使得用戶可以直接對其中的數據進行訪問。具體方式為向用戶提供一組函數的集合，這組集合預先被設定了其被調用的規則，接口函數所提供的這組函數集合可以被直接調用的這一特點，使研發人員在開發新的用戶程序時的效率得到極大地提高。另外，由于Windows 系統中的動態鏈接庫文件在被程序調用時可能會出現被多個用戶程序同時調用的情況，所以在動態連接庫中只需置入一次內存就可以達到共享的目的，這種方法對于節省內存資源十分有效，因此實時數據庫系統中接口函數被用戶程序調用時將會以動態連接庫的方式出現。接口函數中大部分都含有一個或多個參數，并且具有返回值類型。接口函數內部會檢查參數的正確性，返回值表示接口函數執行正確與否，如果接口函數執行出現錯誤，接口函數返回值會返回錯誤信息，用戶調用程序通過檢查接口函數返回值判斷函數是否能夠成功執行。

二、系統的應用

截至現在，中國國內的鐵路線路大部分使用適度集成的模式來進行運營，行車調度和綜合監測等處于行車過程中安全考慮的系統出于一些比較特殊的需求，依舊建議單獨設立。這樣做最大的缺點就在于，整合系統與系統之間的高效率互動將會變得十分困難。倘若在列車行駛過程中發生了某些故障，系統之間的反應聯動速度緩慢就會給軌道交通帶來極大的運營管理困難。如果想要在一個可以整合全部系統的統一平臺上，對整座列車以及其動力及機電設備進行實時監控的話，那么一個可以溝通系統現場硬件設備與用戶實時監測界面的紐帶將是必不可少的。組態軟件具有可以多變地創造質量較高的用戶開發界面，并且也可以兼容多種常見通信協議以及工業的控制設備。此外，它還可以將網絡系統與工業計算機聯結起來，以此達到為控制層和管理層提供硬件和軟件所有接口的目的。由此可見，通過組態軟件進行弱電集成系統的開發是極佳的決定。

通過聯系有軌電車弱電集成系統在實際應用中的表現，歸納整合得出一個實時數據庫系統的具體數據模型。對數據庫系統的各項功能模塊及其結構進行分析，并且通過運用動態鏈接庫技術以及面向對象的模塊化設計的這種方法，為提供實時數據庫系統接口函數做出了很大的貢獻。對于實時數據庫系統中由于多個事務在計算機系統中同時共享資源，以至于引起沖突的問題，一般使用鎖式并發控制技術來解決。經過傳統2PL 算法與優先級2PL 的算法進行一系列比較之后，發現使用2PL—HP 算法相比傳統方法會更容易引起活鎖的發生，同時也會浪費更多有限的計算機資源；但2PL—HP算法實現了鎖式并發控制，在解決倒置優先級事務的問題上有顯著成效。可以說既有利也有弊，在實時事務并發控制協議算法的處理上也仍舊存在一些不足之處，上述情況僅僅是在基于有限的計算機資源中實時系統處理軟事務較多的前提下做出的探索與討論。

三、結束語

在使用組態軟件對有軌電車的弱電集成系統進行開發的過程當中，在特定時候系統需要實時監測整座列車及其機電動力設備的狀態數據。在這一過程中，實時數據庫可以實時反映這些設備數據的狀態。因此實時數據庫系統的正常運行關乎到整個列車系統能否正常進行工作。