CN106961483A

CN106961483A - 分布式实时数据服务器

Info

Publication number: CN106961483A
Application number: CN201710220097.0A
Authority: CN
Inventors: 邹霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2017-07-18

Abstract

本发明提供了一种分布式实时数据服务器，包括网关、RTU、生产数据库、OPC通讯接口、数据接口以及防火墙系统、控制系统、计算系统，所述数据接口包括A/D模拟量采集、D/A模拟控制信号输出、I/O开关量监测与控制和RS‑485、RS‑422等串行总线接口，服务器内部还包括工业实时数据库以及数据采集单元，所述服务器通过以太网连接至云端，并将数据库中的实时数据推送至云端，内建的Web Server使用户通过浏览器直接访问分布式实时数据服务器，查看实时数据和服务器的配置信息。本发明大大提高了数据的实时性，减少了网关、RTU的使用量，降低网络和中心服务器的负荷，降低网络通信风险，保障网络安全，进一步压缩系统结构，使其更加扁平化。

Description

分布式实时数据服务器

技术领域

本发明涉及一种分布式实时数据服务器，属于云计算领域。

背景技术

进入 21 世纪以来，以物联网、云计算、智慧地球等为代表的新一代信息技术蓬勃发展，促进了以绿色、智能和可持续发展为特征的新一轮科技革命和产业革命的来临。云服务是指采用云计算技术的大规模服务器集群（云端）为用户提供的不必下载、不必安装、上网即用、操作方便、功能丰富、价格低廉的互联网服务，其带来的一个重大变革是从以设备为中心转向以信息为中心。云服务的实现往往要依存于众多技术，如虚拟化、自动化、Web2.0等。在云计算时代，在云端有专业人员对数据、平台、软件进行维护，而用户只需在浏览器中键入应用的网址，登录后即可在浏览器中做以前在个人电脑上所能做的一切事情。

随着技术的发展，计算机的能力在不断提高，但是对于某些巨型的计算任务而言，目前的单机计算能力仍然是杯水车薪。而在另一方面，据统计，全世界的PC有70％以上的时间都处于闲置状态，这是一种资源的极大浪费。分布式计算技术可以收集这些闲置的计算资源加以利用。由于技术上的可行性和实际应用的需要，分布式计算正在逐渐取代集中式计算而成为主流。

分布式系统是一个将硬件或软件组件分布在联网的计算机上，组件之间通过传递消息进行通信和动作协调的系统。分布式系统是若干个独立计算机的集合，这些计算机对于用户来说，像是单个一致的系统。分布式系统的这个定义包含两方面含义：硬件，各个机器本身是独立的；软件，对于用户来说，他们使用这个计算机集合就像是和单个的系统打交道。

目前，国内很多行业存在智能化程度低、远程通信能力差、操作复杂、造价及维护成本高等问题，需要一种低成本、易部署、易维护、管控一体化结合的数据采集与监控管理方案，而作为分布式云计算的重要组成部分，服务器扮演了非常重要的角色。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种分布式实时数据服务器，包括网关、RTU、生产数据库、OPC通讯接口、数据接口以及防火墙系统、控制系统、计算系统，所述数据接口包括A/D模拟量采集、D/A模拟控制信号输出、I/O开关量监测与控制和RS-485、RS-422等串行总线接口，服务器内部还包括工业实时数据库以及数据采集单元，所述服务器通过以太网连接至云端，并将数据库中的实时数据推送至云端，内建的Web Server使用户通过浏览器直接访问分布式实时数据服务器，查看实时数据和服务器的配置信息。

优选的，上述工业实时数据库用于存放实时和历史数据。

优选的，上述数据采集单元将采集的现场数据实时存入工业实时数据库中，使数据库中的数据一直保持更新。

优选的，上述服务器配置最多达24个RS-485接口和其他类型的I/O接口，同时支持不同的数据协议。

优选的，上述服务器采用I/O接口，采集0-10mA，4-20mA，1-5V等模拟量信号或采集开关信号或频率信号，输出0~5V的模拟控制信号或开关控制信号。

优选的，上述服务器还包括数值计算与控制策略模块，内嵌工业现场所需要的数学模型以及控制策略，为各种管控需求提供生产数据服务，并为生产计划的实施制定控制策略。

本发明提供的分布式实时数据服务器的这种服务器前置的应用方式，大大提高了数据的实时性，减少了网关、RTU的使用量，降低网络和中心服务器的负荷，降低网络通信风险，保障网络安全，进一步压缩系统结构，使其更加扁平化。

附图说明

图1为本发明提供的分布式实时数据服务器结构示意图；

图2为本发明提供的分布式实时数据服务器通信方式示意图。

具体实施方式

本发明提供一种分布式实时数据服务器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例提供的分布式实时数据服务器，将网关、RTU、生产数据库、OPC通讯接口、数据接口、防火墙、控制算法、计算模型等软硬件集成在一起，部署在车间等工业现场，直接和间接地采集现场仪表的实时数据。分布式实时数据服务器结构如图1所示。

分布式实时数据服务器提供了符合生产现场标准规范的各种接口，用于采集现场仪表的实时数据、监视现场设备的运行状态以及向现场设备和执行机构发送控制命令。其接口包括A/D模拟量采集、D/A模拟控制信号输出、I/O开关量监测与控制和RS-485、RS-422等串行总线接口。

服务器内部建立了工业实时数据库，用于存放实时和历史数据。数据采集单元将采集的现场数据实时存入工业实时数据库中，使数据库中的数据一直保持更新。服务器向上通过以太网连接至云端，并将数据库中的实时数据推送至云端。同时内建的Web Server能够使用户通过浏览器直接访问分布式实时数据服务器，查看实时数据和服务器的配置信息。

在生产过程的实际应用中，分布式实时数据服务器能够承担多种任务，主要具有以下功能：

（1）现场总线接口：每个分布式实时数据服务器都拥有最多达24个RS-485接口和其他类型的I/O接口，同时支持不同的数据协议，特别适合应用于数据采集点相对集中的场合。

（2）I/O接口：AI、DI、AO、DO，可以采集0-10mA，4-20mA，1-5V等模拟量信号，也可以采集开关信号或频率信号，输出0~5V的模拟控制信号或开关控制信号。

（3）OPC驱动：采用工业标准的OPC接口，其他系统可以通过OPC接口访问分布式实时数据服务器的数据。

（4）数值计算与控制策略模块：嵌入了工业现场所需要的数学模型以及控制策略，为各种管控需求提供生产数据服务，并为生产计划的实施制定控制策略，使得生产管控的精度大大提升。

（5）基于B/S架构的显示界面：基于B/S架构的显示界面实现了无需安装客户端软件的组态界面浏览，大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。同时支持平板电脑等移动终端的浏览器访问，实现了实时数据移动看板的功能。

（6）数据服务和数据管理：存储工业现场采集的实时数据，并定时归档、压缩并上传到数据中心服务器，降低了网络通讯压力和通讯风险，从而保证了采集数据的实时性和准确性。

（7）防火墙：服务器拥有可定制安全策略的防火墙，在服务器拥有易访问性的同时也保证了数据的安全可靠。

（8）可靠的批量数据传输方式：对于存档的历史数据，服务器通过批量数据的形式上传到历史归档服务器中，保证了数据传输的可靠性，降低了网络占用率。

分布式实时数据服务器对外提供24路RS-485通信接口，能够完全满足生产现场的局部需求。嵌入式远程终端服务器可以作为一个设备接入RS485总线，接线方式如图2所示。在此种连接情况下，需要保证串口波特率匹配，并且设备ID号不冲突。

通过比对可以发现，本实施例提供的分布式实时数据服务器，使用方法灵活多样，功能全面，接口丰富，使用、配置简洁方便，用户界面直观生动，系统安全性高。其功能特点归结起来有以下4个方面：

（1）分布式结构，部署灵活

分布式实时数据服务器采用分布式系统架构，B/S操作方式，分散和灵活部署，既可以单机独立运行，也可以多机联网运行，实现分布式数据采集、分布式数据服务、分布式过程控制，支持移动看板、移动HMI操作，支持无人值守运行。

分布式实时历史数据服务器既适合应用于数据采集点相对集中的场合，如供电站、配电所、供气站、车间、工场、码头等，可以一次采集批量数据；也适用于数据采集点分散的场合，支持有线、WLAN、数传电台、WIFI、GPRS或3G等方式通讯。

（2）开发维护简单

开发、维护非常简单，通过数据配置、页面设计、数据关联等三个步骤即可实现分布式实时数据服务器的开发工作，运行维护只需面向操作系统、浏览器即可，与网站开发、维护模式一致，不需要非常专业的自动化工程师。采用“所见即所得”的可视化网页设计模式，支持Flash、3D等丰富的网页页面模式。

（3）丰富的数据采集接口

支持主流DCS、PLC、DDC、现场总线、智能仪表等多家设备通讯协议，并可自定义通讯协议，如DL/T645地方电力规约等。每台服务器可以提供4~24个RS-485接口或A/D，D/A，I/O接口，实现实时数据采集及数据服务功能。

（4）实时高效的数据管理技术

通过对实时数据管理、历史数据管理、运行状态管理、事件管理、数据文件管理、数据配置管理高效率的实现对各种生产数据的采集、存储、应用服务。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种分布式实时数据服务器，其特征在于：所述服务器包括网关、RTU、生产数据库、OPC通讯接口、数据接口以及防火墙系统、控制系统、计算系统，所述数据接口包括A/D模拟量采集、D/A模拟控制信号输出、I/O开关量监测与控制和RS-485、RS-422等串行总线接口，服务器内部还包括工业实时数据库以及数据采集单元，所述服务器通过以太网连接至云端，并将数据库中的实时数据推送至云端，内建的Web Server使用户通过浏览器直接访问分布式实时数据服务器，查看实时数据和服务器的配置信息。

2.如权利要求1所述的分布式实时数据服务器，其特征在于：所述工业实时数据库用于存放实时和历史数据。

3.如权利要求1或2所述的分布式实时数据服务器，其特征在于：所述数据采集单元将采集的现场数据实时存入工业实时数据库中，使数据库中的数据一直保持更新。

4.如权利要求1所述的分布式实时数据服务器，其特征在于：所述服务器配置最多达24个RS-485接口和其他类型的I/O接口，同时支持不同的数据协议。

5.如权利要求4所述的分布式实时数据服务器，其特征在于：所述服务器采用I/O接口，采集0-10mA，4-20mA，1-5V等模拟量信号或采集开关信号或频率信号，输出0~5V的模拟控制信号或开关控制信号。

6.如权利要求1-5之一所述的分布式实时数据服务器，其特征在于：所述服务器还包括数值计算与控制策略模块，内嵌工业现场所需要的数学模型以及控制策略，为各种管控需求提供生产数据服务，并为生产计划的实施制定控制策略。