摘 要:采取改進(jìn)的有特色的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方案，在三遙系統(tǒng)中建立整合數(shù)據(jù)庫(kù)，將兩系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過串口，網(wǎng)絡(luò)等方式整合到三遙系統(tǒng)中，采用雙層C/S的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)門戶站作為各異構(gòu)系統(tǒng)的整合交流站，并建立異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理服務(wù)等應(yīng)用程序，在對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行服務(wù)的同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，使數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的為用戶服務(wù)#65377;

關(guān)鍵詞:異構(gòu)系統(tǒng);數(shù)據(jù)交互;數(shù)據(jù)共享;XML

中圖分類號(hào):TP311.132文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 引 言

越來(lái)越多的用戶需要同時(shí)訪問和處理不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，希望屏蔽各個(gè)層次的異構(gòu)特性，他們不必知道各物理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分布，也不必知道各物理數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)組成，不必自己去進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和結(jié)果匯總，只需通過簡(jiǎn)便的全局查詢便可得到一個(gè)綜合結(jié)果#65377;網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使企業(yè)逐漸從一個(gè)孤立的節(jié)點(diǎn)成為不斷與網(wǎng)絡(luò)交換信息#65380;傳遞信息的實(shí)體，企業(yè)數(shù)據(jù)共享也從企業(yè)內(nèi)部共享走向了企業(yè)間共享#65377;現(xiàn)在的企業(yè)比以往任何時(shí)候都需要將內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布和交換，這必然導(dǎo)致越來(lái)越多的企業(yè)應(yīng)用需要訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)源，為了滿足這種需求，需要有一種系統(tǒng)能夠支持異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)共享#65377;

2 系統(tǒng)需求分析

在該系統(tǒng)中，三遙系統(tǒng)主要采集該廠的電量參數(shù)，直流屏系統(tǒng)為該廠的已完成系統(tǒng)，主要采集直流數(shù)據(jù)信息，因此在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，考慮直流屏的數(shù)據(jù)送入到三遙系統(tǒng)中;Honeywell系統(tǒng)為該廠已經(jīng)完成的熱工系統(tǒng)，由多臺(tái)機(jī)器組成，主要監(jiān)控廠區(qū)內(nèi)的熱工系統(tǒng)，需要與三遙系統(tǒng)進(jìn)行雙方面的數(shù)據(jù)交互，方便了解系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);廠區(qū)各辦公室的主任#65380;廠長(zhǎng)#65380;值長(zhǎng)等希望在本地辦公室看到兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)#65377;

針對(duì)廠方的需求我們提供以下方案:①直流屏系統(tǒng)為單片機(jī)系統(tǒng)，因此在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，只考慮直流屏的數(shù)據(jù)送入到三遙系統(tǒng)中，而不考慮三遙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)送入到直流屏中，同時(shí)，為二期工程考慮，在三遙系統(tǒng)門戶站上設(shè)置了直流屏數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將直流屏的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在三遙系統(tǒng)的門戶站中，由于直流屏的數(shù)據(jù)量小，因此這樣的數(shù)據(jù)備份是可以實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不良影響;②在Honeywell熱工系統(tǒng)的機(jī)器上安裝三遙系統(tǒng)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(tǒng)使用的情況下，可以方便的在兩個(gè)系統(tǒng)之間切換，了解雙方系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);③三遙系統(tǒng)里將兩個(gè)系統(tǒng)集成為一個(gè)系統(tǒng)是比較可行的做法，同時(shí)利用局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到廠方的本地辦公室， 并且位高層用戶屏蔽兩個(gè)系統(tǒng)的異構(gòu)性，為高層用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)界面，以方便高層用戶的整體決策#65377;綜上所述，在韶關(guān)冶煉廠熱電分廠的三遙系統(tǒng)建設(shè)過程中，異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互與共享需要解決的問題如下:①集成直流屏系統(tǒng)的數(shù)據(jù);②集成honeywell系統(tǒng)的數(shù)據(jù);③為honeywell系統(tǒng)提供三遙客戶端;④為廠區(qū)高層用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問界面;⑤為intranet用戶以及系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的安全機(jī)制#65377;

計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化2007年6月第26卷第2期曾 強(qiáng)等:電廠異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了如圖1所示的系統(tǒng)總體框圖，在圖1的系統(tǒng)框架中可以看出整個(gè)系統(tǒng)由四臺(tái)機(jī)器組成，一臺(tái)主站，兩臺(tái)子站，一臺(tái)門戶站，主站通過串口與三臺(tái)采集屏相連#65377;整體系統(tǒng)由三個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成，一個(gè)為三遙電氣監(jiān)控系統(tǒng)，一個(gè)為honeywell熱工系統(tǒng)，一個(gè)為直流屏單片機(jī)系統(tǒng)，三個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)需要交互并為intranet用戶提供全范圍的數(shù)據(jù)共享，由圖中可以看出，在設(shè)計(jì)三遙系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的門戶站用來(lái)承擔(dān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互工作，門戶站為三遙系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的門戶和中介，由門戶站主要集成直流屏系統(tǒng)，honeywell系統(tǒng)，三遙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并為高層用戶的intranet應(yīng)用提供服務(wù)支持，同時(shí)門戶站也

成為雙宿主主機(jī)，起到隔離的作用，將站內(nèi)站外分開，對(duì)進(jìn)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)視和控制，在提高系統(tǒng)擴(kuò)展性的同時(shí)又保持一定的模塊性和獨(dú)立性，有效的保證系統(tǒng)的安全#65377;

4 異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互軟件框架

如圖2所示的系統(tǒng)中，終端用戶其實(shí)分為兩類，一類為honeywell用戶，由于該類用戶已經(jīng)習(xí)慣原有honeywell系統(tǒng)的操作，因此無(wú)需安裝整合后的系統(tǒng)，他們只具有查看三遙系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的權(quán)力;一類為intranet用戶，該類用戶具有查看三遙系統(tǒng)#65380;honeywell系統(tǒng)#65380;直流屏系統(tǒng)等所有實(shí)時(shí)系統(tǒng)的的權(quán)力，而且通過認(rèn)證后可以遠(yuǎn)程查詢這些數(shù)據(jù)或者在三遙網(wǎng)站上下載最新的客戶端或者最新的報(bào)表等資料#65377;門戶站上數(shù)據(jù)所提供的服務(wù)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)#65380;門戶控制臺(tái)#65380;安全監(jiān)視#65380;用戶管理#65380;客戶端管理#65380;數(shù)據(jù)庫(kù)注冊(cè)#65380;查詢分配#65380;結(jié)果集成等幾部分組成，其中，客戶端管理用來(lái)控制客戶端和本系統(tǒng)之間的所有數(shù)據(jù)流，如監(jiān)視客戶端的數(shù)量，對(duì)于可疑的客戶端可以進(jìn)行追蹤;對(duì)打包好的XML文檔進(jìn)行連接并發(fā)送，記錄發(fā)送成功失敗的次數(shù);對(duì)用戶發(fā)送的查詢請(qǐng)求進(jìn)行初步解析，結(jié)合用戶管理判斷用戶是否擁有授權(quán)，并對(duì)查詢語(yǔ)法進(jìn)行初步檢驗(yàn)，是否有非法的請(qǐng)求等等，用戶管理則用來(lái)對(duì)系統(tǒng)的用戶信息進(jìn)行管理，用戶可以修改自己的密碼，而系統(tǒng)管理員可以根據(jù)不同級(jí)別的用戶分別給予不同的授權(quán)，這些手段可以有效的保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行#65377;

在上述軟件框圖中，由于時(shí)間同步#65380;安全審計(jì)#65380;網(wǎng)站服務(wù)器為完全獨(dú)立的部分，因此未在上述軟件框圖中畫出，但是是實(shí)際存在的模塊，其中，網(wǎng)站服務(wù)器主要提供網(wǎng)頁(yè)服務(wù)，用戶通過網(wǎng)頁(yè)可以查看或打印最新的報(bào)表，了解系統(tǒng)的相關(guān)信息，并且有系統(tǒng)的詳細(xì)操作指導(dǎo)書和最新客戶端下載，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行變動(dòng)時(shí)無(wú)需到每個(gè)辦公室進(jìn)行客戶端部署，用戶只需要根據(jù)網(wǎng)頁(yè)上的指導(dǎo)一步一步進(jìn)行操作，即可更新到最新的客戶端#65377;用戶授權(quán)機(jī)制用來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行授權(quán)，防止非授權(quán)的用戶訪問系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)備有安全機(jī)制來(lái)保證系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)用戶的安全#65377;XML數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化用來(lái)保證系統(tǒng)的完整性和可理解性，由于每次數(shù)據(jù)的格式都相同，因此可以預(yù)先定義數(shù)據(jù)的格式文檔，以保證數(shù)據(jù)對(duì)于機(jī)器的可讀性，同時(shí)，數(shù)據(jù)在門戶站上進(jìn)行數(shù)據(jù)XML文檔的導(dǎo)入，可以保證數(shù)據(jù)的完整性，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳撕筮M(jìn)行效驗(yàn)，效驗(yàn)通過的數(shù)據(jù)可以展現(xiàn)給用戶，而效驗(yàn)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)則丟棄#65377;再進(jìn)行下一次的數(shù)據(jù)連接#65377;

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

5.1 與直流屏數(shù)據(jù)交互

直流屏為建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)的單片機(jī)采集系統(tǒng)，根據(jù)電力部頒發(fā)的CDT-91標(biāo)準(zhǔn)，直流屏提供的協(xié)議中其幀結(jié)構(gòu)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(fā)送一個(gè)控制字和多個(gè)信息字，信息字的個(gè)數(shù)是可變的，其數(shù)值在控制字中有描述#65377;其中，同步字發(fā)送的先后順序?yàn)镋B#65380;90#65380;EB#65380;90#65380;EB#65380;90#65377;控制字包含6個(gè)字節(jié)，包括控制字節(jié)#65380;幀類別碼#65380;信息字?jǐn)?shù)#65380;源站址#65380;目的站址#65380;效驗(yàn)碼#65377;對(duì)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(shù)#65377;如在導(dǎo)入PCOMM.DLL后，調(diào)用sio_open(port:Longint)可以打開串口，調(diào)用sio_ioctl(port， baud， mode: Longint)可以設(shè)置串口數(shù)據(jù)格式#65377;

系統(tǒng)流程如圖4所示，首先需要打開串口，在打開串口成功后，設(shè)置串口監(jiān)控線程對(duì)串口進(jìn)行監(jiān)視，在系統(tǒng)中設(shè)置了定義器用來(lái)定義接受串口數(shù)據(jù)的周期，同時(shí)由于系統(tǒng)只要求對(duì)AI量和報(bào)警量進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，自定義了一個(gè)消息處理函數(shù)，用來(lái)判斷采集數(shù)據(jù)是否為AI量或報(bào)警量，是則調(diào)用存儲(chǔ)子過程進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，否則只對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包及發(fā)送#65377;

5.2 與Honeywell的數(shù)據(jù)交互

由于Honeywell數(shù)據(jù)庫(kù)的特殊性，為異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互帶來(lái)了難度，在雙方的共同討論協(xié)商下，Honeywell方數(shù)據(jù)中心人員同意將采樣數(shù)據(jù)導(dǎo)出為文本文件，三遙系統(tǒng)只需讀取文本文件即可獲得采樣數(shù)據(jù)，并在本地建立Honeywell數(shù)據(jù)庫(kù)，此后，歷史數(shù)據(jù)的查詢，波形的生成等一系列操作便可以在本地進(jìn)行#65377;為了讀取位于遠(yuǎn)程主機(jī)上的文件，采取了網(wǎng)絡(luò)映射的方式，通過網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程主機(jī)映射為本地磁盤，以便文件的下載更新#65377;

在具體實(shí)現(xiàn)上如圖5所示首先通過ping遠(yuǎn)程主機(jī)的方式判斷網(wǎng)絡(luò)是否暢通，網(wǎng)絡(luò)暢通則開始映射，映射成功后將遠(yuǎn)程主機(jī)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(shù)據(jù)，若無(wú)最新數(shù)據(jù)則返回，有則根據(jù)文本文件中文本的數(shù)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(shù)據(jù)庫(kù)并斷開網(wǎng)絡(luò)映射，以待下一個(gè)讀取周期時(shí)間的到來(lái)，獲取數(shù)據(jù)的整體程序流程圖如圖5所示:

獲取數(shù)據(jù)后，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用而且保證系統(tǒng)良好的數(shù)據(jù)接口，就必須要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換#65377;將文本文檔的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為XML文檔數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)換的過程必需遵循XML-DB映射語(yǔ)言規(guī)范，形成格式良好的文檔#65377;DTD代表文檔類型定義，一項(xiàng)文檔類型定義應(yīng)規(guī)定元素清單#65380;屬性#65380;標(biāo)記#65380;文檔中的實(shí)體及其相互關(guān)系#65377;

系統(tǒng)中，首先根據(jù)映射機(jī)制和方法，由數(shù)據(jù)關(guān)系模式生成一系列DTD，按照XML-DB映射語(yǔ)言規(guī)范的語(yǔ)法，將映射關(guān)系描述成一系列映射文件，準(zhǔn)確地定義數(shù)據(jù)庫(kù)如何生成符合目標(biāo)DTD的XML文檔#65377;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換便是要根據(jù)文檔類型定義文件(DTD)將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換#65377;而XML文檔的讀取可以通過DOM對(duì)象，DOM是一套為合法的Well-Formed文件設(shè)計(jì)的API，它同時(shí)定義了這些文件的邏輯結(jié)構(gòu)#65380;訪問及操作方法#65377;可以用DOM建立文件#65380;瀏覽文件結(jié)構(gòu)以及增加或刪除文件的某些內(nèi)容#65377;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的框圖如圖6所示:

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的輸入原始數(shù)據(jù)和映射文件外，還有選擇信息，因?yàn)橐粋€(gè)映射文件可能包括許多棵對(duì)象樹映射信息，即數(shù)據(jù)庫(kù)中有多個(gè)根表被映射，一個(gè)根表又含有若干相關(guān)表，具體地說，一個(gè)映射文件中有多個(gè)元素就表示多個(gè)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(lián)合，沒有復(fù)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(yǔ)句的靈活性，可能得到復(fù)雜的查詢結(jié)果，如多個(gè)表聯(lián)合查詢，也可能有多種限制條件，那么SQL語(yǔ)句由外部輸入，因?yàn)椴煌闆r下SQL語(yǔ)句可能不同#65377;總的來(lái)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(yǔ)句#65377;鍵值也可以為空，即不需要條件限制#65377;輸出是DOM對(duì)象或XML數(shù)據(jù)流，DOM對(duì)象是目標(biāo)XML文檔的DOM表示，XML數(shù)據(jù)流是XML文檔的文本流表示，由DOM對(duì)象序列化生成#65377;XML數(shù)據(jù)流可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成文件，或作為網(wǎng)絡(luò)流在Web上發(fā)布#65377;

6 結(jié)束語(yǔ)

本文基于韶關(guān)冶煉廠供電系統(tǒng)的建設(shè)，針對(duì)其中的異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互與共享問題的研究，成功實(shí)現(xiàn)了在廠區(qū)內(nèi)熱工系統(tǒng)，三遙系統(tǒng)，直流屏系統(tǒng)，等異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互與共享#65377;在解決與honeywell系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程中，由于各種方面的原因，直流與honeywell系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)交互變得困難，因此需要一種簡(jiǎn)便而有效的方法獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)全局的數(shù)據(jù)交互與共享，在具體分析實(shí)際情況后，采取了改進(jìn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的方法#65377;在三遙系統(tǒng)的建設(shè)中，采用了較為標(biāo)準(zhǔn)的公開數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server，該數(shù)據(jù)庫(kù)的操作采用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)言，非常有利于與上級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互與整合#65377;因此采取了將非公開的honeywell數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，這樣非常有利于在三遙系統(tǒng)內(nèi)整合廠區(qū)兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)#65377;

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。