摘 要：隨著實時數(shù)據(jù)在流程行業(yè)的應用和企業(yè)對信息化要求的不斷提高，實時數(shù)據(jù)的集成和深度開發(fā)已成為一個迫切需要解決的問題。在深入分析當前工業(yè)自動化實時數(shù)據(jù)集成的一些關鍵技術(shù)的基礎上，探討構(gòu)造實時數(shù)據(jù)集成平臺RTDI，其中包括體系結(jié)構(gòu)、實時數(shù)據(jù)集成策略、平臺構(gòu)建、桌面工具等環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法與解決策略，解決了實時數(shù)據(jù)的應用問題。目前，RTDI已應用在石油行業(yè)的生產(chǎn)一線，且效果良好。

關鍵詞：OPC;消息中間件;數(shù)據(jù)集成;實時數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2008)10-045-02

A Novel OPC and Message Middleware-based Integration Technology on

Real-Time Data and Its Application

ZHANG Yongqiang，YANG Feng，LIU Haiquan

(School of Computer Information，Xi′an Technological University，Xi′an，710032，China)

Abstract：With the application of technologies on real-time data in the process industry，and the increase of enterprise′s requirement on information，it becomes an urgent issue that is how to integrate and/or further develop real-time data. Based on this consideration，some key techniques are firstly studied for real-time data integration，and then a novel platform for such kind of purpose of RTDI is provided，including its system architecture，construction methods，desktop tools.Up to now，RTDI is applied to the petroleum industry，and some good results have been received.

Keywords：OPC;message middleware;data integration;real-time data

隨著企業(yè)信息化進程的推進，流程行業(yè)普遍采用WinCC、RSView32等監(jiān)控組態(tài)軟件對工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)測，這些傳統(tǒng)的監(jiān)控軟件可以處理來自現(xiàn)場設備所采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。但是，原有專用監(jiān)控軟件存在幾個方面的缺陷：首先不能提供隨時隨地的監(jiān)控服務；其次無法為企業(yè)內(nèi)部的其他信息系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)；而且各監(jiān)控系統(tǒng)互相獨立，不具備統(tǒng)一性。因此，在保證現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的情況下，急需對其功能進行延伸和擴展，以達到有效利用的目的。本文提出一種基于過程控制的對象連接和嵌入技術(shù)（Object linking and embedding for Process Control，OPC)和消息中間件的實時數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，(Real-Time Data Integration System，RTDI)以實現(xiàn)這樣的目標。經(jīng)實踐應用證明，該系統(tǒng)已經(jīng)明顯改善了原有系統(tǒng)的不足。充分體現(xiàn)了系統(tǒng)便利性、集成性和擴展性的優(yōu)點。

1 RTDI系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

RTDI實時監(jiān)控系統(tǒng)采用多層C/S和B/S的混合結(jié)構(gòu)?；谶@種模式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。消息中間件層是整個系統(tǒng)的核心，他由OPC數(shù)據(jù)讀取發(fā)送客戶端、Microsoft 消息隊列（Microsoft Message Queuing，MSMQ）服務器、OPC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序組成。

其中，OPC數(shù)據(jù)讀取發(fā)送客戶端負責讀取OPC服務器發(fā)布的實時數(shù)據(jù)，打包成消息并發(fā)送到目標消息隊列；MSMQ服務器管理進出消息隊列的消息；OPC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序?qū)⒛繕讼㈥犃械南φ瘴惶枖?shù)據(jù)字典進行解析，存放到對應的數(shù)據(jù)表中。

消息中間件實現(xiàn)異步通信，在網(wǎng)絡通暢的情況下，保證消息通信的實時性；在網(wǎng)絡線路不穩(wěn)定或斷連的情況下，消息發(fā)送方保證不會因此而阻塞系統(tǒng)運行，已發(fā)送消息不會因此丟失。

2 基于OPC和消息中間件的實時數(shù)據(jù)集成策略

本文提出的基于標準化的實時數(shù)據(jù)獲取及傳送策略，他保證了實時數(shù)據(jù)的規(guī)范化獲取和可靠傳輸。

2.1 OPC技術(shù)及數(shù)據(jù)獲取策略

OPC是Microsoft公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應用，他為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供了統(tǒng)一的標準。本文的RTDI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中， OPC Server位于數(shù)據(jù)源層上，并發(fā)布從現(xiàn)場設備獲取的實時數(shù)據(jù)；OPC Client以中間件的形式位于消息中間件層，其任務是從OPC接口獲取OPC Server發(fā)布的實時數(shù)據(jù)，然后打包發(fā)送到消息隊列。這些接口定義符合OPC基金會數(shù)據(jù)訪問用戶接口標準 ［1，2]。

2.2 消息中間件及數(shù)據(jù)傳輸

實時數(shù)據(jù)集成平臺應當保證消息通信的實時性、準確性以及平臺可擴展性。本文開發(fā)的面向消息的中間件，他使用MSMQ作為消息的緩沖存儲，具有高度的可靠性；消息中間件進行消息轉(zhuǎn)發(fā)時支持斷點續(xù)傳，避免了在較差網(wǎng)絡環(huán)境下消息傳輸?shù)摹岸秳訂栴}”；傳輸由操作日志控制，保證同一消息不會多次重復發(fā)送^[3]。RTDI平臺采用圖2所示的通信框架。

采用持久遠程隊列傳送實時數(shù)據(jù)，OPC數(shù)據(jù)讀取發(fā)送程序只需與本地的MSMQ服務器相連，然后將消息存放到遠程隊列中。MSMQ負責將遠程隊列中的消息送到遠程目的地的隊列上。接收方即OPC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序與當?shù)氐腗SMQ服務器相連，從本地專用隊列中獲取消息。這樣，即使目標隊列的MSMQ服務器未啟動，OPC數(shù)據(jù)讀取發(fā)送程序也可以成功地向目標隊列發(fā)送數(shù)據(jù)，而且保證向目標隊列發(fā)送的數(shù)據(jù)不丟失，保證實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?sup>[4]。

3 RTDI系統(tǒng)平臺的構(gòu)建

基于Web的B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用模擬控制現(xiàn)場的圖示、在位查詢和智能提示等多種手段，向用戶提供易于使用的信息獲取方式。這種劃分方式的好處是將不同的功能在頁面上以模塊化分開，便于功能頁面的調(diào)換，使各個區(qū)域各負其責，也便于系統(tǒng)維護。RTDI系統(tǒng)的Web結(jié)構(gòu)如圖3所示：

實時數(shù)據(jù)監(jiān)控需要進行頻繁的數(shù)據(jù)刷新，本文的做法是把數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)展示用不同的頁面操作。刷新設置區(qū)定時獲取當前功能區(qū)內(nèi)所有位號的實時點數(shù)據(jù)，通過JavaScript腳本將數(shù)據(jù)賦值給功能區(qū)內(nèi)相應的位號層。用戶只看到刷新設置區(qū)內(nèi)系統(tǒng)時間和功能區(qū)內(nèi)實時數(shù)據(jù)在變動，整個系統(tǒng)界面也相對穩(wěn)定，從而達到系統(tǒng)設計的標準。

4 桌面工具

狀態(tài)發(fā)布工具可以設置和顯示3種類型的圖：PFD圖（過程流程圖）、趨勢圖和報警圖。在狀態(tài)發(fā)布工具中，用戶可以把過程數(shù)據(jù)按照他內(nèi)在的物理或邏輯關系編輯、組織成PFD圖顯示來自不同實時數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)。用戶通過PFD圖可以對企業(yè)的過程數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。狀態(tài)發(fā)布工具可以定義和顯示趨勢圖，用戶可查看來自一個/多個實時數(shù)據(jù)庫的一個/多個點的數(shù)據(jù)，可任意放大、縮小趨勢圖，借助過程數(shù)據(jù)的趨勢圖，用戶對實時數(shù)據(jù)進行分析和跟蹤。

5 結(jié) 語

基于本文所述的實時數(shù)據(jù)集成技術(shù)所構(gòu)造的RTDI平臺引入了松耦合型的、基于消息隊列中間件的分布式體系結(jié)構(gòu)，并采用工業(yè)OPC標準和消息隊列中間件技術(shù)實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的規(guī)范獲取和可靠傳輸。該系統(tǒng)解決了實時數(shù)據(jù)的應用問題，保證分布實時數(shù)據(jù)的可達性和一致性。該平臺現(xiàn)已應用到石油行業(yè)的生產(chǎn)一線，能實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控和設備的遠程維護，為進一步提高企業(yè)安全管理、生產(chǎn)管理、預測分析和決策支持能力提供了良好的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺。

參 考 文 獻

［1］OPC Foundation.OPC Data Access Specification Version 3.00，2003.

［2］OPC Foundation.Product Catalog/OPC Specification，2000.

［3］秦軍.基于MSMQ消息通信的研究與實現(xiàn)\\[J\\].計算機與現(xiàn)代化，2004(5):22-24.

［4］徐凱聲.基于MSMQ的網(wǎng)絡通信的研究\\[J\\].武漢交通科技大學學報，2000，24(6):647-650.

作者簡介 張永強 男，1978年出生，陜西西安人，講師。研究方向為數(shù)據(jù)庫應用、計算機網(wǎng)絡與通信。