基于面向对象的组态软件实时数据库的设计

彭莹

摘 要：本文通过结合笔者自身从事组态软件实时数据库设计开发的经验，向读者介绍基于面向对象组态软件实时数据库的设计思想以及实现设计的方法。根据实时数据库的特征，提出了相应的方法，使用设计模式对数据进行缓存，可大大提升访问效率；除此之外，还提出了数据模型与其他应用机制的通信方式和实现的方法，此种实时数据库系统的建立，在传递数据时会更加及时、准确、稳定。

关键词：面向对象；组态软件；实时数据库；设计模式；XML

一、实时数据库的设计

1.实时数据库的系统结构

通过通信的程序系统，组态软件可以搜集到现场设备的实时数据，并将这些实时数据进行加工，经过必要加工后，在计算机屏幕上即可显示图形形式的数据，观察时会更加直观。另外，依循组态软件的要求以及现场操作人员发放的指令，控制数据会传输至I/O设备，以便控制实施设备或者对参数进行控制或调整。

2.实时数据库的设计

实时数据的管理是组态软件的关键，也是其核心部分，组态软件实时数据库要在一定的基础上建立，如，数据的及时采集、历史数据、实时数据以及统计数据的管理和储存等功能都是组态软件实时数据库的模块组成部分。它向用户提供了接口，现场的控制系统以及人工输入的相关数据能够呈现在用户面前，方便用户进行数据分析。另外，可以对控制系统情况提出反馈，并控制输出。在生产工程中，可以为实现控制、优化以及其他应用提出先进的实时数据输出输入服务。

（1）实时数据库的存储策略。实时数据系统设计在实际情况下需要对时空矛盾进行处理。要对数据传输的效率要求进行思考。想要保障组态软件的实时性，需要将与其相关联的数据库系统、内存缓冲区以及文件管理系统三个存储系统相结合，将多种存储介质结合并加以有效利用，构建成为实时数据库系统。实时数据在进行存储时，主要依照以下几个原则：①采集其相关联的数据库的数据。②采集内存缓冲区中经常变化的实时数据以及访问较频繁的数据。

（2）组态软件参数数据的模型。组态软件参数是系统开发与系统安稳运行的桥梁和纽带，对工程设备、数据采集点以及工程的图形、变量等信息进行描述，以供运行系统的识别和加载，最终形成现场的监控画面的相关数据。

二、实时数据库的实现方式

1. XML

组态软件中的开发和运行系统存在独立运行的可能性，组态软件参数定义于开发系统，是开发和运行的桥梁和纽带。XML系统灵活、扩展性好，为计算机的文档提供了标准的模板格式，对数据之间的交换和信息之间的共享起到关键性作用。由此可见，组态软件参数在对数据进行存储时可采用XML。

2. Timer定时器

在进行相关数据采集时需要定时，如果采集点的采集算法中融入了定时执行算法，采集算法难度就大大增加了，并且对软件的重复使用性和可维护性都会有所影响。综上可见，在采集数据时，可以采用面向对象Java语言内的Timer来对定时器管理类进行创建，在采集数据定时执行的过程中，可以分离开定式算法和采集数据算法。

3.Web Service

实时数据库与其他系统需要进行相互通信，因此，需要向其提供系统整合途径。Web Service可以实现跨平台操作，基于XML等与软件供应商和平台的独立标准，搭建了可以相互操作、分布式的新平台，实现了远程数据的相互交换。将Web服务定义于应用程序和实时数据库的接口，远程操控，这样在很大程度上提高了实时数据库的标准及开放性。

综上所述，组态软件数据的处理关键和基础是实时数据，因此，在实时数据的设计过程中，需要考虑到实时数据库的时效性、开放性和独立性。将面向对象的思维应用于组态软件实时数据库的设计中，采用XML存储组态软件参数读取参数，将参数缓存在内存处，不断提升访问数据的效率；采用Timer将定式算法和采集数据算法相分离；采用Web Service对实时数据库接口定义，让实时数据库具备更强大的分布式能力。

参考文献：

[1]马华兵，张 齐.基于面向对象的组态软件实时数据库的设计[J].信息通用技术，2009，3（1）：64-68.

[2]韩玫瑰，史明华，马 涛，等.DCS组态软件实时数据库系统的设计[J].自动化仪表，2006，27（1）： 18-21.