基于ＯＰＣ和消息中間件的實時數據集成技術應用研究

摘 要：隨著實時數據在流程行業的應用和企業對信息化要求的不斷提高，實時數據的集成和深度開發已成為一個迫切需要解決的問題。在深入分析當前工業自動化實時數據集成的一些關鍵技術的基礎上，探討構造實時數據集成平臺RTDI，其中包括體系結構、實時數據集成策略、平臺構建、桌面工具等環節的實現方法與解決策略，解決了實時數據的應用問題。目前，RTDI已應用在石油行業的生產一線，且效果良好。

關鍵詞：OPC;消息中間件;數據集成;實時數據

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

隨著企業信息化進程的推進，流程行業普遍采用WinCC、RSView32等監控組態軟件對工業現場實時數據進行采集和監測，這些傳統的監控軟件可以處理來自現場設備所采集的生產數據。但是，原有專用監控軟件存在幾個方面的缺陷：首先不能提供隨時隨地的監控服務；其次無法為企業內部的其他信息系統提供原始數據；而且各監控系統互相獨立，不具備統一性。因此，在保證現有監控系統正常運行的情況下，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（Object linking and embedding for Process Control，OPC)和消息中間件的實時數據集成系統，(Real-Time Data Integration System，RTDI)以實現這樣的目標。經實踐應用證明，該系統已經明顯改善了原有系統的不足。充分體現了系統便利性、集成性和擴展性的優點。

1 RTDI系統體系結構

RTDI實時監控系統采用多層C/S和B/S的混合結構。基于這種模式下的系統結構如圖1所示。消息中間件層是整個系統的核心，他由OPC數據讀取發送客戶端、Microsoft 消息隊列（Microsoft Message Queuing，MSMQ）服務器、OPC數據轉發程序組成。

其中，OPC數據讀取發送客戶端負責讀取OPC服務器發布的實時數據，打包成消息并發送到目標消息隊列；MSMQ服務器管理進出消息隊列的消息；OPC數據轉發程序將目標消息隊列的消息對照位號數據字典進行解析，存放到對應的數據表中。

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

2 基于OPC和消息中間件的實時數據集成策略

本文提出的基于標準化的實時數據獲取及傳送策略，他保證了實時數據的規范化獲取和可靠傳輸。

2.1 OPC技術及數據獲取策略

OPC是Microsoft公司的對象鏈接和嵌入技術在過程控制方面的應用，他為工業自動化軟件面向對象的開發提供了統一的標準。本文的RTDI系統結構中， OPC Server位于數據源層上，并發布從現場設備獲取的實時數據；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發布的實時數據，然后打包發送到消息隊列。這些接口定義符合OPC基金會數據訪問用戶接口標準 ［1，2]。

2.2 消息中間件及數據傳輸

實時數據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發時支持斷點續傳，避免了在較差網絡環境下消息傳輸的“抖動問題”；傳輸由操作日志控制，保證同一消息不會多次重復發送^[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據，OPC數據讀取發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數據轉發程序與當地的MSMQ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數據讀取發送程序也可以成功地向目標隊列發送數據，而且保證向目標隊列發送的數據不丟失，保證實時數據傳輸的可靠性^[4]。

3 RTDI系統平臺的構建

基于Web的B/S系統結構，采用模擬控制現場的圖示、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，便于功能頁面的調換，使各個區域各負其責，也便于系統維護。RTDI系統的Web結構如圖3所示：

實時數據監控需要進行頻繁的數據刷新，本文的做法是把數據獲取和數據展示用不同的頁面操作。刷新設置區定時獲取當前功能區內所有位號的實時點數據，通過JavaScript腳本將數據賦值給功能區內相應的位號層。用戶只看到刷新設置區內系統時間和功能區內實時數據在變動，整個系統界面也相對穩定，從而達到系統設計的標準。

4 桌面工具

狀態發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。在狀態發布工具中，用戶可以把過程數據按照他內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據庫的實時數據。用戶通過PFD圖可以對企業的過程數據進行實時監控。狀態發布工具可以定義和顯示趨勢圖，用戶可查看來自一個/多個實時數據庫的一個/多個點的數據，可任意放大、縮小趨勢圖，借助過程數據的趨勢圖，用戶對實時數據進行分析和跟蹤。

5 結 語

基于本文所述的實時數據集成技術所構造的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構，并采用工業OPC標準和消息隊列中間件技術實現了實時數據的規范獲取和可靠傳輸。該系統解決了實時數據的應用問題，保證分布實時數據的可達性和一致性。該平臺現已應用到石油行業的生產一線，能實現對實時數據的遠程監控和設備的遠程維護，為進一步提高企業安全管理、生產管理、預測分析和決策支持能力提供了良好的實時數據監控平臺。

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\\[J\\].計算機與現代化，2004(5):22-24.

［4］徐凱聲.基于MSMQ的網絡通信的研究\\[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。研究方向為數據庫應用、計算機網絡與通信。