监控软件实时数据平台内核的研究与设计

论文摘要

监控软件是面向数据采集和监控的通用软件平台,在工业自动化控制领域发挥着重要作用。本文通过对监控软件实时数据平台核心技术进行研究,实现了一个具备基本功能的监控软件实时数据平台,并对其进行了测试与分析,并对存在的问题提出了解决办法。本文首先分析了监控软件的发展与应用,结合本文的研究背景,分析了监控软件中实时数据平台内核开发过程中的关键技术并提出了具体的解决方案,在本文中不涉及对监控软件的其他技术研究。本文的主要工作:1)实时数据平台数据对象的抽象与建模:提出了测点树模型的思想;在点类型设计上采用了面向对象的设计方法,具备较好的可重用性。2)内存数据库的设计:提出新的内存索引结构——基于HASH表管理的T树索引结构设计,该方法在空间利用率和检索效率上与传统的索引结构相比具有优势。3)历史数据的压缩:主要对死区压缩算法和在线旋转门算法进行了研究与设计,提出了改进的在线旋转门算法,提高了数据点的利用率。4)历史数据的存储:采用了基于“工厂模式”(Factory Method)的历史库设计,将传统的关系型数据库和嵌入式数据库相结合;另外对历史库的对外接口有较为详细的设计。5)基于ACE技术的多线程设计:利用ACE技术针对监控软件中的多路事件访问进行了设计,提高了系统的数据瞬时吞吐能力,另外使得系统具备了跨平台运行的能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 监控软件的发展与应用
• 1.3 监控组态软件的应用
• 1.4 实时数据平台在监控软件中的应用
• 第二章 实时数据平台的基本理论
• 2.1 实时数据平台的数据特征
• 2.2 实时数据平台的事务一致性
• 2.3 实时数据平台执行模型
• 2.4 实时数据平台与传统的关系型数据库的结合与使用
• 2.5 本章小结
• 第三章 总体规划设计
• 3.1 监控软件实时数据平台的特点
• 3.2 实时数据平台的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 数据对象的抽象与建模
• 4.1 实时数据平台的对象特征
• 4.2 数据对象的抽象与设计
• 4.3 系统内部的内存管理
• 4.4 系统测点部分对外接口
• 4.5 测点数据流图
• 4.6 本章小结
• 第五章 内存数据库设计
• 5.1 内存数据库的意义
• 5.2 内存数据库的索引技术
• 5.2.1 HASH索引
• 5.2.2 树形索引
• 5.2.3 基于HASH管理的T树索引
• 5.3 内存数据库的并发控制技术
• 5.4 内存数据库的日志处理技术
• 5.5 内存数据库的备份恢复技术
• 5.6 本章小结
• 第六章 实时数据平台历史数据压缩的设计与实现
• 6.1 实时数据平台历史数据的压缩的必要性
• 6.2 实时数据平台数据压缩的技术简介
• 6.2.1 基于统计模型的Huffman算法
• 6.2.2 自适应Huffman编码
• 6.3 压缩方式的选择
• 6.4 死区压缩算法
• 6.5 旋转门压缩算法
• 6.5.1 旋转门算法基本思路
• 6.5.2 旋转门算法的数学描述
• 6.5.3 在线旋转门算法的实现
• 6.6 压缩效果的测试与误差分析
• 6.7 历史数据的重建
• 6.8 本章小结
• 第七章 历史数据存储
• 7.1 基于ADO技术的历史数据库访问
• 7.1.1 初始化ADO环境
• 7.1.2 ADO智能指针
• 7.1.3 对历史数据库的操作
• 7.2 基于嵌入式数据库Berkeley DB的存储
• 7.2.1 Berkeley DB的基本概念
• 7.2.2 Berkeley DB的部分关键代码编程实现
• 7.3 基于Factory Method模式的历史库设计
• 7.4 本章小结
• 第八章 基于ACE技术的多线程同步控制
• 8.1 ACE综述
• 8.2 基于ACE的C++同步开发
• 8.2.1 ACE同步原语
• 8.2.2 ACE互斥体（mutex）的使用
• 8.3 基于ACE的多路事件访问技术
• 8.3.1 服务器架构
• 8.3.2 多路事件访问技术
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果与发表的学术论文
• 作者与导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书