硅谷杂志：工业生产数据报表软件的开发与应用 |
| 2012-11-13 07:48 作者：缪天宇 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月13日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，介绍工业生产数据报表软件的设计方案和系统结构。该软件系统的目的是将生产过程自动化系统采集到的历史数据通过数据集成、数据分析、计算、关系重组等级段，形成生产报表，使得生产过程数据以更加直观的引入到企业管理层。
0前言
当前很多工业生产加工企业应用了过程自动化控制系统。在自动化生产过程中，能够采集到大量的原始生产数据，这些生产数据一般都存放在实时数据库（历史数据库）中。在没有对历史数据进行提炼之前，数据量非常庞大，很难有效使用。如何将这些宝贵的数据资源进行利用，发挥它的巨大价值，成为工业生产企业需要解决的一个问题。本文介绍的工业生产数据报表软件是基于自动化系统历史数据库之上，通过对历史数据进行提炼、重组和统计计算，形成生产报表，方便生产管理。
1系统设计
图1系统结构设计
软件主要包括数据集成模块、数据处理模块、数据发布模块等功能模块，如图1所示。工业生产数据报表软件提供的原始数据提炼方法，将代表性数据从庞大的原始数据中提炼出来，从而解决生产过程数据不易用的问题。软件系统提供数据管理模块，通过创建报表时，设定数据的统计方式，选择关系紧密的数据变量，达到数据提炼与重组的目的，通过数据发布模块，生产数据将会呈现到浏览器中，用户只要处于局域网之内，便能获取生产信息。
通过集成生产过程中产生的各种数据，经过统计提炼、数据重组、指标计算等功能，形成直观的数据报表、趋势图形，经过网络呈现给企业管理层以及执行层。
2功能模块
2.1数据集成模块
数据集成模块将独立运行的数据源集成数据中心，从庞大的原始数据中提炼出来有代表性的数据。数据集成模块主要包括以下功能：
1）数据通道管理功能，负责对服务器通讯的管理。通过设定IP地址、服务器名称等信息，保存这些服务器的连接方式。通过创建、删除、启用、禁用等方式，控制数据通道下边的数据主题的取值。
2）数据主题管理功能，负责管理数据读取以及转换存贮的法则信息。用户在创建数据主题时，通过选择合适的读取法则，遍历需要存储数据的变量，通过选择转换法则，保存数据的转换存储方式。主要操作为，创建、删除、修改、查询。
3）数据采集管理功能，通过服务管理可以升级服务程序、卸载服务程序、安装服务程序、停止服务、开启服务。
4）数据预处理，由于自动化系统的历史数据的数据量量很大，并且都是原始的自动化系统数据。无法直接利用，所以需要对这些原始数据进行预处理。预处理的主要功能是去除异常数据。
5）系统日志管理功能，记录系统运行时出现的系统运营状态、异常和错误，如服务的启停、数据库的备份、系统异常信息等。
2.2数据管理模块
数据管理模块是对预处理后的自动化历史数据进行重组、计算和统计，使其可以被管理人员直接使用。软件提供基本的数据分析和报表功能来满足用户对于数据处理的基本需求，并且数据分析和处理结果可以输出保存。数据管理模块主要包括以下功能：
1）数据报表管理功能，数据报表的创建、删除、属性查询与修改。用户在创建报表时，可以选择来自不同数据通道下的不同数据主题的数据，从而实现数据的重新组合，通过选择原始数据的统计方式，获得具有代表性的数据。在创建报表的过程中会设定变量的所属信息、单位信息等附属信息。
2）数据计算公式设定功能，用户输入系统识别的计算公式。当用户输入的公式不符合标准时，弹出提示信息。
3）数据权限设置功能，采用基于角色权限模型实现，为不同的角色设定浏览不同的数据报表的权限。
4）异常数据排除设定，由于自动采集数据存在通讯中断，底层数据错误等问题，所以为一个数据变量设定其值范围，超出范围的数据认为是必然的异常数据，系统可以直接将这些异常数据排除。
5）数据的校验与更正功能，可以通过人工对当以前的数据进行校验，当错误数据出现时，由人工修正。
2.3数据发布模块
数据发布模块可满足几方面的功能需求：1）能够集中的显示自动化系统的历史数据，主要采用时间-数值曲线的表示形式；2）能够显示数据分析和处理后的结果报表；3）应当能够显示系统集成平台中自动化系统的上位机画面。
数据发布模块主要包括功能有：
1）数据分类显示，呈现数据报表文件夹系统组成，为数据报表浏览者提供良好的层次操作菜单。
2）数据报表加载与下载功能，按照后台的配置，动态显示某一个报表里边的部分数据信息，在后台可以排序，约定显示小数位，隐藏/显示某列数据，约定变量的显示名称，单位信息等。
3）用户登录与权限设置功能，当用户想要查看某文件夹下边的数据报表时，必须具备相应的权限，否则这个菜单下边默认隐藏这个数据报表。
2.4外部数据访问接口
通过该功能，其它软件和系统可以获得到历史数据库中保存的生产过程实时数据。这些数据都是未经过处理的真实数据。实现该功能的主要目的就是提供历史数据获取接口，降低数据获取方法和系统平台具体实现方法之间的耦合，达到与系统平台具体实现无关的特性。软件提供标准的数据访问接口，可方便地将数据集成到其它信息系统当中。主要提供两种类型的数据访问接口：数据库访问接口、网络服务访问接口（WebService）。
2.4.1数据库访问接口
软件的数据存储是基于标准的关系型数据库，支持标准的SQL语言规范。其它系统可以直接连接到系统的数据库中，利用标准的SQL语言查询到所需数据。
数据库访问接口支持常用的ADO.NET、ODBC、JDBC等标准数据库访问接口，用户可轻松建立同数据库的链接，获取所需数据。
同时，软件数据库具有较好的结构设计，方便用户获取到所需信息。软件将自动化数据进行处理（计算后），按照归档时间的类型存储在数据库的相应各归档/统计表中，归档/统计表的类型分为小时、班、天、月、年。每个归档表中每一列代表一个需要归档/统计的自动化变量，而每一行代表归档的具体时间，该时间已表的类型为单位。例如，归档/统计表（小时）中每一行就代表以小时为单位的归档记录，归档/统计表每列都同生产过程自动化系统的变量相对应。
图2归档/统计表（小时）
2.4.2网络服务访问接口
软件提供基于WebService的网络服务访问接口，方便客户便捷、高效的方式获取所需数据信息。
Web服务（WebService）是由W3C（WORLDWIDEWEBCONSORTIUM）组织发起和定义的，目前比较流行的定义为：Web服务是一个可以用URI来标志的软件系统，它采用XML格式的信息来定义和描述对外的公共接口和绑定，Web服务可被其它软件系统发现，并通过使用基于XML的消息借助Internet协议，依照Web服务中定义描述的方式实现交互。
其具备以下特性：
1）完好的封装性对外部使用者而言，他能且仅能看到该WEB服务对象提供的功能列表。
2）松散耦合Web服务内部实现的任何变更对外部调用者来说都是透明的。
3）协议的规范性使用标准的Internet协议。
4）高度可集成能力Web服务完全屏蔽了不同软件平台的差异，各个平台都可以通过标准协议进行互操作。
软件提供WebService网络服务访问接口。用户可以直接利用该接口实现分布式、松耦合的数据集成方式。客户程序通过调用系统的标准数据访问指令，直接获得查询后得到的数据结果。
3软件结构
软件采用B/S与C/S结合的结构方式开发，基于MiscroSoft.Net平台平台开发，数据库则采用MicroSoftSQLServer数据库，用于存储大量的历史数据，软件采用三层体系结构来构建企业的生产数据管理解决方案。
1）表示层：负责与用户进行交互和显示界面逻辑处理，接受用户的操作请求或将系统处理的结果进行反馈和显示。系统采用MicroSoft的Asp.Net、Silverlight等技术实现。为用户提供操作友好，且可个性化设置的Web界面。
2）业务逻辑层：用于完成企业的业务处理逻辑。通过把业务模型对象化、实体化后使得系统满足功能需求。系统主要使用POCO的方式来开发业务实体和服务。
3）数据访问层：负责处理系统与数据库系统和其他应用服务的通信。系统主要采用了.NETFramework中先进的数据库操作技术，如ADO.Net、LINQ、ADO.NetEntityFramework等。
4结论
工业生产数据报表软件通过对生产过程自动化数据进行数据集成、统计提炼、数据重组、指标计算等一系列处理，使得数量庞大、难以利用的自动化历史数据变为直观的生产报表，便于生产管理。在实际的工业应用中，软件很好地满足了生产管理的实际需求，得到了很好地使用效果。
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