[发明专利]一种物联网数据采集与监视控制系统

说明书

一种物联网数据采集与监视控制系统属于物联网领域。本发明借助SVG矢量图发明了一种设计和实现小型组态软件的方法，把组态软件和传统SCADA系统架构结合，实现一个兼具DT(Desgin Time)和RT(Run Time)状态的可视化新一代SCADA系统。针对监控组态软件处理实时数据的要求，设计了一种在Ruby on Rails环境下，借助RabbitMQ实现数据的实时接收和推送的功能。并且提出了一种改进的LZW算法来处理SCADA系统产生的庞大数量及的历史数据。此发明对于路网，如高铁和城铁站点设备及信息管理和控制，有重要的意义。

技术领域

本发明属于物联网领域，具体涉及一种用于铁路行业的数据采集与监视控制系统。

背景技术

近几年，工业4.0的概念被提出，它是以智能工厂、智能制造为核心的第四次工业革命，是社会需求和不断发展的互联网共同催化的产物。工业4.0时代有三个显著的特征：智能化、网络化和信息化，它以实现现代科技的进步为目标，在今天这个充满竞争的工业环境中通过网络和信息化技术提升现代设备的效率和生产力。实现数据采集与监视控系统即SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的现代化和信息化是当下实现工业4.0的重要一环。

SCADA系统是基于组态化软件的流程物联网工业系统，主要实现对工业设备的实时监测和控制。最初，SCADA系统只是一个监控和控制的流程工业系统，随着人工智能技术的发展，SCADA系统慢慢地演变成了应用广泛、更加自动化和智能化的工业系统。现在SCADA系统已经涉及到电力、铁道、石油和供水等众多领域。

SCADA系统的发展到今天一共发展了四代。在20世纪70年代最先出现的SCADA系统是单机系统，但是还设计了冗余功能，当主计算机系统发生故障时，则会调用备用计算机系统。其次第二代SCADA系统于20世纪80年代出现，它是分布式系统。通过网络连接实现站点分布式，能够增强系统的稳定性和可靠性。之后经过十年的发展，出现了基于网络化的SCADA系统。采用的是开放系统架构，使得工程人员使用SCADA系统能够更方便的接入第三方设备。随着计算机技术的突飞猛进，出现了多系统融合的第四代SCADA系统。这一代控制系统在以往的SCADA系统的三层结构之上增加了企业管理层的功能，能够实现信息的准确性、全面性和实用性等。同时由于各种标准的不断完善，象征着SCADA系统能够更加适合企业的需求。

互联网技术的出现极大地促进了企业信息化建设的脚步，它关注的是人与人之间的交流，物联网则关注人与物之间的交流，是互联网的应用拓展。而组态软件是人与物之间交流的中间件，是应用软件中提供的工具、方法来完成工程中某一具体任务的软件。

20世纪，随着各种新技术的广泛应用及普及，传统的控制系统已经无法满足现代化工业高效性的需求，同时市场上对控制系统的需求也越来越多。经调查研究发现，拥有一个高效快捷的开发工具的控制系统有助于提高企业的生产效率。以前很多的控制系统，都是开发软件的厂商针对某个固定的应用场景进行开发。当应用场景中的设备、拓扑结构发生变化时，由于控制系统的重用性不高，软件更新的复杂度将大幅增加，使得软件开发的成本也巨大提升。

大数据时代，工业领域中所产生的数据呈几何级数增长，其中对于数据采集与监视控制系统SCADA而言，如何对传感器采集的数据进行高效存储是当前重要的研究方向。数据作为SCADA系统的重要组成部分，其能够有效地保证系统稳定与正常运行。在非关系型数据库(NoSQL,Not Only SQL)兴起之前，关系型数据库是进行历史数据存储的主要手段，但是面对海量历史数据的存储，关系型数据库已经无法满足SCADA系统在高并发、高实时、高可靠性方面的需求。在此背景下，对SCADA数据的存储进行研究也具有十分重要的意义。

发明内容