数据库系统和数据管理方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种数据库系统和数据管理方法。

背景技术：

轨道交通综合监控系统中各专业子系统均包括较多的下级设备，每个设备又包含若干的监控节点，例如，针对于闭路电视子系统的每个摄像头均需要相应的节点分别监控其开关状态、方向等参数，每个监控节点采集的数据要在实时库中进行组织和管理，实际系统中数据组织的合理性对系统的性能会产生非常大的影响。

相关技术中，在系统监测到有数据发生变化之后，通过实时库的访问接口将数据写入到数据发生变化的监控节点对应的实时库表中，使对应的实时库表中的数据做相应的变化。对数据进行组织管理的实时数据库基本是内存数据库或关系型数据库，数据保存在内存或数据库表中，而实时库的访问接口主要是内存映射或sql(structuredquerylanguage，结构化查询语言)，基本是一种同步机制。

这种方式下，当上层应用系统需要查询数据时，是通过sql查询的方式查找最新数据，当表中有大量数据时需要消耗较长时间，容易造成数据访问的延迟，且由于轨道交通综合监控系统涉及多个监控节点，在同一时刻会产生大量业务数据，在网络条件不佳或系统架构缺乏安全保证的情况下，难以保证数据的一致性和完整性。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种数据库系统和数据管理方法，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的数据库系统，包括：地址空间管理模块，和与所述地址空间管理模块相连的数据库模块，所述数据库模块中包括多个数据库单元，各所述数据库单元中存储有满足预设条件的一组监控节点的业务数据，其中，所述地址空间管理模块，用于管理多个虚拟节点，以及各所述虚拟节点所对应的访问地址，其中，通过所述访问地址访问实际的数据库单元的业务数据；所述地址空间管理模块，还用于接收各监控节点产生的业务数据，并分析所述业务数据所属的目标数据库单元的目标访问地址，以及将所述业务数据基于预设协议传输至所述目标访问地址所指示的目标数据库单元中；所述数据库模块，用于存储所述业务数据。

本发明第一方面实施例提出的数据库系统，由于是经由地址空间管理模块将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的数据管理方法，包括：管理多个虚拟节点，以及各所述虚拟节点所对应的访问地址，其中，通过所述访问地址访问实际的数据库单元的业务数据；接收各监控节点产生的业务数据，并分析所述业务数据所属的目标数据库单元的目标访问地址，以及将所述业务数据基于预设协议传输至所述目标访问地址所指示的目标数据库单元中。

本发明第二方面实施例提出的数据管理方法，由于是将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的数据管理方法，包括：基于预设协议提供多个标准数据访问接口，各所述标准数据访问接口与一个数据库单元相对应，经由所述标准数据访问接口访问对应的数据库单元以执行目标操作。

本发明第三方面实施例提出的数据管理方法，通过基于预设协议提供多个标准数据访问接口，各所述标准数据访问接口与一个数据库单元相对应，经由所述标准数据访问接口访问对应的数据库单元以执行目标操作，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出的数据管理方法，包括：生成多个管理实例，各所述管理实例分别与各数据库单元相对应，并基于所述管理实例将各所述数据库单元的访问地址映射至所述地址空间管理模块中对应的虚拟节点。

本发明第四方面实施例提出的数据管理方法，通过生成多个管理实例，各所述管理实例分别与各数据库单元相对应，并基于所述管理实例将各所述数据库单元的访问地址映射至所述地址空间管理模块中对应的虚拟节点，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提出的数据库系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提出的数据库系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中地址空间管理模块的功能示意图；

图4是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图；

图5是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图；

图6是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本发明一实施例提出的数据库系统的结构示意图。

轨道交通综合监控系统中各专业子系统均包括较多的下级设备，每个设备又包含若干的监控节点，例如，针对于闭路电视子系统的每个摄像头均需要相应的节点分别监控其开关状态、方向等参数，每个监控节点采集的数据要在实时库中进行组织和管理，实际系统中数据组织的合理性对系统的性能会产生非常大的影响。

相关技术中，在系统监测到有数据发生变化之后，通过实时库的访问接口将数据写入到数据发生变化的监控节点对应的实时库表中，使对应的实时库表中的数据做相应的变化。对数据进行组织管理的实时数据库基本是内存数据库或关系型数据库，数据保存在内存或数据库表中，而实时库的访问接口主要是内存映射或sql，基本是一种同步机制。

这种方式下，当上层应用系统需要查询数据时，是通过sql查询的方式查找最新数据，当表中有大量数据时需要消耗较长时间，容易造成数据访问的延迟，且由于轨道交通综合监控系统涉及多个监控节点，在同一时刻会产生大量业务数据，在网络条件不佳或系统架构缺乏安全保证的情况下，难以保证数据的一致性和完整性。

本发明实施例为了解决上述技术问题，提供一种数据库系统，由于是经由地址空间管理模块将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

参见图1，该系统10包括：地址空间管理模块101和与地址空间管理模块101相连的数据库模块102，数据库模块102中包括多个数据库单元1021，各数据库单元1021中存储有满足预设条件的一组监控节点的业务数据，其中，

地址空间管理模块101，用于管理多个虚拟节点，以及各虚拟节点所对应的访问地址，其中，通过访问地址访问实际的数据库单元1021的业务数据。

地址空间管理模块101，还用于接收各监控节点产生的业务数据，并分析业务数据所属的目标数据库单元1021的目标访问地址，以及将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元1021中。

数据库模块102，用于存储业务数据。

本发明实施例中，预设协议为opcua协议。

opcua协议，即objectlinkingandembeddingforprocesscontrolunifiedarchitecture协议，其是由opc(objectlinkingandembeddingforprocesscontrol，用于过程控制的对象连接与嵌入)基金会提出的一套安全、可靠且独立于制造商和平台并用于通信工程的数据传输协议，该数据传输协议使得不同操作系统和不同制造商的设备之间可以进行数据传输。

其中的监控节点可以为，轨道交通综合监控系统中，各专业子系统的下级设备的监控节点，例如，闭路电视子系统的每个摄像头，对此不作限制。

本发明实施例在具体执行的过程中，由于是经由地址空间管理模块101将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元1021中，其中，预设协议为opcua协议，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，有效提升了数据的传输性能，使得数据存储集中化，从技术上便于数据的统一监测和管理。

本发明实施例中，各监控节点产生的业务数据所属的数据库单元1021，可以被称为目标数据库单元1021，目标数据库单元1021的访问地址，可以被称目标访问地址，本发明实施例中的数据库模块102中包括多个数据库单元1021，各数据库单元1021中存储有满足预设条件的一组监控节点的业务数据，各数据库单元1021均具有一个对应的访问地址。

可选地，一些实施例中，参见图2，数据库模块102中还包括：配置单元1022，其中，配置单元1022，用于获取多个监控节点的属性信息，并根据属性信息是否满足预设条件的判断结果，对多个监控节点进行分组，得到多组监控节点，以及针对每组监控节点，将每组监控节点所包含的初始业务数据基于预设协议存储至与每组监控节点对应的数据库单元1021中。

其中的属性信息可以例如为，监控节点所在的地理位置(例如，在某个车站)，或者为监控节点的类型，该类型具体可以用于指示监控节点所能提供的功能的类型。

其中的预设条件可以设置为，若多个监控节点同在相同的地理位置，则可以将该多个监控节点划分至相同小组内，而后，将各组内所包含的监控节点历史所产生的业务数据作为初始业务数据，存储至对应的数据库单元1021中。

可选地，业务数据的类型包括以下中的一种或多种：opcua基础类型、实时库对象类型、模拟量输入类型、模拟量输出类型、模拟量输入输出类型、离散量输入类型、离散量输出类型、离散量输入输出类型、区域类型、设备属性类型、前置机对象类型、通道类型、设备地址类型、标签变量类型、数据对象类型。

本发明实施例在具体执行的过程中，地址空间管理模块101，还用于接收各监控节点产生的业务数据，并分析业务数据的目标类型，以及，根据目标类型调用并执行对应的目标管理实例，以确定目标访问地址。

其中，业务数据所属的类型可以被称为目标类型，目标类型可以具体为上述所列举的类型中的一种或者多种，与目标类型对应的管理实例可以被称为目标管理实例，执行该目标管理实例所得到的访问地址可以被称为目标访问地址。

本发明实施例中所提供的数据库系统10，可以具体为实时数据库系统，该数据库系统10为轨道交通综合监控系统的核心服务，负责对整个轨道交通综合监控系统的实时的业务数据进行管理和存储，接收下层终端的业务数据更新和上层应用系统的业务数据查询。

可选地，一些实施例中，参见图2，系统10还包括：节点管理模块103，其中，节点管理模块103，用于生成多个管理实例，各管理实例分别与各数据库单元1021相对应，并基于管理实例将各数据库单元1021的访问地址映射至地址空间管理模块101中对应的虚拟节点。

可选地，一些实施例中，参见图2，系统10还包括：文件解析模块104，其中，文件解析模块104，用于获取各数据库单元1021的数据库文件，并对各数据库文件进行解析处理，以及将解析处理后的数据库文件传输至节点管理模块103；节点管理模块103，基于各解析处理后的数据库文件，生成与各数据库单元1021相对应的管理实例；地址空间管理模块101，通过调用并执行目标数据库单元1021对应的目标管理实例，以确定目标访问地址。

其中，节点管理模块103，可以基于opcua协议生成与各数据库单元1021相对应的管理实例。

可选地，一些实施例中，数据库模块102，还用于基于预设协议提供多个标准数据访问接口，各标准数据访问接口与一个数据库单元1021相对应，经由标准数据访问接口访问对应的数据库单元1021以执行目标操作。

其中，目标操作包括：对数据库单元中业务数据的同步读写操作，以及异步订阅操作，其中，数据库系统对应的客户端经由异步订阅操作，订阅需求的目标监控节点。

可选地，一些实施例中，参见图2，系统10还包括：通知模块105，其中，

通知模块105，用于在目标监控节点的业务数据产生变化事件时，生成与变化事件对应的通知消息，并将通知消息发送至客户端。

与相关技术中的轨道交通综合监控系统的实时库实现方式是通过关系库等数据库来组织业务数据的方式不同，本发明实施例中是基于opcua协议，使用地址空间管理的方式来管理业务数据。

本发明实施例中，节点管理模块103，是采用面向对象的方式生成多个管理实例，把轨道交通综合监控系统中常用的监控节点定义为管理实例的对象，以此实现不同地理位置中相同属性信息的监控节点，仅仅定义相同属性信息的监控节点的管理实例，即可共享其相同的属性。

本发明实施例中，数据库系统10的访问接口不是相关技术中的内存映射或者sql，而是遵循opcua协议的标准接口，支持同步读写操作或异步订阅操作，且，不同监控节点与数据库系统10的对接均简单易行的，不需要针对不同协议进行转换，因为，监控节点也遵循opcua协议。

本发明实施例中，基于opcua协议所提供的标准数据访问接口，可以对数据库单元中业务数据的同步读写操作，以及异步订阅操作，其中，数据库系统对应的客户端经由异步订阅操作，订阅需求的目标监控节点，通过异步订阅操作，使得用户可以定制需求的监控节点，能够有效避免多个客户端对服务端同步访问压力。

本实施例中，由于是经由地址空间管理模块将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

hmi，即humanmachineinterface，人机界面(或者用户界面或使用者界面)，其是系统和用户之间进行交互的媒介。

fep，即frontendprocessor，前置机，一台前置机即一台计算机，负责与各终端设备之间的数据的转换。

组态：configuration，工控软件中，用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。

作为一种示例，本发明实施例中地址空间管理模块的功能示意图可以举例如下，参见图3，图3为本发明实施例中地址空间管理模块的功能示意图，其中，包括：

数据库单元21，是轨道交通综合监控系统的实际用户经由组态工具，并且按照一定格式定义的数据库文件，例如，二进制或者xml(extensiblemarkuplanguage，可扩展标记语言)文件，在数据库系统的实时服务启动后，可以触发自动地加载数据库文件，而后，经由文件解析模块，并对各数据库文件进行解析处理，以及将解析处理后的数据库文件传输至节点管理模块，并经由节点管理模块，基于各解析处理后的数据库文件，生成与各数据库单元相对应的管理实例，其中，各管理实例对应于一种类型的业务数据。

实时库基础类型数据库单元211。根据轨道交通综合监控系统中所有业务子系统的设备监控类型，抽象出基础的模板类型。如一个车站或几个车站可以定义为一个区域，电压、电流等在一定范围内连续变化的量抽象成模拟量，阀门的开与关定义为离散量。

fep基础类型数据库单元212。fep与综合监控系统的下层设备进行连接，为了描述连接的基本属性，抽象出若干基本的模板类型。通道类型用于定义与设备之间驱动、端口等属性，设备类型用于定义下端设备的属性，标签变量定义实时库与fep之间的通道属性。

实时库组态数据数据库单元213。轨道交通综合监控系统实际使用者会根据系统的实际部署情况，如几条线路组成一个区域，每个区域有多少个站点，每个站点有什么业务系统利用组态工具来定义若干个数据单元，这些数据库单元反映整个系统实际要监控的数据属性。

fep组态数据数据库单元214。轨道交通综合监控系统实际使用者会根据系统中fep与设备连接情况，如每个设备使用的驱动，设备类型等定义属性信息。

地址空间管理模块22，是对所有数据库单元的数据库文件进行解析并建模管理实例。

opcua基础类型221。

实时库对象类型222，是对实时库基础类型数据库单元解析并创建的对象。地址空间管理模块中数据是基于面向对象的方法构建的。

模拟量输入类型2221，定义从下层设备采集的模拟量数据，并且设置对输入量禁止和失效两种方法。

模拟量输出类型2222，定义一种可以从上层应用系统进行设定的模拟值，相应定义了对点进行设置的方法。

模拟量输入输出类型2223，定义一种即可以向实时库输入又可以向下层输出的模拟量数据类型，是ai类型的派生类。

离散量输入类型2224，定义从下层设备采集的离散量数据，并且设置对输入量禁止和失效两种方法。

离散量输出类型2225，定义一种可以从上层应用系统进行设定的离散值，相应定义了对点进行设置的方法。

离散量输入输出类型2226，定义一种即可以向实时库输入又可以向下层输出的离散量数据类型，是di类型的派生类。

区域类型2227，定义一个基本组织数据的范围，出现报警的情况时可以向区域推图。

设备属性类型2228，定义设备相关属性，在实时库中主要与报警处理相关，如各类报警的确认。

前置机对象类型223，是对fep基础类型数据库单元解析并创建的对象。该对象类型也是基于opcua基础类型创建并将成为创建实际监控系统业务数据的基类。

通道类型2231，进行实际输入输出操作的定义，如发送命令，设置获取驱动名称和io端口等。

设备地址类型2232，设置设备地址，判断设备是否在线，维护标签变量等。

标签变量类型2233，用于维护实时库与fep连接时的状态等属性。

数据对象类型224，是轨道交通综合监控实际运营人员定义的组态数据库单元在地址空间的最终体现，反映实际系统数据的组织形式。

图4是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图。

参见图4，该方法包括：

s401：管理多个虚拟节点，以及各虚拟节点所对应的访问地址，其中，通过访问地址访问实际的数据库单元的业务数据。

s402：接收各监控节点产生的业务数据，并分析业务数据所属的目标数据库单元的目标访问地址，以及将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中。

可选地，一些实施例中，预设协议为opcua协议。

需要说明的是，前述图1-图3实施例中对数据库系统10实施例的解释说明也适用于该实施例的数据管理方法，其实现原理类似，此处不再赘述。

本实施例中，由于是将业务数据基于预设协议传输至目标访问地址所指示的目标数据库单元中，而不是基于相关技术中的内存映射或者sql语法，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

图5是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图。

参见图5，该方法包括：

s501：基于预设协议提供多个标准数据访问接口，各标准数据访问接口与一个数据库单元相对应。

s502：经由标准数据访问接口访问对应的数据库单元以执行目标操作。

可选地，一些实施例中，目标操作包括：对数据库单元中业务数据的同步读写操作，以及异步订阅操作，其中，数据库系统对应的客户端经由异步订阅操作，订阅需求的目标监控节点。

可选地，一些实施例中，预设协议为opcua协议。

需要说明的是，前述图1-图3实施例中对数据库系统10实施例的解释说明也适用于该实施例的数据管理方法，其实现原理类似，此处不再赘述。

本实施例中，通过基于预设协议提供多个标准数据访问接口，各标准数据访问接口与一个数据库单元相对应，经由标准数据访问接口访问对应的数据库单元以执行目标操作，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

图6是本发明一实施例提出的数据管理方法的流程示意图。

参见图6，该方法包括：

s601：生成多个管理实例，各管理实例分别与各数据库单元相对应。

s602：基于管理实例将各数据库单元的访问地址映射至地址空间管理模块中对应的虚拟节点。

可选地，一些实施例中，还包括：

获取各数据库单元的数据库文件，并对各数据库文件进行解析处理，以及将解析处理后的数据库文件传输至节点管理模块；

经由节点管理模块，基于各解析处理后的数据库文件，生成与各数据库单元相对应的管理实例。

可选地，一些实施例中，获取多个监控节点的属性信息，并根据属性信息是否满足预设条件的判断结果，对多个监控节点进行分组，得到多组监控节点，以及针对每组监控节点，将每组监控节点所包含的初始业务数据基于预设协议存储至与每组监控节点对应的数据库单元中。

可选地，一些实施例中，预设协议为opcua协议。

需要说明的是，前述图1-图3实施例中对数据库系统10实施例的解释说明也适用于该实施例的数据管理方法，其实现原理类似，此处不再赘述。

本实施例中，通过生成多个管理实例，各管理实例分别与各数据库单元相对应，并基于管理实例将各数据库单元的访问地址映射至地址空间管理模块中对应的虚拟节点，因此，能够有效避免业务数据访问的延迟，且，有效保障业务数据的一致性和完整性，提升业务数据访问性能。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。