利用CORBA技術(shù)在線監(jiān)測(cè)軋鋼廠電氣設(shè)備

李孝恒

【摘要】本文首先對(duì)CORBA技術(shù)做了概述，分析了利用CORBA技術(shù)構(gòu)架在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究了其中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】CORBA技術(shù)；在線監(jiān)測(cè)；軋鋼廠；電氣設(shè)備

一、前言

作為實(shí)際應(yīng)用效果良好的技術(shù)方法之一，CORBA技術(shù)在實(shí)踐中扮演著不可替代的角色，該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升CORBA技術(shù)的實(shí)踐水平，從而有效優(yōu)化軋鋼廠電氣設(shè)備檢測(cè)的最終整體效果。

二、CORBA技術(shù)概述

分布式設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以較好地解決大型成套設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的問題，因而設(shè)備故障診斷工作者為此作了很多研究。20世紀(jì)90年代以來，國(guó)外一些著名的公司已相繼推出了成套的分布式設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)也有許多單位正在從事這方面的研制開發(fā)工作，并已經(jīng)有較為商品化的系統(tǒng)問世。目前分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有多種，其中采用CORBA，公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)）技術(shù)構(gòu)架分布式系統(tǒng)是比較成熟的實(shí)施方案之一。

在企業(yè)內(nèi)建立和調(diào)配軟件系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。CORBA為完成這一任務(wù)提供了功能強(qiáng)大的框架。CORBA可以集各種操作系統(tǒng)平臺(tái)和各種開發(fā)語言的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性及跨平臺(tái)性。利用CORBA，可以更容易地開發(fā)異構(gòu)分布式系統(tǒng)。CORBA非常適合創(chuàng)建企業(yè)級(jí)或者多企業(yè)級(jí)的大型遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過Intemet或Intranet將分布在不同地域的診斷對(duì)象的狀態(tài)信息進(jìn)行集成，利用CORBA技術(shù)構(gòu)成具有多服務(wù)器互連，多層次信息交互，資源共建共享等特點(diǎn)的設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。

三、利用CORBA技術(shù)構(gòu)架在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架分為三層：數(shù)據(jù)采集站、服務(wù)器和客戶端。數(shù)據(jù)采集站上安裝有數(shù)據(jù)采集卡，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)做初步處理后通過通訊線程傳送到服務(wù)器，并可以根據(jù)不同的情況設(shè)置不同的采集參數(shù)。

服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，是處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部分。服務(wù)器通過若干個(gè)雙緩沖隊(duì)列將所有數(shù)據(jù)暫時(shí)保存。對(duì)于電流和功率，如果有跳閘信號(hào)，服務(wù)器將跳閘信號(hào)前5分鐘的數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫；對(duì)于溫度和濕度，服務(wù)器通過存儲(chǔ)線程將所有特征值存人數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，服務(wù)器通過監(jiān)聽線程池隨時(shí)響應(yīng)遠(yuǎn)程客戶端的請(qǐng)求，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，歷史數(shù)據(jù)的回放，以及溫度和濕度信號(hào)的趨勢(shì)分析等。

客戶端是供客戶使用的部分，與服務(wù)器構(gòu)成C/S模式，用戶可以同時(shí)監(jiān)視多個(gè)測(cè)點(diǎn)，向服務(wù)器發(fā)起查詢、分析等請(qǐng)求，還可以通過客戶端自行設(shè)置主監(jiān)測(cè)畫面的內(nèi)容及相關(guān)數(shù)據(jù)的報(bào)警值等。

四、CORBA技術(shù)在線監(jiān)測(cè)軋鋼廠電氣設(shè)備的的關(guān)鍵技術(shù)

1.數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集部分為高速數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程通訊融為一體的無人職守的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)采集采用異步多線程高速DMA雙緩沖循環(huán)采集方式；遠(yuǎn)程通訊使用基于CORBA的分布式遠(yuǎn)程調(diào)用通訊方式。針對(duì)電流和溫度等不同的信號(hào)源，分別開發(fā)不同的應(yīng)用程序，置于兩個(gè)數(shù)據(jù)采集站上。

（一）慢速信號(hào)一溫度和濕度采集程序

通過一片高速多通道采集卡和擴(kuò)展板實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的采集，最多可采集256通道的溫度和濕度信號(hào)。對(duì)于溫度和濕度等慢速信號(hào)，采取每2秒循檢一次的方式，每次循檢的數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫。對(duì)于每個(gè)信號(hào)，用戶可以設(shè)定它的報(bào)警值，如果某通道的信號(hào)超過報(bào)警值，則通過聲音或界面顯示等方式通知客戶端，直到工作人員將此故障排除為止。

（二）快速信號(hào)一電流和跳閘信號(hào)采集程序通過一片高速多通道采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、功率和跳閘信號(hào)的采集。電流和功率的采集方式是高速DMA方式的A/D采樣。采集卡可以采集32通道的快速信號(hào)，電流和功率的所有信號(hào)同時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)采集，每秒鐘250個(gè)點(diǎn)。跳閘信號(hào)通過數(shù)字輸入來讀取，如果有跳閘信號(hào)產(chǎn)生，則將此跳閘信號(hào)產(chǎn)生前5分鐘的數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫，起到黑匣子的功能，供今后查詢使用。

2.遠(yuǎn)程通信

系統(tǒng)需監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵信號(hào)數(shù)量很大，訪問系統(tǒng)的用戶量也很大，所以不可避免地會(huì)出現(xiàn)大量需要同時(shí)監(jiān)測(cè)、同時(shí)提出查詢報(bào)警或者同時(shí)提交數(shù)據(jù)的要求，而且必須保證這些請(qǐng)求具有很好的實(shí)時(shí)性。服務(wù)器是系統(tǒng)的核心構(gòu)件，所有請(qǐng)求都需要它來調(diào)度和處理，這就要求系統(tǒng)具有一個(gè)健壯的服務(wù)器端體系結(jié)構(gòu)解決方案。服務(wù)器必須保證良好的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)還必須具有很好的可擴(kuò)展性和可移植性。本系統(tǒng)采用一種新的基于CORBA的可移植對(duì)象適配器（PortableOb—jectAdapter，POA）機(jī)制的策略模型，很好地解決了大用戶量實(shí)時(shí)請(qǐng)求的問題。

POA是當(dāng)前對(duì)象請(qǐng)求代理（ORB）的服務(wù)器端底層結(jié)構(gòu)模型。POA是對(duì)象的實(shí)現(xiàn)與ORB之間的中介。代理服務(wù)器的服務(wù)器端模型使用POA對(duì)象適配器。POA負(fù)責(zé)根據(jù)各種請(qǐng)求創(chuàng)建對(duì)象引用、激活對(duì)象以及將各個(gè)對(duì)象的請(qǐng)求調(diào)度到特定的服務(wù)器上的伺服程序進(jìn)行處理，還要負(fù)責(zé)管理對(duì)象的整個(gè)生命周期中的所有問題。

整個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)POA實(shí)例，每個(gè)POA實(shí)例下注冊(cè)具有相似性能的一組對(duì)象，這些POA在創(chuàng)建時(shí)都必須根據(jù)性能要求給定相應(yīng)的POA策略，這些策略確定POA的工作模式，如對(duì)象的定位、對(duì)象的激活、對(duì)象與伺服程序之間的關(guān)聯(lián)匹配、線程策略等。POA的工作模式對(duì)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用。例如大客戶量情況下，每個(gè)客戶都需要使用在線監(jiān)測(cè)的功能，不同用戶又需要同時(shí)監(jiān)測(cè)不同的機(jī)組，在這種情況下可以為每個(gè)用戶建立一個(gè)連接，每個(gè)用戶對(duì)每個(gè)機(jī)組的監(jiān)測(cè)請(qǐng)求使用不同的線程來完成，但線程并不是無限增長(zhǎng)的，服務(wù)器要維護(hù)一個(gè)線程池，它規(guī)定了可用線程的最大數(shù)量，所有的線程都來自這個(gè)線程池，為了保證服務(wù)器的合理資源，當(dāng)用戶使用的線程到達(dá)最大線程數(shù)時(shí)，對(duì)于用戶新的請(qǐng)求給予等待的答復(fù)，直至有空閑的線程出現(xiàn)。

對(duì)于本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)POA，根據(jù)監(jiān)測(cè)功能的系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，監(jiān)測(cè)功能POA的生存周期策略采用PERSISTENT，即使用持久對(duì)象，隱式激活策略采用非隱式激活，即NO—IMPHCIT—ACTIVATION。針對(duì)監(jiān)測(cè)功能的實(shí)時(shí)性要求，需要將伺服程序保存在內(nèi)存中，避免每次請(qǐng)求的重復(fù)查找，因此伺服程序保持策略采用RETAIN。由于監(jiān)測(cè)POA中的CORBA對(duì)象都是針對(duì)相似的監(jiān)測(cè)對(duì)象，基本上都具有相同的接口定義語言（IDL）接口類型，所以選擇USE—DE—FAULT_SERVANT作為請(qǐng)求處理策略的值，即使用默認(rèn)的伺服程序，這樣當(dāng)POA在激活對(duì)象映射中找不到相應(yīng)的伺服程序時(shí)，系統(tǒng)使用默認(rèn)的伺服程序來處理請(qǐng)求。

為了使各種不同的信號(hào)數(shù)據(jù)使用統(tǒng)一的通信接口，系統(tǒng)采用了CORBA的Any類型。COR—BA的Any類型是IDL的Any類型映射為具體的面向?qū)ο蟮恼Z言（如c++或Java等）之后的類型。它提供了一種通用的類型，可以保存任意的IDL類型的值，包括自定義的類型。標(biāo)準(zhǔn)的IDL到C++的映射，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所有的IDL標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型到Any類型的相互轉(zhuǎn)換。由于使用了Any類型使得系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)潔，易于擴(kuò)展。

五、結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)利用CORBA技術(shù)在線監(jiān)測(cè)軋鋼廠電氣設(shè)備的研究分析，對(duì)于該項(xiàng)工作良好效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的實(shí)踐中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)CORBA技術(shù)的重視程度，并注重其在實(shí)際應(yīng)用中的整體性與科學(xué)性。

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