基於soa的企業設備智能維護系統架構方法及系統的製作方法
2023-05-28 03:43:01 1
專利名稱：基於soa的企業設備智能維護系統架構方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡軟體開發技術，具體涉及企業信息化管理系統中的基於SOA的企 業設備智能維護系統架構方法及系統。
背景技術：
隨著製造業企業規模越來越大，其設備的自動化程度越來越高，其大多數是將一 系列設備組成生產線進行規模化生產，如果生產線中的一個關鍵設備出現問題，則整條生 產線均將陷入停頓，因此，企業對於各種設備的合理管理、維護、調度的需要，越來越迫切。
現有技術中，傳統的設備維護是一種基於被動的維修模式FAFO^iIandFix)，已經 不能滿足保障設備正常、高效和安全運行的需求。
智能維護是一種新興的設備維護概念，是一種基於主動的維護模式PAP(PrediCt and Prevent) 0它通過對設備性能的退化評估和預測，避免了傳統維護方法的盲目性。要 實現智能維護不僅包括理論算法的研究，也包括合適的系統平臺的搭建，針對智能維護系 統的研究近年來受到學術界和產業界越來越多的關注。
由於智能維護系統包括特徵提取、監測診斷、評估預測、維護決策等各種功能，每 一種功能又有大量的方法可供選擇，故分布式、鬆耦合、可柔性組合等特性對智能維護系統 有著重要意義。目前DCOM、CORBA等面向對象的組件技術已廣泛地應用於分布式系統的開 發中。，然而這些方法存在重用性差、異構平臺調用困難、互操作性差、緊耦合等諸多缺陷。
近年來，迅猛發展的面向服務架構(SOA)軟體系統架構技術，為解決上述問題提 供了可行性，SOA毋庸置疑地已經成為企業新一代首選的、先進的、成熟的、標準的應用架 構，但是，就目前企業信息化管理軟體行業而言，尚無見到有關將其用於企業設備智能化管 理系統方面的具體報導和實踐。
Windows Communication Foundation簡稱WCF，是構建安全可靠的事務性服務的 統一框架。它是一種構建分布式面向服務系統的豐富的技術基礎，它統一了消息風格和 RPC[Remote Procedure Call]風格，並且通過二進位和基於開放標準的通信達到了平臺最 優化，將現有整套.NET分布式技術(如.NetRemoting、ASMX、WSE和MSMQ等)整合為一個 編程模型，通過穩定的結構、極大改進的功能性和互操作性以及良好的擴展性，全面改善了 編程模式。發明內容
本發明的目的之一，就是根據企業設備實時智能維護的實際需要，採用面向服務 的SOA架構，提供了一種高效的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，採用分布式、 鬆耦合、可柔性組合的系統架構，實現企業設備實時智能維護的各項功能；
本發明的目的還在於，提供一種實現上述方法的基於SOA的企業設備智能維護系 統。
本發明為實現上述目的所採用的技術方案是
一種基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在於，其包括以下步驟
1)構建一數據層，其包括多數個資料庫系統，該層用來存儲和管理資料庫及數據 文件，其中資料庫分為知識資料庫、方法資料庫、波形資料庫、管理資料庫；
2)構建一基礎業務服務層，該層中包含多數個細粒度的基礎服務，該服務包括單 個服務或服務組件，並能全部整合發布到業務服務總線上；
3)構建一業務服務總線，根據設備智能維護系統的業務邏輯，整合基礎業務服務 層上的各細粒度服務，形成了權限管理、數據訪問、設備維護、文檔報表四條業務總線；
4)構建一業務處理層，其包括系統管理服務模塊，企業級設備維護服務模塊及遠 程維護代理模塊；
5)構建一表現層，該層包括一 UI處理模塊，該模塊是管理固定化的UI邏輯，並根 據各種狀態選擇前端的用戶界面視圖；當用戶登錄，UI處理模塊對用戶信息進行驗證，並 加載用戶配置文件，通過用戶配置文件決定該用戶所能瀏覽和使用界面視6)採用.NET FrameWOrk3. 0平臺中基於面向服務的分布式編程模型WCF進行系統 開發，分別實現SOA架構中各層、各模塊，並進行整合，採用性能衰退分析和預測方法，對設 備進行實時的監測診斷和性能的退化評估，並作出相應維護決策，最後實現基於SOA的企 業設備智能維護系統整體架構。
所述的步驟1)中的知識和方法資料庫為企業級設備維護提供規則和經驗；波形 資料庫用於存儲實時波形、歷史波形及分析結果；管理資料庫存儲用戶信息、配置文件。
所述的步驟幻中的服務，包括資料庫訪問、權限驗證、文檔管理、特徵提取、常用算法。
所述的步驟幻中的每個業務服務總線都包含了多個面向消費者的、獨立於底層 組件的粗粒度業務服務，有利於實現獨立於組件的業務，在需求更改時可以整合和調整服 務而不用修改底層組件。
所述的步驟4)中的企業級設備維護服務，通過調用企業區域網內部發布的各類 監測、診斷、評估、預測、決策及執行等服務完成相關的設備維護功能；遠程維護代理則通過 服務註冊中心查詢廣域網中遠程維護中心所提供的各類設備維護服務，調用其中合適的完 成相關分析，並將分析結構返回給客戶端。
一種實現前述方法的基於SOA的企業設備智能維護系統，其特徵在於，其包括自 下而上相互連接的數據層、基礎業務服務層、業務服務總線、業務處理層、表示層，其通過 SOA框架相互連接；其中所述的數據層包括多數個資料庫及數據文件；所述的基礎業務服 務層包括權限驗證、資料庫訪問管理、特徵提取、常用算法、文檔管理模塊；所述的業務服務 總線包括驗證授權、數據訪問、設備維護、文檔管理四個模塊；所述的業務處理層包括系統 管理服務、企業級設備維護服務、進程維護代理模塊；所述的表示層包括監控中心、診斷中 心、維護中心模塊，該層通過UI處理模塊與上所述的業務處理層連接。
所述的基於SOA的企業設備智能維護系統，其特徵在於，其中所述業務處理層的 企業級設備維護服務模塊，包括如下子模塊在線監測服務、離線分析服務、故障診斷服務、 性能評估服務、性能預測服務、維護計劃服務、知識更新服務；系統管理服務模塊包括用戶 管理服務、設備管理服務兩個子模塊；遠程維護代理模塊包括信息整合服務、遠程代理服務 兩個子模塊。
本發明提供的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，密切結合企業設備智 能維護需求，採用五層SOA架構體系，採用WCF模型開發，構建了功能可柔性組合、易於擴 展、互操作性強、便於部署的企業級信息化管理應用程式；其具體採用性能衰退分析和預測 方法，對設備進行實時的監測診斷和性能的退化評估，並作出相應維護決策，系統的滿足了 企業設備智能管理的各種需要，為SOA架構的具體應用，提供了具體的實施案例。
本發明提供的基於SOA的企業設備智能維護系統，採用.NETFramework3. 0平臺基 於面向服務的分布式編程模型WCF工具開發，對企業設備智能化管理需求的各項功能進行 了系統的實現，將SOA成功地應用到了實際項目中，經過實際運行，獲得了較好的效果。與 傳統的基於組件的分布式編程技術相比，該系統有著鬆耦合性、互操作性、可柔性組合、易 於擴展、異構平臺資源共享等諸多優勢，並可進一步集成和應用於企業協同管理等信息化 系統中，實現企業的全面信息化管理。
下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
圖1是本發明的系統結構示意圖。
圖2是圖1中業務服務層結構示意圖；具體實施方式
參見圖1及圖2，本實施例提供的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其 包括以下步驟
1)構建一數據層，其包括多數個資料庫系統，該層用來存儲和管理資料庫及數據 文件，其中資料庫分為知識資料庫、方法資料庫、波形資料庫、管理資料庫；
其中的知識和方法資料庫為企業級設備維護提供規則和經驗；波形資料庫用於存 儲實時波形、歷史波形及分析結果；管理資料庫存儲用戶信息、配置文件。
2)構建一基礎業務服務層，該層中包含多數個細粒度的基礎服務，該服務包括單 個服務或服務組件，並能全部整合發布到業務服務總線上；其中的服務，包括資料庫訪問、 權限驗證、文檔管理、特徵提取、常用算法等。
3)構建一業務服務總線，根據設備智能維護系統的業務邏輯，整合基礎業務服務 層上的各細粒度服務，形成了權限管理、數據訪問、設備維護、文檔報表四條業務總線；
其中的每個業務服務總線都包含了多個面向消費者的、獨立於底層組件的粗粒度 業務服務，有利於實現獨立於組件的業務，在需求更改時可以整合和調整服務而不用修改 底層組件。
4)構建一業務處理層，其包括系統管理服務模塊，企業級設備維護服務模塊及遠 程維護代理模塊；
其中的企業級設備維護服務，通過調用企業區域網內部發布的各類監測、診斷、評 估、預測、決策及執行等服務完成相關的設備維護功能；遠程維護代理則通過服務註冊中心 查詢廣域網中遠程維護中心所提供的各類設備維護服務，調用其中合適的完成相關分析， 並將分析結構返回給客戶端。
5)構建一表現層，該層包括一 UI處理模塊，該模塊是管理固定化的UI邏輯，並根據各種狀態選擇前端的用戶界面視圖；當用戶登錄，UI處理模塊對用戶信息進行驗證，並 加載用戶配置文件，通過用戶配置文件決定該用戶所能瀏覽和使用界面視6)採用.NET FrameWOrk3. 0平臺中基於面向服務的分布式編程模型WCF進行系統 開發，分別實現SOA架構中各層、各模塊，並進行整合，採用性能衰退分析和預測方法，對設 備進行實時的監測診斷和性能的退化評估，並作出相應維護決策，最後實現基於SOA的企 業設備智能維護系統整體架構。
本發明提供的一種實現前述方法的基於SOA的企業設備智能維護系統，其包括自 下而上相互連接的數據層、基礎業務服務層、業務服務總線、業務處理層、表示層，其通過 SOA框架相互連接；其中所述的數據層包括多數個資料庫及數據文件；所述的基礎業務服 務層包括權限驗證、資料庫訪問管理、特徵提取、常用算法、文檔管理模塊；所述的業務服務 總線包括驗證授權、數據訪問、設備維護、文檔管理四個模塊；所述的業務處理層包括系統 管理服務、企業級設備維護服務、進程維護代理模塊；所述的表示層包括監控中心、診斷中 心、維護中心模塊，該層通過UI處理模塊與上所述的業務處理層連接。
所述的基於SOA的企業設備智能維護系統，其特徵在於，其中所述業務處理層的 企業級設備維護服務模塊，包括如下子模塊在線監測服務、離線分析服務、故障診斷服務、 性能評估服務、性能預測服務、維護計劃服務、知識更新服務；系統管理服務模塊包括用戶 管理服務、設備管理服務兩個子模塊；遠程維護代理模塊包括信息整合服務、遠程代理服務 兩個子模塊。
下面具體介紹基於.NET FrameWOrk3.0平臺進行某企業CNC智能維護系統的開 發。該系統使用WCF編程模型，把各類不同的服務部署在網絡上，由客戶端按需要調用，完 成對CNC進行智能維護。整個系統體現了可柔性組合、易於擴展、鬆耦合等優點。下面以智 能維護系統的核心模塊的性能退化評估子系統為例，具體闡述WCF服務的實現、發布及消費。
性能退化評估子系統是以基於SVDD (支持向量數據描述)方法的性能退化評估服 務為例。該方法通過訓練正常數據以建立包絡面，計算待評估數據與包絡面的廣義距離並 將其歸一化作為性能退化評估指標。
(1)服務的實現與發布
由於SVDD算法相對複雜，這裡使用matlab6. 5的COM組件技術把SVDD的性能退 化評估matlab算法包打包為動態連接庫(dll)，應用WCF技術在伺服器端將打包的dll包 裝為服務，並用IIS承載的方式把服務端點發布到網上。
首先在工程中引用System. ServiceModel創建服務接口。該接口定義了退化評估 的各個方法，但並不實現。使用[Service. Contract]和[OperationContract]修飾接口和 接口中定義的方法，以表明該接口和方法要作為服務的合同發布。如下申明了接口 ISvdd 及它的兩個方法Train和Assess (省略了具體參數)。
接口創建完畢後，需要再創建一個類來具體實現該接口。之後創建Web宿主，添加 對創建的SVDD工程的引用。
服務創建完畢後，通過web. config程序配置文件配置伺服器端點，通過在IE中訪 問服務的發布地址可以得到該服務的相關信息。
(2)服務的消費
由客戶端按SVDD服務的發布地址添加對SVDD的服務引用，命名為SVDDProxy，此 時在客戶端會自動從伺服器端獲取服務的端點信息，並生成一個app. config配置文件，然 後實現對服務的調用。
本發明提供的基於SOA的企業設備智能維護系統，其具有鬆耦合、可擴展、高度集 成、簡單易用，可以廣泛適用於各種企業設備智能管理系統的開發。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明任何形式上的限制，雖然 本發明以較佳實施例的圖示方法描述，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術 人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，都可利用上述描述的方法及技術內容作出部分 的改變和調整，調整之後均為等同調整的案例描述，但凡是未脫離本發明技術的內容，依據 本發明的技術實質對以上描述案例所作的任何簡單修改與調整，均仍屬於本發明技術方案 的範圍內。
權利要求
1.一種基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在於，其包括以下步驟1)構建一數據層，其包括多數個資料庫系統，該層用來存儲和管理資料庫及數據文件， 其中資料庫分為知識資料庫、方法資料庫、波形資料庫、管理資料庫；2)構建一基礎業務服務層，該層中包含多數個細粒度的基礎服務，該服務包括單個服 務或服務組件，並能全部整合發布到業務服務總線上；3)構建一業務服務總線，根據設備智能維護系統的業務邏輯，整合基礎業務服務層上 的各細粒度服務，形成了權限管理、數據訪問、設備維護、文檔報表四條業務總線；4)構建一業務處理層，其包括系統管理服務模塊，企業級設備維護服務模塊及遠程維 護代理模塊；5)構建一表現層，該層包括一UI處理模塊，該模塊是管理固定化的UI邏輯，並根據各 種狀態選擇前端的用戶界面視圖；當用戶登錄，UI處理模塊對用戶信息進行驗證，並加載 用戶配置文件，通過用戶配置文件決定該用戶所能瀏覽和使用界面視圖。
2.根據權利要求1所述的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在於，其 還包括以下步驟6)採用.NETFramework3. 0平臺中基於面向服務的分布式編程模型WCF進行系統開 發，分別實現SOA架構中各層、各模塊，並進行整合，採用性能衰退分析和預測方法，對設備 進行實時的監測診斷和性能的退化評估，並作出相應維護決策，最後實現基於SOA的企業 設備智能維護系統整體架構。
3.根據權利要求1或2所述的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在 於，所述的步驟1)中的知識和方法資料庫為企業級設備維護提供規則和經驗；波形資料庫 用於存儲實時波形、歷史波形及分析結果；管理資料庫存儲用戶信息、配置文件。
4.根據權利要求1或2所述的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在 於，所述的步驟2、中的服務，包括資料庫訪問、權限驗證、文檔管理、特徵提取、常用算法。
5.根據權利要求1或2所述的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在 於，所述的步驟3)中的每個業務服務總線都包含了多個面向消費者的、獨立於底層組件的 粗粒度業務服務，有利於實現獨立於組件的業務，在需求更改時可以整合和調整服務而不 用修改底層組件。
6.根據權利要求1或2所述的基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在 於，所述的步驟4)中的企業級設備維護服務，通過調用企業區域網內部發布的各類監測、 診斷、評估、預測、決策及執行等服務完成相關的設備維護功能；遠程維護代理則通過服務 註冊中心查詢廣域網中遠程維護中心所提供的各類設備維護服務，調用其中合適的完成相 關分析，並將分析結構返回給客戶端。
7.一種實現權利要求1或2所述方法的基於SOA的企業設備智能維護系統，其特徵 在於，其包括自下而上相互連接的數據層、基礎業務服務層、業務服務總線、業務處理層、表 示層，其通過SOA框架相互連接；其中所述的數據層包括多數個資料庫及數據文件；所述的 基礎業務服務層包括權限驗證、資料庫訪問管理、特徵提取、常用算法、文檔管理模塊；所述 的業務服務總線包括驗證授權、數據訪問、設備維護、文檔管理四個模塊；所述的業務處理 層包括系統管理服務、企業級設備維護服務、進程維護代理模塊；所述的表示層包括監控中 心、診斷中心、維護中心模塊，該層通過UI處理模塊與上所述的業務處理層連接。
8.根據權利要求7所述的基於SOA的企業設備智能維護系統，其特徵在於，其中所述業 務處理層的企業級設備維護服務模塊，包括如下子模塊在線監測服務、離線分析服務、故 障診斷服務、性能評估服務、性能預測服務、維護計劃服務、知識更新服務；系統管理服務模 塊包括用戶管理服務、設備管理服務兩個子模塊；遠程維護代理模塊包括信息整合服務、遠 程代理服務兩個子模塊。
全文摘要
本發明提供了一種基於SOA的企業設備智能維護系統架構方法，其特徵在於，其包括以下步驟1)構建一數據層，其包括多數個資料庫系統；2)構建一基礎業務服務層，該層中包含多數個細粒度的基礎服務；3)構建一業務服務總線；4)構建一業務處理層，其包括系統管理服務模塊，企業級設備維護服務模塊及遠程維護代理模塊；5)構建一表現層，該層包括一UI處理模塊，對用戶信息進行驗證，並加載用戶配置文件。本發明還提供了實現上述方法的系統，其包括自下而上相互連接的數據層、基礎業務服務層、業務服務總線、業務處理層、表示層，其通過SOA框架相互連接。本發明提供方法與系統，構建了鬆耦合、易於擴展、便於部署的企業級信息化管理應用程式。
文檔編號G06Q10/00GK102033750SQ20101059725
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者孫明科 申請人:東莞市高鑫機電科技服務有限公司