提供實時數據的系統和方法

2023-10-04 14:18:39

專利名稱：提供實時數據的系統和方法
技術領域：
背景技術：
實時數據是指在起初創建數據之後在一定時間內應當處理和/或傳送的任何數字或模擬信息。從創建數據之時直到處理和/或傳送數據消逝的時間被稱為延遲。對於任何特定的實時應用來說可允許的最大延遲是依賴於應用的。最大延遲是嚴格要求的應用可以被稱為「硬」實時應用，而最大延遲不是嚴格要求的的應用可以被稱為「軟」實時應用。軟實時應用只需要滿足依賴應用的、通常是主觀的、成為衡量「足夠迅速的」的標準。非實時數據是不需要滿足任何特定的延遲要求的數據。術語「數據」可以指硬實時數據、軟實時數據、或非實時數據。「實時數據」可以指硬實時數據或軟實時數據。由於物理過程或電腦程式實時數據一般在處理數據的計算機系統外部生成。例如，實時數據可以包括來自諸如馬達狀態、液體罐水平、閥門位置、傳送帶速度等的工業過程控制系統的信息；諸如股票的金融工具的價格、數量等；諸如表明用戶已經點擊計算機顯示器上的按鈕的人機互動事件；人類操作員進行的數據輸入；和計算機作業系統狀態變化。實際上，任何隨時間變化的信息均可以被視為實時數據。可以將數據的起源描述為「數據源」。例如，數據可以源於物理過程、通過電測量、 然後轉換為數字表示，或數據可以數字表示的形式產生。一般地，數據在數字計算機中以數字表示才是可用的，遵循零個或多個步驟將數據轉換成數字表示。數據源可以包含將數據轉換為電腦程式可訪問的數字形式所需的所有組件和步驟。類似於數據源的是數據接收器。數據接收器消耗或使用數據。數據接收器的某些實例是過程控制系統的致動器；股票交易系統的交易處理軟體；人機互動應用；資料庫或其他的數據存儲系統。許多數據源也是數據接收器。因此，數據源可以包含數據源、數據接收器、或同時包括數據源和數據接收器。例如，當數據傳送至數據源時，數據源也可以作為數據接收器。在計算機應用中，一般由「伺服器」管理數據。伺服器可以作為數據源或作為數據接收器，或既作為數據源又作為伺服器，允許「客戶，，應用程式與伺服器管理的數據進行交互作用。一般地，客戶應用程式必須發起與伺服器的連接，從而與數據進行交互作用。連接可以是「短暫的」，連接只在與數據進行的一個或一些交互作用的持續時間內存在，或者連接可以是「長命的」，連接在與數據進行許多交互作用期間繼續存在，和可能在客戶應用程式的有效期的持續時間內存在。長命的連接也可以被稱為「持續的」連接。數據源以限定數據的數字表示的一個或多個「數據格式，，提供數據。數據格式可以符合公布標準或是數據源所特有的。相似地，數據接收器可以需要以公布標準格式的數據或數據源所特有格式的數據。數據源通過一個或多個「傳輸協議」提供數據訪問。傳輸協議指定數據從數據源轉移至數據接收器依賴的機制。傳輸協議可以符合發布標準或為數據源所特有的。數據源可以組合數據格式和傳輸協議，因此不是所有支持的數據格式均可以通過所有支持的傳輸協議傳輸的。一般地，「協議」或「數據協議」是指通過特定傳輸協議傳輸的特定數據格式的組合。為了使用數據源產生的數據，數據接收器必須支持數據源提供的至少一個數據協議。由於存在大量數據協議，所以所有數據源和數據接收器支持所有數據協議是不切實際的。因此，利用數據的客戶應用程式一般創建為僅支持其主要目的需要的協議。相似地，數據源一般僅支持其主要目的必需的協議。所以，例如，沒有辦法使支持HTTP協議的web瀏覽器直接連接支持DDE協議的電子表格應用程式。將數據從數據源支持的協議轉換為數據接收器支持的協議必須進行協議轉換步驟，以便於數據接收器利用數據源提供的數據。可以由「中間設備」應用程式執行該轉換步驟。中間設備應用程式的主要目的是通常通過將數據從一個協議轉換為另一個協議促進在數據源和數據接收器之間的通信，以致於當數據源和數據接收器未共享共同協議時，數據源和數據接收器可以間接地進行交互作用。數據源可以利用至少兩種方法將數據轉移至數據接收器在要求時數據源被動地等待數據接收器，從而請求數據源中可用的某些或所有數據。當數據接收器發出請求請求數據時，數據源用表明所請求數據的當前狀態的結果作為響應。如果需要通知數據接收器更改為數據，數據接收器必須重複請求，以便於數據源用更新數據作為響應。由數據接收器對同一個數據進行重複的請求被稱為「輪詢」。數據接收器可以為每個新請求創建數據源的短暫連接或持續連接，許多重複請求通過持續連接傳送。通過訂閱數據源創建數據源的持續連接，並訂閱來自數據源的某些或所有可用數據。當發生變化時，數據源將任何變化通過持續連接傳送至數據。數據源將繼續發送變化至數據，直到數據接收器指定不同的或連接關閉。理解的是，諸如共享內存、消息隊列、和郵箱的數據轉移方法是關於經要求或訂閱方法的變種。還理解的是，術語數據轉移、數據傳播、或數據傳輸均是指數據在系統內的活動，這些術語可以互換地使用，因為這些術語涉及具體的數據轉移方法。進一步理解的是，這些方法獨立於隱含的傳輸協議。處理實時數據的計算機應用程式必須是可靠的、應答的、和容易連接其數據源。這意味著從歷史上講已經將實時數據處理應用程式創建為直接或間接連接數據源的獨立應用程式。該獨立結構也允許應用程式充分利用計算機的圖形能力提供實時數據的豐富動態可視化。相比之下，就數據連通性和圖形速度而言，已經證明基於web瀏覽器技術的應用程式是不合適的。某些開發人員努力已經利用web瀏覽器中的ActiveX組件提供對數據驅動顯示的訪問，但是現代瀏覽器一般不支持這些組件，並且由於組件表示的安全風險這些組件受到限制影響。
為了利用瀏覽器的內嵌Javascript引擎顯示web瀏覽器中的變化數據，已經做出努力。一般這是通過利用被稱為AJAX (異步Javascript和XML)的方法實現的，在AJAX中 web瀏覽器周期性地輪詢新數據，然後相應地更新其顯示。該輪詢機制的效率非常低，只適合於相對少的數據集或相對慢速運動的數據。降低輪詢速度保存CPU或網絡帶寬會增加數據延遲，這對於實時應用程式而言是無法接受的。關於通過稱為流動AJAX的機制改進AJAX所做的努力利用瀏覽器網頁加載機制的副作用通過隨著時間的推移將Javascript指令增加至網頁引起瀏覽器網頁增量地增加。 當每個JavMcript指令到達時就執行每個指令，呈現出連續的數據流。有效地欺騙Web瀏覽器使其認為正通過較慢的網絡連接加載非常大的web網頁。該方法具有一些缺點，包括由於正在傳送的網頁不斷增大，web瀏覽器的內存和CPU用法可以隨著時間連續地增加。AJAX和流動AJAX方法同時受到web瀏覽器內缺乏質量顯示選項的影響。Web瀏覽器一般設計為顯示靜態網頁和web 「窗體」，並不提供高速或高質量的圖形顯示選項。關於圖形顯示選項改進做出的努力是為了使web瀏覽器互相兼容，且一般執行速度非常慢。基於內嵌web瀏覽器性能的所有數據傳輸解決方案主要目標是接收web瀏覽器中的數據。數據通信是單向的，原因是從伺服器接收數據的連接無法用於傳送數據至伺服器。 如果web瀏覽器需要將數據反向傳送至伺服器，那麼web瀏覽器必須打開新的連接、傳送 HTTP請求、然後再次關閉連接。因此，諸如流動AJAX的解決方案將數據反向傳送至數據伺服器非常慢，因為需要為每個數據傳輸發送新的HTTP請求會引起較大的開銷和延遲。基於web的數據可視化的努力試圖通過將好像很快的數據移動呈現為緩慢移動 (高延遲)的數據改進用戶體驗。這是通過顯示web瀏覽器中比數據實際到達的頻率更高的頻率的內插數據來實現的。例如，表示速度計的圓形計量器可以接收每5秒鐘分割的值 1和值100。網頁可以每秒鐘提取計量器刻度盤5次，每次用4改變值。這會給觀察者提供平穩變化的速度，即使基本的數據傳輸不含有該信息。這種內插模糊了基本數據的真實行為，且內插在諸如過程控制和股票交易市場的實時應用中一般是不可接受的。諸如Adobe Flash 和 Microsoft Silverlight 的豐富性網絡應用服務(「RIA」) 框架同時為web瀏覽器內的數據處理和圖形顯示提供了改進的平臺。這些RIA框架也支持 RIA內的直接TCP/IP通信。相似地，這些特徵的組合使得可以處理和顯示web瀏覽器內的實時信息。由於在軟體領域中RIA主要適合於視頻、廣告、和遊戲，所以該處理和顯示性能還未轉變為實時數據系統。

發明內容
本發明提供了使用RIA框架的圖像特徵和聯網特徵和至少一個實時數據伺服器的系統和方法，從而提供在web瀏覽器內的較低延遲的實時數據應用。本發明克服了當前 AJAX和流動AJAX的限制，同時處理數據在web瀏覽器中不可用的數據源。本發明通過將數據延遲降低至利用真實數據值而非內插值可以動態顯示可視化組件的點對本領域狀態的實時數據傳輸至web瀏覽器進行改進。這使得數據的短暫行為更加準確地呈現給用戶。在理解通過數據呈現的實時系統的真實動態方面短暫的行為通常較重要。例如，正在觀看物理計量器的人可以通過觀看計量器指針行為的振動或過調量辨別重要的系統特性。在本發明的一個實施例中，物理計量器的數字表示可以捕獲指針動態，並提供與物理計量器相同的高質量信息。本發明極大地改進了從用戶到數據伺服器的數據傳輸的速度，降低了 CPU和網絡開銷，也降低了延遲。這使得用戶可以參與到系統響應對正確行為來說比較重要的更複雜的控制情況中。例如，系統需要保持-釋放交互作用同時用水填充容器。用戶將按下按鈕，並保持按下的狀態直到容器滿，然後釋放按鈕。顯然地，系統必須迅速響應，從而避免過度填充容器。由於數據傳輸延遲的不可預測性，這種控制在一般的基於web應用中不可行。令人驚訝的是，本發明對先前通過web瀏覽器考慮的較慢、不可靠的、或原始的控制和實時數據應用進行分類。—般的web應用處理由應用設計人員提供的特定格式的數據。對於限制終端選擇或簡單的設計上的限制而言，這是有意的方法。甚至在數據格式遵循工業標準(例如XML或JS0N)的情況中，數據源是應用所特有的。本發明還提供了用於傳送多種實時數據的同時源於工業標準和專用源的通用機制。有利地，本發明可以進一步提供以多種數據格式的數據。許多數據源，實時的和非實時的，均不是為了網絡使用(例如，通過網絡傳輸)。本發明允許數據從這些諸如Microsoft Excel (微軟公司)的數據源通過網絡可靠且迅速的傳輸至任何RIA或基於web的應用。某些數據源，例如基於OPC的數據源，是為了網絡使用，但是不是設計為與web瀏覽器進行通信。本發明也允許這些數據源迅速且可靠地傳送至基於web的應用。其他數據源，例如資料庫系統，完全不為接口提供實時信息。本發明允許傳送來自數據源的諸如資料庫應用的非實時數據，就好像是實時數據一樣，因而消除了執行資料庫的無效輪詢對RIA或基於web應用的需求。數據源和數據接收器可以通過持續連接或短暫連接連接資料庫。理解的是，與伺服器的連接方法將反映對特定數據源或數據接收器的需求。本發明提供了來自一個或多個數據源的實時數據可以有效地用於富網際網路應用的方法。本發明進一步提供了 RIA有效地修改實時數據或生成可以反向傳輸至數據源的實時數據的方法。然後，數據源可以將數據通過網絡重新傳送至其他的RIA。因此，本發明有效地使得許多RIA應用互相之間進行實時通信，以及共同與一個或多個實時數據源進行通信。本發明考慮實時數據的抽象概念，以便於可以利用抽象概念表示的任何數據可以用於RIA，無論其源、表示方法、或轉移協議。


圖1是示出了根據本發明的一個實施例的在RIA和伺服器之間的直接連接的示例性的方框圖。圖2是示出了根據本發明的一個實施例的在RIA、伺服器、和單獨的數據源之間的連接的示例性的方框圖。圖3是示出了根據本發明的一個實施例的在RIA、伺服器、和多個單獨的數據源之間的連接的示例性的方框圖。圖4是示出了根據本發明的一個實施例的RIA控制流的一個方法的示例性的流程圖。圖5ajb是示出了根據本發明的一個實施例的伺服器操作的一個方法的示例性
7的流程圖。圖6是示出了根據本發明的一個實施例的數據伺服器管理與多個RIA的同步連接的示例性的方框圖。圖7是示出了根據本發明的一個實施例的在電子表格應用程式和RIA之間通過區域網或廣域網進行數據的實時傳輸的示例性的方框圖。圖8是示出了根據本發明的一個實施例的系統實施的示例性的方框圖。
具體實施例方式提供下面的描述是為了能夠使本領域的技術人員實現和利用本發明，以及在本發明的特定應用的背景下提供了下面的說明書。本領域的技術人員將容易看出，在不偏離本發明的保護範圍的情況下，可以對公開的實施例進行各種改進，以及本文中定義的一般原理可以應用於其他的實施例和應用中。不同實施例和實例的參考資料並不會限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍僅由所附的權利要求的保護範圍限制。此外，在該說明書中闡述的實例不是為了起到限制作用，僅僅是闡述要求的發明的許多可能的實施例中的某些實施例。執行本發明的當前實施例的編程環境說明性地包括通用計算機或專用設備，例如可攜式計算機或電話。為了簡潔起見，可以省略這些設備(例如，處理器、內存、數據存儲器、顯示器、用戶輸入裝置)的詳細信息。還理解的是，可以利用多種方法實施本發明的技術。例如，本文中所描述的方法可以在計算機系統上執行軟體實施，或在硬體中利用微處理器或其他專門設計的專用集成電路、可編程邏輯設備、或其組合實施。特別地，可以通過駐存在合適的計算機可讀介質上的一連串計算機可執行指令實施本文中所描述的方法。合適的計算機可讀介質可以包括易失性(例如，RAM)和/或非易失性(例如，ROM、磁碟)存儲器、載波、和傳輸介質(例如，銅線、 同軸電纜、光纖介質)。示例性的載波可以採用電信號、電磁信號、或光信號的形式，沿著區域網、諸如網際網路的公開可訪問網絡、或某些其他通信鏈路傳送數字數據流。關於附圖中所示的實例實施例，可以理解，為了簡潔起見選擇了簡化的實例。出現在附圖中的元件(例如，RIA、伺服器、數據源、數據接收器等)的一個實例可以用多個相同的元件替代，且仍然在本發明的保護範圍內。因此，在一個方面，本發明提供了方法用於提供實時數據給RIA，該方法包含在數據源產生數據；將數據傳播至伺服器；在伺服器採集數據；創建從RIA到伺服器的持續連接；和訂閱到所訂閱數據的RIA，其中所訂閱數據包含在伺服器採集的數據的至少某些數據，其中當在伺服器採集數據時，伺服器將所訂閱數據通過持續連接傳播至RIA。該方法進一步包含將起源RIA的數據發送至伺服器。起源RIA的數據可以含有通過持續連接至數據的至少一個更改請求。進一步，數據可以通過至少一個中間組件傳播。伺服器可以接收至少一個更改請求，並將至少一個更改請求傳送至數據源。可以通過中間組件傳送至少一個更改請求。中間組件可以是中間硬體組件或中間軟體組件。可選地，RIA可以訂閱所訂閱數據。在數據源產生數據和將數據傳播至伺服器可以與在伺服器採集數據同時發生。RIA 可以執行基於數據的行為，例如圖形表示的計算或修改。RIA可以將數據的可視化表示顯示在用戶顯示器，用戶可以與可視化表示進行交互，從而生成源於RIA的數據。可視化表示可以是在RIA框架內運行的程序。起源RIA的數據可以指示伺服器執行行為，例如關閉伺服器，或改變其行為，例如改變哪個數據來自伺服器。例如，起源RIA的數據可以是用戶交互作用、計時器事件、對來自伺服器的數據更改的響應、腳本、或另一個非用戶生成的事件的結果。在另一個方面中，本發明提供了提供實時數據給RIA的計算機實施方法，該方法包含提供來自數據源的數據；將來自數據源的數據傳播至伺服器；在伺服器採集數據；創建從伺服器到RIA的第一持續連接；創建從RIA到伺服器的第二持續連接；將來自RIA的數據通過第二持續連接傳播至伺服器；和訂閱到所訂閱數據的RIA，其中所訂閱數據包含在伺服器採集的數據的至少某些數據，以及其中伺服器將所訂閱數據通過第一持續連接傳播至RIA。該方法可以進一步包含將來自伺服器的數據傳播至數據接收器。第一持續連接和第二持續連接可以由單個連接構成。數據源、數據接收器、和伺服器可以由單個組件或兩個組件的組合構成。數據可以通過從以下組中選擇的至少一個媒介物進行傳播軟體組件、硬體組件、和網絡。數據項可以基於訂閱在RIA和伺服器之間傳播，其中數據項響應數據項中的變化立刻傳播。可以從包含以下的組中選擇傳播的數據數值數據、非數值數據、配置設置、和可執行指令。RIA可以執行基於數據的行為，其中行為從包含以下的組中選擇修改用戶顯示器的可視化表示、計算、新數據的生成、現有數據的修改、數據存儲、聲音指示、腳本執行、數據至伺服器的傳播、用戶可視化編程響應、和非用戶可視化編程響應。在RIA生成的數據可以指示伺服器執行從包含以下的組中選擇的行為在伺服器內進行的數據修改、數據至連接伺服器的數據接收器的傳播、腳本的執行、數據至文件系統的存儲、新數據的創建、新數據至連接伺服器的數據接收器的傳播、伺服器配置的修改、伺服器行為的修改、用戶可視化編程響應、和非用戶可視化編程響應。還是在另一個方面中，本發明提供了存儲指令的計算機可讀存儲介質，當在一個或多個計算機上執行指令時，會引起計算機執行如上所述的提供實時數據給RIA的方法。在另一個方面中，本發明提供了用於提供實時數據給RIA的計算機系統，該計算機系統包含處理器、輸入裝置、顯示器、至少一個數據源、至少一個伺服器；至少一個RIA ；以及可選的至少一個數據接收器，其中伺服器包含用於從至少一個數據源採集數據的數據採集組件；用於發送數據至至少一個數據客戶端的數據發射組件。伺服器可以進一步包含用於修改由數據發射組件發射的由數據採集組件採集的數據形式的數據修改組件。理解的是，至少一個數據源和至少一個伺服器可以在至少一個電腦程式(例如，單個電腦程式、或兩個或三個單獨的電腦程式)中實施。伺服器可以進一步包含從以下選擇的一個或多個組件數據修改組件；數據創建組件；用戶界面組件；計算機文件系統交互組件；用於與運行伺服器的計算機上運行的其他程序進行交互的程序交互組件；用於執行可編程行為的腳本語言組件；用於接收來自客戶程序的HTTP請求和以那些請求指定的文檔以與「web伺服器」相似的方式做出響應的HTTP組件，包括能夠響應請求動態地構建文檔，和包括文檔內駐存在伺服器中數據的當前值和執行伺服器中的內嵌腳本語言的聲明的結果；用於交換和同步在任何區域網或網絡可訪問的計算機上運行伺服器的另一種情況的同步組件，因此伺服器本質上維持數據的相同拷貝，因而能夠使客戶應用連接伺服器的任一種情形與相同的數據集進行交互；用於限制採集數據的速度的第一減速組件；用於限制發送數據的速度的第二減速組件；用於檢測與其他伺服器失去連接和當恢復連接時重新連接其他伺服器的連接組件；用於冗餘地連接相同或相似信息的多個其他伺服器的冗餘組件，以便於在一個或多個其他伺服器不可訪問時，可以採集來自其他伺服器的任一伺服器的數據；和橋接組件，用於把數據源連結起來以便於這些數據源內的某些或所有數據彼此維持相似的值，或數據源之間的橋接數據，包括數學變換，以便於當在其他源中的數據進行數學變換時維持一個源中的數據，包括能夠同時正向和方向地通過雙向橋接操作應用數學變換。理解的是，通過將額外的功能增加至伺服器可以擴展這組伺服器組件，從而支持其他的數據採集和傳輸機制、其他的處理機制、和其他的存儲機制。數據採集組件可以通過一個或多個以下方式採集數據在要求時，其中伺服器發送請求駐存在另一個伺服器中的某些或所有數據的請求，和其他伺服器響應請求以所請求數據的當前值或值只做出一次響應；通過訂閱，其中伺服器發送訂閱駐存在另一個伺服器中的某些或所有數據的請求，和其他伺服器通過發送其數據的值或當前值做出響應，然後繼續發送隨後的變化至其他伺服器，或請求其他伺服器停止發送更新；經過觸發，其中客戶端、腳本、或人(「用戶」)構造伺服器只有當滿足某些觸發條件時才採集數據，某些觸發條件可以是計時器、一天的時段、數據變化、系統狀態的改變、用戶行為、或某些其他可檢測的事件；和通過被動地等待「客戶」應用將數據發送至伺服器。數據發射組件可以以一個或多個以下方式發送數據在要求時，其中「客戶」應用發送請求某些或所有數據的請求，和伺服器響應請求以所請求數據的當前值或值只做出一次響應；通過訂閱，其中客戶應用發送訂閱某些或所有數據的請求，伺服器通過發送數據的值或當前值做出響應，然後繼續發送隨後的變化至數據的當前值或值，直到客戶端終止其與伺服器的連接或請求伺服器停止發送更新；經過觸發，其中客戶端、腳本、或人(「用戶」) 構造伺服器只有當滿足某些觸發條件時才發送數據，某些觸發條件可以是計時器、一天的時段、數據變化、系統狀態的改變、用戶行為、或某些其他可檢測的事件。可以利用一個或多個從以下選擇的傳輸協議接收在採集組件採集的數據動態數據交換(DDE)、過程控制(OPC)的OLE、OPC警報和事件規格(OPC A&E)、OPC統一結構 (OPC-UA)、OPC快捷接口 (OPC-Xi)、TCP/IP、通過定製接口在TCP/IP的SSL (安全套接層協議)、超連結傳輸協議(HTTP)、可靠的HTTP(HTTPQ、開放資料庫連接(ODBC)、微軟實時數據規格(RTD)、消息隊列、Windows Communication Foundation (WCF)、諸如 Profibus 和 Modbus的工業總線協議、Windows系統性能計數器、根據嵌入式系統的TCP/IP通信、非 MS-Windows 系統的 TCP/IP、Linux 的 TCP/IP 通信、QNX 的 TCP/IP 通信、TRON 的 TCP/IP 通信、提供C編譯器和TCP實施的任何系統的TCP/IP通信、利用內嵌腳本語言書寫的腳本、 由人通過用戶界面輸入的數據、從局域磁碟文件讀取的數據、從遠程可訪問磁碟文件讀取的數據、專用格式、用戶定義的格式、和通過擴展至伺服器增加的格式。專用格式的實例是 Wonderware SuitLink 。可以利用一個或多個從以下選擇的傳輸協議傳送從數據發射組件發射的數據動態數據交換(DDE)、過程控制(OPC)的OLE、OPC警報和事件規格(OPC A&E)、OPC統一結構 (OPC-UA)、OPC直接接口(OPC-Xi)、TCP/IP、通過定製接口在TCP/IP的SSL(安全套接層協議)、超連結傳輸協議(HTTP)、可靠的HTTP(HTTPS)、開放的資料庫連接(ODBC)、微軟實時數據規格(RTD)、消息隊列、WindowsCommunication Foundation(WCF)、諸如 Profibus 和Modbus的工業總線協議、嵌入式系統的TCP/IP通信、非MS-Windows系統的TCP/IP、通過用戶接口呈現給人的數據、寫入局部磁碟文件的數據、寫入遠程可訪問磁碟文件的數據、專用格式、用戶定義的格式、通過擴展至伺服器增加的格式、電子郵件(E-Mail)、和短消息服務(SMS)消息格式。進一步，在數據採集組件採集的數據可以是適於傳輸協議的格式。從數據發射組件發射的數據可以是適於傳輸協議的格式。在數據採集組件採集的數據和從數據發射組件發射的數據也可以是從以下選擇的格式插入語句(像LISP的)格式、超文本標記語言(HTML)、可擴展的標記語言(XML)、Javakript Object Notation (JSON)、專用二進位格式、用戶定義的文本格式、和通過擴展伺服器增加的格式。系統可以進一步包含實施TCP/IP連接和伺服器支持的一個或多個數據格式的應用編程接口(API)，該應用編程接口有助於編程人員創建如上所述的連接。一個或多個以下平臺可以實施API :「C」程式語言、「C++」程式語言、Microsoft. Net編程環境、MicrosoftSilverlight RIA 框架、Adobe Flash RIA 框架、Adobe Air RIA 框架、程式語言支持 TCP/IP通信(包括任何腳本語言)、和RIA框架支持TCP/IP通信。可以利用從以下選擇的RIA框架實施RIA Microsoft Silverlight、Adobe Air、和RIA框架支持TCP/IP通信。RIA框架可以包含支持使得第一長命TCP/IP數據連接伺服器從而接收數據；接收來自伺服器的數據；和將數據通過第二 TCP/IP數據連接傳送至伺服器。經要求或通過訂閱可以從伺服器接收數據。第一 TCP/IP數據連接和第二 TCP/IP數據連接可以是相同的連接。第二 TCP/IP數據連接可以是長命的連接。第二 TCP/IP數據連接可以是短暫的連接。TCP/IP數據連接伺服器可以是從以下選擇的協議API、如上所述的直接 TCP/IP 連接、HTTP、和 HTTPSo可以通過從以下選擇的一個或多個形式接收來自伺服器的數據，或可以將數據通過從以下選擇的一個或多個形式傳送至伺服器插入語句(像LISP的)格式、超文本標記語言(HTML)、可擴展的標記語言(XML)、Javakript Object Notation (JSON)、專用二進位格式、用戶定義的文本格式、和通過擴展伺服器增加的格式。RIA框架可以進一步包含支持將表示數據的圖形顯示呈現給用戶。圖形顯示可以包含從以下選擇的一個或多個圖形元件文本顯示、Slider控制項、圖表、趨勢圖、CircularGauge控制項、線性Gauge控制項、按鈕、複選框、單選按鈕、進度條、原始圖對象、由RIA框架支持的控制項、用於擴展RIA框架創建的控制項、利用RIA框架實施的第三方控制項、和定製的圖形元件。圖形顯示器的構造信息可以保存在伺服器上，和由伺服器加載。可以創建圖形元件，和在圖形顯示器內修改圖形元件。圖形元件可以是由用戶可定製的定製圖形元件，其中定製可以保存在伺服器。可以由編程人員執行定製，而無需對RIA框架中實施的應用進行修改。定製圖形元件可以供其他圖形顯示器的用戶使用。這些定製可以用於創建新的顯示、修改現有的顯示、所有除了由用戶界面應用最初支持的圖形元件以外的顯示。圖形元件可以含有一個或多個用戶可修改的屬性，且圖形元件可以由編程人員選擇。用戶與圖形元件交互作用會引起用戶界面應用將數據的修改發射給伺服器。可以提供僅有用戶模式不許用戶創建或修改圖形顯示，以及也提供僅有用戶模式不許用戶與圖形元件進行交互作用。系統管理員可以選擇哪個用戶和用戶界面應用的圖形顯示將以僅有用戶模式和僅有讀取模式中的一個工作。可以要求用戶識別其本身，和在哪裡要求這種身份認證，用戶界面應用可以在僅有用戶模式和僅有讀取模式中至少一個工作。有利地，本發明的特徵使得通過任何用戶RIA終端修改圖形顯示，一旦保存，結果變化就立刻可用於連接伺服器的其他RIA終端。參考圖1，在一個實施例中，RIA 101使得數據成功與同時作為數據源和數據伺服器100的程序直接連接。這種情況在數據源通過TCP/IP協議同時是原始數據的採集器和發射器的情況中發生。這種情況的一個實例是嵌在PLC內的OPC-UA伺服器。另一個實例是作為數據源和提供能夠提供定製TCP/IP接口的TCP/IP伺服器的嵌入式設備。還是另一個實例是提供TCP/IP接口的股票市場數據饋送。參考圖2，在一個實施例中，另一個結構包含單獨的數據源202和伺服器203。該結構通過將數據源202的數據協議轉換為可以由RIA 201處理的TCP/IP協議擴展通信模型。通過使伺服器203與不直接提供TCP/IP接口的數據源202進行交互大大地擴大了數據源202的數目和類型。參考圖3，在一個實施例中，伺服器203可以同時管理多於一個個數據源302的連接和多餘一個RIA 301的連接。這種複雜的結構將數據源302和RIA 301的數據集成為可以在TCP/IP網絡的任何位置可訪問的單個數據集。在另一個實施例中，系統可以包括與一個或多個數據源和/或一個或多個RIA互聯的多個伺服器。參考圖4，在一個實施例中，示出了 RIA行為和控制流的方法。RIA不需要明確的停止準則，儘管可以包括一個或多個準則。當用戶關閉含有RIA的web瀏覽器或頁面時，就隱含地停止RIA。RIA同時遵循兩個控制流，可以是以單個程序線程交錯或以單獨的程序線程實施。在第一控制流中，RIA嘗試創建和維持與伺服器的連接，並響應伺服器可用數據的改變。RIA首先嘗試創建連接(步驟410)。如果連接失敗，就無限地再嘗試連接。如果連接成功(步驟40 ，那麼RIA可以訂閱所有或部分的數據集(步驟40；3)。或者，伺服器可以基於連接隱含地使RIA訂閱數據集，在這種情況下可以跳過步驟403。除了訂閱之外， RIA也可以將其他信息傳送至伺服器，從而構造數據傳輸的行為，例如在連接的更新之間或超時參數之間的最小時間。一旦已經建立連接，RIA就等待來自伺服器的數據改變的通知(步驟404)。如果已經出現數據改變(步驟40 ，那麼RIA以某方式處理數據(步驟407)。該處理可以是修改 RIA的內部狀態、修改圖形表示、播放RIA設計人員確定的聲音或任何其他編程響應。如果未出現數據改變，那麼RIA檢查從而確定是否因為某些原因已經失去與伺服器的連接。如果還未失去與伺服器的連接，那麼RIAl返回等待出現數據改變(步驟404)。如果已經失去與伺服器的連接，那麼RIA重新嘗試與伺服器連接(步驟401)。同時利用步驟401到步驟407，RIA也可以接收用戶輸入，允許用戶生成可以反向傳播至伺服器的數據改變。RIA等待以單獨的程序線程或以步驟401到步驟407多路復用的方式的用戶輸入(步驟420)。圖4示出了單獨的線程方法。如果已經出現用戶輸入(步驟421)，那麼RIA可以嘗試將作為結果的數據傳送至伺服器。通過首先檢查從而了解是否連接伺服器(步驟422)。 如果連接伺服器，那麼RIA將新數據傳送至伺服器(步驟42；3)。如果未連接伺服器，那麼 RIA等待更多的輸入(步驟420)。伺服器連接的檢查(步驟42 可以隱含在嘗試傳送數據過程中，在這種情況中實際上組合步驟422和步驟423。RIA也可以是非交互性的，因此不可接受用戶輸入，在這種情形中可以省略步驟 420到步驟423。參考圖5，在一個實施例中，示出了數據伺服器的操作方法。伺服器可以同時採集來自零個或多個數據源的數據，同時提供數據給零個或多個RIA連接。兩個主要控制流可以通過單獨的線程實施，或通過交錯單個線程內的兩個流控制路徑實施。為了與數據源交互，伺服器必須首先創建與數據源的連接(步驟501)。通常，伺服器發起與數據源的連接。在大多數情形中，數據源可以發起與伺服器的連接。如果連接成功(步驟502)，那麼伺服器開始從數據源採集數據(步驟50；3)。如果連接失敗，那麼伺服器重新嘗試與數據源連接(步驟501)。如果數據源是與伺服器連接的發起人，那麼步驟 501和步驟502崩潰至單個等待狀態，伺服器被動地等待數據源連接。數據採集(步驟503) 將遵循適合數據源的方法，並且不同於一個數據源到另一個數據源。如果來自數據源的新數據可用(步驟504)，那麼伺服器將數據轉換為伺服器的內部數據表示。這使得伺服器利用不同的數據表示聚集來自多個數據源的數據。在數據源、伺服器、和RIA均使用相同的數據表示的簡單情形中，可以省略步驟506。然後伺服器嘗試將數據傳送至每個RIA。伺服器可以首先創建連接RIA (步驟507)。如果連接一個或多個RIA，那麼伺服器將數據轉換為適合於RIA的數據表示(步驟508)，並將數據傳送至連接的每個RIA (步驟509)。如果未連接RIA，那麼伺服器繼續從數據源採集數據(步驟50；3)。伺服器無限地反覆執行該指令序列(步驟501-509)。當無數據接收器連接需要來自該數據源的數據的伺服器時，伺服器可以選擇不從數據源採集數據。與從數據源採集數據同時或交錯進行，伺服器也管理來自RIA的連接。伺服器等待來自RIA的連接(步驟520)。當RIA嘗試連接伺服器(步驟521)時，伺服器接收連接 (步驟522)，繼續等待來自其他RIA的連接。當等待RIA連接時，伺服器也必須確定是否已經斷開現有的RIA連接(步驟523)。如果已經斷開現有的RIA，那麼從伺服器中任何跟蹤移除RIA連接(步驟524)，因此未來不會嘗試傳送數據至已斷開的RIA。伺服器無限地反覆執行該指令序列(步驟520-524)。當RIA嘗試連接時(步驟52 ，伺服器可以應用接收準則，以便於伺服器可以因任何原因拒絕連接，例如認證失敗或關於RIA實例的同時連接最大數的應用伺服器的限制。與從數據源採集數據和管理來自RIA的新連接同時或交錯進行，伺服器也可以從已經連接的RIA接收數據。伺服器等待數據從RIA到達(步驟530)。當新數據到達時(步驟531)，伺服器將該數據轉換為伺服器的內部數據格式(步驟53幻。然後，伺服器確定當前是否連接任一 RIA(步驟53 。然後，伺服器將數據轉換為RIA適合接收的格式(步驟 534)和將數據傳送至每個當前連接的RIA (步驟53 。伺服器確定當前是否連接需要改變信息的任一數據源(步驟536)。對於需要當前連接伺服器的信息的每個數據源，伺服器將數據轉換為適合於數據源的格式(步驟537)和傳送數據(步驟538)。伺服器無限地反覆執行該指令序列(步驟530-538)。
對於伺服器可以連接的每個數據源，可以重複地執行步驟501到步驟509。對於伺服器可以從其接收連接的每個RIA，可以重複地執行步驟520到步驟524。對於每個連接的RIA可以重複執行步驟530到步驟538，或多路復用以便於步驟530立刻同時等待所有連接的RIA，或這些選項的任意組合。理解的是，可以將在圖4和圖5中示出的方法改進為包括額外的性能，包括RIA和數據伺服器的明確停止條件；伺服器能夠被動等待數據源連接伺服器；伺服器能夠主動地連接RIA ；伺服器能夠同時管理多個數據源的連接；伺服器能夠同時管理多個RIA的連接；和伺服器能夠同時從多個RIA接收數據。參考圖6，在一個實施例中，數據伺服器603能夠同時管理多個RIA601的連接有利地使得RIA 601通過伺服器在彼此之間進行通信。伺服器將從RIA 601傳送至伺服器603的任何信息視為就好像RIA 601是數據源，並將數據傳播至連接伺服器且已經訂閱數據的任何其他RIA 601。令人吃驚的是，這有效地創建進行實時互相通信的RIA網絡。實際上，伺服器603可以用於利用伺服器支持的協議的任意組合能夠在許多客戶應用之間通信。參考圖7，在一個實施例中，本發明的重要優勢是能夠呈現出RIA 701中源於通過網絡無法訪問的數據源的數據。在該實施例中，出現在電子表格應用(例如MicrosoftExcel) 705中的數據可以通過區域網或廣域網進行傳輸，這在本發明之前是不可能的。Microsoft Excel的數據傳輸限於DDE、RTD、或通過脆弱腳本進行的ad-hoc通信。Microsoft Excel提供的協議，包括DDE、RTD、或通過脆弱腳本進行的ad-hoc通信，無法與RIA進行實時通信。本發明使得任何應用通過任何TCP/IP網絡與電子表格數據進行實時通信，極大地擴大了電子表格數據單獨應用範疇。與RIA701進行通信的組合能夠使多個用戶通過單個web瀏覽器連接與單個電子表格進行交互作用。這個相同功能擴展至伺服器703支持的任何協議。當在web瀏覽器內運行RIA時，RIA必須利用web瀏覽器用於web瀏覽器。也就是說，用戶將URL輸入web瀏覽器，或點擊web頁面內URL的連結，引起web瀏覽器加載含有RIA的網頁。Web瀏覽器為URL提供服務，例如Microsoft IIS 或Apache 。當加載和連接RIA時，事件的指令序列是用戶選擇web瀏覽器內的URL ；Web瀏覽器加載含有來自web伺服器的RIA的頁面；Web瀏覽器起動RIA ；RIA通過TCP/IP連接數據伺服器；RIA訂閱數據伺服器中的數據；數據伺服器開始根據訂閱傳送數據；數據伺服器繼續直到RIA斷開或其停止。該指令序列要求出現web伺服器，並構造為為RIA提供服務。方便的是使web伺服器嵌入數據伺服器內，從而降低系統組件的數量，和更加緊密地結合web功能和RIA的數據功能。本領域的技術人員將容易理解，可以執行嵌入式瀏覽器或單獨的非瀏覽器主機(有時被稱為RIA的脫離瀏覽器模式)的RIA，從而發起RIA會話。URL和web瀏覽器對用戶不可見。因此，可以改進以上事件的指令序列的前三個步驟，從而反映這些候補實施例。在本發明中，RIA可以是利用能夠利用或生成數據的RIA框架書寫的人和應用。在一個實施例中，RIA顯示對用戶可見的實時數據。可視化組件可以是Gauge控制項、趨勢圖、進度條、按鈕、圖像、和桌面應用中常見的其他可視化表示。由於存在多種可能的表示，和特定數據集的最合適的表示將不同於另一個數據集的最合適的表示，RIA應當是用戶可設置的。這意味著可以為用戶呈現可視化配置工具，允許用戶使數據與可視化「對象」相關聯。這些可視化對象的集合可以一起布置成一般用於顯示相關信息的可視化「頁面」。然後，用戶可以創建多個頁面從而顯示不同組的相關信息。為了使用戶能夠定製數據可視化，RIA必須提供集成的或單獨的定製功能，一般被稱為編輯器。編輯器提供用戶具體指定顯示實時數據的頁面的可視化設計的工具。編輯器也可以提供能夠設計專門版本的可視化對象。應當由web伺服器存儲關於單獨的可視化對象的設計和可視化網頁的設計的信息。這使得用戶創建可以由在web伺服器的具有必要訪問權限的任何其他用戶查看的數據可視化。RIA與web伺服器交互作用，從而存儲和檢索以諸如XML格式存儲的文檔。可以通過現有的實時數據連接或利用單獨的HTTP連接執行該信息的傳輸。數據伺服器內的內嵌 web伺服器簡化了該傳輸的實施，但不是必須的。在本發明的一個實施例中，實施本發明方法的系統包含以下的軟體應用程式作為數據伺服器的 Cogent DataHub (Cogent Real-Time Systems 公司)；作為 web 服務 ^ 的 Cogent DataHub (Cogent Real-Time Systems &司)；# ^ RIA ^g ^ ^ Microsoft Sliverlight (微軟公司)；作為 Microsoft Sliverlight 的協議實施層的 DataHub API for. Net (Cogent Real-Time Systems公司)；作為顯示web瀏覽器中實時數據的RIA的 DataHub WebView (Cogent Real-Time Systems公司)；作為可視化對象和網頁設計顯示的 IIeit^W DataHub WebView (Cogent Real-Time Systems )。此外，Cogent DataHub可以發送和接收來自多個數據源的數據，包括作為電子表格應用的Microsoft Excel (微軟公司)；作為數據通信接口的OPC-DA伺服器(不同的製造商)；作為數據通信接口的OPC-UA(不同的製造商)；作為數據通信接口的OPC Xi伺服器 (不同的製造商)；作為資料庫接口的ODBC伺服器(不同的製造商)。參考圖8，在一個實施例中，依賴於特定的實施，零個或多個數據源連接Cogent DataHub。在本發明的可選實施例中，RIA框架可以是能夠支持持續網絡連接的任何RIA框架。諸如RIA框架的可選實例包括Adobe Flash 和Adobe Flex 。理解的是，其他的RIA 框架也可以是合適的。RIA可以是利用可以利用伺服器的TCP/IP通信協議消耗或產生數據的RIA框架創建的任何應用程式。RIA框架可以結合web瀏覽器，當這種情況時，例如，HTML5支持必要的TCP通信機制。數據伺服器可以是旨在從數據源採集數據或本身用作數據源的任何應用程式，只要數據伺服器也提供構造的RIA可以訪問的TCP/IP通信方法。數據源可以是能夠生成可以轉換為適合於在伺服器內表示的格式的實時數據的任意應用程式或系統。數據源也可以是能夠生成可以轉換為適合於在伺服器內表示的格式的非實時數據的任意應用程式或系統。伺服器可以反覆地輪詢該數據或通過訂閱採集該數據，從而將該數據提供給RIA，即使實在原始數據是非實時數據的情況中。例如，資料庫管理系統 (DBMS) 一般是非實時的，但是可以反覆地輪詢數據，從而在伺服器內創建周期性更新的數據集，因此為RIA提供DBMS內偽實時視點的數據。伺服器和數據源可以組合成單個應用，可以是OPC-UA伺服器的情況，或提供通過TCP/IP連接訪問其數據的嵌入式設備的情況。Web伺服器可以是能夠為含有RIA的網頁提供服務的任何應用程式。可以代替可以或不可以在web瀏覽器內運行的RIA，使用利用可以公開和與TCP/IP套接字交互的任何編譯或解釋計算機語言開發的程序。相似地，代替RIA，也可以利用瀏覽器中、脫離瀏覽器的主機、或通過擴展瀏覽器可直接執行的代碼實施本發明的方法，因此瀏覽器、脫離瀏覽器的主機、或瀏覽器擴展可以公開和與TCP/IP套接字交互，產生持續的網絡連接，和可選地，提供圖形性能。
權利要求
1.一種提供實時數據給富網際網路應用，即RIA，的計算機實施方法，所述方法包含提供來自數據源的數據；將來自所述數據源的數據傳播至伺服器；在所述伺服器採集數據； 在所述RIA生成數據；創建從所述伺服器到所述RIA的第一持續連接；創建從所述RIA到所述伺服器的第二持續連接；將數據從所述RIA通過所述第二持續連接傳播至所述伺服器； 和和訂閱到所訂閱數據的RIA，其中所訂閱數據包含在所述伺服器採集的數據的至少某些數據，和其中所述伺服器將所述訂閱的數據通過所述第一持續連接傳播至所述RIA。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包含將來自所述伺服器的數據傳播至所述數據接收器。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一持續連接和所述第二持續連接是由一個連接構成。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述數據源、數據接收器、和伺服器是由至少一個組件構成。
5.根據權利要求1所述的方法，其中通過從包含以下的組中選擇的至少一個中間設備傳播所述數據軟體組件、硬體組件、和網絡。
6.根據權利要求1所述的方法，其中數據項在所述RIA和所述伺服器之間基於訂閱進行傳播，以及其中響應所述數據項的改變立刻傳播所述數據項。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所傳播的數據是從包含以下的組中選擇的數值數據、非數值數據、配置設置、和可執行指令。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述RIA基於所述數據執行行為，其中所述行為是從包含以下的組中選擇的用戶顯示的可視化表示的修改、計算、新數據的生成、現有數據的改變、數據存儲、聲音指示、腳本執行、數據至伺服器的傳播、用戶可視化編程響應、和非用戶可視化編程響應。
9.根據權利要求1所述的方法，其中在所述RIA生成的數據指示所述伺服器執行從包含以下的組中選擇的行為所述伺服器內數據的修改、所述數據傳播至連接所述伺服器的數據接收器、腳本執行、所述數據存儲至文件系統、生成新數據、新數據傳播至連接所述伺服器的數據接收器、修改伺服器配置、修改伺服器行為、用戶可視化編程響應、和非用戶可視化編程響應。
10.一種用於提供實時數據給富網際網路應用，即RIA，的計算機系統，所述計算機系統包含處理器、輸入裝置、顯示器、至少一個數據源、至少一個伺服器；以及至少一個RIA，其中伺服器包含用於從所述至少一個數據源採集數據的數據採集組件；用於發送數據至至少一個數據客戶端的數據發射組件。
11.根據權利要求10所述的系統，進一步包含至少一個數據接收器。
12.根據權利要求10所述的系統，其中所述至少一個伺服器進一步包含用於修改由所述數據發射組件發射的由所述數據採集組件採集的數據形式的數據修改組件。
13.根據權利要求10所述的系統，其中所述至少一個伺服器進一步包含從包含以下的組中選擇的一個組件數據修改組件、數據創建組件；用戶界面組件；計算機文件系統交互組件；用於執行可編程行為的腳本語言組件；用於接收HTTP請求的HTTP組件；用於交換和同步數據的同步組件；用於限制採集數據的速度的第一減速組件；用於限制發送數據的速度的第二減速組件；用於檢測與其他伺服器失去連接和當恢復連接時重新連接其他伺服器的連接組件；用於冗餘地連接相同或相似信息的多個其他伺服器的冗餘組件；和用於移動在多個數據源之間的數據的橋接組件。
14.根據權利要求10所述的系統，其中所述數據採集組件以從包含以下的組中選擇的至少一個方式採集數據經要求、通過訂閱、和通過觸發。
15.根據權利要求10所述的系統，其中所述數據發射組件以從包含以下的組中選擇的至少一個方式發射數據經要求、通過訂閱、和通過觸發。
16.根據權利要求10所述的系統，其中所述至少一個數據源和所述至少一個數據伺服器以至少一個電腦程式實施。
17.根據權利要求10所述的系統，其中以包含支持以下的RIA框架實施所述RIA:使第一長命TCP/IP數據連接所述伺服器從而接收數據；接收來自所述伺服器的數據；和將數據通過第二 TCP/IP數據連接傳送至所述伺服器。
18.根據權利要求17所述的系統，其中通過從包含以下的組中選擇的方法從所述伺服器接收數據經要求和通過訂閱。
19.根據權利要求17所述的系統，其中所述第一TCP/IP數據連接和第二 TCP/IP數據連接是由一個連接構成的。
20.根據權利要求17所述的系統，其中所述第二TCP/IP數據連接是從包含以下的組中選擇的長命的連接和短暫的連接。
21.根據權利要求17所述的系統，其中所述RIA框架進一步包含用於呈現表示所述數據的圖形顯示的支持。
22.根據權利要求17所述的系統，其中所述圖形顯示包含至少一個圖形元件，其中所述至少一個圖形元件是定製圖形元件，其中所述定製圖形元件是由編程人員定製的，以及其中所述定製是對RIA框架中實施的應用不進行修改。
23.一種存儲指令的計算機可讀存儲介質，當在一個或多個計算機上執行指令時，會引起計算機執行提供實時數據給富網際網路應用(RIA)的方法，所述方法包含提供來自數據源的數據；將來自所述數據源的數據傳播至伺服器；在所述伺服器採集數據；在所述RIA生成數據；創建從所述伺服器到所述RIA的第一持續連接；創建從所述RIA到所述伺服器的第二持續連接；將數據從所述RIA通過所述第二持續連接傳播至所述伺服器；和和訂閱到所訂閱數據的RIA，其中所訂閱數據包含在所述伺服器採集的數據的至少某些數據，和其中所述伺服器將所述訂閱的數據通過所述第一持續連接傳播至所述RIA。
24.一種具有由計算機執行權利要求1到權利要求9中任一個所述的方法的語句和指令的計算機可讀存儲器。
全文摘要
本發明公開了提供實時數據給富網際網路應用的系統和方法。RIA框架的圖形特徵和聯網特徵連同至少一個實時數據伺服器提供web瀏覽器的低延遲實時數據應用。在一個實施例中，在數據源生成數據，數據傳播至伺服器，並在伺服器採集數據。創建從RIA到伺服器的持續連接，RIA訂閱數據，其中所訂閱的數據包含在伺服器採集的至少某些數據，其中當在伺服器採集數據時，伺服器將所訂閱的數據通過持續連接傳播至RIA。
文檔編號H04L12/16GK102598584SQ201180004237
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月15日 優先權日2009年10月16日
發明者A·託馬斯 申請人:瑞爾創新國際公司