物联网与三环论

物联网与三环原理三环理论三环理论位于最底层的环为采集环，云采集。采集环的主要任务为数据采集，为上层环中的应用程序提供原始数据，该环上具有若干个数据采集节点。每个数据采集节点上部署着IOMaster和DataServer。IOMaster负责采集实时数据。DataServer负责采集历史数据。位于中间的环为计算环，云计算。计算环的主要任务是进行数据的计算和存储。部署在计算环上的程序主要包括工程模型库，实时数据库，历史数据库，实时计算服务器，历史计算服务器以及视频数据服务器。以上这些程序可以部署到一个节点上，也可以部署在多个节点上。每类程序的节点在环上可以存在多个。位于最上层的环为决策环，云控制。决策环的主要任务是提供下面两层的数据访问接口和数据缓存服务，同时能够根据客户端的访问内容，对数据访问和层内的数据处理进行优化与密级处理。之所以叫做决策环，是因为客户端在获取大量数据信息后，才可以进行决策。在该环上部署的主要节点为实时数据缓存服务器和历史数据缓存服务器。三环外的客户端可以分为三类：通用网络客户端，Web客户端，移动客户端，这些客户端主要是通过浏览器通过Http或者TCP/IP协议通过三环中的决策环与环内的程序进行通讯。三环理论工程模型服务器是整个三环的中心配置服务器。多个用户同时并行在工程模型服务器上开发模型和对象，然后按照工程部署的要求，将这些模型和对象分别部署到相应的节点上。这些节点包括上图中所描述的所有节点，也就是说，三环中的所有节点的运行任务均由工程模型数据服务器通过模型和对象的方式进行指定。

三环理论整个三环中，各个节点都可以存在多个，每种类型的节点可以配置成N+1冗余和负载均衡，同类型节点间的任务可以在配置为冗余和负载均衡的节点间进行流转，可以通过增添或者删除环上的节点来达到动态调整系统规模的功能，这些是称之为环的主要原因，每个环都是具有弹性的三环理论在采集环上各采集服务可以在线地平滑扩容和负载均衡。平滑扩容是指可以在采集环上直接增加采集节点的方式来扩大系统规模，这可以很好的解决巨型SCADA系统关于增加管线和设备的需求。负载均衡是指采集节点间的任务能够在节点间流转。如下图所示，当节点1宕机或者被下线后，节点1上的采集任务会自动流转到节点2和节点3上，任务流转的目的地和数量，将会依据特定算法进行确定。节点间的负载均衡的规则，用户可以进行配置。三环理论在计算环上数据计算任务可以在线地平滑扩容和负载均衡。如下图所示，4个计算节点，每个计算节点的计算任务是不同的，当节点1发生宕机或者被下线，则节点1上的计算任务会自动流转到其他节点上，流转的目的节点和流转的任务数量是依据每个节点的负载情况，经特定算法计算出来的。三环理论决策环是三环体系结构的数据访问层，该层的主要给予了系统支持大量客户端访问的能力，同时决策环还能够很好屏蔽大量客户端访问对内层系统造成的冲击。

决策环采用数据缓存技术，提供了对于实时数据和历史数据的数据缓存服务，能够高效的响应客户端的访问需求，尤其是对于HMI客户端。缓存之所以能够提升性能的一个重要原因是减少了系统IO（磁盘和网络）的数量，其次是因为使用缓存能够分散系统的负载压力。对于实时数据，数据缓存服务能够根据客户端的访问需求，采用动态优化列表技术，来优化内层系统的数据采集和计算。对于历史数据，数据缓存服务通过一定的缓存策略，优化大数据量的历史数据查询操作和复杂数据的查询。和计算环和采集环类似，决策环上的数据缓存服务器，也支持N+1冗余和负载均衡，大大提高了系统的可靠性和可用性三环理论

满足大量并发数据的采集、存储、计算、分析；满足大量并发用户使用和访问系统；满足大生产系统完全在线，不断扩容，和不断变更演化满足大系统的高可靠性、自动负载均衡和n+1冗余、无扰动切换；硬件成本可以很便宜，普通的服务器即可达到高性能、高可靠性；适应于基于物联网的智慧城市、智慧交通、智能油气田。。。。。。该系统非常先进，是真正意义上的云，系统也将非常昂贵，只有高端行业才有能力使用。工业库新包含的未来数据：“预测数据”和“计划数据”工业库中将实测值、预测值、计划值同时在一个变量对象中存储在新的工业库系统中不仅能够处理每个测点对象的实测值（实时、历史、报警等）实际发生的数据，还能够处理“未