[訊息論壇] ICE Messaging Forum 翁穎晰
<應用篇> 即時訊息技術在 AM/FM/GIS 與
SCADA 系統整合中所扮演的角色
AM/FM/GIS (或稱網路管理系統),主要應用於管理、維護和操作帶有網路特徵的公共設施產業,如電力產業的配電管理地理資訊系統、蒸汽供應的熱汽配送管理系統。
由 AM/FM/GIS 的名稱可以探知,系統設計主要目標是為了做好設施管理,所以必須將設施的靜態資訊和地理空間資訊結合,並且對其網路關係進行管理維護與正確呈現。
以配電管理地理資訊系統為例,其融合圖形編輯、資料管理、地理查詢、網路分析、輔助決策等全方位管理功能,對提高電力產業的整體管理水平和服務質量極為重要。
然而,如果缺乏動態的設施即時狀態資料處理與呈現能力,AM/FM/GIS 的效用也會大打折扣;設施的動態即時狀態資料,可以由相關的
SCADA 系統取得,而 AM/FM/GIS 所管理的設施基礎資料也可以提供給 SCADA 使用,提高資料一致性與使用效益。
對各類公共管線營運業者而言,AM/FM/GIS 系統和 SCADA 系統的結合,將形成一個事業核心資料的彙整處理中心,其重要性不言而喻。
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圖二、AM/FM/GIS
與 SCADA 整合所涵蓋範圍 |
AM/FM/GIS 發展已逾十載,AM/FM/GIS 與 SCADA 系統的結合,則是遲至 20 世紀 90
年代後期才興起。國內電力事業由於業務的需要,在高新技術的採用與探索上並未落後於國外,尤其在 AM/FM/GIS
的採用上更是如此。
目前 AM/FM/GIS 與 SCADA 整合的核心,在於即時資料庫的連接訪問上。SCADA 系統保持不動,來自
RTU (Remote Terminal Unit) 的儀器讀數等即時資料仍定時直接寫入即時資料庫中,AM/FM/GIS
系統則是通過資料介面對即時資料庫進行訪問,取得設備動態資料,這樣的整合方式行之有年,在用戶端點數量不大時尚可運行無礙。
但是,以國內各公共管線業者所轄領域之寬廣、用戶數之眾多,尤其在行動式服務引入之後,此種方式遲早會面臨效能瓶頸,屆時應如何應對?
最有可能提出的方案,就是擴充系統硬體與頻寬,然而這將造成系統建置與營運成本的大幅揚升。歸根究底,必須從資料的管理與傳輸方式上做根本的修正,才有辦法根治這個問題。
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圖三、AM/FM/GIS
與 SCADA 整合的現況 |
首先,我們必須瞭解,什麼是即時資料庫?
根據上海交通大學出版的 「英漢電腦技術大辭典」 所載,即時資料庫指的是「能提供即時回應的資料庫,具有快速回應的特點」。由此定義我們可以清楚的發現,一般商用的資料庫是無法擔當如此重任的,直至最近才有修改商用資料庫而成的即時資料庫出現,但是運作環境多不是即時操作系統,實際上並不能完全符合即時性的定義。
無論如何,資料庫的功能主要是為資料儲存與批次取用而設計,即時資料交換並非其所長;因此我們可以大膽斷定,採用即時資料庫不僅成本較商用資料庫來得高,以其作為資料交換中心的做法仍會遭遇以商用資料庫作為資料交換中心一樣的古典問題:死結、回應無效
、與效能衰退,而且在系統規模越龐大時就越明顯。
這個問題無法可解嗎?我們認為,採用即時資訊技術為整合的基礎,即可有效的解決這個問題。
何謂即時資訊技術?
顧名思義是以傳遞及處理資訊為主的軟體架構。因為此中介軟體係以資訊為導向,所以其概念很類似在網路上傳輸的資料封包,但經由
Message-oriented Middleware 發送的資料組合更為複雜,每個資訊會有它的標題、長度大小,及其他各式各樣的格式。
此類技術的最主要功能,是主動且有智慧地將資訊傳遞給需要接收的程式/系統。各接收端透過訂閱一或多個 Channel
(頻道) 或 Subject (主題),中介軟體即可將發送端的資訊通過該特定的頻道或主題,傳送給已訂閱的接收端。因此中介軟體只傳送需要傳送的資訊,而不需要接收端定時提出服務要求,浪費頻寬與運算資源,從而達成在網路上即時與大量的資訊傳輸需求。
由以上特徵描述可知,在即時、遠距、多點、與跨平臺的應用上,即時資訊技術有其不可磨滅的先天優勢;在 AM/FM/GIS
與 SCADA 的整合與一體化上,即時資訊技術更可以解決即時資料傳遞與資料庫綜合問題。
以艾揚科技所推出的 iPush® Server 與 iPush®
Embedded for Controller 產品為例,兩者分別可用於工業電腦、PC-based 的控制器與
RTU 上,無縫地連接現場 RTU 與中控,同時利用各種 API 與其他應用系統以及行動載體結合,構建一個完整的資訊供應鏈。
我們必須明確指出,引入即時資訊技術並不企圖取代原有系統內的各項功能模組,而是使其做更好的結合。在 SCADA
系統方面,既有的資料庫仍可保存,只是將即時資訊傳輸的功能改由即時資訊平 台承擔,以有效改善即時資料傳輸效率;在
AM/FM/GIS 方面,系統不必再定時向 SCADA 的即時資料庫索取資料,而是經由即時資訊平台主動推送資料給
AM/FM/GIS 系統。
此外,兩個系統可以共同維護一個歷史資料庫,來自 RTU 的即時資料可以一方面即時傳播到系統的圖形化操作介面上,一方面同時寫入歷史資料庫。
另,AM/FM/GIS 內有各種與產業準則相關的應用模組,彼此之間也可以選擇即時資訊平台作為資料傳遞的工具。像警報計算與發佈,就可以經由即時資訊平
台,主動發佈於所有相關人員的操作台上,不至於發生 SCADA 已經發佈警報,而 AM/FM/GIS 上警報發佈硬是延遲數秒的狀況。這在與民生、性命相關的管線產業來說,是非常重要的改進與價值。
| 高可行性的 AM/FM/GIS
與 SCADA 一體化方案 |
前面所述的情境,已於圖三中清楚地表達:
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圖四、加入即時資訊解決方案的
AM/FM/GIS/SCADA 整合方案 |
這樣的解決方案,是否具備可行性?我們可由技術層面來作分析:
1. 軟體層面
國內各廠家其實都已具備相關的技術能量,實際上已經具備使用即時資訊技術的基本條件。以艾揚科技的 iPush®
Server、iPush® Embedded 即時資訊解決方案為例,已提供如 Linux
C Library、Windows CE .NET API、ActiveX API 等各種元件可資使用,只要有清楚的即時資訊技術概念,對於各種語言與開發工具的編程人員均可快速上手。
2. 硬體層面
至於在硬體方面,以往最令人頭痛的是在現場 RTU 與控制器方面,一直屬於專屬系統,且在編程與網路通信能力相當不足。在
PC-based 的架構引入之後,再將如艾揚科技的 iPush® Embedded
for Controller 產品植入,RTU 或控制器即可搖身一變成為「主動資訊節點」,可將各計測儀器所得資料即時主動向控制伺服器送出,此問題已迎刃而解。目前此類產品已在市面上出現
(泓格科技的 WinCon-8000 即是一例),可供大家參考。
目前即時資訊技術的市場知名度仍然不高,多數人僅將其視為高新技術而已,並未發現其已成為成熟且實用的解決方案,這才是即時訊息解決方案最大的風險所在。
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