[发明专利]基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法

权利要求书

1.基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取客户端设置的数据源的实时性属性值；

根据数据源的实时性属性值计算单个数据流的流量以及数据流的个数；

通过优化算法对将数据流的实时性需求作为输入，得到数据流分配队列作为优化结果；

根据优化结果，管控网络的数据流。

2.根据权利要求1所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，客户端根据数据的用途，对OPC UA Server中每个数据的标签设置不同的实时性属性值，所述实时性属性值以毫秒为单位。

3.根据权利要求1所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，获取数据的实时性属性值具有两种方法，其中：

第一种为：通过OPC UA接口，分别从各个数据源节点，读取标签的实时性属性值，进而获取该数据源的实时性属性值；

第二种为：通过数据服务器读取各个标签的实时性属性值，然后一次性的获取全部数据源的实时性属性值。

4.根据权利要求1所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，所述根据数据的实时性属性值计算单个数据流的流量以及数据流的个数，具体为：获得各个数据源的实时性属性值之后，按照实时性属性值的数值大小归类，数值相同的实时性属性值为一类，同一类的所有数据构成一个数据流；同一数据流内标签的大小的总合，作为该数据流的流量大小。

5.根据权利要求1所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，所述优化算法包括以下步骤：

1)根据单个数据流的流量以及数据流的个数，构建网络模型和流模型；

2)将可用队列集合、流模型中的数据流集合作为网络模型的输入，计算每个链路中每个数据流的利用率，并将数据流按照其利用率降序排列，选择利用率最高的数据流来分配队列；

3)给所选择的数据流分配利用率最低的队列，检查当前队列分配是否满足约束条件，若不满足，则将重新分配另一个队列给该数据流，直到分配的队列满足约束条件；

4)循环步骤3)，直至给所有的数据流都分配到队列中，并利用路由路径中每条链路的队列利用率之和来更新队列利用率，将得到的数据流分配队列作为优化结果。

6.根据权利要求5所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，所述网络模型以G＝(V,E)表示，其中V和E分别为节点和无向边集合，每个节点v_i∈V代表网络中一个端系统或者一个交换机，每个边通过一个有向二元组表示，[v_i,v_j]∈E与[v_j,v_i]∈E分别表示两节点之间的全双工链路。

7.根据权利要求5所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，所述流模型表示为F，通过多个交换机从一个端系统传输到另一个端系统，每个流f_i∈F(i＝1,2,...)被定义为一个五元组＜p_i,d_i,q_i,γ_i,Π_i＞，其中p_i是周期，d_i是相对截止时间，q_i是分配的队列id，γ_i是传输时间，Π_i是路由路径。

8.根据权利要求5所述的基于OPC UA的数据采集系统数据流优化方法，其特征在于，所述约束条件包括：

范围约束，基于本发明，所有变量的范围约束如下：

0≤Q(f_i)≤Q_max (2)

其中，a，b分别为两个端系统，k为序列号取值，H为超周期，为a、b之间数据流的规划时间；

传输约束，在一个路由路径中，相同数据包的传输是有顺序的；

链路约束，在同一个链路中相同时间不能有两个传输重叠；

实时约束，所有数据包都在绝对截止时间前完成传输；

队列约束，如果两个数据包使用相同队列，则他们在队列中存放的时间间隔不重叠。