CN105204812A - 一种基于插件的多界面显控***及其集成方法 - Google Patents

Abstract

一种基于插件的多界面显控***及其集成方法，***包括任务处理设备、客户端和管理端，任务处理设备、客户端和管理端之间通过网络设备连接，任务处理设备用于对数据进行计算和处理；客户端主要用于收集用户登录信息、接收用户权限信息、加载及运行对应的显控插件；管理端主要用于对用户以及插件进行管理。集成方法采用插件化开发机制，并结合基于主题“订阅－发布”的实时通信机制实现显控***集成、消息传输及数据共享。本发明各个插件独立开发，动态调用，降低了界面各个组成模块之间的耦合度，提高了显控***可维护性和可扩展性，降低了***维护成本。

Description

一种基于插件的多界面显控***及其集成方法

技术领域

本发明属于显控***技术领域，具体涉及一种基于插件的多界面显控***及其集成方法，尤其用于采用插件化设计思想的多界面显控***开发与集成。

背景技术

传统的显控***集成方法是将所有的界面和功能逻辑统一开发，显控界面的各个组成部分之间高度依赖，随着技术的进步和业务需求的增加，显控***正在承担着越来越多的功能，不同模块之间的关联也日趋复杂，暴露了以下一些问题：

(1)显控界面不支持模块化重构。程序一经发布，就意味着界面和功能已经定型，用户在使用中不能对界面和功能的组合进行定制，也不能扩展，因此开发出来的显控***难以应对频繁变更的应用需求，不能胜任多样化的任务；

(2)网络通信复杂。在传统开发模式下，显控***同一台主机内的各个模块之间的消息传输和数据共享往往是通过彼此函数之间的调用来实现，主机与主机之间的模块普遍采用基于Socket的网络通信方式来实现。随着业务的增加，函数的调用也越来越复杂，各个功能模块的数据难以共享，并且，数据缺乏明显标记，往往需要程序单独对数据的主题内容进行解析，造成代码量的增加和逻辑复杂化；

(3)显示层和计算层没有解耦，业务庞杂。传统显控***的各个客户端主机都具备相当的计算能力，可以独立计算，但这样会产生业务关联复杂和重复计算的现象，各个显控设备之间紧密依赖，用户难以调整；

(4)不利于维护和扩展。在传统开发模式下，各个功能模块之间高度依赖，显控***难以维护和扩展，当需要进行功能修改和添加时，往往需要大量的人力，项目维护成本高昂。

发明内容

本发明要解决的问题是，针对现有显控***存在的上述不足，提供一种基于插件的多界面显控***及其集成方法，采用插件化开发机制，并结合基于主题“订阅－发布”的实时通信机制实现显控***集成、消息传输及数据共享。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：

一种基于插件的多界面显控***，包括任务处理设备、客户端和管理端，任务处理设备、客户端和管理端之间通过网络设备连接，其中：

所述任务处理设备包含后台计算处理模块，用于对数据进行计算和处理，以及对用户操作指令进行计算和反馈；

所述客户端包含用户登录模块、显控主框架模块、插件加载模块和显控插件模块，所述用户登录模块用于用户合法性验证并得到该用户的权限信息，所述显控主框架模块用于接收该用户权限信息和插件配置信息，为显控界面分配应用程序窗口并调用插件加载模块，所述插件加载模块用于动态加载显控插件模块，所述显控插件模块由多组显控插件及显控界面组成，各显控界面用于完成对应显控插件的人机交互功能；

所述管理端包含用户管理模块和插件管理模块，用户管理模块、插件管理模块分别具有相应的用户配置文件、插件配置文件，所述用户管理模块用于对用户信息进行配置和管理，并针对客户端发送的用户登录请求进行处理，核对用户身份标识，并查询该用户的对应权限，最后将权限返回相应的客户端；所述插件管理模块用于对显控插件进行配置管理，包括新增插件、修改插件信息、查询插件信息和删除插件；

所述任务处理设备、客户端和管理端均采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制进行消息传输和数据共享。

按上述方案，所述插件是一种动态链接库文件，统一对外提供调用接口，由显控主框架模块动态进行加载和启动，一个插件对应一个显控界面，各个插件由显控主框架模块按需动态加载和调用。

按上述方案，所述插件作为用户权限的基本单位，即一项权限对应一个插件，不同的用户角色对应不同的插件集。

按上述方案，所述插件分为四类：综合信息显示类插件、主控面板类插件、公共信息类插件、表格信息类插件。

本发明还提供了一种上述基于插件的多界面显控***的集成方法，将任务处理设备、客户端和管理端之间的网络通信采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制，首先，该通信机制确定了各类消息的主题、长度和组成类型，消息的发送方和消息的接收方采用“订阅－发布”某种特定主题消息的方式进行消息传输和数据共享；接下来对客户端和任务处理设备进行隔离，通过对用户权限配置在一个客户端上接收显示多源信息，客户端的显控插件模块不进行复杂计算，仅用于收发数据以及提供用户操控界面，所有后台计算处理均通过后台的任务处理设备完成，计算结果通过网络传输到客户端的显控界面上；最后，客户端显控主框架模块根据管理员配置动态加载插件，使用时结合实际需求进行多种配置，用于完成不同任务，插件根据配置信息显示在不同的显控界面上，形成多界面显控***。

按上述方案，所述集成方法具体包括如下步骤：

1)显控***配置步骤，在此步骤中，由***管理员配置插件信息、角色信息和用户信息，对于插件，由***管理员指定插件在界面中的显示位置；对于角色，由***管理员指定该角色能够使用哪些插件；对于用户，由***管理员指定各个用户所具有的显控角色；

2)显控***登录步骤，该步骤需要经过三个阶段，即用户验证阶段、权限分配阶段及权限接收阶段；

第一阶段，用户验证阶段，主要由用户在客户端登录界面上输入用户名和密码信息并发送给管理端，用户管理模块首先对用户的输入信息进行验证以判断该用户是否合法，如果不合法则给予相应的提示；

第二阶段，权限分配阶段，在用户合法的前提下，由管理端查询该用户的角色信息，再根据其角色信息进一步查询其对应的权限信息，因此得到了该用户能够使用的插件集合，并获取各自插件的配置信息，最后以列表形式将权限信息和插件配置信息返回给客户端；

第三阶段，权限接收阶段，由显控主框架模块接收当前用户权限所对应的插件列表以及插件配置信息，这些信息在用户登录成功后由用户登录模块通过权限信息发送至显控主框架模块；

3)插件加载步骤，该步骤需要经过三个阶段，即插件初始化阶段、插件实例获取阶段及插件运行阶段；

第一阶段，插件初始化阶段，插件加载模块以显控界面为单位进行遍历，只要发现该显控界面有插件需要显示则为其分配一个应用程序窗口，在该应用程序窗口中，由插件加载模块对插件加载区域进行初始化，包括初始化基本显示样式、Tab页按钮的位置信息；

第二阶段，插件实例获取阶段，插件加载模块根据插件路径依次读入插件，为其分配内存空间，并检索其接口函数，如果定位到了接口函数起始地址就开始对其进行调用并获取该插件的对象实例；

第三阶段，插件运行阶段，插件加载模块将插件显示在应用程序窗口指定位置，根据插件配置信息来决定以何种方式显示在何区域，插件加载模块对插件中的通信子模块进行初始化，刷新应用程序窗口，并启动通信线程。

按上述方案，所述步骤3)中插件根据配置信息以不同的方式呈现，有的插件以区域的方式独立呈现，有的插件以Tab页的方式呈现，形成两种不同的显示模式。

按上述方案，对于以Tab页方式显示的插件，配置该插件的显示优先级，优先级高的插件显示在优先级低的插件的左边。

本发明的工作原理：(1)利用插件化开发机制实现显控***集成，插件是一种动态链接库文件，它在程序运行过程中按需加载和运行，利用这种特性，根据显控界面将显控***分解成独立的子模块，这些子模块通过插件方式来进行开发，不同的插件由不同单位分别进行开发。在本发明中，各插件对外提供统一接口，它们通过显控主框架模块加载并运行，这样在不同场景下加载不同的插件，从而实现显控界面重构，同时也可利用这种特性对不同显控插件分别进行技术升级，或者开发新插件，能够在不修改其他插件和显控主框架模块的前提下实现显控***的功能维护和扩展；(2)利用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制实现消息传输和数据共享，该机制使通信各方不依赖固定IP地址，提高了通信的灵活度。在显控***中，各个模块独立工作，不互相紧密依赖，因此采用这种通信机制使各个模块完成消息传输和数据共享。本发明采用了基于主题“订阅－发布”的实时通信机制，能够将不同的消息用不同的主题来进行标识，参与通信的成员只需要声明自身发送或接收的消息主题，并约定好通信协议，就能进行网络通信。

本发明以插件为单位对显控***进行开发和集成，达到以下有益效果：

1、从用户权限的角度来看，管理端对不同用户角色配置不同权限，实现了显控功能对用户的隔离；

2、从插件加载的角度来看，管理端根据实际情况来对插件进行配置，包括插件的类别配置、显示位置配置和显示方式配置等，通过对用户权限和插件不同的配置能够产生不同的显控界面，实现了多界面显控***的功能重构；

3、从显控与计算分离的角度看，有利于将前端和后台进行业务分离，形成结构清晰的***程序，一个显控客户端上显示多个不同来源的数据；

4、从网络通信的角度来看，由于采用了基于主题的“订阅－发布”的实时通信机制，消息接收、发送双方不再紧密依赖，某一方进行修改或升级都不影响对方工作，因此消息传输和数据共享的编码复杂度大大降低，进而提高开发效率，提高了网络通信的灵活度；

5、从项目的可维护性上看，由于各个插件独立开发，动态调用，插件与插件之间不再紧密依赖，降低了界面各个组成模块之间的耦合度，提高了显控***的可维护性和可扩展性。

附图说明

图1是本发明基于插件的多界面显控***的硬件及网络连接示意图；

图2是本发明基于插件的多界面显控***的架构图；

图3是本发明基于插件的多界面显控***的插件工作原理示意图；

图4是本发明基于插件的多界面显控***的客户端启动流程图；

图5是本发明基于插件的多界面显控***的客户端插件加载模块的加载流程图；

图6是本发明基于插件的多界面显控***的客户端在不同用户登录后的界面示意图；

图7是本发明基于插件的多界面显控***基于主题“订阅－发布”的通信模块开发流程图；

图8是传统显控***的通信机制示意图；

图9是本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法的通信机制示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，以LinuxQt4.8.6为开发环境，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法主要包含三类硬件设备，分别是任务处理设备、管理端、客户端，它们通过网络设备如路由器互相连接。其中任务处理设备对硬件的计算能力要求较高，以高性能服务器为宜。管理端对硬件要求较低，配置以中等性能PC计算机为准，满足日常管理人员的使用要求。客户端根据显控程序的运行要求进行配置，可以结合实际需要配置多块屏幕。

如图2所示，本发明实施例基于插件的多界面显控***，包括任务处理设备、客户端和管理端，任务处理设备主要包含后台的计算处理模块，用于对数据进行计算和处理；客户端主要用于收集用户登录信息，接收用户权限信息，加载对应的插件，其中插件完成显控的全部功能，包括数据显示、用户操作响应和网络通信等功能；管理端主要用于对用户和插件进行管理。

如图4所示，本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法在显控***运行之前需要经过三个阶段：用户验证阶段、权限分配阶段和插件加载阶段。其中用户验证阶段主要由用户在客户端登录界面上输入用户名和密码等信息并发送给管理端，管理端上的用户管理模块首先对用户的输入信息进行验证以判断该用户是否合法，如果不合法则给予相应的提示并拒绝该用户进入显控***；在权限分配阶段，由管理端查询该用户的角色信息，再根据其角色信息进一步查询其对应的权限信息，并获取对应插件的配置信息(包括插件的文件路径、所属显控界面、显示位置以及优先级等信息)，最后以列表的形式将权限信息和插件配置信息返回给客户端；在插件加载阶段，客户端首先根据当前用户的权限动态加载插件，调用各个插件的接口函数，并根据插件配置信息将插件显示在指定的位置，这样一个基于插件的多界面显控***就启动完毕。

本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法，所述插件是一种动态链接库文件，在Windows平台下表现为.dll文件，在Linux平台下表现为.so文件，它可能含有一组在特定情况下使用的功能。从广义上将库分为两种类型：SharedLibrary(共享库)和StaticLibrary(静态库)。本发明所述插件指共享库。共享库是程序在运行时可以被加载的库，使用这种方式进行项目维护，对某个插件的修改和更新编译都无需重新编译应用程序，因此提高了大型显控项目的可维护性。

本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法以插件为单位对显控功能进行开发和集成。在进行显控插件模块开发时，可以在QtCreator中创建一个C++库工程，该工程可以生成Linux操作***下的Qt共享库。如图3所示，显控插件模块至少包含两个类：插件主类和插件界面类，其中插件主类对外提供统一接口函数，表明显控主框架模块可以通过该函数来获取本插件实例，具体函数名称可以另行约定。插件界面类主要定义插件的界面和行为，因此其界面设计和功能实现主要在插件界面类中实现，其中插件的UI界面可以在Qt界面设计器中实现，可以使用程序代码来实现，也可以根据实际需要进行混合实现。插件主类需要以公有方式继承Qt控件类QWidget。此外，源代码字符编码格式需要指定为UTF－8。

如图5所示，本发明在客户端登录成功后，就会根据当前用户权限信息来动态加载插件。第一步，由显控主框架模块获得当前用户权限所对应的插件列表以及插件配置信息，这些信息在用户登录成功后会由用户登录模块通过权限信息发送至显控主框架模块。第二步，插件加载模块以显控界面为单位进行遍历，如果该显控界面有插件需要显示则为其分配一个应用程序窗口。第三步，在当前应用程序窗口中，插件加载模块对插件加载区域进行初始化，包括初始化基本显示样式(界面字体、背景颜色、控件默认样式)等信息。第四步，插件加载模块根据插件路径依次读入插件，为其分配内存空间。第五步，插件加载模块检索插件的接口函数，如果定位到了接口函数起始地址就开始对其进行调用并获取该插件实例。第六步，插件加载模块将插件显示在应用程序窗口指定位置，根据插件配置信息来决定显示在何区域，如果该插件以Tab方式显示还需要根据其配置的优先级来确定其显示次序。第七步，更新应用程序窗口，使插件的界面能够显示在屏幕上。第八步，由插件加载模块更新应用程序窗口并启动网络通信模块。这样，一个显控客户端就启动完毕。

如图6所示，本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法在客户端启动后，如果当前用户的角色是***管理员，显控界面可能显示成图6(a)样式，如果当前用户角色为某一类普通用户，则显控界面可能显示成图6(b)样式。可以看出图6(a)反映了***管理员角色的权限，***管理员能够使用***中所有的插件；图6(b)反映了普通用户角色的权限，普通用户能够使用部分插件。

如图7所示，本发明基于插件的多界面显控***及其集成方法在采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制进行消息传输和数据共享时，需要开发人员首先约定消息主题和对应数据结构，通常为每一类消息设置一个主题名称，其数据结构可以用结构体来表示，并且允许进行结构体嵌套；接下来需要在程序中注册主题，注册主题的方式可以通过XML配置文件来进行，也可以在代码段中进行，注册主题时需要声明该程序需要使用的主题名称，以及该程序对于该主题的身份(订阅者/发布者/订阅且发布者)，同一个程序可以以多种身份注册多个主题；最后可以在程序代码段中进行消息订阅或发布，此时需要配置主题名称作为参数。需要注意的是，消息订阅属于异步传输，即通信模块订阅到相关消息就会自动开始执行相关函数进行处理，软件开发人员只需要实现相应的功能逻辑即可。

传统的显控***在进行网络通信时，一般采用基于Socket的通信方式，其主要思想是预先设置好网络中各个节点的IP地址，根据IP地址建立连接进行通信，其优点是技术成熟、应用广泛，但该方法存在的主要问题是：一旦通信方数量增多、消息类别复杂就会产生程序耦合度高的现象，造成开发复杂，维护不便，如果IP地址作了更改则必须由***管理员重新对***进行配置，因此在使用中如果某个部分发生了故障不容易及时修复。而本发明采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制则解决了这个问题，首先，参与通信的各方不需要规定IP地址等信息，也不需要与固定的主机建立连接，各方只接收或发送与自身相关的消息，消息的传输由通信中间件来完成，通信中间件对消息采用主题进行标识，以区别消息属性，这样不论通信方的数量有多大，各方程序都可以做到非常简洁，如果某个部分发生了故障可以通过在异地启动备份应用程序的方式来进行临时接替，确保可以实现不间断通信，提高了***的整体可靠性。其次，在通信过程中往往需要对某些数据进行共享，采用这种机制能够通过订阅主题和发布主题来实现数据共享，无需编写额外程序代码。最后，当某个通信模块需要修改时，能将修改的范围限制在最小，降低***维护复杂度。图8和图9说明了传统基于Socket的通信机制和本发明所采用的基于主题“订阅－发布”的实时通信机制之间的差异，图中采用了三种类别的消息(TopicA、TopicB和TopicC)，可以明显看出传统方法对主机的依赖度高、耦合紧、结构复杂，在发生故障后不容易及时修复，维护成本较高，而基于主题“订阅－发布”的实时通信机制则简单清晰，在故障发生时可以在异地启动程序来恢复***运转，便于维护。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于插件的多界面显控***，其特征在于，包括任务处理设备、客户端和管理端，任务处理设备、客户端和管理端之间通过网络设备连接，其中：

所述任务处理设备包含后台计算处理模块，用于对数据进行计算和处理，以及对用户操作指令进行计算和反馈；

所述客户端包含用户登录模块、显控主框架模块、插件加载模块和显控插件模块，所述用户登录模块用于用户合法性验证并得到该用户的权限信息，所述显控主框架模块用于接收该用户权限信息和插件配置信息，为显控界面分配应用程序窗口并调用插件加载模块，所述插件加载模块用于动态加载显控插件模块，所述显控插件模块由多组显控插件及显控界面组成，各显控界面用于完成对应显控插件集合的人机交互功能；

所述管理端包含用户管理模块和插件管理模块，用户管理模块、插件管理模块分别具有相应的用户配置文件、插件配置文件，所述用户管理模块用于对用户信息进行配置和管理，并针对客户端发送的用户登录请求进行处理，核对用户身份标识，并查询该用户的对应权限，最后将权限返回相应的客户端；所述插件管理模块用于对显控插件进行配置管理，包括新增插件、修改插件信息、查询插件信息和删除插件；

所述任务处理设备、客户端和管理端均采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制进行消息传输和数据共享。

2.如权利要求1所述的基于插件的多界面显控***，其特征在于，所述插件是一种动态链接库文件，统一对外提供调用接口，由显控主框架模块动态进行加载和启动，一个插件对应一个显控界面子模块，各个插件由显控主框架模块按需动态加载和调用。

3.如权利要求1所述的基于插件的多界面显控***，其特征在于，所述插件作为用户权限的基本单位，即一项权限对应一个插件，不同的用户拥有不同的权限，不同权限对应不同的插件集。

4.如权利要求1所述的基于插件的多界面显控***，其特征在于，所述插件分为四类：综合信息显示类插件、主控面板类插件、公共信息类插件、表格信息类插件。

5.一种上述基于插件的多界面显控***的集成方法，其特征在于，将任务处理设备、客户端和管理端之间的网络通信采用基于主题“订阅－发布”的实时通信机制，首先，该通信机制确定了各类消息的主题、长度和组成类型，消息的发送方和消息的接收方采用“订阅－发布”某种特定主题消息的方式进行消息传输和数据共享；接下来对客户端和任务处理设备进行隔离，通过对用户权限配置在一个客户端上接收显示多源信息，计算主要在任务处理设备上进行，客户端的显控插件模块不进行复杂计算，仅用于收发数据以及提供用户操控界面，所有后台计算处理均通过后台的任务处理设备完成，计算结果通过网络传输到客户端的显控界面上；最后，客户端显控主框架模块根据管理员配置动态加载插件，使用时结合实际需求进行多种配置，用于完成不同任务，插件根据配置信息显示在不同的显控界面上，形成多界面显控***。

6.如权利要求5所述的基于插件的多界面显控***的集成方法，其特征在于，所述集成方法具体包括如下步骤：

1)显控***配置步骤，在此步骤中，由***管理员配置插件信息、角色信息和用户信息，对于插件，由***管理员指定插件在界面中的显示位置；对于角色，由***管理员指定该角色能够使用哪些插件；对于用户，由***管理员指定各个用户所具有的显控角色；

2)显控***登录步骤，该步骤需要经过三个阶段，即用户验证阶段、权限分配阶段及权限接收阶段；

第一阶段，用户验证阶段，主要由用户在客户端登录界面上输入用户名和密码信息并发送给管理端，用户管理模块首先对用户的输入信息进行验证以判断该用户是否合法，如果不合法则给予相应的提示；

第二阶段，权限分配阶段，在用户合法的前提下，由管理端查询该用户的角色信息，再根据其角色信息进一步查询其对应的权限信息，因此得到了该用户能够使用的插件集合，并获取各自插件的配置信息，最后以列表的形式将权限信息和插件配置信息返回给客户端；

第三阶段，权限接收阶段，由显控主框架模块接收当前用户权限所对应的插件列表以及插件配置信息，这些信息在用户登录成功后由用户登录模块通过权限信息发送至显控主框架模块；

3)插件加载步骤，该步骤需要经过三个阶段，即插件初始化阶段、插件实例获取阶段及插件运行阶段；

第一阶段，插件初始化阶段，插件加载模块以显控界面为单位进行遍历，只要发现该显控界面有插件需要显示则为其分配一个应用程序窗口，在该应用程序窗口中，由插件加载模块对插件加载区域进行初始化，包括初始化基本显示样式、Tab页按钮的位置信息；

第二阶段，插件实例获取阶段，插件加载模块根据插件路径依次读入插件，为其分配内存空间，并检索其接口函数，如果定位到了接口函数起始地址就开始对其进行调用并获取该插件的对象实例；

第三阶段，插件运行阶段，插件加载模块将插件显示在应用程序窗口指定位置，根据插件配置信息来决定以何种方式显示在何区域，插件加载模块对插件中的通信子模块进行初始化，刷新应用程序窗口，并启动通信线程。

7.如权利要求6所述的基于插件的多界面显控***的集成方法，其特征在于，所述步骤3)中插件根据配置信息以不同的方式呈现，有的插件以区域的方式独立呈现，有的插件以Tab页的方式呈现，形成两种不同的显示模式。

8.如权利要求7所述的基于插件的多界面显控***的集成方法，其特征在于，对于以Tab页方式显示的插件，配置该插件的显示优先级，优先级高的插件显示在优先级低的插件的左边。