钟子涵，张立臣

（广东工业大学，广州510006）

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在疫情防控和制造业逐渐复工复产的新形势下，工业企业亟需实现信息化转型以便远程办公和减少人力成本。信息物理系统（cyber-physical systems，CPS）作为工业化和信息化深度融合的有力支撑，能为促进实体产业的智能化、少人化、信息化发展升级提供了实践途径。CPS 存在大量异构软硬件设备，无时无刻不在产生海量数据［1］，一个可靠的监控系统可以在生产过程中实时采集、监测和存储这些数据，提供告警安全保障并进行数据可视化展示，从而为企业提高管理和快速变化响应能力。

由于工厂生产设备种类多，导致设备通信协议多且不兼容，要实现数据采集，首先要解决设备互通和通信标准问题。OPC UA 协议是一套用于数据交互并且提供语义定义能力的通用协议［2］，相比于其他通信协议，OPC UA 协议的兼容性较好，不仅有统一描述的信息模型和数据，还能保证跨系统连接的安全性。

CPS 的设备数据都是时序数据，与互联网数据相比有明显特征，如带有时间戳、写多读少，数据量大。目前市面上的监控系统方案大致有3类：①针对非结构化文本和事件的日志类数据，普遍使用Elasticseach+Logstash+Kibana 方案。②针对服务调用链路监控， 普遍使用Zipkin、CAT、Pinpoint 等APM 组件。③针对时序数据的方案，部分监控系统会选用时序数据库，时序数据库专门用于存储时序数据，具有高吞吐量写入、紧凑存储和多维度查询、TTL 过期淘汰等功能。

基于以上原因，本文设计并实现了一款CPS实时监控系统，该系统支持数据采集OPC 转换协议，以时序数据库为存储数据库，用Grafana搭建云平台。……