紫金橋實時數據庫的在電廠SIS系統中的應用

由于管理和生產的需要，目前絕大多數電廠都記錄了大量數據，但這些數據往往分散在不同的計算機或控制系統上，不能統一的存儲或調用，各個控制系統是互不連通的信息孤島，許多問題因無法集中到足夠的數據進行綜合分析而難以得到合理快捷的解決辦法，特別是管理與控制信息，從體系的開發到數據處理的思路常常有很大的差異，不能為各種應用的方方面提供一個統一的數據平臺，難以實現管理、控制的一體化，不能將管理的效益真正從實際生產中充分的發揮出來。

隨著計算機技術、網絡技術和數據庫技術的發展，在企業激烈競爭的條件下，要實現企業利益、員工利益和社會利益最大化，那么改造或拋棄傳統的控制系統模式、設計新的高速高效和穩定的控制系統結構已成為必然趨勢，或在原有系統中增加新的控制功能、新的控制方式及其它信息化渠道也已成當務之急。一言以蔽之，企業自動化及信息化建設是緊迫的,同時也是發展的必然趨勢。

一 實時數據庫的技術特點

為了滿足上述要求，應建立一個實時／歷史數據庫，并具有下列特點：

（1）為生產和管理獲取所有的相關信息，可以生成過去和現在的所有操作情況畫面，以足夠的信息供用戶以不同的視角在統一的數據庫訪問相同的信息，獲得不同的應用。

（2）在線存儲多年的工藝數據，即以用戶或應用的要求包括秒級的數據存儲歷史數據，以利于工藝和設備的運行狀況分析。

（3）以數據的原型存貯，即數據的采集與存貯保持原有的時間間隔、精度而不必考慮將來如何用，但這需要占用大量的磁盤空間，采用先進的壓縮技術和保持應有精度的還原技術是可取的。

（4）數據只存貯一次，以數據的基本形式存貯，并可對數據進行任何格式的計算和歸納處理。支持過程優化、先進控制、專家系統和其它復雜計算功能，以滿足不同用戶或應用程序的要求。

（5）實時數據庫是一個全廠范圍內的統一數據平臺，是用來在不同廠商的產品間傳送信息。因此，必須具有開放性，系統除了支持標準的C/S（客戶/服務器）結構，支持API、OLE、ActiveX、DDE、ODBC、OPC、文件交換、外部程序連入等以外，還支持B/S (瀏覽器/服務器) 結構。

（6）數據采集和存儲的可靠性。采用分布式結構進行數據采集和存儲，接口能支持網絡節點之間的容錯技術，當發生故障時仍可繼續采集網絡節點式接口設備的數據，采用分布式數據存貯數據暫時保存在該節點上，保證數據在節點上層故障時數據不丟失。

由于實時／歷史數據庫采集的數據量大，精度要求高，并且帶有時標，因此不宜采用常規的關系數據庫存儲，需要專用的實時／歷史數據庫。

二、紫金橋實時數據庫

紫金橋實時數據庫是紫金橋軟件公司具有自主知識產權的高技術產品。采用了可靠的多線程數據庫內核設計，保證了重要過程數據的可靠處理、壓縮和管理；具有成熟的數據采集，靈活的分層結構，超級的歷史數據庫功能等特點；提供了一套豐富的工具，用于檢索、顯示、分析和報告生產數據；充分利用微軟的工具軟件，使桌面客戶端更加直觀和功能強大；提供OPC等開放的標準的接口，使得應用集成和維護更加容易。紫金橋實時數據庫可以和各種先進控制優化、管理等高級應用集成在一起，方便電廠用戶實現管控一體化的目標。

歷史數據庫采取了基于斜率滾動比較的壓縮算法，數據壓縮比低于10%；另外對于新近歷史數據和早期歷史數據可以指定不同的保存精度，這樣可以進一步對歷史數據進行壓縮，大大節省存儲空間。

主要性能指標：

測試環境：

操作系統：Windows 2003 Server SP2

CPU：Intel Pentium4 2.4GHz 雙核

內存：2G DDRII 800MHz

硬盤：250GB 250G 7200轉高速SATAII

測試結果：

服務器處理速度：每秒鐘處理200,000次實時數據請求。

單機容量：200,000點

20萬點測試，CPU占用率只有30%左右。

歷史存儲精度：最小分辨率１毫秒

并發客戶數：服務器可同時處理1024個客戶端請求，客戶端數據刷新頻率在1秒之內

數據輸入/輸出處理周期最小可達10毫秒

在IO設備允許的情況下，數據采集周期可以達到1毫秒

10000點保存一年歷史數據占用磁盤空間一般不超過20G

10000點，占用內存35M之內

平均無故障運行時間50000小時以上

故障恢復時間小于2分鐘

歷史檢索速度：檢索任意一天歷史數據（抽樣100,000記錄）不超過１秒

三、系統描述及結構

SIS系統，主要獲取工業現場各生產設備的數據并存儲，繪制分析曲線和制作生產報表。數據采集系統是綜合了設備接口技術、數據傳輸技術、數據處理技術、數據庫技術、網絡通訊技術和信息管理技術等的成果，是數據采集系統建立的堅實的理論基礎。

紫金橋實時數據庫系統架構圖：

基于紫金橋實時數據庫的SIS系統結構圖：

四、系統主要功能特點

紫金橋實時數據庫是一個性能好、容量大、可靠性高、安全性強的分布式實時數據庫平臺。適用于數據存儲、生產管理、先進控制、優化控制、流程模擬等應用，是企業信息化的橋梁。

系統服務器軟件可采用紫金橋實時數據庫作為信息化平臺，根據電廠的實際需要，軟件主要功能如下：

1 分布式結構

真正的分布式數據庫。數據服務器、Web服務器、設備驅動、人機界面、實用工具可任意組合，分別運行在相同或不同機器上。實時數據，歷史數據，過程報警，事件等作為整個系統的共有資源，可為其他客戶端和數據庫共享。

2. 高性能歷史存儲

長時間、高分辨率歷史存儲。歷史保存時間可以精確到1毫秒，高效的數據存儲算法，歷史數據庫采取了基于斜率滾動比較的壓縮算法，數據壓縮比低于10%；另外對于新近歷史數據和早期歷史數據可以指定不同的保存精度，這樣可以進一步對歷史數據進行壓縮，大大節省存儲空間。不但讓你快速存取數據，而且能夠快速進行歷史數據插值?？梢詫⒀悠诓蓙淼臄祿蛘呷斯や浫霐祿迦氲竭^去指定的時刻.

3. 內部儀表

數據庫中以內部儀表的形式表示各種運算控制功能，組態方便，層次清晰，便于調試、維護。

4. 事故追憶功能

對與事件相關的點的歷史狀態進行詳實記錄，以便事后對事件產生原因進行分析。事件的種類、數量、關聯的點、事件發生前后時間范圍等都可以自由指定。并自動對與事故追憶相關的點進行高速采集。

5. 班組考核

通過工藝重要參數的追蹤，發現操作潛在的問題，產生指導性的信息、并能對各個班組的操作水平進行評估。

6. 操作監控臺

它是數據庫遠程維護工具。通過它可以對數據庫進行各種遠程操作，如遠程組態、數據瀏覽、程序/系統狀態監視、啟停程序等。可以同時監控多臺數據庫服務器。并可自動搜尋局域網內的數據庫服務器。

7. 全面提升的自由報表系統

• 類似Excel方便易用。
• 功能豐富，可實現各種復雜的報表系統。
• 所見即所得的打印方式，打印出專業的報表。
• 多種模版，輕松實現班報、日報、年報、報警報表等等。
• 可以輕松訪問SQL關系數據庫。

8. 與關系型數據庫無縫連接

通過簡單的組態即可完成與普通關系數據庫雙向數據交換，也可以利用紫金橋腳本實現更復雜的數據庫操作、也可以通過SQL功能塊實現事件驅動式的數據交互，并可通過與Excel的結合達到批量數據庫點的建立和導入導出。

9. 查詢工具

以直觀的方式遠程對數據庫進行各種查詢。包括對實時數據、歷史數據、報警、統計數據、摘要、操作記錄，系統運行狀態等的查詢。可任意指定工位號、時間段、查詢條件、數值邊界條件等。

10. 自恢復功能

當網絡出現通訊故障，底層服務器仍能保存數據；通信恢復后，下級服務器能夠自動將暫存的故障時段的所有數據上傳到上級服務器。利用功能恢復，保證全部數據不會因為局部故障而丟失，為連續的歷史存儲提供了堅實、可靠的基礎。

另外系統還具有控制功能、過程趨勢和統計分析工具、在線修改，遠程維護、多進程與多線程、WEB瀏覽、雙機熱備、豐富的開放接口和安全審核等優勢.

五、綜述

基于紫金橋實時數據庫的SIS系統解決了火電廠廠級自動化應用中遇到的兩個主要問題：實時數據來源復雜而又分散和實時數據很難長期高精度存儲。在紫金橋實時數據庫中，可存儲全廠各臺機組DCS中的所有數據、各輔控系統（水系統、煤系統和灰系統）以及各服務器端應用軟件的計算結果數據，并采取有效的壓縮方式，保證全廠所有數據的保存時間至少達到3年，經壓縮的數據恢復的掃描時間應不大于15毫秒；系統實時性好、規模大、數據精度高、占用存儲空間小。
采用紫金橋實時數據庫三層架構后，系統具有以下優點：SIS、DCS、PLC、MIS等各個系統網絡相對獨立，權限劃分明晰，管理系統和參與生產自動控制的系統完全隔離，安全性和可維護性大大提高。以上各個系統服務器端應用軟件和客戶端應用軟件相對獨立，分別通過接口軟件與監控系統連接，其中任意應用軟件的停用不影響系統中其他應用軟件的運行與使用。
紫金橋實時數據庫系統，標準接口豐富、解決方案簡便，解決了監控系統數據孤島的問題；同時，大量、全面的生產數據的積累，為改善運行方式、提高控制水平、故障預防維護等提供了堅實的基礎。
此外在紫金橋實時數據庫平臺基礎上，還可以構建基于無限網絡的集團信息化系統，網絡拓撲結構如下：

結論

基于紫金橋實時數據庫的電廠SIS系統能大大提升了企業管理水平和競爭能力，使各項日常管理工作和管理目標有據可依，各級管理人員以生產為中心、更加重視工廠的生產平穩，消除了各類生產隱患，降低了各種生產事故發生的概率，提高了全廠安全生產的平穩率，真正實現了企業信息化提升企業管理水平的目的。
紫金橋實時數據庫在電廠的成功應用，表明紫金橋實時數據庫完全能夠滿足發電廠這個行業需求，尤其是紫金橋實時數據庫具有的數據恢復和斷點續傳，批量建點，數據轉儲，以及強大的報表功能和事故追憶、虛擬點、設備運行狀態監視等功能，對于發電廠非常適用