紫金桥实时数据库的在电厂SIS系统中的应用

   由于管理和生产的需要，目前绝大多数电厂都记录了大量数据，但这些数据往往分散在不同的计算机或控制系统上，不能统一的存储或调用，各个控制系统是互不连通的信息孤岛，许多问题因无法集中到足够的数据进行综合分析而难以得到合理快捷的解决办法，特别是管理与控制信息，从体系的开发到数据处理的思路常常有很大的差异，不能为各种应用的方方面提供一个统一的数据平台，难以实现管理、控制的一体化，不能将管理的效益真正从实际生产中充分的发挥出来。

随着计算机技术、网络技术和数据库技术的发展，在企业激烈竞争的条件下，要实现企业利益、员工利益和社会利益最大化，那么改造或抛弃传统的控制系统模式、设计新的高速高效和稳定的控制系统结构已成为必然趋势，或在原有系统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当务之急。一言以蔽之，企业自动化及信息化建设是紧迫的,同时也是发展的必然趋势。

   一 实时数据库的技术特点

   为了满足上述要求，应建立一个实时／历史数据库，并具有下列特点：

（1）为生产和管理获取所有的相关信息，可以生成过去和现在的所有操作情况画面，以足够的信息供用户以不同的视角在统一的数据库访问相同的信息，获得不同的应用。

（2）在线存储多年的工艺数据，即以用户或应用的要求包括秒级的数据存储历史数据，以利于工艺和设备的运行状况分析。

（3）以数据的原型存贮，即数据的采集与存贮保持原有的时间间隔、精度而不必考虑将来如何用，但这需要占用大量的磁盘空间，采用先进的压缩技术和保持应有精度的还原技术是可取的。

（4）数据只存贮一次，以数据的基本形式存贮，并可对数据进行任何格式的计算和归纳处理。支持过程优化、先进控制、专家系统和其它复杂计算功能，以满足不同用户或应用程序的要求。

（5）实时数据库是一个全厂范围内的统一数据平台，是用来在不同厂商的产品间传送信息。因此，必须具有开放性，系统除了支持标准的C/S（客户/服务器）结构，支持API、OLE、ActiveX、DDE、ODBC、OPC、文件交换、外部程序连入等以外，还支持B/S (浏览器/服务器) 结构。

（6）数据采集和存储的可靠性。采用分布式结构进行数据采集和存储，接口能支持网络节点之间的容错技术，当发生故障时仍可继续采集网络节点式接口设备的数据，采用分布式数据存贮数据暂时保存在该节点上，保证数据在节点上层故障时数据不丢失。

由于实时／历史数据库采集的数据量大，精度要求高，并且带有时标，因此不宜采用常规的关系数据库存储，需要专用的实时／历史数据库。

   二、紫金桥实时数据库

   紫金桥实时数据库是紫金桥软件公司具有自主知识产权的高技术产品。采用了可靠的多线程数据库内核设计，保证了重要过程数据的可靠处理、压缩和管理；具有成熟的数据采集，灵活的分层结构，超级的历史数据库功能等特点；提供了一套丰富的工具，用于检索、显示、分析和报告生产数据；充分利用微软的工具软件，使桌面客户端更加直观和功能强大；提供OPC等开放的标准的接口，使得应用集成和维护更加容易。紫金桥实时数据库可以和各种先进控制优化、管理等高级应用集成在一起，方便电厂用户实现管控一体化的目标。

历史数据库采取了基于斜率滚动比较的压缩算法，数据压缩比低于10%；另外对于新近历史数据和早期历史数据可以指定不同的保存精度，这样可以进一步对历史数据进行压缩，大大节省存储空间。

主要性能指标：

测试环境：

   操作系统：Windows 2003 Server SP2

   CPU：Intel Pentium4 2.4GHz 双核

   内存：2G DDRII 800MHz

   硬盘：250GB 250G 7200转高速SATAII

测试结果：

   服务器处理速度：每秒钟处理200,000次实时数据请求。

   单机容量：200,000点

   20万点测试，CPU占用率只有30%左右。

   历史存储精度：最小分辨率１毫秒

   并发客户数：服务器可同时处理1024个客户端请求，客户端数据刷新频率在1秒之内

   数据输入/输出处理周期最小可达10毫秒

   在IO设备允许的情况下，数据采集周期可以达到1毫秒

   10000点保存一年历史数据占用磁盘空间一般不超过20G

   10000点，占用内存35M之内

   平均无故障运行时间50000小时以上

   故障恢复时间小于2分钟

   历史检索速度：检索任意一天历史数据（抽样100,000记录）不超过１秒

   三、系统描述及结构

   SIS系统，主要获取工业现场各生产设备的数据并存储，绘制分析曲线和制作生产报表。数据采集系统是综合了设备接口技术、数据传输技术、数据处理技术、数据库技术、网络通讯技术和信息管理技术等的成果，是数据采集系统建立的坚实的理论基础。

紫金桥实时数据库系统架构图：

基于紫金桥实时数据库的SIS系统结构图：

   四、系统主要功能特点

   紫金桥实时数据库是一个性能好、容量大、可靠性高、安全性强的分布式实时数据库平台。适用于数据存储、生产管理、先进控制、优化控制、流程模拟等应用，是企业信息化的桥梁。

系统服务器软件可采用紫金桥实时数据库作为信息化平台，根据电厂的实际需要，软件主要功能如下：

1 分布式结构

真正的分布式数据库。数据服务器、Web服务器、设备驱动、人机界面、实用工具可任意组合，分别运行在相同或不同机器上。实时数据，历史数据，过程报警，事件等作为整个系统的共有资源，可为其他客户端和数据库共享。

2. 高性能历史存储

长时间、高分辨率历史存储。历史保存时间可以精确到1毫秒，高效的数据存储算法，历史数据库采取了基于斜率滚动比较的压缩算法，数据压缩比低于10%；另外对于新近历史数据和早期历史数据可以指定不同的保存精度，这样可以进一步对历史数据进行压缩，大大节省存储空间。不但让你快速存取数据，而且能够快速进行历史数据插值。可以将延期采来的数据或者人工录入数据插入到过去指定的时刻.

3. 内部仪表

数据库中以内部仪表的形式表示各种运算控制功能，组态方便，层次清晰，便于调试、维护。

4. 事故追忆功能

对与事件相关的点的历史状态进行详实记录，以便事后对事件产生原因进行分析。事件的种类、数量、关联的点、事件发生前后时间范围等都可以自由指定。并自动对与事故追忆相关的点进行高速采集。

5. 班组考核

通过工艺重要参数的追踪，发现操作潜在的问题，产生指导性的信息、并能对各个班组的操作水平进行评估。

6. 操作监控台

它是数据库远程维护工具。通过它可以对数据库进行各种远程操作，如远程组态、数据浏览、程序/系统状态监视、启停程序等。可以同时监控多台数据库服务器。并可自动搜寻局域网内的数据库服务器。

7. 全面提升的自由报表系统

• 类似Excel方便易用。
• 功能丰富，可实现各种复杂的报表系统。
• 所见即所得的打印方式，打印出专业的报表。
• 多种模版，轻松实现班报、日报、年报、报警报表等等。
• 可以轻松访问SQL关系数据库。

8. 与关系型数据库无缝连接

通过简单的组态即可完成与普通关系数据库双向数据交换，也可以利用紫金桥脚本实现更复杂的数据库操作、也可以通过SQL功能块实现事件驱动式的数据交互，并可通过与Excel的结合达到批量数据库点的建立和导入导出。

9. 查询工具

以直观的方式远程对数据库进行各种查询。包括对实时数据、历史数据、报警、统计数据、摘要、操作记录，系统运行状态等的查询。可任意指定工位号、时间段、查询条件、数值边界条件等。

10. 自恢复功能

当网络出现通讯故障，底层服务器仍能保存数据；通信恢复后，下级服务器能够自动将暂存的故障时段的所有数据上传到上级服务器。利用功能恢复，保证全部数据不会因为局部故障而丢失，为连续的历史存储提供了坚实、可靠的基础。

另外系统还具有控制功能、过程趋势和统计分析工具、在线修改，远程维护、多进程与多线程、WEB浏览、双机热备、丰富的开放接口和安全审核等优势.

   五、综述
   基于紫金桥实时数据库的SIS系统解决了火电厂厂级自动化应用中遇到的两个主要问题：实时数据来源复杂而又分散和实时数据很难长期高精度存储。在紫金桥实时数据库中，可存储全厂各台机组DCS中的所有数据、各辅控系统（水系统、煤系统和灰系统）以及各服务器端应用软件的计算结果数据，并采取有效的压缩方式，保证全厂所有数据的保存时间至少达到3年，经压缩的数据恢复的扫描时间应不大于15毫秒；系统实时性好、规模大、数据精度高、占用存储空间小。
   采用紫金桥实时数据库三层架构后，系统具有以下优点：SIS、DCS、PLC、MIS等各个系统网络相对独立，权限划分明晰，管理系统和参与生产自动控制的系统完全隔离，安全性和可维护性大大提高。以上各个系统服务器端应用软件和客户端应用软件相对独立，分别通过接口软件与监控系统连接，其中任意应用软件的停用不影响系统中其他应用软件的运行与使用。
   紫金桥实时数据库系统，标准接口丰富、解决方案简便，解决了监控系统数据孤岛的问题；同时，大量、全面的生产数据的积累，为改善运行方式、提高控制水平、故障预防维护等提供了坚实的基础。
   此外在紫金桥实时数据库平台基础上，还可以构建基于无限网络的集团信息化系统，网络拓扑结构如下：

   结论
   基于紫金桥实时数据库的电厂SIS系统能大大提升了企业管理水平和竞争能力，使各项日常管理工作和管理目标有据可依，各级管理人员以生产为中心、更加重视工厂的生产平稳，消除了各类生产隐患，降低了各种生产事故发生的概率，提高了全厂安全生产的平稳率，真正实现了企业信息化提升企业管理水平的目的。
   紫金桥实时数据库在电厂的成功应用，表明紫金桥实时数据库完全能够满足发电厂这个行业需求，尤其是紫金桥实时数据库具有的数据恢复和断点续传，批量建点，数据转储，以及强大的报表功能和事故追忆、虚拟点、设备运行状态监视等功能，对于发电厂非常适用