《实时数据库.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实时数据库.doc（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实 时 数 据 库一.实时数据库概述实时数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说，实时数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。实时数据库RTDB（Real-Time Data Base）是数据和事务都有定时特性或显示的定时限制的数据库。系统的正确性不仅依赖于逻辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。RTDB的本质特征就是定时限制，定时限制可以归纳为两类：一类是与事务相联的定时限制，典型的就是“截止时间”；另一类为与数据相联的“时间一致性”。时间一致性则
2、是作为过去的限制的一个时间窗口，它是由于要求数据库中数据的状态与外部环境中对应实体的实际状态要随时一致，以及由事务存取的各数据状态在时间上要一致而引起的。实时数据库是一个新的数据库研究领域，它在概念、方法和技术上都与传统的数据库有很大的不同，其核心问题是事物处理既要确保数据的一致性，又要保证事物的正确性，而它们都与定时限制相关联。实时数据库系统中最为典型的问题是利用数据库技术的特点和优点解决实时系统中的数据管理问题，为数据库系统提供时间调度和资源分配的算法，以及实时数据处理的各种方法。时间特性是实时数据库系统不同于其它关系数据库的特点之一。数据、事件、活动都有与之相联系的时间限制。设计实时数据
3、库系统时一定要充分考虑时问特性，考虑外部环境所施加的时间限制、系统性能所决定的时间限制、数据的时间一致性所要求的时间限制以及其它的时间限制。另外，由于时间限制的存在，实时数据库中的数据还存在除数据逻辑一致性和事务逻辑一致性外的两种一致性约束条件:数据时态一致性、事务时态一致性。实时数据库系统可以看作是常规数据库管理系统与实时系统的结合体，像DBMS一样，它必须处理事务并保证ACID数据特性。此外还必须在实时环境下满足事务提交的时间约束。实时事务要求系统能比较准确地估计和控制或规定事务的运行时间，但对磁盘数据库而言，由于磁盘存取、内外存数据传递、缓冲区管理、排队等待等使得实时事务实际平均执行时间
4、不易控制在一个较短的时间内。而如果将选定数据库的“主拷贝”或“工作版本”常驻内存，形成内存数据库，即活动事务只与实时数据库的内存拷贝打交道，每个事务在执行过程中实现I/O。那么系统就可以将事务的运行时间控制在一个较短的时间内。实时数据库理论的研究主要集中在如下几个方面：实时数据库模型实时事务调度：包括并发控制、冲突解决、死锁等内容数据压缩容错性与错误恢复访问准入控制内存组织与管理索引结构I/O与磁盘调度主内存数据库系统系统资源调度、恢复不精确计算问题放松的可串行化问题查询处理算法实时SQL数据和事务特性的语义及这种语义与一致性、正确性的关系实时事务的可预测性通信的协议与算法数据接口的标准化这些
5、问题又彼此高度相关且与应用的性质紧密联系，在工程实时数据库系统中，同相关的工程背景结合，又产生了很多需要研究的问题。另外，实时数据库系统的研究中通常要借鉴其它各特种数据库和相关工程知识的理论研究结果。例如时态数据、内存数据库、面向对象数据库、主动数据库、工程数据建模等。二.各种实时数据库概述目前使用最广泛的国外品牌：OSI公司的PI( Plant Information System )Aspen公司的IP21( InfoPlus.21 )Honeywell公司的PHD( Process History Database )Instep公司的eDNA(enterprise Distribute
6、d Network Architecture)Wonderware公司的IndustrialSQL Server，简称INSQL；GE,Intellution公司的iHistorian；简介:PI在国内广泛应用于电力行业，它采用了旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI数据库的数据经过了最有效的压缩，极大地节省了硬盘空间；IP21和PI一样属于正宗的实时数据库软件，价格和PI差不多，比较昂贵，IP21在中石油、中石化内部得到了广泛使用；由于Honeywell占据了化工行业DCS大部分份额，因此PHD在化工行业使用得也比较广泛，PHD在内部使用了Oracle关系数据库；以上三种实时数
7、据库均为二十世纪末推出来的传统实时数据库，由于在电力行业占垄断地位的PI价格居高不下，Instep eDNA凭借价格优势进入了电力行业，逐渐拥有了一定的客户，因此目前大型电力企业仍然偏爱OSI PI，不少中小电力企业则选择了eDNA。 OSI公司的PI：PI系统是由OSIsoft 公司开发的基于C/S 和B/S 结构的工厂实时数据集成、应用平台。PI 系统以数据原形的方式长期在线储存工厂所有的生产数据，并满足快速、高效地进行数据采集、存储和显示的要求。由于其功能卓越、性能可靠，在国内外电厂信息化建设中获得了广泛的应用，在电力行业实时/历史数据库产品应用中占据了领导性的地位。PI 系统是一个直观
8、显示企业生产过程的虚拟窗口。基于可靠的生产信息，管理者可以监控整个企业的运转。PI 实时地获取各个实际数据源的原始生产数据，用户通过一组用户可配置的报表，从分布在整个企业的桌面计算机上，可看到当前和历史的生产运行状况。这些有价值的信息也可按其原有的精度在线存储数年以备将来使用，使用户随时了解每个单元、每台设备以及整个企业不同层面的运作状况。实现从数据到信息，从信息到生产力的转换可靠、准确、实时的信息，意味着可做出更好的业务决策。对企业或管理机构而言，OSIsoft 公司的PI 实时数据库系统的应用，则意味着企业或管理机构中每位成员都可根据工作需求实时获得关键的数据。利用PI 数据库系统，将数据
9、转化为对业务有用的信息，该信息将辅助管理者和运行人员做出适当的决策，使企业不断的向前发展并获得增长性的赢利能力。PI 系统为管理层打开一扇虚拟的窗口，帮助其洞察生产过程或运行流程，使得在大量基于实际运行数据/信息基础上，实现对整个业务运作流程的控制与管理。PI 系统具有强大的实时数据采集功能，可实时地采集来自不同数据源的原始数据，并通过系统提供的用户可配置报表、分析工具和Web 软件工具等，在遍布企业或管理部门的台式计算机、便携式电脑或移动PDA 上，实时显示当前和历史的运行状况。对于运行管理有价值的数据信息，PI 系统可为其提供在线存储达数十年，并随时随地（每周7 天、每天24 小时）连续不
10、断地为运行单元级、成套设施级、整个企业或管理机构级，提供实时数据与信息支持。PI 系统是企业及管理机构实时信息架构的核心部分，它帮助将实时数据转化为运行管理决策的关键信息，使其成为业务系统中整合的重要信息。目前，众多管理机构、组织或企业，包括世界500 强到中型规模企业，将该实时信息管理模式应用到生产能力、产品质量和可靠性方面后，而取得了持续的巨大成功。2. PI 数据库系统弥合了业务控制与业务管理间的信息缺口PI 系统为世界级的企业提供实时和历史的数据管理，使得该类企业在实时数据支持的管理过程中成功地获得了丰厚的投资回报，且避免了运营风险和决策失误。PI 系统已成为企业或管理机构的信息集成系
11、统重要部分，直接应用于运行、维护和管理一体化。并为生产过程控制与业务运行和管理系统间的实时信息沟通架起了一道桥梁。PI 系统可直接采集，实时获取难度较高的各种运行过程中的实时数据（通常该类数据，封闭在各自成体系的自动化系统或人工数据源中），并将其转化为公共的、且对业务有效的信息。不论何种行业或管理部门，均可从这些关键的实时信息中获得收益，并能在动态业务领域中自由地驰骋，达到绩效目标。3. PI 数据库系统加速了用户的投资回报PI 系统的建设会迅速地产生实用效果，并在业务运作中帮助用户取得不断增长的效益。PI 系统提供的数据信息可靠、且清晰明了。同时，PI 系统的安装周期短，配置集成到用户的生产
12、管理系统、业务监控/监管系统、辅助决策信息系统等过程中，也无需要更改用户原有系统。PI 系统通过一个可扩展的标准接口库，能够连接上百种不同运行模式的过程监控系统或自动操作系统等。同时，通过使用COM 连接技术，使得PI 能实现与用户原有或将来需要增加的数据库之间有效的融合。PI 系统功能强大的应用服务和客户端工具，也保证了客户使用过程中得心应手，且操作简便。PI 系统能向用户提供其业务需求的关键数据和实时信息。该类信息对用户在生产运行、系统设备维护、成本控制、质量管理及后续服务过程中，均是必不可少的。因此，采用PI 数据库系统，不仅可显著地提高工作效率，降低运行成本及资源损耗，从而也加快了用户
13、投资的回报。4. PI 数据库系统的安全保障体系PI 系统整体架构设计中，已完整考虑并提供了一体化的安全保障机制，以确保用户数据信息使用中的万无一失。PI 系统的安全机制，已具备精细到对每个数据点的安全管理，其包括对数据库点的读取、写入或修改等。因此，任何想要访问PI 数据库系统中任何数据的用户，都必须首先获得其相应的访问权限确认。而该访问权限的配置与管理，只有系统核心管理员具备该权限，且其也受身份认证的管理。Aspen Infoplus.21 InfoPlus.21是实时数据库软件，是用于集成生产过程信息（如各种工艺参数）与高层次应用程序（如先进控制、优化、过程管理）的基础数据平台，它使用户
14、可以访问和集成来自整个工厂范围内DCS及PLC的数据，它通过功能极强的分析工具、历史数据管理、图形化的用户介面和大量的过程接口来访问和集成数据。InfoPlus.21是一个智能化的实用化的信息管理系统，它可以提供给你最需要的东西：合适的实时应用支持、多线程、客户机/服务器结构。先进的过程数据服务器和历史数据管理在应用的任何地方都是可行的，特别是它的灵活的数据结构可以根据应用的需要重新定义以适合你自己的应用系统的需要，它对OLE、DDE、aglance以及ODBC查询访问的支持，使用户可以方便地在支持这些传输协议的应用软件及实时数据库之间交换数据，如Excel与实时数据库可以通过aglance交
15、换数据，同时利用ODBC可以与对ODBC支持的关系数据库集成在一起。如ORACLE、SYBASE等集成。由于丰富的经验以及在实时数据库系统技术方面的领先地位，使得实时数据库可以与世界上大多数的DCS及PLC集成在一起，典型的有Honeywell的TDC2000,3000、Fisher Provox、Moore（HLL和LIL）Foxboro I/AS、Bailey Infi/network 90等PLC方面有AB、Modicon、SquareD、Texas Instruments（以上所列仅是一部分）等。InfoPlus.21的过程浏览器Explorer提供了强大的访问实时数据库的能力。它的W
16、indows基础的图形用户介面使得用户可以方便地对流程图进行组态，而且也是浏览实时数据如趋势、报警、详细显示、报告编辑等的工具。该软件被广泛应用于炼油、金属冶炼、造纸业、石化企业、油田、制药、电厂等。Honeywell公司的PHD:可扩展性：PHD的分布式结构保证可以从不同的数据源采集数据并汇总到单一而一致的数据库中。PHD数据库初建规模可以很小，但随着应用需要可以很方便地扩展到处理数百个用户和数十万个位号的规模。安全性：PHD可以提供常用的防火墙配置支持，能够对历史数据进行保护，阻止未授权的访问。可靠性：PHD具有数据采集和历史记录恢复的功能，即使数据采集出现中断，也能保证数据记录的完整性。开放性：PHD具有开放的接口，可以与众多Honeywell及第三方数据源进行连接。
