1. 前言 實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺是支持發(fā)電廠SIS系統(tǒng)的計算機、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、各種技術(shù)標(biāo)準和實時歷史數(shù)據(jù)庫軟件的有機組合。實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺按照標(biāo)簽點的形式通過定時地收集、存儲電廠控制系統(tǒng)帶有時間序列性質(zhì)數(shù)據(jù)、離線手工數(shù)據(jù)、或者其他外部應(yīng)用數(shù)據(jù)，并針對這些數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫平臺提供實時管理和應(yīng)用能力。實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺提供數(shù)據(jù)實時分布采集、經(jīng)濟存儲、方便管理、可擴展的協(xié)同應(yīng)用。 實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺要符合相關(guān)國內(nèi)外技術(shù)標(biāo)準和行業(yè)標(biāo)準，滿足軟件平臺、硬件平臺的兼容及各子系統(tǒng)間的互聯(lián)要求。實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)配置、軟件編制，應(yīng)滿足對電廠發(fā)電可靠運行的要求。實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺必須保證生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集過程的實時性、數(shù)據(jù)的完整性。從系統(tǒng)安全的角度考慮，實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺需要保證系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)的安全，采用適當(dāng)?shù)募用芊雷o措施、數(shù)據(jù)備份措施，提供嚴格的用戶認證、權(quán)限管理和審計手段，并考慮信息保密的時效性。從開放性和可擴展性考慮，實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺采用應(yīng)開放式體系結(jié)構(gòu)和分布式系統(tǒng)設(shè)計，以滿足未來SIS應(yīng)用和企業(yè)信息綜合應(yīng)用的要求。 總的說來，實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺至少應(yīng)具備數(shù)據(jù)實時分布采集、經(jīng)濟存儲、靈活管理、可擴展的協(xié)同應(yīng)用等四個組成部分：  D1：數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition and Collection)  D2：數(shù)據(jù)歸檔與存儲(Data Archives and Storage)  D3：數(shù)據(jù)組態(tài)與數(shù)據(jù)庫管理(Data Configuration and Administration)  D4：數(shù)據(jù)應(yīng)用(Data Application Integration) 2. D1數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)采集 D1的功能是采集水、煤、灰、機、電等控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)以及通過相應(yīng)功能或者開發(fā)接口實現(xiàn)對手工輸入數(shù)據(jù)、手持設(shè)備或者其它信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上支持通過硬件擴展、網(wǎng)絡(luò)連接、通過接口站或者控制系統(tǒng)上位計算機完成控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集；軟件上應(yīng)支持通過OPC服務(wù)器或者XML方式采集控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。 為了平衡控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊負載，需要考慮D1支持針對過程數(shù)據(jù)特性針對每個標(biāo)簽點采集頻率、采集相位進行獨立或者批量定義。D1可以采集的數(shù)據(jù)類型包括數(shù)字量、模擬量、字符串等。 考慮到網(wǎng)絡(luò)中斷或者D2部分因為某些原因無法及時響應(yīng)D1數(shù)據(jù)發(fā)送請求，D1要求支持數(shù)據(jù)緩存功能，能夠在D1部分將過程數(shù)據(jù)暫存于本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正?；蛘逥1響應(yīng)后后將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)緩存區(qū)的大小可按需配置。支持同類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)制功能。 3. D2數(shù)據(jù)歸檔與存儲 D2的主要功能是支持對歷史數(shù)據(jù)歸檔文件的管理，包括創(chuàng)建、復(fù)制、刪除、備份的功能。數(shù)據(jù)庫平臺應(yīng)該提供面向過程數(shù)據(jù)經(jīng)濟存儲或者優(yōu)化存儲的手段，并且提供數(shù)據(jù)壓縮方法以及用戶可對壓縮能力選擇的途徑。提供計算引擎或者計算接口，支持數(shù)據(jù)的二次計算-存儲能力，既可直接存儲過程數(shù)據(jù)又可存儲過程數(shù)據(jù)中間計算結(jié)果。計算引擎以及接口支持統(tǒng)計功能包括最大值、最小值、平均值和累計值計算功能。 D2針對每條過程數(shù)據(jù)記錄包含如下內(nèi)容： 標(biāo)簽點名稱、標(biāo)簽點時間標(biāo)簽、標(biāo)簽點描述、數(shù)據(jù)源地址、數(shù)據(jù)點工程單元、數(shù)據(jù)類型、掃描周期、量程范圍、數(shù)據(jù)時間標(biāo)志、數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)狀態(tài)(含數(shù)據(jù)質(zhì)量或者其它數(shù)據(jù)點狀態(tài)信息)等。 考慮系統(tǒng)擴容和更新，D2應(yīng)能提供針對已有歷史數(shù)據(jù)的移植和擴容方案。 4. D3數(shù)據(jù)組態(tài)與數(shù)據(jù)庫管理 D3部分是指系統(tǒng)管理員對整個實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺的管理和系統(tǒng)組態(tài)，它包括如下幾個方面的內(nèi)容：  用戶權(quán)限管理：實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺支持基于角色的用戶權(quán)限管理，可以對每個用戶指定具體的操作權(quán)限，確保其只能進行權(quán)限范圍內(nèi)的操作。  數(shù)據(jù)組態(tài)：單獨或者批量組態(tài)數(shù)據(jù)點：創(chuàng)建、更新、刪除、查詢數(shù)據(jù)點以及相關(guān)屬性。離線和在線兩種方式進行數(shù)據(jù)庫組態(tài)和配置，所謂在線方式是指系統(tǒng)運行過程中修改數(shù)據(jù)庫配置避免數(shù)據(jù)庫停機時間(Downtime)和重裝（Reload）的修改。  運行管理：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)運行監(jiān)視。（系統(tǒng)參數(shù)如：采集規(guī)模、歸檔文件、壓縮策略、采集接口、負載、并發(fā)用戶、系統(tǒng)報警和系統(tǒng)消息等）。  備份與恢復(fù)：通過手工方式或者自動方式備份數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置信息和歷史歸檔數(shù)據(jù)，并可從備份文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。  審計功能：記錄和追蹤數(shù)據(jù)庫配置信息與數(shù)據(jù)修改。  日志功能：記錄數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行中的操作信息、警告信息、錯誤信息等。  遠程維護：支持Web方式遠程維護。 5. D4數(shù)據(jù)應(yīng)用 D4部分提供面向D2的多用戶、多應(yīng)用的并發(fā)訪問的機制（接口工具）：  針對用戶各種應(yīng)用在數(shù)據(jù)回取（Data Retrieve）或訪問時的權(quán)限管理，如根據(jù)權(quán)限運行服務(wù)器、配置標(biāo)簽點、讀寫數(shù)據(jù)。  提供數(shù)據(jù)回取時的統(tǒng)計計算能力：計算最大最小值、計算指定時間范圍均值、計算累計、計算記錄個數(shù)或者次數(shù)、最大最小值發(fā)生時間等。  提供采樣數(shù)據(jù)回取能力：指定間隔時間的采樣數(shù)據(jù)回取、指定采樣數(shù)目的數(shù)據(jù)回取。  為開發(fā)SIS數(shù)據(jù)應(yīng)用提供二次開發(fā)工具，以API或者SDK的方式提供函數(shù)調(diào)用接口，支持的函數(shù)應(yīng)包括：面向服務(wù)器管理和狀態(tài)信息的查詢、面向數(shù)據(jù)點管理和狀態(tài)信息的查詢、面向接口站和數(shù)據(jù)采集的管理和狀態(tài)信息的查詢、面向數(shù)據(jù)的查詢、更改、統(tǒng)計計算。  提供ODBC或OLE DB接口，支持SQL SELECT子集，以SQL語句實現(xiàn)面向服務(wù)器信息的查詢、面向數(shù)據(jù)點屬性的查詢、面向接口站和數(shù)據(jù)采集信息的查詢、面向數(shù)據(jù)信息的查詢（計算方式或者采樣方式）。  提供具備圖形化的應(yīng)用開發(fā)界面，實現(xiàn)生產(chǎn)流程圖動態(tài)再現(xiàn)、關(guān)鍵性能指標(biāo)參數(shù)(KPI: Key Performance Index)動態(tài)計算、趨勢顯示與分析工具。  支持Web訪問解決方案：生產(chǎn)流程圖動態(tài)再現(xiàn)、KPI動態(tài)再現(xiàn)、趨勢顯示與分析工具。  提供以報表開發(fā)手段：專門報表開發(fā)工具、Excel加載宏或者其它形式的報表功能。 6. 實時歷史數(shù)據(jù)庫事務(wù)特征 事務(wù)是指一組作為一個單元成功執(zhí)行或者失敗的相關(guān)任務(wù)或者操作。從數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理的角度考慮，實時歷史數(shù)據(jù)庫以事務(wù)為單位分配CPU、數(shù)據(jù)等資源，進行優(yōu)先級的分配、調(diào)度處理等。 實時數(shù)據(jù)庫的事務(wù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫事務(wù)的本質(zhì)區(qū)別就在于其有定時限制，通過在事務(wù)處理方面應(yīng)滿足定時性、語義相關(guān)性（結(jié)構(gòu)一致性，數(shù)據(jù)一致性，功能替代/結(jié)構(gòu)補償）要求來達到定時限制的事務(wù)比率最大的事務(wù)處理目標(biāo)。 除了在吞吐量方面追求數(shù)據(jù)庫性能以外，對單個事務(wù)定時限制的最大滿足是實時歷史數(shù)據(jù)庫事務(wù)特征的最突出的特征。由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫事務(wù)的原子性和可串行化限制了實時系統(tǒng)的事務(wù)執(zhí)行的并發(fā)度，對于滿足定時限制是不利的，所以實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺應(yīng)該保證數(shù)據(jù)的時態(tài)一致性方面，至少應(yīng)該滿足如下條件：  確保實時歷史數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)值的時間戳與現(xiàn)場中物理值的時間戳相差不超過預(yù)定義的最大時間間隔。  確保實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺中計算點的時間戳在允許的范圍之內(nèi)。  分布數(shù)據(jù)源的采集后標(biāo)記時間戳的一致性。 實時事務(wù)的正確性包括數(shù)據(jù)庫狀態(tài)正確性和事務(wù)執(zhí)行正確性。數(shù)據(jù)庫狀態(tài)正確性包含內(nèi)部一致和時間一致；事務(wù)執(zhí)行正確性則包含其結(jié)果正確性、行為正確性、結(jié)構(gòu)正確性和時間正確性。實時歷史數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理按照關(guān)鍵性分類（也就是按事務(wù)超截止期對系統(tǒng)帶來的影響分類）如下：  硬（截止期/ 實時）事務(wù)超截止期會導(dǎo)致惡果（價值函數(shù)取大且可能不斷增加的負值）。它對應(yīng)于安全危急性活動。  軟（截止期/ 實時）事務(wù)超截止期仍有一定的價值，且價值不斷下降，直到某一時刻（稱為最終有效時間）降到零，此后保持為零（不會為負）。  固（截止期/ 實時）事務(wù)一旦到達截止時間，其價值立即降為零，此后固定為零（也不會為負）。 實時歷史數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理按照按事務(wù)功能分類如下：  數(shù)據(jù)接收事務(wù)：用來記錄電廠控制系統(tǒng)現(xiàn)實狀態(tài)或發(fā)生的事件到數(shù)據(jù)庫中。包括新數(shù)據(jù)的寫入和已有數(shù)據(jù)修改。為了保持數(shù)據(jù)庫的" 外部一致" 和跟蹤記錄，它應(yīng)是短的、周期的，且應(yīng)是被立即執(zhí)行（不能等待和阻塞）的硬實時事務(wù)。  數(shù)據(jù)處理事務(wù)：類似傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)。它用來恢復(fù)已違反了一致性（可能由于數(shù)據(jù)接收事務(wù)的結(jié)果）的數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)。這種事務(wù)可看作維護正常運行的監(jiān)控器，它可能是" 長壽" 的。  控制事務(wù)：引起對外部或者數(shù)據(jù)庫內(nèi)部中有關(guān)活動的執(zhí)行。像數(shù)據(jù)接收事務(wù)一樣，這種事務(wù)是很短的，盡管所引起的現(xiàn)實活動可能要執(zhí)行很長時間。它通常也是硬實時的。這種事務(wù)還可以作為數(shù)據(jù)處理事務(wù)的子事務(wù)而被調(diào)用，而它本身也可以觸發(fā)子事務(wù)，比如以一子事務(wù)來檢測所引起的現(xiàn)實活動。 實時歷史數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理按照按數(shù)據(jù)處理方式分類如下：  數(shù)據(jù)更新事務(wù)：數(shù)據(jù)更新事務(wù)包含的操作有：事務(wù)開始、更新數(shù)據(jù)時間、更新數(shù)據(jù)值、檢查數(shù)據(jù)狀態(tài)、設(shè)置數(shù)據(jù)狀態(tài)、事務(wù)結(jié)束。  數(shù)據(jù)計算事務(wù)：即二次計算點的數(shù)據(jù)更新，其包含的操作有：事務(wù)開始、獲取二次計算所需的數(shù)據(jù)點值及其對應(yīng)時間、產(chǎn)生計算結(jié)果、更新二次計算點的數(shù)據(jù)時間、更新二次計算點的數(shù)據(jù)值、檢查數(shù)據(jù)狀態(tài)、設(shè)置數(shù)據(jù)狀態(tài)、事務(wù)結(jié)束。  數(shù)據(jù)回取事務(wù)：其包含的操作有：事務(wù)開始、按照指定條件獲取數(shù)據(jù)、事務(wù)結(jié)束。 實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺為了保證持久性，即系統(tǒng)必須保持提交的事務(wù)所產(chǎn)生的影響，并且從以下的單點失敗中恢復(fù)之后確保數(shù)據(jù)庫的一致性：  持久介質(zhì)出現(xiàn)不可恢復(fù)的失效。  系統(tǒng)或者部分子系統(tǒng)失效。  內(nèi)存或者部分內(nèi)存失效。  突然斷電。 7. 實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺性能指標(biāo) 針對實時歷史數(shù)據(jù)庫的性能可以通過事務(wù)吞吐量、數(shù)據(jù)新鮮度、數(shù)據(jù)壓縮能力、單機采集規(guī)模、采集速度等幾個指標(biāo)來評價。 事務(wù)吞吐量：采用TPS (Transact