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    柴海軍（1971—）
女，工程師，高級企業(yè)信息管理師，1992年畢業(yè)于撫順石油學院計算機系，同年進入中國石油寧夏石化公司工作。在公司信息中心先后從事軟件開發(fā)、網(wǎng)絡管理、數(shù)據(jù)庫管理、企業(yè)系統(tǒng)應用管理等工作。

1 前言

    實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以生產(chǎn)過程中實時過程數(shù)據(jù)為基礎，以優(yōu)化生產(chǎn)過程和提高管理水平為手段，以提高生產(chǎn)收益和降低生產(chǎn)能耗為目的，通過采集、存儲生產(chǎn)過程中大量的實時數(shù)據(jù)，完成對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和主要相關數(shù)據(jù)的積累，實現(xiàn)生產(chǎn)綜合統(tǒng)計、分析，加強生產(chǎn)過程監(jiān)控、調度綜合事務管理，輔助生產(chǎn)管理者對生產(chǎn)作出正確的判斷與決策，為實現(xiàn)全廠生產(chǎn)過程的計劃和優(yōu)化奠定基礎。

    通過各生產(chǎn)裝置實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立，使全廠生產(chǎn)實時信息系統(tǒng)更加完善，管理部門能夠遠程實時監(jiān)視、瀏覽、回顧生產(chǎn)現(xiàn)狀（以WEB方式），在辦公室之外的用戶可以通過訪問企業(yè)的Web服務器瀏覽，并為以后的管理信息系統(tǒng)提供原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)源。

    石化行業(yè)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設始終堅持以生產(chǎn)處室為基礎，為生產(chǎn)處室提供可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)平臺，以滿足各處室的深層次開發(fā)。同時為公司的各級領導提供決策依據(jù)。同時實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是生產(chǎn)制造集成系統(tǒng)（CMIS）的核心，對生產(chǎn)過程進行全面監(jiān)控甚至最終實現(xiàn)遠程監(jiān)控。要實現(xiàn)這個目標，首先要建立完整的生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)。即以實時數(shù)據(jù)庫為核心，實現(xiàn)對全廠實時數(shù)據(jù)的自動采集、存儲和監(jiān)視，并圍繞這些數(shù)據(jù)開發(fā)出各種實用程序。

    實時監(jiān)測系統(tǒng)的對象是生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)庫的核心就是數(shù)據(jù)管理，它采集并存儲與流程相關的生產(chǎn)工程實時工藝數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)庫采集、存儲生產(chǎn)信息，用來指導生產(chǎn)、降低成本、增加產(chǎn)量。實時數(shù)據(jù)庫為最終用戶提供了快捷、高效的工廠信息。通過實時數(shù)據(jù)庫還可以集成產(chǎn)品計劃、維護管理、專家系統(tǒng)、化驗信息系統(tǒng)、生產(chǎn)過程模擬等后期的應用系統(tǒng)，在業(yè)務管理和生產(chǎn)之間起到橋梁作用。由此看出，為進一步提高生產(chǎn)管理效率，盡快建立完整的生產(chǎn)實時監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。

2 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及體系結構

    目前較為流行的實時數(shù)據(jù)庫有國外有三種，國內的有三種：

    （1）InfoPlus。美國ASPEN公司的產(chǎn)品，其核心是一個實時數(shù)據(jù)庫，外層有多個能滿足不同需求的層次化產(chǎn)品，為現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和應用、歷史數(shù)據(jù)的管理、整體的先進控制和優(yōu)化，提供了有效的支持環(huán)境和開發(fā)平臺。InfoPlus能與幾乎所有的底層設備相連，如盤裝儀表、DCS、PLC、罐區(qū)檢測系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源。InfoPlus把生產(chǎn)裝置操作信息、流程數(shù)據(jù)、實驗室數(shù)據(jù)和業(yè)務管理數(shù)據(jù)有機地結合在一起，具有監(jiān)測顯示、生產(chǎn)管理、先進控制等功能，填補了管理與控制的“夾縫”，為管控一體化提供了支持平臺。

    （2）PI(Plant Information system)。美國OSI Software公司開發(fā)的一套基于C/S的商品化軟件應用平臺，分布式結構，在多種系統(tǒng)配置下運行，支持的客戶個數(shù)無限制，可使用多個數(shù)據(jù)服務器。因其采用旋轉門壓縮專利技術和獨到的二次過濾技術，使進入到PI數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)經(jīng)過有效的壓縮，極大地節(jié)省了硬盤空間，能夠處理超大量信息(數(shù)十萬點)，可以數(shù)據(jù)原型存儲，具有很高的可靠性和很快的執(zhí)行速度，能提供強大的數(shù)據(jù)分析軟件、簡捷的報表生成工具和完美的Web瀏覽，為生產(chǎn)信息和管理信息提供了十分友好的集成環(huán)境。

    （3）Uniformance。美國Honeywell Hi-spec公司推出的工廠一體化解決方案中的一個軟件產(chǎn)品。Uniformance數(shù)據(jù)庫是該軟件的基礎，它是一個綜合性的工廠信息管理系統(tǒng)。Uniformance由3部分組成：(a)工廠歷史數(shù)據(jù)庫(PHD)，用來收集、存儲和重現(xiàn)連續(xù)的過程數(shù)據(jù)、物料移動數(shù)據(jù)、操作事件、質量數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫的無縫連接；(b)工廠參考模型(Plant Refeerence Model)，用來存放工廠的參考數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)，它是工廠歷史數(shù)據(jù)庫的基礎，其信息存儲在關系數(shù)據(jù)庫中；(c)桌面應用，提供用來對工廠數(shù)據(jù)進行顯示、分析和打印報表的實用工具。

    （4）國內主要有北京三維、浙大中控、和利時三家。其中由北京三維天地科技有限公司開發(fā)的SuperInfo2.5是一套具有自己知識產(chǎn)權的商業(yè)化應用系統(tǒng)，在國內的知名度及應用范圍相對較高。由于SuperInfo系統(tǒng)在設計時就采用了模塊化的結構和標準通訊協(xié)議，幾種不同類型、不同版本的實時數(shù)據(jù)庫之間可實現(xiàn)無縫連接。它具有靈活的體系結構，支持拆分和擴展，在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(RTDB)中自選所需模塊，這樣大大增加了用戶在數(shù)據(jù)庫上選用的多樣性和靈活性，又減少了用戶的開銷。SuperInfo實時數(shù)據(jù)庫可以與各種DCS、PLC、實時系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，將生產(chǎn)中實時數(shù)據(jù)集中在一起，為數(shù)據(jù)的深入開發(fā)應用提供一個可靠的數(shù)據(jù)平臺。通過SuperInfo, 可以訪問管理工廠所需的全部信息，也可提供一個強大的生產(chǎn)制造和管理用的信息系統(tǒng)。SuperInfo 所提供的適當?shù)纳a(chǎn)制造信息，能夠使操作員、工程師、維護人員和管理人員達到他們的目標。

    2.1 實時數(shù)據(jù)庫主要特點是時間特性

    （1）數(shù)據(jù)與時間相關

    按照與之相關的時間的性質不同又可分為兩類：

    數(shù)據(jù)本身就是時間即從“時間域” 中取值，如“日期”，稱為“用戶定義的時間”，也就是用戶自己知道，而系統(tǒng)并不知道它是時間，系統(tǒng)將毫無區(qū)別地把它像其他數(shù)據(jù)一樣處理。

    數(shù)據(jù)的值隨時間而變化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是對其所服務的“ 現(xiàn)實世界”中對象狀態(tài)的描述，對象狀態(tài)發(fā)生變化則引起數(shù)據(jù)庫中相應數(shù)據(jù)值的變化，因而與數(shù)據(jù)值變化相聯(lián)的時間可以是現(xiàn)實對象狀態(tài)的實際時間，稱為“真實”或“事件” 時間（現(xiàn)實對象狀態(tài)變化的事件發(fā)生時間），也可以是將現(xiàn)實對象變化的狀態(tài)記錄到數(shù)據(jù)庫，即數(shù)據(jù)庫中相應數(shù)據(jù)值變化的時間，稱為“事務時間”（任何對數(shù)據(jù)庫的操作都必須通過一個事務進行）。實時數(shù)據(jù)的導出數(shù)據(jù)也是實時數(shù)據(jù)，與之相聯(lián)的時間自然是事務時間。

    （2）實時事務有定時限制

    典型的就是其“截止時間”。對于RTDB，其結果產(chǎn)生的時間與結果本身一樣重要，一般只允許事務存取“ 當前有效” 的數(shù)據(jù)，事務必須維護數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的“時間一致性”。另外，外部環(huán)境（現(xiàn)實世界）的反應時間要求也給事務施以定時限制。

    2.2 時實數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構

    實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺的應用模式如圖1所示。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)應用四個層次構成。數(shù)據(jù)源指實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的來源，主要有常規(guī)儀表、二次儀表和PLC；數(shù)據(jù)管理指生產(chǎn)數(shù)據(jù)（實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)）在三種數(shù)據(jù)庫（實時數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫）中的數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)集成指各種數(shù)據(jù)基于Web的集成，包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)應用方式等；數(shù)據(jù)應用指用戶在本地或遠程對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的訪問和利用。

3 上層典型應用

    （1）流程圖瀏覽（View）

    實時查看生產(chǎn)流程，可以實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分層顯示，同一個裝置對于不同的使用人員，呈現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)界面。如企業(yè)領導需要的是進料、產(chǎn)品、加工量、收率等，工藝管理員需要的是工藝指標值，設備管理人員關心的是設備狀態(tài)。