范黎敏　沈科炬

【摘 要】本文針對電網(wǎng)海量實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息存儲(chǔ)的問題，先介紹對比了關(guān)系數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，指出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品更適合電力企業(yè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息的存儲(chǔ)需要。接著對當(dāng)前市場主流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品進(jìn)行簡介，其中重點(diǎn)介紹和對比了PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和國產(chǎn)海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；最后提出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的結(jié)合使用，可更好的服務(wù)于電網(wǎng)信息化建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；海迅數(shù)據(jù)庫；PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

0.引言

信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化是智能電網(wǎng)的三大特征，這其中，信息化是基礎(chǔ)，是解決智能電網(wǎng)可觀測，繼而實(shí)現(xiàn)可控與在控的重要途徑。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，越來越多的智能測量裝置遍布整個(gè)電網(wǎng)，尤其是各網(wǎng)省公司和直屬單位輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、用電信息采集、配電自動(dòng)化、發(fā)電集團(tuán)信息化等項(xiàng)目的試點(diǎn)與推廣，產(chǎn)生了大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)沉淀生成海量歷史數(shù)據(jù)，連同調(diào)度生產(chǎn)控制大區(qū)生成的電網(wǎng)運(yùn)行方式、關(guān)口電量、保護(hù)、雷電等歷史/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一起，這些數(shù)據(jù)是重要財(cái)富，是實(shí)現(xiàn)精益化管理的重要基礎(chǔ)。如何高效地采集、處理、存儲(chǔ)、檢索和利用這些海量信息，已經(jīng)成為建設(shè)智能電網(wǎng)所要面臨的首要問題。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是目前數(shù)據(jù)庫市場上應(yīng)用較為廣泛的兩類數(shù)據(jù)庫，故數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一般采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。本文先介紹這兩個(gè)類型數(shù)據(jù)庫的定義及特點(diǎn)。

1.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫的介紹

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，以關(guān)系模型組織數(shù)據(jù)并借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，用二維表的形式來表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束三部分組成，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、查詢與處理方便、數(shù)據(jù)獨(dú)立性高、理論基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)等特點(diǎn)。關(guān)系模型也是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)較低，但由于關(guān)系模型提供了較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和非過程化的查詢功能，系統(tǒng)的查詢速度和查詢效率較低，但其仍是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.1關(guān)系型數(shù)據(jù)庫組件

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常包含下列組件：

（1）客戶端應(yīng)用程序（ Client ）。

（2）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（ Server）。

（3）數(shù)據(jù)庫（ Database）。

1.1.2關(guān)系型數(shù)據(jù)庫優(yōu)缺點(diǎn)分析（相比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫）

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫而言，有著以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）容易理解。二維表結(jié)構(gòu)是非常貼近邏輯世界的一個(gè)概念，建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰。因此，關(guān)系模型相對其他模型來說更容易理解。

（2）使用方便。通用的SQL語言易學(xué)易懂，程序員、數(shù)據(jù)管理員可以方便地在邏輯層面操作數(shù)據(jù)庫，而完全不必理解其底層實(shí)現(xiàn)。其提供的諸如視圖、存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器、索引等對象使數(shù)據(jù)訪問趨于便利。

（3）易于維護(hù)。豐富的完整性大大降低了數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致的概率。

（4）安全性高。登錄身份驗(yàn)證功能完善，提高安全性。

1.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的介紹

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)分支，是一種專用的處理海量實(shí)時(shí)信息的基于測點(diǎn)模型的數(shù)據(jù)庫，針對實(shí)時(shí)采集的具有時(shí)序特征的海量數(shù)據(jù)具有極高的事務(wù)處理能力、數(shù)據(jù)壓縮比和查詢檢索速度。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是基于先進(jìn)控制和優(yōu)化控制而出現(xiàn)的，對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求比較高，因而實(shí)時(shí)、高效、穩(wěn)定是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫最關(guān)鍵的指標(biāo)。

1.2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫邏輯上包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫和測點(diǎn)數(shù)據(jù)庫三部分。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫維護(hù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是每個(gè)測點(diǎn)時(shí)間戳最大的量測值（也就是當(dāng)前值）；歷史數(shù)據(jù)庫維護(hù)歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不斷歸檔沉淀后產(chǎn)生，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中往往采用壓縮的方式存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)；測點(diǎn)數(shù)據(jù)庫則維護(hù)所有測點(diǎn)的各種信息。

1.2.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上的優(yōu)勢

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫入和訪問速度快、歷史數(shù)據(jù)歸檔和訪問速度快、歷史數(shù)據(jù)高效壓縮、數(shù)據(jù)以及接口符合測點(diǎn)模型等優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對測點(diǎn)數(shù)有限制，而且往往按測點(diǎn)數(shù)收費(fèi)，導(dǎo)致等量數(shù)據(jù)的管理成本相對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫偏高。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)展現(xiàn)等方面的專業(yè)化及產(chǎn)品化，為構(gòu)建基于大容量實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)之上的分析應(yīng)用提供了便捷穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐，使應(yīng)用系統(tǒng)可以從更高更深層次充分利用寶貴的生產(chǎn)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)。

1.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的對比

從下表對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)組織方式、訪問方式、壓縮方式、應(yīng)用領(lǐng)域等的比較結(jié)果可見，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品更適合供電企業(yè)生產(chǎn)的需要。這是因?yàn)殡娏ιa(chǎn)具有生產(chǎn)、傳輸和使用同時(shí)完成的特點(diǎn)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的時(shí)序數(shù)據(jù)，應(yīng)用也需要大量圍繞著這些實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在處理時(shí)序數(shù)據(jù)時(shí)具有的存儲(chǔ)速度快、數(shù)據(jù)壓縮比大、節(jié)省存儲(chǔ)空間等有點(diǎn)，在供電企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用中具有不可替代的優(yōu)勢。

2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的介紹

目前市面上比較有名的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品有PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，eDNA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，iHistorian 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，此外，SyncBASE、海迅和安捷（Agilor）在數(shù)據(jù)庫市場中也占有一定份額。其中，國際市場占有率最大的PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。另外，我國自主研發(fā)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫也在配調(diào)自動(dòng)化等領(lǐng)域暫露頭角，取得了較大份額。因此下面重點(diǎn)對比這兩個(gè)產(chǎn)品。

2.1 PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

PI是由美國OSI Software公司開發(fā)的一套基于C/S架構(gòu)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件應(yīng)用平臺(tái)，主要應(yīng)用于存儲(chǔ)和獲取時(shí)間序列的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是工廠底層控制系統(tǒng)與上層管理信息系統(tǒng)連接的橋梁。一方面，PI用于工廠數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存貯和監(jiān)視，作為大型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，PI可存貯每個(gè)過程點(diǎn)的多年數(shù)據(jù)，并提供清晰、精確的操作情況畫面，用戶既可瀏覽工廠當(dāng)前的生產(chǎn)情況，也可查看過去的生產(chǎn)情況；另一方面，PI為最終用戶和應(yīng)用軟件開發(fā)人員提供了快捷高效的工廠信息，PI在業(yè)務(wù)管理和實(shí)時(shí)生產(chǎn)之間起到了橋梁作用。

2.2海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司研發(fā)的國內(nèi)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型通用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，該軟件在全面總結(jié)國內(nèi)外同類產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上按照智能電網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)和實(shí)際需求精心設(shè)計(jì)、潛心研制而成，是進(jìn)行海量歷史/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的專業(yè)平臺(tái)。 （下轉(zhuǎn)第249頁）

（上接第155頁）3.海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的對比

以下為PI和瑞中的海迅數(shù)據(jù)庫在服務(wù)器端模塊部署方式，性能指標(biāo)、外圍組態(tài)工具、應(yīng)用領(lǐng)域、市場占有率等方面的對比介紹。

海迅數(shù)據(jù)庫有著分布式體系架構(gòu)和跨平臺(tái)特性，讓它在各廠商的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中格外突出。分布式體系架構(gòu)使得它能支持更多的測點(diǎn)容量，達(dá)到更高的性能。跨平臺(tái)特性使它的應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，使用更安全高效。

4.結(jié)語

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫各自的特點(diǎn)決定了他們有不同的應(yīng)用環(huán)境，而目前智能電網(wǎng)的信息化環(huán)境也日漸復(fù)雜，在此情況下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫集成使用將成為趨勢。將生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中使用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫結(jié)合到一起，可以同時(shí)滿足控制和管理的要求，真正成為管理控制一體化的平臺(tái)。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫處理并存儲(chǔ)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫處理并存儲(chǔ)業(yè)務(wù)關(guān)系數(shù)據(jù)。發(fā)揮出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)性強(qiáng)壓縮率高的長處和關(guān)系數(shù)據(jù)庫有嚴(yán)格的實(shí)體關(guān)系便于擴(kuò)充的優(yōu)勢，相互彌補(bǔ)一起為建設(shè)智能電網(wǎng)發(fā)揮出作用。 [科]