摘 要：實時數(shù)據(jù)庫是實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的一種新型技術(shù)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，對工業(yè)生產(chǎn)的安全運行、信息化管理水平的提高具有重要意義。本文將對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用進(jìn)行簡單討論。

關(guān)鍵詞：實時數(shù)據(jù)庫;結(jié)構(gòu);功能;應(yīng)用

1 概述

早期實時數(shù)據(jù)庫的概念即我們所說的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，其相當(dāng)于數(shù)據(jù)中樞的作用，將廠級相互孤立的DCS數(shù)據(jù)有效整合起來，在廠級應(yīng)用中某個DCS的數(shù)據(jù)可為其他DCS的工藝算法提供數(shù)據(jù)支持，其有效解決了數(shù)據(jù)孤島問題，拓展了DCS的功能，因而，實時數(shù)據(jù)庫在先進(jìn)控制和優(yōu)化控制中起到了尤為重要的作用。

2 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究

2.1 實時數(shù)據(jù)庫 實時數(shù)據(jù)庫是實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新型處理技術(shù)，該技術(shù)滿足了數(shù)據(jù)處理實時性和一致性的要求，不僅能支持?jǐn)?shù)據(jù)共享，還可支持?jǐn)?shù)據(jù)和事務(wù)的時間限制，通過連接生產(chǎn)現(xiàn)場控制設(shè)備，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，為企業(yè)管理層提供實時現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)分析、決策制定提供必要參考。

2.2 實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的區(qū)別 兩者在數(shù)據(jù)的組織方式、系統(tǒng)穩(wěn)定性、客戶端工具等方面都有著較大的區(qū)別。實時數(shù)據(jù)庫是由測點信息庫、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫組成，而對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫則是根據(jù)各個實體之間的關(guān)系來設(shè)計數(shù)據(jù)庫表的。一般來說，實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源一般是設(shè)備，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源比較多樣，除記錄數(shù)值數(shù)據(jù)外，還可以是描述性的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)壓縮方面，實時數(shù)據(jù)庫因為要以秒級或毫秒級存儲，數(shù)據(jù)量龐大，因此通常會對實時數(shù)據(jù)按一定的壓縮算法進(jìn)行壓縮，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則不會對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

2.3 實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)分析 ①實時數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu) 實時數(shù)據(jù)庫是將分散控制系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和管理決策系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)集成的一種管理思想，因此該技術(shù)同時具備分散控制、集中管理的開放式體系結(jié)構(gòu)。該技術(shù)主要分為控制系統(tǒng)接口層、實時數(shù)據(jù)服務(wù)層和客戶訪問層三個部分。各部分包含內(nèi)容及關(guān)系如圖1所示。②實時數(shù)據(jù)庫的管理結(jié)構(gòu) 實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)對象是定時限制的數(shù)據(jù)庫任務(wù)，系統(tǒng)管理內(nèi)容主要分為資源管理、實時事務(wù)管理和數(shù)據(jù)管理。資源管理主要是對CPU進(jìn)行合理調(diào)度，對與時間相關(guān)的實時事務(wù)進(jìn)行調(diào)度管理以及對存儲空間進(jìn)行分配和管理。

圖1 ?實時數(shù)據(jù)庫層測結(jié)構(gòu)圖

2.4 實時數(shù)據(jù)庫的功能 實時數(shù)據(jù)庫可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各個部門，不同領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的采集精度要求不同，若要滿足不同部門對數(shù)據(jù)的需求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采集和管理，實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備以下功能：①集成功能 數(shù)據(jù)采集是實時數(shù)據(jù)庫各項任務(wù)中最重要的組成部分，數(shù)據(jù)采集應(yīng)在短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集和處理工作，并能對大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的采集、過濾和響應(yīng)。要滿足以上要求，設(shè)備應(yīng)具有良好的內(nèi)存分配管理能力、獨特的數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、多通道的內(nèi)存緩沖區(qū)和針對不同控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口。②歷史數(shù)據(jù)的存儲和壓縮。為提高存儲介質(zhì)的利用率，可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理后再存儲;同時實時數(shù)據(jù)庫還應(yīng)具備較高的解壓能力，以滿足數(shù)據(jù)庫對外提供實時數(shù)據(jù)的功能。③分布式數(shù)據(jù)采集和開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) DCS自動化控制系統(tǒng)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。實時數(shù)據(jù)庫只有具備了分布式結(jié)構(gòu)，才能對生產(chǎn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集和傳輸。此外，實時數(shù)據(jù)庫的組件還應(yīng)具有對外接口，以實現(xiàn)與生產(chǎn)設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的集成一體化。④客戶端數(shù)據(jù)處理和分析工具 實時數(shù)據(jù)面向客戶端，應(yīng)具備以下功能：用戶可根據(jù)實際需求組態(tài)界面、對監(jiān)控規(guī)程進(jìn)行報警信息設(shè)計、對實時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析和計算、對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、可直接生產(chǎn)信息報表或輸出報表等。要滿足客戶端對以上各項功能的需求，實時數(shù)據(jù)庫需要具備圖形化的組態(tài)工具、管理報警信息工具、性能分析和效益計算工具、歷史數(shù)據(jù)分類歸檔工具和報表生成和打印工具。⑤通用的訪問方式 實時數(shù)據(jù)庫要滿足遠(yuǎn)程訪問的要求，需要具有開放的C/S結(jié)構(gòu)或B/S結(jié)構(gòu)，前者訪問效率高，組態(tài)方式靈活，安全性高，數(shù)據(jù)存儲管理功能較為透明，但成本較高;后者易于維護(hù)，升級方式簡單，成本低，但服務(wù)器運行數(shù)據(jù)負(fù)荷較重，速度緩慢。企業(yè)在實際生產(chǎn)中，可將兩種方式結(jié)合使用。

2.5 實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用 ①應(yīng)用步驟：首先根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實際情況選擇合適的實時數(shù)據(jù)庫，用以存儲實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)變化趨勢進(jìn)行存儲和展示;然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫特點，對數(shù)據(jù)庫的點進(jìn)行設(shè)計和配置，并對監(jiān)控界面進(jìn)行組態(tài)，以顯示數(shù)據(jù)的變化情況;最后配置歷史庫，建立災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制。②應(yīng)用范圍：實時數(shù)據(jù)庫不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，具有其自身的特點，非常適合應(yīng)用于監(jiān)測點數(shù)量多、數(shù)據(jù)存儲量大、時效性強(qiáng)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，實時數(shù)據(jù)庫的功能將進(jìn)一步完善，其應(yīng)有領(lǐng)域也將得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

3 結(jié)語

實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫有著很多的不同，但是目前實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫集成的趨勢越來越明顯。將生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中使用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫集成到一起，可以同時滿足控制和管理的要求，真正成為管理控制一體化的平臺。例如，目前大多行業(yè)均利用實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫軟件構(gòu)建監(jiān)控中心及數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。其中實時數(shù)據(jù)庫處理并存儲生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫處理并存儲業(yè)務(wù)關(guān)系數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志強(qiáng).流程工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究及應(yīng)用[D].東華大學(xué)，2009.

[2]欒振華.工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用設(shè)計及數(shù)據(jù)處理研究[D].浙江大學(xué)，2008.

作者簡介：康琳琳，女，1982年生，寧夏中寧人，漢族，職位：項目經(jīng)理，職稱：工程師，研究方向：實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、工業(yè)通訊、信息系統(tǒng)集成、項目管理。