实时数据库主动计算的设计与实现

作者:王耀飞;李林;康卫;徐新国 刊名:电子技术应用 上传者:杜维祥

【摘要】针对工业生产过程的优化控制和历史数据查询中的计算需求,结合实时数据库数据采集和数据存储,设计并实现了实时数据库的主动计算。在实时数据库中使用主动计算,既可以实时获取计算结果值进行实时的优化控制,也可以在后续条件查询中直接获取计算结果,从而大大提高查询效率。

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实时数据库作为工业控制系统的核心,肩负着数据采集、报警、转换和压缩存储等重任,为工业现场的稳定运行提供了统一的数据平台[1]。然而,在实时数据库的应用场景中,不仅需要实时给出工厂运行时从数据采集点采集到的实时数据,而且需要及时准确地对机组生产运行的实时状态参数进行筛选、计算、分析,形成设备、系统、机组和全厂的性能参数[2];同时,在工厂后期决策中,历史数据的查询与各种参数的计算既消耗网络带宽,又非常耗时,具有一定的滞后性[3]。针对上述情况,在实时数据库中引入主动计算,它吸取了主动实时数据库[4]的设计思想,自动、实时地满足工厂在生产控制中的计算需求。在历史数据的查询和计算时,只要条件满足,无需查询大量的原始数据,直接查询计算结果即可,为工厂的经济运行提供高效的数据支撑。1研究现状随着实时数据库理论的日益成熟和完善,实时数据库产品也逐渐发展完善,有些产品中逐渐包含了主动计算的相关内容,例如浙大中控的ESP-iSYS实时数据库和美国OSI公司的PI(PlantInformationSystem)。ESP-iSYS实时数据库中内嵌了用于实时计算的虚拟机引擎,可以轻松添加虚拟的计算位号,支持在位号读、写和定时等多种触发机制,从而提供了强大的实时计算和实时信息处理的功能。而且,ESP-iSYS提供了支持实时计算业务的函数库,通过一行或数行VB语法的脚本,就可以实现丰富的业务功能。PI实时数据库中包含一个高级计算引擎ACE(Ad-vancedComputingEngine)。ACE由三大基本组件组成,分别是ACEWizard、ACEManager和ACEScheduler。其中,ACEWizard是VisualBasic插件,可帮助用户快速、高效地创建ACE模块;ACEManager允许用户监控并更改ACE模块的各种属性;ACEScheduler作为一种NT服务运行,可及时执行ACE模块并处理更新和异常行为。另外,PIACE为工厂运转和企业评估中的方方面面开发出了标准的计算公式,可跨越时区和地域的界限,快速解决问题。2系统设计2.1数学描述2.1.1整体公式在实时数据库的主动计算中,为了统一调度和管理各种可能用到的计算,用以下公式表示一个计算:Y=f(X,K,S,R,C)(1)欢迎网上投稿www.chinaaet.com《电子技术应用》2014年第40卷第8期公式管理器时间条件数据条件触发器预处理器公式计算器数据更新器计算结果实时数据库关系型数据库实时查询历史查询图1实时数据库主动计算系统结构图图2预处理器的映射操作其中,f代表主动计算的计算函数,Y代表计算结果,X代表计算变量,K代表常量,S代表触发方式,R代表结果处理方式,C代表触发公式所满足的逻辑条件,可以为空。通过这样的描述,使每个计算都统一到式(1)中,每个计算都至少包含上述的5个要素,这样可以极大地方便后续计算的处理。2.1.2输入X=D||Y(2)输入变量既可以是实时数据库中的实时数据(用D表示),也可以是主动计算的计算结果(用Y表示)。2.1.3触发方式S=T||U(3)触发方式S包括固定时间周期触发T和点更新触发U两种,如式(3)所示。而点更新触发U包括单点更新触发(Single)、多点“或”的关系触发(Or)和多点“与”的关系触发(And)3种,如式(4)所示:U=Single||Or||And(4)2.1.4结果处理方式对于式(1)中的结果处理方式R,包括实时反馈(RT-Feedback);作为中间结果参与到其他计算公式中(Inter-mediate),即式(3)中的Y;存储到历史数据

参考文献

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