InSQL系統(tǒng)的六大特點(diǎn)及在電廠SIS系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹

為了適應(yīng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力行業(yè)進(jìn)一步提高了全廠綜合自動(dòng)化水平，注重信息化的建設(shè)，特別是各地的火電廠紛紛提出適合自己工廠的廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（也就是現(xiàn)在所說(shuō)的SIS系統(tǒng)）以提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)電廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)為電廠管理層的決策提供真實(shí)、可靠的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為市場(chǎng)運(yùn)作下的企業(yè)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。但是SIS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)往往不僅需要有一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)，還需要了解自動(dòng)化常識(shí)以及對(duì)電廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程管理有比較深刻的理解。如果單純依靠軟件開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)，則很難完成如此艱巨而又責(zé)任重大的任務(wù)，即使完成了也已經(jīng)耗費(fèi)了大量的人力和時(shí)間。

一 目前電廠SIS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

1.監(jiān)視、指導(dǎo)機(jī)組的運(yùn)行

2.降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗

3.主機(jī)和主要輔機(jī)故障診斷

4.科學(xué)分配機(jī)組負(fù)荷

5.降低成本、提高效益

6.管控一體化

目前市面上有很多關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，但是均不能滿足電廠的需求，我們需要建立一個(gè)實(shí)時(shí)／歷史數(shù)據(jù)庫(kù)并具有如下特點(diǎn)：

●為生產(chǎn)和管理獲取所有的相關(guān)信息，可以生成過(guò)去和現(xiàn)在的所有操作情況畫(huà)面，以足夠的信息供用戶以不同的視角在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)訪問(wèn)相同的信息，獲得不同的應(yīng)用。

●在線存儲(chǔ)多年的工藝數(shù)據(jù)，即以用戶或應(yīng)用的要求，包括毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，以利于工藝和設(shè)備的運(yùn)行狀況分析。

●以數(shù)據(jù)的原型存貯，即數(shù)據(jù)的采集與存貯保持原有的采樣間隔和采樣精度而不必考慮將來(lái)如何用，但這需要占用大量的磁盤(pán)空間，采用先進(jìn)的壓縮技術(shù)和保持原有精度的還原技術(shù)是可取的。

●數(shù)據(jù)只存貯一次，以數(shù)據(jù)的基本形式存貯，并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何格式的計(jì)算和歸納處理。

●數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)全廠范圍內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，是用來(lái)在不同廠商的產(chǎn)品間傳送信息。因此，必須具有開(kāi)放性，例如采用分布結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)環(huán)境，Client／Server結(jié)構(gòu)，可在多種系統(tǒng)配置下運(yùn)行，在客戶端產(chǎn)品底層采用Windows技術(shù)和Windows化的界面，有豐富的商業(yè)化數(shù)據(jù)處理工具，對(duì)不同的DCS、PLC、工控機(jī)等廠商產(chǎn)品有豐富的接口經(jīng)驗(yàn)。

●數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的可靠性。采用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，接口能支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的容錯(cuò)技術(shù)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)仍可繼續(xù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)式接口設(shè)備的數(shù)據(jù)，采用分布式數(shù)據(jù)存貯數(shù)據(jù)暫時(shí)保存在該節(jié)點(diǎn)上，保證數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)上的故障數(shù)據(jù)不丟失。

由于實(shí)時(shí)／歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采集的速度快，數(shù)據(jù)量大，精度要求高，并且?guī)в袝r(shí)標(biāo)，便于分析和生成報(bào)表，因此十分適合目前電廠的數(shù)據(jù)采集和分析，而常規(guī)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)則在這些方面都相距甚遠(yuǎn)。

鑒于以上的這些原因，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了許多不同級(jí)別的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，目前最經(jīng)濟(jì)且性?xún)r(jià)比最優(yōu)的則是美國(guó)Wonderware軟件公司的IndustrialSQL Server（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為InSQL）。

InSQL是一套基于Client／Server結(jié)構(gòu)的商品化軟件應(yīng)用平臺(tái)。它是時(shí)間序列的數(shù)據(jù)庫(kù)，最適合處理過(guò)程數(shù)據(jù)。

二 nSQL有六大特點(diǎn)：

1.數(shù)據(jù)采集

InSQL可以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集。而在電廠內(nèi)是不是需要這樣快速的數(shù)據(jù)采集呢？1分鐘的數(shù)據(jù)，能夠滿足ASME標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)的有關(guān)性能分析，也能產(chǎn)生許多報(bào)告及表示某些主要流程狀態(tài)。但是對(duì)于過(guò)程診斷而言，則是不足的，有相當(dāng)多的過(guò)程快于一分鐘，對(duì)模擬量，根據(jù)Shannon 采樣定理，選擇采樣周期Ｔ至少應(yīng)是過(guò)程周期的1/2。

2.數(shù)據(jù)壓縮

有了毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集，硬盤(pán)就成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最大瓶頸，InSQL內(nèi)有一個(gè)稱(chēng)之為L(zhǎng)oss-Less的壓縮算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存放的問(wèn)題。她的壓縮率非常的高，可以達(dá)到90%以上，且是無(wú)損壓縮，整個(gè)過(guò)程對(duì)用戶完全透明。那么電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)究竟需要存放多久呢？我們認(rèn)為最好能存2年或更多，因?yàn)槟壳皺C(jī)組的檢修周期一般是一年至一年半，工程師應(yīng)能與去年同期或修前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。

3.實(shí)時(shí)查詢(xún)

有了海量的存儲(chǔ)，有了壓縮算法，我們還需要有一個(gè)便捷的查詢(xún)手段。InSQL雖然是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是她也兼顧關(guān)系型的優(yōu)點(diǎn)。除了直接支持用標(biāo)準(zhǔn)的 SQL語(yǔ)句查詢(xún)數(shù)據(jù)，還對(duì)現(xiàn)有的SQL語(yǔ)言做了一定的擴(kuò)展，提供了專(zhuān)用的關(guān)鍵字，用來(lái)實(shí)現(xiàn)返回等間隔的數(shù)據(jù)。

4.事件系統(tǒng)

雖然InSQL提供快速的數(shù)據(jù)采集，也有相當(dāng)優(yōu)秀的數(shù)據(jù)壓縮率，也支持實(shí)時(shí)查詢(xún)，但是InSQL所能做的還不只是這些，她還內(nèi)嵌了一個(gè)便捷的事件系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)有故障產(chǎn)生，系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)中的事件，事件系統(tǒng)會(huì)依據(jù)不同的情況執(zhí)行不同的動(dòng)作。

利用事件用戶可以方便的從數(shù)據(jù)庫(kù)中直接獲取需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或是提醒機(jī)制（Email方式）。只要配置事件系統(tǒng)就可以診斷狀態(tài)和機(jī)組分析，達(dá)到事半功倍的效果。

5.內(nèi)嵌MS SQL Server

InSQL是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是她還兼有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，因?yàn)閮?nèi)嵌了一個(gè)MS SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。InSQL數(shù)據(jù)庫(kù)把所有的配置信息，所有的事件信息等都存儲(chǔ)在MS SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中。一旦需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，用戶可以直接訪問(wèn)MS SQL Server來(lái)獲得數(shù)據(jù)，也可通過(guò)OLE-DB的方式訪問(wèn)InSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。從下圖中可以看出InSQL Server和MS SQL Server之間的架構(gòu)關(guān)系，也體現(xiàn)出 InSQL是一個(gè)實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)的全新特性。

6.支持冗余

InSQL支持冗余，并且提供多種不同的冗余方案。通過(guò)內(nèi)部的 IDAS（IndustrialSQL Data Acquisition Server）服務(wù)實(shí)現(xiàn)。一種方式稱(chēng)為失效切換：當(dāng)有一組數(shù)據(jù)源出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，InSQL會(huì)自動(dòng)找到備用數(shù)據(jù)源，并把所有測(cè)點(diǎn)全部切換到備用節(jié)點(diǎn)上去。另一種方法稱(chēng)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)寄：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)只有一組數(shù)據(jù)源，而其中的網(wǎng)絡(luò)又由于某種原因斷開(kāi)了，系統(tǒng)會(huì)在數(shù)據(jù)源上自動(dòng)緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)再次連通時(shí)，再把損失的數(shù)據(jù)傳回InSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。

對(duì)于有些特別的情況，整個(gè)系統(tǒng)需要有一定的備用余量，則以上兩種冗余方案則都不能滿足需要。用戶還可以調(diào)用InSQL的存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的冗余，整個(gè)過(guò)程也相當(dāng)?shù)娜菀?，只要有一定?shù)據(jù)常識(shí)的人員就可以完成。

InSQL不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)的冗余，還支持自身的冗余，兩個(gè)InSQL之間也能通過(guò)軟件配置達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)的同步，的確為用戶提供了諸多的方便。

總體上來(lái)說(shuō)InSQL是一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，這不僅體現(xiàn)在性能上，在價(jià)格上也有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于25000點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)與20個(gè)客戶端而言，InSQL只需花費(fèi)其他軟件的25%，而且接口友好，不僅支持OPC/Suitelink，ODBC，還支持MS SQL編程接口。

下面針對(duì)電廠的具體情況，我們提出兩個(gè)不同的系統(tǒng)架構(gòu)。一是InSQL+InTouch的架構(gòu)，這也是目前最為流行的架構(gòu)；另一個(gè)是 Application+InSQL的架構(gòu)，這是Wonderware公司建立在ArchestrA工業(yè)平臺(tái)上的全新架構(gòu)，具有更多更靈活的優(yōu)點(diǎn)。

三 InSQL+InTouch系統(tǒng)架構(gòu)

考慮到很多電廠已經(jīng)是運(yùn)行了許多年了，期間的DCS設(shè)備可能由數(shù)個(gè)品牌所構(gòu)成，又或者上位機(jī)監(jiān)控軟件也已經(jīng)有幾個(gè)不同的廠家所提供，鑒于大多數(shù)這樣的情況，我們建議使用InSQL+InTouch的系統(tǒng)解決方案。

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，SIS網(wǎng)絡(luò)以InSQL為核心，遵循開(kāi)放的TCP/IP協(xié)議。行控制。另外SIS系統(tǒng)還為MIS系統(tǒng)提供了多種查詢(xún)方式，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示方式，也支持標(biāo)準(zhǔn)客戶端的歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)，還可以通過(guò)Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽等。

（2）軟件配置

如果用戶使用的監(jiān)控軟件是InTouch，那么我們只要添加InSQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在一級(jí)網(wǎng)絡(luò)上就可以方便的導(dǎo)入InTouch的測(cè)點(diǎn)，無(wú)需編程就可實(shí)現(xiàn)和DCS設(shè)備通訊；或者我們也可直接和OPC Server實(shí)現(xiàn)通訊，把所需要的DCS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到InSQL服務(wù)器中。

（3）數(shù)據(jù)管理

具有良好的性能，比一般關(guān)系型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)快100倍，提供毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集。

支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢(xún)，并可根據(jù)需要返回等間隔的數(shù)據(jù)，或返回一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)備份極為方便，一天生成一個(gè)目錄來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可使用內(nèi)置的策略方式來(lái)定義循環(huán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

對(duì)不能自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)，利用InSQL內(nèi)的MDAS（Manual Data Acquisition Service）服務(wù)實(shí)現(xiàn)多種手工導(dǎo)入。

能夠?qū)崿F(xiàn)事件觸發(fā)的功能，一旦條件滿足，則會(huì)快速記錄所有相關(guān)測(cè)點(diǎn)的信息，或者執(zhí)行一些相關(guān)的語(yǔ)句。

提供手工加測(cè)點(diǎn)的方法，隨時(shí)都可以增減數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)。

對(duì)于數(shù)據(jù)源的冗余提供了多種方案，保證最大程度的數(shù)據(jù)完整性。

（4）數(shù)據(jù)壓縮

InSQL的數(shù)據(jù)壓縮性能是非常令人振奮的，她不僅具有非常優(yōu)秀的壓縮率，而且這個(gè)壓縮算法還是無(wú)損壓縮，為電廠海量存儲(chǔ)提供了最有力的支持。

我們以每個(gè)數(shù)值占4個(gè)字節(jié)，時(shí)標(biāo)占8個(gè)字節(jié)，1個(gè)為質(zhì)量字節(jié)計(jì)算，共有22000點(diǎn)，2秒周期的循環(huán)方式存儲(chǔ)：

每日數(shù)據(jù)=13×200000×（60/2）×60×24=11,232,000,000≈11G

再加上索引文件和日志文件就更大了。但是InSQL實(shí)際只占用了1G，并且時(shí)無(wú)損壓縮，壓縮率大于90%。

（5）性能優(yōu)越

占用CPU的資源比較少，一般的負(fù)荷僅為5%-10%，如果有20個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)，也能很好的運(yùn)作，CPU的最高負(fù)荷為70%。

除了提供歷史數(shù)據(jù)還提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且可以使用28.8K的Modem進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控查詢(xún)。

（6）強(qiáng)大的客戶端

提供多種客戶端連接方式，最優(yōu)秀的是有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的ActiveFactory客戶端軟件。

用戶如果需要自行編寫(xiě)程序，也可直接使用OLE-DB的方式連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，然后就和其他標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)一樣使用SQL查詢(xún)。

對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看，可以通過(guò)InSQL內(nèi)的一個(gè)專(zhuān)用服務(wù)，再連接到FactoryFocus（InTouch只監(jiān)視不控制的版本）上進(jìn)行顯示，速度和效率都和現(xiàn)場(chǎng)的操作員看到完全一樣。

另一方面，你可基于InSQL實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于大量歷史數(shù)據(jù)的計(jì)算模型，這些模型可能基于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)，基于統(tǒng)計(jì)的計(jì)算等等。由于InSQL是標(biāo)準(zhǔn)SQL訪問(wèn)，所以功能擴(kuò)展和計(jì)算都變得相對(duì)容易。

下面也羅列出一些具體的模塊功能：

過(guò)程信息管理模塊

性能計(jì)算模塊

電廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度軟件模塊

鍋爐清潔模塊

汽機(jī)壽命管理模塊

鍋爐壽命管理模塊

輔機(jī)壽命管理模塊

診斷功能系統(tǒng)

電廠設(shè)備測(cè)試模塊

數(shù)據(jù)調(diào)整模塊

優(yōu)化控制模塊

維修、備件管理模塊

文檔、工程管理、環(huán)保管理模塊

經(jīng)營(yíng)計(jì)劃管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、報(bào)價(jià)支持高層軟件模塊

這些功能模塊有些是可以直接使用InSQL來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些則需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

總體來(lái)說(shuō)，Wonderware 的ArchestrA架構(gòu)采用全新的技術(shù)，為自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)構(gòu)筑了優(yōu)秀的平臺(tái)，同時(shí)為發(fā)電企業(yè)的SIS系統(tǒng)的構(gòu)筑提供了強(qiáng)大的可擴(kuò)展的靈活架構(gòu)，并提供了靈活便捷的應(yīng)用擴(kuò)展能力。