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            基于紫金桥实时数据库构建某化工集团能源管理信息系统


1.能源管理平台实时数据库系统建设 

1.1 系统结构图 

 

1.2 模块总体设计达到的要求 

根据上述业务目标要求,实时数据库系统具备: 

  对来自各分公司生产过程中的各类实时数据进行及时、高质量采集和集中、稳定存储; 

  对各种信息进行适当的整合,挖掘和提炼,为信息系统的各种应用程序提供统一的数据

来源; 

  为开放型数据库系统,使基于此平台所有应用软件协同工作; 

  支持各种桌面应用程序,并能够进行自动数据分析,为用户提供趋势分析报告等实用信

息; 

       实时数据库系统为企业级分布式数据库系统,是过程信息实时管理的基础架构,将为

EMS 能源管理系统及 ERP 系统的建设提供实时数据支撑。

1.3 系统逻辑架构图 

 

系统逻辑架构图 

系统逻辑架构图如上图所示,分为生产企业侧和动力集团总部侧。 

(一)生产企业侧 

在各化工厂,部署厂级实时数据库服务器,其上安装紫金桥实时数据库软件(包括 OPC 接口

软件等)。通过 OPC 接口软件将各分公司独立的监控系统的实时数据采集并上传至总部侧实

时数据库服务器中。 

分公司实时数据库具有缓存功能,当由于网络、数据库服务器或其他故障引起数据无法上传

时,分公司实时数据库缓存从监控系统采集的数据,当数据上传恢复时,将缓存的这部分数

据继续上传恢复到数据库服务器,保证数据的连续完整性和准确性。利用缓存功能,能够有

效地防止数据丢失,而且单个节点的故障不影响其它系统数据采集,起到故障隔离作用。 

(二)集团总部侧 

为保证系统安全,总部侧划分为 2 个网络,分别是管控网层和管理网层。在管控网安装紫金

桥实时数据库服务器和关系数据库服务器。实时数据库作为核心,提供数据的采集、压缩存

储、查询、管理等功能,配有管理工具对实时数据库进行配置管理;关系数据库用于存储各 

分公司关系数据。应用服务器用于绘制流程图,制作报表,用于对数据进行分析应用。管理

网层中 Web 服务器用于网页发布,可通过网页的形式对流程图、趋势图进行浏览。同时系统

可与 EMS 系统相连,便于 EMS 系统对实时数据库数据的应用。 

1.4 数据采集 

数据采集是指从各种监控系统中读取所需数据,通过安全可靠的通信信道传输到公司总部,

进入相关存储设备的过程。 

数据采集和存储保持现场控制系统原有的时间间隔和精度,也可根据用户的需要自由定

义采集周期和精度,系统可支持毫秒级的时间精度。 

1.5 采集方式 

在对各监控系统的采集方面,紫金桥实时数据库系统提供 OPC 采集接口、MODBUS 采集

接口等,还提供专有系统接口,如电力系统 101、103 等,实现对电力系统的数据实时采集。

1.6 数据通信 

1.6.1 通信链路建设原则 

为达到公司总部链路建设的目标要求,在网络设计构建中,应始终坚持以下建网原则: 

       高可靠性:网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证,在网络设计中

选用高可靠性网络产品,合理设计网络架构,制订可靠的网络备份策略,保证网络具有故障

自愈的能力,最大限度地支持各业务系统的正常运行。 

       标准开放性:系统设计采用国际标准,具有开放式体系结构,便于将来系统升级,

以及和其它系统的专网、国际互联网等的联接。 

       灵活性及可扩展性:根据未来业务的增长和变化,网络可以平滑地扩充和升级,

减少最大程度的减少对网络架构和现有设备的调整。 

1.6.2 数据传输 

在采集各监控系统数据,分公司实时数据库建立后,还需上传至总部实时数据库,实时数据

库之间数据传输采用紫金桥软件内部提供的远程数据源。 

数据源建立后,用户就可以直接使用远程数据源,数据源的用途包括几个方面的使用:数据

访问,图形对象的使用,实时数据库之间的通讯,时钟校准和安全验证。 

举例实时数据库之 间的数据通讯: 

紫金桥的实时数据库不但是数据服务器而且可以充当客户端访问其它数据库服务器的数据。

由于某些复杂回路的控制或某些全局的优化过程需要多个变量的参与才能实施,而这些变量

并不能保证其一定在同一个服务器中,往往分布在若干个系统中。这时往往需要数据库之间

进行通讯,把相关数据连接到一个数据库中由该数据库进行集中处理。 

数据库之间的通讯也通过数据源进行,它们通过数据连接进行数据通讯。当配置数据库的数

据连接时,数据库会主动向被连接的服务请求数据如 IO 驱动,远程数据库等。 

举例时钟校准和安 全验证: 

系统运行时由一个统一的时标是非常重要的,如果分布式系统其时钟不统一,将可能造成系

统误动作,连锁装置逻辑紊乱,因此需要指定一台计算机时间作为系统的标准时钟,这样就

可以避免各系统时钟不统一而造成的种种严重后果。客户端每隔一小时向主服务器请求一次

时钟校准服务,与主服务器时钟保持同步。 

如果分布式系统的每个服务器都需要配置用户信息,不但不利于不同服务器之间通讯时数据

的安全验证,而且配置工作量很大,十分不便。紫金桥的分布式系统中由主服务器配置和保

存用户安全数据,客户端每次启动时向主服务器备份安全数据文件到本地数据库,然后每次

安全验证都在本地执行,这样可以大大提高系统效率。如系统的定时调度中需要多次进行安

全验证,如果每次都到服务器请求验证服务,不但加大了服务器的负担,而且由于客户端和

服务器的通讯有可能需要较长时间,这样大大降低了其执行效率。 

1.7 数据应用 

实时数据库提供了各种实用组件,以便用户对实时数据库进行显示、统计、分析、报告。 

1.7.1 过程趋势和统计分析工具 

每个窗口同时可以显示 8 支趋势笔,每支笔的起始时间、时间范围可以随意指定,因此用户

可以对同一位号在不同时刻进行比较。在趋势图中,可以用鼠标选择任何区域,对其进行放

大。过程趋势同时提供统计分析功能,可以对任何一段趋势曲线的统计值进行计算,帮助工

艺技术员和工程师进行统计分析。 

1.7.2 查询工具 

查询工具提供图形化和基于查询语句两种查询方式,在图形化的查询方式中可以选择查询条

件,进行一些常用的条件查询,如:位号过滤条件、数值范围、报警、时间、事件(多个条

件可以组合)。 

1.7.3 数据库监视操作台 

监视操作台是实时数据库远程维护工具。使用监视操作台用户可以对数据库进行远程配置、

组态、数据浏览、程序状态监视、系统状态、磁盘使用情况、用户登录信息、系统负荷、启

动/停止程序。也可以对数据进行操作,操作台可以自动搜寻局域网的实时数据库服务器。 



1.7.4 报警功能 

系统为重要的生产参数提供报警功能,只有一定权限的用户才可以确认当前报警信息。

这样在不必在现场就可以知道各运行参数是否正常。

重要数据的报警参数可以动态修改,以适应季节、天气等外在环境对生产的影响。

1.7.5 自由报表 

紫金桥自由报表是目前功能最强的报表系统之一,使用它可以满足绝大多数的数据格式化的

需求,方便灵活的实现各种类型的统计报表。自由报表具有丰富的单元格设置方式,灵活的

数据处理手段,与关系库的通讯能力及强大的脚本控制能力和灵活的打印方式。 

自动生成生产日报表、月报表等多种报表形式,提供多种历史报表查询方式,每一幅报表都

具有打印功能 。 

1.7.6 流程图画面显示 

流程图中以文本、动画等形式动态显示生产数据状态,整个现场的流程图可以一目了然的看

到 。 

1.7.7 实时数据显示

所有的实时数据都能够在实时数据画面中浏览到,并且数据的更新周期能够达到秒级,可以

很好的反映出现场的实时现场情况。其中的打印功能,能够实时的打印当前数据表 。 

1.7.8 重要数据对比分析 

对于一些重要数据,提供三维直方图、三维饼图对比显示。每一个柱形图都能够实时显示现

场的数据变化。

1.7.9 安全管理 

系统提供安全管理模块,对访问系统的用户按照部门、角色进行分类,不同类别的用户分配

不同的访问权限。可精确到对系统每个生产数据的安全操作管理; 

针对报警事件的确认,报警参数的修改,事故追忆浏览等,系统提供安全管理,只有管理员

用户才具有操作权限 。管理员可在线新建、修改、删除用户。 

1.8  ERP  EMS 等管理系统集成 

为更加充分的利用和共享生产能耗数据,实现生产过程能耗信息和生产能源管控系统的集成,

需要实现实时数据库和关系数据库中的数据整合。把实时数据库中经过运算、汇总数据输出

到关系数据库中,从而实现与管理数据库的集成,为企业的上层管理提供可靠的数据基础。

除了实时生产能耗数据,转储数据还可包括: 组态内容,实时能耗数据,统计数据,报警,

事件,操作等信息。