國產實時數據采集系統研究范文

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摘要：

文章以發電集團數據采集匯集的系統建設為背景，針對集團側對管理范圍內的發電廠數據監視的需求，結合完全自主知識產權的實時數據庫與數據傳輸軟件，闡述了基于國產實時數據庫的數據采集系統的實現架構。根據OPC、104等現有國際主流規約，總部在集團下屬各二級三級單位建立國產實時數據庫，通過數據采集軟件將數據匯集到數據庫并最終上傳到集團數據庫中。文章簡要闡述了系統實現過程中的體系架構、軟件特點和接口類型，以便為后續集團大數據的應用打下堅實的數據基礎。

關鍵詞：

國產實時數據庫；數據采集；數據匯集

由于傳統的火力發電帶來的環境問題，新能源發電目前處于蓬勃發展的時期。但是新能源電廠的分布較為零散，單個裝機容量相對于火電廠較小，新能源電廠建廠多，導致整個集團內的測點數量急劇膨脹，可能達到上百萬測點規模。因此基于傳統關系數據庫的發電集團生產監管信息系統已不能滿足實時性的要求。隨著大型發電集團信息系統建設的逐步演進，尤其是新能源發電廠及其信息化系統的建設，產生了大量的實時數據。這些數據是企業的重要財富。發電集團各二級單位和三級單位前期已經建設了信息化系統，匯集了電廠各設備生成的生產數據。由于缺乏統一的建設規范以及接口標準，不能完全滿足各信息化系統之間信息共享、統一監控的需求。因此發電企業各二級單位迫切需要建立接入點數據平臺，以滿足集團化運作各業務應用對實時數據按需存儲、整合、共享及統一和標準訪問的需求。系統主要包括數據平臺的搭建、數據的接入和上送。通盤考慮各二級單位、三級單位各系統的特點，建設統一的數據抽取方式。

1系統結構和實現

根據多級部署的系統結構，在企業集團、二級單位和三級單位部署以海迅實時數據庫為核心的數據管理平臺（見圖1），形成應用集成環境，以達到統一維護、數據共享、支撐綜合應用訪問的目的。集信息、數據、模型、圖形等為一體，建設具有信息共享、業務應用服務、數據統計挖掘等功能的信息一體化平臺。整個系統結構與企業的管理模式相適應，大致可以劃分為3個層次，自上而下分別是：集團側、二級單位側、三級單位（電廠）側。三級單位（電廠）由各生產裝置中的DCS、PLC等控制系統組成，是整個數據采集系統的主要數據源。二級單位測試整個系統的重要中間環節，主要由海迅實時數據庫緩存和二級單位應用組成。海迅實時數據庫是具有自主知識產權的國產實時數據庫，通過接口程序最終將三級單位DCS、PLC中的實時數據匯集上來，同時歷史數據也被按需緩存一段時間，為二級單位的應用提供服務。集團側是整個系統的重要應用環節，主要由海迅接口適配器、海迅實時數據庫以及應用組成。海迅實時數據庫從各板塊的數據庫服務器將生產實時數據采集上來，形成企業級的實時數據庫系統，供集團各職能部門的用戶使用，同時可做長時間的歷史保存。

2數據采集系統組成部分

2.1數據管理平臺數據管理平臺是對電廠生產運行過程中生成的實時數據進行按需存儲、集中、整合、共享和分析的場所，同時提供對數據進行統一標準訪問的服務。平臺以數據的標準化接入、歷史數據的壓縮存儲、規范的實時數據訪問服務、高效的查詢統計分析等為核心內容?？梢宰鳛楦鲬玫膶崟r、歷史數據公共存儲和訪問平臺?？梢酝ㄟ^平臺提供的標準訪問服務和各種工具實現跨專業跨部門的分析輔助決策類的綜合應用。結合平臺的建設，可以形成和制定實時數據管理的技術規范，包括數據接入規范、數據模型規范、數據存儲規范、測點映射規范、訪問接口規范等。數據管理平臺中的核心—實時數據庫，是一種專用的處理海量實時數據的基于測點模型的數據庫，廣泛應用于電力、石化、冶金等工業自動化領域，針對最新采集的具有時序特征的海量生產數據具有極高的事務處理能力、數據壓縮比和查詢檢索速度。海迅實時數據庫以測點模型組織數據并實現實時數據的高速寫入與訪問、歷史數據的高效歸檔與訪問以及歷史數據的高效壓縮。搭建數據數據平臺包括建設集團側和二級單位的數據平臺。利用海迅實時數據庫內部的數據鏈路，將二級單位數據管理平臺的數據通過變化即上送的方式上傳到集團側的數據管理平臺，存儲生產運行實時數據（如汽輪機、水處理數據、鍋爐數據、發電數據等），以獲取快速的響應數據和良好的用戶體驗。這樣就實現了將分散的數據進行關聯和整合，形成了數據的一致存儲。打破了業務和部門間的數據壁壘，能夠避免數據重復和不一致的問題。

2.2數據采集通過數據平臺的標準的數據接入方法，結合不同二級單位以及三級單位的信息化系統建設實際情況，可分為實時數據庫類、關系數據庫類、控制系統類等數據源，以API、標準SQL、規約等方式，可將各系統的實時數據接入到數據平臺中。如圖2所示，在數據接入的整體結構圖中，數據由三級單位的接口機獲取原始生產實時數據，發送到二級單位的數據管理平臺中，再通過海迅實時數據庫內部的鏈路將數據傳輸到集團側的數據管理平臺中，最終為集團側的應用提供數據服務，保證了數據的時效性。

2.2.1二級單位數據采集（1）部署實時數據庫滿足二級單位匯集點數據存儲和訪問需求，實現了數據緩存的功能，能夠在二級單位緩存一定時間的數據，當網絡中斷時，可以從歷史數據獲取丟失的數據上送到集團，保證了整個系統數據的完整性。同時二級單位可以基于實時數據庫做相應的應用，為實時類應用打下了良好的基礎。集團側通過海迅數據庫管理工具實現對匯集點的實時數據庫的統一管理，包括測點維護、數據維護等。如圖3所示，兩臺實時數據庫服務器共享存儲，通過故障轉移群集保障了系統的運行穩定性，在其中一臺故障時，可以將服務不間斷的切換到備機上。（2）部署接口機通過HIA獲取二級單位原實時數據庫的實時/歷史數據，寫入海迅實時數據庫。對于二級單位側無法訪問廠站數據庫的情況，可在廠站側部署數據接口轉發機，把廠站數據轉發至二級單位。HIA接口程序采用C/S架構，可在集團側通過客戶端工具訂閱所需二級單位測點數據，實現訂閱測點數據寫入實時數據庫。

2.2.2三級單位數據采集（1）從集中監控系統采集生產實時數據通過位于三級單位二區的集中監控系統以規約的形式接入接口機，根據一定的實時數據字典規則，通過接口將實時數據轉發到三區的海迅實時數據庫中，最終通過海迅實時數據庫內部鏈路將數據傳輸到二級單位，如圖4所示。為避免網絡中斷導致系統不可用，可在三級單位的三區海迅實時數據庫緩存一定量的數據，當網絡恢復時，這部分換成所需的數據，可以根據一定的規則補錄至二級單位。（2）從分散控制系統采集整個系統經過國產自主研發完成，擁有軟件著作權和專利，因此系統具備良好的兼容性，可以較為廣泛的與各類其他實時信息系統交互，應用于其他信息化系統，如圖5所示。

作者：楊一冰 單位：江蘇瑞中數據股份有限公司