-
-
-
birdoo_ivy | 当前状态：离线
总积分：493 2025年可用积分：0
注册时间： 2005-10-24
最后登录时间： 2009-03-20
-
-
浅谈实时数据库
birdoo_ivy 发表于 2008/4/5 10:35:04 8280 查看 7 回复 [上一主题] [下一主题]
手机阅读
在工业生产中,一方面要维护大量共享数据和控制数据;另一方面,其应用活动有很强的时间性。所以,这种应用既需要数据库来支持大量数据的共享,维护其数据的一致性,又需要实时处理来支持其任务与数据的定时限制。实时数据库系统(Real-Time DataBase System, RTDBS)正是为实现此类需求而产生的。
传统的关系数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维护数据的完整性、一致性, 其性能目标是高系统吞吐量和低代价,但对处理的定时限制没有严格要求。而实时数据库系统需要结合实时数据处理技术和数据库技术，并同时满足数据实时性和一致性的要求。实时数据库系统的主要目标是使尽量多的事务在规定的时间要求内完成，而不是公平地分配系统资源，从而使得所有事务能得以执行。概括地讲，实时数据库系统有如下特点：
- 时间约束：实时数据库是其数据和事务都有明确的时间限制的数据库。在实时系统中，具有时间约束的数据主要是来自于外部的动态数据，以及由这些数据求导出的新的数据。数据库中的数据必须如实反映现场设备的运行情况。
- 事务调度：实时数据库系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。事务调度既要考虑事务的执行时间，也要考虑事务的截止期、紧迫程度等因素。
- 数据存储：实时数据库主要承担系统所有实时数据的存储和管理，为相关的功能提供快速、正确的实时信息。为了达到实时性，实时数据库在系统运行过程中，应常驻内存，以保证读取速度。对于实时性要求不高的数据可存放在外存储空间。因此，在实时数据库设计时，要妥善处理时间与存储空间的矛盾，以保证系统的实时性。
- 数据在线压缩：在实际的数据存储中，实时数据库还要解决如何高效处理海量数据的问题。如果数据被原封不动地存储势必需要大量内存和磁盘空间以及耗费大量的时间，因此必须对实CPU时数据进行在线压缩存储。
通过对实时数据库系统特点的分析，结合实际工业控制应用的要求。实时数据库系统作为工业控制系统中实时数据管理和共享的软件，必须提供如下功能：
- 能够有效地集成现场的各类数据，为应用程序提供统一的实时数据平台。
- 实现实时数据的采集、存储和管理，并且能接受对实时数据的查询和修改。
- 能够通过脚本形式来定义和配置数据库，并提供相应的图形化管理工具。
- 具有开放性，能通过标准接口开发和集成第三方应用。
-
引用 kyslee 2006/11/23 10:11:23 发表于2楼的内容
-
-
-
buffet 发表于 2006/11/27 13:57:16
3楼 回复本楼[转载]嵌入式实时内存数据库eXtremeDB.
eXtremeDB实时数据库是一款特别为实时与嵌入式系统数据管理而设计的数据库，只有50K到130K的开销，速度达到微秒一级。接口语言包括C、C＋＋、嵌入式SQL、JNI等，通过定制数据库根据应用动态生成。使用时通过接口编程，编译链接时将eXtremeDB内核嵌入到应用程序中。eXtremeDB完全驻留在主内存中，不使用文件系统（包括内存盘在内）。eXtremeDB通过交易机制保证数据一致性来支持本地多进程或多线程，通过RPC或RSQL实现网络化访问。eXtremeDB通过eXtremeLog实现磁盘镜像、通过eXtremeHA实现内存镜像进行自动在线备份以保证数据安全。eXtremeDB支持各种平台，包括Solaris、HPUX、Windows、Linux、VxWorks、eCos等各种OS，运行在x86、ARM、PowerPC、MIPS等各种处理器上。体验eXtremeDB会有一种耳目一新的感觉。
引用 buffet 2006/11/27 13:57:16 发表于3楼的内容
-
-
-
-
nsis 发表于 2007/10/29 15:07:50
4楼 回复本楼《NSIS公司级石油化工实时信息系统》
在中国石油抚顺石油化工公司成功运行
南京双硕信息系统有限公司
2007年7月
以NSIS V6.0新版本石油化工实时数据库为核心的石油化工实时信息系统于
2007年7月在中国石油抚顺石油化工公司成功运行并由用户验收！由南京双硕信息系
统有限公司开发的NSIS石油化工实时数据库自上世纪90年代初问世以来已经经过了
十几年的发展，NSIS系统也经历了6个版本。我们一直在该领域内进行探索、研究
和奋斗，为符合中国国情的石油化工实时信息系统寻求出路。我们相信，石油化工实
时信息系统的成败最终的决定因素将是技术和服务。在技术、服务和价格上NSIS石
油化工实时数据库都有相当的优势，欢迎国内的同行、专家和用户们和我们一起探讨
和研究。
一．NSIS V6.0的新优势
由于拥有系统的100%的知识产权（拥有全部源程序、不依赖任何第三方应用软
件），所以我们可以根据用户的需求、计算机运行环境的要求，对系统进行开发和调
整。以下两点就是近年来对系统进行升级带来的优势。
1．彻底解决了DCS联网与计算机病毒入侵的矛盾
众所周知，从DCS采集数据，其通信方式一般是从其工程师站（操作站，一般
为Wondows PC机）使用网卡与TCP/IP协议直接与企业网连接。但是现在这样联网
就会有极大的风险，因为现在的计算机病毒大多为主动攻击型的，一旦DCS感染了
计算机病毒后果不堪设想。
为了解决DCS联网与计算机病毒入侵的矛盾，我们采用RS232-TCP/IP协议转换
器进行隔离，DCS采集的数据（OPC或DDE方式）经工程师站上的绿色设备串行口
将数据送出，而由RS232-TCP/IP协议转换器连结至企业网将数据送至实时数据库服
务器。RS232-TCP/IP协议转换器中没有操作系统，而且TCP/IP协议也只做到会话层，
因而彻底防止了计算机病毒与可能的黑客的入侵。
由串行口进行数据通信不会影响本系统的实时性，系统响应仍然可以达到2秒。
该方式是成功的并已为在抚顺运行的系统证实。
2．符合中国国情的基于石油化工公司的多级实时数据库
为我国石化企业特有的公司—工厂—车间的三级生产管理模式，开发了NSIS多
级实时数据库，对实时数据的组态和管理分“公司”——“厂”——“装置”——“数
据位号”的多级层次，这是符合中国的国情的NSIS多级实时数据库。
⑴ 多层次的实时数据库结构保留了数据的原有位号，即不同装置可以有相同的
位号，这非常符合中国石化企业的生产模式；
⑵ 多层次的实时数据库结构可以按厂，按装置等方式成组、快速对实时数据库
进行刷新和检索，效率极高，这是某些进口同类型产品所不具备的；
⑶ 多层次的实时数据库结构也映射到历史数据库中，即本系统的开放的历史数
据库也是多层次的数据库结构，这样将能有力地支持MES、ERP等上层应用系统。
目前同类产品的进口系统中实时数据往往是千万个数据不分层次，与中国石化企
业的生产模式结构形成鲜明对照。
二．哪些功能国内领先
NSIS石油化工实时数据库 V6.0继承了早期版本的全部先进功能，以下的功能
与性能是在国内领先的：
1．系统响应2秒
NSIS石油化工实时信息系统的实时系统响应指标为2秒，即从DCS采样，实时
数据库的数据更新到客户端界面的数据刷新，全部为2秒。从NSIS的实时界面和实
时网页上看到的流程图与DCS流程图上的数据是同步变化的。NSIS 从V1.0开始一
直是该指标。据我们的了解NSIS系统是在国内运行的各种实时数据库系统中唯一能
实现的系统。
2．实时过程曲线
由于NSIS实时系统响应指标基本上与DCS系统同步，加上NSIS实时数据库独
有的多层次结构，NSIS石油化工实时信息系统具有与DCS系统同步的工艺参数的实
时过程曲线，并且以2秒的周期平移。实时信息系统具有实时过程曲线对于监视生产
工艺参数尤其是对那些时间常数较小的工艺对象的变化是很有用的。
3．完整的图形系统
NSIS图形系统是自行开发的，完整和自成体系的，它的运行不依赖任何第三家
软件。
⑴ 矢量图形：由于目前石油化工的流程仍以图形为主，NSIS图形系统是基于矢
量图形的，由独立的文件对应一幅图形，并存于图库服务器中。矢量图形使得图形文
件的远程读取迅速，本系统切换流程图是极快的。
⑵ 组态多层次结构：对于实时数据的组态也是多层次结构，即“公司”——“厂”
——“装置”——“数据位号”的次序对图形上的数据进行定位。
⑶ 图库服务器：所有图形文件置于实时数据库服务器中的图库服务器中，为所
有客户端共享，包括C/S和B/S的客户。
4．分布式实时数据库和多级客户界面
目前的NSIS系统是以公司下级的石化厂为实体，建立可独立运行的厂级实时信
息系统，各厂有各自的用户，厂级用户只能访问本厂实时数据库；公司级用户在统一
的界面下可以访问公司下属所有厂级实时数据库和公司级实时数据库，在公司级用户
看来多级实时数据库就是一个数据库。
5．实时网页——实时B/S体系
NSIS V5.0以后版本的重要的功能就是增加了实时WEB服务器与实时网页，即
NSIS从实时C/S体系又增加了实时B/S体系，两种体系并存。由于IE浏览器实时功
能较差，我们开发了NSIS实时控件，并可从WEB服务器自动下载。从NSIS实时网
页上我们能看到与DCS同步的工艺流程实时画面和实时过程曲线和历史数据与历史
曲线。
目前NSIS实时控件已经由美国VeriSign公司的数字签名认证。
6．高性能和低开销
NSIS的高性能并非是以DCS——计算机网络——计算机体系的高开销为代价
的，恰恰相反，NSIS系统的开销极小，例如进行数据采集的DCS操作站，经实测，
其基于OPC数据采集的附加CPU开销仅在0.1‰左右，加上网络的隔离措施，DCS
的安全能得到最大限度的保证。
NSIS的低开销得益于数据采集和计算机通信都在计算机内存这一低层次上进行
的。数据采集使用OLE/OPC机制，进程的数据交换在内存中进行；而数据的计算机
通信是基于TCP/IP会话层上，即仍然是在内存到内存中进行的。NSIS系统的上层协
议包括表示层和应用层协议使用我们自主制定的专用的和高效的NSIS通信协议。
三．评价性能价格比的时代已经成为过去
在前中国石油化工总公司1997年给NSIS V2.0系统的鉴定意见中说：“该系统…
与同类进口产品比较，具有较高的性能价格比”，今天，NSIS系统与同类进口产品比
较性能价格比的时代已经过去，现在应该比系统的绝对功能和绝对性能。就系统的绝
对功能和性能而言，同类进口产品有的我们应有尽有，同类进口产品没有的，我们仍
然有，同类进口产品达不到的，我们能达到。
四．工程、服务与价格上的优势
NSIS石油化工实时信息系统不但在技术上有优势，而且在工程与服务上也有优
势，NSIS石油化工实时信息系统的运行可以做到免维护或少维护。其软件在系统设
计时就充分考虑到在非正常情况下的处理，它优秀的质量使得系统可以长期稳定运
行，这已经为历来的NSIS系统所验证，但是NSIS仍然承诺终身维护、服务与升级。
NSIS石油化工实时信息系统目前的价格为同类进口产品的1/5~1/10。
五．应用实例
《NSIS公司级石油化工实时信息系统》已成功地应用于抚顺石油化工公司。抚
顺石油化工公司实时信息系统的结构与组成：
“中国石油抚顺石油化工公司实时信息系统”是个多级系统，由5个厂级实时信
息系统作为系统的基本实体，它们是：
石化二厂实时信息系统、
石化三厂实时信息系统、
腈纶厂实时信息系统、
合洗厂实时信息系统、和
热电厂实时信息系统。
每个系统均设专用的实时数据库服务器，安装Windows Server 2003、SQL Server
2000、以及NSIS实时数据库。每个厂级系统各包含各厂的DCS装置，每个厂级系统
留有的容量都足够大，可以连接20~30台DCS，足以容纳国内任何一家大型石化企业
的实时数据。
系统包含的DCS型号包括进口与国产的各种型号，例如横河CS3000、西门子
PCS7、浙大中控JX-300X等，各DCS均由OPC标准接口采集数据，由于OPC是成
组采集数据，NSIS实时数据库也是成组进行数据通信，因此数据采集的效率极高。
NSIS系统的数据采集周期可达到2秒，并可根据用户需要更快，这在国内已经运行
的同类系统中遥遥领先。
作为实时信息系统的重要组成部分，由EXCEL VBA开发的“生产运行报表系
统”可以充分利用历史数据库的数据，自动生成生产调度所需要的各种报表，包括运
行日志、月报、年报、各种计量报表。
系统的运行得到各厂和公司的管理部门尤其是生产管理部门的欢迎，他们在办公
室里就可以真实了解生产现场的情况，甚至出差，只要设法连通企业网，通过实时网
页一样了解本厂的生产情况。
目前系统运行将近一年，欢迎有兴趣的朋友到抚顺石油化工公司做实地考察！
【参考文献】
[1] 实时数据库原理及应用，张志檩，黄嘉珀等，中国石化出版社，2001年9月出版；
[2] 构建实时信息系统，黄嘉珀，陈兴国，王克然，计算机世界，2005年41期；
[3] 实时信息系统的应用，黄嘉珀，陈兴国，王克然，计算机世界，2005年41期南京双硕信息系统有限公司
联系人：黄嘉珀
手机：13951022197(南京) 13898342397(抚顺)
E-Mail：nsis_nj@sohu.com
引用 nsis 2007/10/29 15:07:50 发表于4楼的内容
-
-
引用 lyting 2007/11/12 19:02:03 发表于5楼的内容
-
-
-
-
firstshine | 当前状态：离线
总积分：68 2025年可用积分：0
注册时间： 2007-12-03
最后登录时间： 2007-12-26
-
-
firstshine 发表于 2007/12/4 8:55:43
6楼 回复本楼
引用 firstshine 2007/12/4 8:55:43 发表于6楼的内容
-
-
引用 匿名 2008/4/5 10:34:27 发表于7楼的内容
-
引用 匿名 2008/4/5 10:35:04 发表于8楼的内容