（热能工程专业论文）基于industrialsql数据库平台的火电厂sis系统研究与开发.pdf

摘要 在数字化电厂建设的过程中，厂级监控信息系统( s i s ) 的应h j 与推广起到重要的作_ i i j 。 当前，s l s 系统正日趋成熟，在电厂安全、经济运行方面的效能越来越显著。 本文着重研究基丁i n s q l 实时数据库的s i s 系统的数据平台及信息发布平台的建设。 以i n s q l 为核心数据库，使_ h ji n s q l 系统提供的不同数据采集方案，完成了d c s 、p l c 锋机组级控制系统、经济性分析和性能计算等二次计算结果的数据集成；并在统一数据平 台的基础上，完成了c s 、b s 两种模式的信息发布平台的建设。 论文首先阐述了s i s 系统的概念、系统组成及主要功能模块，介舒 了i n s q l 实时数据 库原理，结构和关键技术，说明其在s i s 系统中应_ i j 的可行性。接着以o p c 、m o d b u s 为 例说明了本s i s 系统数据采集标准接口的配置；并以t d m 和n c s 系统为例，介留 了非标 准接口自行开发的数据采集程序；然后介钌 了。i n s o l m s s q l 数据转存”软什在s i s 系 统数据平台建设中的作_ i j 及其具体实现。论文还研究了i n t o u c h 纽态软件，a c t i v e f a c t o r y 系列i ：具等的应埘并介纠了本s i s 系统基于c s 、b s 两种模式的信息发布平台。 在论文的最后，作者对论文进行了总结，并提出了改进意见。 关键词：实时数据库i n s q l s i s 东南人学硕j ：学位论文 a b s t 队c t t op r o m o t et h ea p p l i c a t i o no fs u p e r v i s o r yi n f o r m a t i o ns y s t e m ( s i s ) p l a y s a ni m p o r t a n tr o l ei nt h ep r o c e s so fb u i l d i n gd i g i t a lp o w e rp l a n t a t p r e s e n t ，s i si sb e c o m i n gm a t u r ea n dm o r ea n dm o r es i g n i f i c a n ti ns a f e t y a n de f f e c t i v e n e s so fe c o n o m i co fp o w e rp l a n t t h i sp a p e rf o c u s e so nb u i i d i n gd a t ap l a t f o r ma n di n f o r m a t i o np u b l i s h i n g p l a t f o r mo fs i s ，w h i c hi s i nt h eb a s eo fu s i n gi n s q lr e a l - t i m ed a t a b a s e s y s t e m a tt h ec o r ed a t a b a s eo fi n s q l ，t h es y s t e mi n t e g r a t e st h ed a t a f r o mc o n t r o ls y s t e m ，e c o n o m i ca n a l y s i sa n dp e r f o r m a n c ec o m p u t i n g ，t h e s e c o n dc a l c u l a t i o nr e s u l t sa n ds oo n ，u s i n gd i f f e r e n td a t aa c q u i s i t i o n p r o g r a mp r o v i d e db y i n s q ls y s t e m a n do nt h eb a s i 8o fu n i f l e dd a t ap l a t f o r m ， t h es y s t e mc o m p l e t e dt h eb u i l d i n go fi n f o r m a t i o np u b l i s h i n gp l a t f o r m ， w h i c hi sb a s e do nt w om o d e s c sa n db l s t h i sp a p e rf i r s te x p o u n d e do nt h ec o n c e p t i o na n dm a k e u po fs i ss y s t e m i t sm a j o rf u n c t i o n a lm o d u l e s ，i n t r o d u c e dp r i n c i p l e ，s t r u c t u r ea n dk e y t e c h n o l o g i e s o fi n s q l t h e ni td e s c r i b e dc o n f i g u r a t i o no fs t a n d a r d i n t e r f a c eo fs i sd a t aa c q u i s i t i o n ，u s i n go p ca n dm o d b u sa aa ne x a m p l e ， a n du s et d m a n d n c sf o re x a m p l e ，t oi n t r o d u c ep r o c e d u r e sf o rn o n s t a n d a r d i n t e r f a c ed e v e l o p e db ym y s e l f f i n a l l y ，i ti n t r o d u c e dt h er e a l i z a t i o n o f ”i n s q l m s s q ld a t at r a n s i ts y s t e m ”，a n di t sr o l ei nt h ec o n s t r u c t i o n o fu n i f l e dd a t ap l a t f o r m p a p e r sa l s os t u d i e da p p l i c a t i o n so fi n t o u c h s o f t w a r ea n da c t i v e f a c t o r ys e r i e st o o l s ，a n di n t r o d u c e dt h et w om o d e s o fi n f o r 爪a t i o np u b l i s h i n gp l a t f o r mo fs i ss y s t e m k e y w o r d m ：r e a l - t i m ed m t a b s ml n s q l s i s 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：导师签名：日 期： 第一章绪论 1 1 论文选题背景幻伽 第一章绪论 随着电力体制改革的不断完善，发电企业正面临着日益激烈的市场竞争，冈此如何优化生产与 管理，最人拌度降低成本，实现企业效益的最人化，提高市场竞争力和麻变力便成为发电集团的当 务之急。这就要求火电厂必须对各种企业资源建立完善的管理网络，使各个方面资源得到充分调配、 平衡和i 控制，最人限度地发拌它们的能力，实现企业生产资源与其它资源的管理一体化，实现生产 现场的在线管理，降低成本。另一方面，新技术不断涌现如现场总线技术、信息技术、网络通讯 技术使得全厂的信息和资源都能够共享。在这两方面冈素推动f ，加快火电厂信息化建设，高度 重视企业现有软硬什资源的整合在粘个电厂范围内实现信息共享，推动火电厂信息化发展已经成 为i ：厂自动化利管理现代化的必然趋势。 社会需求和技术发展支持着电厂自动化不断向前推进，是电厂白动化、信息化水平不断提高的 原动力。在过去的儿年中，电厂自动化走过了分散控制系统时代和网络化时代两个里程碑，当前正 经历数字化阶段，数字化建设成功与否直接影响剑信息化的进程。面对激烈的竞争，发电企业要想 l i 有一席之地，就必须提高核心竞争力、降低成本，而最为有效的方法就是加速企业的数字信息化 建设。把握这一技术趋势、市场主流，实现电厂数字化，建设一个真正意义上的数字化电厂，是中 国电力信息化事业的重要任务。 作为火电厂信息化的基础，数字化深度和。度直接影响到信息化水平。火电厂控制和管理系统 分为3 级：厂级、机组级平现场设备级。上世纪末，经过努力，机组级已全部实现数字化。自1 9 9 7 年电力规划设计总院发电处侯子良教授第一次提山了厂级监控信息系统s i s ( s u p e r v i s e ri n f o r m a t i o n s y s t e m ) 概念。数字化正迅速向厂级发展。新建电厂将遍建立了厂级s i s 系统，井配置了故障诊断、 状态检修及性能优化等监控和管理软什。 厂级监控信息系统( s i s ) 是为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监 控的信息系统，它与m i s 系统有机组合形成完整的全厂信息系统。s i s 系统属于厂级生产过程自动 化范畴，是实现电厂管理信息系统与各种分散控制系统之间数据交换的桥梁。s i s 系统以分散控制 系统为基础，建立在开放性实时数据库上，以安全经济运行和提高发l 乜企业整体效益为目的采_ h j 先进、适川、有效的数学模删，实现绉个电厂范围内信息共享，厂级生产过程的实时信息监控和调 度，为l b 厂管理层的决镱提供真实、可靠的实时运行数据。同时通过比较和分析，能提山科学的、 合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。 实时数据库系统的研究白2 0 世纪8 0 年代厉期开始越来越受到重视。在一r 业控制等场合，由于 数据的实时限制_ 手l i 高流苗使得传统关系数据库难以得到好的效果。在传统的数据库系统中，其设计 与开发t 要 虽调维护数据的正确性、保持系统代价低、提供友好川户接口。关系数据库的l ：作集中 丁布询与事务处理及数据的正确性及一致性，适丁传统的商务和事务型麻心。当运川于一些实时性 要求较强的生产过样控制( 如电力生产控制) 时关系刑数据库就受到了极人的限制。而实时数据 库系统( r e a l t i m ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，r t d b m s ) 设计的首要目标即满足对丁事务的定 时限制，是数据和书井均具有定时特性或确定的定时限制的数据库系统。实时数据库系统的正确性 基j ：逻辑和时间两方面，其结合了数据库与实时系统两者的功能特性既支持人昔数据共享- 维护 数据的一致性、完整性。义支持数据和事务的时间限制，因而在实时控制和管理控制上表现出巨大 的麻川前景。 i n d u s t r i a l s q ls e r v e r 是w o n d e r w a r e 公司川丁储存i ：厂和过程数据的开放的实时数据库管理系 统。l n d u s t r i a l s q ls e r v e r 以i 自i 分辨率采集并存储过程数据，并把实时利历史数据与配置、事件、统 计及相火生产数据集成在一起提供给桌面客户程序。并且，i n d u s t f i a l s q ls e r v e r 把m i c r o s o f ts q l s e r v e r 的开放性、灵活性等强人功能和一个实时系统的高速数据采集和高效的数据压缩算法结合在 一起。它把s q l 作为后台服务器和前台客户拌序的标准接口保证了以往j ：业软什所没有的开放性和 灵活性，把办公室和i ：厂现场真正地连接在一起。 东南人学硕i ：学位论文 由此可见- 建立以l n d u s t r i a i s q ls e r v e r 实时数据库系统作为统一数据平台为支撑的s i s 系统， 对r 建立面向市场经济的数字化电厂，加快火l 乜厂信息化建设有重要的意义。 1 2s i s 系统及实时数据库现状 1 2 1s i s 概念及其应用情况。 e 世纪9 0 年代，我国火电厂基本实现了单元发电机组的自动化控制，但是各机组控制系统之间， 机组控制系统与辅助系统之间相互独立，生产管理决策人员不能实时、全面、准确的掌握各机纽的 远行状况，更无法实现并单元机组问负荷的经济分配。虽然理论上可以实现符机组d c s 的互连，但 是那样会形成一个1 e 常复杂的耦合系统，同时系统中还要包含人培_ 【 j 于优化和管理的席_ l j 软什，这 样就会降低系统的实时性、稳定性和可靠性，违背了控制系统设计的初衷。此外。系统需要承受大 域的数据通讯任务，这将给通讯网络带来很人的负担。冈此，屯厂极少会采刚机纽d c s 互连的方式。 在s i si i l 现之前，单元机组控制系统的功能己不局限丁机纽监控任务，还集成了诸如机组性能 计算、汽轮机寿命管理、长期历史数据存储、操作指导等功能。d c s 中这些管理功能的增加，使 d c s 日趋复杂也是造成数据阻塞和软什死机的重要原因。同时每台机组重复设置同样的功能，也 会造成项目投资费川的人幅增加。s i s 系统山现之后，将这些管理功能与d c s 分开并进步完善。 一方面，减轻了d c s 的负荷，使其致力r 机组监控任务，增强了系统安全性和稳定性，另一方面， 完善了性能计算、经济性分析功能，为h j 户提供更为合理的生产指导意见，同时加强了机纽寿命管 理、设备状态检测以及故障诊断锋功能，使机组的运行更为安全。 1 9 9 7 年，电力规划 垃计总院发电处的侯子良教授首次提出了火电厂厂级监控信息系统( s i s ) 的概念，其定义为：土要为火也厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过群实时管理和监控的信 息系统。2 0 0 0 年，在国家经贸委颁发的火力发电厂设计技术规程( dl5 0 0 0 2 0 0 0 ) 第1 2 1 0 条 “厂级监控和管理信息系统”中明确规定，“当电厂规划容量为1 2 0 0 m w 及以上、单机容量为3 0 0 m w 及以上时，可设置厂级监控信息系统。” 目前，s i s 已经进入快速发展阶段。作为生产管理自动化水平的重要标准之一s i s 已在新建 人掣火电l ：拌中杵遍推r 麻川，同时，已经投入运行的一些人型火电厂也在纷纷增配s i s 系统。国 家i 乜力公司在开展的2 0 0 0 年燃煤示范( 试点) 电厂研究课题及相关试点项日建设中1 4j ，已将电厂 厂级自动化信息系统作为i ：样设计的一个重要方面，在人型电厂的基建过程中便建立起全厂监控系 统。为人删电厂的信息化发展创造了条什。 在s i s 系统软什开发方面目前有能力开发这类软什的单位较多有些已做了很多r ：作，但 人多数处1 ：开发研究和试验阶段，真正成熟并应j l j 丁市场的产品不多。相比较而言，国外在生产管 理领域的研究开展的比国i j j 甲| ，取得的效果也相对明显”4j 。 瑞十a b b 公司开发的一体化产品o p t i m a x 软件包，作为联系传统d c s 与m i s 的桥梁，可 适j h 丁采h j 不同控制系统设备的电厂。由丁其建立在数据库的基础上而数据库中的数据可取白备 控制系统，故其具有极人的灵活性。不论是新建电厂还是对老厂进行改造，都能方便地予以实施。 同时，o p t i m a x 的树状体系结构给各种软1 ， = 功能模块的开发预留了广阔的空间。 f o x b o r o 公司在不断改进其控制系统的同时，针对川户的信息需求，分别研究和开发了t 厂集 成l 乜子文什管理系统( f o x e d m c o m ) 、动态维护管理系统( f o x d m m ) 、钾能神经元网络模拟分析 系统、远方遥控系统( f o x r e m o t e ) 、远方诊断系统( f o x w a t c h ) 、计算机辅助l ：程软件( f o x c a e ) 等有效、实川的信息系统，以适府日黼精进的现代化管理模式。 此外，德国s i e m e n s 公司的s i e n e r g y 系统、h o n e y w e l l 公司的全厂白动化系统t p s 及b e n t l y 公司的川丁监视旋转机械i ：作状态的数据管理系统( d m 2 0 0 0 ) 和机械状态管理系统( m c m 2 0 0 0 ) 等都是成功投川的系统，它”j 的一体化管理思想都是值得借鉴的。 1 2 2 实时数据库系统发展和现状“们 实h 0 数捌阼系统的研究r j2 01 址纪8 0 年代后期开始越来越受到重视这是冈为在r 业控制锋场 合，由j 二数据的实时限制和i 高流缱使得传统戈系数据j 苹难以得到好的效果。在传统的数据库系统中- 其设计与开发土要j 虽调维护数据的止确性、保持系统代价低、提供友女，j j 户接口。关丁i 数据库的工 2 第一章绪论 干f ：集中丁布询与事务处理及数据的正确性及一致性。这种数据库系统对传统的商务( b u s i n e s s ) l l 事务 型应j u 是有效的，也是成功的，但它不适合实时麻_ l j 。最关键的是冈为它不考虑与数据及其处理相 联系的定时限伟l j ( t i m i n g - c o n s t r a i n t ) ，系统的性能口标是以吞吐龉和平均响应时间而不是符个事务的 限制水表示的，敞系统作调度决策时不会考虑符种实时限制。为此需要提出一种具有高实时性、人 数据容链平| i 访问苗的新的数据库理论。 1 9 8 8 年发表的a c ms i g m o dr e c o r d 实时数据库系统专刊揭示了实时数据库研究领域的诞生， 到了9 0 年代中期爱尔兰的r h o d e 人学以及美国麻省理l ：学院开始重点研究实时s q l 语言。而被国 外理论界认为严格满足实时要求的实时数据库产品有1 9 9 4 年d b x 公司发布的z i p - r t d b m s 和1 9 9 5 年m a r l i nm a r i e t a 公司发布的e a g l es p e e dr t d b m s 。而近年来，随着实时数据库理论的日益成熟和 完善，各种商业实时数据库产品层山不穷，其中国际上比较并名的产晶包括关周a s p e n t e c h 公司的 i n f o p l u s 系统；美国h o n e y w e l l 公司的p h d ( p r o c e s s h i s t o r y d a t a b a s e ) 系统：美国的o s i 公司的p l a n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称p i 。这些产鼎在油、化i ：、钢铁、电力、医药等多个重要的行业得到了 较为r 泛的麻川，并且为实施企业带米了更多的效率。 目前国内也有多家公司从事相关产品的开发，包括中国人庆金桥信息技术r 程有限公司的 c o n r t d b 系统，中国北京二维天地计算机技术开发有限公司的s u p e r l n f o 系统，中国北京石林电脑 公司的s l r s 系统，中国北京和利时系统f ：程股份有限公司的r e a l m i s 系统中科院软件所的a g i l o r 等。尽管这些产品和国外的同类产品相比不论从功能上、性能上还是在体系结构设计上都还存在 着一定的筹距，但是它们也有各自的优势所在，例如地缘优势、成本优势、服务优势等。加上备公 司住功能和性能上的不断改进，近年来这些产品在国内的实时数据库市场上也lo i 有越来越高的份额。 1 3 论文主要研究内容 本论文介纠了火电厂监控信息系统( s i s ) 的聿4 体设计方案和基r i ：l n d u s t d a l s q l s e r v e r ( i n s q l ) 实a , l 历史数据库的s i s 系统f ：程实践，i j j 容主要包括s i s 系统的设计研究、基于i n s q l 数据库的 s i s 系统数据平台的建设和信息发布平台的开发。 论文土要内容如f ： 1 、s i s 系统及其体系结构的研究 2 、i n d u s t r i a l s q ls e r v e r 实时数据库技术介绍 3 、基ri n s q l 数据库的s i s 系统数据平台建设 4 、 基ri n s q l 数据库的s i s 系统信息发布平台 查堕叁兰堡! ：兰垡笙苎 第二章s i s 概述及其体系结构 2 1 厂级监控信息系统概述 2 1 i s i s 系统概念 随着s i s 系统理论与应_ l j 研究的不断深入，关rs i s 系统的功能与内涵也在不断补充和完善。 为了统一i 乜力行业内人十对s i s 系统的认识，2 0 0 2 年8 月，侯子良教授为厂级监控信息系统( s l s ) j 卜了准确的定义：火电厂厂级监控信息系统是土要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产 过程实时管理和监控的信息系统“。可以看山，s i s 系统着眼丁电厂生产管理与监控，以达到全厂 生产过程的最优，闪此，厂级实时监控信息系统对丁电厂的安全稳定高效运行具有十分重要的意义。 电厂s i s 系统：卜要集中符单元机f l t _ 手| t 辅控系统的参数及设备状态信息、从厂级管理的高度对各机组 运行i ：况进行监视、分析和判断，并做出决策指导机组更安全、更高效地运行。 由上可以看山，s i s 系统以分散控制系统为基础，以安全、经济运行和提高发电企业整体效益 为日的，采川先进、适_ l j 、有效的专业计算方法，实现整个电厂范罔内信息共享和全厂生产过程的 实时信息腑拄，提高了机纽运行的可靠性。 2 1 2 s i s 系统主要任务和目的 2 1 2 1 统一的数据平台 s i s 系统具有多种功能，集成全厂生产信息数据，建立统一的数据平台，实现整个电厂范罔内 信息共享是s i s 系统建设的首要问题，是各种高级应川的基础，也是s i s 系统的重要功能之一。 s i s 系统拥有一个人型实时历史数据库作为其核心部分，此数据库收集来自d c s 、p l c 等机组 级控制系统的实时生产信息。s i s 系统摒方传统的专业壁垒，实现全面的、充分的信息共享，形成 “全厂生产过种一体化”的概念。 2 1 2 2 指导机组安全、经济运行 s i s 系统在统一的数据平台基础上，开发山多种功能模块，具体参见2 3 所述。这些功能模块主 要完成两个任务，一是实时监视机组运行状态，进行机组寿命管理、设备状态检测以及故障诊断， 以减少事故发生、指导机细更安全地运行；二是在线进行机组性能计算和经济性分析等，以知道机 组高效率运行，最终降低成本，提高企业经济效益。 2 1 2 3 建设数字化、信息化电厂 有专家指出2 0 0 0 年前后十年火电厂自动化已经或即将经历四个时代：分散控制系统时代、网络 化时代、数字化时代年信息化时代“。 所谓火i 乜厂信息化就是：火电厂生产过稗监控和企业管理的所有必要信息均戍无重复的得以 采集和通过数字网络共享；经过自动处理，是信息尽可能浓缩和智能化；信息的采集、处理和反馈 戍最人限度实现自动化，减少繁重的人l ：信息采集、录入、处理平反馈处理的i ：作量，提高安全性 和动生产率。由此，信息化的定义可以简述为：信息网络化、信息智能化和信息自动化“。 通过厂级监控信息系统( s i s ) 和管理信息系统( m i s ) 的广泛应_ l i j ，厂级和机组( 乍问) 级可 全部数字化，并形成一个信息共享的数字化网络。在厂级、机组( v - 间) 级实现数字化( 网络化) 基础上，进而实现现场设备级数字化，即全面推广现场总线系统，最终实现l 乜厂信息化。 当前，火屯厂自动化的日标是建设数字化电厂。在数字化电厂建设的过程中，s i s 应川技术 的麻川与推广起剑重要的作_ l i 】。 2 2s i s 系统的组成 s i s 系统t 要由s i s 系统网络、实时，历史数据库、数据采集前端、w e b 服务器和客户端、s i s 功能站客厂t 机自l 成。 2 2 1s i s 系统网络 s i s 系统的网络特点是信息昔人，要求数据通讯能力强。其连接的网络接口和种类较多，即与 机组d c s 控制系统、辅网系统、n c s 系统，脱硫系统、s c a d a 系统以及m i s 等都存在接口。以 太网( e t h e m e t ) 冈其组网的灵活性币l 方便性，己经成为网络技术的主流。 4 第一二常s i s 概述搜儿体系结构 以太网可以采h j 多种拓扑结构，一般有屉喇、环形、总线删二种，其中总线型主要在甲| 期的 1 0 m b s 网中，环形主要在f d d ! 网目前人多数高速网广泛虑h j 尾型结构。以太网按其传输速率 可以分成1 0 m b s ，1 0 0 m b s 和1 0 0 0 m b s 以太网，每种以太网义根据不同的物理介质有多种物理子 标准，形成一个i e e e 8 0 2 3 标准系列。s i s 可以采_ l i j 网络主干为1 0 0 0m b s ，支干为1 0 0m b s 的以太 网。 2 2 2 实时历史数据库服务器 实时历史数据阼是全j 。的统一数据平台，也是整个s i s 系统的核心。其存储容鼙和存储效率直 接关系剑f 层数据采集的采集范同和采集精度。由丁生产过程数据窜人、精应要求高，并且带有时 标，闪此不宵采川关系数据库，一般采_ 【i j 专_ l i j 的人型实时，历史数据库。 2 2 3 数据采集前端 s i s 系统的数据采集也即其实时历史数据库的数据采集。其数据源多种多样，一般有d c s 等机 组级控制系统、辅网控制系统以及其他客户端软什系统，这些数据源所支持的接口也多种多样。为 了能方便、快捷地从这屿数据源采集数据，s i s 系统要求其实时，历史数据库具有开放性的通讯接口， 如o p c 、m o d b u s 、o d b c 、o l ed b 、s q l 、d d e 、a p i 等。 2 2 4w e b 服务器 生产过枰信息的w e b 发布是s i s 系统的基本功能之一，因此w e b 服务器在s i s 系统中必不可 少。w e b 服务器通过i l s 建立虚拟站点，一方面接受和响应客户机的用户请求，另一方面在i j 户请 求中包括数据存取时，w e b 服务器与数据库服务器协同运行服务器脚本，执行相应的扩展应_ 【i j 程 序与数据库进行迮接，通过s q l 等方式向数据库提出数据处理申请，然后等数据库服务器将数据处 理的结果提交给w e b 服务器再由w e b 服务器动态生成h t m l 代码，将处理结果嵌入其中，川h t l 甲 协议传送给客户端虽终实现客户端浏览器的显示。 2 2 5s i s 功能站和客户机 过程符理功能站j jj ：完成s i s 所需要的各种功能。功能站可以采j l l jl ：业p c 机，从s i s 实时数 据库中取得数据并进行计算和分析，然后将分析结果存入数据库中，供其它系统调川。 客户机作为s i s 系统的终端设备安放丁各种使圳部门，主要是生产管理部门和单元控制室，客 户机可以采川商_ l i jp c 机，它主要_ l j 丁访问与数据库相连的w e b 服务器，以画面、趋辨图、棒状图 等形式显示锅炉、汽轮机、发电机以及全厂辅机系统的运行状态、参数和系统i 玺i 等。 2 3s i s 系统主要功能模块“钔 s i s 是面向生产管理层的自动化管理平台，它是实现厂内各个机组和全厂生产过程最优控制及 管理的系统，也是一个联系发电厂各生产过程控制系统及m i s 系统的纽带。s i s 可综合全厂并单元 机钎l 、辅助午间有荚实时信息，通过计算、优化利分析，对各单元机组的运行和设备维护提供住线 运行指导，f ：进行发l b 厂各单元机纽间的负荷经济分配。通过其计算机和通信设施可实现全厂备生 产部门的实时信息网上共享。 s i s 的t 要功能有：生产过科信息监视、统计和分析功能；全厂调度和机组负荷优化分配功能； 厂级及机组性能分析和计算功能；设备状态检测以及故障诊断和维修指导功能：机组寿命管理功能； 远拌监视及技术服务功能以及系统优化软f l 锋。 2 3 1 生产过程信息监视、统计和分析功能 s i s 系统成该实现对电厂再4 9 l hd c s 系统和备辅助下间( 化水系统、输煤系统等) 的实时生产 数据和生产过程进行统一的监视平卉询功能。同时，还应该能够对这些实时数据进行统计和分析处 理。使管理者可以基丁j 对这些过程数据的分析结果，实时的了解全厂的生产状况，为管理决策提供 有力的依据。 2 3 2 全厂调度和机组负荷优化分配功能 s i s 系统通过与调度部门进行信息交换，接受调度端对整个电厂下达的负荷曲线或实时的调度 命令，根据系统中各机组、辅机设备的运行状况，性能币l 效率锋信息，在满足电网电负荷要求以及 满足火电机组山力限制的条件f ，合理分配各台在运行火电机组的电负荷，自动合理地制定出各台 5 东南人学硕j ：学位论文 机组的运行负荷曲线或给山实时的各机组的负荷命令，使整个火力发电厂的运行处于晟佳经济效率 状态。 2 3 3 动态成本分析和实时报价模块 动态成本分析和实时报价系统是s i s 的土要功能之一。动态成本分析和实时报价系统使电厂从 传统的煤耗控制转剑发电成本控制上来，从常规的电力经营成本核算转移剑电力产品的商业化运作， 使电厂电力市场的建立与完善过群中走在前面。在报价系统中建立优化运行基础上的实时可变成本， 建立电厂的检修成本、设备折旧、财务费川、人力等| i i i | 定成本及经营性成本模型( 包括煤场损耗) ， 以便及时核算实时发电成本。在报价系统中及时反映国家的电力政策与市场规则，形成电厂的报价 策略。同时该软什包建立电力市场的风险分析与辅助决策模块，在已有的信息与市场规则基础上， 分析市场延作的趋势与规律，对电厂所在的地区平i 乜力市场进行市场情况预测与报价风险分析。 2 3 4 机组寿命管理、设备状态检测以及故障诊断 s l s 对改备状态及故障进i r 检测平维修，这包括以l - ) h 个方面： 锅炉过热器、再热器、汽包等的金属寿命； 汽轮发电机轴系、叶片、推力瓦以及汽缸壁等的金属寿命； 其它生产过程主要设备和仪表的状态分析锋。 电厂管理人员可以根据s i s 系统提供的诊断结果指导和安排设备的维护，合理的安排生产和检 修，岿约人昔的设备维护资金和停机检修时间，使现有运行设备安全运行，创造更人的经济效益。 2 3 4 i 机组寿命管理 寿命监测帛i 管理是通过启动曲线、运行曲线、寿命曲线和厂家提供的各种数据、图表来配置设 备的预测与预防性维护方案。为分析和比较，系统能根据每次启停计算寿命损耗且累积最终寿命损 耗储存每次启停的寿命损耗率，同时系统根据各种运行参数和设备的运行时间，在c r t 上为显示 山运行操作人员需要进行的动作。 2 3 4 2 状态监视和故障诊断 通过对过利再部分的变龄进行逻辑评估来监视过程，并将过程的实际状态与动态过程模型进行 比较，面向状态进行诊断和甲i 期报警，使运行人员能在故障发生前对这一问题进行纠正，井将诊断 山的问题以闪果蚓的方式显示山米。井可自动提供高精度实时设备性能数据，供管理人员分析使_ l i j 。 通过对所采集的测点数据进行分析，并与标准模删进行比较，对诊断山错误的数据进行调整，调整 后的数据提供给管理人员或运行操作人员，川丁指导生产运行过程。 6 第三章i n d u s t r i a l s q l 实时数据库拄术介绍 第三章in d u s t riai - s o l 实时数据库技术介绍 3 1 数据库技术综述 从上世纪6 0 年代发展至今，数据库技术已经是- f l 成熟的技术，但却没有一个被普遍接受的严 格的定义。人致来说，数据库可以定义为以某种方式组织起来，使之可以检索和利_ l j 的信息的集合。 它的展本特征之一是相j l 关联的数据的集合，它川综合的方法组织数据具有较小的数据冗余，可 供多个川户共享，具有较高的数据独立性和安全控制机制能够保证数据的安全、可靠，允许并发 使川数据j 辛，及时，有效地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。 3 1 1 数据库技术的历史和发展“”“” 数拙| ；库技术萌芽j ：上1u = 纪6 0 年代中期，到7 0 年代，已有了很人的发展。数据库方法特别是 d b t g 方法( 该厅法是d b t g 所提议的基丁网状结构的数据库网状模刑方法) 和思想己川丁：各种计 算机系统，山现了许许多多基_ 网状模删和层次模删的商 化数据库系统。随后，关系方法的理论 研究平软什系统的研制义取得了很人成果，关系方法也从实验室走向了社会，随着关系数据库商用 产品的i i j 现，数据技术被日】；【广泛地应川到各个方面，成为实现和优化信息系统的基本技术。 作为数据库的核心任务，数据管理包括对数据的分类、组织、编码，储存、检索和维护。到目 前为i r ，数据管理人抵经历了人i ：管理阶段、文什系统阶段和数据库系统阶段。数据库系统阶段是 数据符理的馈新阶段。在此阶段，数据库中的数据不再是面向某个麻_ i j 或某个程序，而是面向粘个 企业或璋磐个麻川的。数据库系统解决了人i ：管理和文件系统的弊端，把数据的定义和描述从戍川程 序中分离i | j 去，程序对数据的存取全部由数据库管理系统( d b m s ) 统一管理，从而保证了数据和 样序的逻辑独立性。这样数据就可以供各种户共享且具有最小的冗余度。 数据模删是数据库系统的核心。从数据模删发展的角度看，数据库管理系统具有两个模型系统： 层次和i 嘲状数据库管理系统、芙系数据库管理系统。 层次和i 刚状数据库管理系统的代表产品是i b m 公司在1 9 6 9 年研制山的层次模刑数据库管理系 统l m s ( i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) 。此外，美国数据库系统协会c o d a s y l ( c o n f e r e n c e o l l d a t a s y s t e ml a n g u a g e ) f 属的数据库任务组d b t g 在6 0 年代末7 0 年代初也提山了若干报告( 称 为d b t g 报告) ，确定井建立了数据库系统的许多概念、方法和技术，为数据库系统的发展奠定了 基础。内此可以说，层次数据库是数据库系统的先驱，而网状数据库则是数据库概念、方法、技 术的奠基。 与传统数据模删相比关系模型是影响最人、应_ 【i j 展广泛的数据模型。从1 9 7 0 年开始。美国i b m 公司的研究员e f c o d d 连续发表多篇文章对关系模喇进行系统而严格的论证，奠定了关系数据库技 术的理论基础。特别在r 关系：数据库关系理论一文中，他首先提山了关系规范化的概念，并 提t l jj t j 芙系代数和芙系演算作为数据操作语言。随着数据管理昔的不断增人，关系数据库理论的不 断发展平完善，许多商家开始介入关系数据库市场，比如i b m 、o r a c l e 、i n f o r m i x 、s y s b a s e 等公司， 这些公司的参与竞争，客观上义对数据库理论的发展起到了积极的推动作_ i i j 。 3 1 2 当今数据库技术的特点。 从2 0l u 纪8 0 年代起，数据库技术在商业领域的巨人成功刺激了其他领域对数据库技术需求的 增k ，推动了以面向对象数据库系统( o o d b s ) 为代表的研究和发展。1 9 9 0 年高级d b m s 功能委 员会( 有加州人学、i b m 、c o m p a q 、o r a c l e 锋6 个单位的人员组成) 发表了“第二代数据库系统宣 言”。目前，第二代数据库系统仍在发展，不断趋丁成熟。 第：代数据库支持多种数据模型( 比如关系模删和面向对象的模删) 井和诸多新技术结合产 生了许多新删的数据库系统例如分布式数据库系统、并行数据库系统、知识库系统、主动数据库 系统、多媒体数据库系统、模糊数据库系统、实时数据库系统等。 实时数据库理论是在关系数据库的基础上，研究实时事务、实时并发控制和实时任务调度的。 国际上从2 0 世纪8 0 年代厉期开始较系统地发表有关实时数据库的论文。9 0 年代中期，爱尔兰的 r h o d e 人学以及美国麻省理i ：学院开始重点研究实时s q l 语言。在商品化的实时数据库产品开发上， 澳人利砸的m o t h e r w e l l i n f o r m a t i o ns y s t e m 公司_ 丁1 9 8 2 年较甲地推山了m a c r o v i e w 产品，美国o s i 公司1 ：8 0 年代中删推出了p l a n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称p i 产品，另外还有美国a s p e nt e c h 公司 7 东南人学硕i 。学位论文 的l n f o p l u s 2 1 产晶、美国h o n e y w e l l 公司的u n i f o r m a n c e ( p h d ) 产品、英国w o n d e r w a r e 公司的 i n d u s t r i a ls q ls e r v e r 产晶锋。 3 1 3 数据库技术未来发展方向 经过4 0 多年的发展，数据库技术已经得到了极人的完善，尤其在关系数据库管理系统中。但随 着数据库技术不断向新的应川领域渗透，计算机新技术的不断山现，数据存储堵的不断膨胀，数据 库技术有单作以f ) l 个方面获得更人的发展。 3 1 3 1 数据仓库( d - ) 技术 数据仓库是面向主题的、稳定的、综合的随时问变化的数据集合。创建数据仓库的主要目的是： 使再种各样的数据源的数据对于决策者、专业技术主管、分析人员等变得容易访问，以帮助他们做 山符合发展规律的决策。创建一个数据仓库或数据市场需要以卜_ 一些基本步骤：确定数据源；明确 日标数据库设计：对源数据进行扩展、转化和筛选操作；为用户提供井支持分析j ：具。 3 1 3 2 对象一关系数据库( 0 r d b ) 技术 对象- 天系数据阼足拒当前流行的关系数据库的基础上发展起来的，由丁关系语言与编样语育建 模能力过j i 简沽_ 手| i 数据类型有限筲闪素，使得火系数据库不能完全的发抨作_ 【i j 。而面向对象方法起 源r 样序垃计语言，它以现实1 f i = 界的实体对象为基本元素来描述复杂的客观世界，这就弥补了关系 数据库天7 l - _ f n , j 瓶颁缺陷。闪此将面向对象的建模能力和关系数据库的功能进行有机的结合而进行研 究也是数据库技术的一个发展方向。 3 1 3 3 实时效据库( 盯加) 技术“” 天系数据库虽然7 f 数据准确、系统可靠性高和h j 户接e l 良好等优点，但其在一些事务信息对时 间要求较高的i ；zj i j 领域却存在致命的弱点。传统的实时系统( r t s ) 虽然支持任务定时限制，但在维护 人埘数据、保证数据的完粘性和一致性方面义有不足。特别在电力监控、实时仿真、冶金、石化等 廊川领域，既要维护人域的企业数据，义要保证数据的时间性，单靠天系数据库或r t s 是不能满足 要求的。因此，必须对传统数据席系统与r t s 进行一种无缝的集成所以实时数据库管理系统 ( r t d b m s ) 就麻运而生了，它与传统的数据库管理系统最人的区别就是对数据和事务的定时限制 上。r t d b m s 住必要的h t 候不惜牺牲数据的绝对正确性也要保证数据信息的定时要求。 3 1 3 4 网格计算敦据库( g 咖) 技术 过去，如果企业希望其信息系统具有良好的可靠性、可伸缩性和高性能，就必须选抒基丁：主机 的系统，这意味着企业任系统建设之仞就必须投入人鼍的资金；如果要1 ，省成本企业可以选择基 _ r 客户机，服务器的计算体系，f = 在需要时逐步增添新硬什、扩展系统，但如果需要进行麻川升级， 企业就4 i 得1 ；付山高昂的升级费h ，同时这种分布式系统的维护成本也不菲。朱米的数据库将构筑 在网格计算环境之上。网格是一种把档个冈特网整合成一台巨人的超级计算机，实现计算资源、存 储资源、数据资源、信息资源、知识资源和专家资源全面共享的先进技术。基丁网格计箅数据库 可以通过c p u 和存储设备共享来实现多竹点之间的无缝集群，川户提交的每一项任务被自动分配给 集群中的多台机器执行，川户不必通过冗余的硬什米满足高可靠性要求。另一方面，还可以实现c p u 的共享，即使将通服务器组成的集群也能实现过去只有人刑主机才能提供的高性能。 虽然网格计算数据库技术属丁| 一种新兴的数据库技术，但是可以预见，基丁网格计算环境的数 据库足数据库技术的术来发展方向。