1. 前言 實時歷史數據庫平臺是支持發電廠SIS系統的計算機、數據網絡與通信設備、各種技術標準和實時歷史數據庫軟件的有機組合。實時歷史數據庫平臺按照標簽點的形式通過定時地收集、存儲電廠控制系統帶有時間序列性質數據、離線手工數據、或者其他外部應用數據，并針對這些數據和數據庫平臺提供實時管理和應用能力。實時歷史數據庫平臺提供數據實時分布采集、經濟存儲、方便管理、可擴展的協同應用。 實時歷史數據庫平臺要符合相關國內外技術標準和行業標準，滿足軟件平臺、硬件平臺的兼容及各子系統間的互聯要求。實時歷史數據庫平臺的結構設計、系統配置、軟件編制，應滿足對電廠發電可靠運行的要求。實時歷史數據庫平臺必須保證生產過程數據采集過程的實時性、數據的完整性。從系統安全的角度考慮，實時歷史數據庫平臺需要保證系統及其數據的安全，采用適當的加密防護措施、數據備份措施，提供嚴格的用戶認證、權限管理和審計手段，并考慮信息保密的時效性。從開放性和可擴展性考慮，實時歷史數據庫平臺采用應開放式體系結構和分布式系統設計，以滿足未來SIS應用和企業信息綜合應用的要求。 總的說來，實時歷史數據庫平臺至少應具備數據實時分布采集、經濟存儲、靈活管理、可擴展的協同應用等四個組成部分：  D1：數據接口與數據采集(Data Acquisition and Collection)  D2：數據歸檔與存儲(Data Archives and Storage)  D3：數據組態與數據庫管理(Data Configuration and Administration)  D4：數據應用(Data Application Integration) 2. D1數據接口與數據采集 D1的功能是采集水、煤、灰、機、電等控制系統過程數據以及通過相應功能或者開發接口實現對手工輸入數據、手持設備或者其它信息系統的數據采集。 網絡架構上支持通過硬件擴展、網絡連接、通過接口站或者控制系統上位計算機完成控制系統數據采集；軟件上應支持通過OPC服務器或者XML方式采集控制系統的數據源。 為了平衡控制系統的數據通訊負載，需要考慮D1支持針對過程數據特性針對每個標簽點采集頻率、采集相位進行獨立或者批量定義。D1可以采集的數據類型包括數字量、模擬量、字符串等。 考慮到網絡中斷或者D2部分因為某些原因無法及時響應D1數據發送請求，D1要求支持數據緩存功能，能夠在D1部分將過程數據暫存于本地，網絡恢復正常或者D1響應后后將數據送入數據庫。數據緩存區的大小可按需配置。支持同類數據庫系統的數據復制功能。 3. D2數據歸檔與存儲 D2的主要功能是支持對歷史數據歸檔文件的管理，包括創建、復制、刪除、備份的功能。數據庫平臺應該提供面向過程數據經濟存儲或者優化存儲的手段，并且提供數據壓縮方法以及用戶可對壓縮能力選擇的途徑。提供計算引擎或者計算接口，支持數據的二次計算-存儲能力，既可直接存儲過程數據又可存儲過程數據中間計算結果。計算引擎以及接口支持統計功能包括最大值、最小值、平均值和累計值計算功能。 D2針對每條過程數據記錄包含如下內容： 標簽點名稱、標簽點時間標簽、標簽點描述、數據源地址、數據點工程單元、數據類型、掃描周期、量程范圍、數據時間標志、數據值、數據狀態(含數據質量或者其它數據點狀態信息)等。 考慮系統擴容和更新，D2應能提供針對已有歷史數據的移植和擴容方案。 4. D3數據組態與數據庫管理 D3部分是指系統管理員對整個實時歷史數據庫平臺的管理和系統組態，它包括如下幾個方面的內容：  用戶權限管理：實時歷史數據庫平臺支持基于角色的用戶權限管理，可以對每個用戶指定具體的操作權限，確保其只能進行權限范圍內的操作。  數據組態：單獨或者批量組態數據點：創建、更新、刪除、查詢數據點以及相關屬性。離線和在線兩種方式進行數據庫組態和配置，所謂在線方式是指系統運行過程中修改數據庫配置避免數據庫停機時間(Downtime)和重裝（Reload）的修改。  運行管理：設置系統參數和系統運行監視。（系統參數如：采集規模、歸檔文件、壓縮策略、采集接口、負載、并發用戶、系統報警和系統消息等）。  備份與恢復：通過手工方式或者自動方式備份數據庫系統配置信息和歷史歸檔數據，并可從備份文件恢復數據。  審計功能：記錄和追蹤數據庫配置信息與數據修改。  日志功能：記錄數據庫系統運行中的操作信息、警告信息、錯誤信息等。  遠程維護：支持Web方式遠程維護。 5. D4數據應用 D4部分提供面向D2的多用戶、多應用的并發訪問的機制（接口工具）：  針對用戶各種應用在數據回取（Data Retrieve）或訪問時的權限管理，如根據權限運行服務器、配置標簽點、讀寫數據。  提供數據回取時的統計計算能力：計算最大最小值、計算指定時間范圍均值、計算累計、計算記錄個數或者次數、最大最小值發生時間等。  提供采樣數據回取能力：指定間隔時間的采樣數據回取、指定采樣數目的數據回取。  為開發SIS數據應用提供二次開發工具，以API或者SDK的方式提供函數調用接口，支持的函數應包括：面向服務器管理和狀態信息的查詢、面向數據點管理和狀態信息的查詢、面向接口站和數據采集的管理和狀態信息的查詢、面向數據的查詢、更改、統計計算。  提供ODBC或OLE DB接口，支持SQL SELECT子集，以SQL語句實現面向服務器信息的查詢、面向數據點屬性的查詢、面向接口站和數據采集信息的查詢、面向數據信息的查詢（計算方式或者采樣方式）。  提供具備圖形化的應用開發界面，實現生產流程圖動態再現、關鍵性能指標參數(KPI: Key Performance Index)動態計算、趨勢顯示與分析工具。  支持Web訪問解決方案：生產流程圖動態再現、KPI動態再現、趨勢顯示與分析工具。  提供以報表開發手段：專門報表開發工具、Excel加載宏或者其它形式的報表功能。 6. 實時歷史數據庫事務特征 事務是指一組作為一個單元成功執行或者失敗的相關任務或者操作。從數據庫事務處理的角度考慮，實時歷史數據庫以事務為單位分配CPU、數據等資源，進行優先級的分配、調度處理等。 實時數據庫的事務與傳統數據庫事務的本質區別就在于其有定時限制，通過在事務處理方面應滿足定時性、語義相關性（結構一致性，數據一致性，功能替代/結構補償）要求來達到定時限制的事務比率最大的事務處理目標。 除了在吞吐量方面追求數據庫性能以外，對單個事務定時限制的最大滿足是實時歷史數據庫事務特征的最突出的特征。由于傳統數據庫事務的原子性和可串行化限制了實時系統的事務執行的并發度，對于滿足定時限制是不利的，所以實時歷史數據庫平臺應該保證數據的時態一致性方面，至少應該滿足如下條件：  確保實時歷史數據庫中數據值的時間戳與現場中物理值的時間戳相差不超過預定義的最大時間間隔。  確保實時歷史數據庫平臺中計算點的時間戳在允許的范圍之內。  分布數據源的采集后標記時間戳的一致性。 實時事務的正確性包括數據庫狀態正確性和事務執行正確性。數據庫狀態正確性包含內部一致和時間一致；事務執行正確性則包含其結果正確性、行為正確性、結構正確性和時間正確性。實時歷史數據庫事務處理按照關鍵性分類（也就是按事務超截止期對系統帶來的影響分類）如下：  硬（截止期/ 實時）事務超截止期會導致惡果（價值函數取大且可能不斷增加的負值）。它對應于安全危急性活動。  軟（截止期/ 實時）事務超截止期仍有一定的價值，且價值不斷下降，直到某一時刻（稱為最終有效時間）降到零，此后保持為零（不會為負）。  固（截止期/ 實時）事務一旦到達截止時間，其價值立即降為零，此后固定為零（也不會為負）。 實時歷史數據庫事務處理按照按事務功能分類如下：  數據接收事務：用來記錄電廠控制系統現實狀態或發生的事件到數據庫中。包括新數據的寫入和已有數據修改。為了保持數據庫的" 外部一致" 和跟蹤記錄，它應是短的、周期的，且應是被立即執行（不能等待和阻塞）的硬實時事務。  數據處理事務：類似傳統數據庫的事務。它用來恢復已違反了一致性（可能由于數據接收事務的結果）的數據庫的狀態。這種事務可看作維護正常運行的監控器，它可能是" 長壽" 的。  控制事務：引起對外部或者數據庫內部中有關活動的執行。像數據接收事務一樣，這種事務是很短的，盡管所引起的現實活動可能要執行很長時間。它通常也是硬實時的。這種事務還可以作為數據處理事務的子事務而被調用，而它本身也可以觸發子事務，比如以一子事務來檢測所引起的現實活動。 實時歷史數據庫事務處理按照按數據處理方式分類如下：  數據更新事務：數據更新事務包含的操作有：事務開始、更新數據時間、更新數據值、檢查數據狀態、設置數據狀態、事務結束。  數據計算事務：即二次計算點的數據更新，其包含的操作有：事務開始、獲取二次計算所需的數據點值及其對應時間、產生計算結果、更新二次計算點的數據時間、更新二次計算點的數據值、檢查數據狀態、設置數據狀態、事務結束。  數據回取事務：其包含的操作有：事務開始、按照指定條件獲取數據、事務結束。 實時歷史數據庫平臺為了保證持久性，即系統必須保持提交的事務所產生的影響，并且從以下的單點失敗中恢復之后確保數據庫的一致性：  持久介質出現不可恢復的失效。  系統或者部分子系統失效。  內存或者部分內存失效。  突然斷電。 7. 實時歷史數據庫平臺性能指標 針對實時歷史數據庫的性能可以通過事務吞吐量、數據新鮮度、數據壓縮能力、單機采集規模、采集速度等幾個指標來評價。 事務吞吐量：采用TPS (Transact