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    柴海军（1971—）
女，工程师，高级企业信息管理师，1992年毕业于抚顺石油学院计算机系，同年进入中国石油宁夏石化公司工作。在公司信息中心先后从事软件开发、网络管理、数据库管理、企业系统应用管理等工作。

1 前言

    实时数据库系统以生产过程中实时过程数据为基础，以优化生产过程和提高管理水平为手段，以提高生产收益和降低生产能耗为目的，通过采集、存储生产过程中大量的实时数据，完成对生产数据和主要相关数据的积累，实现生产综合统计、分析，加强生产过程监控、调度综合事务管理，辅助生产管理者对生产作出正确的判断与决策，为实现全厂生产过程的计划和优化奠定基础。

    通过各生产装置实时数据采集系统的建立，使全厂生产实时信息系统更加完善，管理部门能够远程实时监视、浏览、回顾生产现状（以WEB方式），在办公室之外的用户可以通过访问企业的Web服务器浏览，并为以后的管理信息系统提供原始生产数据源。

    石化行业生产实时数据系统建设始终坚持以生产处室为基础，为生产处室提供可靠稳定的数据平台，以满足各处室的深层次开发。同时为公司的各级领导提供决策依据。同时实时数据库系统是生产制造集成系统（CMIS）的核心，对生产过程进行全面监控甚至最终实现远程监控。要实现这个目标，首先要建立完整的生产监测系统。即以实时数据库为核心，实现对全厂实时数据的自动采集、存储和监视，并围绕这些数据开发出各种实用程序。

    实时监测系统的对象是生产数据，实时数据库的核心就是数据管理，它采集并存储与流程相关的生产工程实时工艺数据。实时数据库采集、存储生产信息，用来指导生产、降低成本、增加产量。实时数据库为最终用户提供了快捷、高效的工厂信息。通过实时数据库还可以集成产品计划、维护管理、专家系统、化验信息系统、生产过程模拟等后期的应用系统，在业务管理和生产之间起到桥梁作用。由此看出，为进一步提高生产管理效率，尽快建立完整的生产实时监测系统是非常必要的。

2 实时数据库系统以及体系结构

    目前较为流行的实时数据库有国外有三种，国内的有三种：

    （1）InfoPlus。美国ASPEN公司的产品，其核心是一个实时数据库，外层有多个能满足不同需求的层次化产品，为现场实时数据的采集和应用、历史数据的管理、整体的先进控制和优化，提供了有效的支持环境和开发平台。InfoPlus能与几乎所有的底层设备相连，如盘装仪表、DCS、PLC、罐区检测系统等数据源。InfoPlus把生产装置操作信息、流程数据、实验室数据和业务管理数据有机地结合在一起，具有监测显示、生产管理、先进控制等功能，填补了管理与控制的“夹缝”，为管控一体化提供了支持平台。

    （2）PI(Plant Information system)。美国OSI Software公司开发的一套基于C/S的商品化软件应用平台，分布式结构，在多种系统配置下运行，支持的客户个数无限制，可使用多个数据服务器。因其采用旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI数据库的数据经过有效的压缩，极大地节省了硬盘空间，能够处理超大量信息(数十万点)，可以数据原型存储，具有很高的可靠性和很快的执行速度，能提供强大的数据分析软件、简捷的报表生成工具和完美的Web浏览，为生产信息和管理信息提供了十分友好的集成环境。

    （3）Uniformance。美国Honeywell Hi-spec公司推出的工厂一体化解决方案中的一个软件产品。Uniformance数据库是该软件的基础，它是一个综合性的工厂信息管理系统。Uniformance由3部分组成：(a)工厂历史数据库(PHD)，用来收集、存储和重现连续的过程数据、物料移动数据、操作事件、质量数据等，实现了实时数据库和关系数据库的无缝连接；(b)工厂参考模型(Plant Refeerence Model)，用来存放工厂的参考数据和组态数据，它是工厂历史数据库的基础，其信息存储在关系数据库中；(c)桌面应用，提供用来对工厂数据进行显示、分析和打印报表的实用工具。

    （4）国内主要有北京三维、浙大中控、和利时三家。其中由北京三维天地科技有限公司开发的SuperInfo2.5是一套具有自己知识产权的商业化应用系统，在国内的知名度及应用范围相对较高。由于SuperInfo系统在设计时就采用了模块化的结构和标准通讯协议，几种不同类型、不同版本的实时数据库之间可实现无缝连接。它具有灵活的体系结构，支持拆分和扩展，在实时数据库系统(RTDB)中自选所需模块，这样大大增加了用户在数据库上选用的多样性和灵活性，又减少了用户的开销。SuperInfo实时数据库可以与各种DCS、PLC、实时系统进行数据交换，将生产中实时数据集中在一起，为数据的深入开发应用提供一个可靠的数据平台。通过SuperInfo, 可以访问管理工厂所需的全部信息，也可提供一个强大的生产制造和管理用的信息系统。SuperInfo 所提供的适当的生产制造信息，能够使操作员、工程师、维护人员和管理人员达到他们的目标。

    2.1 实时数据库主要特点是时间特性

    （1）数据与时间相关

    按照与之相关的时间的性质不同又可分为两类：

    数据本身就是时间即从“时间域” 中取值，如“日期”，称为“用户定义的时间”，也就是用户自己知道，而系统并不知道它是时间，系统将毫无区别地把它像其他数据一样处理。

    数据的值随时间而变化数据库中的数据是对其所服务的“ 现实世界”中对象状态的描述，对象状态发生变化则引起数据库中相应数据值的变化，因而与数据值变化相联的时间可以是现实对象状态的实际时间，称为“真实”或“事件” 时间（现实对象状态变化的事件发生时间），也可以是将现实对象变化的状态记录到数据库，即数据库中相应数据值变化的时间，称为“事务时间”（任何对数据库的操作都必须通过一个事务进行）。实时数据的导出数据也是实时数据，与之相联的时间自然是事务时间。

    （2）实时事务有定时限制

    典型的就是其“截止时间”。对于RTDB，其结果产生的时间与结果本身一样重要，一般只允许事务存取“ 当前有效” 的数据，事务必须维护数据库中数据的“时间一致性”。另外，外部环境（现实世界）的反应时间要求也给事务施以定时限制。

    2.2 时实数据库系统结构

    实时数据库系统平台的应用模式如图1所示。系统由数据源、数据管理、数据集成、数据应用四个层次构成。数据源指实时生产数据的来源，主要有常规仪表、二次仪表和PLC；数据管理指生产数据（实时数据和历史数据）在三种数据库（实时数据库、关系数据库）中的数据保存、数据备份、数据交换和数据共享；数据集成指各种数据基于Web的集成，包括统一的数据管理和数据应用方式等；数据应用指用户在本地或远程对数据库中数据的访问和利用。

3 上层典型应用

    （1）流程图浏览（View）

    实时查看生产流程，可以实现监控系统数据的分层显示，同一个装置对于不同的使用人员，呈现不同的数据界面。如企业领导需要的是进料、产品、加工量、收率等，工艺管理员需要的是工艺指标值，设备管理人员关心的是设备状态。