為了適應(yīng)中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力行業(yè)進一步提高了全廠綜合自動化水平，注重信息化的建設(shè)，特別是各地的火電廠紛紛提出適合自己工廠的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（也就是現(xiàn)在所說的SIS系統(tǒng)）以提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)電廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)為電廠管理層的決策提供真實、可靠的實時運行數(shù)據(jù)，為市場運作下的企業(yè)提供科學(xué)、準確的經(jīng)濟性指標。但是SIS系統(tǒng)的開發(fā)往往不僅需要有一定的計算機知識，還需要了解自動化常識以及對電廠實時生產(chǎn)過程管理有比較深刻的理解。如果單純依靠軟件開發(fā)人員開發(fā)，則很難完成如此艱巨而又責(zé)任重大的任務(wù)，即使完成了也已經(jīng)耗費了大量的人力和時間。

一 目前電廠SIS系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有：

1.監(jiān)視、指導(dǎo)機組的運行

2.降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗

3.主機和主要輔機故障診斷

4.科學(xué)分配機組負荷

5.降低成本、提高效益

6.管控一體化

目前市面上有很多關(guān)系數(shù)據(jù)庫，但是均不能滿足電廠的需求，我們需要建立一個實時／歷史數(shù)據(jù)庫并具有如下特點：

●為生產(chǎn)和管理獲取所有的相關(guān)信息，可以生成過去和現(xiàn)在的所有操作情況畫面，以足夠的信息供用戶以不同的視角在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫訪問相同的信息，獲得不同的應(yīng)用。

●在線存儲多年的工藝數(shù)據(jù)，即以用戶或應(yīng)用的要求，包括毫秒級的數(shù)據(jù)存儲歷史數(shù)據(jù)，以利于工藝和設(shè)備的運行狀況分析。

●以數(shù)據(jù)的原型存貯，即數(shù)據(jù)的采集與存貯保持原有的采樣間隔和采樣精度而不必考慮將來如何用，但這需要占用大量的磁盤空間，采用先進的壓縮技術(shù)和保持原有精度的還原技術(shù)是可取的。

●數(shù)據(jù)只存貯一次，以數(shù)據(jù)的基本形式存貯，并可對數(shù)據(jù)進行任何格式的計算和歸納處理。

●數(shù)據(jù)庫是一個全廠范圍內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，是用來在不同廠商的產(chǎn)品間傳送信息。因此，必須具有開放性，例如采用分布結(jié)構(gòu)的計算機環(huán)境，Client／Server結(jié)構(gòu)，可在多種系統(tǒng)配置下運行，在客戶端產(chǎn)品底層采用Windows技術(shù)和Windows化的界面，有豐富的商業(yè)化數(shù)據(jù)處理工具，對不同的DCS、PLC、工控機等廠商產(chǎn)品有豐富的接口經(jīng)驗。

●數(shù)據(jù)采集和存儲的可靠性。采用分布式結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)采集和存儲，接口能支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的容錯技術(shù)，當發(fā)生故障時仍可繼續(xù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點式接口設(shè)備的數(shù)據(jù)，采用分布式數(shù)據(jù)存貯數(shù)據(jù)暫時保存在該節(jié)點上，保證數(shù)據(jù)在節(jié)點上的故障數(shù)據(jù)不丟失。

由于實時／歷史數(shù)據(jù)庫采集的速度快，數(shù)據(jù)量大，精度要求高，并且?guī)в袝r標，便于分析和生成報表，因此十分適合目前電廠的數(shù)據(jù)采集和分析，而常規(guī)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫則在這些方面都相距甚遠。

鑒于以上的這些原因，市場上也出現(xiàn)了許多不同級別的實時/歷史數(shù)據(jù)庫，目前最經(jīng)濟且性價比最優(yōu)的則是美國Wonderware軟件公司的IndustrialSQL Server（以下簡稱為InSQL）。

InSQL是一套基于Client／Server結(jié)構(gòu)的商品化軟件應(yīng)用平臺。它是時間序列的數(shù)據(jù)庫，最適合處理過程數(shù)據(jù)。

二 nSQL有六大特點：

1.數(shù)據(jù)采集

InSQL可以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集。而在電廠內(nèi)是不是需要這樣快速的數(shù)據(jù)采集呢？1分鐘的數(shù)據(jù)，能夠滿足ASME標準與國標的有關(guān)性能分析，也能產(chǎn)生許多報告及表示某些主要流程狀態(tài)。但是對于過程診斷而言，則是不足的，有相當多的過程快于一分鐘，對模擬量，根據(jù)Shannon 采樣定理，選擇采樣周期Ｔ至少應(yīng)是過程周期的1/2。

2.數(shù)據(jù)壓縮

有了毫秒級的數(shù)據(jù)采集，硬盤就成為數(shù)據(jù)存儲的最大瓶頸，InSQL內(nèi)有一個稱之為Loss-Less的壓縮算法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存放的問題。她的壓縮率非常的高，可以達到90%以上，且是無損壓縮，整個過程對用戶完全透明。那么電廠的實時數(shù)據(jù)究竟需要存放多久呢？我們認為最好能存2年或更多，因為目前機組的檢修周期一般是一年至一年半，工程師應(yīng)能與去年同期或修前的數(shù)據(jù)進行分析比較。

3.實時查詢

有了海量的存儲，有了壓縮算法，我們還需要有一個便捷的查詢手段。InSQL雖然是一個實時數(shù)據(jù)庫，但是她也兼顧關(guān)系型的優(yōu)點。除了直接支持用標準的 SQL語句查詢數(shù)據(jù)，還對現(xiàn)有的SQL語言做了一定的擴展，提供了專用的關(guān)鍵字，用來實現(xiàn)返回等間隔的數(shù)據(jù)。

4.事件系統(tǒng)

雖然InSQL提供快速的數(shù)據(jù)采集，也有相當優(yōu)秀的數(shù)據(jù)壓縮率，也支持實時查詢，但是InSQL所能做的還不只是這些，她還內(nèi)嵌了一個便捷的事件系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)有故障產(chǎn)生，系統(tǒng)就會觸發(fā)數(shù)據(jù)庫中的事件，事件系統(tǒng)會依據(jù)不同的情況執(zhí)行不同的動作。

利用事件用戶可以方便的從數(shù)據(jù)庫中直接獲取需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，簡單的統(tǒng)計數(shù)據(jù)或是提醒機制（Email方式）。只要配置事件系統(tǒng)就可以診斷狀態(tài)和機組分析，達到事半功倍的效果。

5.內(nèi)嵌MS SQL Server

InSQL是一個實時數(shù)據(jù)庫，但是她還兼有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特點，因為內(nèi)嵌了一個MS SQL Server數(shù)據(jù)庫。InSQL數(shù)據(jù)庫把所有的配置信息，所有的事件信息等都存儲在MS SQL Server數(shù)據(jù)庫中。一旦需要訪問數(shù)據(jù)的時候，用戶可以直接訪問MS SQL Server來獲得數(shù)據(jù)，也可通過OLE-DB的方式訪問InSQL數(shù)據(jù)庫。從下圖中可以看出InSQL Server和MS SQL Server之間的架構(gòu)關(guān)系，也體現(xiàn)出 InSQL是一個實時關(guān)系型數(shù)據(jù)的全新特性。

6.支持冗余

InSQL支持冗余，并且提供多種不同的冗余方案。通過內(nèi)部的 IDAS（IndustrialSQL Data Acquisition Server）服務(wù)實現(xiàn)。一種方式稱為失效切換：當有一組數(shù)據(jù)源出現(xiàn)問題時，InSQL會自動找到備用數(shù)據(jù)源，并把所有測點全部切換到備用節(jié)點上去。另一種方法稱為存儲轉(zhuǎn)寄：當現(xiàn)場只有一組數(shù)據(jù)源，而其中的網(wǎng)絡(luò)又由于某種原因斷開了，系統(tǒng)會在數(shù)據(jù)源上自動緩存數(shù)據(jù)，當網(wǎng)絡(luò)再次連通時，再把損失的數(shù)據(jù)傳回InSQL數(shù)據(jù)庫中，以保證數(shù)據(jù)庫的完整性。

對于有些特別的情況，整個系統(tǒng)需要有一定的備用余量，則以上兩種冗余方案則都不能滿足需要。用戶還可以調(diào)用InSQL的存儲過程來實現(xiàn)復(fù)雜的冗余，整個過程也相當?shù)娜菀?，只要有一定?shù)據(jù)常識的人員就可以完成。

InSQL不僅支持數(shù)據(jù)的冗余，還支持自身的冗余，兩個InSQL之間也能通過軟件配置達到數(shù)據(jù)庫的同步，的確為用戶提供了諸多的方便。

總體上來說InSQL是一個相當優(yōu)秀的實時關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件，這不僅體現(xiàn)在性能上，在價格上也有一定的優(yōu)勢。對于25000點的數(shù)據(jù)庫與20個客戶端而言，InSQL只需花費其他軟件的25%，而且接口友好，不僅支持OPC/Suitelink，ODBC，還支持MS SQL編程接口。

下面針對電廠的具體情況，我們提出兩個不同的系統(tǒng)架構(gòu)。一是InSQL+InTouch的架構(gòu)，這也是目前最為流行的架構(gòu)；另一個是 Application+InSQL的架構(gòu)，這是Wonderware公司建立在ArchestrA工業(yè)平臺上的全新架構(gòu)，具有更多更靈活的優(yōu)點。

三 InSQL+InTouch系統(tǒng)架構(gòu)

考慮到很多電廠已經(jīng)是運行了許多年了，期間的DCS設(shè)備可能由數(shù)個品牌所構(gòu)成，又或者上位機監(jiān)控軟件也已經(jīng)有幾個不同的廠家所提供，鑒于大多數(shù)這樣的情況，我們建議使用InSQL+InTouch的系統(tǒng)解決方案。

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，SIS網(wǎng)絡(luò)以InSQL為核心，遵循開放的TCP/IP協(xié)議。行控制。另外SIS系統(tǒng)還為MIS系統(tǒng)提供了多種查詢方式，支持實時數(shù)據(jù)的顯示方式，也支持標準客戶端的歷史數(shù)據(jù)訪問，還可以通過Web服務(wù)器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽等。

（2）軟件配置

如果用戶使用的監(jiān)控軟件是InTouch，那么我們只要添加InSQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在一級網(wǎng)絡(luò)上就可以方便的導(dǎo)入InTouch的測點，無需編程就可實現(xiàn)和DCS設(shè)備通訊；或者我們也可直接和OPC Server實現(xiàn)通訊，把所需要的DCS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到InSQL服務(wù)器中。

（3）數(shù)據(jù)管理

具有良好的性能，比一般關(guān)系型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲快100倍，提供毫秒級的數(shù)據(jù)采集。

支持標準的SQL查詢，并可根據(jù)需要返回等間隔的數(shù)據(jù)，或返回一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)備份極為方便，一天生成一個目錄來存儲數(shù)據(jù)，也可使用內(nèi)置的策略方式來定義循環(huán)存儲數(shù)據(jù)。

對不能自動采集的數(shù)據(jù)，利用InSQL內(nèi)的MDAS（Manual Data Acquisition Service）服務(wù)實現(xiàn)多種手工導(dǎo)入。

能夠?qū)崿F(xiàn)事件觸發(fā)的功能，一旦條件滿足，則會快速記錄所有相關(guān)測點的信息，或者執(zhí)行一些相關(guān)的語句。

提供手工加測點的方法，隨時都可以增減數(shù)據(jù)測點。

對于數(shù)據(jù)源的冗余提供了多種方案，保證最大程度的數(shù)據(jù)完整性。

（4）數(shù)據(jù)壓縮

InSQL的數(shù)據(jù)壓縮性能是非常令人振奮的，她不僅具有非常優(yōu)秀的壓縮率，而且這個壓縮算法還是無損壓縮，為電廠海量存儲提供了最有力的支持。

我們以每個數(shù)值占4個字節(jié)，時標占8個字節(jié)，1個為質(zhì)量字節(jié)計算，共有22000點，2秒周期的循環(huán)方式存儲：

每日數(shù)據(jù)=13×200000×（60/2）×60×24=11,232,000,000≈11G

再加上索引文件和日志文件就更大了。但是InSQL實際只占用了1G，并且時無損壓縮，壓縮率大于90%。

（5）性能優(yōu)越

占用CPU的資源比較少，一般的負荷僅為5%-10%，如果有20個用戶同時訪問，也能很好的運作，CPU的最高負荷為70%。

除了提供歷史數(shù)據(jù)還提供實時數(shù)據(jù)，并且可以使用28.8K的Modem進行遠程監(jiān)控查詢。

（6）強大的客戶端

提供多種客戶端連接方式，最優(yōu)秀的是有一個專門的ActiveFactory客戶端軟件。

用戶如果需要自行編寫程序，也可直接使用OLE-DB的方式連接到數(shù)據(jù)庫，然后就和其他標準的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一樣使用SQL查詢。

對于實時數(shù)據(jù)的查看，可以通過InSQL內(nèi)的一個專用服務(wù)，再連接到FactoryFocus（InTouch只監(jiān)視不控制的版本）上進行顯示，速度和效率都和現(xiàn)場的操作員看到完全一樣。

另一方面，你可基于InSQL實時數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)基于大量歷史數(shù)據(jù)的計算模型，這些模型可能基于對歷史數(shù)據(jù)的查詢，基于統(tǒng)計的計算等等。由于InSQL是標準SQL訪問，所以功能擴展和計算都變得相對容易。

下面也羅列出一些具體的模塊功能：

過程信息管理模塊

性能計算模塊

電廠負荷優(yōu)化調(diào)度軟件模塊

鍋爐清潔模塊

汽機壽命管理模塊

鍋爐壽命管理模塊

輔機壽命管理模塊

診斷功能系統(tǒng)

電廠設(shè)備測試模塊

數(shù)據(jù)調(diào)整模塊

優(yōu)化控制模塊

維修、備件管理模塊

文檔、工程管理、環(huán)保管理模塊

經(jīng)營計劃管理、技術(shù)經(jīng)濟分析、報價支持高層軟件模塊

這些功能模塊有些是可以直接使用InSQL來實現(xiàn)，有些則需要通過專業(yè)軟件來實現(xiàn)。

總體來說，Wonderware 的ArchestrA架構(gòu)采用全新的技術(shù)，為自動化和信息化系統(tǒng)構(gòu)筑了優(yōu)秀的平臺，同時為發(fā)電企業(yè)的SIS系統(tǒng)的構(gòu)筑提供了強大的可擴展的靈活架構(gòu)，并提供了靈活便捷的應(yīng)用擴展能力。