柴海軍（1971—）
女，工程師，高級企業信息管理師，1992年畢業于撫順石油學院計算機系，同年進入中國石油寧夏石化公司工作。在公司信息中心先后從事軟件開發、網絡管理、數據庫管理、企業系統應用管理等工作。

1 前言

    實時數據庫系統以生產過程中實時過程數據為基礎，以優化生產過程和提高管理水平為手段，以提高生產收益和降低生產能耗為目的，通過采集、存儲生產過程中大量的實時數據，完成對生產數據和主要相關數據的積累，實現生產綜合統計、分析，加強生產過程監控、調度綜合事務管理，輔助生產管理者對生產作出正確的判斷與決策，為實現全廠生產過程的計劃和優化奠定基礎。

    通過各生產裝置實時數據采集系統的建立，使全廠生產實時信息系統更加完善，管理部門能夠遠程實時監視、瀏覽、回顧生產現狀（以WEB方式），在辦公室之外的用戶可以通過訪問企業的Web服務器瀏覽，并為以后的管理信息系統提供原始生產數據源。

    石化行業生產實時數據系統建設始終堅持以生產處室為基礎，為生產處室提供可靠穩定的數據平臺，以滿足各處室的深層次開發。同時為公司的各級領導提供決策依據。同時實時數據庫系統是生產制造集成系統（CMIS）的核心，對生產過程進行全面監控甚至最終實現遠程監控。要實現這個目標，首先要建立完整的生產監測系統。即以實時數據庫為核心，實現對全廠實時數據的自動采集、存儲和監視，并圍繞這些數據開發出各種實用程序。

    實時監測系統的對象是生產數據，實時數據庫的核心就是數據管理，它采集并存儲與流程相關的生產工程實時工藝數據。實時數據庫采集、存儲生產信息，用來指導生產、降低成本、增加產量。實時數據庫為最終用戶提供了快捷、高效的工廠信息。通過實時數據庫還可以集成產品計劃、維護管理、專家系統、化驗信息系統、生產過程模擬等后期的應用系統，在業務管理和生產之間起到橋梁作用。由此看出，為進一步提高生產管理效率，盡快建立完整的生產實時監測系統是非常必要的。

2 實時數據庫系統以及體系結構

    目前較為流行的實時數據庫有國外有三種，國內的有三種：

    （1）InfoPlus。美國ASPEN公司的產品，其核心是一個實時數據庫，外層有多個能滿足不同需求的層次化產品，為現場實時數據的采集和應用、歷史數據的管理、整體的先進控制和優化，提供了有效的支持環境和開發平臺。InfoPlus能與幾乎所有的底層設備相連，如盤裝儀表、DCS、PLC、罐區檢測系統等數據源。InfoPlus把生產裝置操作信息、流程數據、實驗室數據和業務管理數據有機地結合在一起，具有監測顯示、生產管理、先進控制等功能，填補了管理與控制的“夾縫”，為管控一體化提供了支持平臺。

    （2）PI(Plant Information system)。美國OSI Software公司開發的一套基于C/S的商品化軟件應用平臺，分布式結構，在多種系統配置下運行，支持的客戶個數無限制，可使用多個數據服務器。因其采用旋轉門壓縮專利技術和獨到的二次過濾技術，使進入到PI數據庫的數據經過有效的壓縮，極大地節省了硬盤空間，能夠處理超大量信息(數十萬點)，可以數據原型存儲，具有很高的可靠性和很快的執行速度，能提供強大的數據分析軟件、簡捷的報表生成工具和完美的Web瀏覽，為生產信息和管理信息提供了十分友好的集成環境。

    （3）Uniformance。美國Honeywell Hi-spec公司推出的工廠一體化解決方案中的一個軟件產品。Uniformance數據庫是該軟件的基礎，它是一個綜合性的工廠信息管理系統。Uniformance由3部分組成：(a)工廠歷史數據庫(PHD)，用來收集、存儲和重現連續的過程數據、物料移動數據、操作事件、質量數據等，實現了實時數據庫和關系數據庫的無縫連接；(b)工廠參考模型(Plant Refeerence Model)，用來存放工廠的參考數據和組態數據，它是工廠歷史數據庫的基礎，其信息存儲在關系數據庫中；(c)桌面應用，提供用來對工廠數據進行顯示、分析和打印報表的實用工具。

    （4）國內主要有北京三維、浙大中控、和利時三家。其中由北京三維天地科技有限公司開發的SuperInfo2.5是一套具有自己知識產權的商業化應用系統，在國內的知名度及應用范圍相對較高。由于SuperInfo系統在設計時就采用了模塊化的結構和標準通訊協議，幾種不同類型、不同版本的實時數據庫之間可實現無縫連接。它具有靈活的體系結構，支持拆分和擴展，在實時數據庫系統(RTDB)中自選所需模塊，這樣大大增加了用戶在數據庫上選用的多樣性和靈活性，又減少了用戶的開銷。SuperInfo實時數據庫可以與各種DCS、PLC、實時系統進行數據交換，將生產中實時數據集中在一起，為數據的深入開發應用提供一個可靠的數據平臺。通過SuperInfo, 可以訪問管理工廠所需的全部信息，也可提供一個強大的生產制造和管理用的信息系統。SuperInfo 所提供的適當的生產制造信息，能夠使操作員、工程師、維護人員和管理人員達到他們的目標。

    2.1 實時數據庫主要特點是時間特性

    （1）數據與時間相關

    按照與之相關的時間的性質不同又可分為兩類：

    數據本身就是時間即從“時間域” 中取值，如“日期”，稱為“用戶定義的時間”，也就是用戶自己知道，而系統并不知道它是時間，系統將毫無區別地把它像其他數據一樣處理。

    數據的值隨時間而變化數據庫中的數據是對其所服務的“ 現實世界”中對象狀態的描述，對象狀態發生變化則引起數據庫中相應數據值的變化，因而與數據值變化相聯的時間可以是現實對象狀態的實際時間，稱為“真實”或“事件” 時間（現實對象狀態變化的事件發生時間），也可以是將現實對象變化的狀態記錄到數據庫，即數據庫中相應數據值變化的時間，稱為“事務時間”（任何對數據庫的操作都必須通過一個事務進行）。實時數據的導出數據也是實時數據，與之相聯的時間自然是事務時間。

    （2）實時事務有定時限制

    典型的就是其“截止時間”。對于RTDB，其結果產生的時間與結果本身一樣重要，一般只允許事務存取“ 當前有效” 的數據，事務必須維護數據庫中數據的“時間一致性”。另外，外部環境（現實世界）的反應時間要求也給事務施以定時限制。

    2.2 時實數據庫系統結構

    實時數據庫系統平臺的應用模式如圖1所示。系統由數據源、數據管理、數據集成、數據應用四個層次構成。數據源指實時生產數據的來源，主要有常規儀表、二次儀表和PLC；數據管理指生產數據（實時數據和歷史數據）在三種數據庫（實時數據庫、關系數據庫）中的數據保存、數據備份、數據交換和數據共享；數據集成指各種數據基于Web的集成，包括統一的數據管理和數據應用方式等；數據應用指用戶在本地或遠程對數據庫中數據的訪問和利用。

3 上層典型應用

    （1）流程圖瀏覽（View）

    實時查看生產流程，可以實現監控系統數據的分層顯示，同一個裝置對于不同的使用人員，呈現不同的數據界面。如企業領導需要的是進料、產品、加工量、收率等，工藝管理員需要的是工藝指標值，設備管理人員關心的是設備狀態。