PI实时/历史数据库系统平台架构优化

陶 敏，郭 宁

（1.浙江省电力试验研究院，杭州 310014；2.杭州意能软件有限公司，杭州 310014）

浙江省电力公司于2005年在全省10个地市局及省公司建成了省、地两级PI实时/历史数据库系统，接入了调度数据采集与监控（SCADA）、电能量、设备在线监测等系统的大量实时/历史数据，为实现管控一体化打下了坚实的基础。据不完全统计，截至目前，全省共计接入了120余万个测点的实时/历史数据，形成了真正的海量实时/历史数据平台。为了加快PI实时/历史数据库系统的建设，浙江省电力公司于2010年开始对PI实时/历史数据库系统进行了深化研究和应用推广，并将其确定为管理信息大区唯一的实时/历史数据交换平台。

1 现有PI系统架构

1.1 系统部署方式

目前，浙江省电力公司PI系统采用省、地两级分布式部署架构，如图1所示，省电力公司与地市电力局各部署一套PI系统，由PI数据库服务器、PI接口服务器和PI Web服务器组成。每套系统分别采集和存储不同区域的实时/历史数据，并存入各自的PI数据库服务器。采集数据以SCADA系统和电量系统为主，同时还有部份设备和系统的在线监测数据。

地市电力局之间没有数据交互，若要访问必须开通防火墙；省电力公司要访问地市电力局数据同样必须开通防火墙；地市电力局220kV及以上变电站实时/历史数据通过PI-to-PI接口实时同步到省电力公司服务器。

图1 现有PI系统部署图

国家电网公司要求集中建设和部署信息化系统软硬件，以减少目前以指数级增长的系统运维成本。PI系统服务器的省、地两级部署方式虽然便于快速、安全地接入数据，但由于网络安全访问管理要求以及PI数据库客户端访问方式的限制，已给进一步拓展实时/历史数据的应用造成障碍。如何既符合国家电网公司倡导的信息化系统建设理念，又最大限度地利用浙江省电力公司PI实时/历史数据库系统的建设成果，是目前面临的重要问题。

1.2 PI客户端的访问方式

PI实时/历史数据库系统为应用开发提供了非常方便和实用的开发工具：用于图形开发的工具ProcessBook和用于报表开发的Excel插件DataLink，两者均通过PI-SDK获取PI数据库系统的实时/历史数据。典型的PI客户端访问方式如图2所示。

图2 PI客户端访问服务器方式

目前，大多数PI数据库应用开发是基于PI客户端工具ProcessBook和DataLink等，无论用户是在PC中运行还是发布到网站，均要通过PI-SDK与PI服务器建立连接，才能获取实时/历史数据的更新，如果这种访问是跨安全区域的，就会给网络安全设置带来不小的麻烦。

例如，省电力公司安全生产管理系统（PMS）有一项湖州电力局PI实时/历史数据相关的应用，PMS集中部署于省电力公司，除湖州电力局的用户外，包括省电力公司用户在内的其他所有区域用户如果要使用该功能，均需开通湖州电力局PI服务器的访问权限。

无论PI服务器是集中部署在省电力公司，还是分布部署在地市电力局，由于区域安全访问控制的存在，这个矛盾始终无法得到有效解决。

目前的解决方案是将存储在地市电力局PI实时/历史数据库系统中的220kV及以上SCADA系统数据通过PI-to-PI接口复制到省电力公司PI服务器中，供省电力公司用户使用。显然，随着扁平化管理以及大型信息化应用集成的不断深入，加上接入数据的不断增多，这种方式已经愈来愈不适应管理的要求。

2 平台架构优化方式

2.1 PI数据库服务器

（1）保留现有省、地PI实时/历史数据库服务器，就近接入、就近维护，降低数据传输量，提高数据接入的可靠性和数据访问效率。

（2）在不同安全区域部署统一访问服务器，构建PI实时/历史数据访问总线，将统一访问服务器作为总线入口。统一访问总线用以屏蔽PI客户端到PI数据库服务器的直接访问，网络安全管理只针对统一访问服务器到PI服务器的访问控制，使跨域访问相对固定且变化较少。

（3）取消原有的地市电力局PI服务器到省电力公司PI服务器的PI-to-PI数据复制，改为通过统一访问服务器连接各地PI实时/历史数据库服务器。所有PI客户端使用相同的PI-SDK连接配置连接到统一访问服务器，并由统一访问服务器连接到相应的PI实时/历史数据库。这样，在不同区域开发的PI ProcessBook或DataLink应用就可以在全省任何部署了统一访问服务器的场合使用。具体部署方案如图3所示。

2.2 数据接入服务器

根据“就近接入、就近维护”的原则，通常考虑在数据源或PI服务器的附近部署数据接入服务器，如图4所示。

图3 PI系统服务器部署方式

图4 数据接入逻辑框图

一台数据接入服务器可以安装多个PI实时/历史数据库数据接入接口，一个PI写入进程只对应一个PI实时/历史数据库，多个实时/历史数据接收/发送进程可以调用同一个PI写入进程。应尽量将相同数据源接入的实时/历史数据写入到同一PI实时/历史数据库中。可使用多个PI写入进程同时将数据写入到同一个PI实时/历史数据库，以提高PI写入的效率。

原则上，一个区域（地市电力局）的所有PI数据接入应使用同一个模型库，便于模型的整合与维护。模型使用关系型数据库存储，其数据交换格式符合DL/T 890 CIM标准。使用PI-ICU工具管理和监控PI数据接入接口的部署和运行。

2.3 统一访问服务器

增加统一访问服务器并部署在不同的网络安全控制区域。统一访问服务器部署与否与该区域是否部署PI实时/历史数据库系统服务器无关，即使本地没有PI实时/历史数据库服务器，如果需要访问PI实时/历史数据库系统数据，也应该安装统一访问服务器，便于访问其它区域的PI实时/历史数据库系统数据。

统一访问服务器与PI实时/历史数据库服务器的连接是固定的，所有统一访问服务器组成PI实时/历史数据库系统的访问总线，见图5。

图5 PI统一访问逻辑框图

PI客户端工具ProcessBook和DataLink使用相同的PI-SDK连接配置连接到统一访问服务器，并由统一访问服务器统一管理与PI实时/历史数据库服务器的连接。

除了满足PI-SDK统一访问的要求外，根据统一访问服务器提供服务的性质不同，还可以DL/T 890 CIS方式实现数据层服务总线，以及以Web Service和SOA技术实现业务层服务总线。

对PI用户（或PI客户端工具）来说，PI实时/历史数据库是透明的，即无论PI实时/历史数据库服务器的部署方式发生何种变化（集中、分布），只需修改统一访问服务器的PI连接配置即可，PI应用只与统一访问服务器发生数据交互。

2.4 PI应用服务器

PI应用服务器是指部署PI应用的Web服务器，原则上应单独部署，即PI实时/历史数据库服务器、数据接入服务器以及统一数据访问服务器应分开部署，采用集群冗余配置。

图6是PI客户端访问PI应用服务器的逻辑框图，图中箭头表示应用和数据的调用过程。PI客户端包括PI ProcessBook和PI DataLink以及客户端浏览器，PI ProcessBook和PI DataLink通过PI-SDK与统一访问服务器连接，由统一访问总线访问PI实时/历史数据库中的测点信息和实时/历史数据。

对于Web应用，客户端请求部署在PI应用服务器中的应用，如果请求的网页中包含了PDI文件（PI ProcessBook文件），则通过PI ActiveView控件展示，并通过PI-SDK与统一访问服务器建立连接。通过Ajax或SOAP调用PI应用服务器相应的统一访问服务封装，例如通过SVG Viewer展示厂站一次接线图，并通过SOAP协议调用“PI实时数据更新”服务封装，获取PI实时/历史数据库的数据更新。

省电力公司的PI实时/历史数据库系统构建在Windows环境下，所提供的PI-API和PI-SDK只能用于Windows环境，因此，如果采用Web服务器来发布PI应用，应尽量使用Windows提供的IIS服务器。发布在PI应用服务器中的文件宜采用ActiveView控件进行展示。

3 体系架构优化

经过优化的PI实时/历史数据库平台系统架构如图7所示。无论部署方式如何变化，PI实时/历史数据库系统在逻辑上应是统一、不可分割的。

在数据层，支持DL/T 860智能化变电站标准规约的数据接入，支持多方式和多协议的图、数、模数据接入，支持多种方式的实时/历史数据存储，支持通过电力行业通用标准DL/T 890统一访问实时/历史数据。

在业务层，通过Web Service提供通用的图、数、模数据访问服务，并在基本服务的基础上，通过SOA技术，组合各种业务数据查询方式，提供可扩展的企业业务总线服务。

图6 PI客户端访问框图

图7 PI系统体系架构

在展示层，通过Web发布方式，支持个性化应用的发布，集中发布、集中开发、集中管理、集中维护PI应用，为各大信息化系统提供PI应用支撑。

4 结语

国家电网公司“十二五”规划明确要求信息化系统应成为智能电网建设的强有力支撑。PI实时/历史数据库系统作为浙江省电力公司重要的数据中心平台之一，在建设的初期就确定了全省统一规划、统一建设、统一发展的目标。如何在新形势下更好地为电力信息化系统建设服务，是我们需要考虑的首要问题。PI实时/历史数据库系统平台架构经过本文所述的各项优化后，能更好地适应智能电网建设的要求。

[1]DL/T 890能量管理系统应用程序接口EMS-API[S].北京：中国电力出版社，2008.

[2]DL/T 1080电力企业应用集成配网管理的系统接口[S].北京：中国电力出版社，2010.

[3]李师贤，译.CORBA企业解决方案[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4]孟小峰，译.事务处理：概念和技术[M].北京：机械工业出版社，2004.