实时数据质量码在节能减排监管系统中的实现与应用

吴江萍，李智，陈亚，汤朝波

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.江苏瑞中数据股份有限公司，南京210009）

节能减排监管系统专栏

实时数据质量码在节能减排监管系统中的实现与应用

吴江萍1，李智1，陈亚2，汤朝波2

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.江苏瑞中数据股份有限公司，南京210009）

通过浙江省电力行业节能减排监管系统的建设，可以有效保证各类实时信息数据的存储，最终达到集中统一管理、统一共享的目的，并对实时信息与基于人工的业务信息进行有效整合，以满足业务应用系统对实时信息的应用需求。在实时数据的存储中，实时数据质量码发挥着至关重要的作用。分析实时数据质量码的存储流程，并介绍质量码在节能减排监管系统中的实现与应用。

实时数据；质量码；节能减排；监管系统

0 引言

随着电力行业节能减排工作的逐步推进，发电厂脱硫脱硝、电厂能耗、电厂排放等系统也逐步建立并产生大量实时数据，这些数据已成为节能减排监管的重要基础[1]。

目前，各电厂通过烟气分析系统、管理信息系统以及数据采集系统的建立，一定程度上满足了对数据的需求，但随着信息化建设的不断推进，已有的数据采集系统已经不能满足电力监管部门对数据的广泛需求。目前，实时数据存在于发电厂的众多应用系统中，因为实时数据的变化频率较高，数据量会随着时间的推移变得非常庞大[2]。通过浙江省电力行业节能减排监管系统的建设，实现对实时数据在接入、存储、访问等方面进行统一规范化的管理，可以有效保证各类实时信息数据的存储，并最终达到集中统一管理、共享的目的，同时对实时信息与基于人工的业务信息进行有效整合，以满足业务应用系统对实时信息的应用需求。

通常情况下，若采集到的数据不能判定是否正确，就会给使用带来不便，给未来的操作埋下隐患。而质量码的使用，则能够解决这一难题。通过质量码，可以传输1个标记字符，标记数据为正确或者损坏，从而方便用户后续操作，例如对损坏数据作特殊处理。

本文分析了实时数据的数据质量码的特点，阐述实时数据的数据质量码在节能减排监管系统中的实现与应用。

1 质量码的存储流程

对于整合节能减排相关专业数据的省级数据中心而言，如何统一数据模型的描述至关重要[3]。海迅实时数据库采用2种标识符（内部序号和名称）来标识所存储的实时数据。内部序号为整型数，用于数据库内部标示，用户不可更改；名称标识符由用户指定，最多可以由31个ASCII字符组成。在同一个数据处理服务上，名称标识符必须具有唯一性，在不同的数据处理服务器上，数据点名称标识符可以复用。

海迅实时数据库将存储的数据定义为事件（Event），事件是实时数据库数据处理的最小单元。事件包括数值型事件和字符型事件。数值型事件由三部分组成，包括：时标（Timestamp）、值（Value）和质量码（Status）。其中，时标由2个4字节整数表示，数值由单精度浮点数（4字节）表示，质量标志由1个整数（4字节）表示。因此，1个完整的数值型事件占用的原始空间为16字节。字符型事件与数值型类似，只是数值部分由64个ASCII字符组成表示，1个完整的字符型事件占用的原始空间为76字节。

质量码提供给用户使用，用户可以传输1个标记字符，标记数据是否损坏。若数据损坏，用户可以对其作特殊处理，例如在对实时数据进行统计计算时，获取海迅实时数据库中的数据值，通过质量码对数据的质量进行判断，如果数据已损坏，则将该数据的值置0或进入异常处理，以避免无法计算或者计算得出错误值。另外，也可以传输用户想要标识的字符，例如数字“0”，“1”等。同样，在对海迅数据库中的实时数据进行统计计算时，可以通过质量码对数据的质量进行判断，如果数据质量码为“0”就正常计算，如果数据质量码为“1”，则将该数据的值置0或进入异常处理，以避免无法计算或者计算得出错误值。

质量码的存储流程为：用户自发送端发送数据，并传输想要标识的字符，海迅数据库接收采集来的数据，并将标识字符填充到质量码的位置。

2 质量码在节能减排监管系统中的实现与应用

2.1 质量码的实现流程

浙江节能减排监管系统跨越3个安全区域：安全Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区，其中Ⅱ区和Ⅳ区为PI数据库所在区域，Ⅲ区为海迅实时数据库、应用服务器和关系数据库所在区域。Ⅱ区和Ⅲ区之间通过正向隔离装置进行网络隔断，即数据只能由Ⅱ区发送至Ⅲ区，不能逆向传输；而Ⅲ区和Ⅳ区之间则通过反向隔离装置进行网络隔断，即数据只能由Ⅳ区发送至Ⅲ区。

监管系统由PI数据库服务器、海迅实时数据库服务器、关系数据库服务器、应用服务器、接口服务器和正/反向隔离装置组成。

监管系统中主要利用了PItoHS数据采集接口，从电厂侧的PI数据库取值，经过中转服务，传输到接收端的海迅实时数据库中。PItoHS客户端可以列举某1个PI节点上的所有测点。使用时，从Excel中导入PI测点，将已配置好的PI中的点与HS中的点的对应关系表呈现在客户端，用户可以勾选需要添加至海迅服务的点，点击“导入测点至海迅”功能按钮，将PI中的测点导入到海迅数据库中。在导入过程开始之前，用户可以为测点添加前缀，以便区分测点来自不同的PI节点，也可设置倍率，用于统一单位。用户可勾选需要订阅的测点，订阅完成之后PItoHS服务将轮询获取已订阅测点的快照并提交数据至海迅数据库[4]。另外，PItoHS还具有列举已订阅测点、取消已订阅测点等功能。

PItoHS数据采集接口负责从PI数据库中获取实时数据，并对相关数据按照通信规约（E文件格式）进行封装，通过网络将各种参数传输至数据通信服务器的接受软件。通信服务器接受由软件解析获取到的数据包，按照一定的数据格式写入实时数据中心。

数据接入时，首先定义质量码模型，用8位二进制数表示，分别表示电流、电压、温度等参数，用0或1来表示。约定规范：0表示正常或者不存在，1表示越限。例如质量码为00010000，第5位定义为电压值，1表示该电压越限，其他位为0则表示该参数数值正常或者不存在，以此类推。用户可以自行定义质量码规范，例如用数字分别表示：0代表正常，1代表数值越限，2代表数值低于限值，3代表乱码等。

部署在Ⅱ区或Ⅳ区接口服务器上的PItoHS服务，从与其相连的PI数据库中读取实时数据，判别数据是否越限，形成相应的质量码，写入E文件。经过中转服务后，将数据以标准E文件形式，穿越隔离网闸发送至Ⅲ区，再由Ⅲ区的中转服务将数据推送至Ⅲ区的PItoHS服务。Ⅲ区的PItoHS服务接收到E文件，对E文件进行解析，将其中的质量码转化为十六进制数，如将00010000转化为16，再传送到海迅实时数据库。海迅实时数据库对数据和质量码进行统一存储。

2.2 质量码的应用

质量码传入海迅实时数据库后，可供用户对其进行特殊处理，例如Ⅲ区的统计服务在对实时数据进行统计计算时，获取海迅实时数据库中的数据，通过质量码对数据的质量进行判断，如果数据不越限，则进行正常计算，如果数据越限，则将该数据的值置0或进入异常处理，以避免计算得到错误的值。

相应流程如图1所示。

图1 质量码实现流程

实时数据中心的功能首先定位为省级节能减排实时数据的集中统一存储[5]，为各类实时数据提供高效的存储功能，提高监管信息化的运作效率，使其成为各发电厂和各发电集团公司节能减排系统之间数据交互的平台。实时数据中心在技术层面上解决传统关系数据库无法解决的历史沉淀数据的存储和快速访问等问题[6]，提升数据传输的效率，提高数据存储的效益，打开数据共享的便捷通道，为今后信息化建设中的实时数据传输和存储打下良好基础。

浙江全省有33家电厂共139台机组，其中常规燃煤机组62台，非常规燃煤机组7台，各发电厂节能减排系统的实时信息数据分散存储。依据浙江省电力行业节能减排监管系统现有业务应用需求，每台火力发电机组采集的实时测点量超过千点，数据采集周期为秒级，计划存储时间为5年，且考虑后期将拓展接入电厂其他数据，因此现场部署了数据测点达20万点的海迅实时数据库和约4TB的数据存储设备。

目前实时数据中心已有效整合了19家电厂62台机组的实时、准实时数据点，实现实时数据的集中和共享，以及高效、快速和方便的存取与应用，并为节能减排系统在线监控提供相关的实时数据，涵盖热机、环化、省调、信息、自动化等多个专业，使不同的管理部门能实时共享监控信息资源，解决了信息孤岛的信息隔阂问题。

3 结语

通过质量码的查询和使用，可以方便地对损坏数据进行监视和处理，也可以方便地存储用户想要存储的信息，在节能减排监管系统中发挥了重要作用。

随着节能减排监管系统的推进，还将考虑将更多实时数据纳入发电厂的节能减排监管核查范围，最终实现全面监控浙江省所有发电机组的节能减排实时运行情况的目标。

[1]电监会信息中心.电力行业节能减排实时监管信息系统建设方案[EB/OL].2011-1∶19.

[2]尚金成.电力节能减排的理论体系与技术支撑体系[J].

电力系统自动化，2009（06）∶31-33.

[3]姚卫新.智能数据分析中异常数据的集成化管理方法研究[D].上海：复旦大学，2004.

[4]马建刚，黄涛，汪锦岭，等.面向大规模分布式计算发布订阅系统核心技术[J].软件学报，2006（01）∶135-137.

[5]陈广娟.中国发电产业节能降耗的优化模型与方法研究[D].北京：华北电力大学，2008.

[6]杜成刚，曹基华，林一，等.电力节能降耗技术措施分析[J].中国电力，2007（09）∶1-2.

[7]赵钦新，周屈兰.工业锅炉节能减排现状、存在问题及对策[J].工业锅炉，2010（01）∶6-7.

（本文编辑：龚皓）

参考文献的作用

参考文献是为撰写论著而引用的有关图书资料，是学术专著、论文的重要组成部分。参考文献反映研究工作的背景和依据，表明作者尊重他人研究成果的严肃态度，向读者提供有关信息的出处，参考文献还是对期刊论文引文进行统计和分析的重要信息源之一。

参考文献的引用，反映了论著作者具有科学的态度，论著具有真实、广泛的科学依据，说明文章所引用的论点、资料和数据均有出处可查，表明了作者对某一科学技术领域研究的深度和广度。

科学技术以及科学技术研究工作都具有继承性，大多研究成果是对前人研究的一种深化和拓展。著录引用参考文献是论著作者对他人劳动成果的尊重和肯定，还免除了抄袭或剽窃的嫌疑。

在科技论文中，作者引用或借鉴别人的方法和观点来佐证自己将要展开的论点时，如果把所涉及的内容全部录入，容易造成论文内容繁琐、重点不明。正确列出相关的参考文献，不必大段抄录原文，只摘引其中最重要的观点与数据，可以大大节约论文的篇幅。

编辑部编

Implementation and Application of Real-time Data Quality Code in Energysaving and Emission Reduction Supervision System

WU Jiangping1，LI Zhi1，CHEN Ya2，TANG Chaobo2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China Real-time Database Limited Company，Nanjing 210009，China）

Through construction of energy-saving and emission reduction supervision system of Zhejiang power industry,the storage of all kinds of real-time data can be guaranteed effectively and the goal of united management and sharing can be achieved.Furthermore,real-time information and human-based business information can be integrated effectively to meet the application requirements of business application system on realtime information.Real-time data quality code plays a vital role in real-time data storage.The paper analyzes the storage process of real-time data quality code and introduces the application and implementation of quality code in energy-saving and emission reduction supervision system.

real-time data；quality code；energy-saving and emission reduction；supervision system

TP311.13

：B

：1007-1881（2014）06-0026-03

2013-10-11

吴江萍（1963-），女，浙江建德人，工程师，从事高压计量、高压测试工作。