实时数据库系统研究及应用

摘 要：实时数据库是实时数据处理技术和数据库技术结合产生的一种新型技术，该技术广泛应用于工业生产的各个领域，对工业生产的安全运行、信息化管理水平的提高具有重要意义。本文将对实时数据库系统及其应用进行简单讨论。

关键词：实时数据库;结构;功能;应用

1 概述

早期实时数据库的概念即我们所说的内存数据库，其相当于数据中枢的作用，将厂级相互孤立的DCS数据有效整合起来，在厂级应用中某个DCS的数据可为其他DCS的工艺算法提供数据支持，其有效解决了数据孤岛问题，拓展了DCS的功能，因而，实时数据库在先进控制和优化控制中起到了尤为重要的作用。

2 实时数据库系统研究

2.1 实时数据库 实时数据库是实时数据处理技术和数据库技术相结合产生的一种新型处理技术，该技术满足了数据处理实时性和一致性的要求，不仅能支持数据共享，还可支持数据和事务的时间限制，通过连接生产现场控制设备，对生产过程中产生的数据进行集成，为企业管理层提供实时现场生产数据，为企业领导進行生产管理、数据分析、决策制定提供必要参考。

2.2 实时数据库与关系数据库的区别 两者在数据的组织方式、系统稳定性、客户端工具等方面都有着较大的区别。实时数据库是由测点信息库、实时数据库、历史数据库三个数据库组成，而对于关系数据库则是根据各个实体之间的关系来设计数据库表的。一般来说，实时数据库的数据来源一般是设备，而关系数据库的数据来源比较多样，除记录数值数据外，还可以是描述性的数据。在数据压缩方面，实时数据库因为要以秒级或毫秒级存储，数据量庞大，因此通常会对实时数据按一定的压缩算法进行压缩，而关系型数据库则不会对数据进行压缩。

2.3 实时数据库的结构分析 ①实时数据库的层次结构 实时数据库是将分散控制系统、生产调度系统和管理决策系统进行有机集成的一种管理思想，因此该技术同时具备分散控制、集中管理的开放式体系结构。该技术主要分为控制系统接口层、实时数据服务层和客户访问层三个部分。各部分包含内容及关系如图1所示。②实时数据库的管理结构 实时数据库服务对象是定时限制的数据库任务，系统管理内容主要分为资源管理、实时事务管理和数据管理。资源管理主要是对CPU进行合理调度，对与时间相关的实时事务进行调度管理以及对存储空间进行分配和管理。

图1  实时数据库层测结构图

2.4 实时数据库的功能 实时数据库可应用于工业生产领域的各个部门，不同领域对数据的采集精度要求不同，若要满足不同部门对数据的需求，对数据进行统一采集和管理，实时数据库应具备以下功能：①集成功能 数据采集是实时数据库各项任务中最重要的组成部分，数据采集应在短时间内完成数据采集和处理工作，并能对大量生产数据进行不间断的采集、过滤和响应。要满足以上要求，设备应具有良好的内存分配管理能力、独特的数据流控制结构、多通道的内存缓冲区和针对不同控制系统的标准接口。②历史数据的存储和压缩。为提高存储介质的利用率，可对历史数据进行压缩处理后再存储;同时实时数据库还应具备较高的解压能力，以满足数据库对外提供实时数据的功能。③分布式数据采集和开放的系统结构 DCS自动化控制系统在工业中的广泛应用，该系统采集的数据主要通过网络传输。实时数据库只有具备了分布式结构，才能对生产系统中的数据进行远程采集和传输。此外，实时数据库的组件还应具有对外接口，以实现与生产设备、标准接口数据库系统和控制系统的集成一体化。④客户端数据处理和分析工具 实时数据面向客户端，应具备以下功能：用户可根据实际需求组态界面、对监控规程进行报警信息设计、对实时数据库进行分析和计算、对历史数据进行管理、可直接生产信息报表或输出报表等。要满足客户端对以上各项功能的需求，实时数据库需要具备图形化的组态工具、管理报警信息工具、性能分析和效益计算工具、历史数据分类归档工具和报表生成和打印工具。⑤通用的访问方式 实时数据库要满足远程访问的要求，需要具有开放的C/S结构或B/S结构，前者访问效率高，组态方式灵活，安全性高，数据存储管理功能较为透明，但成本较高;后者易于维护，升级方式简单，成本低，但服务器运行数据负荷较重，速度缓慢。企业在实际生产中，可将两种方式结合使用。

2.5 实时数据库的应用 ①应用步骤：首先根据工业生产实际情况选择合适的实时数据库，用以存储实时数据和历史数据，对数据变化趋势进行存储和展示;然后根据数据库特点，对数据库的点进行设计和配置，并对监控界面进行组态，以显示数据的变化情况;最后配置历史库，建立灾难恢复机制。②应用范围：实时数据库不同于传统数据库，具有其自身的特点，非常适合应用于监测点数量多、数据存储量大、时效性强的工业生产领域。随着科学技术的不断进步，实时数据库的功能将进一步完善，其应有领域也将得到进一步扩展。

3 结语

实时数据库和关系数据库有着很多的不同，但是目前实时数据库和关系数据库集成的趋势越来越明显。将生产管理信息系统中使用的关系数据库和实时数据库集成到一起，可以同时满足控制和管理的要求，真正成为管理控制一体化的平台。例如，目前大多行业均利用实时数据库与关系数据库作为基础数据库软件构建监控中心及数据中心的基础数据库。其中实时数据库处理并存储生产实时数据，关系数据库处理并存储业务关系数据。

参考文献：

[1]李志强.流程工业实时数据库系统研究及应用[D].东华大学，2009.

[2]栾振华.工业实时数据库的应用设计及数据处理研究[D].浙江大学，2008.

作者简介：康琳琳，女，1982年生，宁夏中宁人，汉族，职位：项目经理，职称：工程师，研究方向：实时数据库应用、工业通讯、信息系统集成、项目管理。