基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告.docx
《基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告
基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告
第1章实时数据库PI介绍
1.1实时数据库背景介绍
1.1.1实时数据库国外发展情况
当今国际国内广泛使用的实时数据库只有三个产品：
⏹a.美国OSI公司的PI（PlantInformationSystem）
⏹b.美国HONEYWELL公司的PHD（ProcessHistoryDatabase）
⏹c.美国AspenTech公司的IP21（InfoPlus.21）
这些实时数据库的价格是非常昂贵的，以百万人民币为单位，但是它们不全是以套也不全是以点（可容纳的数据点）为单位来出售，所以无法数字化的比较其价格。
在此对它们做一个比较。
⏹PI：
采用了旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI数据库的数据经过了最有效的压缩，极大地节省了硬盘空间。
据计算，每秒1万点数据存储一年，仅需要4G的空间，即一只普通硬盘也可存贮五到十年的数据。
是效率最高，使用最简单，使用最广泛的实时数据库，因为其杰出的性能，PI已经多次提高了它的价格，确实不坠OSI的名号，而且PI在其文档中公开了她的各种算法，比如上面提到的旋转门压缩和二次过滤。
⏹PHD：
HONEYWELL占据了DCS大部分份额，因此PHD使用得也比较广泛，PHD在内部其实使用了Oracle关系数据库，因此购买PHD就必须先购买Oracle。
因为PHD内部使用Oracle简化了开发量和Oracle的性能限制比较严重，所以PHD的价格在这三种数据库最低，算不上正宗的实时数据库。
但不要以为PHD内部使用Oracle就认为Oracle很强，如果直接使用Oracle，只要两三秒的时间，巨大的数据量就会令它崩溃。
HONEYWELL其志不在实时数据库这一块，而是她的DCS。
⏹IP21：
IP21基本上还未进入中国市场，它正在通过先期赠送的办法打开中国市场。
其软件的安装程序的运行需要一个硬狗，其安装复杂。
管理维护软件非常的复杂。
实时数据库的访问方式
⏹a.使用自己的API，这种方式效率最高，其实也最简单。
⏹b.使用ODBC，这种方式其实没有多大作用，因为实时数据库不同于关系数据库，ODBC没有太大的用武之地，所以在使用ODBC时有非常多的限制，大部分功能并不支持ODBC方式。
⏹c.使用OPC方式（OLEforProcessControl）
因为太多的数据库和DCS使用自己的API方式存取数据，无法做到算法的通用，因为提出了一个标准的存取接口，这就是OPC，如今有超过两百家产商加入到OPC组织中。
1.2实时数据库PI组成
PI主要用于存贮和获取时间序列的实时数据。
PI系统具有最强的装置历史数据应用功能。
PI数据库的所谓"字段"，在大多数情况是代表了现场实际中的"工位号"，用户可以将任意"工位号"加到PI历史数据库中。
这些字段用来修改、维护数据库的信息。
PI工位号数据库为用户提供了六种用户自定义的字段，这样就能保证每一套PI系统都可根据用户的需要完成他们自己的应用，同时PI系统的固定结构也能保证软件维护的统一性。
PI是一个模块化软件系统，主要分为客户端模块和服务器端模块。
1.2.1产品概述
通用数据服务器（UDS）是PI系统的核心，通过PI的信息基础结构获取和发送实时数据
⏹PIActiveView形成数据传递系统的互联网部分，并为用户提供在Web上观察全部功能以及PIProcessBook显示的相互作用。
⏹PIControlMonitor通过监视和显示作为非独立变量的质量变量，以及作为独立变量的控制回路设定点，被测变量和控制输出等，从而保证控制系统正确地起到控制作用。
⏹PIDataAccess软件是一组工具，它协助高级用户观察、结构化和访问PI系统内的数据。
例如：
成套的软件开发工具为访问PI服务器和有关的子系统提供ActiveX编程工具。
1.2.2产品分类说明
1.2.2.1PI服务器端软件
⏹核心子系统：
PI核心子系统主要包括Archive、Snapshot、Update、Base,Message各个子系统。
，在PI系统中，每个点最新的值为Snapshot,Snapshot，子系统根据Snapshot值来确定是否将该Snapshot值送入Archive子系统。
Update子系统将值变化的信息发送给其他的应用。
ØPIDataStorage:
就是PI数据库。
它是时间序列数据库，存储和处理实时数据的数据库，到现在已经过了20多年的不断开发和完善。
ØPIModuleDatabase:
使实时和历史数据更加便于分析和管理，用户可按自己的需要用不同的结构和模型去查看和调用数据。
ØPIServerApplications：
服务器端的应用提供了报警、性能计算、ASMESteamTables等多种计算功能。
分析结果和报警信息都像原始数据一样保存在PI数据库中，可以通过PI客户端、浏览器显示，也可以被其他外部程序调用。
以数据原型存储，保持高精度，便于应用和分析。
长期在线存储，调用数据非常方便。
多个采集点、分布式的方式，效率高并安全。
支持多服务器同时运行，可同时调用多个服务器的数据。
WINDOWSNT/2000和UNIX、OPENVMS平台任选。
操作简单、易学易用、易于维护，易于升级。
数据存储年限：
软件本身可以支持的数据存储年限没有限制。
按照当前的硬件配置，吴泾厂至少可以实现2千点实时数据在线存储5年，氯碱厂至少可以实现2万点实时数据在线存储5年。
磁盘空间要求：
平均单点存储占用磁盘空间约为1KB/24小时。
监视范围：
凡是工厂计算机网络和控制系统能够达到的地方，都可以授权监视；经过授权以后也可以远程登陆网络监视生产情况。
专利的SwingDoor压缩算法，每个采集点的数据压缩率可自行设置；在保证数据精度要求的条件下优化了系统的运行效率，调用数据速度快。
支持多个时区
支持以前的数据插入
PI支持多种数据类型，包括：
Digital,16-bitintegers,32-bitintegers,float16,float32,float64,textandBLOB（binarylargeobject）。
这些包括了常用的模拟量、开关量，以及运行人员对操作的评价等文本信息。
ØPIArchss：
该子系统管理文档，它存储从snapshot子系统接收的新事件并响应文档的访问请求。
并且处理文档间的转换。
ØPISnapss：
该子系统进程管理snapshot和事件队列。
它处理压缩并发送事件给文档。
ØPIUpdMgr：
该子系统提供例外报告和点数据库变化给那些需要更新的应用。
ØPIBasess：
该子系统进程管理点数据库和用户数据库。
它执行所有的安全授权。
ØPIMsgss：
所有的PI进程都发送消息给PI信息子系统进程，然后该子系统进程写消息给PI信息记录。
⏹PI网络管理器：
（PINetworkManager）：
PI网络管理器提供驻留在PIHome节点上的PI子系统之间的连接，同时也管理PI系统和客户端应用之间的连接。
例如：
PI-ProcessBook和利用PI-API编写的程序。
⏹组态和管理应用：
包括PIConfig和PISMT，可用于组态点，监视数据流，管理文档，并组态安全设置。
⏹其它子系统：
ØPISQL执行指向PIServer的SQLstatements。
它使PI看起来像关系数据库一样，保证其他关系数据系统和外部应用程序能够实时调用PI系统的数据。
Ø性能计算模块（PerformanceEquations）可按用户要求自动对参数进行复杂的实时计算，并将计算结果长期保存。
可以进行：
流体属性的计算、热量和物料平衡、装置运行计算、实时成本计算、实时收率计算、间歇操作计算等。
内嵌100多种函数，使用起来更方便，不需要进行编程。
当性能计算所用到的点的值发生变化时，重新计算模块（Recalculator）会自动调整性能计算的值
ØTotalizer在数据压缩前进行计算，可以自动实时计算求和、平均、最大值、最小值、中位数、标准差、值域，还可以按照用户要求对事件进行统计。
SteamTables模块提供两套（英制和公制）各24种计算蒸汽热力学属性的函数。
这些函数是根据ASME’sSteamTables第六版转换为PI中可以直接调用的函数。
ModuleDatabase使实时和历史数据更加便于分析和管理，可以给所有的tag赋予别名、属性，并将整个生产过程的各装置直至各个仪表建成相互关联的树状模型。
用户可按自己的需要用不同的结构和模型去查看和调用数据，而不必知道tag名称。
Ø报警模块（Alarm）可按用户要求自动对数据进行实时分析，产生报警信息，并将全部报警信息长期保存。
可以自动它的主要功能是：
管理报警点，显示当前的条件，优先级，和状态。
可按用户需要监测报警条件；可按用户需要组建不同级别报警点组成的报警组，进行报警管理；报警状态都保存在PI数据库中随时调用；可用客户端或浏览器查看任何报警点的实时和历史状态；报警点性能计算也可触发一系列计算
ØPI-BatchSubsystem：
它是与PI点联合的软件模块，这样数据可以成批存储和检索。
1.2.2.2PI客户端软件
⏹PI-ODBC：
PI系统提供的标准的ODBC接口。
主要用来数据检索和数据录入。
1.2.2.3PI接口软件
接口机一端与控制系统通讯，将数据采集过来，一端与PI服务器通讯，将数据发送到PI服务器。
接口机有自诊断、缓存和自恢复的功能。
当接口机与PI服务器之间的通讯中断或PI服务器进行系统维护等原因不能接收数据时，接口机会自动缓存数据，当通讯恢复时自动将缓存的数据发送至PI服务器，保证数据的完整性。
接口机数据采集更新周期：
最快可达0.1ms，用户可自定义。
数据采集率：
100%；年运行时间：
>8000小时。
采集的数据类型：
各种数字化的数据（模拟量、开关量等）。
近些年来，控制系统厂家大多支持OPC通讯标准（OLEforProcessControl）。
因此，许多控制系统都提供OPCServer。
相应的OSIsoft公司开发了OPCClient，用以支持与各种OPCServer之间的通讯。
理论上讲，这个接口的数据传递可以是双向的。
当然，一般来讲，只用它来向PI发送数据。
PI的接口在采集数据时采用优化的方式，既保证数据精度，又保证不给控制系统增加额外的通讯负担。
它采集数据时要进行Exceptionreport，也就是说，当数据不变，或变化非常微小用户认为没有任何意义时，没有数据传递。
ExceptionReport的参数是根据用户的实际情况逐点定义的，定义的方法是使用系统管理工具进行，通过Excel表将组态要求输入服务器中。
⏹PIITMonitor接口：
通过PIPing，PITCPResponse，PIPerformanceMonitor，PISNMP，PINetFlow，PIPacketCapture各个接口将数据采集到PI数据库中。
这几个接口是PI系统提供的接口程序。
ØITMonitor三类Agent:
（1）ReliabilityAgent（可靠性）:
Ping;TCPResponse
（2）PerformanceAgent（性能）:
PerformanceMonitor;SNMP
（3）SecurityAgent（安全性）:
NetFlow;PacketCapture
⏹PIOPC接口：
PIOPC接口是通过自动化过程控制软件接口标准（OLE
升级会员 