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[摘要]实时数据库是计算机控制系统和环境信息化管理系统数据存储和展示的核心，本文结合辽宁省环境信息化中的实时数据库的应用，介绍了实时数据库的应用特点。通过基于实时数据开发的实际应用软件，表明实时数据库系统极大地提高了环境信息化水平，收到了良好的间接经济效益。
[关键词]实时数据库；软件开发工具；环境信息化
环境信息化的实时数据库，进行信息化与自动化系统建设时，所面临的管理信息系统与SCADA系统怎样进行实时信息交换的问题，以及在网络环境下怎样实现不同平台的应用系统的信息共享问题，怎样提供标准和开放的访问实时信息的方法问题，以及如何提供方便的在线维护实时数据信息点的手段问题。建立在基于TCP/IP协议的客户机/服务器模式和“查询”、“Push”和点对点主动数据传递方式的数据通信技术的层次化网络SCADA模型上的实时数据库系统组件（Real Time Database，简称RTDB），完全满足环境信息高速数据通信、高可用性、系统稳定性、可维护性等高性能指标的需要，可以充分解决上述问题。实践证明，应用高性能实时数据库组件提升产业性企业的信息化与自动化系统的性能是十分有效的方法。
1、环境信息化中的实时数据库作用
大多数环境信息化系统的数据量都较为庞大，以环境监测和污染源监控管理系统为例，系统需要接入大量实时的污染源自动监控数据和环境质量自动监测数据，而常规数据处理方式会带来数据存储时间不长、精度不高、存取效率低下等诸多问题，而与此同时，数据量的增长与系统运行效率成反比，大幅增长的数据会逐步影响平台的正常运行。为解决上述矛盾，人们在技术层面上一般采取构建分布式关系数据库集群的方案，这无疑会增加硬件构架的复杂性，并增加维护管理和设备投资成本。针对以上问题，系统构架者可选择采用成熟的实时数据库产品及相关技术解决方案。实时数据库构建树状数据模型，能够提供大量、不问断的存储，支持多种压缩，存储容量大，提供大量数据挖掘分析功能，在高速、大量的存储时能够提供多并发的高速查询，弥补关系数据库在实时数据存储、分析、查询方面的不足，改善关系数据库应用过程中系统响应速度下降、系统崩溃等问题，大幅提高系统安全性和运行效能。
2、实时数据库结构特征分析
当前，很多项目的数据层设计都采用关系数据库与实时数据库相结合，工况在线监测与分析系统中，前端工况过程数据库和中心工况过程数据（原始库与分析库）采用的是实时数据库，中心工况应用数据库层由通用关系型数据库来承担。对于实时采集的数据需要能够进行数据分析，并与关系数据库进行数据交换，能够根据业务需求配置相关数据统计规则，定期统计、抽取实时数据库数据至关系数据库中，实时数据库的测点能够与关系数据库进行映射，构建实时数据库的横向业务关系模型，能够根据业务需求，实时地组织实时数据，构建关系模型，并提供给业务系统。实时数据库是采用实时数据模型建立起来的数据库，用于处理不断更新、快速变化的数据，以及具有时间限制的事务处理。实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物，利用数据库技术来解决实时系统中的数据管理问题，同时利用实时技术为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法，其主要应用于自动连续数据的监控，如电力、环保、石化、化工、钢铁、冶金、造纸、交通控制和证券金融等领域。
3、实时数据库设计及应用
3.1实时数据库的设计
系统结构分为四层：采集层、网络层、数据层和应用层，数据直接来源于生产控制系统、治污设施控制系统和自动监控系统。工况在线监测及分析系统主要满足了环境监管部门日常监管工作需要，可以实现重点污染企业污水、废气过程参数的实时查看、分析、报警和辅助决策，过程参数与污染源自动监控数据可进行一致性校验分析，支持环境执法、总量核定和排污统计等环保业务。污染物治理设施过程（工况）在线监测及分析系统以实时数据库为基础，在工况验证分析、工况数据统计两个基础平台的支撑下，实现对工况数据的分析和应用，主要包括系统管理、实时监视、趋势分析、报警、工况统计、工况核定、总量核定、企业交互及报表分析等功能。工况在线监测及分析系统数据库按照分布式多级数据库方式进行设计，主要分为三个层次：前端工况过程数据库层、中心工况过程数据库层、中心工况应用数据库层。前端工况过程数据库和中心工况过程数据（原始库与分析库）采用实时数据库，由于工况系统需要存储大量的数据，因此需在存储前进行数据压缩。实时数据库具有数据压缩功能，可以用非常小的空间来存储大量的数据，而且还能保持相当不错的数据精度。前端工况数据库层由布置企业前端的工况现场前端工况数据库组成，它是分布式过程数据库的基础层。前端工况数据库的作用是在企业前端将全厂的工况数据做汇总，由于其布置在前端现场，存储数据只受现场采集设备、采集网络及现场供电情况的影响，故其完整性在整个系统中是最高的。前端工况过程数据库还有一个重要的功能是通过数据转发模块向中心工况过程数据转发实时工况数据，转发模块在网络出现异常时会记录最后发送的记录情况，在网络恢复时会将网络中断时间内的历史工况数据回补到中心工况过程数据库中，从而保证中心工况过程数据库中工况数据的完整性。
3.2实时数据库的应用
实时数据库在数据采集、存储、显示、分析方面拥有显著优势，所以在工况在线监测与分析系统中得到了广泛应用。数据处理能力：工况在线监测与分析系统数据庞大，要求数据库读取数据和存储数据的能力能跟上节奏，实时数据库具有海量数据处理能力，读取实时数据库的时问是毫秒级，同时支持百万级单数据库的容量。实时工况监控：工况监测的一个重要功能就是实时监测，即将工况的实时数据真实准确地反映在工况实时图形界面上。工况实时图形界面不但要具备实时显示模拟量的数值变化，还要能显示开关最的变化情况，系统通过红、绿、黄颜色分别代表运行、停运、故障。趋势分析：实时数据库能准确记录数据的变化趋势，方便监测人员查询调阅历史数据变化趋势。实时数据库提供实时数据对比分析、历史数据对比分析、自定义趋势组、表格显示数据、数据导出、前进、后退、放大、缩小和打印等功能。数据查询：主要针对采集的排污数据、状态数据、过程数据进行综合查询。报表系统：报表工具基于12EE的B/s报表平台，能够实现统计参数的在线配置、数据自动统计、报表模板定制及发布等功能。实时及历史报警可视化工具可以显示当前或过去某段时间内的报警详细信息，提供报警过滤、报警数据导出、报警鸣笛等功能。
4、结束语
综上所述，实时数据库技术作为实时技术与数据库技术相结合的产物，能够在环境信息化系统应用中提供高速、及时的实时数据服务，其完善的人机界面软件以及管理配置软件能完成对数据的采集、存储、查询、显示和分析功能，在环境信息化中具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]富淇.配电网自动化[J].中国电力，2014
[2]侯子良.论火电厂厂级监控信息系统[J].电力系统自动化，2014
[关键词]实时数据库；软件开发工具；环境信息化
环境信息化的实时数据库，进行信息化与自动化系统建设时，所面临的管理信息系统与SCADA系统怎样进行实时信息交换的问题，以及在网络环境下怎样实现不同平台的应用系统的信息共享问题，怎样提供标准和开放的访问实时信息的方法问题，以及如何提供方便的在线维护实时数据信息点的手段问题。建立在基于TCP/IP协议的客户机/服务器模式和“查询”、“Push”和点对点主动数据传递方式的数据通信技术的层次化网络SCADA模型上的实时数据库系统组件（Real Time Database，简称RTDB），完全满足环境信息高速数据通信、高可用性、系统稳定性、可维护性等高性能指标的需要，可以充分解决上述问题。实践证明，应用高性能实时数据库组件提升产业性企业的信息化与自动化系统的性能是十分有效的方法。
1、环境信息化中的实时数据库作用
大多数环境信息化系统的数据量都较为庞大，以环境监测和污染源监控管理系统为例，系统需要接入大量实时的污染源自动监控数据和环境质量自动监测数据，而常规数据处理方式会带来数据存储时间不长、精度不高、存取效率低下等诸多问题，而与此同时，数据量的增长与系统运行效率成反比，大幅增长的数据会逐步影响平台的正常运行。为解决上述矛盾，人们在技术层面上一般采取构建分布式关系数据库集群的方案，这无疑会增加硬件构架的复杂性，并增加维护管理和设备投资成本。针对以上问题，系统构架者可选择采用成熟的实时数据库产品及相关技术解决方案。实时数据库构建树状数据模型，能够提供大量、不问断的存储，支持多种压缩，存储容量大，提供大量数据挖掘分析功能，在高速、大量的存储时能够提供多并发的高速查询，弥补关系数据库在实时数据存储、分析、查询方面的不足，改善关系数据库应用过程中系统响应速度下降、系统崩溃等问题，大幅提高系统安全性和运行效能。
2、实时数据库结构特征分析
当前，很多项目的数据层设计都采用关系数据库与实时数据库相结合，工况在线监测与分析系统中，前端工况过程数据库和中心工况过程数据（原始库与分析库）采用的是实时数据库，中心工况应用数据库层由通用关系型数据库来承担。对于实时采集的数据需要能够进行数据分析，并与关系数据库进行数据交换，能够根据业务需求配置相关数据统计规则，定期统计、抽取实时数据库数据至关系数据库中，实时数据库的测点能够与关系数据库进行映射，构建实时数据库的横向业务关系模型，能够根据业务需求，实时地组织实时数据，构建关系模型，并提供给业务系统。实时数据库是采用实时数据模型建立起来的数据库，用于处理不断更新、快速变化的数据，以及具有时间限制的事务处理。实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物，利用数据库技术来解决实时系统中的数据管理问题，同时利用实时技术为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法，其主要应用于自动连续数据的监控，如电力、环保、石化、化工、钢铁、冶金、造纸、交通控制和证券金融等领域。
3、实时数据库设计及应用
3.1实时数据库的设计
系统结构分为四层：采集层、网络层、数据层和应用层，数据直接来源于生产控制系统、治污设施控制系统和自动监控系统。工况在线监测及分析系统主要满足了环境监管部门日常监管工作需要，可以实现重点污染企业污水、废气过程参数的实时查看、分析、报警和辅助决策，过程参数与污染源自动监控数据可进行一致性校验分析，支持环境执法、总量核定和排污统计等环保业务。污染物治理设施过程（工况）在线监测及分析系统以实时数据库为基础，在工况验证分析、工况数据统计两个基础平台的支撑下，实现对工况数据的分析和应用，主要包括系统管理、实时监视、趋势分析、报警、工况统计、工况核定、总量核定、企业交互及报表分析等功能。工况在线监测及分析系统数据库按照分布式多级数据库方式进行设计，主要分为三个层次：前端工况过程数据库层、中心工况过程数据库层、中心工况应用数据库层。前端工况过程数据库和中心工况过程数据（原始库与分析库）采用实时数据库，由于工况系统需要存储大量的数据，因此需在存储前进行数据压缩。实时数据库具有数据压缩功能，可以用非常小的空间来存储大量的数据，而且还能保持相当不错的数据精度。前端工况数据库层由布置企业前端的工况现场前端工况数据库组成，它是分布式过程数据库的基础层。前端工况数据库的作用是在企业前端将全厂的工况数据做汇总，由于其布置在前端现场，存储数据只受现场采集设备、采集网络及现场供电情况的影响，故其完整性在整个系统中是最高的。前端工况过程数据库还有一个重要的功能是通过数据转发模块向中心工况过程数据转发实时工况数据，转发模块在网络出现异常时会记录最后发送的记录情况，在网络恢复时会将网络中断时间内的历史工况数据回补到中心工况过程数据库中，从而保证中心工况过程数据库中工况数据的完整性。
3.2实时数据库的应用
实时数据库在数据采集、存储、显示、分析方面拥有显著优势，所以在工况在线监测与分析系统中得到了广泛应用。数据处理能力：工况在线监测与分析系统数据庞大，要求数据库读取数据和存储数据的能力能跟上节奏，实时数据库具有海量数据处理能力，读取实时数据库的时问是毫秒级，同时支持百万级单数据库的容量。实时工况监控：工况监测的一个重要功能就是实时监测，即将工况的实时数据真实准确地反映在工况实时图形界面上。工况实时图形界面不但要具备实时显示模拟量的数值变化，还要能显示开关最的变化情况，系统通过红、绿、黄颜色分别代表运行、停运、故障。趋势分析：实时数据库能准确记录数据的变化趋势，方便监测人员查询调阅历史数据变化趋势。实时数据库提供实时数据对比分析、历史数据对比分析、自定义趋势组、表格显示数据、数据导出、前进、后退、放大、缩小和打印等功能。数据查询：主要针对采集的排污数据、状态数据、过程数据进行综合查询。报表系统：报表工具基于12EE的B/s报表平台，能够实现统计参数的在线配置、数据自动统计、报表模板定制及发布等功能。实时及历史报警可视化工具可以显示当前或过去某段时间内的报警详细信息，提供报警过滤、报警数据导出、报警鸣笛等功能。
4、结束语
综上所述，实时数据库技术作为实时技术与数据库技术相结合的产物，能够在环境信息化系统应用中提供高速、及时的实时数据服务，其完善的人机界面软件以及管理配置软件能完成对数据的采集、存储、查询、显示和分析功能，在环境信息化中具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]富淇.配电网自动化[J].中国电力，2014
[2]侯子良.论火电厂厂级监控信息系统[J].电力系统自动化，2014