電力企業(yè)常用數據庫產品介紹與對比

范黎敏　沈科炬

【摘 要】本文針對電網海量實時生產信息存儲的問題，先介紹對比了關系數據和實時數據庫的特點，指出實時數據庫產品更適合電力企業(yè)實時生產信息的存儲需要。接著對當前市場主流實時數據庫產品進行簡介，其中重點介紹和對比了PI實時數據庫和國產海迅實時數據庫；最后提出實時數據庫和關系數據庫的結合使用，可更好的服務于電網信息化建設。

【關鍵詞】智能電網；海迅數據庫；PI實時數據庫

0.引言

信息化、自動化和互動化是智能電網的三大特征，這其中，信息化是基礎，是解決智能電網可觀測，繼而實現(xiàn)可控與在控的重要途徑。隨著智能電網建設的不斷深入，越來越多的智能測量裝置遍布整個電網，尤其是各網省公司和直屬單位輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測、用電信息采集、配電自動化、發(fā)電集團信息化等項目的試點與推廣，產生了大量實時數據。實時數據沉淀生成海量歷史數據，連同調度生產控制大區(qū)生成的電網運行方式、關口電量、保護、雷電等歷史/實時數據一起，這些數據是重要財富，是實現(xiàn)精益化管理的重要基礎。如何高效地采集、處理、存儲、檢索和利用這些海量信息，已經成為建設智能電網所要面臨的首要問題。關系型數據庫和實時數據庫是目前數據庫市場上應用較為廣泛的兩類數據庫，故數據的存儲一般采用關系型數據庫或者實時數據庫存儲。本文先介紹這兩個類型數據庫的定義及特點。

1.實時數據庫與關系數據庫

1.1關系數據庫的介紹

關系型數據庫，是建立在關系模型基礎上的數據庫，以關系模型組織數據并借助于集合代數等數學概念和方法來處理數據庫中的數據，用二維表的形式來表示實體和實體間聯(lián)系的數據模型。關系模型由關系數據結構、關系操作集合、關系完整性約束三部分組成，具有數據結構簡單、查詢與處理方便、數據獨立性高、理論基礎堅實等特點。關系模型也是目前技術最成熟、應用最廣泛的數據庫技術，設計和實現(xiàn)風險較低，但由于關系模型提供了較高的數據獨立性和非過程化的查詢功能，系統(tǒng)的查詢速度和查詢效率較低，但其仍是數據存儲的傳統(tǒng)標準。

1.1.1關系型數據庫組件

關系型數據庫通常包含下列組件：

（1）客戶端應用程序（ Client ）。

（2）數據庫服務器（ Server）。

（3）數據庫（ Database）。

1.1.2關系型數據庫優(yōu)缺點分析（相比實時數據庫）

關系型數據庫相比實時數據庫而言，有著以下優(yōu)點：

（1）容易理解。二維表結構是非常貼近邏輯世界的一個概念，建立在嚴格的數學概念基礎上，數據結構簡單、清晰。因此，關系模型相對其他模型來說更容易理解。

（2）使用方便。通用的SQL語言易學易懂，程序員、數據管理員可以方便地在邏輯層面操作數據庫，而完全不必理解其底層實現(xiàn)。其提供的諸如視圖、存儲過程、觸發(fā)器、索引等對象使數據訪問趨于便利。

（3）易于維護。豐富的完整性大大降低了數據冗余和數據不一致的概率。

（4）安全性高。登錄身份驗證功能完善，提高安全性。

1.2實時數據庫的介紹

實時數據庫是數據庫系統(tǒng)發(fā)展的一個分支，是一種專用的處理海量實時信息的基于測點模型的數據庫，針對實時采集的具有時序特征的海量數據具有極高的事務處理能力、數據壓縮比和查詢檢索速度。實時數據庫是基于先進控制和優(yōu)化控制而出現(xiàn)的，對數據的實時性要求比較高，因而實時、高效、穩(wěn)定是實時數據庫最關鍵的指標。

1.2.1實時數據庫的邏輯結構

實時數據庫邏輯上包含實時數據庫、歷史數據庫和測點數據庫三部分。實時數據庫維護實時數據，實時數據是每個測點時間戳最大的量測值（也就是當前值）；歷史數據庫維護歷史數據，歷史數據由實時數據不斷歸檔沉淀后產生，實時數據庫中往往采用壓縮的方式存儲歷史數據；測點數據庫則維護所有測點的各種信息。

1.2.2實時數據庫在處理實時數據上的優(yōu)勢

實時數據庫具有實時數據寫入和訪問速度快、歷史數據歸檔和訪問速度快、歷史數據高效壓縮、數據以及接口符合測點模型等優(yōu)點。但實時數據庫對測點數有限制，而且往往按測點數收費，導致等量數據的管理成本相對關系型數據庫偏高。

實時數據庫在數據通信、數據組織、數據存儲、數據檢索、數據訪問、數據處理、數據展現(xiàn)等方面的專業(yè)化及產品化，為構建基于大容量實時歷史數據之上的分析應用提供了便捷穩(wěn)定的數據支撐，使應用系統(tǒng)可以從更高更深層次充分利用寶貴的生產實時歷史數據。

1.3實時數據庫的和關系數據庫的對比

從下表對關系型數據庫和實時數據庫在數據組織方式、訪問方式、壓縮方式、應用領域等的比較結果可見，實時數據庫產品更適合供電企業(yè)生產的需要。這是因為電力生產具有生產、傳輸和使用同時完成的特點，生產過程中產生大量的時序數據，應用也需要大量圍繞著這些實時/歷史數據。實時數據庫在處理時序數據時具有的存儲速度快、數據壓縮比大、節(jié)省存儲空間等有點，在供電企業(yè)的生產應用中具有不可替代的優(yōu)勢。

2.實時數據庫產品的介紹

目前市面上比較有名的實時數據庫產品有PI實時數據庫，eDNA實時數據庫，iHistorian 實時數據庫，此外，SyncBASE、海迅和安捷（Agilor）在數據庫市場中也占有一定份額。其中，國際市場占有率最大的PI實時數據庫。另外，我國自主研發(fā)的數據庫產品海迅實時數據庫也在配調自動化等領域暫露頭角，取得了較大份額。因此下面重點對比這兩個產品。

2.1 PI實時數據庫

PI是由美國OSI Software公司開發(fā)的一套基于C/S架構的實時數據庫軟件應用平臺，主要應用于存儲和獲取時間序列的實時數據，是工廠底層控制系統(tǒng)與上層管理信息系統(tǒng)連接的橋梁。一方面，PI用于工廠數據的自動采集、存貯和監(jiān)視，作為大型實時數據庫和歷史數據庫，PI可存貯每個過程點的多年數據，并提供清晰、精確的操作情況畫面，用戶既可瀏覽工廠當前的生產情況，也可查看過去的生產情況；另一方面，PI為最終用戶和應用軟件開發(fā)人員提供了快捷高效的工廠信息，PI在業(yè)務管理和實時生產之間起到了橋梁作用。

2.2海迅實時數據庫

海迅實時數據庫管理系統(tǒng)是江蘇瑞中數據股份有限公司研發(fā)的國內擁有完全自主知識產權的大型通用實時數據庫，該軟件在全面總結國內外同類產品優(yōu)缺點的基礎上按照智能電網、工業(yè)自動化系統(tǒng)以及物聯(lián)網特點和實際需求精心設計、潛心研制而成，是進行海量歷史/實時數據處理的專業(yè)平臺。 （下轉第249頁）

（上接第155頁）3.海迅實時數據庫與PI實時數據庫的對比

以下為PI和瑞中的海迅數據庫在服務器端模塊部署方式，性能指標、外圍組態(tài)工具、應用領域、市場占有率等方面的對比介紹。

海迅數據庫有著分布式體系架構和跨平臺特性，讓它在各廠商的實時數據庫產品中格外突出。分布式體系架構使得它能支持更多的測點容量，達到更高的性能?？缙脚_特性使它的應用領域更廣泛，使用更安全高效。

4.結語

實時數據庫和關系數據庫各自的特點決定了他們有不同的應用環(huán)境，而目前智能電網的信息化環(huán)境也日漸復雜，在此情況下實時數據庫和關系數據庫集成使用將成為趨勢。將生產管理信息系統(tǒng)中使用的關系數據庫和實時數據庫結合到一起，可以同時滿足控制和管理的要求，真正成為管理控制一體化的平臺。其中實時數據庫處理并存儲生產實時數據，關系數據庫處理并存儲業(yè)務關系數據。發(fā)揮出實時數據庫實時性強壓縮率高的長處和關系數據庫有嚴格的實體關系便于擴充的優(yōu)勢，相互彌補一起為建設智能電網發(fā)揮出作用。 [科]