1、背景

隨著石化行業(yè)的發(fā)展，規(guī)模化、高技術(shù)等發(fā)展趨勢(shì)不斷加深，石化企業(yè)逐步完成自動(dòng)化、信息化。尤其在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，為石化行業(yè)提供了更大的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和決策支持平臺(tái)。

首先是石化企業(yè)的自動(dòng)化，各類石化設(shè)備都采用智能控制系統(tǒng)，不斷減少惡劣環(huán)境、野外環(huán)境下的人工干預(yù)。但是，各類設(shè)備的控制系統(tǒng)種類繁多，所使用的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議和控制協(xié)議差異性很大，這也使得石化企業(yè)增加了許多額外的投入和負(fù)擔(dān)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入應(yīng)用，這一問題中在得到根本性的解決，同時(shí)，也對(duì)自動(dòng)化軟件提出了更高的要求。

隨著自動(dòng)化程度的不斷加深，各類生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)意義逐漸凸現(xiàn)。無論是從生產(chǎn)角度還是從管理角度，將生產(chǎn)信息進(jìn)行同一的存儲(chǔ)分析，都將為企業(yè)創(chuàng)造巨大的價(jià)值。首先，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，可以直接應(yīng)用到日常的生產(chǎn)過程，用以監(jiān)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量變化，改進(jìn)生產(chǎn)工藝；其次，企業(yè)管理最需要的就是企業(yè)的各類數(shù)據(jù)，能夠詳細(xì)的了解給生產(chǎn)部門的狀況，才能夠做出合理的決策。

因此，生產(chǎn)的信息化如雨后春筍般涌現(xiàn)。ERP，MES等各類的系統(tǒng)一時(shí)充斥軟件市場(chǎng)。但是，真正能夠了解客戶需要，為客戶切實(shí)的生產(chǎn)狀況而設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)卻寥寥。隨著面向服務(wù)理念的提出，才真正為各類企業(yè)集團(tuán)的信息化提供了精確信息化方向：需要什么樣的服務(wù)，一個(gè)開放的服務(wù)平臺(tái)，能夠隨客戶企業(yè)的發(fā)展歷史不斷容納歷史的輝煌，存儲(chǔ)歷史紀(jì)錄；能夠預(yù)見未來的發(fā)展，提供開放的接口。

2、亞控信息化系統(tǒng)解決方案

一個(gè)好的信息化系統(tǒng)，應(yīng)該具有四個(gè)開放的平臺(tái)：

開放的數(shù)據(jù)采集、集成平臺(tái)：支持通過WiFi、GPRS、光線、VPN等各類通訊方式采集所有傳感器、變送器、智能控制系統(tǒng)、PLC、DCS、SCADA、智能儀表、智能板卡等擁有開放數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑵髽I(yè)的所有數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地采集上來。

穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)：能夠容納大規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，及時(shí)、高效的將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并且能夠滿足高速、大批量、多客戶端的數(shù)據(jù)訪問需求，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠和可恢復(fù)。

靈活、開放、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)：能夠基于歷史數(shù)據(jù)、各類事件完成企業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理。能夠完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)到企業(yè)信息的裝換，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理能夠得到足夠的信息支撐。同時(shí)，能夠滿足企業(yè)發(fā)展的需要，提供開放的平臺(tái)，容納企業(yè)不斷變換的數(shù)據(jù)分析需求，而不是有新的分析就要新的系統(tǒng)開發(fā)。

高效、精美的數(shù)據(jù)展示平臺(tái)：能夠?yàn)榭蛻籼峁┚?、絢麗的畫面，高效直觀的圖表、曲線，能夠通過Web展示客戶數(shù)據(jù)。同時(shí)展示的數(shù)據(jù)應(yīng)該是基于設(shè)備為單位組織的，能夠提供設(shè)備圖形模型和設(shè)備數(shù)據(jù)模型，降低展示系統(tǒng)得開發(fā)量，降低展示系統(tǒng)維護(hù)難度。

按照以上標(biāo)準(zhǔn)，亞控公司提供了I/O Server與I/O Master組成的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)；KingHistorian、關(guān)系數(shù)據(jù)庫與文件存儲(chǔ)組成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)；KingCalculation、KingA&E、KingSchedule、KingModel組成數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)；KingGraphic、KingReport、KingPortal組成的數(shù)據(jù)展示平臺(tái)。

亞控公司提供的信息化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)模塊與數(shù)據(jù)流向

整個(gè)系統(tǒng)由三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)層、數(shù)據(jù)服務(wù)中心、數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)展示層。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)層

現(xiàn)場(chǎng)層采用I/O Server作為數(shù)據(jù)采集器，能夠采集所有提供數(shù)據(jù)采集接口的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，同時(shí)，I/O Serve完成設(shè)備采集鏈路的監(jiān)控。I/O Serve通過Internet將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)中心的I/O Mater，由I/O Master將所有的采集數(shù)據(jù)匯總，轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

在現(xiàn)場(chǎng)層，可以將I/O Server部署在一臺(tái)上位機(jī)上，I/O Master部署在數(shù)據(jù)中心。

2.2 數(shù)據(jù)服務(wù)中心

數(shù)據(jù)服務(wù)中心采用北京亞控的KingHistrian實(shí)時(shí)/歷史工業(yè)庫作為數(shù)據(jù)存取平臺(tái)，采用商用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫（SQL Server、Oracle、MS Access等）存儲(chǔ)報(bào)警等事件數(shù)據(jù)；同時(shí)，為了采集部署在全國各地的設(shè)備數(shù)據(jù)，需要部署I/O Master作為匯總采集服務(wù)器，匯總所有的設(shè)備數(shù)據(jù)，傳入KingHistorian、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，完成原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在數(shù)據(jù)服務(wù)中心，可以將KingHistorian、關(guān)系數(shù)據(jù)庫分別部署在不同的數(shù)據(jù)服務(wù)器上；將I/O Master與文件存儲(chǔ)服務(wù)部署在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。

2.3 數(shù)據(jù)分析層

數(shù)據(jù)分析層采用北京亞控的百科全書系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，分別為：數(shù)據(jù)計(jì)算分析工具KingCalculation；事件監(jiān)測(cè)工具KingA&E；數(shù)據(jù)對(duì)象化組織工具KingModel。所有這些工具為用戶將原始的采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息、效益提供強(qiáng)有力的保障。

所有這些工具可以部署在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也支持配置與執(zhí)行的分布式部署，可以分布式部署多個(gè)執(zhí)行服務(wù)。

2.4 數(shù)據(jù)展示層

在決策層中，決策者可以通過本地畫面系統(tǒng)KingGraphic和報(bào)表工具KingReport得到及時(shí)、可靠的信息，同時(shí)通過KingPortal將這些信息發(fā)布到Web上，使得其它用戶可以通過IE瀏覽到各種信息。本地和Web展示的形式有設(shè)備狀態(tài)畫面，實(shí)時(shí)曲線，歷史曲線，報(bào)表，報(bào)警等，通過這些信息決策者可以對(duì)設(shè)備的工況信息分析和診斷。

在這一層上，KingGraphic和KingReport可以部署在同一臺(tái)機(jī)器，KingPortal可以部署在Web服務(wù)器上，Web終端用戶無需部署其他軟件，只需要IE瀏覽器即可。

3、主要的系統(tǒng)配置

3.1 I/O Server

對(duì)于任何一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)采集都是必不可少的，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)由早期的系統(tǒng)從屬的功能躍變?yōu)橄到y(tǒng)主要 的功能；以往數(shù)據(jù)采集主要有通過計(jì)算機(jī)串行通訊口采集（包括使用MODEM、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸），通過計(jì)算機(jī)板卡采集，通過以太網(wǎng)采集，通過各種總線采 集以及采集本機(jī)其他應(yīng)用程序提供的數(shù)據(jù)，隨著自動(dòng)化程度的進(jìn)一步普及和提高，采用光纖，VPN，ADSL等各種通訊手段不斷出現(xiàn)，其中比較特殊的是利用 GPRS網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸，用戶對(duì)各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性的要求越來越高。

由于自動(dòng)化設(shè)備廠商不斷涌現(xiàn)，可供用戶選擇的各種工控設(shè)備層出不窮，客戶越來越要求支持盡可能多的工控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。亞控科技為滿足用戶的需求，適時(shí)開發(fā)了I/O Server軟件。

I/O Server的主要特性：

獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序；

支持OPC接口

支持Modbus、TCP/IP、BACNet等各類協(xié)議和自定義協(xié)議接口；

支持超過3600種工控設(shè)備；

具有獨(dú)立的歷史數(shù)據(jù)緩存庫，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳；

支持串口，以太網(wǎng)，板卡，光纖，GPRS，CDMA，MODEM，WiFi、域名解析等各種數(shù)據(jù)傳輸方式；

支持和第三方應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；

提供強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)鏈接庫開發(fā)包和SDK開發(fā)包；

采集速度：1000點(diǎn)，200ms以內(nèi)；

最大點(diǎn)數(shù)：60000點(diǎn)；

時(shí)間戳分辨率：毫秒；

整型變量：64位；

模擬變量：雙精度（64位）。

3.2 I/O Master

越來越多的下層數(shù)據(jù)源，將占用大量數(shù)據(jù)庫IO操作，而硬件IO瓶頸是制約數(shù)據(jù)存取的主要問題。I/O Master所有的數(shù)據(jù)匯總、集成，采用批量的方式完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不但能夠解放硬件，還提高系統(tǒng)的整體效率。

同時(shí)，如果客戶的下層采集系統(tǒng)可以直接提供數(shù)據(jù)采集功能，I/O Master可以完成用戶采集系統(tǒng)與工業(yè)庫等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，使用戶不必改變?cè)械臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，只需要定制統(tǒng)一的數(shù)據(jù)解析轉(zhuǎn)換接口。

3.3 KingHistorian工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫KingHistorian是亞控科技最新推出的產(chǎn)品。工業(yè)數(shù)據(jù)庫KingHistorian定位于企業(yè)一體化方案中的數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用平臺(tái)，能夠?yàn)槠髽I(yè)的各級(jí)人員及時(shí)的提供所需要的信息。它不僅是企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS，Management Information System）與分布控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）之間的橋梁，而且是整個(gè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES，Manufacturing Execution System）的基石。

通過使用工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫KingHistorian，可以實(shí)現(xiàn)：

（1）高速在線存儲(chǔ)100萬測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)達(dá)10年的企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)；

（2）組態(tài)畫面與數(shù)據(jù)采集功能分離；

（3）為生產(chǎn)過程優(yōu)化提供數(shù)據(jù)；

（4）為企業(yè)擴(kuò)展提供參考模型；

（5）為事故追訴提供事實(shí)依據(jù)；

（6）為企業(yè)MIS、ERP、MES集成提供平臺(tái)。支持ODBC、OLE DB、Web service等各類接口；

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)專門為工業(yè)庫數(shù)據(jù)開發(fā)的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示平臺(tái)。平臺(tái)分為數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)展示層。不同的層次間通過同一數(shù)據(jù)接口通訊。

（1）數(shù)據(jù)分析層：

KingCalculation是基于工業(yè)歷史數(shù)據(jù)的、實(shí)時(shí)在線的數(shù)據(jù)計(jì)算分析工具，它能夠獨(dú)立的分布在不同的計(jì)算機(jī)上完成工業(yè)庫數(shù)據(jù)、關(guān)系庫數(shù)據(jù)等的計(jì)算分析。支持腳本編輯計(jì)算分析方法；支持嵌入用戶自定義DLL函數(shù)包；支持分布式部署計(jì)算執(zhí)行、配置；

KingA&E是基于工業(yè)歷史數(shù)據(jù)的、實(shí)時(shí)在線的事件監(jiān)測(cè)工具，它能夠獨(dú)立的分布在不同的計(jì)算機(jī)上完成工業(yè)庫數(shù)據(jù)、關(guān)系庫數(shù)據(jù)等的檢查分析，確定事件的發(fā)生。支持用戶自定義報(bào)警、預(yù)警腳本；用戶可以定義類似“以當(dāng)前增長(zhǎng)率計(jì)算，5分鐘后將達(dá)到報(bào)警狀態(tài)”這一類的預(yù)警分析。

KingSchedule是一個(gè)預(yù)案部署與執(zhí)行平臺(tái)。用戶可以預(yù)定義預(yù)案執(zhí)行步驟和執(zhí)行資源；當(dāng)滿足觸發(fā)條件后，監(jiān)視整個(gè)預(yù)案執(zhí)行過程，將執(zhí)行結(jié)果生成報(bào)告。

KingModel的主要功能：完成工業(yè)庫數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、對(duì)象化組織，使得用戶可以以空調(diào)設(shè)備對(duì)象為單位組織數(shù)據(jù)、獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的展示

（2）數(shù)據(jù)展示層

KingGraphic是一個(gè)獨(dú)立組態(tài)畫面系統(tǒng)，它能夠?yàn)橛脩籼峁┚澜k麗的二維、仿三維畫面，為用戶提供數(shù)據(jù)模型、圖形模型，使得用戶為一種空調(diào)只需要開發(fā)一幅畫面，就可以展示所有這一類空調(diào)的數(shù)據(jù)，空調(diào)名稱的切換，完成所有展示數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)的切換。

歷史回放技術(shù)為客戶提供追溯的新途徑。采用動(dòng)畫放映的方式，使得工程師可以直觀的查看歷史數(shù)據(jù)。

KingReport是基于Excel的報(bào)表系統(tǒng)，通過運(yùn)用excel強(qiáng)大的圖表功能，使用戶可以制作各類數(shù)據(jù)圖表。同時(shí)為用戶提供定時(shí)報(bào)表生成和不同的報(bào)表發(fā)送方式，如：郵件、即時(shí)消息、特定路徑存儲(chǔ)等。

KingPortal是為Web數(shù)據(jù)展示提供的Web服務(wù)工具，它能夠獨(dú)立的完成百科全書的Web數(shù)據(jù)展示，也可以將百科全書的數(shù)據(jù)展示工程封裝為Web格式，即

KingWebGraphic等，供其它的Web系統(tǒng)調(diào)用，如ERP系統(tǒng)等。

4、系統(tǒng)性能

4.1 主要功能

提供了一種全國范圍內(nèi)乃至全球范圍的企業(yè)集團(tuán)分布數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控、分析及展示解決方案；

自動(dòng)監(jiān)測(cè)異常發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)在線預(yù)警；

支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳和數(shù)據(jù)緩存，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

基于工業(yè)庫的歷史數(shù)據(jù)，客戶可以建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行設(shè)備性能分析與系統(tǒng)報(bào)表，提供了新的增值空間和強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；

支持對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)達(dá)10年的歷史數(shù)據(jù)的分析決策，輕松實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的分析，為提高生產(chǎn)效率提供充分的信息保障；

完全分布式、平臺(tái)開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，滿足客戶不斷發(fā)展信息需求；

基于Internet網(wǎng)絡(luò)的部署，使得方案更易于實(shí)施；

4.2 技術(shù)性能

存儲(chǔ)速度每秒超過300，000點(diǎn)；

任意變量任意一天的歷史數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量為10，000條記錄）不超過5秒；

單點(diǎn)工業(yè)庫服務(wù)器穩(wěn)定支持1，000，000點(diǎn)；

支持多達(dá)256個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)；

高效的數(shù)據(jù)壓縮算法保證最小的存儲(chǔ)空間；

功能強(qiáng)大的計(jì)算引擎，可進(jìn)行各種計(jì)算、分析，事件檢測(cè)；

提供功能強(qiáng)大的趨勢(shì)比較、趨勢(shì)分析、報(bào)表系統(tǒng)、畫面系統(tǒng)。

5、總結(jié)

亞控科技的企業(yè)信息化解決方案，基于先進(jìn)的開放平臺(tái)式系統(tǒng)方案，完全基于Internet技術(shù)，提供了功能強(qiáng)大的可視化管理和數(shù)據(jù)分析功能。無論是生產(chǎn)車間，還是集團(tuán)管理層，都可以通過可視化管理工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與分析決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)遠(yuǎn)程生產(chǎn)系統(tǒng)的集中監(jiān)測(cè)、分析和決策。本解決方案是優(yōu)化運(yùn)行生產(chǎn)過程與高效管理企業(yè)的可靠的開放的信息化平臺(tái)。