基于實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)

　　1 引言

　　電力監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)分布距離遠(yuǎn)，生產(chǎn)單位分散的生產(chǎn)系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù) 采集、監(jiān)視和控制系統(tǒng)。

　　經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，已經(jīng)從集中式的檢測(cè)系統(tǒng)，發(fā)展成為了開(kāi)放、分布式的系統(tǒng)。隨著系統(tǒng)功能的不斷增多、應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其支撐平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境的要求也越來(lái)越高。特別是隨著通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，給電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步也帶來(lái)了很大的促進(jìn)作用。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有電力監(jiān)控技術(shù)的分析，指出其不足，并利用分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，采用新的架構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。

　　2 分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)

　　2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)首先是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它有一般dbms的基本功能，即：永久數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、存儲(chǔ)和維護(hù)等;有效的數(shù)據(jù)存取包括各種數(shù)據(jù)庫(kù)操作、查詢處理、存取方法和完整性檢查;任務(wù)的調(diào)度與并發(fā)控制;存取控制和安全性檢查;數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)機(jī)制，增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性。

　　圖1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是滿足事務(wù)的實(shí)時(shí)性和高效性，因而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)處理兩者功能特性的無(wú)縫集成。圖1說(shuō)明了應(yīng)用程序和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系。由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)都駐留在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，而非磁盤，高速的內(nèi)存讀存取，可以發(fā)揮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)。

　　內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的核心之一，它包括數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)操作、實(shí)時(shí)資源管理和網(wǎng)絡(luò)通信等模塊。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是一種磁盤數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于事務(wù)的處理牽涉磁盤i/o、內(nèi)外存的數(shù)據(jù)傳遞、緩沖區(qū)管理、排隊(duì)等待以及鎖的延遲等方面，使得事務(wù)的平均執(zhí)行時(shí)間不可估計(jì)，不能達(dá)到實(shí)時(shí)事務(wù)的高效和可預(yù)知的要求。為此，引入了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的主要工作部分放入內(nèi)存，使每個(gè)實(shí)時(shí)事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中避免了磁盤i/o，減少了不確定因素提高了執(zhí)行效率。

　　2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　圖2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

　　如圖2所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)在rtu和網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，組建電力監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)模型的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)域和廣播的通訊方式。rtu本身采用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中的每個(gè)單元都主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)廣播其內(nèi)部處理信息同時(shí)根據(jù)各自的需求從網(wǎng)上接收信息。各臺(tái)設(shè)備相互之間沒(méi)有直接的耦合關(guān)系， 不存在瓶頸的問(wèn)題 。使得系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)展性和容錯(cuò)能力，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)又提高了可靠性。

　　圖3 傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

　　從圖3 可以看出，原有的電力監(jiān)控系統(tǒng)由: 前置網(wǎng)、后臺(tái)實(shí)時(shí)網(wǎng)組成。前置機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)rtu都連接在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)上。歷史服務(wù)器、web服務(wù)器、操作員站、工程師站共用一個(gè)后臺(tái)高速以太網(wǎng)。

　　兩臺(tái)互為熱備用的前置機(jī)掛在前置網(wǎng)上，構(gòu)成前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)方rtu通信，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，并直接掛接在實(shí)時(shí)雙網(wǎng)上，與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信。

　　實(shí)時(shí)網(wǎng)組成后臺(tái)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通信，完成電力監(jiān)控的后臺(tái)應(yīng)用。

　　商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(oracle或sybase)安裝在服務(wù)器上，采用多客戶/(主、備)服務(wù)器模式，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)由一主一備結(jié)構(gòu)構(gòu)成，以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。電力監(jiān)控的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)使用商用數(shù)據(jù)庫(kù)。為滿足實(shí)時(shí)性的要求，在前置機(jī)上安裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。利用實(shí)時(shí)庫(kù)的快速反應(yīng)性能，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　可以看出原有的，傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、商用數(shù)據(jù)庫(kù)之間相互結(jié)合，通過(guò)軟件數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)結(jié)?？梢詽M足監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求。但其也有缺點(diǎn)，比如系統(tǒng)的可靠性，太多的倚賴服務(wù)器的可靠性，冗余度不高，影響了系統(tǒng)的可靠性;硬件需要采用國(guó)際知名品牌的服務(wù)器、工作站，軟件采用昂貴的商用數(shù)據(jù)庫(kù)，成本過(guò)高。