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【摘 要】本文针对电网海量实时生产信息存储的问题，先介绍对比了关系数据和实时数据库的特点，指出实时数据库产品更适合电力企业实时生产信息的存储需要。接着对当前市场主流实时数据库产品进行简介，其中重点介绍和对比了PI实时数据库和国产海迅实时数据库；最后提出实时数据库和关系数据库的结合使用，可更好的服务于电网信息化建设。
【关键词】智能电网；海迅数据库；PI实时数据库
0.引言
信息化、自动化和互动化是智能电网的三大特征，这其中，信息化是基础，是解决智能电网可观测，继而实现可控与在控的重要途径。随着智能电网建设的不断深入，越来越多的智能测量装置遍布整个电网，尤其是各网省公司和直属单位输变电设备状态监测、用电信息采集、配电自动化、发电集团信息化等项目的试点与推广，产生了大量实时数据。实时数据沉淀生成海量历史数据，连同调度生产控制大区生成的电网运行方式、关口电量、保护、雷电等历史/实时数据一起，这些数据是重要财富，是实现精益化管理的重要基础。如何高效地采集、处理、存储、检索和利用这些海量信息，已经成为建设智能电网所要面临的首要问题。关系型数据库和实时数据库是目前数据库市场上应用较为广泛的两类数据库，故数据的存储一般采用关系型数据库或者实时数据库存储。本文先介绍这两个类型数据库的定义及特点。
1.实时数据库与关系数据库
1.1关系数据库的介绍
关系型数据库，是建立在关系模型基础上的数据库，以关系模型组织数据并借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据，用二维表的形式来表示实体和实体间联系的数据模型。关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成，具有数据结构简单、查询与处理方便、数据独立性高、理论基础坚实等特点。关系模型也是目前技术最成熟、应用最广泛的数据库技术，设计和实现风险较低，但由于关系模型提供了较高的数据独立性和非过程化的查询功能，系统的查询速度和查询效率较低，但其仍是数据存储的传统标准。
1.1.1关系型数据库组件
关系型数据库通常包含下列组件：
（1）客户端应用程序（ Client ）。
（2）数据库服务器（ Server）。
（3）数据库（ Database）。
1.1.2关系型数据库优缺点分析（相比实时数据库）
关系型数据库相比实时数据库而言，有着以下优点：
（1）容易理解。二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，建立在严格的数学概念基础上，数据结构简单、清晰。因此，关系模型相对其他模型来说更容易理解。
（2）使用方便。通用的SQL语言易学易懂，程序员、数据管理员可以方便地在逻辑层面操作数据库，而完全不必理解其底层实现。其提供的诸如视图、存储过程、触发器、索引等对象使数据访问趋于便利。
（3）易于维护。丰富的完整性大大降低了数据冗余和数据不一致的概率。
（4）安全性高。登录身份验证功能完善，提高安全性。
1.2实时数据库的介绍
实时数据库是数据库系统发展的一个分支，是一种专用的处理海量实时信息的基于测点模型的数据库，针对实时采集的具有时序特征的海量数据具有极高的事务处理能力、数据压缩比和查询检索速度。实时数据库是基于先进控制和优化控制而出现的，对数据的实时性要求比较高，因而实时、高效、稳定是实时数据库最关键的指标。
1.2.1实时数据库的逻辑结构
实时数据库逻辑上包含实时数据库、历史数据库和测点数据库三部分。实时数据库维护实时数据，实时数据是每个测点时间戳最大的量测值（也就是当前值）；历史数据库维护历史数据，历史数据由实时数据不断归档沉淀后产生，实时数据库中往往采用压缩的方式存储历史数据；测点数据库则维护所有测点的各种信息。
1.2.2实时数据库在处理实时数据上的优势
实时数据库具有实时数据写入和访问速度快、历史数据归档和访问速度快、历史数据高效压缩、数据以及接口符合测点模型等优点。但实时数据库对测点数有限制，而且往往按测点数收费，导致等量数据的管理成本相对关系型数据库偏高。
实时数据库在数据通信、数据组织、数据存储、数据检索、数据访问、数据处理、数据展现等方面的专业化及产品化，为构建基于大容量实时历史数据之上的分析应用提供了便捷稳定的数据支撑，使应用系统可以从更高更深层次充分利用宝贵的生产实时历史数据。
1.3实时数据库的和关系数据库的对比
从下表对关系型数据库和实时数据库在数据组织方式、访问方式、压缩方式、应用领域等的比较结果可见，实时数据库产品更适合供电企业生产的需要。这是因为电力生产具有生产、传输和使用同时完成的特点，生产过程中产生大量的时序数据，应用也需要大量围绕着这些实时/历史数据。实时数据库在处理时序数据时具有的存储速度快、数据压缩比大、节省存储空间等有点，在供电企业的生产应用中具有不可替代的优势。
2.实时数据库产品的介绍
目前市面上比较有名的实时数据库产品有PI实时数据库，eDNA实时数据库，iHistorian 实时数据库，此外，SyncBASE、海迅和安捷（Agilor）在数据库市场中也占有一定份额。其中，国际市场占有率最大的PI实时数据库。另外，我国自主研发的数据库产品海迅实时数据库也在配调自动化等领域暂露头角，取得了较大份额。因此下面重点对比这两个产品。
2.1 PI实时数据库
PI是由美国OSI Software公司开发的一套基于C/S架构的实时数据库软件应用平台，主要应用于存储和获取时间序列的实时数据，是工厂底层控制系统与上层管理信息系统连接的桥梁。一方面，PI用于工厂数据的自动采集、存贮和监视，作为大型实时数据库和历史数据库，PI可存贮每个过程点的多年数据，并提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可查看过去的生产情况；另一方面，PI为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息，PI在业务管理和实时生产之间起到了桥梁作用。
2.2海迅实时数据库
海迅实时数据库管理系统是江苏瑞中数据股份有限公司研发的国内拥有完全自主知识产权的大型通用实时数据库，该软件在全面总结国内外同类产品优缺点的基础上按照智能电网、工业自动化系统以及物联网特点和实际需求精心设计、潜心研制而成，是进行海量历史/实时数据处理的专业平台。 （下转第249页）
（上接第155页）3.海迅实时数据库与PI实时数据库的对比
以下为PI和瑞中的海迅数据库在服务器端模块部署方式，性能指标、外围组态工具、应用领域、市场占有率等方面的对比介绍。
海迅数据库有着分布式体系架构和跨平台特性，让它在各厂商的实时数据库产品中格外突出。分布式体系架构使得它能支持更多的测点容量，达到更高的性能。跨平台特性使它的应用领域更广泛，使用更安全高效。
4.结语
实时数据库和关系数据库各自的特点决定了他们有不同的应用环境，而目前智能电网的信息化环境也日渐复杂，在此情况下实时数据库和关系数据库集成使用将成为趋势。将生产管理信息系统中使用的关系数据库和实时数据库结合到一起，可以同时满足控制和管理的要求，真正成为管理控制一体化的平台。其中实时数据库处理并存储生产实时数据，关系数据库处理并存储业务关系数据。发挥出实时数据库实时性强压缩率高的长处和关系数据库有严格的实体关系便于扩充的优势，相互弥补一起为建设智能电网发挥出作用。 [科]
【关键词】智能电网；海迅数据库；PI实时数据库
0.引言
信息化、自动化和互动化是智能电网的三大特征，这其中，信息化是基础，是解决智能电网可观测，继而实现可控与在控的重要途径。随着智能电网建设的不断深入，越来越多的智能测量装置遍布整个电网，尤其是各网省公司和直属单位输变电设备状态监测、用电信息采集、配电自动化、发电集团信息化等项目的试点与推广，产生了大量实时数据。实时数据沉淀生成海量历史数据，连同调度生产控制大区生成的电网运行方式、关口电量、保护、雷电等历史/实时数据一起，这些数据是重要财富，是实现精益化管理的重要基础。如何高效地采集、处理、存储、检索和利用这些海量信息，已经成为建设智能电网所要面临的首要问题。关系型数据库和实时数据库是目前数据库市场上应用较为广泛的两类数据库，故数据的存储一般采用关系型数据库或者实时数据库存储。本文先介绍这两个类型数据库的定义及特点。
1.实时数据库与关系数据库
1.1关系数据库的介绍
关系型数据库，是建立在关系模型基础上的数据库，以关系模型组织数据并借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据，用二维表的形式来表示实体和实体间联系的数据模型。关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成，具有数据结构简单、查询与处理方便、数据独立性高、理论基础坚实等特点。关系模型也是目前技术最成熟、应用最广泛的数据库技术，设计和实现风险较低，但由于关系模型提供了较高的数据独立性和非过程化的查询功能，系统的查询速度和查询效率较低，但其仍是数据存储的传统标准。
1.1.1关系型数据库组件
关系型数据库通常包含下列组件：
（1）客户端应用程序（ Client ）。
（2）数据库服务器（ Server）。
（3）数据库（ Database）。
1.1.2关系型数据库优缺点分析（相比实时数据库）
关系型数据库相比实时数据库而言，有着以下优点：
（1）容易理解。二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，建立在严格的数学概念基础上，数据结构简单、清晰。因此，关系模型相对其他模型来说更容易理解。
（2）使用方便。通用的SQL语言易学易懂，程序员、数据管理员可以方便地在逻辑层面操作数据库，而完全不必理解其底层实现。其提供的诸如视图、存储过程、触发器、索引等对象使数据访问趋于便利。
（3）易于维护。丰富的完整性大大降低了数据冗余和数据不一致的概率。
（4）安全性高。登录身份验证功能完善，提高安全性。
1.2实时数据库的介绍
实时数据库是数据库系统发展的一个分支，是一种专用的处理海量实时信息的基于测点模型的数据库，针对实时采集的具有时序特征的海量数据具有极高的事务处理能力、数据压缩比和查询检索速度。实时数据库是基于先进控制和优化控制而出现的，对数据的实时性要求比较高，因而实时、高效、稳定是实时数据库最关键的指标。
1.2.1实时数据库的逻辑结构
实时数据库逻辑上包含实时数据库、历史数据库和测点数据库三部分。实时数据库维护实时数据，实时数据是每个测点时间戳最大的量测值（也就是当前值）；历史数据库维护历史数据，历史数据由实时数据不断归档沉淀后产生，实时数据库中往往采用压缩的方式存储历史数据；测点数据库则维护所有测点的各种信息。
1.2.2实时数据库在处理实时数据上的优势
实时数据库具有实时数据写入和访问速度快、历史数据归档和访问速度快、历史数据高效压缩、数据以及接口符合测点模型等优点。但实时数据库对测点数有限制，而且往往按测点数收费，导致等量数据的管理成本相对关系型数据库偏高。
实时数据库在数据通信、数据组织、数据存储、数据检索、数据访问、数据处理、数据展现等方面的专业化及产品化，为构建基于大容量实时历史数据之上的分析应用提供了便捷稳定的数据支撑，使应用系统可以从更高更深层次充分利用宝贵的生产实时历史数据。
1.3实时数据库的和关系数据库的对比
从下表对关系型数据库和实时数据库在数据组织方式、访问方式、压缩方式、应用领域等的比较结果可见，实时数据库产品更适合供电企业生产的需要。这是因为电力生产具有生产、传输和使用同时完成的特点，生产过程中产生大量的时序数据，应用也需要大量围绕着这些实时/历史数据。实时数据库在处理时序数据时具有的存储速度快、数据压缩比大、节省存储空间等有点，在供电企业的生产应用中具有不可替代的优势。
2.实时数据库产品的介绍
目前市面上比较有名的实时数据库产品有PI实时数据库，eDNA实时数据库，iHistorian 实时数据库，此外，SyncBASE、海迅和安捷（Agilor）在数据库市场中也占有一定份额。其中，国际市场占有率最大的PI实时数据库。另外，我国自主研发的数据库产品海迅实时数据库也在配调自动化等领域暂露头角，取得了较大份额。因此下面重点对比这两个产品。
2.1 PI实时数据库
PI是由美国OSI Software公司开发的一套基于C/S架构的实时数据库软件应用平台，主要应用于存储和获取时间序列的实时数据，是工厂底层控制系统与上层管理信息系统连接的桥梁。一方面，PI用于工厂数据的自动采集、存贮和监视，作为大型实时数据库和历史数据库，PI可存贮每个过程点的多年数据，并提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可查看过去的生产情况；另一方面，PI为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息，PI在业务管理和实时生产之间起到了桥梁作用。
2.2海迅实时数据库
海迅实时数据库管理系统是江苏瑞中数据股份有限公司研发的国内拥有完全自主知识产权的大型通用实时数据库，该软件在全面总结国内外同类产品优缺点的基础上按照智能电网、工业自动化系统以及物联网特点和实际需求精心设计、潜心研制而成，是进行海量历史/实时数据处理的专业平台。 （下转第249页）
（上接第155页）3.海迅实时数据库与PI实时数据库的对比
以下为PI和瑞中的海迅数据库在服务器端模块部署方式，性能指标、外围组态工具、应用领域、市场占有率等方面的对比介绍。
海迅数据库有着分布式体系架构和跨平台特性，让它在各厂商的实时数据库产品中格外突出。分布式体系架构使得它能支持更多的测点容量，达到更高的性能。跨平台特性使它的应用领域更广泛，使用更安全高效。
4.结语
实时数据库和关系数据库各自的特点决定了他们有不同的应用环境，而目前智能电网的信息化环境也日渐复杂，在此情况下实时数据库和关系数据库集成使用将成为趋势。将生产管理信息系统中使用的关系数据库和实时数据库结合到一起，可以同时满足控制和管理的要求，真正成为管理控制一体化的平台。其中实时数据库处理并存储生产实时数据，关系数据库处理并存储业务关系数据。发挥出实时数据库实时性强压缩率高的长处和关系数据库有严格的实体关系便于扩充的优势，相互弥补一起为建设智能电网发挥出作用。 [科]