一种用于过程控制系统或工厂的大数据网络或系统包括数据存储设备，其被配置为从控制系统设备接收过程控制数据并且存储该过程控制数据。大数据网络或系统从过程控制数据中识别各种参数或属性，并且根据各种组合来创建和使用行键以存储参数，如使用时间戳的组合。大数据网络或系统还可以存储某些与由时间戳指定的时间段相关联的聚合数据分析。因此，大数据网络或系统能够有效地存储具有数据库规划内的测量值的实时数据，并且用户或管理员能够利用聚合数据来分析与某些时间段相关联的某些数据。
【技术实现步骤摘要】
本专利概括而言涉及过程工厂和过程控制系统，更具体而言，涉及过程工厂和过 程控制系统中的大数据（big data)的存储和管理。
技术介绍
分布式过程控制系统，如用于化工、石油或其他过程工厂中的分布式过程控制系 统，通常包括一个或多个过程控制器，该过程控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总 线或者经由无线通信链路或网络可通信地耦接到一个或多个现场设备。现场设备可以例 如是阀、阀定位器、开关和发射器（例如温度、压强、液面和流速传感器），其位于过程环境 内并且通常执行物理或过程控制功能，如打开或关闭阀、测量过程参数等等，以控制在过程 工厂或系统内运行的一个或多个过程。智能现场设备，例如符合已知的现场总线协议的现 场设备还可以执行控制计算、报警功能和其他通常实现在控制器内的控制功能。过程控制 器也通常位于工厂环境内，其接收指示由现场设备做出的过程测量值的信号和/或与现 场设备有关的其他信息，并且执行控制器应用，该控制器应用例如运行不同的控制模块， 这些控制模块做出过程控制决策、基于接收的信息产生控制信号以及与现场设备（例如 HART?、WirelessHART?和FOUNDATION?现场总线现场设备）中正在执行 的控制模块或块进行协作。控制器中的控制模块通过通信线路或链路向现场设备发送控制 信号，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。 来自现场设备和控制器的信息通畅可以通过数据高速通道被一个或多个其他硬 件设备所用，这些硬件设备如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告产 生器、集中式数据库或者通常放置在远离严苛的工厂环境的控制室或其他位置中的其他集 中式管理计算设备。这些硬件设备中的每一个通常集中在过程工厂或者过程工厂的一部分 上。这些硬件设备运行例如使得操作员能够执行针对控制过程和/或运行过程工厂之类的 功能的应用，例如改变过程控制例程的设置，修改控制器或现场设备内的控制模块的操作， 查看过程的当前状态，查看由现场设备和控制器生成的警报，出于训练人员或者测试过程 控制软件的目的而仿真过程的操作，保持和更新配置数据库，等等。硬件设备、控制器和现 场设备所使用的数据高速通道可以包括有线通信路径，无线通信路径或者有线和无线通信 路径的组合。 例如，爱默生过程管理公司所销售的DeltaV?控制系统包括存储在位于过程工厂 内的不同位置处的不同设备中所存储和运行的多个应用。位于一个或多个工作站或计算设 备中的配置应用使得用户能够创建或改变过程控制模块并且经由数据高速通道将这些过 程控制模块下载到专用的分布式控制器。通常，这些控制模块由可通信地互连的功能块构 成，它们是面向对象的编程协议中的对象，用于基于输入来执行控制方案中的功能以及向 控制方案中的其他功能块提供输出。该配置应用还允许配置设计者创建或改变由查看应用 所使用的操作员界面以向操作员显示数据，以及使得操作员能够改变过程控制例程中的设 置，例如设置点。每个专用的控制器，以及在某些情况下，一个或多个现场设备，存储并执行 相应的控制器应用，该控制器应用运行分配给它并下载给它的控制模块，以实现实际的过 程控制功能。查看应用可以在一个或多个操作员工作站（或者与操作员工作站和数据高速 通道可通信地连接的一个或多个远程计算设备）上运行，经由数据高速通道从控制器应用 接收数据并且将该数据显示给过程控制系设计者、操作员或者使用该用户界面的用户，并 且可以提供任意数量的不同视图，例如操作员视图，工程师视图，技术人员视图，等等。数据 历史库应用通常存储在数据历史库设备中并且由其运行，该数据历史库设备收集并存储跨 数据高速通道提供的部分或所有数据，而配置数据库应用可以在附接到该数据高速通道的 另一个计算机中运行，以存储当前过程控制例程配置和与其相关联的数据。或者，配置数据 库可以位于与配置应用相同的工作站中。 当前已知的过程控制工厂和过程控制系的架构受到有限的控制器和设备存储器、 通信带宽以及控制器和设备处理器能力的极大影响。例如，在当前已知的过程控制系统架 构中，在控制器中通常尽量少地使用动态和静态的非易失性存储器，或者至少仔细地管理。 结果是，在系统配置期间（先验地），用户通常必须选择在控制器中归档或者保存哪些数 据，以哪个频率来保存，以及是否使用压缩，从而以该组有限的数据规则集合来对控制器进 行配置。从而，在故障发现和过程诊断中有用的数据通常未被归档，并且即使其被采集，则 有用信息可能由于数据压缩而丢失。 此外，在当前已知的过程控制系统中，为了使用最少的控制器存储器，要归档或保 存（由控制器的配置所指示）的所选择的数据被报告给工作站或计算设备以存储在适当的 数据历史库或者数据仓库（data silo)。用于报告数据的当前技术不能很好利用通信资源 并且产生过度的控制器负载。此外，由于通信和历史库或数据仓库中的采样的时间延迟，数 据采集和时间戳通常与实际过程不同步。 类似的，在批过程控制系统中，为了使得控制器存储器使用最小化，批处理（batch recipe)和控制器配置的控制器配置的快照通常仍然存储在集中式的管理计算设备或位置 (例如在数据仓库或历史库），并且只在需要时被传递给控制器。这种策略在控制器中以及 在工作站或集中式管理计算设备和控制器之间的通信中引入了巨大的突发负载。 此外，当前已知的过程控制系统的关系数据库的容量和性能限制以及之前的盘存 储设备的高成本在将数据构筑到独立实体或数据仓库以满足特定应用的目标方面占有相 当大的一部分。例如，在DeltaV?系统中，过程模型的归档、连续历史数据以及批和事件数 据被保存在三个不同的应用数据库或数据仓库中。每个仓库具有不同的接口来访问其中存 储的数据。 通过这种方式构建数据对于访问和使用历史数据产生了严重的障碍。例如，产品 质量变化的根本原因可能与这些数据仓库中的多个数据仓库中的数据相关联。然而，由于 仓库的不同文件结构，不可能提供允许快速容易地访问这些数据以进行分析的工具。此外， 必须执行审计或分析功能以保证跨不同仓库的数据是一致的。 上面讨论的当前已知的过程工厂和过程控制系统的限制以及其他限制可能不希 望地出现在过程工厂或过程控制系统的操作和优化中，例如，在工厂操作、故障发现和/或 预测建模期间。例如，这些限制迫使必须执行累赘且冗长的工作流以获取数据用于故障发 现和产生更新的模型。此外，所获取的数据可能由于数据压缩、不充足的带宽或者位移的时 间戳而不准确。 "大数据"通常是指一个或多个数据集的集合，这些数据集太大或太复杂，传统的 数据库管理工具和/或数据处理应用（例如关系数据库和桌面分析包）不能够在可容忍的 时间量内管理数据集。通常，使用大数据的应用是业务性的，并且是针对或关注于终端用户 的。例如，web搜索引擎、社交媒体应用、市场应用和零售应用可以使用和操作大数据。大 数据可以由允许现代多进程、多核服务器分布式数据库完全实现的并行处理能力的分布式 数据库来支持。 当前用于存储、访问和处理大数据，尤其是与过程工厂和过程控制系统相关的大 数据，的技术还不够有效。例如，各种现有的过程工厂使用被配置来存储过程控制数据的关 系数据库，这在某些情况下可能导致分配的存储空间过多以及提取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于存储与过程控制工厂相关联的过程控制数据的系统，包括：数据存储设备，其被配置为存储与由所述过程控制工厂中的多个设备控制的至少一个过程相对应的过程控制数据；以及数据接收器，其被配置为从所述多个设备接收所述过程控制数据，所述过程控制数据包括多个部分，每个部分与相应的过程变量相关联；以及处理器，其用于与所述数据存储设备和所述数据接收器对接，并且被配置为针对所述数据的每个相应的部分：识别(1)所述相应的过程变量，(2)与所述数据的所述相应的部分相关联的时间戳，所述时间戳包括第一时间戳部分和第二时间戳部分，以及(3)与所述相应的过程变量相关联的测量值，基于所述相应的过程变量和所述第一时间戳部分识别存储在所述数据存储设备中的行键，以及在与所述行键相关联的所述数据存储设备的一部分中存储所述第二时间戳部分和所述测量值。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·尼克松，P·R·穆斯顿，D·陈，韩松，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙特系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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