用于自动化系统的历史记录服务器的最佳存储和访问方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对历史记录服务器（１）中的技术过程或技术设备的过程值进行最佳存储和处理的方法，所述方法优选地合并于技术设备或技术过程的过程控制系统中。根据本发明专利技术的方法和系统的特征在于，专用信号缓存（２）与过程所提供的原始值的每个过程值相关。过程所提供的原始值存储于各个信号缓存（２）中，且用于所期望的集合的额外内部单独信号集合累积器（１１）与每个原始值相关。当接收到新的原始值时，相应地针对已定义的间隔递增地修改集合累积器（１１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于历史记录服务器(historian server)的最佳 存储和访问方法，该方法优选合并于技术设备或技术过程的过程控制 系统中。根据本专利技术的方法尤其适合于自动化环境中的需求，且得到 了比已有标准方法显著更好的性能。本专利技术还涉及一种用于执行该方 法的系统。
技术介绍
为了过程值(也称为过程测量值或过程数据)的长期归档，以 测量值(也称为测量值历史记录或过程值历史记录)序列的形式将数 据存储在所谓的历史记录服务器中。该历史记录服务器是具有实时功能的专门的数据库，用于收集 过程数据或测量数据、与所收集数据的长期存储和归档相关的消息和 报告(文件)，所收集数据和己完成报告以定义的时间间隔存储于协 议服务器的硬盘。在这种情况下，因为技术设备的自动化系统或技术过程提供了 大量数据，对历史记录服务器中的数据进行归档的操作是非常耗费存 储器的，即当读数据时，必须移动非常多的数据，即使只读取单个平 均值(例如过程变量的年平均值)，也需要经过很长一段时间。该历史记录服务器通常在非常长的一段时间内连续不断地查询 所谓的集合值(aggregate value )(也称为过程值的极限值或限定值)。 为了这个目的，必须读取所需信号的全部原始数据存量，并确定相应 的集合。当前所使用的方法的另一个缺点是历史数据的重写。在这种 情况下，预先创建的集合值将突然变得不可用，且只有在将被手动启 动的新的集合计算循环中才再次可用。下面陈述的方法与当前用于自动化技术的方法同时使用，且旨在存储用于归档的过程值(下面也称为的信号)。通过关系数据库的方式使用关系方法的方法根据下面所陈述的 两个变型来操作。在变型1中，将所有信号及其信号索引、时间戳、值和状态以 "事件驱动"的方式存储于一个表中，信号索引和/或时间戳用作基 本索引。在这种情况下，触发存储的事件为测量值在确定的信号专用 公差带附近发生的各个改变。以时间间距不等的方式将所有信号归档 于一个表中。在变型2中，所有信号以固定时间的模式—存储于一个表中，例 如每5秒。在这种情况下，列形成了信号值和状态信息。实际上，发现这两个变型都存在如下缺点如果非常大量的信 号(例如多于1000个信号)存储于这个表中，那么读单独信号时间序列的操作会进行得非常慢，这是因为由于关系数据库的典型SQL访问，为了随后查找所需信号索引并提取，首先必须读取所有数据或所有信号的所有索引表。此外，在变型2中，为减小范围，仅以相同 速度记录所有信号，例如5秒。因此将变化慢的值记录几次，且甚至 丢失5秒内变化的值。当使用关系方法时，由于关系数据库技术的原因，可能预先己 经循环地确定了所需值，且将其存储。例如，所谓的OLAP(在线分 析处理)解决方案通常每晚运行一次，并确定和存储所需集合。因为 必须再次从硬盘读取所有未压縮数据(也称为原始数据)，所以这种 操作非常耗时且需要高数据吞吐量。此外，必须计划并创建OLAP运行，这伴随着相当多的配置。此外，数据库中的压縮脚本确保了(例 如每隔小时)再次从所有信号形成集合(例如一小时集合)并对其进 行存储。尽管理论上这样将縮短对报告中的年平均值的査询时间，但是 却必须计划并配置这个程序。但是，由于关系数据库的通常方法，以上描述的最佳化很快达 到其限制，且完全由于大量的存储信号的原因，导致关系数据库只非 常快地处理"其自身"，这是因为为了连续产生集合而必须再三地搜索历史记录，即例如必须读最近一天或最近一小时，且必须计算所读 取的所有值。在重写历史数据的情况下，出现了另一缺点。在预测系统的情 况下，例如，创建了循环确定的新预测，即未来的历史时间序列，并 在过程中连续地重写旧的预测。在这种情况下，由于现在产生了其他 值并只能在下次运行中再次使用，预先创建的集合值将突然变得没有 价值。此外，两种关系变型不是那么可行的。数据库的数据模型可能 必须包括未来值的特殊延伸。下面通过ABB使用的PGIM (发电信息管理)服务器来描述另 一种方法，该方法在数据库中以专有数据库的格式使用高性能的专有 的面向数据流的存储方法。在这种情况下，存储期间不使用关系数据 模型。相反，每个信号都被看作是一个单独的数据库。这种原则所规 避的上述关系方法的程序在于，由于信号是相互独立的，所以在写期 间不必预定义关于数据速率的固定模式。在读取信号的时间序列时， 直接寻址所搜索的信号的子数据库，并且不需要以复杂的方式从整体 数据库中过滤。这种方法导致技术设备的操作人员可尽可能地记录所 有数据，并因此存储以未压縮数据或原始数据形式出现的所有数据。结果，近年来，归档过程数据所需数据存量和所需的硬盘容量 已经大大增加。当前，将被存储的数据存量在0.5到约5万亿字节的 范围，但是根据将被存储的数据存量，趋势是继续增加。原则上，就可能的存储和读取速率来说，以上描述的通过关系 数据库方式的关系方法的使用在几个方面效率低于以专有数据库的 格式对高性能的专有的面向数据流的存储方法的使用。但是，由于所述的最佳化是在长査询的情况下在几个方面更快 且能因此提供足够快的响应，并由于其仅设计用于原始数据存储从而 通常不允许任何单独的重新计算，因此通过使用专有数据库格式的高 性能的专有的面向数据流的存储方法不能实现集合优化。此外，.以上描述的根据关系方法和根据专有方法的两种方法中 出现了如下问题。历史记录服务器通常在非常长一段时期内连续地查 询集合值，例如以便创建报告。为了这个目的，必须读取所需信号的全部原始数据存量，并确定相应的集合。例如，如果假定信号大约每 秒(以一秒的分辨率)提供一个新的值，并将时间戳、值及状态存储于18字节中，则一年需要365*24*3600*18=528兆字节的存储空间。 因此，为了获得一个单一的年平均值，在以上描述的例子中必须读取 并处理528兆字节的数据存量。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是指定一种历史记录服务器中的技术过程 或技术设备的过程值(也称为过程测量值或过程数据)的最佳存储和 处理方法、以及一种执行该方法的系统，从而克服了以上所述的已有 技术的缺点。具体地说，通过本专利技术的历史记录服务器中用于过程值 的最佳存储和处理的方法来提高读取集合值时的速度。根据本专利技术，通过具有权利要求1所指定的特征的方法实现了 这个目的。根据本专利技术方法的优选实施例和改进以及执行该方法的系 统，均在其它权利要求和说明书中予以具体说明。本专利技术涉及一种存储和访问方法，该方法基于这样的事实自 动地进行自我维持的集合存储器在线地为每个信号创建并保持集合 确定，而无需随额外的再次读取历史数据存量。同时，自动地将所创 建的集合值用于客户查询，客户应用无须专门对集合值进行寻址。下文将描述在什么时候、在哪里以及如何形成集合。为了这个 目的，针对过程所提供的相应的原始信号，为每个信号分配一个单独的RAM缓存(也称为单独的信号缓存)。当数据到达时，将其存储 于单独的信号缓存。此外，每个信号额外地具有用于所期望的集合(例如各自的最 小值、最大值和积分值)的内部专有信号集合累积器。当具有时间戳 的新值、值和状态的新值到达时，已经相应地针对已定义间隔递增地 改变了集合累积器。为了这个目的，接受一个比当前各自的最小集合 累积器值(以下也称为最小累积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对历史记录服务器（１）中的技术过程或技术设备的过程值进行最佳存储和处理的方法，所述方法优选地合并于技术设备或技术过程的过程控制系统中，　其特征在于：　－针对过程所提供的原始值，为每个过程值分配一个单独的信号缓存（２），　 　－将过程所提供的原始值存储于各个信号缓存（２）中，　－为每个原始值额外地分配用于所期望的集合的内部专有信号集合累积器（１１），和　－当新的原始值到达时，相应地针对已定义间隔递增地改变集合累积器（１１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：海诺汉京，
申请(专利权)人：ABB技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]