远程XX管理系统技术方案

1、项目概述本项目为XX公司对其实施的各个中心项目实现远程能源管理。通过对各个项目的运 行工况进行实时监测、分析，运行能耗数据进行统计、对比，以提高各个中心项目的运行 水平，降低运行费用，减少人工成本，延长设备使用寿命。各个能源中心站分布于全国各地，每个能源中心站都配置了管理系统（或自控系统） 进行数据采集、集中监控。所以本项目所涉及的内容主要是通过互联网技术、数据库技术 等将分布于全国各地的中心采集的数据集成到XX公司的远程监控管理中心。远程管理系统网络结构规划2.1远程管理系统网络结构规划aI a m ra - i h a c- 外 印屈 ta ITEI 用P远程能源监控管理中心T1aI a

2、m ra - i h a c- 外 印屈 ta ITEI 用P远程能源监控管理中心T12.2关键技术路线-数据传输将数据从现场管理系统或自控系统通过互联网远传到XX公司集中监控的远程管理 中心，其关键技术就在于数据传输。目前常规的有OPC访问和数据库访问两种技术可实 现。这两种技术都依赖于网络的可靠性，当网络故障时将不可避免的出现数据丢失，这对 能源管理系统来说是一个重要的缺陷。就本项目而言，能源数据的完整性是至关重要的， 实时监控主要有现场监控计算机完成。本方案综合了 OPC技术、数据库技术、数据压缩、 缓存等技术，完全避免了网络故障导致的数据丢失的隐患，同时提高了数据传输速度和效 率。如网

3、络结构图所示，在每个现场监控站安装一台计算机（现场实时数据库服务器，简 称KDC服务器），配置本方案所选用的KDC软件包，KDC服务器读数据进程将现场监 控站数据读取到KDC服务器，并将数据压缩存放在缓存区（缓存区大小可由用户设置）， 同时数据发送进程将缓存区的数据发送至远程能源中心站数据采集服务器。当互联网故障 中断时，只要缓存区设置的足够大，实时数据可存放在缓存区，带网络恢复后可继续上传 至远程能源中心，确保数据的完整性。为节约投资，简化硬件结构，也可将现场监控计算机和KDC服务器合二为一，即直 接将KDC软件包安装于监控计算机上。DTUDTU现场设备逻辑结构如上图所示，上图中SCADA和

4、I/O Sever层不在本方案设计范围内。但要 求SCADA层即现场监控计算机监控软件具备OPC接口在整个数据采集和存储的过程中，KingDataCollector（KDC）作为客户端，实现底层设 备的数据采集并向KingDataServer（KDS）传输数据；KingDataServer则作为服务器与 数据库或亚控工业库KingHistorian链接，用来接收来自多个KingDataCollector的数据并 按照预期的规则将接收到的数据保存至数据库（关系数据库（如：SQL Server）或者亚 控工业库 KingHistorian）。tKinpdli lori an.)局域网美痘裁据他Ki

5、rnDnilaSrvcr土认剧”忒11时4，局域网建广城网）K i 岬口 iLaUollcc lor 务削K 让 igLkitwlj iL 局域网美痘裁据他KirnDnilaSrvcr土认剧”忒11时4，局域网建广城网）K i 岬口 iLaUollcc lor 务削K 让 igLkitwlj iL 1or 栗一眼协nKingDataServer、KingDataCollector 系统结构图KingDataCollector是一个部署到现场监控系统中的数据采集器程序，可将现场监控 系统的数据以最小流量、间歇性发给数据中心的KingDataServer，数据经由 KingDataServer被存

6、储到位于数据中心的工业库或关系库中。KingDataCollector （现场监控站）安全采集，支持多种系统的数据采集操作，对系统安全绝无任何影响;准确传输，将历史数据透过低速网络准确、安全无丢失传输到数据中心； 压缩传输，传输前的无损压缩，可以有效降低GPRS网络流量;安全采集,支持周期采集、订阅采集，绝无回写，保证系统安全;准确传输，具备本地数据缓存，网络恢复后优先传输缓存的历史数据,数据传 输提供必要的应答操作，传输失败后具备重发机制，保证数据唯一性，不会因 网络原因导致数据重复传输;压缩传输，支持GPRS、ADSL、VPN等以太网接入方式，可选对采集的数据进行 数据压缩，如变化压缩、死

7、区压缩等。可以对数据传输前进行打包压缩，减 小GPRS网络流量；可选间歇式数据传输数据如周期传输，在特定时间点传输;系统远程维护，可以在数据中心完成对现场KingDataCollector的远程配置;可以监视各种运行状态和流量信息；可以对采集服务进行远程控制;支持系统运行日志，对系统运行进行记录，详细记录各种操作；如记录各种异 常情况，记录关键操作步骤，提供日志查询。辅助项目工程师对软件系统后 期维护。支持连接测试，可以通过图标显示服务是否启动、与数据源和数据中心是否连接成功支持软件操作系统Windows所有操作系统、WinCE操作系统、Linux和Unix操作系统；具有高效的性能，最大支持3

8、万点数据采集（周期采集和订阅各1.5万点），传输前可压缩为原数据大小的20%。可以处理每秒20万条的突发数据记录，持续1小时；KingDataServer是一个数据接收和转发程序。一般位于数据中心，用来接收多个远 程KingDataCollecter发送的数据，并能够完成向工业库或关系库完成数据存储。KingDataServer （远程能源管理中心） 远程管理，提供对远端KingDataCollector管理功能；数据接收，接收并汇总现场KingDataCollector发送的数据；可以对数据进 行野点剔除（小波 变换、最小二乘 法）；处理重复传 输数据，保证数据 存储的唯一性和 准确性；数据

9、存储，支持各种数据源和工业库TAG映射规则；工业库Tag属性可以继承数据源Tag属性；可以存储到指定的工业库中；可 以存储到指定的关系库中（宽表和窄表）；支持数据缓存功能；远程管理，可以对远程的KingDataCollector进行采集控制；可以修改远程 的KingDataCollector采集参数；可以下发升级程序；可以完成远程自动升 级；在线配置，用户可以在数据中心对远程KingDataCollector进行配置维护；支持系统运行日志，对系统运行进行记录，详细记录各种操作；支持系统冗余（集群冗余）状态监视和通讯流量数据信息的统计；具有高效的性能，最大支持100万点数据汇总（达实测试50万/

10、分）；最高 支持5万点每秒的数据向工业库存储；2.3数据管理系统KingHistorian （远程能源中心）本次系统集成统一监控考虑到集成的数据量比较大，如果采用常规的历史数据库或关 系性数据库很难满足大量历史数据的存储、计算、管理和查询工作，如果有工作站系统扩 展就更难满足需求，所以本次系统在充分考虑系统扩容的前提下强烈推荐使用工业级的数 据库。指标关系数据库工业数据库数据类型时间数据类型仅是以时间格式存储数据， 数据库系统不按时间序列方式管理数据。作为时序数据库，系统根据数据的时间戳 顺序组织数据的存储。数据结构由多个可定制记录结构的表组成，每个表 可定制索引，表和表之间可定制关系。所有的

11、表具有相同的数据记录结构，且总 是以测点ID和时间作为索引。数据I/O数据输入与输出频繁度相似，且多以单个 记录或数量有限的记录集为单位进行操 作。数据输入是经常性的，数据的输出按需要 响应。在常规应用中，输入的数据量多达 数千或数万条记录。数据精度以记账型数据为主，例如货币的多少，库 存数量等。数据精度以测量设备的精度为基准，以百 分比或千分比在一定正负区间内变化。数据备份以完整的数据集方式，离线备份。在线/实时备份。对于数据的存储、数据库规模、数据的查询这些关系数据库难以解决的问题，工业数 据库的解决方案：指标关系数据库工业数据库数据的存储数据的存储速度不够快，I/O操作是瓶颈。根据数据结

12、构、数据I/O特性进行优化， 提高了 I/O性能。数据库规模数据存储空间要求过大，实际工程中难以 满足。根据数据精度特性，对数据进行过滤和压 缩，减少了存储空间。数据的查询随着数据库规模的扩大，查询的性能衰减 严重。根据时序数据特性进行优化，提高了查询 性能。总结通用数据库。面向工业领域的专用数据库。综上所述，对于规模庞大的生产数据只有面向工业领域专用的工业数据库才能满足企 业应用的需要。数据管理中心主要完成现场数据的存储、计算、管理工作.主要选用亚控公司的工业 实时/历史数据库产品Kinghistorian作为过程数据存储服务器。、采集性能本方案的采集系统产品稳定支持5万点、10万点数据采集

13、。本方案选用的KingHistorian工业实时/历史数据库在数据的采集方面，性能如下：毫秒级的数据采集KingHistorian的数据采集时间分辨率为毫秒广泛的数据采集KingHistorian支持OPC数据采集器，文件采集器等多种采集器 单个数据采集器每秒采集超过10，000点次、存储频率对于关系数据库，无法应对频繁的数据存储，很难逾越3000条记录/秒，根本无法达 到可靠的数据存储速度，而在石油公司监控信息系统中，实时数据的采集、记录、分析都 要超过这个极限。而工业数据库，10万点的容量和每秒高达30万点存储速度，完全可以 满足空调行业频繁的数据存储需求。工业数据库稳定测试性能：单台服务

14、器可稳定容纳多达1,000,000个数据点 单台服务器存储速度每秒300，000点次筋* 1.无背畴筋* 1.无背畴1牛.-场吊2.易增加1个背巷人害户扁以3000诳鼬行如。个秘 睇建鼠L .场gKH 个背#宜询客，二端朝；周期宜询苗更数据，每次共直询;凹个钮的狈万呆另史勰.场国45个背用直囱客三皓每栏冏暗宿击博裁每度共直值2S个立的出万条历史螂，场K 5.5 f背号宜高窖户清杖融出;神我疆每次共宜询万 个竟量的出万条实时螂，MilKingHistorian每秒存储量实测、数据库规模例如：本系统1万测点，每秒存储一次，每个事件占8个字节，使用160G/硬盘进 行存储。按照公式：字节采集时间*数

15、据点计算：8bytes *(60*60*24*365)* 10 000 = 2522.880G，即原始数据需要16块硬盘。一般如下表：数据规模硬盘数量(块)6.9G/天12522.880G/年1625228.80G/十年158空调行业数据量庞大，数据规模扩张迅速，一般的关系数据必须专门的进行数据压缩 方面的二次开发，但是压缩是在数据存储之后，数据库服务器必须额外负担数据压缩的 I/O处理，同时压缩比例难以达到理想状态；而对于我们提供的数据中心方案，在数据采 集、存储过程就支持4种数据压缩算法，直接压缩后数据进入工业库，通常的数据压缩 比率可达20%30%，对于相对稳定的工业数据，甚至达到3%5

16、%。亚控改进的死去压缩效果亚控改进的死去压缩效果双层压缩数据趋势对、查询与并发数据查询主要有：变量的实时查看，变量数据的历史查看，单个变量的日、月、年数 据查询、报表，多个变量的报表数据查询，变量的对比数据图标，以及客户端的并发访问。 所有的这些查询，如果是在一个关系数据库的管理系统，随着系统规模、数据规模的扩 张，系统性能将不断变差。工业数据库对任意变量一天数据(50，000100，000条记录)的查询不超过5秒， 任意数据查询报表的生成不超过5秒，最大支持256客户端并发访问。并且，系统的所 有查询并不会因为系统规模的扩张、数据量的增大而出现性能降低的问题。所有的图表查 询将由专门的统计数

17、据系统预先完成数据计算，从而避免图表查询过程进行批量的数据统 计计算。、在线的组态式数据管理简便的组态KingHistorian简化了数据词典的创建和组态，允许用户通过管理工具，在 KingHistorian中自动创建数据标签。这样无需输入任何数据就可以组态大量的数据标 签，避免发生输入错误，并可以在几小时内完成从应用程序的安装到成千上万数据采集配 置。同时使得组态系统与数据系统具有相同的数据管理结构，形成统一的系统数据管理词 典。完全的在线配置在整个的数据中心，所有的变量添加、编辑都是实时在线的。用户在系统运行时可以 修改变量系统，添加新的变量，修改已有的变量属性，在配置完成后，只要提交修改

18、后的 设置，整个系统可以直接在运行状态过渡到性的配置运行，不会有任何的数据丢失。便捷、易用的管理工具KingHistorian本身具有功能强大的客户端工具，为数据管理工程师提供便捷的数据库管理接口。同时支持高级用户的SQL语句数据查询与管理。PKinsHietcrian系统普理平含-变宣管暧铢客户端管理工具高级SQLPKinsHietcrian系统普理平含-变宣管暧铢客户端管理工具高级SQL语句支持、稳健安全的系统结构用户角色系统良好的安全性，提供严格的用户认证、权限管理和审计手段，可满足系统对安全性 的特殊要求。高可扩充架构KingHistorian具有健壮的系统架构和高度灵活的可扩展性，使

19、系统具有最大的灵 活性。可靠性架构为确保准确、连续地记录企业数据，KingHistorian采用真正分布式高可靠性的架 构，采用冗余、镜像的技术，确保iHistorian数据库中的生产数据是连续的、非中断的开放的数据接口使用OLE DB供应者或软件开发工具包(SDK)及多种客户端或客户自定义的应用程序 来访问KingHistorian数据。2.4数据展示查询系统KingGraphic (远程中心)企业实时信息系统在企业生产管理一体化建设中起着非常重要的作用，它连接全厂所 有的控制系统，并将分散的控制信息集中上传到实时历史数据库和关系数据库中，企业管 理者非常希望对这些联网信息加以充分利用，希望

20、通过管理网不到现场就可以监测生产现 场生产情况及报警信息，从而实现企业管理效益最大化。监控信息系统所要求的数据展示查询KingGraphic功能有：展示各类子系统实时、历 史数据查看、实时曲线、历史曲线、趋势对比，统计报表，报警管理；不同的用户能够看 到不同的信息。同时，我们提供功图OCX控件，帮助用户完成诊断分析。、KingGraphic 架构用户界面数据分析服务数据源业用程序ReiriDteSuperviseException alertExpert djagnosisFault anafyiisKingGraphicKingHlstena用户界面数据分析服务数据源业用程序ReiriDte

21、SuperviseException alertExpert djagnosisFault anafyiisKingGraphicKingHlstena、超强实时视图如何让海量的联网实时信息更容易被用户接受？如何让抽象的数据得到更好的应用 效果？KingGraphic画面编辑器将数据图形化，利用图形直观的先天优势再配上各种形象的 动画效果，让用户不再为数据头疼，提高实时生产数据分析的效率。KingGraphic画面编辑器操作简单、所见即所得、易于理解，提供有丰富齐全的图形 组件，包括各种图素、曲线、数据表格、图表、工艺设备精灵图元、交互操作控件等，各 类画面元素可以任意组合，经过简单配置即可与

22、各类数据自由关联，不论是时间序列式的 过程数据，还是关系型数据库的字段，不需要借助程序员编程，用户就能跨越构建复杂动 态图形界面的技术障碍。作为亚控企业级监控信息平台百科全书的专用画面系统， KingGraphic 一方面提供一个能帮助用户构建展示联网实时信息的“大的、完整的企业实 时视图”的画面编辑器，一方面其画面浏览器还能以ActiveX插件的形式和其他软件（如： IE网页浏览器、门户系统、Web应用程序等等）进行集成，为企业管理人员和技术专家 提供一个能通过Web页面随时随地了解企业生产运营状况的技术手段，提高企业决策的 效率和敏捷性。2亘区I鳏合监控系统暮苏di45;蛰株的吐U*cus

23、n.fiit# 个里m2KiO-3D 1T：01 果枷牛严运行*历史微蝴实时在帽历史微蝴实时在帽疏畀ilb 1成寸 的Cm3Hl 一-*曰一= J廿血qSt ax t End.Ki s star ttimeenit.ine号营m号g ;Hodm UnN Tr*lne UrwariiBolltr 住遍折诳ErPurnpMpBrriTEnte7a FHM片an也jriqa Eiffk成跑帕i膺e刃研肖ce啊毗 ft ki $7a FHM片an也jriqa Eiffk成跑帕i膺e刃研肖ce啊毗 ft ki $.婀i诽Brp lABIildtfw a时敏AceiiVIKbMFei$INUWINMjND

24、fserar 忡 g ta| | 满煦廊 Feed Pump sl? ReWnmwPHcrrr，LhH_!_Em 一Jtt-Qw.par|hbt q叫新g保扣w卜的0日吨此禹g FRk饰5 CO5.NI1 占in Singe F MkdBJnil e hI.liji DEJLIiA LErr*Jcli.?4rB*.|li0T、企业生命周期视图不论工厂控制系统在哪里，型号结构如何，不论它们现在还是过去的运行情况，它们 的数据都被集中保存在一个统一的存储地点-实时历史数据库中，而KingGraphic画面 是实时与历史数据无缝结合的画面，可以监视现场当前的发生情况，也可以方便地使用这 些按时间顺序

25、记录的数据，按时间卷回，查看它们的历史趋势。KingGraphic画面编辑器提供有强大的历史数据趋势显示和统计分析控件，通过对企 业范围内从过去到现在的基于时间的过程数据分析，帮助用户进行生产统计、成本核算、 物料平衡、绩效考核等应用。KingGraphic不仅能基于时间进行历史查询，还能根据批次号查询和显示历史数据。 还能按照事件条件查询和显示历史事件趋势。KingGraphic画面编辑器的历史回放控件提供方便、无缝的历史数据回溯方法，可以 调出故障时刻前后的历史数据并重新在画面中连续回放出来，给用户带来直观和身临其境 的感觉，为用户进行事故追忆提供方便。（6）、企业内外上下一致视图King

26、Graphic将企业方方面面，不同部门、不同车间、不同岗位的数据信息整合到统 一的应用平台上，是一个面向企业所有人员的可视化操作平台，上至企业最高管理层，下 至基层操作员都能在KingGraphic这个统一一致、上下覆盖的平台上进行工作，因此能更 好地将企业目标和员工实际行动统一起来，保证企业级操作和营运的最优化。同时，实时、一致的视图和内容能使更多的人发现和看到问题，并能共同处理这些问 题。相同的分析工具还可以使所有的员工都可以通过“专家的眼睛”来看待和发现问题， 从而在全企业范围内构建强壮的故障排除和相互沟通的能力。作为一个面向企业内外众多用户开放共享的平台，KingGraphic画面上所

27、有的数据和 信息的安全性至关重要，为严格避免不当或越权的信息访问，KingGraphic引入了安全区 的概念，对画面和图形对象设置安全区，并且通过角色将安全区权限授权给相应的用户， 不同用户有访问不同画面和不同图形对象的权限。KingGraphic严谨精细的权限策略不仅 完全符合现代化企业对岗位分工明确的要求，而且还确保了企业信息的安全性、严谨性和 保密性。2.5门户系统IE VIEW （远程能源中心）随着Internet科技日益渗透到生活、生产的各个领域，传统自动化软件的趋势已发 展成为整合IT与工业自动化的关键。KingGraphic提供了 For Internet应用版本WEB版，支持I

28、nternet/Intranet访问。KingGraphicWeb功能采用B/S结构，客户可以随时 随地通过Internet/Intranet实现远程监控。客户端有着强大的自主功能，通过浏览器实 时浏览画面，监控各种工业数据，而与之相连的任何一台PC机亦可实现相同的功能。 KingGraphic的For Internet应用，实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性。KingGraphic Web客户端部分的名称为WebView，作为一种KingGraphic的表现方式 运行在客户端浏览器（如IE）上，主要展示KingGraphic的曲线、报表、动画等，数据 来源是KingGraphic以

29、及其他应用程序。 叫皿5皿UhJ - ,“.Eon Tmugr EMfrTH匚明宣|州如 瑁flhjj B3g frfiili M.g Wti宁O 电 * * ftl J* ：；*夭 & U,曲/ 出埸WU C kl If jJjHjhjlbr*.ii.L 4lUh- Q -. w峪 ”41 Uh E - &真育 t.-.aH Bin- M.r 日勇 wrr 弁季 廿 izi -。因 USi M t.pi/Zni Si M t.pi/Zni Mi ! I )E/lbTEk/EjveXUlIrBm/b trvi?r/ lfi?Eu?pf I: rrtctnrt Enlvtpi女洋心 N JJ i

30、lc,心 it41 LB I? 幼#Qm - 女洋心 N JJ ilc,心 it41 LB I? 幼#Qm - Q -国阊1* 詹 -.i -：l|lM IJ1 I I拜IrvwW.KIWlMHhfrEr K DmW* F AH r B *EH T的 毋供书TASK商*-曲2 口 f-.g. J Wil M u irJrfSi用虹曰曲JrfSi用虹曰曲hbffwEieM. m iUHQ:%二MT 用泗H kl I Bl/! H kl I Bl/! fJr I ir I I I 1 J/feww-k/f rrcw irrf.,1lT .! *.IAI IM1I J!lipOsa0 回行| 二&

31、cfi lrH|/E*LMLH*xlllafKiMiIw * 耳MJ D 14 a.4 A /口 T .- ! gP藏融.ry* STtULD蜃*my 9P藏融.ry* STtULD蜃*my 9 9Hn fQ麟可斓蓝Q uij jj!. r i:#*-132.6现场能源子站配置序号项目名称规格型号品牌数量备注1工控机IPC-810B旧M1为节约投资，也可不要计算 机，将 KingDataCollector 软件直接安装于现场监控 计算机2数据远传软件包KingDataCollector亚控科技1IPC-810B 工控机配置：CPU 奔腾双核-E5300/2.6G/800MHz/2M/LGA77

32、5FSC-1814V2NA 主板两条DDR2内存插槽，支持双通道DDR2 667/800,最大支持2GB Intel 945GC+ICH7/ICH7R芯片组标准接口 ：四个USB2.0、两个RS232、一个并口、两个千兆网口、 四个SATA接口、一个IDE接口、一个软驱接口，一个PS/2键盘鼠标接口和一个外接键盘 接口/2G内存/250G硬盘N270B270W工业电源/DVD光驱IPC-611LP4底板PICMG1.0总线 标准全长底板1个系统槽4个PCI扩展槽。2.7远程能源管理中心配置序号项目名称规格型号品牌数量备注1数据米集服务器x3500 M3RM12应用服务器IPC-810B研祥13

33、工作站IPC-810B研祥若干根据客户需要确定4工业历史数据库KingHistorian亚控科技15000点，可根据需要逐步 升级，最高可达10万点5数据米集软件包KingDataServer亚控科技16应用开发软件包KingGraphics亚控科技17能源管理软件LTEMS蓝韬科技18设备管理软件LTFMS蓝韬科技1数据采集服务器可采用双机热备，但考虑本方案所采用的创新技术，不会出现数据丢失，所以本方案为考虑节约投资成本，只需配置一台。数据采集服务器x3500 M3配置：多达2个六核英特尔至强 X5690 3.46 GHz处理器或四核英特尔至强X5687 3.60 GHz处理器，每个处理器插

34、槽的缓存为12 MB。带寄存器的1333 MHz DDR-3 DIMM内存。标配多达7个高性能PCIe I/0插槽，仅按订单配置时可使用额外2个PCI-X插 槽（需移除1个标配PCIe I/O插槽）。支持多达8个或16个小外形（2.5英寸）热插拔串行连接SCSI （SAS）或串 行ATA （SATA）标配硬盘驱动器（HDD）；可用额外的选件支持最多24个SFF 2.5英寸SAS/SATA硬盘驱动器；多达4个3.5英寸易插拔SATA硬盘驱动器 或多达8个3.5英寸热插拔SAS或SATA硬盘驱动器（仅按订单配置时可用）。.标配6 Gbps RAID和3 Gbps适配器。2.8远程能源管理系统对现场子站的要求现场子站必须具有自控系统，采用的组态软件必须能提供OPC接口。且子站自 控系统集成商必须提供OPC变量表。现场子站KDC服务器应连接互联网，以便于子站KDC服务器能通过互连网将数 据发送至远程能源管理中心。远程能源管理系统功能规划3.1实时监视根据各子站上传的数据，实现各个能源子站的远程实时监视。监视内容取决于各个能 源子站本地监控功能。3.2