1引言

      KingHistorian是亞控科技“十年磨一劍”的產(chǎn)品，它采用了全新的數(shù)據(jù)壓縮和查詢機(jī)制，每秒可以處理60萬條數(shù)據(jù)記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數(shù)據(jù)的25%-95%；單客戶端查詢?nèi)我鈺r(shí)間段100萬條數(shù)據(jù)，不超過5秒；256個(gè)客戶端并發(fā)查詢，每秒可達(dá)2萬條記錄。這些指標(biāo)都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫可望而不可即的。此外，KingHistorian還提供了豐富的接口、支持?jǐn)?shù)據(jù)鏡像、數(shù)據(jù)緩存、在線備份等多種功能。以KingHistorian為數(shù)據(jù)庫后臺軟件，配合亞控科技KingGraphic、KingCalculation、KingA&E等軟件，可以圓滿的解決海量數(shù)據(jù)存儲、展示、查詢、分析、預(yù)警等多方面的需求。

2背景

      哈爾濱市環(huán)境信息中心原有信息系統(tǒng)是基于GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化、地圖化、智能化，實(shí)現(xiàn)對哈爾濱市的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和空間地圖數(shù)據(jù)的綜合管理，原系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫是Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

      由于Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)壓縮存儲和數(shù)據(jù)快速查詢方面存在著難以突破的瓶頸，因此該系統(tǒng)長期運(yùn)行之后，出現(xiàn)了令人難以忍受的占用硬盤空間大和查詢速度慢的缺陷。自從2007年原系統(tǒng)使用以來，短短3年時(shí)間，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)已經(jīng)占用了系統(tǒng)硬盤的90%的空間。查詢曲線已經(jīng)緩慢到了“飯前點(diǎn)查詢，飯后看結(jié)果”的程度。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況已經(jīng)到了令人難以忍受，非換不可的程度。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      新的信息系統(tǒng)基于北京亞控科技在環(huán)保領(lǐng)域的完整解決方案構(gòu)建。系統(tǒng)由現(xiàn)場層、傳輸層、管理層三個(gè)層級組成。每個(gè)層級使用亞控科技對應(yīng)的相關(guān)軟件產(chǎn)品。完成對水污染源、煙氣污染源、水流域、大氣質(zhì)量、噪聲污染源、低空尾氣等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

信息系統(tǒng)整體架構(gòu)

4功能及特點(diǎn)

4.1現(xiàn)場層

     信息系統(tǒng)現(xiàn)場層完成對監(jiān)測參數(shù)的采集任務(wù)，將嵌入版KingHMI安裝到環(huán)保設(shè)備數(shù)據(jù)采集儀上，亞控科技開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)采集儀通訊。

4.2傳輸層

      傳輸層采用基于亞控科技最新傳輸理念的DataCollector和DataServer組合，由DataCollector從數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，通過GPRS、VPN等方式上傳給哈爾濱環(huán)保局監(jiān)控中心的DataServer，然后由DataServer將DataCollector發(fā)來的數(shù)據(jù)根據(jù)客戶的數(shù)據(jù)協(xié)議將數(shù)據(jù)解析，并將解析后的數(shù)據(jù)存儲到工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫KingHistorian3.0中。

      使用DataCollector采集通過API和OPC二種接口，兼容性強(qiáng)，易擴(kuò)展。所有采集面向底層軟件，無數(shù)據(jù)回寫?？梢赃M(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，建少GPRS流量，降低網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。具有斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證數(shù)據(jù)，無遺漏，準(zhǔn)確可靠。

      DataServer可以接受來自最多5000個(gè)DataCollector的數(shù)據(jù)，具備數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，無實(shí)時(shí)性要求，保證數(shù)據(jù)不丟失。可以對DataCollector進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。具有數(shù)據(jù)診斷，假數(shù)據(jù)報(bào)警功能，可以防止誤傳輸，去除野點(diǎn)。

4.3管理層

      管理層功能分為監(jiān)測功能模塊和管理中心功能模塊兩部分。

      監(jiān)測功能：水污染源、煙氣污染源、水流域、大氣質(zhì)量、噪聲污染源、低空尾氣、氣象參數(shù)、治理設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測；

      管理中心功能：監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)及反控、瞬時(shí)數(shù)據(jù)顯示及查詢、信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理、軟件系統(tǒng)配置、安全及權(quán)限管理。

       以上功能由KingHistorian與kingGraphic配合完成。KingGraphic從數(shù)據(jù)庫KingHistorian中讀取變量數(shù)據(jù)，完成以下基本操作：

1. 用工藝流程形式動(dòng)態(tài)展現(xiàn)污水處理廠、廢水和廢氣排放企業(yè)現(xiàn)場DCS設(shè)備運(yùn)行狀況及各種指標(biāo)參數(shù)；
2. 可以根據(jù)需要添加設(shè)備的各種信息和參數(shù)，用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表等多種形式表現(xiàn)數(shù)據(jù)；
3. 可以選擇現(xiàn)場點(diǎn)位，查看點(diǎn)位的基本信息(例如地址、監(jiān)測設(shè)備參數(shù)、廠家信息、排污口信息等…)
4. 可以選擇點(diǎn)位，選擇污染源的監(jiān)測參數(shù)，用實(shí)時(shí)曲線1、4、9分屏、柱狀圖以及動(dòng)畫動(dòng)態(tài)的顯示參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
5. 可以選擇點(diǎn)位，時(shí)間段，可選擇的顯示量、出現(xiàn)時(shí)間、最小值、最大值、平均值等信息進(jìn)行查詢。查詢結(jié)果用表格、曲線形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。
6. 可以選擇點(diǎn)位，時(shí)間段，統(tǒng)計(jì)比較各個(gè)參數(shù)的日均值、日最高值、出現(xiàn)時(shí)間，以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。
7. 可以統(tǒng)計(jì)比較每個(gè)點(diǎn)位的歷年每月的各個(gè)參數(shù)的月均值、月最高值、出現(xiàn)時(shí)間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。
8. 可以統(tǒng)計(jì)比較每個(gè)點(diǎn)位的歷年每年的各個(gè)參數(shù)的年均值、年最高值、出現(xiàn)時(shí)間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。
9. 可以統(tǒng)計(jì)比較在各個(gè)點(diǎn)位之間，選擇相同時(shí)間段、年份、月份比較日均值、日最高值、出現(xiàn)時(shí)間、日總量、月均值、月最高值、出現(xiàn)時(shí)間、月總量、年均值、年最高值、出現(xiàn)時(shí)間、年總量并以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。
10. 可以按時(shí)間段、按月份、按年份，按點(diǎn)等統(tǒng)計(jì)出：各個(gè)監(jiān)測參數(shù)的最大值、最小值、均值和總數(shù)量，并以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。

   11.  可以自動(dòng)生成周、月、年污染源檢測報(bào)表。

   12.  可以自動(dòng)記錄超標(biāo)數(shù)據(jù)并記錄，可以選擇時(shí)間段、年份、月份查詢。可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和execl中。

   13.  有動(dòng)態(tài)回放的功能，可以以動(dòng)畫形式回放現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

      強(qiáng)大的計(jì)算軟件kingCalculation從數(shù)據(jù)庫KingHistorian中讀取變量數(shù)據(jù)，可以完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。從而實(shí)現(xiàn)以下的高端功能：

1. 統(tǒng)計(jì)任何一段時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場設(shè)備的啟動(dòng)次數(shù)，停止次數(shù)，故障次數(shù)，運(yùn)行時(shí)間。按照運(yùn)行時(shí)間配合設(shè)備單位時(shí)間用電量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出設(shè)備總體的能源消耗。
2. 計(jì)算出污水處理廠處理單位噸數(shù)的污水所使用的耗電量、加藥量等等參數(shù)指標(biāo)。
3. 計(jì)算出每個(gè)監(jiān)測參數(shù)日、月、年的最大值、最小值、平均值等，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。
4. 配合各種數(shù)學(xué)模型，建立起大氣擴(kuò)散模型等環(huán)境污染擴(kuò)散模型。預(yù)測污染擴(kuò)散的速度和對環(huán)境的影響。

      強(qiáng)大的報(bào)警軟件kingA&E從數(shù)據(jù)庫KingHistorian中讀取變量數(shù)據(jù)，可以完成復(fù)雜的報(bào)警任務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)以下的高端功能：

1. 超標(biāo)報(bào)警，可以預(yù)先輸入選項(xiàng)超標(biāo)參數(shù)，如有超標(biāo)出現(xiàn)，會(huì)自動(dòng)記錄并高亮紅色顯示，并且生成超標(biāo)報(bào)表，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和Excel中。
2. 危害事件報(bào)警，可以預(yù)先輸危害事件特征，如有危害事件出現(xiàn)，會(huì)自動(dòng)記錄并高亮紅色顯示，并且生成危害事件報(bào)表，可以導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和Excel中。
3. 可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)形成趨勢，進(jìn)行趨勢預(yù)警。如果一種趨勢一直朝危害事件方向發(fā)生，并持續(xù)了一段時(shí)間（按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定），可以在危害事件發(fā)生前進(jìn)行趨勢預(yù)警。
4. 可以根據(jù)研究的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行預(yù)測報(bào)警。如果實(shí)際參數(shù)值與模型輸出值相比較超過某種判斷指標(biāo)，則進(jìn)行預(yù)測報(bào)警。

      上述功能隨著系統(tǒng)改造的深入，將得到不斷的強(qiáng)化和完善。

      KingHistorian單臺服務(wù)器最高支持100萬點(diǎn)； 服務(wù)器每秒可以處理60萬條數(shù)據(jù)記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數(shù)據(jù)的25%-95%；單客戶端查詢?nèi)我鈺r(shí)間段100萬條數(shù)據(jù)，不超過5秒；256個(gè)客戶端并發(fā)查詢，每秒可達(dá)2萬條記錄；可以很好的擔(dān)負(fù)后臺數(shù)據(jù)庫的工作。

       Kinghistorian提供豐富的數(shù)據(jù)訪問接口，如API、ODBC、OLEDB（ADO）、SDK等。非常易于進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展。通過集群冗余、數(shù)據(jù)鏡像等方式實(shí)現(xiàn)高速在線存儲長達(dá)數(shù)年的企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)；組態(tài)畫面與數(shù)據(jù)采集功能分離；為生產(chǎn)過程優(yōu)化提供數(shù)據(jù)；為企業(yè)擴(kuò)展提供參考模型；為事故追訴提供事實(shí)依據(jù)；

      KingGraphics具有的WEB發(fā)布功能可以將所有的畫面及控件通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，在任何一個(gè)瀏覽器客戶端都可以通過登錄信息系統(tǒng)查看數(shù)據(jù)。

5總結(jié)

      哈爾濱環(huán)保局環(huán)境信息中心采用新數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)之后，將會(huì)圓滿解決原有系統(tǒng)存在的占用存儲空間大、查詢速度緩慢、畫面表現(xiàn)力差等缺陷。通過新信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信息通暢、資源共享，提供大量準(zhǔn)確、直觀的環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，為各級環(huán)保部門分析決策提供科學(xué)的依據(jù)和手段。為建設(shè)環(huán)境事故應(yīng)急處理系統(tǒng)、建設(shè)項(xiàng)目審批管理系統(tǒng)、污染源管理系統(tǒng)等專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提供必要平臺，為實(shí)現(xiàn)哈爾濱市“數(shù)字環(huán)保”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。