實時數(shù)據(jù)庫及其在工業(yè)綜合自動化中的應(yīng)用課件

7工業(yè)自動化中常用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)7工業(yè)自動化中常用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)1內(nèi)容回顧數(shù)據(jù)庫基本概念電子商務(wù)企業(yè)信息自動化數(shù)據(jù)倉庫實時數(shù)據(jù)庫工廠生產(chǎn)過程控制電力或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理證券交易等內(nèi)容回顧數(shù)據(jù)庫基本概念2本課程主要討論的現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫電子商務(wù)企業(yè)信息自動化數(shù)據(jù)倉庫實時數(shù)據(jù)庫工廠生產(chǎn)過程控制電力或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理證券交易等本課程主要討論的現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫3現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用正在并將繼續(xù)從傳統(tǒng)領(lǐng)域不斷地迅速向新的現(xiàn)代領(lǐng)域擴展：CAD/CAM/CIMS或工廠自動化、過程控制等工程應(yīng)用；數(shù)據(jù)通信、電力調(diào)度、電話交換等網(wǎng)絡(luò)管理；電子銀行事務(wù)、證券股票交易、電子商務(wù)；雷達(dá)跟蹤、空中交通管制、武器制導(dǎo)、指揮系統(tǒng)；圖像處理與模式識別、實時仿真等?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求數(shù)據(jù)庫應(yīng)用正在并將繼續(xù)從傳統(tǒng)領(lǐng)域不斷4現(xiàn)代應(yīng)用的對數(shù)據(jù)庫的要求

強有力的數(shù)據(jù)建模能力新的查詢設(shè)施支持元數(shù)據(jù)處理強有力的數(shù)據(jù)存儲與共享能力高級的現(xiàn)代事務(wù)管理先進(jìn)的圖形設(shè)施“識時”的系統(tǒng)執(zhí)行觸發(fā)器或主動能力現(xiàn)代應(yīng)用的對數(shù)據(jù)庫的要求5現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫研究

現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足上述現(xiàn)代應(yīng)用要求的數(shù)據(jù)庫，它是一個范疇，不是一類數(shù)據(jù)庫，更不是一種數(shù)據(jù)庫（像Oracle，SQLServer）。知識表示：語義模型、過程模型、事件模型、時態(tài)模型體系結(jié)構(gòu)：面向?qū)ο蟆r態(tài)、實時、主動事務(wù)模型：系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、語義執(zhí)行模型：資源模型現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫研究現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足上述現(xiàn)代6現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的研究領(lǐng)域

現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足其除傳統(tǒng)應(yīng)用要求以外還有特殊要求的數(shù)據(jù)庫。整體系統(tǒng)方面：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、時態(tài)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)方面：內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用方面：工程數(shù)據(jù)庫、科學(xué)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、超文檔數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的研究領(lǐng)域現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足其7

8分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫自20世紀(jì)80年代以來一直是數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)中的一個重要而熱門領(lǐng)域，是數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互滲透有機結(jié)合的結(jié)果?？朔思惺綌?shù)據(jù)庫的許多缺點，適合于一般企業(yè)的分散型結(jié)構(gòu)。一個分布式數(shù)據(jù)庫由一系列的場地組成，通過某種通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起每個場地自身有一個完全的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所有場地都可以協(xié)同工作分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫自20世紀(jì)80年代以來一直是數(shù)據(jù)9分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

從“集中計算”到“分布計算”“分布計算”的概念處理分布數(shù)據(jù)是集中的，處理是分布的。網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點用戶從同一個DB中存取數(shù)據(jù)，然后在各自的結(jié)點上作應(yīng)用處理。數(shù)據(jù)分布數(shù)據(jù)是分布的，物理上分布在不同的結(jié)點，邏輯上是一個整體。每個結(jié)點可以存取其他結(jié)點上的數(shù)據(jù)。功能分布C/S模式。服務(wù)器完成事務(wù)處理和數(shù)據(jù)訪問控制，客戶機專門處理用戶的應(yīng)用程序。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點10客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器客戶機群網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查詢請求，執(zhí)行查詢計算給出數(shù)據(jù)查詢結(jié)果接收數(shù)據(jù)查詢結(jié)果客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器11客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3……數(shù)據(jù)庫N數(shù)據(jù)庫1接口數(shù)據(jù)庫2接口數(shù)據(jù)庫3接口……數(shù)據(jù)庫N接口公共接口API網(wǎng)絡(luò)通信接口應(yīng)用程序2應(yīng)用程序1應(yīng)用程序3應(yīng)用程序N例如ODBCJDBC等客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3…12客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)擴充的客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器各種應(yīng)用的組件庫用戶認(rèn)證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信各種應(yīng)用界面1通過界面給出用戶標(biāo)識經(jīng)過認(rèn)證，對合法用戶給出用戶應(yīng)用程序所需的各個組件23給出數(shù)據(jù)查詢請求結(jié)果數(shù)據(jù)64處理過的查詢請求查詢結(jié)果5客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)擴充的客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)13客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器各種應(yīng)用的組件庫用戶認(rèn)證系統(tǒng)各種應(yīng)用界面www服務(wù)器客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服14

信息的分散+計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

分布式數(shù)據(jù)庫指的是由一組數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)物理上分散在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同地點上，邏輯上是屬于同一個系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點具有獨立處理能力，可以執(zhí)行局部應(yīng)用。同時，每個結(jié)點也能通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)構(gòu) 信息的分散+計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展分布式數(shù)據(jù)庫指的是15數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群客戶機群給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查詢請求，執(zhí)行查詢計算給出數(shù)據(jù)查詢結(jié)果接收數(shù)據(jù)查詢結(jié)果給出數(shù)據(jù)查詢請求接收最后的查詢結(jié)果將查詢請求分成到不同服務(wù)器上的子查詢請求接收數(shù)據(jù)子查詢請求，執(zhí)行子查詢計算接收數(shù)據(jù)子查詢請求，執(zhí)行子查詢計算將所有的子查詢結(jié)果匯集后，得到最后的結(jié)果集數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫客戶機群服務(wù)器群子查詢結(jié)果數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群客戶機群給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查16分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)重點1、數(shù)據(jù)分片：實現(xiàn)將整體的數(shù)據(jù)庫分成多個不相交的片段，分別存放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。2、全局到局部的映射：用戶給出的是一個查詢語句，但需要分成多個不同的子查詢語句，并能分別在不同的片段上執(zhí)行。3、查詢優(yōu)化：查詢的代價是I/O代價+CPU代價+通信代價。要考慮在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的大小。4、分布式事務(wù)處理：為了保證數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性，提供2PC協(xié)議實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)重點1、數(shù)據(jù)分片：實現(xiàn)將整體的數(shù)據(jù)庫17分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫N網(wǎng)絡(luò)復(fù)制數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫N網(wǎng)18分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

什么是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DDBMS）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理上分布在網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點而邏輯上屬于同一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。局部應(yīng)用，全局應(yīng)用

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點1.數(shù)據(jù)是分布的2.數(shù)據(jù)是邏輯相關(guān)的3.結(jié)點自治性

計算機計算機計算機通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點局部應(yīng)用，全局應(yīng)用計算機計算機計算機通19分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的比較集中控制與局部自治數(shù)據(jù)獨立性：邏輯獨立性、物理獨立性、分布透明性數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)的一致性、可串行性、可恢復(fù)性

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特性1．自治性好；不同部門的數(shù)據(jù)可按需定制、局部控制2．效率高，可用性好；就近存放、多副本增加可用性3．提高資源利用率；可以將已有數(shù)據(jù)庫聯(lián)合成DDB4．結(jié)構(gòu)靈活，易于擴充。新應(yīng)用增加新結(jié)點，勿擴充原系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的比較分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的20

同構(gòu)（數(shù)據(jù)模型相同）系統(tǒng)、異構(gòu)系統(tǒng)LDBMSGDBMSGDDCM

分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成

1．局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(LDBMS)2．全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(GDBMS)3．全局?jǐn)?shù)據(jù)字典GDD4．網(wǎng)絡(luò)通信管理CM分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點LDBMS分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點21分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩者相互滲透和有機結(jié)合的結(jié)果。概念：分布式數(shù)據(jù)庫由一組數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)物理上分布在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點上，邏輯上屬于同一個系統(tǒng)。特點：分布性、邏輯整體性分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩者相22分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)所謂的“分布式數(shù)據(jù)庫”實際上是一種虛擬的數(shù)據(jù)庫，它的各個組成部分物理地存儲在許多不同場地上的不同數(shù)據(jù)庫中。分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)所謂的“分布式數(shù)據(jù)庫”實際上是一種虛擬的數(shù)據(jù)23為什么要實施分布式數(shù)據(jù)庫企業(yè)自身經(jīng)常就是分布是的，一個企業(yè)在邏輯上和地理上被分為公司、部門、工作組等等。每個部門都會有自己的數(shù)據(jù)。這樣，企業(yè)的整個信息資源就被分裂成信息孤島。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正是為把這些孤島聯(lián)系在一起的橋梁。使數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)能夠反映企業(yè)的結(jié)構(gòu)。為什么要實施分布式數(shù)據(jù)庫企業(yè)自身經(jīng)常就是分布是的，一個企業(yè)在24實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)實世界中，有許多應(yīng)用包含了對數(shù)據(jù)的“定時”存取和對“短暫有效”數(shù)據(jù)的存取。這些應(yīng)用一方面需要維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)和控制知識；另一方面其應(yīng)用活動有很強的時間行們要求在一定的時刻和一定的時間期限內(nèi)從外部采集數(shù)據(jù)，按比例之間的聯(lián)系存取已獲得的數(shù)據(jù)和處理采集的數(shù)據(jù)，再及時作出響應(yīng)。同時需要數(shù)據(jù)庫技術(shù)和實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)實世界中，有許多應(yīng)用包含了對數(shù)據(jù)的“定時”存25實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是其事務(wù)和數(shù)據(jù)都可以具有定時特性或顯式的定時限制的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫研究工作的動機在于利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的特點或優(yōu)點來解決實時系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理問題；實時系統(tǒng)研究工作則為給實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供時間驅(qū)動調(diào)度和資源分配算法。實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是其事務(wù)和數(shù)據(jù)都可以具有定時特26實時應(yīng)用要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜性可計劃性分布規(guī)律性實時特性可預(yù)報性合作性不可逆性應(yīng)急計劃實時應(yīng)用要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜性27數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)正確性維護(hù)、有效的數(shù)據(jù)庫存取、查詢與事務(wù)的正確執(zhí)行、數(shù)據(jù)的安全和可靠性保護(hù)當(dāng)前實時系統(tǒng)處理的信息量很大，對數(shù)據(jù)庫的功能要求也越來越迫切。但這種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不適合于實時應(yīng)用，關(guān)鍵在于沒有考慮與數(shù)據(jù)及其處理相聯(lián)系的定時限制。系統(tǒng)的性能目標(biāo)是吞吐量和平均響應(yīng)時間。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)正確性維28數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)所支持的應(yīng)用具有很強的時間性要求，其處理活動與數(shù)據(jù)都是定時性的。實時系統(tǒng)強調(diào)的是定時性，系統(tǒng)目標(biāo)是滿足各種時間限制。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)的結(jié)合導(dǎo)致了實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)所支持的應(yīng)用具有很強的時間性要求，其29實時數(shù)據(jù)庫的特征一個典型的實時系統(tǒng)包括被控系統(tǒng)：考慮的應(yīng)用過程、外部環(huán)境/物理世界執(zhí)行控制系統(tǒng)：監(jiān)視被控系統(tǒng)的狀態(tài)、協(xié)調(diào)和控制它的活動數(shù)據(jù)系統(tǒng)：有效地存儲、操縱與管理實時（準(zhǔn)確和及時）的信息實時數(shù)據(jù)庫的特征一個典型的實時系統(tǒng)包括30實時數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)以記錄的結(jié)構(gòu)存儲在內(nèi)存中特點：高速的數(shù)據(jù)存儲和恢復(fù)使用預(yù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可加快實施進(jìn)度嵌入式的數(shù)據(jù)進(jìn)程處理，如數(shù)據(jù)時間標(biāo)簽、變化率的計算、報警上下限的監(jiān)測。實時數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)以記錄的結(jié)構(gòu)存儲在內(nèi)存中31實時數(shù)據(jù)庫的記錄結(jié)構(gòu)一個記錄是一組各相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每一個記錄必須有一個為宜的名字，每一個數(shù)據(jù)項在記錄中作為一個域存儲。記錄中的每個域包括：絕對時間時間間隔指向其它記錄或域的指針整型、字符型、浮點型實時數(shù)據(jù)庫的記錄結(jié)構(gòu)一個記錄是一組各相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每一個記32當(dāng)前主流的實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品OSIsoftPIHoneywellPHDAspenTechInfoplus.21WonderwareInSQL當(dāng)前主流的實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品OSIsoftPI33衡量一個實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性能和穩(wěn)定性

服務(wù)器端管理工具

客戶端工具

數(shù)據(jù)收集接口

與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和管理軟件的連接

支持的數(shù)據(jù)類型

衡量一個實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性能和穩(wěn)定性34實時數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)實時數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)35實時數(shù)據(jù)庫在工業(yè)控制中的應(yīng)用近年來，各種控制系統(tǒng)在電力、化工、鋼鐵、造紙、水泥、煙草等流程工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在這些控制系統(tǒng)中蘊含著大量的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是企業(yè)生產(chǎn)狀況的實際體現(xiàn)，同時也是分析、優(yōu)化運行和管理的基礎(chǔ)。因此，如何消除企業(yè)內(nèi)部的信息孤島，建立全廠統(tǒng)一的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺，就成了流程企業(yè)今后生產(chǎn)信息化的關(guān)鍵。

實時數(shù)據(jù)庫在工業(yè)控制中的應(yīng)用近年來，各種控制系統(tǒng)在電力、化工36工業(yè)應(yīng)用實時數(shù)據(jù)庫的主要功能功

能：1．提供企業(yè)級的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺2．優(yōu)異的跨平臺性3．良好的可管理性和維護(hù)性4．隨時隨地享用生產(chǎn)信息工業(yè)應(yīng)用實時數(shù)據(jù)庫的主要功能功能：37工業(yè)過程的分類工業(yè)過程大致可以分為：連續(xù)過程工業(yè)：主要包括石油化工、煉油、電力、冶金、化工、建材、制藥、造紙等。連續(xù)流動著的物料，可測量，但不可點數(shù)，有誤差離散過程工業(yè)：機械制造業(yè)、汽車裝配等。單獨的零部件組成最終產(chǎn)成品的方式。因為其產(chǎn)成品的最終形成是以零部件的拼裝為主要工序，所以裝配自然就成了重點間隙過程工業(yè)：批量生產(chǎn)過程

工業(yè)過程的分類工業(yè)過程大致可以分為：38工業(yè)過程控制的“金字塔”工業(yè)過程控制的“金字塔”39工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展機械繼電器、電氣繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)控制器、PLC初步大型PLC，DCS現(xiàn)場總線，先進(jìn)控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、智能技術(shù)與專家系統(tǒng)，CIMS2000年，“集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展機械繼電器、電氣繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)40流程工業(yè)的企業(yè)綜合自動化綜合自動化(CIPS，流程工業(yè)的CIMS)是流程企業(yè)提高核心競爭力的重要技術(shù)手段之一，是企業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。企業(yè)自動化的發(fā)展概況70年代以前，自動化孤島模式的階段，其控制目標(biāo)只能是保證生產(chǎn)平穩(wěn)和少出事故。70～80年代分布式工業(yè)控制計算機系統(tǒng)(DCS)得到大力的發(fā)展，為實現(xiàn)先進(jìn)控制創(chuàng)造了條件，多變量預(yù)測控制等先進(jìn)控制方法的應(yīng)用，使自動化達(dá)到了新的水平，在實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的控制目標(biāo)方面前進(jìn)了一大步。流程工業(yè)的企業(yè)綜合自動化綜合自動化(CIPS，流程工業(yè)的CI41流程工業(yè)的特點流程工業(yè)是加工業(yè)的一個大類。泛指煉油、石化、化工、冶金、制藥、電力等原材料加工和能源工業(yè)行業(yè)，其特點是對生產(chǎn)原料的連續(xù)加工過程，一般伴有化學(xué)、物理等物性變化的過程。流程工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位的行業(yè)，全球500強企業(yè)中，有70余家。流程工業(yè)的特點流程工業(yè)是加工業(yè)的一個大類。泛指煉油、石化、化42流程工業(yè)的特點流程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的，不能中斷。原材料按照一定的工藝流程連續(xù)不斷地通過一系列設(shè)備和裝置，被加工處理成產(chǎn)品?；?、煉油、造紙、制藥、煉鋼等流程生產(chǎn)過程的典型。流程工業(yè)的特點流程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的，不能中斷。原材43流程工業(yè)的特點生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)批量大，加工能力強。生產(chǎn)工藝復(fù)雜，涉及多種化學(xué)變化與物理變化，生產(chǎn)控制技術(shù)要求高，信息量大。生產(chǎn)環(huán)境苛刻，如高溫、高壓、低溫、低壓、易燃易爆等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了主產(chǎn)品外，還會產(chǎn)生大量副產(chǎn)品和中間產(chǎn)品。產(chǎn)品種類繁多，同一類產(chǎn)品根據(jù)規(guī)格可以細(xì)分為不同的產(chǎn)品，不同規(guī)格的產(chǎn)品相互混合可以產(chǎn)生更多規(guī)格的產(chǎn)品。流程工業(yè)的特點44流程工業(yè)的特點對產(chǎn)品的存儲要求較高，大部分產(chǎn)品不允許混裝，存儲的時候需要保持一定的溫度和壓力。對公用工程的供應(yīng)要求較高，需要大量不同形式的水、汽、風(fēng)等能源的供應(yīng)。基礎(chǔ)自動化水平比較高，對自動化的依賴性比較強，絕大部分的物料變量依靠儀表進(jìn)行測量或間接獲得，少量人工計量。生產(chǎn)以安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)、均衡、高產(chǎn)、低耗和減少污染為主要目標(biāo)。流程工業(yè)的特點45企業(yè)自動化的發(fā)展概況80年代后期，隨著多學(xué)科間的相互滲透與交又，人工智能和智能控制被引入實際的過程控制中。信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、通訊技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為實現(xiàn)高水平的自動控制提供了強有力的技術(shù)工具。工業(yè)自動化開始突破自動化孤島的傳統(tǒng)模式，采用計算機集成制造的思想和方法來組織、管理和指揮整個生產(chǎn)過程，出現(xiàn)了集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理于一體的新模式。在連續(xù)工業(yè)中，也將這種模式稱為綜合自動化CIMS或CIPS(Computerintegratedprocesssystem)。企業(yè)自動化的發(fā)展概況80年代后期，隨著多學(xué)科間的相互滲透與交46企業(yè)綜合自動化的結(jié)構(gòu)ERP企業(yè)資源計劃系統(tǒng)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)企業(yè)信息化平臺生產(chǎn)過程控制MESERP生產(chǎn)過程控制企業(yè)綜合自動化的結(jié)構(gòu)ERPMES企業(yè)信息化平臺生產(chǎn)過程控制47ERP的概念ERP（EnterpriseResourcePlanning）：是20世紀(jì)90年代的一種企業(yè)管理理論，其當(dāng)今國際上先進(jìn)的企業(yè)管理模式，其目標(biāo)是對企業(yè)的人力、資金、材料、設(shè)備、工藝方法、信息、時間等資源進(jìn)行綜合平衡和優(yōu)化。注重產(chǎn)品和批次，以分鐘、小時為單位跟蹤產(chǎn)品的制造過程。面向市場，協(xié)調(diào)企業(yè)各部門圍繞市場導(dǎo)向開展業(yè)務(wù)活動，使企業(yè)能夠在市場競爭中全面發(fā)揮各種資源的作用，從而獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。處于企業(yè)綜合自動化的最上層，經(jīng)營計劃系統(tǒng)以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對象，聚焦于定貨、交貨期、成本、和顧客的關(guān)系等，以月、周、日為單位。ERP的概念ERP（EnterpriseResource48MES基本概念ManufacturingExecutionSystem，MES——制造執(zhí)行系統(tǒng)美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(NIST)對“MES”的定義:“從生產(chǎn)計劃/工單下達(dá)到成品產(chǎn)出的整個過程中，采集所有過程信息的數(shù)據(jù)，從而使我們能夠完成生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)優(yōu)化。是生產(chǎn)過程控制PCS與管理信息集成BPS的重要橋梁和紐帶。”“它以生產(chǎn)行為信息為核心，為企業(yè)決策系統(tǒng)提供直接的支持”(MESA1997)MES基本概念ManufacturingExecution49其他功能模塊其它功能模塊庫存管理模塊訂單/工單管理系統(tǒng)采購模塊生產(chǎn)計劃模塊ERP辦公室生產(chǎn)執(zhí)行MES生產(chǎn)過程控制企業(yè)綜合自動化數(shù)據(jù)流做什么如何做做了什么（實時數(shù)據(jù)）做了什么（信息--決策依據(jù)）其他功能模塊其它功能模塊庫存管理模塊訂單/工單管理系統(tǒng)采購模50企業(yè)管理信息化的需求如何利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)和電氣監(jiān)督系統(tǒng)，將過程實時數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息集成，解決生產(chǎn)運行中的問題如何連續(xù)跟蹤各套生產(chǎn)裝置的實時信息，實現(xiàn)動態(tài)成本計算，在迅速變化的市場環(huán)境下獲取機會利潤企業(yè)管理信息化的需求如何利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)51企業(yè)管理信息化的需求如何將商品的銷售、價格狀況與生產(chǎn)的實時工況結(jié)合起來，實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度如何連續(xù)監(jiān)視、跟蹤生產(chǎn)過程，將采集到的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)加工提煉和挖掘，在更高的層次上提供決策支持，實現(xiàn)管理信息系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場的無縫連接將管理者設(shè)定的各類生產(chǎn)指標(biāo)（單耗、能耗、關(guān)鍵參數(shù)穩(wěn)定性等）在MES環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)跟蹤和績效考核，提升操作技能和運行水平企業(yè)管理信息化的需求如何將商品的銷售、價格狀況與生產(chǎn)的實時工52實施企業(yè)綜合自動化帶來的效益MESA協(xié)會近期調(diào)查結(jié)果表明,實施MES所帶來的效益：

生產(chǎn)周期縮短 數(shù)據(jù)輸入工作減少 半成品的積壓減少 交接班的紙面工作減少 次品減少 交貨時間縮短實施企業(yè)綜合自動化帶來的效益MESA協(xié)會近期調(diào)查結(jié)果表明,53企業(yè)的信息流和物流縮短信息流和物流之間的時間差，是度量管理信息系統(tǒng)功能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。企業(yè)的信息流和物流54實施企業(yè)綜合自動化的關(guān)鍵技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫信息集成平臺實施企業(yè)綜合自動化的關(guān)鍵技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫55企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在企業(yè)綜合自動化體系結(jié)構(gòu)中，各層次之間關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵在于各類信息的有序流動，需要將正確的數(shù)據(jù)在正確的時間以正確的格式送到正確的地方。在流程工業(yè)自動化系統(tǒng)中中，各類信息一般分為兩類，一類是與生產(chǎn)過程直接相聯(lián)系的稱之為實時信息。另一類是與各職能部門相聯(lián)系的稱之為管理信息。與這兩類不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也分別由實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫兩部分組成。實時數(shù)據(jù)庫是綜合自動化體系結(jié)構(gòu)中的一個重要組成部分，它與關(guān)系數(shù)據(jù)庫一起構(gòu)成了系統(tǒng)的信息集成環(huán)境。企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在企業(yè)綜合自動化體系結(jié)構(gòu)中，各層56實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)本身具有許多區(qū)別于管理數(shù)據(jù)的性質(zhì)，用戶在使用實時數(shù)據(jù)時有區(qū)別于管理數(shù)據(jù)的方式，特別指出，實時數(shù)據(jù)庫針對過程特點而設(shè)計，從結(jié)構(gòu)和功能上保證了從過程數(shù)據(jù)采集、傳輸、預(yù)處理到數(shù)據(jù)存儲、訪問、以及保證數(shù)據(jù)安全等各項任務(wù)的實現(xiàn)，從而有能力構(gòu)成過程監(jiān)控和先進(jìn)控制的支撐平臺。實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)本身具有許多區(qū)別于管理數(shù)據(jù)的性質(zhì)，57實時數(shù)據(jù)庫及其在工業(yè)綜合自動化中的應(yīng)用課件58實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的作用數(shù)據(jù)管理功能控制系統(tǒng)接口實時數(shù)據(jù)的管理歷史數(shù)據(jù)的壓縮存儲系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)安全備份和轉(zhuǎn)儲應(yīng)用程序接口客戶端應(yīng)用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的作用59MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫信息共享平臺數(shù)據(jù)校正MES功能模塊（客戶端應(yīng)用）數(shù)據(jù)信息MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫信息共享平臺數(shù)據(jù)校正60上海焦化MES系統(tǒng)主要模塊MessageBus信息總線控制系統(tǒng)性能評估設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控先進(jìn)過程控制生產(chǎn)過程信息集成管理系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度質(zhì)量分析與統(tǒng)計過程監(jiān)控生產(chǎn)過程動態(tài)成本控制軟測量生產(chǎn)過程模擬與優(yōu)化實時數(shù)據(jù)庫DCSPLC現(xiàn)場智能儀表數(shù)據(jù)校正關(guān)系數(shù)據(jù)庫上海焦化MES系統(tǒng)主要模塊MessageBus信息總線控61上海焦化MES系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上海焦化MES系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D62焦化MES系統(tǒng)核心實時數(shù)據(jù)庫信息集成平臺焦化MES系統(tǒng)核心實時數(shù)據(jù)庫63總廠信息集成平臺——生產(chǎn)指揮中心總廠信息集成平臺——生產(chǎn)指揮中心64焦化MES信息集成平臺

焦化MES系統(tǒng)的整體設(shè)計方案以實時數(shù)據(jù)庫為核心，以信息總線為基礎(chǔ)，建立集成的信息平臺，可以將實時數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)以及各個功能模塊和應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)和信息集成到統(tǒng)一平臺上，以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一。該方案提供了一個可靠的，并且是可擴充的體系結(jié)構(gòu)，以便完成典型流程工業(yè)的數(shù)據(jù)模型。焦化MES信息集成平臺焦化MES系統(tǒng)的整體設(shè)計方案以實時65焦化MES功能模塊設(shè)計生產(chǎn)過程信息集成管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)校正動態(tài)成本控制生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度設(shè)備維護(hù)管理控制系統(tǒng)性能評估質(zhì)量分析與統(tǒng)計過程監(jiān)控SPCAPC軟測量生產(chǎn)過程實時模擬與優(yōu)化焦化MES功能模塊設(shè)計66生產(chǎn)過程信息集成管理系統(tǒng)基于角色分配的生產(chǎn)信息管理集成平臺根據(jù)焦化的組織結(jié)構(gòu)和對MES項目生產(chǎn)信息的角色權(quán)限，定義5個可視化角色決策層最高管理層經(jīng)營層一般管理層操作層生產(chǎn)過程信息集成管理系統(tǒng)基于角色分配的生產(chǎn)信息管理集成平臺67生產(chǎn)流程監(jiān)控設(shè)計生產(chǎn)流程監(jiān)控設(shè)計68生產(chǎn)報表設(shè)計生產(chǎn)報表設(shè)計69趨勢分析趨勢分析70報表瀏覽報表瀏覽71數(shù)據(jù)庫技術(shù)在流程工業(yè)綜合自動化中的作用數(shù)據(jù)集成實現(xiàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集成的技術(shù)實現(xiàn)從實時數(shù)據(jù)庫到關(guān)系數(shù)據(jù)庫從關(guān)系數(shù)據(jù)庫到文本文件系統(tǒng)讀取并處理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)在流程工業(yè)綜合自動化中的作用數(shù)據(jù)集成實現(xiàn)的基礎(chǔ)72本節(jié)內(nèi)容小節(jié)背景知識：863計劃流程工業(yè)綜合自動化綜合自動化的體系結(jié)構(gòu)綜合自動化的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)庫在企業(yè)綜合自動化中的作用企業(yè)綜合自動化的信息集成平臺本節(jié)內(nèi)容小節(jié)背景知識：863計劃737工業(yè)自動化中常用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)7工業(yè)自動化中常用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)74內(nèi)容回顧數(shù)據(jù)庫基本概念電子商務(wù)企業(yè)信息自動化數(shù)據(jù)倉庫實時數(shù)據(jù)庫工廠生產(chǎn)過程控制電力或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理證券交易等內(nèi)容回顧數(shù)據(jù)庫基本概念75本課程主要討論的現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫電子商務(wù)企業(yè)信息自動化數(shù)據(jù)倉庫實時數(shù)據(jù)庫工廠生產(chǎn)過程控制電力或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理證券交易等本課程主要討論的現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫76現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用正在并將繼續(xù)從傳統(tǒng)領(lǐng)域不斷地迅速向新的現(xiàn)代領(lǐng)域擴展：CAD/CAM/CIMS或工廠自動化、過程控制等工程應(yīng)用；數(shù)據(jù)通信、電力調(diào)度、電話交換等網(wǎng)絡(luò)管理；電子銀行事務(wù)、證券股票交易、電子商務(wù)；雷達(dá)跟蹤、空中交通管制、武器制導(dǎo)、指揮系統(tǒng)；圖像處理與模式識別、實時仿真等?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求數(shù)據(jù)庫應(yīng)用正在并將繼續(xù)從傳統(tǒng)領(lǐng)域不斷77現(xiàn)代應(yīng)用的對數(shù)據(jù)庫的要求

強有力的數(shù)據(jù)建模能力新的查詢設(shè)施支持元數(shù)據(jù)處理強有力的數(shù)據(jù)存儲與共享能力高級的現(xiàn)代事務(wù)管理先進(jìn)的圖形設(shè)施“識時”的系統(tǒng)執(zhí)行觸發(fā)器或主動能力現(xiàn)代應(yīng)用的對數(shù)據(jù)庫的要求78現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫研究

現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足上述現(xiàn)代應(yīng)用要求的數(shù)據(jù)庫，它是一個范疇，不是一類數(shù)據(jù)庫，更不是一種數(shù)據(jù)庫（像Oracle，SQLServer）。知識表示：語義模型、過程模型、事件模型、時態(tài)模型體系結(jié)構(gòu)：面向?qū)ο?、時態(tài)、實時、主動事務(wù)模型：系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、語義執(zhí)行模型：資源模型現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫研究現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足上述現(xiàn)代79現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的研究領(lǐng)域

現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足其除傳統(tǒng)應(yīng)用要求以外還有特殊要求的數(shù)據(jù)庫。整體系統(tǒng)方面：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、時態(tài)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)方面：內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用方面：工程數(shù)據(jù)庫、科學(xué)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、超文檔數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的研究領(lǐng)域現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫就是支持現(xiàn)代應(yīng)用、滿足其80

81分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫自20世紀(jì)80年代以來一直是數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)中的一個重要而熱門領(lǐng)域，是數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互滲透有機結(jié)合的結(jié)果?？朔思惺綌?shù)據(jù)庫的許多缺點，適合于一般企業(yè)的分散型結(jié)構(gòu)。一個分布式數(shù)據(jù)庫由一系列的場地組成，通過某種通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起每個場地自身有一個完全的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所有場地都可以協(xié)同工作分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫自20世紀(jì)80年代以來一直是數(shù)據(jù)82分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

從“集中計算”到“分布計算”“分布計算”的概念處理分布數(shù)據(jù)是集中的，處理是分布的。網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點用戶從同一個DB中存取數(shù)據(jù)，然后在各自的結(jié)點上作應(yīng)用處理。數(shù)據(jù)分布數(shù)據(jù)是分布的，物理上分布在不同的結(jié)點，邏輯上是一個整體。每個結(jié)點可以存取其他結(jié)點上的數(shù)據(jù)。功能分布C/S模式。服務(wù)器完成事務(wù)處理和數(shù)據(jù)訪問控制，客戶機專門處理用戶的應(yīng)用程序。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點83客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器客戶機群網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查詢請求，執(zhí)行查詢計算給出數(shù)據(jù)查詢結(jié)果接收數(shù)據(jù)查詢結(jié)果客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器84客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3……數(shù)據(jù)庫N數(shù)據(jù)庫1接口數(shù)據(jù)庫2接口數(shù)據(jù)庫3接口……數(shù)據(jù)庫N接口公共接口API網(wǎng)絡(luò)通信接口應(yīng)用程序2應(yīng)用程序1應(yīng)用程序3應(yīng)用程序N例如ODBCJDBC等客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3…85客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)擴充的客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器各種應(yīng)用的組件庫用戶認(rèn)證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信各種應(yīng)用界面1通過界面給出用戶標(biāo)識經(jīng)過認(rèn)證，對合法用戶給出用戶應(yīng)用程序所需的各個組件23給出數(shù)據(jù)查詢請求結(jié)果數(shù)據(jù)64處理過的查詢請求查詢結(jié)果5客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)擴充的客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)86客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器各種應(yīng)用的組件庫用戶認(rèn)證系統(tǒng)各種應(yīng)用界面www服務(wù)器客戶/服務(wù)器模式數(shù)據(jù)庫技術(shù)B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服87

信息的分散+計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

分布式數(shù)據(jù)庫指的是由一組數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)物理上分散在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同地點上，邏輯上是屬于同一個系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點具有獨立處理能力，可以執(zhí)行局部應(yīng)用。同時，每個結(jié)點也能通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)構(gòu) 信息的分散+計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展分布式數(shù)據(jù)庫指的是88數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群客戶機群給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查詢請求，執(zhí)行查詢計算給出數(shù)據(jù)查詢結(jié)果接收數(shù)據(jù)查詢結(jié)果給出數(shù)據(jù)查詢請求接收最后的查詢結(jié)果將查詢請求分成到不同服務(wù)器上的子查詢請求接收數(shù)據(jù)子查詢請求，執(zhí)行子查詢計算接收數(shù)據(jù)子查詢請求，執(zhí)行子查詢計算將所有的子查詢結(jié)果匯集后，得到最后的結(jié)果集數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫客戶機群服務(wù)器群子查詢結(jié)果數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群客戶機群給出數(shù)據(jù)查詢請求接收數(shù)據(jù)查89分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)重點1、數(shù)據(jù)分片：實現(xiàn)將整體的數(shù)據(jù)庫分成多個不相交的片段，分別存放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。2、全局到局部的映射：用戶給出的是一個查詢語句，但需要分成多個不同的子查詢語句，并能分別在不同的片段上執(zhí)行。3、查詢優(yōu)化：查詢的代價是I/O代價+CPU代價+通信代價。要考慮在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的大小。4、分布式事務(wù)處理：為了保證數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性，提供2PC協(xié)議實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)重點1、數(shù)據(jù)分片：實現(xiàn)將整體的數(shù)據(jù)庫90分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫N網(wǎng)絡(luò)復(fù)制數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫N網(wǎng)91分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

什么是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DDBMS）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理上分布在網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點而邏輯上屬于同一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。局部應(yīng)用，全局應(yīng)用

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點1.數(shù)據(jù)是分布的2.數(shù)據(jù)是邏輯相關(guān)的3.結(jié)點自治性

計算機計算機計算機通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點局部應(yīng)用，全局應(yīng)用計算機計算機計算機通92分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的比較集中控制與局部自治數(shù)據(jù)獨立性：邏輯獨立性、物理獨立性、分布透明性數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)的一致性、可串行性、可恢復(fù)性

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特性1．自治性好；不同部門的數(shù)據(jù)可按需定制、局部控制2．效率高，可用性好；就近存放、多副本增加可用性3．提高資源利用率；可以將已有數(shù)據(jù)庫聯(lián)合成DDB4．結(jié)構(gòu)靈活，易于擴充。新應(yīng)用增加新結(jié)點，勿擴充原系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的比較分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的93

同構(gòu)（數(shù)據(jù)模型相同）系統(tǒng)、異構(gòu)系統(tǒng)LDBMSGDBMSGDDCM

分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成

1．局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(LDBMS)2．全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(GDBMS)3．全局?jǐn)?shù)據(jù)字典GDD4．網(wǎng)絡(luò)通信管理CM分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點LDBMS分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點94分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩者相互滲透和有機結(jié)合的結(jié)果。概念：分布式數(shù)據(jù)庫由一組數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)物理上分布在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點上，邏輯上屬于同一個系統(tǒng)。特點：分布性、邏輯整體性分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩者相95分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)所謂的“分布式數(shù)據(jù)庫”實際上是一種虛擬的數(shù)據(jù)庫，它的各個組成部分物理地存儲在許多不同場地上的不同數(shù)據(jù)庫中。分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)所謂的“分布式數(shù)據(jù)庫”實際上是一種虛擬的數(shù)據(jù)96為什么要實施分布式數(shù)據(jù)庫企業(yè)自身經(jīng)常就是分布是的，一個企業(yè)在邏輯上和地理上被分為公司、部門、工作組等等。每個部門都會有自己的數(shù)據(jù)。這樣，企業(yè)的整個信息資源就被分裂成信息孤島。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正是為把這些孤島聯(lián)系在一起的橋梁。使數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)能夠反映企業(yè)的結(jié)構(gòu)。為什么要實施分布式數(shù)據(jù)庫企業(yè)自身經(jīng)常就是分布是的，一個企業(yè)在97實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)實世界中，有許多應(yīng)用包含了對數(shù)據(jù)的“定時”存取和對“短暫有效”數(shù)據(jù)的存取。這些應(yīng)用一方面需要維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)和控制知識；另一方面其應(yīng)用活動有很強的時間行們要求在一定的時刻和一定的時間期限內(nèi)從外部采集數(shù)據(jù)，按比例之間的聯(lián)系存取已獲得的數(shù)據(jù)和處理采集的數(shù)據(jù)，再及時作出響應(yīng)。同時需要數(shù)據(jù)庫技術(shù)和實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)實世界中，有許多應(yīng)用包含了對數(shù)據(jù)的“定時”存98實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是其事務(wù)和數(shù)據(jù)都可以具有定時特性或顯式的定時限制的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫研究工作的動機在于利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的特點或優(yōu)點來解決實時系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理問題；實時系統(tǒng)研究工作則為給實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供時間驅(qū)動調(diào)度和資源分配算法。實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是其事務(wù)和數(shù)據(jù)都可以具有定時特99實時應(yīng)用要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜性可計劃性分布規(guī)律性實時特性可預(yù)報性合作性不可逆性應(yīng)急計劃實時應(yīng)用要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜性100數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)正確性維護(hù)、有效的數(shù)據(jù)庫存取、查詢與事務(wù)的正確執(zhí)行、數(shù)據(jù)的安全和可靠性保護(hù)當(dāng)前實時系統(tǒng)處理的信息量很大，對數(shù)據(jù)庫的功能要求也越來越迫切。但這種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不適合于實時應(yīng)用，關(guān)鍵在于沒有考慮與數(shù)據(jù)及其處理相聯(lián)系的定時限制。系統(tǒng)的性能目標(biāo)是吞吐量和平均響應(yīng)時間。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)正確性維101數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)所支持的應(yīng)用具有很強的時間性要求，其處理活動與數(shù)據(jù)都是定時性的。實時系統(tǒng)強調(diào)的是定時性，系統(tǒng)目標(biāo)是滿足各種時間限制。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)的結(jié)合導(dǎo)致了實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)所支持的應(yīng)用具有很強的時間性要求，其102實時數(shù)據(jù)庫的特征一個典型的實時系統(tǒng)包括被控系統(tǒng)：考慮的應(yīng)用過程、外部環(huán)境/物理世界執(zhí)行控制系統(tǒng)：監(jiān)視被控系統(tǒng)的狀態(tài)、協(xié)調(diào)和控制它的活動數(shù)據(jù)系統(tǒng)：有效地存儲、操縱與管理實時（準(zhǔn)確和及時）的信息實時數(shù)據(jù)庫的特征一個典型的實時系統(tǒng)包括103實時數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)以記錄的結(jié)構(gòu)存儲在內(nèi)存中特點：高速的數(shù)據(jù)存儲和恢復(fù)使用預(yù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可加快實施進(jìn)度嵌入式的數(shù)據(jù)進(jìn)程處理，如數(shù)據(jù)時間標(biāo)簽、變化率的計算、報警上下限的監(jiān)測。實時數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)以記錄的結(jié)構(gòu)存儲在內(nèi)存中104實時數(shù)據(jù)庫的記錄結(jié)構(gòu)一個記錄是一組各相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每一個記錄必須有一個為宜的名字，每一個數(shù)據(jù)項在記錄中作為一個域存儲。記錄中的每個域包括：絕對時間時間間隔指向其它記錄或域的指針整型、字符型、浮點型實時數(shù)據(jù)庫的記錄結(jié)構(gòu)一個記錄是一組各相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每一個記105當(dāng)前主流的實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品OSIsoftPIHoneywellPHDAspenTechInfoplus.21WonderwareInSQL當(dāng)前主流的實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品OSIsoftPI106衡量一個實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性能和穩(wěn)定性

服務(wù)器端管理工具

客戶端工具

數(shù)據(jù)收集接口

與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和管理軟件的連接

支持的數(shù)據(jù)類型

衡量一個實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性能和穩(wěn)定性107實時數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)實時數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)108實時數(shù)據(jù)庫在工業(yè)控制中的應(yīng)用近年來，各種控制系統(tǒng)在電力、化工、鋼鐵、造紙、水泥、煙草等流程工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在這些控制系統(tǒng)中蘊含著大量的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是企業(yè)生產(chǎn)狀況的實際體現(xiàn)，同時也是分析、優(yōu)化運行和管理的基礎(chǔ)。因此，如何消除企業(yè)內(nèi)部的信息孤島，建立全廠統(tǒng)一的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺，就成了流程企業(yè)今后生產(chǎn)信息化的關(guān)鍵。

實時數(shù)據(jù)庫在工業(yè)控制中的應(yīng)用近年來，各種控制系統(tǒng)在電力、化工109工業(yè)應(yīng)用實時數(shù)據(jù)庫的主要功能功

能：1．提供企業(yè)級的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺2．優(yōu)異的跨平臺性3．良好的可管理性和維護(hù)性4．隨時隨地享用生產(chǎn)信息工業(yè)應(yīng)用實時數(shù)據(jù)庫的主要功能功能：110工業(yè)過程的分類工業(yè)過程大致可以分為：連續(xù)過程工業(yè)：主要包括石油化工、煉油、電力、冶金、化工、建材、制藥、造紙等。連續(xù)流動著的物料，可測量，但不可點數(shù)，有誤差離散過程工業(yè)：機械制造業(yè)、汽車裝配等。單獨的零部件組成最終產(chǎn)成品的方式。因為其產(chǎn)成品的最終形成是以零部件的拼裝為主要工序，所以裝配自然就成了重點間隙過程工業(yè)：批量生產(chǎn)過程

工業(yè)過程的分類工業(yè)過程大致可以分為：111工業(yè)過程控制的“金字塔”工業(yè)過程控制的“金字塔”112工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展機械繼電器、電氣繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)控制器、PLC初步大型PLC，DCS現(xiàn)場總線，先進(jìn)控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、智能技術(shù)與專家系統(tǒng)，CIMS2000年，“集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展機械繼電器、電氣繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)113流程工業(yè)的企業(yè)綜合自動化綜合自動化(CIPS，流程工業(yè)的CIMS)是流程企業(yè)提高核心競爭力的重要技術(shù)手段之一，是企業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。企業(yè)自動化的發(fā)展概況70年代以前，自動化孤島模式的階段，其控制目標(biāo)只能是保證生產(chǎn)平穩(wěn)和少出事故。70～80年代分布式工業(yè)控制計算機系統(tǒng)(DCS)得到大力的發(fā)展，為實現(xiàn)先進(jìn)控制創(chuàng)造了條件，多變量預(yù)測控制等先進(jìn)控制方法的應(yīng)用，使自動化達(dá)到了新的水平，在實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的控制目標(biāo)方面前進(jìn)了一大步。流程工業(yè)的企業(yè)綜合自動化綜合自動化(CIPS，流程工業(yè)的CI114流程工業(yè)的特點流程工業(yè)是加工業(yè)的一個大類。泛指煉油、石化、化工、冶金、制藥、電力等原材料加工和能源工業(yè)行業(yè)，其特點是對生產(chǎn)原料的連續(xù)加工過程，一般伴有化學(xué)、物理等物性變化的過程。流程工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位的行業(yè)，全球500強企業(yè)中，有70余家。流程工業(yè)的特點流程工業(yè)是加工業(yè)的一個大類。泛指煉油、石化、化115流程工業(yè)的特點流程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的，不能中斷。原材料按照一定的工藝流程連續(xù)不斷地通過一系列設(shè)備和裝置，被加工處理成產(chǎn)品?；?、煉油、造紙、制藥、煉鋼等流程生產(chǎn)過程的典型。流程工業(yè)的特點流程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的，不能中斷。原材116流程工業(yè)的特點生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)批量大，加工能力強。生產(chǎn)工藝復(fù)雜，涉及多種化學(xué)變化與物理變化，生產(chǎn)控制技術(shù)要求高，信息量大。生產(chǎn)環(huán)境苛刻，如高溫、高壓、低溫、低壓、易燃易爆等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了主產(chǎn)品外，還會產(chǎn)生大量副產(chǎn)品和中間產(chǎn)品。產(chǎn)品種類繁多，同一類產(chǎn)品根據(jù)規(guī)格可以細(xì)分為不同的產(chǎn)品，不同規(guī)格的產(chǎn)品相互混合可以產(chǎn)生更多規(guī)格的產(chǎn)品。流程工業(yè)的特點117流程工業(yè)的特點對產(chǎn)品的存儲要求較高，大部分產(chǎn)品不允許混裝，存儲的時候需要保持一定的溫度和壓力。對公用工程的供應(yīng)要求較高，需要大量不同形式的水、汽、風(fēng)等能源的供應(yīng)?；A(chǔ)自動化水平比較高，對自動化的依賴性比較強，絕大部分的物料變量依靠儀表進(jìn)行測量或間接獲得，少量人工計量。生產(chǎn)以安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)、均衡、高產(chǎn)、低耗和減少污染為主要目標(biāo)。流程工業(yè)的特點118企業(yè)自動化的發(fā)展概況80年代后期，隨著多學(xué)科間的相互滲透與交又，人工智能和智能控制被引入實際的過程控制中。信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、通訊技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為實現(xiàn)高水平的自動控制提供了強有力的技術(shù)工具。工業(yè)自動化開始突破自動化孤島的傳統(tǒng)模式，采用計算機集成制造的思想和方法來組織、管理和指揮整個生產(chǎn)過程，出現(xiàn)了集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理于一體的新模式。在連續(xù)工業(yè)中，也將這種模式稱為綜合自動化CIMS或CIPS(Computerintegratedprocesssystem)。企業(yè)自動化的發(fā)展概況80年代后期，隨著多學(xué)科間的相互滲透與交119企業(yè)綜合自動化的結(jié)構(gòu)ERP企業(yè)資源計劃系統(tǒng)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)企業(yè)信息化平臺生產(chǎn)過程控制MESERP生產(chǎn)過程控制企業(yè)綜合自動化的結(jié)構(gòu)ERPMES企業(yè)信息化平臺生產(chǎn)過程控制120ERP的概念ERP（EnterpriseResourcePlanning）：是20世紀(jì)90年代的一種企業(yè)管理理論，其當(dāng)今國際上先進(jìn)的企業(yè)管理模式，其目標(biāo)是對企業(yè)的人力、資金、材料、設(shè)備、工藝方法、信息、時間等資源進(jìn)行綜合平衡和優(yōu)化。注重產(chǎn)品和批次，以分鐘、小時為單位跟蹤產(chǎn)品的制造過程。面向市場，協(xié)調(diào)企業(yè)各部門圍繞市場導(dǎo)向開展業(yè)務(wù)活動，使企業(yè)能夠在市場競爭中全面發(fā)揮各種資源的作用，從而獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。處于企業(yè)綜合自動化的最上層，經(jīng)營計劃系統(tǒng)以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對象，聚焦于定貨、交貨期、成本、和顧客的關(guān)系等，以月、周、日為單位。ERP的概念ERP（EnterpriseResource121MES基本概念ManufacturingExecutionSystem，MES——制造執(zhí)行系統(tǒng)美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(NIST)對“MES”的定義:“從生產(chǎn)計劃/工單下達(dá)到成品產(chǎn)出的整個過程中，采集所有過程信息的數(shù)據(jù)，從而使我們能夠完成生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)優(yōu)化。是生產(chǎn)過程控制PCS與管理信息集成BPS的重要橋梁和紐帶?！薄八陨a(chǎn)行為信息為核心，為企業(yè)決策系統(tǒng)提供直接的支持”(MESA1997)MES基本概念ManufacturingExecution122其他功能模塊其它功能模塊庫存管理模塊訂單/工單管理系統(tǒng)采購模塊生產(chǎn)計劃模塊ERP辦公室生產(chǎn)執(zhí)行MES生產(chǎn)過程控制企業(yè)綜合自動化數(shù)據(jù)流做什么如何做做了什么（實時數(shù)據(jù)）做了什么（信息--決策依據(jù)）其他功能模塊其它功能模塊庫存管理模塊訂單/工單管理系統(tǒng)采購模123企業(yè)管理信息化的需求如何利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)和電氣監(jiān)督系統(tǒng)，將過程實時數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息集成，解決生產(chǎn)運行中的問題如何連續(xù)跟蹤各套生產(chǎn)裝置的實時信息，實現(xiàn)動態(tài)成本計算，在迅速變化的市場環(huán)境下獲取機會利潤企業(yè)管理信息化的需求如何利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離抄表系統(tǒng)124企業(yè)管理信息化的需求如何將商品的銷售、價格狀況與生產(chǎn)的實時工況結(jié)合起來，實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度如何連續(xù)監(jiān)視、跟蹤生產(chǎn)過程，將采集到的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)加工提煉和挖掘，在更高的層次上提供決策支持，實現(xiàn)管理信息系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場的無縫連接將管理者