溫度采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

1、（天氣溫度）溫度采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的（管理應(yīng)用）摘要：關(guān)鍵詞前言實現(xiàn)原理 系統(tǒng)的支持工具溫度傳感器，SQL數(shù)據(jù)庫對采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、轉(zhuǎn)發(fā)等操作，以實現(xiàn)溫度的監(jiān)控與利用。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)化目前溫度信息采集系統(tǒng)利用實時采集的溫度數(shù)據(jù)資料，對末來一定時段內(nèi)的溫度變化情況作出較為精確的預(yù)測和報警，在人們的生產(chǎn)生活中有著重要的作用。（1）、基本原理:通過傳感器等溫度處理系統(tǒng)與一些終端設(shè)備連為一體，無線測控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊?？涩F(xiàn)場接入多路模擬量、開關(guān)量、繼電器信號等數(shù)據(jù)，然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)

2、實時發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。 通過該系統(tǒng)，即使在遠(yuǎn)離觀測現(xiàn)場的異地，也能方便地對氣象如溫度氣候數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、實時監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程手機報警，并通過用戶手機遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備。系統(tǒng)功能特點1、功能（1）24小時不間斷實時監(jiān)測、處理數(shù)據(jù)； （3）自動報警 可通過短信、中心控制機軟件等方式報警； （4）監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、分析和統(tǒng)計；定期生成監(jiān)測報表； （6）具備溫度的自動采集功能，能自動采集到某一區(qū)間的溫度，（7）具備定時自報功能，按預(yù)先設(shè)置的定時時間間隔（可任意設(shè)置），向中心站發(fā)送當(dāng)前的溫度，（8）數(shù)據(jù)庫查詢（分類、統(tǒng)計、表

3、格生成）（9）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、情況下正常運行。2、特點（1）、安全性嚴(yán)格權(quán)限管理。提供審計跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，具備事務(wù)日志功能。（2）、實時性實時采集現(xiàn)場中的溫度，信息，并將其存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。具有較強的實時性和較高的處理效率，（3）、實用性操作界面簡單，易于理解；系統(tǒng)維護(hù)方便快捷；二次開發(fā)接口必須標(biāo)準(zhǔn)化；災(zāi)難性故障的恢復(fù)要簡單、可靠。（4）、容錯冗余采集接口在具備條件的場合，實現(xiàn)冗余；采集軟件要有容錯處理機制；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有容錯能力，根據(jù)具體的硬件條件實現(xiàn)冗余。（5）、先進(jìn)性建立一個開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)充、易管理、升級的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。不僅僅要做到配置上的先進(jìn)，更主要

4、的是開發(fā)上和應(yīng)用上的先進(jìn)。（6）、多種報警方式可以通過聲光報警、手機短信報警等報警方式對氣壓超高等信息進(jìn)行報警。4 系統(tǒng)預(yù)期功能（1）使用短信息無線通訊模塊自動監(jiān)測儲藏糧食的溫、濕度傳感器的動態(tài)值，并實時顯示在庫房內(nèi)的數(shù)據(jù)屏幕上。（2）庫房內(nèi)數(shù)據(jù)屏幕配備遠(yuǎn)程無線通訊模塊發(fā)信至業(yè)務(wù)管理部門的計算機上。（3）計算機配備數(shù)據(jù)庫管理程序按日記錄庫房溫度濕度，管理堆垛糧食溫度。（4）管理程序可以查詢按日變化糧溫曲線，環(huán)境溫度、濕度變化曲線。（5）管理程序可以設(shè)置預(yù)警溫度，及時提示超過預(yù)警溫度的堆垛。（6）管理程序具有報表功能：按糧食保管要求輸出報表，打印溫濕度變化的記錄數(shù)據(jù)和曲線。（7）利用因特網(wǎng)實現(xiàn)庫

5、房溫度、濕度數(shù)據(jù)共享，相關(guān)部門或業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人均可通過網(wǎng)絡(luò)及時查閱資料。1數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.1過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱軋廠過程控制系統(tǒng)共配置4臺服務(wù)器，其中3臺是Alpha小型機，運行OpenVMS操作系統(tǒng)，1臺是PC服務(wù)器，運行Windows操作系統(tǒng)系統(tǒng)還采用一臺PC服務(wù)器作為數(shù)據(jù)中心機，它帶有獨立的RA4000磁盤陣列，內(nèi)裝有8塊硬盤，構(gòu)成一個5型的磁盤陣列，存儲大量的生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量等歷史數(shù)據(jù)，運行相應(yīng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用程序，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析1.2過程機的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用有1個磁盤鏡像系統(tǒng)盤。操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)程序及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均安裝在該本機盤上，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件，其中包括系統(tǒng)表空間文件、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)表空

6、間文件及索引文件等均配置在外置的磁盤陣列MA8000上。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能是：（1）存儲應(yīng)用系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括 數(shù)據(jù)等；（2）用于數(shù)據(jù)庫間傳送數(shù)據(jù)的通訊表。（3）存放現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)主要是供軋制模型進(jìn)行計算用，以及作為向數(shù)據(jù)中心機傳送數(shù)據(jù)的緩存。由于是來自于現(xiàn)場的采集數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)對表寫入的頻率很高，數(shù)據(jù)量也很大，但是保存時間不長，一般處理完以后就可以刪除。1.3數(shù)據(jù)中心機的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)中心機數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件，其中包括系統(tǒng)表空間文件、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)表空間文件及索引文件等均配置在外置的磁盤陣列上，大約能存儲3年的歷史數(shù)據(jù)。1.3.2管理系統(tǒng)軋輥管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)全廠所有軋輥的磨削、檢測、保養(yǎng)

7、以及軋制產(chǎn)量的考核和軋輥性能指標(biāo)的評估。軋輥管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建立在數(shù)據(jù)中心，在精軋數(shù)據(jù)庫上建立換輥操作數(shù)據(jù)庫，其基本功能包括：（1）數(shù)據(jù)輸入。包括軋輥計劃的編制，新輥入庫的填寫，軋輥磨削、溫度、硬度、探傷檢測等數(shù)據(jù)的輸入；（2）查詢?？梢圆榭葱螺斎氲臄?shù)據(jù)，并驗證其正確性，查詢某根軋輥的使用記錄，以及軋輥的最新情況；（4）統(tǒng)計分析功能。提供軋輥的使用報表，包括日報、周報、月報等，以及軋輥使用過程中異常情況統(tǒng)計，為軋輥的性能考核提供信息。1.3.3質(zhì)量統(tǒng)計分析和報表系統(tǒng)質(zhì)量統(tǒng)計分析和報表管理系統(tǒng)主要為質(zhì)量管理部門、工藝部門和模型維護(hù)部門提供研究分析的依據(jù)，通過使用報表管理系統(tǒng)，質(zhì)量工作人員對生產(chǎn)過

8、程采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作出產(chǎn)品的質(zhì)量判定，還可以對出現(xiàn)質(zhì)量異議的鋼卷進(jìn)行原因調(diào)查和分析，同時模型維護(hù)人員可以根據(jù)報表信息檢查模型的使用情況和設(shè)定精度，分析模型使用過程存在的問題，以便進(jìn)一步優(yōu)化精軋數(shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)收集生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)?？梢詫崿F(xiàn)樣本數(shù)據(jù)的描述和預(yù)處理，假設(shè)檢驗；可以進(jìn)行方差分析、回歸分析、線性分析、聚類分析等多種統(tǒng)計分析，并可以圖形顯示和生成報表。2數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)化系統(tǒng)投用之初，運行極不穩(wěn)定。主要是由于在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中存在一些問題，同時對數(shù)據(jù)庫也沒有進(jìn)行一定的優(yōu)化維護(hù)，隨著數(shù)據(jù)量的增加，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)響應(yīng)緩慢；被鎖定的表無法自己釋放，導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)的進(jìn)程死鎖；數(shù)據(jù)庫間的通訊時有

9、中斷，應(yīng)用系統(tǒng)間丟失信息。針對出現(xiàn)的問題，通過研究sql的各種優(yōu)化方法，將其應(yīng)用于溫度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2.1優(yōu)化內(nèi)存在Oracle中，內(nèi)存參數(shù)的調(diào)整主要是指系統(tǒng)全局區(qū)(SGA)的調(diào)整。Oracle系統(tǒng)保留3個基本的內(nèi)存高速緩存，數(shù)據(jù)字典高速緩存數(shù)據(jù)塊高速緩存和重做日志高速緩存。2.1.1數(shù)據(jù)字典高速緩存的調(diào)整數(shù)據(jù)字典高速緩存包含了有關(guān)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、用戶、實體信息?？赏ㄟ^查詢v$librarycache表來了解數(shù)據(jù)字典高速緩存活動情況，以決定如何調(diào)整。2.1.2數(shù)據(jù)塊高速緩存的調(diào)整DB_BLOCK_SIZE是指一個Oracle數(shù)據(jù)塊的大小，它是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時設(shè)置的,缺省值為8 kB，通常是越高越好。

10、DB_BLOCK_BUFFERS是保存在內(nèi)存中的Oracle數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。該值應(yīng)足夠大以便產(chǎn)生一個有效的高速緩存命中率。DB_BLOCK_SIZE值在數(shù)據(jù)庫建立以后就不能改變，在實際應(yīng)用中是通過調(diào)整DB_BLOCK_BUFFERS來調(diào)整緩沖區(qū)高速緩存的大小。init.ora提供了3個缺省值，默認(rèn)值是MEDIUM，考慮到該系統(tǒng)的并發(fā)用戶數(shù)不會很多，但在做批量輸入時共享數(shù)則可能較大，因此將該值設(shè)為2048，比標(biāo)號為MEDIUM的值大一些。2.1.3重做日志緩沖區(qū)的調(diào)整重做日志緩沖區(qū)的大小是由LOG_BUFFER初始化參數(shù)決定，決定在內(nèi)中保留多少空間緩存重做日志項。如果這個值設(shè)置得過低，進(jìn)程之間相互

11、競爭，日志寫入進(jìn)程讀出和寫入緩存，有可能會導(dǎo)致性能問題。LOG_BUFFER的缺省值為32768個字節(jié)，等于數(shù)據(jù)塊尺寸的4倍，考慮到應(yīng)用系統(tǒng)在某些時段運行的事務(wù)比較集中，為避免用戶等待重做日志緩沖區(qū)，將該值由缺省值提高為65536。2.2優(yōu)化I/O磁盤的I/O速度對整個系統(tǒng)性能有重要影響。解決好磁盤I/O問題，可顯著提高性能。影響磁盤I/O的性能的主要原因有磁盤競爭和數(shù)據(jù)塊空間的分配管理。2.2.1表空間與數(shù)據(jù)文件的磁盤存儲如果服務(wù)器上有多個磁盤，則可將文件分散存儲到各個可用磁盤上，減少對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件及事務(wù)日志文件的競爭，從而有效地改善服務(wù)器的性能。數(shù)據(jù)中心機承擔(dān)大數(shù)據(jù)量的存儲，同時還要對

12、大量的查詢作出及時的反應(yīng)。在設(shè)計上單獨為數(shù)據(jù)中心機配置了1臺磁盤陣列RA4000，用8個磁盤構(gòu)建一個5型磁盤陣列。5型陣列是最常用的磁盤陣列，數(shù)據(jù)可以平均分布到各個磁盤中去，大大減少了數(shù)據(jù)讀寫時的磁盤I/O時間。有時候由于某些進(jìn)程的影響或網(wǎng)絡(luò)的原因，很多通訊數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)無法及時處理，導(dǎo)致這些表存儲了大量的數(shù)據(jù)。而當(dāng)故障排除，這些表中的數(shù)據(jù)被刪除后，表占用的表空間卻不會自動釋放，由于通訊表的數(shù)量比較多，這種情況占用了大量的表空間，給系統(tǒng)性能帶來了很大的影響。一般利用工廠檢修時間，把相關(guān)的通訊表全部刪除，再重建，目的是徹底釋放這些表占用的表空間。2.2.2分區(qū)的使用分區(qū)可以把較大的數(shù)據(jù)庫對象分解

13、成更易于管理的較小段，可以改善表的維護(hù)、事務(wù)及查詢性能，表和索引都能夠被分區(qū)。數(shù)據(jù)中心機上有的數(shù)據(jù)表1年的存儲量將近5G。系統(tǒng)剛投入運行時，并沒有意識到這個問題的嚴(yán)重性，隨著數(shù)據(jù)的不斷增加，對這樣的表的查詢響應(yīng)時間大幅上升，嚴(yán)重影響的系統(tǒng)的運行。通過分析發(fā)現(xiàn)，對這些大表的查詢一般是以月為單位進(jìn)行操作的，可以用月范圍來進(jìn)分區(qū)，把1年的數(shù)據(jù)分布到12個分區(qū)中，也就是分布到12個表空間中，這樣雖然增加了表空間文件的數(shù)量，但是每個文件的大小變小了，以月為單位的查詢只涉及到一個表空間，顯著提高了查詢的效率。2.3優(yōu)化SQL語句SQL語言是一種靈活的語言，相同的功能可以使用不同的語句來實現(xiàn)，但是語句的執(zhí)行

14、效率卻很不相同。總得來講，寫SQL語句需要滿足如下規(guī)則：（1）避免對返回的行無任何限定條件，即不使用索引列進(jìn)行查詢；（2）避免條件列在表達(dá)式中使用；（3）避免條件中使用NULL或不相等；（4）在子查詢中慎重使用in或者not in語句；（5）慎重使用視圖的聯(lián)合查詢。系統(tǒng)投入運行一段時間后，專門組織人力對系統(tǒng)中所有的SQL語句進(jìn)行了排查，依據(jù)上述原則進(jìn)行了大量的修改，尤其是對一些涉及到多表連接且數(shù)據(jù)量較大的查詢語句進(jìn)行了仔細(xì)分析，對存在執(zhí)行效率問題的SQL語句進(jìn)行了優(yōu)化重寫。例如在軋制計劃的查詢中，由于查詢一個計劃涉及到多個子表，最初開發(fā)人員只用了一條包含多表連接的SQL語句，隨著數(shù)據(jù)量的增加，

15、查詢的響應(yīng)時間越來越慢。通過修改，把多表的連接分解為幾個對單一表的查詢，把查詢結(jié)果傳送到客戶端的內(nèi)存中，由客戶端程序處理數(shù)據(jù)。雖然客戶端程序要稍微復(fù)雜一些，但總的查詢響應(yīng)時間只有修改前的30%，而且隨著數(shù)據(jù)量的增加，性能下降并不明顯。2.5優(yōu)化效果綜合運用上述各種措施，對系統(tǒng)進(jìn)行了全面優(yōu)化，取得了良好的效果，主要有：（1）基本杜絕了數(shù)據(jù)庫鎖表的現(xiàn)象；（2）過程機的進(jìn)程不會因為過長時間等待數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的響應(yīng)而導(dǎo)致崩潰；（3）由于采用專用網(wǎng)段傳送數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)帶寬得到了充分的保證，避免了因網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至是死機；（4）查詢響應(yīng)時間明顯加快，尤其是對利用分區(qū)技術(shù)存儲的表，效果

16、更加明顯，響應(yīng)時間不到原來的四分之一；（5）客戶端程序連接數(shù)據(jù)庫時的等待時間明顯縮短。總之，通過優(yōu)化，系統(tǒng)在運行中因數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原因?qū)е碌氖鹿蕰r間大大減少，有力地保證了生產(chǎn)的正常運行。3結(jié)語由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復(fù)雜性較高，很難將參數(shù)調(diào)整到使整個系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)性能都達(dá)到最優(yōu)，項目組所能做的只是對系統(tǒng)不同方面的性能做出權(quán)衡，將系統(tǒng)調(diào)整到較為滿意的狀態(tài)。通過實踐，認(rèn)為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化工作，應(yīng)當(dāng)從以下幾點來進(jìn)行：（1）重視設(shè)計階段的工作。由于設(shè)計階段對系統(tǒng)分析不透徹，造成整個數(shù)據(jù)庫邏輯或物理設(shè)計不合理，將會對系統(tǒng)的性能帶來極大的影響，同時也會使運行后調(diào)整的代價大大增加；（2）設(shè)計或維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時

17、，應(yīng)當(dāng)制定明確的性能目標(biāo)。突出重點，優(yōu)先優(yōu)化對應(yīng)用系統(tǒng)影響大的性能指標(biāo)，必要時，要犧牲一些次要的性能環(huán)節(jié)；（3）構(gòu)建優(yōu)化的實驗環(huán)境。熱軋過程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行直接關(guān)系到生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，因此，有些結(jié)果不明確的優(yōu)化措施，不應(yīng)在該系統(tǒng)上直接實施的。應(yīng)在實驗室構(gòu)建了一套和在線系統(tǒng)基本一樣的實驗環(huán)境，利用該環(huán)境來評估實際的優(yōu)化效果，減小優(yōu)化失敗給在線系統(tǒng)造成不必要的停機時間應(yīng)用價值：通過得知當(dāng)前溫度情況，對一些條件下的事情采取措施，如路面澆水，通過歷史溫度曲線的變化 更加形象的估計與預(yù)測當(dāng)年同一時間的溫度情況并作出比較。溫度采集工具的一些相關(guān)設(shè)備，這里主要討論對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行的一些操作，如何實時顯示

18、出來，系統(tǒng)的主要功能模塊介紹（圖）應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的設(shè)備要求對于監(jiān)控計算機，要完成與下位機現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的實時通信和數(shù)據(jù)庫的訪問功能。監(jiān)控計算機和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的信息交換采用ODBC調(diào)用來實現(xiàn)。ODBC具有統(tǒng)一的用戶接口，能夠容易實現(xiàn)與各種數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行交互的程序，對數(shù)據(jù)庫類型依賴性較弱。選用Windows NT Server 和Internet Information Server 5.0構(gòu)成Web服務(wù)器，選擇SQL Server2000 構(gòu)成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以ASP方式完成Web 與數(shù)據(jù)庫的動態(tài)數(shù)據(jù)處理。用VB6.0編程實現(xiàn)與PLC之間實時數(shù)據(jù)的采集，轉(zhuǎn)化，處理。用VB6.0的RDO對象模型，通過ODBC接口與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行信息交換。采集程序每10秒更新一次采集的溫度，濕度數(shù)據(jù)參數(shù)，每隔1秒鐘檢測數(shù)據(jù)庫是否有新的信息要下達(dá)到下位機。4結(jié)論與展望 本系統(tǒng)性能良好，成本低，是一種遠(yuǎn)程實時監(jiān)控溫濕度變化的新嘗試。只要適當(dāng)更新前端傳感器，還可監(jiān)控庫房、智宇樓等建筑設(shè)施內(nèi)的其他設(shè)備。然而通過Internet對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控