实时历史数据库架构和实时数据压缩算法的设计与实现

论文摘要

实时历史数据库是工业企业自动化体系中的一个关键技术,研究和开发具有自主知识产权的实时历史数据库产品具有重大的理论和现实意义。在电力企业等流程工业中,实时数据是企业的重要数据资源,有效利用实时数据能为企业决策提供支持、提高企业管理水平和生产效率,进而增强企业的竞争能力,提高企业的综合效益。本论文是在与中国电力科学研究院下属公司合作开发的实时数据库GDReal的基础上完成的。从我国流程工业特别是电力企业的现状入手,充分考虑了实际需要,参考国内外相关领域的理论研究和实际产品,进行了理论和实践创新之后完成该项目。GDReal是一大型实时历史数据库系统,本文将对该数据库的总体设计和各个组件和功能模块设计进行详细的介绍。简单介绍了实时历史数据库研究背景和意义。在此基础上,对当前国内外主流的实时数据库进行了详细分析。参考当前主流的实时数据库系统,提出了GDRTDB的解决方案。并对GDRTDB实时数据库进行需求分析和总体设计。详细阐述了GDRTDB实时历史数据库系统的体系结构、基本功能和技术指标,重点突出架构思想的设计。详细介绍了GDRTDB实时数据库后台服务器的需求分析和设计思想。对后台服务器各个功能模块进行了详细介绍,尤其是网络模块、标签点和站点的配置模块、权限模块和日志模块。介绍了数据压缩技术,然后具体介绍了文本数据压缩算法及其原理,详细阐述了实时数据库中数据压缩算法的设计方案。该数据压缩算法是在详细分析了历史数据特点和文本数据压缩算法的基础上提出的。历史数据分为三大类:数值、时间标签和质量码,三类数据的数据特征不同,为了得到好的压缩效果,首先将历史数据分类提取,再根据每类数据的数据形态设计压缩算法。完成了GDRTDB的管理器和客户端动态链接库的设计,并分别对它们的各个模块功能和模块之间的关系进行详尽的说明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 实时历史数据库的研究背景和意义
• 1.2 实时历史数据库的研究历史及现状
• 1.2.1 关系数据库简介
• 1.2.2 实时数据库简介
• 1.2.3 历史数据库简介
• 1.3 实时历史数据库中的压缩技术
• 1.4 本文的主要工作及其章节安排
• 第二章 GDReal 实时历史数据库的总体设计
• 2.1 GDReal 实时历史数据库的需求分析
• 2.1.1 基本描述
• 2.1.2 基本功能
• 2.1.3 技术指标
• 2.2 当前主流实时历史数据库的架构
• 2.3 GDReal 实时历史数据库的体系结构介绍
• 2.3.1 GDReal 实时历史数据库的网络结构
• 2.3.2 GDReal 实时历史数据库的模块划分
• 2.3.3 GDReal 实时历史数据库的数据流程
• 2.4 GDReal 后台服务器模块的需求分析与设计
• 2.4.1 GDReal 网络模块需求及设计
• 2.4.2 GDReal 标签点配置模块需求分析及设计
• 2.4.3 GDReal 权限管理模块的需求分析与设计
• 2.4.4 GDReal 日志模块的需求分析与设计
• 2.5 GDReal 磁盘历史数据库模块的设计与实现
• 2.5.1 GDReal 磁盘历史数据库设计中的问题
• 2.5.2 GDReal 磁盘历史数据库的原理和结构
• 2.5.3 性能分析
• 2.6 小结
• 第三章 数据压缩技术的分析与研究
• 3.1 数据压缩技术应用于工业实时数据库的必然性
• 3.2 文本数据压缩技术的产生与发展
• 3.3 文本数据压缩算法的介绍
• 3.3.1 基于统计模型的压缩算法
• 3.3.2 基于字典模型的压缩算法
• 3.3.3 RLE 文本压缩算法
• 3.4 工业实时数据库中的压缩算法介绍
• 3.4.1 旋转门压缩算法
• 3.4.2 死区压缩算法
• 3.5 小结
• 第四章 GDReal 中数据压缩的设计与实现
• 4.1 动态连接库简介
• 4.2 数据压缩模块的总体框架设计
• 4.3 实时数据的特点分析
• 4.3.1 时间标签
• 4.3.2 质量码
• 4.3.3 数值
• 4.4 数据压缩的设计与实现
• 4.4.1 时间标签的压缩
• 4.4.2 质量码的压缩
• 4.4.3 开关量的数据压缩
• 4.4.4 浮点数的数据压缩
• 4.5 GDReal 数据压缩的创新
• 4.6 小结
• 第五章 GDReal 下位机功能模块的设计与实现
• 5.1 GDReal 下位机功能模块设计描述
• 5.2 GDReal 下位机接口设计
• 5.3 GDReal 下位机任务调度的设计与实现
• 5.4 GDReal 下位机内存管理的设计与实现
• 5.5 小结
• 第六章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献