1引言

      KingHistorian是亞控科技“十年磨一劍”的產品，它采用了全新的數(shù)據壓縮和查詢機制，每秒可以處理60萬條數(shù)據記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數(shù)據的25%-95%；單客戶端查詢任意時間段100萬條數(shù)據，不超過5秒；256個客戶端并發(fā)查詢，每秒可達2萬條記錄。這些指標都是關系數(shù)據庫可望而不可即的。此外，KingHistorian還提供了豐富的接口、支持數(shù)據鏡像、數(shù)據緩存、在線備份等多種功能。以KingHistorian為數(shù)據庫后臺軟件，配合亞控科技KingGraphic、KingCalculation、KingA&E等軟件，可以圓滿的解決海量數(shù)據存儲、展示、查詢、分析、預警等多方面的需求。

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)實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據的可視化、地圖化、智能化，實現(xiàn)對哈爾濱市的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據和空間地圖數(shù)據的綜合管理，原系統(tǒng)的后臺數(shù)據庫是Oracle關系數(shù)據庫。

      由于Oracle關系數(shù)據庫在數(shù)據壓縮存儲和數(shù)據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年時間，數(shù)據庫數(shù)據已經占用了系統(tǒng)硬盤的90%的空間。查詢曲線已經緩慢到了“飯前點查詢，飯后看結果”的程度。整個系統(tǒng)的運行狀況已經到了令人難以忍受，非換不可的程度。

3系統(tǒng)結構

      新的信息系統(tǒng)基于北京亞控科技在環(huán)保領域的完整解決方案構建。系統(tǒng)由現(xiàn)場層、傳輸層、管理層三個層級組成。每個層級使用亞控科技對應的相關軟件產品。完成對水污染源、煙氣污染源、水流域、大氣質量、噪聲污染源、低空尾氣等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。

信息系統(tǒng)整體架構

4功能及特點

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，將嵌入版KingHMI安裝到環(huán)保設備數(shù)據采集儀上，亞控科技開發(fā)相應的設備驅動與數(shù)據采集儀通訊。

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)據采集設備獲取數(shù)據，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)據根據客戶的數(shù)據協(xié)議將數(shù)據解析，并將解析后的數(shù)據存儲到工業(yè)歷史數(shù)據庫KingHistorian3.0中。

      使用DataCollector采集通過API和OPC二種接口，兼容性強，易擴展。所有采集面向底層軟件，無數(shù)據回寫?？梢赃M行數(shù)據壓縮，建少GPRS流量，降低網絡費用。具有斷點續(xù)傳功能，保證數(shù)據，無遺漏，準確可靠。

      DataServer可以接受來自最多5000個DataCollector的數(shù)據，具備數(shù)據緩沖區(qū)，無實時性要求，保證數(shù)據不丟失?？梢詫ataCollector進行遠程管理。具有數(shù)據診斷，假數(shù)據報警功能，可以防止誤傳輸，去除野點。

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、大氣質量、噪聲污染源、低空尾氣、氣象參數(shù)、治理設施運行監(jiān)測；

      管理中心功能：監(jiān)測設備狀態(tài)及反控、瞬時數(shù)據顯示及查詢、信息系統(tǒng)數(shù)據中心管理、軟件系統(tǒng)配置、安全及權限管理。

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

1. 用工藝流程形式動態(tài)展現(xiàn)污水處理廠、廢水和廢氣排放企業(yè)現(xiàn)場DCS設備運行狀況及各種指標參數(shù)；
2. 可以根據需要添加設備的各種信息和參數(shù)，用實時數(shù)據、歷史數(shù)據、實時曲線、歷史曲線、實時報表、歷史報表等多種形式表現(xiàn)數(shù)據；
3. 可以選擇現(xiàn)場點位，查看點位的基本信息(例如地址、監(jiān)測設備參數(shù)、廠家信息、排污口信息等…)
4. 可以選擇點位，選擇污染源的監(jiān)測參數(shù)，用實時曲線1、4、9分屏、柱狀圖以及動畫動態(tài)的顯示參數(shù)的實時數(shù)據。
5. 可以選擇點位，時間段，可選擇的顯示量、出現(xiàn)時間、最小值、最大值、平均值等信息進行查詢。查詢結果用表格、曲線形式表現(xiàn)，可以導出關系數(shù)據庫和execl中。
6. 可以選擇點位，時間段，統(tǒng)計比較各個參數(shù)的日均值、日最高值、出現(xiàn)時間，以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導出到關系數(shù)據庫和execl中。
7. 可以統(tǒng)計比較每個點位的歷年每月的各個參數(shù)的月均值、月最高值、出現(xiàn)時間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導出到關系數(shù)據庫和execl中。
8. 可以統(tǒng)計比較每個點位的歷年每年的各個參數(shù)的年均值、年最高值、出現(xiàn)時間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導出到關系數(shù)據庫和execl中。
9. 可以統(tǒng)計比較在各個點位之間，選擇相同時間段、年份、月份比較日均值、日最高值、出現(xiàn)時間、日總量、月均值、月最高值、出現(xiàn)時間、月總量、年均值、年最高值、出現(xiàn)時間、年總量并以表格、曲線、柱狀圖形式表現(xiàn)，可以導出到關系數(shù)據庫和execl中。
10. 可以按時間段、按月份、按年份，按點等統(tǒng)計出：各個監(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)，可以導出到關系數(shù)據庫和execl中。

   11.  可以自動生成周、月、年污染源檢測報表。

   12.  可以自動記錄超標數(shù)據并記錄，可以選擇時間段、年份、月份查詢?？梢詫С龅疥P系數(shù)據庫和execl中。

   13.  有動態(tài)回放的功能，可以以動畫形式回放現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)。

      強大的計算軟件kingCalculation從數(shù)據庫KingHistorian中讀取變量數(shù)據，可以完成復雜的數(shù)學運算。從而實現(xiàn)以下的高端功能：

1. 統(tǒng)計任何一段時間內現(xiàn)場設備的啟動次數(shù)，停止次數(shù)，故障次數(shù)，運行時間。按照運行時間配合設備單位時間用電量數(shù)據，可以計算出設備總體的能源消耗。
2. 計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。
3. 計算出每個監(jiān)測參數(shù)日、月、年的最大值、最小值、平均值等，可以進行數(shù)據擬合，計算標準差。
4. 配合各種數(shù)學模型，建立起大氣擴散模型等環(huán)境污染擴散模型。預測污染擴散的速度和對環(huán)境的影響。

      強大的報警軟件kingA&E從數(shù)據庫KingHistorian中讀取變量數(shù)據，可以完成復雜的報警任務。從而實現(xiàn)以下的高端功能：

1. 超標報警，可以預先輸入選項超標參數(shù)，如有超標出現(xiàn)，會自動記錄并高亮紅色顯示，并且生成超標報表，可以導出到關系數(shù)據庫和Excel中。
2. 危害事件報警，可以預先輸危害事件特征，如有危害事件出現(xiàn)，會自動記錄并高亮紅色顯示，并且生成危害事件報表，可以導出到關系數(shù)據庫和Excel中。
3. 可以根據數(shù)據庫的數(shù)據形成趨勢，進行趨勢預警。如果一種趨勢一直朝危害事件方向發(fā)生，并持續(xù)了一段時間（按經驗設定），可以在危害事件發(fā)生前進行趨勢預警。
4. 可以根據研究的數(shù)據模型，進行預測報警。如果實際參數(shù)值與模型輸出值相比較超過某種判斷指標，則進行預測報警。

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

      KingHistorian單臺服務器最高支持100萬點； 服務器每秒可以處理60萬條數(shù)據記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數(shù)據的25%-95%；單客戶端查詢任意時間段100萬條數(shù)據，不超過5秒；256個客戶端并發(fā)查詢，每秒可達2萬條記錄；可以很好的擔負后臺數(shù)據庫的工作。

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

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

5總結

      哈爾濱環(huán)保局環(huán)境信息中心采用新數(shù)據信息系統(tǒng)之后，將會圓滿解決原有系統(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)可實現(xiàn)信息通暢、資源共享，提供大量準確、直觀的環(huán)境基礎數(shù)據和專題數(shù)據，為各級環(huán)保部門分析決策提供科學的依據和手段。為建設環(huán)境事故應急處理系統(tǒng)、建設項目審批管理系統(tǒng)、污染源管理系統(tǒng)等專業(yè)應用系統(tǒng)提供必要平臺，為實現(xiàn)哈爾濱市“數(shù)字環(huán)?！贝蛳聢詫嵉幕A。