實時數據質量碼在節能減排監管系統中的實現與應用

吳江萍，李智，陳亞，湯朝波

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數據股份有限公司，南京210009）

節能減排監管系統專欄

實時數據質量碼在節能減排監管系統中的實現與應用

吳江萍1，李智1，陳亞2，湯朝波2

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數據股份有限公司，南京210009）

通過浙江省電力行業節能減排監管系統的建設，可以有效保證各類實時信息數據的存儲，最終達到集中統一管理、統一共享的目的，并對實時信息與基于人工的業務信息進行有效整合，以滿足業務應用系統對實時信息的應用需求。在實時數據的存儲中，實時數據質量碼發揮著至關重要的作用。分析實時數據質量碼的存儲流程，并介紹質量碼在節能減排監管系統中的實現與應用。

實時數據；質量碼；節能減排；監管系統

0 引言

隨著電力行業節能減排工作的逐步推進，發電廠脫硫脫硝、電廠能耗、電廠排放等系統也逐步建立并產生大量實時數據，這些數據已成為節能減排監管的重要基礎[1]。

目前，各電廠通過煙氣分析系統、管理信息系統以及數據采集系統的建立，一定程度上滿足了對數據的需求，但隨著信息化建設的不斷推進，已有的數據采集系統已經不能滿足電力監管部門對數據的廣泛需求。目前，實時數據存在于發電廠的眾多應用系統中，因為實時數據的變化頻率較高，數據量會隨著時間的推移變得非常龐大[2]。通過浙江省電力行業節能減排監管系統的建設，實現對實時數據在接入、存儲、訪問等方面進行統一規范化的管理，可以有效保證各類實時信息數據的存儲，并最終達到集中統一管理、共享的目的，同時對實時信息與基于人工的業務信息進行有效整合，以滿足業務應用系統對實時信息的應用需求。

通常情況下，若采集到的數據不能判定是否正確，就會給使用帶來不便，給未來的操作埋下隱患。而質量碼的使用，則能夠解決這一難題。通過質量碼，可以傳輸1個標記字符，標記數據為正確或者損壞，從而方便用戶后續操作，例如對損壞數據作特殊處理。

本文分析了實時數據的數據質量碼的特點，闡述實時數據的數據質量碼在節能減排監管系統中的實現與應用。

1 質量碼的存儲流程

對于整合節能減排相關專業數據的省級數據中心而言，如何統一數據模型的描述至關重要[3]。海迅實時數據庫采用2種標識符（內部序號和名稱）來標識所存儲的實時數據。內部序號為整型數，用于數據庫內部標示，用戶不可更改；名稱標識符由用戶指定，最多可以由31個ASCII字符組成。在同一個數據處理服務上，名稱標識符必須具有唯一性，在不同的數據處理服務器上，數據點名稱標識符可以復用。

海迅實時數據庫將存儲的數據定義為事件（Event），事件是實時數據庫數據處理的最小單元。事件包括數值型事件和字符型事件。數值型事件由三部分組成，包括：時標（Timestamp）、值（Value）和質量碼（Status）。其中，時標由2個4字節整數表示，數值由單精度浮點數（4字節）表示，質量標志由1個整數（4字節）表示。因此，1個完整的數值型事件占用的原始空間為16字節。字符型事件與數值型類似，只是數值部分由64個ASCII字符組成表示，1個完整的字符型事件占用的原始空間為76字節。

質量碼提供給用戶使用，用戶可以傳輸1個標記字符，標記數據是否損壞。若數據損壞，用戶可以對其作特殊處理，例如在對實時數據進行統計計算時，獲取海迅實時數據庫中的數據值，通過質量碼對數據的質量進行判斷，如果數據已損壞，則將該數據的值置0或進入異常處理，以避免無法計算或者計算得出錯誤值。另外，也可以傳輸用戶想要標識的字符，例如數字“0”，“1”等。同樣，在對海迅數據庫中的實時數據進行統計計算時，可以通過質量碼對數據的質量進行判斷，如果數據質量碼為“0”就正常計算，如果數據質量碼為“1”，則將該數據的值置0或進入異常處理，以避免無法計算或者計算得出錯誤值。

質量碼的存儲流程為：用戶自發送端發送數據，并傳輸想要標識的字符，海迅數據庫接收采集來的數據，并將標識字符填充到質量碼的位置。

2 質量碼在節能減排監管系統中的實現與應用

2.1 質量碼的實現流程

浙江節能減排監管系統跨越3個安全區域：安全Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅳ區，其中Ⅱ區和Ⅳ區為PI數據庫所在區域，Ⅲ區為海迅實時數據庫、應用服務器和關系數據庫所在區域。Ⅱ區和Ⅲ區之間通過正向隔離裝置進行網絡隔斷，即數據只能由Ⅱ區發送至Ⅲ區，不能逆向傳輸；而Ⅲ區和Ⅳ區之間則通過反向隔離裝置進行網絡隔斷，即數據只能由Ⅳ區發送至Ⅲ區。

監管系統由PI數據庫服務器、海迅實時數據庫服務器、關系數據庫服務器、應用服務器、接口服務器和正/反向隔離裝置組成。

監管系統中主要利用了PItoHS數據采集接口，從電廠側的PI數據庫取值，經過中轉服務，傳輸到接收端的海迅實時數據庫中。PItoHS客戶端可以列舉某1個PI節點上的所有測點。使用時，從Excel中導入PI測點，將已配置好的PI中的點與HS中的點的對應關系表呈現在客戶端，用戶可以勾選需要添加至海迅服務的點，點擊“導入測點至海迅”功能按鈕，將PI中的測點導入到海迅數據庫中。在導入過程開始之前，用戶可以為測點添加前綴，以便區分測點來自不同的PI節點，也可設置倍率，用于統一單位。用戶可勾選需要訂閱的測點，訂閱完成之后PItoHS服務將輪詢獲取已訂閱測點的快照并提交數據至海迅數據庫[4]。另外，PItoHS還具有列舉已訂閱測點、取消已訂閱測點等功能。

PItoHS數據采集接口負責從PI數據庫中獲取實時數據，并對相關數據按照通信規約（E文件格式）進行封裝，通過網絡將各種參數傳輸至數據通信服務器的接受軟件。通信服務器接受由軟件解析獲取到的數據包，按照一定的數據格式寫入實時數據中心。

數據接入時，首先定義質量碼模型，用8位二進制數表示，分別表示電流、電壓、溫度等參數，用0或1來表示。約定規范：0表示正?；蛘卟淮嬖?，1表示越限。例如質量碼為00010000，第5位定義為電壓值，1表示該電壓越限，其他位為0則表示該參數數值正?；蛘卟淮嬖冢源祟愅?。用戶可以自行定義質量碼規范，例如用數字分別表示：0代表正常，1代表數值越限，2代表數值低于限值，3代表亂碼等。

部署在Ⅱ區或Ⅳ區接口服務器上的PItoHS服務，從與其相連的PI數據庫中讀取實時數據，判別數據是否越限，形成相應的質量碼，寫入E文件。經過中轉服務后，將數據以標準E文件形式，穿越隔離網閘發送至Ⅲ區，再由Ⅲ區的中轉服務將數據推送至Ⅲ區的PItoHS服務。Ⅲ區的PItoHS服務接收到E文件，對E文件進行解析，將其中的質量碼轉化為十六進制數，如將00010000轉化為16，再傳送到海迅實時數據庫。海迅實時數據庫對數據和質量碼進行統一存儲。

2.2 質量碼的應用

質量碼傳入海迅實時數據庫后，可供用戶對其進行特殊處理，例如Ⅲ區的統計服務在對實時數據進行統計計算時，獲取海迅實時數據庫中的數據，通過質量碼對數據的質量進行判斷，如果數據不越限，則進行正常計算，如果數據越限，則將該數據的值置0或進入異常處理，以避免計算得到錯誤的值。

相應流程如圖1所示。

圖1 質量碼實現流程

實時數據中心的功能首先定位為省級節能減排實時數據的集中統一存儲[5]，為各類實時數據提供高效的存儲功能，提高監管信息化的運作效率，使其成為各發電廠和各發電集團公司節能減排系統之間數據交互的平臺。實時數據中心在技術層面上解決傳統關系數據庫無法解決的歷史沉淀數據的存儲和快速訪問等問題[6]，提升數據傳輸的效率，提高數據存儲的效益，打開數據共享的便捷通道，為今后信息化建設中的實時數據傳輸和存儲打下良好基礎。

浙江全省有33家電廠共139臺機組，其中常規燃煤機組62臺，非常規燃煤機組7臺，各發電廠節能減排系統的實時信息數據分散存儲。依據浙江省電力行業節能減排監管系統現有業務應用需求，每臺火力發電機組采集的實時測點量超過千點，數據采集周期為秒級，計劃存儲時間為5年，且考慮后期將拓展接入電廠其他數據，因此現場部署了數據測點達20萬點的海迅實時數據庫和約4TB的數據存儲設備。

目前實時數據中心已有效整合了19家電廠62臺機組的實時、準實時數據點，實現實時數據的集中和共享，以及高效、快速和方便的存取與應用，并為節能減排系統在線監控提供相關的實時數據，涵蓋熱機、環化、省調、信息、自動化等多個專業，使不同的管理部門能實時共享監控信息資源，解決了信息孤島的信息隔閡問題。

3 結語

通過質量碼的查詢和使用，可以方便地對損壞數據進行監視和處理，也可以方便地存儲用戶想要存儲的信息，在節能減排監管系統中發揮了重要作用。

隨著節能減排監管系統的推進，還將考慮將更多實時數據納入發電廠的節能減排監管核查范圍，最終實現全面監控浙江省所有發電機組的節能減排實時運行情況的目標。

[1]電監會信息中心.電力行業節能減排實時監管信息系統建設方案[EB/OL].2011-1∶19.

[2]尚金成.電力節能減排的理論體系與技術支撐體系[J].

電力系統自動化，2009（06）∶31-33.

[3]姚衛新.智能數據分析中異常數據的集成化管理方法研究[D].上海：復旦大學，2004.

[4]馬建剛，黃濤，汪錦嶺，等.面向大規模分布式計算發布訂閱系統核心技術[J].軟件學報，2006（01）∶135-137.

[5]陳廣娟.中國發電產業節能降耗的優化模型與方法研究[D].北京：華北電力大學，2008.

[6]杜成剛，曹基華，林一，等.電力節能降耗技術措施分析[J].中國電力，2007（09）∶1-2.

[7]趙欽新，周屈蘭.工業鍋爐節能減排現狀、存在問題及對策[J].工業鍋爐，2010（01）∶6-7.

（本文編輯：龔皓）

參考文獻的作用

參考文獻是為撰寫論著而引用的有關圖書資料，是學術專著、論文的重要組成部分。參考文獻反映研究工作的背景和依據，表明作者尊重他人研究成果的嚴肅態度，向讀者提供有關信息的出處，參考文獻還是對期刊論文引文進行統計和分析的重要信息源之一。

參考文獻的引用，反映了論著作者具有科學的態度，論著具有真實、廣泛的科學依據，說明文章所引用的論點、資料和數據均有出處可查，表明了作者對某一科學技術領域研究的深度和廣度。

科學技術以及科學技術研究工作都具有繼承性，大多研究成果是對前人研究的一種深化和拓展。著錄引用參考文獻是論著作者對他人勞動成果的尊重和肯定，還免除了抄襲或剽竊的嫌疑。

在科技論文中，作者引用或借鑒別人的方法和觀點來佐證自己將要展開的論點時，如果把所涉及的內容全部錄入，容易造成論文內容繁瑣、重點不明。正確列出相關的參考文獻，不必大段抄錄原文，只摘引其中最重要的觀點與數據，可以大大節約論文的篇幅。

編輯部編

Implementation and Application of Real-time Data Quality Code in Energysaving and Emission Reduction Supervision System

WU Jiangping1，LI Zhi1，CHEN Ya2，TANG Chaobo2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China Real-time Database Limited Company，Nanjing 210009，China）

Through construction of energy-saving and emission reduction supervision system of Zhejiang power industry,the storage of all kinds of real-time data can be guaranteed effectively and the goal of united management and sharing can be achieved.Furthermore,real-time information and human-based business information can be integrated effectively to meet the application requirements of business application system on realtime information.Real-time data quality code plays a vital role in real-time data storage.The paper analyzes the storage process of real-time data quality code and introduces the application and implementation of quality code in energy-saving and emission reduction supervision system.

real-time data；quality code；energy-saving and emission reduction；supervision system

TP311.13

：B

：1007-1881（2014）06-0026-03

2013-10-11

吳江萍（1963-），女，浙江建德人，工程師，從事高壓計量、高壓測試工作。