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企業自動化與信息化的實時軟件平台與實時數據庫

http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 13:05:18 來源：中國自動化學會專家谘詢工作委員會

1 引言

dangjinshehui，shijiejingjiquanqiuhuaqushidaozhileshijieshichangdejiliejingzheng，tongshiziyuanhehuanbaowentidejinpoxingduigongyeshengchantichuleyuelaiyuegaodeyaoqiu，zhexietuidongguochenggongyebuduanzhuiqiuxianjinkongzhiyuyouhua，充分利用信息和計算機技術，使企業不斷增強對市場的應變能力，根據市場需要及時組織和調整生產。充分挖掘生產潛力、提高效率、降低消耗、保護環境等目標，迫切要求實現生產過程和經營過程的整體優化。近年來，采用高可靠、智能化儀表和控製係統，現場總線網絡控製係統（Fieldbus Control System，FCS）；開發高級過程控製技術；在各個層次上實現在線優化；推行管理信息係統（Management Information System，MIS），進而開發計算機集成的管理與控製一體化係統，即計算機綜合自動化係統（Computer Integrated Processing System，CIPS），已成為發達國家過程工業特別是煉化工業中控製與計算機在線應用的標準發展模式。

從技術角度看，幾十年來，流程工業自動化技術獲得了很大的發展。從控製係統的體係結構來看，經曆了氣動、電動、直接數字控製和分布式控製（DCS）四個時代，正在邁向第五個時代，即現場總線網絡控製係統（FCS）。它將成為未來普遍采用的結構形式。

在規模上，傳統的控製係統可能隻有幾個到幾十個I/O 點或控製回路，而現在，一套DCS控製的I/O點和回路多達幾百甚至上千個；係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)範(fan)圍(wei)也(ye)從(cong)傳(chuan)統(tong)的(de)基(ji)於(yu)回(hui)路(lu)的(de)控(kong)製(zhi)，發(fa)展(zhan)到(dao)控(kong)製(zhi)整(zheng)個(ge)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)生(sheng)產(chan)線(xian)，乃(nai)至(zhi)整(zheng)個(ge)企(qi)業(ye)的(de)協(xie)同(tong)控(kong)製(zhi)。伴(ban)隨(sui)著(zhe)控(kong)製(zhi)規(gui)模(mo)和(he)層(ceng)次(ci)的(de)擴(kuo)大(da)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)構(gou)也(ye)日(ri)益(yi)複(fu)雜(za)化(hua)，一(yi)方(fang)麵(mian)，整(zheng)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)不(bu)同(tong)層(ceng)次(ci)上(shang)細(xi)分(fen)；從基礎控製、高gao級ji過guo程cheng控kong製zhi到dao更geng高gao的de優you化hua控kong製zhi。另ling一yi方fang麵mian，控kong製zhi係xi統tong的de不bu同tong層ceng麵mian之zhi間jian也ye要yao求qiu更geng加jia縝zhen密mi的de整zheng合he。同tong時shi，伴ban隨sui著zhe控kong製zhi層ceng次ci的de提ti升sheng，控kong製zhi與yu管guan理li的de關guan係xi日ri益yi密mi切qie，在zai功gong能neng上shang相xiang互hu滲shen透tou。這zhe就jiu是shi所suo謂wei的de管guan控kong一yi體ti化hua進jin程cheng。它ta們men在zai相xiang同tong的de效xiao益yi指zhi標biao函han數shu的de規gui範fan下xia，逐zhu漸jian被bei歸gui入ru同tong一yi個ge框kuang架jia中zhong，以yi實shi現xian控kong製zhi與yu管guan理li的de統tong一yi。

在這些以企業經營管理和企業生產管理的緊密集成為目標的大型企業應用軟件中，對生產過程的集成、監控、管(guan)理(li)是(shi)整(zheng)個(ge)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)體(ti)係(xi)的(de)基(ji)礎(chu)和(he)平(ping)台(tai)。因(yin)此(ci)，一(yi)種(zhong)能(neng)夠(gou)網(wang)絡(luo)化(hua)集(ji)成(cheng)監(jian)控(kong)所(suo)有(you)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)的(de)新(xin)型(xing)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)國(guo)內(nei)外(wai)自(zi)動(dong)化(hua)廠(chang)商(shang)開(kai)發(fa)的(de)方(fang)向(xiang)。企(qi)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)實(shi)時(shi)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)平(ping)台(tai)軟(ruan)件(jian)和(he)信(xin)息(xi)集(ji)成(cheng)平(ping)台(tai)軟(ruan)件(jian)。

2 企業自動化與信息化的實時軟件平台的國內外概況

2.1 工業企業對自動化與信息化的實時軟件平台的要求

(1) 集成監控管理現存的和即將應用的自動化控製設備，逐步消除工廠內各不相同的專有技術、網絡、協議所產生的不良效果；

(2) 降低自動化係統的總體投資成本，並最大程度的保護在現有自動化係統上的投資；

(3) 滿足工廠生產過程控製從單機生產到聯網生產的需要，最終提高生產效率和經濟效益；

(4) 使全廠實時生產過程信息進入企業內所有的計算機平台，滿足企業對生產更深入、更及時地管理；

(5) 提供開放、標準的方式或方法，使先進控製軟件（APC）、生產調度軟件能夠方便的開放；

(6) 統一自動化控製係統的基礎設施網絡，為將自動化係統最終融入信息管理係統提供條件和可能；

(7) 充分利用網絡通訊技術、Internet/Intranet技術，使生產管理人員和現場操作人員能夠在任何地方對機器、生產過程乃至工廠生產管理進行遠程控製。

現在，國外商品化的實時監控軟件正在全力朝這個方向發展，典型的產品有美國Intellution公司的Fix Dynamics軟件、WonderWare公司的InTouch軟件、以色列PCSoft國際公司的WizConr軟件、澳大利亞Citect公司的Citect軟件、法國ARC公司的PCVUE32軟(ruan)件(jian)等(deng)，這(zhe)些(xie)軟(ruan)件(jian)大(da)都(dou)已(yi)經(jing)進(jin)入(ru)中(zhong)國(guo)市(shi)場(chang)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)已(yi)具(ju)有(you)相(xiang)當(dang)的(de)基(ji)礎(chu)，而(er)且(qie)國(guo)產(chan)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)在(zai)圖(tu)形(xing)界(jie)麵(mian)上(shang)已(yi)具(ju)有(you)相(xiang)當(dang)水(shui)平(ping)。

在過程控製中，由於各種數字化自動控製係統的廣泛應用，已經可以獲得大量有關生產過程運行的“海量數據”。但是，這些數據隻是各個生產過程的一些細節、片麵的信息，並不能從全廠的角度反映產品質量、生產計劃執行情況、能源消耗情況。這種存在於企業經營管理係統和自動控製係統之間的信息鴻溝是所有企業在實施資源計劃管理係統（ERP）或企業供應鏈管理係統時所遇到的實際問題。

針(zhen)對(dui)這(zhe)種(zhong)實(shi)際(ji)問(wen)題(ti)，國(guo)外(wai)軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)商(shang)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong)商(shang)品(pin)化(hua)的(de)信(xin)息(xi)集(ji)成(cheng)平(ping)台(tai)軟(ruan)件(jian)，專(zhuan)門(men)用(yong)於(yu)運(yun)營(ying)決(jue)策(ce)管(guan)理(li)和(he)實(shi)時(shi)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)的(de)信(xin)息(xi)交(jiao)換(huan)及(ji)緊(jin)密(mi)集(ji)成(cheng)。典(dian)型(xing)產(chan)品(pin)有(you)美(mei)國(guo)OSI公司的PI軟件、CamStar System公司的InSite軟件、RealtimeInfo公司的InfoLink軟件等。現在，這種實際問題已經開始被廣大國內企業所認識，國內這方麵的研究開發工作也已開始起步。

2.2 實時監控平台軟件

作為工業自動化控製設備監視、控製、管理的工具和企業信息管理係統的重要組成部分，實時監控軟件平台在工業生產中越來越多地得到應用。表1是國外主要商品化實時監控軟件平台的市場銷售情況一覽表。

大多數國外工業自動化谘詢研究、市場調

查公司測算認為，全球工業自動化軟件和實時監控軟件平台以每年10%～15%的速度增長。中國國內各行業每年的實時監控軟件市場的總裝機容量已達到20 000套，並以高於國際平均水平的速度快速增長。

國產實時監控軟件平台發展十分迅速，與國外產品相比，在市場推廣應用方麵占有明顯的優勢：中文本地化軟件，國內企業的工程技術人員、管理人員和操作人員使用比較方便；大部分國產監控軟件的技術支持和售後服務比國外要好；實時監控軟件按照國內企業管理需求和中國人的思維習慣進行設計，適合中國國情；guoneishishijiankongruanjianjiagexiangduibianyi，qiyedounengjieshou。yinci，yongyouzizhubanquan，fuhezhongguoguoqing，juyouguojishuipingdeshishijiankongruanjianpingtaideshichangqianjingfeichangguangkuo。

2.3 信息集成平台軟件

隨著企業資源計劃管理係統（ERP）、供(gong)應(ying)鏈(lian)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)和(he)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，用(yong)於(yu)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)綜(zong)合(he)信(xin)息(xi)集(ji)成(cheng)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)的(de)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)，必(bi)將(jiang)被(bei)廣(guang)大(da)企(qi)業(ye)的(de)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)和(he)企(qi)業(ye)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)所(suo)認(ren)可(ke)。

據不完全統計，美國已有煉油、化工、電力、食品、製藥等行業的兩萬多家企業應用了這種綜合集成軟件平台。開發這類軟件的公司被認為是最熱門的軟件開發公司。表2給出了一些主要商品化綜合集成軟件平台的市場銷售統計。

國內企業對該類軟件的需求將隨著企業資源計劃管理係統（ERP）、供應鏈管理係統的應用和自動化控製係統的完善而逐漸增加。預計在近幾年內，全國煉油、化工、冶金、電力、製藥、造紙、食品等行業，每年至少有300家企業有對綜合信息集成平台軟件的實施需求，按每套100萬元人民幣計算，將形成一個產值近3億元人民幣的軟件市場，並將逐年增長，可見國內對信息集成軟件平台的需求形勢喜人。

3 實時數據庫是企業自動化與信息化實時軟件平台的核心

企(qi)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)實(shi)時(shi)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)是(shi)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)。實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)與(yu)一(yi)般(ban)數(shu)據(ju)庫(ku)應(ying)用(yong)有(you)顯(xian)著(zhu)不(bu)同(tong)的(de)特(te)征(zheng)。在(zai)實(shi)時(shi)係(xi)統(tong)中(zhong)，舊(jiu)的(de)數(shu)據(ju)不(bu)斷(duan)被(bei)新(xin)的(de)數(shu)據(ju)取(qu)代(dai)，而(er)當(dang)前(qian)的(de)控(kong)製(zhi)、決jue策ce或huo調tiao度du完wan全quan依yi賴lai於yu這zhe些xie即ji時shi數shu據ju。所suo以yi，它ta既ji需xu要yao數shu據ju庫ku來lai支zhi持chi大da量liang數shu據ju的de共gong享xiang，維wei護hu其qi數shu據ju的de一yi致zhi性xing，又you需xu要yao實shi時shi處chu理li來lai支zhi持chi其qi事shi務wu與yu數shu據ju的de定ding時shi限xian製zhi。

傳(chuan)統(tong)的(de)應(ying)用(yong)於(yu)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)隻(zhi)是(shi)孤(gu)立(li)地(di)針(zhen)對(dui)自(zi)身(shen)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)要(yao)求(qiu)，沒(mei)有(you)從(cong)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)角(jiao)度(du)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)，雖(sui)然(ran)支(zhi)持(chi)任(ren)務(wu)的(de)定(ding)時(shi)限(xian)製(zhi)，但(dan)它(ta)針(zhen)對(dui)的(de)是(shi)結(jie)構(gou)與(yu)關(guan)係(xi)很(hen)簡(jian)單(dan)的(de)、穩定不變和孤立的實時數據環境，不涉及維護大量共享數據及它們的完整性和一致性，尤其是時間一致性。其自身隻是一個信息“孤島”，無法在網絡環境下協同工作。

實shi時shi數shu據ju庫ku沒mei有you嚴yan格ge的de定ding義yi。一yi般ban認ren為wei，實shi時shi數shu據ju庫ku就jiu是shi其qi數shu據ju和he事shi務wu都dou有you顯xian式shi定ding時shi限xian製zhi的de數shu據ju庫ku，係xi統tong的de正zheng確que性xing不bu僅jin依yi賴lai於yu事shi務wu的de邏luo輯ji結jie果guo，而er且qie依yi賴lai於yu該gai邏luo輯ji結jie果guo所suo產chan生sheng的de時shi間jian。

以關係模型為代表的商業數據庫係統旨在處理永久、穩定的數據，強調維護數據的完整性、yizhixing。qixingnengmubiaoshigaodexitongtuntulianghedidedaijia，erhenshaokaolvyouguanshujujiqichulidedingshixianzhi，suoyi，zhezhongshujukuguanlixitongbunengmanzuwangluohuanjingxiadeshishiyingyongdexuyao。yinci，zhiyoushenruyanjiuwangluohuanjingxiadeshishishujukulilunhejishu，cainengzaizhichishijianguanjianxingyingyonghebaozhengshujuyizhixing、wanzhengxingdengguanjianwentishangqudetupo。jiyuzhegeyuanyin，shishishujukubeirenweishiqiyezidonghuayuxinxihuashishiruanjianpingtaidejichu。zhiyoubagegedulideshishiyingyongjichengdaoyigetongyide、以數據庫為基礎的體係化環境中，才可能真正從網絡的角度思考整個係統的體係結構。

研究流程工業環境下的實時數據庫需要解決幾個根本性的問題：

① 網絡環境下實時數據庫的設計目標；

② 網絡環境下實時數據庫的設計方法；

③ 在設計時沿用什麼樣的原則。

3.1 網絡環境下實時數據庫的設計目標

確定實時數據庫的設計目標是一個根本性的問題，是決定其他問題的哲學前提。

(1) 高可靠性是網絡環境下實時數據庫的首要設計目標這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)這(zhe)類(lei)數(shu)據(ju)庫(ku)工(gong)作(zuo)在(zai)生(sheng)產(chan)第(di)一(yi)線(xian)，是(shi)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)的(de)關(guan)鍵(jian)數(shu)據(ju)平(ping)台(tai)，一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)，所(suo)以(yi)無(wu)論(lun)何(he)時(shi)可(ke)靠(kao)性(xing)都(dou)是(shi)第(di)一(yi)位(wei)的(de)。可(ke)靠(kao)性(xing)表(biao)現(xian)在(zai)它(ta)的(de)軟(ruan)件(jian)、yingjianguzhanglvdi，fashengguzhangkeyikuaisuhuifudaokeyongzhuangtai。bingqiexitongyouyidingdeanquanxingbaozheng，fangzhishujuzaodaopohuai。zhelitaolundeshixiangaokekaoxingmubiaoshitongguoshejijiangudeshujukumoxinghehelide、完備的體係結構得到保證的，並不涉及具體的技術和工程方法。

(2) 實時性是網絡環境下實時數據庫最重要的性能指標在網絡環境下的底層，係統與各種測量、控製設備直接進行數據交互，這些數據設備的帶寬和生產過程的I/O速度要求直接決定了數據庫係統的響應速度，隻有滿足了這種需求，該數據庫係統才可能應用於該類生產過程。事實上，實時、高速、較為確定的響應時間也是整個係統性能的關鍵指標。

(3) 完備的、簡單的功能接口和人機交互接口係統應該具有很強的數據管理和表達能力。實際上這也是數據庫實時性能的一部分。因為，如果一個RTDBxitongsuiranzaiqineibudeshishixinghenhao，danshi，qifuzadeyonghujiekounanyimanzukuaisuxiangyinghuanjingxiaderenjiduihuayaoqiu，huozheyonghujiekouguoyuboruo，yonghuwufakuaisuyouxiaodededaosuoxudexinxi。zhexieshijishangdoudadasunhailezhenggexitongdeshishixingneng。

(4) 數據獨立性保證數據獨立性是數據庫設計理論的基本課題，應該做到係統數據的存儲結構和數據邏輯的變化，盡量不反映到用戶模式上來。

(5) 係統可伸縮性是係統實現過程中必不可少的條件可伸縮性同時也是整個CIPS的de要yao求qiu。整zheng個ge係xi統tong在zai規gui模mo上shang應ying該gai是shi易yi於yu修xiu改gai的de，因yin為wei實shi時shi數shu據ju庫ku不bu可ke能neng一yi次ci就jiu完wan整zheng地di建jian立li起qi來lai，而er是shi在zai原yuan有you的de基ji礎chu上shang不bu斷duan擴kuo充chong從cong而er完wan備bei起qi來lai的de，此ci外wai，數shu據ju庫ku的de用yong戶hu和he應ying用yong情qing況kuang也ye會hui不bu斷duan發fa生sheng變bian化hua。所suo以yi，在zai設she計ji時shi應ying該gai充chong分fen考kao慮lv到dao未wei來lai應ying用yong接jie口kou問wen題ti。並bing且qie，在zai修xiu改gai和he擴kuo充chong後hou，不bu應ying影ying響xiang原yuan有you用yong戶hu的de使shi用yong方fang式shi，如ru不bu必bi修xiu改gai和he重zhong寫xie原yuan有you的de應ying用yong程cheng序xu。

3.2 網絡環境下實時數據庫的設計方法

網絡環境下實時數據庫設計的困難包括以下兩個方麵：shouxianshishishishujukuxitongyuchuantongdeshujukuxitongyouzhegenbenxingdebutong，zheqizhongyouyixiliedejishuwentiyaojiejue。qici，wangluohuanjingxiadeshishishujukuyuqitahuanjingxiadeshishishujukuyouxianzhudequbie。zheshijishangyiweizhezaitixijiegouheshujumoxingdengzhongyaofangmian，wangluohuanjingxiadeshishishujukubixuzhongxinsheji。

(1) 實時數據庫結構模型目(mu)前(qian)，一(yi)些(xie)理(li)論(lun)文(wen)獻(xian)通(tong)常(chang)把(ba)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)建(jian)立(li)在(zai)關(guan)係(xi)模(mo)型(xing)上(shang)。但(dan)是(shi)在(zai)很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)，關(guan)係(xi)模(mo)型(xing)的(de)性(xing)能(neng)卻(que)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)，結(jie)合(he)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)的(de)特(te)點(dian)，建(jian)立(li)真(zhen)正(zheng)適(shi)合(he)於(yu)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)模(mo)型(xing)是(shi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)理(li)論(lun)課(ke)題(ti)。我(wo)們(men)提(ti)出(chu)一(yi)種(zhong)建(jian)立(li)在(zai)網(wang)狀(zhuang)和(he)層(ceng)次(ci)模(mo)型(xing)上(shang)的(de)結(jie)構(gou)模(mo)型(xing)，這(zhe)個(ge)模(mo)型(xing)在(zai)我(wo)們(men)自(zi)行(xing)開(kai)發(fa)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)已(yi)經(jing)實(shi)現(xian)，並(bing)且(qie)取(qu)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)性(xing)能(neng)。

(2) 實時數據模型及其語言事(shi)實(shi)上(shang)，到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)研(yan)究(jiu)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)文(wen)獻(xian)中(zhong)專(zhuan)門(men)討(tao)論(lun)數(shu)據(ju)建(jian)模(mo)問(wen)題(ti)的(de)較(jiao)少(shao)。一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)傳(chuan)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)模(mo)型(xing)。但(dan)是(shi)這(zhe)個(ge)模(mo)型(xing)在(zai)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)下(xia)難(nan)以(yi)應(ying)用(yong)，也(ye)無(wu)法(fa)取(qu)得(de)很(hen)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。原(yuan)因(yin)是(shi)在(zai)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)下(xia)，實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)有(you)著(zhe)鮮(xian)明(ming)的(de)特(te)點(dian)：

① 數據庫中的數據往往對應著物理的測量、控(kong)製(zhi)和(he)監(jian)測(ce)設(she)備(bei)，不(bu)隻(zhi)是(shi)實(shi)時(shi)性(xing)要(yao)求(qiu)高(gao)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)在(zai)數(shu)據(ju)組(zu)織(zhi)上(shang)，數(shu)據(ju)與(yu)相(xiang)關(guan)聯(lian)的(de)算(suan)法(fa)，即(ji)數(shu)據(ju)庫(ku)事(shi)務(wu)通(tong)常(chang)緊(jin)密(mi)相(xiang)關(guan)，表(biao)現(xian)出(chu)明(ming)顯(xian)的(de)對(dui)象(xiang)特(te)征(zheng)。

② 設she備bei數shu據ju通tong過guo複fu雜za的de組zu態tai關guan係xi建jian立li錯cuo綜zong複fu雜za的de參can數shu連lian接jie網wang絡luo，傳chuan統tong的de組zu態tai數shu據ju庫ku就jiu是shi用yong於yu描miao述shu這zhe種zhong蛛zhu網wang般ban的de連lian接jie屬shu性xing。但dan實shi時shi數shu據ju庫ku要yao求qiu從cong更geng廣guang泛fan的de角jiao度du看kan待dai這zhe個ge問wen題ti。

所以，研究出一種既有對象特征，又能高效描述組態聯係的數據模型是非常重要的。

(3) 實時事務的模型與特性實時數據庫下的事務模型更加複雜，可能包含著事務嵌套等。因此，實時事務的結構複雜，事務之間有多種交互行動和同步，存在結構、數據、行為、時間上的相關性以及在執行方麵的依賴性。

實shi時shi數shu據ju庫ku中zhong的de事shi務wu有you多duo種zhong定ding時shi限xian製zhi，其qi中zhong最zui典dian型xing的de是shi事shi務wu截jie止zhi期qi，係xi統tong必bi須xu能neng讓rang截jie止zhi期qi更geng早zao或huo更geng緊jin急ji的de事shi務wu較jiao早zao地di執zhi行xing，換huan言yan之zhi，就jiu是shi能neng控kong製zhi事shi務wu的de執zhi行xing順shun序xu。同tong時shi，又you需xu要yao基ji於yu截jie止zhi期qi和he緊jin迫po度du來lai標biao明ming事shi務wu的de優you先xian級ji，然ran後hou按an優you先xian級ji進jin行xing事shi務wu調tiao度du。所suo以yi，需xu要yao開kai發fa新xin的de並bing發fa控kong製zhi標biao準zhun和he實shi現xian技ji術shu。

(4) 數據存儲與緩衝區管理盡管這是一個應用技術，但是在實際的實現過程中卻是非常重要的，直接關係著實時係統的性能。傳統的磁盤數據庫的操作受I/O限製，其I/O的時間延遲及其不確定性對實時事務是難以接受的。因此，RTDB中zhong數shu據ju存cun儲chu的de一yi個ge主zhu要yao問wen題ti就jiu是shi如ru何he消xiao除chu這zhe種zhong延yan遲chi及ji其qi不bu確que定ding性xing，這zhe需xu要yao底di層ceng的de內nei存cun數shu據ju庫ku支zhi持chi，因yin而er內nei存cun緩huan衝chong區qu的de管guan理li就jiu顯xian得de更geng為wei重zhong要yao。這zhe裏li所suo說shuo的de內nei存cun緩huan衝chong區qu除chu內nei存cun數shu據ju庫ku外wai，還hai包bao括kuo事shi務wu的de執zhi行xing代dai碼ma及ji其qi工gong作zuo數shu據ju等deng所suo需xu的de內nei存cun空kong間jian。此ci時shi的de管guan理li目mu標biao是shi高gao優you先xian事shi務wu的de執zhi行xing不bu應ying因yin此ci而er受shou阻zu，它ta要yao解jie決jue以yi下xia問wen題ti：

① 如何保證事務執行時，隻存取內存數據庫，即其所需數據均在內存（因而它本身沒有I/O）。

② 如何給事務及時分配所需緩衝區。

③ 必要時，如何讓高優先級事務搶占低優先級事務的緩衝區。因此，傳統的管理策略也不適用，必須開發新的基於優先級的算法。

(5) 災難恢複是提高係統可靠性的重要技術保證在實際生產過程中，災難恢複的意義尤其重要，但是在CIPS環境下的實時數據庫中災難恢複顯得異常複雜。這是因為：

① 大多數與外界設備通訊的實時事務是不可逆的，所以，傳統的還原機製是無意義的，要求建立新的補償、替代策略。

② 恢複過程影響處於活躍狀態的事務，使有的事務超截止期，這對硬實時事務是不能接受的。

③ 實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)不(bu)一(yi)定(ding)總(zong)是(shi)永(yong)久(jiu)的(de)，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)實(shi)時(shi)限(xian)製(zhi)的(de)滿(man)足(zu)，也(ye)不(bu)一(yi)定(ding)是(shi)一(yi)致(zhi)和(he)絕(jue)對(dui)正(zheng)確(que)的(de)，而(er)有(you)的(de)是(shi)短(duan)暫(zan)的(de)，有(you)的(de)是(shi)暫(zan)時(shi)不(bu)一(yi)致(zhi)或(huo)非(fei)絕(jue)對(dui)準(zhun)確(que)的(de)。

yinci，bixukaifaxindehuifujishuyujizhi，yingkaolvdaoshijianyuziyuanliangzhedekeyongxing，yiquedingzuijiahuifushijiyucelve，erbuzhitaisunhaishiwushishixingdemanzu。

3.3 實時數據庫設計沿用的原則

總之，實時數據庫的研究需要做大量的理論研究和實際工作。在整個過程中，有兩個重要原則：

① 簡單性原則事實上，簡單明了的結構模型、數據模型、事務模型是實現整個係統實時性和可靠性的重要保證。

② 適應性原則 zaiyanjiuguochengzhong，chongfenkaolvdaoliuchenggongyedetedian，tongshi，shizhongduishishishujukuzaizhenggexitongzhongdeweizhihezuoyongyoumingquederenshi，zhiyouzheyang，caikenengzuidachengduditigaoshishishujukudexingneng。yigebixubimiandewuqushi：設計出一個麵麵俱到，卻又性能平庸的係統。

3.4 CIPS實時數據庫的性能評價算法

一個實時數據庫設計的好壞需要一個定量的性能評價方法。“性能評價”shizhiluojishujukujiegoudexingnengfenxi。lingwai，zaishijiyingyongzhong，yexuyaozheyangyizhongfangfapingcexitongdeshijixingneng，yibianduixitongjinxingxingnengcanshuzhengding。changyongdeshiluojijilufangwen（Logical Record Access, LRA）計算法，簡稱LRA算法。它是T. Teorey 和 J. Fry於1980年提出的。LRA方法最初是被設計用來對網狀和層次模型進行比較和評價的一種方法。

在執行一個應用程序時需要訪問的每個記錄類型的記錄數，成為邏輯記錄訪問數（即LRA數）。在計算處理頻率時，LRA數表征了數據庫的訪問情況。下麵討論LRA方法的具體過程。

① LRA數的計算

LRA是指單位時間內所有應用需要訪問記錄的總數。設LRA_ij是第i個應用對記錄類型j訪問的記錄數，F是單位時間內執行應用i的次數。則：

這裏，M是數據庫中應用的總數，N是數據庫中記錄類型的總數。

② 傳輸量的計算

每個應用i的傳輸量用TRVOL_i表示，單位是字節，單位時間內總的傳輸量是：

其中RECSIZE表示邏輯記錄類型j的一個記錄所占的空間。

③ 存儲空間計算

存儲空間由兩部分組成：數據空間和指針空間。

數據空間（DSTOR）的計算如下：

其中，數據空間用字節表示；NREC_j 是數據庫中記錄類型j的記錄總數。

指針空間（PTRSTOR）的計算如下：

其中，指針空間用字節表示；PS是指針的大小，NPTR_j是記錄類型j平均用到的指針個數。

4 結語

綜上所述，企業自動化與信息化的實時軟件平台市場前景非常廣闊；而(er)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)是(shi)企(qi)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)實(shi)時(shi)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)的(de)基(ji)礎(chu)，它(ta)的(de)性(xing)能(neng)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)決(jue)定(ding)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)用(yong)性(xing)。係(xi)統(tong)地(di)研(yan)究(jiu)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)理(li)論(lun)和(he)技(ji)術(shu)需(xu)要(yao)做(zuo)大(da)量(liang)的(de)工(gong)作(zuo)，不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)在(zai)理(li)論(lun)方(fang)麵(mian)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)理(li)論(lun)結(jie)果(guo)能(neng)經(jing)得(de)起(qi)實(shi)踐(jian)的(de)檢(jian)驗(yan)。

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