亚控信息化产品在环保局的应用

1引言

KingHistorian是亚控科技“十年磨一剑”的产品，它采用了全新的数据压缩和查询机制，每秒可以处理60万条数据记录； 支持多种压缩方式，可压缩到原始数据的25%-95%；单客户端查询任意时间段100万条数据，不超过5秒；256个客户端并发查询，每秒可达2万条记录。这些指标都是关系数据库可望而不可即的。此外，KingHistorian还提供了丰富的接口、支持数据镜像、数据缓存、在线备份等多种功能。以KingHistorian为数据库后台软件，配合亚控科技KingGraphic、KingCalculation、KingA#amp;E等软件，可以圆满的解决海量数据存储、展示、查询、分析、预警等多方面的需求。

2背景

哈尔滨市环境信息中心原有信息系统是基于GIS系统实现对监测数据的可视化、地图化、智能化，实现对哈尔滨市的环境监测数据和空间地图数据的综合管理，原系统的后台数据库是Oracle关系数据库。

由于Oracle关系数据库在数据压缩存储和数据快速查询方面存在着难以突破的瓶颈，因此该系统长期运行之后，出现了令人难以忍受的占用硬盘空间大和查询速度慢的缺陷。自从2007年原系统使用以来，短短3年时间，数据库数据已经占用了系统硬盘的90%的空间。查询曲线已经缓慢到了“饭前点查询，饭后看结果”的程度。整个系统的运行状况已经到了令人难以忍受，非换不可的程度。

3系统结构

新的信息系统基于北京亚控科技在环保领域的完整解决方案构建。系统由现场层、传输层、管理层三个层级组成。每个层级使用亚控科技对应的相关软件产品。完成对水污染源、烟气污染源、水流域、大气质量、噪声污染源、低空尾气等环境参数进行监测。

4功能及特点

4.1现场层

信息系统现场层完成对监测参数的采集任务，将嵌入版KingHMI安装到环保设备数据采集仪上，亚控科技开发相应的设备驱动与数据采集仪通讯。

4.2传输层

传输层采用基于亚控科技最新传输理念的DataCollector和DataServer组合，由DataCollector从数据采集设备获取数据，通过GPRS、VPN等方式上传给哈尔滨环保局监控中心的DataServer，然后由DataServer将DataCollector发来的数据根据客户的数据协议将数据解析，并将解析后的数据存储到工业历史数据库KingHistorian3.0中。

使用DataCollector采集通过API和OPC二种接口，兼容性强，易扩展。所有采集面向底层软件，无数据回写。可以进行数据压缩，建少GPRS流量，降低网络费用。具有断点续传功能，保证数据，无遗漏，准确可靠。

DataServer可以接受来自最多5000个DataCollector的数据，具备数据缓冲区，无实时性要求，保证数据不丢失。可以对DataCollector进行远程管理。具有数据诊断，假数据报警功能，可以防止误传输，去除野点。

4.3管理层

管理层功能分为监测功能模块和管理中心功能模块两部分。

监测功能：水污染源、烟气污染源、水流域、大气质量、噪声污染源、低空尾气、气象参数、治理设施运行监测；

管理中心功能：监测设备状态及反控、瞬时数据显示及查询、信息系统数据中心管理、软件系统配置、安全及权限管理。

以上功能由KingHistorian与kingGraphic配合完成。KingGraphic从数据库KingHistorian中读取变量数据，完成以下基本操作：

1. 用工艺流程形式动态展现污水处理厂、废水和废气排放企业现场DCS设备运行状况及各种指标参数；

2. 可以根据需要添加设备的各种信息和参数，用实时数据、历史数据、实时曲线、历史曲线、实时报表、历史报表等多种形式表现数据；

3. 可以选择现场点位，查看点位的基本信息(例如地址、监测设备参数、厂家信息、排污口信息等…)

4. 可以选择点位，选择污染源的监测参数，用实时曲线1、4、9分屏、柱状图以及动画动态的显示参数的实时数据。

5. 可以选择点位，时间段，可选择的显示量、出现时间、最小值、最大值、平均值等信息进行查询。查询结果用表格、曲线形式表现，可以导出关系数据库和execl中。

6. 可以选择点位，时间段，统计比较各个参数的日均值、日最高值、出现时间，以表格、曲线、柱状图形式表现，可以导出到关系数据库和execl中。

7. 可以统计比较每个点位的历年每月的各个参数的月均值、月最高值、出现时间、以表格、曲线、柱状图形式表现，可以导出到关系数据库和execl中。

8. 可以统计比较每个点位的历年每年的各个参数的年均值、年最高值、出现时间、以表格、曲线、柱状图形式表现，可以导出到关系数据库和execl中。

9. 可以统计比较在各个点位之间，选择相同时间段、年份、月份比较日均值、日最高值、出现时间、日总量、月均值、月最高值、出现时间、月总量、年均值、年最高值、出现时间、年总量并以表格、曲线、柱状图形式表现，可以导出到关系数据库和execl中。

10. 可以按时间段、按月份、按年份，按点等统计出：各个监测参数的最大值、最小值、均值和总数量，并以表格、曲线、柱状图形式表现，可以导出到关系数据库和execl中。

11. 可以自动生成周、月、年污染源检测报表。

12. 可以自动记录超标数据并记录，可以选择时间段、年份、月份查询。可以导出到关系数据库和execl中。

13. 有动态回放的功能，可以以动画形式回放现场设备的运行状态。

强大的计算软件kingCalculation从数据库KingHistorian中读取变量数据，可以完成复杂的数学运算。从而实现以下的高端功能：

1. 统计任何一段时间内现场设备的启动次数，停止次数，故障次数，运行时间。按照运行时间配合设备单位时间用电量数据，可以计算出设备总体的能源消耗。

2. 计算出污水处理厂处理单位吨数的污水所使用的耗电量、加药量等等参数指标。

3. 计算出每个监测参数日、月、年的最大值、最小值、平均值等，可以进行数据拟合，计算标准差。

4. 配合各种数学模型，建立起大气扩散模型等环境污染扩散模型。预测污染扩散的速度和对环境的影响。

强大的报警软件kingA#amp;E从数据库KingHistorian中读取变量数据，可以完成复杂的报警任务。从而实现以下的高端功能：

1. 超标报警，可以预先输入选项超标参数，如有超标出现，会自动记录并高亮红色显示，并且生成超标报表，可以导出到关系数据库和Excel中。

2. 危害事件报警，可以预先输危害事件特征，如有危害事件出现，会自动记录并高亮红色显示，并且生成危害事件报表，可以导出到关系数据库和Excel中。

3. 可以根据数据库的数据形成趋势，进行趋势预警。如果一种趋势一直朝危害事件方向发生，并持续了一段时间（按经验设定），可以在危害事件发生前进行趋势预警。

4. 可以根据研究的数据模型，进行预测报警。如果实际参数值与模型输出值相比较超过某种判断指标，则进行预测报警。

上述功能随着系统改造的深入，将得到不断的强化和完善。

KingHistorian单台服务器最高支持100万点； 服务器每秒可以处理60万条数据记录； 支持多种压缩方式，可压缩到原始数据的25%-95%；单客户端查询任意时间段100万条数据，不超过5秒；256个客户端并发查询，每秒可达2万条记录；可以很好的担负后台数据库的工作。

Kinghistorian提供丰富的数据访问接口，如API、ODBC、OLEDB（ADO）、SDK等。非常易于进行系统的扩展。通过集群冗余、数据镜像等方式实现高速在线存储长达数年的企业生产过程数据；组态画面与数据采集功能分离；为生产过程优化提供数据；为企业扩展提供参考模型；为事故追诉提供事实依据；

KingGraphics具有的WEB发布功能可以将所有的画面及控件通过网络发布，在任何一个浏览器客户端都可以通过登录信息系统查看数据。

5总结

哈尔滨环保局环境信息中心采用新数据信息系统之后，将会圆满解决原有系统存在的占用存储空间大、查询速度缓慢、画面表现力差等缺陷。通过新信息系统可实现信息通畅、资源共享，提供大量准确、直观的环境基础数据和专题数据，为各级环保部门分析决策提供科学的依据和手段。为建设环境事故应急处理系统、建设项目审批管理系统、污染源管理系统等专业应用系统提供必要平台，为实现哈尔滨市“数字环保”打下坚实的基础。