信息化已成为经济和社会发展的大趋势，加强企业信息化建设，提高企业生产力与竞争力需求，在中国石油企业更加突出。近年来，中国石油开始尝试ERP(企业资源计划)、MES(炼油与化工运行系统)、PCS(过程控制系统)3层结构的信息化模式，实现数据流、资金流、物资流的有机互动，这些信息化建设举措对正在积极参与国内外市场竞争与业绩拓展的中国石油企业来说至关重要。
        1 实时数据采集与存储
        1.1 PHD数据库简介
        MES是中国石油信息技术总体规划中重要的专业应用系统，目标是为炼油化工企业平稳操作、安全受控、优化资源、高效生产提供统一的生产管理平台。系统实施的关键在于数据体系的支持，炼油化工企业有着庞大而又重要的生产数据，建立一个有效、稳定、实用的数据管理平台对炼油化工企业尤为重要。实时数据库作为连接生产过程和上层管理的中间层级，是综合信息集成系统的基础，在信息化建设中起着关键作用。PHD(过程历史数据库)作为MES的实时数据库平台，发挥了承上启下的重要作用，不仅为MES提供数据支持，同时对全厂的数据进行有效的存储与管理，还能为其他上层应用系统提供数据支持。
        PHD系统是一个生产信息集成平台，为流程工业提供了一个用于生产管理的统一的信息化数据库。它将生产过程数据、物料移动数据、设备状态、产品质量指标等各种数据采集、存储并加工成新的信息资源，提供给管理、销售、技术、操作等各层次人员，从而解决了企业各个部门信息不一致的问题，帮助他们及时做出决策。
        在MES系统的实施中，PHD作为整个系统的一个模块，由数据采集、数据存储与处理和桌面信息展示3部分构成。
        1.2 数据采集设备
        数据采集是实时数据库运行的基础，PHD实时数据库可提供毫秒级采集频率，并能够保证采集数据的可靠性以及实时数据的一致性和完整性。同时，提供的数据采集接口能够方便地进行数据定义和配置。现代的炼油化工企业大部分都实现了利用’DCS(分布式控制系统)、PLC(可编程控制器)等自动化仪表及控制设备进行装置的生产过程和罐区的自动化管理。PHD具有一套可以与大部分型号的DCS进行连接的产品化RDI(实时数据接口)，可以实现与霍尼韦尔、横河、 ABB、西门子、FOXBORO、FISHER、和利时等多家厂商DCS和OPC(OLE forProcess Control)服务器的连接。
        在MES的实施过程中，大部分DCS和PLC等控制系统配备有各厂家的OPC Sever，或者第三方的OPC，如MATRICON公司的OPC通信软件，所以PHD数据采集的主要方式就是通过RDI与OPC通信，实现实时数据的平稳采集。同时PHD也能对非连续数据进行采集，如手动位号等，从而为MES上层模块提供有效的数据支持。

        PHD与MES架构关系
        1.3 PHD数据采集方式
        RDI是PHD系统采集实时数据的通道，也是PHD与PHD之间交换数据的通道。在连接PHD与PHD时，RDI提供了两种用途的接口。
        1.3.1 Shadow接口
        远程RDI可以将远程PHD与主PHD连接起来，远程PHD是一个完整的PHD系统，主PHD作为远程PHD的影子，它们共享同样的标签定义。远程PHD 从实时系统中采集数据，把数据存放在自己的实时数据库中；主PHD定时接收远程PHD的数据，并且把数据存放在自己的数据库中，就像是影子，因此主PHD 又称Shadow PHD。主PHD与远程PHD主要是通过后台的RDI接口配置文件，实现互相通信。

      [DividePage:NextPage]

    1.3.2 Buffer接口
    远程PHD系统作为数据缓冲，Buffer接口负责和Shadow接口之间通信。主PHD服务器连接远程PHD服务器，它们使用相同的关系数据库，因此它们共享相同的标签，远程PHD服务器从实时系统中收集并存储在自己的PHD数据库中，主PHD服务器定期获取这些信息并提供给用户。如果由于某种原因主 PHD服务器和远程PHD服务器通信中断，所有收集的实时数据将会被保存，当通信恢复时，主PHD服务器会自动从断点开始恢复。
    在MES系统实施中，PHD的实施采用了这种PHD—PHD的传输模式：首先在机房安装配置Shadow PHD服务器，然后在装置现场安装配置BufferPHD，两台PHD采用相同的安装配置，ShadowRDI与Buffer RDI通过配置文件建立关联，BufferPHD通过Buffer RDI实现与OPC服务器的通信，将数据位号模板导入到PHD后，模板中的位号的数据即被采集并保存到Buffer PHD中，Shadow PHD通过Shadow RDI取得Buffer PHD中的数据，完成了数据PHD—PHD模式的传送，也完成了PHD的实施流程。主PHD从远程PHD采集并保存数据，为MES其他模块提供数据支持。 
    采用多PHD服务器的配置能够带来两个主要的优点：首先从功能上将PHD服务器分离，远程PHD服务器负责实时数据的采集，而主PHD服务器负责将采集到的信息供用户使用；其次在安全上，将实时数据系统环境和最终用户环境做了分离，最终用户使用实时数据并不需要直接连接到DCS系统中，方便操作的同时也大大增加了安全性。为了保证数据的连续性和稳定性，防止由于意外故障引起的数据丢失，PHD—PHD的连接可以采用双BufferPHD连接Shadow PHD，这种情况下，有两个Buffer PHD同时收集数据，一个处于激活状态，一个处于备份状态，如果激活状态的PHD发生故障，备份状态的PHD就会立即替代，进入激活状态。
    1.4 0P0接口技术
    在实时数据采集过程中，管理网需要从控制网上实时地获取工艺生产过程数据以满足不同的管理需求。但由于控制网上的DCS、PLC和其他智能仪器仪表通常来自不同的厂商，相互之间的通信非常复杂。OPC作为硬件和软件之间的一个中间件，解决了上述问题，它为工业数据通信提供了一种标准。OPC是 Microsoft公司的对象链接和嵌入OLE／COM技术在过程控制方面的应用，为工业控制领域提供了标准的数据访问机制。
    在MES实施中，PHD实现了与各DCS生产厂家的OPC服务器的连接，如：霍尼韦尔、横河、ABB、西门子、FOXBORO、FISHER、和利时、研华等，以及第三方OPC服务器，如MATRIOCN公司的OPC通信软件。RDI可以实现与大多数OPC服务器的连接，但要首先对DCOM(分布式组件对象模型)进行配置。
    1.5 数据处理
    PHD可以认为是一种支持面向传输的信息系统，它能获取DCS中的实时数据，按照预定义的时间间隔连续地存储，并且给每个数据一个0—100的可信度值。每个采集点在PHD系统中以标签的方式存在，在实时数据库中存放了标签名，在DCS系统中的数据类型、在实时数据库中的数据类型、采样间隔、数据报警值、数据量程、数据单位、采集时间、数据值和数据可信度等信息，存放在不同的表中。PHD系统对每个从DCS中采集的值进行相应的处理，主要有4种方式。
    1.5.1 判断数据的可靠性因子
    PHD系统对每个采集值都计算对应的可靠性因子，如果数据是丢失的，有过失误差的或者在现场仪表量程以外的，那么该数据的可靠性因子为零。在计算数据平均值、最大值、最小值和回归值时使用置信度的时间加权平均值，如果使用的数据中包含丢失的数据，那么置信度就根据丢失数据的数量加权计算，例如使用的数据有 15％丢失，置信度就是85％。
[DividePage:NextPage]

    1.5.2 过失误差检查
    过失误差是由于现场仪表故障或通信过程中的差错造成的。过失误差造成采集数据的失真和信息污染。PHD系统对过失误差检测采用3个步骤进行处理：首先，对数据值时间点的前后数据进行线性回归；然后，求出前后数据的标准偏差；最后，分析实际数据值和线性回归的估计值之间的差，如大于规定标准偏差的值就被认为是存在过失误差，一旦检测到过失误差，该数据的置信度就为一。当然PHD过失误差检查技术要取决于扫描频率是否足够，是否会将正常值误算为过失误差值。

    1.5.3 数据的平滑处理
    数据平滑处理是将测量值的不规则噪音的影响降到最低。
    1.5.4 丢失数据的补偿
    对丢失的数据，通过已知的数据推断断点的数据值，按照数据变化的斜率和整个数据趋势进行推断。
    1.6 数据存储
    RDI收集到DCS系统中的实时数据后，数据被送到源队列(Raw Queues)，进行压缩等数据处理后送到数据队列(Data Queues)，等待连续存储进程(Continuous StoreProcess)将数据插入到激活的归档文件(Archive Files)中。存储进程通常处于休眠状态，按照事先的组态时间频度进行激活，进程被激活后将当前队列(Current Queues)中标志为“允许”的数据送到归档文件。保存的数据可以是原始值，也可以是经过加工的值，如：平均值、最大值、最小值等。如果保存到文件，要确定文件的尺寸，。达到规定尺寸会自动创建新的归档文件。
    在MES的实施过程中，系统都配备了存储机用来存储PHD的数据和ORACLE的数据，PHD的Archive的文件大小一般约设定为600M，文件写满后自动生成另一个Archive文件对数据进行存储，按照项目实施的数据备份策略，所有的Archive文件统一备份在存储机中，可随时进行历史数据的查看与恢复。由于存储机的大容量以及磁带数量的无限性，基本实现了数据的无限量存储。
    2 数据的访问应用
    目前从PHD Server访问数据的主要方法有4种，用户可以有多种开发语言选择，可以开发基于C／S、B／S的程序。
    2.1 PHD API(应用程序编程接口)
    PHD API函数库是用于开发用户应用程序的接口，是所有客户化开发的基础。API函数有丰富的功能，如存取历史数据、执行计算、将数据输入DCS以及对PHD 的历史数据进行编辑等。它支持C，c++，VB等多种高级语言编程读取实时数据，使用者需熟悉编程语言和PHD的API函数库，所以日后用户的维护有一定的难度。
    2.2 OPC Seryer
    在装置、工厂和公司各级都可安装数据库的OPC Server，用户或第三方应用都可以使用OPC的标准方法读取数据库的实时数据，使用起来比较方便快捷，但这种方式的缺点是必须对PHD Server的DCOM进行配置，并对相应的用户开放相关权限，对系统的保密性和安全性有一定的影响。

[DividePage:NextPage]

    2.3 ODBC和SOL(结构化查询语言)读取
    ODBC和SQL读取，PHD提供通过关系数据库的接口对数据库的数据进行读写，即通过SQL或ODBC应用程序进行数据的装入或转出。在数据库中把这种功能称为关系数据库和PHD的接口。有了这种机制，对于那些不懂得如何用API函数编程而掌握SQL知识的用户，可直接用SQL语句对PHD进行数据的添加和删除。OLE DBProvider方式是从Honeywell PHD 202版本才开始提供的，它提供了类似关系数据库方式访问PHDServer的方法。该方法访问PHD简单可靠，功能强大。但是 OLEDBProvider方法不提供PHD历史数据直接编辑，所以要修改PHD历史数据，应先删除该条记录，然后插入新数据，把时间戳改成前面的值。 OLE DBProvider只提供简单的SQL语句，并不支持比较复杂的SQL语句。
   2.4 PHD Automat i onOLE(对象连接与嵌入)Server和Act veX控件可视化控件方式
    PHD Automation OLE Server和ActiveX控件，在PHD的客户端提供了一个称为Visual—PHD的模块，该模块将支持微软的DCOM技术。VisualPHD由两部分组成：一个OLE自动服务器和一组ActiveX对象。该方法实现起来比较麻烦，配置比较繁琐，一般较少使用。
    在南京石化的成本核算项目中，就是通过API函数的方式从PHD中采集数据；在独山子石化和兰州石化成本核算项目中，则是通过OPC的方式从PHD取得数据。可以说这4种数据访问方式都可以为其他系统提供数据支持，提升企业数据管理与应用的灵活性、稳定性和安全性。
    目前正在实时的中国石油总部MES项目，也可以基于这4种数据采集方式，根据实际的物理条件状况，利用合适的方式从各地区公司的PHD服务器中取得需要的数据。
    3 应注意的几点问题
    一是当DCOM配置完成后，即使OPC Client．exe软件测试通过，PHD RDI也不一定能够连通OPC，需要建立一个相同的用户与口令的安全机制实现互访。Buffer机和OPC机使用相同的用户名和密码，DCOM配置好后连通基本没有问题。例如在RDI与MATRICON OPC通信软件连接时就必须采用这种方法才能连接成功。
    二是Buffer机与OPC通过135端口实现通信，防火墙不可以将此端口屏蔽掉。
    三是在MES系统中，PHD大都采用BuffedShadow结构，Buffer机是系统的关键，为了避免由于Buffer机故障引起的数据丢失，可以采用双Buffer加以完善。
    四是数据导入前需要整理为标准的CSV导人文件，注意数据的准确性，如果位号的上下限有小数位，则在文件中将该列的类型变为number类型，否则导人后小数点位将会被忽略掉。
    五是加强PHD数据库中位号管理，一些错误的位号很可能造成系统后台进程死掉，或者使系统进入死循环。应有完善的系统备份策略，便于及时对系统进行恢复。