1引言

      KingHistorian是亞控科技“十年磨一劍”的產品，它采用了全新的數據壓縮和查詢機制，每秒可以處理60萬條數據記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數據的25%-95%；單客戶端查詢任意時間段100萬條數據，不超過5秒；256個客戶端并發查詢，每秒可達2萬條記錄。這些指標都是關系數據庫可望而不可即的。此外，KingHistorian還提供了豐富的接口、支持數據鏡像、數據緩存、在線備份等多種功能。以KingHistorian為數據庫后臺軟件，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

      哈爾濱市環境信息中心原有信息系統是基于GIS系統實現對監測數據的可視化、地圖化、智能化，實現對哈爾濱市的環境監測數據和空間地圖數據的綜合管理，原系統的后臺數據庫是Oracle關系數據庫。

      由于Oracle關系數據庫在數據壓縮存儲和數據快速查詢方面存在著難以突破的瓶頸，因此該系統長期運行之后，出現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年原系統使用以來，短短3年時間，數據庫數據已經占用了系統硬盤的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系統結構

      新的信息系統基于北京亞控科技在環保領域的完整解決方案構建。系統由現場層、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、低空尾氣等環境參數進行監測。

信息系統整體架構

4功能及特點

4.1現場層

     信息系統現場層完成對監測參數的采集任務，將嵌入版KingHMI安裝到環保設備數據采集儀上，亞控科技開發相應的設備驅動與數據采集儀通訊。

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從數據采集設備獲取數據，通過GPRS、VPN等方式上傳給哈爾濱環保局監控中心的DataServer，然后由DataServer將DataCollector發來的數據根據客戶的數據協議將數據解析，并將解析后的數據存儲到工業歷史數據庫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，無數據回寫。可以進行數據壓縮，建少GPRS流量，降低網絡費用。具有斷點續傳功能，保證數據，無遺漏，準確可靠。

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

4.3管理層

      管理層功能分為監測功能模塊和管理中心功能模塊兩部分。

      監測功能：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、治理設施運行監測；

      管理中心功能：監測設備狀態及反控、瞬時數據顯示及查詢、信息系統數據中心管理、軟件系統配置、安全及權限管理。

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

1. 用工藝流程形式動態展現污水處理廠、廢水和廢氣排放企業現場DCS設備運行狀況及各種指標參數；
2. 可以根據需要添加設備的各種信息和參數，用實時數據、歷史數據、實時曲線、歷史曲線、實時報表、歷史報表等多種形式表現數據；
3. 可以選擇現場點位，查看點位的基本信息(例如地址、監測設備參數、廠家信息、排污口信息等…)
4. 可以選擇點位，選擇污染源的監測參數，用實時曲線1、4、9分屏、柱狀圖以及動畫動態的顯示參數的實時數據。
5. 可以選擇點位，時間段，可選擇的顯示量、出現時間、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，可以導出關系數據庫和execl中。
6. 可以選擇點位，時間段，統計比較各個參數的日均值、日最高值、出現時間，以表格、曲線、柱狀圖形式表現，可以導出到關系數據庫和execl中。
7. 可以統計比較每個點位的歷年每月的各個參數的月均值、月最高值、出現時間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現，可以導出到關系數據庫和execl中。
8. 可以統計比較每個點位的歷年每年的各個參數的年均值、年最高值、出現時間、以表格、曲線、柱狀圖形式表現，可以導出到關系數據庫和execl中。
9. 可以統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、出現時間、日總量、月均值、月最高值、出現時間、月總量、年均值、年最高值、出現時間、年總量并以表格、曲線、柱狀圖形式表現，可以導出到關系數據庫和execl中。
10. 可以按時間段、按月份、按年份，按點等統計出：各個監測參數的最大值、最小值、均值和總數量，并以表格、曲線、柱狀圖形式表現，可以導出到關系數據庫和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據并記錄，可以選擇時間段、年份、月份查詢。可以導出到關系數據庫和execl中。

   13.  有動態回放的功能，可以以動畫形式回放現場設備的運行狀態。

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

1. 統計任何一段時間內現場設備的啟動次數，停止次數，故障次數，運行時間。按照運行時間配合設備單位時間用電量數據，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的污水所使用的耗電量、加藥量等等參數指標。
3. 計算出每個監測參數日、月、年的最大值、最小值、平均值等，可以進行數據擬合，計算標準差。
4. 配合各種數學模型，建立起大氣擴散模型等環境污染擴散模型。預測污染擴散的速度和對環境的影響。

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

1. 超標報警，可以預先輸入選項超標參數，如有超標出現，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，會自動記錄并高亮紅色顯示，并且生成危害事件報表，可以導出到關系數據庫和Excel中。
3. 可以根據數據庫的數據形成趨勢，進行趨勢預警。如果一種趨勢一直朝危害事件方向發生，并持續了一段時間（按經驗設定），可以在危害事件發生前進行趨勢預警。
4. 可以根據研究的數據模型，進行預測報警。如果實際參數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60萬條數據記錄； 支持多種壓縮方式，可壓縮到原始數據的25%-95%；單客戶端查詢任意時間段100萬條數據，不超過5秒；256個客戶端并發查詢，每秒可達2萬條記錄；可以很好的擔負后臺數據庫的工作。

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

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

5總結

      哈爾濱環保局環境信息中心采用新數據信息系統之后，將會圓滿解決原有系統存在的占用存儲空間大、查詢速度緩慢、畫面表現力差等缺陷。通過新信息系統可實現信息通暢、資源共享，提供大量準確、直觀的環境基礎數據和專題數據，為各級環保部門分析決策提供科學的依據和手段。為建設環境事故應急處理系統、建設項目審批管理系統、污染源管理系統等專業應用系統提供必要平臺，為實現哈爾濱市“數字環保”打下堅實的基礎。