温度采集系统数据库

（天气温度）温度采集系统数据库的（管理应用）

摘要：

关键词

前言

实现原理

系统的支持工具

温度传感器，SQL数据库对采集到的温度数据进行存储、管理、转发等操作，以实现温度的监控与利用。

数据库系统的优化

目前温度信息采集系统利用实时采集的温度数据资料，对末来一定时段内的温度变化情况作出较为精确的预测和报警，在人们的生产生活中有着重要的作用。

（1）、基本原理:

通过传感器等温度处理系统与一些终端设备连为一体，无线测控终端内置：CPU 模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对气象如温度气候数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场设备。

系统功能特点

1、功能

（1）24小时不间断实时监测、处理数据；

（3）自动报警–可通过短信、中心控制机软件等方式报警；

（4）监测数据的管理、分析和统计；定期生成监测报表；

（6）具备温度的自动采集功能，能自动采集到某一区间的温度，

（7）具备定时自报功能，按预先设置的定时时间间隔（可任意设置），向中心站发送当前的温度，

（8）数据库查询（分类、统计、表格生成）

（9）设备结构简单、维护方便、情况下正常运行。

2、特点

（1）、安全性

严格权限管理。提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，具备事务日志功能。

（2）、实时性

实时采集现场中的温度，信息，并将其存在业务数据库中。具有较强的实时性和较高的处理效率，

（3）、实用性

操作界面简单，易于理解；系统维护方便快捷；二次开发接口必须标准化；灾难性故障的恢复要简单、可靠。

（4）、容错冗余

采集接口在具备条件的场合，实现冗余；采集软件要有容错处理机制；实时数据库系统具有容错能力，根据具体的硬件条件实现冗余。

（5）、先进性

建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理、升级的实时数据库系统。不仅仅要做到配置上的先进，更主要的是开发上和应用上的先进。

（6）、多种报警方式

可以通过声光报警、手机短信报警等报警方式对气压超高等信息进行报警。

4 系统预期功能

（1）使用短信息无线通讯模块自动监测储藏粮食的温、湿度传感器的动态值，并实时显示在库房内的数据屏幕上。

（2）库房内数据屏幕配备远程无线通讯模块发信至业务管理部门的计算机上。

（3）计算机配备数据库管理程序按日记录库房温度湿度，管理堆垛粮食温度。

（4）管理程序可以查询按日变化粮温曲线，环境温度、湿度变化曲线。

（5）管理程序可以设置预警温度，及时提示超过预警温度的堆垛。

（6）管理程序具有报表功能：按粮食保管要求输出报表，打印温湿度变化的记录数据和曲线。

（7）利用因特网实现库房温度、湿度数据共享，相关部门或业务负责人均可通过网络及时查阅资料。

1数据库应用系统设计

1.1过程控制系统结构

热轧厂过程控制系统共配置4台服务器，其中3台是Alpha小型机，运行OpenVMS 操作系统，1台是PC服务器，运行Windows操作系统

系统还采用一台PC服务器作为数据中心机，它带有独立的RA4000磁盘阵列，内装有8块硬盘，构成一个5型的磁盘阵列，存储大量的生产过程、产品质量等历史数据，运行相应的数据应用程序，进行各种数据统计分析

1.2过程机的数据库应用

有1个磁盘镜像系统盘。操作系统、应用系统程序及数据库系统均安装在该本机盘上，数据库数据文件，其中包括系统表空间文件、应用系统数据表空间文件及索引文件等均配置在外置的磁盘阵列MA8000上。数据库系统的主要功能是：（1）存储应用系统的静态数据，包括数据等；（2）用于数据库间传送数据的通讯表。（3）存放现场采集数据。这类数据主要是供轧制模型进行计算用，以及作为向数据中心机传送数据的缓存。由于是来自于现场的采集数据，这类数据对表写入的频率很高，数据量也很大，但是保存时间不长，一般处理完以后就可以删除。

1.3数据中心机的数据库应用

数据中心机数据库的数据文件，其中包括系统表空间文件、应用系统数据表空间文件及索引文件等均配置在外置的磁盘阵列上，大约能存储3年的历史数据。

1.3.2管理系统

轧辊管理系统负责全厂所有轧辊的磨削、检测、保养以及轧制产量的考核和轧辊性能指标的评估。轧辊管理系统的数据库建立在数据中心，在精轧数据库上建立换辊操作数据库，其基本功能包括：（1）数据输入。包括轧辊计划的编制，新辊入库的填写，轧辊磨削、温度、硬度、探伤检测等数据的输入；（2）查询。可以查看新输入的数据，并验证其正确性，查询某根轧辊的使用记录，以及轧辊的最新情况；（4）统计分析功能。提供轧辊的使用报表，包括日报、周报、月报等，以及轧辊使用过程中异常情况统计，为轧辊的性能考核提供信息。

1.3.3质量统计分析和报表系统

质量统计分析和报表管理系统主要为质量管理部门、工艺部门和模型维护部门提供研究分析的依据，通过使用报表管理系统，质量工作人员对生产过程采集的数据进行分析，作出产品的质量判定，还可以对出现质量异议的钢卷进行原因调查和分析，同时模型维护人员可以根据报表信息检查模型的使用情况和设定精度，分析模型使用过程存在的问题，以便进一步优化精轧数学模型。

数据中心负责收集生产实绩数据。可以实现样本数据的描述和预处理，假设检验；可以进行方差分析、回归分析、线性分析、聚类分析等多种统计分析，并可以图形显示和生成报表。

2数据库应用系统的优化

系统投用之初，运行极不稳定。主要是由于在数据库的设计中存在一些问题，同时对数据库也没有进行一定的优化维护，随着数据量的增加，系统经常出现响应缓慢；被锁定的表无法自己释放，导致应用系统的进程死锁；数据库间的通讯时有中断，应用系统间丢失信息。

针对出现的问题，通过研究sql的各种优化方法，将其应用于温度数据库系统。

2.1优化内存

在Oracle中，内存参数的调整主要是指系统全局区(SGA)的调整。Oracle系统保留3个基本的内存高速缓存，数据字典高速缓存

数据块高速缓存和重做日志高速缓存。

2.1.1数据字典高速缓存的调整

数据字典高速缓存包含了有关数据库的结构、用户、实体信息。可通过查询v$librarycache表来了解数据字典高速缓存活动情况，以决定如何调整。

2.1.2数据块高速缓存的调整

DB_BLOCK_SIZE是指一个Oracle数据块的大小，它是在创建数据库时设置的,缺省值为8 kB，通常是越高越好。DB_BLOCK_BUFFERS是保存在内存中的Oracle 数据块的数量。该值应足够大以便产生一个有效的高速缓存命中率。

DB_BLOCK_SIZE值在数据库建立以后就不能改变，在实际应用中是通过调整

DB_BLOCK_BUFFERS来调整缓冲区高速缓存的大小。init.ora提供了3个缺省值，默认值是MEDIUM，考虑到该系统的并发用户数不会很多，但在做批量输入时共享数则可能较大，因此将该值设为2048，比标号为MEDIUM的值大一些。

2.1.3重做日志缓冲区的调整

重做日志缓冲区的大小是由LOG_BUFFER初始化参数决定，决定在内

中保留多少空间缓存重做日志项。如果这个值设置得过低，进程之间相互竞争，日志写入进程读出和写入缓存，有可能会导致性能问题。

LOG_BUFFER的缺省值为32768个字节，等于数据块尺寸的4倍，考虑到应用系统在某些时段运行的事务比较集中，为避免用户等待重做日志缓冲区，将该值由缺省值提高为65536。2.2优化I/O

磁盘的I/O速度对整个系统性能有重要影响。解决好磁盘I/O问题，可显著提高性能。影响磁盘I/O的性能的主要原因有磁盘竞争和数据块空间的分配管理。

2.2.1表空间与数据文件的磁盘存储

如果服务器上有多个磁盘，则可将文件分散存储到各个可用磁盘上，减少对数据库的数据文件及事务日志文件的竞争，从而有效地改善服务器的性能。

数据中心机承担大数据量的存储，同时还要对大量的查询作出及时的反应。在设计上单独为数据中心机配置了1台磁盘阵列RA4000，用8个磁盘构建一个5型磁盘阵列。5型阵列是最常用的磁盘阵列，数据可以平均分布到各个磁盘中去，大大减少了数据读写时的磁盘I/O时间。

有时候由于某些进程的影响或网络的原因，很多通讯数据表中的数据无法及时处理，导致这些表存储了大量的数据。而当故障排除，这些表中的数据被删除后，表占用的表空间却不会自动释放，由于通讯表的数量比较多，这种情况占用了大量的表空间，给系统性能带来了很大的影响。一般利用工厂检修时间，把相关的通讯表全部删除，再重建，目的是彻底释放这些表占用的表空间。

2.2.2分区的使用

分区可以把较大的数据库对象分解成更易于管理的较小段，可以改善表的维护、事务及查询性能，表和索引都能够被分区。数据中心机上有的数据表1年的存储量将近5G。系统刚投入运行时，并没有意识到这个问题的严重性，随着数据的不断增加，对这样的表的查询响应时间大幅上升，严重影响的系统的运行。

通过分析发现，对这些大表的查询一般是以月为单位进行操作的，可以用月范围来进

分区，把1年的数据分布到12个分区中，也就是分布到12个表空间中，这样虽然增加了表空间文件的数量，但是每个文件的大小变小了，以月为单位的查询只涉及到一个表空间，显著提高了查询的效率。

2.3优化SQL语句

SQL语言是一种灵活的语言，相同的功能可以使用不同的语句来实现，但是语句的执行效率却很不相同。总得来讲，写SQL语句需要满足如下规则：（1）避

免对返回的行无任何限定条件，即不使用索引列进行查询；（2）避免条件列在表达式中使用；（3）避免条件中使用NULL或不相等；（4）在子查询中慎重使用in 或者not in语句；（5）慎重使用视图的联合查询。

系统投入运行一段时间后，专门组织人力对系统中所有的SQL语句进行了排查，依据上述原则进行了大量的修改，尤其是对一些涉及到多表连接且数据量较大的查询语句进行了仔细分析，对存在执行效率问题的SQL语句进行了优化重写。

例如在轧制计划的查询中，由于查询一个计划涉及到多个子表，最初开发人员只用了一条包含多表连接的SQL语句，随着数据量的增加，查询的响应时间越来越慢。通过修改，把多表的连接分解为几个对单一表的查询，把查询结果传送到客户端的内存中，由客户端程序处理数据。虽然客户端程序要稍微复杂一些，但总的查询响应时间只有修改前的30%，而且随着数据量的增加，性能下降并不明显。

2.5优化效果

综合运用上述各种措施，对系统进行了全面优化，取得了良好的效果，主要有：（1）基本杜绝了数据库锁表的现象；（2）过程机的进程不会因为过长时间等待数据库系统的响应而导致崩溃；（3）由于采用专用网段传送数据库间的数据，网络带宽得到了充分的保证，避免了因网络不稳定带来的系统不稳定现象，甚至是死机；（4）查询响应时间明显加快，尤其是对利用分区技术存储的表，效果更加明显，响应时间不到原来的四分之一；（5）客户端程序连接数据库时的等待时间明显缩短。

总之，通过优化，系统在运行中因数据库系统的原因导致的事故时间大大减少，有力地保证了生产的正常运行。

3结语

由于数据库系统的复杂性较高，很难将参数调整到使整个系统的所有环节性能都达到最优，项目组所能做的只是对系统不同方面的性能做出权衡，将系统调整到较为满意的状态。通过实践，认为数据库应用系统的设计优化工作，应当从以下几点来进行：（1）重视设计阶段的工作。由于设计阶段对系统分析不透彻，造成整个数据库逻辑或物理设计不合理，将会对系统的性能带来极大的影响，同时也会使运行后调整的代价大大增加；（2）设计或维护数据库系统时，应当制定明确的性能目标。突出重点，优先优化对应用系统影响大的性能指标，必要时，要牺牲一些次要的性能环节；（3）构建优化的实验环境。热轧过程控制系统的稳定运行直接关系到生产能否顺利进行，因此，有些结果不明确的优化措施，不应在该系统上直接实施的。应在实验室构建了一套和在线系统基本一样的实验环境，利用该环境来评估实际的优化效果，减小优化失败给在线系统造成不必要的停机时间

应用价值：通过得知当前温度情况，对一些条件下的事情采取措施，如路面浇水，通过历史温度曲线的变化更加形象的估计与预测当年同一时间的温度情况并作出比较。

温度采集工具的一些相关设备，这里主要讨论对采集到的数据进行的一些操作，如何实时显示出来，

系统的主要功能模块介绍（图）

应用数据库的设备要求

对于监控计算机，要完成与下位机现场实时数据的实时通信和数据库的访问功能。监控计算机和数据库服务器之间的信息交换采用ODBC调用来实现。ODBC 具有统一的用户接口，能够容易实现与各种数据库服务器进行交互的程序，对数据库类型依赖性较弱。选用Windows NT Server 和Internet Information Server 5.0构成Web服务器，选择SQL Server2000 构成数据库服务器，以ASP方式完成Web 与数据库的动态数据处理。用VB6.0编程实现与PLC之间实时数据的采集，转化，处理。用VB6.0的RDO对象模型，通过ODBC接口与数据库服务器进行信息交换。采集程序每10秒更新一次采集的温度，湿度数据参数，每隔1秒钟检测数据库是否有新的信息要下达到下位机。

4结论与展望

本系统性能良好，成本低，是一种远程实时监控温湿度变化的新尝试。只要适当更新前端传感器，还可监控库房、智宇楼等建筑设施内的其他设备。然而通过Internet对现场进行监控的最大障碍是网络传输的不确定性和传输延时，基于目前的Internet网，还无法进行监控的闭环控制。因此这里的远程控制一般仅仅用于远程启停某个设备（如本系统中除湿机、空调器的启动和停止），同时存在着传输的不确定性和不安全性，使得远程操作可实现的功能、方法及其步骤等都有待于不断地研究和实践。如何克服这些不利的影响是研究远程操作技术的重要内容。

各模块的代码实现

温度存储数据表

编号字段名称数据类型说明

1 时刻Char型必填,字段不允许

空串

2 温度Float数值必填,字段不允许

空串

3 日最高温度Float数值必填字段

4 日最低温度Float数值必填字段

5 自动编号Int型Primary key主键