41. Способы вывода информации в реальном времени. Накопление экспериментальных данных, создание банков данных.

SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

SCADA-системы решают следующие задачи:

• Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.

• Обработка информации в реальном времени.

• Логическое управление.

• Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.

• Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.

• Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.

• Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.

• Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.

• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

• Драйверы или серверы ввода-вывода – программы (блоки прошивки) конечных измерительных или управляющих устройств, обеспечивающие за взаимодействие со SCADA-системой. Чаще всего такие программы являются серверами (в том смысле, что могут только отвечать на запросы и не могут сами отправлять данные по собственной инициативе).

• Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.

• Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface).

• Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.

• Система логического управления – системы исполнения высокоуровневых пользовательских скриптов и редакторы для создания этих скриптов.

• База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.

• Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.

• Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.

• Внешние интерфейсы.

Одной из задач SCADA является предварительный анализ данных и представление информации о текущем состоянии системы в удобном для оператора виде.

Базы данных реального времени должны давать ответ за гарантированное время. Тут есть особенность: программы реального времени решают однотипные задачи, которые не сильно меняются со временим. Что касается баз данных, то их объём постоянно растёт в процессе эксперимента.

Способы обеспечения быстродействия и обеспечения гарантированного времени отклика:

• Использование SSD (скорость ~ 100 МБ/с против 1 МБ/с у обычных HDD).

• Использование RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков). В частности, RAID 0 позволяет одновременно писать данные сразу на несколько дисков, увеличивая тем самым скорость записи пропорционально количеству дисков. Но основная функция RAID – отказоустойчивость.

• Хранение БД (Redis) в оперативной памяти.

• MapReduce (Hadoop) – распределение задач между набором узлов и сбор результатов с этих узлов.

• Параллельный ввод/вывод из программ (поддерживается в MPI 2.0)

Этапы проектирования БД

Концептуальное (инфологическое) проектирование – высокоуровневое описание модели данных

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

• описание информационных объектов или понятий предметной области и связей между ними.

• описание ограничений целостности, то есть требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование - создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи. Значительная часть процесса может быть хорошо формализована. Может учитываться специфика конкретной СУБД.

Физическое проектирование - создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Задание конкретных имен таблиц и полей, настройка выделяемой памяти, распределение по физическим носителям, настройка кешей и индексов. Результат – скрипты инициализации.

Источники

https://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA

https://ru.wikipedia.org/wiki/Проектирование_баз_данных