[发明专利]用于钢铁过程控制的高速数据存储方法和系统

权利要求书

1.一种用于钢铁过程控制的高速数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据工艺需求，确定需要采集数据的数据点共M个以及各数据点对应数据值的上限和下限；将数据点分为N个组，然后在关系数据库中创建表，表的字段包括开始时间、结束时间以及分别对应N个数据点分组的N个字段；

2)数据采集：过程控制从基础自动化采集所有数据点的实际值，数据类型为单精度浮点数字，采集的数据叫做第一类数据包，包括一个时间戳和M个实际值；

3)数据转换与缓存：如果第一类数据包中任意一个实际值大于等于其数据点的上限值或者小于等于其数据点的下限值，则忽略这个数据包，否则根据转换规则将第一类数据包转换为N个第二类数据包，并将所有第二类数据包保存到共享内存中；

将第一类数据包转换为第二类数据包的规则如下：

3.1)将第一类数据包中的实际值转为标准值，采用如下公式：

标准值＝1+(实际值-下限值)/(上限值-下限值)

这样第一类数据包中的M个实际值则变为了M个标准值；

3.2)压缩标准值；

标准值是一个32比特即4个字节长度的单精度浮点型数字，去除第2到第9个比特位，剩余24个比特即3个字节长度；

3.3)整合生成第二类数据包

根据步骤1)中的数据点分组，把压缩后的数据包也对应分为N组，每组压缩后的数据包和当前时间戳共同构成一个第二类数据包，至此，1个第一类数据包已经被分成了N个第二类数据包；当前时间戳以及N组整合数据包共同构成了N个第二类数据包；

4)判断是否满足存储条件，如果满足存储条件则进入步骤5)，否则转入步骤2)等待进行下一次数据采集；

5)数据存储：将共享内存中缓存的所有第二类数据包以一条记录保存到数据库表中；其中，开始时间字段为所有缓存的第二类数据包时间戳的最小值；结束时间字段为所有缓存的第二类数据包时间戳的最大值；将各组整合数据包叠加，构成新的整合数据包，并存储到对应的字段中。

2.根据权利要求1所述的用于钢铁过程控制的高速数据存储方法，其特征在于，所述步骤1)中，开始时间字段类型为精确到毫秒的日期时间；结束时间字段类型为精确到毫秒的日期时间。

3.根据权利要求1所述的用于钢铁过程控制的高速数据存储方法，其特征在于，所述步骤2)中，过程控制从基础自动化采集的采集方式为OPC通讯，或者基于TCP/IP协议的Socket报文通讯。

4.根据权利要求1所述的用于钢铁过程控制的高速数据存储方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述满足存储条件为满足如下条件之一即可：

条件1：共享内存缓存的数据包达到设定数量；

条件2：共享内存中缓存的数据包时间跨度超过设定时间；

条件3：收到了将共享内存缓存的数据包存储的保存指令；所述保存指令包括人工指定保存指令，或者根据捕捉到了应用程序即将关闭的事件触发的保存指令。

5.根据权利要求1所述的用于钢铁过程控制的高速数据存储方法，其特征在于，所述步骤5)中，存储任务采用新建后台线程进行，不阻塞当前进程。

6.一种用于钢铁过程控制的高速数据存储系统，其特征在于，包括L2接收模块、信号处理模块、物料跟踪模块、数据服务模块、共享内存模块、关系数据库模块；

所述L2接收模块，用于从PLC获取全部数据点的实测值；所述数据点是根据工艺需求确定的需要采集数据的M个数据点，并确定各数据点对应数据值的上限和下限；

所述信号处理模块，用于接收来自L2接收模块的调用请求，对实测数据进行解析，从PLC的格式转换为PC可识别的格式，转换后的数据叫做第一类数据包，数据类型为单精度浮点数字，包括一个时间戳和M个实际值；然后调用物料跟踪模块；

所述物料跟踪模块，它接收来自信号处理模块的调用请求，将数据转换与压缩，并缓存到共享内存中；

具体转换如下：如果第一类数据包中任意一个实际值大于等于其数据点的上限值或者小于等于其数据点的下限值，则忽略这个数据包，否则根据转换规则将第一类数据包转换为第二类数据包，并将第二类数据包保存到共享内存中；

将第一类数据包转换为第二类数据包的规则如下：

1)将第一类数据包中的实际值转为标准值，采用如下公式：

标准值＝1+(实际值-下限值)/(上限值-下限值)

这样第一类数据包中的M个实际值则变为了M个标准值；

2)压缩标准值；

标准值是一个32比特即4个字节长度的单精度浮点型数字，去除第2到第9个比特位，剩余24个比特即3个字节长度；

3)整合生成第二类数据包

将L2接收模块中采集的数据点分为N个组，把压缩后的数据包也对应分为N组，各组中数据包括当前时间戳和压缩后的标准值，每个组内数据构成一个第二类数据包，当前时间戳以及N组整合数据包共同构成了N个第二类数据包；

所述数据服务模块，用于接收来自物料跟踪模块的调用请求，将数据存储到关系数据库中；

存储方法如下：

共享内存中缓存的所有第二类数据包以一条记录保存到数据库表中；其中，开始时间字段为所有缓存的第二类数据包时间戳的最小值；结束时间字段为所有缓存的第二类数据包时间戳的最大值；将各组整合数据包叠加，构成新的整合数据包，并存储到对应的字段中；

关系数据库，用于通过数据表存储数据包，表的字段包括开始时间、结束时间以及分别对应N个数据点分组的N个字段。