【摘要】：流程工业企业综合自动化系统的目的是利用计算机技术、信息技术和自动化技术，实现企业经营管理与生产过程的综合集成，进而提高企业的综合竞争能力。而实现流程工业企业综合自动化系统的关键之一在于使用流程工业大型实时数据库系统解决企业底层过程控制网络与上层管理信息网络间的数据集成和应用集成问题。国家高技术研究发展计划(863计划)和国家十五科技攻关计划都就此问题立项，并资助本课题的研究。本文探讨了流程工业大型实时数据库系统的理论、技术、设计和应用中的一些关键问题及解决方法。本课题的研究结果和内容可概括为以下几个主要方面：1) 分析了流程工业实时数据库系统的需求背景，从项目开发、实施、维护、质量等角度考虑系统的非功能性需求，系统地分析了实时数据库系统应当具有的功能，并给出了性能指标的要求，明确了系统设计的目标。提出了以多层COM／DCOM的C／S结构为特点的流程工业大型实时数据库的体系结构，该结构模块清晰，覆盖了表征系统的主要功能，核心模块具有处理业务逻辑的扩展性，支持具有弹性的网络应用模式。2) 根据流程工业实时数据库的应用背景，提出了以位号映射为特点的工程数据模型，这种模型支持位号间的计算关系，支持录入功能和计算参数存储。

针对该工程模型，提出了内存数据管理方法，建立了多层分组索引、基于局部ID的直接索引和临时索引，以满足各种高效查询的需要。对于流程工业数据的高级查询提出了一种查询表示和查询优化的方法，这种方法易于实现并且具有很高的效率。3) 实时数据库系统的事务处理和并发访问控制是大型实时数据库系统的重要内容。在流程工业背景下，分析了实时数据库系统中事务和并发访问的特点，选择先进先服务为主的事务调度策略和有序共享两阶段锁的并发控制协议，根据文中阐述的流程工业实时数据库事务的分类和特点，提出了在该并发控制协议下的锁定策略，进一步提高了系统事务处理的效率。4) 研究流程工业实时数据库系统中的重要部分——历史数据库的设计和实现策略。主要包括：介绍了内存历史数据库的存储和实现策略，采用固定长度的内存历史数据队列进行管理，简化了存储和查询过程，便于一些先控和实时优化应用的访问；提出了磁盘历史数据库系统的实现框架、磁盘历史数据库的多任务、归档数据文件系列的实现策略。历史数据库中采用了基于时间序列的旋转门压缩算法，其优点是算法简单，压缩率高，该算法应用在内存历史数据库和磁盘历史数据库中。匀 容错、主动规则、分布式机制问题是关系到流程工业实时数据库系统功能与应用的重要问题。

本着实用的原则，提出了系统级和组件级的两级容错机制，使得系统的各种错误得到了充分、全面的控制，而且更具有针对性；参考主动数据库的思想，提出了一种在工程实时数据库内部建立以事件规则库为中心的主动规则机制的方法，该方法易于实现，而且满足流程工业实时数据库的需要。6）本文在构建流程工业大型实时数据库这样一个大规模、多模块、具有多部件的系统中使用了面向对象技术、组件技术和中间件的思想。提出了基于COM、OPC、XML的三层数据采集和服务体系框架，使系统更具通用性。采用SOAP等技术，使跨平台能力和可扩展性进一步提高。软件可靠性技术被用来验证流程工业大型实时数据库系统的数据访问性能和关键技术的可靠性。刀 以某石化橡胶厂企业综合自动化的实时数据库项目为例，对APC一SYS实时数据库系统进行了应用研究，满足了橡胶厂的各种层面的需求。实时数据库系统给橡胶厂的生产和管理带来了很大的变化，提高了企业的经济效益，验证了软件系统及其相关技术、方法的可行性。本课题的工作在借鉴现有理论与技术的基础上，结合流程工业大型实时数据库的特点，提出新的实现方案，注重实时数据库系统的完整性，强调实时数据库系统的工程应用背景。