世紀星組態軟件的數據存儲策略

　　隨著組態軟件在各行業的應用越來越廣泛，了解和使用組態軟件的人越來越多，同時對組態軟件各方面的功能要求也越來越高。

　　一般，組態軟件在實際應用中都會用到幾個基本功能，比如數據采集、實時數據展示、報警、報表等，而歷史數據存儲更是。通過自動記錄下系統運行時的數據變化，可以對以后的事故分析，趨勢統計提供必要的數據來源，大大提高系統運行的穩定性，減少出現生產事故的機會。

　　目前市面上組態軟件種類繁多，采用的存儲策略不盡相同，有采用外部數據庫作為歷史庫，這種方式具有功能強大、運行穩定的優點，但缺點也非常很明顯，運行速度慢、占用空間大、軟件集成性不好等。因此很多公司都自己開發歷史數據存儲功能，開發的歷史庫不僅具有速度快、占用空間小的優點，而且保密性較好，不像通用數據庫可以隨便打開。

　　世紀星組態軟件也是使用獨立開發的歷史庫。為保證歷史數據存儲速度快、占用空間小，世紀星組態軟件主要采用以下三種方案。

　　種是盡量減少數據存儲量，從根本上降低對歷史數據庫的要求。

　　組態軟件記錄的數據都是現場采集上來的各種參量，比如溫度、壓力等，需要保存的信息包括變量標識、值和精確到毫秒的時間。為達到減小存儲量的目的，世紀星采用兩個方法：

　　一是以存儲變量ID代替存儲變量名，這是顯而易見的道理，變量ID以4個字節表示，而變量名通常都會超過4個字節。在盡量減小存儲空間的前提下，當然要選擇以變量ID代替變量名進行保存。

　　二就是記錄時間的方法，每一個變量都需要記錄一個精確到毫秒的時間。時間的存儲也可以有多種方式，以字符串方式保存、以一個長整數來保存等等。有些人可能不清楚如何以一個長整數來保存時間，只需要一個特定的換算方法換算一下即可。當然，以長整數來保存時間會減小存儲量，這里還有一個問題，一個長整數是無法保存包括年、月、日、小時、分鐘、秒、毫秒所有這些值，在世紀星中采用的辦法是以日期作為歷史數據文件的名稱，這樣在文件中的時間只要表示小時、分鐘、秒、毫秒就沒問題了。

　　第二種就是建立索引。這個方法在通用數據庫中也被廣泛的使用，但由于工控行業有其自己的特殊性，比如數據都是定時存儲，數據在文件中的位置順序有規律，因此這種建立索引的方法更能發揮巨大的作用。

　　世紀星組態軟件的工程中保存兩種類型的歷史文件，一種以IDX結尾的索引文件，一種以LGH結尾的數據文件。在IDX文件中以分鐘為最小單元，記錄歷史數據在LGH文件中的確定位置。查詢數據時，根據使用者提供的查詢時間，能夠很快的在IDX文件中確定數據的確切位置，無視LGH數據文件的大小，達到快速查詢的目的。

　　下圖是數據查詢時的示意圖：

　　個策略就是數據壓縮。工控行業有時候需要保存的數據量很大，有時變化速率在100毫秒以內，而且需要保存的時間很長，為保存這些數據，同時確保占用空間小，就必須采用數據壓縮。世紀星采用zlib庫提供的壓縮算法，zlib是一種可以免費使用的壓縮庫，壓縮效果好，解壓速度快。是目前比較成熟的數據壓縮方法。

　　采用這三種方法之后，效果顯而易見。經過測試，包含1w個變量的工程，其中4k個變量每200毫秒記錄一次，在查詢10分鐘的數據時所用時間不超過200毫秒；查詢4個小時的數據，查詢時間不超過2秒。

　　在實際應用中也會發現一些不足，比如工程中變量很多，要求存儲的數據量很大，這時歷史文件會很大，即使有索引文件，在查詢時的速度也會降低。改進的方法是可以把一個文件分成多個，比如變量ID小于5000的數據保存成一個文件，變量ID在5000到10000之間的保存成一個文件，以此類推，這樣就可以減小文件的規模，從而提高查詢速度。