為保障核反應(yīng)堆安全有序運(yùn)行，控制室操縱員需要通過監(jiān)控平臺持續(xù)關(guān)注大量儀表數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的異常做出快速反應(yīng)。因此，一個(gè)自主、實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺對保障核反應(yīng)堆安全至關(guān)重要，而監(jiān)控平臺離不開“硬核”的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫支持。本文旨在介紹中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院如何將 DolphinDB 作為核心組件，搭建控制室人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)平臺，以滿足其實(shí)時(shí)、可靠的監(jiān)控需求。

      控制室人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)平臺——“NICE”平臺

      控制室是操縱員監(jiān)視和控制反應(yīng)堆運(yùn)行的重要場所，良好的人機(jī)接口設(shè)計(jì)是保證控制室發(fā)揮作用的前提。為了研制出一款更敏捷、更靈活、更友好的控制室人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)平臺，中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)所四部研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近兩年的持續(xù)投入，自主研發(fā)了一款全新的控制室人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)平臺——“NICE”平臺。

      專注自主研發(fā)，掌握核心技術(shù)

      “NICE”數(shù)字化平臺采用 C/S架構(gòu)，關(guān)鍵代碼由中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)所四部團(tuán)隊(duì)人員自主編寫，部分代碼使用開源庫，數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品選取具有高安全性且排名國產(chǎn)第一的 DolphinDB（參照了國際第三方機(jī)構(gòu) DB-Engines 時(shí)序數(shù)據(jù)庫排名）。

      研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過發(fā)揮新技術(shù)的后發(fā)優(yōu)勢，基于原生軟件技術(shù)，并集成開源軟件及成熟商業(yè)產(chǎn)品，完全掌握了控制室人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)平臺的研發(fā)能力，打通了從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

      “NICE”平臺可以快速完成人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)與組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對全系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，并支持海量數(shù)據(jù)的存儲、查詢，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能化分析奠定基礎(chǔ)。其組態(tài)軟件使用圖形組件化思想，用戶可專注于圖元的設(shè)計(jì)、邏輯腳本的編寫及不同圖元的連接關(guān)系，簡化人機(jī)界面軟件開發(fā)流程，極大減少重復(fù)工作；同時(shí)，NICE 平臺支持軟件功能的高擴(kuò)展，支持以插件方式對功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展，便于先進(jìn)技術(shù)、智能技術(shù)的引入和應(yīng)用。

      業(yè)務(wù)亮點(diǎn)：用 DolphinDB 替換 MySQL，實(shí)現(xiàn)百億行表毫秒級加載

      DolphinDB 是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)分析、流數(shù)據(jù)處理的低延時(shí)平臺，內(nèi)置強(qiáng)大的編程語言和高容量高速度的流數(shù)據(jù)處理框架，為海量時(shí)序數(shù)據(jù)的快速存儲、檢索、分析及復(fù)雜計(jì)算提供一站式解決方案。

      在構(gòu)建 NICE 平臺的過程中，如何實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速存儲查詢分析，一直是 NICE 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要的研發(fā)方向之一。隨著業(yè)務(wù)中儀表測點(diǎn)的大幅增多和采樣頻率的增加，原本基于 MySQL 搭建的舊系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足大量數(shù)據(jù)并發(fā)寫入、實(shí)時(shí)查詢和聚合計(jì)算的需求；同時(shí)，在使用儀控設(shè)備的過程中，技術(shù)人員需要持續(xù)關(guān)注實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的異常狀態(tài)做出快速反應(yīng)，這對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力提出了很高的要求。經(jīng)過多輪測試比對，核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇用 DolphinDB 替換原有的解決方案。

      1. 百億行表毫秒級查詢響應(yīng)

      在使用 DolphinDB 前，中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院使用一套基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 MySQL 搭建的系統(tǒng)存儲秒級時(shí)序數(shù)據(jù)，但在存儲1-2天、幾千個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)徹底無法工作，不能應(yīng)對數(shù)據(jù)量劇增情況下的實(shí)時(shí)查詢和及時(shí)反饋。而在使用高性能的時(shí)序數(shù)據(jù)庫 DolphinDB 后，可以實(shí)現(xiàn)百億行表的毫秒級加載，無論是最新數(shù)據(jù)還是歷史數(shù)據(jù)，都能實(shí)現(xiàn)毫秒級查詢響應(yīng)。這就完全滿足了中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院對實(shí)時(shí)操作的需求，并且系統(tǒng)非常穩(wěn)定。在使用最低硬件配置的條件下，使用 DolphinDB 采集1萬測點(diǎn)，寫入耗時(shí)僅在100毫秒之內(nèi)。

      2. 高可用集群便捷部署

      DolphinDB 可以實(shí)現(xiàn)集群高可用。使用初期，儀控團(tuán)隊(duì)成員對 DolphinDB 進(jìn)行技術(shù)預(yù)覽，仔細(xì)研究了數(shù)據(jù)庫特征和技術(shù)細(xì)節(jié)。在 DolphinDB 的技術(shù)支持部門的協(xié)助下，僅在半個(gè)月內(nèi)就完成了方案部署，實(shí)現(xiàn)了原有系統(tǒng)代碼向 DolphinDB 的切換以及高可用集群的便捷部署。

      3. 強(qiáng)大的分析和建模工具助力儀控

      DolphinDB 強(qiáng)大的腳本語言、對標(biāo)準(zhǔn) SQL 的支持和內(nèi)置的 1000 多個(gè)函數(shù)，為儀控團(tuán)隊(duì)提供了快速分析和建模的工具，對海量歷史數(shù)據(jù)的分析結(jié)出累累碩果，幫助生產(chǎn)和設(shè)備工程師優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升設(shè)備維護(hù)效率。

      展望未來之路

      作為國產(chǎn)自研的高性能時(shí)序數(shù)據(jù)庫，DolphinDB 助力中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院研發(fā)團(tuán)隊(duì)解決了大量數(shù)據(jù)并發(fā)寫入、實(shí)時(shí)查詢和聚合計(jì)算等難題，實(shí)現(xiàn)萬級測點(diǎn)毫秒寫入，在實(shí)際業(yè)務(wù)中得到了客戶認(rèn)可。在未來， DolphinDB 與中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院將繼續(xù)攜手共進(jìn)，并計(jì)劃加強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域的合作，使業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)更加即時(shí)、準(zhǔn)確、高效、智能的決策。

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