專利名稱：收集和檢索時間序列、實時和非實時數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)儲存技術(shù)，更特別地，設(shè)計收集和檢索多個不同的數(shù)據(jù)源所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
工業(yè)越來越依賴數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)以在降低它們的費用時，改善執(zhí)行工業(yè)過程的效率。當(dāng)多個傳感器測量工業(yè)過程的各方面并定期地將它們的測量結(jié)果匯報給數(shù)據(jù)收集和控制系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)采集就開始了。單詞“測量”應(yīng)該廣義地解釋傳感器產(chǎn)生的“測量”可以是，例如，等待船運線上包裹的詳細目錄或者工廠房間的照片。復(fù)雜的軟件檢測輸入的數(shù)據(jù)、產(chǎn)生狀態(tài)報告并在許多情況下通過將命令發(fā)送到改變工業(yè)過程如何運行的傳動裝置來作出反應(yīng)。傳感器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也允許操作者對變化著的外部條件作出響應(yīng)來適應(yīng)該過程，捕捉初期的設(shè)備故障，按照要求啟用或停用設(shè)備。數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的一個簡單和熟悉的例子是恒溫箱溫度計測量當(dāng)前的空氣溫度，測量值與所需的溫度范圍相比較，并且，如果需要的話，發(fā)送命令到加熱器或空調(diào)以實際的空氣溫度調(diào)節(jié)到所需的范圍。
當(dāng)然，許多工業(yè)過程比這個簡單的例子要復(fù)雜得多。通過增加控制軟件的復(fù)雜程度和通過增加數(shù)據(jù)傳感器和傳動裝置的數(shù)量來控制增加的過程復(fù)雜性。有成千上萬個傳感器監(jiān)控多個階段過程的所有方面是并不是沒有聽說過的。這些傳感器有各種類型以對該過程的各種各樣的特性進行報告。它們的輸出在它們測量值的意義中，在為每個測量值發(fā)送的數(shù)據(jù)的量中，在測量的頻率中類似地也是各種各樣的。至于后者，為了準確和快速地啟動，這些傳感器中的一些每秒鐘測一次或幾次。當(dāng)與成千上萬個傳感器并聯(lián)時，這樣的結(jié)果使如此多的數(shù)據(jù)流向控制系統(tǒng)，以至于需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。一個當(dāng)前流行的技術(shù)是“數(shù)據(jù)流”。在此，輸入的數(shù)據(jù)按到達時間順序立即被儲存在一個或多個數(shù)據(jù)文件中。按時間順序儲存數(shù)據(jù)允許控制系統(tǒng)在選擇的時間段快速地訪問與過程的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)，并作相應(yīng)的分析。
不過，當(dāng)前的數(shù)據(jù)流技術(shù)通過犧牲靈活性來獲得效率。由此產(chǎn)生的第一個問題的起因是復(fù)雜的工業(yè)過程與其它過程及處理環(huán)境之間的相互關(guān)系。這種關(guān)系本身可能是非常復(fù)雜和可能經(jīng)常變化。為了適應(yīng)變化，操作者將頻繁地增加、移動或去除傳感器并將傳感器的輸出集成到控制系統(tǒng)。因為當(dāng)前的數(shù)據(jù)流技術(shù)是對有效地管理大量的、不間斷的數(shù)據(jù)流進行優(yōu)化的，它們經(jīng)常無法很容易地適應(yīng)配置的變化。確實，一些數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)必須完全關(guān)閉來使它們重新適合新的或不同的傳感器和傳動裝置。由于工業(yè)過程依賴于它的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，并且沒有它無法可靠地運行，所以關(guān)閉該系統(tǒng)涉及將整個工業(yè)過程關(guān)閉，那是成本很高的。這樣一來，數(shù)據(jù)流有限的靈活性經(jīng)常阻礙操作者快速地重新配置，并阻礙了容易地利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)流的有關(guān)問題來源于大規(guī)模系統(tǒng)所獲得的各種類型的數(shù)據(jù)。當(dāng)前的數(shù)據(jù)流技術(shù)并不能方便地處理所謂的“非實時數(shù)據(jù)”。上述類型的傳感器是“實時”進行測量的。例如，在下午12:34:56，水平傳感器記錄儲水池的水平面。產(chǎn)生的測量值，水平面，與測量值采集的確切時間有關(guān)。與以下的非實時數(shù)據(jù)的例子比較，在下午3:00:00，技術(shù)人員將收集杯浸到大桶中并取出桶的內(nèi)容的樣本。這些內(nèi)容是可以進行實驗室分析的，實驗室分析對于實時傳感器來說執(zhí)行過于復(fù)雜，或者很少執(zhí)行這樣的分析以至于使用自動化實時傳感器在成本上不合算。在任何情況下，技術(shù)人員將樣本拿到實驗室并進行分析。分析的結(jié)果直到下午4:30:00才得到，此時技術(shù)人員將結(jié)果輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。那些結(jié)果與桶在下午4:30:00的狀態(tài)無關(guān)，而與樣本在下午3:00:00時的提取時間有關(guān)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流不能很容易地用在“相關(guān)時間”(即，在下午3:00:00)處的結(jié)果附近產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)備份并儲存分析結(jié)果。相反，數(shù)據(jù)流在可獲得分析結(jié)果時儲存它們，與在下午4:30處產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)一起儲存。當(dāng)天較晚時，控制系統(tǒng)試圖分析在下午3:00:00時過程的狀態(tài)，有可能丟失實驗室分析的結(jié)果，因為這些結(jié)果沒有按時間序列與實時數(shù)據(jù)點一起儲存。分析將變得更困難，并且非實時數(shù)據(jù)點的值因此大大地減少了。
所需要的是儲存實時和非實時數(shù)據(jù)的一種方法，此方法允許增加或去除新的數(shù)據(jù)源，并允許檢索實時和非實時數(shù)據(jù)點用于以時間坐標方式進行的分析。
發(fā)明概要鑒于上述說明，本發(fā)明提供數(shù)據(jù)收集和檢索系統(tǒng)，該系統(tǒng)將實時和非實時數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)放入并行的“流”或數(shù)據(jù)文檔。通過在一個或幾個數(shù)據(jù)文檔中儲存實時數(shù)據(jù)點與時間標志而在其它的數(shù)據(jù)文檔中儲存非實時數(shù)據(jù)點與時間標志，保持了數(shù)據(jù)流的優(yōu)點。這些文件形成了并行的數(shù)據(jù)流。并行的流互相有關(guān)并與特殊的監(jiān)控時段有關(guān)。為了訪問與某一特殊時間段有關(guān)的數(shù)據(jù)，以坐標的方式根據(jù)它們的時間標志，檢索來自與時間段有關(guān)的并行流的數(shù)據(jù)。
實時數(shù)據(jù)點用與它們的數(shù)據(jù)收集時間來標上時間標志。為了使數(shù)據(jù)儲存和檢索有效，只要數(shù)據(jù)點一到達數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，就以時間順序來儲存這些數(shù)據(jù)點。非實時數(shù)據(jù)點用與它們的相關(guān)時間來標上時間標志，而不是使用數(shù)據(jù)點到達數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的有可能更晚的時間。非實時數(shù)據(jù)點以時間順序儲存在它們自己的數(shù)據(jù)文檔中，序列時間是相關(guān)時間而不是收集時間。因為非實時數(shù)據(jù)點通常遠遠少于實時數(shù)據(jù)點，數(shù)據(jù)流的效率和限制不需要應(yīng)用到非實時數(shù)據(jù)文件中。這樣，在非實時數(shù)據(jù)流中支持在相關(guān)的恰當(dāng)時間插入數(shù)據(jù)點是切實可行的。
在檢索時，操作者使用頭文件來訪問給定監(jiān)控時段的數(shù)據(jù)。通過引用包含與監(jiān)控時段有關(guān)的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)流，這些頭文件使得從多個并行數(shù)據(jù)流中協(xié)調(diào)檢索數(shù)據(jù)很容易。并行數(shù)據(jù)流文檔中的時間標記允許幾個數(shù)據(jù)點合并到一個協(xié)調(diào)的、時間順序數(shù)據(jù)流以用于分析。頭文件甚至可以引用外部數(shù)據(jù)庫，這樣它的數(shù)據(jù)可以作為并行數(shù)據(jù)流一樣來處理，并與過程監(jiān)控數(shù)據(jù)合并。
并行數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)收集和檢索技術(shù)允許操作者不關(guān)閉正在監(jiān)控的過程而增加或刪除數(shù)據(jù)源。當(dāng)增加新的源時，它的數(shù)據(jù)，無論是實時或非實時的，也增加到流入各種數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)流中，而不打斷現(xiàn)有的流。操作者也可以包含其它的并行流，它們包含過程監(jiān)控數(shù)據(jù)的多個版本。
并行流框架在流內(nèi)容中支持很高的靈活性。例如，測試可以顯示傳感器已經(jīng)產(chǎn)生與正確值有一致的偏差的測量值。并不是返回并修正該故障傳感器產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)點，而是產(chǎn)生修正因子的新并行流。數(shù)據(jù)分析程序?qū)脑鹊臄?shù)據(jù)流中的故障傳感器的讀數(shù)與新數(shù)據(jù)流的幾個修正因子結(jié)合起來而產(chǎn)生所修正的結(jié)果。
附圖簡述如附屬的權(quán)利要求書將闡述的，本發(fā)明特別是與本發(fā)明與它的目標和優(yōu)點一起的幾個特征最好用以下的詳細描述和附圖一起加以理解

圖1是典型的工業(yè)過程，在此是極大簡化的造紙過程的方框圖；圖2是向圖1的典型的工業(yè)過程增加數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的方框圖；圖3a和3b一起構(gòu)成用來收集和儲存過程數(shù)據(jù)的典型方法的流程圖；及圖4a和4b一起構(gòu)成用來取回和分析過程數(shù)據(jù)的典型方法的流程圖。
發(fā)明的詳細說明對于附圖，其中相似的引用編號是指相似的元件，本發(fā)明是作為實現(xiàn)在合適的計算環(huán)境中來展示的。以下的描述基于本發(fā)明的實施例，并對于此處未明確說明的其它替代實施例，這些實施例不應(yīng)作為對本發(fā)明的限制。
在以下的說明中，發(fā)明的說明是參考由一個或幾個計算機進行的操作的動作和符號表示，除非另外表示。應(yīng)理解，這樣的動作和操作，有時是指正由計算機執(zhí)行，包括計算機的處理單元以結(jié)構(gòu)化的形式進行電子信號的處理。這樣的處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或者將在計算機的存儲系統(tǒng)的某些位置維護數(shù)據(jù)。它重新配置計算機，或以熟練掌握技術(shù)的人所理解的方式改變計算機的操作。在其中維護數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是儲存器中的物理位置，它具有數(shù)據(jù)格式所指定的特定屬性。不過，雖然在上述上下文中對本發(fā)明進行說明，這并不意味著是一種限制，如掌握技術(shù)的人認識的那樣，在此說明的各種動作和操作也可以用硬件實現(xiàn)。
為了對本發(fā)明進行說明，圖1以非常簡單的形式說明工業(yè)過程。注意本發(fā)明的方法可以應(yīng)用在非工業(yè)設(shè)置中，并且可以使用本發(fā)明的方法而不考慮進入控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的意義。圖1的造紙過程圖1是從紙漿系統(tǒng)100開始，將樹轉(zhuǎn)換成在水中的木纖維漿。取到木頭、變成紙漿的纖維、提煉纖維和控制所產(chǎn)生紙漿的參數(shù)的過程是已知技術(shù)，并包括在方框100中。紙漿通過管道到達比例閥102。比例閥102控制來自紙漿系統(tǒng)100的紙漿和來自紙漿白水收集箱104的所回收紙漿的混合比例?；旌衔锉话l(fā)送到混合儲存箱106，然后到達造紙機108。紙漿到達造紙機108的不斷移動的篩孔傳送帶或“絲網(wǎng)”上面，然后形成一個墊子。帶有一些纖維的多余的水從墊子上移去，然后墊子就成為紙。多余的水和纖維(水流110)掉到造紙機絲網(wǎng)坑112，然后抽到紙漿白水收集箱104。從那兒，水和紙漿回收到紙漿系統(tǒng)100中去。
造紙機108產(chǎn)生的紙張的質(zhì)量大部分是由來自于混合儲存箱106的輸入紙漿的特性確定的。在圖1的極大地簡化的例子中，輸入紙漿是由改變混合物來控制的，這由比例閥102所設(shè)置。
圖2在圖1中增加幾個過程傳感器(或者“數(shù)據(jù)源”)和傳動裝置。計算裝置200接收來自傳感器的對分析和控制造紙機108生產(chǎn)紙張的質(zhì)量有用的測量值。為清楚起見，計算裝置200在圖2中被描述為個人計算機，但是它的功能可以在任何控制技術(shù)上實現(xiàn)，包括服務(wù)器、微處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、小型機、大型機和包括任何上述系統(tǒng)或裝置的分布式計算環(huán)境。
圖2示出了兩個實時數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源202測量在混合儲存箱106中紙漿的水平，數(shù)據(jù)源204測量該紙漿的粘稠度。這些實時測量值被發(fā)送到計算裝置200，計算機裝置200將它們儲存在實時數(shù)據(jù)文件212中，用數(shù)據(jù)收集的時間對其做上時間標記。顯示了非實時數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源206產(chǎn)生紙張質(zhì)量的測量值，紙張的孔隙率。為了測量孔隙率，技術(shù)人員從造紙機108中取出紙張的一小塊小樣本，在實驗室中分析樣本，然后將實驗室結(jié)果輸入到計算裝置200。該結(jié)果儲存在非實時數(shù)據(jù)文件214中，用取樣本的時間，而不是可能更后面的可以得到實驗室分析結(jié)果的時間對其做上時間標記。
除了儲存由數(shù)據(jù)源202、204、206產(chǎn)生的測量值外，計算裝置200根據(jù)實時測量值運行預(yù)測模型，將測得的特性與為每個特性所設(shè)置的所需要的值的范圍相比較。(通常，非實時測量值是不可能被預(yù)測模型及時使用的)。為了將特性保持在它們所需要的值的范圍內(nèi)，該模型預(yù)測調(diào)整工業(yè)過程的一個或更多工作參數(shù)對特性的影響。然后，該模型控制傳動裝置按照它的預(yù)測調(diào)整工作參數(shù)。在圖2的簡化的例子中，預(yù)測性的模式可以調(diào)整兩個工作參數(shù)。經(jīng)過傳動裝置路徑208，預(yù)測模型控制來自紙漿系統(tǒng)100和來自紙漿白水收集箱104的紙漿的比例。造紙機108的速度通過傳動裝置路徑210來控制。在實際的造紙工廠中，預(yù)測模型可以響應(yīng)于實時和非實時的其它數(shù)據(jù)源(也許在數(shù)目上是成千上萬的)，并且可以調(diào)整與圖2中顯示所不同的工作參數(shù)，但是這兩個實時數(shù)據(jù)源(混合儲存箱水平和混合儲存箱粘稠度)和兩個可調(diào)整的參數(shù)(紙漿比例和造紙機速度)用于解說的目的。
了解圖1和2的示范性的過程環(huán)境后，現(xiàn)在請看圖3a和3b。這些圖形示出了本發(fā)明的方法被用來收集和儲存數(shù)據(jù)時的實施例。為了說明，圖3a和3b的流程圖用無限循環(huán)中連續(xù)的步驟示出了該方法的幾個方面。在某些實施例中，圖3a和3b的“步驟”可以同時發(fā)生，連續(xù)發(fā)生，或者某種聯(lián)合的形式?？赡苣承┎襟E比其它的更經(jīng)常地被執(zhí)行，而某些步驟可能根本不會被執(zhí)行。
該方法在步驟300處開始執(zhí)行。運行在計算裝置200的數(shù)據(jù)收集器接收來自實時數(shù)據(jù)源的測量值。數(shù)據(jù)源在它們產(chǎn)生多少數(shù)據(jù)，在它們產(chǎn)生數(shù)據(jù)的類型，和它們產(chǎn)生數(shù)據(jù)的頻度這些方面是不同的。每個輸入的數(shù)據(jù)包在步驟302以數(shù)據(jù)收集的時間做上時間標記。許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)源將時間標記與測量值一起發(fā)送。其它的源，特別是較早的，不提供時間標記，這樣數(shù)據(jù)收集器以接收測量值的時間將輸入做上時間標記。
實際的工業(yè)過程環(huán)境產(chǎn)生很多的數(shù)據(jù)輸入，使得使用非常有效的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)，例如數(shù)據(jù)流，才能趕上這樣大的數(shù)據(jù)流量。在步驟304，標有時間標記的實時數(shù)據(jù)輸入被儲存在一個或幾個實時數(shù)據(jù)文件212中。在某些實施例中，每個數(shù)據(jù)文件212專門用來從一個數(shù)據(jù)傳感器或一組相關(guān)的數(shù)據(jù)傳感器中接收數(shù)據(jù)。其它的實施例在一個數(shù)據(jù)文件212中儲存進入的所有實時數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)數(shù)據(jù)文件212包含來自單個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)文件212的名稱或頭通常表明該數(shù)據(jù)源。對數(shù)據(jù)文件212包含來自幾個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)時，則使用某種方法將每個數(shù)據(jù)輸入與它的數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)。這可以用在文件中伴隨有特殊的記錄或者通過在每個數(shù)據(jù)輸入中包括數(shù)據(jù)源字段來實現(xiàn)。在任何情況下，通常以它們到達數(shù)據(jù)收集器的次序來盡可能快地將輸入儲存。
步驟306展示一種選擇，它可以提高實時數(shù)據(jù)輸入的儲存和檢索的效率。定期地，如每分鐘一次，將特殊的輸入寫入每個數(shù)據(jù)文件212。該特殊輸入稱為“抽點”且至少包含一個時間標志。然后將該實時數(shù)據(jù)輸入用自從前面最近的抽點輸入之后經(jīng)過的時間(稱為“時間增量”)做上時間標記。該技術(shù)允許在每個實時數(shù)據(jù)輸入中為時間標記有一個較小的數(shù)據(jù)字段，因為該字段僅需要儲存時間增量，經(jīng)常不超過一分鐘，而不是整個日期和時間。當(dāng)時間標記精確到毫秒和當(dāng)每秒寫入幾百個數(shù)據(jù)輸入時，該技術(shù)節(jié)省了巨大的儲存空間。
抽點輸入可以適用于其后的所有數(shù)據(jù)輸入(一直到下一次抽點)或者特定于來自特殊數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)輸入。在后一種情況下，抽點輸入可以包含數(shù)據(jù)值。這僅僅是在寫入抽點時從數(shù)據(jù)源收到的最近的值。
步驟308類似于步驟300，除了在此接收到非實時數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)輸入通常來自于實驗室分析。步驟310用它們的“相關(guān)時間”也就是過程中它們測量的時間將輸入z做上時間標記。例如，從造紙機108中提取樣本以進行接下來的實驗室分析的這個時間。
這些數(shù)據(jù)被稱為“非實時的”，因為在樣本提取的時間和當(dāng)可以輸入結(jié)果到數(shù)據(jù)收集器的時間之間有延遲。這個延遲阻止了這些輸入插入到在步驟34寫入的實時數(shù)據(jù)文件212中的正確的位置。在步驟304中處理巨大數(shù)量的實時數(shù)據(jù)輸入中使用的高度有效的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)不允許“備份”實時數(shù)據(jù)文件212以在它們的相關(guān)時間插入非實時數(shù)據(jù)輸入。相反，圖3b的步驟312在它們自己的數(shù)據(jù)文件214中儲存非實時數(shù)據(jù)輸入。就像對實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可以選擇將非實時數(shù)據(jù)儲存在一個或幾個文件214中，選擇是根據(jù)效率問題進行的。在某些實施例中，將非實時數(shù)據(jù)文件214備份，允許非實時數(shù)據(jù)根據(jù)它們的相關(guān)時間以正確的順序插入。在其它實施例中，非實時數(shù)據(jù)文件214是將它們的相關(guān)時間作為關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫。這種靈活性對非實時數(shù)據(jù)輸入是可能的，因為總的來說輸入比實時數(shù)據(jù)輸入少很多。這樣，儲存非實時數(shù)據(jù)輸入的效率沒有像對實時數(shù)據(jù)輸入那樣引起這么多考慮，可以犧牲一些效率來換來所增加的靈活性。對不同類型的數(shù)據(jù)輸入使用不同的儲存技術(shù)的能力使得該數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)作為整體的效率和靈活性極大地增加。
雖然在圖3b中沒有顯示，與在步驟306中寫入實時數(shù)據(jù)文件212一樣，抽點輸入可以寫入非實時數(shù)據(jù)文件214。
每個數(shù)據(jù)文件，實時或非實時的，是獨立但是并行的被寫入以記錄過程環(huán)境的某些方面的數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)流。在步驟314，寫入頭文件使并行流緊密關(guān)聯(lián)。當(dāng)在給定的時間進行過程狀態(tài)的分析時(見步驟316和圖4a和4b的討論)，應(yīng)該檢查包含給定時間數(shù)據(jù)輸入的所有數(shù)據(jù)流。步驟314中寫入的頭文件將時間間隔與時間標記落在該時間間隔內(nèi)的實時和非實時數(shù)據(jù)輸入關(guān)聯(lián)起來。
頭文件的使用將多個數(shù)據(jù)流互相關(guān)聯(lián)并且與時間間隔關(guān)聯(lián)，這使得對不同類型的數(shù)據(jù)允許不同的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)實現(xiàn)上面提到的靈活性。在某些實施例中，通過將時間間隔與用步驟300到312中舉例說明的方法所不同的方法所產(chǎn)生的并行流相關(guān)聯(lián)，頭文件擴展了該靈活性。作為第一個例子，在過程環(huán)境之外產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫包含與分析該過程有關(guān)的信息。頭文件將該數(shù)據(jù)庫作為另一個并行流處理，并將它與包含該時間間隔的數(shù)據(jù)輸入的其它數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)。對第二個例子，考慮產(chǎn)生與真實值有一定偏差的測量值的出錯數(shù)據(jù)源。比方說，數(shù)據(jù)傳感器202當(dāng)測量混合儲存箱106中的紙漿水平，總是產(chǎn)生比實際值高100加侖的測量值。開始誤測量之后兩天，檢測到故障，并且傳感器202被修復(fù)或更換。實時數(shù)據(jù)文件212現(xiàn)在包含兩天的不正確的紙漿值測量值。并不是返回并修正那些數(shù)據(jù)文件212(在某些實施例中可能是不實際的)，而是建立新的帶有負的100加侖修正因子數(shù)據(jù)流。頭文件將這個新的修正因子數(shù)據(jù)流與兩天的故障階段相關(guān)聯(lián)。無論何時檢索來自傳感器202的兩天故障階段的數(shù)據(jù)輸入，頭文件提取修正因子并將它與數(shù)據(jù)輸入關(guān)聯(lián)起來，產(chǎn)生修正的結(jié)果。這兩個例子展示通過頭文件的方法獲得并行流的靈活性的一些優(yōu)點。
從傳感器獲得數(shù)據(jù)后，計算裝置200在步驟316分析數(shù)據(jù)。在任何時候，這個分析可能是不完整的，因為還沒有獲得與分析相關(guān)的一些非實時數(shù)據(jù)輸入。在某些實施例中，分析程序根據(jù)最近獲得的測量值預(yù)測非實時數(shù)據(jù)，并當(dāng)可以獲得新的非實時數(shù)據(jù)輸入時，修正它的預(yù)測值。
在步驟318中使用步驟316的分析以通過發(fā)送命令給傳動裝置來控制該過程。如上所述，過程控制通常是根據(jù)對實時數(shù)據(jù)的分析，僅僅是因為不能足夠快地在控制系統(tǒng)所需要的短的反應(yīng)時間內(nèi)1獲得非實時數(shù)據(jù)。在圖1和2的例子中，控制僅僅包括改變比例閥102的設(shè)置(通過傳動裝置208)和改變造紙機108的速度(通過傳動裝置210)。分析和控制程序的目標是將測量的過程特性保持在可接受的范圍內(nèi)。
正如圖3a和3b的討論一開始所提到的，這些步驟的過程連續(xù)地重復(fù)，盡管不必按這些圖中取出的次序進行。
圖4a和4b示出了訪問用圖3a和3b的方法所收集和儲存的數(shù)據(jù)輸入的典型方法。可以在操作人員的控制下執(zhí)行或者在計算裝置200控制下自動調(diào)用圖4a和4b中的方法。
該方法在步驟400開始，在其中選擇感興趣的時間間隔。當(dāng)為了控制該過程(例如在圖3b的步驟316)進行分析時，該時間間隔可能包括僅僅幾分鐘或甚至幾秒鐘長的數(shù)據(jù)輸入。通過選擇幾周或幾月的時間間隔，可以獲得歷史的觀察。
根據(jù)選擇的感興趣的時間間隔，在步驟402找到并訪問與該間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入有關(guān)聯(lián)的頭文件。訪問的頭文件的數(shù)量取決于時間間隔的長度和數(shù)據(jù)儲存實現(xiàn)的細節(jié)。步驟404和408使用頭文件來訪問包含相關(guān)數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)流或者數(shù)據(jù)文件。
如上關(guān)于圖3a的步驟306所討論的，數(shù)據(jù)文件可以包含抽點輸入。如果這樣，則當(dāng)在步驟406和410從數(shù)據(jù)文件中提取數(shù)據(jù)輸入時，數(shù)據(jù)輸入中的時間增量與抽點輸入的時間值相結(jié)合，產(chǎn)生實際的數(shù)據(jù)輸入時間。如果存在修正因子的話，也可以在此應(yīng)用。
在步驟412，從數(shù)據(jù)文件中提取的數(shù)據(jù)輸入根據(jù)它們的時間標記調(diào)整為數(shù)據(jù)輸入的完整集合。如上所述，相關(guān)的數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于以任何方法產(chǎn)生并關(guān)于感興趣的時間間隔做出標記的任何數(shù)據(jù)。
相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入在圖4b的步驟414顯示或分析。雖然圖4a和4b顯示數(shù)據(jù)分析在數(shù)據(jù)檢索之后，這樣嚴格的次序?qū)Υ蟮倪^程環(huán)境來說通常是不實際的。相反，檢索某些數(shù)據(jù)輸入，然后顯示或分析那些輸入，同時在固定的數(shù)據(jù)流中檢索其它的輸入。
鑒于本發(fā)明原理適用于很多可能的實施例，應(yīng)該認識到，此處所說明的實施例與圖形僅僅是用來舉例的，并不應(yīng)該作為對本發(fā)明范圍的限制。熟悉相關(guān)技術(shù)的人應(yīng)認識到本發(fā)明的方法的適用范圍遠遠超過工業(yè)領(lǐng)域。盡管以軟件模塊或組件的形式說明本發(fā)明，但是某些過程可以同樣用硬件組件來實現(xiàn)。所以，此處說明的發(fā)明包括在以下權(quán)利要求及其等價范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.在有實時數(shù)據(jù)源和非實時數(shù)據(jù)源的環(huán)境中，一種以時間坐標的方式儲存來自實時和非實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括從實時數(shù)據(jù)源接收實時數(shù)據(jù)；將實時數(shù)據(jù)作為實時數(shù)據(jù)文件的輸入儲存，在所述輸入中用實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間作為時間標記；從非實時數(shù)據(jù)源接收非實時數(shù)據(jù)；將非實時數(shù)據(jù)作為非實時數(shù)據(jù)文件的輸入儲存，在所述輸入中用非實時數(shù)據(jù)的相關(guān)時間作為時間標記；及寫入頭文件，所述頭文件將時間標記落在時間間隔內(nèi)的實時和非實時數(shù)據(jù)文件中的那些輸入與所述時間間隔相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中將數(shù)據(jù)作為輸入儲存包括在數(shù)據(jù)文件中以增加時間標記的順序儲存輸入。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中將數(shù)據(jù)作為輸入儲存包括在數(shù)據(jù)文件中僅儲存時間標記落在所述時間間隔內(nèi)的輸入。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，其中將時間間隔與數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)聯(lián)包括將時間間隔與數(shù)據(jù)文件相關(guān)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中實時數(shù)據(jù)文件包括實時數(shù)據(jù)庫及所述實時數(shù)據(jù)輸入以其時間標記為關(guān)鍵字。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，其中非實時數(shù)據(jù)文件包括非實時數(shù)據(jù)庫，其中非實時數(shù)據(jù)輸入以其時間標記為關(guān)鍵字，并且所述實時和非實時數(shù)據(jù)庫是同一個數(shù)據(jù)庫。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中頭文件包括頭數(shù)據(jù)庫且所述頭、實時和非實時數(shù)據(jù)庫是同一個數(shù)據(jù)庫。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中數(shù)據(jù)輸入被標記為與數(shù)據(jù)源有關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，其中將數(shù)據(jù)輸入標記為與數(shù)據(jù)源有關(guān)包括在數(shù)據(jù)文件中僅儲存來自該數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)文件與該數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中用相關(guān)時間作為非實時數(shù)據(jù)輸入的時間標記，包括將收集輸入數(shù)據(jù)的時間作為時間標記，發(fā)送所述所收集的輸入數(shù)據(jù)作為過程的輸入，并且所述從非實時數(shù)據(jù)源所收到的非實時數(shù)據(jù)是所述過程的輸出。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中寫頭文件包括將頭文件與實時和非實時數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括將頭文件與另一個數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)，其它數(shù)據(jù)源與實時和非實時數(shù)據(jù)源不同；所述將頭文件與其它數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)使得從其它數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括從另一個數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)，其它的數(shù)據(jù)源與實時和非實時數(shù)據(jù)源不同；及將來自其它數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)作為輸入儲存在數(shù)據(jù)文件中，所述文件是從由實時數(shù)據(jù)文件、非實時數(shù)據(jù)文件和其它數(shù)據(jù)文件組成的一組文件中選出。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在實時數(shù)據(jù)文件中儲存至少一個有時間標記的抽點輸入；及所述將一個實時數(shù)據(jù)輸入進行時間標記包括將抽點輸入的時間標記與輸入的實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生時之間的一段時間進行時間標記。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在非實時數(shù)據(jù)文件中儲存至少一個有時間標記的抽點輸入；及所述將一個非實時數(shù)據(jù)輸入進行時間標記包括將抽點輸入的時間標記與非實時數(shù)據(jù)相關(guān)時間之間的一段時間進行時間標記。
16.一種計算機可讀的媒體，它包含用于在有實時數(shù)據(jù)源和非實時數(shù)據(jù)源的環(huán)境中執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令，一種以時間坐標的方式儲存來自實時和非實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括從實時數(shù)據(jù)源接收實時數(shù)據(jù)；將實時數(shù)據(jù)作為實時數(shù)據(jù)文件的輸入儲存，在所述輸入中用實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間作為時間標記；從非實時數(shù)據(jù)源接收非實時數(shù)據(jù)；將非實時數(shù)據(jù)作為非實時數(shù)據(jù)文件的輸入存儲，在所述輸入中用非實時數(shù)據(jù)的相關(guān)時間作為時間標記；寫入頭文件，所述頭文件將時間標記落在時間間隔內(nèi)的實時和非實時數(shù)據(jù)文件中的那些輸入與所述時間間隔相關(guān)聯(lián)。
17.一種以時間坐標的方式檢索來自實時和非實時數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括選擇感興趣的時間間隔；訪問頭文件，所述頭文件將時間標記落在感興趣的時間間隔內(nèi)的實時和非實時數(shù)據(jù)文件中的具有時間標記的數(shù)據(jù)輸入與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)；從實時數(shù)據(jù)文件中檢索由頭文件與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入；從非實時數(shù)據(jù)文件中檢索由頭文件與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入；根據(jù)數(shù)據(jù)輸入的時間標記調(diào)整來自實時和非實時數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)輸入的檢索。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)文件中的所有數(shù)據(jù)輸入有落在感興趣的時間間隔內(nèi)的時間標記，且所述頭文件將感興趣的時間間隔與數(shù)據(jù)文件相關(guān)聯(lián)。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述實時數(shù)據(jù)文件包括實時數(shù)據(jù)庫且所述實時數(shù)據(jù)輸入以它們的時間標記為關(guān)鍵字。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述非實時數(shù)據(jù)文件包括非實時數(shù)據(jù)庫，所述非實時數(shù)據(jù)輸入以它們的時間標記為關(guān)鍵字，并且所述實時和非實時數(shù)據(jù)庫是同一個數(shù)據(jù)庫。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，其中頭文件包括頭數(shù)據(jù)庫及所述頭、實時和非實時數(shù)據(jù)庫是同一個數(shù)據(jù)庫。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，頭文件進一步將時間標記落在感興趣的時間間隔內(nèi)的另一個數(shù)據(jù)文件中的具有時間標記的數(shù)據(jù)輸入與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)，其它數(shù)據(jù)文件與實時和非實時數(shù)據(jù)文件不同；該方法進一步包括從其它數(shù)據(jù)文件中檢索頭文件與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入；及根據(jù)數(shù)據(jù)輸入的時間標記調(diào)整來自其它數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)輸入的檢索。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，在其它數(shù)據(jù)文件中的至少一個輸入包含對實時數(shù)據(jù)文件中輸入的修改，并且所述從實時數(shù)據(jù)文件中檢索輸入包括將與實時數(shù)據(jù)輸入一起儲存的數(shù)據(jù)值和與其它數(shù)據(jù)文件中的輸入一起儲存的數(shù)據(jù)值結(jié)合起來。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)文件包括至少一個有時間標記的抽點輸入。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述頭文件與實時數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)，并與非實時數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)；其中，至少實時數(shù)據(jù)文件的實時數(shù)據(jù)輸入中的一些是基于來自實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的；其中至少非實時數(shù)據(jù)文件中的非實時數(shù)據(jù)輸入中的一些是基于來自非實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的；該方法進一步包括選擇一個或幾個數(shù)據(jù)源；及只檢索基于來自所選擇數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入。
26.一種計算機可讀的媒體，包括一些計算機可執(zhí)行指令，用來執(zhí)行一種以時間坐標的方式檢索來自實時和非實時數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括選擇感興趣的時間間隔；訪問頭文件，所述頭文件將時間標記落在感興趣的時間間隔內(nèi)的實時和非實時數(shù)據(jù)文件中的具有時間標記的數(shù)據(jù)輸入與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)；從實時數(shù)據(jù)文件中檢索頭文件與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入；從非實時數(shù)據(jù)文件中檢索頭文件與感興趣的時間間隔相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入根據(jù)數(shù)據(jù)輸入的時間標記調(diào)整來自實時和非實時數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)輸入的檢索。
27.一種計算機可讀的媒體，在上面儲存了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括包含代表時間間隔的數(shù)據(jù)的第一個數(shù)據(jù)字段；包含代表時間標記落在該時間間隔的實時數(shù)據(jù)文件中的有時間標記的輸入的數(shù)據(jù)的第二個數(shù)據(jù)字段；包含代表時間標記落在該時間間隔的非實時數(shù)據(jù)文件中的有時間標記的輸入的數(shù)據(jù)的第三個數(shù)據(jù)字段。
28.如權(quán)利要求27所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，第二個數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)，通過引用包含有時間標記的輸入的實時數(shù)據(jù)文件來代表有時間標記的輸入。
29.如權(quán)利要求27所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，第三個數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)，通過引用包含有時間標記的輸入的非實時數(shù)據(jù)文件來代表有時間標記的輸入。
30.如權(quán)利要求27所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，進一步包括第四個數(shù)據(jù)字段，該字段包含數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)代表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)源的關(guān)聯(lián)。
31.如權(quán)利要求27所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，進一步包括第四個數(shù)據(jù)字段，該字段包含數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)代表在另一個數(shù)據(jù)文件中的有時間標記的輸入，該輸入的時間標記落在時間間隔之內(nèi)，其它的數(shù)據(jù)文件與實時和非實時數(shù)據(jù)文件不同。
32.如權(quán)利要求31所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中在第四個數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)所代表的輸入包含對第二個數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)所代表的輸入的修改。
33.在有實時數(shù)據(jù)源和非實時數(shù)據(jù)源的環(huán)境中，一種系統(tǒng)以時間坐標的方式儲存來自實時和非實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，其特征在于，該系統(tǒng)包括時間間隔；實時數(shù)據(jù)文件；非實時數(shù)據(jù)文件；頭文件；及關(guān)聯(lián) 數(shù)據(jù)存儲協(xié)調(diào)器，所述數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)存儲器用于從實時數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)、用于將實時數(shù)據(jù)作為用和產(chǎn)生實時數(shù)據(jù)的時間關(guān)聯(lián)的時間進行時間標記的輸入存儲在實時數(shù)據(jù)文件中、用于接收來自非實時數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)、用于將非實時數(shù)據(jù)作為用非實時數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)時間進行時間標記的輸入存儲在非實時數(shù)據(jù)文件中，并用于關(guān)聯(lián)頭文件和實時和非實時數(shù)據(jù)文件中其時間標記落在所述時間間隔內(nèi)的那些輸入。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中數(shù)據(jù)儲存協(xié)調(diào)器將頭文件與實時和非實時數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括將頭文件與另一個數(shù)據(jù)源相關(guān)聯(lián)的用戶接口，其它數(shù)據(jù)源與實時和非實時數(shù)據(jù)源不同，并且所述數(shù)據(jù)儲存協(xié)調(diào)器從其它數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)作為有時間標記的輸入在數(shù)據(jù)文件中儲存。
全文摘要
所揭示的是一種數(shù)據(jù)收集和檢索系統(tǒng)，它將實時和非實時數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)放入并行“流”或數(shù)據(jù)文件中。實時數(shù)據(jù)點及時間標記儲存在數(shù)據(jù)文件中而非實時數(shù)據(jù)點及時間標記儲存在其它數(shù)據(jù)文件中。實時數(shù)據(jù)點是以時間順序儲存的，順序的時間是相關(guān)時間而不是收集的時間。通過引用包含與給定時段有關(guān)的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)流，頭文件使得從多個并行流中協(xié)調(diào)檢索數(shù)據(jù)變得容易。時間標簽允許數(shù)據(jù)點一起合并到一個協(xié)調(diào)的、時間順序的數(shù)據(jù)流來加以分析。并行流數(shù)據(jù)收集和檢索技術(shù)允許操作者不關(guān)閉正在監(jiān)控的過程而增加或刪除數(shù)據(jù)源。
文檔編號G05B23/02GK1545660SQ02816379
公開日2004年11月10日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者H·J·維克多, M·艾弗岡, L·J·諾克斯-戴維斯, H J 維克多, じ, 諾克斯-戴維斯 申請人:萬偉公司