助力核反应堆实时监控,这个国产数据库够“硬核”

为保障核反应堆安全有序运行,控制室操纵员需要通过监控平台持续关注大量仪表数据,对系统可能出现的异常做出快速反应。因此,一个自主、实时、可靠的数据监控平台对保障核反应堆安全至关重要,而监控平台离不开“硬核”的国产数据库支持。本文旨在介绍中国核动力研究设计院如何将 DolphinDB 作为核心组件,搭建控制室人机界面设计组态平台,以满足其实时、可靠的监控需求。

控制室人机界面设计组态平台——"NICE"平台

控制室是操纵员监视和控制反应堆运行的重要场所,良好的人机接口设计是保证控制室发挥作用的前提。为了研制出一款更敏捷、更灵活、更友好的控制室人机界面设计组态平台,中国核动力研究设计院设计所四部研发团队经过近两年的持续投入,自主研发了一款全新的控制室人机界面设计组态平台——"NICE"平台。

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NICE 平台项目画面示例

专注自主研发,掌握核心技术

"NICE"数字化平台采用 C/S架构关键代码由中国核动力研究设计院设计所四部团队人员自主编写部分代码使用开源库数据库产品选取具有高安全性且排名国产第一的 DolphinDB(参照了国际第三方机构 DB-Engines 时序数据库排名)。

研发团队通过发挥新技术的后发优势,基于原生软件技术,并集成开源软件及成熟商业产品,完全掌握了控制室人机界面设计组态平台的研发能力,打通了从设计到实现的关键环节。

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NICE 1.0 软件功能架构,DolphinDB 为重要组件

"NICE"平台可以快速完成人机交互界面的设计与组态,实现对全系统的实时监视和控制,并支持海量数据的存储、查询,为实现数据智能化分析奠定基础。其组态软件使用图形组件化思想,用户可专注于图元的设计、逻辑脚本的编写及不同图元的连接关系,简化人机界面软件开发流程,极大减少重复工作;同时,NICE 平台支持软件功能的高扩展,支持以插件方式对功能模块进行扩展,便于先进技术、智能技术的引入和应用。

业务亮点:用 DolphinDB 替换 MySQL,实现百亿行表毫秒级加载

DolphinDB 是一个基于数据库管理系统,支持数据分析、流数据处理的低延时平台,内置强大的编程语言和高容量高速度的流数据处理框架,为海量时序数据的快速存储、检索、分析及复杂计算提供一站式解决方案。

在构建 NICE 平台的过程中,如何实现对海量数据的快速存储查询分析,一直是 NICE 设计团队主要的研发方向之一。随着业务中仪表测点的大幅增多和采样频率的增加,原本基于 MySQL 搭建的旧系统已经无法满足大量数据并发写入实时查询聚合计算的需求;同时,在使用仪控设备的过程中,技术人员需要持续关注实时数据,对系统可能出现的异常状态做出快速反应,这对系统的实时数据处理能力提出了很高的要求。经过多轮测试比对,核动力研究设计院研发团队选择用 DolphinDB 替换原有的解决方案。

1. 百亿行表毫秒级查询响应

在使用 DolphinDB 前,中国核动力研究设计院使用一套基于关系型数据库 MySQL 搭建的系统存储秒级时序数据,但在存储1-2天、几千个测点的数据后,整个数据库系统已经彻底无法工作,不能应对数据量剧增情况下的实时查询和及时反馈。而在使用高性能的时序数据库 DolphinDB 后,可以实现百亿行表的毫秒级加载,无论是最新数据还是历史数据,都能实现毫秒级查询响应。这就完全满足了中国核动力研究设计院对实时操作的需求,并且系统非常稳定。在使用最低硬件配置的条件下,使用 DolphinDB 采集1万测点,写入耗时仅在100毫秒之内。

2. 高可用集群便捷部署

DolphinDB 可以实现集群高可用。使用初期,仪控团队成员对 DolphinDB 进行技术预览,仔细研究了数据库特征和技术细节。在 DolphinDB 的技术支持部门的协助下,仅在半个月内就完成了方案部署,实现了原有系统代码向 DolphinDB 的切换以及高可用集群的便捷部署。

3. 强大的分析和建模工具助力仪控

DolphinDB 强大的脚本语言、对标准 SQL 的支持和内置的 1000 多个函数,为仪控团队提供了快速分析和建模的工具,对海量历史数据的分析结出累累硕果,帮助生产和设备工程师优化生产工艺,提升设备维护效率。

展望未来之路

作为国产自研的高性能时序数据库,DolphinDB 助力中国核动力研究设计院研发团队解决了大量数据并发写入、实时查询和聚合计算等难题,实现万级测点毫秒写入,在实际业务中得到了客户认可。在未来, DolphinDB 与中国核动力研究设计院将继续携手共进,并计划加强大数据分析等领域的合作,使业务实现更加即时、准确、高效、智能的决策。

本文内容部分引用自公众号“硬核小螺号”《深耕自主研发 | 迈入控制室人机界面设计新征程》一文。

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