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SCADA系统中的压缩算法的研究

作　者: 胥峰
导　师: 林建泉
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: SCADA系统 实时数据库 无损压缩 有损压缩 压缩策略 旋转门算法
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


历史数据库是SCADA系统的一个重要组成部分,数据库中长期积累的数据是SCADA系统的宝贵资源,为管理人员分析和处理故障提供了第一手资料,同趋势分析、事件处理、报表打印等服务紧密结合。随着铁路跨越式的的改革与发展和铁路的第六次提速的顺利进行,电铁SCADA系统朝着大系统和网络化控制系统方向发展。这种新型的PSCADA分布式系统,调度中心所需采集的信息量越来越大,要确保这些海量的数据能够实时存储,并尽可能地节约存储成本,提高存储效率,必须对数据进行有效的压缩处理。本文在充分考虑电铁SCADA系统实时历史数据库和历史数据的特点的前提下,对历史数据的压缩策略与压缩算法进行了研究,研究结果概述如下：1)研究了SCADA系统中实时历史数据库系统。首先分析了实时历史数据库的系统特点,其次详细地说明了数据库中数据分布和数据读写流程,最后根据历史数据库中数据的特点,阐明了数据压缩的可行性和必要性。2)研究了无损压缩技术。首先介绍了数据压缩的概念,阐述了数据压缩的原理、分类和应用。其次对无损压缩算法中包括基于统计模型的压缩算法,LZ系列基于字典模型的压缩算法和其它算法等算法的原理及实现通过实例进行全面讲解,最后使用C++实现了PPM编码、LZW编码、BWT编码的编程,对这三种编码算法进行性能比较。3)研究了有损压缩技术。对在实时历史数据压缩中应用最为普遍的旋转门算法进行了研究,通过仿真测试说明在旋转门算法中是影响压缩质量与性能的唯一设定值。一旦压缩偏移量参数设置与实际数据特性不符,将严重限制了SDT算法的性能。因此研究了一种改进的旋转门算法,可以自适应的调整压缩偏移量,并对改进的旋转门算法进行仿真测试。4)研究了数据压缩技术在实时历史数据库中的实现,通过动态链接库实现数据压缩和解压模块,研究数据压缩模块的总体框架,针对时间戳、开关量、整型量和模拟量分别采用了不同的数据压缩方法。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题研究背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状分析  11-14
    1.2.1 SCADA系统的发展与现状  11-12
    1.2.2 数据压缩技术的研究与现状  12-14
  1.3 本文的主要工作  14-16
第二章 实时系统历史数据分析  16-21
  2.1 实时历史数据库的系统特点  16-17
  2.2 历史数据库的运行体系  17-18
    2.2.1 历史数据的分布  17-18
    2.2.2 数据的读写流程  18
  2.3 实时历史数据库的数据特点  18-19
  2.4 实时历史数据库的数据压缩  19-20
  2.5 本章总结  20-21
第三章 数据无损压缩技术的介绍与分析  21-39
  3.1 数据压缩技术概念  21-23
  3.2 通用压缩算法的介绍  23-37
    3.2.1 基于统计模型的压缩算法  23-30
    3.2.2 基于字典模型的压缩算法  30-35
    3.2.3 BWT算法  35-37
  3.3 各种算法性能比较  37-38
  3.4 本章总结  38-39
第四章 数据有损压缩算法研究与优化  39-59
  4.1 数据有损压缩技术  39-42
    4.1.1 分段线性方法  40-41
    4.1.2 矢量量化技术  41-42
    4.1.3 信号变换方法  42
  4.2 旋转门压缩算法  42-47
    4.2.1 压缩过程  43-46
    4.2.2 仿真测试  46-47
  4.3 改进的旋转门算法  47-51
    4.3.1 性能指标  47-48
    4.3.2 控制模型  48
    4.3.3 算法步骤  48-51
  4.4 算法实现  51-53
  4.5 仿真测试  53-58
  4.6 本章总结  58-59
第五章 实时历史数据库中压缩算法的实现与应用  59-65
  5.1 动态链接库简介  59
  5.2 数据压缩模块总体设计框架  59-61
  5.3 数据压缩的设计与实现  61-64
    5.3.1 时间戳压缩  61-62
    5.3.2 开关量压缩  62
    5.3.3 整型量压缩  62
    5.3.4 浮点数压缩  62-64
  5.4 本章总结  64-65
全文总结与研究展望  65-67
  全文总结  65
  研究展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 程序设计 > 数据库理论与系统
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