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实时数据库中数据压缩算法的研究

徐慧  
【摘要】:实时数据库是实时系统技术和数据库技术相结合的产物,其具有高实时性、高数据吞吐量等特点,在自动控制领域得到了广泛的应用。当前,国内外主流的工业实时数据库产品一般都提供了历史数据存储功能,能较长时间地保存、备份现场的过程数据。但由于控制现场的采集点多,采集时间周期短,因而要保存的历史数据量非常大。如果将这些数据直接存储,不仅会占用大量的系统存储空间,而且会降低数据库的实时性,使数据的传输、查询变得困难。 数据压缩技术因此被引入实时数据库,它能够在保持数据库高实时性等特点的同时,尽可能地提高数据库的容量。目前实时数据库中采用的数据压缩技术主要有两类,旋转门压缩算法和死区限值压缩算法,这两种算法是通过减少存储的数值个数来实现压缩,对于过程数值的压缩率有限且是有损的,不适合用于数据精度要求较高的场合。 结合本论文课题所开展的主要工作是将通用数据压缩技术引入实时数据库,实现对历史数据的无损、高效压缩。文章首先介绍了实时数据库系统及数据压缩技术,然后具体介绍了文本数据压缩算法及其原理,最后详细阐述了实时数据库中数据压缩算法的设计方案。该数据压缩算法是在详细分析了历史数据特点和文本数据压缩算法的基础上提出的。历史数据分为三大类:数值、时间标签和质量码,三类数据的数据特征不同,为了得到好的压缩效果,首先将历史数据分类提取,再根据每类数据的数据形态设计压缩算法。所采用的压缩算法除了由通用压缩算法改造之外,还针对数据特点设计出了一种新型的数据压缩算法RTLZ,该压缩算法将两种通用压缩算法LZ78和LZW融合在一起,取得了非常好的压缩效果。该数据压缩算法在很大程度上提高了实时数据库的实时性和数据库的容量,取得了良好的工程应用。 在论文的最后,对设计方案的发展前景做了一定的探讨。


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