Historian

Uzun Süreli ve Kalıcı İzleme Uygulamaları için Zaman Serisi Veritabanı

Historian, uzun süreli ve kalıcı izleme uygulamalarına yönelik bir veritabanı yazılım hizmeti olarak sunulmaktadır. Uzun süreli ve kalıcı izleme uygulamalarında kullanılmak üzere, InfluxDB zaman serisi veritabanına veri depolanmasını sağlamaktadır.

Titreşim, sıcaklık, eğim, gerinim, basınç ve diğer ölçüm verilerinin; kurum içi barındırılan (self-hosted) veya tamamen bulut üzerinden yönetilen bir hizmet aracılığıyla izlenmesi mümkün kılınmaktadır.

Dewesoft Historian sistemi içerisinde Ölçüm Birimleri, veritabanları ve görüntüleme istemcileri arasındaki iletişim MQTT protokolü üzerinden gerçekleştirilmektedir. Bu yapı sayesinde, her bir bileşenin internet erişimi bulunan herhangi bir konumda, ayrı bir bilgi işlem sistemi üzerinde çalıştırılabilmesi mümkün olmaktadır.

Giriş ve Genel Bakış

Dünya, sensörlerle adeta dolup taşmaktadır. Her zamankinden daha fazla parametre daha uzun süreler boyunca ölçülmekte ve bunun sonucunda çok büyük miktarda veri birikmektedir. Büyük

veri, depolama, erişim ve görselleştirme açısından yönetilmesi güç bir hâl almaktadır. Özellikle izleme uygulamalarında veya uzun süreli testlerin yürütülmesinde temel zorluk; verinin nasıl ve nerede depolanacağı, böylece dünyanın herhangi bir yerinden ve herhangi bir zamanda kolayca erişilebilir kılınacağıdır.

Historian, birden fazla ölçüm biriminden alınan verilerin; özel bir kurumsal sunucuda veya bulut ortamında barındırılabilen bir zaman serisi veritabanına güvenilir biçimde aktarılmasını mümkün kılmaktadır. Veritabanında depolanan verilere, masaüstü/tablet/mobil gibi herhangi bir cihaz üzerinden web tarayıcısı ile ya da DewesoftX yazılımının bir örneği aracılığıyla erişilebilmektedir.

Dewesoft ölçüm birimleri, DewesoftX yazılımının bir örneğini çalıştırmaktadır. Bu birimler, Historian veritabanı ile MQTT protokolü üzerinden iletişim kurmaktadır. Sunucu tarafında yer alan bir MQTT broker, ölçüm birimleri üzerinde çalışan Historian istemcileri tarafından yayınlanan verileri geçici olarak tutmakta ve bu verileri; bir veritabanı tüketici servisi veya bir DewesoftX örneği olabilen Historian istemci abonelerine sunmaktadır.

Dewesoft Historian, piyasadaki en yetkin veri toplama (DAQ) donanım ve yazılımlarından elde edilen verilerin, tarihsel kayıt ve dünya genelinden erişim amacıyla buluta taşınmasını sağlarken; Dewesoft’un temel özelliklerini korumaktadır.

InfluxDB Tabanlı Zaman Serisi Veritabanı Depolaması

Dewesoft Historian’ın temelinde, InfluxDB açık kaynak projesi üzerine inşa edilmiş, güncel ve ileri düzey bir zaman serisi veritabanı bulunmaktadır. Zaman serisi veritabanları, yüksek veri hızlarına sahip uzun süreli izleme projeleri için özel olarak geliştirilmiştir.

Ölçüm cihazları, verileri açık kaynaklı ve ileri düzey bir çözüm olan InfluxDB veritabanında depolamaktadır. InfluxDB, InfluxData tarafından geliştirilen açık kaynaklı bir zaman serisi veritabanıdır. Go diliyle yazılmış olup; operasyon izleme, uygulama metrikleri, Nesnelerin İnterneti (IoT) sensör verileri ve gerçek zamanlı analitik gibi alanlarda zaman serisi verilerinin hızlı ve yüksek erişilebilirlikte saklanması ve geri çağrılması için optimize edilmiştir.

Historian, aşağıdaki kanal türlerini sınırsız süre boyunca kaydedebilmektedir:

• Senkron 1D kanallar
• Asenkron 1D kanallar
• FFT’ler ve Scope görüntüleri (asenkron 2D kanallar olarak)

Web İştemcisinde Veri Görselleştirme

Web istemcisi, Grafana adlı bir başka açık kaynak ürünü temel almaktadır. Grafana; uzun dönemli verilerin görselleştirilmesini sağlamakta ve Windows, Linux, macOS gibi tüm platformlardan, ayrıca masaüstü ya da tablet/akıllı telefon gibi mobil cihazlardan erişilebilir durumdadır. Verilerin canlı  görüntülenmesi için gösterge panolarının oluşturulmasında ideal bir çözüm sunmaktadır.

Grafana, trend verileri ve anlık değerler için kapsamlı görselleştirme yetenekleri sağlamaktadır. Dewesoft, FFT’lerin ve yüksek hızlı dalga biçimi scope görüntülerinin gösterilebilmesi amacıyla Grafana için 2D kanal görselleştirme eklentileri geliştirmiştir.

Dewesoft tarafından ayrıca, veri yoğunluğunu gösterilecek zaman aralığına göre dinamik biçimde ayarlayarak uzun ve kısa zaman aralıklarında veri yüklemeyi optimize eden, Python tabanlı bir Grafana Connector geliştirilmiştir. Bu iyileştirme, ilgili demoda açık biçimde test edilebilmektedir.

Herhangi bir görsel üzerinde temel matematiksel işlemler ve eşik seviyeleri tanımlanabilmektedir. Ayrıca, görüntülenen verilere dayalı e-posta uyarıları da desteklenmektedir.

Grafana’daki görsel panolar, kullanıcı tarafından tamamen özelleştirilebilmekte veya Dewesoft tarafından anahtar teslim çözüm kapsamında hazır olarak sunulabilmektedir.

DewesoftX Yazılımı Üzerinden Historical Verilerine Erişim

Web istemcilerine ek olarak, veritabanına DewesoftX veri toplama yazılımının bir örneği üzerinden de erişilebilmektedir. DewesoftX Analysis modunda kullanılan Historian Importer eklentisi aracılığıyla, seçilen bir zaman aralığına ait veriler bir Dewesoft veri dosyasına yüklenmektedir.

Dewesoft Historian Importer genellikle, mühendislik ofisinde yer alan bir istemci PC üzerinde çalıştırılmakta; veritabanına erişilerek daha ayrıntılı analiz ve raporlama yapılması amaçlanmaktadır.

Veriler bir Dewesoft *.dxd dosyasına aktarıldıktan sonra, Dewesoft’un geniş kapsamlı matematiksel işlem ve analiz yetenekleri veri üzerinde uygulanabilmektedir.

Önceden tanımlanmış bir ölçüm ekranı kullanılarak günlük, haftalık, aylık vb. raporlar kolaylıkla üretilebilmekte; veriler PDF, Excel veya Dewesoft’un diğer dışa aktarma formatlarında dışa aktarılabilmektedir.

DewesoftX Yazılımına Canlı Veri Akışı

Veriler, Historian client eklentisi kullanılarak ölçüm birimlerinden DewesoftX istemcisine doğrudan aktarılabilmekte ve ayrıntılı bir canlı izleme olanağı sağlanmaktadır.

Canlı veri akışında veritabanı devre dışı bırakıldığı için, veritabanına mutlaka kaydedilmeyen daha yüksek hızlı veriler de görüntülenebilmektedir. Bu sayede, örneğin bir alarm durumuna ilişkin e-posta bildirimi alındıktan sonra, talep üzerine veri görselleştirme ve kayıt alma işlemleri gerçekleştirilebilmektedir.

Akış halindeki veri kanallarına, diğer Dewesoft kanallarında olduğu gibi matematiksel işlemler ve görüntüleme düzenleri uygulanabilmekte; böylece istemci tarafında ek analiz yapılabilmektedir.

Third-Party Kurumsal Yazılımlarla Entegrasyon

SCADA, CMMS veya ERP sistemleri; MQTT mesajlaşma protokolü üzerinden Dewesoft Historian hizmetine bağlanabilmekte veya InfluxDB’nin API’si kullanılarak doğrudan InfluxDB veritabanına erişebilmektedir.

Historian, bir MQTT broker olarak görev yaparak verilerin third-party bir MQTT istemcisine akıtılmasını mümkün kılmaktadır.

InfluxDB veritabanı ise, uygulanması kolay ve iyi dokümante edilmiş açık bir API sunmaktadır. Bu API, tarihsel verilere erişimi mümkün kılmakta ve genellikle makine öğrenmesi yazılımlarına entegrasyon amacıyla kullanılmaktadır.

Veri Güvenliği ve Yeniden İletim (Re-Transmit) İşlevi

Ağ bağlantısında kesinti veya hizmet dışı kalma durumlarında, ölçüm birimleri verileri yerel tampon (buffer) içinde depolamaya devam etmekte ve ağ bağlantısı yeniden kurulduğunda veriler Historian veritabanına güvenli biçimde aktarılmaktadır.

Yerel tamponun kapasitesi, yüzlerce megabayta kadar ayarlanabilmektedir. Tolere edilebilecek çevrimdışı süre; tampon boyutuna, veri hızına ve yeniden bağlantı anındaki mevcut ağ bant genişliğine bağlı olarak değişmektedir.

Yeniden iletim işlevinin güvenilirliği o denli yüksektir ki, verilerin uçaktan 4G üzerinden gönderilmesinde dahi kullanılmakta ve bu sayede birden fazla yer istasyonuna canlı telemetri görünümü sağlanabilmektedir.

Kurum İçi Kurulum veya Tam Yönetilen Bulut Sistemi

Historian hizmeti platformdan bağımsızdır ve herhangi bir işletim sistemi üzerinde çalıştırılabilmektedir. Historian; doğrudan ölçüm birimi üzerinde, yerel intranet içinde, kendi sunucunuzda veya bulut ortamında kurulabilmektedir.

Ayrıca tam yönetilen Historian hizmeti de sunulmaktadır. Tam yönetilen hizmet; bakım ve depolama için aylık abonelik modeli üzerine kuruludur. Abonelik ücreti, ölçülen kanal sayısına ve izlenen veriler için gerekli depolama kapasitesine bağlı olarak belirlenmektedir. Güncellemeler, sistemin ölçeklendirilmesi ve bakım dâhil olmak üzere diğer tüm süreçler Dewesoft tarafından yürütülmektedir.

Tam yönetilen Historian için aylık abonelik ücretinin tahmin edilmesi amacıyla iletişime geçilmesi halinde, yapılacak görüşme sonrasında maliyet hesaplaması yapılabilmektedir.

Veri Saklama Politikası

Veritabanında ne kadar verinin ve ne kadar süreyle tutulacağının yapılandırılması mümkündür. Veri; daha yüksek örnekleme hızındaki (yüksek veri oranındaki) örneklerden ortalama alınması ve düşük örnekleme (downsampling) uygulanması yoluyla azaltılmaktadır. Saklama süreleri ve veri hızları, SQL dili aracılığıyla InfluxDB yapılandırma komut dosyaları kullanılarak ayarlanabilmektedir.

Dağıtılmış Mimari

Historian hizmeti, dağıtılmış bir yazılım sistemi olarak tasarlanmıştır. Sistem, birden fazla bileşenden oluşmakta ve her bir bileşen farklı bir sistem üzerinde çalıştırılabilmektedir.

MQTT broker, Dewesoft Historian yazılımının merkez bileşeni olarak görev yapmaktadır. Ölçüm birimleri üzerinde çalışan Historian istemcileri tarafından yayınlanan veriler broker üzerinde geçici olarak tutulmakta ve bu veriler; bir veritabanı tüketici servisi veya DewesoftX örnekleri olabilen MQTT istemci abonelerine sunulmaktadır.

InfluxDB zaman serisi veritabanı, verileri kalıcı olarak saklamaktadır. InfluxDB, ölçüm uygulamaları gözetilerek tasarlanmış, önde gelen bir zaman serisi veritabanı çözümüdür. Dewesoft Historian çözümü içinde InfluxDB’nin açık kaynak sürümü kullanılmaktadır.

DewesoftX Historian görüntüleme istemcisi, istemci PC’lerde çalışan bir DewesoftX örneği olup iki eklenti içermektedir: Historian Client ve Historian Importer.

Grafana, web tarayıcısı üzerinde çalışan ölçüm verilerine yönelik bir görselleştirme platformudur. Dewesoft Historian yazılım çözümü kapsamında Grafana’nın açık kaynak sürümü kullanılmaktadır.

Historian Lisanslama Sistemi

Historian, aşağıdaki lisans seçeneklerini içeren basit bir lisanslama modeli sunmaktadır:

• Dewesoftx Historian Client Lisansı: Dewesoft ölçüm birimlerinin veri toplaması ve bu verileri zaman serisi veritabanına göndermesi için gerekli lisans. Bu birimler, DewesoftX (Windows) yazılımının örnekleridir ve MQTT Broker ile iletişim kurmak üzere DewesoftX MQTT istemcisini içermektedir.
  • Dewesoft Historian Service Lisansı: Historian sunucu hizmeti ve zaman serisi veritabanı için gerekli lisans. Bu lisans, veritabanında depolanan kanal sayısına göre lisanslanmaktadır. Ayrıca, sınırsız web istemcisi erişimini de kapsamaktadır.
  • Dewesoftx Historian View Client Lisansı: Gerçek zamanlı ve depolanmış verilerin görüntülenmesi ve ayrıntılı analiz edilmesi amacıyla kullanılan DewesoftX görüntülenme istemcisi örneği için gerekli lisans.

Historian Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

Historian, çok sayıda ölçüm ve izleme uygulamasında kullanılabilmektedir:

• Makine koşul izleme
• Yapısal sağlık izleme (köprü izleme, yüksek katlı bina izleme, şantiye/iş sahası izleme)
• Jeoteknik izleme
• Filo izleme
• Elektrik güç izleme

Vaka çalışmaları:

• • Chaban-Delmas Köprüsü’nde Makine Koşul İzleme
  • Jeotermal Santralde Uzaktan Türbin Teşhisi

Historian Canlı Demo

Canlı izleme projelerine ait Historian demoları, bulut sunucumuz üzerinde kurulu Historian örneği ve Grafana panoları üzerinden incelenebilmektedir. Birden fazla demo sunulmaktadır:

• Elektrik motoru ve redüktör izleme
• Gıda ve içecek üretim hattı izleme
• Güç (power) izleme