電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹文勤　王旭　孫虹　華偉　全先梅

摘 要：為了保護(hù)電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的分析利用，建立了電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。該文闡述了系統(tǒng)的構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用。該系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的綜合管理和利用，能夠高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)，迎合了大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流，為電力主管部門(mén)以及環(huán)保部門(mén)提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)庫(kù) JSP J2EE Flex DB2

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0004-04

Abstract：In order to protect the integrity and unity of the power environmental monitoring data， while the data analysis more efficient use of power established environmental monitoring database system. This paper describes the system construction， implementation and use. The system is constructed to achieve a comprehensive management and use of data， can efficiently run each power transmission project， maintenance， service providing guidance and decision-making basis for safe operation. Cater to the trend of the era of big data， and provide a basis for decision-making power authorities and environmental sectors.

Key words：Power Environmental Monitoring； Database； JSP；J2EE；Flex；DB2

隨著人們生活水平和環(huán)保意識(shí)的提高，人們對(duì)電力的需求不斷提高，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，輸變電工程產(chǎn)生的電磁環(huán)境問(wèn)題已逐漸成為環(huán)保熱點(diǎn)問(wèn)題，由此產(chǎn)生的環(huán)境糾紛日益增多[1]。對(duì)此，在電網(wǎng)建設(shè)期間和竣工以后，電力部門(mén)已對(duì)電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行了定期的監(jiān)測(cè)和環(huán)評(píng)，對(duì)大量的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)敏感點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大，部分在運(yùn)的輸變電工程的環(huán)保測(cè)試分析數(shù)據(jù)分散保存于各類(lèi)測(cè)試人員手中，尚未形成一個(gè)完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，未能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理和利用，無(wú)法高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)。因此隨著電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)工作的全面開(kāi)展，建立一套覆蓋全省各地市公司的統(tǒng)一電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值和十分重要的意義。

1 系統(tǒng)分析

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由存儲(chǔ)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。其主要設(shè)計(jì)目的是提高電網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)資料的綜合管理水平，充分結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和多媒體技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的存儲(chǔ)、維護(hù)、處理、輸出和利用等功能，對(duì)輸變電工程的環(huán)境監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，為管理者和決策者提供理論依據(jù)。其系統(tǒng)功能體系見(jiàn)圖1。

1.1 存儲(chǔ)管理

近幾年江蘇電力公司組織開(kāi)展了變電站和輸電線(xiàn)路的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析研究，加上近年來(lái)環(huán)保竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)及糾紛監(jiān)測(cè)，已經(jīng)積累了大量的高壓輸變電設(shè)施的環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分散保存于各類(lèi)測(cè)試人員手中，該次開(kāi)發(fā)的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)，以保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性。在將以往測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整理的同時(shí)，該系統(tǒng)還可以隨時(shí)添加新的數(shù)據(jù)，逐步覆蓋不同的地理和氣象條件下各種高壓輸變電設(shè)施在建設(shè)和運(yùn)行中的電磁環(huán)境，完善數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)環(huán)境的大數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理分析

利用數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，根據(jù)電壓等級(jí)，變電站布置方式，主變廠(chǎng)家、型號(hào)，變壓器投運(yùn)時(shí)間等對(duì)變電站電磁環(huán)境進(jìn)行分析研究，比較不同電壓等級(jí)變電站電磁環(huán)境的優(yōu)劣；分析電壓等級(jí)對(duì)電磁環(huán)境的影響，比較不同布置方式、不同主變的電磁環(huán)境，為變電站布置、主變選型提供數(shù)據(jù)依據(jù)；根據(jù)塔型、線(xiàn)路回?cái)?shù)、線(xiàn)路相序?qū)旊娋€(xiàn)路的電磁環(huán)境進(jìn)行分析研究，探尋線(xiàn)路最優(yōu)布置方式和輸電線(xiàn)路最佳設(shè)計(jì)方案，并為輸電線(xiàn)路的電磁環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.3 決策分析

通過(guò)數(shù)據(jù)處理分析，找尋變電站最優(yōu)布置方式、主變?cè)肼晝?yōu)劣以及線(xiàn)路最優(yōu)架設(shè)方式，在已有項(xiàng)目污染治理及新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，為電力主管部門(mén)以及環(huán)保部門(mén)提供決策依據(jù)。

1.4 系統(tǒng)管理權(quán)限

管理權(quán)限分為兩級(jí)：普通用戶(hù)和相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員，普通用戶(hù)只有查詢(xún)權(quán)限，其中地市級(jí)用戶(hù)只能查詢(xún)本地市電力公司下屬的輸變電設(shè)施相關(guān)數(shù)據(jù)及其資料信息；省級(jí)用戶(hù)擁有全部輸變電設(shè)施及其資料信息的查詢(xún)權(quán)限。相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員具有查詢(xún)、添加、修改相關(guān)環(huán)保數(shù)據(jù)的權(quán)限。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、應(yīng)用分析平臺(tái)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為應(yīng)用分析平臺(tái)提供數(shù)據(jù)來(lái)源；應(yīng)用分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和匯總，為客戶(hù)端提供高效優(yōu)質(zhì)、適時(shí)可得的全方位數(shù)據(jù)查詢(xún)、分析，輔助決策，并可以根據(jù)客戶(hù)要求生成報(bào)告。

系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各供電公司輸變電設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能：實(shí)現(xiàn)變電站、線(xiàn)路設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，輸變電設(shè)施噪聲、工頻電磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為應(yīng)用分析平臺(tái)提供數(shù)據(jù)來(lái)源。同時(shí)該平臺(tái)還兼具監(jiān)測(cè)報(bào)告以及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的存儲(chǔ)。

（2）應(yīng)用分析平臺(tái)。

應(yīng)用分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各供電公司輸變電設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用功能：實(shí)現(xiàn)了變電站、線(xiàn)路設(shè)施及其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的維護(hù)；實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)報(bào)告的生成；統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)超標(biāo)數(shù)據(jù)定位及預(yù)警功能。

（3）終端用戶(hù)。

通過(guò)應(yīng)用終端平臺(tái)針對(duì)不同的終端用戶(hù)提供數(shù)據(jù)維護(hù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果查看、分析，監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)警等不同深度需求的功能，滿(mǎn)足各層級(jí)終端用戶(hù)的不同要求，輔助決策。

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用基于J2EE Web應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)，基于JSP+Jquery+EasyUI+Struts2 +spring+Ibatis技術(shù)，采用MVC設(shè)計(jì)思想，這種配置的優(yōu)勢(shì)是：系統(tǒng)成熟，軟件支持條件好，開(kāi)發(fā)建設(shè)以及管理都比較容易，資源要求低。

（1）開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

近年來(lái)，Windows操作系統(tǒng)憑借它非常體貼用戶(hù)的易操作性及出類(lèi)拔萃的開(kāi)發(fā)工具在服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境領(lǐng)域占據(jù)的市場(chǎng)份額以驚人的速度持續(xù)快速增長(zhǎng)。Windows友善的界面，極大地簡(jiǎn)化了日常的管理工作。對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，Microsoft提供的目前最完整、最有效率的開(kāi)發(fā)環(huán)境是最吸引他們的地方，Web設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員能夠使用他們最熟悉的開(kāi)發(fā)工具輕松的完成Web建設(shè)工作，這也極大地削減了開(kāi)發(fā)人員的開(kāi)發(fā)時(shí)間[2]。

JSP（動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Java Server Pages）是一套微軟開(kāi)發(fā)的服務(wù)器端腳本環(huán)境[3]。通過(guò)JSP，我們可以結(jié)合HTML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言下的一個(gè)應(yīng)用）網(wǎng)頁(yè)、JSP指令建立動(dòng)態(tài)、交互且高效的Web服務(wù)器應(yīng)用程序。所有的JSP腳本程序都將在服務(wù)器端解釋執(zhí)行，包括嵌在普通HTML中的腳本程序，當(dāng)程序執(zhí)行完畢后，服務(wù)器僅將執(zhí)行的結(jié)果返回給客戶(hù)瀏覽器，這樣也就減輕了客戶(hù)端瀏覽器的負(fù)擔(dān)，大大提高了交互的速度。

jQuery是繼prototype之后又一個(gè)優(yōu)秀的Javascript庫(kù)。它是輕量級(jí)的js庫(kù)，它兼容CSS3，還兼容各種瀏覽器（IE 6.0+，F(xiàn)F 1.5+，Safari 2.0，Operating 9.0+）。jQuery使用戶(hù)能方便地處理HTML、events、實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果，并且方便地為網(wǎng)站提供Ajax交互。jQuery能夠使用戶(hù)的HTML頁(yè)面保持代碼和HTML內(nèi)容分離，也就是說(shuō)，不用再在HTML里面插入一堆js來(lái)調(diào)用命令，只需要定義id即可[4]。

EasyUI是一組基于jQuery的UI插件集合體，而EasyUI的目標(biāo)就是幫助web開(kāi)發(fā)者更輕松的打造出功能豐富并且美觀(guān)的UI界面。開(kāi)發(fā)者不需要編寫(xiě)復(fù)雜的JavaScript，也不需要對(duì)CSS樣式有深入的了解，開(kāi)發(fā)者需要了解的只有一些簡(jiǎn)單的HTML標(biāo)簽。

（2）技術(shù)架構(gòu)。

該框架將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為表示層-業(yè)務(wù)邏輯層-數(shù)據(jù)持久層，其總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

①數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層基于DB2數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，涉及的主要業(yè)務(wù)見(jiàn)表1。

②邏輯層。響應(yīng)應(yīng)用服務(wù)程序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并從數(shù)據(jù)層調(diào)集相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并將數(shù)據(jù)查詢(xún)結(jié)果返回給表示層。

③表示層。為應(yīng)用平臺(tái)用戶(hù)提供基于數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析的直觀(guān)多樣展示，為移動(dòng)終端用戶(hù)，實(shí)現(xiàn)圖形展示等移動(dòng)體驗(yàn)功能。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為了便于管理，提高應(yīng)用程序的執(zhí)行效率，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，也為了開(kāi)發(fā)和移植的方便，所有數(shù)據(jù)表都保存在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)的定義是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中最重要的基礎(chǔ)工作，表的設(shè)計(jì)要能有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足各種用戶(hù)的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合），換而言之，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來(lái)。為保證實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，該系統(tǒng)采用DB2數(shù)據(jù)庫(kù)。

DB2主要應(yīng)用于大型應(yīng)用系統(tǒng)，具有較好的可伸縮性，可支持從大型機(jī)到單用戶(hù)環(huán)境，應(yīng)用于OS/2、Windows等平臺(tái)下。DB2提供高層次的數(shù)據(jù)利用性、完整性、可恢復(fù)性，以及小規(guī)模到大規(guī)模應(yīng)用程序的執(zhí)行能力，具有與平臺(tái)無(wú)關(guān)的基本功能和SQL命令。DB2采用的數(shù)據(jù)分級(jí)技術(shù)，能夠使大型機(jī)數(shù)據(jù)很方便地下載到LAN數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，使得客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器用戶(hù)和基于LAN的應(yīng)用程序可以訪(fǎng)問(wèn)大型機(jī)數(shù)據(jù)，并使數(shù)據(jù)庫(kù)本地化及遠(yuǎn)程連接透明化。DB2以擁有一個(gè)非常完備的查詢(xún)優(yōu)化器而著稱(chēng)，其外部鏈接改善了查詢(xún)性能，并支持多任務(wù)并行查詢(xún)。DB2具有很好的網(wǎng)絡(luò)支持能力，每個(gè)子系統(tǒng)可以連接十幾萬(wàn)個(gè)分布式用戶(hù)，可同時(shí)激活上千個(gè)活動(dòng)線(xiàn)程，對(duì)大型分布式應(yīng)用系統(tǒng)尤為適用。

2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）跨安全區(qū)域應(yīng)用隔離平臺(tái)。

遵循國(guó)家電網(wǎng)公司安全防護(hù)要求，跨安全區(qū)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)必須采取措施保障內(nèi)外網(wǎng)的物理隔離，該應(yīng)用平臺(tái)基于跨安全區(qū)域應(yīng)用隔離平臺(tái)的安全接入。

（2）終端身份識(shí)別。

系統(tǒng)采用SSL通信加密和AES數(shù)據(jù)加密技術(shù)，解決了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全問(wèn)題。AES是Advanced Encryption Standard的簡(jiǎn)稱(chēng)，作為美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，除了具有較高的安全性能外，還具有較好的可實(shí)現(xiàn)性、實(shí)現(xiàn)效率和靈敏性良好等優(yōu)點(diǎn)。

（3）基于A(yíng)spose.Word的監(jiān)測(cè)報(bào)告管理。

針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和原始記錄數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)報(bào)表，要求能夠快速實(shí)現(xiàn)基于模板的監(jiān)測(cè)報(bào)告生成、編輯，通過(guò)該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)報(bào)告的規(guī)范性。

3 結(jié)語(yǔ)

該次運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)對(duì)大量高壓輸變電設(shè)施數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、計(jì)算、分析、共享等全過(guò)程的數(shù)字化管理，建立了一套覆蓋全省各地市公司的統(tǒng)一的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立，解決了大量的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題，形成了一個(gè)完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的綜合管理和利用，高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)。迎合了大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流，為電力主管部門(mén)以及環(huán)保部門(mén)提供決策依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜梅，曹潔，李靜雅，等.電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)管理信息系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2011，20（9）：149-152.

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