電力交易信息發(fā)布平臺研究與設(shè)計

曹小鵬，唐 煜，張 瑩

(西安郵電大學(xué) 計算機學(xué)院，陜西 西安 710121)

0 引 言

陜西電力市場交易運營系統(tǒng)已經(jīng)自2009年上線運行，但是系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的對市場、交易、合同、計劃、結(jié)算的各個模塊及相關(guān)數(shù)據(jù)庫表進行整合、完善以及對各種口徑、各類需求者不同的信息實時發(fā)布及獲取的平臺，目前從數(shù)據(jù)整理到信息公布主要依靠人工整理、人工錄入、電話溝通，工作效率低下，確保及時度、準確度壓力大，電廠管理人員缺乏實時獲取電力交易信息的渠道。

陜西省電力交易中心認真貫徹落實國家電網(wǎng)公司關(guān)于開展電力交易服務(wù)品質(zhì)提升專項活動的有關(guān)要求，建設(shè)電力“公開、公正、公平”(三公)的交易信息發(fā)布平臺。通過該平臺開展文字、圖片、語音及視頻等多媒體信息發(fā)布與報送、問詢答復(fù)等服務(wù)品質(zhì)提升工作，同時在發(fā)電企業(yè)中開展電力交易服務(wù)滿意度評價等多種活動。通過電力交易信息化水平的提升，以多種方式服務(wù)發(fā)電企業(yè)，達到提升電力交易服務(wù)品質(zhì)的目的。建設(shè)“三公”交易信息集成及發(fā)布平臺，搭建網(wǎng)廠交流溝通平臺，建立有序、規(guī)范、高效的交流渠道，保證信息溝通及時、順暢。嚴格執(zhí)行問詢答復(fù)制度和交易聯(lián)絡(luò)員制度，聽取發(fā)電企業(yè)對電力市場的需求和建議，制定有針對性的改進措施，促進網(wǎng)廠協(xié)調(diào)發(fā)展。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于Android和iOS的移動客戶端軟件成為信息獲取的有效、快捷、安全的方式。用戶使用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動客戶端，可以實現(xiàn)在任何地方，任何時間，任何授權(quán)人(anywhere，anytime，anybody)獲取到有效信息，提高工作效率[1-2]。云計算模式在近年來非常流行，采用該模式可以節(jié)省軟硬件資源的投入，大大提高設(shè)備利用率，并且具有較強的可伸縮性。因此，該平臺的設(shè)計與開發(fā)使用了云計算及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[3-5]。

1 業(yè)務(wù)邏輯分析

經(jīng)過深入的需求獲取與分析，陜西電力市場三公調(diào)度交易信息發(fā)布平臺的業(yè)務(wù)邏輯共分四大部分：信息收集、信息集成、信息發(fā)布、信息展示。整體架構(gòu)見圖1。

圖1 平臺整體業(yè)務(wù)邏輯架構(gòu)

1.1 信息收集

信息收集主要確定需要發(fā)布的信息內(nèi)容，主要完成的工作包括：

(1)定時獲取陜西電力市場電力交易運營系統(tǒng)(PMOS)“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。采用的方式是數(shù)據(jù)定時導(dǎo)入或報表導(dǎo)入。將需要的數(shù)據(jù)，定時從交易系統(tǒng)取出，通過電力系統(tǒng)信息四區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送到該系統(tǒng)。考慮到電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，有些數(shù)據(jù)不能直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以采用將數(shù)據(jù)報表導(dǎo)入的方式，將數(shù)據(jù)遷移至該系統(tǒng)。

(2)接收發(fā)電企業(yè)市場成員通過客戶端發(fā)布的“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。

(3)接收陜西電力交易中心通過客戶端發(fā)布的“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。

(4)請求其他公共服務(wù)的“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息，如相關(guān)新聞。

1.2 信息集成

信息集成主要對獲取的數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計、整合、分類等工作，主要內(nèi)容包括：

(1)對平臺獲取的信息進行正確性、有效性分析。清洗無用、過時的信息。

(2)根據(jù)《關(guān)于印發(fā)〈電力“三公”調(diào)度交易及網(wǎng)廠電費結(jié)算情況報告內(nèi)容及格式〉的通知》(辦市場[2007]69號)進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算。

(3)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行合成加工，進行信息集成。

(4)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行信息的分類存儲、管理或查詢。

1.3 信息發(fā)布

信息發(fā)布主要是研究、設(shè)計與實現(xiàn)信息發(fā)布的方式、方法與途徑，主要在于服務(wù)器端的實現(xiàn)。系統(tǒng)采用WebService技術(shù)，不用任何附加的或?qū)ｉT的第三方軟件，可相互交換數(shù)據(jù)或集成。采用WebService的應(yīng)用之間，無論使用的語言、平臺或內(nèi)部協(xié)議是什么，都可以交換數(shù)據(jù)。考慮到電力系統(tǒng)安全性，信息發(fā)布是內(nèi)外網(wǎng)隔離的，所以采用了內(nèi)外網(wǎng)隔離兩種方式(內(nèi)網(wǎng)WebService和外網(wǎng)WebService)發(fā)布。

1.4 信息展示

通過移動終端客戶端向移動終端用戶展示“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。還可以通過電力交易大廳內(nèi)的大屏顯示相關(guān)信息。信息展示的內(nèi)容主要包括：直調(diào)電廠電量安排情況；輔助服務(wù)情況；新建機組轉(zhuǎn)商業(yè)運營情況；網(wǎng)廠電費結(jié)算情況；跨省跨區(qū)電力電量交易情況；直調(diào)電廠發(fā)電量及利用小時數(shù)數(shù)據(jù)；直調(diào)電廠峰谷分時電量數(shù)據(jù)；直調(diào)電廠并網(wǎng)運行管理考核數(shù)據(jù)；新機組轉(zhuǎn)商業(yè)運營數(shù)據(jù)；網(wǎng)廠電費結(jié)算數(shù)據(jù)。

2 應(yīng)用模型設(shè)計

應(yīng)用模型設(shè)計是從計算機技術(shù)角度進行業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)的功能分類描述，針對本平臺業(yè)務(wù)本質(zhì)進行業(yè)務(wù)應(yīng)用信息化實現(xiàn)抽象，完成全面的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求分析和功能設(shè)計，分為業(yè)務(wù)功能抽象和非業(yè)務(wù)功能抽象。

2.1 業(yè)務(wù)功能抽象

通過“基本功能、輔助功能、先決條件、處理約束、輸入輸出信息、提示信息”等關(guān)鍵要素具體闡述每個平臺中功能點的應(yīng)用實現(xiàn)，抽象出對應(yīng)的功能模塊和功能點為業(yè)務(wù)架構(gòu)提供支持。該平臺主要業(yè)務(wù)為信息的收集、處理及發(fā)布。

2.2 非業(yè)務(wù)功能設(shè)計

為對業(yè)務(wù)功能提供統(tǒng)一共享的公共服務(wù)和框架支撐，根據(jù)業(yè)務(wù)架構(gòu)要求進行非業(yè)務(wù)功能性需求提煉和分析，形成業(yè)務(wù)應(yīng)用的支撐性功能設(shè)計，主要包括用戶權(quán)限管理與分配、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等系統(tǒng)支撐性功能。

3 數(shù)據(jù)模型設(shè)計

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

包括市場模型數(shù)據(jù)、物理模型數(shù)據(jù)、市場-物理模型的關(guān)聯(lián)等。市場模型數(shù)據(jù)主要包括電力交易市場成員的信息，市場成員主要是各個發(fā)電、配送電、用電單位。物理模型數(shù)據(jù)主要包括物理發(fā)電機組的各項信息。通過市場-物理模型建立起市場模型和物理模型之間的關(guān)系。

3.2 統(tǒng)計數(shù)據(jù)

電力交易市場中的交易種類較多，包括基本電量、發(fā)電權(quán)替代電量、跨區(qū)購售電、周邊外送電量、大用戶供電等的電力計劃，實際執(zhí)行情況及交易情況，這些信息需要公開。

3.3 信息數(shù)據(jù)

包括陜西電力市場新聞、交易發(fā)布公告、電力需求分析、電源發(fā)電負荷分布等。

4 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 信息平臺結(jié)構(gòu)

由于考慮電力系統(tǒng)安全性，電力信息的內(nèi)外網(wǎng)之間是物理隔離的，所以系統(tǒng)采用了兩套服務(wù)器同步發(fā)布形式。在系統(tǒng)內(nèi)部署了數(shù)據(jù)庫與Web服務(wù)器，主要負責(zé)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布。同時在外網(wǎng)也部署了數(shù)據(jù)庫與Web服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的同步發(fā)布，主要實現(xiàn)移動用戶的數(shù)據(jù)獲取。兩個服務(wù)器之間定時進行數(shù)據(jù)的同步，保證數(shù)據(jù)的一致性、準確性與實時性。

4.1 內(nèi)網(wǎng)客戶端方式

客戶端用戶，包含大屏幕客戶機、內(nèi)網(wǎng)用戶，通過客戶端登錄內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器，可實現(xiàn)用戶信息的修改，查看“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息，相關(guān)信息發(fā)布，查看公共服務(wù)信息，數(shù)據(jù)融合等。內(nèi)網(wǎng)客戶端架構(gòu)見圖3。

圖3 內(nèi)網(wǎng)客戶端架構(gòu)

4.2 移動終端方式

移動終端用戶通過安裝基于Android的專用移動終端客戶端app，可通過2G/3G/4G或WIFI網(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)應(yīng)用。通過登錄移動終端，以SOAP協(xié)議訪問外網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器提供的WebService服務(wù)[6]，實現(xiàn)查看“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息、查看公共服務(wù)信息等功能。由于電力系統(tǒng)內(nèi)外之間的物理隔離，使用文件方式進行數(shù)據(jù)傳輸。所有鉆取的有效數(shù)據(jù)通過內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器生成Excel文件，將該文件在外網(wǎng)服務(wù)器中進行導(dǎo)入，生成數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。移動終端架構(gòu)見圖4。

圖4 移動終端架構(gòu)

5 安全構(gòu)架設(shè)計

電力信息系統(tǒng)中應(yīng)用軟件系統(tǒng)的安全性由支持應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、支撐平臺、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全性所決定，因此應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)充分利用系統(tǒng)安全性，再將電力行業(yè)的應(yīng)用安全要求融入其中[7]。應(yīng)用系統(tǒng)的安全性體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)、平臺、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全集成中。在該平臺設(shè)計中，應(yīng)用系統(tǒng)的用戶管理、權(quán)限管理應(yīng)充分利用操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全性；應(yīng)用系統(tǒng)的程序編寫應(yīng)考慮到安全性，任何可能有用戶輸入的地方都需要進行輸入安全模塊審核，確保用戶輸入的數(shù)據(jù)合法有效[8-9]；移動客戶端軟件安全性考慮。移動客戶端軟件都進行了綁定，只有通過驗證的移動設(shè)備才能進入系統(tǒng)，未經(jīng)綁定的設(shè)備拒絕訪問。

6 云計算與移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)模型

云計算架構(gòu)共分為服務(wù)和管理兩大部分。在服務(wù)方面，主要以提供用戶基于云的各種服務(wù)為主，共包含三個層次：其一是Software as a Service(SaaS)，軟件即服務(wù)，作用是將應(yīng)用主要以基于Web的方式提供給客戶；其二是Platform as a Service(PaaS)，平臺即服務(wù)，作用是將一個應(yīng)用的開發(fā)和部署平臺作為服務(wù)提供給用戶；其三是Infrastructure as a Service(IaaS)，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)，作用是將各種底層的計算和存儲等資源作為服務(wù)提供給用戶[10-11]。

該系統(tǒng)主要研究基于云計算與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將語音、視頻等不同媒介形態(tài)集中到一個多媒體信息處理平臺上，進行存儲、分發(fā)、傳播的方法。隨著基于移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)的分工越來越細，設(shè)計開發(fā)了即時通訊云平臺[12-13]。該平臺提供基于移動互聯(lián)網(wǎng)的媒體信息融合能力，如語音、圖片、實時音頻、實時視頻等，在移動客戶端實現(xiàn)了多媒體數(shù)據(jù)的傳輸，如圖5所示。

客戶端首先需要將用戶身份認證信息傳送到身份認證服務(wù)器中，只有通過了身份認證的用戶才能獲取交易信息。身份認證采用了用戶身份信息與移動客戶端硬件身份證識別碼綁定的方式，確保了身份的準確性。然后通過REST技術(shù)實現(xiàn)用戶請求信息的響應(yīng)與回復(fù)。

系統(tǒng)設(shè)計采用REST(representational state transfer，表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移)技術(shù)，該技術(shù)具有輕量級、跨平臺、跨語言的優(yōu)點，能夠非常方便地將中間件層所支撐的部分服務(wù)提供給調(diào)用者。在REST架構(gòu)中，對象被抽象為一種資源，資源的某個瞬時狀態(tài)被定義為一種表述。這種表述性的狀態(tài)包括資源數(shù)據(jù)的內(nèi)容、表述格式(xml、JSON)等信息。資源是可尋址的，通過HTTP協(xié)議定義的通用動詞方法(GET、PUT、DELETE、POST)，并使用URI協(xié)議來唯一標識某個資源公布出來的接口。采用GET方法獲取資源，POST方法新建資源(也可以用于更新資源)，PUT方法更新資源，DELETE方法刪除資源。REST技術(shù)使用了HTTP+URI+XML來實現(xiàn)其要求的架構(gòu)風(fēng)格，HTTP協(xié)議和URI用于統(tǒng)一接口和定位資源，文本、二進制流、XML、JSON等格式用來作為資源的表述[14-15]。

7 結(jié)果及驗證

該系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的移動客戶端軟件運行在Android7.0系統(tǒng)，硬件環(huán)境為8核2.0 G主頻CPU，4 G內(nèi)存，32 G存儲的硬件平臺上，測試能夠正常運行，效果較好。

8 結(jié)束語

文中研究了云計算平臺的架構(gòu)，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的軟件開發(fā)技術(shù)，以及基于云計算平臺和移動互聯(lián)網(wǎng)的多媒體信息處理方法，并將研究成果應(yīng)用于實際的系統(tǒng)開發(fā)中。研究、設(shè)計并開發(fā)了基于移動互聯(lián)網(wǎng)和云平臺的電力“三公”電力交易信息發(fā)布平臺。該平臺能夠解決“三公”信息發(fā)布顯示的實際問題，滿足了陜西省電力交易中心的要求。創(chuàng)新性地將云平臺、移動軟件開發(fā)技術(shù)和多媒體信息處理技術(shù)引入信息發(fā)布系統(tǒng)中，大大提高了平臺的實用性。平臺服務(wù)器架設(shè)在云平臺上，具有較好的可伸縮性、可維護性。平臺架構(gòu)設(shè)計合理，功能性、安全性都進行了充分考慮；平臺實現(xiàn)設(shè)計方案合理，具有可操作性；平臺功能完備，界面友好，具有良好的可操作性，能夠滿足實際需求。