基于Spring Boot和Vue的火電SIS系統設計與實現①

朱鋒

摘 ? 要：針對火電SIS系統應用的特點， 通過對具體業務需求進行分析設計，采用Spring Boot 和Vue框架進行系統實現。該系統有效地增強了機組運行的安全性、經濟性和可靠性，實現了整個電廠信息共享和管控一體化，提升了發電廠的整體效益和現代化管理水平。

關鍵詞：Spring Boot ?Vue ?火電SIS

中圖分類號：TP39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0036-02

火電廠級監視信息系統（Supervisory Information System in Plant Level，簡稱SIS）是集實時監測、優化控制及生產管理為一體的電廠自動化系統[1]。火電SIS系統通過對火電廠生產過程的實時監測和分析，提供全廠完整的生產過程實時和歷史數據，實現對全廠生產過程的優化控制和負荷優化調度，指導電廠機組的優化運行， 提高電廠的運營效益。

本文以火電SIS系統業務需求為牽引，基于 Spring Boot框架和Vue框架進行系統實現，提供良好的人機交互，通過實時分析機組運行參數，對數據進行挖掘、處理與優化，實現對機組運行狀況進行準確的分析、診斷和優化，保證了機組安全經濟的運行。

1 ?關鍵技術

1.1 Spring Boot框架簡介

Spring Boot框架是2013年由Pivotal團隊提出的全新框架，其設計目的是用來簡化新Spring應用初始搭建、樣板 化配置、快速開發調試及部署過程[2]。

Spring Boot遵循了“約定優于配置”的原則，可以極大地簡化Spring配置流程，可用于多層架構體系的模型業務層，實現模塊之間的“高內聚、低耦合”，從而成為業界流行的開發框架。

Spring Boot主框架要具有以下特點。

（1）可以Jar包的形式獨立運行。

（2）內嵌Servlet容器無須以War包部署項目。

（3）提供Starter簡化Maven配置。

（4自動配置Spring。

（5）提供生產指標，健壯檢查和外部化配置。

（6）無代碼生成和XML配置。

1.2 Vue框架簡介

Vue是一套構建用戶界面的漸進式框架，只關注視圖層， 采用自底向上增量開發的設計，它的目標是通過盡可能簡單的API實現響應的數據綁定和組合的視圖組件。

Vue框架采用MVVM模式，能夠將數據的變化顯示并反映出來，這種效果是建立在對數據的雙向綁定上，最終將其變化映射到虛擬DOM上[3]。

Vue主框架主要具有以下特點：

（1）編碼簡潔，體積小，運行效率高。

（2）只關注視圖層，易于與第三方庫整合。

2 ?系統功能模塊分析

火電SIS系統應用模塊包括實時監控、數據分析、異常告警、性能計算、耗差分析、生產報表、啟停監管和系統管理等模塊。

（1）實時監控：實時監控主要展示全廠各機組設備的生產實時畫面，通過在實時監控模塊中選擇各機組下屬的系統或設備，查看相應系統或設備的實時監控畫面。

（2）數據分析：包括趨勢分析和曲線擬合等功能。趨勢分析功能根據測點名標簽描述等進行精確查詢，實現方便快捷的參數歷史趨勢調用，并生成參數曲線便于分析診斷;曲線擬合主要實現對機組兩個測點在規定負荷范圍內同一時刻的離散點查詢和公式擬合。

（3）異常告警：異常告警主要展示電廠機組的告警信息，達到及時準確掌握機組運行狀態的目的。重大異常以彈窗形式展示同時支持其歷史趨勢詳情追溯，提醒現場人員及時進行查看和處理，為故障預警提供技術支持和數據支撐。

（4）性能計算：指標匯總頁面展示電廠各機組主要性能指標，并可根據用戶的需求進行自定義展示指標。指標追溯功能展示指標的計算流程和計算模型，對各部分計算結果進行追溯。

（5）耗差分析：包括耗差告警和能損分析等功能。

耗差告警通過實時監測機組耗差超限情況，一旦監測到指標耗差超標，通過顏色變化來表示耗差超標程度;能損分析實現對機組的可控耗差、不可控耗差的實時計算和展示。

（6）生產報表：生產報表主要用于對全廠機組運行參數、全廠機組經濟參數進行統計，并以報表的形式進行展示。主要包括生產運行報表、性能計算報表和耗差報表等。

（7）啟停監管：啟停機監視通過手動觸發/終止來實現啟停機過程的實時監視，全面展示啟停機過程各個重要時間節點下重要指標實時值和趨勢信息，實現對啟停機過程所有重要設備狀態全面實時掌握。

（8）系統管理：主要包括用戶管理、菜單管理、角色管理、權限管理、組織機構管理、日志管理和字典管理等功能，實現用戶對系統權限等功能的基本管理。

3 ?系統設計與實現

為了保證火電SIS系統的高可用性與高擴展性，平臺采用層次化設計框架，平臺總體框架由四部分組成：數據倉儲層、業務邏輯層、數據接口層和表現層。總體框架如圖1所示。

（1）數據倉儲層：系統數據庫包括業務數據庫（支持MYSQL、DB2、MSSQL和ORACLE等），實時數據庫（支持PI、SMARTREAL和EDNA等）和緩存數據庫Redis。在Spring boot框架基礎上，關系庫倉儲層采用Druid連接池和Mybtais-plus中間件進行數據訪問，采用CQRS讀寫分離架構，并支持動態多數據源;實時數據庫通過各庫廠家提供的JDBC驅動進行訪問，并采用雙機熱備策略，保證實時數據庫的高可用性;緩存數據庫Redis采用Spring data redis 和 Lettuce包進行實現，并采用“一主二從三哨兵”策略， 保證緩存服務的穩定性與高可用性。

（2）業務邏輯層：主要對系統各業務模塊按照具體的業務邏輯進行相應的實現，主要包括業務服務， 基礎服務和實時數據服務的具體邏輯實現等。業務服務和實時數據服務實現是基于Spring Boot框架，主要采用Java 8 Stream API進行開發，可以對大批量數據量進行各種高效的聚合操作等;基礎服務的核心模塊權限服務基于OAuth2協議并采用Spring Security框架進行實現，使用JWT實現token認證，實現系統的認證授權。

（3）數據接口層：主要包括業務數據接口、基礎服務接口和實時服務接口等。系統接口均遵循Restful風格，采用Json作為數據交互格式，運用Fastjson組件實現數據的序列化與反序列化，供各種客戶端調用。

（4）表現層：基于Element UI的Vue框架，選取ES6、CSS3和HTML5為開發語言進行組件化開發，使用Axios對后臺接口進行訪問;并采用響應式布局，同時支持PC端和移動端。此外，系統所有組態圖采用SVG進行展示，具有美觀、輕量和自適應等優點。

4 ?結語

本文通過采用Spring Boot和Vue等相關框架，結合火電SIS系統的具體需求進行分析設計，最終實現了一個具有實時、準確、可靠和安全等特點的SIS系統，對電廠安全經濟生產運營具有重要指導意義。

參考文獻

[1] 魏鑫剛.以火電廠SIS系統為基礎的實時數據庫應用探討[J].中國新通信，2018，20（11）：106.

[2] 呂宇琛.Spring Boot框架在web應用開發中的探討[J]. 科技創新導報，2018（8）：168-169.

[3] 楊妍.基于Spring Boot與Vue的系統管理模塊開發探究[J].電聲技術，2019，43（2）：32-34.