關(guān)于電力企業(yè)監(jiān)察管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐斌 楊建平 袁鴻斌

摘? 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)的重要性愈發(fā)突出，作為用電保障的電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得非常重要，但是傳統(tǒng)電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足電網(wǎng)的發(fā)展要求。為了使電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單且數(shù)據(jù)安全可靠，優(yōu)化電力信息系統(tǒng)是不可或缺的一步。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的、系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件架構(gòu)和功能模塊設(shè)計(jì)，再加入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的處理與數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析處理等功能，并且還能通過(guò)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，以便處理各類突發(fā)情況。

關(guān)鍵詞：電力企業(yè);監(jiān)察管理系統(tǒng);Java語(yǔ)言;數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)：TP311.52? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）21-0013-03

Abstract：With the continuous development of Chinas economy，the importance of the power industry has become more and more prominent，and the power monitoring system as a power security is very important，but the traditional power monitoring system has been difficult to meet the development of the power grid. In order to make the operation of power monitoring system simple and data safe and reliable，optimizing power information system is an indispensable step. In this system design process，through the system design purpose，system integration design，system software architecture and functional module design，and then add the related database processing and database table structure design，to achieve real-time monitoring，data analysis and processing functions. And it can also realize remote control in a simple way in order to deal with all kinds of emergencies.

Keywords：electric power enterprise;supervisory management system;Java language;data processing

0? 引? 言

在國(guó)家不斷發(fā)展的背景下，電網(wǎng)發(fā)揮著不可或缺的作用。隨著現(xiàn)代信息化程度的不斷提高，電網(wǎng)的智能程度也在一定層面上影響著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性。然而，不管是電力企業(yè)，還是企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)板塊，都存在著電力系統(tǒng)智能化程度不足、各個(gè)板塊之間聯(lián)系不足的問(wèn)題，使電力系統(tǒng)各個(gè)板塊之間的信息交互存在困難，不能及時(shí)、很好地處理各種電力突發(fā)故障，從而導(dǎo)致整個(gè)電力行業(yè)業(yè)務(wù)流程繁瑣、解決問(wèn)題時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，為了使電網(wǎng)滿足日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求，計(jì)算機(jī)智能技術(shù)開始應(yīng)用于電力企業(yè)中。在這種情況下，更加高新的電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)之中，可以讓電網(wǎng)更加智能化，已經(jīng)成為發(fā)展的主流趨勢(shì)。由于電網(wǎng)的安全性和可靠性在很大程度上影響了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性、民眾的幸福感，所以更加智能的電力企業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)對(duì)于社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和民生有了更加重要的意義。智能電網(wǎng)將人工智能技術(shù)（Artificial Intelligence）、自動(dòng)化技術(shù)（Automation Technology）、傳感測(cè)量技術(shù)（Sensor Measurement Technology）等許多高新前沿技術(shù)融為一體，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，為企業(yè)提供可靠的保障，為用戶提供更加穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

早在上世紀(jì)80年代，英國(guó)政府針對(duì)整個(gè)IT行業(yè)服務(wù)質(zhì)量較低的現(xiàn)狀，要求電信局對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行全面調(diào)查，并針對(duì)問(wèn)題研發(fā)了一套能夠高效處理信息的信息處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能獨(dú)立高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)的監(jiān)管和運(yùn)行的維護(hù)。在此之后，更加智能化的監(jiān)管體系逐漸取代了傳統(tǒng)方法在企業(yè)監(jiān)管中的位置，使企業(yè)的監(jiān)察管理系統(tǒng)有了一次飛躍性的發(fā)展。如今，智能化信息處理不能僅停留在簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理上，而是應(yīng)該更加注重系統(tǒng)的綜合管理作用。為了讓更完善的IT信息管理系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)更加整體化、數(shù)字化，各個(gè)國(guó)家也加快了相關(guān)方面的研究，推動(dòng)了電力系統(tǒng)智能化和數(shù)字化發(fā)展。

1.1? 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)智能電網(wǎng)起步較晚、起點(diǎn)較低，但在吸取國(guó)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，并且在特高壓方面取得了世界頂級(jí)的成果。但與此同時(shí)，我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)也在會(huì)議中強(qiáng)調(diào)，在以建設(shè)特高壓電網(wǎng)為主干的同時(shí)，特別要加強(qiáng)電力行業(yè)的監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)，使其匹配我國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在這樣的情況下，我國(guó)電力行業(yè)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)狀和實(shí)際情況，將智能電網(wǎng)建設(shè)分為了幾個(gè)步驟。首先，2009年到2010年為試點(diǎn)階段，在這一階段要統(tǒng)一智能電網(wǎng)細(xì)則，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理;第二階段為城鄉(xiāng)搭配建設(shè)階段，加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)之間的聯(lián)系，加快電網(wǎng)智能化發(fā)展;最后一個(gè)階段為引領(lǐng)階段，即在2020年前，在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)完成統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。

1.2? 國(guó)外研究現(xiàn)狀

早在2001年美國(guó)就開始著手于智能電網(wǎng)的研究，通過(guò)對(duì)原有電網(wǎng)的改造，從而實(shí)現(xiàn)提高電力行業(yè)的智能信息化程度的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，美國(guó)在2003年之后就啟動(dòng)了Grid Works和Grid Wise兩個(gè)項(xiàng)目。2008年美國(guó)在科羅拉多州實(shí)現(xiàn)了智能電網(wǎng)建設(shè)的第一期工程。對(duì)于歐洲來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)的發(fā)展主題是新能源再生和可持續(xù)發(fā)展，除此之外，提高電力行業(yè)的信息化程度，以讓用戶獲得更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2? 相關(guān)技術(shù)

2.1? MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)

MySQL是最常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有良好的數(shù)據(jù)管理功能、分布式處理功能，性能優(yōu)越。該數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有著以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，多樣化的分區(qū)模式，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)既可以通過(guò)具體數(shù)值，也可以通過(guò)檢索的難易程度來(lái)進(jìn)行劃分，這樣就不會(huì)受限于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存問(wèn)題，極大地提升了數(shù)據(jù)庫(kù)管理處理能力;第二，良好的伸縮性，MySQL使用插件以后，該數(shù)據(jù)庫(kù)具有強(qiáng)大的伸縮性，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，這一措施使MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)具有超百TB的可拓展型，極大地豐富了發(fā)展空間;第三，該數(shù)據(jù)庫(kù)擁有較大的開放性，能夠兼容和支持許多數(shù)據(jù)源，比如CORBA、JSQL等的標(biāo)準(zhǔn)模范;第四，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)具有優(yōu)秀的修復(fù)能力和自主備份能力。

2.2? Java編程技術(shù)

Java是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，不僅吸收了C++語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，還摒棄了C++語(yǔ)言里指針、多繼承等概念，所以Java語(yǔ)言具有簡(jiǎn)單易用和功能強(qiáng)大兩個(gè)明顯特征。除此之外，Java語(yǔ)言還具有簡(jiǎn)單性、面向?qū)ο蟆⒎植夹浴⒎€(wěn)健性、高性能等眾多特點(diǎn)。Java編程語(yǔ)言通過(guò)單繼承的方式將數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行傳輸和轉(zhuǎn)換，并不像其他C語(yǔ)言只通過(guò)指針來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，所以Java語(yǔ)言的數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，在編寫程序的過(guò)程中應(yīng)用程序也更加穩(wěn)定。

J2EE技術(shù)構(gòu)架具有強(qiáng)大的獨(dú)立性，是一款適用于企業(yè)升級(jí)的應(yīng)用程序技術(shù)構(gòu)架，能夠進(jìn)行跨平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)，并且擁有良好的二次開發(fā)能力和再生能力。J2EE運(yùn)作流程如下：通過(guò)HTTP客戶端獲取客戶的相關(guān)需求，再通過(guò)JSP服務(wù)器傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)，然后反饋給客戶。在項(xiàng)目開發(fā)中合理運(yùn)用J2EE，并利用J2EE提供的開發(fā)平臺(tái)良好的穩(wěn)定性和可移植性，開發(fā)團(tuán)隊(duì)只需要根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)即可，并且實(shí)用性也會(huì)不斷得到提升，為后續(xù)開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

JDBC是Java API，可以進(jìn)行跨平臺(tái)操作，主要作用是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的查詢，為不同種類的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定統(tǒng)一的訪問(wèn)規(guī)則。這樣能夠使訪問(wèn)者更加高效地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并且獲得的數(shù)據(jù)也更加安全可靠。

JDBC通過(guò)中間環(huán)節(jié)，將不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)分類，通過(guò)統(tǒng)一的法則去訪問(wèn)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣使得整個(gè)過(guò)程更加便捷，簡(jiǎn)單易懂，也完善了數(shù)據(jù)處理過(guò)程。

Servlet（Server Applet）是Java Servlet的簡(jiǎn)稱，即服務(wù)連接器，服務(wù)器端程序使用Java編寫，可以具有獨(dú)立于平臺(tái)和協(xié)議的特性，交互式瀏覽和生成數(shù)據(jù)是其主要功能，生成動(dòng)態(tài)Web內(nèi)容。Servlet技術(shù)的使用可以使Java應(yīng)用程序更好地進(jìn)行Web內(nèi)容的查閱和管理，從而提升系統(tǒng)的信息交互速率，滿足客戶的需求，這也比傳統(tǒng)方法更加高效。

3? 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1? 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)總體可以分為三個(gè)層面，分別是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層、站控管理層。每一層獨(dú)立完成相應(yīng)任務(wù)，再通過(guò)三個(gè)層面之間的聯(lián)系完成整體設(shè)計(jì)需求。站控管理層主要由計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等硬件設(shè)備構(gòu)成;網(wǎng)絡(luò)通信層主要由RS雙絞線、TCP/IP數(shù)據(jù)線和串口服務(wù)器組成;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層則是由控制開關(guān)和保護(hù)設(shè)備構(gòu)成。企業(yè)可根據(jù)自身不同需求，來(lái)實(shí)現(xiàn)自身所需功能的拓展，對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新。

3.2? 軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)具有較好的電力實(shí)用價(jià)值，電力企業(yè)監(jiān)察管理系統(tǒng)的基本需求都可以滿足，并且性能上還具有一定的優(yōu)越性，比如簡(jiǎn)易的操作以及設(shè)備維護(hù)便捷等優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)能夠及時(shí)反饋給工作人員信息，工作人員通過(guò)反饋的信息能夠比較直觀地掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行處理，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行得更加安全、高效和穩(wěn)定。

在軟件層面的設(shè)計(jì)上，本次設(shè)計(jì)利用Java語(yǔ)言程序完成編寫，選定SSH2作為系統(tǒng)的內(nèi)部架構(gòu)，而顯示界面則是由FusionCharts技術(shù)完成。

4? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1? IMS系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)

IMS系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控模塊，目的是分析監(jiān)控電力系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步識(shí)別異常情況。技術(shù)手段為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以監(jiān)控內(nèi)部情況，對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并及時(shí)將異常情況發(fā)送給工作人員，并且這些數(shù)據(jù)具有可視化展示。

4.2? 平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)

因?yàn)槠髽I(yè)電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，所以電力企業(yè)在監(jiān)管大規(guī)模電網(wǎng)時(shí)需要更加可靠的電能監(jiān)管系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)按照電力企業(yè)的要求，實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)對(duì)監(jiān)管的實(shí)時(shí)需求，采用數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控、可視化處理和遠(yuǎn)程控制等服務(wù)，為企業(yè)提供了一套完整可靠、性能優(yōu)異的監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)可利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制、診斷和修復(fù)。通過(guò)搭臺(tái)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試各功能模塊，排除了現(xiàn)存的所有問(wèn)題，并為以后的設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3? 數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)制

由于該系統(tǒng)需要處理的信息量較大，數(shù)據(jù)處理比較繁瑣，因此需要嚴(yán)格選用數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)制，同時(shí)根據(jù)開發(fā)特點(diǎn)和企業(yè)現(xiàn)狀，最終采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。在編寫代碼過(guò)程中，采用Hibernate技術(shù)，這樣會(huì)節(jié)省大量的時(shí)間，利用該技術(shù)建立長(zhǎng)期的持久化的模型。

5? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用例

本設(shè)計(jì)可以較好地滿足電力企業(yè)的監(jiān)管需求，同時(shí)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控和報(bào)警。實(shí)現(xiàn)了滿足該企業(yè)不同層次的需要，各個(gè)層次的測(cè)試結(jié)果也可表明該系統(tǒng)完美適用于該企業(yè)，提高了該企業(yè)的監(jiān)管水平。具體測(cè)試表格如表1和表2所示。

表1和表2分別給出了監(jiān)察管理系統(tǒng)的功能與性能的測(cè)試結(jié)果。表1表明，系統(tǒng)登錄、IMS、容災(zāi)和告警等四項(xiàng)功能均能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能滿足用戶需求和邏輯設(shè)計(jì)。表2從時(shí)間特性、系統(tǒng)容量和系統(tǒng)負(fù)載三個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)測(cè)試方面均使用三個(gè)以上的冗余指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，系統(tǒng)滿足預(yù)先設(shè)定的所有性能測(cè)試指標(biāo)。這表明，本次整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足企業(yè)的監(jiān)管需求，提高了企業(yè)的監(jiān)管水平。

6? 結(jié)? 論

現(xiàn)如今，電力行業(yè)的主流趨勢(shì)是建設(shè)操作更加簡(jiǎn)單且更加可靠的電力信息系統(tǒng)。本次監(jiān)察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通過(guò)具體的電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，得出一套比較可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。再對(duì)該企業(yè)的電力監(jiān)察進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，之后利用B/S架構(gòu)作為整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)，使用Java語(yǔ)言設(shè)計(jì)一套適用于企業(yè)現(xiàn)狀的、操作簡(jiǎn)單的、能夠完美匹配于企業(yè)需求的電力監(jiān)管系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：唐斌（1978.06-），男，漢族，云南巧家人，工程師，本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向：安全生產(chǎn)監(jiān)督管理。