基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的電力市場(chǎng)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙偉華，鄒 賢

（昆明電力交易中心有限責(zé)任公司，昆明 650011）

1 引言

從2015年以來(lái)，全國(guó)各省紛紛推行電力市場(chǎng)化改革，市場(chǎng)信息的公開、透明已經(jīng)成為市場(chǎng)主體的關(guān)注焦點(diǎn)[1-2]。當(dāng)前的電力市場(chǎng)信息披露存在以下問題：不同平臺(tái)發(fā)布的信息分散且割裂，市場(chǎng)主體難以準(zhǔn)確、迅速的獲取自身需要的信息，市場(chǎng)信息有待進(jìn)一步分類和整合；市場(chǎng)主體查詢自己的交易信息只能通過PC端的交易系統(tǒng)，獲取信息的便捷性和及時(shí)性有待改進(jìn)。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的電力市場(chǎng)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)，主要研究點(diǎn)為：對(duì)市場(chǎng)信息進(jìn)一步分類和整合，并對(duì)不同種類的用戶進(jìn)行自定義群組劃分和管理，在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)；基于MVC[3]和MVP[4]邏輯架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以交互式信息查詢?yōu)楹诵墓δ艿南到y(tǒng)；設(shè)計(jì)了一種基于Redis緩存[5]的數(shù)據(jù)查詢機(jī)制，保證了信息查詢的效率；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Token驗(yàn)證和RSA加密技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)安全機(jī)制[6]；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于線程池技術(shù)的并發(fā)服務(wù)端模式[7-8]，有效的支持了高并發(fā)訪問。

2 功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由前端應(yīng)用和后臺(tái)管理兩大部分組成，前端應(yīng)用在手機(jī)上（Android和IOS）為用戶提供服務(wù)，后臺(tái)管理通過瀏覽器為管理員服務(wù)，系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 前端應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

前端應(yīng)用為用戶提供市場(chǎng)信息的統(tǒng)計(jì)與查詢功能，分為三大功能模塊：統(tǒng)計(jì)模塊、消息查看模塊和個(gè)人中心模塊。

（1）統(tǒng)計(jì)模塊提供對(duì)市場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和展示功能，包括全網(wǎng)交易數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、市場(chǎng)主體注冊(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和我的交易數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等三個(gè)子模塊。全網(wǎng)交易數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊根據(jù)不同的交易品種將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和整合，按照不同的粒度分為三塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和展示：月度交易匯總、月度交易品種和日前交易信息。市場(chǎng)主體注冊(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊展示市場(chǎng)主體詳細(xì)信息，包含不同類型的電廠數(shù)量占比、電廠裝機(jī)占比、注冊(cè)用戶數(shù)、售電公司等。我的交易數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊展示登錄用戶交易數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，包含年度交易、月度交易、日前交易等。

（2）消息查看模塊展示電力交易中心向用戶發(fā)布的消息，消息分為公告通知、市場(chǎng)簡(jiǎn)報(bào)、市場(chǎng)主體信息公開等類別，該模塊為用戶提供分類查看功能。

（3）個(gè)人中心模塊展示用戶的基本信息，并提供登錄賬戶的交易信息查詢、與售電公司的委托關(guān)系查詢、APP的個(gè)性化設(shè)置等功能。

2.2 后臺(tái)管理功能設(shè)計(jì)

后臺(tái)管理為管理員提供綜合管理功能，分為四大功能模塊：系統(tǒng)管理模塊、用戶管理模塊、消息管理模塊和版本管理模塊。

（1）系統(tǒng)管理模塊提供對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)功能的管理，包括系統(tǒng)設(shè)置、權(quán)限管理、日志管理等功能。

（2）用戶管理模塊提供對(duì)系統(tǒng)前端登錄用戶的管理，包括用戶的新增、啟用/停用、修改等功能，其中系統(tǒng)前端登錄用戶數(shù)據(jù)全部與市場(chǎng)交易系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)同步，在后臺(tái)中，此類用戶不可進(jìn)行新建。

（3）消息管理模塊為交易中心提供向用戶發(fā)布消息的管理，包括編輯消息、刪除消息、發(fā)布消息等功能。

（4）版本管理模塊提供系統(tǒng)版本的后臺(tái)管理，包括版本更新、版本刪除、版本文件下載等功能。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的移動(dòng)端包含Android和IOS兩部分應(yīng)用程序，采用C/S模式，在成熟的Android框架和Apple Cocoa Touch框架的基礎(chǔ)上，整體邏輯上使用了MVC和MVP設(shè)計(jì)架構(gòu)；后端服務(wù)使用了基于線程池的并發(fā)模式，很好的支持了大規(guī)模并發(fā)訪問；存儲(chǔ)采用了Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)和Redis緩存相結(jié)合的方式，大大提高了數(shù)據(jù)讀取的效率。

3.1 邏輯模型

本系統(tǒng)的開發(fā)整體上采用了MVC邏輯模型，較好的滿足了交互式應(yīng)用的要求。但是，MVC模型應(yīng)用到手機(jī)應(yīng)用開發(fā)還存在不同層間耦合度高等問題，因此，在MVC的基礎(chǔ)上引入了MVP框架，進(jìn)一步拆分了應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯，極大地的提高了開發(fā)的靈活性。

（1）MVC（Model-View-Controller）框架：MVC（如圖2（a）所示）主要適用于交互式的應(yīng)用，這種體系結(jié)構(gòu)將軟件開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)處理、程序輸入/輸出控制和數(shù)據(jù)表示分離開來(lái)，并描述了不同部分的對(duì)象之間的通信方式，使開發(fā)結(jié)構(gòu)清晰而靈活。傳統(tǒng)的手機(jī)應(yīng)用開發(fā)普遍采用了MVC邏輯模型，其中Model層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)操作，Controller對(duì)應(yīng)Activity，負(fù)責(zé)事件的派發(fā)和回調(diào)，View對(duì)應(yīng)各種Layout布局文件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)展現(xiàn)。然而，將MVC框架直接應(yīng)用到手機(jī)應(yīng)用開發(fā)中會(huì)存在問題：Activity不僅僅負(fù)責(zé)事件的派發(fā)和回調(diào)，還負(fù)責(zé)很多UI操作，這就導(dǎo)致Controller和View之間存在嚴(yán)重的耦合。

（2）MVP（Model-View-Presenter）框架：在MVC框架的基礎(chǔ)上，MVP（如圖2（b）所示）將Activity和Layout合并作為View層，并在Model層和View層之間增加了Presenter層，負(fù)責(zé)所有的業(yè)務(wù)邏輯工作，Controller作為View和Presenter之間的一個(gè)中間層，專門負(fù)責(zé)事件的派發(fā)。這樣進(jìn)一步明確了不同層的職能范疇，優(yōu)化了不同層之間的協(xié)作機(jī)制，一方面降低了不同層之間的耦合度，另一方面大大簡(jiǎn)化了Activity中的工作。

圖2（a）MVC框架

圖2（b）MVP框架

3.2 數(shù)據(jù)查詢機(jī)制

數(shù)據(jù)查詢是系統(tǒng)的核心功能，涉及到前后端的交互，前端負(fù)責(zé)發(fā)起請(qǐng)求并根據(jù)反饋結(jié)果展示數(shù)據(jù)，后端負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求并返回結(jié)果（如圖3所示）。

（1）數(shù)據(jù)查詢流程：前端發(fā)起的數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求通過一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列進(jìn)行管理，隊(duì)列中的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)，同樣由一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列管理，請(qǐng)求被后臺(tái)服務(wù)受理后，進(jìn)行邏輯拆分，并通過數(shù)據(jù)讀寫模塊查詢需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀寫模塊首先從緩存中讀取數(shù)據(jù)，如果緩存中沒有所需數(shù)據(jù)，則查詢數(shù)據(jù)庫(kù)并將該條數(shù)據(jù)放入緩存。

（2）緩存管理機(jī)制：緩存機(jī)制的引入是為了降低直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的頻率，提高數(shù)據(jù)查詢的效率。在兩種情況下需要更新緩存：一種是需要查詢的數(shù)據(jù)沒有在緩存中，則將該數(shù)據(jù)放入緩存；另一種是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)有更新時(shí)，要同步更新緩存中相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖3 前后端數(shù)據(jù)交互機(jī)制

3.3 數(shù)據(jù)安全機(jī)制

為了保證數(shù)據(jù)的安全性，采用了token驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密相結(jié)合的方式：服務(wù)端收到客戶端發(fā)起的登錄驗(yàn)證請(qǐng)求后，檢查用戶名和密碼的正確性，如果驗(yàn)證通過，則隨機(jī)生成并返回一個(gè)唯一的token字符串，在緩存中維護(hù)一個(gè)token字符串和用戶信息的映射表；客戶端發(fā)起的請(qǐng)求涉及到敏感數(shù)據(jù)時(shí)，需要將token字符串一并發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)端通過緩存中的映射表進(jìn)行身份驗(yàn)證后才能進(jìn)行相關(guān)處理；當(dāng)用戶退出登錄時(shí)，客戶端和服務(wù)端刪除對(duì)應(yīng)的token；為了進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)的安全性，在傳輸過程中使用基于RSA的數(shù)字信封技術(shù)進(jìn)行加密。

3.4 并發(fā)服務(wù)端模式

為了提高數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)的及時(shí)性，本系統(tǒng)采用了并發(fā)服務(wù)端模式。傳統(tǒng)的多線程服務(wù)端模式分為主線程和工作線程，主線程負(fù)責(zé)建立連接，工作線程負(fù)責(zé)處理具體的業(yè)務(wù)邏輯。在這種模式下，工作線程根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯的需求進(jìn)行創(chuàng)建或銷毀，而由于業(yè)務(wù)邏輯的不確定性，導(dǎo)致了線程的頻繁創(chuàng)建和銷毀，造成了資源的大量消耗。為了解決這個(gè)問題，我們采用了線程池技術(shù)，讓線程得到復(fù)用，大大降低了服務(wù)器創(chuàng)建和銷毀線程所花費(fèi)的時(shí)間和資源。

線程池技術(shù)的應(yīng)用：后端服務(wù)在線程池中預(yù)先創(chuàng)建部分線程，前端發(fā)起的請(qǐng)求通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖擞梢粋€(gè)請(qǐng)求隊(duì)列進(jìn)行管理，線程管理器通過輪詢的方式查看請(qǐng)求隊(duì)列，只要請(qǐng)求隊(duì)列不為空，則將請(qǐng)求提取出隊(duì)，并喚醒相應(yīng)的線程進(jìn)行處理，將處理結(jié)果放入響應(yīng)隊(duì)列中進(jìn)行管理。如果線程池中沒有能處理請(qǐng)求的線程，則創(chuàng)建新的線程進(jìn)行處理并添加到線程池中。

3.5 系統(tǒng)部署

系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖4所示。前端應(yīng)用采用C/S模式進(jìn)行部署，APP客戶端安裝于市場(chǎng)主體用戶的移動(dòng)端（提供iOS和Android版本），通過互聯(lián)網(wǎng)訪問后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器。后端管理采用B/S架構(gòu)進(jìn)行部署，后端服務(wù)部署于電力交易中心后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上，并支持軟、硬件負(fù)載均衡機(jī)制，后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器通過接入互聯(lián)網(wǎng)為移動(dòng)客戶端提供服務(wù)。后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用SAN架構(gòu)存儲(chǔ)方式進(jìn)行部署，后臺(tái)服務(wù)器通過訪問緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集群進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集群通過SAN交換機(jī)與存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖4 系統(tǒng)部署架構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合當(dāng)前電力市場(chǎng)信息披露的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的電力市場(chǎng)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)，滿足了市場(chǎng)主體對(duì)移動(dòng)端即時(shí)消息接收和交易結(jié)果快捷查詢的相關(guān)需求，為市場(chǎng)主體與交易中心之間構(gòu)建了一條即時(shí)、安全、可信、便捷的信息通道。

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