電力交易信息發(fā)布平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)

曹小鵬，唐 煜，張 瑩

(西安郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710121)

0 引 言

陜西電力市場(chǎng)交易運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)已經(jīng)自2009年上線(xiàn)運(yùn)行，但是系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的對(duì)市場(chǎng)、交易、合同、計(jì)劃、結(jié)算的各個(gè)模塊及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行整合、完善以及對(duì)各種口徑、各類(lèi)需求者不同的信息實(shí)時(shí)發(fā)布及獲取的平臺(tái)，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(huà)溝通，工作效率低下，確保及時(shí)度、準(zhǔn)確度壓力大，電廠(chǎng)管理人員缺乏實(shí)時(shí)獲取電力交易信息的渠道。

陜西省電力交易中心認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于開(kāi)展電力交易服務(wù)品質(zhì)提升專(zhuān)項(xiàng)活動(dòng)的有關(guān)要求，建設(shè)電力“公開(kāi)、公正、公平”(三公)的交易信息發(fā)布平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)開(kāi)展文字、圖片、語(yǔ)音及視頻等多媒體信息發(fā)布與報(bào)送、問(wèn)詢(xún)答復(fù)等服務(wù)品質(zhì)提升工作，同時(shí)在發(fā)電企業(yè)中開(kāi)展電力交易服務(wù)滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)等多種活動(dòng)。通過(guò)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(dá)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(tái)，搭建網(wǎng)廠(chǎng)交流溝通平臺(tái)，建立有序、規(guī)范、高效的交流渠道，保證信息溝通及時(shí)、順暢。嚴(yán)格執(zhí)行問(wèn)詢(xún)答復(fù)制度和交易聯(lián)絡(luò)員制度，聽(tīng)取發(fā)電企業(yè)對(duì)電力市場(chǎng)的需求和建議，制定有針對(duì)性的改進(jìn)措施，促進(jìn)網(wǎng)廠(chǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于Android和iOS的移動(dòng)客戶(hù)端軟件成為信息獲取的有效、快捷、安全的方式。用戶(hù)使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)客戶(hù)端，可以實(shí)現(xiàn)在任何地方，任何時(shí)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(jì)算模式在近年來(lái)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(qiáng)的可伸縮性。因此，該平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)使用了云計(jì)算及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[3-5]。

1 業(yè)務(wù)邏輯分析

經(jīng)過(guò)深入的需求獲取與分析，陜西電力市場(chǎng)三公調(diào)度交易信息發(fā)布平臺(tái)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(jiàn)圖1。

圖1 平臺(tái)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(shí)獲取陜西電力市場(chǎng)電力交易運(yùn)營(yíng)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(shí)導(dǎo)入或報(bào)表導(dǎo)入。將需要的數(shù)據(jù)，定時(shí)從交易系統(tǒng)取出，通過(guò)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(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以采用將數(shù)據(jù)報(bào)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(chǎng)成員通過(guò)客戶(hù)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(guò)客戶(hù)端發(fā)布的“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。

(4)請(qǐng)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(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、整合、分類(lèi)等工作，主要內(nèi)容包括：

(1)對(duì)平臺(tái)獲取的信息進(jìn)行正確性、有效性分析。清洗無(wú)用、過(guò)時(shí)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(chǎng)電費(fèi)結(jié)算情況報(bào)告內(nèi)容及格式〉的通知》(辦市場(chǎng)[2007]69號(hào))進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

(3)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行合成加工，進(jìn)行信息集成。

(4)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行信息的分類(lèi)存儲(chǔ)、管理或查詢(xún)。

1.3 信息發(fā)布

信息發(fā)布主要是研究、設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用WebService技術(shù)，不用任何附加的或?qū)ｉT(mén)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(wú)論使用的語(yǔ)言、平臺(tái)或內(nèi)部協(xié)議是什么，都可以交換數(shù)據(jù)?？紤]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(guò)移動(dòng)終端客戶(hù)端向移動(dòng)終端用戶(hù)展示“三公”調(diào)度交易相關(guān)信息。還可以通過(guò)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(chǎng)電量安排情況；輔助服務(wù)情況；新建機(jī)組轉(zhuǎn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)情況；網(wǎng)廠(chǎng)電費(fèi)結(jié)算情況；跨省跨區(qū)電力電量交易情況；直調(diào)電廠(chǎng)發(fā)電量及利用小時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)；直調(diào)電廠(chǎng)峰谷分時(shí)電量數(shù)據(jù)；直調(diào)電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行管理考核數(shù)據(jù)；新機(jī)組轉(zhuǎn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)；網(wǎng)廠(chǎng)電費(fèi)結(jié)算數(shù)據(jù)。

2 應(yīng)用模型設(shè)計(jì)

應(yīng)用模型設(shè)計(jì)是從計(jì)算機(jī)技術(shù)角度進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)的功能分類(lèi)描述，針對(duì)本平臺(tái)業(yè)務(wù)本質(zhì)進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用信息化實(shí)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(jì)，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(guò)“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(gè)平臺(tái)中功能點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，抽象出對(duì)應(yīng)的功能模塊和功能點(diǎn)為業(yè)務(wù)架構(gòu)提供支持。該平臺(tái)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(jì)

為對(duì)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(jìn)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(jì)，主要包括用戶(hù)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(jì)

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

包括市場(chǎng)模型數(shù)據(jù)、物理模型數(shù)據(jù)、市場(chǎng)-物理模型的關(guān)聯(lián)等。市場(chǎng)模型數(shù)據(jù)主要包括電力交易市場(chǎng)成員的信息，市場(chǎng)成員主要是各個(gè)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(jī)組的各項(xiàng)信息。通過(guò)市場(chǎng)-物理模型建立起市場(chǎng)模型和物理模型之間的關(guān)系。

3.2 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

電力交易市場(chǎng)中的交易種類(lèi)較多，包括基本電量、發(fā)電權(quán)替代電量、跨區(qū)購(gòu)售電、周邊外送電量、大用戶(hù)供電等的電力計(jì)劃，實(shí)際執(zhí)行情況及交易情況，這些信息需要公開(kāi)。

3.3 信息數(shù)據(jù)

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

4 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 信息平臺(tái)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(kù)與Web服務(wù)器，主要負(fù)責(zé)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布。同時(shí)在外網(wǎng)也部署了數(shù)據(jù)庫(kù)與Web服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步發(fā)布，主要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)獲取。兩個(gè)服務(wù)器之間定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步，保證數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。

4.1 內(nèi)網(wǎng)客戶(hù)端方式

客戶(hù)端用戶(hù)，包含大屏幕客戶(hù)機(jī)、內(nèi)網(wǎng)用戶(hù)，通過(guò)客戶(hù)端登錄內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)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(hù)端架構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 內(nèi)網(wǎng)客戶(hù)端架構(gòu)

4.2 移動(dòng)終端方式

移動(dòng)終端用戶(hù)通過(guò)安裝基于Android的專(zhuān)用移動(dòng)終端客戶(hù)端app，可通過(guò)2G/3G/4G或WIFI網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)登錄移動(dòng)終端，以SOAP協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)外網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器提供的WebService服務(wù)[6]，實(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所有鉆取的有效數(shù)據(jù)通過(guò)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(jìn)行導(dǎo)入，生成數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。移動(dòng)終端架構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 移動(dòng)終端架構(gòu)

5 安全構(gòu)架設(shè)計(jì)

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(tái)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的安全集成中。在該平臺(tái)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用系統(tǒng)的用戶(hù)管理、權(quán)限管理應(yīng)充分利用操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性；應(yīng)用系統(tǒng)的程序編寫(xiě)應(yīng)考慮到安全性，任何可能有用戶(hù)輸入的地方都需要進(jìn)行輸入安全模塊審核，確保用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)合法有效[8-9]；移動(dòng)客戶(hù)端軟件安全性考慮。移動(dòng)客戶(hù)端軟件都進(jìn)行了綁定，只有通過(guò)驗(yàn)證的移動(dòng)設(shè)備才能進(jìn)入系統(tǒng)，未經(jīng)綁定的設(shè)備拒絕訪(fǎng)問(wèn)。

6 云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)模型

云計(jì)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(hù)基于云的各種服務(wù)為主，共包含三個(gè)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(hù)；其二是Platform as a Service(PaaS)，平臺(tái)即服務(wù)，作用是將一個(gè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和部署平臺(tái)作為服務(wù)提供給用戶(hù)；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(jì)算和存儲(chǔ)等資源作為服務(wù)提供給用戶(hù)[10-11]。

該系統(tǒng)主要研究基于云計(jì)算與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將語(yǔ)音、視頻等不同媒介形態(tài)集中到一個(gè)多媒體信息處理平臺(tái)上，進(jìn)行存儲(chǔ)、分發(fā)、傳播的方法。隨著基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)的分工越來(lái)越細(xì)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了即時(shí)通訊云平臺(tái)[12-13]。該平臺(tái)提供基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的媒體信息融合能力，如語(yǔ)音、圖片、實(shí)時(shí)音頻、實(shí)時(shí)視頻等，在移動(dòng)客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)了多媒體數(shù)據(jù)的傳輸，如圖5所示。

客戶(hù)端首先需要將用戶(hù)身份認(rèn)證信息傳送到身份認(rèn)證服務(wù)器中，只有通過(guò)了身份認(rèn)證的用戶(hù)才能獲取交易信息。身份認(rèn)證采用了用戶(hù)身份信息與移動(dòng)客戶(hù)端硬件身份證識(shí)別碼綁定的方式，確保了身份的準(zhǔn)確性。然后通過(guò)REST技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)請(qǐng)求信息的響應(yīng)與回復(fù)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jí)、跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，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(duì)象被抽象為一種資源，資源的某個(gè)瞬時(shí)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(guò)HTTP協(xié)議定義的通用動(dòng)詞方法(GET、PUT、DELETE、POST)，并使用URI協(xié)議來(lái)唯一標(biāo)識(shí)某個(gè)資源公布出來(lái)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(lái)實(shí)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(jìn)制流、XML、JSON等格式用來(lái)作為資源的表述[14-15]。

7 結(jié)果及驗(yàn)證

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的移動(dòng)客戶(hù)端軟件運(yùn)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(chǔ)的硬件平臺(tái)上，測(cè)試能夠正常運(yùn)行，效果較好。

8 結(jié)束語(yǔ)

文中研究了云計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu)，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，以及基于云計(jì)算平臺(tái)和移動(dòng)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(shí)際的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中。研究、設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)的電力“三公”電力交易信息發(fā)布平臺(tái)。該平臺(tái)能夠解決“三公”信息發(fā)布顯示的實(shí)際問(wèn)題，滿(mǎn)足了陜西省電力交易中心的要求。創(chuàng)新性地將云平臺(tái)、移動(dòng)軟件開(kāi)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(tái)的實(shí)用性。平臺(tái)服務(wù)器架設(shè)在云平臺(tái)上，具有較好的可伸縮性、可維護(hù)性。平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)合理，功能性、安全性都進(jìn)行了充分考慮；平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案合理，具有可操作性；平臺(tái)功能完備，界面友好，具有良好的可操作性，能夠滿(mǎn)足實(shí)際需求。