配網線路設備可視化維護與定位手機APP的設計與實現(xiàn)

許建遠

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東茂名525000）

0 引言

配網搶修及日常運維是個繁雜艱巨的工作，現(xiàn)場工作支持軟件/工具非常有限；而當前移動互聯(lián)網應用如火如荼，如地圖導航APP之類的軟件在日常生活中已得到廣泛應用，研究如何給工作人員提供類似的靈活便捷的工具/軟件，為現(xiàn)場工作提供有效的技術支持，非常有現(xiàn)實意義。本軟件借鑒GIS軟件的設計思想，借助通用地圖組件，提供工作人員現(xiàn)場查看配網設備地理信息的功能；通過分析處理設備臺賬數(shù)據文件，為離線APP提供數(shù)據模型來源；充分利用地圖組件API，提供工作人員多種搜索設備以及定位導航功能。本軟件某種程度上具有GIS應用軟件的優(yōu)點，又避免了傳統(tǒng)GIS應用重型繁雜，實現(xiàn)成本高、周期長的弊端，在手機端實現(xiàn)了一個輕量級的GIS/WEB GIS應用APP。

1 軟件概要設計

1.1 信息流程

系統(tǒng)數(shù)據流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據流程圖

為了滿足南網對移動應用的安全要求，本APP采用完全離線模式，不提供APP任何與茂名局信息化系統(tǒng)通信的途徑。APP使用的數(shù)據采用兩條途徑部署到手機端，一是初始安裝時，載入主要數(shù)據，主要包括配網設備模型；二是定期發(fā)布數(shù)據文件（或者通過南網企信平臺下載更新數(shù)據），維護人員通過新的臺賬文件導出獲得更新的配網設備模型，打包成增量數(shù)據文件，發(fā)送給有關使用人員，使用人員用微信下載該文件后，再用APP的數(shù)據同步模塊讀取該文件，更新本地數(shù)據庫表。

1.2 軟件開發(fā)原則

軟件系統(tǒng)的設計、開發(fā)遵循以下原則：

（1）采用螺旋模型（收集整理需求、設計原型、用戶確認）；（2）遵循軟件工程化的設計方法和管理原則；

（3）采用面向對象和模塊化的設計和實現(xiàn)技術，強調軟件重用、數(shù)據重用和系統(tǒng)的互操作性，并最終實現(xiàn)系統(tǒng)功能的綜合一體化；

（4）在滿足系統(tǒng)各類要求的前提下，保持一定的可擴充性，在將來需要時進行功能擴充；

（5）松耦合、接口隔離原則，提高軟件的組件化特征，提高軟件的成熟度；

（6）組合聚合原則，減少繼承方式，多采用組合方式，增強系統(tǒng)的靈活性，減少系統(tǒng)的耦合度和復雜度；

（7）軟件系統(tǒng)運行可靠，信息保密；

（8）加強軟件測試，包括白盒測試（單元測試）、黑盒測試（系統(tǒng)測試等），提高軟件可靠性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1.3 軟件需求

根據軟件的設計目標，應開發(fā)下列軟件，以滿足功能要求：

（1）PC端WEB系統(tǒng)提供完整的維護功能，包括設備圖標維護、臺賬數(shù)據處理等；

（2）PC端WEB系統(tǒng)實現(xiàn)基于地圖的設備查詢、導航等功能；

（3）APP提供基于地圖組件的配網設備定位及導航功能；

（4）APP提供多種設備搜索方式，提供基于地圖的設備搜索定位；

（5）APP提供基于短信告警系統(tǒng)的告警設備地圖查詢功能。

1.4 軟件開發(fā)平臺與運行平臺

1.4.1 軟件開發(fā)平臺

本項目開發(fā)采用EclipseIDE，該開發(fā)平臺是為應用系統(tǒng)開發(fā)者提供的軟件開發(fā)環(huán)境。它除提供系統(tǒng)軟件、支持二次開發(fā)的工具軟件和應用編程接口外，還提供創(chuàng)建、編譯、測試應用軟件所需的編譯器、排錯工具、開發(fā)工具、測試工具、部署工具等。

軟件系統(tǒng)開發(fā)平臺（語言）包括：JAVA、Html、CSS、JavaScript。

1.4.2 軟件運行平臺

本項目PC端部分運行于JavaEE平臺，包括JAVA容器Apache/Tomcat服務器以及中間件Spring+IBatis+DWR。Spring是JavaBean容器框架，提供控制反轉（IoC）和面向切面（AOP）平臺級功能；IBatis是對象關系映射框架，對JDBC進行輕量級封裝，提供面向對象方式的數(shù)據庫操作接口；DWR是RPC技術，提供前端分布式數(shù)據及業(yè)務邏輯服務功能。

1.5 軟件的功能模塊

軟件設計主要以下幾個模塊：

（1）PC端WEB系統(tǒng)提供完整的維護功能，包括設備圖標維護、臺賬數(shù)據處理等。

（2）PC端WEB系統(tǒng)實現(xiàn)基于地圖的設備定位及導航。

（3）PC端WEB系統(tǒng)實現(xiàn)設備搜索功能。（4）APP提供基于地圖組件的配網設備定位及導航功能。（5）APP提供多種設備搜索方式，提供基于地圖的設備搜索定位。

（6）APP提供基于短信告警系統(tǒng)的告警設備地圖查詢功能。

2 軟件詳細設計

2.1 系統(tǒng)架構圖

系統(tǒng)架構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構圖

2.2 底層支持平臺

本系統(tǒng)基于JavaEE平臺，采用Apache/Tomcat服務器，后臺采用Spring+IBatis/Hibernate+DWR技術，充分利用JavaEE平臺豐富的功能以及對企業(yè)應用開發(fā)的強大支持，該模式賦予了系統(tǒng)強大的擴展能力和簡便的維護要求，為項目實施提供了有力保障。

Spring是為了解決企業(yè)應用開發(fā)的復雜性而創(chuàng)建的，它是一個輕量級的控制反轉（IoC）和面向切面（AOP）的容器框架。Spring使用基本的JavaBean來完成以前只可能由EJB完成的事情，具有輕便、易使用、易擴充、用途廣泛等特點。IBatis是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝，使得Java程序員可以隨心所欲地使用對象編程思維來操縱數(shù)據庫。DWR通過Ajax動態(tài)把Java類生成為JavaScript，使得在瀏覽器端調用JAVA方法就如同調用普通JS方法一樣直接、方便。這種從Java到JavaScript的遠程調用功能的方式使DWR用起來非常像RMI或者SOAP的常規(guī)RPC機制，DWR的優(yōu)點在于不需要任何的網頁瀏覽器插件就能運行在網頁上。

IBatis是一個可以自定義SQL、存儲過程和高級映射的持久層框架。IBatis摒除了大部分的JDBC代碼、手工設置參數(shù)和結果集重獲，只使用簡單的XML和注解來配置和映射基本數(shù)據類型、Map接口和POJO到數(shù)據庫記錄。相對Hibernate和Apache OJB等“一站式”O(jiān)RM解決方案而言，IBatis是一種“半自動化”的ORM實現(xiàn)，它使得程序的持久化過程變得可以重用、可配置、易于編寫和管理，而且也易于調試。

WEB前端采用RIA/ExtJS技術，提供系統(tǒng)強大靈活的交互能力，使得系統(tǒng)具有了類似桌面系統(tǒng)的可用性。在此基礎上，DNN100基礎平臺組件庫及對應的工具提供了有力的豐富和擴展，使前端實現(xiàn)既方便快捷又豐富強大。WEB層使用了目前流行的富客戶端技術（RIA），開發(fā)人機交互友好的界面系統(tǒng)，所涉及的技術主要有ExtJS和DWR。

ExtJS是一個Ajax框架，是一個用JavaScript寫的，用于在客戶端創(chuàng)建豐富多彩的WEB應用程序界面的前端Ajax框架。ExtJS可以用來開發(fā)RIA也即富客戶端的Ajax應用。ExtJS主要用于創(chuàng)建前端用戶界面，是一個與后臺技術無關的前端Ajax框架。因此，可以把ExtJS用在.Net、Java、Php等各種開發(fā)語言開發(fā)的應用中。ExtJs最開始基于YUI技術，完美地融合了JQuery、Prototype和YUI。ExtJS區(qū)別于其他Ajax框架的最大特點是其提供了豐富而且簡單易用的UI組件和統(tǒng)一美觀的樣式庫。

DWR（Direct Web Remoting）是一個用于改善WEB頁面與Java類交互的遠程服務器端Ajax開源框架，可以幫助開發(fā)人員開發(fā)包含Ajax技術的網站。它允許在瀏覽器里的代碼使用運行在WEB服務器上的Java函數(shù)，如同就在瀏覽器里一樣。

APP采用Hybrid混合模式設計，基于當前主流的Cordova框架。Cordova是用于使用HTML、CSS和JS構建移動應用的平臺，可以把Cordova理解成一個容器，用于將我們的網絡應用程序與本機移動功能連接。

2.3 數(shù)據導出及同步

PC端維護模塊，全面解析臺賬EXCEL文件，創(chuàng)建WEB服務器端的數(shù)據庫表。APP初始安裝時，在手機端創(chuàng)建對應的本地數(shù)據庫表。維護模塊定期解析新的臺賬EXCEL文件，導出增量數(shù)據文件，發(fā)給各APP用戶，以同步更新本地數(shù)據庫表。

數(shù)據庫創(chuàng)建及導入的數(shù)據流是，將解析的各EXCEL的數(shù)據導入到數(shù)據庫中。數(shù)據同步的數(shù)據流是，將導出的增量數(shù)據文件發(fā)到手機，導入到手機數(shù)據庫中。

2.4 設備定位

APP和PC端WEB實現(xiàn)相似的設備定位功能。從設備樹或模糊查詢點選某設備，則跳轉到地圖界面，并在地圖上標注出設備。點擊該標注，可進一步查詢該設備的詳細參數(shù)數(shù)據。設備定位屬于數(shù)據查詢應用，數(shù)據源為PC端或手機端的各設備數(shù)據庫表。

2.5 設備搜索

借鑒GIS軟件的使用方式，在WEB端以及APP地圖組件上實現(xiàn)GIS圖形工具條，提供用戶多種方便的區(qū)域選擇功能，以查找檢索該區(qū)域內指定類型的設備。設備搜索屬于數(shù)據查詢應用，數(shù)據源為PC端或手機端的各設備數(shù)據庫表。

2.6 告警設備查詢

WEB軟件及APP充分利用茂名供電局短信平臺發(fā)到各工作人員手機上的告警短信，顯示出滿足查詢條件（時間、類型、地理范圍）的告警設備。點擊設備圖標，可查看設備的臺賬信息。表格選項卡顯示告警設備的列表。告警設備定位屬于數(shù)據查詢應用，數(shù)據源為手機端的各設備數(shù)據庫表以及手機的短信庫。

3 實驗結果及分析驗證

系統(tǒng)已通過廠內系統(tǒng)測試，性能穩(wěn)定，使用方便。系統(tǒng)UI設計技術先進，界面設計穩(wěn)重美觀、直觀形象，使用操作流暢便利。

系統(tǒng)數(shù)據模型正確完整，全面正確地將大量臺賬數(shù)據文件導入到PC端及APP端系統(tǒng)的數(shù)據庫，數(shù)據訪問速度滿足要求。

系統(tǒng)在PC端及APP端的地圖操作，平滑快捷，使用方便；設備查找定位以及導航具有較高的實用意義。

本系統(tǒng)在服務器技術框架、PC端UI設計、APP實現(xiàn)技術等方面都采用了先進的設計技術及理念，系統(tǒng)整體運行良好，實現(xiàn)了一款輕量級的GIS/WEBGIS應用APP。與同類應用比較，總體性能指標處于先進水平。

4 結語

系統(tǒng)基于JavaEE技術，底層平臺采用Spring+IBatis+DWR技術框架，保證了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定以及可擴展性。系統(tǒng)具有自己的業(yè)務支持平臺DNN100，簡化了業(yè)務開發(fā)的難度和復雜性，方便了軟件后期維護，賦予了軟件長久的生命力。PC端WEB界面采用ExtJS技術，該框架具有完善的WEB前端開發(fā)功能，組件、事件模型、數(shù)據操作豐富完善，提高了軟件的可靠性、穩(wěn)定性。APP采用當前主流跨平臺設計方式——Hybrid混合設計模式，簡化了設計難度，提高了多平臺復用度。

系統(tǒng)的軟件設計借鑒了GIS軟件的設計思想，借助通用地圖組件，為工作人員現(xiàn)場施工提供方便快捷的查看設備地理信息的功能。該軟件某種程度上具有GIS應用軟件的優(yōu)點，又避免了傳統(tǒng)GIS應用軟件重型繁雜，實現(xiàn)成本高、周期長的弊端，在手機端實現(xiàn)了一個輕量級的GIS/WEB GIS應用APP，是一個有意義的技術嘗試和創(chuàng)新。