關(guān)于電力企業(yè)監(jiān)察管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

唐斌 楊建平 袁鴻斌

摘? 要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(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)測系統(tǒng)顯得非常重要，但是傳統(tǒng)電力監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足電網(wǎng)的發(fā)展要求。為了使電力監(jiān)測系統(tǒng)操作簡單且數(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)計過程中，通過系統(tǒng)設(shè)計目的、系統(tǒng)集成設(shè)計、系統(tǒng)軟件架構(gòu)和功能模塊設(shè)計，再加入相關(guān)數(shù)據(jù)庫的處理與數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計，來實現(xiàn)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析處理等功能，并且還能通過簡單的方式實現(xiàn)遠程控制，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語言;數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TP311.52? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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家經(jīng)濟發(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)部的各個板塊，都存在著電力系統(tǒng)智能化程度不足、各個板塊之間聯(lián)系不足的問題，使電力系統(tǒng)各個板塊之間的信息交互存在困難，不能及時、很好地處理各種電力突發(fā)故障，從而導致整個電力行業(yè)業(yè)務(wù)流程繁瑣、解決問題時間長等問題。因此，為了使電網(wǎng)滿足日益增長的社會需求，計算機智能技術(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)、計算機技術(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。由于電網(wǎng)的安全性和可靠性在很大程度上影響了國家經(jīng)濟發(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)對于社會的經(jīng)濟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）、自動化技術(shù)（Automation Technology）、傳感測量技術(shù)（Sensor Measurement Technology）等許多高新前沿技術(shù)融為一體，實現(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? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

早在上世紀80年代，英國政府針對整個IT行業(yè)服務(wù)質(zhì)量較低的現(xiàn)狀，要求電信局對該問題進行全面調(diào)查，并針對問題研發(fā)了一套能夠高效處理信息的信息處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能獨立高效地實現(xiàn)對企業(yè)的監(jiān)管和運行的維護。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，使整個系統(tǒng)更加整體化、數(shù)字化，各個國家也加快了相關(guān)方面的研究，推動了電力系統(tǒng)智能化和數(shù)字化發(fā)展。

1.1? 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國智能電網(wǎng)起步較晚、起點較低，但在吸取國外發(fā)展經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我國智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，并且在特高壓方面取得了世界頂級的成果。但與此同時，我國國家電網(wǎng)也在會議中強調(diào)，在以建設(shè)特高壓電網(wǎng)為主干的同時，特別要加強電力行業(yè)的監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)，使其匹配我國快速的經(jīng)濟發(fā)展。在這樣的情況下，我國電力行業(yè)根據(jù)我國現(xiàn)狀和實際情況，將智能電網(wǎng)建設(shè)分為了幾個步驟。首先，2009年到2010年為試點階段，在這一階段要統(tǒng)一智能電網(wǎng)細則，并對各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)測管理;第二階段為城鄉(xiāng)搭配建設(shè)階段，加強城鄉(xiāng)電網(wǎng)之間的聯(lián)系，加快電網(wǎng)智能化發(fā)展;最后一個階段為引領(lǐng)階段，即在2020年前，在全國范圍內(nèi)建設(shè)完成統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。

1.2? 國外研究現(xiàn)狀

早在2001年美國就開始著手于智能電網(wǎng)的研究，通過對原有電網(wǎng)的改造，從而實現(xiàn)提高電力行業(yè)的智能信息化程度的目的。為了實現(xiàn)這一目標，美國在2003年之后就啟動了Grid Works和Grid Wise兩個項目。2008年美國在科羅拉多州實現(xiàn)了智能電網(wǎng)建設(shè)的第一期工程。對于歐洲來說，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

MySQL是最常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(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)庫管理系統(tǒng)有著以下幾個特點：第一，多樣化的分區(qū)模式，MySQL數(shù)據(jù)庫既可以通過具體數(shù)值，也可以通過檢索的難易程度來進行劃分，這樣就不會受限于數(shù)據(jù)儲存問題，極大地提升了數(shù)據(jù)庫管理處理能力;第二，良好的伸縮性，MySQL使用插件以后，該數(shù)據(jù)庫具有強大的伸縮性，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等的標準模范;第四，MySQL數(shù)據(jù)庫具有優(yōu)秀的修復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言，不僅吸收了C++語言的優(yōu)點，還摒棄了C++語言里指針、多繼承等概念，所以Java語言具有簡單易用和功能強大兩個明顯特征。除此之外，Java語言還具有簡單性、面向?qū)ο蟆⒎植夹?、穩(wěn)健性、高性能等眾多特點。Java編程語言通過單繼承的方式將數(shù)據(jù)內(nèi)容進行傳輸和轉(zhuǎn)換，并不像其他C語言只通過指針來訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，所以Java語言的數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，在編寫程序的過程中應(yīng)用程序也更加穩(wěn)定。

J2EE技術(shù)構(gòu)架具有強大的獨立性，是一款適用于企業(yè)升級的應(yīng)用程序技術(shù)構(gòu)架，能夠進行跨平臺的應(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運作流程如下：通過HTTP客戶端獲取客戶的相關(guān)需求，再通過JSP服務(wù)器傳遞到數(shù)據(jù)庫，然后反饋給客戶。在項目開發(fā)中合理運用J2EE，并利用J2EE提供的開發(fā)平臺良好的穩(wěn)定性和可移植性，開發(fā)團隊只需要根據(jù)統(tǒng)一標準進行研發(fā)即可，并且實用性也會不斷得到提升，為后續(xù)開發(fā)打下了堅實的基礎(chǔ)。

JDBC是Java API，可以進行跨平臺操作，主要作用是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的查詢，為不同種類的數(shù)據(jù)庫設(shè)定統(tǒng)一的訪問規(guī)則。這樣能夠使訪問者更加高效地訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并且獲得的數(shù)據(jù)也更加安全可靠。

JDBC通過中間環(huán)節(jié)，將不同類型的數(shù)據(jù)庫分類，通過統(tǒng)一的法則去訪問各個數(shù)據(jù)庫，這樣使得整個過程更加便捷，簡單易懂，也完善了數(shù)據(jù)處理過程。

Servlet（Server Applet）是Java Servlet的簡稱，即服務(wù)連接器，服務(wù)器端程序使用Java編寫，可以具有獨立于平臺和協(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

3.1? 系統(tǒng)集成設(shè)計

該系統(tǒng)總體可以分為三個層面，分別是現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層、站控管理層。每一層獨立完成相應(yīng)任務(wù)，再通過三個層面之間的聯(lián)系完成整體設(shè)計需求。站控管理層主要由計算機和打印機等硬件設(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)場設(shè)備層則是由控制開關(guān)和保護設(shè)備構(gòu)成。企業(yè)可根據(jù)自身不同需求，來實現(xiàn)自身所需功能的拓展，對設(shè)備進行更新。

3.2? 軟件構(gòu)架設(shè)計

該設(shè)計具有較好的電力實用價值，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，比如簡易的操作以及設(shè)備維護便捷等優(yōu)勢。該系統(tǒng)能夠及時反饋給工作人員信息，工作人員通過反饋的信息能夠比較直觀地掌握整個系統(tǒng)的運行情況，并及時對異常情況進行處理，使整個系統(tǒng)運行得更加安全、高效和穩(wěn)定。

在軟件層面的設(shè)計上，本次設(shè)計利用Java語言程序完成編寫，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)計與實現(xiàn)

4.1? IMS系統(tǒng)運行監(jiān)控設(shè)計

IMS系統(tǒng)運行監(jiān)控模塊，目的是分析監(jiān)控電力系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)，并進一步識別異常情況。技術(shù)手段為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以監(jiān)控內(nèi)部情況，對獲得數(shù)據(jù)進行處理分析，并及時將異常情況發(fā)送給工作人員，并且這些數(shù)據(jù)具有可視化展示。

4.2? 平臺軟硬件設(shè)計

因為企業(yè)電網(wǎng)的不斷擴大，所以電力企業(yè)在監(jiān)管大規(guī)模電網(wǎng)時需要更加可靠的電能監(jiān)管系統(tǒng)。本次設(shè)計按照電力企業(yè)的要求，實現(xiàn)了電力企業(yè)對監(jiān)管的實時需求，采用數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、實時監(jiān)控、可視化處理和遠程控制等服務(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)可利用計算機實現(xiàn)控制、診斷和修復。通過搭臺實驗，測試各功能模塊，排除了現(xiàn)存的所有問題，并為以后的設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。

4.3? 數(shù)據(jù)庫機制

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，因此需要嚴格選用數(shù)據(jù)庫機制，同時根據(jù)開發(fā)特點和企業(yè)現(xiàn)狀，最終采用MySQL數(shù)據(jù)庫。在編寫代碼過程中，采用Hibernate技術(shù)，這樣會節(jié)省大量的時間，利用該技術(shù)建立長期的持久化的模型。

5? 系統(tǒng)實現(xiàn)用例

本設(shè)計可以較好地滿足電力企業(yè)的監(jiān)管需求，同時可以進行實時地監(jiān)控和報警。實現(xiàn)了滿足該企業(yè)不同層次的需要，各個層次的測試結(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)的功能與性能的測試結(jié)果。表1表明，系統(tǒng)登錄、IMS、容災(zāi)和告警等四項功能均能實現(xiàn)。通過測試，系統(tǒng)能滿足用戶需求和邏輯設(shè)計。表2從時間特性、系統(tǒng)容量和系統(tǒng)負載三個方面對系統(tǒng)性能進行測試，每個測試方面均使用三個以上的冗余指標進行測試，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，根據(jù)測試結(jié)果，系統(tǒng)滿足預先設(shè)定的所有性能測試指標。這表明，本次整個系統(tǒng)的設(shè)計滿足企業(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)的主流趨勢是建設(shè)操作更加簡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)計與實現(xiàn)通過具體的電力企業(yè)實現(xiàn)，對目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行分析，得出一套比較可靠的系統(tǒng)設(shè)計方法。再對該企業(yè)的電力監(jiān)察進行實時監(jiān)測，之后利用B/S架構(gòu)作為整個系統(tǒng)架構(gòu)，使用Java語言設(shè)計一套適用于企業(yè)現(xiàn)狀的、操作簡單的、能夠完美匹配于企業(yè)需求的電力監(jiān)管系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 王繼業(yè).電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心建立及其對策 [J].中國電力，2007（4）：69-73.

[2] 王英濤，張道農(nóng)，謝曉冬，等.電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)傳輸規(guī)約 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2007（13）：81-85.

[3] 林伯強.中國電力工業(yè)發(fā)展：改革進程與配套改革 [J].管理世界，2005（8）：65-79+172.

[4] 劉宇穗.全面數(shù)字化電廠構(gòu)想 [J].電力勘測設(shè)計，2008（3）：63-67.

作者簡介：唐斌（1978.06-），男，漢族，云南巧家人，工程師，本科，學士學位，研究方向：安全生產(chǎn)監(jiān)督管理。