基于Web的變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王冠雄

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 陜西，西安 710043)

0 引言

隨著電力企業(yè)管理工作信息化水平的不斷提升，變電站運(yùn)維人員已經(jīng)可以通過(guò)電力通信專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。但在無(wú)線通信技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)組織并開展變電站監(jiān)控管理工作已經(jīng)成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)必然的發(fā)展趨勢(shì)。為便于變電站監(jiān)控系統(tǒng)后續(xù)的升級(jí)與維持，本次研究基于B/S組建變電站監(jiān)控系統(tǒng)，管理人員可以通過(guò)Web瀏覽器在企業(yè)專網(wǎng)和Internet環(huán)境下遠(yuǎn)程訪問(wèn)Web服務(wù)器，進(jìn)一步提升變電站監(jiān)控管理工作的信息化和數(shù)字化水平[1-3]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能模型設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)本質(zhì)上是一款分布式軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用MVC軟件模式設(shè)計(jì)思路，根據(jù)功能組件的類型和定位將軟件劃分為控制器層、視圖層和模式層3類。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能模型的過(guò)程中，根據(jù)MVC的設(shè)計(jì)思路將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、邏輯層和視圖層，具體方案如圖1所示。

圖1 變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能模型

(1) 視圖層

基于Web的變電站監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供HTTP交互服務(wù)并通過(guò)Web交互頁(yè)面實(shí)現(xiàn)界面操作，具體涉及變電站信息表梳理、改建擴(kuò)建管理、新建及全站改造管理、變電站管控統(tǒng)計(jì)等4項(xiàng)主要功能。

(2) 邏輯層

邏輯層主要包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)功能組件、后臺(tái)的C#服務(wù)功能組件以及Web服務(wù)功能組件。基于IIS工具實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)功能組件，提供Web響應(yīng)支持與服務(wù)交互。C#服務(wù)功能組件包含變電站信息表梳理、改建擴(kuò)建管理、新建及全站改造管理及變電站管控統(tǒng)計(jì)等4個(gè)功能組件。作為該系統(tǒng)的核心功能層次，邏輯層還封裝有基于.NET平臺(tái)的ADO.NET組件的數(shù)據(jù)庫(kù)處理組件[4-6]。

(3) 數(shù)據(jù)層

該層次基于SQL Server 2019數(shù)據(jù)庫(kù)和ADO.NET組件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，為邏輯層提供操作支持和數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)層Web頁(yè)面的數(shù)據(jù)填充。

2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與流程設(shè)計(jì)

2.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要提供變電站信息表梳理、改建擴(kuò)建管理、新建及全站改造管理和變電站管控統(tǒng)計(jì)等4項(xiàng)核心功能。以變電站管控統(tǒng)計(jì)為例，該功能所提供的具體服務(wù)如下:

(1) 變電站統(tǒng)計(jì)

分別對(duì)正新建、正改造和已投運(yùn)的變電站實(shí)施統(tǒng)計(jì)，并將變電站劃分為智能變電站和常規(guī)變電站2種，同時(shí)統(tǒng)計(jì)變電站的排期任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度和初始化率，提供相關(guān)的報(bào)表查看服務(wù)和執(zhí)行進(jìn)度詳情數(shù)據(jù)。

(2) 廠家型號(hào)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)變電站型號(hào)和廠家，并對(duì)各型號(hào)設(shè)備的數(shù)量、信號(hào)規(guī)范率和使用率進(jìn)行排名。

(3) 規(guī)則統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、基礎(chǔ)庫(kù)的執(zhí)行狀況，進(jìn)而計(jì)算出元規(guī)則審核的平均處理時(shí)間與當(dāng)前審核的完成數(shù)量。

(4) 信號(hào)統(tǒng)計(jì)

對(duì)信號(hào)的正確率加以統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而輸出信號(hào)正確率排名。

(5) 點(diǎn)表執(zhí)行情況統(tǒng)計(jì)

檢索并輸出變電站點(diǎn)表執(zhí)行情況，進(jìn)而計(jì)算出主站及從站的執(zhí)行率。

2.2 功能邏輯設(shè)計(jì)

基于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)選型和各功能模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立如圖2所示的功能邏輯流程。

根據(jù)圖2所示，在ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)功能組件的支持下，管控統(tǒng)計(jì)模塊可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與檢索，具體流程如下：①用戶通過(guò)Web界面輸入電壓等級(jí)、設(shè)備型號(hào)等條件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)檢索，由系統(tǒng)創(chuàng)建相應(yīng)的SQL指令對(duì)象；②通過(guò)SQL指令對(duì)象和ADO.NET功能組件連接系統(tǒng)后臺(tái)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，借由SQL指令對(duì)象的Execute執(zhí)行方法接口執(zhí)行SQL指令，進(jìn)而輸出包含信息點(diǎn)表在內(nèi)的變電站監(jiān)控管理信息數(shù)據(jù)[7-9]；③在成功完成檢索操作的基礎(chǔ)上，利用.NET平臺(tái)中的DataSet數(shù)據(jù)容器對(duì)象對(duì)所獲取的信息加以關(guān)聯(lián)，并在DataSet容器對(duì)象中保存經(jīng)過(guò)DataAdapter適配器處理的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)而獲得用于變電站管控統(tǒng)計(jì)操作的基礎(chǔ)信息[10-11]；④基于用戶所指定的終端操作類型，通過(guò)適配器讀取DataSet數(shù)據(jù)容器中的信息，進(jìn)而得到相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；⑤對(duì)變電站中各項(xiàng)設(shè)備的廠家型號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)DataSet容器對(duì)象的Serial方法接口排列內(nèi)部數(shù)據(jù)；⑥返回上述統(tǒng)計(jì)和檢索結(jié)果，以Web服務(wù)反饋的形式在客戶端中展示最終的統(tǒng)計(jì)和處理結(jié)果。

圖2 變電站監(jiān)控系統(tǒng)管控統(tǒng)計(jì)模塊功能流程

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3.1 邏輯設(shè)計(jì)

基于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行流程，結(jié)合變電站管理業(yè)務(wù)的核心需求，深入分析后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，建立如圖3所示的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)。

圖3 變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)

在圖3所示的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯關(guān)系E-R圖中，將邏輯數(shù)據(jù)對(duì)象劃分為實(shí)體和關(guān)系2類，并在此基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)實(shí)體主要包括信息業(yè)務(wù)、規(guī)則、信息點(diǎn)表、信號(hào)、設(shè)備、間隔、排期信息、變電站等。整個(gè)數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)以變電站為核心，關(guān)聯(lián)了多個(gè)信息表業(yè)務(wù)和唯一一個(gè)排期信息，同時(shí)還包含一個(gè)信息點(diǎn)表以及多個(gè)信號(hào)、設(shè)備、間隔。

3.2 物理設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫(kù)物理表設(shè)計(jì)方面，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)，結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)類型定義，詳細(xì)劃分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體并明確各數(shù)據(jù)物理表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，共建立“變電站數(shù)據(jù)表”“排期信息數(shù)據(jù)表”“間隔數(shù)據(jù)表”“設(shè)備數(shù)據(jù)表”“信號(hào)數(shù)據(jù)表”“信息點(diǎn)表數(shù)據(jù)表”等6個(gè)數(shù)據(jù)物理表，以“變電站數(shù)據(jù)表”為例，該數(shù)據(jù)物理表的設(shè)計(jì)方案如表1所示。

表1 變電站數(shù)據(jù)表

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

同樣以變電站管控統(tǒng)計(jì)功能模塊為例，變電站監(jiān)控系統(tǒng)將變電站未初始化數(shù)量、已初始化數(shù)量以及已投運(yùn)數(shù)量加以統(tǒng)計(jì)，并在此過(guò)程中計(jì)算初始化率，最終通過(guò)客戶端頁(yè)面加以展示，用戶可通過(guò)該頁(yè)面了解電力企業(yè)監(jiān)測(cè)管控內(nèi)各種變電設(shè)備的初始化總體情況，該功能界面設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4所示。

圖4 變電站管控規(guī)則統(tǒng)計(jì)運(yùn)行界面

5 總結(jié)

本次研究基于電力企業(yè)變電站管理工作的一般要求，將本地化變電站管理系統(tǒng)的功能模塊與Web服務(wù)器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，建立了一套基于Web的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼具本地化管理系統(tǒng)的專業(yè)性與Internet信息傳輸?shù)谋憷?，可進(jìn)一步提升變電站管理工作的信息化水平。