三层模型在电力综合信息系统中的应用

搞要：讨论三层模型在电力综合管理信息系统中的应用，采用B/S技术对电力综合查询系统，输变电CIS管理子系统、SCADA信息进行集成。详细介绍系统的设计原理和实现方法。

关键词：三层模式 组件对象 www

1 前言

随着Interntet/Intranet技术的飞速发展和普及，电力系统已得到广泛的使用，与传统的信息系统模式相比，基于Interntet/Intranet的信息系统，在技术上和应用(服务)方式上，都有着明显的优势，能很好地适应分布式应用的开发，分布和管理，易于将不同的业务应用集成在一起，更有效地综合利用信息资源扩大信息范围的，为电力系统的信息化提供了一种新模式。汉川电力综合管理信息系统的开发和使用在这一方面进行了有益的尝试。

电力综合管理信息系统包括www信息查询子系统、输变电GIS管理子系统和SCADA信息子系统三个部分，全部采用先进的B/S(浏览器/服务器)模式进行开发，浏览器将这三部分集成起来，使各级领导可以很方便地了解和掌握各种生产、管理信息和数据，为提高电力企业生产管理水平提供了有效手段。

其中，www信息查询子系统提供包括生产指标、供电指标、安全指标和财务指标等在内的各种管理信息的查询服务。本系统采用最先进的ASP(动态服务器页面)技术，将原有的单机环境下的综合管理系统移植到WEB浏览器中，根据综合管理的数据字典生成全动态的网络查询和管理页面，即实现了数据的统一性、安全性，又保证了将来系统扩展的适应性，届时只需修改数据字典即可做到系统扩展。

输变电GIS管理子系统提供了与地理信息有关的变电站、线路、杆塔等电力设备的各种信息查询服务。本系统将桌面地理信息系统Maplnfo与Activex复合文档结合在一起，在浏览器中实现所有的GIS地理信息的查询和管理工作。

SCADA信息子系统可以将SCADA系统的各种遥测遥信的实时和历史数据以表格、一次接线图和曲线等形式发布到管理网上，方便有关领导和管理人员了解和掌握有关生产信息，加强了生产管理。SCADA子系统采用当今最先进的分布式网络计算模型--CORBA(通用对象请求代理体系结构)--进行开发，将SCADA系统与管理网结合起来，可以直接在浏览器中查询SCADA系统的有关数据。

2 系统主要任务及特点

电力综合信息系统建设的主要任务，就是合理利用现有的计算机信息资源，并结合供电局的生产管理实际情况，面向各级领导，各业务部门工作人员，提供各种面向生产的实时、历史数据查询，各种生产地理信息，各种办公信息，和各种管理统计信息的快速准确的查询手段，以提高的生产管理和信息管理水平。

本系统有以下主要特点：

(1)信息查询统一以web查询方式，在济览器上进行。所有的操作均与平时上Internet的操作相同或近似，用户无需进行更多的计算机操作知识的培训即可使用。

(2)除了需要查询地理信息的用户以外，用于信息查询的客户端计算机上只需要安装操作系统(如WIN95或WIN98)和网络浏览器(如InternetExplorer)，即可上网查询，无须安装其他应用程序，对客户端计算机的要求不高，有利于保护在计算机硬件上的现有投资。对于需要查询地理信息的用户，其计算机上也只需要安装一套用于地图操作的软件即可。

(3)本系统的所有程序均可以安装在一台web服务器上，即可为内部网(Intranet)乃至整个因特网(Int6rnet)上的用户提供查询服务。系统的维护工作集中在一台计算机上进行，工作量及复杂程度均大大降低。

(4)本系统能将来自SCADA系统的实时数据在web网站上实时发布，还能将含有地理信息、的生产数据征路子地图上表示出来，丰富了生产管理的手段，有助于提高生产

管理水平。

(5)本系统提供了异质数据库之间的接口平台，可以将原有的各种类型的数据(如综合管理的DBF库文件，SCA-DA系统的DB库文件等)方便快捷地转换到SQIJSERVER网络数据库上，保护了原有的信息资料，方便了生产管理中的各种需要的查询。

3 系统设计原理和方法

3．1基于组件对象的开发模型

在传统的C/S开发模型中，应用程序实现的业务规则在客户端实现，或在后端DBMS中以存储过程或触发器的形式实现。在早期，这种开发模式曾大幅度地提高了应用程序的开发效率和运行效率。但随着分布式网络的发展，C/S模式渐斯暴露出一些不足之处：客户端需要大量的维护工作，用户界面与应用模块实现的业务逻辑放在一起，无法封装业务规则，随着客户需求的变化带来大量的版本更新问题，不便于管理；因为面向业务处理的计算主要在客户端进行，对于需要进行诸如统计之类的计算，不得不从数据库中反复查询后将查询结果传回客户端完成计算功能，从而加重了网络负担。为了解决这种问题，可以将系统服务对应为功能组件的实现，从而实现业务规则的封装。组件技术的发展，使我们可以利用组件技术来组建分布式网络数据。这样就能够以最小的代价开发尽可能多的、高质量的应用程序。这也有助于实现应用程序之间的高度一致性、兼容性和业务完整性。应用，利用组件来封装业务规则，划分组件功能，合理部署组件位置，从而获得更优的应用性能。

3．2基于组件实现的三层开发模式

在对电力系统的web数据库集成系统的服务需求进行分析后，我们从逻辑上将系统分割为提供用户界面的客户端浏览器页面，提供业务服务的远程业务服务对象和提供远程数据服务的数据服务对象和数据库系统等几部分，通过网络将这几部分连接起来。系统体系结构就将应用程序的实际编程任务划分为组件的实现和集成组件的软件集成实现两类任务：一类任务是开发可重用的核心组件(如业务组件，数据库存储过程等)，另一类任务是集成这些核心组件提供的服务。我们可以设计良好的对象模型以确定对象内部类结构和需要向外展示的接口，然后通过组件组装的方式构造特定的解决方案。从提供服务的观点来看，要将系统服务需求分割为组件对象服务，我们可以使用图1所示的三层开发模式层次来划分对象功能。

在图1中，用户服务、业务服务和数据服务都包含在彼此独立的对象中，对象之间具有互操作性。

(1)用户服务层。用户服务层提供一个可视化接口，用来向用户显示信息和收集用户数据。用户服务层本身不进行业务数据处理，只负责向业务服务层发出请求。

(2)业务服务层。业务服务层是联系用户和数据服务的桥梁。业务服务组件对象响应用户发来的请求，执行某种业务任务。业务任务是由应用系统的需求定义的一种操作，业务规则则是控制业务任务工作流程的策略。与业务任务相比，业务规则更容易发生改变。为了达到更好的灵活性，在具体实现时应该将业务规则封装在单独的构件中，在业务规则改变后，只需要修改业务规则部分，同时保持该组件的对外接口不变，所有请求该业务规则的对象都将使用已修改的业务规则对象得到新的结果。

(3)数据服务层。数据服务包括数据的定义、维护、访问和更新，以及管理并响应业务服务层的数据请求。数据服务层实现所有的典型数据处理活动，包括数据的获取、修改、更新以及数据相关服务等。

三层开发模式应用系统实现了对角户界面、业务逻辑规则、数据服务的逻辑分离和独立封装，符合分布式模型应用的要求。存在于三层开发模式中的各种服务强调的是概念意义

上的逻辑结构，而不是组件部署位置上的物理结构，允许提供服务的组件在物理位置上驻留在网络的任何地方，任何服务对象都可以根据特定的功能需求激活其它的服务对象，服务

对象可以根据它们在三层开发模式中的对应位置确定其对象应具有的服务功能。三层结构也并不意味着在实际应用中只存在这三个相互作用的提供服务的对象，相反，有可能系统中多个对象的相互作用才意味着提供某一层的服务。

3．3基于组件对象的三层开发模式的优点

与传统的集中应用程序开发方法相比，基于组件对象的三层开发模式具有以下优点：

(1)实现业务规则的封装。可以在用户需求变化的情况下对局部的组件对象加以改进，使需求变化对系统的影响比较小。

(2)版本管理和更新方便。在用户需求变化和对象版本升级时，采用组件对象可以尽可能地减少版本冲突的管理和保持向下的兼容性，并可以通过网络直接下载新版本组件对象，得到新增的功能。

(3)部署最优化。因为组件对象可以部署在网络上，从而可以取得效率、性能、安全和维护上的最优化。可以将一个应用程序的某些组件驻留在中央数据库服务器上，某些部署在部门性的"业务"服务器上，另外的部分驻留在对用户最方便的服务器上，甚至就驻留在最终用户的客户机上。在设计功能强大、需要良好协调的若干应用程序时，开发人员可以根据网络以及基础设施的实际情况进行部署。组件的实际位置对最终用户是透明的。

(4)可管理性。可以将大型复杂的工程细分为简单、安全的组件工程。

(5)提高重用效率。组件的使用者只需要理解向他们公开的接口，而不需要知道组件的内部结构和组件使用的数据。这样就能够以最小的代价开发尽可能多的、高质量的应用程序。这也有助于实现应用程序之间的高度一致性、兼容性和业务完整性。

3．4系统的总体结构

电力综合管理信息系统要达到的目标是在供电局内部网中，实现基于浏览器方式的电力数据查询和管理。本系统要实现所有应用组件对象的浏览器下载和控制；实现电力系统三大子系统--SCADA子系统、GIS于系统和电力综合管理子系统--通过浏览器方式的集成，能对三大子系统的数据进行web查询；实现三大子系统数据的wob管理(增加、删除、修改等)；同时，要实现将来对系统的扩展方便，添加新的功能时对系统各部分的影响较小。

前面已经提到，我们将电力综合管理系统从逻辑上划分为三层：用户服务层、业务服务层和数据服务层。其中，用户服务层面向领导客户、生产管理客户、供电管理客户、安监管

理客户、财务管理客户、办公室管理客户、其它科室客户和系统管理员客户，提供不同的用户界面，向用户显示信息并收集用户数据；业务服务层提供三大子系统的各项功能，包括

SCADA实时及历史数据查询、办公信息查询与管理、综合管理信息查询与管理(包括生产指标、供电指标、安全指标和财务指标)、领导查询、电力GIS地理数据查询与管理和系统维

护等功能；数据服务层定义并维护所有的数据表，并通过存储过程、触发器以及SQL执行语句等手段响应三大子系统的数据请求。系统体系结构如图2所示。

3．5对象构成

从图2可以看出，我们需要构造以下几类组件对象来完成所需的对象服务：

(1)用户界面类组件：提供用户与数据的交互界面。

(2)业务逻辑类组件：提供电力GIS、SCADA、综合管理及办公室管理等各子系统相关业务逻辑服务，从用户组件接收数据及业务逻辑请求，并把经过处理的数据请求传给数据库接口组件，最后把数据库返回的数据与业务逻辑处理结果一起传回用户组件。

(3)通信类组件：提供客户端用户组件对象与在服务器端的业务逻辑类组件对象的远程通信服务。通信类组件遵循CORBA规范和I10P协议，通过ORB对象调用远程方法。

(4)数据库接口类组件：提供对数据库的各种操作功能，从各业务逻辑组件接收数据请求，并将数据库返回的结果集传回业务逻辑组件。

经过半年多的运行实践表明，应用该模式开发的电力综合管理信息系统具有信息共享程序高，使用简便、运行稳定可靠，可扩充性强等特点。具有较好的实用价值。随着应用系统的不断开发，将在应用面及应用深度上，全面提高的信息化水平。

(本文获优秀论文一等奖)

喻子易 湖北省电力公司(430017)