電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹文勤　王旭　孫虹　華偉　全先梅

摘 要：為了保護(hù)電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性，同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的分析利用，建立了電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。該文闡述了系統(tǒng)的構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用。該系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的綜合管理和利用，能夠高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)，迎合了大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流，為電力主管部門以及環(huán)保部門提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測 數(shù)據(jù)庫 JSP J2EE Flex DB2

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0004-04

Abstract：In order to protect the integrity and unity of the power environmental monitoring data， while the data analysis more efficient use of power established environmental monitoring database system. This paper describes the system construction， implementation and use. The system is constructed to achieve a comprehensive management and use of data， can efficiently run each power transmission project， maintenance， service providing guidance and decision-making basis for safe operation. Cater to the trend of the era of big data， and provide a basis for decision-making power authorities and environmental sectors.

Key words：Power Environmental Monitoring； Database； JSP；J2EE；Flex；DB2

隨著人們生活水平和環(huán)保意識(shí)的提高，人們對電力的需求不斷提高，同時(shí)也對電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，輸變電工程產(chǎn)生的電磁環(huán)境問題已逐漸成為環(huán)保熱點(diǎn)問題，由此產(chǎn)生的環(huán)境糾紛日益增多[1]。對此，在電網(wǎng)建設(shè)期間和竣工以后，電力部門已對電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行了定期的監(jiān)測和環(huán)評(píng)，對大量的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測敏感點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測。

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，部分在運(yùn)的輸變電工程的環(huán)保測試分析數(shù)據(jù)分散保存于各類測試人員手中，尚未形成一個(gè)完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，未能對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理和利用，無法高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)。因此隨著電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)工作的全面開展，建立一套覆蓋全省各地市公司的統(tǒng)一電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值和十分重要的意義。

1 系統(tǒng)分析

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由存儲(chǔ)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。其主要設(shè)計(jì)目的是提高電網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)資料的綜合管理水平，充分結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和多媒體技術(shù)的最新發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的存儲(chǔ)、維護(hù)、處理、輸出和利用等功能，對輸變電工程的環(huán)境監(jiān)測資料進(jìn)行分析，為管理者和決策者提供理論依據(jù)。其系統(tǒng)功能體系見圖1。

1.1 存儲(chǔ)管理

近幾年江蘇電力公司組織開展了變電站和輸電線路的電磁環(huán)境監(jiān)測與分析研究，加上近年來環(huán)保竣工驗(yàn)收監(jiān)測及糾紛監(jiān)測，已經(jīng)積累了大量的高壓輸變電設(shè)施的環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分散保存于各類測試人員手中，該次開發(fā)的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)，以保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性。在將以往測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理的同時(shí)，該系統(tǒng)還可以隨時(shí)添加新的數(shù)據(jù)，逐步覆蓋不同的地理和氣象條件下各種高壓輸變電設(shè)施在建設(shè)和運(yùn)行中的電磁環(huán)境，完善數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)環(huán)境的大數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理分析

利用數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，根據(jù)電壓等級(jí)，變電站布置方式，主變廠家、型號(hào)，變壓器投運(yùn)時(shí)間等對變電站電磁環(huán)境進(jìn)行分析研究，比較不同電壓等級(jí)變電站電磁環(huán)境的優(yōu)劣；分析電壓等級(jí)對電磁環(huán)境的影響，比較不同布置方式、不同主變的電磁環(huán)境，為變電站布置、主變選型提供數(shù)據(jù)依據(jù)；根據(jù)塔型、線路回?cái)?shù)、線路相序?qū)旊娋€路的電磁環(huán)境進(jìn)行分析研究，探尋線路最優(yōu)布置方式和輸電線路最佳設(shè)計(jì)方案，并為輸電線路的電磁環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.3 決策分析

通過數(shù)據(jù)處理分析，找尋變電站最優(yōu)布置方式、主變噪聲優(yōu)劣以及線路最優(yōu)架設(shè)方式，在已有項(xiàng)目污染治理及新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，為電力主管部門以及環(huán)保部門提供決策依據(jù)。

1.4 系統(tǒng)管理權(quán)限

管理權(quán)限分為兩級(jí)：普通用戶和相關(guān)專業(yè)人員，普通用戶只有查詢權(quán)限，其中地市級(jí)用戶只能查詢本地市電力公司下屬的輸變電設(shè)施相關(guān)數(shù)據(jù)及其資料信息；省級(jí)用戶擁有全部輸變電設(shè)施及其資料信息的查詢權(quán)限。相關(guān)專業(yè)人員具有查詢、添加、修改相關(guān)環(huán)保數(shù)據(jù)的權(quán)限。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、應(yīng)用分析平臺(tái)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為應(yīng)用分析平臺(tái)提供數(shù)據(jù)來源；應(yīng)用分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和匯總，為客戶端提供高效優(yōu)質(zhì)、適時(shí)可得的全方位數(shù)據(jù)查詢、分析，輔助決策，并可以根據(jù)客戶要求生成報(bào)告。

系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各供電公司輸變電設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能：實(shí)現(xiàn)變電站、線路設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，輸變電設(shè)施噪聲、工頻電磁場監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為應(yīng)用分析平臺(tái)提供數(shù)據(jù)來源。同時(shí)該平臺(tái)還兼具監(jiān)測報(bào)告以及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的存儲(chǔ)。

（2）應(yīng)用分析平臺(tái)。

應(yīng)用分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各供電公司輸變電設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用功能：實(shí)現(xiàn)了變電站、線路設(shè)施及其監(jiān)測數(shù)據(jù)的維護(hù)；實(shí)現(xiàn)監(jiān)測報(bào)告的生成；統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)超標(biāo)數(shù)據(jù)定位及預(yù)警功能。

（3）終端用戶。

通過應(yīng)用終端平臺(tái)針對不同的終端用戶提供數(shù)據(jù)維護(hù)，監(jiān)測結(jié)果查看、分析，監(jiān)測結(jié)果預(yù)警等不同深度需求的功能，滿足各層級(jí)終端用戶的不同要求，輔助決策。

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用基于J2EE Web應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)，基于JSP+Jquery+EasyUI+Struts2 +spring+Ibatis技術(shù)，采用MVC設(shè)計(jì)思想，這種配置的優(yōu)勢是：系統(tǒng)成熟，軟件支持條件好，開發(fā)建設(shè)以及管理都比較容易，資源要求低。

（1）開發(fā)平臺(tái)。

近年來，Windows操作系統(tǒng)憑借它非常體貼用戶的易操作性及出類拔萃的開發(fā)工具在服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境領(lǐng)域占據(jù)的市場份額以驚人的速度持續(xù)快速增長。Windows友善的界面，極大地簡化了日常的管理工作。對于開發(fā)人員來說，Microsoft提供的目前最完整、最有效率的開發(fā)環(huán)境是最吸引他們的地方，Web設(shè)計(jì)開發(fā)人員能夠使用他們最熟悉的開發(fā)工具輕松的完成Web建設(shè)工作，這也極大地削減了開發(fā)人員的開發(fā)時(shí)間[2]。

JSP（動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Java Server Pages）是一套微軟開發(fā)的服務(wù)器端腳本環(huán)境[3]。通過JSP，我們可以結(jié)合HTML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個(gè)應(yīng)用）網(wǎng)頁、JSP指令建立動(dòng)態(tài)、交互且高效的Web服務(wù)器應(yīng)用程序。所有的JSP腳本程序都將在服務(wù)器端解釋執(zhí)行，包括嵌在普通HTML中的腳本程序，當(dāng)程序執(zhí)行完畢后，服務(wù)器僅將執(zhí)行的結(jié)果返回給客戶瀏覽器，這樣也就減輕了客戶端瀏覽器的負(fù)擔(dān)，大大提高了交互的速度。

jQuery是繼prototype之后又一個(gè)優(yōu)秀的Javascript庫。它是輕量級(jí)的js庫，它兼容CSS3，還兼容各種瀏覽器（IE 6.0+，F(xiàn)F 1.5+，Safari 2.0，Operating 9.0+）。jQuery使用戶能方便地處理HTML、events、實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果，并且方便地為網(wǎng)站提供Ajax交互。jQuery能夠使用戶的HTML頁面保持代碼和HTML內(nèi)容分離，也就是說，不用再在HTML里面插入一堆js來調(diào)用命令，只需要定義id即可[4]。

EasyUI是一組基于jQuery的UI插件集合體，而EasyUI的目標(biāo)就是幫助web開發(fā)者更輕松的打造出功能豐富并且美觀的UI界面。開發(fā)者不需要編寫復(fù)雜的JavaScript，也不需要對CSS樣式有深入的了解，開發(fā)者需要了解的只有一些簡單的HTML標(biāo)簽。

（2）技術(shù)架構(gòu)。

該框架將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為表示層-業(yè)務(wù)邏輯層-數(shù)據(jù)持久層，其總體結(jié)構(gòu)見圖3。

①數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層基于DB2數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，涉及的主要業(yè)務(wù)見表1。

②邏輯層。響應(yīng)應(yīng)用服務(wù)程序的數(shù)據(jù)請求，并從數(shù)據(jù)層調(diào)集相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)請求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并將數(shù)據(jù)查詢結(jié)果返回給表示層。

③表示層。為應(yīng)用平臺(tái)用戶提供基于數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析的直觀多樣展示，為移動(dòng)終端用戶，實(shí)現(xiàn)圖形展示等移動(dòng)體驗(yàn)功能。

2.3 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為了便于管理，提高應(yīng)用程序的執(zhí)行效率，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，也為了開發(fā)和移植的方便，所有數(shù)據(jù)表都保存在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。對數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的定義是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中最重要的基礎(chǔ)工作，表的設(shè)計(jì)要能有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合），換而言之，整個(gè)設(shè)計(jì)過程要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來。為保證實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，該系統(tǒng)采用DB2數(shù)據(jù)庫。

DB2主要應(yīng)用于大型應(yīng)用系統(tǒng)，具有較好的可伸縮性，可支持從大型機(jī)到單用戶環(huán)境，應(yīng)用于OS/2、Windows等平臺(tái)下。DB2提供高層次的數(shù)據(jù)利用性、完整性、可恢復(fù)性，以及小規(guī)模到大規(guī)模應(yīng)用程序的執(zhí)行能力，具有與平臺(tái)無關(guān)的基本功能和SQL命令。DB2采用的數(shù)據(jù)分級(jí)技術(shù)，能夠使大型機(jī)數(shù)據(jù)很方便地下載到LAN數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，使得客戶機(jī)/服務(wù)器用戶和基于LAN的應(yīng)用程序可以訪問大型機(jī)數(shù)據(jù)，并使數(shù)據(jù)庫本地化及遠(yuǎn)程連接透明化。DB2以擁有一個(gè)非常完備的查詢優(yōu)化器而著稱，其外部鏈接改善了查詢性能，并支持多任務(wù)并行查詢。DB2具有很好的網(wǎng)絡(luò)支持能力，每個(gè)子系統(tǒng)可以連接十幾萬個(gè)分布式用戶，可同時(shí)激活上千個(gè)活動(dòng)線程，對大型分布式應(yīng)用系統(tǒng)尤為適用。

2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）跨安全區(qū)域應(yīng)用隔離平臺(tái)。

遵循國家電網(wǎng)公司安全防護(hù)要求，跨安全區(qū)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)必須采取措施保障內(nèi)外網(wǎng)的物理隔離，該應(yīng)用平臺(tái)基于跨安全區(qū)域應(yīng)用隔離平臺(tái)的安全接入。

（2）終端身份識(shí)別。

系統(tǒng)采用SSL通信加密和AES數(shù)據(jù)加密技術(shù)，解決了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全問題。AES是Advanced Encryption Standard的簡稱，作為美國聯(lián)邦政府采用的一種數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，除了具有較高的安全性能外，還具有較好的可實(shí)現(xiàn)性、實(shí)現(xiàn)效率和靈敏性良好等優(yōu)點(diǎn)。

（3）基于Aspose.Word的監(jiān)測報(bào)告管理。

針對基礎(chǔ)設(shè)施和原始記錄數(shù)據(jù)的監(jiān)測報(bào)表，要求能夠快速實(shí)現(xiàn)基于模板的監(jiān)測報(bào)告生成、編輯，通過該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測報(bào)告的規(guī)范性。

3 結(jié)語

該次運(yùn)用數(shù)據(jù)庫等先進(jìn)技術(shù)，通過對大量高壓輸變電設(shè)施數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、計(jì)算、分析、共享等全過程的數(shù)字化管理，建立了一套覆蓋全省各地市公司的統(tǒng)一的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立，解決了大量的電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題，形成了一個(gè)完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的綜合管理和利用，高效的為各輸變電工程的運(yùn)行、維護(hù)、檢修提供安全運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)。迎合了大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流，為電力主管部門以及環(huán)保部門提供決策依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜梅，曹潔，李靜雅，等.電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)管理信息系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2011，20（9）：149-152.

[2] 王莉琳，劉首文.華中電網(wǎng)環(huán)保信息管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].華中電力，2007，20（6）：50-52.

[3] 李亞平.JSP和數(shù)據(jù)庫連接池在MVC模式中的應(yīng)用.電腦知識(shí)與技術(shù)，2009，5（12）：16-22.

[4] 俞國紅.利用JQuery框架技術(shù)快速開發(fā)網(wǎng)站前端頁面.襄職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，10（5）：25-27.