基于SG-UAP的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)一訪問方法研究

周升，陶敏，徐朋，李賢慧，季勝鵬

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

經(jīng)驗(yàn)交流

基于SG-UAP的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)一訪問方法研究

周升1，陶敏1，徐朋2，李賢慧2，季勝鵬2

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺做為浙江電力生產(chǎn)信息管理大區(qū)的后臺數(shù)據(jù)存儲平臺，為全省電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供強(qiáng)力的數(shù)據(jù)支持。為更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)平臺的應(yīng)用，結(jié)合目前國家電網(wǎng)范圍內(nèi)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一的開發(fā)、部署和運(yùn)維管理SG-UAP平臺的要求，需要將海量平臺有機(jī)融合到SG-UAP平臺中，按照SG-UAP平臺的OSGI規(guī)范，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫訪問方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)化，以便更好地使用SG-UAP平臺來支撐電網(wǎng)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

SG-UAP；OSGI規(guī)范；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫訪問

0 引言

為更好支撐國家電網(wǎng)公司（以下簡稱公司）信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，從各領(lǐng)域業(yè)務(wù)系統(tǒng)通用、共性的技術(shù)需求中進(jìn)行深入分析、總結(jié)、提煉，形成平臺技術(shù)組件，進(jìn)一步提升公司范圍內(nèi)信息系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的一致性，支撐業(yè)務(wù)融合，提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件開發(fā)質(zhì)量和服務(wù)水平，降低建設(shè)與運(yùn)營成本，提升公司運(yùn)營效率、效益以及集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、精益化的管理水平。公司建成了支撐信息管理大區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)平臺SG-UAP。并于2013年在公司范圍內(nèi)29個(gè)統(tǒng)建項(xiàng)目及部分省市公司自建項(xiàng)目組推廣應(yīng)用，包括了設(shè)備（資產(chǎn)）運(yùn)維精益管理系統(tǒng)（PMS2.0）、財(cái)務(wù)管控一級部署、電力交易、基建等一批公司重點(diǎn)項(xiàng)目先后基于該平臺開展設(shè)計(jì)、研發(fā)并陸續(xù)投入運(yùn)行。

隨著公司信息化建設(shè)的推進(jìn)，SG-UAP作為公司所有信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)開發(fā)平臺，將是今后公司范圍內(nèi)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一的開發(fā)、部署和運(yùn)維管理平臺，現(xiàn)有其他應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺都面臨淘汰和被整合的趨勢。

在電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)管理中存在著大量的帶時(shí)間序列的調(diào)度、生產(chǎn)和營銷等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)），這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將大量產(chǎn)生，繼而沉淀生成海量的歷史數(shù)據(jù)，這些海量歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都是電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過程中的重要財(cái)富，是實(shí)現(xiàn)精益化管理的重要信息基礎(chǔ)[1]。海量平臺一方面是SG-ERP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心，與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理平臺、空間數(shù)據(jù)管理平臺和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理平臺共同構(gòu)成SG-ERP數(shù)據(jù)中心；另一方面，也是各業(yè)務(wù)構(gòu)建歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算分析應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐平臺。在上述2個(gè)背景的前提下，將海量平臺有機(jī)融合到SG-UAP平臺中將勢在必行[1]。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 海量平臺現(xiàn)狀

海量平臺作為公司信息化戰(zhàn)略的基礎(chǔ)性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺，截至目前，已經(jīng)完成了27家?。ㄊ校┕镜暮Ａ科脚_推廣建設(shè)工作，并同步開展海量平臺深化應(yīng)用、試點(diǎn)實(shí)用化及歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)工作。海量平臺接入了SCADA、電能量、用電信息采集、輸變電在線監(jiān)測和電能質(zhì)量等生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)支撐了運(yùn)營監(jiān)測（控）信息支撐系統(tǒng)、營銷稽查監(jiān)控和用電信息采集等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問需求。

海量平臺底層使用海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，高效壓縮，開發(fā)質(zhì)量碼存儲，支持跨平臺數(shù)據(jù)處理、每秒百萬的數(shù)據(jù)提交效率以及每秒數(shù)十萬的數(shù)據(jù)查詢效率。海迅數(shù)據(jù)庫支持原始值、插值和階梯值3種數(shù)據(jù)檢索模式，滿足對歷史數(shù)據(jù)查詢的多樣化需求[1]。海迅數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)處理上的這些特性，為大型地區(qū)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的海量平臺及公司信息化建設(shè)提供歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集中存儲和訪問、業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問和分析等支撐作用[2]。海量平臺需要完善數(shù)據(jù)接入、新業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐和應(yīng)用訪問方式，強(qiáng)化數(shù)據(jù)計(jì)算、分析的支撐作用，提高海量數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，滿足省級電力公司地區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、分層分區(qū)需求側(cè)實(shí)時(shí)管理等個(gè)性化需求。

海量平臺深化應(yīng)用基于海量平臺3.0實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用統(tǒng)一部署和應(yīng)用統(tǒng)一管理。應(yīng)用可通過界面集成的方式統(tǒng)一部署在海量平臺Web服務(wù)器上，并通過界面化操作對應(yīng)用服務(wù)啟停進(jìn)行控制和服務(wù)監(jiān)視。

海量平臺深化應(yīng)用使用micro soft Visual Studio作為C/C++開發(fā)環(huán)境，使用eclipse作為Java開發(fā)環(huán)境，基于海迅UAPI和海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)。遵循“分區(qū)分域、安全接入、動態(tài)感知、全面防護(hù)”的安全策略，按照等級保護(hù)二級系統(tǒng)要求進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)計(jì)，并根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷完善加強(qiáng)對系統(tǒng)的防護(hù)，平臺提供完善的備份恢復(fù)方案，最大限度地保障公司相關(guān)信息系統(tǒng)的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。

海量平臺深化應(yīng)用界面設(shè)計(jì)清晰、操作簡單，配備詳細(xì)的用戶操作手冊，易于理解每項(xiàng)操作的用途和步驟，符合用戶常規(guī)使用習(xí)慣，當(dāng)用戶誤操作時(shí)及時(shí)給出提示并出具解決建議。

1.2 SG-UAP現(xiàn)狀

為提高公司業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的一致性，充分共享和整合研發(fā)資源，提高軟件開發(fā)質(zhì)量和服務(wù)水平，降低建設(shè)與運(yùn)營成本，滿足公司信息系統(tǒng)一級部署、高性能數(shù)據(jù)處理等新的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，公司決定在繼承已有平臺成果的基礎(chǔ)上，建設(shè)公司應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)平臺。

公司應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)平臺（State Grid Unified Application Platform，簡稱SG-UAP）是應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺。作為公司一體化信息平臺的重要組成部分，SG-UAP是一套技術(shù)統(tǒng)一、架構(gòu)柔性、安全可靠的企業(yè)級基礎(chǔ)框架和公共套件集，在融合公司原有SoTower和PI3000等平臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步創(chuàng)新提升，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施、公共套件、集成開發(fā)工具、系統(tǒng)治理工具四大功能模塊，全面支撐信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試、部署、運(yùn)維的全過程。為信息系統(tǒng)研發(fā)、實(shí)施和運(yùn)維人員提供開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境支撐。

該平臺的目標(biāo)與定位是打造國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)的商業(yè)化成熟軟件平臺產(chǎn)品，形成完備的電力行業(yè)解決方案，并逐步將平臺應(yīng)用范圍拓展至整個(gè)電力行業(yè)，最終具備社會化運(yùn)營能力。

SG-UAP平臺屏蔽底層技術(shù)細(xì)節(jié)，降低了學(xué)習(xí)成本；提供通用業(yè)務(wù)和技術(shù)組件，減少重復(fù)開發(fā)；提供了靈活應(yīng)對需求變化的機(jī)制。SG-UAP集成開發(fā)工具以Eclipse為基礎(chǔ)，以插件的方式進(jìn)行功能擴(kuò)展。基礎(chǔ)設(shè)施及業(yè)務(wù)套件以SDK形式為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供工具支撐。采用標(biāo)準(zhǔn)的Eclipse插件升級模式進(jìn)行升級。內(nèi)置Tomcat6.X應(yīng)用服務(wù)器及Oracle、達(dá)夢等數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序，方便用戶開發(fā)使用。

2 平臺適應(yīng)性改造方法

2.1 海量平臺接口分析

為更好地推廣海量平臺建設(shè)、開展了基于平臺的技術(shù)提升、應(yīng)用技術(shù)驗(yàn)證和業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)施實(shí)踐工作，海量平臺對外提供一系列的統(tǒng)一C++動態(tài)庫接口以及對應(yīng)的jni轉(zhuǎn)換的java接口，用以訪問、操作海量平臺中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

目前對外的java接口包含了簡單的創(chuàng)建連接、關(guān)閉連接、測點(diǎn)查詢、測點(diǎn)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)查詢、測點(diǎn)屬性修改、測點(diǎn)實(shí)時(shí)歷史值修改、測點(diǎn)增加、測點(diǎn)實(shí)時(shí)歷史值的寫入等相關(guān)接口。但是海量平臺的UAPI接口作為對外的統(tǒng)一接口，各個(gè)接口之間連接較為分散獨(dú)立，這樣更便于業(yè)務(wù)人員和開發(fā)人員的運(yùn)用。

2.2 SG-UAP集成模塊分析

SG-UAP平臺利用模塊化的思想設(shè)計(jì)，并具有以下優(yōu)勢：

（1）關(guān)注度集中。

（2）接口與實(shí)現(xiàn)分離，高內(nèi)聚、低耦合。

（3）新需求響應(yīng)更快。

（4）以模塊化方式進(jìn)行簡單疊加。

（5）分模塊上線。

（6）運(yùn)行時(shí)動態(tài)更新。

SG-UAP平臺開發(fā)流程為：以UAP的Web項(xiàng)目為基礎(chǔ)，所有模塊項(xiàng)目相互獨(dú)立，但是模塊項(xiàng)目之間可以發(fā)布，進(jìn)行引用。將需要在Web前端展示的模塊項(xiàng)目加載部署到uap項(xiàng)目上，最后發(fā)布到tomcat上。

SG-UAP中的所有的模塊項(xiàng)目本身是OSGI標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，而SG-UAP所引入的外部jar包接口也需要支持OSGI標(biāo)準(zhǔn)，SG-UAP能夠更好的兼容OSGI化的接口，利用OSGI體現(xiàn)其良好的擴(kuò)展性。

2.3 改造方法研究

基于SG-UAP平臺的模塊化思想，其集成系統(tǒng)的可擴(kuò)展性可以將海量平臺接口以O(shè)SGI標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行封裝成bundle，然后在SG-UAP平臺導(dǎo)入。具體實(shí)現(xiàn)方案如下。

2.3.1 簡單的接口OSGI化封裝

（1）將海量平臺二次開發(fā)接口UAPI進(jìn)行OSGI規(guī)范化打包成jar包形式，將其放在sguapserver端的suit文件下，在工程的目標(biāo)平臺進(jìn)行添加插件，然后以bundle形式或者package方式被uap模塊項(xiàng)目dependence引入。

（2）當(dāng)用以上2種不同方式引入jar包后，在對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯層、控制層，添加對海量平臺的訪問代碼（連接、查詢等操作）獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以此來支撐海量平臺歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取[4]。

2.3.2 對海量平臺主要接口的封裝處理

（1）對海量平臺的連接部分做處理。

使用數(shù)據(jù)庫連接池機(jī)制，將其封裝成一個(gè)可配置連接池個(gè)數(shù)的接口方法。在項(xiàng)目加載時(shí)候即創(chuàng)建此連接池，在模塊中需要操作海量平臺數(shù)據(jù)，做簡單獲取連接即可以返回連接句柄，從而調(diào)用相關(guān)操作接口。

這樣使得各模塊間都共享此連接池，同時(shí)保證數(shù)據(jù)庫連接資源得到控制，避免冗余的多連接和沖突連接。

（2）對基本數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行封裝處理（增刪查改）。

針對海量平臺本身提供的增加、刪除、查詢、修改接口進(jìn)行一定的整合封裝，使得對外只需簡單的入?yún)⒓纯煞祷叵鄳?yīng)的操作結(jié)果（集)。

這樣便于外部操作海量平臺，可即拿即用，減少了對海量平臺接口訪問的復(fù)雜重復(fù)編寫，將主要精力投放于業(yè)務(wù)系統(tǒng)上。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 OSGI標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

OSGI技術(shù)是面向Java的動態(tài)模型系統(tǒng)。OSGI服務(wù)平臺為Java提供服務(wù)，這些服務(wù)使Java成為軟件集成和軟件開發(fā)的首選環(huán)境。Java提供在多個(gè)平臺支持產(chǎn)品的可移植性。OSGI技術(shù)提供允許應(yīng)用程序使用精煉、可重用和可協(xié)作的組件構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化原語。這些組件能夠組裝進(jìn)一個(gè)應(yīng)用和部署中[4]。

OSGI平臺通過使用私有類（在Java中不能用標(biāo)準(zhǔn)方式使用的機(jī)制）擴(kuò)展了該模型。Java2安全模型提供了一個(gè)完整模塊檢查代碼對于資源的可訪問性。OSGI增加了完全動態(tài)的權(quán)限管理，簡化了操作者和系統(tǒng)管理員的工作。

將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫接口按照OSGI化進(jìn)行封裝使得這些接口易于移植，可以動態(tài)地安裝、卸載、啟動和停止該木塊，便于項(xiàng)目管理。

3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)

在基于JDBC的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)中，數(shù)據(jù)庫連接的管理是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@是決定該應(yīng)用性能的一個(gè)重要因素[5]。通過建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接池以及一套連接使用管理策略，使得一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接可以得到高效、安全復(fù)用，避免了數(shù)據(jù)庫連接頻繁建立、關(guān)閉的開銷。

資源池模式可以解決資源頻繁分配、釋放所造成的問題。把該模式應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫連接管理領(lǐng)域，就是建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接池，提供一套高效的連接分配、使用策略，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)連接的高效、安全地復(fù)用。

4 結(jié)語

將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺融合到SG－UAP平臺中，對于原來2個(gè)獨(dú)立的平臺是一種雙贏局面。對于SG－UAP來說，進(jìn)一步拓展了平臺數(shù)據(jù)管理的能力，除了支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)應(yīng)用，今后也將支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用，提升了SG－UAP的技術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。通過對基于SG－UAP海量平臺適應(yīng)性改造研究，為SGUAP支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的訪問提供支撐，解決了目前SG－UAP訪問實(shí)時(shí)庫問題，同時(shí)可以使用SGUAP平臺開發(fā)集成更完善的報(bào)表組態(tài)等應(yīng)用，為海量平臺應(yīng)用的發(fā)展提供有力基礎(chǔ)。

[1]費(fèi)冬虎，楊勇，李也白，等.基于海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的配電線路運(yùn)行監(jiān)視軟件[J].浙江電力，2013（9）∶46－49.

[2]雷振江，李鵬.海量歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理平臺的建設(shè)與應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2013（9）∶68－73.

[3]沈佳，李豫芹，鄒岳琳，等.海量歷史準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[J].科技傳播，2015（18）∶163－164.

[4]郁軍.基于OSGI的普及計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2003.

[5]劉繼華，李臘元.一種基于JDBC的數(shù)據(jù)庫連接池的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003（7）∶183－185.

（本文編輯：徐晗）

Study on Universe Access Method of Real-time/historical Data Platform Based on SG-UAP

ZHOU Sheng1，TAO Min1，XU Peng2，LI Xianhui2，JI Shengpeng2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China Realtime Database Co.，Ltd.，Nanjing 210009，China）

As a back-end data storage platform of power production information management in Zhejiang，the real-time/historical data platform provides strong data support for business applications in the province.Based on the present requirement of SG-UAP（unified application platform）in SGCC，the mass data platform needs to be organically integrated into SG-UPA to better support the application of data platform.In accordance with OSGI specifications of SG-UAP，the access method of real-time database is standardized to better utilize SGUAP to support business applications of power grid.

SG-UAP；OSGI specification；real-time database access

TM769

：B

：1007-1881（2016）04-0070-04

2015-12-16

周升（1985），男，工程師，從事電力行業(yè)信息技術(shù)工作。