（电气工程专业论文）水电厂生产管理信息系统的设计与实现.pdf

摘要 论文题目： 学科专业： 研究生： 指导教师： 水电厂生产管理信息系统的设计与实现 电气工程 王丹梅 姚李孝教授 朱纯祥教高 签名： 签名： 摘要 计算机网络技术近年来获得了飞速发展，已广泛应用于社会的各个方面，包括生 产调度、广告宣传、过程控制、计划管理、人事管理、财务管理等。在我国，电力系 统作为我国应用计算机技术较早的行业，网络化管理技术越来越成熟，使得计算机网 络技术在我国电力事业的发展进程中发挥了越来越重要的作用。也正是借助于网络的 强大功能，生产管理信息系统才得以广泛应用于各发电企业。 针对发电企业生产管理信息系统，其最基本的功能需求是将现场的生产实况及时、 可靠地反映到用户面前。无论我们身在何处，只要借助于该系统，就能及时、准确地 了解现场的实际运行情况。本文以国内的电力系统对生产管理信息系统的广泛需求为 基础，以牡丹江水力发电总厂生产管理信息系统的开发过程为背景，对生产管理信息 系统的设计、编制等做了一系列的研究工作( 包括企业的网络布线、前台应用程序、 后台服务程序的设计及数据库、开发工具的选取等) ，尽可能地使该系统在电力系统发 电企业更有效地发挥作用，并详细介绍了如何开发类似功能的生产管理信息系统的设 计、编制过程。 最后结合牡丹江水电厂的实际情况，讨论了生产管理信息系统对牡丹江水电厂竞价 上网环境下的梯级水电厂日优化运行的一些问题，建立了电网边际电价预测的线性移动自 回归模型同时提出了梯级水电厂日优化运行模型，并采用遗传算法求解。计算结果可作为 梯级水电厂目前交易市场电价和电量申报的基础，可获得显著的经济效益。 关健字：计算机网络；生产管理信息系统；遗传算法；客户端，月务器 西安理工大学工程硕士学住论文 t i t l e ：t h ed e s i g na n dl n m p l e m e n t a t i o n0 ft h ep r o d u c t i o n m a n a g e m e n tl n f o r m a t i o ns y s t e mi nh y d r a u l i c p o v v e rp l a n t m a j o r ：e l e c t r i ce n g i n e e r i n g n a m e ：d a n m e iw a n g s u p e r v i s o r ：p r o f l i x i a oy a o p r o f c h u n x i a n gz h u a b s t r a c t t h ec o m p u t e rn e t w o r kh a sd e v e l o p e dr a p i d l yi nr e c e n ty e a r sa n da p p l i e dw i d e l yi ne a c h a s p e c to f t h es o c i e t y ，i n c l u d i n gp r o d u c t i o n - s c h e d u l i n g ，a d v e r t i s e m e n t , p r o c e s sc o n t r o l ，p l a n n e d m a n a g e m e n t , p e r s o n n e lm a n a g e m e n ta n df i n a n c i a lm a n a g e m e n t ，e r e i no u rc o u n t r y ，t h e c o m p u t e rn e t w o r kh a sa p p l i e di np o w e rs y s t e me a r l ya n d b e c a m eam a t u r et e c h n o l o g ys ot h a t i td e v e l o p e dam o r ea n dm o r ei m p o r m a tr o l ei nt h ep r o g r e s so fp o w e rs y s t e m o w i n gt ot h e e x c e l l e n tf u n c t i o no fn e t w o r k , t h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n th f f o r m a t i o ns y s t e mh a sa p p l i e d w i d e l yi ne l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e s r e s e a r c ho nt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e mo fe l e 嘟cp o w e r e n t e r p r i s e s ，t h em o s tb a s i cf u n c t i o ni st or e f l e c tt h ea c t u a lc o n d i t i o no f t h es p o tt ot h ec u s t o m e r i nt i m ea n dd e p e n d a b l e l y w h e r e v e rw ea r e ，嘶也t h eh e l po ft h i ss y s t e m ，w ec a nk n o wa c t u a l c o n d i t i o no ft h es p o ti nt i m ea n da c c u r a t e l y t h i st e x t , b a s e do nt h ee x t e n s i v en e e do ft h e p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi nl o c a lp o w e rs y s t e ma sf o u n d a t i o na n dt h e p r o c e s so f t h ed e v e l o p m e n to fi ti nm u d a n j i a n gh y d r a u l i cp o w e rp l a n t , h a sd o n ea s e r i e so f s t u d i e sf o r t h ed e s i g na n dc o m p i l a t i o no ft h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ( i n c l u d i n gt h ed e s i g no fa r r a n g e m e n to fn e t w o r k ，f o r e g r o u n da p p l i c a t i o na n ds e r v i c e a p p l i c a t i o n ，t h ec h o i c eo f d a t a b a s e sa n dd e v e l o p m e n tt o o l s ，e t c ) ，i no r d e rt om a k e f u l lu s eo fi t i n e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e sa n di n t r o d u c et h em e t h o do fd e s i g na n dc o m p i l a t i o no fs i m i l a r s y s t e mi nd e t a i l f i n a l l y ，t h i st e x tc o m b i n ea na c t u a lc i r c u m s t a n c eo fm u d a n j i a n gh y d r a u l i cp o w e r p l a n ta n dd i s c u s ss o m ep r o b l e m st h a tt h eo p t i m a lg e n e r a t i o np r o b l e mo fc a s c a d eh y d r o e l e c t r i c p l a n t si nac o m p e t i d v ep o w e rm a r k e ti sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r al i n e a rm o v i n gm e a na u t o r e g r e s s i o nm o d e lh a sb e e nd e v e l o p e dt of o r e c a s tt h em a r g i n a lp r i c eo ft h es y s t e m t h em o d e l b yu s i n gg e n e t i ca l g o r i t h m si sp r e s e n t e dt oa t t a i nt h et o t a ld a yg e n e r a t i o n t h e s er e s u l t sc a nb e t h eb a s i so fd e c l a r i n gp o w e rp r i c ea n de l e c t r i ce n e r g ya n da c q u i r ea l lo b v i o u se c o n o m i c p e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：c o m p u t e rn e t w o r k ；t h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ； g e n e t i ca l g o r i t h m ；c l i e n t s e r v e 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名： i ) 已月扩日 学位论文使用授权声明 本人薹l ! l 拨师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：芝z 年龇二签名： d p 和 前言 1 前言 1 1 研究的背景与意义 计算机网络技术近年来获得了飞速发展，二十年前，很少有人接触过网络“1 。现 在，网络技术已广泛应用于社会的各个方面，包括生产调度、广告宣传、过程控制、 计划管理、人事管理、财务管理等。在我国，计算机网络技术发展更是蒸蒸日上，尤 其在企业的管理、产品宣传、营销等方面起着举足轻重的作用，且令网络使用者们受 益匪浅。电力系统作为我国应用计算机技术较早的行业，网络化管理技术越来越成熟， 使得计算机网络技术在我国电力事业的发展进程中发挥了越来越重要的作用也正是 借助于网络的强大功能。生产管理信息系统“才得以广泛应用于各发电企业如今大 多数企业拥有了一个或多个网络系统。 针对发电企业生产管理信息系统，其最基本的功能需求是将现场的生产实况及时、 可靠地反映到用户面前无论我们身在何处，只要借助于该系统，就能及时、准确地 了解现场的实际运行情况。本文以国内的电力系统以生产管理信息系统的广泛需求为 基础，以牡丹江水力发电总厂生产管理信息系统的开发过程为背景，对生产管理信息 系统的设计、编制等做了一系列的研究工作( 包括企业的网络布线、前台应用程序、 后台服务程序的设计及数据库、开发工具的选取等) ，尽可能地使该系统在电力系统发 电企业更有效地发挥作用，并详细介绍了如何开发类似功能的生产管理信息系统的设 计、编制过程 近年来随着计算机技术的飞速发展，尤其是微型计算机的普及，各企事业单位都竞 相建立自己的管理信息系统来提高管理的现代化水平和办事效率。从世界范围来看推 进办公自动化、网络化、电予化，全面信息共享已是大势所趋。企业m i s 是一项复杂的 系统工程，开发周期长，而且用户的需求是千差万别的，同时又是不断变化的，往往 是在开发工作还没有完成，企业的经营规模、业务要求已发生变化，致使开发工作无 法正常进行。因此，有必要对企业进行详细分析，找出它们基本特点，建立内核模型， 使其具有良好的可扩充性。 本文论述的生产管理信息系统主要是针对电力系统发电企业利用网络手段来监 视、管理企业的生产，即通过企业的内部网络，将现场采集到的实时数据传输到服务 器端的数据库中，再由前端应用程序及时地将实时数据反映到客户面前，从而使企业 的管理者坐在办公室中就可以轻松了解现场的实际生产情况。通过生产管理信息系统 将计算机网络和计算机数据采集、监控系统有机地联系在一起，对充分利用现有资源， 提高企业的管理自动化水平以及促进企业的经济运行和安全运行方面具有积极意义 生产管理信息系统在我国许多领域都有着广阔的应用前景 西安理工大学工程顾士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 计算机应用的历史回顾 早在六、七十年代，随着微型计算机硬件的飞速发展，许多工业企业逐步应用计 算机对生产设备进行实时监控，尤其是电力系统、钢铁企业、重型机械制造业应用最 为广泛。然而这种监控系统，只是局限于对某一台设备的运转情况进行监控，或是对 某几台设备的运转设备进行监控，再广泛一些，可以对一条生产线实施监控。这种实 时监控系统的应用，提高了设备运行的可靠性、安全性，减轻了工人的劳动强度，提 高了企业的生产效率在电力系统中，利用微型计算机来实时监控发电机组的运行情 况已不是什么新鲜事，并且其在实时监控系统和数据采集系统的应用方面都有较成熟 的技术。就某一台发电机组而言，首先要对其最底层的模拟数据量进行采集，诸如现 场发电机组的负荷状况、发电机的转速高低、机组出口的电压大小等重要参数，必须 能及时得到其实际值在现实中，这种模拟数据量的采集过程可以认为是实时的，即 实时数据模拟量到相应数值量的转化过程是瞬间完成的。但从理论上讲，这种实时数 据的采集、转换过程同现场实时数据的产生过程有一定的时间差距，而在现实中该时 间差却是微乎其微，我们完全可以将从现场采集的底层的数据量看成现场的实时数据 量来处理。因为有了现场的实时值，我们才能根据这些参数的实际变化情况来对机组 进行监控。由于当时的网络发展较为迟缓，加上通讯技术尚不成熟，所以对机组的实 时监控只能局限于单台机组、单台微型机，并且分散在工厂的各个部门、车间，所有 分散的监控系统不能实现集中管理，我们也无法通过微机系统来浏览整个工厂生产情 况，这不能不说是个遗憾。 1 2 2 生产管理信息系统的应用现状 在我国的电力系统部门中，往日计算机的应用体现在以下两个方面： a 计算机管理信息系统：企业局域网的应用仅仅局限于人事管理、财务管理等单一 管理系统或简单的u i s ，很显然，只发挥了i n t r a n e t 的部分优势，并没有充分发挥 i n t r a n e t 的潜在功能。 b 计算机实时监控系统和实时数据采集系统：这些系统担负着对电厂各种设备的 运行状况进行监控的任务，对电厂的安全、经济可靠运行起着至关重要的作用。然而， 这类系统仅仅局限于对某一套设备的实时监控，其未能有效地将全厂的运行状况全面 展现在企业的决策者、管理者面前，企业的决策者、管理者要想了解整个企业的生产 状况，那么就得亲临现场，通过看繁杂的数据表，然后才能做出决策和规划 2 从上述两方面的应用可以看出，如何使现场的实时信息在计算机网络中再现。使 得企业的决策者、管理者坐在办公室中便可轻松了解到现成设备的运行状况，并进行 及时的分析、调度和决策是生产管理信息系统所要解决的主要问题。 对于电力系统、钢铁企业、重型机械制造业等，其内部监控系统的发展、应用越 来越趋于成熟。在其生产环节中，如果对某些生产环节的控制过程要求较为精细，或 者该工序重复操作的可能性较大，我们便可以利用微型计算机来实行实时监控。这样 做不仅满足了工序精度的要求，提高了工作效率，并且大大减轻了工人的劳动强度 这种成形的监控技术在工矿企业无处不在。然而不论是实时数据的采集过程，还是对 现场环节的监控过程，都仅仅反映了整个工厂的局部生产状况，如果要想了解全厂的 生产运作情况，仍然要亲临不同的生产线。可以想象得出，我们并没有有效地利用各 个分散的实时监控系统的效能。如今我们借助于先进的网络通讯技术，可以将各个数 据采集系统、实时监控系统的实况反映到一起来。通过这一手段，我们便可以对全厂 的生产状况有一个简单的了解，也就是说该系统是集实时数据采集系统、数据实时监 控系统为一体的查询、分析系统、决策系统。随着网络和通讯技术的发展，生产管理 信息系统尤其在电力系统发电企业得到越来越广泛的应用 1 2 a 1 生产管理信息系统应用的意义 咽为有了生产管理信息系统，使得工人可以轻松监视现场的生产状况，而不必一 味呆在生产现场来监视设备的运行，减轻了工人的劳动强度，提高了生产安全性；对 企业的管理者、决策者而言，其意义更为明显，他们只要在办公室中，便可以随时掌 握整个生产运行情况，并根据这些实际反映上来的数据，对现场的生产及时进行管理、 控制、调度，而不必去查看那些繁杂的数据表。借助于生产管理信息系统，可以对现 场的历史数据进行查询、分析我们可对众多参数中某些重要实时数据、历史存储数 据进行进行适当的处理，从而得出一些有实际意义的信息，来指导我们的生产、工作 电厂的生产管理信息系统可将机组的日、月发电量和各线路的负荷情况以柱形图 的形式或曲线的形式统计、绘制出来，再将其放在一起进行比较，其比较结果一目了 然而企业的管理者、决策者们可以从比较结果中获得一定信息来及时调整企业的下 一步生产和工作计划可以看得出生产管理信息系统也扮演了部分决策支持系统的角 色，这对企业的经济效益至关重要。我们可以根据不同企业的不同需求对实时数据和 历史数据作不同的处理，总体看来，生产管理信息系统对于一个企业而言，有者举足 轻重的作用 1 1 4 生产管理信息系统的应用前景 时代在进步，计算机和通讯技术的发展更是日新月异早在几十年前，人们可能 很少听说网络一词，更谈不上讲网络技术究竟能为人们干些什么。可今天网络技术在 3 西安理工大学z 程项士学位论文 现实生活中的应用却是无处不在同我们的现实生活息息相关。对个人而言，我们可 以足不出户，便知天下事，而且可以进行网上通讯、网上购物等。对企业而言，通过 网络技术和通讯技术不仅可以有效地管理好自己企业内部的运作，而且可以从网上获 得最新的商业信息，进行网上贸易一改往日那种传统落后的管理、经营模式，当今 的生产管理信息系统仅仅在企业局域网上流行，主要是满足企业内部人员的管理需要 今后随着i n t e r n e t 的广泛应用，生产管理信息系统将会出现在i n t e r n e t 上。不仅企 业内部人员能了解整个工厂的运作状况，也能让所有浏览本企业网站的用户了解该企 业可以了解的大体生产状况。当然，这并不是意味着本企业的生产管理信息系统对外 界是完全开放的，我们可以对不同的信息设定不同的安全级别。凡是测览本企业网的 查询者们，必须具有一定的访问权限，才能对本厂的生产情况进行更深层次了解，否 则他们看到的只是有限的实时信息。可以看得出，生产信息管理系统在i n t e r n e t 上的 实现，有力地向外界宣传了本企业的实际生产能力和显示了强大的经济实力，这对企 业今后的发展有着不言而喻的重要意义在不久的将来，生产信息管理系统真正的、 更广泛的网络化是一种必然的趋势。 1 3 本文主要研究内容 从前面叙述的可知，生产信息管理系统在电力系统的应用是切实可行，甚至可以 说是势在必行在国外，这种在线式的生产管理系统早已普遍应用于绝大多数的大中 型企业中，而且也取得了很好的效果。在我国早期，由于网络技术的起步较晚，再加 上硬件基础设施较为落后等原因，这种对全厂生产状况实施在线管理的系统很难成功 运用于各企业内。虽然有的企业也早已应用了这一先进技术，但其应用的范围却极其 有限，而且十分狭窄，相对于国内整个企业界而言，这种生产信息管理系统的应用数 量却是微乎其微。随着近几年软、硬件的飞速发展，网络技术和通讯技术应用的日益 普及，这种生产信息管理系统在企业内的运用逐步变得更为广泛。尤其对于电力系统， 这种在线式的实时监控、查询、分析几乎成了企业高效、安全运行的必不可少的辅助 手段之一 针对生产信息管理系统，其最基本的功能是将现场的实况及时可靠地反映到我们 面前。在此原则上，我们可以做进一步的工作，来满足我们工作上的需求例如，对 今天现场产生的实时数据，我们除了当时了解外，还应该将某些重要参数的实时数据 及时地给予保存，以便以后来查询、分析这些参数的历史记录值。通过查询、分析过 程，一来可以了解某些参数的以往历史值或以曲线的形式绘制出来，或以棒图、饼图 的形式绘制出来，历史数据通过这种方式处理后，其之间的比较结果便一目了然。当 然，这种做法并不是一成不变的，我们可以根据各个企业对不同参数的不同要求来选 取不同的处理方式，从而达到我们所需要的目的。这种对数据的处理方式，不仅仅是 为了比较其之间的不同之处，更重要的是能从这些比较结果中获得更有意义的、更能 指导现实生产的信息，这样更能体现生产信息管理系统的实用价值针对不同的企业， 其对生产信息管理系统的具体要求自然不同，各有侧重点，但其基本的出发点却一样， 就是实时地监视全厂的生产、运作情况，及时向用户反馈现场的最新信息，并且尽可 能发挥生产信息管理系统的优点，来提高企业的经济效益。 也正是基于这一背景，本文以国内的电力系统对生产信息管理系统的广泛需求为 基础，对生产信息管理系统的构思，设计、编制等作了一系列的研究工作，并尽可能 的做到使该系统在电力系统更有效地发挥作用。本文在对该系统的构思、设计过程中， 首先立足于其最基本的功能。实时性”，即在线式的反映现场底层机组的工作情况， 能让人们不用亲临现场就能对现场的一切运作状况了如指掌其次，尽可能地满足该 系统的。查询”、。分析”功能。这里所谓的“查询”功能不仅仅体现在对现场实 时数据的查询，或是对某些参数历史记录值进行查询，更重要的是对参数的历史记录 数据得有各种比较、处理功能，从这些数据的比较中才能获取真正有价值的信息对 于企业的决策者、管理者们在部署企业下一步工作、生产计划时，这些信息很可能为 他们的决策提供参考。为了充分发挥系统在这方面的功能，本文对不同企业的生产信 息管理系统作了不同的研究工作 对于生产信息管理系统，其在电力系统内的应用究竟如何? 我们当然不能罗列所 有的生产信息管理系统在电力系统的应用情况。但仅从一两例生产信息管理系统在电 力部门的应用效果看，便能体现出该系统在其它部门应用的优点所在本文以牡丹江 水力发电总厂生产信息管理系统的开发为背景，详细介绍了开发具有类似功能的生产 信息管理系统的研究、设计、编制过程。针对于该水力发电厂，其对生产信息管理系 统的要求主要有两点：一方面要求能对现场的发电机组运转情况、全厂主干线路的负 荷状态、等给予实时的监视、反映，一旦现场出现故障，该系统能及时地给予报警； 另一方面，实时监控大坝两侧的水位值变化，及时汇报牡丹江水力发电总厂所属地区 的雨量值、水位值变化情况，并能根据水库的历史水位值、实时水位值，来预测未来 的水位涨落趋势。将这两个要求体现到此生产信息管理系统中，从软件功能上划分， 可分为1 2 大功能模块每个模块功能的细分，将在该系统的具体设计、编制过程中给 予详细的讲解 1 4 研究的创新点 电力市场条件下，经济运行“”己日益成为各发电公司自觉的行为。与统一调度 不同，由于实行了“厂网分开，竞价上网”，各发电公司产权独立，必然追求利润最大化 本次设计的生产管理信息系统涵盖了对竞价上网环境下的梯级水电厂日优化运行问题建 立了电网边际电价预测的线性移动自回归模型同时提出了梯级水电厂日优化运行模型。 并采用遗传算法求解。计算结果可作为梯级水电厂目前交易市场电价和电量申报的基础。 可获得显著的经济效益。 5 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统的设计与实现 2 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统的设计与实现 2 1 课题的提出 在市场经济条件下，随着“厂网分离”、“竟价上网”以及新电价机制的逐步实施，电 力体制改革已进入实质阶段，以提高送电可靠性和供电质量、降低成本为导向的“发电 侧”竞争将是发电厂制胜的利器。牡丹江水电总厂通过生产管理信息系统的建设，不仅 可以全面有效地控制发电生产成本；同时，通过该信息平台，能够快速、准确地提供 生产成本信息，为电能营销系统及时、准确地进行动态的电能销售报价决策、实现上 网合理竟价、提高牡水总厂在电力市场上的竞争力服务 随着社会的进步和科学技术的飞速发展，时代要求我们要用科学的、先进的管理 手段来管理企业，企业才能发展，才能立于不败之地随着电力系统改革的不断深化， 企业管理水平和计算机应用水平逐年提高，建设管理信息系统已经成为企业管理走向 更加科学化、现代化的迫切需要 觋代管理理论和计算机技术互为动因，两者相辅相成，已成为企业改造和发展的 强大动力目前，电力系统中众多企业都在不同程度上开发和应用管理信息系统来辅 助企业进行科学的经营管理，以至于企业建立管理系统成为企业现代化的重要标志之 一 安施本项目的意义在于探索一条适应牡丹江水电总厂实际情况的现代化管理之 路，建立基于计算机网络的信息流通体系，从而形成具有适合牡丹江水电总厂情况与 需求的新型的现代化管理系统 2 2 牡丹江水力发电总厂及其生产信息管理系统简介 2 2 1 牡丹江水力发电总厂简介及局域网应用情况简介 牡丹江水力发电总厂系黑龙江省电力公司所辖的唯一水电厂，是国家大中型企业 牡丹江水力发电总厂位于黑龙江省的牡丹江干流上，包括莲花和镜泊湖两个梯级电厂 以及牡丹江梯级调度中心，总装机容量为6 4 。6 万于瓦。以发电为主，兼顾灌溉和供水 电站主要担负黑龙江电力系统基荷、峰荷，同时承担系统的调频和事故备用 镜泊湖发电厂始建于1 9 3 7 年，装机2 台，1 9 7 8 年又进行了扩建，增加装机4 台， 总容量达到9 6 m w ，至今己历五十余载( 发电) ，为解放战争和新中国的建设发展做出 了巨大贡献。莲花发电厂于1 9 9 8 年9 月全部投产发电，装机4 台，总容量是5 5 0 m w ， 是。无人值班”( 少人值守) ，梯调遥控的自动化水电厂。 为了顺应时代发展的需求，牡丹江水力发电总厂对企业进行了一系统的规划管理， 7 西安理工大学r - 程硕- - 士- 学位论文 用现代化的网络管理手段来管理、策划、调度企业的生产动作从最初的企业网络布 线，到全厂的信息、资源共享，以及发展到m i s 系统、监控系统的应用，不仅很大程 度上提高了企业的生产效率，统一了企业的集中管理，而且从一定程度上减轻了工人 和管理人员的劳动强度，提高了他们的生产和工作积极性，这极大地体现了网络管理 手段的先进性、有效性和实用性 2 2 2 企业对网络布局的要求 为了进一步实现牡丹江水力发电总厂各部门之间的信息流通，利用现代计算机及 通讯技术，实现各部门之间信息管理的集中化、现代化进程，改善传统的工作模式， 促进牡丹江水力发电总厂各部门综合业务处理自动化手段和日常办公效率的全面提 高，建立一套应用功能强大的计算机企业内部网络系统已成为当务之急 牡丹江水力发电总厂网络初步建成于1 9 9 7 年，己不能满足企业发展需要，分别于 2 0 0 3 年和2 0 0 5 年开始对下设的镜泊湖电站和莲花电站的网络系统进行改造。对于网络 系统的改造，其总体目标是：在现今先进成熟的计算机和通讯技术基础上，建成一个 覆盖全厂各部门、各处室、各基层单位的计算机网络系统，通过内部通讯实现全厂的 数据和资源共享，协同工作，以促进综合业务自动化和日常办公效率的全面提高大 体上说，此种网络布局应该满足以下几点： 实用性：改造后的网络系统，能够在现在和将来适应技术的发展，并且实现数据 通信、语言通信、图像通信等等； 灵活性：网络系统能够满足灵活应用的要求，即任一信息点能够连接不同类型的 设备，如计算机、打印机、电话、传真机等； 模块化：网络系统中，除去敷设在建筑物内的缆线外，其余所有的插件都应是标 准件，以方便管理和使用； 扩充性：网络系统是可扩充的。以便将来改造时容易将设备扩充进去； 经济性；在满足应用要求的基础上，尽可能地降低造价，以节约企业在此方面的 经济投资 2 2 3 根据实际情况选取合适的开发平台和开发软件 九十年代以来，网络化、分布式、多媒体、开放性等己成为计算机领域发展的方 向，这时系统平台的选型就重点从以下几个方面来考虑： ( 1 ) 系统的开放性； ( 2 ) 系统的延续性； ( 3 ) 系统的可扩展性； ( 4 ) 系统的互连性能； ( 5 ) 对应用软件的支持； 8 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统的设计与实现 ( 6 ) 系统的性价比； ( 7 ) 生产厂商的的技术支持等。 以此为遵循原则，我们在选择开发平台时，首选了微软公司的w i n d o w s 系统的 操作系统该操作平台不仅能很好地满足运行各种实用的开发工具及应用软件，而且 它们也深为广大用户所熟知，喜爱 现今推出的软件开发工具可谓是千姿百态，而且在功能实现上是不分上下，市场 上较为流行的开发软件有v i s u a lc + + 编程语言，p o w e rb u i l d e r 编程语言，j a v a 编程语 言等，都是颇受软件开发者们青睐的开发工具，并且对于不同的开发工具各自具有独 特的优点。至于开发者究竟选择何种开发工具，一来看开发者的个人爱好，二来结 合实际慰问的需要针对牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统的的开发，我们选择 了p o w e r b u i l d e r 9 0 编程语言工具 主要原因： ( 1 ) 该开发工具功能强大，对于生产信息管理系统软件中要求实现的各种功能 均可轻松完成； ( 2 ) 制作的图形界面友好利用p b 开发工具能够开发出优美的图形界面，令人 赏一c 斌目； ( 3 ) 轻松实现客户终端同服务器的连接，并且访问服务器端数据库简单、快捷； ( 4 ) p b 编程语言简单、易学，用它来进行项目开发，能够有效地缩短软件开发 周期 2 3 系统总体功能要求 根据目前信息系统的现状以及当前管理和未来发展的需要，确定牡丹江水力发电 总厂生产管理信息系统建设的总体业务功能范围如下： l 设备管理：对设备的整个生命周期进行全过程管理。 2 运行管理：发电生产运行的全过程管理 3 检修管理：设备检修与维护的管理 4 缺陷管理：设备消缺流程化网络管理 5 技术监督管理：通过定期试验对设备情况进行分析，辅助设备管理 6 工程管理：发电厂各种检修、技改工程的过程管理 7 安全管理：对设备与人身安全监察的管理。 8 科技管理：科技项目及成果的申报、审批、实施、评审等过程的管理 9 水文管理：水情、气象、水库调度等日常水文管理工作 1 0 技术资料：各种生产技术资料的综合管理 1 l 计划与总结：各部门各种计划与总结从编制到审批结束的过程管理。 9 西安理工大学z 寝硕士学位论文 2 4 系统总体使用要求 l 系统可靠性：信息系统可靠性包括软硬件可靠性 1 1 0 它反映了系统按照用户的 要求和设计目的，执行其功能的正确程度。通常系统的可靠性用系统平均失效间隔时 问m t b f 来表示。根据项目进度管理的业务特点，软件项目进度管理系统的系统可靠 性平均无故障时间( m t b f ) 不低于2 0 0 0 0 小时。 2 系统响应时间：根据人机工程学和心理学理论，在统计查询上一般要求本地操 作指令发出后，3 秒钟内就有结果输出。 3 系统可维护性：软件的可维护性对于延长软件的生存期和确保系统的可用性具 有决定性的作用要求建立明确的软件质量目标体系和评审制度，采用系统结构化、 模块化设计方法，便于软件的正当维护 4 系统可扩充性：要求系统具备一定的扩充性，以利于以后功能扩展的需要对 系统结构要求灵活、软件功能要求采用模块化设计、系统开发遵循相关标准 5 系统安全保密性：内部网络要有一套自身的安全机制，尤其是认证制度，避免 系统来自内、外部的威胁，确保系统的安全。操作系统数据要求相应的权限认证 1 0 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统开发的具体实现过程 3 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统开发的具体实现过程 3 1 系统建设策略 以需求为导向，统筹规划，突出重点，以点带面，保证一定扩充性能。系统采用 组件式结构，在统一的总体设计框架下，可以根据需要，分批实旌，逐步扩展。 系统的设计与建设应该本着以下八项原则“： ( 1 ) 先进性系统设计思想新，应用软件及实旌采用先进的管理理念和方法； ( 2 ) 可靠性和安全性。采用的软件系统安全可靠，数据不会被窃取； ( 3 ) 实用性系统各模块可操作性强，能有效提高生产管理水平； ( 4 ) 集成性各功能模块有统一的门户，集成后成为一个独立完整的系统； ( 5 ) 实时性系统能及时准确地提供最新的信息： ( 6 ) 经济性系统配置按照实际需要，充分利用总厂已有的资源； ( 7 ) 开放性系统能够不断更新，并能与其它系统互联： 。( 8 ) 统一性系统各模块的标准、编码、用户界面形式以及程序风格统一 3 2 对数据库的选取与设计 针对生产信息管理系统的总体设计要求，我们必须将从现场采集来的实时数据给 予及时保存，以供日后查询、分析用，当然免不了要构造数据库来保存这些实时数据 工作在客户端，服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式下的企业网，对服务器端的网络数据选择一 般为大型数据库工具”1 诸如o r a c l e 数据库、s q ls e r v e r 6 数据库、s y b a s e 数据库 等。一方面这些大型数据库的存储量堪称“海量存储。，对于一个企业的数据量而言， 完全有能力容纳下其所有有用的数据量，并且管理起来较为方便，因而特别适用于作 为企业级的网络数据库存储工具另一方面，这些大型数据库对客户端的访问要求严 格，用户必须确信有访问服务器端数据库的权限，才能得以成功地访问服务器端数据 库中的内容，否则其访问请求将被服务器端拒绝尤其对于企业中某些具有特殊意义 的数据，更得有防护措施，决不能让。入侵者”轻而易举地获得这些重要信息，而这 几种大型数据库的对其中存储的数据具有很好的保密作用，这也是该类型数据库广泛 应用于企业网中的重要原因之一另外一个不容忽视的重要因素，是由于i n t r a n e t 的广 泛推行，企业网中客户端的加入数量是不断增长的，客户对服务器端数据库的访问也 是日趋频繁，作为网络数据库本身，能否很好地管理这些来访者，如何应答来访者提 出的请求等问题同样十分重要，而这几种网络数据库均能够很好地满足要求。可见对 服务器端网络数据库的选取，应慎重考虑后做出决策。 一个好的数据库设计方案，不仅能极大地方便开发者对应用程序的开发工作，而 西安理工大学工程硕士学位论文 且还可以一定程度上提高应用程序的执行速度1 1 0 。尤其对于关系型数据库的设计，更 要慎重考虑，避免建立冗余的数据表格，浪费数据存储空间，降低数据库搜索效率“。 所以说，简洁明了的关系数据表格设计，不仅能够优化数据库查询，而且一定程度上 可以节约数据库的存储空间。 参照以上依据，结合牡丹江水力发电总厂的实际情况( 1 9 9 9 年m i s 开发时是选用 s y b a s e1 1 5 作为服务器端的网络数据库) ，我们选择了s y b a s e1 2 5 数据库作为 生产信息管理系统的网络数据库。选择该数据库的目的，除了能满足功能上的需求外， 另外一点就是有效地利用了现有的计算机资源，节省了服务器端的存储空间 3 3 c i o n t 端应用程序访问网络数据库的实现方法 服务器端后台服务器程序将现场采集系统采集来的实时数据量转化成标准数据库 能够识别的数据后，再存储到服务器端的网络数据库中，这是整个生产信息管理系统 的关键所在。只有将实时数据或者历史数据存储到网络数据库中后，前端应用程序才 能根据实际的需要，对网络数据库进行访问，获取希望得到的数字量、信息量等。 牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统是基于c l i e n t s e r v e r 模式进行开发的。客 户端应用程序向服务器端提出服务请求( 通常是s o l 查询请求语句) ，该服务请求被 送到服务器上由服务器端查询管理器进行解释、处理，然后服务器端再将查询处理结 果返还给客户，完成客户端的服务请求。c l i e n t s e r w r 结构数据库的功能分布可用以下 框图的形式表示： 客户螬 曩务嚣蝈 终螬用户接口表示逻辑+ 一一 一二三 数据 访目 终端 用户接口表示逻辑卜一 目 图3 - 1c l i e n 姗r 结构数据库功能分布图 f i 啡3 lc l i 曲t s s m 惯c o n s m 蜘 o n 血国b a f u h c f i o i ld i s 竹i b u t e sd i a g r m 前端应用程序访问服务器端网络数据库时，首先应该建立起同服务器端数据库的 连接环境，在该连续环境下才能登录访问数据库。不过登录服务器端数据库时，用户 必须提供必要的登录用户名、登录密码以及所要访问的数据库，一旦服务器端确认该 牡丹江水力发电总厂生产信怠管理系统开发的具体实现过程 用户登录有效，客户端才可顺利地对网络数据库进行访问。当然，前端应用程序访问 网络数据库时的连接步骤及访问方式类似于服务器端后台服务程序同网络数据库的连 接方式，故不在加以列举 3 4 图形界面设计 针对一个应用软件的开发，如何实现系统的功能需求当然是放在首位。因为进行 软件开发的目的就是利用现有的软、硬件资源及网络资源，来为我们的生产、生活服 务，如果开发出来的软件系统连最起码的功能需求都不能实现，那么这种软件开发不 能称为真正的软件开发，无论其界面设计的多么优雅，充其量只是一件“装饰品”而 已，所以我们进行软件开发的最基本目的是满足系统的功能需求但是这并不是说应 用软件的界面设计不重要，相反，它在最终决定整个软件开发成功与否上同样占有重 要的地位。不难想象，如果应用软件在系统的功能需求上能很好地满足客户需求，但 整个软件界面的设计十分粗糙，毫无美感，并且用户在对软件的使用操作上相当繁杂、 别扭，那么该应用软件即使有再强大、再完美的功能，同样不会受到使用者的青睬。 所以说，设计出优雅的图形界面和方便、简洁的操作规程，对软件开发同样十分重要， 否则拙劣的界面设计会使开发出来的软件在应用上大打折扣 在对牡丹江水力发电总厂生产信息管理系统的界面设计上，首先依据牡丹江水力 发电总厂对生产信息管理系统整体界面的设计所提出的要求，考虑软件在实际运行过 程中界面的实用性、美观性和操作的直观性、简便性，将该生产信息管理系统的总体 框架设计成标准的w i n d o w s 如i 窗体，即父窗体包含子窗体，所有的子窗体都在唯一 的父窗体中显示、运行，一旦我们退出系统的父窗体。就退出了该生产信息管理系统 纵观这种软件界面的设计，正是体现了界面的实用、美观和操作的直观、简便 3 5 软件架构设计 3 5 1 概念定义 决策层：是指企业中最高领导团队或个人，对生产管理起决策指导作用，包括总 经理、总工、生产管理部门等 管理层：是指在日常生产活动中起管理作用的团队或个人，包括电站厂长、主任、 值长、班长等 业务层：是指在日常生产活动中进行具体工作的团体或个人，包括值、班组等。 3 5 2 逻辑架构描述 西安理工大学工程硕士学位论文 图3 2 系统体系结构框架图 f i g m r , 3 0 2s y s t e m 打删劬c 击鸡舳 系统体系结构框架描述： - c i e n t s e r v e r ( c s ) 体系结构及特点 c s 模式是传统的应用软件模式，数据集中在服务器端，用户通过操作安装在各客 户端或工作站的应用软件，将各种数据送入到中心数据库中，系统管理员能够修改数 据库中的数据，进行数据库中数据的管理 c s 模式应用软件的开发特点是c l i e n t 端与s e r v e r 端需要分别进行开发工作而 c l i e n t 端的软件开发工作量相对较大，另外c l i e n t 端需要运行相应的支持平台，因此对 c l i e n t 端运行的硬件资源要求也较高。且用此种方式开发的应用软件通常不能运行于其 他的软件平台上，如需改变运行环境则必须进行应用软件的移植工作而且对以后软 件系统的维护、升级带来诸多不便。但是该模式对于经常进行大量文档数据的编辑与 各种复杂操作的客户将带来方便，而且以此种模式建立的系统其操作响应速度也较快。 b b r m r s e r s e r v e r ( b s ) 体系结构及特点 对于更为广大的用户，特别是相应领导来说，对数据他们只需要查询、浏览和统 计，而不需要复杂的数据维护操作，而且