（电力系统及其自动化专业论文）分布式电网调度运行管理系统的开发.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文分布式电网调度运行管理系统的开 发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：秀弓扭曰期：型竺生竺2 争 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用s e p 、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借闼：学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文：同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：痊于机 日 期：2 1 1 竺：婆坶 导师签名： 、蚤酞 ! b ! 日期：超笙! 兰：冲 华北电力人学硕十学位论文 1 1 选题的背景和意义 第一章绪 论 当前，电力工业在全世界范围内发生着深刻的变革。电力工业的改革目标在于 提高电力生产效率，使电价形成机制合理化，提供高质量、更安全的电力产品，促 进电力工业本身的良性发展，并使全社会从改革中得到更好的经济效益和社会效 益。电力工业改革的目标是引入竞争，实现市场化运行【lj 。这样，整个系统的运行 呈现分布式的特征。为确保有许多追求不同目标的市场参与者的电力系统的安全、 可靠与经济运行，协调是必不可少的。快速的信息交换系统对实现电力系统的协调 运行至关重要。因此，在调度运行管理系统的开发中，所采用的技术必须适应社会 的发展，满足电力工业发展的需要。 传统的计算机信息管理系统的主要功能有三个：即信息处理、事务处理与决策 支持。信息传递和信息处理构成了企业和行政管理的业务中的主要内容之一，也是 事务处理与决策支持的基础。如何方便的在不同的业务部门、业务人员之间高效的 进行信息传递是企业领导、业务人员、包括现在的计算机开发人员十分关心的问题。 电网调度管理的工作很多，调度员每天的值班运行记录详细地记载了整个电网 的运行情况，为各级领导和管理部门提供了决策所需要的重要信息。但是，目前的 值班运行记录采取手工记录的方式，要从众多的资料中快速准确地查找有关信息是 很费时费力的，存在以下主要缺点： l 、原始的值班记录采用人工手写，缺乏规范性。 2 、当天的值班运行记录要在第二天出专人整理后用w o r d 文字编辑软件输入微 机，编辑成调度同报表的形式，打印多份分别送往各有关部门和领导。这种方法要 输入大量的重复性词语，仅仅停留在将手写转化为计算机录入，输入内容和形式因 人而异，规范性、时效性都很差。 3 、记录没有分类，不便于对历时较长的电网运行情况进行查阅。 4 、电网运行中有很多统计考核工作，统计人员一般是以逐页翻找原始值班记 录的方式摘抄统计，即费时又容易遗漏。 5 、这种传统的工作方式受人为因素影响很大，常造成查找不便，统计不清的 情况不仅浪费了大量的人力和时间，而且管理起来也不方便。 6 、调度大部分工作都需要多个部门的协调、配合。最典型的如检修工作票是 电力系统调度部门进行倒闸操作、安排检修的基础，但工作票的批答、执行大部分 都是传统的工作票管理模式( 手工填票) ，逐级手工批复，传阅，同时还需领导审批， 华e 电力人学硕十学忙论文 张工作票，在相关人员手中传柬传去，效率低、容易出错，且打印出的纸张保存 困难，容易造成数据的丢失。 进入9 0 年代，随着计算机技术特别是网络技术的普及，现代企业的信息资源 越来越表现出一种异构、分布、松耦合的特点，企业的分散性、决策制定的分散性、 对闩常业务活动详尽信息的需求以及c s 、b s 体系结构、分布式处理技术的同益 成熟，都说明了这样一个事实：集中式信息处理的时代已经过去，实现大规模的异 构分稚式执行环境，使得相互关联的任务能够高效运转并接受密切监控已成为一种 趋势。在这种不可抗拒的技术背景下，要求丌发一种调度运行管理系统，适应电力 工业的发展。本系统将很好的把调度所和各个变电站联系在一起，它的投运将带来 巨大的效益，给全局与调度有联系的部门带来极大的方便，可以直接上网了解想要 了解的内容，查看任一同的调度r 志、填写停电申请、实现资源共享：减少差错， 减轻调度员的工作强度，提高工作效率和质量，实现调度管理的规范化；调度运行 投运后，实现无纸化运行工作，每年节省的各项专用记录的印刷费用和打印纸就将 仃儿t 元。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 当代世界的现代化就是信息化。信息产业起源于美、h 少数国家，并迅速波及 到全球范围。随着信息高速公路( 指数字化大容量光纤通信网络及卫星通讯设施， 用以将政府机构、企、峨人学、科研机构、家庭、公共活动场所的计算机联网) 的 兴起，人类将进入多媒体时代。1 9 7 1 年微型计算机的j 1 ：发，管理信息系统的研制， 丌创了仝方位的智能计算机时代。经过几十年的发展，国外在信息管理系统的开发 巾，技术已经十分成熟，并成功地应用到了电力系统中。 在国内，信息管理系统的研制已从传统的c s 方式逐渐转变为b s 方式，例如： 文献中的b s w f ：一个基于b s 方式的工作管理系统。在这篇文章中，作者论述了 基于分布式的管理系统的形成，系统中应用服务的助能模块都是分布的，实现方式 采用的是基于a c t i v e x 的w e b 对象计算体系，使用d e l p h i 5 开发的，所有模块对数 据库的访问都通过o d b c 来实现，从而摆脱了对特定数据库的依赖，基于w e b 的 分布式实现方式使企业呈现给外界的是一个基于w e b 的功能服务，从而使企业成为 基于w e b 的虚拟企业，大大提高了工作效率【2 i 。此外，文献中的基于b s 模式的电 力调度管理信息系统1 3 】；文献中的基于b s 模式的汉川电力综合管理信息系统的丌 发 4j ；都较详细的讲述了基于b s 方式的系统研制过程。b s 有其自身的优点( 采 用b s 模式组建的m i s 系统具有良好的丌放性、易维护性和易升级等优点pj ) ，但 浏览器方式不能在单机上实现图形编辑功能，4 i 能够解决现场图形丽i 文字一起编辑 华北电力大学硕士学位论文 的需要。近期西安交通大学等科研机构试用了b s 和c s 相结合的方式，他们指出 c s 模式在逻辑上比b s 模式少一层结构，因此c s 模式的网络通讯量要低于b s 模式【6 j 。对于相同的任务，c s 模式在速度上相对于b s 模式快，从而可以提高用 户的工作效率，减轻网络负担。c s 模式在客户端有一套完整的应用程序，可以j 1 ： 发出友好的界面，增强交互性。b s 模式在客户端只需标准的、简单的浏览器，不 需安装应用程序，其应用逻辑由w e b 服务器承担，这不但可以减少系统管理员的： 作量，而且可以缩短了应用程序的开发周期，维护工作也简单易行1 7j 。所以，把b s 和c s 相结合，在安全性要求高，交互性强、数据处理量大且要求处理频度高的 范围内使用c s 模式，而在安全性和交互性不高的情况下，如各种查询功能以及信 息浏览等场合使用b s 模式，以充分发挥这两种体系结构各自的优点。 1 3 本文的主要工作 调度运行管理与变电运行管理有相同的地方和不同的地方，变电运行相对) k 讲 处于一个稳态的运行环境，而调度运行是一个动态的运行环境，它既包含了变电的 稳态运行环境内容，还具备了调度特有的全方位、多广角的运行环境，如停电巾请 与各检修单位有关系，日调计划与调度所各部门有关系等。根据上述要求，研制和 编程工作的计划如下。 拟完成的主要工作有： 1 、 根据分布式的设计要求，为了把各个变电站和调度所有机的结合超来，浚 调度运行管理系统我们分为单机版和网络版两部分，本系统采用w in d o w s 2 0 0 0 作系 统作为平台，用v b 5 0 和i ) r e a m w o a v e ru n r a l ) e v 4 0 软件沫实现，a c c e s s 2 0 0 0 作 为数据库平台，采用可视化界面和网页形式的界面，这样比较直观并且使刖方便。 2 、将调度正常的工作步骤和工作内容列出，每一个具体工作为一个功能模块， 每个模块相对独立又相互联系。调度日常的主要工作有下列几种：运行1 1 志、 调 计划、检修申请等。以及系统维护几个模块即删除文件、人员调动、密码修改、修 改背景、系统权限管理、系统字典的维护等。 3 、 调度运行最重要是把好安全关，我们要建立一个动态的密码库即系统的权 限管理。给每个调度员和网络用户分配一个初始密码，每个有初始密码者都可以修 改自己的密码，同时对每一个拥有密码者都还要进行模块授权即权限，比如网络客 户只能打开调度日志和查询任一日的调度日志，生产单位可以打开和填写停电申请 相关部分，还可以查询所有停电申请以便共同掌握电网检修情况等等。调度员、运 行方式、调度主任在相关需签字的地方输入自己的密码就生成自己的姓名，这样各 自责任就明确了。 华北电力人学颐十学位论文 4 、 针对调度运行的工作特点以及历年来全国调度误操作事故的经验教训，我 们尽可能的发挥软件的特长，在编程时充分考虑相关制约作用。例如，停电申请未 经局领导、生产科、调度所批准该申请的相关操作票就不能生成杜绝将未经批准 的停电申请操作等等。 调度每年都有大量的检修申请票，各单位对申请票的考核都比较严格，要求字 体工整，各个项目都不得有空，而从整个操作票使用情况来看都存在一样的通病即 字体不工整，有时漏写时问，有时漏写姓名等，我们在调度运行管理的模块内用程 序进行保护申请票的合格率，缺一项内容不予存盘，申请票就不能形成。 5 、本系统采用b s 、c s 结合的方式，在各个变电所安装一个图形编辑程序， 当提交停电申请的同时将停电区域的接线情况编辑出来，使之以图片的形式上传， 这样就完成了整张停电申请票的提交。再通过网上签字、网上查阅实现停电申请的 全过程。 6 、调度运行管理系统投运后，将实现无纸化办公，所有运行资料全部进入计 算机，我们考虑到系统和数据的备份，在服务器中设定每天定时备份和月备份，从 而保证数据备份的可靠性。 华北电力人学硕十学位论文 第二章分布式系统理论概述 2 1 分布式系统理论的引入 随着计算机技术的飞速发展，未来对计算速度、系统的可靠性和成本实效性的 要求必然将促使发展另外的计算机模型来代替冯诺依曼结构的计算机。随着计算机 网络的发展，一个新的梦想成为可能一一分布式计算机系统。当用户需要完成任务 时，分市式计算机系统都将提供尽可能多的计算机处理能力和数据的透明访问，同 时实现高性能和高可靠性目标。在过去的十多年里，人们对分布式计算机系统的兴 趣迅猛增加。分布式计算机系统的主题是多种多样的，许多研究人员在研究有关分 布式硬件结构和分布式软件设计的各方面问题以丌发利用其潜在的并行性和容错 性。分布式计算机系统( 或分布式系统) 多种多样并涉及不同的体系结构”1 。对一砦 用户来说，一个分布式系统是为解决单个问题而紧密结合在一起工作的多处理机的 集合。埘另一些用户来说，一个分布式系统可能意味着一个由地理上分散的各自独 立的处理机组成的计算机网络，这些处理机连接在一起以实现对不同资源的共享。 然而，分布式系统这个词在计算机系统中被如此j “泛应用以至于它的使用变得有点 贬值。许多这方面的混乱来源于缺乏对物理的分布和逻辑的分布的区分。通过区分 这两个概念，就可以更准确地描述一个分布式系统的属性“o j 。 对于分布式系统，我们使用以下定义：一个分布式系统是一个对用户看起来像 普通系统，然而运行在一系列自治处理单元上的系统，每个处理单元有各自的物理 存储器空间并且消息的传输延迟不能忽略不计。在这些处理单元间有密切地合作。 系统必须支持任意数量的进程和处理单元的动态扩展。 2 2 分布式系统i j , o n 约条件 计算机网络技术蓬勃兴起，互联网的迅猛发展使网上交互变的越来越容易。基 于互联网这种异构的复杂分布式环境中的各种应用也不断涌现。分布在世界各地的 设计工程师可以方便的通过网络进行交流和探讨，在产品设计丌发的过程中进行广 泛合作。分布式软件大大方便了工程设计人员之间的交互，提高设计效率，缩短设 计周期，在实际应用中产生了巨大效益”1 。作为一个分布式系统需要解决好下边两 个问题： ( 1 ) 计算模式 现在分布式系统使用的计算模式主要为客户端及服务器模式。这种以服务为中 心的计算方式，把分布式计算系统组织成一个具有多个分布服务进程的系统，根掘 华北电力大学硕士学位论文 请求，通过网络为用户提供所需要的服务。用户通过客户进程使用系统，得到服务。 服务器进程的任务是为客户提供服务，它们响应客户进程发来的命令，完成所请求 的服务，并返回结果。现在这种计算模式又发展为多层系统，在客户和服务器之削 增加一个或者多个中间层，称为“中间层应用服务器”。这种模式解决了过去胖 客户端等问题，并提高了客户和服务器之间的独立性，更适合于一个复杂的、分布 式、异构环境中使用。 ( 2 ) 互联标准 分布式系统是各种软硬件技术构成的，彼此服务，因此就必须解决互操作问题。 为做到这一点，系统的设计及实现必须服从开放的标准。几个比较典型的标准有i s ( ) 的o s i ，1 e e e 的p o s i x ，o m g 的c o r b a 和j 2 e e 的r m i 等。这些标准为分布式系统的丌发 提供了参考借鉴。9 0 年代以来，i n t e r n el 有了飞速的发展。inl e t n c t 的基于t 【i 协议的异构网络互联能力，以及在其上开发的大量应用程序使其成为未来信息高速 公路的基石。其中的w w w 服务方式基于客户端及服务器的体系结构，使用t 1 1 传输 协议，具有很好的分布式处理性能。 23 分布式系统设计的目的 建立一个分布式系统的主要目的在于： ( 1 ) 固有的分布式应用。分布式系统以一种很自然的方式开始存在，例如，在 我们的社会中，人群在地理上是分稚式的并且分布式地共享信息。一方面，一个分 柿式数据库系统中的信息产生于不同的分支机构，所以能够快速地完成本地防问。 另一方面，系统也提供了全局视图来支持各种全局操作。 ( 2 ) 性能成本。分御式系统的并行性降低了处理的瓶颈，提供了全面改进的 性能，也就是说，分布式系统提供了更好的性能价格比。 ( 3 ) 资源共享。分布式系统能有效地支持不同位嚣的用户对信息和资源( 硬件 和软件) 的共享。 ( 4 ) 灵活性和可扩展性。分布式系统可以增量扩展，并能方便地修改或扩展系 统以适应变化的环境而无需中断其运行。 ( 5 ) 实用性和容错性。依靠存储单元和处理单元的多重性，分布式系统具有在 系统出现故障的情况下继续运行的潜力。 ( 6 ) 可伸缩性。分布式系统能很容易地扩大以包括更多的资源( 软硬件) 。”“ 华北电力大学硕士学位论文 2 4 分布式对象的体系结构 分布式对象是三层体系结构的基础，在软件的三层结构中，逻辑表示层作为第 一层分布在客户端，业务逻辑层分布在中间层，而数据库( 后台) 分布在第三层。分 布式对象技术允许对多个应用程序对象进行访问，从而扩展了中问层。这样就产生 了一个新的体系结构，q 做n 层或多层体系结构。在n 层体系结构中，许多应用程序 对象( 数据库服务器、c o r b a ，d c o m ，e j b 对象等) 可以共同存在并且通过某种远程方 法调用( r e m o t em e t h o d 【n v o c a ti o l 3 ，r m i ) 协议在客户端和服务器端对象之| 、d j 进行 通信。r m 协议用于远距离的对象调用及通信中。例如，c o r b a ，m i c f o s o f l 的d c o v i 和j a v a 洲i 都具有的r m i 协议。每一个应用程序对象都用接口来公开该对象所提供 服务，更重要的是，对象之间的通信只能通过这些接口来实现。分布式对象协议使 构件在相同的基本体系结构基础上，能够调用及互相操作。分布式对象体系结构是 在网络通信层的基础上构建的。网络通信层有三部分组成：对象服务器、s k c 】川t 以及sl u k 对象服务器和s k ej 2 t _ o n 通常分布在中间层：sl u b 则分布在客户端计算机 上，负责客户端和服务器端对象之间的跨进程间的通信。sl u b 就像是客，o 端的代理， 负责将客户端的请求传送到对象服务器。sl u b 和s k e l e i o n 负责将对象服务器转换为 好像是在客户端本地的计算机上运行。 所有分布式体系结构的核心是计算机之浏的相互通信。分布式系统中出现的新 的概念是分布式对象。分布式对象计算是指具有能够远程调用运行在不同地址空 间、不同计算机或者是不同网络中的其他应用程序功能的程序或应用软件。分埘j 式 对象计算支持将对象( 事务逻辑和数据) 分布在不同的网络环境中，是面向对象技术 和客户端且艮务器技术相结合的计算框架。这个框架允许开发人员将有巧i 同的软件 提供上所提供的组件“装配”成新的系统，从而实现了分布式对象的可桐互操作性 和可重用性。虽然，这些对象可能存在于不同的地址空间或计算机中，但这些对象 只是一个统一的对象的部分。客户无需了解服务器对象是用哪种语言建立、运行 在何种操作系统、硬件平台之上，也无需知道它存在于系统的什么地方，只要知道 对象的名字和对象的标准接口，便可使用该对象。分布式对象还易于管理，由于调 用程序是通过对象的标准接口进行操作的，所以当对一个对象做出改动、升级时， 调用程序不必做任何变动，也无需重新编译整个应用程序。 2 5 分布式系统的优点 分布式系统的优点是多方面的： ( 1 ) 缩短开发时间。编程人员可以将现行丌发的部件装配到新的程序中，加速 华北电力人学硕k 学位论文 新程序的j r 发进程。 ( 2 ) 可以将复杂的应用程序软件分解为软件组件。因此，软件开发的任务就可 以由多个丌发人员独立地并行进行。 ( 3 ) 便于升级和维护。各组件的软件功能是相对独立的，在维护和升级一个组 件时，不必变动整个应用，降低了费用。 ( 4 ) 软件组件分如在不同的计算机中能够最好的实现其功能。而且，软件组件 可以在多个应用程序中使用，提高了软件的复用程度。 ( 5 ) 使对象封装起来可以访问旧版本的信息系统。旧版本信息系统是如今企业 资产的主要部分。对象封装器和封装旧版本信息系统的面向对象接口使旧版本信息 系统能够满足新信息系统的要求，与新信息系统相互协同工作，这样整个企业能够 访问这些系统并且实现系统之间的相互通信。 2 6 分布式系统的发展趋势 当今，基于w e b 的分布式结构己经得到了越来越广泛的流行。随着i n te r n e t 技 术的进步，这种流行的趋势还会在未来得到进一步的加强。目前，分布式系统的发 展存在着以下趋势： ( 1 ) w e bf 1 益成为分布式系统中一个重要的平台。它独立于操作系统，这使得 人们对操作系统的依赖性大大减小。在这种结构下，人们不仅可以选择w i n d o w 操作 系统，也可以采用l if l u x 等其它操作系统。 ( 2 ) 基丁= 集成框架的思想得到广泛应用。现代分布式应用系统规模只趋扩大， 系统i ：发的分工r 趋细化，单纯一种技术己经难以解决问题，因此需要依靠一种集 成框架，将各种技术结合起来，形成一种体系结构( a r c h i t e c t u r e ) ，并依靠集成框 架所提供的丌发模式束简化开发和管理。 ( 3 ) w e b 的计算能力将得到进一步的提高。x m l 被用来作为w e b 上数据交换和存 储的格式，基于w e b 的计算技术大大提高了w e b 的信息处理能力。 ( 4 ) 基于w e b 的移动计算技术越来越流行。利用移动计算技术，人们可以在外出 途中照常办公。 ( 5 ) 对安全性的要求越来越高。 华北电力人学硕 ：学位论文 3 1 问题的提出 第三章分布式模式的选取 在电力系统中，调度部门的工作具有松耦合、高度分散的特性。传统的调度管 理模式现在来看已经比较落后。例如，对于一个有十几个l l o k v 变电站的地区级调 度所来说，每个站在提交停电申请的时候，都要填写停电申请表，绘制停电区域图， 然后指派专人到供电局各部门审核、签字，在所有签字都完成之后，再执行停电任 务。这个过程时间长，出错率高，并且浪费大量的人力、物力。随着电网规模r 益 壮大与网络技术、数据库技术的不断发展，调度管理系统的自动化势在必行。分析 表明，这种管理方式具有典型的分布式特征，地调拓扑关系简图见图3 一l 。 图3 1 地调拓扑关系简图 因此，如何合理的选择适合本系统的分布式模式成为能否成功完成各项任务的 关键。 3 2c s 模式体系结构 1 两层结构应用软件体系结构 c s 模式的体系结构出现在8 0 年代，分为两层结构和三层结构两种，其中两层 结构是最典型、也是最普遍的一种形式”“。这种形式的c s 结构分为两层：第一层是 在客户机系统上结合了用户界面与业务逻辑( 在客户端程序罩) ；第二层是通过网络 结合了数据库服务器。在c s 两层结构中，客户端保持着应用程序，直接访问数据 库；服务器端存放着所有数据，每个客户与数据库保持一个信任连接。客户端通过 应用程序向数据服务器发出s q t 。请求，数据库服务器据此请求对数据库进行操作， 并向客户端返回应答结果。 c s 模式体系结构如图3 2 所示： 两层结构应用软件的开发工作主要集中在客户方，客户方软件不但要完成用户 q 华北电力人学硕士学位论文 o d b c 和s q l 语言 用户商业和 数据库 界面应用逻辑 服务器 客户机服务器 图3 2 两层应用软件的模型 交互和数据显示的工作，而且还要完成对应用逻辑的处理工作，既用户界面与应用 逻辑位于同一个平台上。这样就带来了两个突出的问题：系统的可伸缩性较差和安 装维护困难，使得两层结构应用软件在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下的使用受到较大 限制。为了解决两层结构应用软件中存在的问题，人们又提出了多层结构应用软件。 2 三层结构应用软件体系结构 在三层结构应用软件中，整个系统由三个部分组成：客户机、应用服务器和数 据库服务器。客户机( c i l e n t ) 只需要安装应用程序，它通常实现用户界面，提供可 视化的用户接口，负责用户和应用程序问的对话，用来表示信息和收集数据，负责 处理与用户的交互和与应用服务器的交互。应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 是应 用逻辑处理的核心，是连接客户和数据库服务器的桥梁。应用服务器和客户间的数 据交往应当尽量简捷，客户将请求信息发送给应用服务器，应用服务器负责处理应 用逻辑，具体地说就是接受客户方应用程序的请求，然后根据应用逻辑将这个请求 转化为数据库请求后与数据库服务器交互，并将与数据库服务器交互的结果传给客 户端的应用程序。 数据库服务器( d a t a b a s es e r v e r ) 以传统的基于s q l 的d b m s 实现，负责管理数据 的定义、维护、访问和更新，并响应应用服务器的数据请求。软件根据应用服务器 发送的请求进行数据库操作，并将操作的结果传给应用服务器。 三层结构应用软件的模型如图3 3 所示： 客户机 应用服务器 图3 3 三层应用软件的模型 1 0 服务器 华北电力大学硕士学位论文 3 三层c s 结构的优点 由于在三层c s 结构中，客户机不直接和数据库服务器相连，只和应用服务器 相连，通过应用服务器再和数据库服务器相连。因此，与两层c s 结构相比三层c s 具有如下明显的优势。 ( 1 ) 可伸缩性：三层c s 结构中的三层，只是逻辑上的概念。具体实现时，物理 结构上的差异可能会很大。灵活的硬件系统构成，可使各部分选择与其处理符合处 理特性相适应的硬件。 ( 2 ) 可维护性：三层c s 结构中，各层相对独立，可以并行开发，也可以选择各 自最适合的开发语言。由于应用逻辑被封装到了应用服务器上，因此，当应用逻辑 发生变化时，仅需要修改应用服务器中的程序，而不必对每个客户端的程序都进行 更新。这样就使系统的维护和升级更加容易，也加强了数据的一致性。 ( ： ) 提高了系统的性能：两层c s 结构是一种胖客户型，即数据计算和数据处理 集中在客户端，这种系统的网络负荷大，直接影响信息处理的速度。在三层 ；届结 构中，客户端应用程序和应用服务器之间的链接实际上只是一些简单的通信协议， 而和数据库服务器打交道所需要的设置或驱动程序，均由应用服务器来承担，这既 减轻了客户端的负担，也降低了数据库服务器的链接代价。 ( 4 ) 安全性：由于应用服务器分割了客户端应用程序和数据库应用程序，用户的 识别权限可以分层进行设定，因而能有效地阻止非法入侵者的恶意破坏，系统的安 全性得到了加强。 ( 5 ) 开放性：在三层c s 结构中，客户层和应用层可用各种支持a cl iv e x 的，1 ：发工 具开发。由于采用了a cl iv e x 技术，这样就可以将系统中的些部件接口，提供给 客户进行二次开发，既可重写客户端程序，又可重写满足特殊需要的功能层部件， 还可添加新的部件。 3 、3b s 模式体系结构 随着in t e r n e t 的飞速发展，w e b 技术日渐成熟，9 0 年代的分布式计算处理的网 络系统是以b s 模式为主流。基于w e b 信息系统，共分为浏览器，w e b 服务器( 及 应用服务器) 和数据库服务器三个层次。 b s 模式的体系结构如图3 4 所示。 华北电力大学硕士学位论文 浏 览 器 苎斟竺目竺 应用卜_ 数据库卜_ 叫。，。 服务器k 一服务器k _ 一 ”“”9 i 应答lil 图3 4b s 模式的体系结构 1 这种系统在服务器端集中了所有的应用逻辑，在客户机上通过直观、易于使 用的浏览器来从w e b 服务器上获取信息。w e b 艮务器通过h t t p 建立了内部页面和相关 后端数据库的超文本链接，所以最终可以用浏览器查询所有网络服务器上信息。其 中浏览器构成了系统的表示层，w e b 服务器及应用服务器构成了系统的应用层，而 数据库服务器构成了系统的数据层，因此，可以说b i s 模式的信息系统由表示层、 应用层和数据层组成。 2 在b s 模式中，客户端对在服务端运行的程序并不是直接调用而是通过w 曲服 务器进行协调，由w e b 艮务器向服务器端的程序转交客户端的调用申请，当服务器 程序允许调用时，将复制一份客户端副本经w e b r 务器反馈回客户端并在服务器端 保留响应的申请记录。数据库系统只在服务器端监控各个副本的运行情况并随时响 应有效的客户申请和操作。客户端只对服务器端的程序所复制的客户端副本进行本 地解释和操作。任何操作响应都是在客户端由副本完成的，当副本向服务器端的程 序申请数据更新或服务器端的程序因数据更新而对整个网络中的客户端进行更新 广播时，系统只将更新的部分经由w e b 服务器与客户端进行交互，而未更新部分则 保持旧有的运行状态不变而不被交换，因此网络传输的只是被更新的信息，从而使 通信总量大为降低，当用户退出数据库系统时客户端副本自动丢弃，服务端的程序 删除副本的相关记录并终止监控。在对数据的操作过程中，客户端与服务器端始终 是由w e b 月e 务器隔离的，这样不会因某个客户端的系统崩溃或错误操作而影响整个 应用系统的正常运行，从而增加了对数据操作的技术安全性。 3 b s 模式的开放性还允许用户在网络中的不同位置和不同客户端上随时申 请对信息的操作，而无需担心因在网络中所处物理地址的变化或所使用的终端不同 而被客户端程序拒绝访问。用户也无需了解数据库系统在网络中的运行环境和存储 结构，用户只需拥有有效权限就可以访问服务器终端程序，而这种授权机制是可以 无缝连接的，因此用户成功登录后其在网络中的逻辑位置将是透明的。与c s 相比， b s 体系结构在系统伸缩性、可扩展性以及安全性方面具有更大的优势。所有应用 程序逻辑在服务器上运行，方便管理和更新。浏览器发出请求，而其余如数据请求、 加工、结果返回以及动态网页生成等工作全部由w e b 服务器完成。一般而言，中问 层并不是必须的，但当系统访问量较大且程序逻辑复杂，将会造成系统速度缓慢， 孚 华北电力大学硕士学位论文 网络性能降低的问题。此时如果仿照三层c s 结构增加中间层以分担一部分计算， 将会提高系统整体性能。 3 4 基于c s 和b s 的混合型结构 从上面分析可以看出，c s 结构着n b s 结构都具有明显的优缺点。c s 结构的系 统具有开发工具多、开发方法成熟、界面设计能力强，程序设计功能强大等优点， 但可维护性差，也不能随时随地访问系统。b s 结构的系统具有跨地域、易维护、 易移植、用户使用方便等优点，但也具有开发工具不完善、程序设计功能不足、系 统性能差等缺点。i n t e r n e t 的快速发展，使得许多企业的管理信息系统从c s 结构 转向了b s 结构，甚至有人认为所有的m i s 系统都应采用b s 结构。这种观点过于武 断。其原因可归纳为以下三点： ( 1 ) 由于浏览器的跟制，b s 系统不能提供像c s 系统那样强大的检索功能，一 般都采用逐级的查询方式，组合查询功能弱，统计查询的功能很弱。 ( 2 ) i n t e r n e t 强调信息的共享和开放，信息对于用户来说是全透明的，而管理 信息系统中的许多功能都强调数据的安全性，强调用户和角色控制，强调权限管理。 ( 3 ) 管理信息系统的许多处理比较复杂，b s 系统一方面很难满足这些复杂处理 需求，另一方面也会导致系统的运行效率很低，难以满足用户的需要。从目前的现 状看，b s 结构比较适合于系统同用户交互量不大的应用。对于更新和交互频繁的 应用系统，采用这种结构并不一定是好的选择。事实上，企业管理信息系统采用b s 结构并不要求将所有应用均转到w e b 上来，面是要根据实际情况来选择决定，因此 在应用中b s 结构需要同传统的c s 结构相结合，以充分发挥各自的技术优势，更好 地为企业的信息管理服务。 图3 - 5 显示了基于c s 年h b s 的混合型结构。这种结构将b s 结构和c s 结构通过 共享的数据库结合为一体。客户端的应用程序主要完成一些浏览器端无法完成或者 不适合放在w e b 上的一些应用，而浏览器端则完成企业信息资源查询等功能。一些 简单的业务处理如数据录入、数据删除等处理也可以放在w e b 服务器上，具体方案 依赖于实际的应用需求。 华北电力人学硕十学位论文 图3 5 基于c s 币u b s 的混合型结构 采用基于c s 年n b s 的混合型结构实现管理信息系统时，主要要考虑的关键问题 包括： ( 1 ) 数据库的一致性和完整性控制。由于数据库是c l i e n t 和b r o w s e r 共享的，因 此数据库上的并发操作会比较频繁，对数据库的一致性和完整性控制要求更高。尤 其在g r o w s e r l n 对数据库进行更新时，由于用户的可信任度比c l i e n t 端的用户要低 得多，因此更要对来自b r o w s e r 端的更新数据进行一致性和完整性控制。 ( 2 ) 管理信息系统的功能划分。由于系统的功能分布到了b r o w s e r 端和c l i e n t 端，因此在功能划分时必须仔细考虑系统的需求，确定哪些功能必须在c 1 l e n t 端实 现，哪些功能必须在b r o w s e r 上实现。 ( 3 ) c l i e n t 端和w e b 服务器端的协同开发。由于两端采用的开发工具不同，所 约定的数据格式、范围等都可能存在冲突，因此必须注意c 1 i e n t 端和w e b 服务器端 的协调。例如，日期格式的数据应规定在数据库中采用同样的形式保存，浮点数的 格式也应统一等。这些问题若没做协调，在一端单独调试、运行时不会有问题，但 两端集成时就会出错。“。“” 华匕电力人学硕十学位论文 3 5 本系统模式的选取 结合本系统的特点最后确定选取b s 和c s n 结合的模式，在安全性要求高、 交互性强、数据处理量大且要求处理频度高的范围内使用c s 模式，而在安全性和 交互性不高的情况下，如各种查询功能以及信息浏览等场合使用b s 模式，以充分 发挥这两种体系结构各自的优点”。 华北电力人学顶十学何论文 第四章系统的总体设计 最近几年，信息技术迅猛发展，分布式计算机技术也有了很大的提高。但是， 分布式理论在电力系统中的应用还不够普及，电力系统的调度管理也没有跟上实时 系统的步伐，仍然是落后的手工录入、查询和统计，浪费了大量的人力、物力。针 对这一现状，我们结合巴盟电业局调度所实际情况丌发了这套基于分布式理论的地 区电网调度运行管理系统，利用计算机和局域网实现调度管理的无笔化作业和网上 审批、传阅和查询。借此减少电力系统调度运行人员的：【作量从而以更多的精力 专注于系统的调度运行，提高调度运行的管理水平。 4 1 开发工具 由于本系统采用的是b s 和c s 相结合的混合式模式，所以在丌发工具上也采 用v is u a b a s i c 6 0 和d r e a m w e a v e ru 1 t r a d e v 4 0 相配合的形式，在网络设计方面 在可视化设汁的同时也借用了a s p 语言x 寸编辑的动态页面作了补允。通过几种编程 软件的配合，达到了解决系统问题的目的。 4 1v is u a f b a s i c 6 0 简介 选择一个好的丌发工具对整个软件系统的编制具有重要意义。因为j r 发过程 中，要充分运用面向对象技术，又考虑到系统运行中有大量的数据，要求较好的运 行性能，因此，我们选择v is u a b a s ic6 0 语言环境柬编制软件系统。v b 语言一 直是w i n d o w s 环境下最主要的应用丌发系统，并运用事件驱动机制实现对w i n d o w s 操作系统的事件响应，v b 还提供了大量的控件，可用于设计界面和实现各种功能， 它提供的是适用于w i n d o w s 风格的v b 编程的程序设计辅助工具。 4 ，1 2d r e a m w e a v e ru i t r a d e v 4 0 简介 基于w e b 的继电保护管理信息系统主要由w e b 服务器的h t m l 文档组成，考 虑到系统的许多功能都与数据库有关，因此要求h t m l 页面是动态的，能够反映最 新的数掘库信息，并且，用户除了查询数据库以外，还可以增加、编辑和删除数据 库中的信息。如何实现w e b 技术和数据库服务器相结合以建立动态网页，是基于 w e b 应用程序系统丌发的关键。 目前较为流行的w e b ；l p 发环境是m i c r o s o f tv i s u a li n t e r d e v 1 f r o n t p a g e ，不过其 可视化操作能力极其有限，而且要求歹发人员具有深厚扎实的脚本编写能力，来不 得半点_ 【i ) ( 巧，这些要求让人多数初学者望而却步。i n t e r d e v ，j个缺点是只能丌发 l 华j b 电力人学硕十学位论文 基于a s p 技术的w e b 应用，如果要- 丌发其他技术，例女n j s p 或c f m l ，就无用武之地 了；而f r o n t p a g e 不适合编带i j a s p 程序。 m a c r o m e d i a 公司新近发布的d r e a m w e a v e ru l t r a d e v 可以解决这些问题。它将 w e b 应用程序的开发环境同可视化创作环境结合起来，能够帮助用户快速进行w e b 应用程序的开发。它完全集成d r e a m w e a v e r 4 ，具有最优秀的可视化操作环境，又以 数据库技术为核心，结构化查询语言( s q l ) 为手段，整合了最常见的服务器端数 掘库操作能力，通过活动数据特性( d a t ab i n d i n g ) 和s e r v e rb e h a v i o r s 链接到数据源 上，能够快速地生成专业的服务器操作页面和代码，并利用l i v ed a t a ，在创作的时 候直接查看动态内容，并对动态内容进行多种编辑。它可以在可视化的环境下创建 和编辑高效简洁的，可以在多种服务器平台下正常运行的基于数据驱动的w e b 应用 程序。通过使用d r e a m w e a v e r u l t r a d e v ，可以加快工程的进度，提高工作效率。 4 1 3 面向对象技术 原始的编程环境对于非专业人员来说非常困难，面向对象技术的出现解决了这 一难题。面向对象程序设计( o b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ，即o o p 模式) ”“相 对于传统的结构化设计( s t r u c t u r e dp r o g r a m m i n g ， ! 】s p 模式) 来说，是一个革 命性的技术飞跃。过程化程序设计方法力求算法描述准确，通过算法柬控制程序的 执行的流程，数据和方法是分丌的，程序是在数据的某种特定的表示方式和结构的 基础上，对抽象算法的具体实现。而o o p 模式是以对象为中心，以数据和方法的封 装体为程序设计单位，程序模块之间的交互存在于对象一级，这时的数据与传统数 据有很大的不同，它具有“行动”的功能，它同它的方法一起被封装。在进行面向 对象程序设计时，不再是单纯的从代码的第一行一直编到最后一行，而是考虑如何 创建对象，编程过程就是设置对象的属性、调度它们的方法以及指定它们对触发世 界的响应，利用对象来简化程序设计并提供代码的可重用性。 在o o p 模式中，最基本的概念就是对象和类。 对象是构成程序的基本单位和运行实体，是将数据和对该数据的所有操作的代 码封装起来的程序模块。“对象”中封装了描述该对象的特殊属性( 数据) 和行为 方式( 方法) ，整个应用程序由许多不同类型的对象组成，各对象既是独立的实体， 又可以通过消息相互作用，对象中的方法决定向哪个对象发消息，发什么消息，以 及收到消息后如何处理等。任何对象都要具有自己的外观和行为，对象的外观由它 的各种属性来描绘，对象的行为则由它的事件和方法程序来表达。 事件( e v e n t ) 泛指由用户或系统触发的一个特定的操作。例如若用鼠标单击 命令按钮，就会触发一个c l i c k 事件。一个对缘可以有多个由系统预先规定的事件， 一个事件对应于个过程，称为事件过程。事件一旦被触发，系统马 就去执行与 7 华北电力人学硕十学何论文 该事件对应过程，待执行完毕后，系统又处于等待某事件发生的状态。这种程序执 行方式明显地不同于面向过程地程序设计，称为应用程序的事件驱动工作方式。事 件包括事件过程和事件触发方式两方面，事件过程的代码应该事先编写好。事件触 发方式有三种：由用户触发，例如单击命令按钮事件：由系统触发，例如计时器事 件，将自动按设定的时问f h j 隔发生；由代码引发，例如用代码来调用事件过程。 每个对象还有自己的成员方法，对象创建之后便可以在应用程序的任何地方调 用该对象的方法程序。方法程序是对象能够执行的一个操作，它是与对象相关联的 过程并紧密地与对象连接在起。对对象的调用是通过消息机制完成的。对象接到 一个消息后该如何动作的过程称为方法，对象自身所包含的方法决定该对象如何处 理消息。我们对对象的操作，是通过对象的方法束实现的，其触发方式是采用事件 驱动的方法，通过事件的发生来引发对方法的调用，从而达到对对象的操作的目的。 而对对象的操作，实质上就是对其属性的操作，这直接表现在对其数据的改变上。 类和对象关系密切，它包含了有关对象的特征和行为信息，是具有一般属性和 。般行为对象的静态集合，它是对象的蓝图和框架。对象就是类的实例化、具体化， 它除了具备类所具备的一般属性和一般行为之外，还可对其新添加一些属性和功 能。 类具有如下特点： ( 1 ) 继承性：可以从现有的类派生出新的类，派生类具有父类的所有特性，即 继承了父类的所有方法和数据： ( 2 ) 封装性：将方法和数据存放于同一个对象中，并且对数据的存取只能通过 浚对象本身的方法来进行。其它的对象不能直接作用于该对象中的数据； ( 3 ) 多态性：不同的对象接收到相同的消息时，可以做出完全不同的解释，进 而产生完全不同的行为。 在v b 中的大部分事物都看作是对象：如表单、各种控件、工具栏等。在表单 设计器中，可用属性窗口来显示当日f 对象的属性、事件和方法程序，并允许用户更 改属性值、定义事件代码和修改方法程序。 4 1 4w e b 服务器与数据库的连接技术 在i n t r a n e t 环境下，所有的数据库信息都以h t m l 格式通过w e b 分币】 由于h t m l 编程的限制，无法与数据库直接交互。冈此，必须在它们之间采用一个接口( 数据 库网关) 以保证其顺利交互，即w e bj 务器与数据库之f n 】的连接尤为重要。下面就 目前较为常用的几种数据库网关进行比较说明。 ( 1 ) 通用网关接口c ( ；i 华北电力人学硕十学位论文 c g i 是在w e b 浏览器、w e b n 务器和c g i 应用程序之间传递信息的一组规范，其 原理如图4 一l 。 图4 1c g i 基本原理 c g i 是运行于w e b 服务器上的通用接口程序，其工作流程为：当用户通过浏览器 向页面( h t m l 文档) 中的表单( f o r m ) 输入查询信息或录入信息，并将它们提交给 w e bj 艮务器时，服务器将这些信息置于一组环境变量或者标准输入中，并形成对c g i 程序的调用，c g i 程序将这些信息转换成适当的s q l 语句，对数据库进行访问，查 询的结果再通过w e b 服务器仍为h t m l 文档返回给客户。 对于c g i