（电力系统及其自动化专业论文）基于ajaxsvg的ems+web监视系统的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 - _ _ - - 一一一 _ l a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a lp o w e rn e t w o r ki n t e r c o n n e c t i o na n dp o w e r m a r k e t ，s t a t eg r i dc o r p o r a t i o np u t sf o r w a r dt h ea i mo f c o n s t r u c t i n gd i g i t a lp o w e r g r i da n di n f o r m a t i o ne n t e r p r i s e i no r d e rt or e a l i z et h eg o a l ，m o r ea n dm o r e m a n a g e m e n ta n dp r o d u c t i o np e r s o n n e ln e e dt oa c q u i r er e a l t i m ei n f o r m a t i o no f d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e ma n dm a s t e rp o w e rn e t w o r ko p e r a t i o ns t a t u s b y e msw e bm o n i t o r i n gs y s t e m i na d d i t i o n ，t h eg r a p h i c si n d if f e r e n ts y s t e m so f p o w e rd i s p a t c h i n gc e n t e r , w h i c ha r em a d eo fp r i v a t eg r a p h i c sf o r m a t sf r o m d i f f e r e n te m sp r o d u c e r s ，h a v en oi n t e r o p e r a b i l i t y t h ep r o b l e mo fh o w t or e a l i z e g r a p h i c ss t a n d a r d i z a t i o nh a sb e e na l l u r g e n tp r o b l e ma n dr e s e a r c hh o t s p o ti n d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m a j a xi so n eo fc o r et e c h n o l o g i e so fw e b2 0 s v gi sak i n do fx m l b a s e dg r a p h i c ss t a n d a r di s s u e db yw 3 c o r g a n i z a t i o n i e c 619 7 0s p e c i f i c a t i o nm a k e sp o w e r s y s t e ma p p l i c a t i o ne a s i l yc o m p o n e n t i n t e g r a t e d p l u g a n d p l a y , o p e na n di n t e r c o n n e c t e d s o ，d e v e l o p i n ge m sw e bm o n i t o r i n g s y s t e mb a s e do ni e c619 7 0w i t ha j a xa n ds v gh a sap r o m o t i o n a le f f e c to n c o n s t r u c t i n gd i g i t a lp o w e rg r i da n di n f o r m a t i o ne n t e r p r i s e f i r s t l y , b a s e do nl a r g ea m o u n to fr e l a t e dr e s e a r c ha n dr e l e v a n td o c u m e n t s p u b l i s h e db ys t a t eg r i dc o r p o r a t i o n ，t h i sp a p e rd e e p l yd i s c u s s e st h ed i s a d v a n t a g e o ft h ea c t u a le m sw e b m o n i t o r i n gs y s t e m ，e x p o u n d st h ef e a s i b i l i t va n d s u p e r i o r i t yo fd e v e l o p i n ge m sw e bm o n i t o r i n gs y s t e mw i t ha j a x 、s v ga n d i e c6 1 9 7 0 s e c o n d l y , t h et e c h n i c a ls c h e m ai s p r o p o s e db a s e do n t h ef u n c t i o n r e q m r e m e n ta n a l y s i so fe m sw e bm o n i t o r i n gs y s t e m w h e r e a f i e r , t h i sp a p e r s t u d i e sa j a xa n da j a xf r a m e w o r k s ，m o d e l i n gp o w e rs y s t e mg r a p h i ce l e m e n t b ys v gb a s e do nc i m ，c o m p l e t e sg r a p h i c se l e m e n ta n d s t y l e d e f t n i t i o n c o m p l e t e sp o w e rs y s t e mr e s o u r c eo b j e c ta t t r i b u t e d e f i n i t i o n ，d e s i g n sg r a p h i c l a y e r e dm o d e la n dt o p o l o g ya n a l y s i sb a s e do ns v g , e s t a b l i s h e sp o w e rs y s t e m g r a p h i ce l e m e n tl i b r a r y f i n a l l y , s i xf u n c t i o n s ，s u c ha s s a f e t ym a n a g e m e n t ，m o n i t o r i n gp i c t u r e s e r v i c e ，d y n a m i cc u r v e ，s t a t i s t i c a lc h a r t ，s e a r c ha u t o m a t i cs u g g e s t i n g ，d y n a m i c 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 ii 页 t r e em e n u ，a r ei m p l e m e n t e d ，i nt h ee n v i r o n m e n to fw i n d o w s2 0 0 3 ，i i s6 0w e b s e r v e r , i e6 0 b r o w s e r , m i c r o s o f ts q l s e r v e r 2 0 0 0 ，a j a x p r o n e t f r a m e w o r k ，n e tf r a m e w o r k2 0 ，v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 k e yw o r d s ：e m sw e bm o n i t o r i n gs y s t e m ；a j a x ；s v g ；i e c6 19 7 0 西南交通大学曲南交通大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密函使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：佰岩 日期：劬罾、6 指导老师签名：坛渤 日期：加善易 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 保证电网安全稳定运行，是调度系统永恒的主题【1 】。面对全国电网互联 和电力市场发展的新形势，为了保证电网的安全稳定运行、提高电网管理水 平，越来越多的生产和管理人员需要及时了解调度系统的实时信息，掌握电 网的运行状态，从而加快决策、诊断和故障分析。只能在调度员工作站上查 看电力系统状态的调度自动化系统已远远不能满足新形势下的需要。 因此，国家电力公司在全国电力调度系统“十五”科技发展规划纲要 中提出要“完善国调、网调、省调e m s 系统的互联与数据交换”，“继续完 善调度生产管理系统，实现国调、网调、省调三级调度生产管理系统的互联 和相互访问”。 根据国家电网公司“十一五”电网技术改造规划中对调度系统联网的 要求，为实现各级调度系统之间的互联与数据交换，要求在电网运行过程中， 各级调度能够通过w e b 浏览器查看彼此e m s 系统中所有厂站接线图，以便 远程实时监视厂站的运行情况，还能够查看彼此e m s 系统中的曲线图、棒 图、饼图等各种统计图表的图形数据。 这就需要开发和使用e m s 的w e b 监视系统。目前，国家电网公司正在 以建设数字化电网和信息化企业为目标，努力提高电网自动化水平，大力加 强电网自动化手段建设，仅2 0 0 6 年一年，国家电网公司就完成了3 1 个网省 级调度、2 5 个重点地区调度e m s s c a d a w 曲页面与国调的互联【2 】。由此可 见开发和使用e m s 的w e b 监视系统的重要性和紧迫性。 e m s 的w e b 监视系统是远程监控系统的一种。 远程监控系统，是指通过局域网、广域网、国际互联网等计算机网络， 使用t c p i p 技术，远程实现对工业生成过程的监视及控制，让管理层或调 度人员看到过去只有操作人员才能看到的生成现场的实时信息，并且能够实 现对生产现场的远程调度、指挥决策以及远程对生产设备的在线配置和故障 诊断等功能【3 】。 计算机网络技术的更新速度一日千里，远程监控系统和e m s 的w e b 监 视系统也要与时俱进，积极采用计算机网络技术的最新研究成果，这样才能 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 在全国电网互联和电力市场发展的新形势下，更好地保证电网的安全稳定运 行，提高电网的管理水平。 另一方面，为了适应特高压和全国互联大电网的发展需要，新一代电网 调度自动化系统在现有技术的基础上，应具备以下特征：数字化、集成化、 网格化、标准化、智能化和市场化【4 】。其中，标准化包括遵循标准和制定新 标准2 个方面的含义，标准化的终极目标是实现软件的即插即用，从而实现 完全的开放。目前与调度自动化系统相关的最重要的国际标准包括i e c 6 1 9 7 0 ，i e c6 1 9 6 8 和i e c6 1 8 5 0 。 i e c6 1 9 7 0 系列标准是调度自动化系统集成、异构和互操作的基础性标 准，其目的和意义在于：便于来自不同厂家的e m s 系统内部各种应用的集 成，便于e m s 系统与调度中心内容其他系统的互联，以及便于不同调度中 心e m s 系统之间的模型交换。通过遵循i e c6 1 9 7 0 的c i m ( 公共信息模型) ， 可以解决电网数据模型的互操作性。然而，图形的标准化也是系统标准化的 重要组成部分。当前调度中心各系统中的图形由各厂家自己定义的电力设备 图元组成，相互之间不能进行互操作，如何实现图形标准化，从而实现图形 的共享，已成为调度自动化系统急于解决的问题和新的研究热点。 因此，运用计算机网络技术的最新研究成果，并基于i e c6 1 9 7 0 标准开 发e m s 的w e b 监视系统是重要而紧迫的。 1 2 国内外现状分析 1 2 1 远程监控系统 文献【5 】是国内较早提出将w e b 技术应用于e m s 系统的文章，结合国内 第一套以r i s c 工程工作站为基础的s c a d a e m s 系统，即南瑞电网控制公 司开发的r d 8 0 0 系统，分析了w e b 技术应用于e m s 系统的优越性，对此领 域的后续研究具有启示意义。文献 6 】结合南瑞的o p e n 2 0 0 0 系统，分析了 以w e b 方式实现e m s 图形及实时数据访f - j 的优点及不足。文献 7 】比较了三 种远程监控方法：采用远程控制软件、采用客户机服务器( c s ) 技术、采 用w e b 技术，指出了采用w e b 技术实现远程在线监测的优越性，但是没有 指出w 曲技术所存在的缺陷。文献 8 较全面地分析了c g i 、p h p 、j a v a a p p l e t 、 a s p 和j s p 等i n t e r n e t 技术在远程监控技术中的适用性，论述了各个技术的 优势和劣势。文献 9 分析了基于i n t r a n e t 实现的远程监测系统的稳定性和可 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 扩充性，但在设计时采用了a c t i v e x 控件技术，降低了通用性，并使系统存 在安全隐患。文献 1 0 】在系统设计时采用了b s 结构和a c t i v e x 控件技术。 文献 1 1 】通过实际项目说明b s 结构应用于远程监控系统的显著优点，但在 实现时采用了j a v aa p p l e t 技术，存在安全隐患，降低了通用性。文献 1 2 】采 用b s 结构实现对电力系统中设备的运行状态的监控，但由于其采用j a v a a p p l e t 技术对客户端要求太高，只适用于一些局域网的应用，对于因特网的 环境不太适合。文献 13 采用b s 结构和j s p 技术实现了电气化铁道的远程 监控。文献 1 4 1 5 】采用b s 结构和a s p n e t 技术分别实现对油田和电厂主 设备的远程监控。文献【1 6 1 7 】全方位对比分析了c s 结构和b s 结构各自的 特点，指出b s 结构是未来的发展方向，但同时也指出大型远程监控系统最 好选择两种结构的混合模式，扬长避短。文献【1 8 】 1 9 】 2 0 鉴于b s 和c s 两 种结构均存在缺陷和不足，采取了两者的混合模式实现水电厂、矿井等系统 的远程计算机监控。 归纳起来，目前远程监控系统的实现有三种方式： ( 1 ) 采用c s 结构 ( 2 ) 采用b s 结构 ( 3 ) 采用c s 结构和b s 结构混合模式 从发展趋势来看，采用c s 结构的方式使用得越来越少，因为c s 结构 虽然具有客户端功能强大，用户界面丰富，响应快速，用户体验良好的优点。 但它需要系统需要安装专门的客户端软件，使得客户机变得特别臃肿；系统 不满足客户端跨平台的要求；只适用于局域网环境，可连接用户数量有限； 系统维护费用大，升级成本高。 因此b s 结构成为了发展的主流方向：b s 结构的优点是跨平台性好， 部署快捷方便，维护和升级简单，降低了用户的总体拥有成本。但b s 结构 客户端功能十分有限，图形显示及人机交互性差，数据处理能力不足，用户 体验比较糟糕，服务器端负荷较重。 因此出现了c s 结构和b s 结构混合的模式，这是一种是受技术局限而 采取的无奈之举，技术局限具体是指c s 结构和b s 结构都存在不足，均不 能单独完全满足新形势下远程监控的应用需要。 目前，e m s 的w e b 监视系统大多采用的是传统的b s 结构。随着在e m s w e b 监视系统中的应用，传统的b s 结构已经暴露出其固有的缺点，这些缺 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 点正严重影响着e m sw e b 监视系统的实时性、人机交互性等性能。 传统的b s 结构的e m sw e b 监视系统的缺点表现为以下几点。 ( 1 ) 无法实现数据的按需获取，无法实现页面部分加载和部分刷新。有 时用户仅仅需要从服务器端获取少量数据，但服务器端却将所有数据连同页 面一起传回客户端。即使是客户端很小的页面调整，服务器端也会重新生成 整个页面传回客户端。浪费了网络带宽，延长了用户的等待时间，降低了实 时性。 ( 2 ) 用户体验糟糕。“请求等待请求 的同步交互方式造成不 连贯的用户体验，客户端控制能力不足，降低了人机交互性。 ( 3 ) 服务器端压力过大，没有充分利用客户端资源。b s 结构实现的是 一种瘦客户端，即业务逻辑完全由服务器端实现，客户端基本不实现业务逻 辑，所有的压力都由服务器承担。随着硬件技术的更新，很多客户端具有闲 置的能力来处理一部分业务逻辑，缓解服务器的压力，但是传统的b s 结构 并不能充分调用客户端的闲置资源。 1 2 2a j a x 正当开发人员受到b s 结构和c s 结构技术局限困扰的时候，一种被称 为r i a 2 1j ( r i c hi n t e m e t a p p l i c a t i o n ，富互联网应用程序) 的具有高度互动性 和丰富用户体验的网络应用程序应运而生了。 r i a 综合了c s 结构和b s 结构的优点，是集桌面应用程序良好的用户 界面功能与w e b 应用程序快速、低成本部署、多媒体互动以及实时快捷于一 体的新一代网络应用程序。随着w e b 应用程序复杂程度的日益提高，传统的 w e b 应用程序已不能满足w e b 浏览者更高、全方位的体验要求，这就是被 m a c r o m e d i a 公司所称的“e x p e r i e n c em a t t e r s ( 体验问题) 。r i a 为了改善 e x p e r i e n c em a t t e r s ，利用健壮的客户端描述引擎提供内容密集、响应快速、 图形丰富的用户界面，还允许使用s v g 或其他技术来随时构建图形。r i a 的 应用具有以下几个特点： ( 1 ) 零部署 客户端无需安装任何专用的软件，可以通过一个通用解释程序负责界面 的展现和程序的执行。 ( 2 ) 良好的用户体验，丰富的用户界面 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 数据按需获取，页面局部刷新，响应迅速，功能强大。 ( 3 ) 良好的通信能力 对流媒体及实时互动的声音和图像、矢量图形有很好的支持。 ( 4 ) 跨平台性 支持多种操作系统，充分利用被广泛采纳的互联网标准。 r i a 技术的出现允许在互联网上以一种像使用w e b 一样简单的方式来部 署富客户端用户程序，它兼具了c s 结构和b s 结构两者的优点，很好的解 决了c s 结构和b s 结构的技术局限问题。 a j a x 【2 2 j ( a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p ta n dx m l ，异步j a v a s c r i p t 和x m l ) 就是一种目前得到广泛认可的r i a 技术。它于2 0 0 5 年2 月被提出后，逐步 获得业界的认可和青睐，被列入w e b 2 0 的核心技术。w e b 2 o 【3 6 j 是t i m o r e i l l y 于2 0 0 5 年提出的，是相对于w e b l 0 ( 2 0 0 3 年以前的互联网模式) 的新一代互联网应用的统称，是一次从核心内容到外部应用的革命。 在国外，文献 2 3 1 是较早阐述a j a x 技术在开发丰富的w e b 应用中的优 势的文章，预言基于a j a x 的w e b 应用将会得到大力发展，但也指出a j a x 技术还不成熟，缺少开发框架和工具箱的支持导致开发困难。文献 2 4 进一 步介绍了a j a x 包含的各项技术和工作原理，分析了基于a j a x 的w e b 应用 程序的优缺点，指出安全性问题是a j a x 研究的一个热点。文献 2 5 1 将a j a x 技术应用于分布式数据采集系统的监控模块，减少了c p u 资源占用，提高了 用户响应速度，改进了浏览器对终端节点的监控性能。文献 2 6 介绍了a j a x 开发中可以采用的几种框架：d w r 、r i c o 、d o j o 、p r o t o t y p e 、s c r i p t a c u l o u s 和g w t ，指出运用框架能够提高代码的稳定性，缩短项目开发时间。文献 2 7 】 测试了e c h 0 2 、g w t 和b a c k b a s e 等多种a j a x 框架的交互性、用户响应时 间、网络性能、可扩充性、简单性、可移植性和可视性，首次从软件工程学 的角度研究a j a x 框架的结构特性，并提出了一种先进的w e b 架构风格 s p i a r 。文献 2 8 1 从技术特点、适用平台和应用成果等方面详细研究了g w t 开发框架。文献 2 9 】研究了传统的多页面w e b 应用程序向单页面a j a x 应用 程序移植过程中的技术细节。文献 3 0 1 专门研究了a j a x 安全性方面的问题， 包括通信安全、多重进入点、代码注入、程序暴露等问题。 在国内，文献 3 1 利用a j a x 设计了一种新的工业过程实时监视系统， 提高了监控实时性。文献 3 2 将a j a x 技术引入n c 机网络，实现动态加载 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 数据，减轻了服务器和带宽的负担，提高了用户在浏览w e b 网页时感受到的 程序反应灵敏度。文献 3 3 】运用i c es t o r m 中的消息订阅和发布机制实现了监 控信息的发布和处理，利用a j a x 使用户可以通过w e b 方式实时地获取监控 信息，保证了机群并行数据库系统的高效服务。文献 3 4 】将a j a x 和s v g 应 用于“集装箱作业可视化仿真系统 ，有效避免了屏幕闪烁，降低了通讯数据 量，提高了服务质量，解决了传统w e bg i s 无法攻克的难题。文献 3 5 利用 a j a x 模式和g i sw e bs e r v i c e s 相结合的方式，解决了地图加载速度慢、车 辆运行轨迹显示不连贯等问题。 通过对a j a x 国内外现状的研究，可以得出两个结论：一，a j a x 是一 种正在逐步得到重视的新兴技术，基于a j a x 的w e b 应用才刚刚起步，本论 文将新兴a j a x 技术引入e m sw e b 监视系统，对于提高e m s 的w e b 监视系 统实时性和交互性作用明显。二，国内对a j a x 技术的理论研究明显落后于 国外，特别是对a j a x 开发框架了解较少，实践运用得更少。因此本论文在 第3 章中整理并研究了若干a j a x 开发框架，这项工作有助于合理选用a j a x 框架，从而提高开发效率。 1 2 3s v g s v g 【j7 j ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，可伸缩矢量图形) 是w 3 c 组织制定 的新一代基于x m l 面向网络应用的二维矢量图形标准格式。自从w 3 c 标准 化组织19 9 9 年制定的1 0 标准以来，已经历了1 o 、1 1 、1 2 三个版本，目 前最新1 2 版本仍在修改中，其工程经过9 年的发展。此外，w 3 c 还针对移 动设备，推出了移动的s v g 版本s v gt i n y 和s v gb a s i c ，其中s v gt i n y 针 对手机或3 g 设备，s v gb a s i c 针对手持式电脑。 在理论研究方面，基于s v g 的应用已经受到了国内外很多学者的广泛关 注，有很多大学成立专门的s v g 研究小组，如意大利的c a t a n i a 大学，日本 东京的k e i o 大学以及w 3 c 组织国际研究联盟，在s v g 应用方面取得了卓 有成效的研究成果。由s v g 研究者成立的s v g 共享资源w e b 网站 w w w s v g o p e n o r g 展示了大量的s v g 研究成果，其中包括每年一次的s v g o p e n 会议提交的s v g 研究论文和成果。目前，s v g 理论研究的几个主要方向【3 8 】： ( 1 ) s v g 文档结构化与模块化 ( 2 ) 光栅图像的s v g 矢量化表示 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 ( 3 ) s v g 文档集的研究 ( 4 ) s v g 指令集的扩展 ( 5 ) 基于s v g 应用的体系结构研究 在应用成果方面，s v g 被广泛的应用在以下几个领域： ( 1 ) w e b g i s p 9 】 ( 2 ) 统计图表【4 。 ( 3 ) 远程网络实时监控显示和电子线路版图 4 1 】 ( 4 ) 多媒体消息服务( m m s ) 的新成像标准【4 2 】 在电力系统方面的应用中，文献 4 3 1 是较早将s v g 引入电力系统的文献， 分析指出传统的图形格式的缺点，结合s v g 技术的优点，提出将s v g 应用 于电力系统软件能够提升基于w e b 的电力系统图形的灵活性和开放性。文献 4 4 1 重点介绍了公共信息模型( c i m ) 导入导出、通用数据访问( g d a ) 和 高速数据访问( h s d a ) 的组件接口实现方法，初步研究了s v g 与i e c6 1 9 7 0 的联系，但没有给出基于c i m 的建模方法。文献 4 5 1 结合a s p 的开源项目 b a t i k ，在j a v a 平台上对电力系统图形结构、s v g 文件的绘制、图形刷新和 事件处理进行了分析和设计。文献 4 6 1 提出基于s v g 的电网数据可视化系统 设计方案，并实现了节点电压等高线和潮流断面的可视化显示。文献 4 7 1 对 基于i e c6 18 5 0 标准的变电站自动化通信网络的s v g 应用进行了分析。文献 4 8 1 将s v g 应用于电铁s c a d a 复视系统，虽然提高了监视画面的显示效果， 但是没有与c i m 模型建立关联，不符合i e c6 1 9 7 0 标准。文献 4 9 】以j a v a 作 为开发平台，利用等高线算法实现大区域电力系统节点电压的可视化显示。 文献 5 0 1 设计了基于s v g 的电力实时信息发布方案，编写了s v g l i b 类库解 析s v g 文档，研究了实时数据刷新问题。文献 5 1 针对电网调度管理信息系 统中的电网调度操作票系统，给出了一种基于s v g 的、b s 结构下的具有防 误功能的解决方案。 通过文献研究发现，s v g 在电力系统中的研究多数偏重于s v g 画面的 显示、绘制手段、刷新方法等方面，与i e c6 1 9 7 0 标准结合紧密的研究比较 少，这一方面是因为i e c6 1 9 7 0 定义的c i m 包内容繁多、关系复杂，另一方 面是因为没有具体的电力系统图形标准可以依据，相关研究杂而不统。 目前，国家电网公司明确要求各级e m sw e b 必须采用w e b 通用技术开 发，不允许使用自定义控件技术，不能更改浏览器设置。s v g 是由w 3 c 组 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 织开发的新一代基于x m l 的二维矢量图形标准，而a j a x 是w e b2 0 核心 技术之一，两者都是w e b 通用技术，因此采用a j a x 和s v g 技术开发e m s 的w e b 监视系统十分符合国家电网公司的要求，具有明显的实际意义。 1 2 4i e c6 1 9 7 0 i e c6 1 9 7 0 系列标准由国际电工委员会第5 7 技术委员会( 电力系统及其 通信委员会) 制定，定义了能量管理系统的应用程序接口( e m s a p i ) 。i e c 6 1 9 7 0 系列标准主要包括公共信息模型( c i m ) 和组件接口规范( c i s ) 两方 面内容。至今，i e c6 1 9 7 0 标准仍在不断的完善和发展。 i e c6 1 9 7 0 系列标准于1 9 9 9 年被推出之后，国内外的科研院所、e m s 厂 商和电力企业对其展开了持续的研究。 2 0 0 0 年1 2 月，美国在o r l a n d o 进行了c i m x m l 文件的第一次互操作试 验。c i m 是一个抽象模型，通过提供一种用对象类和属性及它们之间的关系 来表示电力系统资源的标准方法，c i m 方便实现不同卖方独立开发的e m s 系统的集成，多个独立开发的完整e m s 系统之间的集成，以及e m s 系统和 其他涉及电力系统运行的不同方面的系统的集成。将c i m 用x m l 描述，模 型就能以标准格式进行交换，并在交换的基础上实现不同企业间各应用的互 操作。国外已经进行了6 次基于c i m 的互操作试验，验证对c i m 标准的理 解，以及i e c6 1 9 7 0 标准存在的问题和改进措施。我国也对c i m 和c i s 进行 了6 次互操作试验，第6 次于2 0 0 6 年l o 月进行，会议就s v g 标准的最新进 展和实际工程经验进行了交流和技术讨论，如s v g 图形交换的范围，图元定 义和名称的统一等，提出将结合i e c6 1 9 7 0 4 5 3 标准新内容尽快形成国内的 s v g 标准规范，为电网图形数据的共享提供技术支持，并决定第7 次互操作 主题为s v g 。这是因为当前调度中心各系统中的图形由各厂家自己定义的电 力设备图元组成，相互之间不能进行互操作，如何实现图形共享，已成为调 度自动化系统急于解决的问题和新的研究热点。 由此可见，图形数据的标准化是实现电网调度自动化系统标准化的重要 组成部分。本论文研究基于i e c6 1 9 7 0 标准的c i m 模型进行s v g 图元建模 方法，对于图形数据的标准化有重要的理论和实际意义。 1 3 论文所作的主要工作 论文的研究工作主要分4 部分： 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 研究远程监控系统和e m sw e b 监视系统的现状和缺点，分析和论述 利用a j a x 和s v g 技术，并基于i e c6 1 9 7 0 标准开发e m sw e b 监视系统的 可行性和重要性。 研究a j a x 技术及多种a j a x 开发框架。 研究s v g 技术和i e c6 1 9 7 0 标准，基于c i m 模型对s v g 图元建模， 设计图形分层模式，研究基于s v g 图形的拓扑分析，使用一款先进的s v g 开发软件s v g d e v e l o p e r 辅助开发，并建立电力系统图元库。 系统功能开发。在完成前面的研究和设计工作后，搭建系统开发平台， 实现e m sw e b 监视系统的安全管理，画面服务，动态曲线服务，统计图表 服务，搜索自动提示，动态树形导航菜单等六项功能。 1 4 论文结构 本论文共五章，内容安排如下。 第l 章：阐述论文的研究意义，然后通过大量文献的分析综述，分别对 远程监控系统、a j a x 技术、s v g 技术和i e c6 1 9 7 0 标准的研究现状做了充 分的分析，研究目前e m sw e b 监视系统存在的缺点，最后指出运用a j a x 和s v g 技术，并基于i e c6 1 9 7 0 标准开发e m s 的w e b 监视系统是重要而紧 迫的。 第2 章：通过分析e m sw e b 服务的特点，对基于a j a x s v g 的e m sw e b 监视系统进行功能需求分析。主要功能包括：安全管理，画面服务，动态曲 线服务，统计图表服务，搜索自动提示，动态树形导航菜单。 第3 章：介绍a j a x 的定义、工作原理、技术基础、执行周期，对比分 析多种a j a x 开发框架。 第4 章：详细阐明s v g 应用于e m sw e b 监视系统的技术优势，简要介 绍s v g 技术要素和本论文使用的s v g 开发工具s v g d e v e l o p e r 。接着，基于 i e c6 1 9 7 0 标准的c i m 模型进行s v g 图元建模，研究图形分层模式和基于 s v g 图形的拓扑分析，最后建立了电力系统的s v g 图元库。本章的设计工 作主要针对第2 章中的画面服务功能。 第5 章：通过对系统进行总体设计，确定系统全部的开发平台和工具。 完成了系统各个功能的详细设计，实现第2 章中的所有系统功能。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 第2 章系统功能需求分析 e m s 的w e b 监视系统是e m s 的子系统，通过w e b 发布和浏览，用户可 以在i n t e m e t 和i n t r a n e t 上浏览e m s 的图表和数据，了解电网的运行状态， 做出相应的决策。 2 1e m sw e b 监控服务的特点 电力系统应用的特殊性，使得e m sw e b 服务对异构性、安全性、实时 性和用户体验等性能要求较高。 e m s 是一个多异构的混合平台系统，e m s 的各种应用可以独立运行在 各个操作系统平台上，因此w e b 服务器可能是u n i x ，l i n u x ，也可能是w i n d o w s 系统，e m sw e b 服务应具有跨平台功能。w e b 客户端主要是w i n d o w s 系统， 但也要求能够通过u n i x 工作站访问w e b ，未来甚至有可能通过手持设备浏 览，因此w e b 客户端同样应具有跨平台的功能，支持主流的w e b 浏览器。 国家电网公司对电力系统的信息安全非常重视，已把信息安全提升到电 力生产安全的高度。国家电力调度通信中心提出了全国电力二次系统安全 防护总体方案，电力二次系统安全防护的总体原则是“安全分区、网络专用、 横向隔离、纵向认证”。 安全分区是电力二次系统安全防护体系的结构基础。根据电力二次系统 的特点，各相关业务系统的重要程度和数据流程、目前状况和安全要求，将 整个电力二次系统分为4 个安全区，按照安全等级由高到低依次为：实时控 制区( 安全区i ) 、非控制生产区( 安全区i i ) 、生产管理区( 安全区i i i ) 、管 理信息区( 安全区i v ) ，如下页图2 1 。安全的w e b 服务可以放在安全区i i ， 为具有安全区i i 证书用户提供w e b 服务，安全的w e b 服务与e m s 共用历史 数据库，在w e b 服务器上可创建实时库的副本，由实时数据库系统维护数据 的一致性。普通的w e b 服务放在安全区i i i ，与安全区i 、安全区i i 之间通过 电力专用安全隔离装置进行物理隔离，在w e b 服务器上创建相应的实时库和 历史库应用，由e m s 提供同步服务，安全区i 的数据定时通过正向安全隔离 装置，传送给安全区i i i 的w e b 服务器。普通w e b 与安全w e b 仅在服务器的 数据访问上有所不同，而在客户端对服务器的数据访问处理流程上基本相同。 普通w e b 相当于安全w e b 服务功能的弱化，不允许在浏览器上对e m s 数据 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 进行操作。 纵向认证是电力二次系统安全防护体系的纵向防线。采用认证、加密、 访问控制等技术措施实施数据的远方安全传输以及纵向边界的安全防护。 s c a d a 服务器历史数据服务器p a s 服务器工作站 d t s 服务器 图2 1e m s 系统及其w e b 部署不慈图 传统的e m sw e b 服务包括：画面服务，曲线工具，告警工具，报表工 具，历史事件查询等。其中告警和报表工具相对简单，只要通过浏览器提交 指定的表单，服务器通过本地报表工具生成e x c e l 等格式的报表，就可以在 客户端浏览。在线显示工具和曲线工具则比较复杂，对实时性有较高要求， 图形内容比较丰富，还有一些特殊的操作，是目前e m sw e b 应用的技术难 点。 随着形势的发展，e m sw e b 服务需要改造旧的功能，增加新的功能，比 如实现数据的按需获取，页面的异步局部刷新，减轻网络负载和服务器负担 等等，这在e m s 、e b 客户端数量迅速大量增加的形势下，更显得意义重大。 因此本论文对e m sw e b 监视系统的安全管理、画面服务、动态曲线服 务、统计图标服务、搜索自动提示、动态树形导航菜单等六种主要功能进行 详细分析、设计和部分实现，系统功能框图如图2 2 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 图2 2 系统功能框图 各主要功能详述如下： 2 2 安全管理 e m s 的w e b 监视系统，首先要解决的是安全问题。e m s 系统不同于一 般的应用软件系统，其对安全要求比较严格。同样地，e m s 的w e b 监控系 统也同样要求安全管理，它要求对拥有访问权限的用户提供图形访问服务， 每一个用户都属于特定的用户组，不同的用户组对于不同的图形拥有不同的 访问权限。 图形服务在用户请求访问图形时会对登录的用户进行验证，用户登录成 功后，客户端与服务器之间建立有效会话。客户端每打开一次图形，服务器 端都会对用户的这次访问进行验证，以确定用户是否有权限来访问其请求的 图形。 2 3 画面服务 画面服务功能是e m sw e b 监视系统的重要内容，它是e m s 画面子系统 在i n t e m e t 上的延伸，对实时性要求高，需要及时地更新画面图形中的数据， 画面内容比较丰富。 画面服务提供电力系统的一次接线图。在e m s 系统的一次接线图中有 很多电力设备图元，如变压器、线路、开关等，w e b 监视系统的画面服务需 要及时获取这些电力设备的实时状态数据并在一次接线图上显示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 为实现画面服务，必须首先进行s v g 的电力系统图元设计，基于i e c 6 1 9 7 0 标准的c i m 模型对s v g 图元建模。 2 4 动态曲线服务 动态曲线是e m sw e b 监视系统中一个比较重要的功能，对于同一个遥 测数值，用户应该可以查看该遥测数值在不同时间周期内的动态曲线。目前 e m s 图形系统中存在三种动态曲线模板：分钟曲线、小时曲线和日曲线。在 w e b 监视系统中，w e b 用户应该能够查看这三种动态曲线。 在传统的b s 结构中很难实现实时显示的动态曲线，只有通过不断地刷 新页面来实现，而且刷新时整个页面都会重新刷新再载入，使得用户体验很 糟糕，如果遇到网络情况不佳的情况，页面可能出现长时间的空白。 使用a j a x 技术能够很好的解决上述问题。只有当服务器端的数据顺利 取回后才能显示在客户端，并且因为是对d o m 树直接改动，所以使得页面 没有刷新的感觉，提供了良好的人机界面交互效果。 2 5 统计图表服务 e m s 系统中的统计图形主要有三类：曲线图、柱状图和饼图。曲线图用 于展示某量测数值在一段时间内的变化情况。柱状图可以直观的对多个量测 数值进行比较。饼图是对一组数据在总和中所占比例的体现。 2 6 搜索自动提示 e m sw e b 监视系统中的数据量很大，为了节省检索数据的时间，帮助用 户快速准确地输入查找内容，需要搜索自动提示功能。 其实，在很多系统中都需要实现搜索自动提示功能，但是在a j a x 技术 出现之前，一般只有桌面应用程序才能实现类似的功能，而w e b 应用程序只 能借助于浏览器自身的自动提示功能来实现。遗憾的是，浏览器的自动提示 只能提示用户已经输入过的信息，不能提示未输入过的信息，针对性不强， 功能有限。 使用a j a x 技术进行搜索提示，能及时地给用户提供参考的关键字。对 于用户来说，无需提交页面就可获得提示，节省了大量的时间。 2 7 动态树形导航菜单 树形菜单在w e b 应用系统中十分常见，它是为了方便查找每个节点而实 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 现的导航菜单，通过展开和折叠来浏览，直观地描述部门结构、内容分类层 次等数据。在e m s 的w e b 监视系统中需要利用树形菜单实现导航功能。树 形菜单的实现有3 种方式： 1 完全在客户端实现 通常实现树形菜单最简单的办法就是完全利用j a v a s c r i p t 进行菜单的控 制。客户端向服务器发送一次请求，服务器端返回该树的所有数据。客户端 通过j a v a s c r i p t 控制菜单的展开与折叠。 这种方法的缺点体现在以下几个方面。首先由于一次只发送一次请求， 需要