（电气工程专业论文）组件化体系结构的农电现代化管理系统.pdf

y8 6 9 0 3 组件化体系结构的农电现代化管理系统 专业电气工程 研究生贺军指导教师周步祥 农村农电管理是供电企业针对广大农村电网和用电客户的主要业务活动之 ，它承担着农村电能生产、营销、安全、优质服务、人事、财务等管理工作， 在安全生产的基础上，组织、实施、锛调、监督农村客户用电，指导和检查农 村客户计划、节约、安全地用电，实行农村用电综合管理。随着我国电力事业 的发展，迫切需要借助于计算机、网络通信等先进技术，来提高农村用电管理 工作的水平、效率，促进农村用电管理的科学化和现代化。 在详细分析农电管理的特点，以及在目前的编程模式下编写农电现代化管 理系统的局限性，以及所面临的问题的基础上，提出了组件化体系结构的农电 现代化管理系统。组件化体系结构的系统可以较好的适应农电发展和管理的要 求，使农电现代化管理系统较好地解决更新和升级问题，不仅使得维护工作方 便、有效，而且可以保证在不对原系统改变的情况下独立地扩展系统功能。组 件化体系结构的农电现代化管理系统减少了咀往编程模式下管理系统开发的重 复性，较好地避免了资源浪费，在电力系统中有良好的应用前景。 提出了建设开发多节点三层结构的农电现代化管理系统，在提出建设方案 后，首先深入研究了系统模型，包括结构模型、数据模型、功能模型，在研究 清楚了系统模型的基础上，简要介绍了近年来在软件工程中，新引入的组件化 的软件编程模式，简要介绍了组件化软件模式的特点。并将组件化的软件编程 模式，和传统编程模式进行了各方面的比较，最后得出了组件化软件工程模式 是软件编程模式的发展方向的结论。 本文详细分析了电力系统管理软件的独特特点，及其在目前的编程模式下 编写农电系统管理软件的局限性以及所面临的困境。为了解决这一困境提出了 组件化的现代化农电管理系统。本文在整体介绍组件化现代农电管理系统之后， 再详细地介绍了该系统所包含的农电生产管理、农电营销管理、农电安全管理、 农电优质服务管理、农电人事管理、农电财务管理、农电办公自动化管理功能 分析以及设计过程。 最后，本文详细叙述了这几个组件之间所相互传递的信息，数据库设计以 及开发平台的选取等，并深刻论述了选取s y b a s e 数据库和j a v a 开发平台设讨 本系统的技术优势和理论前提。 系统的实际应用取得了良好的效果，验证了组件化体系结构的农电现代化 管理系统设计思想的有效性和实用价值。 关键词：组件化；农村用电；电力营销；农电管理；信息系统 t h er u r a lp o w e rs y s t e m sd e s i g na n da c t u a l i z a t i o n p o w e re n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：h ej u n a d v i s o r ：z h o ub u x i a n g r u r a la r e ap o w e rm a n a g e m e n ti so n eo fm a j o ro p e r a t i o n st or u r a lp o w e r s y s t e ma n dc l i e n t s t h eo p e r a t i o ni si n c l u d ep r o d u c t i o n ，v e n d i t i o n ， s e c u r i t y ，s e r v e r ，p e o p l er e s o u r c e ，f i n a n c e ，e t c u n d e rt h eb a s eo f p r o d u c t i o ns u s t a i n ，o r g a n i z e ，c o r r e s p o n d ，s u p e r v i s er u r a lp o w e rs a l e s ， c h e c kc l i e n t sp l a no fu s i n gp o w e r ，c a r r yr u r a lp o w e ru s i n gi n t e g r a t e d m a n a g e m e n ti n t oe x e c u t i o n a sd e v e l o p m e n to fp o w e rs y s t e m ，i ti sn e e d t oi m p r o v et h el e v e ro fp o w e rs y s t e mm a n a g e m e n td e p e n d e n ta d v a n c e d t e c h n o l o g ys u c ha sc o m p u t e ra n dc o m m u n i c a t i o ne t c i nt h eb a s eo fc h a r a c t e r i s t i co fr u r a lp o w e rm a n a g e m e n ta n d 1 0 c a l i z a t i o no fa tp r e s e n tr u r a lp o w e rs y s t e mm a n a g e m e n ta n df a u l t so f r u r a lp o w e rm a n a g e m e n t ，p u tf o r w a r dc o m p o n e n t s t r u c t u r e sr u r a lp o w e rs y s t e mm a n a g e m e n t t h i ss t r u c t u r ec a ne n t i r e f i l lt h ed e v e l o p m e n ta n dd e m a n do fr u r a lp o w e rs y s t e m i nr e c e n ty e a r s ， t h em o d u l eo fs o f t w a r ee n g i n e e r i n gi san e wt r e n d ，t h i sp a t t e r nb r i n g s ab r e a k o u t i n t os o f t w a r ei n d u s t r y a tf i r s t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e c h a r a c t e ro fm o d u l em e a n s ，a n dc o m p a r ei tw i t ht h et r a d i t i o n a ls o f t w a r e e n g i n e e r i n gm e t h o di ne v e r ya s p e c t s ，a n dd r a w sac o n c l u s i o nt h a tt h e m o d u l eo fs o f t w a r ee n g i n e e r i n gi st h ed i r e c t i o no fs o f t w a r e e n g i n e e r i n g sd e v e l o p m e n t ：t h e n ，o nt h i sp r e m i s e s ，t h i sp a p e ra n a l y z e s t h ep e c u l i a r i t i e so fp o w e rs y s t e m sm a n a g e m e n ts o f t w a r e ，i nt h e t r a d i t i o n a lw a y ，i ti sd i f f i c u l tt op r o g r a mp o w e rs y s t e m sm a n a g e m e n t s o f t w a r e ，f o ri fw ed o1i k et h a t ，w es h o u l df o u n dt h a tw ea r ei nad i i e m m a t os h a k eo f ft h eh o tw a t e r ：t om a k ei te a s i e rt ou p d a t ea n dm a i n t a i nt h e s y s t e m ，ib r i n gf o r w a r dt h em o d e r nr u r a lp o w e rs y s t e mw h i c hh a v et h r e e h i b e r a r c h ys t r u c t u r e u s i n gt h ei d e ao fm o d u l ei nt h i ss y s t e m ，ih a v em a d et h i ss y s t e mb e w i d e l yu s e db yp o w e rb u r e a ut h a ne v e r ，a n dh a v er e d u c e dt h e e x p l o i t a t i o n sr e p e t i t i o n ，a n dh a v ea v o i d e dt h er e s o u r c e sw a s t ei n ag r e a te x t e n t a f t e ri n t r o d u c i n gt h em o d e r nr u r a lp o w e rs y s t e me n t i r e l y ， t h i sp a p e rr e c i t e sm o d u l eo fp o w e rs y s t e m ，m o d u l eo fp o w e rp r o d u c t i o n ， m o d u l eo fp o w e rv e n d i t i o n ，m o d u l eo fp o w e rp r o d u c t i o n ，m o d u l eo fp o w e r s e r v e re t c p a p e rn o to n l yp u t sf o r w a r dt h e s em o d u l e s ，b u ta l s on a r r a t e s t h ei n f o r m a t i o nt r a n s f e r r e db e t w e e nt h e s em o d u l e s a tl a s t ，t h i sp a p e r p o i n t so u tt h es y b a s ed a t a b a s ea n dt h e 】斟ap r o g r a m m e rf l a tt h a ta r e u s e di nt h i ss o f t w a r e ，a n dw h a ti sm o r e ，d i s c u s s e st h er e a s o na n dt h e t h e o r yp r e m is eo fm yc h o ic e i np r a c t i c e ，t h es o f t w a r ec a nc o m p l e t et h ew o r k sw e l l i tp r o v et h a t t h ed e s i g no ft h es o f t w a r eh a v ep r e f e r a b l yv a l u ei np o w e rs y s t e m a p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：c o m p o n e n t ：e l e c t r i cp o w e ru s i n go fr u r a la r e a ：p o w e rv e n d i t i o n r u r a lp o w e rm a n a g e m e n t ：i n f o r m a t i o ns y s t e m 四川大学工程硕士学位论文 1概述 1 1 目的和意义 农村农电管理是供电企业针对广大农村电网和用电客户的主要业务活动之 一，它承担着农村电能生产、营销、安全、优质服务、人事、财务等管理工作， 在安全生产的基础上，组织、实施、协调、监督农村客户用电，指导和检查农 村客户计划、节约、安全地用电，实行农村用电综合管理。随着我国电力事业 的发展，迫切需要借助于计算机、网络通信等先进技术，来提高农村用电管理 工作的水平、效率，促进农村用电管理的科学化和现代化。 随着社会的不断发展，电力能源发挥着越来越重要的作用，我国的电力事 业也取得了长足的进步。电力系统的结构日趋复杂，电力网络也日益庞大和复 杂，这就需要有效的手段来管理 1 】。农电管理部门是电力系统与农村客户的界 面，是电力企业在广大农村的窗口，其工作质量直接关系列电力企业的经济效 益和形象。同时，农电管理业务具有政策性强、业务面广、信息量大、变动频 繁，对信息处理要求迅速、及时、准确，手工操作难以完成。因此，作为农电 管理的支持系统农电管理信息系统具有重要地位。 首先，系统的有效开发与应用，是供电企业实现农村供电所减员增效的有 效途径。开发农电管理信息系统，可以合理调整抄核收工作方式。采用遥控抄 表器抄表，抄表员省去填表、开票时间，抄表员工作量减少一半以上。如某新 建农村居民小区，采用现代化遥控抄表器抄表，一个抄表员可由过去的抄收 4 0 0 6 0 0 户增加到4 0 0 0 户，工作效率大大提高；实现缴费“一卡通”，用户通过 银行缴费减少了繁重的收费工作。稽核工作从以往的全面稽核改为对新装、 杂项业务用户及异常用户的典型稽核与重点稽核。如此，农村供电所就能很好 地实现减员增效的目的 2 】【3 o 其次，农电管理系统的投入应用能有效地促进农电管理基础工作的规范化、 科学化，促进基础资料的整理、普查，确保了农村客户用电资料的完整与准确。 系统的投用从根本上改变了农村用电管理的落后状况，各项工作严格按照规范 化的流程和要求在计算机上完成，避免了以往手工工作的随意性，使用电管理 走上规范化、现代化轨道，实现了信息口采集、输入、各部门共享，管理人 四j i i 大学工程硕士学位论文 员能及时准确掌握各种信息。 再次，系统的投用提高了工作效率、提高了透明度、减少了差错，为提高 优质服务水平、加强行风建设提供了现代化手段。 农村用电管理是非常复杂的电力负荷及用户业务管理工作【4 】，其特点是繁 杂的业务流程和传递，以及大量的数据信息处理。随着电力能源紧张局面进一 步得到缓解，以及电力系统向市场经济的转变，对农村用电管理提出了更高的 要求。这就要求电力企业具有先进的农村电力市场经济管理机制，现代化的管 理手段，一流的为农村电力客户服务的作风，为供电企业赢得更大效益，为社 会创造更多的财富。而传统的人工处理方式及计算机单一功能的方式已无法满 足要求。因而开发一套先进的农电管理系统，以实现农村用电管理现代化、自 动化势在必行口j 。 目前各级管理部门已充分认识到开发先进的农电管理系统的重要性和必要 性，投人大量的人力物力做了相应的开发工作，有的已投入正式运行。但目前 所开发的系统基本上是围绕着用电管理业务来进行的。随着计算机技术的发展， 电力企业管理手段愈来愈先进，而作为一个子系统的用电管理系统，不仅要具 有强大的内部业务处理功能，还必须满足数据共享，以便与其它子系统集成。 实际上，用电管理是配电网自动化系统的一个重要组成部分，自动计量和计费 功能是用电管理的新功能，这些均要求用电管理系统在设计和开发时，不能仅 考虑自身内部业务处理，还应考虑数据共享及与其他子系统的集成问题，这是 农电现代化管理系统开发的总原则【6 】。也就是说现代化的农电管理应满足如下 功能： ( 1 ) 内部业务处理基本功能。完成农电营销、生产、安全、优质服务、人 事、财务、办公自动化及综合查询、信息汇总及统计等各项内部业务工作。 ( 2 ) 数据共享。实现为各级领导和决策部门提供全面详实的农村用电基本 信息，并从其它子系统提取有用的信息，如自动计量抄表数据、配电设备参数 及地理信息等。数据共享的基础是强有力的计算机网络系统及通用的数据库管 理系统。 1 2 研究动态 作为国民经济的基础行业，目前电力系统正在实施以”厂网分离”、”竞价上 四川i 大学工程硕士学位论文 网”等为核心内容的电力体制改革，电力将成为真正的商品。为此，电力企业必 须建立规范的现代企业制度，提高劳动生产率，提高管理水平，加强信息反馈， 提高决策的科学性和准确性，提高企业的综合过程化，适应市场经济要求和电 力生产特点。而实现电力业务的信息化是实现这一切的有效捷径。电力信息化 的核心是电力生产控制的自动化和电力管理信息系统( m i s ) 的建设【7 】，主要内容 是各级电力企业信息化的实现，包括生产过程自动化和管理信息化。 为此，电力行业提出了信息化发展的”十五”计划，并把”十五”信息化发展目 标制定为运用现代企业管理系统的理念，依据对物流、资金流、工作流程的统 一规划，建成整体化的信息系统，实现系统内部管理的信息化。在全国电网 二次系统”十五”规划纲要中把管理信息系统的建设作为电力企业”达标创流” 的必要条件垆j 。 通过长期的发展，电力行业在信息化建设上已经取得很大成绩，特别是在“九 五”期间，电力行业大规模开展管理信息系统的建设和实用化工作。管理信息 系统建设初具规模，建立了以办公自动化、综合指标查询、计划统计管理、人 事劳资管理、生产管理、设备管理、安全监督管理、电力负荷管理、营销管理、 燃料管理、科技教育管理、财务管理、电网实时信息和电子邮件等应用系统， 并在各级电力企业中得到广泛的使用。大大的提高了电力企业的管理水平。 但是，通过对各省电力系统信息化建设的调研和分析，我们发现，由于电 力系统信息化建设起步早，在不断建设中，逐步暴露出一些问题。 ( 1 ) 电力企业经过近二十年，尤其是近5 年来的信息化建设，已具备了各 类计算机辅助业务处理系统，并积累了大量的基础数据。然而，丰富的数据资 源由于建设时期的不同，以及建设过程中受技术和认识的局限，数据分布极为 分散，造成了过量的数据冗余和数据不一致，使得数据资源难于访问，管理并 获得有效的决策支科9 j 【l 。 ( 2 ) 信息化应用水平不高。一些业务子系统集成度低、互联性差、信息管 理分散，数据的完整性、准确性、及时性等方面存在较大差距。有些企业已经 建立了企业内部网和互联网站，但多年来分散开发或引进的信息系统，形成了 许多信息孤岛，缺乏共享的、网络化的信息资源，如何将企业上网工程与企业 信息系统集成融合起来，使企业内部，企业与客户、供应商、业务伙伴的信息 流畅通是电力行业急需需要解决的问题。 四川大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 现有网络和信息资源的利用不够。信息和数据的共享度达不到企业对 信息资源的整体开发利用的要求。简单的应用多，能支持管理和决策的应用少， 能利用网络开展经营活动的应用更少。电力生产中蕴藏着巨大信息资源，尚没 有充分挖掘出来加以利用，信息资源的增值作用还没有在生产经营过程中充分 发挥出来。 ( 4 ) 大多数的企业的信息化建设停留在对现有管理和业务的模仿和简单计 算机化，多数系统基本上是报表的录入和管理，在系统的设计初没有将现代管 理思想通过采用erp ( 企业资源计划) 、bpr ( 业务过程重组) 等技术手段， 容入企业的管理系统中去，从而优化和规范企业的生产和管理。 电力行业信息化的新需求 在现有的信息建设成果上，通过技术手段，将个企业不同时期、不同厂 商建设的独立系统有机的联系起来，实现信息的高度共享，彻底解决“信息孤 岛”的问题。将电力企业不同部门的数据资源如行政管理信息数据，电力营销 数掘，电力设备设施数据，生产运行数据，财务物资数据、生产实时数据等， 以及社会相关部门的数据资源( 银行代缴费数据) 进行整合，转换成可靠、商 用的信息，以便辅助企业管理者决策。数据收集、数据挖掘，建立广域的全局 的数据仓库，在此数据仓库基础上根据现代管理思想进行企业的业务过程重组 ( b p r ) 、工作流定义、业务流程设置与监督、工作绩效考核、辅助业务分析、 辅助决策等，以及运行全局的e r p 系统，最终能及时、有效、正确的决策，得 到高效的企业内部管理，提供优质的客户服务，增强竞争能力，提高电力企业 的社会效益和经济效益，实现“以信息化带动电力工业和电力企业的跨越式发 展”的总体目标i ：l 卜”j 。 电力行业现在仍然是一个垂直管理的体系，从国电公司、网省公司、省( 自 治区) 电力公司、地区供电局、县级电力公司以及乡镇供电所，一级对其所属 的下级进行管理，基本上是每一级都需要向其上级机关上报数据( 报表) ，接受 上级的发文和指令。目前，各级的企业基本上都有管理信息系统，各级之间的 信息( 数据) 的传递一般是采用文件定期上报方式，形式上有有纸质报表传真、 电话、磁盘上报、通过公共网的e m a i l ，以及办公自动化系统的公文流转、邮件 传递等方式，得到的信息是文件格式，通常需要手工或自动导入到本单位的m i s 系统中。现阶段的这种方式有如下弊端： 6 网川太学丁程硕十学位诧文 ( 1 ) 数据接受方只能等待数据，而不能主动向下要( 挖掘) 数据，而且数 据不是交时数据，数据的时效性差。 ( 2 ) 数据加密难，通常数据是没加密的，数据传输时没有安全保障。 ( 3 ) 数据是文件格式，通常得到的数据需要手工录入到数据库中，增加工 作量，同时增加数据出错的因素。 目前，围绕用电管理系统开发方面的工作，国内外有很多研究机构和应用 中心做了大量的工作。也有一些研究机构和应用中心在将组件化的编程模式应 用到电力系统管理软件方面做了很多有益的尝试。例如：澳大利亚从8 0 年代后 期电力企业改革开始后就广泛普及的用电管理系统，也趋于成熟和完善，在澳 大利亚电力事业中发挥着巨大的作用“。而现代化农电管理系统在我国也在不 断发展中，如：厦门电业局研发中心开发的农电管理软件，在厦门电业局管理 的各个供电所都得到了广泛的应用，并取得了很大的社会经济效益和社会作用； 中山电业局联合中j 山大学电力研究机构开发的用电管理系统在中山电业局各 个供电所得到了普及，这些年一直都为中山电业局电力事业的健康发展起到了 很大的作用u 。 本系统_ i ：f 是在前人所做的大量工作的基础上，吸收前人的有益劳动成果， 并结合自身的努力才得以顺利完成的。 1 3 本文的主要工作 本文在分析了当前农电发展的方向和存在的问题，提出了建设开发多节点三 层结构的农电现代化管理系统，在提出建设方案后，首先深入研究了系统模型， 包括结构模型、数据模型、功能模型，在研究清楚了系统模型的基础上，简要 介绍了近年来在软件工程中，新引入的组件化的软件编程模式，简要介绍了组 件化软件模式的特点。并将组件化的软件编程模式，祁传统编程模式进行了各 方面的比较，最后得出了组件化软件工程模式是软件编程模式的发展方向的结 论。在这结论的基础上，本文详细分析了电力系统管理软件的独特特点，及 其在目前的编程模式下编写农电系统管理软件的局限性以及所面临的困境。为 了解决这一困境，使农电系统管理软件摆脱难以更新和升级问题，使软件系统 能得到更方便有效的维护功能扩充，本文提出了组件化的现代化农电管理系统。 现代化农电管理系统用组件化的思想来建立推广了农电管理系统在电力系统的 现代化农电管理系统用组件化的思想来建立推广了农电管理系统在电力系统的 四川大学工程硕士学位论文 应用前景，减少了以往编程模式下管理系统开发的重复性，较好地避免了资源 浪费。本文在整体介绍组件化现代农电管理系统之后，再详细地介绍了该系统 所包含的农电生产管理、农电营销管理、农电安全管理、农电优质服务管理、 农电人事管理、农电财务管理、农电办公自动化管理功能分析以及设计过程。 最后，本文详细叙述了这几个组件之间所相互传递的信息，数据库设计以及开 发平台的选取等，并深刻论述了选取s y b a s e 数据库和j a v a 开发平台设计本 系统的技术优势和理论前提。 四川大学工程倾士学位论文 2 农电管理系统结构及理论模型 2 1 农电管理系统建设原则要求 针对农电管理的特点，要开发到适合农电管理特点的现代化管理系统， 就必须对复杂的农电工作有一个深刻的认识，并在此基础上，分析系统模型。 针对目前农电发展的要求和今后发展的方向，本文首先提出农电管理系统建设 的原则： 实用性在系统的实际需求客户化时，按照系统投入结合具体运用和省公司 信息系统软硬件环境来设计系统，最大限度的满足各项功能要求，将依据用 户界面友好，信息提示通俗，操作方法简易的原则，使系统能被用户接受容 纳，便于使用。确保实用性，使系统具有良好的性能价格比。根据省公司农 电部制定的统一标准，结合调查分析目前电力公司从省公司到县局范围内的 具体需求和实际情况，确定农电现代化管理系统建设范围和功能范围，从而 保证系统建设符合实际需要； 开放性系统设计采用的各项设备( 软、硬件) 均应符合国际通用标准，符 合开放性原则，组网使用的技术要与技术发展的潮流吻合，软件的开发要为 将来新建信息系统预留接e l ，以保证系统的开放性和技术延伸性，与日后的 技术应具有良好的兼容性。 安全性必须保证系统和信息的高安全性，采取必要的防范措施，使整个系 统受到有意、无意的非法侵入而造成系统破坏的可能性降至最低程度。 先进性系统要采用国际上先进、成熟、实用的技术，既保证系统实现的功 能，又保证系统在未来的五年内，其技术仍能满足应用发展的需求。目前的 j 2 e e 与n e t 技术已比较成熟，完全能够信息化建设未来几年的发展需要。 健壮性系统的健壮性主要表现在受控访问。为了防止大量的用户同时访问 系统而造成系统崩溃，必须对信息访问进行有效控制，使信息有序流动；信 息传输的可靠性：保证信息不多传、不误传、不丢失。 可靠性系统应运用先进的访问控制、身份认证等技术防止非法用户的入 侵，保证系统在异常情况下正常、可靠的运行。数据在网上采集、存储、传 输和处理的过程中，始终保持完整性和一致性。为保证系统的可靠正常运行、 9 四川大学工程硕士学位论文 采取系统定期自测和数据定期备份来保证系统的可靠性。 完备性系统的各个部分，既要是相对独立的子系统，又能实现相互之间必 要的信息交换，可实现自上而下、集中统一的网络、设备监控和管理。 容错性根据设备的功能、重要性等分别采用冗余、容错、备份等技术，以 保证局部的错误不影响整个系统的运行。 高效率采用新技术和稳定的设备，将整个系统的信息流量维持在一个均衡 高效的指标内。 易维护性系统的管理、维护和维修应具有简易性和可操作性。系统的各种 关键参数可以通过程序维护，并且通过综合网进行系统维护，从而大大降低 维护成本。系统易于进行功能扩充，新增功能模块不改动原来的程序。 投资保护应基于现有基础网络设施，充分和发挥现有网络设备和通信线 路的潜能，保护已有的网络系统建设投资。 标准化原则根据省公司农电部制定的统一标准，舰范管理手段，统一管 理规范和技术规范，使建设实施的农电管理信息系统符合统一标准，做到系 统标准化； 2 2 农电管理系统体系结构 依据国家电网公司提出的“统筹规划、强化整合、整体推进、持续提升” 的工作方针和“统领导、统一规划、统一标准、统一组织实施”的工作原则， 电力公司农电管理信息系统将遵循四统一的建设原则，在公司广域网的平台上， 选择合适的县到乡最后一公里通信方式，统筹规划，先试点，之后整体推进， 持续提升，最终达到实用化。 目前电力公司农电管理部门将建设统一先进的农电现代化管理系统提上议 事日程，建设的工作思路紧紧围绕“三抓- - 仓r j ”的工作思路，从抓基础、抓发 展、抓管理、创一流的角度上，充分利用公司现有的信息资源，采用先进的网 络、计算机、通信技术，围绕农电管理业务进行优化配置和规划，最终目标实 现快速、方便、及时、准确等的现代化农电管理平台，按照工作分工界面，满 足从乡镇供电所到县市局到地区局到省局逐级管理的要求。其功能如下： 1 0 四川i 大学工程硕士学位论文 ( 1 ) 内部业务处理基本功能。完成农电营销、生产、安全、优质服务、人 事、财务、办公自动化及综合查询、信息汇总及统计等各项内部业务工作。 ( 2 ) 数据共享。实现为各级领导和决策部门提供全面详实的农村用电基本 信息，并从其它子系统提取有用的信息，如自动计量抄表数据、配电设备参数 及地理信息等。数据共享的基础是强有力的计算机网络系统及通用的数据库管 理系统。本文提出基于b s 模式的三层结构农电管理系统，具体分为省、地区 ( 市) 、县局三层结构，供电所作为县局层次的使用终端。从上而下全面覆盖农 电管理工作的全部内容。系统体系结构如图2 1 所示。 由图2 1 可以看出，省电力公司农电现代化管理系统是一个分层分级管理的 体系结构。具有以下的特点： 具体的业务，数据主要是供电所发生 县局是农电管理的主体，是数据中心 市局以及省公司的农电部门主要是对供电所发生的各项业务进行现代 化综合查询统计管理 综上所述，本文提出的系统体系结构是一个多节点、多层次的复杂信息管理 系统结构，由于其复杂性，有必要对其体系结构、数据信息、功能应用等重要 的因素做深入的研究，提出理论模型，为系统的设计、开发、实现提供理论依 据。 些型查堂三翌雯圭堂垡望壅 蒇荣 萌囱囱 一 电力公司现有的数据通道( 光纤) 其他数据通道( 微波，v p n ，等通道) 图2 i 系统体系结构图 1 2 四j l l 火学工程硕士学位论文 2 3 系统结构模型 2 ，3 1 系统结构的节点模型 由上面的分析可以知道，农电管理系统是一个自上而下的三层管理系统。 在这个系统中，每一个运行单位都是系统中的一个信息点，因此在系统结构上 可以把整个农电现代化管理系统看作一个由多个节点( n o d e ) 组成的节点集合： s = - 1 ，n 2 ，n 。) 系统中的节点n 是每一个具体的运行单位，所有运行单位的集合就构成了 农电现代化管理系统。 每个节点上的数据关系可以分为表示节点属性标识信息、访问权限信息、 具体数据信息等内容，其模型如下： n ，= r 。，r 1 ，r 2 ，焉，r d ) 其中，r 。用于存放节点的属性标识信息 晁用于存放节点的访问权限信息 b r 。用于存放节点的具体数据信息 冠。是描述数据关系和数据更新的信息 2 3 1 t 节点分类 农电现代化管理系统是一个自上而下的三层管理系统，每一个节点所要完 成的任务也可能不同，可以将节点分为不圊类型， 按照节点访问数据信息的范围来分类，可以将节点分为：独立节点 ( i n d e p e n d e n t n o d e ) 、网络节点( n e t n o d e ) 。也就是说，如果节点访问的数据全 部是本节点的数据，则称这个节点是独立节点( i n ) ，如果节点访问数据中还包括 了其他节点的数据，则称这个节点是网络节点( n n ) 。 按照节点访问更新数据的权限，可以将复杂信息系统中的节点分为两类： 专有节点( p r i v a t e n o d e ) 、公共节点( c o m m o n n o d e ) 。专有节点p n 中的数据 仅供本节点应用程序使用，其他节点不能访问该节点的数据或者更新该节点内 容。公共节点c n 的数据具有共享性，凡是其有访问权限的其他网络节点n n 都可以对其数据进行访问更新。 四川大学工程硕士学位论文 如果按照节点访问数据信息的范围节点分类方法考虑，则具有三层结构的 农电现代化管理系统具有两种节点类型：独立节点( i n ) 、网络节点( n n ) 。下 面从实际应用角度来分析这两种节点类型。独立公共节点相当于县局一级的节 点，由于数据库是放在县局的，因此，县局一级的所有功能均只需要本节点的 数据就可以完成。供电所、省市局则属于网络节点。供电所作为县局一级节点 的使用终端节点，其业务功能所产生的数据全部依赖于县局节点的数据信息， 并且产生的数据信息也是保存在县局一级节点的。省市级节点主要的业务功能 是审批、监督、统计、分析。完成这些功能都是以县局节点的数据信息为基础 的。因此，可以看出，独立节点即相当于b s 结构中的服务器端，网络节点就 相当于浏览器端。这也就是按访问数据信息范围来分类节点的物理意义所在。 如果按照节点访问更新数据的权限节点分类方法考虑，则具有三层结构的 农电现代化管理系统具有两种节点类型：公共节点( c n ) 、专有节点( p n ) 。县 局属于c n 节点，因为在b s 结构中，数据库一般设置在服务器端，其他节点 的访问更新都必须经过对服务器节点。而其他节点属于p n 节点，因为其他节 点没有数据，数据全部存放于县局数据库服务器中。 2 3 1 2 节点的标识( 关系r 。) 在三层结构的农电管理系统中，数据信息的复杂化需要有一个良好的命名 机制，设法对节点进行命名，即给节点分配一系列的属性或者标识，形成属性 不同的节点集。这样就可以用标识实现对节点的引用，以确定访问节点的具体 方式。良好的命名机制对于多节点的复杂系统具有重要的意义。因此，命名机 制的作用应该是： 实现对资源的共享、重定向等。 从系统多种功能交互应用的角度，对资源进行访问。 考虑到这一点，一个命名机制应该具备一些必要的性质，如唯一性。为了 便于共享，必须建立一套命名规则，以对节点命名制定标准。节点的名字应该 便于在复杂的多节点、多层次农电管理系统的网络中使用。复杂的多节点、多 层次系统应该使用统一的节点命名原则以识别各个可用的节点。在三层b s 中， 描述活动对象间的关系具有重要意义。如果从这个角度来看命名机制，命名服 务是一种“主”服务，对其他节点的客户进行集中控制。这是因为命名服务应 四川大学工程硕士学位论文 该能够对其他服务进行识别，并按照统的方式进行访问。这样，节点用户如 果希望直接获得其他各种服务，只需要知道如何访问名字服务即可。因而命名 机制是复杂多节点农电管理系统理论基础的最重要组成部分之一。 复杂多节点、多层次系统的命名机制，显然不能仅从单台计算机的角度考 虑，名字标识的定义还必须考虑到网络的要求。考虑到电力系统的结构特点和 农电管理的具体特点，使用的命名机制是基于标识符的分层结构。本文将简单 讨论以下标识及各个标识间的映射：用户名、系统名、以及在整个系统标识节 点的端口( p o r t ) ：命名路由以及用来对通信的节点进行命名的地址。而且， 还必须注意以下问题： 一种命名机制采用何种结构最好? 更详细地说，如何维护上下文的致性， 如何对不同级别的标识进行映射? 复杂多层次结构到底要求何种类型的标识? 如何解决多机系统的不均匀问题? 节点的名字( 标识符) ，就是唯一标识一个节点的一串符号( 位或者字符) 。 对于计算机本身，用数字标识符( 二进制数最适合表示) 。但是，由于用户不能 高效地使用理解二进制表示，往往使用操作系统支持并容易理解的正文字符串 识别节点。因此计算机系统内有两类名字：用户名和系统名。在许多情况下， 对于复杂多层次系统，应该考虑使用第三类名字：端口。 对于网络系统，要进行通信，仅仅给出一个名字是不够的。因为通信的进 程是在不同的计算机上执行的。除了名字外，还必须知道通信进程的当前位置。 这样就产生了通信系统的命名问题。 对于一个命名机制，有三个基本的术语：名字、地址、路由。可以用如下 直观的定义对这几个术语的意义进行解释：名字规定了一个进程寻找的节点： 地址则定义了到达节点的位置：路由定义了到达节点的路径。也就是说，要在 网络情况下进行通信，要知道访问的目的地，也就是名字。而对于计算机系统 来说，名字只是便于用户理解而使用的，计算机系统要访问一个节点，就必须 知道这个节点的地址。知道了地址后，如何到达这个地址，则是由路由来决定 的。每种标识符都常常与特定信息联系在一起：将名字变换为地址，将地址变 换为路由。关于端口通信和路由、地址的变换问题不是本文关注的重点。就不 再详细讨论。下面将结合电力系统和农电管理的实际，给出三层结构农电管理 四j i l 大学工程硕士学位论文 系统中节点的相关标识符。 根据三层结构农电管理系统的结构功能特点，本文赋予此系统的节点一系 列标识，在本节的开头已经指出：这些标识都隶属于关系r o 。下面就是具体描 述： r o ： s y s t e mn a m e u s e rn a m e r o u t e r a d d r e s s p o r t s c o m m u n i e a t i o nm o d e c l a s s i f i c a t i o n a u t h o r i t y 0 t h e r ) 其中， 系统节点名( s y s t e mn f m e ) 是节点在农电管理系统中的唯一性身份。系统 节点名可以分为以下两种类型：唯一面向计算机标识符，以及面向保护的名字。 唯一面向计算机标识符可以看作是一个大整数或者位串。然而这些大整数或者 位串必须附带某些其他信息，结合电力系统和农电管理的实际，本文将一个1 0 位的整形( 或者也可以是字符型) 标识作为电力系统农电管理系统中的节点系 统名。其意义如下： 省电力公司l 市电力公司i 县级供电单位l 具体运行单位l 附加位 两位代码i 两位代码1 两位代码l 三位代码i 一位代码 国家电力公司已经为各个省电力公司制定了两位的代码。本文在此基础上， 为每一个具体运行单位( 节点) 或岗位职能( 如变电站、生技科、电力公司各 个岗位专责) 赋予唯一的编码。 6 四川大学工程硕= 仁学位论文 节点用户名( u s e rn a m e ) 是节点直观的名字。本文直接使用运行单位在 电力系统中的实名。节点用户名与系统名是一一对应的。而其只是起到一个便 于用户理解的目的。 路由( r o u t e r ) 是通信系统的一个基本概念。在处理进程之间的通信时， 考虑一个源点和一个目的点之间的点对点通信。路由就是代表从源点到目的点 的路径的一列名字。如果名字或者地址可以在其他信息的协助下变换为相关的 路由，就可以高效地进行通信。这个路由变换函数称为路由选择，并由路由算 法实现。路由选择算法应该具有必要的性质：正确性、简单性、健壮性、公平 性、最优性。健壮性意味着路由选择算法必须能适应农电管理系统的拓扑结构 和消息量的变化。这一切在系统某些要素崩溃后是在无进程定期终止和重启动 的条件下完成的。公平性和最优性有时是对立的，对于这种情况，必须选择折 中。 地址( a d d r e s s ) 地址可以看作是名字和路由的中间形式，其关系如图2 2 。 地址与命名节点的位置有关，它面向计算机处理，且用来生成路由。 单步变换 ( 名字变为路由) 图2 - 2 名字、地址、路由及其关系 在网络系统中，使用静态地址，且可以用名字( 一般是系统名) 作为地 址。 节点端口信息( p o n s ) 是通信必须的数据。结合路由算法，本文中使用计 算机网络通常的端口规则，对于计算机网络端口的规则，不是本文研究的重点， 这里就不再详细论述。 通信方式( c o m m u n i c a t i o nm o d e ) 是指节点在电力系统通信网络中与其他 节点的通信方式，后面章节将详细论述。 四川大学工程硕士学位论文 节点类型( c l a s s i f i c a t i o n ) 是指前述节点分类方法下分成的两种节点类型， 如公共节点和网络节点。节点类型是关系到共享资源等的重要信息。是一个完 善的系统必不可少的信息。 权限保护信息( a u t h o r i t y ) 是三层农电网络管理系统中保证系统可靠性和安 全性的重要因素。权限可以来命名节点，对节点进行保护，并定义对节点进行 的操作。权限具有以下的特性：拥有权限的用户可以根据权限对相关节点进行 访问等操作。 其他节点信息( o t h e r ) 是电力系统农电管理系统中节点其他需要的信息， 考虑到与其他系统的接口或者将来功能的扩展而设。 2 3 1 3 其他网络节点( n n ) 的访问权限( 关系r ) 需要指出的是关系r o 中的权限保护信息( a u t h o r i t y ) 属性与关系r l 是有 区别的。虽然两者都是权限的标识，但是前者是节点与节点之间的访问权限， 后者是一个具体的n n ( 网络节点) 对c n ( 公共节点) 中某一个具体关系r j ( j - - 2 - n ) 的数据读取权限和数据操作权限。 关系r 1 的信息如下： r 1 n ns y s t e m h a m e r e l a t i o nn a m e r e a d c a p a b f l i t y o t h e r ， 下面就将对关系r 1 做一个解释： 网络节点，访问节点的系统名( n ns y s t e mn a m e ) 是访问者的标识，当被访 问的c n 节点收到来自n n 节点的应用数据请求之后，首先必须通过请求节点 的系统名确定访问请求者的身份。 本节点关系名( r e l a t i o nn a m e ) 的作用是列举本节点中除r 0 和r l 之外的 所有的关系名。如前所述，r 1 是访问节点与被访问节点的具体关系之间的权限 分配，所以有必要列出被访问节点的一切关系信息。 读取权限( r e a dc a p a b i l i t y ) 是指一个n n 节点能否从一个具体的关系 四j 1 1 大学工程硕：卜学位论文 r j ( j = 2 - n ) 中读取数据信息。 其他权限信息( o t h e r ) 是指访问n n 与被访问关系r j ( j = 2 - n ) 之间的其 他权限信息。 2 ，4 系统数据模型 2 4 1 农电现代化管理系统中的数据分布 在一个三层结构的组件式农电管理系统中，数据是海量和。对这些数据进 行深入的研究，并将其中的规律性找出来，就研究、开发此多节点，多层次系 统的关键。 供电所是数据信息的主要产生节点，主要负