（通信与信息系统专业论文）基于soa架构的电力gis共享平台的设计与实现.pdf

华北电力大学硕士学位论文 i 摘 要 摘 要 在电力系统的信息化建设过程中，由于现有的信息系统开发时间不同，使 用的操作系统、系统模型、数据格式等都各异，系统间信息交互困难，导致各 部门、各企业资源不能充分共用、信息不能合理共享、部分网络和应用系统自 成体系，形成了大量分散异构的“信息孤岛” 。 soa（service-oriented architecture，面向服务的体系架构）是一种组件模 型，可有效支撑地理信息服务的开发与应用，解决分散异构的“信息孤岛”的 问题，在这种新的架构下，企业不再需要去一一对应的构建各种各样的信息系 统，而是直接从底层构建出各种服务，进而通过搭建服务来实现各项应用。 因此，面对原有的软件开发模式及信息集成方法造成的电力系统信息孤岛 和信息集成的紧耦合状况，本文根据这种基于 soa 的松耦合的 web 服务的电 力信息 gis 共享平台的设计思想， 并充分借鉴 eda （event-driven architecture， 事件驱动架构）的设计模式，以面向服务的 web 服务为底层数据组织方式， 选择 b/s 的分布式系统架构，对原有的生产管理系统和应急指挥系统在保证原 有数据的完整性和兼容性的基础之上对它们进行规范化的设计，明确其功能需 求，接口定义并进行整合分析。使用 xml 语言对异构平台之间设计了接口进 行交互，并通过服务创建、发布以及注册、定制等既可以实现图形化服务共享， 又充分利用了现有的生产管理系统的硬件和软件资源，节省了开发投资。 关键词：关键词：gis；soa；eda；web 服务；接口 华北电力大学硕士学位论文 ii abstract the information in the power system construction process, because of existing information systems development at different times, operating system, system model, so different data formats, it is difficult for information exchange between systems, leading to various departments and business resources can not adequately sharing, information sharing is not reasonable, self-contained part of the network and application systems, formed the formation of a large number of distributed heterogeneous information island. soa (service-oriented architecture) is a service-oriented software architecture model that can effectively support the development of geographic information services and applications to solve the heterogeneous distributed information island problem, in this new structure, business construction is no longer required to correspond to a variety of information systems, but built from the ground directly to a variety of services, and build services to achieve all kinds of applications. therefore, faced with the information silos and power system information integration of tightly coupled situation caused by the existing software development models and methods of information integration, ,a construction of loosely coupled soa based web services, gis information sharing platform for power design was presented in this paper, and fully referenced eda (event-driven architecture) design of the model to a service-oriented web services for the underlying data organization, select b/s distributed system architecture, the production of the original manage system and emergency command system were made standardization of their design basis of the original data integrity and compatibility, to clarify its functional requirements, interface definition and integrated analysis. the xml language was designed of interface for communication between heterogeneous platforms. and through the service creation, deployment and registration, custom graphics and other services can only share, but also make full use of the existing production management system hardware and software resources to save development investment. key words: gis；soa；eda；web service；interface 华北电力大学硕士学位论文原创性声明 华北电力大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于 soa 架构的电力 gis 共享平台的设计与实现 ， 是本人在导师指导下， 在华北电力大学攻读硕士学位 期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不 包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 华北电力大学硕士学位论文使用授权书 基于 soa 架构的电力 gis 共享平台的设计与实现系本人在华北电力 大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果 归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完 全了解华北电力大学关于保存、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本，同意学校将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电 力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或 部分内容。 本学位论文属于（请在以下相应方框内打“” ） ： 保密，在 年解密后适用本授权书 不保密 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 华北电力大学硕士学位论文 1 第 1 章 绪 论 第 1 章 绪 论 1.1 选题背景及意义 目前，我国的电力系统应用中最有影响的系统主要是 erp（enterprise resource planning，企业资源计划）系统、生产管理系统和 gis 系统这三大系 统，erp 系统主要管理企业的人、财、物，而生产管理和 gis 系统主要管理生 产过程。erp 系统一般采用 sap r3 系统，生产管理系统主要使用 j2ee 或.net 实现，gis 系统则大多采用基于 arcgis 的产品。目前已经得到广泛应用的电力 gis 系统如输变电 gis 系统，配电 gis 系统，客户服务中心 gis 系统，应急 gis 系统等。这些系统都是独立开发或独立实施的，基于不同的平台，相互间 缺乏协作，而且又归属不同电力企业或业务部门使用，缺乏从整个行业的角度 进行统一规划和设计。开发时间不同，使用的操作系统、系统模型、数据格式 等都各异，导致系统间信息交互困难，各部门信息不能合理共享，形成了大量 分散异构的“信息孤岛”1，这给企业的经营和决策带来了极大的麻烦。 为了有效支撑智能电网和电力公司“三集五大”的建设，依据电力公司信 息化工作整体部署和地理信息系统工作计划，随着 gis 系统在电力应用中的所 涉及的范围越来越广，对于这些 gis 系统所采用的基础数据资源、开发技术、 部署环境不尽相同，使得迫切需要建设一个标准化的统一的 gis 共享平台来解 决 gis 系统的资源不能得到充分利用的问题。 供电企业生产管理过程中存在信息“分散管理、集中共享”的特点，各部 门的工作紧密相关，信息需要分别维护又需要进行共享。以 soa 作为系统面向 服务软件系统构建的基础架构，以 web services 作为信息共享的主要实现技术 手段，搭建一个可复用的资源环境。也就是说，gis 融合 soa 的主要作用，在 于使基于互联网的不同系统之间可以进行更灵活、更方便、更开放的集成2。 首先，建立该系统，可以支持良好的协同工作环境，从系统结构方面考虑 采用企业级事件驱动的 soa 架构， 可以降低将来系统扩展的复杂度； 减少成本， 并提高 it 对业务需求变更的响应能力；促进重用，提高数据和业务逻辑的可 用性，使应用程序更易于启用服务；支持动态、实时更新，替代那些呆板、无 响应能力或采用批处理方式更新的 it 系统。 其次，在 soa 架构中，居于企业信息化中心的不再是应用系统，取而代之 的是服务。企业不再需要去一一对应的构建各种各样的信息系统，而是直接从 底层构建出各种服务，进而通过搭建服务来实现各项应用。这样，企业的灵活 华北电力大学硕士学位论文 2 性可以达到最大，当出现新的业务需求时，我们只需要检查相应的服务是否存 在，如果存在，通过搭配新旧服务就可以实现对新业务的支持。 再次， 从信息化建设的宏观规划来看， 集约化的信息系统应当符合流程化、 集成化、安全、共享、稳定、高效的原则，以图形化应用服务为基础的 gis 应 用共享平台正是秉承这一原则进行设计。随着 gis 应用的不断深入，以及 soa 架构理念及实践的成熟，基于应用服务的软件体系将会成为今后信息化发展的 趋势3。 通过规范化的典型设计，借鉴 eda 的设计思路，构建基于 soa 标准服务 的可扩展 gis 应用共享平台4，为电力信息系统提供强大的图形化应用分析服 务， 不但能充分发挥 soa 架构的服务组件重用性、 web services 通信的方便性， 而且可以解决当前电力系统信息孤岛和信息集成的紧耦合局面，对极大地促进 电力系统信息共享、平台资源整合与管理水平的提高具有重要的现实意义5。 1.2 国内外的发展现状 电力 gis 系统作为电力信息系统的重要组成部分，在电力行业已经得到了 广泛应用。电力企业的数字化、信息化建设在国外起步较早，并已经深入应用 到电力的生产、传输、销售、服务等各个领域。虽然其中成功的案例很多，但 由于国内外电力企业在生产、 经营、 以及管理模式上差异较大， 国外的电力 gis 系统不太适合应用于国内的电力企业。而在国内，早在上世纪 90 年代初，很多 电力企业就开始纷纷利用国外以及国产的 gis 平台软件建立了自己的电力 gis 应用系统6。 电力企业信息集成的实现技术在业务需求与技术的两方面驱动下经历了三 个阶段的演变： （1）eis（enterprise information system，企业信息系统集成）通过点对点 的函数调用来实现，即每个 eis 与其它 eis 都通过它们之间的点对点紧密地连 接在一起。 这种集成方法的优点就是当只有少量系统需要集成时可以快速实现， 但缺点就是松耦合性非常差，因此这种方法很不适合对大量的应用系统进行集 成。 （2）eai（enterprise application intergration，企业应用集成）通过 mom （message oriented middleware，面向消息的中间件）来实现应用系统之间的数 据互操作，它基于消息总线/代理或者中间件。eis 和消息中间件之间的交互是 用私有总线 api 和应用程序 api 来实现的，消息中间件和应用程序之间的紧耦 合使所有的应用程序都需要了解与其集成的其他应用程序的内部工作方式。 （3）基于分布式技术的企业应用集成即基于 corba（common object 华北电力大学硕士学位论文 3 request broker architecture，公共对象请求代理体系结构） 、dcom（distributed component object model，分布式组件对象模型） ，虽然可以实现一些复杂的应 用集成，解决一些现实应用中遇到的难题，但在 web 应用中，还存在一定的局 限性：首先，corba 与 dcom 等应用程序并不适合扩展到 web 上，包括应用 服务的发布和访问；其次，各种分布式计算技术虽然各自都基于某种标准，但 由于传输、数据定义等机制均不一样，各自的应用难以互连互通，同时缺乏一 种共同的规范进行描述和定位，导致仍然难以直接集成。再者，近几年出现的 网格是一种资源共享、协同工作的分布式系统，服务很好的连接了网格与 corba，它们之间正在相互融合，所以 corba 没有成为 soa 的技术热点。 而 dcom 不能跨平台，只适用于 windows 平台。此外，corba 应用程序和 dcom 应用程序不能实现互操作，它们二者不能在一起协作，客观上也阻碍了 应用服务被统一纳入 web 环境7。 1996 年，gartner group 提出了面向服务的架构（soa）的概念；2004 年 业界推出面向服务的架构（soa）的思想后，微软、oracle、ibm 等业界巨头 对 soa 表现出了极大的兴趣，并纷纷公布了自己的 soa 战略；2005 年年底， 惠普、oracle、bea 等多家著名软件公司都在中国发布了关于本公司对面向服 务的架构（soa）行研发和推广的消息。 soa 在国内的发展相对于国外有一定延迟，但是目前，一些有影响的行业 用户已经在利用 soa 搭建自己的业务系统。例如物流行业、销售行业、交通行 业以及电力系统等组织机构庞大的企业。 根据 程序员 杂志的调查：“有 7.61% 的企业在企业 it 系统和业务流程架构中全面部署了 soa” 。同时调查数据也显 示 70.65%的中国企业已经认识到了 soa 的价值，认为 soa 可以弥补现有 it 系统中存在的不足，并且有助于企业的运营与发展。调查还表明，越来越多的 国内企业计划利用 soa 的思想进行系统开发。 在全球范围内，soa 目前已经成为未来企业软件架构发展的趋势。大概 24%的企业已经针对 soa 采取行动，包括在内部员工中进行 soa 相关知识和 技能培训、soa 专业应用以及 soa 系统架构蓝图的规划等等。值得注意的是， 中国企业部署 soa 的基础仍然比较薄弱，缺少部署 soa 的经验是国内有效应 用 soa 所面临的最大困难8。 用于规范应用软件体系架构的标准的 web 服务是实现 soa 架构的主要方 式之一。采用 web 服务来实现 soa 的好处是，可以通过 web 服务实现一个 独立的信息共享平台来发布、获得服务，与传统的分布式对象技术 corba、 com/dcom 等相比，具有更好的跨平台、跨语言能力的 web 服务，已经成为 当前最流行的分布式互操作技术。 华北电力大学硕士学位论文 4 1.3 本文主要研究工作及内容安排 本课题以 soa作为系统面向服务软件系统构建的基础架构， 以 web service 作为信息共享的主要实现技术手段，搭建一个电力的 gis 共享平台。系统以 arcgis server 为基础， 采用三层架构提供一套能够满足电力应用的 gis 图形服 务9。其中表现层主要通过 flex 实现，为用户提供更友好、更美观的人机交 互界面，业务层则使用 j2ee 进行开发，使系统稳定性更好。在建设 gis 共享 平台的同时，需要和省电力公司生产管理系统以及国家电网公司的应急指挥系 统进行双向无缝集成，能够关联和查询生产管理系统中的设备台账以及一次接 线图等信息。此外，gis 共享平台系统还可以为新开发接入的第三方应用平台 提供接口进行服务调用。从功能上来看，系统主要分为 3 大部分：信息查询部 分，接口部分，数据展示部分。本论文主要对架构设计、接口部分以及数据展 示部分功能等进行详细讲解。 第 1 章主要介绍了本选题的研究背景及意义，国内外发展现状，以及本文 主要的研究工作。 第 2 章主要介绍了 soa 的概念， 基本元素， 优势以及 eda 的概念和原理， web 服务的体系架构等，并对 gis 的现状以及系统的需求目标进行总结，对系 统如何整合与运行管理进行了分析。 第 3 章主要对 gis 共享平台的体系架构及实现方式进行了详细设计，对表 现层与业务逻辑层之间的通信、业务逻辑层与第三方应用平台的异构通信、以 及第三方应用平台进行服务调用的接口等进行了研究设计。 第 4 章主要对系统中服务的创建、发布、注册、定制以及数据的传输、解 析等功能的实现列出了代码并进行了详细的讲解及分析，最后附上了系统实现 的界面图以及第三方应用平台进行调用之后的展示图。 第 5 章主要对文章中工作情况以及创新点做了一个总结，并对 gis 共享平 台的建设、使用前景进行了展望。 华北电力大学硕士学位论文 5 第 2 章 系统的需求分析及相关功能实现技术 第 2 章 系统的需求分析及相关功能实现技术 2.1 soa 架构与 web 服务技术 2.1.1 soa 组成元素及架构优势 soa 的基本概念在管理范畴和技术范畴的定义存在不同之处。从管理的角 度讲，soa 是指通过实现灵活的 it 基础架构，对业务流程的变化进行快速反 应，实现功能复用，支持业务需求的快速变化和创新。从技术的角度讲，soa 是一种企业应用程序系统的架构风格，其特点是跨平台、分布式、模块化、可 共享，是当前应用程序设计中最重要的研究领域之一10。 w3c 将 soa 定义为： “一种应用程序体系结构，在这种体系结构中，所有 功能都定义为独立的服务，这些服务有定义明确的可调用接口，可以根据需求 调用这些服务来形成业务流程” 11。soa 提供了一种通过接口将各种实现独 立功能的组件以 web 服务的方式集成在一起的解决方案。 采用面向服务体系结 构增加了软件的可复用性和系统集成的灵活性，降低了系统维护的复杂度。 soa 主要包括服务、服务存储库、服务总线和应用程序前端这四部分，如 下图 2-1 所示： 面向服务的架构 业务逻辑 服务接口服务实现服务合同 服务总线服务存储库服务应用程序前端 业务数据 图 2-1 面向服务的架构的元素 其中的服务包括服务接口、服务实现和服务合同，而服务实现又包括业务 数据和业务逻辑。服务存储库不仅是存储服务的地方，同时也提供了各种发现 的机制，以方便服务请求者可以快速定位所需的服务。服务总线则提供了服务 之间通信的基础架构，它使服务中的各种通信成为可能，屏蔽了平台和技术的 差异，同时也提供了一些基础服务，比如日志、审计等。应用程序前端则相当 于客户端，它可以初始化面向服务的架构应用，比如启动一个业务流程12。应 华北电力大学硕士学位论文 6 用程序前端也可以是一个 web 应用程序，实现与客户进行交互的功能。 无论是从对客户原有资源的进行整合的角度来看，还是从将来对系统扩展 方面来看，soa 都存在很多优势。soa 架构提供的业务逻辑的封装性、开放性 和重用性、良好的灵活性以及可集成性，使它可以直接基于已有的系统资源来 进行规划，而不用从头到尾的重新开发系统。从而可以充分利用已有资源，加 快系统开发速度并节约开发成本。 2.1.2 web 服务的体系结构及优缺点 web 服务体系结构主要分为 3 种角色：服务提供者，服务请求者以及服务 注册代理。如下图 2-2 所示： 服务注册 服务提供者服务请求者 服务描述 请 求发 布 图 2-2 web 服务架构 服务提供者，就是 web 服务的拥有者。自身开发实现某些功能，并将这些 功能代码以标准的格式进行封装，并发布成为服务。 服务注册中心，也经常被称为 uddi。通过发布的 web 服务进行注册、分 类，并为服务请求者提供搜索服务，将服务请求者与相应的服务提供者联系在 一起。 服务请求者，就是 web 服务的查找使用者。它通过在服务注册中心搜索所 需服务，找到服务后与相应服务提供者就行绑定然后就可以调用该服务12。 web 服务请求和调用的基本原理是服务提供者要对其所提供的服务用 wsdl 进行描述，并在服务注册代理中心 uddi 进行注册13。服务请求者可以 利用服务注册中心查找所需的服务，找到所需的服务时就可以将服务请求者与 服务提供者绑定并获得服务的绑定信息，这样就可以调用该服务所需的详细要 求，包括服务访问路径，传输协议，服务调用的参数，返回结果等，服务请求 方就可以根据这些要求对自己的系统进行相应的配置，从而实现对服务的远程 调用。 华北电力大学硕士学位论文 7 2.1.3 基于事件驱动的 eda 架构 一个 eda 定义了一个设计和实现一个应用系统的方法学，事件可以定义 为 “状态的一种重大改变” ， 在这个系统里事件可传输于松耦合的组件和服务之 间。debnath 说： “在 soa 和 eda 之间有很多重合的地方，但是同时二者之间 也存在一定得差异。这取决于你在解决问题时是如何考虑的。在面向对象的世 界中，你需要发送数据并且控制正在发送的事件。而在事件的世界中，当事件 发生时你才做出反应。 ”这两者的基础架构是类似的14。它们都需要根本上的 系统级的架构，也都需要通过某种总线能够把需求或者服务从一个地方传送到 另一个地方；它们需要转换服务的能力，它们也都需要业务规则以及业务规则 处理。从某种角度来看，eda 这种模式更加强调事件的触发和响应等，eda 的基本结构如下图 2-3 所示： 服务注册中心 事件发布者 事件订阅者 服务注册中心 查找服务 发布服务 发布事件 事件发生通知 图 2-3 eda 基本结构 它通过增加了一个事件管理中心来监测事件的触发过程，这种机制可以实 现事件的异步响应，在向发布者发布事件信息时，系统存在一个暂存机制，如 果订阅者暂时无法接通的话，过一段时间系统会重发这个事件，这在一定程度 上增加了模块之间的松耦合性。 用 eda 模式建立起来的系统可以对响应提供更加有效的处理，这是因为 事件驱动系统的设计主要就是为了让那些异步的和不可预测的环境更加正常。 由于服务可以像事件一样被触发，所以 eda 实际上是 soa 的一种有效补充。 计算机和响应系统能够检测到一个对象或事物状态的改变而产生的一个可以通 过服务或系统传输处理的事件，事件触发的基础就是事件的产生条件15。 华北电力大学硕士学位论文 8 2.2 arcgis server 的研究 2.2.1 arcgis server 平台简介 arcgis server 是一个由 esri 公司开发的用于构建集中管理、发布应用服 务的企业级的 gis 综合平台。可以将所有的不需要服务器支持的 gis 功能添加 到 arcgis 的全套产品中。arcgis server 提供了丰富的 gis 功能，可以处理地 理资料，发布应用程序调用的地图等。开发者可以利用它来创建与服务器之间 用 c/s 模式相互作用的桌面应用程序或 b/s 模式下可以通过局域网或 internet 来访问的 arcgis server 服务16。 在 arcgis server 中的空间数据都是通过服务器对象来负责管理和调用， 由 它负责系统中提供的 gis 服务。首先，服务器对象可以分为地图服务器对象和 地理定位服务器对象。地图服务器对象是地图服务的一个实例，它主要用于管 理地图数据。用户可以通过地图服务器对象获取相关的地图和图层信息。地理 定位服务器对象则包含了地理编码方法，用户可以通过地理定位服务器获取定 位查询如道路，杆塔等信息。 其次，服务器对象是粗粒度的 ao 的组件，通过它可以调用 gis 服务器上 的细粒度的 ao 的组件。它简化了为完成某项任务而需要的一系列复杂的编程 模型，使得客户端仅需通过一个简单的方法调用即可实现内部细粒度 ao 的一 系列操作，如地图显示、定位查询等功能。服务器对象可以用标准的方法将功 能实现作为 web service 发布在 internet 上供用户使用。 2.2.2 arcgis server 的体系结构 arcgis server 是一个包含多个组成部分的分布式系统，这些部件可被分别 配置在多台计算机上。arcgis server 系统的每一个部件都在对象管理、负载平 衡等过程中发挥特定的作用。arcgis server 的体系结构如下图 2-4 所示，它的 组成部分主要包括 gis 服务器、web 服务器、web 浏览器、桌面应用程序等。 （1）gis 服务器宿主并运行服务器对象。gis 服务器是运行 ao 组件 的一系列对象、服务和应用程序的集合，它包括一个 som（server object manager，服务器对象管理器） 、一个或多个 soc（server object container，服 务器对象容器） 。som 负责对分布在一台或多台计算机上的 soc 进行管理，应 用程序与 gis 服务器的连接相当于直接与 som 进行连接。 服务器对象容器计算机上宿主着服务器对象，均由 som 来负责管理，每 个容器计算机可以宿主多个容器进程，一个容器进程内可以运行有一个或多个 华北电力大学硕士学位论文 9 服务器对象，som 负责开启和关闭容器进程，ao 组件作为 arcgis server 的 一部分被安装在容器计算机上。宿主于容器进程内的服务器对象为安置在容器 计算机上的 ao 组件。 （2）web 服务器用来宿主 web 应用和 web 服务。这些 web 应用和 web 服务需要调用运行在 gis 服务器中的服务器对象。web 服务器装载用 arcgis server api 编写的服务器应用和 web 服务， 这些服务器应用使用 arcgis server api 与 som 建立连接，然后可以调用服务器对象或者创建其它 ao。 web 应用通过 lan 与 gis 服务器的 som 建立连接。从这个角度来看， web 应用或 web 服务是被作为了 gis 服务器的客户端。用户通过 internet 或 intranet 连接所有在 web 服务器上运行的 web 应用或 web 服务， 并发送 html 页面到浏览器端， web 应用本身使用的功能服务实际上都运行在 gis 服务器上， 这使得调用 gis 服务器上的 ao 组件的 web 应用开发如同 c/s 模式下开发桌面 应用一样容易。 （3）web 浏览器用来连接运行于 web 服务器中的 web 应用来实现访 问。用户同浏览器交互，首先发送请求给 web 应用，然后 web 应用将请求送 至 som。som 获得一个或多个服务器对象的代理，web 应用通过代理调用这 些对象，就如同它们存在于 web 应用进程中一样，但实际上这些操作都在 gis 服务器中发生。 （4）桌面应用程序通过 http 协议连接运行在 web 服务器中的 gis web 服务，通过 lan 或 wan 直接与 gis 服务器建立连接进行操作17 18。 图 2-4 arcgis server 的体系结构 华北电力大学硕士学位论文 10 2.3 gis 共享平台实现需求及意义 2.3.1 gis 系统应用现状及实现目标 电力公司目前正在应用的 gis 系统有两个，一个是生产管理系统的 gis 子 系统，另外一个是应急抢修系统的 gis 子系统。这两个 gis 系统都基于 esri 的 arcims 产品，空间数据引擎采用 esri arcsde。这两个 gis 系统从空间图 形数据库，gis 平台部署架构，到各自搭建的应用系统都相对较为独立。随着 省公司全局化、统一化、综合化的信息化战略构思的逐步展开，目前的 gis 系 统架构已不能适应逐渐丰富起来的电力信息化应用体系。为此，有必要对 gis 系统进行一次规范和统一，将其纳入流程化和标准化的体系架构之中19。 gis 共享平台系统的实现目标是通过规范化的典型设计，搭建基于标准服 务的可扩展 gis 应用共享平台，为电力信息系统提供强大的图形化应用分析服 务。在保证原有数据的完整性和兼容性的基础之上，在共享平台上实现生产管 理系统和应急抢修系统的系统整合， 以图形化服务的形式实现图形功能的调用， 解决系统之间异构通信的问题。 2.3.2 gis 共享平台开发意义 建立图形化服务 gis 共享平台主要有下三方面的意义： （1）整合 gis 应用 目前生产管理系统的 gis 子系统、应急抢修系统的 gis 子系统，即将投运 的电网投资效益考核支撑系统之间从空间数据库服务、应用服务部署、基础地 形图结构、图形展现模式技术、客户端开发技术等都没有统一的规范，更不用 说相互之间的功能共享和调用。 采用基于 arcgis server 技术的应用共享平台后， gis 既能提供目前的基于 实时图形生成技术的浏览模式，也能提供基于预先生成图片的瓦片图形浏览模 式。能够基于 b/s 架构，满足从电网运行状态实时更新的图形服务到电力抢修 车动态轨迹跟踪的应用服务等；客户端还能够提供基于 adobe flex 技术的富客 户端应用。总之随着新技术的运用，无论从后台服务到前台展现都能够以崭新 的面貌出现，为用户提供更加良好的操作体验。 （2）规范空间数据结构 从数据结构上讲，目前的生产管理数据结构还存在一定的缺陷。比如，图 形数据之间缺少相互的拓扑关系（在生产管理数据库中也没有找到类似的拓扑 存储表） ，无法满足类似网络分析的相关应用功能。电网分层结构也比较单一， 华北电力大学硕士学位论文 11 是靠线路的 id 编码进行区分。因为所有线路都集中在一个图层，数据量庞大 时会对系统性能造成影响。同时，电网数据结构不仅满足高、中、低压电网形 式，还需要考虑采用输电、配电、农网等不同形式。在进行系统改造时，需要 对系统的数据结构进行认真规划，充分考虑今后可能遇到的结构性问题。 （3）构建应用服务体系 从省公司信息化建设的宏观规划来看，集约化的信息系统应当符合安全、 共享、稳定、高效的原则，以图形化应用服务为基础的 gis 应用共享平台正是 秉承这一原则设计。随着 gis 应用的不断深入，我们在经验的积累、数据的丰 富、技术的利用方面都比以前有长足的进步。特别是 erp 系统的成功上线，表 明省公司已有能力来组织建立更加完善的电力信息化系统。 随着 soa 架构理念 及实践的成熟，基于应用服务的软件体系也将会成为今后发展信息化的趋势。 2.4 系统整合与运行管理分析 2.4.1 系统整合分析 （1）生产管理系统整合 gis 共享平台在生产管理上的应用整合在本项目中仅针对生产管理系统和 应急指挥系统。生产管理系统负责对电力设施的台账和运行数据进行管理，应 急指挥系统将线路的空间地理数据信息及丰富的专题图相结合，为电力调度、 作业、巡检等生产工作提供便利的可视化服务。 对于生产管理系统和应急系统中的 gis 子系统，可以通过保留数据关联来 维持数据的一致性，并在应用共享平台上进行功能改造和整合。功能调用可以 通过提供与 x3 的接口的技术方案，调用生产管理系统功能；通过与应急系统 的 b/s 接口，调用应急系统功能。整合示意图如下图 2-5 所示： 图 2-5 gis 整合共享 华北电力大学硕士学位论文 12 系统与应急指挥系统通过接口服务方式进行整合，在 gis 图上对应急资源 调配态势、电网态势数据等进行显示；对于生产管理系统中原有的 gis 图形数 据可以参照原厂商的数据结构进行分析和改造，使之适应新的 gis 共享平台。 改造的原则是兼容原有数据的结构特性和应用特点，并在此基础上进行结构优 化和扩展。 生产管理系统调用 gis 平台提供的服务主要包括： 图形浏览 线路查询定位 设备查询定位 站所查询定位 工作区域查询定位 道路查询定位 变电站分布情况 站所一次接线图浏览 站内设备定位查询 （2）应急指挥系统整合 gis 共享平台通过接收在抢修车上安装的 gps 设备提供的信息，动态地在 电子地图上显示车辆的位置和行进轨迹，使工作人员随时掌握位置信息。 应急指挥系统功能主要包括： 图形浏览功能 车辆跟踪功能 抢修车轨迹回放 最佳抢修路径分析 2.4.2 系统整合与运行管理分析 （1）运行日记管理 具有全面的操作日志记录管理，记录并查询用户事件，如系统的登录，数 据的修改、更新，运行状态的调整等。可按各种条件对系统操作日志进行查询 管理。 系统严格管理变更运行状态的任何操作， 包括通过 scada 系统报警记录、 事件记录。系统也只有在状态信息同步的基础上，才能真正为安全生产服务。 （2）数据字典管理 系统提供数据字典维护工具，方便系统管理员用户对系统数据库设备台帐 信息进行添加、修改，维护等工作： 华北电力大学硕士学位论文 13 设备台帐资料的数据库表单字段的调整； 管网设备与 scada 测点信息关联关系的维护。 （3）数据备份管理 实现对系统数据库的定期备份工作。备份策略可以分为日、月、季度或年 度等方案： gis 图形数据的备份； gis 业务数据的备份； 多媒体数据文件的备份。 2.5 本章小结 本章对共享平台开发设计所采用的 soa 和 eda 基本设计思想，以及当前 的 gis 系统使用现状进行详细介绍，阐明了构建 gis 共享平台的目的和意义， 并对如何对当前的 gis 系统如何进行整合进行分析，为以后进行的详细设计以 及实现工作进行了充分准备。 华北电力大学硕士学位论文 14 第 3 章 基于 soa 架构电力 gis 共享平台的详细设计 第 3 章 基于 soa 架构电力 gis 共享平台的详细设计 3.1 gis 共享平台的体系架构 目前应用的电力 gis 信息系统功能的共同之处就是根据需要将相关的数据 在地图中进行可视化的展示，为决策者进行决策提供辅助性技术支持。通过对 gis 的基本原理以及应用进行研究、总结，我们发现 gis 的本质便是将现实中 的物体在地图中抽象为点、线、面的展示，在采用 arcgis server 的基于 soa 的事件驱动的电力 gis 图形化功能共享平台的设计思想上，本文对需要整合系 统的数据表进行了分析、整理，对平台内各层之间以及异构平台之间的交互接 口等工作进行了详细设计。 通过当前省公司的实际情况的充分考虑，gis 共享平台架构设计图如下图 3-1 所示： 图 3-1 基于 soa 的 eda 的调用图 基于 soa 的设计思想， 并借鉴事件驱动模式我们可以将后台请求和前台展 示分离为异步的访问，图中蓝色和红色的线区分为不同的访问步骤，黄色的是 订阅步骤。 首先，用户第一步请求第三方应用（非平台） ，所谓第三方应用就是那些与 此共享平台进行集成的提供其它个性需求服务的第三方平台，第三方应用根据 用户请求的内容组织 xml 订单，并访问平台的订阅服务，订阅服务根据订单 内容组织页面并生成唯一与用户对应的编号返回应用，用户根据返回的页面地 华北电力大学硕士学位论文 15 址和编号调用 gis 功能群组，得到该客户定义的页面。至此用户已经和 gis 平 台建立连接，也就可以对当前建立的 gis 平台进行操作，请求例如定位、渲染、 轨迹播放等功能。此类操作都是由后台请求，例如定位功能：用户请求第三方 应用，第三方应用根据客户编号组织好定位的 xml 数据，通过请求 gis 功能 群组将数据保存至 gis 平台数据层，而前台发现数据有变动则直接进行更新动 作，此为异步20。 订单订阅是 gis 平台功能调用的一个发起，必须通过此步骤才能进行后续 的功能操作，服务订阅方式如下图 3-2 所示： 图 3-2 平台订阅服务 第三方应用通过组织功能 xml 订单（内容包括：调用功能的名称、操作 具体内容、功能图标、提示内容等参数）提交至订阅服务中心，服务中心会生 成唯一的一个编号和访问地址返回第三方应用，应用则可根据返回的地址和编 号进行页面级别的请求，即打开地图页面。此次请求时通过 web service 方式访 问，请求的参数只有一个就是功能组织 xml 的 http 地址，可以是一个文件地 址也可以是 servlet 请求。订阅工作只需进行一次即可，后续工作如果没有功能 的修改则无需再次订阅，本次操作结束后订单会在一个设定周期内自动解除。 当订阅工作结束，需要订阅的功能都确认之后则是具体的功能调用，如下 图 3-3 所示。在 gis 平台的功能群组中划分为两种操作，一种是被动，一种是 主动，被动是指由平台触发应用的页面（例如：需要点击对象弹出固定的 url 地址，此功能已经在 xml 订单中描述过查询图层，查询字段以及弹出的 url 组织方式） ，主动是指由应用系统提供（例如：定位功能则是在订阅订单时描述 了定位数据以及样式的 xml 组织地址，平台会去请求此 xml 信息，则根据此 信息进行图形展示） 。 华北电力大学硕士学位论文 16 图 3-3 异步调用和数据传输 这里可以通过角色的再次描述进行区别展示，首先是应用方：应用在此时 已经确认过需要平台的功能，并且在订单中填入了各个功能的具体参数，应用 可以改变一些被动式的操作描述，例如定位。而平台方则针对应用对被动式内 容 xml 描述改变进行相应的展示。 3.2 gis 共享平台的软件架构 系统架构的设计是系统实现的一个重要部分，系统架构设计的好坏，不仅 影响到系统运行的效率、安全性，更影响到系统使用的可维护性及可靠性。电 力 gis 共享平台是一个信息流量很大、综合性相当强的系统，一方面要在高效 访问数据的基础上满足海量存储的需要，另一方面又要实现强大便捷的数据维 护和空间分析功能，同时还要保证大量客户端操作简捷的需求。 电力 gis 共享平台的设计采用多层架构。主要有表现层、业务逻辑层、数 据类集 （数据字典） 。 本系统设计的一大亮点就在于系统本身数据层并不需要数 据库来进行完成数据的存储与管理工作，因为此系统提供的只是一个简单的图 形展示平台，它本身不存在需要展示的数据，它的数据来源是通过第三方系统 提供，所以说的更确切的说本系统只包含两层：表现层和业务逻辑层。 相对于传统 web 的 c/s 架构而言，b/s 架构凭借其易于部署、维护和可扩 展性强等特点成为企业应用的主流架构模式。 在 b/s 企业应用开发平台中， j2ee 以其开放的标准、 稳定性好、 跨平台等优势得到了广大企业应用开发者的认可， 它支持通过缓冲池等技术提高应用系统性能； j2ee 中间件和操作系统独立， 支持各种主流的操作系统；支持各种异构的软硬件环境，并拥有丰富的开源框 华北电力大学硕士学位论文 17 架，是目前进行企业应用（尤其是大规模企业应用）开发的首选平台。 但是，几乎所有的 b/s 企业应用开发者都曾遭遇到了这样一个问题：j2ee 的表现层技术的实现不尽如人意。无论是 jsp 技术还是 jsf 技术，在实现基于 html 的人机界面交互技术中，它们都通过使用 javascript 来完成，这种实现 技术不仅难度较大，有时还受浏览器的版本和种类的限制，并且由于缺乏有效 的跟踪调试工具，程序一旦出现问题或用户对操作界面不满意造成的调试和修 改工作将非常困难，所以这种技术很难满足客户日益增长的对企业应用开发工 作的高效性、便捷性的需求。 在广大开发者和用户迫切要求改进人机交互界面质量和提高开发效率的呼 声日益强烈的情况下，ria（rich internet application，富因特网应用）技术诞 生了，ria 的出现主要是为了解决当前 web 应用中人机交互界面单调，交互性 差，开发效率低下，用户体验差等一系列问题，旨在开发出在浏览器上能够像 运行 c/s 应用一样甚至远超过 c/s 应用交互能力的 web 应用。以 flex 技术为 代表的 ria 应用 b/s 模式下的表现层开发技术，融入了很多的 c/s 技术的优秀 理念，从而使得 b/s 表现层开发技术获得了突破性的飞跃，因此也提供了很好 的用户体验21。gis 共享平台软件架构则采用了此种技术，如下图 3-4 所示： 企业数据库 db sde 业务逻辑层 对象数据查询 对象维护 业务分析 关联关系管 理 图形显示 gis事物处理 表现/接口层 flex spring java bean com+ web service message communication protocol 第 三 方