WEB調(diào)度自動化系統(tǒng)關(guān)鍵問題探討

1、更多企業(yè)學(xué)院： 中小企業(yè)管理理全能版183套講座+897000份資料總經(jīng)理、高層層管理49套講座+116388份份資料中層管理學(xué)院院46套講座+66020份資料國學(xué)智慧、易易經(jīng)46套講座人力資源學(xué)院院56套講座+227123份份資料各階段員工培培訓(xùn)學(xué)院77套講座+ 324份資料員工管理企業(yè)業(yè)學(xué)院67套講座+ 8720份份資料工廠生產(chǎn)管理理學(xué)院52套講座+ 139200份資料財務(wù)管理學(xué)院院53套講座+ 179455份資料銷售經(jīng)理學(xué)院院56套講座+ 143500份資料銷售人員培訓(xùn)訓(xùn)學(xué)院72套講座+ 4879份份資料WEB調(diào)度自動動化系統(tǒng)關(guān)鍵鍵問題研究卞瑞祥1，曾堅永2，王炎初11，徐展強2，唐曉莉

2、11，謝善益2（1南京南南瑞繼保電氣氣有限公司，江江蘇省南京市市 2111102）（2廣東電電網(wǎng)公司電力力調(diào)度通信中中心，廣東省廣州州市 5106000）摘要：本文介紹紹了WEB電電網(wǎng)調(diào)度自動動化系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計和實現(xiàn)，對對實踐中存在在的關(guān)鍵問題題進行了深入入研究。本文文描述了WEEB子系統(tǒng)的的架構(gòu)設(shè)計，對對主要技術(shù)（SSVG和AJJAX）的合合理使用進行行了剖析，分分析了WEBB子系統(tǒng)在畫畫面導(dǎo)出和數(shù)數(shù)據(jù)刷新時遇遇到的性能瓶瓶頸問題，并并對WEB畫畫面的用戶交交互性和動畫畫效果這兩個個實踐性問題題進行了研究究。關(guān)鍵詞：WEBB調(diào)度自動化化系統(tǒng)； SSVG優(yōu)化； AJAXX引言網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化為電電網(wǎng)調(diào)

3、度自動動化系統(tǒng)提供供了方便快捷捷的手段，同同時也是當(dāng)前前電網(wǎng)調(diào)度自自動化的發(fā)展展方向。為了了確保電網(wǎng)運運行的安全和和穩(wěn)定，電力力部門需要及及時了解電網(wǎng)網(wǎng)的運行狀況況，掌握當(dāng)前前電力負(fù)荷分分布，發(fā)現(xiàn)潛潛在的安全隱隱患，加快故故障信息的獲獲取和分析。目目前，電力調(diào)調(diào)度部門需要要一種通過辦辦公網(wǎng)絡(luò)就能能直接監(jiān)測電電網(wǎng)運行狀況況的系統(tǒng)，但但同時該系統(tǒng)統(tǒng)必須不能影影響到電力系系統(tǒng)的安全性性。以WEBB瀏覽方式獲獲取電網(wǎng)運行行數(shù)據(jù)，通過過瀏覽器直接接呈現(xiàn)廠站等等畫面的運行行狀況，這樣樣的方案比較較好的滿足了了快捷性和安安全性兩大要要求1。由此此，一種將傳傳統(tǒng)工作站環(huán)環(huán)境下運行的的調(diào)度自動化化系統(tǒng)移植到到W

4、EB環(huán)境境的方案應(yīng)運運而生。在結(jié)合廣東備調(diào)調(diào)WEB子系系統(tǒng)的設(shè)計開開發(fā)基礎(chǔ)上，本本文概述了一一個WEB電電網(wǎng)調(diào)度自動動化系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計方案，介介紹了實現(xiàn)時時采用的主要要技術(shù)，重點點論述了實踐踐過程中遇到到的有關(guān)SVVG性能的優(yōu)優(yōu)化、用戶交交互的處理和和動畫效果的的實現(xiàn)等關(guān)鍵鍵問題，并給給出了解決方方案。調(diào)度系統(tǒng)WEBB化的必要性性能量管理系統(tǒng)（EEMS）在電電網(wǎng)調(diào)度自動動化方面發(fā)揮揮了重要作用用。調(diào)度員登登錄實時控制制區(qū)（即安全全區(qū)）的工作站站就能全面了了解電網(wǎng)的運運行情況。為為確保安全性性，區(qū)與辦公網(wǎng)網(wǎng)所處的生產(chǎn)產(chǎn)管理區(qū)（即即安全區(qū)）之間設(shè)置置了隔離裝置置。這樣做一一方面保證了了區(qū)不會遭受受來

5、自外部環(huán)環(huán)境的非法侵侵入，另一方方面也極大的的限制了辦公公網(wǎng)用戶及時時掌握電網(wǎng)運運行信息。另另外，即使一一般用戶能夠夠訪問區(qū)，由于EEMS系統(tǒng)功功能過于復(fù)雜雜，操作時難難免存在誤操操作，影響電電網(wǎng)的正常運運行。除此之之外，雖然EEMS系統(tǒng)能能夠在多種操操作系統(tǒng)平臺臺上運行，但但是為辦公網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)多臺機器器部署EMSS系統(tǒng)的工作作量比較大，實實踐中不可行行。由于EMS系統(tǒng)統(tǒng)存在上述固固有問題，因因此本文提出出了一種基于于B/S架構(gòu)構(gòu)的設(shè)計方案案，借助目前前比較成熟的的可縮放矢量量圖形2（Scalaable VVectorr Grapphics，SSVG）和AAJAX33（Asyncchronoous

6、 JaavaScrript aand XMML）技術(shù)，實實現(xiàn)了一個畫畫面呈現(xiàn)與EEMS系統(tǒng)保保持一致、通通過瀏覽器即即可訪問、無無需開放額外外網(wǎng)絡(luò)端口的的WEB子系系統(tǒng)，從而將將EMS系統(tǒng)統(tǒng)中的畫面瀏瀏覽、離線潮潮流計算等功功能移植到WWEB環(huán)境。WEB調(diào)度子系系統(tǒng)是對原有有EMS系統(tǒng)統(tǒng)的一個有力力補充，并非非完全替代原原有系統(tǒng)。針針對當(dāng)前電力力系統(tǒng)辦公環(huán)環(huán)境的多元化化，實現(xiàn)電網(wǎng)網(wǎng)調(diào)度自動化化系統(tǒng)的WEEB化是必要要的。系統(tǒng)設(shè)計WEB電網(wǎng)調(diào)度度自動化系統(tǒng)統(tǒng)采用B/SS架構(gòu)，避免免在客戶端安安裝額外的軟軟件。用戶通通過瀏覽器即即可訪問廠站站圖、曲線圖圖和潮流圖等等畫面。瀏覽覽器中所呈現(xiàn)現(xiàn)的畫面效

7、果果與EMS系系統(tǒng)中保持一一致。系統(tǒng)的的基本架構(gòu)設(shè)設(shè)計如圖1。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1 WEBB子系統(tǒng)架構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)由兩部分組組成：WEBB客戶端和WWEB服務(wù)端端?？蛻舳酥恢荒芡ㄟ^服務(wù)務(wù)器提供的WWEB頁面和和服務(wù)端口訪訪問WEB服服務(wù)，其余有有可能威脅到到系統(tǒng)安全的的網(wǎng)絡(luò)端口一一律不向外開開放，杜絕了了系統(tǒng)安全隱隱患，但這也也使傳統(tǒng)的JJava AApplett4和Acctive X5方式不不能適應(yīng)這種種應(yīng)用前提。WEB客戶端采采用SVG/AJAX方方式，SVGG負(fù)責(zé)畫面渲渲染，AJAAX負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)據(jù)更新、畫面面刷新和交互互事件處理。借借助AJAXX技術(shù)，客戶戶端發(fā)送HTTTP請求即

8、即可訪問WEEB服務(wù)器所所提供的服務(wù)務(wù)。根據(jù)服務(wù)務(wù)器反饋的XXML格式數(shù)數(shù)據(jù)，客戶端端就能實現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)更新和SSVG畫面的的渲染。WEB服務(wù)器采采用多進程方方式為客戶端端提供一對一一的服務(wù)，這這樣實現(xiàn)的優(yōu)優(yōu)點是：某一一服務(wù)進程出出現(xiàn)異常不會會影響其他用用戶的正常訪訪問。圖1中中虛線框表示示服務(wù)進程管管理器，它負(fù)負(fù)責(zé)服務(wù)進程程的啟動和終終止。服務(wù)進進程正常啟動動后加載畫面面，在客戶端端的驅(qū)動下定定時刷新畫面面，并將畫面面上產(chǎn)生更新新的設(shè)備或前前景狀態(tài)反饋饋給客戶端。主要技術(shù)本文的設(shè)計方案案采用了SVVG+AJAAX技術(shù)，充充分發(fā)揮了瀏瀏覽器的優(yōu)勢勢，在保證系系統(tǒng)安全的前前提下，為使使用者提供與與E

9、MS一致致的用戶體驗驗。SVG可縮放矢量圖形形（Scallable Vectoor Graaphicss， SVG）是是基于可擴展展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language, XML），用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式。SVG是由W3C制定的開放標(biāo)準(zhǔn)。在過去幾年里，已經(jīng)有很多研究者致力于將SVG用于EMS/SCADA系統(tǒng)間的系統(tǒng)圖和一次接線圖的圖形交互，以及EMS/SCADA系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)等其它應(yīng)用系統(tǒng)的圖形交互。WEB子系統(tǒng)在設(shè)計之初參考了CIM-SVG圖形交換格式6，分析了該格式與現(xiàn)有圖形監(jiān)控系統(tǒng)的不完全匹配性，結(jié)合項目的實際需求，對生成SVG畫面的方案進行了重新

10、設(shè)計。新方案著重考慮了以下幾個因素：WEB子系統(tǒng)需需要一個能夠夠呈現(xiàn)廠站運運行狀況的畫畫面，而不是是圖形和數(shù)據(jù)據(jù)的交換中介介。換句話說說，服務(wù)程序序所導(dǎo)出的SSVG畫面僅僅用于WEBB畫面的實時時顯示和交互互，而非用于于與其它系統(tǒng)統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換換。因此，相相對冗余的電電力系統(tǒng)方面面的信息并沒沒有導(dǎo)出到SSVG中。CIM-SVGG格式定義中中大量使用了了元素。這樣樣做的優(yōu)點是是使SVG文文檔更具結(jié)構(gòu)構(gòu)性，而缺點點就是SVGG畫面在渲染染時的性能會會打折扣。從從技術(shù)層面分分析，元素在在瀏覽器上渲渲染時是需要要對定義的原原始圖元進行行深拷貝的。關(guān)關(guān)注SVG優(yōu)優(yōu)化的研究者者也建議盡量量少用元素7。雖然C

11、IM-SSVG交換格格式定義了一一套電力系統(tǒng)統(tǒng)中的相關(guān)圖圖元，但是現(xiàn)現(xiàn)有EMS系系統(tǒng)中有很多多圖元卻不是是電力系統(tǒng)所所特有的（比比如二維表、TTab頁、柱柱狀圖等），并并且CIM-SVG中也也沒有定義。因因此完全采用用CIM-SSVG格式進進行實現(xiàn)是不不完備的。鑒于以上因素，結(jié)結(jié)合現(xiàn)有EMMS系統(tǒng)在圖圖形表示上的的特點，本文文給出以下幾幾點在設(shè)計實實現(xiàn)中遵循的的方向：畫面中任意一個個圖元，大到到復(fù)雜控件、變變壓器圖元和和開關(guān)圖元，小小到線段、矩矩形和圓，都都有呈現(xiàn)自己己的接口實現(xiàn)現(xiàn)。每一個圖圖元都擁有唯唯一標(biāo)識IDD。圖元的位置、旋旋轉(zhuǎn)和縮放參參數(shù)以包含該該圖元的父圖圖元所建立的的坐標(biāo)系為參參

12、照。圖元在導(dǎo)出成SSVG節(jié)點時時只導(dǎo)出當(dāng)前前的顯示樣式式，而不需要要導(dǎo)出所有狀狀態(tài)下的樣式式。例如：開開關(guān)有分合狀狀態(tài)，如果當(dāng)當(dāng)前開關(guān)為分分狀態(tài)，那么么只導(dǎo)出分狀狀態(tài)下的樣式式。對于電力設(shè)備圖圖元，需要能能夠提供自身身實時運行參參數(shù)用于實現(xiàn)現(xiàn)用戶交互和和離線潮流計計算等功能。導(dǎo)出圖元要考慮慮瀏覽器渲染染的效率，盡盡量簡化導(dǎo)出出方案，在保保證顯示效果果可以接受的的情況下減少少復(fù)雜效果（如如漸變、裁減減等）的使用用。AJAXAJAX已經(jīng)成成為WEB富富客戶端應(yīng)用用的首選技術(shù)術(shù)（其它技術(shù)術(shù)如Javaa Appllet、AcctiveXX等）。傳統(tǒng)統(tǒng)WEB應(yīng)用用在發(fā)生數(shù)據(jù)據(jù)更新時頁面面需要完全重重刷，

13、而AJJAX的出現(xiàn)現(xiàn)從根本上改改變了WEBB應(yīng)用模式。AJAX只向WEB服務(wù)器發(fā)送并獲取必需的數(shù)據(jù)。它使用SOAP或其它基于XML的服務(wù)接口，并在客戶端采用JavaScript處理來自服務(wù)器的反饋。由于服務(wù)器和瀏覽器之間交換的數(shù)據(jù)大量減少（大約只有原來的5%），從而WEB端的反應(yīng)時間大大縮短，并且很多處理工作都可以在瀏覽器中完成。通過AJAX技術(shù)，用戶在查看畫面時無需強制畫面全部重刷。瀏覽器中的JS腳本會定期向WEB服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，獲取畫面上的更新數(shù)據(jù)，并在客戶端做增量更新，這樣得到的用戶體驗與現(xiàn)有的EMS系統(tǒng)基本保持一致。采用AJAX技術(shù)對于傳統(tǒng)的Java Applet和Active

14、X方式有如下一些優(yōu)點：無需建立額外的的Sockeet連接。HHTTP請求求通過WEBB服務(wù)端口（如如80或80080）即可可獲得更新數(shù)數(shù)據(jù)，服務(wù)器器無需開放其其它端口，在在一定程度上上保證了服務(wù)務(wù)器的安全性性?？蛻舳艘惨膊恍枰鲱~額外的端口設(shè)設(shè)置。HTTP請求是是異步的，數(shù)數(shù)據(jù)刷新在后后臺運行，減減少了對用戶戶操作的干擾擾。用戶可以以在客戶端修修改刷新周期期，從而調(diào)整整瀏覽器的資資源占用率。JavaScrript在處處理SVG的的加載、更新新和用戶交互互方面擁有與與生俱來的優(yōu)優(yōu)勢。SVGG技術(shù)本身基于于XML標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，因此在更更新畫面時比比較方便快捷捷，避免了節(jié)節(jié)點和屬性的的映射、轉(zhuǎn)換換等操作。

15、關(guān)鍵問題及解決決方案WEB子系統(tǒng)在在實現(xiàn)過程中中碰到了許多多問題，其中中有三個屬于于比較關(guān)鍵的的問題。本文文就這三個關(guān)關(guān)鍵問題在項項目中的出現(xiàn)現(xiàn)進行了深入入的分析和研研究，并給出出了相對簡潔潔的解決方案案。SVG性能雖然SVG技術(shù)術(shù)在圖形的顯顯示效果，尤尤其是圖形在在經(jīng)過放大之之后的效果要要明顯優(yōu)于傳傳統(tǒng)的圖像技技術(shù)，但是目目前它在應(yīng)用用中普遍存在在性能上的問問題。造成該該問題的原因因主要有三個個方面：1、XXML解析和和SVG渲染染的速度；22、畫面規(guī)模模；3、數(shù)據(jù)據(jù)刷新和畫面面渲染頻率。采用SVG技術(shù)術(shù)展示的畫面面在瀏覽器上上呈現(xiàn)要經(jīng)過過XML解析析和SVG渲渲染兩個過程程。由于解析析XM

16、L需要要依賴瀏覽器器的JavaaScrippt實現(xiàn)。JJavaSccript實實現(xiàn)效率越高高、運行速度度越快，XMML解析速度度也就越快。目目前幾大瀏覽覽器陣營正日日趨重視對JJavaSccript的的支持，并大大幅度革新腳腳本引擎的實實現(xiàn)，所以盡盡量使用最新新版本的瀏覽覽器（如IEE8、Firrefox33等）可以獲獲得比較大的的性能提升。IIE本身不支支持SVG的的渲染，在IIE環(huán)境下渲渲染SVG需需要Adobbe公司的SSVG Viiewer組組件8。在項項目的實踐過過程中我們發(fā)發(fā)現(xiàn)Adobbe SVGG Viewwer在渲染染中小規(guī)模（SSVG文件大大小6000KB左右）的的SVG畫面

17、面時比較順暢暢。如果畫面面的SVG文文件進一步增增大，那么在在瀏覽器中的的渲染和以后后的用戶交互互將變得異常常困難。雖然在實現(xiàn)過程程中我們極力力避免生成過過大的SVGG文件，也想想盡辦法減少少SVG文件件中DOM節(jié)節(jié)點的數(shù)量，但但是畫面規(guī)模模卻是一個無無法躲避的障障礙。在電網(wǎng)網(wǎng)調(diào)度自動化化系統(tǒng)中，各各種規(guī)模的畫畫面都存在，小小到一張普通通的畫面索引引圖，大到系系統(tǒng)潮流圖。SSVG技術(shù)在在呈現(xiàn)中小規(guī)規(guī)模的畫面時時綽綽有余，但但在渲染大規(guī)規(guī)模的畫面（如如潮流圖等）時時往往顯得力力不從心。一一張500KKV的廠站圖圖中包含數(shù)值值量約為1550個，刀閘閘約為2000個。但是，一一張系統(tǒng)潮流流圖上包含的

18、的數(shù)值量卻有有約15000個，聯(lián)絡(luò)線線約700個個。如此大規(guī)規(guī)模的畫面渲渲染和更新會會直接導(dǎo)致瀏瀏覽器的僵死死，用戶基本本無法操作。如如何在性能和和效果之間取取得一個平衡衡點成為實現(xiàn)現(xiàn)該WEB子子系統(tǒng)所面臨臨的重要問題題。本系統(tǒng)設(shè)設(shè)計了兩套SSVG更新方方案：整體更更新和局部更更新。中小規(guī)規(guī)模的畫面采采用整體更新新，而大規(guī)模模的畫面則采采用（整體+局部）更新新。整體更新新不對圖元做做取舍，所有有圖元在打開開畫面時做全全面刷新和渲渲染，后續(xù)過過程只做增量量刷新和渲染染；局部更新新會選取畫面面中跨度范圍圍小、數(shù)量眾眾多并且更新新頻繁的圖元元（比如數(shù)值值前景）作為為目標(biāo)，并僅僅在用戶觀察察區(qū)域內(nèi)做刷

19、刷新和渲染。潮潮流圖上數(shù)值值前景和狀態(tài)態(tài)前景數(shù)量眾眾多，更新頻頻繁；聯(lián)絡(luò)線線跨度范圍較較大，更新不不頻繁，數(shù)量量可以承受。因因此，WEBB子系統(tǒng)采用用了局部渲染染數(shù)值前景和和狀態(tài)前景的的策略。經(jīng)過過這樣處理，潮潮流圖的渲染染性能和用戶戶操作性已基基本可以接受受。電網(wǎng)數(shù)據(jù)是實時時更新的。若若要在WEBB上看到最新新數(shù)據(jù)，周期期性刷新數(shù)據(jù)據(jù)是必要的。但但是，如果刷刷新周期過長長，更新就不不會很及時；如果刷新周周期過短，瀏瀏覽器的CPPU占用率又又會很高，服服務(wù)器的壓力力也會很大。WWEB子系統(tǒng)統(tǒng)在客戶端提提供了可調(diào)節(jié)節(jié)的刷新周期期，滿足用戶戶的不同需求求。默認(rèn)情況況下，刷新周周期在性能和和效果上做

20、了了折衷。用戶交互SVG標(biāo)準(zhǔn)支持持用戶交互特特性。原有EEMS系統(tǒng)在在用戶交互方方面主要表現(xiàn)現(xiàn)為鼠標(biāo)的左左擊和右擊。為為了與現(xiàn)有系系統(tǒng)保持操作作上的一致性性，WEB端端對鼠標(biāo)事件件進行分別處處理。左擊主主要觸發(fā)復(fù)雜雜控件的狀態(tài)態(tài)變化，如二二維表樹形結(jié)結(jié)構(gòu)的展開與與恢復(fù)，光敏敏點的切換畫畫面，Tabb頁的切換等等；右擊則需需要根據(jù)點擊擊的對象動態(tài)態(tài)生成操作菜菜單項，并且且菜單項都對對應(yīng)各自的事事件處理函數(shù)數(shù)。通過對原原有EMS系系統(tǒng)的分析研研究，從中提提取生成操作作菜單的邏輯輯，并根據(jù)動動態(tài)獲取的設(shè)設(shè)備對象參數(shù)數(shù)，在WEBB子系統(tǒng)的畫畫面上呈現(xiàn)經(jīng)經(jīng)過過濾后得得到的操作菜菜單。SVG渲染控件件AS

21、V具有有特殊的右鍵鍵菜單配置方方式9，配置菜單單通過一個XXML文件實實現(xiàn)。該文件件基本格式如如下：The Headeer菜菜單項目名通過將默認(rèn)的右右鍵菜單配置置文件動態(tài)替替換成根據(jù)設(shè)設(shè)備對象的運運行時參數(shù)過過濾得到XMML文件，即即可動態(tài)生成成對應(yīng)的操作作菜單。用戶戶在點擊菜單單項后，將會會觸發(fā)funnc事件處理理函數(shù)，根據(jù)據(jù)輸入?yún)?shù)pparam_list執(zhí)執(zhí)行已定義的的處理邏輯，從從而實現(xiàn)用戶戶交互。動畫效果EMS系統(tǒng)提供供動畫效果，如如流動效果和和閃爍效果。在在WEB子系系統(tǒng)中，如果果要實現(xiàn)類似似功能需要解解決兩個問題題：什么時候候渲染動畫和和如何渲染動動畫的當(dāng)前幀幀。第一個問問題容易解

22、決決，但第二個個問題卻不容容易解決。根根據(jù)之前的設(shè)設(shè)計方案，WWEB畫面只只負(fù)責(zé)渲染圖圖元的當(dāng)前狀狀態(tài)，下一個個狀態(tài)的圖元元樣式是未知知的。除此之之外，設(shè)備圖圖元的動畫效效果跟設(shè)備的的狀態(tài)和配置置的顏色決策策參數(shù)相關(guān)。如如此多的與動動畫效果有關(guān)關(guān)的參數(shù)如果果都交由客戶戶端處理，那那勢必造成客客戶端請求過過多、SVGG增大和腳本本實現(xiàn)過于復(fù)復(fù)雜等問題。WEB子系統(tǒng)在在實現(xiàn)動畫效效果時采用動動畫與數(shù)據(jù)刷刷新相結(jié)合的的方式，將具具有動畫效果果的設(shè)備圖元元歸為狀態(tài)發(fā)發(fā)生變化的特特殊圖元。增增量更新數(shù)據(jù)據(jù)中既包含實實際狀態(tài)發(fā)生生變化的圖元元，也包含這這些特殊圖元元。每一次數(shù)數(shù)據(jù)刷新周期期內(nèi)，在畫面面上設(shè)備的運運行時參數(shù)更更新完成之后后，調(diào)整具有有動畫效果的的設(shè)備的狀態(tài)