許建遠

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

1 軟件概要設計

1.1 信息流程

采用JAVA7的WatchService技術實時監(jiān)視配網SCADA系統(tǒng)的告警短信目錄，對于新增短信文件進行有關處理-解析、匹配、新增地圖信息等，把短信數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，并將修改后的文件保存到新的短信目錄。新目錄下的短信由其他模塊負責，發(fā)送到中調的短信平臺，再發(fā)送給有關工作人員。

1.2 軟件開發(fā)原則

短信內容的獲取和匹配是實現(xiàn)短信告警自動導航各項功能的核心，軟件系統(tǒng)的設計、開發(fā)遵循以下原則：

(a)采用螺旋模型（收集整理需求、設計原型、用戶確認）；(b)遵循軟件工程化的設計方法和管理原則；

(c)采用面向對象和模塊化的設計和實現(xiàn)技術，強調軟件重用、數(shù)據(jù)重用和系統(tǒng)的互操作性，并最終實現(xiàn)系統(tǒng)功能的綜合一體化；

(d)在滿足系統(tǒng)的各類要求的前提下，保持一定的可擴充性，在將來需要時進行功能擴充；

(e)松耦合、接口隔離原則，提高軟件的組件化特征，提高軟性的成熟度。

(f)組合聚合原則。減少繼承方式，多采用組合方式，增強系統(tǒng)的靈活性，減少系統(tǒng)的耦合度和復雜度。

(g)軟件系統(tǒng)運行可靠，信息保密；

(h)加強軟件測試，包括白盒測試(單元測試)、黑盒測試（系統(tǒng)測試等），提高軟件可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.3 軟件需求

根據(jù)軟件的設計目標，應開發(fā)下列內容，以滿足功能要求。

(a)開發(fā)XML/數(shù)據(jù)庫接口，能夠獲取分析短信內容，所需的匹配信息，可將數(shù)據(jù)保存入庫。

(b)設置定時任務與WatchService，可以實現(xiàn)短信內容的讀取、匹配、入庫的定時自動執(zhí)行。

(c)進行高德地圖API二次開發(fā)，用來指示短信告警的發(fā)生位置。

(d)對短信數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為查詢提供支持。

(e)Pc端可以通過WEB界面提供信息查詢以及系統(tǒng)維護信息，可以遠程調閱查看。

1.4 軟件開發(fā)平臺與運行平臺

1.4.1 軟件開發(fā)平臺

本項目開發(fā)采用EclipseIDE，該開發(fā)平臺是為應用系統(tǒng)開發(fā)者提供的軟件開發(fā)環(huán)境。它除提供系統(tǒng)軟件、支持二次開發(fā)的工具軟件和應用編程接口外，還提供：創(chuàng)建、編譯、測試應用軟件所需的編譯器、排錯工具、開發(fā)工具、測試工具、部署工具等。

軟件系統(tǒng)開發(fā)平臺(語言)包括：JAVA、Html、CSS、JavaScript。

1.4.2 軟件運行平臺

軟件運行平臺部署在Tomcat服務器上。Tomcat 技術先進、性能穩(wěn)定、運行時占用的系統(tǒng)資源小、擴展性好，支持負載均衡與郵件服務。軟件基于JavaEE平臺構建，包括JAVA容器Apache/Tomcat服務器，以及中間件Spring+IBatis/Hibernate+DWR。 Spring是為了解決企業(yè)應用開發(fā)的復雜性而創(chuàng)建的,它是一個輕量級的控制反轉（IoC）和面向切面（AOP）的JavaBean容器框架。Spring使用基本的JavaBean來完成以前只可能由EJB完成的事情，具有輕便、易使用、易擴充、用途廣泛等特點。

1.4.3 軟件的功能模塊

軟件設計主要包括以下幾個模塊。

(a)XML/數(shù)據(jù)庫接口；

(b)定時任務與系統(tǒng)監(jiān)視；

(c)高德地圖API二次開發(fā)；

(d)告警短信緩存以及統(tǒng)計分析；

(e)界面信息展示，實時告警短信、歷史短信的查詢，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的查詢。

1.4.4 技術框架

（1）JAVAEE框架

本項目基于JavaEE平臺構建，包括JAVA容器Apache/Tomcat服務器，以及中間件Spring+IBatis/Hibernate+DWR。 Spring是一個輕量級的控制反轉（IoC）和面向切面（AOP）的JavaBean容器框架。IBatis是對象關系映射框架，它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝，使得Java程序員可以隨心所欲的使用對象編程思維來操縱數(shù)據(jù)庫，iBatis 使用簡單的XML 和注解來配置和映射基本數(shù)據(jù)類型、Map 接口和POJO 到數(shù)據(jù)庫記錄。DWR是RPC技術，它通過反射等技術將后臺的JAVA服務類直接暴露給前臺JavaScript，使得前臺JS代碼調用后臺的JAVA方法就如同直接調用JS方法一樣，直截了當、簡單方便。

圖1

（2）XML

XML就是一種數(shù)據(jù)描述語言，廣泛用于跨系統(tǒng)跨平臺的數(shù)據(jù)傳遞及交互。本項目中，告警短信是一個個XML文件，格式固定數(shù)量較大。為了處理速度及便利，項目里用到JDOM和SAX兩套接口。SAX是基于事件解析，它的優(yōu)點是不需要等到整個XML文件被加載完成后在開始處理，而是加載到哪處理到哪，這樣便帶來了效率上的優(yōu)勢。而相比SAX，JDOM可以隨機訪問XML的DOM節(jié)點，且使用更簡潔。

（3）WatchService

短信模塊是主配網SCADA系統(tǒng)基本功能模塊，負責將系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)/生成的事項/告警信息，以短信方式發(fā)送給有關工作人員。一般情況下保存短信的目錄會有大量的短信文件，采用傳統(tǒng)的定時掃描目錄文件的做法，效率低且會導致較高的系統(tǒng)運行負荷。本項目采用JAVA7的WatchService技術，在操作系統(tǒng)級實現(xiàn)對短信指定目錄的增加、修改文件操作類別的監(jiān)視，對新增短信文件進行有關處理-解析、匹配、新增地圖信息等，把短信數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，并將修改后的文件保存到新的短信目錄。

（4）百度/高德地圖API

地 圖 組 件 JavaScript API， 是 由JavaScript 語言編寫的應用程序接口，支持在網站或移動端中構建功能豐富、交互性強的地圖應用程序。 百度/高德地圖提供了功能豐富的二次開發(fā)支持，包括地圖基類、自建圖層、信息窗體、路徑規(guī)劃、搜索服務、地圖控件、定位、基礎庫、工具類等等?；诎俣?高德地圖JavaScript API 對外提供的UI組件庫，側重于幫助開發(fā)者快速實現(xiàn)地圖上UI組件的個性化展示。在本系統(tǒng)中我們利用信息窗體AMap.AdvancedInfoWindow來構建我們個性化的地圖彈窗。

（5）Echart及ExtJS

本項目中用到圖表來展示短信統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖表包括公司DNN100平臺的圖表組件以及百度的Echart組件，Echart可運行在 PC 和移動設備上，包括折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖、K線圖、盒形圖、熱力圖、線圖、關系圖、treemap、漏斗圖、儀表盤等等。本項目除了利用Echart圖表組件庫，本系統(tǒng)還采用ExtJS/JQuery等RIA技術，提供客戶端豐富直觀的信息可視化展示。

2 軟件詳細設計

2.1 XML/數(shù)據(jù)庫接口

系統(tǒng)通過JDOM/SAX接口，處理所有的短信XML文件，讀取一條條記錄，嵌入高德地圖的位置鏈接，然后將短信保存為XML文件存到另一個目錄下，同時將短信記錄保存到數(shù)據(jù)庫中。

由于告警信息有時會大量出現(xiàn)，系統(tǒng)需做緩沖優(yōu)化處理，采用SAX接口提高XML處理速度，采用大容量緩沖循環(huán)隊列，以保證對大并發(fā)量告警信息的有效處理，采用讀取、保存多線程技術以提高處理效率及可靠性。

2.2 定時任務與系統(tǒng)監(jiān)視

利用CRON表達式，定義Spring的定時任務，用來定時處理XML/數(shù)據(jù)庫操作。在Spring的主配置文件applicationContext.xml里配置定義定時任務task。

WatchService負責對原系統(tǒng)短信目錄的實時監(jiān)視，如下圖所示。本對象需在Tomcat的web.xml需配置成Servlet，以在系統(tǒng)初始化時加載執(zhí)行。

2.3 百度/高德地圖API二次開發(fā)

利用E8000EMS系統(tǒng)的維護的設備經緯度數(shù)據(jù)，在短信里嵌入地圖鏈接。百度/高德地圖提供了功能豐富的二次開發(fā)支持，信息窗體AMap.AdvancedInfoWindow可用來定義個性化的地圖信息彈窗，用來指示短信告警的發(fā)生位置。

圖2

2.4 短信處理及保存

圖3

系統(tǒng)采用JAVA7的WatchService技術，在操作系統(tǒng)級實現(xiàn)對短信指定目錄的增加、修改文件操作類別的監(jiān)視，對新增短信文件進行有關處理-解析、匹配、新增地圖信息等，把短信數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，并將修改后的文件保存到新的短信目錄。短信由其他系統(tǒng)轉發(fā)到中調短信平臺。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

為了對短數(shù)據(jù)做進一步的分析加工，本軟件除了對短信進行定位鏈接處理，還把短信保存到數(shù)據(jù)庫里去。通過iBATIS接口，對短信數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)計分析處理，為查詢提供支持。

3 實驗結果及分析驗證

在系統(tǒng)設計上，本軟件采用BS架構，采用包括Spring+IBatis +DWR的JAVAEE框架。通過Spring的CORN定時機制實現(xiàn)對短信XML的加工處理。通過百度/高德地圖API在告警短信里嵌入地圖鏈接以及在地圖上顯示有效準確的提示。通過ECHART技術實現(xiàn)告警短信日月年統(tǒng)計分析的可視化展示。

在軟件功能上，本軟件對短信數(shù)據(jù)進行了緩存，并增加地圖標注信息。短信告警是否有漏報，與平臺告警進行比較；短信告警中是否帶有有效的位置信息，可通過百度/高德地圖打開定位進行確認；通過對比短信定位設備位置與GIS系統(tǒng)設備位置，確定是否一致。

4 結語

在十三五電網規(guī)劃快速發(fā)展的大前提下，廣東電網需要全面實現(xiàn)配網自動化，解決盲調問題，為配網搶修提供強有力的支撐。短信平臺是SCADA系統(tǒng)傳統(tǒng)的子系統(tǒng)模塊，對配網自動化非常重要，本軟件對告警短信進行有意義的擴充，采用簡捷有效的處理思路，充分利用當前如火如荼的移動互聯(lián)網APP，有效的將地圖軟件GIS地理位置信息運用于配網搶修、運維工作中。另外，對短信數(shù)據(jù)的緩存也是對以往工作的有意義的補充，是對SCADA系統(tǒng)短信子系統(tǒng)的豐富完整，為短信子系統(tǒng)提供了基于WEB的實時查詢、歷史查詢，以及統(tǒng)計分析處理的展示。