孟新光，王 倩

（西南交通大學(xué) 牽引動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031）

電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn)，不同的應(yīng)用功能需要不同的架構(gòu)和操作系統(tǒng)，造成系統(tǒng)之間集成的復(fù)雜，形成一些信息孤島，難以實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的互操作和信息共享。但信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。文獻(xiàn)[1]提出了基于采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的結(jié)構(gòu)新理念構(gòu)造了企業(yè)服務(wù)總線（ESB）將調(diào)度中心的各個(gè)應(yīng)用功能分別進(jìn)行集成，將調(diào)度中心的眾多自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和應(yīng)用整合。文獻(xiàn)[2]提出了基于SOA的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，包括：數(shù)據(jù)交換平臺(tái)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)展現(xiàn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)SOA技術(shù)的介紹，以及其基于Web Service技術(shù)和J2EE平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)其在構(gòu)架松耦合、跨平臺(tái)的SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用做了分析和探討。

1 SOA概述

中的服務(wù)以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

SOA中的主要結(jié)構(gòu)模塊包括：

1）服務(wù)提供者是一個(gè)應(yīng)用程序、一個(gè)軟件模塊或需要一個(gè)服務(wù)的另一個(gè)服務(wù)。它發(fā)起對(duì)注冊(cè)中心的服務(wù)的查詢，通過傳輸綁定服務(wù)，并且執(zhí)行服務(wù)功能。服務(wù)使用者根據(jù)接口契約來執(zhí)行服務(wù)。

2）服務(wù)使用者是一個(gè)可通過網(wǎng)絡(luò)尋址的實(shí)體，它接受和執(zhí)行來自使用者的請(qǐng)求，將自己的服務(wù)和接口契約發(fā)布到服務(wù)注冊(cè)中心，以便服務(wù)使用者可以發(fā)現(xiàn)和訪問該服務(wù)。

3）服務(wù)注冊(cè)中心是服務(wù)發(fā)現(xiàn)的支持者。它包含一個(gè)可用服務(wù)的存儲(chǔ)庫(kù)，并允許感興趣的服務(wù)使用者查找服務(wù)提供者接口。

SOA結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（成為服務(wù)）通過服務(wù)之間定義良好的契約聯(lián)系起來。接口采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這可以使構(gòu)架在各種這樣的系統(tǒng)

圖1 SOA結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Framework of SOA

展示了SOA中的協(xié)作模型。這些協(xié)作遵循“查找、綁定與調(diào)用”范例，其中，服務(wù)使用者執(zhí)行動(dòng)態(tài)服務(wù)定位，方法是查詢服務(wù)注冊(cè)中心來查找與其標(biāo)準(zhǔn)匹配的服務(wù)。若服務(wù)存在，注冊(cè)中心就給使用者提供契約和服務(wù)的端點(diǎn)地址。檢索服務(wù)描述后，服務(wù)使用者繼續(xù)根據(jù)服務(wù)描述中的信息綁定和調(diào)用服務(wù)[3]。

SOA的基本特征：可從企業(yè)外部訪問；隨時(shí)可用；粗粒度的服務(wù)接口；分級(jí)；松散耦合；可重用的服務(wù)；服務(wù)接口設(shè)計(jì)管理；標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口；支持各種消息模式；精確定義的服務(wù)契約。

采用由河北省人民醫(yī)院康復(fù)中心修改的Frenchay構(gòu)音障礙評(píng)定量表評(píng)定療效。評(píng)定主要包括以下八個(gè)方面:反射功能、呼吸功能、唇的運(yùn)動(dòng)、頜的位置、軟腭運(yùn)動(dòng)、喉的運(yùn)動(dòng)、舌的運(yùn)動(dòng)、言語(yǔ)功能。4分、3分、2分、1分、0分,分別對(duì)應(yīng)量表里面的a、b、c、d、e級(jí),再根據(jù)患者29個(gè)分測(cè)試中各檢查所得分值相加得到總分及所對(duì)應(yīng)的各單項(xiàng)評(píng)分。

2 基于Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)SOA

首先，引用一下W3C的定義：Web Service是一個(gè)軟件系統(tǒng)，用以支持網(wǎng)絡(luò)間不同機(jī)器間的互動(dòng)操作。它通常是一組應(yīng)用程序接口（API），部署在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)）的遠(yuǎn)程服務(wù)器端，客戶提交特定的請(qǐng)求來訪問這些接口，使程序執(zhí)行。

Web Service的基本平臺(tái)是XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）+HTTP（超文本傳輸協(xié)議），HTTP是最常用的互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議。而XML則提供了一種可以在不同的平臺(tái)及不同的編程語(yǔ)言中正常使用，并且依然能夠表達(dá)復(fù)雜消息和功能的一種特殊語(yǔ)言，Web Service統(tǒng)一采用基于XML的消息進(jìn)行傳輸。

一個(gè)簡(jiǎn)單的Web Service服務(wù)架構(gòu)可以用圖2表示。

圖2 基于Web服務(wù)的SOA結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Framework of SOA based on Web Service

在圖2所示的簡(jiǎn)化模型中，涉及了Web Service的幾個(gè)核心元素：SOAP（簡(jiǎn)化對(duì)象訪問協(xié)議）；WSDL（Web Service服務(wù)描述語(yǔ)言）；UDDI（統(tǒng)一描述，發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議）。

Web Service提供者使用WSDL描述提供的服務(wù)，并將這一描述傳送給Web Service的注冊(cè)服務(wù)器。注冊(cè)服務(wù)器依據(jù)該服務(wù)的WSDL描述，根據(jù)UDDI規(guī)范更新服務(wù)目錄，同時(shí)將該服務(wù)器在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布。用戶在使用Web Service前，必須先向注冊(cè)服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，由服務(wù)器返回Web Service提供者的地址和服務(wù)接口信息，再使用SOAP協(xié)議與Web Service提供者建立連接和通信。

Web Service有如下幾個(gè)典型的特征：始終都基于XML；采用基于消息的傳輸；與編程語(yǔ)言和平臺(tái)無(wú)關(guān)；可以被動(dòng)態(tài)定位；可以被動(dòng)態(tài)組裝；可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行存??；服務(wù)間松耦合；基于產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

總之，Web Service的廣泛普及性、構(gòu)造簡(jiǎn)單性，以及平臺(tái)和語(yǔ)言無(wú)關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)，都使其成為實(shí)現(xiàn)SOA的首選[4]。

3 基于J2EE的實(shí)現(xiàn)

在Java EE平臺(tái)下，可以用JAXR在UDDI注冊(cè)中心查找 Web服務(wù)，用 JAX-RPC（Java API for XML-based RPC，定義了從Java應(yīng)用程序訪問Web服務(wù)的Java API，也就是如何把Web服務(wù)的WSDL描述映射到Java接口，即服務(wù)終端接口，以及如何把現(xiàn)有Java應(yīng)用程序映射到WSDL描述）來處理到外部Web服務(wù)的請(qǐng)求，用 JAXM（Java API for XML Messaging），提供SOAP1.1帶附件的SOAP標(biāo)準(zhǔn)接口，以便Java應(yīng)用程序能夠方便地發(fā)送SOAP消息，發(fā)送SOAP消息到外部 We 服務(wù)，用 JAXP（Java API for XML Processing，定義了Java應(yīng)用程序用于解析、操縱和轉(zhuǎn)換XML文檔的API）和JAXB（Java Architecture for XML Binding，提供了以 Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式表示XML文檔的API和標(biāo)準(zhǔn)）來把Java數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于其他系統(tǒng)的XML格式，或把其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成易于自己處理得XML格式，如圖3所示[5]。

圖3 基于J2EE的SOA結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Framework of SOA based on J2EE

4 SCADA系統(tǒng)的SOA實(shí)現(xiàn)

采用J2EE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的基于Web的SCADA系統(tǒng)控制中心軟件體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)主要分為4個(gè)邏輯層：客戶層、Web層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)庫(kù)層?；赟OA[6-9]的SCADA結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 基于SOA的SCADA結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Framework of SCADA based on SOA

1）用戶層 用戶層可以是Web瀏覽器，或基于Web瀏覽器的Java Applet，或獨(dú)立的Windows、UNIN/Linux等客戶應(yīng)用程序。主要的運(yùn)行系統(tǒng)包括監(jiān)控界面（接線圖、地理圖、曲線圖、統(tǒng)計(jì)圖等）、數(shù)據(jù)報(bào)表、事項(xiàng)報(bào)警等；組態(tài)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表、通信、圖形等反面的組態(tài)與配置?？蛻舳丝梢酝ㄟ^Web服務(wù)器在UDDI中尋找服務(wù)，得到所請(qǐng)求服務(wù)的URL地址和相應(yīng)的WSDL，生成客戶調(diào)用代碼，然后嵌入到客戶程序中，以便調(diào)用該服務(wù)。

2）Web層 Web層主要由Web服務(wù)器、SOAP消息服務(wù)器、UDDI服務(wù)注冊(cè)中心以及Web服務(wù)組件組成和Web服務(wù)適配器。將SCADA系統(tǒng)提供的服務(wù)，例如：事項(xiàng)記錄、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)存盤、分布式控制、權(quán)限與日志等服務(wù)、進(jìn)行安全審查后使用WSDL描述，封轉(zhuǎn)為服務(wù)在UDDI注冊(cè)中心發(fā)布，服務(wù)使用者通過JAXR在UDDI服務(wù)注冊(cè)中心查詢相關(guān)服務(wù)，在得到的URL地址和WSDL文件后通過JAXRPC的方式向SOAP消息服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，SOAP消息服務(wù)器在收到請(qǐng)求后以SOAP的形式轉(zhuǎn)發(fā)給Web服務(wù)組件，請(qǐng)求被處理以后再轉(zhuǎn)發(fā)給Web服務(wù)器。最后由Web服務(wù)組件轉(zhuǎn)發(fā)給J2EE組件處理請(qǐng)求。

3）業(yè)務(wù)邏輯層 作為業(yè)務(wù)處理的核心部分，該層處理具體的業(yè)務(wù)邏輯。接收到Web服務(wù)器的請(qǐng)求，根據(jù)應(yīng)用邏輯將對(duì)應(yīng)請(qǐng)求轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求后與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行交互，并將交互結(jié)果送給Web服務(wù)器。EJB容器中的EJB組件封裝了SCADA系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的具體業(yè)務(wù)邏輯。其中實(shí)體Bean主要實(shí)現(xiàn)與SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)建立動(dòng)態(tài)映射。實(shí)體Bean包括：圖形監(jiān)控、事件記錄、數(shù)據(jù)報(bào)表等。EJB主要完成的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與企業(yè)計(jì)算有：數(shù)據(jù)存盤、事項(xiàng)記錄、控制調(diào)節(jié)、分布式控制、監(jiān)控圖像、權(quán)限與日志等。JSP和Servlet接收服務(wù)請(qǐng)求，調(diào)用EJB組件進(jìn)行實(shí)際的業(yè)務(wù)處理[10]。

4）企業(yè)信息系統(tǒng)層 包括企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及已有系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)等）。J2EE提供了多種技術(shù)來訪問這些系統(tǒng)，如利用JDBC技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于SCADA系統(tǒng)，本層主要包括以下系統(tǒng)：①數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；②SCADA文件系統(tǒng)；③已有系統(tǒng)。

利用J2EE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的基于Web Service的SCADA系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：透明性、兼容性、靈活性和擴(kuò)展性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了基于Web Service技術(shù)和J2EE平臺(tái)構(gòu)架的多層，分布式的SCADA系統(tǒng)構(gòu)架，該構(gòu)架顯示了更高的靈活性，更強(qiáng)的擴(kuò)展性和更強(qiáng)的兼容性，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的面相監(jiān)控功能的SCADA系統(tǒng)與其他相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息共享，解決了數(shù)據(jù)孤島的問題，滿足了日益增長(zhǎng)的電力SCADA系統(tǒng)[11]與其他電力監(jiān)控信息系統(tǒng)集成的應(yīng)用需求。論文下一步的研究重點(diǎn)在于將何種的接口封裝并發(fā)布為服務(wù)。

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