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        基于WebService和SVG的電網(wǎng)GIS研究

        2013-12-14 07:39:54施展笪惠群張曉梅邱麗
        電氣自動化 2013年4期
        關鍵詞:空間信息空間數(shù)據(jù)框架

        施展, 笪惠群, 張曉梅,邱麗

        (1.河海大學 計算機及信息學院,江蘇 南京 210098;2.河南省固始縣電力公司,河南 固始 465200)

        0 引言

        空間數(shù)據(jù)是電力企業(yè)很多應用的核心對象,在這個核心的基礎上,應能夠方便地搭建新的應用、無縫地集成和發(fā)展已有的應用[1]。而地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)是分析和處理空間數(shù)據(jù)不可或缺的工具[2]。GIS是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層 )空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)[3]。它通過對多種因素的綜合分析,可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以各種圖形、表格等形式表示處理的結(jié)果,為企業(yè)提供具有空間位置特征的資產(chǎn)管理手段,通過各種空間分析的手段為企業(yè)科學決策提供參考依據(jù)[4-5]。

        隨著信息技術的發(fā)展,GIS系統(tǒng)在整個電力行業(yè)中的應用也越來越廣泛。電力GIS應用系統(tǒng)[6]應該是一個能夠?qū)崿F(xiàn)集成、綜合信息管理和決策支持的系統(tǒng),它可以與電網(wǎng)管理中的各個環(huán)節(jié),以及已有的各種IT系統(tǒng)更加有效的進行結(jié)合,從而構筑跨應用、跨系統(tǒng)、跨地域、跨業(yè)務的電力企業(yè)信息集成平臺。

        本文提出一種基于 WebService和 SVG的電網(wǎng) GIS技術框架。該框架中,提供的服務分為三種:電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務、電網(wǎng)空間信息服務和應用集成服務。其中,電網(wǎng)空間信息服務是在以SVG地圖格式的基礎上來實現(xiàn)電力GIS的各種應用功能。通過這些服務,可以實現(xiàn)整個框架具有松耦合、可復用、靈活方便的特點,并且,沿用了已有GIS產(chǎn)品的強大功能。從而,減少電力企業(yè)的GIS開發(fā)成本,同時實現(xiàn)了各類應用系統(tǒng)之間互操作,及功能協(xié)同的目標。

        1 WebService和SVG技術

        1.1 WebService

        Web Services[7-9]是一種構建應用程序的普遍模型,可以在任何支持網(wǎng)絡通信的操作系統(tǒng)中實施運行;它也是一種新的Web應用程序分支,可以發(fā)布、查詢、和通過 Web調(diào)用。WebServices在分布式計算領域中發(fā)揮重要的作用,它將計算服務以松散的方式整合在一起,可應用于電子商務、應用系統(tǒng)集成中[10]。

        WebServices的體系結(jié)構包含三個基本實體:服務提供者、服務請求者和服務代理(服務注冊中心),它們之間關系如圖1所示。WebServices中的服務是通過網(wǎng)絡進行分布式計算的基本構造單元,服務本身通過 UDDI(Universal Description,Discovery,and Integration,統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成)進行注冊和發(fā)現(xiàn)。服務提供者利用WSDL(Web Services Description Language,WebServices描述語言)來描述服務,并把它發(fā)布到服務請求者或者服務注冊中心處。而服務請求者使用查找操作從本地或服務注冊中心搜索服務描述,然后使用服務描述與服務提供者進行綁定,并使用SOAP(Simple Object Access Protocol,簡單對象訪問協(xié)議)調(diào)用相應的WebServices實現(xiàn),同其交互。

        1.2 SVG 技術

        圖1 WebService體系結(jié)構

        SVG(Scalable Vector Graphics,可伸縮矢量圖)作為由 W3C組織發(fā)布的一種開放標準的文本式矢量圖形描述語言,能夠滿足日益增長的對動態(tài)、可縮放和平臺無關地展現(xiàn)復雜內(nèi)容并實現(xiàn)靈活交互的需求,正逐漸成為網(wǎng)絡圖形的國際標準[11-13]。鑒于SVG的種種優(yōu)點,國際電工委員會已將其確定為圖形交換的標準格式[14]。

        SVG作為一種開發(fā)的矢量圖形語言描述規(guī)范,主要有如下幾個特征和優(yōu)勢:(1)基于XML標準。XML是公認的擁有無窮生命力的下一代網(wǎng)絡標記語言。(2)由文本構成圖形。SVG是一種純文本格式的圖形,圖形中所有的描述語句都可以在文本中直接觀察到,非常利于進行二次修改。(3)支持交互性。

        2 電網(wǎng)GIS系統(tǒng)框架

        為了能沿用已有GIS產(chǎn)品的強大功能,同時,又可以解決緊耦合、難共享、不協(xié)同的問題,本文設計了一種新的基于WebService的電網(wǎng)GIS框架。

        2.1 系統(tǒng)的層次結(jié)構

        從縱向來看,該系統(tǒng)框架是一個分層體系,可以分為:基礎支撐層、GIS基礎服務層和專業(yè)服務層?;A支撐層包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)引擎等。這些構成了整個系統(tǒng)的基礎。GIS基礎服務層包括基礎地理數(shù)據(jù)服務、電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務、模型庫、元數(shù)據(jù)庫等。它們對外提供基礎的數(shù)據(jù)服務。專業(yè)服務層包括配電網(wǎng)專業(yè)服務、輸電網(wǎng)專業(yè)服務、各種專題圖服務、空間分析服務等。其層次結(jié)構如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構

        2.2 系統(tǒng)的體系架構

        基于WebService的電網(wǎng)GIS框架采用SOA(Service Oriented Architecture,面向服務的架構)模型作為它的體系結(jié)構,系統(tǒng)總體框架如圖3所示。服務提供、注冊中心、服務請求是體系結(jié)構的三大要素,它們之間的操作即綁定、查找、發(fā)布通過 SOPA完成。系統(tǒng)重點提供以下三種主要的服務:電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務、電網(wǎng)空間信息服務和應用集成服務。

        圖3 一種基于WebService的電網(wǎng)GIS框架

        電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務,在電網(wǎng)模型、電網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)庫和基礎地理數(shù)據(jù)庫等的基礎之上,利用已有的 GIS組件:ArcObjects、MapObjects、或MapX等提供的強大功能,實現(xiàn)電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合操控,并將其封裝成Web Service部署后發(fā)布到UDDI注冊中心,從而提供對外的電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務。其中,服務接口描述了一組可訪問的操作,如電力空間數(shù)據(jù)的獲取、操作、電網(wǎng)空間模型等,接口可使用WSDL進行描述。而其提供的數(shù)據(jù),將是易于生成電網(wǎng)公共信息模型(Common Information Model,CIM)[14-16]的描述。這樣,外部應用可以利用該框架提供的電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務較為容易地獲得基于CIM的各種模型,如:輸電網(wǎng)模型、配電網(wǎng)模型等,為進行各種基于 CIM的分析提供有力支持。

        電網(wǎng)空間信息服務,主要提供查詢定位服務、圖形瀏覽漫游服務、專題圖服務、及空間分析服務等。從圖3可以看出,利用已有的GIS組件,對電網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)及其空間數(shù)據(jù)進行操控,并將其轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)適用的SVG格式,從而提供給其它部分使用。其中,查詢定位服務,可以提供給企業(yè)用戶可視化的顯示電網(wǎng)地圖、地圖放大縮小、地物高亮顯示等的功能。同時,它可以按照指定條件進行有選擇性的查詢、展示各種電力設備、線路等的屬性及空間信息展示。圖形漫游服務,提供地圖的上下左右的定向漫游,以及鷹眼圖功能。電力行業(yè)專題地圖在行業(yè)科研和日常工作中,具有較為重要的地位和作用。

        電力企業(yè)的不同信息系統(tǒng)及應用模塊是在不同時期,不同發(fā)展階段購買或開發(fā)的。比如:調(diào)度自動化系統(tǒng)(SCADA)、用電MIS、設備管理系統(tǒng)等業(yè)務系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在電力企業(yè)的發(fā)展中形成了信息孤島。在本文的框架中,提供了應用系統(tǒng)集成服務,來解決電力系統(tǒng)中存在的信息孤島問題。它將需要集成的各項業(yè)務系統(tǒng),如前面提到的 SCADA等,包裝成 WebService,并通過支持規(guī)范的工具生成相應的WSDL文檔。

        3 結(jié)束語

        本文通過對基于WebService的電網(wǎng)GIS進行研究,并結(jié)合電力行業(yè)通用的SVG技術,提出了一種電網(wǎng)GIS系統(tǒng)框架,在該框架中,不僅可以實現(xiàn)電網(wǎng)GIS的服務功能,而且還可以利用Web-Service來解決電力企業(yè)信息孤島問題。另外,本文的研究仍然有待深入,比如:如何將各種地圖的發(fā)布與電力企業(yè)中實時數(shù)據(jù)的獲取相結(jié)合、以取得實時發(fā)布的能力,同時對多數(shù)據(jù)源的地圖發(fā)布等也值得進行特別研究。

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        [12]The World Wide Web Consortium(W3C)Site of Scalable Vector Graphics(SVG)Format.http://www.w3.org/Graphics/SVG/Overview.html;

        [13]W3C.Scalable Vector Graphics(SVG)1.2 Specification[EB/OL].http://www.w3.org/TR/2004/WD -SVG12 -20041027/.

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