許建遠(yuǎn)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

1 軟件概要設(shè)計(jì)

1.1 信息流程

采用JAVA7的WatchService技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的告警短信目錄，對(duì)于新增短信文件進(jìn)行有關(guān)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(kù)，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(fù)責(zé)，發(fā)送到中調(diào)的短信平臺(tái)，再發(fā)送給有關(guān)工作人員。

1.2 軟件開發(fā)原則

短信內(nèi)容的獲取和匹配是實(shí)現(xiàn)短信告警自動(dòng)導(dǎo)航各項(xiàng)功能的核心，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)遵循以下原則：

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

(c)采用面向?qū)ο蠛湍K化的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)軟件重用、數(shù)據(jù)重用和系統(tǒng)的互操作性，并最終實(shí)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(kuò)充性，在將來需要時(shí)進(jìn)行功能擴(kuò)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(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，減少系統(tǒng)的耦合度和復(fù)雜度。

(g)軟件系統(tǒng)運(yùn)行可靠，信息保密；

(h)加強(qiáng)軟件測(cè)試，包括白盒測(cè)試(單元測(cè)試)、黑盒測(cè)試（系統(tǒng)測(cè)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(shè)計(jì)目標(biāo)，應(yīng)開發(fā)下列內(nèi)容，以滿足功能要求。

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

(b)設(shè)置定時(shí)任務(wù)與WatchService，可以實(shí)現(xiàn)短信內(nèi)容的讀取、匹配、入庫(kù)的定時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。

(c)進(jìn)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(duì)短信數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(hù)信息，可以遠(yuǎn)程調(diào)閱查看。

1.4 軟件開發(fā)平臺(tái)與運(yùn)行平臺(tái)

1.4.1 軟件開發(fā)平臺(tái)

本項(xiàng)目開發(fā)采用EclipseIDE，該開發(fā)平臺(tái)是為應(yīng)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(yīng)用編程接口外，還提供：創(chuàng)建、編譯、測(cè)試應(yīng)用軟件所需的編譯器、排錯(cuò)工具、開發(fā)工具、測(cè)試工具、部署工具等。

軟件系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)(語(yǔ)言)包括：JAVA、Html、CSS、JavaScript。

1.4.2 軟件運(yùn)行平臺(tái)

軟件運(yùn)行平臺(tái)部署在Tomcat服務(wù)器上。Tomcat 技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、運(yùn)行時(shí)占用的系統(tǒng)資源小、擴(kuò)展性好，支持負(fù)載均衡與郵件服務(wù)。軟件基于JavaEE平臺(tái)構(gòu)建，包括JAVA容器Apache/Tomcat服務(wù)器，以及中間件Spring+IBatis/Hibernate+DWR。 Spring是為了解決企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性而創(chuàng)建的,它是一個(gè)輕量級(jí)的控制反轉(zhuǎn)（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(kuò)充、用途廣泛等特點(diǎn)。

1.4.3 軟件的功能模塊

軟件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊。

(a)XML/數(shù)據(jù)庫(kù)接口；

(b)定時(shí)任務(wù)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(jì)分析；

(e)界面信息展示，實(shí)時(shí)告警短信、歷史短信的查詢，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)的查詢。

1.4.4 技術(shù)框架

（1）JAVAEE框架

本項(xiàng)目基于JavaEE平臺(tái)構(gòu)建，包括JAVA容器Apache/Tomcat服務(wù)器，以及中間件Spring+IBatis/Hibernate+DWR。 Spring是一個(gè)輕量級(jí)的控制反轉(zhuǎn)（IoC）和面向切面（AOP）的JavaBean容器框架。IBatis是對(duì)象關(guān)系映射框架，它對(duì)JDBC進(jìn)行了非常輕量級(jí)的對(duì)象封裝，使得Java程序員可以隨心所欲的使用對(duì)象編程思維來操縱數(shù)據(jù)庫(kù)，iBatis 使用簡(jiǎn)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(kù)記錄。DWR是RPC技術(shù)，它通過反射等技術(shù)將后臺(tái)的JAVA服務(wù)類直接暴露給前臺(tái)JavaScript，使得前臺(tái)JS代碼調(diào)用后臺(tái)的JAVA方法就如同直接調(diào)用JS方法一樣，直截了當(dāng)、簡(jiǎn)單方便。

圖1

（2）XML

XML就是一種數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言，廣泛用于跨系統(tǒng)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳遞及交互。本項(xiàng)目中，告警短信是一個(gè)個(gè)XML文件，格式固定數(shù)量較大。為了處理速度及便利，項(xiàng)目里用到JDOM和SAX兩套接口。SAX是基于事件解析，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要等到整個(gè)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(shì)。而相比SAX，JDOM可以隨機(jī)訪問XML的DOM節(jié)點(diǎn)，且使用更簡(jiǎn)潔。

（3）WatchService

短信模塊是主配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)基本功能模塊，負(fù)責(zé)將系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)/生成的事項(xiàng)/告警信息，以短信方式發(fā)送給有關(guān)工作人員。一般情況下保存短信的目錄會(huì)有大量的短信文件，采用傳統(tǒng)的定時(shí)掃描目錄文件的做法，效率低且會(huì)導(dǎo)致較高的系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷。本項(xiàng)目采用JAVA7的WatchService技術(shù)，在操作系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)對(duì)短信指定目錄的增加、修改文件操作類別的監(jiān)視，對(duì)新增短信文件進(jìn)行有關(guān)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(kù)，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(yǔ)言編寫的應(yīng)用程序接口，支持在網(wǎng)站或移動(dòng)端中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)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(wù)、地圖控件、定位、基礎(chǔ)庫(kù)、工具類等等。基于百度/高德地圖JavaScript API 對(duì)外提供的UI組件庫(kù)，側(cè)重于幫助開發(fā)者快速實(shí)現(xiàn)地圖上UI組件的個(gè)性化展示。在本系統(tǒng)中我們利用信息窗體AMap.AdvancedInfoWindow來構(gòu)建我們個(gè)性化的地圖彈窗。

（5）Echart及ExtJS

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

2 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 XML/數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)目錄下，同時(shí)將短信記錄保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

由于告警信息有時(shí)會(huì)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(duì)列，以保證對(duì)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(shù)以提高處理效率及可靠性。

2.2 定時(shí)任務(wù)與系統(tǒng)監(jiān)視

利用CRON表達(dá)式，定義Spring的定時(shí)任務(wù)，用來定時(shí)處理XML/數(shù)據(jù)庫(kù)操作。在Spring的主配置文件applicationContext.xml里配置定義定時(shí)任務(wù)task。

WatchService負(fù)責(zé)對(duì)原系統(tǒng)短信目錄的實(shí)時(shí)監(jiān)視，如下圖所示。本對(duì)象需在Tomcat的web.xml需配置成Servlet，以在系統(tǒng)初始化時(shí)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(hù)的設(shè)備經(jīng)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(gè)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(shù)，在操作系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)對(duì)短信指定目錄的增加、修改文件操作類別的監(jiān)視，對(duì)新增短信文件進(jìn)行有關(guān)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(kù)，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(zhuǎn)發(fā)到中調(diào)短信平臺(tái)。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

為了對(duì)短數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析加工，本軟件除了對(duì)短信進(jìn)行定位鏈接處理，還把短信保存到數(shù)據(jù)庫(kù)里去。通過iBATIS接口，對(duì)短信數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，為查詢提供支持。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析驗(yàn)證

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，本軟件采用BS架構(gòu)，采用包括Spring+IBatis +DWR的JAVAEE框架。通過Spring的CORN定時(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǔn)確的提示。通過ECHART技術(shù)實(shí)現(xiàn)告警短信日月年統(tǒng)計(jì)分析的可視化展示。

在軟件功能上，本軟件對(duì)短信數(shù)據(jù)進(jìn)行了緩存，并增加地圖標(biāo)注信息。短信告警是否有漏報(bào)，與平臺(tái)告警進(jìn)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(jìn)行確認(rèn)；通過對(duì)比短信定位設(shè)備位置與GIS系統(tǒng)設(shè)備位置，確定是否一致。

4 結(jié)語(yǔ)

在十三五電網(wǎng)規(guī)劃快速發(fā)展的大前提下，廣東電網(wǎng)需要全面實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，解決盲調(diào)問題，為配網(wǎng)搶修提供強(qiáng)有力的支撐。短信平臺(tái)是SCADA系統(tǒng)傳統(tǒng)的子系統(tǒng)模塊，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化非常重要，本軟件對(duì)告警短信進(jìn)行有意義的擴(kuò)充，采用簡(jiǎn)捷有效的處理思路，充分利用當(dāng)前如火如荼的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)APP，有效的將地圖軟件GIS地理位置信息運(yùn)用于配網(wǎng)搶修、運(yùn)維工作中。另外，對(duì)短信數(shù)據(jù)的緩存也是對(duì)以往工作的有意義的補(bǔ)充，是對(duì)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(shí)時(shí)查詢、歷史查詢，以及統(tǒng)計(jì)分析處理的展示。