朱鵬

摘? 要：作為我國基礎性產(chǎn)業(yè)之一的電力行業(yè)，其安全可靠的電力供應是國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展的前提。為進一步提高電力行業(yè)的規(guī)范化、標準化、信息化水平，提出了基于IEC-CIM國際標準的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。文章主要通過對系統(tǒng)需求進行分析，制定出系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)、功能架構(gòu)的總體設計方案，并對系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試進行了闡述。

關(guān)鍵詞：IEC;CIM;電力安全生產(chǎn)

中圖分類號：TM732? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）08-0082-02

Abstract： As one of the basic industries in China， the safe and reliable power supply is the premise of the good and rapid development of the national economy. In order to further improve the standardization， standardization and information level of power industry， the design and implementation of power safety production management system based on IEC-CIM international standard is put forward. Based on the analysis of the system requirements， this paper formulates the overall design scheme of the technical architecture and functional architecture of the system， and expounds the implementation and testing of the system.

Keywords： IEC; CIM; electric power safety production

近年來，隨著我國電力行業(yè)信息化建設的不斷推進，電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)已成為電力部門貫徹落實中共中央辦公廳、國務院《關(guān)于進一步加強電力安全生產(chǎn)工作的意見》精神的重要載體。但由于以往對此類系統(tǒng)建設時，沒有統(tǒng)一的標準可供參考，使得互聯(lián)互通開放性、信息數(shù)據(jù)共享性較差，信息流程化處理還有待提高。因而，電力行業(yè)急需要一個規(guī)范化、信息化水平比較高的標準作為基礎，來開發(fā)出一套能夠?qū)﹄娏Π踩a(chǎn)進行管理的系統(tǒng)。而正是因為國際電工委員會（IEC） 制定的 IEC 61970系列電力系統(tǒng)公共信息模型（CIM）標準，才使得目前國內(nèi)的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠基于此國際標準進行設計與開發(fā)。基于IEC-CIM標準的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)是以CIM為數(shù)據(jù)源，對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控管理與預測分析，并提供及時準確地可視化數(shù)據(jù)信息，以提高各相關(guān)部門人員對電力安全生產(chǎn)管理的水平，即為領(lǐng)導層提供輔助決策平臺、為管理層提供集約化的監(jiān)管平臺、為員工層提供業(yè)務操作平臺。

1 系統(tǒng)需求分析

在系統(tǒng)功能性需求方面，電力行業(yè)信息化是未來電力安全生產(chǎn)的有效助推劑，在電力行業(yè)特定的管理體系下，需要一套標準統(tǒng)一、互通性、開放性、共享性較好的系統(tǒng)平臺，以解決現(xiàn)有電力行業(yè)中存在的數(shù)據(jù)分析監(jiān)管、資源共享等短板問題。在系統(tǒng)的非功能性需求方面，結(jié)合用戶對重要數(shù)據(jù)冗余安全備份、雙服務器應急切換、冗余配置標準化程度高的重要產(chǎn)品部件、故障隔離排除的應用可靠性需求;對數(shù)據(jù)信息實時同步更新、校驗、傳輸及斷點續(xù)傳的數(shù)據(jù)準確性需求;對系統(tǒng)服務器集群工作站的主機安全、數(shù)據(jù)異地容災分散備份管理及數(shù)據(jù)存儲傳輸加密的數(shù)據(jù)安全、服務器雙機熱備及內(nèi)外網(wǎng)防火墻隔離配置的網(wǎng)絡安全、用戶注冊登錄的系統(tǒng)認證安全事件快速響應等情況的安全性需求;對設備產(chǎn)品進行國際化標準的選配、設備生產(chǎn)運行異常故障發(fā)生后快速診斷與處理的易維護性需求;對電力行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)保持一致的實時性需求;對符合IEC61970標準的開放接口與CIM信息模型的開放式體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的開放性需求;對系統(tǒng)逐步升級、容量擴充、整體設計可擴展性等需求進行系統(tǒng)設計，實現(xiàn)用戶多樣化、個性化的需求。同時還應滿足電力設備初始化、客戶端登錄賬戶的安全保護、電力設備技術(shù)參數(shù)監(jiān)管維護、不同用戶層對接線圖分層管理、統(tǒng)一標準簡單快捷修改設備屬性、方便瀏覽工作票及接線圖并生成可編輯的統(tǒng)一標準的工作票、批量導入與生成屬性相同的電力設備、管理與錄入設備相關(guān)信息等功能需求。系統(tǒng)設計的初期就是對用戶目標進行精細化地需求分析，建立起功能、信息、行為的系統(tǒng)模型，為后續(xù)系統(tǒng)的總體設計奠定基礎。

2 系統(tǒng)總體設計方案

基于IEC-CIM標準的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的構(gòu)架體系是在高級的業(yè)務架構(gòu)平臺上所構(gòu)建。業(yè)務架構(gòu)平臺的基本原理是捆綁業(yè)務平臺的運行、建模、資源等技術(shù)以實現(xiàn)需求頻繁變動的微觀化改變;實現(xiàn)分離系統(tǒng)與模型資源已達到技術(shù)無關(guān)性。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設計采用邏輯架構(gòu)與物理架構(gòu)相結(jié)合的多層架構(gòu)模式，其中系統(tǒng)物理架構(gòu)（PMS）分為四層，即用戶層、WEB服務層、應用層和數(shù)據(jù)層。用戶利用PC登錄客戶端使用IE訪問IIS與Tomcat軟件所搭建的WEB服務器，業(yè)務一體化功能模塊作為系統(tǒng)應用平臺，數(shù)據(jù)庫的訪問與操作設計是本系統(tǒng)能否正常運行的核心，因此要加大提高數(shù)據(jù)庫安全性，將數(shù)據(jù)庫服務器連接到存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN） 中，并采用集群服務器并行搭建的思路的進行設計。系統(tǒng)功能架構(gòu)主要由權(quán)限、兩票及設備三個功能管理模塊組成。

權(quán)限管理模塊是構(gòu)成系統(tǒng)安全控制體系的主要功能模塊。提供用戶（User）的注冊認證與授權(quán)管理，將業(yè)務類型、管理權(quán)限較為相近的用戶進行集合化角色認證和授權(quán)，并自動分配相應的操作權(quán)限，以便使用戶權(quán)限管理工作越發(fā)安全可靠、高效便捷。權(quán)限、角色與用戶是一對多的對應關(guān)系，角色（Role）的管理是權(quán)限管理的基礎，即一種角色對應于多個用戶和多種權(quán)限。角色中的成員擁有其所有權(quán)限，而角色與角色之間只支持多級繼承。系統(tǒng)可以直接將權(quán)限分配給用戶，也可指派用戶到已賦予權(quán)限的角色處繼承權(quán)限。繼承角色權(quán)限的并集與用戶自身權(quán)限構(gòu)成了用戶的實際權(quán)限。在用戶登錄系統(tǒng)時，系統(tǒng)會通過查詢比較已加密保存的User數(shù)據(jù)表統(tǒng)計信息來判斷登錄用戶所使用的用戶名與密碼是否準確，以決定其能否合法進入。同時，提供授權(quán)范圍的擴充與定制、設備及工作組的管理授權(quán)與組織機構(gòu)的創(chuàng)建。實現(xiàn)系統(tǒng)能夠有效地進行安全規(guī)則或安全策略的設置，達到安全保障管理的目的。

兩票管理模塊是根據(jù)IEC-CIM標準所規(guī)定的對從業(yè)者及設備安全保障的工作票、操作票制度規(guī)定來進行設計。使用兩票的所有從業(yè)人員必須通過相關(guān)專業(yè)的考試考核并取得資格證書后方可使用。通過對系統(tǒng)的需求分析發(fā)現(xiàn)，第一種工作票的流程管理設計是本系統(tǒng)兩票管理模塊的設計重點。工作票流程管理包括填寫、簽發(fā)、接收、許可、終結(jié)等內(nèi)容，無論在某一流程出現(xiàn)異常情況系統(tǒng)都會提供必要的解決措施。電氣接線圖與地理圖的全閉環(huán)管理以及用戶的權(quán)限管理是兩票管理的基礎，根據(jù)不同層次的用戶進行嚴格的權(quán)限分配，使用戶依據(jù)權(quán)限范圍來處理工作票。并且系統(tǒng)實現(xiàn)用戶對工作票進行查詢與維護、創(chuàng)建與修改、統(tǒng)計與打印等工作票的操作功能。

設備管理模塊是系統(tǒng)數(shù)據(jù)源統(tǒng)計、輸出、管理與維護的重點，是電力生產(chǎn)應用的核心。本系統(tǒng)通過利用工具自動建站與導入原有設備數(shù)據(jù)的方式實現(xiàn)變電設備初始化。依據(jù)公共信息模型（CIM）將設備管理屬性與間隔圖形、類型的模板相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)間隔下設備資源的快速自動建站以及電力設備圖模一體化管理。通過分析網(wǎng)絡拓撲關(guān)系，并運用圖形編輯等工具來實現(xiàn)設備管理數(shù)據(jù)圖像化、視覺化、層次化的用戶體驗效果。將設備動靜態(tài)關(guān)聯(lián)信息作為設備關(guān)系維護的重點，并實現(xiàn)主附設備屬性的批量修改與維護功能。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計遵循IEC-CIM標準，采用FastDB（內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫）、SQL Server（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫）對數(shù)據(jù)信息進行存儲以保證其安全可靠性，并實現(xiàn)CIM模型在當前應用數(shù)據(jù)與持久數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫設計。在系統(tǒng)中主要以物理設備總臺帳、命名設備總臺帳、設備所屬關(guān)系表、運行設備總臺帳來記錄電力設備的層次關(guān)系?？傮w設計是從全局高度、用長遠眼光來合理分析優(yōu)化方案，從而用較低的開發(fā)成本完成電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)高質(zhì)量的設計。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試

（1）系統(tǒng)登錄。為了限制登錄權(quán)限，用戶必須正確的輸入用戶名與密碼后方能進入系統(tǒng)的主界面。主界面顯示功能由管理員分配的權(quán)限所決定，大多數(shù)用戶可在主界面的左側(cè)對樹形結(jié)構(gòu)目錄的節(jié)點進行快捷的單擊，并同步實現(xiàn)在右側(cè)區(qū)域進行相關(guān)的操作編輯工作。而新用戶必須完成注冊認證后，才能獲得系統(tǒng)給予的相應訪問權(quán)限來合法進入本系統(tǒng)。（2）權(quán)限管理。通過權(quán)限管理模塊不但可以實現(xiàn)對眾多顆粒化角色單元進行權(quán)限分配，同時還能夠?qū)π陆巧嚓P(guān)的信息進行創(chuàng)建。通過在系統(tǒng)主界面上進行簡單的拖拽操作就可實現(xiàn)角色與角色之間權(quán)限的多級繼承、也可指派用戶到已賦予權(quán)限的角色處繼承權(quán)限，系統(tǒng)還可以實現(xiàn)直接將權(quán)限分配給用戶。（3）變電設備初始化。用戶通過對設備樹單擊操作，就可以實現(xiàn)設備管理屬性的修改、新建、刪除、插入等編輯功能，單擊導入或更新功能鍵后，即可完成導入原有設備數(shù)據(jù)與自動建站。主變與公共間隔是自動建站所生成的，以樹形結(jié)構(gòu)形式來顯示不同間隔的二級數(shù)據(jù)，可以對設備所屬的間隔類型進行相關(guān)操作，但初始化是變電設備間隔在使用前必須要完成的操作。（4）設備管理屬性的修改與維修，可以分別在屬性修改與系統(tǒng)維護兩個不同的模塊中進行操作。如需批量修改時，可在相應的設備屬性下點擊進入批量修改模塊中進行維護。設備屬性中的數(shù)據(jù)信息可以在變電初始化時被直接引用。（5）不同權(quán)限的用戶可以對工作票進行相對應的操作。用戶也可以利用圖形編輯器完成設備接線圖的繪制工作。

本系統(tǒng)的基層測試部分主要采取白盒、黑盒測試相結(jié)合的核心軟件測試技術(shù)，來進行系統(tǒng)邏輯驅(qū)動與結(jié)構(gòu)測試、系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)與功能測試。其中第一步是對系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)及其模塊進行的單元測試，單元測試是整個系統(tǒng)測試中的濫觴;第二步是針對于發(fā)現(xiàn)設計問題及接口缺陷的集成測試;第三步是驗證系統(tǒng)的特性、性能及功能與用戶需求是否相匹配的確認測試，確認測試開始前需要對測試過程進行計劃制訂;最后通過對以上測試過程所得出的測試結(jié)果，進行相應的數(shù)據(jù)傳輸，模塊系統(tǒng)功能的測試分析。

4 結(jié)束語

通過精細地分析電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)在電力行業(yè)中的需求，并基于IEC-CIM標準的基礎上提出了電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)及功能架構(gòu)的總體設計方案，依據(jù)此方案設計開發(fā)了權(quán)限、兩票及設備等功能管理模塊。經(jīng)系統(tǒng)測試實現(xiàn)了電力行業(yè)的技術(shù)要求和系統(tǒng)需求。同時，為今后電力行業(yè)的規(guī)范化、標準化、信息化程度的提高奠定了堅實的基礎。

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